Khai thác chương trình tính toán cho lưới điện phân phối PSSADEPT (power system simulatoradvanced distribution engineering productivity)

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn Hình 1.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn Hình 1.3 Lưới phân phối kín vận hành hở Hình 1.4 Lưới phân phối bằng c

NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG

KHAI THÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PSS/ADEPT (POWER SYSTEM SIMULATOR/ADVANCED DISTRIBUTION

Họ và tên: NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG Giới tính: Nữ

Sinh ngày:01 tháng 10 năm 1986

Nơi sinh(Tỉnh mới): Gia Lai

Quê quán: Nghĩa Đồng , Tân Kỳ, Nghệ An

Chức vụ: Giảng viên

Đơn vị công tác: Trường Đại học Thủy Lợi

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Bộ môn Kĩ thuật điện, khoa Năng lượng, đại học Thủy Lợi

175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội

Điện thoại CQ: 043.563.6454 Điện thoại NR: Điện thoại di động: 0989393783 Fax: E-mail : Hphuongbk@gmail.com

II Quá trình đào tạo:

1 Trung học chuyên nghiệp (hoặc cao đẳng):

- Hệ đào tạo(Chính quy, tại chức, chuyên tu) : Thời gian đào tạo: từ / đến

- Trường đào tạo

- Ngành học: Bằng tốt nghiệp đạt loại:

2 Đại học:

- Hệ đào tạo : chính quy Thời gian đào tạo: từ 09 /2004 đến 06 /2009

- Trường đào tạo: Đại học Bách khoa Hà Nội

- Ngành học: Hệ thống điện Bằng tốt nghiệp đạt loại : Giỏi

3 Thạc sĩ:

- Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo: từ 10/2009 đến 11/2010

- Chuyên ngành học: Kĩ thuật điện, chuyên sâu Hệ thống điện

- Tên luận văn: Khai thác chương trình tính toán cho lưới điện phân phối PSS/ADEPT (Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering Productivity

- Người hướng dẫn Khoa học: PGS.TS Trần Bách

4 Trình độ ngoại ngữ (Biết ngoại ngữ gì, mức độ nào): Toefl ibt 407

III Quá trình công tác chuyên môn kể từ khi tốt nghiệp đại học:

Từ 06/2009 đến 11/2009 Công ty TNHH

Techconvina-Smarthome

Tư vấn thiết kế điện

Từ 11/2009 đến 11/2010 Đại học Thủy Lợi Giảng viên

IV Các công trình khoa học đã công bố:

Tôi cam đoan những nội dung viết trên đây là đúng sự thật

Ngày 28 tháng 10 năm 2010

ảnh 4x6

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiên

cứu, các tác giả của các tài liệu nghiên cứu mà tôi đã trích dẫn và tham khảo để

hoàn thành luận văn này Đặc biệt tôi vô cùng cảm ơn PGS.TS Trần Bách đã tận

tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn Và tôi xin chân thành cảm ơn

tất cả các thầy cô đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập vừa qua

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và là công trình

nghiên cứu của tôi, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà nội, ngày 28 tháng 10 năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Huyền Phương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1 

LỜI CAM ĐOAN 2 

MỤC LỤC 3 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6 

DANH MỤC CÁC BẢNG 8 

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 9 

MỞ ĐẦU 10 

CHƯƠNG 1.  TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 12 

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI 12 

1.1.1 Khái niệm chung 12 

1.1.2 Sơ đồ cấp điện lưới phân phối 13 

1.2 CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI .17 

1.2.1 Chất lượng điện áp 17 

1.2.2 Chất lượng tần số 20 

1.2.3 Tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện 21 

1.2.4 Độ tin cậy cung cấp điện 22 

CHƯƠNG 2.  CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỚI PHÂN PHỐI 23 

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 23 

2.1.1 Tính toán chế độ khi biết giá trị phụ tải ở cùng một thời điểm 24 

2.1.2 Tính toán lưới phân phối theo công suất max của phụ tải .26 

2.1.3 Tính toán lưới phân phối khi biết công suất max chung 27 

2.1.4 Tính toán lưới phân phối theo năng lượng tiêu thụ của phụ tải 28 

2.2 TÍNH TOÁN GIẢI TÍCH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẶP 29 

2.2.1 Phương pháp lặp Gauss-Seidel 30 

2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson 32 

CHƯƠNG 3.  GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PSS/ADEPT 40 

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT 40 

3.2 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN TRONG PHẦN MỀM PSS/ADEPT 42 

3.2.1 Bước 1 thiết lập thông số của mạng điện 43 

3.2.2 Bước 2 tạo sơ đồ cho lưới điện 46 

3.2.3 Bước 3 chạy các chức năng tính toán 52 

3.2.4 Bước 4 lập báo cáo 59 

3.3 CÁC MODULE TÍNH TOÁN CỦA PSS/ADEPT 61 

3.3.1 Tính toán dòng công suất Load Flow 61 

3.3.2 Tính toán ngắn mạch trong phần mềm PSS/ADEPT 62 

3.3.3 Bài toán xác định điểm dừng tối ưu 63 

3.3.4 Bài toán xác định vị trí đặt tụ bù tối ưu 64 

3.3.5 Bài toán tính toán phối hợp các thiết bị bảo vệ 64 

3.3.6 Bài toán phân tích sóng hài 65 

3.3.7 Bài toán phân tích độ tin cậy trên lưới điện 65 

CHƯƠNG 4.  ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH TOÁN LƯỚI PHÂN PHỐI 68 

