(Luận văn thạc sĩ) xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía nam việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẠT TCSC TRÊN LƯỚI ĐIỆN
TRUYỀN TẢI KHU VỰC PHÍA NAM VIỆT NAM
S

K

C

0

0

3

9
6

5
1

9
3

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250

S KC 0 0 3 7 1 5

Tp. Hồ Chí Minh, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẠT TCSC TRÊN LƯỚI ĐIỆN
TRUYỀN TẢI KHU VỰC PHÍA NAM VIỆT NAM

NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS QUYỀN HUY ÁNH

Tp. Hồ Chí Minh, 2012


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: NGUYỄN HỒ HỮU LỘC
Ngày 10 tháng 03 năm sinh: 1984
Nơi sinh: Tiền Giang

Địa chỉ liên lạc: 666/17-Huỳnh Tấn Phát-Phƣờng Tân Phú–Quận 7-Thành phố
Hồ Chí Minh
Điện thoại: 0976.871.681
Email:
Quá trình đào tạo:
- Từ năm 2004 đến năm 2009 theo học ngành Điện Khí Hóa Cung Cấp Điện
tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
- Từ năm 2010 đến năm 2012 theo học Cao học ngành Thiết bị, Mạng và Nhà
máy điện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
Q trình cơng tác:
- Từ năm 2009 đến nay công tác tại Công ty Truyền Tải Điện 4; địa chỉ: số 07
Quốc lộ 52, Phường Trường Thọ, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang i


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi.
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.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012
Người viết cam đoan

Nguyễn Hồ Hữu Lộc

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang ii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

CẢM TẠ
Trong thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với sự dạy bảo tận tình của các thầy cơ
trong Khoa Điện và q thầy cơ trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH
PHỐ HỒ CHÍ MINH, em đã học tập được rất nhiều kiến thức quí báu và
những kinh nghiệm thực tế từ q thầy cơ. Với vốn kiến thức tích luỹ này đã
góp phần xây nền tảng cho em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật trong
tương lai.
Qua luận văn này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. QUYỀN HUY
ÁNH người Thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian
qua để em có thể hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị, bạn bè và người thân
trong gia đình đã ln luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em
trong quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012
Người thực hiện.

Nguyễn Hồ Hữu Lộc

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang iii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

MỤC LỤC
Trang tựa

Trang

Quyết định giao đề tài
Tóm tắt lý lịch trích ngang........................................................................................ i
Lời cam đoan........................................................................................................... ii
Cảm tạ .................................................................................................................... iii
Tóm tắt ................................................................................................................... iv
Mục lục .................................................................................................................. vi
Danh sách các từ viết tắt ....................................................................................... viii
Danh sách các hình và các hình .............................................................................. ix
PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài .......................................................................... 2
2.1 Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 2
2.2 Nhiệm vụ của đề tài ...................................................................................... 2
3. Điểm mới của luận văn ....................................................................................... 2
4. Giá trị thực tiễn của đề tài .................................................................................... 2

PHẦN B: NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS
1.1 Tính cần thiết của việc xác định vị trí FACTS .................................................... 3
1.1.1 Giá điện thị trường .................................................................................... 3
1.1.2 Những ứng dụng và lợi ích của FACTS ..................................................... 4
1.1.3 Vấn đề trọng tâm ....................................................................................... 5
1.2 Mơ hình tốn học của TCSC .............................................................................. 6
1.2.1 Ngun lý cấu tạo TCSC ........................................................................... 6
1.2.2 Mơ hình tốn học của TCSC...................................................................... 8
1.2.3 Ứng dụng TCSC vào điều khiển dòng công suất........................................ 9
1.3 Các nghiên cứu sử dụng FACTS trong chống nghẽn mạch ............................. 11

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang vi


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

1.3.1 Tổng quan về các cơng trình thí nghiệm trước đây .................................. 12
1.3.2 Nhận xét .................................................................................................. 12
1.4 Các vấn đề cần cải tiến .................................................................................. 12
1.5 Mặt cắt cực tiểu và dịng cơng suất cực đại .................................................... 14
1.5.1 Cơ sở lý thuyết về mặt cắt tối thiểu và dịng cơng suất cực đại ................ 14
1.5.2 Ứng dụng trong hệ thống điện ................................................................. 16
CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN HỌC
2.1 Phương pháp xác định mặt cắt tối thiểu .......................................................... 20
2.2 Lưu đồ xác định mặt cắt tối thiểu-luồng cơng suất cực đại .............................. 22

2.3 Bài tốn phân bố cơng suất ............................................................................ 30
2.4 Xác định vị trí của TCSC ................................................................................ 33
2.5 Dung lượng bù TCSC ..................................................................................... 35
2.6 Lưu đồ xác định vị trí và dung lượng TCSC ................................................... 36
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM POERWORD ĐỂ MÔ PHỎNG
LƢỚI ĐIỆN
3.1 Sơ đồ lưới điện 500kV .................................................................................... 39
3.2 Sơ đồ lưới điện 220kV .................................................................................... 52
PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
1. Kết luận ........................................................................................................... 59
2. Hướng phát triển đề tài ..................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 60
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 65

