Luận văn thạc sĩ tính toán phân tích và để xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế lưới điện 110kv do công ty lưới điện cao thế miền trung quản lý

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ PHÚ HỊA

TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT
MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ
LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ
MIỀN TRUNG QUẢN LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ PHÚ HỊA

TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT
MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ
LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ
MIỀN TRUNG QUẢN LÝ

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS TRẦN VINH TỊNH

Đà Nẵng – Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Lê Phú Hòa


TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG
CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN
CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ
Học viên: LÊ PHÚ HỊA
Chun ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: ………Khóa: K31.KTĐ Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Chƣơng trình PSS/E là chƣơng trình mơ phỏng hệ thống điện trên máy
tính nhằm mục đích tính tốn nghiên cứu phục vụ cho vận hành cũng nhƣ qui hoạch hệ
thống điện. Áp dụng chƣơng trình PSS/E để phân tích các chế độ làm việc của lƣới điện
110kV khu vực miền Trung, từ đó tác giả đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh
tế lƣới điện 110kV do Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý, cụ thể:

Giải pháp phân pha của đƣờng dây 110kV Krông Buk – Buôn Ma Thuột đã nâng
công suất truyền tải lên gần hai lần, về hiệu quả kinh tế chi phí đầu tƣ thấp hơn so với giải
pháp xây dựng đƣờng dây mới do chỉ cải tạo lại đƣờng dây hiện hữu và bổ sung thêm dây
dẫn và phụ kiện.
Giải pháp lập kế hoạch đầu tƣ xây dựng và lựa chọn thời điểm thích hợp đƣa vào vận
hành các cơng trình lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung Quản lý đến
năm 2020 đem lại hiệu quả kinh tế cao, giảm thiểu các trạm biến áp vận hành non tải, giảm
tổn thất điện năng trên lƣới điện đồng thời chủ động đƣợc kế hoạch vốn đầu tƣ xây dựng
cơng trình.
Từ khóa – PSS/E; nâng cao khả năng truyền tải đƣờng dây 110kV; kế hoạch đầu tƣ
xây dựng công trình lƣới điện 110kV; trào lƣu cơng suất; chế độ vận hành hệ thống điện.
CALCULATION, ANALYSIS AND PROPOSE SOME SOLUTIONS TO
IMPROVE THE ECONOMIC EFFICIENCY FOR 110KV GRID
MANAGED BY CENTRAL GRID COMPANY
Student: LE PHU HOA
Major: ELECTRICAL TECHNOLOGY
Code: ………Course: K31 - University of Science and Technology - The
University of Da Nang
Abstract - The PSS/E program is the program simulating electrical systems on
computers for the purpose of calculation, research to serve operation as well as plan of
electrical systems. Applying the PSS/E program to analyze the working regime of the
110kV grid in the Central region, and from that, the author will propose some solutions to
improve the economic efficiency of the 110kV grid managed by Central Grid company,
specifically:
The solution on division of phase for the Krong Buk - Buon Ma Thuot 110kV line
has doubled the transmission capacity. About economic efficiency, the investment cost is
lower than the solution of new building line because it only refurbishes the existing lines
and supplement wires and accessories.
The solution for preparing the construction investment plan and choosing suitable
time for putting the 110kV grid managed by Central Grid company up to 2020 into

operation brings high economic efficiency, minimizes the under loaded substation, reduces
power losses on the grid simultaneously takes the initiative the capital plan for construction
investment.
Key words – PSS/E; Improvement of transmission capacity of the 110kV line; Plan
of construction investment of 110kV power grid; power flow; Operation mode of the
electrical system.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ..................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...................................................1
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...............................................2
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................2
5. TÊN ĐỀ TÀI ..................................................................................................2
6. BỐ CỤC VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI ................................................................2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG VÀ LƢỚI
ĐIỆN 110KV CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG .....................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG ......................................3
1.1.1. Phụ tải Hệ thống điện miền Trung ...........................................................3
1.1.2. Nguồn và lƣới hệ thống điện miền Trung ................................................5
1.2. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ
MIỀN TRUNG ............................................................................................................8
1.2.1. Giới thiệu chung .......................................................................................8
1.2.2. Chức năng và nhiệm vụ chính ..................................................................8
1.2.3. Mơ hình tổ chức quản lý sản xuất ............................................................9
1.2.4. Nguồn lực hiện có.....................................................................................9
1.3. KẾT LUẬN ........................................................................................................10
CHƢƠNG 2. TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, TÌM HIỂU
PHẦN MỀM PSS/E.................................................................................................11

2.1. TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN MẠNG ĐIỆN .....................11
2.1.1. Định nghĩa bài toán ................................................................................11
2.1.2. Phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel giải tích lƣới điện: ................................14
2.1.3. Phƣơng pháp Newton-Raphson: .............................................................16
2.2. TÌM HIỂU PHẦN MỀM TÍNH TỐN PSS/E .................................................19
2.2.1. Giới thiệu chung .....................................................................................19
2.2.2. Nghiên cứu các tính năng của phần mềm PSS/E ...................................20
2.3. KẾT LUẬN ........................................................................................................26
CHƢƠNG 3. TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC CHẾ ĐỘ VẬN
HÀNH LƢỚI ĐIỆN 110KV CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN
TRUNG QUẢN LÝ .................................................................................................27
3.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................27


3.2. TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA
HỆ THỐNG ĐIỆN 110kV KHU VỰC MIỀN TRUNG...........................................27
3.2.1. Số liệu và sơ đồ tính tốn: ......................................................................27
3.2.2. Điều kiện tính tốn .................................................................................28
3.2.3. Tính tốn phân tích, đánh giá các chế độ vận hành của hệ thống điện
110kV khu vực miền Trung (kết quả tính tốn nhƣ phụ lục 3) ........................28
3.3. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ KẾT LUẬN .......................................36
CHƢƠNG 4. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN
TRUNG QUẢN LÝ .................................................................................................37
4.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................37
4.2. NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ NÂNG CAO HIỆU
QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ
MIỀN TRUNG. .........................................................................................................37
4.2.1. Lựa chọn giải pháp .................................................................................37
4.2.2. Tính tốn lựa chọn phƣơng án tối ƣu đề nâng công suất truyền tải đƣờng

dây 110kV Krông Buk – Buôn Ma Thuột ........................................................38
4.2.3. Lập kế hoạch đầu tƣ xây dựng và lựa chon thời điểm thích hợp đƣa vào
vận hành các cơng trình lƣới điện 110kV Cơng ty Lƣới điện cao thế miền
Trung Quản lý đến năm 2020 ...........................................................................48
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................56

PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng
1.1.