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI LIỄU ĐỀ (NAM ĐỊNH) 68

4.1.1 Nguồn điện 69 

4.1.2 Đường dây 69 

4.1.3 Máy biến áp phân phối 74 

4.1.4 Phụ tải 76 

4.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN TRUNG GIAN LIỄU ĐỀ 79 

4.2.1 Thiết lập thông số mạng lưới điện 79 

4.2.2 Chạy các bài toán phân tích lưới điện bằng PSS/ADEPT 80 

4.3 NHẬN XÉT 95 

KẾT LUẬN 97 

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG MỞ RỘNG ĐỀ TÀI 99 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

Hình 1.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn

Hình 1.3 Lưới phân phối kín vận hành hở

Hình 1.4 Lưới phân phối bằng cáp ngầm

Hình 2.1 Sơ đồ lưới điện phân phối hình tia

Hình 2.2 Sơ đồ khối phép lặp Gauss

Hình 2.3 Biểu diễn hàm f(x) trên tọa độ Oxy

Hình 3.1 Chu trình triển khai của phần mềm PSS/ADEPT

Hình 3.2 Thiết lập thông số mạng lưới điện

Hình 3.3 Hộp thoại Network Properties

Hình 3.4 Hộp thoại Network Economics

Hình 3.5 Thiết lập thông số nguồn điện

Hình 3.6 Thiết lập thông số tải

Hình 3.7 Thiết lập thông số dây dẫn

Hình 3.8 Thiết lập thông số nút

Hình 3.9 Thiết lập thông số tụ bù

Hình 3.10 Thiết lập thông số thiết bị đóng cắt

Hình 3.11 Hộp thoại Option – thẻ General

Hình 3.12 Các lựa chọn cho bài toán tính toán phân bố công suất

Hình 3.13 Các lựa chọn cho bài toán tính toán ngắn mạch

Hình 3.14 Các lựa chọn cho bài toán tính toán khởi động động cơ

Hình 3.15 Các lựa chọn cho phần lập báo cáo

Hình 3.16 Các lựa chọn cho bài toán xác định vị trí bù tối ưu

Hình 3.17 Các lựa chọn cho bài toán phân tích độ tin cậy

Hình 3.18 Các lựa chọn cho bài toán xác định điểm dừng tối ưu

Hình 3.19 Các lựa chọn cho bài toán phân tích sóng hài

Hình 3.20 Hiển thị kết quả tính toán trên sơ đồ lưới điện

Hình 3.21 Hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Progress View

Hình 3.22 Hiển thị kết quả tính toán trên báo cáo Report

Hình 3.23 Mạch tương đương Thevenin tính toán ngắn mạch

Hình 4.1 Cửa sổ Network View

Hình 4.2 Thông số cài đặt cho bài toán CAPO

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1 Thống kê các loại đường dây trong sơ đồ lưới điện

Bảng 4.2 Thống kê các máy biến áp phân phối 10/0,4kV

Bảng 4.3 Thống kê các phụ tải điện của trạm trung gian Liễu Đề

Bảng 4.4 Kết quả điện áp nút, phân bố công suất và tổn thất công suất trên

đường dây Bảng 4.5 Kết quả dòng điện ngắn mạch tính toán chuỗi sự cố tại một số nút điển

hình Bảng 4.6 Kết quả bài toán TOPO

Bảng 4.7 Kết quả tính toán bù công suất phản kháng

Hệ thống điện Lưới phân phối Máy biến áp Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Trạm biến áp

Thiết bị phân đoạn Tie Open Point Optimization

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Lưới điện phân phối làm nhiệm vụ chính là cung cấp điện trực tiếp đến

người sử dụng Trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, việc cung cấp điện

năng là một trong những ngành quan tâm hàng đầu của chính phủ Vì vậy để đảm

bảo chất lượng điện năng thì việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống và vận hành tối ưu

lưới điện phân phối là hết sức quan trọng

Lưới điện phân phối có những đặc trưng riêng khác với các lưới điện truyền

tải Do vậy cần phải có một mô hình và phương pháp riêng để ứng dụng cho lưới

phân phối hỗ trợ người quản lý mô phỏng, tính toán, phân tích lưới điện phân phối

Từ đó mới có thể đưa ra phương thức vận hành tối ưu đảm bảo về mặt kỹ thuật và

kinh tế

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

- Tổng quan lưới điện phân phối và các phương pháp tính toán lưới điện phân

phối

- Ứng dụng phần mềm mô phỏng, phân tích, tính toán lưới điện phân phối

PSS/ADEPT (Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering

Productivity) để tính toán cho lưới điện phân phối ở Việt Nam

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu của luận văn: Khai thác các công cụ tính toán của

phần mềm tính toán, phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT

- Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối, ứng dụng cụ thể tính toán lưới

thực tế ở tỉnh Nam Định

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu mô hình tính toán trào lưu công suất, tính toán ngắn mạch, tính

toán xác định điểm dừng tối ưu, tính toán xác định vị trí bù tối ưu trên lưới

điện phân phối

- Sử dụng chương trình PSS/ADEPT để tính toán các bài toán trên

- Áp dụng lưới điện phân phối cụ thể, thu thập dữ liệu lưới điện để đưa vào

chương trình tính toán

5 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn gồm các nội dung cơ bản sau:

Mở đầu

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối

Chương 2: Các phương pháp tính toán lưới điện phân phối

Chương 3: Giới thiệu phần mềm tính toán cho lưới điện phân phối PSS/ADEPT

Chương 4: Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán lưới phân phối

Kết luận

Kiến nghị và hướng mở rộng đề tài

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN

PHỐI

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI

1.1.1 Khái niệm chung

Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây tải

điện và các thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) được nối

liền với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện

năng

Hệ thống điện được chia thành 3 loại: lưới hệ thống, lưới truyền tải, lưới

phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp

1 Lưới hệ thống: Lưới hệ thống bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp

khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện, có đặc điểm:

