Luận văn thạc sĩ phân tích và đề xuất các giải pháp điều độ xử lý sự cố n 1, n 2 lưới điện 110 kv, 220 kv khu vực miền trung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH TUẤN

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ
XỬ LÝ SỰ CỐ N-1, N-2 LƯỚI ĐIỆN 110 KV, 220 KV
KHU VỰC MIỀN T UNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH TUẤN

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ
XỬ LÝ SỰ CỐ N-1, N-2 LƯỚI ĐIỆN 110 KV, 220 KV
KHU VỰC MIỀN T UNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS. TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng – Năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin 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
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Lê Thanh Tuấn


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................................ 1
2. Lịch sử nghiên cứu..................................................................................................................... 1
3. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài.................................................................... 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................................ 2
5. Cơ sở khoa học............................................................................................................................ 2
6. Cấu trúc của luận văn................................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1................................................................................................................................................ 4
LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ NGẪU NHIÊN................................................. 4
1.1.1. Phương pháp tường minh................................................................................................. 4
1.1.2. Phương pháp đánh giá trạng thái................................................................................... 4
1.1.3. Phương pháp nhận dạng................................................................................................... 4
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN ÍCH AN TOÀN.................................................................. 5
1.2.1. Phương pháp sắp xếp......................................................................................................... 5

1.2.2. Các phương pháp đánh giá trạng thái.......................................................................... 8
1.3. ĐIỀU ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN................................................................................. 16
1.3.1. Phân cấp điều độ hệ thống điện quốc gia................................................................ 16
1.3.2. Trách nhiệm của Cấp điều độ miền Trung trong công tác điều độ hệ thống
điện quốc gia............................................................................................................................................. 16
1.4. KẾT LUẬN....................................................................................................................................... 17
CHƯƠNG 2.............................................................................................................................................. 18
DỮ LIỆU HỆ THỐNG SCADA/EMS VÀ PHẦN MỀM PHÂN TÍCH AN TỒN
HỆ THỐNG ĐIỆN................................................................................................................................ 18
2.1. VẤN ĐỀ THU THẬP DỮ LIỆU TỪ HỆ THỐNG SCADA/EMS TẠI TRUNG
TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG............................................................... 18
2.1.1. Chức năng và ứng dụng của hệ thống SCADA/EMS......................................... 18
2.1.2. Vấn đề thu thập dữ liệu từ hệ thống SCADA/EMS............................................ 20
2.2. CÁC PHẦN MỀM PHÂN TÍCH AN TỒN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐANG ĐƯỢC SỬ

DỤNG.......................................................................................................................................................... 24
2.2.1. Phần mềm Power World................................................................................................ 24


2.2.2. Phần mềm PSS/E.............................................................................................................. 25
2.2.3. Phần mềm PSS/ADEPT................................................................................................. 25
2.2.4. Phần mềm CONUS.......................................................................................................... 26
2.3. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH AN TỒN TRONG PSS/E................................................. 26
2.3.1. Phân tích an toàn trong PSS/E..................................................................................... 26
2.3.2. Quy trình phân tích an tồn trong PSS/E................................................................ 31
2.4. KẾT LUẬN....................................................................................................................................... 32
CHƯƠNG 3.............................................................................................................................................. 34
PHÂN TÍCH AN TỒN HỆ THỐNG ĐIỆN 110 KV, 220KV MIỀN TRUNG
BẰNG PHẦN MỀM PSS/E.............................................................................................................. 34
3.1. NGUỒN ĐIỆN, LƯỚI ĐIỆN, PHỤ TẢI VÀ KẾT LƯỚI.............................................. 34

3.1.1. Nguồn điện.......................................................................................................................... 34
3.1.2. Lưới điện............................................................................................................................. 37
3.1.3. Phụ tải................................................................................................................................... 38
3.1.4. Kết lưới................................................................................................................................ 39
3.2. XÂY DỰNG DỮ LIỆU PHÂN ÍCH AN TỒN............................................................. 39
3.2.1. Cấu trúc câu lệnh file .sub............................................................................................. 40
3.2.2. Cấu trúc câu lệnh file .con............................................................................................ 40
3.2.3. Cấu trúc câu lệnh file .mon........................................................................................... 41
3.3. TỔNG HỢP PHÂN TÍCH CÁC TÌNH HUỐNG NGUY HIỂM.................................. 41
3.3.1. Phân tích an toàn HTĐ miền Trung chế độ N-1................................................... 43
3.3.2. Phân tích an toàn HTĐ miền Trung chế độ N-2................................................... 49
3.4. KẾT LUẬN....................................................................................................................................... 55
CHƯƠNG 4.............................................................................................................................................. 63
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ.................................................................................... 63
4.1. QUY ĐỊNH CHUNG.................................................................................................................... 63
4.2. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ N-1..........................64
4.2.1. Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-1 HTĐ miền Trung mùa
khô................................................................................................................................................................. 64
4.2.2. Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-1 HTĐ miền Trung mùa
mưa................................................................................................................................................................ 65
4.3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ N-2..........................67