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang vii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khi mà các nguồn tài ngun thiên nhiên sẵn có khơng đủ đáp ứng
nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng của con người; bên cạnh việc tìm kiếm
những nguồn tài nguyên và nhiên liệu mới thay thế thì việc quy hoạch, sử dụng hợp
lý nguồn tài nguyên sẵn có cũng là vấn đề quan tâm hàng đầu của ngành công
nghiệp điện năng. Một trong những khía cạnh đó là việc ứng dụng khoa học kỹ thuật

vào quản lý và vận hành lưới điện sao cho tổng chi phí sản xuất vận hành lưới điện
là nhỏ nhất để giá thành tới người sử dụng là thấp nhất. Điều này là hợp lý khi hình
thành một thị trường mới mẻ - thị trường điện.
Có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về vận hành tối ưu hệ thống điện. Một
trong các bài toán đặt ra là phân bố luồng cơng suất tối ưu cịn được biết đến như
phương pháp điều khiển dịng cơng suất trên lưới điện truyền tải nhằm: Hạn chế quá
tải trên đường dây ở thời điểm hiện tại cũng như khi mở rộng phụ tải trong tương
lai. Đây là nguyên nhân chính gây nên giá sản xuất điện năng tăng cao. Có nhiều
phương pháp để giải quyết bài toán quá tải như: Điều chỉnh công suất phát của nhà
máy, xây dựng các đường dây song song sử dụng các thiết bị bù công suất phản
kháng tại chỗ… nhưng các giải pháp này khơng đảm bảo được chi phí là thấp nhất
nên khơng thoả điều kiện giảm giá thành sản xuất điện năng.
Việc sử dụng các thiết bị FACTS điều khiển dịng cơng suất trên đường dây
còn được biết đến như biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro về mất điện, tăng
độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đảm bảo lợi ích kinh tế, đồng thời tránh
được tình trạng đầu cơ tăng giá điện khi có sự cố nghẽn mạch. Một số cơng trình
nghiên cứu cũng cho thấy rằng, việc sử dụng các thiết bị FACTS để điều khiển dịng
cơng suất sẽ hạn chế được quá tải trên đường dây từ đó làm giảm chi phí sản xuất
điện năng, tăng giá trị phúc lợi xã hội. Vấn đề là chọn thiết bị FACTS nào là thoả
mãn chi phí nhỏ nhất. Thực nghiệm cho thấy khả năng điều khiển điện áp, điều
khiển trào lưu công suất và cải thiện ổn định điện áp tại các nút của TCSC là tốt hơn
so với dùng tụ bù dọc SVC; chi phí đầu tư trên một đơn vị công suất bù của TSCS
cũng nhỏ hơn so với các loại thiết bị khác.

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Tuy nhiên, chi phí cho một thiết bị bù TCSC khơng nhỏ. Do đó, khơng thể
lắp đặt trên tồn bộ hệ thống truyền tải điện. Với mục tiêu tổng chi phí vận hành và
điều khiển hệ thống điện bao gồm: chi phí phát điện, chi phí truyền tải phân phối,
chi phí cho thiết bị bù TCSC phải nhỏ nhất. Do đó, cần xác định vị trí lắp đặt thiết bị
bù TCSC trên mạng phân phối truyền tải điện để đồng thời giải quyết được cả hai
vấn đề: kinh tế và kỹ thuật. Trên cơ sở những kết quả của các cơng trình nghiên cứu
trước đây đã đạt được, đề tài “Xác Định Vị Trí Lắp Đặt TCSC Trên Lƣới Điện
Truyền Tải Phía Nam Việt Nam” với mục đích xây dựng giải thuật tìm kiếm vị trí
tối ưu của TCSC giải quyết những hạn chế của các cơng trình nghiên cứu trước đây.
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
2.1 Mục tiêu của đề tài
 Tìm hiểu về thuật tốn tìm luồng cơng suất cực đại;
 Nguyên lý cấu tạo, hoạt động và mơ hình tốn của TCSC;
 Vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền khu vực phía Nam Việt Nam.
2.2 Nhiệm vụ của đề tài
 Nghiên cứu về thuật tốn luồng cơng suất cực đại;
 Sử dụng TCSC để điều khiển phân bố dịng cơng suất trên lưới điện;
 Xác định vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền tải;
 Ứng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể;
3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
 Ứng dựng giải thuật lắt cắt xác định vị trí tối ưu của TCSC để áp dụng
trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam và kiểm tra bằng
phần mềm PowerWord.
4. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
 Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải Miền Nam Việt
Nam để giải quyết bài tốn chóng nghẽn mạch.

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

PHẦN B: NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS
1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ FACTS
1.1.1 Giá điện thị trƣờng
Khi vận hành hệ thống điện trong thị trường, chi phí của tổ máy phát thứ i
trong nhà máy điện là [4,12,33]:
Ci ( Pgi )  0i Pgi2  1i Pgi   2i

(1.1)

Ở đây: Pgi là công suất phát của tổ máy thứ i, 0i, 1i, 2i lần lượt là hệ số chi
phí của máy phát i.
Do đó, tổng chi phí của các nhà máy phát điện được tính theo biểu thức:
CG   Ci ( Pgi )

(1.2)

Mục tiêu của các nhà máy sản xuất điện năng là tìm cách giảm chi phí sản
xuất điện sao cho tổng chi phí phát điện phải là nhỏ nhất:
C1  Min Ci ( Pgi )

(1.3)

Giá thành điện năng là tổng chi phí để sản xuất ra một đơn vị điện năng. Giá
điện này khi đưa ra thị trường và tới nơi tiêu thụ, cộng các chi phí vận chuyển sẽ
hình thành nên giá bán điện trên thị trường. Do đó, giá bán điện được xác định tính
từ giá thành sản xuất điện năng tối thiểu C1. Trong thị trường điện, sự cạnh tranh về
giá cả luôn khiến các nhà sản xuất phải hướng đến mục tiêu tối thiểu hố tổng chi
phí của hệ thống điện, nghĩa là tìm cách đưa tổng chi phí phát điện về giá trị C1.
Điều này đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản xuất trên một đơn vị điện năng và
giá bán điện cũng giảm theo.
Giả sử ở giá trị chi phí phát điện tối thiểu C1 lượng công suất phát của các
nhà máy điện và phụ tải có sự cân bằng theo biểu thức:
n