• Lưới có nhiều mạch vòng kín để khi ngắt điện bảo quản đường dây hoặc sự

cố 1 đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống

• Vận hành kín để đảm bảo liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các nhà

máy điện với nhau và với phụ tải

• Điện áp từ 110kV đến 500kV

2 Lưới truyền tải: Lưới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực đến

các trạm trung gian Lưới truyền tải có các đặc điểm sau:

• Sơ đồ kín có dự phòng: 2 lộ song song, có dự phòng ở lưới phân phối

• Vận hành hở vì lý do hạn chế dòng ngắn mạch Có thiết bị tự đóng nguồn dự

trữ khi sự cố

• Điện áp 35, 110, 220 kV

• Chủ yếu thực hiện bằng đường dây trên không, trong các trường hợp không

thể làm đường dây trên không thì dùng cáp ngầm Phải bảo quản định kỳ

hàng năm

3 Lưới phân phối: Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm

trung gian (hoặc các trạm khu vực hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải

điện Lưới điện phân phối gồm 2 phần:

• Lưới phân phối trung áp: có cấp điện áp 6, 10, 15, 22 kV phân phối điện cho

các trạm phân phối trung áp/ hạ áp và các phụ tải trung áp

• Lưới phân phối hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V

1.1.2 Sơ đồ cấp điện lưới phân phối

Lưới điện phân phối có chức năng phân phối điện năng đến cho các hộ tiêu

thụ điện Do đó hệ thống phân phối điện năng được xây dựng và lắp đặt phải đảm

bảo nhận điện năng từ một hay nhiều nguồn cung cấp và phân phối đến các hộ tiêu

thụ Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10, 15, 22, 35 kV phân phối điện cho các

trạm phân phối trung hạ áp, lưới hạ áp 220/380 V cấp điện cho các phụ tải hạ áp

Yêu cầu của việc cung cấp điện là đảm bảo cung cấp điện tiêu thụ ít gây ra

mất điện nhất Bằng các biện pháp cụ thể như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có

đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát…

Lưới điện phân phối cần vận hành dễ dàng linh hoạt và phù hợp với việc phát

triển lưới điện trong tương lai Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định

tần số và ổn định điện áp Độ biến thiên điện áp cho phép là ±5%Uđm Đảm bảo chi

phí duy tu, bảo dưỡng là nhỏ nhất

Lưới điện phân phối thường có các sơ đồ kết nối trong hệ thống điện sau:

Sơ đồ hình tia đơn giản:

Lưới phân phối hình tia (hình cành cây) từ trạm nguồn có nhiều trục chính đi

ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối

Lưới phân phối hình tia không phân đoạn:

Là sơ đồ lưới điện phân phối giai đoạn mới hình thành, phát triển Lưới hình

tia có đặc điểm là đơn giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy kém Đối với lưới phân phối

hình tia này, nếu xảy ra hỏng hóc ở bất kỳ chỗ nào cũng gây mất điện toàn bộ lưới

phân phối Khi ngừng cấp điện để công tác bảo dưỡng định kỳ cũng vậy, toàn bộ

lưới coi như một phần tử Thời gian mất điện trung bình của một phụ tải tương đối

lớn

M¸y c¾t

§−êng trôc trung ¸p

Phô t¶i TBA

M¸y c¾t

TBA

Phô t¶i Phô t¶i

Phô t¶i Phô t¶i Phô t¶i

§−êng trôc trung ¸p

Phô t¶i

Hình 1.1: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

Lưới phân phối hình tia phân đoạn

Để nâng cao độ tin cậy, lưới phân phối hình tia được chia thành nhiều phân

đoạn với các thiết bị đóng cắt là: dao cách ly hoặc máy cắt điều khiển bằng tay tại

chỗ hoặc điều khiển từ xa

Trong trường hợp phân đoạn bằng dao cách ly: Nếu xảy ra sự cố ở một phân

đoạn nào đó, máy cắt đầu nguồn sẽ nhảy tạm thời cắt toàn bộ LPP Sau khi xác định

được đoạn lưới bị sự cố, dao cách ly phân đoạn được cắt ra cô lập phần tử bị sự cố

với nguồn Sau đó nguồn được đóng lại tiếp tục cấp điện cho các phân đoạn không

bị hỏng nằm trước phân đoạn sự cố về phía nguồn

Trong trường hợp phõn đoạn bằng mỏy cắt, khi một phần tử bị sự cố, mỏy cắt

phõn đoạn ở đầu phần tử bị sự cố sẽ tự cắt và cụ lập phần tử sự cố Cỏc phần tử

trước phần tử sự cố hoàn toàn khụng bị ảnh hưởng

Việc phõn đoạn làm tăng đỏng kể độ tin cậy của LPP, giảm được tổn thất

kinh tế do mất điện

Máy cắt

Đường trục trung áp

Phụ tải TBA

Máy cắt

TBPé thường đóng TBA

Hỡnh 1.2: Lưới phõn phối hỡnh tia cú phõn đoạn

Lưới phõn phối mạch vũng kớn:

Hệ thống phõn phối điện bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liờn thụng

với nhau bởi mạng lưới đường dõy phõn phối tạo thành nhiều mạch vũng kớn Lưới

phõn phối kớn cú lợi về tổn thất điện năng nhưng đũi hỏi cao về hệ thống bảo vệ và

thiết bị đúng cắt nếu muốn đạt độ tin cậy cao

Lưới phõn phối kớn vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều đường dõy phõn