Thống kê công suất max và min của ngày và sản lƣợng
tổng từng ngày khu vực miền Trung trong năm 2016

Trang
4

1.2.

Phân bố công suất dƣới đây chỉ rõ nguồn cấp và khu
vực nhận của HTĐ miền Trung

8

3.1.

Các nút có điện áp lớn hơn 1.05pu ở chế độ 1

29

3.2.

Các phần tử mang tải lớn hơn 70% ở chế độ 1

29

3.3.

Các nút có điện áp dƣới 0.9pu ở chế độ 2

32

3.4.

Các phần tử mang tải lớn hơn 70% ở chế độ 2

32

3.5.

Các phần tử mang tải lớn hơn 70% ở chế độ 3

34

4.1.

Bảng cân đối nguồn và phụ tải khu vực đƣờng dây
110kV Krông Buk - Buôn Ma Thuột cung cấp xét
trƣờng hợp sự cố 1 mạch đƣờng dây. (Chế độ N-1)

39

4.2.

Bảng dự báo phụ tải lƣới điện 110kV khu vực tỉnh tỉnh
Đăk Lăk đến năm 2020

39

4.3.

Tính toán trong các chế độ sự cố trên đƣờng dây
110kV K rông Buk – Buôn Ma Thuột tại các thời điểm
2017, 2020, 2025

40

4.4.

Độ tin cậy cung cấp điện trƣớc và sau khi có dự án

43

4.5.

Tỷ lệ tổn thất điện năng trƣớc và sau khi có dự án

43

4.6.

So sánh các phƣơng án tuyến đƣờng dây

46

4.7.

Đánh giá các phƣơng án

47

4.8.

Tổng mức đầu tƣ

47

4.9.

Kết quả phân tích kinh tế - tài chính

48

4.10.

Dự báo phụ tải khu vực miền Trung đến năm 2025.

49

4.11.

Dự báo phụ tải của từng TBA 110kV khu vực Quảng
Bình giai đoạn 2017-2020

51

4.12.

Kế hoạch và thời điểm đƣa vào vận hành Lƣới điện
110kV khu vực Quảng Bình giai đoạn 2017-2020

54


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu hình

Tên hình

Trang

1.1

Biểu đồ phụ tải HTĐ miền Trung năm 2016

4

1.2

Sơ đồ HTĐ Lƣới điện 110kV khu vực miền Trung
cập nhật đến ngày 31/12/2016

7

2.1

Đồ thị minh họa quá trình giải cho trƣờng hợp một
phƣơng trình f(x)=0

16

2.2

Sơ đồ tổ chức chƣơng trình

21

2.3

Phân hệ Power Flow

23

2.4

Hộp thoại “Build New Case”

24

2.5

Chọn “Launch Grid Editor” trên giao diện “Power
Flow”

24

2.6

Phân hệ “Grid Editor”

25

2.7

Màn hình vẽ sơ đồ đơn tuyến trong “Grid Editor”

25

3.1

Trào lƣu công suất và điện áp ở chế độ bình thƣờng
(Bắc miền Trung)

30

3.2

Trào lƣu cơng suất và điện áp ở chế độ bình thƣờng
(Nam miền Trung)

31

4.1

Mức mang tải của các TBA 110kV khu vực Quảng
Bình

50

4.2

Dự báo các nguồn cung cầp giai đoạn 2017 đến
2020 khu vực Quảng Bình theo phƣơng án dự
phịng 20% cơng suất

51

4.3

Dự báo các nguồn cung cầp giai đoạn 2017 đến
2020 khu vực Quảng Bình theo phƣơng án khơng
dự phịng cơng suất:

52


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Cùng với nhịp độ tăng trƣởng của nền kinh tế và sự gia tăng dân số tồn cầu,
nhu cầu tiêu thụ năng lƣợng khơng ngừng tăng lên trong đó năng lƣợng điện đóng
vai trị then chốt. Trong những năm qua, sản lƣợng điện cung cấp cho các ngành
kinh tế và sinh hoạt của nhân dân trên tồn quốc khơng ngừng tăng lên. Điện
thƣơng phẩm năm 2010 là 159,3 tỷ kWh, công suất cực đại 8.284 MW. Trong khi
đó năm 2016, tổng sản lƣợng điện thƣơng phẩm là 159,3 tỷ kWh, công suất cực đại
khoảng 26,65 MW. Dự kiến năm 2015, sản lƣợng điện thƣơng phẩm khoảng
165.000 tỷ kWh, công suất cực đại khoảng 32.500MW. Để đáp ứng yêu cầu cung
cấp điện cho phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc, Thủ tƣớng Chính phủ đã có
Quyết định số 428/2016/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 về việc Phê duyệt điều chỉnh Quy
hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 6].
Đến nay đã có rất nhiều cơng trình nguồn và lƣới điện đã và đang xây dựng đƣa vào
vận hành trên hệ thống.
Để đáp ứng cung cấp điện cho phụ tải, hệ thống điện đƣợc mở rộng và phát
triển, nhiều nguồn điện mới đƣợc đƣa vào vận hành, liên kết lƣới điện tăng, dẫn đến
nhiều vấn đề về vận hành cần đƣợc quan tâm phân tích, đánh giá: sự làm việc tin
cậy của hệ thống trong các chế độ vận hành, vấn đề ổn định của hệ thống, chất
lƣợng điện năng, tổn thất điện năng, hệ thống bảo vệ rơle, hiệu quả kinh tế trong
vận hành….
Trong thực tế hiện nay, việc quy hoạch trung và dài hạn trong hệ thống điện
Quốc gia chỉ đề cập đến nguồn và lƣới điện từ cấp điện áp 220kV trở lên, Quy
hoạch phát triển Điện lực tỉnh thành phố đề cập đến nguồn và lƣới điện có cấp điện

áp ≤ 110kV. Do cách phân chia phạm vi của các quy hoạch, nên cơng tác tính tốn
phân tích đánh giá đối với lƣới điện 110kV trên phạm vi liên kết từng miền chƣa
đƣợc đề cập cụ thể; việc tính tốn kiểm tra khả năng truyền tải của lƣới điện đấu
nối, các liên kết giữa nhà máy điện với hệ thống điện miền, tìm các giải pháp thích
hợp để đáp ứng nhu cầu truyền tải trong các chế độ khác nhau là cần thiết.
Đề tài đi sâu tìm hiểu các phƣơng pháp tính tốn, phân tích và đề xuất một số
giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế lƣới điện 110kV do Công ty Lƣới điện cao thế
miền Trung quản lý.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Tìm hiểu các phƣơng pháp tính tốn, phân tích chế độ làm việc của hệ thống
điện nói chung, hệ thống điện 110kV nói riêng trong các chế độ vận hành.