P  P
gi

L

(1.4)

1

Khi có sự gia tăng phụ tải vượt quá độ dự trữ cho phép của hệ thống, những sự
cố đường dây dẫn đến nghẽn mạch – quá tải trên một số tuyến đường dây của mạng
điện. Nghĩa là khi phụ tải điện thay đổi tăng lên một lượng PL thì theo biểu thức (1.4),
để giải quyết sự cố nghẽn mạch trên hệ thống truyền tải điện cần thay đổi công suất
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 3

LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

phát của các tổ máy trong các nhà máy điện một lượng là Pgi. Như vậy, chi phí cho
sản xuất ra một đơn vị điện năng trong trường hợp này theo biểu thức (1.3) sẽ là
C2   Ci ( Pgi )  C1 . Khi chi phí sản xuất điện năng tăng cao thì giá bán điện đến hộ

tiêu thụ cũng tăng theo. Điều này gây bất lợi cho nhà cung cấp trong việc gia tăng
doanh số bán hàng trên thị trường cũng như những nỗ lực giành thị phần.
Những phân tích trên đây cho thấy: khi có sự thay đổi phụ tải hay sự cố hệ
thống điện sẽ dẫn tới giá bán điện trên thị trường tăng lên do chi phí để sản xuất điện
tăng. Cho dù vận hành lưới điện ở bất kỳ trạng thái nào thì các nhà máy sản xuất điện
ln tìm cách đưa các chi phí C2 trở về gần với trạng thái ban đầu nhất: C2C1.
1.1.2 Những ứng dụng và lợi ích của FACTS
Thay đổi trở kháng của một hay nhiều nhánh trong hệ thống điện, từ đó có
thể phân bố lại luồng cơng suất trong mạng điện. Điều này giúp hạn chế luồng công
suất truyền qua những nhánh có khả năng gây nghẽn mạch.
Điều khiển dịng cơng suất trên đường dây trong lưới điện theo ý muốn, giúp
sử dụng tốt hơn hệ thống truyền tải hiện có. Ở một số nơi, việc tăng dung lượng
chuyển giao năng lượng và điều khiển luồng công suất truyền tải của các đường dây
có tầm quan trọng thiết yếu, đặc biệt là những nơi có thị trường điện chưa được
kiểm sốt, hay những nơi mà các vị trí phát điện và tâm phụ tải có thể thay đổi.
Điều này cần bổ sung các đường dây truyền tải mới để đáp ứng nhu cầu điện gia
tăng, nhưng lại vướng phải các ràng buộc về kinh tế, môi trường. Trong trường hợp
đó, các thiết bị FACTS đáp ứng được những yêu cầu cả về kinh tế và kỹ thuật.
Tăng độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải: Độ tin cậy và tính
khả dụng của hệ thống truyền tải phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Mặc dù các

thiết bị FACTS không thể ngăn chặn sự cố, nhưng chúng có thể giảm thiểu những
ảnh hưởng của sự cố và đảm bảo việc cấp điện an toàn hơn bằng cách giảm số lần
đóng cắt đường dây. Ví dụ, cắt một phụ tải lớn gây ra một quá áp của đường dây và
dẫn đến cắt đường dây.
Tăng độ ổn định động và quá độ của lưới: Những đường dây dài liên kết các
hệ thống, những tác động thay đổi phụ tải và các sự cố đường dây có thể tạo ra sự
bất ổn định trong hệ thống truyền tải. Các vấn đề này cũng có thể dẫn tới giảm dịng
cơng suất trên đường dây, dịng cơng suất vịng hoặc thậm chí dẫn đến cắt đường
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

dây. Các thiết bị FACTS làm ổn định các hệ thống truyền tải với việc tạo nâng cao
công suất truyền tải và giảm nguy cơ sự cố đường dây.
Tăng chất lượng cung cấp cho các ngành cơng nghiệp địi hỏi chất lượng
điện năng cao: Các ngành công nghiệp hiện đại phụ thuộc vào chất lượng điện cung
cấp bao gồm các yêu cầu khắt khe về giao động của điện áp, tần số và không bị cắt
điện. Những sự thay đổi về điện áp và tần số hay sự mất nguồn cấp có thể dẫn đến
ngưng trệ trong quá trình sản xuất mà hệ quả là những tổn thất lớn về kinh tế. Các
thiết bị FACTS có thể giúp cung cấp chất lượng cấp điện năng theo u cầu.
Nhìn chung, các lợi ích ứng dụng của các thiết bị FACTS có thể được tóm tắt
như sau:
1. Giữ được khả năng tải của đường dây gần với giới hạn phát nóng.
2. Nâng cao khả năng truyền tải công suất giữa các phần tử của hệ thống, do
đó giảm được dự trữ chung của hệ thống.

3. Phòng ngừa được sự cố lan truyền do hạn chế được ảnh hưởng của sự cố
và hỏng hóc các phần tử.
4. Giảm được dao động điện áp có thể gây hại đến các phần tử của hệ thống.
5. Giảm dao động công suất, tăng độ ổn định tĩnh và động của hệ thống.
6. chống sự cố nghẽn mạch hệ thống.
1.1.3 Vấn đề trọng tâm
Trọng tâm của việc nghiên cứu sau đây là sử dụng thiết bị FACTS chống
nghẽn mạch hệ thống điện, thay thế cho giải pháp thay đổi lại luồng công suất phát
của các tổ máy phát điện. Do đó, có thể đưa chi phí phát điện lúc có sự cố nghẽn
mạch C2 trở về trạng thái ban đầu hoặc gần với chi phí sản xuất điện C1 khi chưa có
sự cố. Việc giảm chi phí phát điện cũng dẫn đến giảm giá bán điện, tránh hiện tượng
tăng giá hay đầu cơ trên thị trường.
Tuy thiết bị FACTS có nhiều ưu điểm trong việc điều khiển hệ thống điện
nhưng chi phí cho một thiết bị FACTS cũng là vấn đề cần quan tâm. Các cơng trình
nghiên cứu trước đây cho thấy: TCSC là một thiết bị FACTS có khả năng đáp ứng
được những yêu cầu thay đổi luồng công suất trong mạng điện chống nghẽn mạch
khi có sự cố; chi phí lắp đặt một thiết bị TCSC nhỏ hơn nhiều so với chi phí lắp đặt
các loại thiết bị khác.