4.3.1. Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-2 HTĐ miền Trung mùa
khô................................................................................................................................................................. 67
4.3.2. Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-2 HTĐ miền Trung mùa
mưa................................................................................................................................................................ 68
4.4. KẾT LUẬN....................................................................................................................................... 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................. 72

PHỤ LỤC.................................................................................................................................................. 73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


TĨM TẮT LUẬN VĂN
PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ SỰ CỐ N-1,
N-2 LƯỚI ĐIỆN 110 KV, 220 KV KHU VỰC MIỀN TRUNG Học viên: Lê
Thanh Tuấn. Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện.
Mã số: 60.52.02.02. Khóa: 36. Trường: Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.
Tóm tắt – Hệ thống điện Việt Nam có những bước phát triển nhanh về quy mô lưới
điện, đa dạng về nguồn điện để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. Nhiệm vụ của
cơ quan vận hành hệ thống điện là vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, đảm bảo chất
lượng điện năng và kinh tế. Trong quá trình vận hành, các tình huống sự cố xuất hiện
ngẫu nhiên ở bất kỳ chế độ vận hành nào. Do đó yêu cầu đặt ra đối với các Điều độ viên
là phải nhanh chóng thực hiện những thao tác xử lý chính xác, đúng quy trình, quy định
nhằm đưa hệ thống điện về vận hành ở chế độ bình thường. Trong phạm vi luận văn, tác
giả sử dụng phần mềm PSS/E để tính tốn và xác định những tình huống sự cố ngẫu
nhiên trên hệ thống điện khu vực miền Trung làm cho các phần tử còn lại trên hệ thống
vận hành ở chế độ khẩn cấp hoặc cực kỳ khẩn cấp. Từ đó đề xuất các giải pháp điều độ
nhằm mục đích đưa hệ thống điện về vận hành ở chế độ bình thường.

Từ khóa – Hệ thống điện, Phân tích an toàn, PSS/E, Điều độ viên, Chế độ cực kì
khẩn cấp.
CONTINGENCY ANALYSIS AND PROPOSITION ALL
SOLUTIONS TO RESOVE N-1, N-2 PROBLEM 110 KV, 220
KV POWER SYSTEM IN CENTRAL VIETNAM
Abstract – VietNam's power system has developed rapidly in terms of grid size and
power diversity to meet the growth need of additional loads. The task of the power
system operator is to operate safely, reliably, stably in order to ensure the quality of
power and economy. During the operation, incident situations appear randomly in

any operating mode. It is therefore imperative for operators to promptly carry out
precise, correct and regulated procedures to put the electrical system in normal
operation. In this thesis, the author uses PSS/E software to analyse and point out
random incident scenarios on the central power system which make the remaining
elements in the system operate in the urgent or extremely urgent mode. From which,
we propose dispatching solutions for the purpose of bringing the electrical system to
normal operation.
Key words – Power System, Contingency Analysis, PSS/E, Operator, Extremely
urgent mode.


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các ký hiệu:
N-1
N-2
PI
X/R
Các chữ viết tắt:
A0
A1
A2
A3
BCT
CA
ĐD
ĐĐV
ĐĐV A0
ĐĐV A3
ĐG
ĐMT

HTĐ
MBA
NĐ
NLTT
NMĐ
PSS/ADEPT
PSS/E
TBA
TC
TĐ
T110
T220
T500


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
3.1.

Nguồn điện HTĐ m

3.2.

Phụ tải HTĐ miền T

3.3.

Biểu đồ phát NMĐ

3.4.

Phụ tải HTĐ miền T

3.5.

Kết quả phân tích an

mùa khô chế độ N-1

3.6.

Biểu đồ phát NMĐ

3.7.

Phụ tải HTĐ miền T

3.8.

Kết quả phân tích an

mùa mưa chế độ N-

3.9.

Kết quả phân tích an
mùa khô chế độ N-2
NMTĐ A Lưới

3.10.

Kết quả phân tích an
mùa khô chế độ N-2
Trang – T220 Tháp

3.11.

Kết quả phân tích an
mùa khô chế độ N-2
T220 Nha Trang (ho

3.12.

3.13.

