Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện năng lượng điện 110 kv khu vực miền bắc

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 trê

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguy ễn Tiến Thành

NĂNG LƯỚI ĐIỆN 110 KV KHU VỰC MIỀN BẮC

Hà N ội, 2006

Nguy ễn Tiến Thành

LƯỚI ĐIỆN 110 KV KHU VỰC MIỀN BẮC

Chuyên ngành: H ệ thống điện

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Ph ạm Văn Hòa

Hà N ội, 2006

Mục lục

Mở đầu 2

Chương I : Các vấn đề về chất lượng điện năng 4

1.1 Tiêu chuẩn chất lượng phục vụ 4

1.1.1 Chất lượng điện năng 4

1.1.2 Độ tin cậy cung cấp điện 6

1.2 Cân bằng công suất phản kháng và Điều chỉnh điện áp trong HTĐ 7

1.2.1 Khái quát chung 7

1.2.2 Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện 8

1.2.3 Điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống 28

Chương II : Lưới điện 110 - 220 kV khu vực miền Bắc 35

2.1 Khái quát chung về tình hình kinh tế - xã hội của các tỉnh phía Bắc 35

2.2 Hiện trạng hệ thống điện miền bắc 39

2.2.1 Tình hình tiêu thụ điện khu vực miền Bắc 39

2.2.2 Hiện trạng nguồn điện miền Bắc 44

2.2.3 Hiện trạng lưới điện 110 - 220 kV miền Bắc 49

2.3 Đánh giá về chất lượng lưới 110-220kV khu vực MB 54

2.3.1 Về sự cố 54

2.3.2 Về tổn thất công suất, tổn thất điện năng và độ lệch điện áp 55

2.3.3 Về quá tải 55

Chương III : Đề xuất các giảI pháp nâng cao chất lượng điện năng lưới điện 110 kV khu vực miền Bắc 56

3.1 Các biện pháp tổng thể 56

3.1.1 Trạm 110kV 56

3.1.2 Đường dây 110kV 57

3.2 Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng lưới 110 kV cho tỉnh Nam Định 57

3.2.1 Sơ đồ hiện trạng lưới điện 110 - 220 kV Nam Định 57

3.2.2 Chất lượng điện năng lưới 110-220 kV khu vực Nam định 63

3.2.3 Kết quả dự báo nhu cầu điện tỉnh Nam Định giai đoạn 2010-2015 67

3.2.4 Cải tạo và phát triển lưới điện tỉnh Nam Định giai đoạn 2006-2010 82

Chương IV : Kết luận chung 99

Tài liệu tham khảo 101

Các Phụ lục

Tóm tắt luận văn 103

Nhận thức rõ tầm quan trọng của chất lượng điện năng, là một cán bộ

trong Xí nghiệp Điện cao thế miền Bắc, Tôi nhận đề tài “Nghiên cứu giải

pháp nâng cao chất lượng điện năng lưới điện 110 kV khu vực miền Bắc“

Mục đích của đề tài là đưa ra những đánh giá về hiện trạng chất lượng

điện năng lưới điện 110 kV khu vực miền Bắc, từ đó đề ra các giải pháp, các

đề xuất để nâng cao chất lượng điện năng lưới điện Xí nghiệp Điện cao thế miền Bắc đang quản lý vận hành

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hiện trạng lưới điện 110 kV Xí nghiệp

Điện cao thế miền Bắc đang quản lý vận hành

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là lưới điện 110 kV khu vực miền Bắc Vì

đề tài mang tính chất nghiên cứu và tính phương pháp luận để đưa ra các giải pháp, các đề xuất để nâng cao chất lượng điện năng Do vậy trong đề tài chỉ tập trung nghiên cứu tính toán và đưa ra các giải pháp cho một tỉnh (trong đề tài tôi chọn tỉnh Nam Định) từ đó theo phương pháp tương tự sẽ tính toán và

đưa ra các giải pháp với toàn lưới điện

ý nghĩa khoa học là bằng các cơ sở khoa học tính toán, kiểm chứng lại thực tế từ đó đưa ra các giải pháp để hoàn thiện thực tế

ý nghĩa thực tiễn của đề tài là đưa ra các giải pháp, các đề xuất và các giải pháp các đề xuất đó nếu được sự quan tâm, đầu tư thì chất lượng điện năng sẽ

được nâng cao, tổn thất điện năng giảm, góp phần thúc đẩy phát triển nền kinh tế Vì điều kiện thực tế, đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, Tôi mong nhận được sự đóng góp, giúp đỡ của các thầy giáo trong Ban giám khảo

của các đồng nghiệp để Tôi hoàn thiện đề tài và đưa những ý tưởng của đề tài

áp dụng vào thực tế

Chương I

1.1 Tiêu chuẩn chất lượng phục vụ

Chất lượng phục vụ tốt nhất bao gồm chất lượng điện năng và độ tin cậy Các yêu cầu chất lượng điện năng được định lượng cụ thể và có tính chất pháp

định mà hệ thống điện phải thỏa mãn, còn độ tin cậy cung cấp điện có tính thỏa hiệp giữa cơ quan quản lý hệ thống điện và người dùng điện

∆

Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép :

∆fmin ≤ ∆f ≤ ∆fmaxCũng có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn cho phép:

fmin ≤ f ≤ fmaxtrong đó:

fmin = fđm - ∆fmin

fmax = fđm + ∆fmax

- Độ dao động tần số được 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 0,1% Độ dao động tần số không được lớn hơn giá trị cho phép

1.1.1.2 Chất lượng điện áp

Chất lượng điện áp gồm các chỉ tiêu sau:

- Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện

= δ

U là điện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng điện

δU phải thỏa mãn điều kiện:

δU- ≤ δU ≤ δU+

δU- và δU+ là giới hạn trên và giới hạn dưới của độ lệch điện áp

Tiêu chuẩn về độ lệch điện áp của các nước là khác nhau, ví du: Tiêu chuẩn của Nga, độ lệch điện áp ±5%; Tiêu chuẩn của Pháp, độ lệch điện áp

±5,5%; Tiêu chuẩn của Singapore, độ lệch điện áp ±6%

Khi điện áp quá cao làm tuổi thọ thiết bị dùng điện giảm, nhất là thiết bị chiếu sáng Còn khi điện áp thấp quá làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất, nhất là đèn điện Điện áp cao hoặc thấp quá đều gây ra phát nóng phụ cho các thiết bị dùng điện, làm giảm tuổi thọ và năng suất công tác, làm hỏng sản phẩm…nếu điện áp thấp quá thì nhiều thiết bị dùng điện không làm việc được

Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn điện áp quan trọng nhất ảnh hưởng lớn đến giá thành hệ thống điện

- Độ dao động điện áp

Sự biến thiên nhanh của điện áp được tính theo công thức:

% , 100

min max

dm

U

U U

=

∆

Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không nhỏ hơn 1%/s

Dao động điện áp gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người lao động, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử… Độ dao động

điện áp được hạn chế trong miền cho phép

- 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 của

điện áp

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

- Độ không sin

Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như máy biến áp không tải,

bộ chỉnh lưu, thyristor… làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến nó không còn là hình sin nữa và 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 trên lưới điện và thiết bị dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử, thiết bị điều khiển khác…

Tiêu chuẩn Nga quy định:

1 2

%.