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Bài toán đặt ra ở đây là tìm lắp đặt thiết bị bù TCSC hợp lý trên hệ thống
điện để có thể đảm bảo dung lượng của thiết bị bù là nhỏ nhất, đồng thời thoả mãn

điều kiện chống nghẽn mạch hệ thống điện khi phụ tải và nguồn cung cấp thay đổi
liên tục. Để giải bài toán này cần xác định các điểm có khả năng thường xuyên dẫn
đến nghẽn mạch hệ thống khi có bất kỳ sự thay đổi nào. Hiện nay, giải thuật MaxFlow Min-Cut được đề xuất để xác định tập hợp những nhánh xung yếu nhất trong
mạng điện có khả năng gây ra sự cố quá tải thường xun trong hệ thống điện.
1.2 MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA TCSC
1.2.1 Nguyên lý cấu tạo TCSC
Các bộ bù nối tiếp được điều khiển bằng Thyristor (TCSC) là một phần tử cơ
bản của hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS). Nó được mở rộng
từ các tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung một bộ phản ứng được điều
khiển bằng thyristor. Bộ phản ứng này mắc song song với một tụ nối tiếp cho phép
tạo ra một hệ thống bù dọc điện kháng thay đổi liên tục và nhanh chóng. Những lợi
điểm chủ yếu của TCSC là:
 Tăng công suất truyền tải;
 Giảm các dao động công suất;
 Giảm các cộng hưởng đồng bộ;
 Điều khiển dịng cơng suất đường dây.
TCSC bao gồm ba phần tử chính: Tụ bù C, cuộn kháng bù nối vào mạch
thyristor và hai thyristor điều khiển SCR1 và SCR2 (hình 1.1)

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của TCSC
Các góc mở của thyristor được điều khiển để điều chỉnh điện kháng TCSC
phù hợp với hệ thống. Khi các thyristor được kích thích, TCSC có thể được mơ tả
dưới dạng tốn học như sau [3,5,17]:
iC  C

dv
dt

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

(1.5)

trang 6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

vL

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

diL
dt

(1.6)

iS  iC  iL

(1.7)

iL và iC lần lượt là giá trị dòng điện tức thời qua tụ điện và cuộc cảm;
iS là dòng điện tức thời của đường dây truyền tải được điều khiển;
v là điện áp tức thời qua TCSC.
Tổng trở tương đương của mạch LC:
Ztd 

1

(1.8)

1 

j  C 
 L 


Như vậy, TCSC có thể được điều khiển để làm việc ở trạng thái mang tính
điện kháng (C >1/L) có tính dung thay đổi hoặc ở trạng thái cảm kháng
(C<1/L) và tránh làm việc ở trạng thái cộng hưởng (C =1/L).
Dòng điện đi qua cuộn cảm được xác định theo công thức
iL (t ) 



k2
cos 
I m cos t 
cos r t 
2
k 1 
cos k 


với

r 

1
LC

,

k

(1.9)

XC
r
1
1




L C
XL

XC là điện kháng định mức của tụ cố định C.
Điện áp tụ ở trạng thái vận hành bình thường tại thời điểm  t = - là:
vC 1 

Im XC
(sin   k cos  tan k )
k 2 1

(1.10)

Tại t= ; iT = 0, điện áp tụ được xác định:
vC (t   )  vC 2  vC1

Điện áp tụ sau khi tính tốn là:
vC (t ) 

Im XC
cos 
( sin t  k
sin  r t )
2
cos k
k 1

vC (t )  vC 2  I m X C (sin t  sin  )

   t  
  t    

Điện kháng TCSC tương đương XTCSC được tính theo tỉ số của VCF và `Im:
VCF
X C2
4 X C2
2  sin 2
cos 2  k tan   tan 
(1.11)
X TCSC ( ) 
 XC 


 2

Im

(X C  X L )

( X C  X L ) (k  1)


Điện kháng của TCSC trên đơn vị XC được biểu thị bằng Xnet = XTCSC / XC là:

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

X net  1 

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

XC
4X C
  sin 
cos 2 ( / 2) k tan(k / 2)  tan( / 2)
(1.12)




(X C  X L )

( X C  X L ) (k 2  1)



Với  = 2(-) là góc dẫn của bộ điều khiển TCSC.
1.2.2 Mơ hình tốn học của TCSC
Mơ hình tốn của TCSC có cấu trúc gồm các khối như Hình 1.2, bao gồm:
khối khuếch đại KT, bộ lọc tín hiệu và hai khối bù sớm pha, trễ pha [3,5,18]:

Hình 1.2: Mơ hình tốn của TCSC
Hàm truyền của bộ điều khiển TCSC là:
 sTw  1  sT1  1  sT3 
u  KT 


y
 1  sTw   1  sT2  1  sT4 

(1.13)

Với u và y là tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của TCSC.
Tw là hằng số thời gian của bộ lọc tín hiệu có giá trị từ 1s đến 20s và khơng
có tiêu chuẩn nào để chọn lựa, thơng thường chọn giá trị 10s cho các nghiên cứu
trước đây.
Các bộ bù được giả thiết là T1=T3 và T2=T4. Với các giá trị T1, T2 đã xác
định thì tín hiệu ngõ vào của TCSC là sự thay đổi tốc độ  và tín hiệu ngõ ra của
nó là sự thay đổi góc kích  bằng cách thay đổi góc dẫn của thyristor  theo biểu
thức: =2(-). Khi đó, giá trị điện kháng của hệ thống có đặt TCSC tuỳ thuộc vào
góc kích  và được tính như sau [16]:
Xline =Xij +XTCSC( )

(1.14)

Như vậy, thông qua sự thay đổi tốc độc  ở ngõ vào thì ngõ ra của bộ điều
khiển TCSC có thể làm thay đổi góc kích và góc dẫn của Thyristor. Từ đó, thay đổi
giá trị điện kháng bù vào đường dây điều khiển dịng cơng suất.

