Luận văn thạc sĩ phân tích an toàn vận hành lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kv khu vực tây nguyên

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

ĐINH VĂN CƢỜNG

PHÂN TÍCH AN TỒN
VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
CẤP ĐIỆN ÁP 220KV KHU VỰC TÂY NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

ĐINH VĂN CƯỜNG

PHÂN TÍCH AN TỒN
VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
CẤP ĐIỆN ÁP 220KV KHU VỰ TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 852.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2020


i

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.
Học viên luận văn

Đinh Văn Cƣờng


ii
PHÂN TÍCH AN TỒN VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI

CẤP ĐIỆN ÁP 220KV KHU VỰC TÂY NGUYÊN
Học viên: Đinh Văn Cường
Mã số: 8520201 Khóa: K37.KTĐ.KT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt:
Hệ thống truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên gồm 05 tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk,
Đắk Nông, Lâm Đồng, đây là lưới điện quan trọng trong việc liên kết các nhà máy điện (nhà máy thuỷ
điện, nhiệt điện, điện mặt trời và điện gió), các phụ tải ở khu vực và giải tỏa hết công suất của các nhà
máy điện này lên hệ thống Truyền tải 500kV Bắc-Trung-Nam, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an
toàn, liên tục cho các tỉnh Tây Nguyên. Đối với công tác quản lý vận hành hệ thống Truyền tải điện,

việc dự báo và đánh giá được các tình huống biến động của nguồn, phụ tải hoặc sự cố để chuẩn bị sẵn
các giải pháp xử lý tối ưu nhằm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện luôn là một yêu cầu quan
trọng.
Luận văn đã nghiên cứu và phân tích an tồn vận hành lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây
Nguyên, xác định các tình huống nguy hiểm, từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm nâng cao an
tồn vận hành lưới điện trước tình hình mới.
SAFETY ANALYSIS OF 220KV POWER TRANSMISSION GRID
IN THE CENTRAL HIGHLANDS REGION
Abstract:
220kV power transmission system in the Central Highlands region, including 05 provinces of
Kon Tum, Gia Lai, Dak Lak, Dak Nong and Lam Dong, this is an important power grid in linking
power plants (hydroelectric plants, thermal power, solar and wind power), regional loads and release
all the power of these power plants to the 500kV North-Central-South Transmission System, while
ensuring safe power supply, ongoing for the Central Highlands provinces. For the management and
operation of the Power Transmission System, forecasting and evaluating fluctuations of the source,
load or breakdown to prepare the optimal handling solutions to ensure operation power system safety
is always an important requirement.
The dissertation has studied and analyzed the safety of 220kV Transmission grid operation in
the Central Highlands, identifying dangerous situations, thereby proposing appropriate solutions to
improve the safety of power grid operation before the new situation.


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................... i
TÓM TẮT................................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC................................................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................................. vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH................................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................... 1
1. Lý do lựa chọn đề tài................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài.................................................................... 3
6. Tên đề tài.......................................................................................................................................... 3
7. Bố cục đề tài.................................................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH AN TỒN.................................. 4
1.1. Ngữ cảnh về u cầu phân tích an tồn hệ thống.................................................................. 4
1.1.1. u cầu về vận hành an toàn hệ thống.......................................................................... 4
1.1.2. Chức năng của phân tích an tồn hệ thống điện......................................................... 4
1.1.3. Ngữ cảnh về phân tích an tồn hệ thống:..................................................................... 6
1.2. Một số phương pháp phân tích an tồn..................................................................................... 7
1.2.1. Phương pháp tính tốn phân bố cơng suất một phần (1P-1Q).............................. 7
1.2.2. Phương pháp hệ số chuyển tải.......................................................................................... 8
1.2.3. Phương pháp định vùng (cục bộ biên)........................................................................ 12
1.3. Kết luận Chương 1......................................................................................................................... 18
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH AN TỒN VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN
TẢI CẤP ĐIỆN ÁP 220KV KHU VỰC TÂY NGUYÊN................................................... 19
2.1. Giới thiệu chung về lưới điện Truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên...........19
2.1.1 Qui mô lưới điện Truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên......................... 19
2.1.2. Tình hình vận hành hệ thống Truyền tải điện 220kV khu vực Tây
Nguyên những năm gần đây................................................................................................................ 19
2.2. Thiết lập sơ đồ lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên bằng phần mềm
Powerworld Simulator........................................................................................................................... 20
2.2.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm Powerworld Simulator..................................... 20
2.2.2. Một số giả thiết khi thiết lập sơ đồ............................................................................... 21