U

U j∑ = ∑ j ≤ , với j = 3, 5, 7…

U1 - trị hiệu dụng của sang hài bậc nhất của điện áp

Tần số được đảm bảo bằng cách điều khiển cân bằng công suất tác dụng chung trong toàn hệ thống điện và được thực hiện trong các nhà máy điện 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 để thực hiện được chọn lựa 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 tác động dưới tải và ngoài tải

1.1.2 Độ tin cậy cung cấp điện

- Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho một hộ dùng điện và các chỉ tiêu khác đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả phía người dùng điện và hệ thống điện

- Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo nhờ kết cấu của hệ thống điện

và lưới điện được lựa chọn trong quy hoạch thiết kế Thông thường hệ thống

điện đảm bảo độ tin cậy ở mức trung bình có thể chấp nhận được, đó là độ tin cậy rất cao ở các nút chính của hệ thống (có liên lạc với nhiều nguồn) và ở các nút địa phương (có ít nhất hai nguồn) ở lưới phân phối mức tin cậy thấp hơn Theo thời gian, cùng với sự phát triển của kinh tế và đời sống, mức tin cậy trung bình cũng ngày càng được nâng cao

- Các phụ tải có tính chất chính trị, xã hội cao được đảm bảo độ tin cậy

đặc biệt hoặc rất cao bằng các sơ đồ riêng Các phụ tải công nghiệp hoặc phụ tải thương mại có yêu cầu cao về độ tin cậy (hơn mức của lưới điện chung) sẽ

được cấp điện với các sơ đồ có độ tin cậy cao hơn, hoặc sử dụng các biện pháp phụ thêm, riêng biệt để đảm bảo độ tin cậy cao

- Do mức độ điện khí hóa ngày càng cao trong sản xuất cũng như trong sinh họat, yêu cầu của phụ tải điện về độ tin cậy ngày càng cao, do đó hệ thống điện cũng phải hoàn thiện không ngừng về cấu trúc cũng như phương thức vận hành để đáp ứng

1.2 Cân bằng công suất phản kháng

và Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện

1.2.1 Khái quát chung

Vì lý do kinh tế, công suất phản kháng của các nhà máy điện chỉ có thể

đảm đương một phần yêu cầu công suất phản kháng của phụ tải, nhưng là phần quan trọng có thể đáp ứng tức thời các biến đổi nhanh công suất phản

kháng của phụ tải trong chế độ làm việc bình thường cũng như sự cố Phần còn lại phải dùng các thiết bị bù để cung cấp cho phụ tải

Bù công suất phản kháng để phục vụ điều chỉnh điện áp, do vậy điện áp trong các chế độ vận hành là tiêu chuẩn kỹ thuật chính để chọn công suất bù,

vị trí và luật điều khiển tụ bù Điều chỉnh điện áp trong vận hành là thao tác các tụ bù cùng với điều chỉnh kích từ ở máy phát điện và điều chỉnh các đầu phân áp ở các biến áp có trang bị điều áp dưới tải

Phương thức điều chỉnh điện áp lựa chọn ảnh hưởng nhiều đến bài toán

bù, nó quyết định mục tiêu cũng như cách thức đặt bù Ngược lại, cách thức

đặt bù ảnh hưởng đến chất lượng điều chỉnh điện áp, do đó hai bài toán này liên hệ chặt chẽ với nhau

1.2.2 Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

1.2.2.1 Đặt vấn đề

Vấn đề đặt ra của bài toán bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

là cần xác định vị trí đặt bù, công suất bù, luật điều chỉnh tụ bù tại mỗi vị trí sao cho điện áp tại mọi nút hệ thống nằm trong phạm vi cho phép trong mọi chế độ vận hành bình thường và sự cố

* Ta xét các hàm mục tiêu:

Chi phí cho bù nhỏ nhất, nhưng vẫn đảm bảo:

- Điện áp tại mọi nút lớn nhất trong giới hạn cho phép;

- Điều kiện ổn định tĩnh và ổn định điện áp hệ thống được đảm bảo coa nhất trong mọi chế độ vận hành bình thường và sự cố

* Các biến điều khiển:

- Điện áp máy phát;

- Vị trí đầu phân áp của máy biến áp điều áp dưới tải;

- Nguồn công suất bù đã có và điều khiển được;

- Nguồn công suất phản kháng đưa thêm vào

Trong số các biến điều khiển này, ba biến trên là có sẵn, chỉ có một phần biến thứ ba được xác định trong bài toán bù

* Các hạn chế:

- Hạn chế trên và dưới công suất bù ở các nút;

- Hạn chế trên và dưới các nút;

- Hạn chế về khả năng điều áp dưới tải của máy biến áp;

- Hạn chế mức bù công suất phản kháng từng vùng điều chỉnh điện áp của hệ thống điện

Bài toán xác định công suất bù rất phức tạp, phải lập mô hình và giải bài toán cho từng chế độ vận hành, sau đó tổng hợp lại sẽ được đồng thời vị trí bù, công suất bù tối ưu và luật điều chỉnh tụ bù

Sau đây ta sẽ xem xét một số phương pháp giải bài toán bù

1.2.2.2 Phương pháp giải của EDF

EDF phát triển hệ thống ba mô hình: COMPENS, RAPSI và MEIXCO

để giải bài toán bù công suất phản kháng

* Chương trình COMPENS cho chế độ bình thường

Giả thiết rằng hệ thống điện có n nút, q máy biến áp có điều áp dưới tải,

ký hiệu như sau:

Qi - công suất phản kháng phát hoặc nhận tại nút i;

Ui - môđun điện áp tại nút i;

θi - góc pha của điện áp tại nút i;

Ci - công suất tụ bù;

Si - công suất kháng điện cần đặt thêm tại nút i;