2
- Nghiên cứu tính tốn ảnh hƣởng của các chế độ sự cố đến độ tin cậy vận
hành của hệ thống.
- Nghiên cứu phần mềm tính tốn để sử dụng cho đề tài.
- Áp dụng tính tốn, phân tích và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả
kinh tế lƣới điện 110kV do Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Các phƣơng pháp tính tốn, phân tích chế độ làm việc của hệ thống điện.
- Các phƣơng pháp tính tốn chế độ xác lập của hệ thống điện.
- Phần mềm tính tốn mơ phỏng hệ thống điện PSS/E.
- Lƣới điện 110kV do Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu các phƣơng pháp tính tốn phân tích chế độ làm việc của hệ thống
điện, lựa chọn phƣơng pháp phù hợp để tính tốn cho mạng điện khu vực.
- Tìm hiểu các phƣơng pháp và phần mềm tính tốn cho hệ thống điện, phân
tích lựa chọn phần mềm để sử dụng.
- Thu thập số liệu về hệ thống điện 110kV do Cơng ty Lƣới điện cao thế miền

Trung quản lý, tính tốn phân tích các chế độ vận hành để tìm ra các trạng thái nguy
hiểm.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế lƣới điện 110kV do Công
ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý.
5. TÊN ĐỀ TÀI
- Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu, đề tài đƣợc đặt tên nhƣ sau:
“Tính tốn, phân tích và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế
lưới điện 110kV do công ty lưới điện cao thế miền Trung quản lý”.
6. BỐ CỤC VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI
- Bố cục đề tài dự kiến chia làm 3 phần gồm: Phần mở đầu, nội dung đề tài và
phần kết luận, kiến nghị.
- Nội dung đề tài gồm 4 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống điện miền Trung và lƣới điện 110kV Công
ty Lƣới điện cao thế miền Trung.
Chƣơng 2: Tìm hiểu các phƣơng pháp tính tốn, tìm hiểu phần mềm PSS/E.
Chƣơng 3: Tính tốn, phân tích các chế độ vận hành lƣới điện 110kV Công ty
Lƣới điện cao thế miền Trung.
Chƣơng 4: Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế lƣới điện
110kV do Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG VÀ LƯỚI ĐIỆN
110KV CÔNG TY LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG
Khu vực miền Trung bao gồm 13 tỉnh, thành phố là: Quảng Bình, Quảng Trị,
Thừa Thiên - Huế, Thành phố Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú
n, Khánh Hồ và 4 tỉnh Tây nguyên là Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk và Đắk

Nơng. Khu vực này có diện tích khoảng 98000 km2 gần bằng 1/3 diện tích cả nƣớc.
Miền trung có địa hình hẹp, dộ dốc lớn và trải dài gần 1000 km từ chân đèo Ngang
ở phía Bắc đến cầu Du Long ở phía nam tỉnh Khánh Hịa. Các tỉnh miền Trung hầu
nhƣ tỉnh nào cũng có 3 vùng đồng bằng, trung du và miền núi. Miền Trung có khí
hậu nhiệt đới gió mùa và chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa mƣa và mùa khô. Các điều
kiện tự nhiên đó đã tác động rất lớn đến q trình phát triển kinh tế - xã hội của các
tỉnh miền Trung.
Hệ thống điện miền Trung cấp điện cho 13 tỉnh, thành phố nói trên. Hệ thống
điện miền Trung liên kết với HTĐ Quốc gia qua các đƣờng dây và trạm biến áp sau:
- Nhận từ 6 TBA 500kV: Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Thạnh Mỹ, Pleiku, Pleiku 2 và
ĐắkNông.
- Liên kết với Hệ thống điện miền Bắc thông qua:
+ Đƣờng dây 220kV NMNĐ Vũng Áng – T220 Đồng Hới (E1).
+ Đƣờng dây 220 kV NMĐ Formusa – T220 Ba Đồn.
- Liên kết với Hệ thống điện miền Nam qua đƣờng dây 220kV, 110kV:
+ Đƣờng dây 220 kV T220 Nha Trang – Tháp Chàm 2.
+ Đƣờng dây 220 kV mạch kép T500 – Bình Long.
+ Đƣờng dây 110 kV T110 Nam Cam Ranh – Ninh Hải.
+ Đƣờng dây 110 kV T110 Cam Ranh – Tháp Chàm 2.
+ Đƣờng dây 110 kV T110 ĐăkR’Lấp – Bù Đăng.
1.1.1. Phụ tải Hệ thống điện miền Trung
1.1.1.1. Phân tích biểu đồ phụ tải
Để có cái nhìn tổng quan về phụ tải Hệ thống điện miền Trung, trƣớc hết
chúng ta cùng xem xét đến dạng biểu đồ phụ tải của hệ thống điện. Do ảnh hƣởng
của đặc điểm khí hậu cũng nhƣ tình hình phát triển của nền kinh tế trong giai đoạn
hiện nay, biểu đồ phụ tải HTĐ miền Trung năm 2016 nhƣ sau.


4

Hình 1.1. Biểu đồ phụ tải HTĐ miền Trung năm 2016
Nhìn trên biểu đồ phụ tải, rất dễ dàng nhận thấy nổi bật là dạng biểu đồ rất
nhấp nhơ; có độ dốc rất lớn; thấp điểm ngày của HTĐ miền Trung thƣờng rơi vào
khoảng từ 2 - 4h, cao điểm sáng từ 10 - 11h và cao điểm tối từ 18 - 20h hàng ngày.
1.1.1.2. Phụ Tải HTĐ miền Trung
Thống kê công suất max và min của ngày và sản lƣợng tổng từng ngày khu
vực miền Trung trong năm 2016:
Bảng 1.1. Thống kê công suất max và min của ngày và sản lượng tổng từng ngày
khu vực miền Trung trong năm 2016
Tỉnh/Thành
Phố

Pmaxtbngày
(MW)

Pmax
(MW)

Pmin
(MW)

Amaxngày
(KWh)

Atbngày
(KWh)