đoạn tạo thành lưới kớn nhưng khi vận hành thỡ một số thiết bị phõn đoạn cắt ra để

tạo thành lưới hở Khi một đoạn lưới ngừng cấp điện thỡ chỉ phụ tải ở đoạn đú mất

điện, cũn cỏc đoạn khỏc chỉ tạm ngừng cấp điện trong thời gian ngắn để thao tỏc,

sau đú lại được cấp điện như bỡnh thường

Lưới phõn phối kớn vận hành hở cú độ tin cậy được nõng cao, đặc biệt là khi

thao tỏc thiết bị đúng cắt và phõn đoạn được điều khiển từ xa hoặc tự động

M¸y c¾t

§−êng trôc trung ¸p

Phô t¶i TBA

§−êng trôc trung ¸p

Phô t¶i

Hình 1.3: Lưới phân phối kín vận hành hở

Đối với lưới phân phối bằng cáp ngầm: Lưới cáp ngầm có cấu trúc liên thông

từ trạm này đến trạm kia (để đảm bảo không gián đoạn vận hành vì nếu có sự cố

xảy ra ở cáp ngầm thì khá nặng nề, thời gian sửa chữa lâu) Mỗi máy biến áp trung

áp được nối vào thanh cái trung áp bằng các thiết bị bảo vệ và thiết bị này được nối

vào cáp bằng hai thiết bị phân đoạn, các đường cáp nhánh được nối vào đường trục

ở các thiết bị phân đoạn này Khi một đoạn cáp nào đó bị hỏng thì không xảy ra mất

điện lâu dài, các trạm phân phối được cấp điện trở lại sau khi thao tác đổi nối

M¸y c¾t

Phô t¶i TBA

Hình 1.4: Lưới điện phân phối bằng cáp ngầm

Lưới phân phối có địa bàn rộng, có nhiều chủ thể quản lý sở hữu và vận

hành, do vậy trình độ vận hành trong và ngoài LPP (đặc biệt đối với lưới hạ áp)

không đồng đều Tỷ lệ tổn thất điện năng trên LPP chiếm tỷ trọng lớn trong hệ

thống điện Các chỉ tiêu chất lượng của LPP có liên quan trực tiếp tới quyền lợi của

khách hàng, của công ty điện lực, của sự phát triển kinh tế - xã hội trong từng địa

phương

Ứng với các loại LPP khác nhau, tương quan về các chi phí và lợi ích của các

biện pháp nâng cao hiệu quả vào LPP sẽ thay đổi khác nhau, do vậy khi áp dụng các

biện pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho từng loại lưới sẽ cho các kết quả khác

nhau

1.2 CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI

Chất lượng điện năng bao gồm: chất lượng điện áp và chất lượng tần số

1.2.1 Chất lượng điện áp

Việc duy trì điện áp định mức là một trong những yêu cầu cơ bản để đảm bảo

chất lượng điện năng của hệ thống điện Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng

các giá trị quy định của điện áp và tần số trong hệ thống điện Chất lượng điện năng

ảnh hưởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các thiết bị dùng điện Các

thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc hiệu quả trong trường hợp điện năng có chất

lượng cao Tần số của dòng điện được điều khiển trong phạm vi toàn hệ thống Các

chỉ tiêu chính của chất lượng điện áp là độ lệch điện áp, dao động điện áp, sự không

đối xứng, độ không sin của đường cong điện áp và độ không cân bằng

1.2.1.1 Độ lệch điện áp δU

Độ lệch điện áp tại một điểm trong hệ thống cung cấp điện là độ chênh lệch

giữa điện áp thực tế tại điểm đó U và điện áp định mức Uđm với điều kiện là tốc độ

biến thiên của điện áp nhỏ hơn 1% Uđm/s, được tính như sau:

.100%

dm dm

Độ lệch điện áp phải thỏa mãn điều kiện δU− ≤δU ≤δU+

U

δ −, δU+ là giới hạn dưới và trên của độ lệch điện áp

Nguyên nhân gây ra độ lệch điện áp là do tổn thất điện áp trên lưới điện, sự

biến đổi theo thời gian của phụ tải điện

Điện áp ảnh hưởng đến công tác của thiết bị dùng điện:

• Khi điện áp quá cao làm tăng dòng điện trong thiết bị dùng điện, tăng độ phát

nóng làm già hóa cách điện, dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị dùng điện và

cả thiết bị của lưới điện

• Khi điện áp quá thấp làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất nhất là

đèn điện Điện áp thấp cũng gây ra phát nóng phụ cho thiết bị dùng điện

quay, làm giảm tuổi thọ và năng suất công tác, làm hỏng sản phẩm… nếu

thấp quá nhiều thiết bị dùng điện không làm việc được

• Đèn điện là thiết bị nhạy cảm nhất với sự biến thiên điện áp, dễ cháy khi điện

áp cao và giảm độ sáng khi điện áp thấp

Độ lệch điện áp cho phép δUcp%:

• Trên cực của các thiết bị chiếu sáng từ -2,5 ÷ 5%

• Trên các cực của động cơ, các thiết bị mở máy từ -5 ÷10%

• Trên các thiết bị còn lại từ -5 ÷ 5%

• Trong các trạng thái sự cố, cho phép tăng giới hạn trên thêm 2,5% và giảm

giới hạn dưới thêm 5%

1.2.1.2 Độ dao động điện áp

Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian

tương đối ngắn Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên

độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các dao động đó

Nguyên nhân chủ yếu là do mở máy các động cơ lớn, ngắn mạch trong hệ

thống điện, các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi sự đột biến về tiêu thụ công suất tác

dụng và phản kháng, các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn

thường gây ra dao động điện áp

ax min 100%

m dm

Umax điện áp hiệu dụng lớn nhất;