iv
2.2.3. Sơ đồ lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên........................................................... 21
2.3. Phân tích vận hành an tồn tương ứng với các chế độ vận hành lưới điện...............23
2.3.1. Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức cao, mùa khô........................................ 23
2.3.2. Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức thấp, mùa mưa..................................... 43
2.3.3. Tổng hợp các tình huống nguy hiểm........................................................................... 52
2.4. Kết luận Chương 2......................................................................................................................... 55
CHƢƠNG 3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN VẬN
HÀNH LƢỚI ĐIỆN 220kV KHU VỰC TÂY NGUYÊN................................................. 57
3.1. Phân tích các tình huống nguy hiểm........................................................................................ 57
3.2. Đề xuất các giải pháp.................................................................................................................... 60
3.2.1. Đề xuất các giải pháp liên quan đến điều độ hệ thống.......................................... 60
3.2.2. Đề xuất các giải pháp liên quan đến cải tạo các phần tử lưới điện..................62
3.2.3. Đề xuất các giải pháp liên quan đến xây dựng phát triển lưới điện.................64
3.3. Kết luận Chương 3......................................................................................................................... 66
3.3.1. Giải pháp điều độ hệ thống............................................................................................. 66
3.3.2. Giải pháp cải tạo lưới điện............................................................................................... 67
3.3.3. Giải pháp xây dựng phát triển lưới điện..................................................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

ACLF
ĐZ
FDLF
LF
MBA
MF

N-1


N-2
PW
TBA
TC


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1.

2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

2.7.

Số liệu phụ
2019

Kết quả phâ

huống N-1 v

Kết quả phâ

huống N-2 v
Số liệu phụ
năm 2019

Kết quả phâ

huống N-1 v

Kết quả phâ

huống N-2 v

Tổng hợp c
trường hợp
mùa khô và


vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu
hình
1.1.

Các chức năng c

1.2.

Qui trình phân tí

1.3.

Lưu đồ thuật tố

1.4.

Lưu đồ thuật tố

1.5.

Lưu đồ thuật tố

1.6.

Q trình lọc sự

1.7.

Chia hệ thống ng

1.8.
1.9.

Sự chia hệ thống
Sự chia hệ thống

2.1A.

Sơ đồ lưới truyền

2.1B.

Sơ đồ lưới truyền

vận hành ở chế đ

2.2.

Cắt ĐZ 220kV D

2.3.

Cắt ĐZ 220kV T

2.4.

Cắt MBA 220/11

2.5.

2.6.

2.7.

2.8.

2.9.

Cắt hai MBA 22

mất điện diện rộn

Cắt 1 trong 2 MB
Trang

Cắt 1 trong 2 MB
Nhơn.

Cắt hai MBA 22

diện rộng lưới 11

Cắt hai MBA 22

diện rộng lưới 11


2.10.
2.11.
2.12.

Cắt 1 trong 2 MB
Hoà.

Cắt MBA 500/22

Cắt 1 trong 2 MB
Nông.

2.13.

Cắt MF Vĩnh Tâ

2.14.

Cắt đồng thời ĐZ


viii
Số hiệu
hình
Pleiku, Pleiku 2
2.15.

2.16.

2.17.

2.25.

2.26.

2.27.

2.28.
2.29.
2.30.
2.31.
2.32.

2.33.

2.34.