Quảng Bình

118

146

47

3.092.200

2.388.429

Quảng Trị

89

105

34

2.468.960

1.693.552

Huế

201

240

66

5.572.130

4.072.559

Đà Nẵng

313

418

89

9.310.460

7.099.178

Quảng Nam

222

261

87

5.324.564

4.331.726

Quảng Ngãi

181

212

86

4.311.840

3.664.668

Bình Định

225

269

73

5.297.048

4.317.110

Phú n

106

123

41

2.464.480

2.073.393

Khánh Hịa

260

325

104

8.484.950

5.382.360

Gia Lai

168

219

43

4.177.244

3.057.938

Đăklăk

223

314

60

5.974.790

3.868.887

KonTum

49

72

14

1.496.180

893.308

ĐăkNông

82

122

23

4.471.840

1.528.269

2269

2509

877

52.135.050 45.474.841

HTĐ MTrung


5
Từ những thống kê trên HTĐ miền Trung công suất lớn nhất vào những tháng
mùa hè (tháng 7, 8), Pmax-ngày = 2.509 MW vào tháng 8, Amax-ngày = 52.135.050 KWh
vào tháng 08/2016 Phụ tải lúc cao điểm và thấp điểm rất chênh lệch, nhất là vào
mùa đông, do mức độ phát triển về công nghiệp, dịch vụ thấp chủ yếu phục vụ điện
nông nghiệp, sinh hoạt và chiếu sáng.
1.1.2. Nguồn và lƣới hệ thống điện miền Trung
1.1.2.1. Nguồn điện
HTĐ miền Trung nhận điện từ các nguồn chủ yếu sau:
- Đƣờng dây 500 kV qua 6 TBA 500kV: Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Thạnh Mỹ,
Pleiku, Pleiku 2 và ĐắkNông.
- HTĐ miền Bắc qua đƣờng dây 220 KV NMNĐ Vũng Áng – T220 Đồng Hới
(E1) và đƣờng dây 220 kV NMĐ Formusa – T220 Ba Đồn.
- HTĐ miền Nam qua đƣờng dây 220 kV và 110kV:
+ Đƣờng dây 220 kV T220 Nha Trang – Tháp Chàm 2.
+ Đƣờng dây 220 kV mạch kép T500 – Bình Long.

+ Đƣờng dây 110 kV T110 Nam Cam Ranh – Ninh Hải.
+ Đƣờng dây 110 kV T110 Cam Ranh – Tháp Chàm 2.
+ Đƣờng dây 110 kV T110 ĐăkR’Lấp – Bù Đăng.
Tính đến thời điểm hiện tại HTĐ miền Trung có tổng cộng 67 NMĐ nối lên
lƣới 110kV, 220kV với tổng công suất là 5830 MW, trong đó gồm:
- 26 NMĐ nối vào lƣới điện 220kV với tổng công suất 4373 MW.
- 13 NMTĐ nối vào lƣới điện 110kV có cơng suất đặt trên 30 MW với tổng
công suất 831 MW.
- 28 NMĐ thuộc quyền điều khiển A3 với tổng cơng suất 627 MW.
- Ngồi ra cịn có một số NMTĐ, NMNĐ nối vào lƣới điện phân phối với tổng
công suất 45 MW.
1.1.2.2. Lưới điện
Hệ thống truyền tải của lƣới điện miền Trung chủ yếu là các đƣờng dây và
trạm biến áp 220 kV, 110 kV.
- 70 mạch đƣờng dây 220 kV với tổng chiều dài 3472 Km. 200 mạch đƣờng
dây 110 kV với tổng chiều dài 4117 Km.
- Có 131 trạm biến áp ở khu vực miền Trung, trong đó:
Hệ thống truyền tải của lƣới điện miền Trung chủ yếu là các đƣờng dây và
trạm biến áp 220kV, 110kV:
- Có 70 mạch đƣờng dây 220kV với tổng chiều dài 3.472Km.


6
- Có 200 mạch đƣờng dây 110kV với tổng chiều dài các đƣờng dây 110kV là
4.117 Km.
- Có 131 trạm biến áp ở khu vực miền Trung, trong đó:
+ 06 trạm biến áp 500kV:
Đà Nẵng có 02 MBA 500/220kV với Sđm= 2x450MVA; 02 MBA 220/110kV
với Sđm= 2x125MVA.
PleiKu có 02 MBA 500/220kV với Sđm= 2x450MVA; 01 MBA 220/110kV

với Sđm= 125MVA.
PleiKu 2 có 01 MBA 500/220kV với Sđm= 1x450MVA; 01 MBA 220/110kV
với Sđm= 125MVA.
Dốc Sỏi có 01 MBA 500/220kV với Sđm= 450MVA; 02 MBA 220/110kV với
Sđm= 125+63MVA.
Đăk Nơng có 02 MBA 500/220kV với Sđm= 450+600MVA; 01 MBA
220/110kV với Sđm= 125MVA.
Thạnh Mỹ có 02 MBA 500/220kV với Sđm= 2x450MVA; 01 MBA
220/110kV với Sđm= 125MVA.
+ 16 trạm 220kV: Ba Đồn (1x125MVA), Đồng Hới (2x125MVA), Đơng Hà
220 (1x125MVA), Huế 220 (250+125 MVA), Hịa Khánh (2x125 MVA), Thạnh
Mỹ 220 (1x125MW), Tam Kỳ 220 (1x125MVA), Sông Tranh 2 (1x125MVA),
Dung Quất 220 (1x125MVA), Quảng Ngãi 220 (1x125MVA), Quy Nhơn (250+125
MVA), Tuy Hòa 220 (2x125MW), Nha Trang (250+125MVA), Kon Tum
(1x125MVA) và Krông Buk (250+125 MVA).
+ 111 trạm biến áp 110kV.
1.1.2.3. Kết lưới cơ bản của hệ thống điện miền Trung
Phƣơng thức kết lƣới cơ bản của Hệ thống điện miền Trung nhƣ sau:
Các điểm mở máy cắt tại 112/T220 Thạnh Mỹ, 171/T110 Tam Quan,
172/T110 AyunPa, 171/T110 EaTam, 173/T110 ĐăkR’Lấp, 174/T110 Cam Ranh,
172/T110 Ninh Hải.
Nhà máy thủy điện Đa Nhim kết nối với trạm 500kV Pleiku qua đƣờng dây
220 KV Đa Nhim-Nha Trang-KrôngBuk-Pleiku.
Bảng 1.3 Phân bố công suất dƣới đây chỉ rõ nguồn cấp và khu vực nhận của
HTĐ miền Trung.