Umin điện áp hiệu dụng nhỏ nhất;

Udm điện áp định mức

Theo tiêu chuẩn quy định:

• Tần suất xuất hiện dao động 2-3 lần/giờ thì ∆V = 3÷5%Udm

• Tần suất xuất hiện dao động 2-3 lần /phút thì ∆V = 1÷1,5%Udm

• Tần suất xuất hiện dao động 2-3 lần/giây thì ∆V = 0,5%Udm

1.2.1.3 Độ không đối xứng

Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự

không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 và thứ tự

không U0 của điện áp Thành phần thứ tự nghịch làm cho điện áp dây và pha đều

không đối xứng, thành phần thứ tự không làm cho điện áp pha không đối xứng còn

điện áp dây vẫn đối xứng

Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị

dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng

Tiêu chuẩn quy định:

• Trên lưới sinh hoạt U2 không được vượt quá giá trị làm cho điện áp thực trên

cực thiết bị dùng điện thấp hơn giá trị cho phép

• Trên cực thiết bị dùng điện 3 pha đối xứng U2 và U0 không vượt quá 2%Uđm

• Trên cực các động cơ không đồng bộ U2 cho phép được xác định riêng theo

điều kiện phát nóng và có thể lớn hơn 2%

Biện pháp khắc phục hiện tượng không đối xứng của điện áp là các thiết bị cân

bằng điện áp

1.2.1.4 Độ không sin

Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như: bộ chỉnh lưu, thyristor…

làm biến dạng đường đồ thị dòng điện dẫn đến biến dạng đồ thị điện áp, khiến nó

không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài bậc cao Uj, Ij Các sóng hài bậc

cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng

thêm tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất

trong lưới điện và thiết bị dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống

cung cấp điện, gây nhiễu radio, TV và các thiết bị điện tử, điều khiển khác…

Tiêu chuẩn quy định:

2

1 3,5,7

U1 giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc nhất của điện áp

Biện pháp khắc phục là sử dụng các thiết bị lọc sóng hài bậc cao

Trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp trên đây, độ lệch điện áp so với điện

áp định mức là tiêu chuẩn cơ bản Điều chỉnh độ lệch điện áp là công việc khó khăn

nhất, tốn kém nhất, được thực hiện đồng bộ trên toàn bộ hệ thống điện Các tiêu

chuẩn còn lại có tính địa phương và được điều chỉnh cục bộ ở xí nghiệp…

Chất lượng điện áp được đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp

trong lưới truyền tải và phân phối Các biện pháp điều chỉnh điện áp và thiết bị cần

thiết để thực hiện được lựa chọn trong quy hoạch và thiết kế lưới điện và được hoàn

thiện thường xuyên trong vận hành, các tác động điều khiển được thực hiện trong

vận hành gồm có các tác động dưới tải và ngoài tải Điều khiển dưới tải được thực

hiện tự động hoặc bằng tay từ xa hoặc tại chỗ

1.2.2 Chất lượng tần số

Chất lượng tần số được đánh giá bằng:

• Độ lệch tần số so với tần số định mức:

.100%

dm dm

• Độ dao động tần số: đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất

của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 1%/s

Tần số được đảm bảo bằng cách điều khiển cân bằng công suất tác dụng chung

trong toàn hệ thống điện, thực hiện trong các nhà máy điện

1.2.3 Tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện

Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ do mỗi phần tử của mạng

điện đều có tổng trở nên đều gây ra tổn thất công suất và điện áp Bất kỳ một phần

tử nào nối với hệ thống điện đều gây ra tổn thất công suất, ngoài ra cách lắp đặt

không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng sẽ gây ra tổn thất công suất như các mối nối

hoặc do sự già hóa vật liệu thiết bị

Tổn thất công suất do nhiều yếu tố và nguyên nhân gây ra nhưng đường dây

và máy biến áp (MBA) là hai phần tử trong hệ thống gây tổn thất công suất lớn

nhất Trong lưới phân phối tổng chiều dài đường dây và số lượng MBA rất lớn, hơn

nữa lưới phân phối có cấp điện áp thấp nên tổn thất công suất trên lưới phân phối là

con số không nhỏ

Tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng (chủ yếu trên đường

dây) và tổn thất công suất phản kháng (chủ yếu trong MBA)

Tổn thất công suất gây ra tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, hiệu

suất truyền tải thấp, làm tăng giá thành sản xuất cũng như truyền tải điện và đưa đến

hiệu quả kinh tế kém Vì vậy phân tích tổn thất công suất trên lưới phân phối có ý

nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn

1.2.4 Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối là khả năng mà hệ thống cung

cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho hộ tiêu thụ với chất lượng điện năng đảm bảo

Khi xảy ra mất điện ở một hộ tiêu thụ điện nào đó sẽ gây ra các thiệt hại về

chính trị - xã hội (cản trở các sinh hoạt chính trị đang diễn ra, làm thiệt hại tài sản,

cản trở sinh hoạt bình thường của người dân) Đồng thời cũng gây ra thiệt hại về

mặt kinh tế: gây tổn thất kinh tế tính bằng tiền cho các hộ tiêu thụ sử dụng điện

trong hoạt động kinh doanh Do đó hệ thống điện cần phải cố gắng đảm bảo độ tin

cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện

Độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của HTĐ

Để vận hành hệ thống điện bảo đảm độ tin cậy cao phải sử dụng nhiều loại thiết bị

bảo vệ, tự động hóa và thiết bị điều khiển tự động bằng máy tính điện tử Đối với

lưới phân phối phải là lưới kín nhưng vận hành hở, có phân đoạn bằng các máy cắt

điều khiển từ xa được Các phần tử của lưới điện phải có độ dư thừa khả năng quá

tải khá lớn

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

LƯỚI PHÂN PHỐI 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN

Xét sơ đồ lưới điện phân phối hình tia có 1 nguồn cung cấp điện, có hình

dạng như trên hình vẽ, có số nút và nhánh bằng nhau và bằng N

- Nút nguồn: thanh cái trung áp trạm tăng áp hay trạm trung gian

- Nút tải, có thể có máy biến áp phụ tải hoặc không

- Nhánh máy điều chỉnh điều áp

Nút nguồn đánh số 0, các nút khác đánh số từ 1 đến N

Nhánh đánh số theo nút cuối

Nút viết số thường, số nhánh để trong dấu ()

