Bài giảng Hệ thống điện - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm vừa qua nền kinh tế nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to
lớn, tạo ra những tiền đề cơ bản để bước vào thời phát triển mới thời kỳ cơng nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước, mà trong đó nghành điện đóng một vai trò then chốt. Cùng
với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về điện năng không ngừng gia tăng thêm vào
đó việc áp dụng các quy trình cơng nghệ tiên tiến trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác
nhau dẫn đến sự ra đời của hàng loạt thiết bị máy móc hiện đại địi hỏi u cầu về chất
lượng độ tin cậy và an toàn trong hệ thống điện hết sức nghiêm ngặt điều đó địi hỏi hệ
thống điện phải được thiết kế hoàn hảo đảm bảo cung cấp điện đầy đủ chất lượng và
tin cậy cho các hộ tiêu thụ điện ở mức cao nhất, để hệ thống điện có thể đáp ứng được
đầy đủ các yêu câu trên dĩ nhiên cần phải có một lượng vốn đầu tư hợp lý. Vấn đề đặt
ra là làm thế nào để có được mạng điện tin cậy chất lượng nhưng phải bỏ ra một số
vốn đầu tư là nhỏ nhất nghĩa là chất lượng cao nhưng giá thành lại vừa phải, câu trả lời
đó một phần tìm thấy trong cuốn Tập bài giảng môn học Hệ thống điện dưới đây.
Để thống nhất nội dung giảng dạy, có tài liệu nghiên cứu cho sinh viên chuyên
nghành Công nghệ Kỹ thuật điện chúng tôi đã biên soạn Tập bài giảng môn học Hệ
thống điện. Môn học được chia thành 6 chương:
Chương 1: Khái quát về hệ thống điện
Chương 2: Sơ đồ và kết cấu mạng truyền tải và phân phối
Chương 3: Tính tốn các thông số và tổn thất trong mạng điện
Chương 4: Tính tốn ngắn mạch mạng cao áp
Chương 5: Lựa chọn các phần tử cung cấp điện mạng cao áp
Chương 6: Điều chỉnh chất lượng điện năng
Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cố gắng tham khảo nhiều nguồn tài
liệu, cập nhật kịp thời các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực hệ thống điện. Tuy
nhiên do với hạn chế về thông tin nên Tập bài giảng khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng
tơi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc để Tập bài giảng ngày
càng hồn thiện hơn. Nội dung đóng góp xin gửi về bộ môn Kỹ thuật điều khiển -Khoa
Điện điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam định.

Nhóm tác giả

i


Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................. i
CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ...................................................... 1
1.1 Khái quát về hệ thống điện và lưới điện ............................................................... 1
1.2. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng ................................... 3
1.3. Các thành phần của hệ thống điện hiện đại .......................................................... 3
1.4. Hệ thống bảo vệ .................................................................................................. 10
1.4.1. Các dạng bảo vệ rơ le trong hệ thống điện ......................................................... 10
1.4.2. Bảo vệ các phần tử cơ bản của hệ thống điện..................................................... 10
1.5.Trung tâm điều độ hệ thống điện ......................................................................... 12
1.5.1.Giới thiệu chung .................................................................................................... 12
1.5.2. Phân cấp quản lý vận hành hệ thống điện Việt Nam ......................................... 19
1.Phân cấp, tính tốn các chế độ vận hành, bảo vệ rơle và tự động: ........................... 19
1.5.3.Quy định chung trong công tác điều độ hệ thống điện ....................................... 21
1.6. Phương pháp nghiên cứu mới về hệ thống điện ................................................. 23
1.6.1. Khái niệm về tương tác giữa người máy (TNM): .............................................. 23
1.6.2. Một số các nguyên tắc cơ bản trong các hệ thống SCADA ( supervisory
Control And Data Acquisition ) ..................................................................................... 25
1.6.3. Cấu trúc và chức năng của các hệ thống SCADA. ............................................ 29
1.6.4. Cấu hình phần cứng của hệ thống SCADA:....................................................... 30
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 .................................................................................. 30
CHƯƠNG 2. SƠ ĐỒ VÀ KẾT CẤU MẠNG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ........ 31
2.1. Khái niệm chung ................................................................................................. 31
2.1.1. Lưới truyền tải. ..................................................................................................... 31
2.1.2 Lưới phân phối ..................................................................................................... 32
2.2. Sơ đồ đường dây ................................................................................................. 32
2.2.1. Sơ đồ hình tia ........................................................................................................ 32

2.2.2 Sơ đồ phân nhánh .................................................................................................. 33
2.2.3. Sơ đồ mạch vòng .................................................................................................. 34
2.3. Sơ đồ hệ thống thanh góp ................................................................................... 35
2.3.1. Sơ đồ thanh góp đơn ............................................................................................ 35
2.3.2. Sơ đồ thanh góp có phân đoạn: ........................................................................... 36
2.3.3. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp .............................................................................. 38
2.4. Kết cấu mạng cao áp ........................................................................................... 39
2.4.1. Kết cấu đường dây ............................................................................................... 39
2.4.2. Kết cấu trạm trung gian........................................................................................ 45
2.4.3. Kết cấu trạm phân phối ........................................................................................ 47
ii


2.5. Vận hành trạm biến áp ........................................................................................48
2.5.1. Trình tự thao tác ....................................................................................................48
2.5.2. Kiểm tra, đo lường. ...............................................................................................50
2.5.3. Vận hành kinh tế máy biến áp..............................................................................50
2.6. Phần mềm mô phỏng hệ thống điện PowerWorld Corporation. .........................53
2.6.1. Tạo một hệ thống mới ..........................................................................................53
2.6.2. Thêm thơng tin cho Bus .......................................................................................59
2.6.3 Chạy chương trình .................................................................................................60
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 2 ..................................................................................61
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ VÀ TỔN THẤT TRONG MẠNG
ĐIỆN ..............................................................................................................................62
3.1. Khái quát chung ..................................................................................................62
3.2. Sơ đồ thay thế và các thông số của đường dây ...................................................63
3.2.1. Sơ đồ thay thế của đường dây ..............................................................................63
3.2.2. Tổng trở của đường dây .......................................................................................65
3.2.3.Tổng dẫn của đường dây .......................................................................................65
3.2.4. Dung dẫn của đường dây......................................................................................68

3.2.5. Tính tốn điện dẫn tác dụng G của dây dẫn. .......................................................68
3.2.6. Thông số của máy biến áp ....................................................................................70
3.3. Sơ đồ thay thế và các thông số của máy biến áp hai dây quấn. ..........................71
3.4. Sơ đồ thay thế và các thông số của máy biến áp ba dây quấn. ...........................73
3.5. Sơ đồ thay thế và các thông số của máy biến áp tự ngẫu ...................................75
3.7. Tính tốn tổn thất điện áp trên đường dây ..........................................................78
3.7.1. Tổn thất điện áp tính theo dịng điện, véctơ điện áp. ..........................................79
3.7.2. Độ sụt áp ................................................................................................................80
3.7.3.Tính tốn tổn thất điện áp và điện áp theo công suất...........................................81
3.8. Tính tổn thất cơng suất........................................................................................83
3.8.1.Tính tổn thất cơng suất trên đường dây. ...............................................................83
3.8.2. Tổn thất công suất trong máy biến áp..................................................................84
3.9. Tổn thất điện năng ..............................................................................................87
3.9.1. Tổn thất điện năng trên đường dây ......................................................................87
3.9.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp. ................................................................91
3.10. BÀI TẬP CHƯƠNG 3 ......................................................................................94
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 ................................................................................105
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN NGẮN MẠCH MẠNG CAO ÁP ...................................106
4.1 Khái quát chung .................................................................................................106
4.2 Các giả thiết cơ bản và hệ đơn vị tương đối ......................................................106
iii