Hàm mục tiêu để xác định dung lượng Ci và Si là: Ci và Si nhỏ nhất trong mọi trạng thái vận hành, đồng thời tận dụng khả năng của các nguồn bù đã có và

điều áp dưới tải để sao cho mức điện áp trên lưới là cao nhất (∆P sẽ nhỏ nhất) Hàm mục tiêu có dạng:

Min F = Σ(Umax – Ui ) + ΣCi + ΣSi (1) Với các ràng buộc:

Pi0 - công suất tác dụng phát tại nút i;

Di0 , Ei0 - công suất tác dụng và phản kháng yêu cầu tại nút i;

Ngoài ra còn có thể hạn chế mức độ bù tại các vùng k (k = 1…p):

0 ≤ αk ≤ 1 Nếu thêm điều kiện này thì ràng buộc (3) sẽ là:

Qimin + αk (Qimax - Qimin) + Ci – Si – Ei0 = ψi (θ, U, T) ; i Є vùng k (4)

Qj + Cj – Sj – Ej0 = ψj (θ, U, T) ; j không Є vùng k (5) Các biến của bài toán là đầu phân áp của các máy biến áp có điều áp dưới tải, công suất bù C và công suất kháng điện S

Mô hình này được giải bằng phương pháp quy hoạch tuyến tính liên tiếp, trong đó ở từng bước giải các ràng buộc (3), (4), (5) được tuyến tính hóa chung quanh giá trị của lời giải ở bước trước đó Đó là quy hoạch tuyến tính trong từng giai đoạn của thuật giải Ngoài ra còn có thể dùng phương pháp gradient hay phương pháp Lagrang cải biên

Bài toán được giải cho mọi trạng thái vận hành (một trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp của trạng thái phụ tải và cấu trúc lưới) của hệ thống điện, trong mỗi trạng thái giá trị của Ci và Si được ghi nhận Sau khi các giá trị này

được tổ hợp lại sẽ nhận được tổng dung lượng bù Qn cũng như bậc thay đổi công suất cần có của từng trạm bù Có thể có nhiều phương án chia bậc, do vậy cần chọn phương án có vốn đầu tư nhỏ nhất

* Chương trình RAPSI cho chế độ sự cố

Chương trình RAPSI cho phép phân tích độ an toàn điện áp trong chế độ

sự cố, có thể phân tích rất nhanh khối lượng lớn trạng thái sự cố của hệ thống

điện Chương trình bỏ qua chế độ quá độ và tính trạng thái của hệ thống điện sau sự cố ở các thời điểm sau khi hệ thống điều chỉnh điện áp đã hoàn thành công việc của mình

- Hệ thống điều chỉnh sơ cấp điện áp và tần số được mô phỏng như sau: + Biến đổi của công suất phát theo đặc tính điều chỉnh tốc độ

+ Điện áp trên cực máy phát điện giữ giá trị như trước khi xảy ra sự cố

- Điều chỉnh cấp 2 tần số và điện áp được mô phỏng như sau:

+ Biến đổi công suất phát của tổ máy tham gia điều chỉnh tần số tỷ lệ với công suất khả phát của chúng

+ Giữ vững điện áp ở các nút hoa tiêu của các vùng điều chỉnh điện áp cấp 2 + Công suất phản kháng của các tổ máy phát được sắp xếp theo:

Qi = Qimin + αk (Qimax - Qimin) Chương trình tính cho các giai đoạn khác nhau sau khi sự cố, ngay sau khi sụ cố máy biến áp điều áp dưới tải chưa kịp tác động thì không xét, sau này khi điều chỉnh cấp 2 đã tác động xong thì mới xét đến điều áp dưới tải Trong cả hai chương trình, COMPENS sau khi tính xong công suất bù tối

ưu, RAPSI sau khi tính xong một chế độ sự cố, sẽ tính chỉ tiêu ổn định điện áp cho từng vùng và theo chỉ tiêu này để hiệu chỉnh công suất bù

Sau khi tính xong giai đoạn 1, tức là chế độ sau khi điều chỉnh điện áp sơ cấp hoạt động mà điện áp ở nút nào đó không đạt yêu cầu an toàn, thì có nghĩa

là cần phải đặt thiết bị điều chỉnh cấp 1 SVC ở đó, dung lượng của SVC là dung lượng bù cần thiết để sau giai đoạn 1, điện áp các nút trở về giới hạn an toàn

hệ thống Vị trí cụ thể và công suất bù đặt trên lưới truyền tảI lại là một bàI toán kinh tế - kỹ thuật cần giải

Vấn đề nữa là luật điều chỉnh ở các bộ tụ này Cứ theo như tính toán ở trên cũng thấy được bộ tụ bù ở mỗi nút cần điều chỉnh thế nào Tuy nhiên, khi

bộ tụ đã được đặt, nó cần được điều khiển tối ưu về phương diện điện áp cũng như tổn thất trên lưới

Các cách điều khiển tụ bù nối vào nút hệ thống có thể là:

- Điều khiển từ xa, do điều độ viên thực hiện bằng tay

- Điều khiển tự động theo tiêu chuẩn điện áp cao - siêu cao địa phương,

có bậc đóng và cắt khác nhau cho giờ cao điểm và thấp điểm Đóng cắt thực hiện theo đồng hồ thời gian, điều độ viên có thể can thiệp từ xa Điều khiển kiểu này không đáp ứng được yêu cầu của hệ thống điện phức tạp

- Điều khiển theo luật cần bằng đơn giản với mục tiêu kinh tế, giảm tổn thất công suất tác dụng trên lưới hệ thống bằng cách hạn chế dòng công suất phản kháng bằng bù công suất phản kháng địa phương

- Điều khiển theo mức của điều chỉnh điện áp cấp 2 Mục đích là duy trì mức điện áp cho trước

Các bộ tụ nối vào lưới trung áp được điều khiển như sau:

- Theo đồng hồ thời gian, trong từng thời điểm nhất định thì đóng hoặc cắt bớt tụ bù

- Điều khiển từ xa sẽ điều khiển phối hợp một lúc nhiều bộ tụ bù

- Rơle varmetric dùng bộ vi xử lý xác định trong thời gian thực từ dòng,

áp, công suất phản kháng yêu cầu mà xác định lượng tụ cần đóng vào hoặc cắt

ra Cách này cho phép giữ mức bù tối ưu, cứ 10 phút tính bù 1 lần

1.2.2.3 Các mô hình giải khác

* Phương pháp xét đến độ nhạy của chỉ tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện áp

và tổn thất công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng nút

Phương pháp này bao gồm các bước sau:

- Sắp xếp các nút tải theo thứ tự ưu tiên theo ảnh hưởng của sự biến đổi

công suất phản kháng ở nút đó đến ổn định điện áp, độ lệch điện áp và tổn thất công suất tác dụng

- Lập ba vectơ giá cả thích hợp cho từng nút cho sự biến đổi của điện áp, công suất phản kháng và đầu phân áp

- Lập hàm Lagrang và giải hàm này để tìm ra nút cần bù và công suất bù tối thiểu

Khi giải tích lưới điện bằng phương pháp Newton - Raphson ta có hệ phương trình:

U U

Q Q

U

P P

trong đó ma trận Jacobi JQ chỉ bao gồm các nút tải

ổn định điện áp được đánh giá theo tiêu chuẩn: hiệu ứng điều chỉnh điện

áp theo công suất phản kháng của các nút tảI i: ∂Qi/∂Ui Tính ∂Qi/∂Ui cho từng nút tảI sau đó sắp xếp nút tải theo độ tăng của ∂Qi/∂Ui Nên bù ở các nút có ∂Qi/∂Ui thấp vì khả năng ổn định điện áp ở các nút này thấp ∂Qi/∂Ui

là thành phần nằm trên đường chéo của ma trận Jacobi JQ

Chỉ tiêu độ lệch điện áp được xét theo ảnh hưởng của biến đổi công suất phản kháng nút đến môđun điện áp nút và các nút lân cận Khi có công suất phản kháng ở một nút nào đó biến đổi thì sẽ ảnh hưởng đến môđun điện áp của tất cả các nút, ảnh hưởng này thể hiện trên cột của ma trận JQ, do đó phải lập ra tiêu chuẩn để đánh giá ảnh hưởng này Nên bù ở các nút mà sự biến đổi

công suất phản kháng ở nút đó ảnh hưởng nhiều đến mức điện áp của hệ thống, do đó nút được sắp xếp theo điều kiện này

Tổn thất công suất tác dụng phụ thuộc biến đổi Q như sau:

bù duy nhất Nếu có nút không thể đặt bù do một điều kiện nào đó thì hệ số ưu tiên của nút đó bằng 0

Bước 3 là lựa chọn số lượng nút bù ít nhất và dung lượng bù nhỏ nhất Nút bù được chọn theo thứ tụ ưu tiên đã lập, đầu tiên chọn n0 nút bù, dùng tính toán chế độ có xét đến mọi khả năng điều chỉnh của các nguồn công suất phản kháng đã có và vừa đưa thêm vào, cùng với điều áp dưới tảI để kiểm tra xem điện áp và các hạn chế khác có bị vượt khung không, nếu không thì dừng lại, nếu có thì tăng số nút bù lên n1 = n0 + 1, rồi tính lại

Sau khi đã có được số nút bù thì dùng mô hình tuyến tính để tối ưu hóa dung lượng bù ở các nút bù bằng cách giảm dần dung lượng bù đã lựa chọn ban đầu Tính cho mọi chế độ rồi tổng hợp lại cho kết quả chung

Mô hình tuyến tính như sau:

Min F = C1T ∆UG +C2T ∆QL + C3T ∆T (8) Với các hạn chế:

- Hạn chế điều chỉnh điện áp nguồn điện:

- H¹n chÕ ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng nót t¶i:

J J J

J J J

Q

Q

L G

LT LL LG

QT QL QG

J J J

J J J

U

Q

L G

LT LL LG

QT QL QG

' ' '

C i

i i r i r i C i C

(

C¸c rµng buéc:

ai = 1 hoặc 0 ; 1 : có đặt bù , 0 : không đặt bù

)10(

JiQ)tU

(QQ

P)tU

(PP

JihQQ

)tU

-(Q

),,(

JiQ)tU

(QQ

P)tU

(PP

Ji0QQ

)tU

-(QQ

0)tU

(PP

QaQ0

QaQ0

G

max Gi gh

gh gh Gi

min Gi

max Gi gh

gh gh Gi

min Gi

L i

ri Ci gh

gh gh i

max min

max min

G

max Gi N

N N Gi

min Gi

max Gi N

N N Gi

min Gi

L ri

Ci N

N N i

N i

N N N i

N i

rimax i

ri

Cimax i

=+

θ

θ θ θ θ

i gh gh gh i

N N

c t

U P

t t t

U U

vào lưới điện

Pi , Qi - công suất tác dụng từ nút i truyền vào lưới

PN , Q N - công suất phụ tải nút i trong chế độ bình thường

PGi , QGi - công suất nguồn i phát vào hệ thống

JL , JG - tập các nút tải và nút nguồn

Pi (Ugh , θgh, tgh ), Qi (Ugh , θgh, tgh ) - công suất tải giới hạn theo

điều kiện ổn định phụ tảI tại nút i

ci , hi – giới hạn cho phép

U , θ, t - vectơ điện áp nút, góc pha vào đầu phân áp của máy

biến áp điều áp dưới tải, nếu có chỉ số “N” ở trên thì là chế độ bình thường, nếu có chỉ số “N” ở trên thì là chế độ giới hạn

Mô hình được giải làm hai bước:

công suất bù ở mọi nút

Bước 2 : Tuyến tính hóa hệ phương trình tại giá trị bù đã tính ở bước 1,

giải mô hình tuyến tính hóa - nguyên để giảm bớt đến nhỏ nhất số nút bù

Trong bước 2 cũng phải dùng đến các hệ số độ nhạy đối với sự biến đổi công

suất phản kháng nút như ở mô hình đầu tiên

* Mô hình phát triển tại viện công nghệ Ilinois (Mỹ)

Hàm mục tiêu:

Min F = c∆P + Kb (11)

Kb - giá tụ bù

Kb = Σ (Di + CCi QCi + Cri Qri ) ai

QCi - công suất phản kháng của tụ bù

Qri - công suất phản kháng của kháng điện

Mô hình dùng để xác định vị trí và dung lượng tụ hoặc kháng bù đặt thêm khi hệ thống điện phát triển

* Phương pháp áp dụng ở Liên Xô (cũ)

Dùng phương pháp giải tích các chế độ max, min bình thường và sự cố, trong mỗi chế độ tính đến điều chỉnh các nguồn công suất phản kháng có sẵn (kể cả kháng điện hay chế độ nhận công suất phản kháng của máy bù đồng bộ), điều chỉnh điện áp ở máy phát điện, điều áp dưới tải và công suất phản kháng đưa thêm vào (gồm tụ bù và kháng điện) theo điều kiện kỹ thuật là điện