2.1.1 Tính toán chế độ khi biết giá trị phụ tải ở cùng một thời điểm

2.1.1.1 Phương pháp cộng phụ tải

Nội dung:

Phụ tải của 1 nhánh lưới điện bằng tổng công suất các phụ tải được cấp điện

qua nhánh đó, bỏ qua tổn thất công suất trên các nhánh lưới điện nối từ nhánh được

xét đến các nút tải

Số liệu được cho là:

- Cấu trúc lưới điện: điện áp danh định loại dây, tiết diện, độ dài, số lộ song

song, máy biến áp song song, các thiết bị khác Từ các số liệu này tính được

thông số đường dây và trạm biến áp

- Phụ tải của các nút tải: P’i và Q’i hoặc P’i và cosφ’i , i=1…N

- Điện áp nút nguồn U0

Thông số cần tính là:

- Điện áp các nút tải

- Công suất yêu cầu đầu đường dây

Các công thức tính toán phụ tải các nhánh k là:

Ck là tập các nút tải i được cấp điện qua nhánh k

Sau khi tính được phụ tải nhánh ta tính tổn thất điện áp nhánh

dm

1000.

k k k k k

P R Q X U

Rk, Xk (Ω) là điện trở và điện kháng các đoạn lưới k

Tổng tổn thất công suất trên toàn lưới điện:

1

N

k k

Q Q

=

∆ =∑∆

(2.13)

Công suất yêu cầu ở đầu nguồn:

Q Q Q

=

=∑ + ∆

(2.15)Tổn thất công suất %:

1

'

N i i

P P

Phương pháp cộng phụ tải là phương pháp gần đúng, đơn giản nhất để tính

lưới phân phối với sai số chấp nhận được

2.1.1.2 Phương pháp lặp

Các phương pháp lặp Gauss – Seidel, Newton – Raphson và các biến thể của

chúng là phương pháp chính xác để tính chế độ xác lập của lưới phân phối

Phương pháp lặp thích hợp cho việc sử dụng máy tính

Các phương pháp lặp được áp dụng khi phải tính chính xác chế độ vận hành

khi điều khiển vận hành lưới điện theo thời gian thực, khi tính hiệu quả các thiết bị

bù… phải tính đến đặc tính tĩnh của phụ tải

2.1.2 Tính toán lưới phân phối theo công suất max của phụ tải

Đây là bài toán thường gặp nhất trong quy hoạch thiết kế lưới phân phối, khi

đó công suất max của phụ tải được tính toán cụ thể hoặc được dự báo cho năm thứ t

trong tương lai

Các phụ tải max không xảy ra đồng thời, ví dụ phụ tải điện sinh hoạt có giá

trị max vào buổi tối còn phụ tải điện của xí nghiệp có giá trị max ban ngày, vì thế

nếu đoạn lưới cấp điện đồng thời cho 2 phụ tải loại này thì công suất max đi qua

đoạn lưới không thể là tổng công suất max của phụ tải điện sinh hoạt và phụ tải điện

xí nghiệp Do đó để tính phụ tải điện max của 1 đoạn lưới cho gần đúng với thực tế

người ta lập ra các quy luật thống kê về quan hệ giữa các loại phụ tải điện

Đối với lưới phân phối trung áp phương pháp tính là tính theo hệ số đồng

thời Bằng phương pháp này ta tính được công suất max của các đoạn lưới, nghĩa là

chế độ max riêng của chúng

Để tính chế độ max của chúng ta phải giả thiết là các chế độ max riêng của

các đoạn lưới xảy ra cùng thời điểm, giả thiết này làm cho kết quả tính tổn thất điện

áp và kết quả tính tổn thất công suất cao hơn thực tế Tuy nhiên kết quả này chấp

P’i: là công suất max của phụ tải thứ i

Kdtk: là hệ số đồng thời của đoạn lưới k phụ thuộc số lượng trạm phân phối

do đoạn lưới k cấp điện

Ck: là tập các phụ tải do đoạn lưới k cấp điện

Sử dụng các phương pháp tính cộng phụ tải hoặc phương pháp lặp đã nêu ở

trên để tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên từng

đoạn lưới và trên toàn bộ lưới

2.1.3 Tính toán lưới phân phối khi biết công suất max chung

Trong vận hành các giá trị max của phụ tải không biết Nói chung chỉ biết

được đồ thị phụ tải đầu xuất tuyến, do được ghi chép đều đặn từng giờ hoặc nửa giờ

từ đồng hồ đo Với giá trị này cũng có thể biết được một cách gần đúng các thông

số chế độ của lưới điện Để tính được các thông số chế độ ta cần biết công suất của

các nút tải, trong trường hợp này ta cần phải tính công suất nút tải theo công suất