4.2.1. Các giả thiết cơ bản. ........................................................................................... 106
4.2.2. Hệ đơn vị tương đối ........................................................................................... 107
4.3 Thành lập sơ đồ thay thế .................................................................................... 109
4.3.1. Máy phát điện ..................................................................................................... 109
4.3.2. Máy biến áp ........................................................................................................ 109
4.3.3. Cuộn kháng điện ................................................................................................. 112
4.4 Tính tốn ngn mch i xng .......................................................................... 117

4.4.1. Ngắn mạch ba pha trong mạng điện:................................................................. 117
4.4.2. Cỏc giỏ tr thc ca dũng ngắn mạch toàn phần và các thành phần: .............. 122
4.5 Tính tốn ngắn mạch khơng đối xứng ............................................................... 123
4.5.1 Các thành phần của dong ngắn mạch không đối xứng ..................................... 123
4.5.2 Điện trở của các phần tử ở chế độ ngắn mạch khơng đối xứng. ...................... 124
4.5.3 Xác định dịng điện ngắn mạch không đối xứng............................................... 124
4.6 Các phương pháp thực tế tính tốn dịng ngắn mạch. ....................................... 125
4.6.1 Sơ đồ thay thế tính tốn: ..................................................................................... 125
4.6.2 Phương pháp đường cong tính tốn: ................................................................. 127
4.6.3 Tính dịng ngắn mạch trong 1 số trường hợp đơn giản: ................................... 133
4.7 Bài tập ví dụ ....................................................................................................... 134
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 4 ............................................................................ 139
CHƯƠNG 5. LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN MẠNG CAO ÁP . 140
5.1.Khái niệm .......................................................................................................... 140
5.2. Điều kiện chung để chọn thiết bị điện và các phần tử có dịng chay qua ......... 140
5.2.1. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài. ............................................................... 140
5.3. Tác dụng điện động của dịng điện. .................................................................. 145
5.3.1. Định luật Biơxava về lực điện động. ................................................................. 145
5.3.2. Lực điện động của một số trường hợp riêng..................................................... 146
5.3.3 Hệ thống thanh dẫn vng góc ........................................................................... 147
5.4. Chọn và kiểm tra khí cụ điện cao áp ................................................................ 148
5.4.1. Máy cắt điện ....................................................................................................... 148
5.4.2.Máy căt phụ tải .................................................................................................... 166
5.4.3. Các điều kiện chọn dao cách ly ......................................................................... 175
5.5. Máy biến điện áp .............................................................................................. 176
5.5.1. Các tham số của máy biến điện áp .................................................................... 177
5.5.2. Máy biến dòng điện ............................................................................................ 181
5.6. Chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn dây cáp..................................................... 183
5.6.1.Khái niệm chung ................................................................................................. 183
5.6.2.a. Nhiệt độ phát nóng cho phép của các khí cụ điện và dây dẫn ...................... 184

iv


5.6.2.b. Phương trình phát nóng tổng qt của dây dẫn trần đồng nhất ....................187
5.7. Thanh dẫn .........................................................................................................189
5.7.1.a. Vật liệu làm thanh dẫn .....................................................................................189
5.7.1.b. Hình dáng và kích thước của thanh dẫn .........................................................191
5.7.2. Chọn thanh dẫn cứng ..........................................................................................195
5.7.2.a. Tiết diện của thanh dẫn ....................................................................................195
5.7.2.b. Kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn .............................................................199
5.8. Chọn cuộn kháng điện ......................................................................................200
5.8.1. Các tham số của kháng điện ...............................................................................200
5.9. Sét và thiết bị chống sét ....................................................................................210
5.9.1. Bảo vệ chống sét cho các đường dây tải điện ...................................................210
5.9.2. Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp ....................................................................210
5.9.3 Bảo vệ chông sét cho mạng hạ áp phân xưởng và mạng dân dụng ..................217
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 ............................................................................220
CHƯƠNG 6. ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG .....................................221
6.1.Khái quát chung về chất lượng điện năng .........................................................221
6.1.1.Chất lượng tần số .................................................................................................221
6.1.2. Chất lượng điện áp. .............................................................................................221
6.2 Điều chỉnh tần số trong hệ thống điện ...............................................................224
6.2.1. Đặc tính điều chỉnh tốc độ của tuabin và đặc tính cơng suất tĩnh của phụ tải 224
6.2.2. Quá trình điều chỉnh tần số.................................................................................229
6.3. Điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống ..............................................................234
6.3.1. Khái niệm chung. ................................................................................................234
6.3.2. Điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống. ..............................................................236
6.4. Điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối ..........................................................241
6.4.1. Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp. ..................................................241
6.4.2. Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối .....................................244

6.4.3.Các biện pháp giảm dao động điện áp, khơng đối xứng và khơng sin .............245
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 6 ................................................................................249
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................250

v



CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1 Khái quát về hệ thống điện và lưới điện
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây tải điện và
các thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ …) được nối liền với
nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất ,truyền tải và phân phối điện năng.
Tập hợp các bộ phận của hệ thống điện gồm các đường dây tải điện và các trạm
biến áp được gọi là lưới điện
Điện năng truyền tải đến các hộ tiêu thụ phải thoả mãn các tiêu chuẩn chất lượng
phục vụ (bao gồm chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện) và có chi phí sản
xuất, truyền tải và phân phối nhỏ nhất.
Điện năng được sản xuất từ thuỷ năng và các loại nhiên liệu sơ cấp như : than đá,
dầu, khí đốt, nguyên liệu hạt nhân … trong các nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, điện
nguyên tử…
Điện năng được sử dụng ở các thiết bị dung điện dể tạo ra các dạng năng lượng
khác để phục vụ sản xuất và đời sống con người như : cơ năng, nhiệt năng, quang
năng…
Các thiết bị dung điện được gọi chung là phụ tải điện.

Hình 1.1 Vị trí hệ thống điện trong nền kinh tế quốc dân
Có nhiều cánh phân biệt hệ thống điện :

1


-

Hệ thống điện tập trung trong đó các nguồn điện và nút phụ tải lớn tập trung

trong một phạm vi không lớn chỉ cần dùng các đường dây ngắn để tạo thành hệ thống.
- Hệ thống điện hợp nhất trong đó các hệ thống điện độc lập ở cách rất xa nhau
được nối liền thành hệ thống bằng các đường dây tải điện dài siêu cao cấp.
-

Hệ thống điện địa phương hay cô lập là hệ thống điện riêng, như hệ thống điện

tự dùng của các xí nghiệp cơng nghiệp lớn, hay các hệ thống điện ở các vùng xa khơng
thể nối vào hệ thống điện quốc gia.
Trên (hình 1.1) là mơ hình miêu tả vị trí của hệ thống điện trong nền kinh tế quốc
dân trên (hình 1.2) là sơ đồ cấu trúc của hệ thống điện. Hệ thống điện có cấu trúc phức
tạp gồm nhiều loại nhà máy điện, nhiều loại lưới điện có điện áp khác nhau trải rộng
trong không gian. Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian và thời gian
để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của phụ tải. Để nghiên cứu ,quy hoạch phát
triển hệ thống điện cũng như để quản lí, vận hành, hệ thống điện được phân chia thành
các hệ thống tương đối độc lập với nhau.
 Về mặt quản lý, vận hành hệ thống điện được phân thành :
- Các nhà máy điện do các nhà máy điện tự quản lý.
- Lưới hệ thống siêu cao áp (≥ 220 kV ) và trạm khu vực do các cơng ty truyền
tải quản lý.