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

1.2.3 Ứng dụng TCSC vào điều khiển dịng cơng suất
Xét mơ hình đường dây hình  với các thơng số kết nối giữa hai nút i và j.
Giá trị điện áp lần lượt tại hai nút i và j được cho bởi Vii và Vjj. Khi đó cơng
suất thực và cơng suất phản kháng trên nhánh i-j được xác định bởi [2,19,22]:
Pij  Vi 2 gij  VV
i j  gij cos  ij  bij sin  ij 

(1.15)

Qij  Vi 2bij  VV
i j  gij sin  ij  bij cos  ij 

(1.16)

Trong đó: Pij và Qij lần lượt là công suất thực và công suất phản kháng truyền
từ nút i đến nút j. ij= i-j và gij, bij là điện dẫn, dung dẫn trên nhánh đường dây i-j.

gij 
bij 

rij

(1.17)

rij  xij2
2

 xij

(1.18)

rij2  xij2

Trong đó: rij, xij là điện trở và điện kháng trên nhánh đường dây i-j.

gij/2

jbij/2

gij/2

jbij/2

Hình 1.3: Mơ hình đường dây truyền tải có lắp đặt TCSC
Mơ hình đường dây truyền tải có TCSC được lắp đặt giữa nút i và j như Hình
1.3. Ở trạng thái ổn định thì TCSC được xem như một điện kháng –jxc như mơ hình
1.4. Khi đó điện dẫn và dung dẫn trên nhánh đường dây i-j sẽ thay đổi theo biểu

thức:
gij 

bij 



rij

rij2  xij  xc

  xij  xc 



rij  xij  xc
2

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

2

(1.19)

2

(1.20)





trang 9


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

jbij/2

gij/2

gij/2

jbij/2

Hình 1.4: Đơn giản hố mơ hình TCSC trên nhánh i-j
Do đó, dịng công suất thực và công suất phản kháng trên nhánh i-j khi có
TCSC sẽ là:



 V g  VV  g cos   b sin  
 V b  VV  g sin   b cos  
 V b  VV  g sin   b cos  

,
,
Pijc  Vi 2 g ij,  VV

i j g ij cos  ij  bij sin  ij

(1.21)

Pjic

(1.22)

Qijc
Qcji

2
j

,

,

i

ij

j

2 ,

i

,

ij

ij

,

ij

i

j

ij

2 ,
j ij

i

j

ij

ij

ij

ij

(1.23)

ij

(1.24)

,

ij

ij

ij

ij

,

,

Dịng cơng suất trên nhánh i-j khi có TCSC sẽ là:
,
PL  Pijc  Pjic  Vi 2  V j2  g ij,  2VV
i j g ij cos  ij

(1.25)

,
QL  Qijc  Qcji   Vi 2  V j2  bij,  2VV
i j bij cos  ij

(1.26)

Như vậy, khi lắp đặt TCSC trên nhánh i-j thì dịng cơng suất truyền trên
nhánh tăng lên. Vì theo biểu thức 1.19 và 1.20, với các giá trị xc thay đổi thì g , , b ,
ij

ij

cũng thay đổi và giá trị PL, QL cũng có thể được điều khiển thơng qua việc điều
khiển giá trị xc. Thông thường giá trị điện trở trên các đường dây truyền tải là rất
nhỏ so với điện kháng (r  x) nên để đơn giản trong quá trình tính tốn các biểu
thức 1.17 và 1.18 có thể được viết lại:
gij 
bij 

rij
rij  xij2
2

 xij
rij  xij
2

2

0



(1.27)

1
xij

(1.28)

Do đó, biểu thức 1.15 được viết lại như sau:
Pij  VV
i j bij sin  ij

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

Pij 

VV
i j
xij

sin  ij

(1.29)

trang 10


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Và trong trường hợp có lắp đặt thiết bị bù TCSC trên nhánh i-j, dịng cơng
suất truyền trên nhánh i-j được tính theo biểu thức:

,
c
Pijc  VV
i j bij sin  ij  Pij 

VV
i j
xij  xc

sin  ij

(1.30)

Biểu thức 1.30 cho thấy: khả năng truyền tải trên nhánh i-j của hệ thống điện
khi lắp đặt thiết bị bù dọc TCSC được cải thiện đáng kể phụ thuộc vào giá trị bù của
thiết bị.
1.3 CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FACTS TRONG CHỐNG NGHẼN MẠCH
1.3.1 Tổng quan về các cơng trình thí nghiệm trƣớc đây
Những cơng trình nghiên cứu trước đây về ứng dụng của FACTS trong vận
hành và điều khiển hệ thống điện nhằm đạt được những mục tiêu đề ra đa số tập
trung vào các thiết bị như: TCSC, TCVR, TCPST, SVC và UPFC [20,35,36]. Tuy
có những xuất phát điểm và cách tiếp cận khác nhau trong việc ứng dụng tính hiệu
quả của thiết bị FACTS vào điều khiển hệ thống điện. Nhưng nhìn chung, các cơng
trình nghiên cứu đều có chung hướng nghiên cứu và phương pháp như sau:
Sử dụng giải thuật Gen để tìm kiếm giải pháp tối ưu, nghĩa là:
+ Với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính, thơng số của thiết bị FACTS sẽ
được mã hố cùng các thơng số của mạng điện.
+ Các tốn tử đột biến, lai chéo được sử dụng để giải bài tốn phân bố
cơng suất đưa kết quả vào khơng gian tìm kiếm.
+ Thơng số ban đầu sẽ được tự động lưu trữ và cập nhật để gia tăng tính