áp các nút nằm trong giới hạn cho phép và khả năng tải của các đường dây Công suất bù đặt ở mọi nút trung gian 110kV Sau khi xác định công suất phản kháng cần bù thêm thì tính bù kinh tế, phụ thêm công suất bù vào các trạm trung gian và khu vực cho đến khi đạt được tgϕ tối ưu của từng nút Người ta tính sẵn các đường cong tgϕ tối ưu cho các khu vực của hệ thống

điện , đường cong này phụ thuộc độ dài lưới điện, thời gian tổn thất công suất lớn nhất và các thông số khác Từ các thông số giải tích của lưới điện, người ta tính và tra đồ thị được tgϕ tối ưu, sau đó so với tgϕ thực tế để tính công suất

1.2.2.4 Các hình thức bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

- Tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cao

Bù dọc là giải pháp mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây để giảm bớt (bù) cảm kháng XL của đường dây bằng dung kháng XC của tụ điện

Thiết bị bù dọc thường được sử dụng để giảm tổng trở của đường dây làm giảm góc lệch pha giữa các véc tơ điện áp ở đầu và cuối đường dây , tăng khả năng tải của đường dây, cải thiện điều kiện phân bố điện áp dọc đường dây, giảm tổn thất điện năng trên đường dây

Khi mắc thêm tụ nối tiếp vào đường dây thì điện kháng tổng của mạch tải điện sẽ giảm xuống còn (XL-XC) Giả sử góc lệch ϕ giữa dòng điện phụ tải

I và điện áp cuối đường dây U2 không đổi thì độ lệch điện áp U1 ở đầu đường dây và góc lệch pha δ giữa vectơ điện áp giữa hai đầu đường dây giảm xuống khá nhiều

Khả năng tải của đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được đánh giá một cách gần đúng theo biểu thức quen thuộc:

δ sin 2

−

=Trong đó :

- P là công suất truyền tải (MW);

- U1 và U2 là điện áp ở đầu và cuối đường dây (kV);

là cảm kháng của đường dây (Ω);

- XC là dung kháng của thiết bị bù (Ω);

- δ còn được gọi là “góc truyền tải” , góc giữa U1 và U2

Dung kháng Xc mắc nối tiếp vào đường dây càng lớn, giới hạn về khả năng tải của đường dây càng cao và góc truyền tải càng bé

Một tác dụng quan trọng nữa của các bộ tụ bù dọc là dòng điện tải chạy qua tụ điện sẽ phát ra một lượng công suất phản kháng bù lại phần tổn thất trên cảm kháng của đường dây, do đó làm giảm tổn thất công suất và điện năng trong các chế độ tải đầy

Mức độ bù dọc của đường dây được đặc trưng bằng hệ số bù dọc KC:

%100

x X

X K

Ngược lại, nếu chọn mức bù dọc quá bé (KC < 25%) thì ảnh hưởng và hiệu quả của thiết bị bù dọc không đáng kể Không bù đắp được những phức tạp trong việc lắp đặt và tổ chức bảo vệ chúng

Cùng một mức độ bù dọc KC nào đó, bộ tụ bù dọc có thể được đặt tập trung hoặc phân tán ở nhiều vị trí khác nhau trên đường dây, chẳng hạn :

- Phân tán thành hai nửa đặt ở hai đầu đường dây;

- Đặt tập trung ở giữa đường dây;

- Đặt tập trung ở cuối đường dây;

- Phân thành hai nửa đặt ở vị trí 1/3 và 2/3 chiều dài đường dây;

Đối với những đường dây có chiều dài lớn, các thiết bị bù dọc thường

được tính toán và đặt cho từng đoạn có chiều dài 250 ữ 500km Khi chọn vị trí đặt thiết bị bù dọc người ta thường xét đến 3 ba tiêu chuẩn sau:

- Trị số dòng điện ngắn mạch qua bộ tụ;

- Thuận lợi cho việc quản lý vận hành bộ tụ

0 P P U1

Không có bù dọc

π δ

Có bù dọc

U2 C

π/2

P'gh =U1U2/(Xl-Xc)

Hình 1.1- Hiệu quả của bù dọc lên trị số của góc δ và

công suất tải giới hạn trên đường dây

* Bù Ngang:

Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạm biến áp Kháng bù ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp Khi đặt ở phía cao áp thì có thể nối trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều khiển bằng khe hở phóng điện

Dòng điện IL của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung

đường dây phát ra do chúng ngược chiều nhau Nhờ đó mà công suất phản kháng do đường dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện tượng quá áp ở cuối đường dây

Việc lựa chọn dung lượng và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây trong hệ thống

điện như chế độ vận hành non tải, không tải của đường dây

-Trong chế độ không tải, phía nguồn khép mạch, phía tải hở mạch thì các nguồn phát vẫn phải phát công suất tác dụng rất lớn để bù vào tổn thất

điện trở của đường dây và máy biến áp Để khắc phục sự quá áp và quá tải máy phát ta phải đặt kháng bù ngang tại một số điểm trên đường dây

- Trong chế độ non tải (PTải < PTN), thì công suất phản kháng trên đường dây thừa và đi về hai phía của đường dây Để đảm bảo được trị số cosϕ cho phép của máy phát, ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đường dây để tiêu thụ công suất phản kháng

- Trong chế độ tải cực tiểu thì cống suất phản kháng do đường dây sinh

ra rất lớn (đối với đường dây siêu cao áp 500kV với Q0 ≈ 1 MVAR/km) thì ta phải đặt các kháng bù ngang phân bố dọc theo đường dây để tiêu thụ lượng công suất phản kháng này Thông thường, khoảng cách giữa các kháng bù ngang từ 200-500km

- Công suất phản kháng của đường dây phát ra phát ra trong chế độ không tải được tính gần đúng như sau:

QC = Udd2 x b0 x l Trong đó:

- Udd là iện áp danh định của đường dây;

- l là chiều dài của đường dây (km);

- b0 : Dung dẫn đơn vị của đường dây

Đối với các đường dây siêu cao áp có điện áp 330ữ750kV thì ta có thể

3 0

10 07 ,

≈

- X0 là điện kháng đơn vị của đường dây (Ω/km);

- l là chiều dài của đường dây (km)

Như vậy công suất phản kháng của đường dây phát ra là:

l Z

U Q

% 100

C L C

L L

Q

Q I

I

Trong đó:

- QL là công suất phản kháng của kháng bù ngang;