đầu nguồn

Công suất max chung chính là công suất max của đoạn lưới 1 đầu nguồn

Biết công suất max chung P1, biết công suất max của các nút tải là P’i Giả thiết đồ

thị phụ tải của tất cả các nút là giống nhau, như vậy tỉ lệ công suất của các phụ tải

này ở chế độ max chung là như nhau, ta tính công suất các nút tải ở thời điểm max

chung (công suất tham gia vào đỉnh) như sau:

1 1

' '

'

i

im N

i i

Sau khi xác định được công suất nút tải, ta áp dụng phương pháp cộng phụ

tải hay các phương pháp lặp đã trình bày ở phần trước để tính toán tổn thất điện áp,

tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên từng đoạn lưới điện và trên cả toàn bộ

lưới điện

Tổn thất điện áp tính theo cách này khá gần với thực tế, nên phương pháp

này thường dùng để kiểm tra điện áp của lưới điện Tổn thất điện năng thì sẽ sai số

nhiều nếu lưới điện có nhiều nút tải Do đó phương pháp thường dùng cho bài toán

quy hoạch thiết kế, khi phụ tải là thông số tính toán

2.1.4 Tính toán lưới phân phối theo năng lượng tiêu thụ của phụ tải

Phương pháp tính theo năng lượng tiêu thụ ở phụ tải được dùng ở nhiều nước

Tây âu Theo phương pháp này giữa công suất trung bình năm của một đoạn lưới và

điện năng truyền qua đoạn lưới đó trong một năm có quan hệ thống kê khá chặt chẽ

Công suất trung bình:

A K A K

Trong đó:

A(kWh): là điện năng do đoạn lưới cung cấp

K: là hệ số phụ thuộc vào mức nguy hiểm lựa chọn (thường là 5%, k = 1,65,

tức là với xác suất 95% phụ tải ≤ Pmax)

σ: là độ lệch quân phương của công suất, được thống kê theo loại phụ tải

(= 4 ÷ 10%.Pmax)

Như vậy muốn tính được Pmax của từng nhánh phải tính được điện năng đi

qua từng đoạn lưới trong 1 năm, đó là tổng điện năng của tất cả các phụ tải do đoạn

lưới cung cấp, trong trường hợp muốn chính xác hơn thì phải tính thêm tổn thất điện

năng trên lưới

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax được tính như sau:

2.2 TÍNH TOÁN GIẢI TÍCH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẶP

Mục đích của việc tính toán giải tích mạng điện là tìm giá trị điện áp, góc

pha tại mỗi nút và công suất tác dụng , công suất phản kháng chạy trên mỗi nhánh

(|V|, δ, P, Q) Có 3 loại nút:

• Nút nguồn: được chọn làm nút cơ sở khi điện áp và góc pha tại đó biết trước

Nút này cân bằng khác nhau giữa tải tiêu thụ và công suất phát ra do có tổn

thất trên lưới điện

• Nút phụ tải: tại đó P, Q của tải được biết, còn điện áp, góc pha chưa biết, còn

gọi là nút P – Q

• Nút điều chỉnh điện áp: tại đó, P, |V| được xác định, góc pha và Q cần được

yi0: là các tổng dẫn của nút i với nút cơ sở (0)

Ii và Ui: là dòng điện và điện áp tại nút i

P jQ I

P jQ

U y y U

V = =

Ta nhận thấy hệ phương trình mô tả mạng điện trong chế độ xác lập là các phương

trình đại số phi tuyến Do đó để giải được ta phải dùng các phương pháp lặp

2.2.1 Phương pháp lặp Gauss-Seidel

Cho hàm phi tuyến f(x) =0

Biến đổi phương trình trên về dạng x = g(x)

Nếu x(k) là giá trị của x ở bước thứ k thì ta có giá trị của bước lặp tiếp theo

f(x)(k+1)=g(x(k))

Quá trình tiếp tục cho đến khi thỏa mãn:

|x(k+1) - x(k)| ≤ ɛ với ɛ là sai số cho phép

Phương pháp Gauss cần nhiều bước lặp để đạt độ chính xác mong muốn và

không phải lúc nào cũng hội tụ Nếu giá trị đầu ra khỏi vùng nghiệm số thì có thể

đạt kết quả phân kỳ

Áp dụng phương pháp lặp Gauss vào giải tích mạng điện Từ phương trình

phi tuyến (2.27) thành lập ở trên ta rút ẩn Ui, ta có công thức lặp theo phương pháp

Gauss:

( ) ij

*( ) ( 1)

ij 0

k

i i

j k

k i

j

P jQ y U U

Hình 2.2: Sơ đồ khối phép lặp Gauss

2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson

Bài toán đặt ra là hãy tìm điểm zero(0) của hàm y=f(x)

Ta giải phương trình f(x)=0 để tìm nghiệm

Giả sử hàm f(x) được mô phỏng trong hệ trục hình 3.3 Nó có dạng là hàm

phi tuyến Xuất phát từ điểm gần đúng với điểm zezo là điểm M1(x1,y1), ta thay thế

đường cong tại điểm M1 gần đúng là đường thẳng Chính là đường tiếp tuyến với

(2.28)

đường cong mô tả hàm f(x) tại M1 Thay vì tìm điểm zezo ta tìm nghiệm của đường

thẳng tiếp tuyến này, ta được nghiệm là x2, và x2 là xấp xỉ đầu của điểm zezo xấp

xỉ này tốt hơn xấp xỉ x1

Hình 2.3: Biểu diễn hàm f(x) trên hệ toạ độ 0xy

Cách tìm x2 : Ta có phương trình đường tiếp tuyến của f(x) tại M1 xác định như

Tiếp tục như thế, ta xác định được điểm M2(x2,y2) và vẽ tiếp tuyến tại M2 của

f(x) ta xác định được xấp xỉ x3 xấp xỉ này tốt hơn xấp xỉ x2

=> quá trình tiến dần tới điểm zezo

=> f’(xk)*∆xk =-f(xk)