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống trạm khu vực
-

Nguồn điện, lưới hệ thống, các trạm khu vực được quy hoạch trong tổng sơ đồ.
Lưới truyền tải và phân phối được quy hoạch riêng

 Về mặt điều độ hệ thống điện chia làm 3 cấp :
-

Điều độ trung ương (Ao )

2


-

Điều độ địa phương: điều độ các nhà máy điện, điều độ các trạm khu vực, điều

độ các công ty điện.
- Điều độ các sở điện.
 Về mặt nghiên cứu, tính tốn, hệ thống điện được chia thành :
-

Lưới hệ thống.

-

Lưới truyền tải ( 35 kV, 110 kV, 220 kV ).
Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 15, 22, 35 kV )

- Lưới phân phối hạ áp ( 0,4/0,22 kV ). Điện áp 35 kV có thể dung cho lưới
truyền tải và lưới phân phối. Mỗi loại lưới có tính chất vật lý và quy luật hoạt động

khác nhau, do đó các phương pháp tính được sử dụng khác nhau, các bài toán đặt ra để
nghiên cứu cũng khác nhau.

1.2. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng
Điện năng là một loại năng lượng có nhiều ưu điểm như:dễ dàng chuyển thành các
dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hóa ...), dễ truyền tải và phân phối chính vì vậy điện
năng được dùng rất rộng rãi trong lĩnh vực hoạt động của con người.
Điện năng nói chung khơng tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và cơng
suất nhỏ như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải ln ln
đảm bảo cân bằng.
Q trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ. Đặc điểm của quá trình này là
xảy ra rất nhanh .Vì vậy để đảm bảo q trình sản xuất và cung cấp điện an tồn, tin
cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ,
thông tin phải đo lường, bảo vệ và tự động hoá v.v...
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành cơng nghiệp, là điều kiện
quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư v.v..Vì lý do đó khi lập kế hoạch
phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển trước một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu
điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển
trong tương lai 5, 10 năm hoặc có khi cịn lâu hơn nữa.
Những đặc điểm nêu trên cần phải xem xét thận trọng và toàn diện trong suốt quá
trình từ nghiên cứu thiết kế, xây dựng đến vận hành khai thác hệ thống sản xuất, phân
phối và tiêu thụ điện năng.

1.3. Các thành phần của hệ thống điện hiện đại
Hệ thống điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống điện có sử dụng các cơng
nghệ thơng tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà
sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên
3

lạc. Có thể coi hệ thống điện thơng minh gồm có hai lớp: lớp 1 là hệ thống điện thơng
thường và bên trên nó là lớp 2, hệ thống thơng tin, truyền thông, đo lường.
Smart Grid phát triển trên 4 khâu:
1. Phát điện: Smart Generation
2. Truyền tải: Smart Transmission
3. Phân phối: Smart Distribution
4. Tiêu thụ: Smart Power Consumers
Chức năng của hệ thống điện thông minh là:
 Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy
tính
 Giảm lượng tiêu hao năng lượng trên dây dẫn, tăng cường chất lượng điện năng
 Giảm chi phí sản xuất, truyền tải, chi phí nâng cấp nhờ phân hóa lượng điện tiêu thụ
Các nhà máy điện đều sử dụng nguồn năng lượng lấy từ Trái Đất, một số nguồn
năng lượng có thể dần cạn kiệt. Hơn nữa, với sự bùng nổ và phát triển của xã hội ngày
nay, nhu cầu về điện năng đang tăng tốc chóng mặt trên mọi ngành nghề. Điều này,
địi hỏi chúng ta phải nhanh chóng có những giải pháp cải thiện hệ thống điện truyền
thống ngày nay nhằm tiết kiệm điện và sử dụng dòng điện một cách chất lượng. Vì
vậy, việc tạo ra hệ thống điện thơng minh đảm nhận các chức năng trên là rất cần thiết.
Điều này có lợi cho cả hộ tiêu thụ lẫn nhà sản xuất và phân phối điện năng vì chi phí
để tiết kiệm được 1kWh rẻ hơn chi phí để sản xuất ra 1kWh.
Để đáp ứng các đòi hỏi, hệ thống điện thơng minh cần có các đặc tính sau:
- Khả năng tự động khơi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với
khách hàng.
- Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy
tính.
- Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng,
cắt giảm nhu cầu…)
-

Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo.

-

Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.

- Tối ưu hóa vận hành hệ thống điện để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân
phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện.
-

Công cụ cơ bản của vận hành thị trường điện rộng rãi.
4


Nhưng một hệ thống điện chỉ thông minh như vậy thôi là chưa đủ. Phải đảm bảo
rằng hệ thống này không gây nguy hai tới môi trường yếu tố này sẽ góp phần đánh giá
đưa hệ thống vào sử dụng thực tiễn.
Không gây nguy hại cho môi trường là hệ thống này không được phép tác động
xấu tới môi trường hoặc chỉ được tác động đến môi trường ở một giới hạn nào đó cho
phép. Để có được điều này, ở khâu sản xuất của hệ thống điện nên sử dụng hiệu quả
nguồn năng lượng sạch có thể tái sinh. Nếu sử dụng các nguồn năng lượng khác có thể
gây hại cho mơi trường thì cần có phương án điều hịa chất thải để giảm bớt tác động
xấu tới mơi trường.
Kiến trúc của hệ thống điện thông minh hay cấu trúc là bao gồm các thành
phần,bộ phận, trang thiết bị để tạo nên một hệ thống điện thông minh.
Về cơ bản, hệ thống điện thông minh bao gồm hệ thống truyền tải, cung cấp điện
năng hiện tại nhưng được áp dụng cơng nghệ thơng tin và truyền thơng,số hóa dữ liệu
và áp dụng các công nghệ hiện đại vào việc điều khiển,kiểm tra, giám sát.Nhằm đảm
bảo an toàn,ổn định và nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống điện.
Từ mơ hình ta thấy rằng hệ thống điện thơng minh gồm:
 Hệ thống điện có sẵn:

-

Cơ sơ hạ tầng (nhà máy điện, trạm biến áp, trạm điều khiển....)

-

Hệ thống truyền tải (đường dây dẫn, cột điện, rơle bảo vệ, máy biến áp...)

-

Các nơi tiêu thụ điện (hộ gia đình, nhà máy, cơ quan...)

 Hệ thống điều khiển lấy công nghệ thông tin làm trung tâm:gồm cơ sở dữ liệu
được số hóa, các thành phần trong hệ thống được liên kết với nhau chặt chẽ thành một thể
thống nhất có thể vận hành ổn định,tự khắc phục khi có sự cố xảy ra.
Thiết kế cơ bản của Smart Grid
Cho đến hiện nay, chưa một ai hoặc một tổ chức nào khẳng định chắc chắn về các
công nghệ sẽ được sử dụng trong Smart Grid của tương lai. Tuy nhiên, chúng ta có thể
chỉ ra được các đặc tính chính của Smart Grid sẽ bao gồm:
 Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với
khách hàng.
 Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy
tính.
 Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng,
cắt giảm nhu cầu)
5


 Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo.
 Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.