đa dạng của phạm vi tìm kiếm giải pháp đúng như tên của giải thuật.
Một phương pháp truyền thống nữa hay được sử dụng là liệt kê thử nghiệm:
một bảng danh sách các đường dây trong mạng được liệt kê. Thông thường với
phương pháp này chọn lựa XTCSC=75%Xline cố định. Giá trị bù này lần lượt được
thử trên tất cả các nhánh của mạng điện để tìm vị trí nào tối ưu nhất theo hàm mục
tiêu ban đầu đề ra. Có nhiều cơng trình nghiên cứu đặt mục tiêu vị trí tối ưu của
TCSC là gia tăng tổng khả năng truyền tải của hệ thống (maximal total transfer
capability) [32,33]. Hoặc vị trí tối ưu của TCSC là vị trí có thể gia tăng tối đa phúc
lợi xã hội mà nó mang lại [27,34].
Cơng trình nghiên cứu của M.A.Khaburi và M.R.Haghifam (2009) sử dụng
phương pháp phân vùng để giới hạn phạm vi tìm kiếm giải pháp [29], nghĩa là chia
mạng điện thành hai vùng theo chủ quan: Vùng có nhiều máy phát tập trung gọi là
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 11


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

vùng nguồn (suorce area) và vùng có nhiều phụ tải tập trung hơn gọi là vùng tải
(sink area). Hai vùng này được nối với nhau bằng các đường dây liên lạc. Thiết bị
bù chỉ lắp đặt trên các nhánh liên lạc này để kiểm tra tìm kiếm giải pháp tối ưu theo
mục tiêu đề ra. Phương pháp này có ưu điểm là giới hạn được khơng gian phạm vi
tìm kiếm giải pháp nhưng kết quả tuỳ thuộc vào sự phân vùng ban đầu của người
vận hành. Nói chung, nó chỉ chính xác hơn trong trường hợp có sự quy hoạch mua
và bán điện giữa hai vùng được cung cấp từ hai nguồn khác nhau hồn tồn. Lúc đó,
chỉ quan tâm đến những đường dây liên lạc trao đổi điện năng giữa hai vùng này.
Tác giả Nguyễn Hồng Sơn trong cơng trình nghiên cứu ứng dụng của UPFC

điều khiển hệ thống điện cũng có hướng giải quyết tương tự [12]: giải bài toán phân
bố cơng suất bằng PowerWorld, đưa ra các tình huống sự cố giả định để tìm nhánh
nghẽn mạch. Sau đó, lần lượt thử đặt thiết bị UPFC vào từng nhánh của hệ thống
cho phân bố lại cơng suất để tìm ra vị trí và dung lượng thích hợp cho thiết bị
FACTS trong hệ thống điện. Phương pháp này còn được biết đến với tên gọi
“phương pháp thử sai” (trial and error method) [27], để tìm vị trí tối ưu của thiết bị
FACTS trong mạng điện.
1.3.2 Nhận xét
Các cơng trình nghiên cứu trước đây tuy đạt được những kết quả và mục tiêu
nhất định đã đề ra. Song cách tiếp cận và giải quyết vấn đề cịn chưa mang tính hiệu
quả cao. Chưa có khả năng khoanh vùng được phạm vi khơng gian để giảm bớt thời
gian tìm kiếm giải pháp tối ưu. Việc ứng dụng giải thuật Gen tuy có tính kế thừa và
phát huy nhưng lại có nhược điểm là gia tăng phạm vi tìm kiếm, tăng số lượng mẫu
trong tổ hợp nên chiếm nhiều bộ nhớ dẫn đến gia tăng thời gian xử lý thông tin. Các
phương pháp khác cũng chỉ mang tính thử nghiệm và tìm kiếm, chưa xây dựng
được phương pháp tính một cách có hệ thống.
1.4 CÁC VẤN ĐỀ CẦN CẢI TIẾN
Để phân bố lại luồng công suất trong mạng điện nhằm tránh sự cố nghẽn
mạch bằng cách sử dụng các thiết bị FACTS thay thế cho các giải pháp như thay
đổi công suất phát của các tổ máy, xây dựng đường dây song song là rất hiệu quả.
Tuy nhiên, việc xác định vị trí lắp đặt hợp lý thiết bị FACTS là vấn đề cần quan
tâm. Vì với những dao động phụ tải bất kỳ, sự thay đổi nguồn và gia tăng phụ tải
thường xuyên trong tương lai dẫn tới điểm nghẽn mạch trong mạng cũng sẽ bị thay
đổi nên không thể lắp đặt thiết bị bù trên tất cả các nhánh của lưới điện để đảm bảo
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 12


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

chống nghẽn mạch khi có những thay đổi. Do đó, cần thiết phải xác định được tập
hợp những nhánh có nhiều khả năng gây quá tải thường xuyên cho hệ thống. Đây là
tập hợp những điểm xung yếu nhất còn được gọi là điểm nút cổ chai (bottle-neck).
Việc lắp đặt thiết bị FACTS tại những vịng có chứa tập hợp những nhánh xung yếu
này sẽ khắc phục được quá tải đáng kể cho hệ thống.
Một vấn đề nữa là chi phí cho một thiết bị FACTS khá cao nên cũng cần phải
xem xét đến vấn đề phân tích tài chính. Theo thống kê, chi phí đầu tư cho một đơn
vị cơng suất bù của các thiết bị FACTS được cho trong Bảng 1.1 dưới đây [14,19]:
Bảng 1.1: Chi phí đầu tư trên 1kVar của các thiết bị FACTS
Các thiết bị bù