Cắt đồng thời ha

Pleiku 2 – Krơng

Ba ĐZ 500kV Pl
Pleiku 2 – Krông
lưới điện 220kV

Cắt hai đường dâ

dây 220kV Di Li

Cắt hai đường dâ

220kV Phan Thi

Cắt đường dây 2

500/220kV – 450

Cắt đường dây 2

– 450MVA TBA

Cắt đường dây 2

500/220kV – 450

Cắt MF Vĩnh Tâ

Sơ đồ lưới truyền

hành bình thườn

Cắt MBA 500/22

Cắt một trong ha

220kV Đắk Nơn

Cắt đồng thời ha

Vĩnh Tân – NMĐ

Cắt đồng thời ha

Vĩnh Tân – NMĐ

2.35.

2.36.

3.1.

Cắt MBA AT2 T

Qui Nhơn – Tuy

Cắt MF Vĩnh Tâ
Lộc.

Cắt MF Vĩnh Tâ
(1 mạch) au khi
thêm 500MW


ix
Số hiệu
hình
3.2.

Cắt MF Vĩnh Tâ
4 thêm 500MW

3.3.

Cắt MF Vĩnh Tâ
Lộc (một mạch)

thêm 150MW

3.4.

Cắt một trong ha
220kV Qui Nhơn
công suất lưới 11

Cắt đồng thời ha
3.5.

3.6.

3.7.

3.8.

3.9.

3.10.

3.11.

khi xây dựng thê
Pleiku 2 và TBA

Cắt MBA 220/11
MBA 220/110kV
500kV Pleiku.

Cắt đồng thời mộ
Pleiku 2 và ĐZ 2

suất hai MBA 50
lên 900MVA.

Cắt một trong ha
125MVA bằng h
220kV Đắk Nôn

Giải pháp xây dự
220kV Tháp Chà

220kV Tháp Chà
220kV Đức Trọn

Giải pháp lắp đặ

TBA 500kV Di L
Đề xuất các giải


điện 220kV khu
3.9.

Sơ đồ lưới điện 5

Truyền tải điện 4

x

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Số hiệu
biểu đồ
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

Phụ tải vào mùa

Công suất các ng
cao

Biểu đồ phụ tải v

Biểu đồ công suấ
phụ tải thấp


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài

Hệ thống truyền tải điện 220kV Quốc Gia khu vực Tây Nguyên gồm 05 tỉnh
Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, tuy nhiên lưới điện truyền tải
220kV tại tỉnh Lâm Đồng không kết nối trực tiếp với các tỉnh Tây Ngun cịn lại mà
kết nối thơng qua các tỉnh Bình Định, Phú n, Khánh Hồ, Ninh Thuận, Bình Thuận,

đây là lưới điện quan trọng của hệ thống Truyền tải điện Bắc - Nam. Cùng với sự phát
triển của hệ thống điện Việt nam, lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV trên địa bàn
Tây Nguyên không ngừng được mở rộng, nâng cấp để đáp ứng kịp thời cung cấp điện
phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, đồng thời cũng góp phần khắc phục tình
trạng thiếu điện hiện nay của đất nước và đặc biệt trong thời gian gần đây hàng loạt
các cơng trình điện và nguồn năng lượng điện mới được xây dựng và đưa vào vận
hành (thực hiện chính sách của Chính phủ về việc tăng cường phát triển các nguồn
năng lượng tái tạo - năng lượng điện mặt trời, năng lượng điện gió).
Lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên có nhiệm vụ kết
nối, truyền dẫn điện năng từ các nguồn điện trong khu vực Tây Nguyên: Nhà máy
Thủy điện: Ialy, Sê San 3, Sê San 3A, Sê San 4, Sê San 4A, An Khê-KaNak, Sông Ba
Hạ, Serepok 3, Serepok 4, Serepok 4A, Buonkuop, Buontusrah, Đồng Nai 3, Đăk
R’tih, Đồng Nai 4, Đồng Nai 5, thuỷ điện Xekaman 1 của nước CHDCND Lào; Nhà
máy điện Sinh khối An Khê và các nguồn điện tại các tỉnh lân cận: Nhà máy nhiệt điện
Vĩnh Tân 2, Vĩnh Tân 4; Nhà máy điện mặt trời Hòa Hội, Hacom Solar, Thuận Nam,
Nhị Hà, BIM, Mỹ Sơn, Trung Nam, Hồng Phong 1... đến các TBA 220kV Kom Tum,
KrongBuk, Đức Trọng, Bảo Lộc, Đắk Nông và các TBA 500kV Pleiku, Pleiku 2, Di
Linh, Đắk Nông để cung cấp điện cho các tỉnh Tây Nguyên và truyền tải điện lên hệ
thống điện 500kV Bắc-Trung-Nam.
Với địa bàn Tây Nguyên nằm trong vùng đồi núi cao, các nhà máy phát điện,
các Trạm biến áp và hệ thống lưới điện truyền tải đi qua khu vực này thường là vùng
có thời tiết khắc nghiệt, di chuyển khó khăn, cách xa khu dân cư. Ngồi nhà máy thủy
điện, nhiệt điện có cơng suất lớn, trong thời gian gần đây các nhà máy điện năng lượng
mặt trời được đầu tư quy mô công suất lớn phát lên hệ thống truyền tải điện cấp điện
áp 220kV. Trong khi đó, việc đầu tư, mở rộng lưới truyền tải điện đang gặp nhiều khó
khăn về cơng tác thi cơng, đền bù giải phóng mặt bằng. Do vậy, trong thời gian tới, từ
nay đến năm 2025 khả năng sẽ q tải, khơng giải phóng hết cơng suất phát của các
nhà máy điện ở khu vực và nguy cơ gây mất ổn định, sự cố trên hệ thống điện truyền
tải 220kV ở địa bàn Tây Nguyên rất cao.