Kết quả phân tích an
mùa mưa chế độ NPhong Điền – T110
NMTĐ Bình Điền)

Kết quả phân tích an
mùa mưa chế độ NT220 Sơn Hà (hoặc

Kết quả phân tích an


3.14.

mùa mưa chế độ NT500 Pleiku – NMN

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.

Mơ tả q trình phân tí

1.2.

Thuật toán phân tích sự

1.3.

Thuật toán tính toán ph

1.4.

Sơ đồ logic phương ph

1.5.

Thuật toán phân tích sự

1.6.

Sơ đồ phương pháp lan

2.1.

Khởi động CHRONUS

2.2.

Cách bố trí của Menu C

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

Màn hiển thị dữ liệu (D
SCADA/EMS

Bảng kết quả truy xuất

của CHRONUS trên h

Trình tự các bước thực

(Point Hisory) trên CH

Trình tự các bước thực

(Alarms) trên CHRON

2.7.

Sơ đồ khối q trình tí

2.8.

Sơ đồ khối mơ tả phươ

2.9.

Các dạng file .con

2.10.

Quy trình phân tích an

3.1.

Biểu đồ phụ tải HTĐ m

3.2.

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn
ĐD 220 kV T220 Huế


3.3.

3.4.

3.5.

3.6.
3.7.

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

T220 Nha Trang – T22

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

220 kV AT1 T220 Nha

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 110 kV T220 Phon

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn
ĐD 110 kV T220 Huế

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn


Số hiệu
hình

MBA 220 kV AT1 T22
3.8.

4.1.
4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

4.6.

4.7.

4.8.

4.9.

4.10.

4.11.

4.12.

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

T500 Pleiku – NMNĐ

Sơ đồ các bước thực h
về điện áp

Sơ đồ các bước thực h

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 220 kV T220 Huế

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn
ĐD 220 kV T220 Huế

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn
ĐD 220 kV T220 Nha

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

sự cố ĐD 220 kV T220

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

AT1 T220 Nha Trang (

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

220 kV AT1 T220 Nha

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 110 kV T220 Phon

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 110 kV T220 Phon

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn
ĐD 110 kV T220 Huế

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn


ĐD 110 kV T220 Huế
4.13.

4.14.

4.15.

4.16.

4.17.

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

AT1 T220 Sơn Hà (hoặ

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

MBA 220 kV AT1 T22

Sơ đồ HTĐ khu vự tỉn

T500 Pleiku – NMNĐ

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 220 kV T500 Pleik

Sơ đồ HTĐ khu vực th

MBA 220 kV AT4 T22


Số hiệu
hình
4.18.

4.19.

4.20.

Sơ đồ HTĐ khu vực th

MBA 220 kV AT4 T22

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

ĐD 220 kV T220 Quy

Sơ đồ HTĐ khu vực tỉn

sự cố ĐD 220 kV T220


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, HTĐ Việt Nam trong những năm qua đã
có nhiều chuyển biến, phát triển nhanh về quy mơ lưới điện, các nguồn điện được đa
dạng hóa và công suất tăng cao với nhiều thành phần kinh tế tham gia đầu tư vào lĩnh
vực điện lực. Đặc biệt, hiện nay theo cơ chế khuyến khích của nước ta đối với các
NMĐ NLTT, tính đến hết ngày 30/06/2019 có 89 NMĐ NLTT (gió, mặt trời) với tổng
cơng suất 4439.5 MW đã được đưa vào vận hành, tập trung ở các tỉnh miền Trung và
miền Nam.
Khi thị trường điện đi vào hoạt động đã đặt ra yêu cầu cho cơng tác vận hành
HTĐ ngồi những tiêu chí an tồn tin cậy, ổn định còn phải nâng cao chất lượng điện
năng và kinh tế. Để đáp ứng tình hình trên và chủ động ứng phó với các tình huống sự
cố có thể xảy ra trên hệ thống Đơn vị vận hành HTĐ cần có những cơng cụ phân tích,
tính tốn các chế độ vận hành cụ thể của HTĐ, từ đó đưa ra các giải pháp điều điều
hành chính xác, phù hợp nhằm vận hành HTĐ theo các tiêu chuẩn đặt ra.
Trong quá trình vận hành các tình huống sự cố xuất hiện ngẫu nhiên và có thể ở
bất kỳ chế độ nào. Có những sự cố mà vùng ảnh hưởng của nó rất nhỏ hoặc khơng ảnh
hưởng nhưng có những sự cố có phạm vi ảnh hưởng rất lớn đến HTĐ. Đó là sự cố xếp
chồng hoặc sự cố các phần tử đang truyền tải công suất cao trong hệ thống, những sự
cố này có thể làm mất điện một khu vực hoặc tan rã hệ thống. Do đó yêu cầu đặt ra đối
với các Điều độ viên là phải nhanh chóng thực hiện những thao tác xử lý chính xác và
ngăn ngừa sự cố lan rộng tuân thủ chặt chẽ quy định hiện hành trong các thông tư, quy
trình, quy phạm, quy định về vận hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước, Ngành điện có
thẩm quyền ban hành. Hơn nữa HTĐ miền Trung nằm trên địa bàn có điều kiện khí
hậu phức tạp, chi phối biểu đồ phát các NMĐ, phụ tải khu vực có sự chênh lệch lớn
giữa cao điểm, thấp điểm và giữa các mùa, thường xuyên xảy ra các sự cố nghiêm
trọng cần phải quan tâm nghiên cứu.
2. Lịch sử nghiên cứu
Trước đây đã có nhiều đề tài về phân tích an tồn (Contingency Analysis) một số
HTĐ tuy nhiên đa số các nghiên cứu trước phân tích an toàn ở chế độ phụ tải dự báo cao
nhất trong năm và đưa ra các giải pháp xử lý kỹ thuật lâu dài như lắp đặt thêm thiết bị
hoặc cải tạo lưới. Trong phạm vi đề tài này ngồi việc tính tốn phân tích an tồn HTĐ