 Tối ưu hóa vận hành hệ thống điện để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân
phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện.
 Công cụ cơ bản của vận hành thị trường điện rộng rãi.
Để tạo được sự tiến bộ trong việc giải quyết được những thách thức của hệ thống
hiện tại cũng như những đặc tính chính của Smart Grid trong tương lai, các công ty
điện lực cần tập trung vào bốn lĩnh vực sau:
-

Thu thập dữ liệu: Dữ liệu cần được thu thập từ rất nhiều nguồn khác nhau của

- hệ thống điện (hệ thống bảo vệ, điều khiển, công tơ điện, các bộ I/O..., các bộ
thu thập dữ liệu tiêu thụ điện của thiết bị tại các nhà máy và thậm chí tại nhà ở của
khách hàng và các nguồn thông tin “không điện” như thời tiết. Khả năng thu thập dữ
liệu được dựa trên sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin và viễn thông trong thế
kỷ 21.
-

Phân tích và dự báo: Dữ liệu thu thập từ nhiều nguồn khác nhau ở trên, theo

tính tốn với một hệ thống có 2 triệu khách hàng sử dụng điện thì lượng dữ liệu sẽ
khoảng 22 Gb/ngày, cần được phân tích cho các mục tiêu vận hành và kinh doanh.
Cho mục đích vận hành hệ thống điện các phân tích sẽ được dựa trên số liệu thời gian
thực và cận thời gian thực. Cịn đối với mục đích kinh doanh thì sẽ sử dụng số liệu quá
khứ. Các số liệu thời gian thực và quá khứ cũng được sử dụng cho công tác dự báo từ
dài cho đến trung hạn phục vụ công tác lập qui hoạch, kế hoạch phát triển và phương
thức vận hành.
-

Giám sát/quản lý/điều khiển: Dữ liệu được thu thập và xử lý thành thông tin

phục vụ công tác vận hành, điều khiển khiển hệ thống điện cũng như được lưu trữ cho
các mục đích khác nhau theo yêu cầu của các qui định trong quản lý và điều tiết hoạt
động điện lực. Trong lĩnh vực kinh doanh, các thông tin này được sử dụng để xác định
mức sử dụng và tính tốn chi phí thanh toán giữa các bên tham gia thị trường điện và
khách hàng.
-

Phát triển hệ thống: cho phép trao đổi thông tin và điện năng hai chiều

giữa nhà cung cấp và khách hàng sử dụng điện. Cả ba bước trên sẽ chỉ có khả năng
ảnh hưởng tối thiểu lên khách hàng nếu họ khơng được tiếp cận và có các thiết bị để
cùng tham gia vào hoạt động điện lực từ phía tiêu thụ điện. Thực ra đây là lĩnh vực tốn
kém nhất trong Smart Grid và theo tính tốn thì thế giới sẽ mất khoảng 20 năm để
6


hoàn thành phần này với việc trang bị các Smart Meter và thiết bị cho phép tương tác
hai chiều đối với bất kỳ khách hàng nào.
Một số các thành phần của Smart Grid đã được lắp đặt trong hệ thống điện. Tuy
nhiên, chúng ta còn phải nỗ lực hết sức để có thể biến một hệ thống điện truyền thống
hiện nay thành một hệ thống điện thông minh (Smart Grid) thực sự. Bởi vì nó khơng
đơn thuần chỉ bao gồm các hệ thống phần cứng và phần mềm.
Smart Grid có thể cho chúng ta biện pháp để tác động trước mắt bao gồm:
-

Nâng cao hiệu suất hoạt động của các nhà máy điện.

-

Tối ưu hóa nhằm giảm tổn thất kỹ thuật trong vận hành hệ thống điện.

- Giảm hệ số đàn hồi giữa tốc độ tăng nhu cầu sử dụng điện trên tốc độ tăng
GDP.
-

Giảm lượng năng lượng sử dụng trung bình trên giá trị 1 đồng GDP.

-

Giảm tổn thất phi kỹ thuật.

-

Tạo ra văn hóa tiết kiệm và bảo tồn năng lượng trong xã hội.

- Tạo điều kiện phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và các loại nguồn điện
nhỏ phân tán để giảm phát thải CO2.
Ngày nay, ngành cơng nghiệp điện đang có sự thay đổi, từ sản xuất, phân phối, đến
sử dụng điện. Hiệu ứng nóng lên của trái đất, sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng
hóa thạch, sự bùng nổ tăng trưởng của các nước đang phát triển và lượng dân số đã
dẫn đến yêu cầu bức thiết phải có những phương cách mới trong việc cung cấp và sử
dụng năng lượng. Hiện việc cung cấp điện hầu như chỉ dựa trên mục tiêu thỏa mãn tối
đa nhu cầu bằng các biện pháp tăng nguồn cung cấp. Ngành Điện có những đặc quyền
kinh doanh, do Nhà nước quy định trong lĩnh vực này, cho nên cũng phải có nghĩa vụ
cung cấp một nguồn năng lượng dồi dào ở mọi nơi và vào mọi lúc với giá rẻ cho xã
hội và nền kinh tế vì mục tiêu tăng trưởng, thỏa mãn tối đa nhu cầu. Trong khi đó, các
cơng ty điện lực đang vận hành khơng tạo ra được các phương thức khuyến khích đủ
mạnh đối với người sử dụng, cũng như cơ quan điều tiết của Chính phủ. Và ngay cả
chính các cơng ty này, để vận hành hệ thống đạt hiệu suất cao thì cũng gặp khơng ít
khó khăn ban đầu. Vấn đề bảo tồn năng lượng, tăng cường sự độc lập về năng lượng

và vấn đề nóng lên của trái đất đang là sự quan tâm hàng đầu của Chính phủ nhiều
nước trên thế giới. Một loạt các chính sách bao gồm thuế, luật tiết kiệm năng lượng và
các chính sách khác được thiết lập để giảm thiểu việc đốt các dạng năng lượng hóa
thạch đang được xem xét trên phạm vi toàn cầu. Trong khoảng 5 năm vừa qua đã xuất

7


hiện nhiều nhân tố có giá trị thúc đẩy sự thay đổi cách thức nhà cung cấp và người sử
dụng vận hành hệ thống điện. Các nhân tố này bao gồm:
 Sự biến đổi khí hậu của Thế Giới
Trong xã hội, mọi người ngày càng nhận ra những ảnh hưởng tiêu cực đối với môi
trường khi con người đốt các loại năng lượng hóa thạch để sản xuất điện, thiên tai xảy
ra nhiều hơn với cường độ phá hoại ngày càng nghiêm trong hơn và các nỗ lực đang
được xây dựng trên nhiều lĩnh vực để giảm thiểu sự phát thải CO2. Sự nóng lên của
trái đất do việc sử dụng năng lượng theo cách hiện nay đang được cho là quá sức chịu
đựng của trái đất vào năm 2050 với dân số khoảng 9,5 tỷ người.
 Nhu cầu của khách hàng
Khách hàng không những ngày càng tiêu thụ nhiều điện hơn và công suất đỉnh tăng
hàng năm (ở Việt Nam vào khoảng 14-15%/năm) mà nhu cầu về chất lượng điện năng
ngày càng cao do những đòi hỏi về chất lượng cuộc sống và việc sử dụng rộng rãi các
loại thiết bị điện tử giá rẻ. Ngoài ra, việc trao đổi và giám sát được sử dụng điện của
chính bản thân khách hàng cũng là một nhu cầu của khách hàng thay vì chỉ hàng tháng
nhận được một hóa đơn tiền điện khô khan. Theo điều tra, khi khách hàng có thể giám
sát được việc sử dụng điện của mình thì họ có xu hướng giảm mức tiêu thụ khoảng từ
5% đến 10%. Việc trao đổi hai chiều giữa các công ty điện lực và khách hàng để tạo
điều kiện cho khách hàng hiểu rõ hơn về ngành điện và ngược lại là nhu cầu của cả hai
bên, nhưng chỉ có các cơng ty điện lực mới có thể triển khai với hệ thống Smart Grid.
 Cơ sở hạ tầng ngày càng già cỗi và khó khăn về vốn
Rất nhiều các nhà máy điện, đường dây truyền tải và phân phối đã trở nên già cỗi