7

Hình 1.2. Sơ đồ HTĐ Lưới điện 110kV khu vực miền Trung cập nhật đến ngày 31/12/2016

8

Bảng 1.2. Phân bố công suất dưới đây chỉ rõ nguồn cấp và khu vực nhận của
HTĐ miền Trung
CÔNG SUẤT NHẬN
NGUỒN

KHU VỰC

(MW)
Min

Max

405

1295

445

1150

25

40

HTĐ miền Bắc +
T500 Đà Nẵng, Thạnh

1

Mỹ, Dốc Sỏi và các Bắc miền Trung
nhà máy điện nối lƣới
Bắc miền Trung
T500 PleiKu, PleiKu
2, Đăk Nông + các Nam miền

Trung

2

nhà máy điện nối lƣới (trừ Cam Ranh và
Nam miền Trung và Nam Cam Ranh)
HTĐ miền Nam

3

HTĐ miền Nam

Cam Ranh và Nam
Canh Ranh

1.2. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO
THẾ MIỀN TRUNG
1.2.1. Giới thiệu chung
Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung là đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Điện
lực miền Trung (EVNCPC), đƣợc thành lập và chính thức đi vào hoạt động từ ngày
01/3/2006 (với tên gọi ban đầu là Xí nghiệp Điện cao thế miền Trung) trên cơ sở tiếp
nhận quản lý vận hành lƣới điện 110kV từ các Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực

3 (năm 2006) và từ các Công ty Truyền tải điện 2, 3 (năm 2007). Bên cạnh đó, Cơng
ty cũng đã tiếp nhận quản lý vận hành toàn bộ các cơng trình lƣới điện 110kV do
EVNCPC đầu tƣ xây dựng mới trên địa bàn. Từ 01/10/2010, Công ty đƣợc EVNCPC
giao bổ sung nhiệm vụ quản lý vận hành các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ và thực
hiện công tác kinh doanh bán điện cho các khách hàng mua điện trực tiếp tại các trạm
biến áp 110kV và từ ngày 01/5/2015, Công ty đƣợc đƣợc giao quản lý dự án đầu tƣ
xây dựng các dự án thủy điện vừa và nhỏ do EVNCPC làm chủ đầu tƣ.
1.2.2. Chức năng và nhiệm vụ chính
- Quản lý vận hành lƣới điện 110kV; các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ cùng
các hệ thống công nghệ thông tin, viễn thông chuyên ngành đi kèm trên địa bàn 12


9

tỉnh thành phố thuộc duyên hải miền Trung và Tây Nguyên (từ Quảng Bình đến Phú
Yên và Kon Tum, Gia Lai, Đăk Nông, Đăk Lăk).
- Thực hiện công tác kinh doanh dịch vụ khách hàng đối với các khách hàng
mua điện trực tiếp tại các trạm biến áp 110kV.
- Thi cơng xây lắp, sửa chữa, thí nghiệm hiệu chỉnh đối với các cơng trình lƣới
điện đến 110kV; các cơng trình thủy điện đến 30MW.
- Thực hiện các dịch vụ tƣ vấn đầu tƣ xây dựng đối với các cơng trình lƣới
điện đến 110kV; các cơng trình thủy điện đến 30MW gồm: Khảo sát, thiết kế, lập
dự án đầu tƣ; Quản lý dự án; Giám sát thi công xây dựng; Thẩm tra; Lập HSMT...
1.2.3. Mơ hình tổ chức quản lý sản xuất
- Ban Giám đốc Công ty gồm Giám đốc Công ty và 4 Phó Giám đốc Cơng ty.
-Văn phịng Cơng ty hiện đóng tại 81-89 Nguyễn Hữu Thọ- Đà Nẵng bao gồm
10 phòng chức năng: Văn phòng, Kế hoạch, Tổ chức Nhân sự, Kỹ thuật, Tài chính
Kế tốn, Vật tƣ, Vận hành, An toàn - Thanh tra Bảo vệ, Quản lý đầu tƣ, Công nghệ
thông tin và Thủy điện. Đây là cơ quan tham mƣu cho Ban Giám đốc Công ty chỉ
đạo điều hành toàn diện các mặt hoạt động của Công ty.

- Các đơn vị trƣc thuộc gồm:
+ 11 Chi nhánh điện cao thế tại các tỉnh, thành phố có chức năng quản lý vận
hành lƣới điện 110kV và một số nhà máy thủy điện dƣới 2MW trên địa bàn 12 tỉnh
thành phố gồm: Quảng Bình, Quảng Trị, TT-Huế, Quảng Nam-Đà Nẵng, Quảng
Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Gia Lai, Kon Tum, Đăk Lăk và Đăk Nơng.
+ 04 Xí nghiệp thủy điện quản lý vận hành 4 nhà máy thủy điện gồm A Roàng
(tỉnh Thừa thiên -Huế), An Điềm (tỉnh Quảng Nam), Ry Ninh (tại tỉnh Gia Lai) và
ĐrayH’linh (tỉnh Đăk Lăk).
+ Xí nghiệp Sửa chữa – Thí nghiệm đóng tại TP Đà Nẵng có chức năng nhiệm
sửa sửa, xử lý sự cố, thi cơng xây lắp, thí nghiệm hiệu chỉnh các cơng trình điện đến
110kV, các cơng trình thủy điện…
1.2.4. Nguồn lực hiện có
- Về tài sản: Đến 31/12/2016, quy mô tài sản quản lý của Công ty gồm:
+ 87 trạm biến áp 110kV, 122 MBA với tổng dung lƣợng 3.481 MVA.
+ 1.827 km đƣờng dây 110kV mạch đơn và 539 km đƣờng dây 110kV mạch
kép.
+ 6 nhà máy thủy điện với tổng công suất 31,7 MW.
- Về nguồn nhân lực: Tính đến ngày 31/12/2016 lực lƣợng lao động tồn
Cơng ty là: 1.582 ngƣời, trong đó trình độ trên đại học: 18 ngƣời, đại học: 520
ngƣời, cao đẳng: 187 ngƣời…


10

1.3. KẾT LUẬN
Khu vực miềnTrung có địa hình phức tạp, nhiều đồi cao, suối sâu, khí hậu
khắc nghiệt, mà hệ thống truyền tải điện với cấp điện áp cao, công suất và chiều dài
đƣờng dây lớn, nên lƣới truyền tải khu vực này thƣờng phải đƣợc tách ra sửa chữa
và cũng thƣờng xuyên xảy ra sự cố ảnh hƣởng lớn đến sự tin cậy vận hành của hệ
thống. Hậu quả của chúng ảnh hƣởng là rất nghiêm trọng đến đời sống kinh tế - xã

hội và an ninh quốc phòng của các địa phƣơng miền trung. Chính vì thế, việc tính
tốn, phân tích các chế độ vận hành và đề xuất một số pháp nâng cao hiệu quả kinh
tế lƣới điện 110kV do Công ty Lƣới điện cao thế miền Trung quản lý để khắc phục
các tình trạng trên là cần thiết.