dựa trên những số liệu thu thập thực tế thông qua hệ thống SCADA/EMS của Trung tâm
Điều độ HTĐ miền Trung, tác giả sẽ xây dựng các quy trình, phương án xử lý các sự cố
N-1, N-2 nguy hiểm. Trong đó thể hiện rõ cấu hình nguồn điện, lưới điện, phụ tải và các
số liệu thực tế cho từng chế độ vận hành; ứng với từng trường hợp cụ thể tác giả sẽ


2
đưa ra những thao tác điều khiển tức thời, trên cơ sở đó làm căn cứ cho các Điều độ
viên A3 sử dụng trong quá trình điều hành HTĐ miền Trung an toàn tin cậy, ổn định,
đảm bảo chất lượng điện năng và kinh tế.
3. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
3.1.
Mục đích nghiên cứu
Dựa trên lý thuyết mơn học phân tích an tồn HTĐ, sử dụng phần mềm tính toán
PSS/E trên cơ sỡ các số liệu vận hành thực tế thu thập từ hệ thống SCADA/EMS đang
được sử dụng tại Trung tâm Điều độ HTĐ miền Trung để tính toán, phân tích HTĐ 110
kV, 220 kV miền Trung xác định các tình huống sự cố nặng nề có khả năng làm cho
HTĐ phải vận hành ở chế độ khẩn cấp, cực kỳ khẩn cấp gây mất an tồn.
Dựa vào kết quả phân tích và các thơng tư, quy trình, quy phạm, quy định về vận
hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước, Ngành điện có thẩm quyền ban hành luận văn đề
xuất phương án xử lý các sự cố N-1, N-2 nguy hiểm làm căn cứ cho các Điều độ viên
A3 trong quá trình điều hành HTĐ miền Trung thời gian thực.
3.2. Mục tiêu nghiên cứu
Tính tốn, phân tích các chế độ vận hành và tình huống sự cố N-1, N-2 nguy
hiểm trong HTĐ miền Trung.
Xây dựng các phương án xử lý sự cố N-1, N-2 nguy hiểm để đưa HTĐ miền Trung
về vận hành ở giới hạn an toàn theo các quy định hiện hành, ngăn ngừa sự cố lan rộng.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1.

Đối tượng nghiên cứu
Các phương pháp phân tích an toàn HTĐ.
Cấu trúc nguồn điện, lưới điện, phụ tải, phân bố trào lưu công suất trong HTĐ
miền Trung.
Những sự cố N-1, N-2 nguy hiểm trong HTĐ miền Trung.
Phương án xử lý các sự cố N-1, N-2 nguy hiểm trong HTĐ miền Trung.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Lý thuyết phân tích an tồn HTĐ và thuật tốn phân tích an tồn trong phần mềm
PSS/E.
Chế độ vận hành HTĐ 110 kV, 220 kV miền Trung vào các mốc thời gian:
cao điểm, thấp điểm vào mùa khô và mùa mưa.
Các giải pháp điều độ.
5. Cơ sở khoa học
Lý thuyết phân tích an toàn HTĐ.
Giải tích mạng điện.