sau 20-30 năm vận hành và được thiết kế để cung cấp điện trong những thời đại trước.
Các cơng ty điện lực thường có xu hướng giảm thiểu đầu tư vào cơ sở hạ tầng này và
rất khó khăn tìm kiếm các nguồn đầu tư tin cậy để đảm bảo sự phát triển hợp lý các cơ
sở hạ tầng này trong những thập kỷ tiếp theo.
 Vấn đề về chất lượng điện năng và tổn thất phi kỹ thuật
Các giải pháp đảm bảo chất lượng điện năng đã được xác định và dựa trên dữ liệu
thu nhận được từ hệ thống thì các cơng ty điện lực có thể đưa ra các giải pháp hợp lý
hơn cho các nguồn phát sóng hài và các nguồn gây ra vấn đề về chất lượng điện năng
trên bình diện là các giải pháp công nghiệp. Với các nước đang phát triển thì giảm
được tổn thất phi kỹ thuật trong vận hành hệ thống điện cũng là các mối quan tâm
hàng đầu, các tổn thất phi kỹ thuật bao gồm: + Ăn cắp điện + Hư hỏng hoặc bất
thường của thiết bị đo đếm làm phát sinh tranh chấp + Chu kỳ thu tiền kéo dài Với khả
năng kết nối trực tiếp với thiết bị và trao đổi dữ liệu với các hệ thống quản lý sẽ đảm
8


bảo cho các công ty điện lực đạt được mục tiêu giảm tổn thất này với ước tính lên đến
30-40% tổng tổn thất trong kinh doanh của ngành Điện.
 Sự thân thiện môi trường
Lưới điện thông minh là mạng lưới xanh. (Green Grid) Một hệ thống điện thông
minh trước hết phải là một hệ thống không gây nguy hại tới môi trường. Không gây
nguy hại cho môi trường là hệ thống này không được phép tác động xấu tới môi
trường hoặc chỉ được tác động đến môi trường ở một giới hạn nào đó cho phép. Để có
được điều này, ở khâu sản xuất của hệ thống điện nên sử dụng hiệu quả nguồn năng
lượng sạch có thể tái sinh. Nếu sử dụng các nguồn năng lượng khác có thể gây hại cho
mơi trường thì cần có phương án điều hòa chất thải để giảm bớt tác động xấu tới mơi
trường. Ơ nhiễm mơi trường làm biến đổi khí hậu. The Green Grid Smart Initiative
(GSGI) đã được đưa ra để chứng minh rằng các mạng lưới thông minh thực sự có thể
là một chính sách tích cực trong việc giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu. Trong số các
vấn đề đó sẽ tìm cách xây dựng một sự hiểu biết là:

1.Smart Grid và năng lượng tái tạo
Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo là một thành phần quan trọng của chiến
lược và kế hoạch để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu. Năng lượng tái tạo sẽ góp phần
làm giảm sức ép về sự phụ thuộc quá mức vào năng lượng hạt nhân luôn là mối nguy
hiểm đối với mơi trường và năng lượng hóa thạch gây đang tạo ra mức khí thải quá
mức cho phép như hiện nay. Bằng cách sử dụng công nghệ lưới thông minh, năng
lượng tái tạo sẽ được đưa vào hệ thống điện quốc gia làm giảm sức ép về năng lượng.
Tổ chức hay tư nhân tạo ra lượng lớn năng lượng tái tạo sẽ bán năng lượng để hòa vào
lưới điện quốc gia, khi mà nhiều nguồn cung cấp hơn thì giá thành sẽ giảm đi do cạnh
tranh. Mạng lưới điện truyền thống biến thành mạng lưới điện thông minh. Trước tiên,
máy phát điện bằng sức gió, sóng thủy triều, và ánh sáng được lắp đặt vào mạng lưới
điện truyền thống. Mạng lưới điện thông minh kết hợp chặt chẽ với các cơ sở mạng
lưới điện truyền thống và công nghệ thông tin để ngăn ngừa sự cố và nâng cao hiệu
quả hoạt động, cũng như tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng bằng cách trao đổi thông tin
với người tiêu dùng. Khi mạng lưới thông minh kết hợp điện năng, truyền thơng, và
cơng nghệ thơng tin được kích hoạt, tồn bộ nơi tiêu thụ sẽ được cung cấp bởi năng
lượng xanh.
2.Smart Grid và hiệu quả năng lượng
Smart Grid trong sử dụng năng lượng hiệu quả triệt để. Các mạng lưới thơng minh
cho phép các hoạt động của tồn bộ hệ thống điện được tự động tối ưu hóa mọi lúc.
Ngồi ra, và quan trọng, các mạng lưới thông minh sẽ khơng dừng lại ở đồng hồ của
khách hàng. Nó sẽ cung cấp cho khách hàng với giá mới và các tùy chọn thanh toán và
9


không bao giờ sai lệch thông tin. Và khách hàng chủ động kiểm sốt việc sử dụng
năng lượng của mình, với việc luôn biết được việc tiêu thụ điện của mình ở mức bao
nhiêu, điều này sẽ làm họ tiết kiệm và nhờ vậy tổng năng lượng điện sẽ được phân
phối đều đến tất cả các nơi tiêu thụ, các sự cố về cao điểm sẽ được hạn chế tối đa.
Năng lượng tái tạo và năng lượng hiệu quả là một vai trị thiết yếu, một lưới điện

thơng minh hơn và một mạng lưới xanh hơn, và Green Grid thông minh khơng chỉ có
một vai trị trong giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu, nhưng có thể sẽ cần thiết để đạt
được các mục tiêu khi khí hậu thay đổi.

1.4. Hệ thống bảo vệ
1.4.1. Các dạng bảo vệ rơ le trong hệ thống điện
1. Bảo vệ dòng điện cực đại: có thời gian duy trì, dùng để bảo vệ quá tải và làm
bảo vệ dự phòng cho các loại bảo vệ khác.
2. Bảo vệ cắt nhanh: cũng là loại bảo vệ dịng điện cực đại nhưng tác động nhanh
(khơng có thời gian duy trì). Dùng để bảo vệ ngắn mạch.
3. Bảo vệ so lệch: là loại bảo vệ dòng điện cực đại khơng có thời gian duy trì để
bảo vệ tình trạng ngắn mạch (bảo vệ 1 phần tử nhất định).
4. Báo tín hiệu: báo tình trạng cách điện của mạng.
1.4.2. Bảo vệ các phần tử cơ bản của hệ thống điện
1. Bảo vệ đường dây:
 Mạng U < 1000 V
-

Cầu chì để bảo vệ ngắn mạch

-

Aptơmát để bảo vệ ngắn mạch và quá tải.

Để đảm bảo tính chọn lọc thì cầu chì cấp trên phải đảm bảo lơn hơn cầu chì cấp
dưới ít nhất là 1 cấp.
 Mạng 6 – 10 kV
-

Bảo vệ quá tải dùng bảo vệ dịng cực đại có thời gian duy trì độc lập.

-

Bảo vệ ngắn mạch dùng bảo vệ cắt nhanh.

- Để tránh chạm đất 1 pha dùng thiết bị kiểm tra cách điện để báo tín hiệu (biến
áp 3 pha năm trụ) hoặc dùng bảo vệ dịng thứ tự khơng.
 Mạng  110 kV: là mạng có trung tính trực tiếp nối đất nên dòng ngắn mạch 1
pha là rất lớn:
10


-

Dùng bảo vệ cắt nhanh để bảo vệ ngắn mạch các dạng 1, 2, 3 pha .

-

Bảo vệ quá tải dùng bảo vệ dịng cực đại có thời gian duy trì độc lập.