- QC là công suất phản kháng của điện dung đường dây phát ra

Đối với các đường dây có cấp điện áp 500kV, tổng công suất của các kháng bù ngang trên đường dây thường bằng 60-70% công suất phản kháng

do điện dung đường dây phát ra

* Tụ bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC)

SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể

điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp từ hai thành phần cơ bản:

- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng (có thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo chế độ vận hành)

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor; các cửa đóng mở (GTO- Gate turn off)

SVC được cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:

- Kháng điều chỉnh bằng thyristor – TCR (Thyristor Controlled Reactor): có chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ

- Kháng đóng mở bằng thyristor – TSR (Thyristor Switched Reactor):

có chức năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor

- Bộ tụ đóng mở bằng thyristor – TSC (Thyristor Switched Capacitor):

có chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor

Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây một cách

đáng kể mà không cần dùng đến những thiết bị bù đặc biệt và phức tạp trong vận hành như các bụ bù tĩnh điện hay máy bù đồng bộ Các chức năng chính của SVC bao gồm:

- Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp

- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù

- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thống điện

- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn mạch, mất tải đột ngột

Ngoài ra, SVC còn có các chức năng phụ mang lại hiệu quả khá tốt cho quá trình vận hành hệ thống điện như:

- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh

- Tăng cường khả năng truyền tải của đường dây

- Giảm góc làm việc δ làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây

MBA bù

TCR

Hình 1.2 - Cấu tạo và nguyên lý của SVC

* Tụ bù dọc điều khiển bằng thyristor (TCSC)

Cũng tương tự như phần tử SVC, phần tử TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator) là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đường dây và hoạt động trong điều kiện ổn định của hệ thống điện Nó được tổ hợp từ một hay nhiều modul TCSC, mỗi một modul bao gồm hai thành phần cơ bản:

- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt dung kháng (có thể thay

đổi được nhờ bộ điều chỉnh van thyistor)

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như van thyristor; các cửa đóng mở GTO,

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCSC như hình sau:

Hình 1.3- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của TCSC Ngoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ như bộ lọc F nhằm lọc bỏ các sóng hài bậc cao, thiết bị đóng ngắt phục vụ các chế độ vận hành của TCSC trong các chế độ khác nhau của hệ thống điện

Các chức năng chính của TCSC bao gồm:

- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh

- Giảm sự thay đổi điện áp

- Tăng cường khả năng truyền tải của đường dây

- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm góc làm việc δ làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây

- Hạn chế hiện tượng cộng hưởng tần số thấp trong hệ thống điện

Ngoài ra, TCSC còn có nhiều chức năng khác có thể tăng tính linh hoạt trong vận hành các đường dây siêu cao áp nói riêng và hệ thống điện nói chung Tuỳ theo yêu cầu của từng đường dây siêu cao áp cụ thể và chức năng của chúng trong từng hệ thống điện cụ thể mà ta có thể áp dụng các phương pháp, mạch điều khiển TCSC cho phù hợp với các chế độ vận hành trong hệ thống điện

* Tụ bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM)

STATCOM (Static Compensator) là sự hoàn thiện của tụ bù tĩnh SVC, bao gồm các bộ tụ điện được điều chỉnh bằng các thiết bị điện tử như thyistor

và cửa đóng mở GTO So với SVC, nó có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như SVC và đặc biệt là nó điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn

MBA liên kết

Hình 1.4 - Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của STATCOM Các tính năng của STATCOM cũng như của SVC nhưng khả năng điều chỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, bao gồm:

- Điều khiển điện áp tại nút có đặt STATCOM có thể cố định giá trị

điện áp

- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù

- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thống điện

- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn mạch, mất tải đột ngột

Ngoài ra, STATCOM còn có đặc điểm nổi trội so với SVC như sau:

- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi loại trừ được sự cố

- Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện

áp lưới và ngược lại, tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lưới

1.2.3 Điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống

1.2.3.1 Mục tiêu của điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống

a) Sự biến đổi điện áp trên lưới hệ thống

Tổn thất điện áp trên lưới hệ thống được tính như sau:

2

U

QX PR U

∆

Có hai loại biến thiên điện áp trên lưới hệ thống:

- Biến đổi chậm gây ra bởi sự biến đổi tự nhiên của phụ tải theo thời gian

- Biến đổi nhanh do nhiều nguyên nhân khác nhau: sự dao độg điều hòa hoặc ngẫu nhiên của phụ tải, sự biến đổi sơ đồ lưới điện, hoạt động của bảo vệ rơle và các thiết bị tự động hóa, khởi động hay dừng tổ máy

b) Mục tiêu điều chỉnh điện áp

- Giữ vững điện áp trong mọi tình huỗng vận hành bình thường cũng như

sự cố, trong phạm vi cho phép xác định bởi giới hạn trên và dưới Các giới hạn này được xác định như sau:

+ Giới hạn trên xác định bởi khả năng chịu áp của cách điện và hoạt

động bình thường của các thiết bị phân phối cao và siêu cao áp Nếu điện áp tăng cao sẽ làm già hóa nhanh cách điện và làm cho thiết bị hoạt động không chính xác

+ Giới hạn dưới xác định bởi điều kiện an toàn hệ thống, tránh quá tải

đường dây và máy biến áp (trong lưới điện có điều áp dưới tải khi P là hằng số thì nếu U giảm I sẽ tăng gây quá tải), tránh gây mất ổn định điện áp (hiện tượng suy áp) Nếu có nhà máy điện nguyên tử thì phải giữ điện áp trên lưới tự dùng của các nhà máy này rất chặt chẽ

- Trong giới hạn kỹ thuật cho phép, giữ mức điện áp sao cho tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, đây là điều kiện kinh tế Nói chung thì trong điều kiện tổn thất vầng quang nhỏ (do thiết kế hoặc do thời tiết tốt), mức điện áp nên được giữ ở mức cao nhất có thể thì ∆P sẽ nhỏ

c) Điều kiện để có thể điều chỉnh được điện áp

- Điều kiện cần: đủ công suất phản kháng và công suất phản kháng này phải được phân bố hợp lý ở từng khu vực của hệ thống

- Điều kiện đủ: nguồn công suất phản kháng phải điều khiển được trong phạm vi cần thiết

1.2.3.2 Phương tiện điều chỉnh điện áp

Các phương tiện điều chỉnh điện áp bao gồm:

- Điều chỉnh kích từ máy phát điện;