2

Hiện nay, lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên là lưới
điện quan trọng trong việc liên kết các nhà máy điện, các phụ tải ở khu vực và giải tỏa
hết công suất của các nhà máy điện này lên hệ thống Truyền tải 500kV Bắc-TrungNam, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục cho các tỉnh Tây Nguyên và
các tỉnh miền Nam.
Đối với công tác quản lý vận hành hệ thống Truyền tải điện, việc dự báo và
đánh giá được các tình huống biến động của nguồn, phụ tải hoặc sự cố để chuẩn bị sẵn
các giải pháp xử lý tối ưu nhằm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện luôn là một
yêu cầu quan trọng. Tuy nhiên, đối với lưới điện càng phức tạp, bài tốn này càng khó
thực hiện vì u cầu khối lượng tính tốn và thời gian tính tốn rất lớn, trong lúc người
vận hành phải xử lý tình huống trong thời gian ngắn nhất.
Học viên là người được giao nhiệm vụ trực tiếp quản lý vận hành hệ thống
truyền tải điện Quốc Gia trên địa bàn tỉnh Gia Lai. Với mong muốn nghiên cứu để áp
dụng vào thực tiễn công việc đang làm, để đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống
điện 220kV khu vực Gia Lai nói riêng và khu vực Tây Nguyên nói chung ở thời điểm
hiện tại, trước khi lưới điện được nâng cấp tương xứng với sự phát triển quá nóng của
các nguồn năng lượng mới, đồng thời phân tích đánh giá tổng thể và đưa ra các tình
huống vận hành nguy hiểm, nhằm có phương pháp giải quyết thích hợp kịp thời. Vì
vậy, học viên chọn đề tài “Phân tích an tồn vận hành lưới điện truyền tải cấp điện
áp 220kV khu vực Tây Nguyên” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu và phân tích an tồn vận hành lưới điện Truyền tải 220kV khu vực
Tây Nguyên, xác định các tình huống nguy hiểm, từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp
nhằm nâng cao an tồn vận hành lưới điện trước tình hình mới.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây
Nguyên.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vận hành an toàn lưới điện, bao gồm tính tốn
kiểm tra trào lưu cơng suất trên các đường dây, máy biến áp và giá trị điện áp tại các
nút trong tình huống vận hành bình thường và khi sự cố một phần tử (N-1), hai phần tử
(N-2). Từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới
điện.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Thu thập các số liệu về thông số kỹ thuật lưới điện truyền tải 220kV khu vực
Tây Nguyên, lưới điện 220kV liên kết lưới điện truyền tải 220kV tỉnh Lâm Đồng với
các tỉnh Tây Nguyên còn lại và các nhà máy điện có liên quan trong khu vực.