Chi phí (USD/kVar)

Tụ bù song song

8

Tụ bù nối tiếp

20

TCSC

40

SVC

40

STATCOM

50

UPFC

50

Ngoài ra, tài liệu [4,19] cũng đã so sánh hàm chi phí đầu tư trên một đơn vị
công suất bù giữa các thiết bị FACTS cịn phụ thuộc vào vị trí và phạm vi mà thiết
bị lắp đặt được thể hiện trong Hình 1.5 như sau:

Hình 1.5: Chi phí đầu tư vận hành theo cơng suất bù

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 13


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Như vậy; xét về tính kinh tế thì giá thành đầu tư cho thiết bị bù TCSC chỉ
cao hơn so với các loại tụ bù truyền thống. Ít tốn kém hơn so với chi phí đầu tư lắp
đặt các thiết bị khác như STATCOM hay UPFC. Giả sử nhu cầu bù vào hệ thống
điện một lượng là 50MVAr nhưng nếu sử dụng thiết bị bù UPFC thì cần đầu tư một
lượng là (tính bằng USD/kVAr) [4,10,35]:

CUPFC  0.0003S 2  0.2691S  188.22
CUPFC  0.0003*502  0.2691*50  188.22  175.5 USD/kVAr

Trong khi đó, nếu sử dụng thiết bị bù TCSC thì giá thành đầu tư là:
CTCSC  0.0015S 2  0.71S  153.75
CTCSC  0.0015*502  0.71*50  153.75  122 USD/kVAr

Trong đó: S là phạm vi bù của thiết bị FACTS tính bằng MVAr.
Mặt khác, khi đã xác định được vị trí và thiết bị bù cần thiết thì vấn đề tiếp
theo là dung lượng bù cần thiết để đảm bảo phát huy hiệu quả tối đa trong việc
chống nghẽn mạch hệ thống trong tất cả các trường hợp thay đổi phụ tải và nguồn.
Việc cài đặt giá trị bù cũng phải đảm bảo vừa chống được sự cố trên nhánh có bù
đồng thời khơng làm q tải các nhánh cịn lại trong hệ thống. Do đó, việc xác định
tập hợp nhánh nghẽn mạch, xác định vị trí và dung lượng bù của thiết bị TCSC trên
hệ thống nhằm điều khiển tối ưu dịng cơng suất là những vấn đề cần giải quyết
trong nội dung sau đây.
1.5 MẶT CẮT TỐI THIỂU VÀ DÕNG CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI
1.5.1 Cơ sở lý thuyết về mặt cắt tối thiểu và dịng cơng suất cực đại
Thuật ngữ dịng cơng suất cực đại cịn được biết đến với tên gọi “lát cắt cực
tiểu dịng cơng suất cực đại” (max flow-min cut). Với mỗi một mạng bất kỳ gồm có
nút nguồn phát (s), nút tải tiêu thụ (t), giữa nguồn và tải có các nút trung gian. Khả
năng truyền trên các nhánh nối giữa nút i và nút j bất kỳ được gọi là dung lượng
truyền tải của các cung Cij hay còn gọi là trọng số. Khả năng truyền tải dịng cơng
suất trong mạng tuỳ thuộc vào dung lượng truyền tải của các cung. Do khả năng
truyền tải của các cung Cij là khác nhau nên dung lượng truyền tải từ nguồn s tới tải
t có giá trị lớn nhất bằng lượng cực đại có thể truyền tải trên các đường truyền từ s
tới t [8].

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 14


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

1

4

2
s

t

1
6

Cij

i

j

3

2

Hình 1.6: Sơ đồ mạng với nguồn phát s, tải thu t và hai nút trung gian

1. MIN-CUT
Xét sơ đồ mạng Hình 1.6 với Cij là khả năng có thể truyền tải từ nút i đến nút j.
Sử dụng các lát cắt sao cho mỗi lát cắt đều phải chia đôi nguồn s và tải t nằm
ở hai nửa của mặt phẳng cắt. Khi đó khả năng truyền tải từ nguồn s tới tải t thông
qua lát cắt sẽ bằng tổng khả năng truyền tải của các cung mà lát cắt đi qua.
Lát cắt không đảm bảo cách ly nguồn s và tải t khơng được gọi là lát cắt
trong thuật tốn mincut. Vì đối với lát cắt này, nguồn phát s vẫn có khả năng truyền
tải tới t thơng qua các cung cịn lại. Hình 1.7 giới thiệu một số lát cắt theo lý thuyết
(f1, f2, f3) và một không phải là lát cắt f4.

1

f1
2
s

f2

4

t

1
6
f4

f3

3
2

Not cut-set

Hình 1.7: Mơ hình hố mạng với một số lát cắt tiêu biểu
Như vậy, lát cắt cực tiểu (min-cut) là lát cắt có tổng dung lượng đường
truyền nhỏ nhất thuộc tập hợp nhóm lát cắt của giải thuật (cut-set).
2. MAX-FLOW
Dịng cơng suất cực đại (max-flow) được hiểu là dịng cơng suất có khả năng
truyền từ nguồn s tới tải t thông qua tất cả các mặt cắt. Do đó, max-flow  min-cut.
Có thể hiểu theo nghĩa nút thắt cổ chai “bottle-neck” như sau: khả năng truyền từ
nguồn s tới tải t có thể lớn hơn giá trị min-cut tại những vị trí lát cắt khác. Nhưng do
hệ thống bị nghẽn mạch tại vị trí nút thắt cổ chai nên luồng công suất truyền từ s tới

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 15


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

t tối đa chỉ được tính bằng luồng cơng suất chuyển qua mặt phẳng cắt có giá trị tối
thiểu.
Nói cách khác, lượng cực đại của một luồng từ nguồn phát s tới đỉnh thu t
bằng khả năng thông qua của một lát cắt tối thiểu [8].
1.5.2 Ứng dụng trong hệ thống điện
Trên cơ sở những phân tích về lát cắt cực tiểu và luồng cơng suất cực đại
(1.5.1), xây dựng thuật tốn xác định dịng cơng suất truyền tải cực đại và nhánh
nghẽn mạch - quá tải trên hệ thống mạng điện như sau:

Xét một mạng điện đơn giản như Hình 1.8.