11

CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN,
TÌM HIỂU PHẦN MỀM PSS/E
2.1. TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN MẠNG ĐIỆN
2.1.1. Định nghĩa bài tốn
Giải tích chế độ xác lập của lƣới điện (PF: Power Flow, Load Flow
Calculation) là xuất phát từ các phƣơng trình chế độ xác lập để xác định phân bố
dịng, áp, cơng suất trong lƣới, bằng cách giải các phƣơng trình này. PF là một bộ
phận của tính tốn tối ƣu hóa (optimization) chế độ làm việc, tính tốn ổn định
(stability) hay phân tích chế độ sự cố. Tính tốn PF thuộc loại tính tốn nghiên cứu
(study), không sử dụng các dữ liệu thời thực (real time).
Các phƣơng trình chế độ xác lập, đối tƣợng của PF, sử dụng mơ hình tốn học
tuyến tính cho các phần tử lƣới, nhƣng phi tuyến cho nguồn và phụ tải điện. Sự phi
tuyến này là do dạng phi tuyến của luật Kirchhoff cho dịng cơng suất, mà ở chế độ
xác lập, thƣờng phụ tải điện đƣợc cho bởi công suất thực P và phản kháng Q hằng
số, còn các nguồn điện thƣờng làm việc với công suất P xác định và ở một điện áp
đƣợc điều chỉnh xác định. Điều này sẽ thấy rõ hơn dƣới đây.
Nếu gọi điện áp phức (chế độ xác lập) ở một nút lƣới k là uk  vk  jwk và dòng
điện phức phụ tải hay nguồn điện ở nút k là ik thì ta có phƣơng trình chế độ xác lập
ik  Ykm u m với Ykm là phần tử phức ma trận tổng dẫn nút với nút cơ sở điện áp là
m

nút trung tính (đất). Ký hiệu



chỉ tổng lấy theo mọi nút (kể cả nút k, nhƣng trừ

m

nút đất). Vì đây là ma trận hằng nên vế phải của phƣơng trình (biểu diễn lƣới điện)
là tuyến tính với u m , trong khi đó nếu cơng suất nút đƣợc cho chứ khơng phải dịng
nút, ta có vế trái (đặc trƣng cho nguồn và tải) cho bởi ( pk  jq k ) / uk* là phi tuyến đối
với điện áp (dấu * chỉ số phức liên hợp).
Biến đổi phƣơng trình này ta có cơng suất nút (cơng suất pha ứng với áp pha
hoặc công suất 3 pha ứng với áp dây):
pk  jq k  (vk  jwk ) [(vm  jwm )(Gkm  jBkm )]
m

Trong đó số phức tổng dẫn biểu diễn bởi: Ykm  Gkm  jBkm . Thế thì ta có:
Tách phần thực, phần ảo và đặt:

2.1)


12
S (k )   (vm Gkm  wm Bkm )
m

(2.2)

Z (k )   ( wm Gkm  vm Bkm )

m

Ta sẽ có:
 pk  vk S (k )  wk Z (k )

 qk  wk S (k )  vk Z (k )

2.3)

Đó là phƣơng trình nút ở dạng cân bằng công suất viết theo điện áp ở tọa độ
vng góc: uk  vk  jwk .
Ta cũng có thể sử dụng phƣơng trình nút ở dạng cân bằng dòng:

 (v

m

 jwm )(Gkm  jBkm )  ik  0

m

Có thể thấy rằng tổng trong phƣơng trình này chính bằng S(k) + jZ(k). Thay
ik  ( pk  jq k ) /(vk  jwk ) và tách thực, ảo, ta rút ra đƣợc 2 phƣơng trình cho phần

thực, ảo ký hiệu tuần tự là:
pk vk  qk wk

 (k )  S (k )  v 2  w 2  0
k
k


pk wk  qk vk
 ( k )  Z ( k ) 
0

vk2  wk2

(2.4)

Công thức PF thƣờng hay sử dụng điện áp viết ở tọa độ cực: uk  uk exp( j k )
(ký hiệu exp( j k )  e j ). Nếu tổng dẫn cũng viết ở tọa độ cực: Ykm  Ykm exp( j k ) thì
thay vào (4.1) ta có:
pk  jq k  u k exp( j k ) u m exp(  j m )Ykm exp(  j km )
m

 u k  u mYkm exp( j km  j km )
m

Trong đó:  km   k   m . Tách thực ảo ta đƣợc:
pk  u k  u mYkm cos( km   km )

(2.5)

m

qk  u k  u mYkm sin( km   km )
m

Cũng có thể viết dƣới dạng:
pk  u k  u m (Gkm cos  km  Bkm sin  km )

(2.6)

m

qk  u k  u m (Gkm cos  km  Bkm sin  km )
m

Các phƣơng trình (2.3), (2.4), (2.5), (2.6) là dạng tọa độ vng góc và tọa độ
cực của phƣơng trình chế độ xác lập. Chú ý ký hiệu



chỉ tổng lấy theo mọi nút

m

kể cả nút k và nút cân bằng. Các phƣơng trình này mơ tả cân bằng cơng suất (dịng)


13

ở các nút và là phƣơng trình đại số phi tuyến đối với điện áp. Chú ý rằng các
phƣơng trình này khơng chứa biến thời gian vì ta đang xét chế độ xác lập. Cũng chú
ý rằng ta đã tách phần thực và phần ảo nên tất cả các đại lƣợng trong phƣơng trình
đều là số thực. Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng biến phức nhờ sự trợ giúp của máy
tính, vấn đề sao cho đạt hiệu quả tính toán cao hơn.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét việc giải phƣơng trình này. Trƣớc hết nhận xét
rằng vì phƣơng trình là phi tuyến nên để giải nó ta khơng thể dùng phƣơng pháp
giải tích tƣờng mimh, mà phải dùng các phƣơng pháp số.

Giả sử lƣới điện có n+1 nút đánh số từ 0 đến n, không kể nút trung tính. Tại
mỗi nút có 4 biến thực: pk , qk , uk ,  k hoặc pk , qk , vk , wk . Nếu cho trƣớc 2(n+1) các
đại lƣợng này, thì từ 2(n+1) phƣơng trình chế độ xác lập nói trên, ta có thể xác định
2(n+1) biến cịn lại. Giả thiết này đƣợc thõa mãn, nếu nhƣ ta xem xét trƣờng hợp
biểu diễn nút phụ tải bởi công suất P, Q hằng số đã biết (bao gồm cả nút nối dây có
P=0, Q=0 hoặc Q=Qc với Qc mơ tả công suất trên điện dung của đƣờng dây nối tới
nút), cịn ở nút nguồn điện cho trƣớc cơng suất tác dụng P và môđun điện áp u (các
nút loại này đƣợc gọi là nút điều khiển điện áp).
Tuy nhiên xem xét kỹ hơn ta có 2 nhận xét sau:
- Phƣơng trình tọa độ cực (2.5), (2.6) chứa một biến số là góc pha của điện áp,
nhƣng các phƣơng trình này chỉ phụ thuộc vào góc tƣơng đối giữa 2 nút
 km   k   m , do đó nếu cộng thêm một đại lƣợng nào đó vào tất cả các góc thì