3

Thu thập số liệu về tình hình phụ tải.
Thiết lập sơ đồ lưới điện bằng phần mềm Powerworld Simulator (PW).
Sử dụng phần mềm PW để phân tích an tồn lưới điện.
Trên cơ sở kết quả tính tốn của phần mềm, phân tích và đưa ra các giải pháp
giải quyết các tình huống nguy hiểm.
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
5.1. Về mặt khoa học
Đề tài đã nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới điện
220kV khu vực Tây Nguyên trước tình hình mới.
Đề tài xây dựng mơ hình lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên bằng
phần mềm Powerworld Simulator (PW) có thể mơ phỏng được các trạng thái vận hành
và đề xuất các giải pháp đối với các sự cố có thể gây mất an tồn hệ thống.
5.2. Về mặt thực tiễn
Đề tài dựa trên các số liệu thực tế, tính tốn và phân tích các chế độ vận hành
của lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên, từ đó xác định các trường hợp
nguy hiểm đề xuất các giải pháp giải quyết các tình huống hợp lý, nhằm nâng cao an

toàn vận hành của lưới điện 220kV khu vực Tây Ngun trong tình hình mới, góp
phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định, đáp ứng cho nhu cầu phát
triển của đất nước.
6. Tên đề tài

Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn có tên là: “Phân tích an toàn
vận hành lưới điện Truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên”.
7. Bố cục đề tài
Với mục tiêu đề tài như trên, bố cục luận văn gồm các phần sau:
Phần mở đầu
Chƣơng 1: Cơ sở lý thuyết về phân tích an tồn
Chƣơng 2: Phân tích an tồn vận hành lƣới điện 220kV khu vực Tây Nguyên
Chƣơng 3: Đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn vận hành lƣới điện 220kV
khu vực Tây Nguyên
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.


4

CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH AN TỒN
1.1. Ngữ cảnh về u cầu phân tích an tồn hệ thống
1.1.1. Yêu cầu về vận hành an toàn hệ thống
Hệ thống điện là một tổng thể bao gồm các khâu sản xuất (các nhà máy phát
điện), truyền dẫn (các đường dây và trạm biến áp) và tiêu thụ (phụ tải điện). Đặc điểm
riêng của hệ thống điện là quá trình sản xuất diễn ra đồng thời với quá trình tiêu thụ.
Trong vận hành bình thường, sự cân bằng giữa cơng suất phát và cơng suất tiêu thụ
trên tồn hệ thống luôn phải đảm bảo. Bất kỳ một sự biến động nào làm mất cân bằng

công suất đều dẫn đến nguy cơ mất ổn định lưới nếu khơng có những biện pháp điều
chỉnh kịp thời.
Trong vận hành, hệ thống điện thường xuyên có biến động, đặc biệt là khi có
thao tác đóng - cắt hoặc sự cố phải cơ lập bất kỳ một phần tử nào trong hệ thống cũng
đều dẫn tới thay đổi trào lưu công suất. Đối với các phần tử đóng vai trị quan trọng
trong hệ thống như máy phát công suất lớn, các đường dây truyền tải chính… khi đột
ngột bị tách khỏi vận hành sẽ gây ra thay đổi lớn về trào lưu công suất. Sự thay đổi này
có thể dẫn đến quá tải các phần tử khác hoặc gây ra hiện tượng điện áp thấp hoặc cao
quá qui định tại một số nút. Khi đó, địi hỏi phải có biện pháp giải quyết phù hợp trong
thời gian ngắn nhất để đảm bảo vận hành an tồn cho hệ thống.
Để có các giải pháp giải quyết phù hợp trong thời gian ngắn nhất, đòi hỏi người
vận hành cần có các biện pháp phịng ngừa bằng cách tiến hành phân tích các sự cố
ngẫu nhiên (contingency analysis), đánh giá các tình huống nào có thể gây nguy hiểm
đến vận hành an toàn hệ thống và chuẩn bị sẵn các phương án giải quyết thích hợp
nhất.
1.1.2. Chức năng của phân tích an tồn hệ thống điện
Phân tích an toàn hệ thống điện bao gồm ba (03) chức năng chính [1], [3]:
+ Chức năng kiểm sốt hệ thống.
+ Chức năng phân tích sự cố.
+ Chức năng hoạt động hiệu chỉnh.