2. Bảo vệ máy biến áp:
Với máy biến áp cần phải bảo vệ để tránh các tình trạng làm việc khơng bình
thường và sự cố sau:
 Q tải.
 Dầu biến áp giảm xuống dưới mức qui định.
 Ngắn mạch giữa các pha ở trong hoặc ở đầu ra của máy biến áp.
 Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng một pha.
 Ngắn mạch trạm đất.
Không phải với bất cứ máy biến áp nào cũng được trang bị đầy đủ các loại hình
bảo vệ, mà tuy theo nhu cầu cũng như mức độ quan trọng và giá thành của biến áp mà

người ta quyết định chọn cho phù hợp.
 Với máy Sđm  320 kVA (U  10 kV) dùng cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.
 Với máy Sđm < 320 kVA thường dùng bảo vệ dòng cực đại có thời gian duy trì
để bảo vệ q tải, và bảo vệ cắt nhanh để bảo vệ ngắn mạch.
 Với máy Sđm  1000 kVA . Có thể thay bảo vệ cắt nhanh bằng bảo vệ so lệch
dọc, với các biến áp này người ta qui định phải đặt rơle hơi để bảo vệ các dạng ngắn
mạch trong. Với biến áp S  560 kVA đặt trong nhà, nơi dễ cháy cũng phải đặt rơle
hơi.
3. Bảo vệ động cơ:
Các dạng sự cố trong động cơ là:
 Ngắn mạch giữa các pha.
 Ngắn mạch các vòng dây trong cùng 1 pha.
 Ngắn mạch chạm đất.
 Quá tải, sụt áp.
U < 1000 V thường dùng Aptômát để bảo vệ ngắn mạch. và q tải, loại cơng suất
nhỏ dùng cầu chì. Có thể dùng cơng tắc tơ để đóng cắt, bảo vệ sụt áp, rơle nhiệt để bảo
vệ quá tải, cầu chì bảo vệ ngắn mạch.

11


U > 1000 V công suất lớn thường dùng bảo vệ cắt nhanh, bảo vệ so lệch dọc để bảo
vệ quá tải. Để bảo vệ quá tải thường dùng bảo vệ dịng cực đại có t.
Để tránh tình trạng động cơ làm việc khi mất 1 pha, thường đặt bảo vệ mất pha.
Bảo vệ sụt áp ở động cơ được chỉnh định căn cứ vào điện áp tự khởi động của nó,
thường được chỉnh định bằng 70  80 % Uđm. Thời gian tác động 6  10 s.
4. Bảo vệ tụ bù:
+ Bảo vệ ngắn mạch thường dùng cầu chì.
+ Với nhóm tụ dung lượng lớn Q > 400 kVAr thường dùng máy cắt để đóng cắt.
Trường hợp này ngồi cầu chì đặt ở từng pha cịng có thiết bị bảo vệ dịng cực đại có

thời gian duy trì đặt chung cho cả nhóm.

1.5.Trung tâm điều độ hệ thống điện
1.5.1.Giới thiệu chung
1. Công tác điều độ vận hành hệ thống điện:
Hệ thống điện (HTĐ) của một nước, một vùng có vai trị và vị trí hết sức quan
trọng trong sự nghiệp sản xuất của nước hay vùng đó.
Hệ thống điện là nguồn lực chủ yếu của nền kinh tế vùng, miền, quốc gia trong phạm vi
hệ thống điện cung ứng điện. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển, đẩy mạnh sản
xuất cơng, nơng nghiệp và góp phần cải thiện, nâng cao đời sống dân sinh trong vùng.
Các chức năng và nhiệm vụ chủ yếu khi vận hành hệ thống điện là:
 Đảm bảo liên tục cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ theo hợp đồng quy định
 Đảm bảo vận hành từng phần tử và toàn hệ thống được an toàn
 Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp) đạt yêu cầu.
 Đảm bảo vận hành hệ thống điện một cách kinh tế nhất
Hệ thống điện gồm các nhà máy điện, các trạm biến áp, các đường dây truyền tải
điện, phân phối điện và các hộ tiêu thụ điện. Quá trình hoạt động hệ thống điện gắn bó
chặt chẽ, khăng khít xun suốt các khâu PHÁT – TRUYỀN TẢI – PHÂN PHỐI –
SỬ DỤNG. Trong dây chuyền đó chỉ cần một mắt xích bị hỏng, cả quá trình sẽ bị
hỏng.
Để điều khiển đồng bộ, ăn khớp từ khâu đầu đến khâu cuối, đảm bảo khai tác vận
hành hệ thống điện tối ưu, toàn bộ các công việc trên được giao cho HỆ ĐIỀU ĐỘ
VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN.
Các đơn vị tham gia trong hệ điều độ hệ thống điện nước ta bao gồm:
12


 Một trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia.
 Các phòng điều hành trung tâm của các nhà máy thuỷ điện.
 Các phòng điều độ khu vực, miền.

 Các trạm điều độ điện lực tỉnh và thành phố.
 Các trạm điều độ chi nhánh điện.
2.Cơ cấu tổ chức điều độ vận hành hệ thống điện Việt Nam:
Hệ thống điện Quốc gia có phạm vi hoạt động cả nước, được tạo thành do việc hợp
nhất các hệ thống điện miền Bắc, miền Trung, miền Nam.
Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia (ĐĐQG) là cơ quan chỉ huy điều độ vận
hành cao nhất của hệ thống điện Quốc gia. Các trung tâm điều độ hệ thống điện miền
Bắc, miền Trung, miền Nam là cơ quan điều độ của hệ thống điện miền, chịu sự chỉ
huy vận hành trực tiếp của ĐĐQG.
Trong công tác điều độ vận hành những người chịu sử chỉ huy trực tiếp của kỹ sư
điều hành hệ thống điện Quốc gia gồm:
 Kỹ sư điều hành hệ thống điện miền.
 Kỹ sư trưởng ca máy nhà máy thuỷ điện Hồ Bình và một số nhà máy điện có
cơng suất lớn.
 Trưởng kíp vận hành các trạm 500 kV.
 Kỹ sư trực ban vận hành các công ty truyền tải điện.
Điều độ hệ thống điện quốc gia là cấp điều độ cao nhất, chỉ huy các điều độ hệ thống
điện miền, các nhà máy điện thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam (EVN) và các cơng ty
truyền tải điện nhằm đảm bảo cho tồn bộ hệ thống điện vận hành an toàn, liên tục và kinh
tế. Điều độ hệ thống điện Quốc gia điều khiển trực tiếp toàn bộ hệ thống điện 500 kV đến
máy cắt tổng 220 kV của các máy biến áp 500/220/35 kV trạm 500 kV, điều khiển trực tiếp
phần nguồn của tất cả các nhà máy điện trực thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam quản lý
điều chỉnh tần số hệ thống và quản lý điều chỉnh điện áp thanh cái 220 kV của thuỷ điện
Hồ Bình, thuỷ điện Trị An và thanh cái 220 kV của trạm 500/220 kV.
Điều độ hệ thống điện miền là cấp trung gian, chịu sự chỉ huy của điều độ hệ thống
điện Quốc gia, chỉ huy các điều độ lưới điện phân phối, các công ty truyền tải điện
nằm trong địa bàn miền (đối với các thiết bị dưới quyền điều khiển trực tiếp của
mình). Nhằm đảm bảo cho hệ thống điện miền vận hành an toàn, kinh tế điều độ hệ
thống điện miền điều khiển trực tiếp toàn bộ lưới điện 110 – 220 kV kể cả trạm phân

13


phối của các nhà máy điện và một số mạng lưới phân phối của miền (theo cấp hiện
hành).
Điều độ lưới điện phân phối điều khiển trực tiếp lưới điện phân phối của từng khu vực,
chịu sử chỉ huy trực tiếp của điều độ hệ thống điện miền. Dưới cấp điều độ lưới điện phân
phối hiện đang tồn tại bộ phận trực vận hành chi nhánh để triển khai các thao tác và xử lý
sự cố ở lưới trung hạ thế ở đây không coi là một cấp điều độ riêng.
Các thiết bị trong hệ thống điện là tải sản đơn vị nào thì đơn vị đó trực tiếp vận hành và
quản lý thiết bị. Cơ quan điều độ các cấp có trách nhiệm quản lý các thiết bị theo phân cấp.
Cơ quan quản lý vận hành chỉ khai thác các thiết bị và tiến hành các thao tác, điều
khiển, điều chỉnh khi thiết bị đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Khi thiết bị không đủ tiêu chuẩn vận hành hoặc bị sự cố, cơ quan quản lý vận hành
phải giao cho cơ quan quản lý thiết bị kiểm tra, thí nghiệm hoặc sửa chữa.
SƠ ĐỒ PHÂN CẤP ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN
CẤP ĐIỀU
ĐỘ