Công thức lặp xác định là: f(xk)=-f’(xk)*∆xk

Mở rộng cho hệ phương trình n biến

Trong việc nghiên cứu hệ thống điện có kích cỡ lớn, phương pháp

Newton-Raphson đã chứng tỏ là phương pháp thành công nhất nhờ có độ hội tụ mạnh Phép

tính gần đúng được sử dụng trong bước lặp để giải hệ phương trình đại số phi tuyến,

hay gọi là phương pháp tuyến tính hoá từng bước Bây giờ ta xét hệ phương trình

phi tuyến như sau:

( , , , ) 0

n n

Hệ gồm n phương trình phi tuyến, X là vector gồm n biến trạng thái

Bản chất của phương pháp là tìm ra vector biến trạng thái X bằng cách sử

dụng khai triển Taylor cho hàm F(X) tại điểm xấp xỉ ban đầu X(0)

F(X) = F(X(0)) + J(X(0))(X-X(0)) + các số hạng bậc cao hơn (2.29)

Trong đó J(X(0)) là ma trận đạo hàm riêng bậc nhất của hàm F(X) theo biến X được

gọi là ma trận Jacobian , tính tại X=X(0)

Phép khai triển này thích hợp với việc tính toán biến trạng thái X bởi việc

giả thiết rằng X(1) là giá trị tính toán bằng thuật toán tại bước lặp thứ nhất và giá trị

này là xấp xỉ tốt hơn xấp xỉ ban đầu X(0) Dựa vào đó tất cả các số hạng bậc cao

trong khai triển Taylor (2.29) đều có thể bỏ qua được do đó:

(2.30)

Viết ở dạng thu gọn hệ phương trình trên tại bước lặp thứ i:

F(X(i))≈ F(X(i-1)) + J(X(i-1))(X(i)-X(i-1)) (2.31)

Với i=1,2,3 Thêm vào đó, nếu giả thiết rằng X(i) đủ gần X(*) thì F(X(i))≈ F(X(*))

=0 , do đó hệ phương trình (2.31) trở thành:

F(X(i-1)) + J(X(i-1))(X(i)-X(i-1)) =0 (2.32)

Đây là hệ phương trình tuyến tính

Ta tìm được X(i) theo:

X(i) = X(i-1) -J-1(X(i-1))F(X(i-1)) (2.33)

Kết quả sau mỗi bước lặp được xem như là hàm của vector hiệu chỉnh

∆X(i) = X(i) – X(i-1),

∆X(i) = -J-1(X(i-1))F(X(i-1)) (2.34)

Hay: Fd(x(i-1))*∆X(i) =-F(X(i-1)) với Fd(x(i-1))=J(X(i-1))

Sau mỗi bước lặp thì xấp xỉ mới tốt hơn được xác định như sau:

X(i) = X(i-1) + ∆X(i) (2.35)

Việc tính toán có thể lặp lại nhiều lần tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của bài

toán Quá trình lặp kết thúc khi sai lệch ∆X nằm trong giới hạn sai số đã chọn trước

( ví dụ 1e-12)

Áp dụng thuật toán Newton-Raphson vào tính dòng công suất

Để áp dụng phương pháp Newton- Raphson vào tính toán dòng công suất, thì

các phương trình mô tả phải được biểu diễn theo dạng phương trình (2.34), trong đó

X biểu diễn tập hợp biến là điện áp ở các nút trong lưới điện

Phương trình sai lệch công suất ∆P và ∆Q được tính quanh điểm ban đầu

(θ(0) ,V(0))

*) Các định nghĩa:

1 SM: là vector công suất đã cho ở các nút

2 Sk = Sk(Uk): công suất tính được khi biết điện áp các nút (Uk)

3 Uk: vector điện áp tại các nút ở bước lặp thứ k

Như vậy bài toán đặt ra sẽ là tìm bộ vector điện áp nút sao cho độ chênh

lệch công suất tại các nút tiến tới 0 Và độ chênh lệch công suất được định nghĩa

như sau: ∆S= SM – S(U(k)) => 0

Vậy hàm: F(x)=∆S(U)=SM – S(U(k))

Xét hệ phương trình lặp sau:

Fd(x(i-1))*∆X(i) =-F(X(i-1))

Hay: Sd(U(i-1))*∆U(i) =[SM-S(U(i-1))]

Dựa vào việc đã biết vector U(i-1) ta xác định được Sd(U(i-1)) và S(U(i-1))

Giải hệ phương trình tuyến tính này ta xác định được ∆U(i)

Từ đó xác định được: U(i) =U(i-1) + ∆U(i) Và xấp xỉ U(i) tốt hơn xấp xỉ U(i-1)

*) Xây dựng hệ phương trình tuyến tính

- Từ hệ phương trình cân bằng công suất ta có:

S = [U] I*

- Từ hệ phương trình nút ta có: YU=I

=> Thay vào ta được S = [U] Y* U*

Hay nó đựợc diễn giải cụ thể như sau:

= ∠

= ∠ −

Công suất tại nút i là :

ij ij 1

i j i j j

n

i i j i j j

Ta có nhận xét sau: Do công suất tác dụng phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi của góc

pha điện áp mà phụ thuộc vào rất ít sự thay đổi modun điện áp do đó:

Do công suất phản kháng phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi modun điện áp mà

phụ thuộc vào rất ít sự thay đổi của góc pha do đó:

i

i

i P P

V

Q Q V

V V

θθ

Q V V

∂