5

Kiểm sốt hệ thống
•Chức năng:
- Thơng tin cập nhật hệ thống.
- Thông tin báo quá tải, lệch áp.
 Phương pháp:
- Xử lý, so sánh.

Phân tích sự cố
•Chức năng:
- Thơng báo những sự cố nguy
hiểm. •Phương pháp:
- Tuyến tính DC.
- AC

Hoạt động điều độ
•Chức năng:
- Chống quá tải, lệch áp.
- Tái điều độ.
•Phương pháp:
- Phương pháp nhạy.
- Qui hoạch tuyến tính.
Hình 1.1. Các chức năng chính của phân tích an tồn
- Chức năng kiểm soát hệ thống: Đây là chức năng quan trọng nhất, chức năng

này thu thập các thông tin của hệ thống, xử lý, so sánh và đưa ra các thông báo về quá
tải, kém áp, …
- Chức năng phân tích sự cố ngẫu nhiên: Chức năng này dựa trên các thơng số

hệ thống, phân tích ngẫu nhiên các sự cố, đánh giá và dự báo các sự cố có thể dẫn đến
nguy hiểm cho vận hành hệ thống (quá tải hoặc lệch áp ngoài phạm vi cho phép) nhằm
có thể chuẩn bị các giải pháp xử lý khi tình huống xảy ra hoặc thiết lập trước các trạng
thái vận hành có tính ngăn ngừa.
- Chức năng phân tích hoạt động hiệu chỉnh: Chức năng này phân tích các tác

động hiệu chỉnh của người vận hành, nó cho phép người vận hành thay đổi chế độ vận
hành của hệ thống điện khi có sự cố quá tải hoặc khi chương trình phân tích sự cố

6

ngẫu nhiên thông báo trước về một sự cố nghiêm trọng sắp xảy ra, nhằm kịp thời giải
quyết tình huống nguy hiểm.
1.1.3. Ngữ cảnh về phân tích an tồn hệ thống:
Như đã đề cập đến ở phần trên, việc dự báo tình trạng hoạt động của hệ thống
sau khi cắt một phần tử hoặc sau khi xảy ra sự thay đổi trạng thái làm việc của hệ
thống là một yêu cầu rất quan trọng và cần được đánh giá ở thời gian thực. Trình tự
thực hiện là sẽ phải tính tốn mơ phỏng tất cả các sự cố, tính tốn phân bố công suất và
giá trị điện áp tại các nút đối với từng sự cố và đưa ra giải pháp giải quyết. Về mặt vận
hành, việc tiến hành tính tốn phân tích theo trình tự trên ứng với thời gian thực là rất
khó khăn, đặc biệt đối với các hệ thống lớn, do sẽ phải tiến hành tính tốn với khối
lượng rất lớn và tốn nhiều thời gian. Vấn đề đặt ra ở đây là phải tính tốn trong thời
gian bé nhất nhưng vẫn phải đảm bảo tính chính xác của kết quả tính tốn trong một
phạm vi cho phép chấp nhận được.
Dựa trên kinh nghiệm, người ta nhận thấy phần lớn các sự cố không gây hậu quả
nghiêm trọng về an tồn. Vì vậy, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được sử dụng dựa
trên đặc điểm này. Qui trình thực hiện thể hiện như sau (xem Hình 1.2):
Dữ liệu trong
thời gian thực