- Điều chỉnh dưới tải hệ số biến áp (đầu phân áp) ở máy biến áp tăng áp

và ở máy biến áp giảm áp theo thời gian

- Điều chỉnh điện áp ở các máy biến áp bổ trợ chuyên dùng để điều chỉnh điện áp

- Điều chỉnh công suất phản kháng của các nguồn công suất phản kháng

đặt trên lưới gồm có: nguồn điều khiển hai chiều vô cấp (SVC) và tụ điện, kháng điện điều chỉnh hữu cấp

- Điều chỉnh ngoài tải đầu phân áp ở các máy biến áp chỉ có đầu phân áp

cố định, điều chỉnh theo mùa

1.2.3.3 Phương thức điều chỉnh điện áp

- Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi

điện áp nhanh và ngẫu nhiên bằng tác động của các thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các máy bù tĩnh Trong trường hợp điện áp biến đổi lớn thì các bộ

tự động điều áp dưới tải ở các máy biến áp cũng tham gia vào quá trình điều chỉnh Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian rất nhanh Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở mức an toàn, tránh nguy cơ suy áp trong chế độ bình thường và nhất là khi sự cố

- Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm và có biên độ lớn của điện áp Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉ định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp của các máy phát và các bộ tụ bù có điều khiển

tự động trong miền nó đảm nhận Quá trình này kết thúc trong vòng 3 phút

- Điều chỉnh cấp 3 điều hòa mức điện áp giữa các miền điều chỉnh cấp 2, tối ưu hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động

Ba cấp điều chỉnh điện áp trên được phân biệt theo thời gian và trong không gian Theo thời gian để tránh mất ổn định của quá trình điều chỉnh, trong không gian để có thể chiếu cố ưu tiên các yêu cầu khu vực

1.2.3.4 Hệ thống điều chỉnh điện áp cấp 2

- Nguyên tắc: chia lưới hệ thống thành các miền điều chỉnh riêng biệt Trong từng miền, các nguồn công suất phản kháng (nhà máy điện, bộ tụ bù, kháng điện) được điều chỉnh tự động và phối hợp để giữ vững mức điện áp của miền Nhiệm vụ của điều chỉnh này được thực hiện bằng cách giữ điện áp ở nút hoa tiêu (nút kiểm tra) luôn bằng giá trị chỉ định được xác định theo yêu cầu của hệ thống điện trong từng khoảng thời gian vận hành

- Nút hoa tiêu được chọn theo các điều kiện sau:

+ Nút hoa tiêu phải là nút đặc trưng cho miền, sự biến đổi điện áp ở nút hoa tiêu phải tương quan với sự biến đổi điện áp toàn miền Điều kiện này

được thỏa mãn nếu khoảng cách từ nút hoa tiêu đến các nút còn lại trong miền

là nhỏ

+ Mỗi miền phải bao gồm các tổ máy phát có khả năng cung cấp đủ công suất phản kháng cho yêu cầu của miền

+ Khoảng cách điện giữa nút hoa tiêu của miền và các miền lân cận phải

đủ lớn để các miền không ảnh hưởng đến nhau Điều kiện này nhằm đảm bảo tính độc lập giữa các miền

1.2.3.5 Khái niệm về mô hình tính toán điều chỉnh tối ưu điện áp trong vận hành

Gk = gij là phần thực của tổng dẫn đường dây k

Tổng tổn thất công suất tác dụng của hệ thống là tổng tổn thất công suất tác dụng của tất cả các đường dây:

=

k

ij j i j i k

hoặc P L =∑ ∑g ij(U i2 −U i U jcosθij)

i lấy cho tất c c c nút kể c nút c n bằng; j lấy cho tất c c c nút nhưng khá j.

θi = θi – θj

PL – tổn thất công suất tá dụng

* Các biến điều khiển

Tổn thất công suất tác dụng phụ thuộc vào phân bố công suất phản kháng trên lưới hệ thống Phân bố công suất phản kháng phụ thuộc vào công suất phản kháng của cá bộ tụ bù QCi điện áp c c nhà máy điện Ugi hệ số biến áp của c c máy biến áp điều áp dưới tải Ti và phân bố công suất tá dụng.Cá biến này tá động đến điện áp cá nút tải Ui và góc pha θi làm cho tổn thất công suất tá dụng thay đổi Sự tá động này thông qua hệ phương trình

c n bằng công suất nút của hệ thống điện, trong đó trong một chế độ, điện áp nguồn được cho trước và tạo thành c c nút P-V, hệ số biến áp được thể hiện trong ma trận tổng dẫn,còn công suất bù thể hiện trong phụ tải nút

* Các ràng buộc

Cá ràng buộc là c n bằng công suất tá dụng và cân bằng công suất phản kháng trong toàn hệ thống điện…

* Các hạn chế

Đó là hạn chế của c c biến điều khiển QCi Ugi Ti hạn chế của điện áp

c c nút,hạn chế dòng điện trên c c đường dây, hạn chế ổn định tnh…

Đây không phải là bài toán dễ giải, đặ biệt là cho c c hệ thống điện phức tạp có nhiều c p điện áp, nhiều mạ h vòng

Bào toán tối ưu hóa tổn thất công suất tá dụng phải được giải sau khi đã giải bài toán phân bố tối ưu công suất trên hệ thống điện, sau đó khi giải bài toán tối ưu hóa tổn thất công suất tá dụng v i giả thiết góc pha của điện áp không đổi, công suất tác dụng nút không đổi Hai bài toán này được giải l ên

tếp theo vòng kín cho đến khi kết quả hội tụ

Bài toán thường được giải bằng phương pháp quy hoạ h tuyến tnh sau khi đã tuyến t nh hóa phương trình hàm mục t êu và c c ràng buộc, hoặ bằng phương pháp gradient.

* Ta xem xét một mô hình t nh toán điều chỉnh điện áp

- Hàm mục t êu

Min ∆PL = M ∆U Ràng buộc:

J2’ ∆U = 0 Hạn chế:

∆Qmin ≤ J1’ ∆U ≤ ∆Qmax ; ∆Umin ≤ ∆U ≤ ∆Umax

L

U

P U

P U

P

2 1

N – số nút của hệ thống điện

J1’ – ma trận Jacobi chỉ bao gồm ảnh hưởng của phụ tải

J2’ - ma trận Jacobi c i biên chỉ bao gồm ảnh hưởng của phụ tải và của hệ số biến áp

Hạn chế: Umin ≤ U ≤ Umax

U - ve tơ bậ N

θ - ve tơ bậ N-1

T - hệ số biến áp của c c máy biến áp có điều áp dưới tải

Q - vectơ nguồn công suất phản kháng điều chỉnh bậ N

Trong mô hình này không xét trực t ếp hệ số biến áp.