khơng làm thay đổi phƣơng trình. Đó là vì về mặt vật lý góc điện áp đƣợc định
nghĩa so với một “mốc” nào đó tùy chọn. Điều này cũng có nghĩa rằng ta phải chọn
trƣớc góc cho một nút nào đó.
- Khơng thể xác định trƣớc cơng suất P ở tất cả các nút của lƣới điện, vì điều
kiện cân bằng cơng suất quy định phải có một nút tại đó cơng suất phát vào lƣới phụ
thuộc tổng công suất phụ tải, tổn thất công suất trên lƣới và công suất đã cho ở các
nút nguồn khác. Nút này gọi là nút cân bằng công suất (swing bus, slack bus) và
đƣợc chọn trong số các nút nguồn. Vì thế khơng thể cho trƣớc P ở tất cả các nút
nguồn nhƣ giả thiết ở trên.
Nhƣ vậy, từ nhận xét thứ nhất, số ẩn góc điện áp giảm đi 1 vì phải cho
trƣớc một góc, cịn từ nhận xét thứ 2 phải có một cơng suất P (ở nút cân bằng) là
ẩn số (biến phụ thuộc). Để cho tiện ta chọn góc ở nút cân bằng   0 , nhƣ vậy ở
nút này (một nút nguồn) sẽ cho trƣớc u,θ thay vì cho u, P. Số ẩn cịn lại vẫn bằng
số phƣơng trình.
Tóm lại, 3 loại nút thƣờng đƣợc xử lý trong tính tốn PF là:

14

1. Nút PV hay nút điều khiển điện áp: Công suất tác dụng P và biên độ điện áp
u đƣợc cho trƣớc. Đây thƣờng là các nhà máy điện với u ddwwocj duy trì bởi thiết
bị điều chỉnh tự động điện áp (AVR- automatic voltage regulator) hay các trạm bù
công suất phản kháng. Việc duy trì điện áp đƣợc thực hiện bởi điều chỉnh công suất
phản kháng nguồn phát ra. Tất nhiên khoảng điều chỉnh này có giới hạn do giới hạn
của dịng stator và giới hạn của dịng kích từ của máy điện đồng bộ, cũng nhƣ điều
kiện làm việc ổn định ở chế độ thiếu kích thích. Do đó ở các nút loại này thƣờng
phải xét điều kiện ràng buộc: Qkmin  qk  Qkmax

(2.7)

2. Nút PQ: Thƣờng là nút phụ tải điện ở đó cơng suất tiêu thụ giả thiết là
không biến động theo độ lệch nhỏ của điện áp trong chế độ xác lập.
3. Nút cân bằng: Phát sinh do tổn thất công suất trong lƣới là khơng biết trƣớc
khi tính tốn giải tích chế độ. Nút này thƣờng đƣợc chọn trong số các nút nguồn và
ứng với nhà máy điện làm nhiệm vụ điều chỉnh tần số. Tại nút cân bằng cho trƣớc
u,θ. Thông thƣờng các chƣơng trình PF dùng một nút cân bằng, tuy nhiên cũng có
thể xử lý bài tốn giải tích trong hệ thống hợp nhất, bao gồm nhiều vùng, nhiều nút
điều chỉnh tần số và công suất trao đổi (mua, bán) giữa các vùng.
Một trƣờng hợp đặc biệt của bài toán giải tích lƣới điện:
Một số điểm bổ sung trong mơ tả bài toán PF sẽ đƣợc xem xét ở phần sau, ở
đây chỉ lƣu ý một trƣờng hợp đặc biệt hay gặp khi tính tốn PF phục vụ cho nghiên
cứu ổn định quá độ (transient Stability-ổn định động) hay nghiên cứu sự cố, trong
đó cần dự đốn hậu quả của một thay đổi nào đó của cấu trúc lƣới (gây ra do sự cố).
Nếu giả thiết rằng công suất của tất cả các máy phát điện và phụ tải điện thay đổi rất
ít sau sự cố (trong thời gian quá độ nhanh), thì việc xác định điện áp trên lƣới sau sự
cố trở thành bài tốn PF trong đó tất cả các nút cho trƣớc P và Q, trừ nút cân bằng.
Chú ý rằng điều kiện cân bằng công suất trên lƣới cũng áp dụng đối với công suất

phản kháng, do đó cũng khơng thể cho trƣớc Q ở tất cả các nút. Nhƣ vậy nút cân
bằng sẽ đƣợc cho điện áp, giống nhƣ đã xét ở trên.
2.1.2. Phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel giải tích lƣới điện:
Để áp dụng phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel giải hệ phƣơng trình chế độ xác
lập, ta dùng phƣơng trình cân bằng dịng nút viết cho n nút, trừ nút cân bằng đã biết
điện áp u0 :

Y

u  ik

km m

k  1,..., n

m

Tách riêng điện áp nút k từ tổng, ta có phƣơng trình lặp sau đây:
uk(i 1)  (ik(i )  Ykmuk(i ) ) / Ykk
mk

(2.9)


15

Trong đó dịng nút k xác định theo điện áp nút ở bƣớc lặp trƣớc:
ik(i ) 

Pk  jQk  (i )

 Yk uk
uk*(i )

(2.10)

Để ý rằng trong công thức này, ta đã gộp dòng trong các các nhánh shunt
(nhánh ngang) của lƣới vào dòng nút: Yk là tổng dẫn nhánh shunt nối với nút k. Nếu
làm nhƣ vậy thì trong phần tử ma trận tổng dẫn nút trong (2.9) sẽ khơng tính đến tất
cả các nhánh nối đất này.
Trong (2.10) công suất nút là đại lƣợng đã cho. Đối với các nút PV, công suất
phản kháng trong (2.10) sẽ lấy xấp xỉ theo điện áp bƣớc lặp cũ. Chẳng hạn từ công
thức (4.5):
(i )
qk(i )  uk  um(i )Ykm sin( km
 km )

(2.11)

m

Trong đó uk là điện áp đã cho tại nút PV. Nhƣ vậy ở các nút PV, trong xấp xỉ
điện áp mới tính theo (2.9) chỉ dùng đến góc pha  k(i ) , khơng dùng môđun. Cũng
nhắc lại rằng trong phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel, luôn ln dùng giá trị mới nhất
của điện áp khi tính vế phải của (2.9), tức là nếu tính tốn theo thứ tự k=1,2,…thì
(2.9) thay bởi:
uk(i 1)  (

Y

( i 1)

km k
m  0, k 1

u



Y

u ) / Ykk

(i )
km k
m  k 1, n

(2.12)