Thuật tốn phân
tích nhanh sự cố

Phân tích đầy
đủ sự cố

Danh sách sự

cố có thể nguy
hiểm

Xuất ra những sự cố nào
gây mất an tồn hệ thống

Hình 1.2. Qui trình phân tích an tồn trong thời gian thực
Người ta phân biệt hai nhóm phương pháp chính trong phân tích an toàn:
- Phương pháp “Sắp xếp”: Đánh giá mức độ trầm trọng của một sự cố bởi một

hàm toán học mô tả trạng thái hệ thống khi xảy ra một sự cố trong hệ thống. Hàm này
được gọi là chỉ số nghiêm trọng (Performance Index-PI). Đối với phương pháp này kết
quả có nhiều sai sót nên khơng đáng tin cậy lắm và khơng có khả năng đánh giá những
tác dụng của việc thay đổi cấu trúc phức tạp nên phương pháp này ít được chấp nhận.
- Phương pháp “Đánh giá trạng thái”: Mục đích của phương pháp này là đánh

giá trạng thái (lọc nhanh) các sự cố để chọn ra các sự cố cần tính tốn phân bố cơng
suất đầy đủ. Ưu điểm của phương pháp này là có tốc độ tính tốn nhanh do tiết kiệm
thời gian tính tốn thông qua việc lọc nhanh các sự cố không nguy hiểm và việc sử


7

dụng những lời giải gần đúng mà không cần đến sự sắp xếp riêng. Các phương pháp
đánh giá trạng thái có thể kể đến như phương pháp tính tốn phân bố công suất một
phần 1P-1Q, phương pháp hệ số chuyển tải, phương pháp mở rộng vùng, phương pháp
định vùng…
1.2. Một số phƣơng pháp phân tích an tồn
Nội dung mục này trình bày hai phương pháp thơng dụng trong nhóm phương
pháp “Đánh giá trạng thái” là phương pháp Tính tốn phân bố công suất một phần 1P1Q và phương pháp Hệ số chuyển tải [1].

1.2.1. Phương pháp tính tốn phân bố công suất một phần (1P-1Q)
Việc đánh giá các biến trạng thái (góc pha, điện áp) đạt được bằng việc thực
hiện một phép lặp công suất tác dụng và một phép lặp cơng suất phản kháng của bài
tốn tính phân bố công suất bằng phương pháp tách cặp nhanh (Fast Decoupled Power
Flow - FDLF) [2], [5], [6].
Đối với những sự cố gây vượt giới hạn truyền tải sẽ được lập danh sách riêng và
tính tốn chi tiết hơn thơng qua việc phân tích đầy đủ A LF.
Mơ hình sử dụng trong trường hợp cơng suất tác dụng là mơ hình số gia của
việc tính tốn phân bố cơng suất tuyến tính hóa (hoặc “DC”), ví dụ như:
[B’] [Δθ] = [ΔP]
Với
[ΔP]
[Δθ]
[B’]
Mơ hình này càng chính xác khi tỉ số X/R càng lớn.
Ảnh hưởng của mỗi sự cố về truyền dẫn công suất tác dụng có thể đánh giá
bằng việc giải Δθ từ (1.1) và bằng việc tính tốn thay đổi cơng suất tác dụng trên các
ΔPkm = (Δθk – Δθm)/Xkm

Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm thời gian, tuy nhiên có nhược điểm là có
những sai sót do đã tính tốn phân bố cơng suất tuyến tính hóa và phép tính gần đúng
khi sử dụng phương pháp FDLF.
* Các bước của phương pháp tính tốn phân bố cơng suất một phần (1P1Q):
- Bước 1: Thu thập số liệu hệ thống.
- Bước 2: Giả định tình huống sự cố phần tử thứ 1, đánh giá các biến trạng thái

thông qua thực hiện một phép lặp công suất tác dụng và một phép lặp cơng suất phản
kháng của bài tốn tính phân bố cơng suất bằng phương pháp tách cặp nhanh (FDLF).

- Bước 3: Tính lượng cơng suất thay đổi trên các đường dây.