Phương pháp giải dùng giải t ch lưới điện bằng phương pháp tách biến,quy hoạch tuyến tnh và gradient c i biên

2001 là 36,1 triệu người chiếm tỷ lệ hơn 46% dân số cả nước Tổng diện tích

tự nhiên miền Bắc là hơn 240 người/km2, tuy nhiên phân bố không đều và tập trung chủ yếu ở các vùng đồng bằng và các thành phố lớn

So với hai miền Nam và Trung, miền Bắc là khu vực có tốc độ phát triển kinh tế trung bình Tuy nhiên sự phân bố về dân số và phát triển kinh tế ở các khu vực trong miền Bắc không đều Tổng sản phẩm quốc nội khu vực miền Bắc (GDP) năm 2000 là 95,07 ngàn tỷ đồng (giá so sánh năm 1994) chiếm gần 34,4% tổng GDP toàn quốc

Tốc độ tăng trưởng kinh tế khu vực miền Bắc trong giai đoạn 1995-2000

đạt khoảng 6,45%/năm, trong khi tốc độ tăng trưởng kinh tế của cả nước là 7,16% Căn cứ vào đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên và quản lý hành chính kinh tế, có thể khu vực miền Bắc được chia làm 4 vùng:

* Khu vực Tây Bắc:

Bao gồm các tỉnh Điện Biên, Lai Châu, Sơn La và Hoà Bình Tổng diện tích tự nhiên là 35,6 ngàn km2 (chiếm khoảng 24% tổng diện tích toàn miền Bắc) Đây là khu vực dân cư thưa thớt nhất nước ta với mật độ dân số là 64

người/km2 Đây cũng là khu vực kinh tế chậm phát triển nhất trong miền Tổng GDP của vùng này là 3.594 tỷ đồng (giá 1994), trong đó hơn 50% là dịch vụ Tuy nhiên khu vực này là nguồn tiềm năng rất lớn về thuỷ điện Nhà máy thuỷ điện lớn nhất hiện nay là thuỷ điện Hoà Bình nằm trong khu vực này Trong tương lai, khu vực này sẽ xây dựng các nhà máy thuỷ điện bậc thang trên sông Đà như các nhà máy thuỷ điện (NMTĐ) Sơn La, Lai Châu, Huội Quảng, Bản Chác, Nậm Chiến Tổng sản lượng thuỷ điện của khu vực này có thể lên đến 30 tỷ kWh

* Khu vực miền núi phía Bắc:

Gồm 9 tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Bắc Cạn, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Yên Bái, Thái Nguyên, Phú Thọ Với diện tích tự nhiên 55,6 ngàn km2

và tổng số dân sinh sống gần 6,5 triệu người, đây cũng là khu vực đông dân cư (mật độ trung bình là 137 người/km2) So với khu vực Tây Bắc, khu vực này tuy có phát triển hơn nhưng cũng là nơi có hạ tầng cơ sở kinh tế kém phát triển, mặc dù trong khu vực có tiềm chứa rất nhiều loại khoáng sản như sắt,

đồng, thiếc, kẽm… Năm 2000, tổng giá trị sản phẩm quốc nội của khu vực miền núi phía Bắc là gần 12 ngàn tỷ đổng chiếm 12,5% tổng sản phẩm quốc nội toàn miền Bắc Do nạn phá rừng trong nhiều năm đã xảy ra nghiêm trọng nên trong vài năm trở lại đây, có nhiều trận lũ quét ở các tỉnh Bắc Cạn, Tuyên Quang, Thái Nguyên gây nhiều thiệt hại về người và của Chính phủ đã chỉ

đạo cho xây dựng các nhà máy thuỷ điện trên sông Lô, sông Gâm và sông Chảy để vừa phát điện, vừa chống lũ Trong thời gian tới khu vực này sẽ chú trọng phát triển các ngành công nghiệp khoáng sản, chế biến các mặt hàng nông nghiệp có giá trị kinh tế cao như chè, thuốc lá và tăng cường trao đổi, buôn bán kinh tế với Trung Quốc

* Khu vực Đông Bắc:

trong các khu vực kinh tế trọng điển của miền Bắc Đây là khu vực có nguồn nguyên liệu hoá thạch lớn nhất trong nước Trong các tỉnh Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh và Hải Phòng là đơn vị có kinh tế phát triển nhất Thành phố Hải Phòng là một đầu tầu kinh tế của miền Bắc Tổng GDP năm 2000 của hải Phòng là 7,9 ngàn tỷ đồng Tốc độ tăng trưởng kinh tế giai đoạn 1995-2000 của hải Phòng là 6,7% cao hơn một chút so với miền Bắc nói chung Trong khu vực có nhiều cơ quan xí nghiệp kinh tế, công nghiệp lớn như cảng Hải Phòng - là cảng biển lớn nhất của nước ta, các xí nghiệp luyện cán thép, sản xuất xi măng…

Với điều kiện tập trung nhiều mỏ than trữ lượng lớn, Quảng Ninh là nơi sản xuất và xuất khẩu than lớn nhất nước ta Tổng trữ lượng than ở khu vực Quảng Ninh ước tính hơn 3000 tỷ tấn Dự kiến có thể phát triển trong khu vực này hơn 4000MW, nhiệt điện đốt than không chỉ cung cấp cho nhu cầu tại chỗ

mà còn cung cấp cho các khu vực khác trong miền Bắc Trong những năm qua, Quảng Ninh có tốc độ tăng GDP bình quân khoảng 6,5%/năm Ngành công nghiệp đã được khôi phục và phát triển, giá trị sản lượng công nghiệp tăng trung bình gần 10%, sản lượng than sạch tăng từ 3,8 triệu tấn năm 1991 lên khoảng 10 triệu tấn năm 2000 Trong tỉnh có nhiều dự án liên doanh với nước ngoài đã được cấp giấy phép với số vốn đầu tư hàng trăm triệu USD Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của khu vực giai đoạn tới là chú trọng phát triển các cơ sở công nghiệp lớn như xi măng, thép, công nghiệp khai thác than và xây dựng các nhà máy nhiệt điện đốt than cung cấp năng lượng điện cho các vùng kinh tế khác trong miền Bắc Ngoài ra, với lợi thế về biển và các thắng cảnh sẵn có, sẽ chú trọng các ngành nghề buôn bán, dịch vụ như du lịch, buôn bán xuất nhập khẩu thông qua các cảng biển lớn khu vực

* Khu vực xung quanh Hà Nội:

Gồm các đơn vị hành chính thủ đô Hà Nội, các tỉnh Hà Tây, Hưng Yên,