3
Lý thuyết bảo vệ rơ le và tự động hóa HTĐ.
Luật Điện lực (28/2004/QH11 ngày 03/12/2004) và Luật sửa đổi, bổ sung một số
điều của Luật Điện lực (24/2012/QH13 ngày 20/11/2012).
Các Thông tư của Bộ Công Thương: Thông tư quy định HTĐ truyền tải
(25/2016/TT-BCT ngày 30/11/2016), Thông tư quy định HTĐ phân phối (39/2015/TTBCT ngày 18/11/2015), Thông tư quy định quy trình điều độ HTĐ quốc gia
(40/2014/TT-BCT ngày 05/11/2014), Thơng tư quy định quy trình xử lý sự cố trong
HTĐ quốc gia (28/2014/TT-BCT ngày 15/9/2014), Thông tư quy định quy trình thao
tác trong HTĐ quốc gia (44/2014/TT-BCT ngày 28/11/2014).
Các quy trình, quy phạm, quy định về vận hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước,
Ngành điện có thẩm quyền ban hành.
6. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu.

Chương 1: Lý thuyết phân tích an toàn và điều độ hệ thống điện.
Chương 2: Dữ liệu hệ thống SCADA/EMS và phần mềm phân tích an toàn
hệ thống điện.
Chương 3: Phân tích an toàn hệ thống điện 110 kV, 220 kV miền Trung bằng
phần mềm PSS/E.
Chương 4: Đề xuất các giải pháp điều độ.
Kết luận và kiến nghị.


4
CHƯƠNG 1
LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH AN TỒN VÀ ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ NGẪU NHIÊN
Quá trình vận hành HTĐ thường gặp phải những sự cố ngẫu nhiên, những sự cố
này có thể gây ra những dao động nguy hiểm trong thời gian rất ngắn. Với mục tiêu
vận hành HTĐ an toàn tin cậy, ổn định, đảm bảo chất lượng điện năng và kinh tế người
vận hành cần có những biện pháp phịng ngừa nhằm chủ động đối phó trong các tình
huống. Lý thuyết phân tích sự cố ngẫu nhiên dựa trên việc phân tích sự vi phạm giới
hạn truyền tải và giới hạn điện áp khi xảy ra các sự cố, sau đây là một số phương pháp
đã từng được nghiên cứu.
1.1.1. Phương pháp tường minh
Để định lượng tính nghiêm trọng của mỗi sự cố cần sử dụng các hàm toán học.
Vấn đề là cần tính toán nhanh nhằm phân biệt và xếp loại chúng theo thứ tự nghiêm
trọng giảm dần, sau đó thực hiện phép tính đầy đủ đối với những giá trị chỉ số nghiêm
trọng khác khơng.
Những thuật tốn chọn lọc sự cố của phương pháp tường minh (phương pháp chỉ số
xếp loại) là dựa trên các công thức đơn giản đã được đưa ra trong các tài liệu. Tuy nhiên,
việc mô tả trạng thái sau sự cố bởi một chỉ số vơ hướng có nhược điểm khơng mơ tả đầy
đủ thông tin và như vậy độ tin cậy của kết quả chưa được khẳng định. Những phương
pháp như vậy cũng được gọi là phương pháp sắp xếp trong phân tích an toàn.

1.1.2. Phương pháp đánh giá trạng thái
Phương pháp đánh giá trạng thái nhằm đánh giá trạng thái của hệ thống sau sự cố
bằng một phép tính rất nhanh và gần đúng. Từ đó đưa ra danh sách các trường hợp sự
cố được xem là có khả năng nguy hiểm và thực hiện việc tính tốn đầy đủ cơng suất
tác dụng và công suất phản kháng đối với các trường hợp này. Phương pháp này dựa
trên sự phát triển của phương pháp số nhằm giảm bớt thời gian tính toán.
Những định hướng hiện nay của phương pháp này là nhằm khai thác bản chất cục
bộ của hầu hết các sự cố về mặt tác dụng cũng như phản kháng. Những phương pháp
mới trong loại này được gọi là cục bộ vì nó giới hạn phạm vi phân tích đối với mỗi sự
cố, chúng dựa vào kỹ thuật số tiên tiến, cho phép tiết kiệm khá nhiều thời gian tính
toán và có nhiều hướng phát triển để áp dụng trong thời gian thực.
1.1.3. Phương pháp nhận dạng
Nhằm xác định tình trạng an toàn theo thời gian thực tế, bằng cách so sánh với các
tình trạng tương tự đã được nghiên cứu trước đó. Những dữ liệu đã được nghiên cứu