Với Xl: điện kháng của nhánh l.
: Số gia của sự thay đổi góc trên nhánh l.
Xác định công suất trên các đường dây khi sự cố N-1 theo (1.4):
0

Pl = P
Kiểm tra giới hạn truyền tải của phần tử trên lưới theo điều kiện:
Pl > Pmaxl
Nếu điều kiện (1.5) thỏa nghĩa là vượt giới hạn truyền tải của phần tử l, tình
huống sự cố này sẽ được ghi vào danh sách sự cố nguy hiểm và sẽ được nghiên cứu
tính tốn chi tiết hơn bằng cách phân tích đầy đủ (ACLF). Tiếp tục quay lại bước 2 với
tình huống sự cố là của phần tử tiếp theo cho đến hết tất cả các tình huống.
- Bước 4: Khi đã đánh giá tồn bộ các tình huống sự cố, tất cả các tình huống sự

cố gây vượt giới hạn truyền tải sẽ được xuất ra để từ đó ta phân tích chi tiết và xây
dựng các giải pháp hiệu chỉnh nhằm tái lập tình trạng an tồn.
Lưu đồ thuật tốn phương pháp 1P-1Q như Hình 1.3.
1.2.2. Phương pháp hệ số chuyển tải
Phương pháp này sẽ đưa ra hệ số phản ánh sự thay đổi gần đúng của dòng công
suất trên đường dây khi thay đổi cấu trúc, công suất phát trong hệ thống. Có hai loại hệ
số:
a. Hệ số chuyển tải khi cắt một đường dây (được ký hiệu là α)
Hệ số chuyển tải công suất cho đường dây l khi cắt đường dây k được xác định
theo (1.6):
(1.6)
Với

là công suất trên đường dây k trước khi cắt đường dây k.

là lượng thay đổi công suất trên đường dây l khi cắt đường dây k.

Nếu biết dòng chảy công suất của đường dây l và đường dây k trước khi thay
đổi cấu trúc thì dịng chảy cơng suất trên đường dây l khi đường dây k bị cắt có thể
tính được dễ dàng thơng qua hệ số αl/k:
(1.7)
Vậy nếu tính trước các hệ số chuyển tải [1], ta có thể xác định rất nhanh các
đường dây nào quá tải khi cắt một đường dây cụ thể nào đó. Việc tính tốn này có thể
tiến hành lặp lại khi cắt lần lượt các đường dây và đưa ra các thông tin cảnh báo cho
người vận hành.


9

Hình 1.3. Lưu đồ thuật tốn phương pháp 1P-1Q


10

Các bước tiến hành:
- Bước 1:
+ Thu thập số liệu hệ thống.
+ Tính các giá trị hệ số chuyển tải.
- Bước 2:
+ Đặt tình huống sự cố đường dây k. Tính cơng suất trên các đường dây cịn

lại bằng cơng thức (1.7).
+ Kiểm tra giới hạn truyền tải của tất cả các đường dây còn lại, nếu vượt

giới hạn truyền tải, sẽ ghi vào danh sách nguy hiểm.

- Bước 3: Lặp lại bước 2 với tình huống sự cố đường dây khác cho đến hết tất

cả các đường dây.
- Bước 4: Xuất ra các tình huống có khả năng nguy hiểm để phân tích chi tiết.

Lưu đồ thuật tốn hệ số chuyển tải khi cắt một ĐZ thể hiện như Hình 1.4.
b. Hệ số chuyển lượng cơng suất phát (được ký hiệu là a)
Hệ số này ký hiệu là ali và được định nghĩa:

Với
là lượng công suất cần bù tại nút hệ thống khi má
hỏng, bằng công suất phát của máy phát thứ i trước khi sự cố.
là sự thay đổi dịng chảy cơng suất trên đường dây l sau khi máy phát thứ i
bị hỏng.
Giả thiết rằng lượng công suất thiếu hụt do ngưng máy phát i sẽ được phát bù ở
nút hệ thống, còn các máy phát khác không thay đổi. Hệ số a li đặc trưng cho tính nhạy
của dịng chảy cơng suất trên đường dây l khi thay đổi cơng suất phát ở nút i.
Dịng chảy công suất trên đường dây l sau khi máy phát nút i bị hỏng được tính
tốn bằng các hệ số “ali” tính trước:
với l = 1…L