Ƣu điểm của phƣơng pháp Gauss-Seidel là đơn giản, khối lƣợng tính tốn nhỏ
trên một bƣớc lặp và yêu cầu lƣu trữ nhỏ. Nhƣng nhƣợc điểm lớn nhất của phƣơng
pháp này là hội tụ chậm, nhất là khi kích thƣớc lƣới điện tăng lên. Số lƣợng bƣớc
lặp yêu cầu tăng theo số biến, với lƣới điện thực tế ví dụ có 500 nút, phƣơng pháp
Gauss-Seidel địi hỏi cỡ 500 bƣớc lặp, thời gian tính tốn lâu hơn nhiều so với
phƣơng pháp Newton-Raphson (sẽ đƣợc đề cập trong phần sau). Do đó trong thực
tế thƣờng thì phƣơng pháp Gauss-Seidel chỉ sử dụng có lợi cho tính tốn PF trong
vài bài tốn ổn định hay phân tích sự cố, trong đó u cầu tính giải tích nhiều lần
với chỉ một vài công suất nút thay đổi nhẹ. Xấp xỉ ban đầu có thể lấy theo kết quả
tính tốn trƣớc, tức là khá gần nghiệm. Cùng với yêu cầu về độ chính xác tƣơng đối
thấp, kết quả là phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel có thể hội tụ nhanh.
Các chƣơng trình giải tích lƣới điện thực tế cũng có thể dùng phƣơng pháp
Gauss-Seidel cho 1, 2 bƣớc lặp đầu tiên, khi xấp xỉ cịn xa nghiệm, tại đó phƣơng

pháp có tốc độ hội tụ cao nhƣ Newton-Raphson lại có khả năng hội tụ kém (xem
phần sau). Bằng cách này có thể bảo đảm hơn cho sự hội tụ của tính tốn, lại có
thể giảm đƣợc một số bƣớc lặp Newton-Raphson, ứng với một khối lƣợng tính
tốn khá lớn.


16

2.1.3. Phƣơng pháp Newton-Raphson:
2.1.3.1. Phương trình lặp Newton-Raphson:
Nếu ta có hệ phƣơng trình phi tuyến của chế độ xác lập ở dạng:
r(x) = 0
(2.13)
thì đối với dạng cơng suất (2.3), (2.5) hoặc (2.6) r là vectơ hàm biểu diễn sai số
công suất ở các nút:
 P   P  p 
  

r  
 Q   Q  q 

(2.14)

trong đó P, Q là cơng suất đã cho của nút, còn p, q là hàm của điện áp nút (biến x
trong (4.13)). Với dạng dòng điện (4.4) thì r = (,), x bao gồm điện áp và cơng
suất phản kháng.
Trong các phƣơng pháp số giải tích phƣơng trình phi tuyến, phƣơng pháp
Newton-Raphson có vị trí quan trọng. Hình 2-1 minh họa quá trình giải cho trƣờng
hợp một phƣơng trình f(x)=0. Xuất phát từ điểm xuất phát thứ nhất (x1,f1), hàm f(x)
đƣợc tuyến tính hóa bởi đƣờng tiếp tuyến tại điểm này, từ đó xác định nghiệm của

phƣơng trình tuyến tính hóa, và ta đƣợc xấp xỉ thứ 2 (x2,f2) tốt hơn.

Hình 2.1. Đồ thị minh họa quá trình giải cho trường hợp một phương trình f(x)=0
Quá trình đƣợc tiếp tục và hội tụ đến nghiệm của phƣơng trình phi tuyến
f(x)=0. Phƣơng trình của đƣờng tiếp tuyến tại x1 là số hạng tuyến tính của triển khai
Taylor của hàm f(x) tại x1 và có dạng:
 df 
f ( x)  f ( x1 )    ( x  x1 )
 dx  x1

Đặt bằng 0 ta có phƣơng trình tuyến tính cho phép giải ra x2 :
f ' ( x1 )( x  x1 )  f1  0 , trong đó f ' ( x1 ) là đạo hàm f tại x1 .

Áp dụng vào hệ phƣơng trình cân bằng cơng suất nút dạng (2.13), (2.14) ta có
phƣơng trình tuyến tính hóa cần giải ở một bƣớc lặp i là:


17

J i .( xi 1  xi )  ri

(2.15)

trong đó ri  ( P  pi )(Q  qi ) , còn Ji là ma trận Jacobian (chứa các đạo hàm riêng của
p,q ; chúng ta sẽ khảo sát ma trận này ở mục sau):
 p' ( x ) 
J i  r ' ( xi )   ' i 
 q ( xi ) 

(2.16)

2.1.3.2. Jacobian của các phương trình chế độ xác lập:
Ma trận Jacobian có vai trị quan trọng trong thuật tốn giải bằng phƣơng pháp
Newton-Raphson. Vì phƣơng trình cho p và q là phi tuyến đối với ẩn x (điện áp)
nên ma trận này, xác định theo (2.6), phụ thuộc vào chế độ làm việc (điện áp) và do
đó thay đổi từ bƣớc lặp này sang bƣớc lặp khác. Sau đây sẽ dẫn ra biểu thức cho các
phần tử của ma trận đạo hàm riêng này bằng cách lấy đạo hàm trực tiếp các phƣơng
trình chế độ xác lập.
Bắt đầu bằng phƣơng trình ở tọa độ cực (2.5), (2.6) đƣợc dẫn lại tại đây:
pk  uk  umYkm cos( km   km )  uk2Gkk
mk

 uk  um (Gkm cos  km  Bkm sin  km )  uk2Gkk

(n phuong trinh )

mk

qk  uk  umYkm sin( km   km )  uk2Gkk

(2.17)

mk

 uk  um (Gkm sin  km  Bkm cos  km )  uk2Gkk
mk

(nc phuong trinh )

Từ các phƣơng trình này dễ dàng tính các phần tử Jacobian:

pk /  m  uk umY kmsin( km   km )
 uk um (G km sin  km  B km cos  km )
pk /  k  uk  umY kmsin( km  km )
m k

 uk  um (G km sin  km  B km cos  km )    (pk /  m )
m k

m k

pk / um  ukY kmcos( km  km )
 uk (G km cos  km  B km sin  km )
pk / uk  2uk Gkk   umY kmcos( km   km )
mk

 2uk Gkk   um (G km cos  km  B km sin  km )  2uk Gkk   (pk / um )
mk

mk

qk /  m  uk umY kmcos( km  km )
 uk um (G km cos  km  B km sin  km )
qk /  k  uk  umY kmcos( km   km )
mk

 uk  um (G km cos  km  B km cos  km )    (qk /  m )
mk

mk