5
bao gồm tất cả các thông tin liên quan với những trường hợp trong tình trạng vận hành
bình thường và trong trạng thái biến động.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH AN TỒN
Trong q trình vận hành HTĐ, việc tách ra một hoặc nhiều phần tử sẽ dẫn đến
thay đổi trạng thái làm việc của hệ thống. Chế độ làm việc của hệ thống sau đó cần
được đánh giá cụ thể và có vai trị rất quan trọng trong vận hành thời gian thực.
Với sơ đồ HTĐ hiện nay, việc tách hoặc cắt một đường dây truyền tải công suất
cao sẽ gây nên tình trạng quá tải một số đường dây khác, có thể nguy hiểm hơn và dẫn
đến dao động công suất, sụp đổ điện áp trong hệ thống. Đối với các thiết bị chính khác
như một tổ máy đang phát công suất cao hoặc máy biến áp đầy tải thì hậu quả cũng có
thể xảy ra như thế.
Vấn đề đặt ra ở đây là phải nhanh chóng phát hiện sự cố này và đưa ra những biện

pháp điều chỉnh. Trong quá trình vận hành, việc phân tích hệ thống cần được thực hiện
đầy đủ và chính xác. Từ đó có phương thức vận hành phù hợp với từng chế độ của hệ
thống. Hình 1.1 mơ tả q trình phân tích an toàn hiện nay đang áp dụng rộng rãi.

Quá trình phân tích hệ thống thực hiện chủ yếu dựa vào tính tốn phân bố trào
lưu cơng suất (Power Flow) đối với từng sự cố. Hiện nay cấu trúc HTĐ ngày càng
phức tạp, vì vậy quá trình phân tích phải thực hiện hàng ngàn sự cố. Việc phân tích
trước hết cần phải có thủ tục mơ phỏng sự cố rồi thực hiện bài tốn phân bố cơng suất,
đối với mỗi sự cố cần kiểm tra các giới hạn về công suất, điện áp của hệ thống sau sự
cố. Với khối lượng tính toán nhiều như vậy và mục tiêu là làm sao phân tích tất cả các
sự cố với thời gian bé nhất. Điều đó yêu cầu tốc độ tính toán, độ chính xác của mỗi
phương pháp phù hợp với đặc điểm của các dạng sự cố.
Phương pháp phân tích hệ thống như trên tỏ ra nặng nề và tốn nhiều thời gian, vì
vậy nó ít được sử dụng trong thời gian thực (đường 1 Hình 1.1). Nhằm khắc phục
những nhược điểm trên nhiều phương pháp đã được nghiên cứu. Hiện nay dựa trên
việc phân tích kinh nghiệm, người ta nhận thấy rằng phần lớn các sự cố xảy ra khơng
gây nên hậu quả nghiêm trọng về mặt an tồn. Vì vậy ý tưởng phân tích nhanh sự cố
để lọc nhanh những sự cố không nguy hiểm và chỉ thực hiện phân tích đầy đủ (AC
Load Flow) đối với các sự cố có khả năng nguy hiểm. Phương pháp tiết kiệm thời gian
và có thể ứng dụng trong thời gian thực (đường 2 Hình 1.1).
Có thể nêu ra một số phương pháp phân tích an toàn HTĐ bằng biện pháp lọc
nhanh sự cố như sau:
1.2.1. Phương pháp sắp xếp
Phương pháp này dựa trên việc đánh giá độ nguy hiểm của một sự cố thông qua


6
một hàm tốn học mơ tả trạng thái hệ thống khi xảy ra một sự cố. Các sự cố được lập
danh sách và sắp xếp theo thứ tự mức độ giảm dần của chỉ số nghiêm trọng PI.

(2)

Thuật toán phân
tích nhanh sự cố

Dữ liệu trong thời
gian thực
Danh sách sự cố có
thể gây nguy hiểm

(1) Phân tích đầy đủ (AC Load Flow) tất cả các
sự cố
(2) Phân tích AC Load Flow chỉ đối với các sự
cố có khả năng nguy hiểm

(1)

Phân tích đầy đủ
sự cố
(AC Load Flow)