MƠ HÌNH TỔ CHỨC
CƠ QUAN TRUNG TÂM ĐIỀU
ĐỘ HTĐ QUỐC GIA (Ao)

ĐIỀU ĐỘ
QUỐC GIA

ĐIỀU ĐỘ
MIỀN

ĐIỀU

ĐỘ
LƯỚI
ĐIỆN
PHÂN

TT ĐIỀU
ĐỘ HTĐ
ĐIỀU ĐỘ
MIỀN
BẮC (A1)

TT ĐIỀU
ĐỘ HTĐ
ĐIỀU ĐỘ
MIỀN
TRUNG
(A3)

TT ĐIỀU
ĐỘ HTĐ
ĐIỀU ĐỘ
MIỀN
NAM (A2)

ĐIỀU ĐỘ
CLTĐL:
HÀ NỘI,
HẢI
PHÒNG,
ĐIỆN LỰC

CÁC
TỈNH,
THÀNH
PHỐ MIỀN
BẮC

ĐIỀU ĐỘ
ĐIỆN LỰC
CÁC
TỈNH,
THÀNH
PHỐ MIỀN
TRUNG

ĐIỀU ĐỘ
CLTĐL:
H.C.M,
ĐỒNG
NAI, ĐIỆN
LỰC CÁC
TỈNH,
THÀNH
PHỐ MIỀN
NAM

PHỐI

QUYỀN ĐIỀU KHIỂN
- Các NMĐ lớn.
- Hệ thống 500kV

- Tần số hệ thống
- Điện áp các nút chính
- Các NMĐ và và nhỏ,
các trạm diesel, trạm bù
trong miền.
- Lưới điện truyền tải
220-110-66kV
- Công suất vô cùng
NMĐ
- Các trạm phân phối
110-66kV phân phối cấp
cho điều độ lưới điện
phân phối điều khiển.
- Lưới điện phân phối.
- Các trạm thủy điện
nhỏ, các trạm diesel,
trạm bù trong lưới điện
phân phối

Hình 1.3 Sơ đồ phân cấp điều độ hệ thống điện
3.Những nhiệm vụ chủ yếu của Trung tâm điều độ Hệ thống điện miền Trung (A3):
14


Công tác điều độ vận hành hệ thống điện miền Trung (HTĐ3) được điều hành từ
phòng điều độ dưới sự điều khiển của Giám đốc trung tâm, Trưởng phòng điều độ.
Hàng ngày, tuần, tháng các công ty truyền tải điện, các khách hang, các đơn vị điện
lược có thiết bị thuộc quyền điều khiển của ĐĐV – A3 phải đăng kí với ĐĐV – A3 kế
hoạch sửa chữa, bảo dưỡng, thí nghiệm định kì các thiết bị thuộc phạm vi mình quản
lý để ĐĐV – A3 bố trí phương thức vận hành hệ thống điện miền trung và đăng kí với

ĐĐQG.
Trung tâm điều độ Hệ thống điện miền Trung (A3) gồm các phòng sau:
 Phòng điều độ.
 Phòng phương thức.
 Phịng thơng tin.
 Phịng tổng hợp.
 Phịng tài chính.
Chỉ huy trực tiếp công tác điều độ hệ thống điện miền Trung hang ngày giao cho
điều độ viên trực ban (ĐĐV – A3 )
Trong công tác vận hành ĐĐV – A3 làm việc dưới sự chỉ huy trực tiếp của ĐĐV – A0.
Nhiệm vụ cơ bản của công tác điều độ là thường xuyên đảm bảo sự ổn định và kinh
tế giữa các phần tử hệ thống điện miền Trung theo phương thức vận hành đã định
nhằm mục đích:
Cung cấp điện năng an toàn, liên tục cho khách hang và đảm bảo sự hoạt động
đang ổn định của toàn hệ thống điện miền Trung và các phần tử của nó.
Đảm bảo chất lượng điện năng (điện áp và tần số) để cung cấp cho khách hàng theo
đúng tiêu chuẩn quy định.
Đảm bảo cho hệ thống vận hành kinh tế nhất, sử dụng hợp lý các nguồn điện và
đảm bảo biểu đồ phụ tải đã đặt ra.
Đảm bảo chế độ vận hành kinh tế các nhà máy điện đồng thời với việc thoả mãn
nhu cầu điện năng của phụ tải.
Trong hoạt động sản xuất kỹ thuật của mình A3 phải tuân thủ:
-

Quy phạm kỹ thuật vận hành các nhà máy điện và lưới điện.

-

Quy phạm an toàn thiết bị điện và quy trình an tồn điện.

-

Quy phạm an tồn phịng cứu hoả.
15


-

Quy trình phân cấp quản lý vận hành.

-

Quy trình nhiệm vụ điều độ.

-

Quy trình thao tác xử lý sự cố HTĐ3

-

Các điều lệnh và chỉ thị của Giám đốc trung tâm.

Trong công tác chỉ huy vận hành HTĐ3. Trung tâm điều độ A3 thực hiện các
nhiệm vụ sau:
 Chỉ huy thực hiện phương thức HTĐ3, cụ thể là chỉ huy việc phân bố công suất
giữa các nhà máy điện (theo quy trình phân cấp của Tổng cơng ty điện lực Việt Nam)
và phân phối cho các đơn vị điện lực tương ứng với đồ thị phụ tải đã giao và tình hình
thực tế của HTĐ3.
 Chỉ huy việc điều chỉnh tần số và điện áp khi HTĐ3 vận hành độc lập (đã tách
ra khỏi hệ thống điện Quốc gia)

 Chỉ huy việc điều chỉnh điện áp tần số theo yêu cầu của điều độ Quốc gia khi
HTĐ3 nối chung với hệ thống điện Quốc gia.
 Duy trì sơ đồ kết dây HTĐ3 tương ứng với sơ đồ kết dây cơ bản đã được duyệt.
Đảm bảo vận hành ổn định, chắc chắn và dòng điện phụ tải trên các thiết bị thuộc
quyền điều khiển và quản lý của A3 trong phạm vi cho phép.
 Thường xuyên kiểm tra tình trạng thiết bị chính trên HTĐ3. Làm thủ tục nhận
đăng kí sửa chữa và đăng kí với điều động Quốc gia. Thơng báo lệnh cho phép sửa
chữa các thiết bị cho các đơn vị.
 Chỉ huy xử lý sự cố và hiện tượng bất thường trong HTĐ3 nhằm khôi phục việc
cung cấp điện bình thường cho các hộ tiêu thụ.
 Chỉ huy các thao tác cần thiết để chạy thử thiết bị các cơng trình mới trước khi
bàn giao chính thức cho vận hành.
 Biên soạn các quy trình và tài liệu cần thiết phục vụ cho công tác vận hành.
 Nắm chắc các diễn biến phức tạp của thời tiết, khí hậu (bão, giông, lũ lụt…) đẻ
chuẩn bị cho hệ thống vận hành tương ứng với những khả năng thay đổi có thể xảy ra.
 Tham gia cơng tác đào tạo, bồi huấn kiểm tra định kì các nhân viên vận hành
cấp dưới.
 Tham gia thực hiện diễn tập chống sự cố trong hệ thống điện.
 Tham gia điều tra sự cố có tính chất hệ thống và sự cố chủ quan trong thao tác
của nhân viên cấp dưới.
16