20MW

1
40MW
10MW

30MW

25MW
2
Hình 1.8: Mơ hình hệ thống điện đơn giản
Từ sơ đồ mạng điện 2 nút có thể mơ hình hóa thành sơ đồ dạng số để xác
định nhánh nghẽn mạch hay nói cách khác là xác định tập hợp các nhánh có khả
năng dẫn đến quá tải theo nguyên tắc sau:
+ Tất cả dung lượng của các máy phát tại mọi thanh cái được quy về một nút
gọi là nút nguồn phát s.
+ Tất cả các phụ tải tiêu thụ được quy về một nút gọi là nút tải t.
+ Nút nguồn sẽ cung cấp một lượng công suất 20MW cho tải thông qua nút
trung gian là thanh cái 1 và 30MW cho tải thông qua nút trung gian là thanh cái 2.
Khả năng truyền tải trên nhánh liên lạc giữa hai thanh cái 1 và 2 là 10MW. Phụ tải
tiêu thụ một lượng công suất là 65MW được lấy từ hai nút trung gian 1 và 2 tương
đương là 40MW và 25MW. Sơ đồ tương đương như sau:

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 16

LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

1

40

20
s

t

10
30

25
2

Hình 1.9: Mơ hình hố sơ đồ mạng điện truyền tải 2 nút
Như vậy một mạng điện n nút khi mơ hình hố sang dạng sơ đồ mạng tương
đương sẽ có tổng cộng là n+2 nút do có thêm hai nút giả định là nút nguồn s và nút
tải t. Từ đó có thể áp dụng phương pháp lát cắt cực tiểu - luồng công suất cực đại
cho sơ đồ mạng điện.
Với sơ đồ tương đương nếu sử dụng các lát cắt f1, f2, f3, f4 để cách ly một nút
nguồn s cùng các nút trung gian của hệ thống thì tổng dung lượng truyền qua các lát
cắt là:

f3 = 55

f4 = 65

1

40

20
s

t

10
30

f1 = 50

2

25

f2 = 80
Hình 1.10: Vị trí và thơng lượng các lát cắt trên sơ đồ mơ hình hóa
Bảng 1.2: Vị trí và thơng lượng của các lát cắt
Stt
Lát cắt
Dung lượng truyền
1

f1=cs-1+cs-2

20+30=50

2

f2=cs-2+c1-2+c1-t

30+10+40=80

3

f3=cs-1+c1-2+c2-t

20+10+25=55

4

f4=c1-t+c2-t

40+25=65

Thực tế, mặt cắt tối thiểu nằm ở đâu thì cần cải tạo quy hoạch tại vị trí đó.
Do đó, vấn đề xác định điểm nghẽn mạch (nút cổ chai) trong vận hành lưới điện là
NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

trang 17


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

rất quan trọng. Điều này tương đương với việc xác định vị trí lát cắt cực tiểu trong
mạng điện. Giả sử sau khi mơ hình hố từ sơ đồ mạng sang sơ đồ số, vị trí lát cắt
cực tiểu như Hình 1.11:
Giải thuật cho kết quả cuối cùng là sự phân chia mạng điện thành hai vùng
riêng biệt; vùng tổ hợp nguồn phát S và vùng tổ hợp tải T liên kết với nhau bằng các
nhánh có tổng giá trị thơng lượng nhỏ nhất. Lát cắt cực tiểu được xem như sự phân
chia hai vùng bằng một tổ hợp ngay tại vị trí xung yếu nhất này.

1

j

s

2

j+1

i
F=mincut

Tổ hợp nguồn phát
S={s, i…}

t

n
Tổ hợp đỉnh thu
T={j, …t}

Hình 1.11: Vị trí của lát cắt cực tiểu trên mạng mơ hình hố
Từ vị trí của lát cắt cực tiểu trong mạng có thể chia ra thành các trường hợp
có thể quy hoạch, vận hành lưới điện như sau:
Bảng 1.3: Các trường hợp xảy ra vị trí lát cắt
Trƣờng hợp

Lát cắt cực tiểu

Lát cắt thuộc tập nguồn phát, cần quy hoạch nguồn.

t

1

f=

2

f=

3

f=

c
i 1
i s

si

Lát cắt thuộc tập đỉnh thu, cần phân phối tải.

s

c
i 1
i t

it

Lát cắt thuộc tập các nhánh trên đường truyền. Quy hoạch

n

c

i , j 1
i j
t

4

f=

5

f=

ij

và mở rộng đường dây truyền tải

n

c +  c
i 1
i s

si

i , j 1
i j

s

n

i 1
i t

i , j 1
i j

ij

 cit +  cij

NGUYỄN HỒ HỮU LỘC

Ghi chú

Lát cắt thuộc tập các nhánh nguồn phát và đường dây. cần
quy hoạch nguồn và mở rộng đường dây tại ví trí lát cắt
Lát cắt thuộc tập các nhánh đỉnh thu và đường dây. cần quy
hoạch tải và mở rộng đường dây tại vị trí lát cắt.

trang 18