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

Hình 1.1. Mơ tả q trình phân tích an tồn trong thời gian thực
Sau đó, các sự cố sẽ được phân tích cặn kẽ bởi một phép tính tốn phân bố cơng
suất tác dụng, cơng suất phản kháng đầy đủ. Quá trình được tiếp tục cho đến sự cố
khơng cịn gây ra vi phạm giới hạn an tồn (điện áp các nút, dịng điện các nhánh)
hoặc cho đến khi đã xem xét đủ một số lượng sự cố trong danh sách thiết lập từ trước

hay đã hết thời gian tính toán cho phép.
Những phương pháp này có hai phần có thể ghép chung hay tách biệt:
- Đánh giá ảnh hưởng sự cố.
- Sắp xếp các sự cố tùy thuộc vào chỉ số PI.
Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc hai điểm:
- Chất lượng của việc đánh giá trạng thái sau sự cố cần thiết cho việc tính
tốn
chỉ số.
Chất lượng riêng của việc thành lập cơng thức chỉ số mức độ trầm trọng, nó xác
định chất lượng của việc sắp xếp giữa các sự cố.
a. Xác định chỉ số nghiêm trọng
Điểm xuất phát của phương pháp sắp xếp là xác định một chỉ số phản ánh mức
độ nghiêm trọng, nó cho phép sắp xếp tình trạng của các sự cố khác nhau, cái này so
với cái khác.
Chỉ số này nói chung là một đại lượng vơ hướng hoặc một đại lượng véc tơ mô tả
khoảng cách giữa trạng thái của hệ thống ngay sau sự cố và những giới hạn vận hành
khác nhau.


7
Có nhiều cơng thức tính tốn chỉ số này đã được nghiên cứu. Những công thức
đầu tiên chỉ hạn chế ở việc tính khả năng cực đại của việc truyền cơng suất tác dụng,
tiếp theo đó nó được làm phong phú thêm bằng cách kết hợp cả về cường độ dòng điện
trên đường dây cũng như điện áp tại các nút.
Những cách tính chung nhất được sử dụng là: Tính độ sai lệch của các biến hệ thống
so với giá trị ban đầu và (hoặc) khoảng cho phép thay đổi. Việc chọn giữa hai cách tính
trên thể hiện các mặt khác nhau, hoặc người ta đánh giá để biết ngưỡng an tồn khơng
được vượt qua bằng cách sử dụng độ lệch X final - Xmax, hoặc đo độ suy giảm của hệ thống
sau sự cố bằng cách dùng độ lệch X final - Xđầu (Trong đó: Xfinal: giá trị cuối, Xmax: giá trị
lớn nhất, Xđầu: giá trị ban đầu). Nhiều cách xác định chỉ số PI đã được phát triển cả về mặt

công suất tác dụng cũng như điện áp kết hợp công suất phản kháng.

b. Công thức và thuật toán
Trong việc xác định này, chỉ số PI là chỉ số tính đến độ lệch của biến hệ thống so
với giá trị định mức của nó và vùng mà trong đó đại lượng có thể thay đổi. Để phân
tích một sự cố, cơng thức của nó là [1]:

Với:
X i : Độ lớn (công suất/điện áp) đo được ở nút i.
X nom i : Độ lớn (công suất/điện áp) định mức ở nút i.

∆X ilim : Khoảng cách an toàn (phạm vi an toàn).
W i : Trọng số ở nút i, là một số thực không âm tính đến cấu trúc của hệ thống. Số mũ
n được đưa vào để tăng phạm vi giá trị của chỉ số, do vậy tăng độ nhạy của chỉ số
(bình thường chỉ số này khơng nhạy đối với các biến đổi nhỏ và sẽ tăng độ nhạy
đối với những biến đổi lớn). Hình 1.2 trình bày thuật toán phân tích sự cố trong một
HTĐ.
Điều này có thể gây nên những nhược điểm về sai số và người ta gọi chung là sai
số “mặt nạ”. Những sai số này thường xuất hiện ở giai đoạn sắp xếp sự cố, tùy thuộc
vào mức độ nghiêm trọng. Như vậy, những sự cố ít nghiêm trọng và ít phần tử vượt
giới hạn thì có thể được sắp xếp ngang hàng với những sự cố có nhiều phần tử vượt
giới hạn nhưng không nghiêm trọng.
Những trọng số thể hiện sự quan trọng của việc liên kết các nút khác nhau hoặc
những phần tử của hệ thống (cấu trúc hệ thống, truyền tải công suất tác dụng, công
suất phản kháng).


8
Nhiều phương pháp như thế đã được phát triển, bắt đầu từ hệ số PI để thành lập
“sự lựa chọn những sự cố” và “sắp xếp chúng”. Điều này nhằm mục đích đạt được

những tính năng tốt nhất về xác định đúng sự cố có khả năng nguy hiểm, cũng như sắp
xếp chúng với một thời gian tính tốn có thể chấp nhận được. Những phát triển đã
được định hướng dựa trên việc loại bỏ những sai số “mặt nạ” bắt đầu từ chỉ số PI cũng
được các nhà nghiên cứu tiếp tục quan tâm.