 Tham gia soạn thảo các biện pháp phòng chống sự cố.
 Tham gia chỉnh lý các quy trình hiện hành. Kiểm tra theo dõi tình hình thực
hiện quy trình điều độ, quy tắc và các tài liệu vận hành về nội dung, số lượng, bảo
quản ở các đơn vị cơ sở.
 Kiểm tra việc chấp hành kỷ luật vận hành của các nhân viên vận hành cấp dưới.
Giúp đỡ về mặt tổ chức kỹ thuật trong việc nâng cao trình độ vận hành. Tiếp thu và
truyền đạt các kinh nghiệm tiên tiến trong lĩnh vực điều độ vận hành cho HTĐ3 và

tham gia trong việc đưa vào áp dụng.
 Ghi chép, thống kê các số liệu phản ứng tình trạng, chế độ vận hành HTĐ3
phục vụ cho việc đánh giá chất lượng vận hành và tính tốn các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật.
 Tổng kết và báo cáo về tình hình sản xuất hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng của
HTĐ3.
Trong công tác phương thức vận hành, A3 thực hiện các nhiệm vụ sau:
 Nghiên cứu lập phương thức vận hành cho các ngày hôm sau, bao gồm:
 Lập sơ đồ kết dây HTĐ3.
 Dự báo đồ thị phụ tải.
 Phân phối công tác giữa các nhà máy (theo quy trình phân cấp của Tổng cơng
ty) sau khi cân bằng với công suất được giao bởi điều độ Quốc gia (ĐĐQG).
 Kế hoạch huy động nguồn (theo phân cấp) và giải quyết các đăng ký sửa chữa
của các đơn vị cơ sở.
 Kiểm ra việc thực hiện phương thức đã giao ngày hôm trước.
 Nghiên cứu và giải quyết các phiếu đăng kí sửa chữa thiết bị và các đề nghị của
các đơn vị. Nếu việc sửa chữa thiết bị có liên quan đến sự thay đổi chế độ làm việc của
hệ thống điện Quốc gia thì phải báo cáo với điều động quốc gia và đề ra các biện pháp
cần thiết để đảm bảo công tác chỉ huy điều độ thuận lợi.
 Lập các sơ đồ kết dây và phương thức vận hành của HTĐ3 tương ứng với các
thời kỳ đặc trưng trong năm (đông, hè, úng, hạn…) đảm bảo tính kinh tế ổn định của
phương thức đó.
 Tiến hành các tính tốn phân bố cơng suất tác dụng, phản kháng trong HTĐ3
tương ứng với các phương thức kết dây và các thời kỳ biến đổi phụ tải như đã nói ở
trên.
17


 Tính tốn và lập các biểu đồ điện áp đồng thời xác định các giới hạn dao động
điện áp cho phép tại các điểm nút kiểm tra của HTĐ3. Theo dõi điện áp trên HTĐ3 và

việc phát công suất phản kháng tại các trạm bù.
 Tổ chức các kỳ đo kiểm tra trong HTĐ3 để xác định phân bố công suất, sự
mang tải của các phần tử trong lưới, tổn thất công suất tác dụng và phản kháng, mức
điện năng trong hệ thống. Lập các biểu cắt điện và biểu hạn chế công suất khi tần số
thấp.
 Theo dõi, tính tốn và phân tích đánh giá tổn thất điện na ưng trong truyền tải
trên lưới 110 -220 kV.
 Tham gia cùng điều độ Quốc gia tính tốn phân tích đánh giá ổn định tĩnh và ổn
định động của hệ thống điện Quốc gia và nghiên cứu các biện pháp làm tăng tính ổn
định của hệ thống.
 Lập kế hoạch sản xuất v à sửa chữa của HTĐ3 hàng tháng.
 Tham gia lập kế hoạch hàng quý, năm theo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các
mặt sản xuất năng lượng điện của từng đơn vị điện lực và tồn HTĐ3, tổn thất trong
lưới, cơng suất cực đại..đồng thời tham gia lập kế hoạch đại tu, sửa chữa thiết bị hàng
năm, hàng quý…
 Lập các phương thức khởi động và đưa vào vận hành các thiết bị, các công trình
mới.
 Nghiên cứu các biện pháp để nâng cao độ tin cậy và tính kinh tế trong vận hành
HTĐ3. Tính toán và đề ra các biện pháp giảm tổn thất điện áp trong lưới điện 110, 220
kV của HTĐ3.
 Biên soạn các quy trình, tài liệu tham khảo, sổ tay số liệu phục vụ cho công tác
điều độ.
 Tổng kết, đánh giá việc thực hiện phương thức vận hành hàng tháng, q, năm
của tồn HTĐ3 và từng cơ sở.
Trong cơng tác bảo vệ rơle và tự động hoá, Trung tâm điều độ A3 thực hiện các
nhiệm vụ sau:
 Chuẩn bị các công việc để đưa thiết bị mới vào vận hành.
 Tham gia điều tra sự cố trên HTĐ3 và phân tích sự hoạt động của các thiết bị
bảo vệ rơle và tự động hố trong q trình xảy ra sự cố.
 Tính tốn trị số chỉnh định cho các phương án của HTĐ3 theo mùa, úng, hạn, lũ

lụt…
18


1.5.2. Phân cấp quản lý vận hành hệ thống điện Việt Nam
1.Phân cấp, tính tốn các chế độ vận hành, bảo vệ rơle và tự động:
a. Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia:
Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia chịu trách nhiệm tính tốn ổn định cho
hệ thống điện Quốc gia. Tính tốn chỉnh định bảo vệ rơle tự động cho các đường dây
500 kV, cho thiết bị 500 kV tại các trạm 500 kV và các máy cắt tổng phía 220 kV và
35 kV của máy biến áp 500 kV phù hợp với phạm vi điều khiển của điều độ Quốc gia.
Tính tốn trào lưu công suất và điện áp trên phần hệ thống điện thuộc phạm vi kiểm tra
của điều độ Quốc gia.
Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia chịu trách nhiệm cung cấp các trị số giới
hạn cho các trung tâm điều độ miền để các trung tâm này tính tốn chỉnh định các thiết
bị bảo vệ và tự động của hệ thống điện miền. Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc
gia có trách nhiệm kiểm tra sự phối hợp của trị số chỉnh định rơle, tự động nằm trong
phạm vi kiểm tra của điều độ Quốc gia.
b. Trung tâm điều độ hệ thống điện miền :
Trung tâm điều độ hệ thống điện miền chịu trách nhiệm tính tốn, chỉnh định bảo
vệ rơle và tự động cho các đường dây 220, 110 kV, cho thiết bị 220, 110 kV phù hợp
với phạm vi điều khiển của điều độ viên, ví dụ: miền bắc là ĐĐV – A1. Tính tốn trào
lưu công suất và chế độ điện áp trên các phần hệ thống điện thuộc phạm vi quản lý của
ĐĐV – A1.
Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Bắc chịu trách nhiệm cung cấp các trị số
giới hạn cho các điện lực, các điện lực này tính tốn chỉnh định các thiết bị bảo vệ tự
động của hệ thống điện phân phối. Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Bắc có trách
nhiệm kiểm tra sự phối hợp các trị số chỉnh định rơle, tự động của các thiết bị nằm
trong phạm vi quản lý của ĐĐV – A1.
2. Chế độ báo cáo:

Hàng ngày các trung tâm điều độ miền phải báo cáo cho điều độ Quốc gia những
thông tin của ngày hôm trước như sau:
 Biểu đồ phụ tải miền từ 0h đến 24h.
 Tổng điện năng tiêu thụ trong ngày.
 Tổng sản lượng điện phát của các nhà máy điện có nêu rõ thuỷ điện và nhiệt
điện.
 Mực nước các hồ chứa quan trọng.
19