Bắt đầu

Thuật toán phân
tích sự tích sự cố:
Tính chỉ số PI
Đặt chỉ số lên
trường hợp đầu
tiên của danh sách
sự cố

Danh sách các sự cố
Tạo và lưu trữ
các danh sách
các sự cố có khả
năng nguy hiểm

Thực hiện tính phân bố
công suất đầy đủ (AC) đối
với trường hợp PI lớn
trong bảng chỉ số
Tăng chỉ số ở
trường hợp tiếp
theo
Còn

Chỉ số Trường hợp
1
2
Sự cố tiếp
theo
3

Xuất ra những
trường hợp
quá/giảm áp
và quá tải

…

Giải pháp
điều độ

Cịn sự cố nào
xét nữa khơng
Hết

Dừng
Hình 1.2. Thuật tốn phân tích sự cố theo chỉ số nghiêm trọng PI
Tuy nhiên, những cải thiện mặc dù làm tăng đáng kể thời gian tính tốn nhưng lại
khơng khử được tồn bộ những sai sót trong phương pháp này. Vì vậy những kết quả thu
được từ phương pháp trên khơng có khả năng đánh giá những tác dụng của việc thay


9
đổi cấu trúc phức tạp.

Điều này làm cho phương pháp sắp xếp được chấp nhận một cách hạn chế. Do
đó, những phương pháp đánh giá trạng thái được phát triển sau đây nhằm khắc phục
những điểm yếu của phương pháp sắp xếp.
1.2.2. Các phương pháp đánh giá trạng thái
Mục đích đầu tiên của phương pháp này là không phải tính toán một chỉ số
nghiêm trọng, nhưng để đánh giá sơ bộ trạng thái sau sự cố để biết rằng có cần tính
chính xác những hậu quả của nó bởi một phép tính phân bố công suất tác dụng - phản
kháng đầy đủ (AC Load Flow) hay khơng.
Đi sâu vào tìm hiểu kỹ nguyên tắc đánh giá của từng phương pháp sẽ giúp chúng
ta có thể đưa ra những so sánh, nhận xét đối với từng phương pháp.
a. Phương pháp tính tốn phân bố cơng suất một phần
Việc đánh giá các biến trạng thái (pha, điện áp) đạt được sau những bước lặp đầu
tiên của một phép tính công suất tác dụng - phản kháng (1P-1Q) bằng phương pháp
Newton – Raphson là một kỹ thuật thường được sử dụng.
Nói chung đó là việc thực hiện một phép lặp tách rời phần thực (phương trình
cơng suất/góc) và phần ảo (phương trình cơng suất phản kháng/điện áp) giải độc lập,
gọi là bài toán tính phân bố công suất bằng phương pháp tách cặp nhanh (FDLF) [2].
Trường hợp sự cố gây ra việc vượt giới hạn về truyền tải thì được thêm vào danh
sách sự cố và sẽ được nghiên cứu chi tiết hơn bằng việc phân tích đầy đủ về công suất
tác dụng và công suất phản kháng.
Chúng ta chú ý rằng trong trường hợp công suất tác dụng, người ta dùng một mơ
hình tính tốn phân bố cơng suất tuyến tính hóa hoặc mơ hình “dịng một chiều” như
một chức năng tiền xử lý để kiểm tra tất cả những sự cố đơn giản trên đường dây và
máy phát. Mơ hình sử dụng trong trường hợp này là mơ hình số gia của việc tính tốn
phân bố cơng suất tuyến tính hóa (hoặc “DC”):
[B’][∆θ] = [∆P]
Với:
[∆P]: Véc tơ số gia của công suất tác dụng.
[∆θ]: Véc tơ số gia của góc pha điện áp.
[B’]: Ma trận (n x n) là ma trận chỉ tổng dẫn của hệ thống (được tính toán chỉ

một lần ở đầu quá trình).


10

Bắt đầu

Dữ liệu hệ thống

i=1

j=1

Tính FDLF 1P-1Q

Có

j=i
Khơng

Khơng

Sự cố có khả năng
nguy hiểm

Có

j=j+1

Có

i=i+1

Có

Khơng

Kết thúc
Hình 1.3. Thuật tốn tính tốn phân bố cơng suất một
phần Mơ hình này càng trở nên chính xác khi tỉ số X/R lớn.
Như vậy ảnh hưởng của mỗi sự cố về truyền dẫn công suất tác dụng có thể đánh
giá bằng việc giải ∆θ và bằng việc tính tốn những thay đổi cơng suất tác dụng trên
các nhánh ∆Pkm từ công thức sau: