CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET, LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cần thiết phải liệt kê các tác dụng của các công tác giảm tổn thất điện năng để có thể đánh giá các lợi ích kinh tế do giảm tổn thất mang lại, trong quá trình phân phối điện năng từ nhà

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Đà Nẵng - 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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 chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Khamkhy Mililin

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH

SAVANNAKHET, LÀO

Tóm tắt: -Hiệu quả kinh tế, kinh doanh có lợi nhuận là vấn đề sống còn đối với mỗi doanh

nghiệp Công ty điện lực tỉnh Savannakhet là đơn vị thực hiện chức năng quản lý hệ thống lưới phân phối và kinh doanh bán lẻ điện năng đến hộ tiêu thụ với sứ mệnh đảm bảo cung ứng đủ điện với chất lượng ngày càng tốt, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất, phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Savannakhet, vì thế nâng cao hiệu quả kinh tế lưới điện phân phối là vấn đề cơ bản then chốt cần phải giải quyết

tuy nhiên kết quả kinh tế thực hiện các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật còn hạn chế, TTĐN khu vực tương đối cao, các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện còn bất cập

việc tái cấu trúc lưới điện vận hành kinh tế khó khả thi, vì vậy trong phạm vi luận văn này, tác giả dựa trên những số liệu thực tế thu thập được từ các chương trình quản lý vận hành như phần mềm CYMDIST để xử lý, tính toán bằng các chương trình ứng dụng và đưa ra các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trên nền lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet hiện hữu có xét đến sự liên lạc đối với các khu vực lân cận

Từ khóa: hệ thống điện phân phối, tổn thất điện năng, Công ty điện lực tỉnh Savannakhet Lào,

độ tin cậy cung cấp điện, hiệu quả kinh tế

MEASURES TO IMPROVE ECONOMIC EFFICIENCY FOR DISTRIBUTION GRID

OF SAVANNAKHET PROVINCE, LAOS Abstract: - Economic efficiency, profitable business is a vital question for every enterprise

Electricity Company in Savannakhet Province is the unit that performs the function of managing distribution grid system and provide electricity to households with the mission of ensuring sufficient supply of electricity with better and better quality, meeting the demand of living and production, the socio-economic development of Savannakhet province, thus improving the economic efficiency of the distribution grid is a key fundamental issue and it needs to be addressed

- Savannakhet province is an area where annual commercial electricity output accounts for a large proportion, but the economic results of implementation of economic and technical indicators are still limited, the power loss in the region is relatively high, indicators of reliability of power supply are inadequate

- With the annual investment capital is not distributed much, it is only enough to resist the overloading of the grid, the loading of the economic grid structure is not feasible, so within the scope

of this thesis, the author relies on the actual data collected from operational management programs such as CYMDIST software to process and calculate using application programs and offer the proposed solutions to improve economic efficiency on the existing electricity distribution grid of Savannakhet province, considering the contact with neighboring areas

Keywords: Distribution grid system, power loss, Electricity Company in Savannakhet

Province, Laos, reliability of power supply, Economic efficiency

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

I MỞ ĐẦU. 1

1.1 Lý do chọn đề tài. 1

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu. 1

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu. 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu. 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế. 2

1.5 Ý nghĩa của đề tài. 2

1.6 Đặt tên đề tài. 2

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. 3

2.1 Cấu trúc luận văn. 3

Chương 1: Tổng quan về tính toán phân tích chế độ làm việc của lưới điện để nâng cao hiệu quả kinh tế. 3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI. 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ TTCS VÀ TTĐN TRONG LĐPP. 5

1.2.1 Giới thiệu khái quát. 5

1.2.2 Bài toán về tổn thất công suất. 6

1.2.3 Bài toán về tổn thất điện năng trong thiết kế. 8

1.2.4 Tính toán TTĐN trong quản lý vận hành lưới điện phân phối. 9

1.3 BÀI TOÁN NÂNG CAO HIỂU QUẢ KINH TẾ LĐPP. 9

1.3.1 Tính kinh tế của việc giảm tổn thất. 9

1.3.2 Các biện pháp giảm tổn thất. 10

1.4 ĐỘ TIN CẬY. 13

1.4.1 độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy. 13

1.5 KẾT LUẬN 16

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH SAVANNAKHET 18

2.1 GIỚI THIỆU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET. 18

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên – xã hội tỉnh Savannakhet. 18

2.1.2 Đặc điểm LĐPP tỉnh Savannakhet. 20

2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ CÁC PHẦN MỀN SỬ DỤNG. 24

2.2.1 Tổng quan về vấn đề tính toán phân tích chế độ xác lập hệ thống cung cấp điện 25

2.2.2 Các phương pháp lặp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện: 26

2.2.2.1 Phương pháp lặp Gauss – Seidel: 26

2.2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson. 28

2.2.3 PHẦN MỀM CYMDIST. 31

2.1.3.1 Cách sử dựng chương trình tính toán Cymdist 33

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HTCCĐ. 39

2.3.1 Phương pháp tích phân đồ thị. 39

2.3.2 Phương pháp dòng điện trung bình bình phương. 41

2.3.3 Phương pháp thời gian tổn thất. 41

2.3.4 Phương pháp đường cong tổn thất. 42

2.3.4.1 Đặt vấn đề. 42

2.3.4.2 Tính toán TTĐN bằng phương pháp đường cong tổn thất. 42

2.3.4.3 Đường cong tổn thất công suất trong lưới điện cung cấp. 43

2.3.4.4 Phương pháp tính toán để xây dựng đường cong tổn thất. 45

2.3.4.5 Ứng dụng của đường cong tổn thất trong thiết kế, vận hành hệ thống cung cấp điện. 45

2.4 TÍNH TOÁN TTCS VÀ TTĐN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET. 47

2.4.1 Phương pháp đường công tổn thất theo thời gian của xuất tuyến (feeder

1-Songkhone) trạm Kengkok (mùa mưa). 47

2.4.2 Phương pháp đường công tổn thất theo thời gian của xuất tuyến (feeder 1-Songkhone) trạm Kengkok (mùa khô). 50

2.4 KẾT LUẬN 54

CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET. 55

3.1 BÀI TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG. 55

3.1.1 Tổn thất công suất trên một đoạn xuất tuyến phân phối. 55

3.1.2 Giảm tổn thất nhờ lắp đặt tụ bù. 55

3.1.3 Vị trí lắp đặt tối ưu bộ tụ điện. 58

3.1.4 Quan hệ về dung lượng của các tụ bù cố định. 59

3.2 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 60

3.4 KẾT LUẬN 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

- CB – CNV: Cán bộ công nhân viên

- DSM – Demand Side Management: Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng

- HTĐ: Hệ thống điện

- HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện

- HSKV: Hiệu suất khu vực

- KTNL: Kiểm toán năng lượng

- KDDV: Kinh doanh dịch vụ

- LĐPP: Lưới điện phân phối

- MBA: Máy biến áp

- PA : Phương án

- QLVH: Quản lý vận hành

- QLKD: Quản lý kinh doanh

- TOPO – Tie Open Point Optimization: Xác định điểm dừng tối ưu

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Tỷ lệ tổn thất điện năng của một số nước giai đoạn 2011-2014 6

2.4 Thống kê phụ tải điện năm 2017 của Công ty Điện lực Savannakhet 23 2.5 Thống kê số hộ có điện và chưa có điện tháng 5 năm 2018 của Công ty

Điện lực Savannakhet

24

2.7 Bảng tiêu thụ điện năng theo thời gian trong một ngày mùa mưa năm

2018 của xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

47

2.8 Số liệu tổn thất công suất theo thời gian trong một ngày mùa mưa năm

2018 của xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

48

2.9 Số liệu tổn thất công suất giả thiết của xuất tuyến F1-Songkhone trạm

Kengkok tỉnh Savannakhet

49

2.10 Bảng tiêu thụ điện năng theo thời gian trong một ngày mùa khô năm 2018

của xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

50

2.11 Số liệu tổn thất công suất theo thời gian trong một ngày mùa khô năm

2018 của xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

2.5 Biểu đồ loại khách hàng năm 2017 của công ty điện lực tỉnh Savannakhet 24

2.9 Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng đường cong tổn thất 44

2.12 Biểu đồ công suất theo thời gian trong một ngày mùa mưa năm 2018 của

xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

48

2.13 Kết quả tính toán đường cong tổn thất cho xuất tuyến F1-Songkhone trạm

Kengkok tỉnh Savannakhet trong ngày mùa mưa

49

2.14 Biểu đồ công suất theo thời gian trong một ngày mùa khô năm 2018 của

xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet

51

2.15 Kết quả tính toán đường cong tổn thất cho xuất tuyến F1-Songkhone trạm

Kengkok tỉnh Savannakhet trong ngày mùa khô

52

3.1 Xuất tuyến với phụ tải tập trung và phân bố đều(trước khi lắp tụ) 55

3.3 Giảm tổn thất với 2 bộ tụ điện với tiến trình giống như trước, phương

trình tổn thất mới là:

57

3.4 Ảnh thay dây dẫn cho xuất tuyến F2-Ban Đan trạm Phonsaiy 62

3.7 Đặt thiết bị chuyển mạng giữa xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok

và xuất tuyến F2 trạm Meung Phin

67

Hệ thống cung cấp điện đóng vai quan trọng trong việc ổn định chính trị, phát triển kinh tế của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cũng như chất lượng điện năng cần có một số vốn đầu tư rất lớn để xây dựng các nhà máy điện, hệ thống lưới điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ điện Từ đó sinh ra nhiệm vụ quản lý, vận hành tối ưu hệ thống điện để đảm bảo hiệu qủa kinh tế Đây là vấn đề yêu cầu đòi hỏi không những con người, tài chính mà còn cả vấn đề phát triển của khoa học nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong công tác cung cấp điện

Tính phức tạp của hệ thống điện không những được đặc trưng bởi cấu trúc, mà còn thể hiện ở tình trạng luôn phát triển theo thời gian và tính đa mục tiêu cần thỏa mãn với các mâu thuẫn tồn tại trong đó (vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, chất lượng điện năng tốt, giá thành rẻ ) Do vậy bài toán quản lý, điều khiển vận hành tối ưu hệ thống cung cấp điện là một bài toán lớn, đa mục tiêu, nhiều điều kiện ràng buộc Trong điều kiện hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học - kỹ thuật, các máy tính có tốc độ xử lý nhanh, nhiều phương pháp tính hiện đại nhưng việc giải bài toán tối ưu tổng quát vẫn chưa thực hiện được trọn vẹn, do vậy người ta thường tìm cách chia nhỏ bài toán với một vài mục tiêu cần phải tối ưu với các ràng buộc mà bài toán cần phải thỏa mãn

Trong hệ thống điện, có các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện, phụ tải Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng nhất định và độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất

Trong phạm vi luận văn cao học tác giả sẽ tập trung nghiên cứu các biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các chế độ vận hành hệ thống điện, vị trí các điểm mở của lưới phân phối sao cho hàm mục tiêu TTCS trong lưới điện dựa trên biểu

đồ phụ tải điển hình đạt giá trị nhỏ nhất, điện áp tại các nút thay đổi trong một giới hạn

cho phép, đồng thời, tính toán giá trị TTĐN bằng việc áp dụng phương pháp đường cong tổn thất

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu là lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet nước CHDCDN Lào Cấu trúc lưới phức tạp, dây dẫn nhiều chủng loại, tiết diện dây nhỏ, không đồng nhất, các thiết bị đóng cắt được đưa lên lưới tạo nên các phương án kết lưới đa dạng Đồng thời đây là khu vực tập trung nhiều phụ tải và nhiều nguồn nên có khả năng kết lưới mạch vòng để hỗ trợ lẫn nhau, chuyển đổi phương thức cấp điện cho khách hàng trong những trường hợp cần thiết Với lý do đó, đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu các biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet

- Tính toán các công suất và điện áp tại các nút

- Phân tích tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật

- Xác định vị trí và dung lượng tụ bù để nâng cao hiệu quả kính tế

- Xác định được vị trí phân đoạn đường dây khi vận hành để nâng cao độ tin cậy giảm tổn thất điện năng

1.4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế

Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện tỉnh Savannakhet

Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình trong và ngoài nước, tạp chí, các trang web chuyên ngành điện…đề cập tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới cung cấp điện

Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần mềm CYMDIST để thao tác tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng

1.5 Ý nghĩa của đề tài

Việc tính toán tổn thất điện năng lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet nhằm lựa chọn được phương án kết lưới hợp lý với mục tiêu hàm tổn thất điện năng là nhỏ nhất đồng thời vẫn đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật, từ đó giúp tìm ra được các giải pháp vận hành và giải pháp quản lý, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet

1.6 Đặt tên đề tài

Căn cứ vào đối tượng và phạm vi nghiên cứu, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên

cứu, luận văn được đặt tên: “Các biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện

phân phối tỉnh Savannakhet, Lào”

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm các phần sau:

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3 Mục tiêu nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế

5 Ý nghĩa của đề tài

6 Đặt tên đề tài

Chương 1: Tổng quan về tính toán phân tích chế độ làm việc của lưới điện để nâng

cao hiệu quả kinh tế

Chương 2: Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng lưới điện tỉnh

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI

ĐIỆN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ 1.1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Lưới điện phân phối có các đặc điểm về thiết kế và vận hành khác với lưới điện truyền tải Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng và có tổn thất khá lớn

Chế độ vận hành bình thường của lưới điện phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, Hiện nay LĐPP thường được xây dựng theo cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hở Trong mạch vòng, các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly hoặc thiết bị nối mạch vòng, các thiết bị này vận hành ở vị trí mở, khi cần sửa chữa hoặc có sự cố đường dây thì các dao cách ly phân đoạn sẽ được đóng hoặc mở tùy thuộc vào điểm có sự cố và việc cấp điện cho phụ tải được liên tục

Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm phân phối khu vực gồm: 115/22kV; 22/12,7kV Lưới điện phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện cho một địa phương có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50 km

Phụ tải của lưới điện phân phối đa dạng và phức tạp, bao gồm phụ tải sinh hoạt, dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần cùng trong một hộ sinh hoạt Công suất phụ tải lớn, đường dây lại dài vượt quá khả năng của cấp điện áp đang sử dụng Ngoài ra, các thiết bị điện vận hành trên lưới cũng như phụ tải chưa có quy định về các chỉ tiêu kỹ thuật để nâng cấp chất lượng điện lưới như các thông số kỹ thuật, hiệu suất thiết bị Phụ tải điện chưa có quy định về hệ số công suất, chế độ làm việc, số lượng sóng hài cũng chưa có chương trình quản lý phụ tải, dẫn đến chất lượng cung cấp điện chưa cao

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

và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, tryền tải

và phân phối điện năng

Do phụ tải ngày càng phát triển với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần xây dựng các nhà máy có công suất lớn Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà máy điện được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu Trong khi đó các trung tâm phụ tải ở xa,

do vậy phải dùng lưới điện truyền tải đề chuyển tải điện năng đến các hộ phụ tải Vì lý

do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải xây dựng lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối trung áp tỉnh Savannakhet có các cấp điện áp 12.7-22kV dùng để phân phối điện năng cho các trạm biến áp phân phối trung áp – hạ áp, lưới điện phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải hạ áp Lưới điện phân phối có nhiệm vụ đảm bảo chất lượng điện cung cấp cho phụ tải Vì vậy, việc nghiên cứu thiết

kế, vận hành hệ thống lưới điện phân phối là hết sức quan trọng

Sự tăng cường của lưới phân phối và truyền tải rất nhanh Do tính lịch sử lưới điện phân phối Savannakhet tồn tại nhiều cấp điện áp khác nhau (12,7 kV và 22 kV),

đã gây ra nhiều khó khăn trong công tác quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành lưới điện Để khắc phục tình trạng trên bộ năng lượng có quyết định của nhà nước về việc

sử dụng cấp điện áp phân phối 22 kV trên toàn quốc

Việc phát triển lưới điện còn có nhiều khó khăn về vốn đầu tư nhưng tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh trong thời kỳ đổi mới, việc quản lý lưới điện chưa có tiêu chuẩn thiết bị, chế độ làm việc, chương trình quản lý phụ tải, dẫn đến chất lượng cung cấp điện kém, hiệu quả kinh tế thấp

1.2 TỔNG QUAN VỀ TTCS VÀ TTĐN TRONG LĐPP

1.2.1 Giới thiệu khái quát

Tổn thất công suất (TTCS) và tổn thất điện năng (TTĐN) trong lưới điện truyền tải và LĐPP có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện Giảm TTĐN làm giảm giá thành sản xuất điện năng và góp phần làm giảm công suất phát của nguồn điện, đồng thời cải thiện chất lượng điện năng nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng Có nhiều phương pháp giảm TTĐN khác nhau, tuy nhiên với mỗi phương thức kết lưới khác nhau, các đặc tính phụ tải khác nhau, ở từng giai đoạn cụ thể sẽ có giải pháp giảm tổn thất khác nhau, nhằm mục đích mang lại hiệu quả như vậy, cần phải áp dụng những phương pháp tính toán, phân tích TTĐN hoàn thiện Hiệu quả của việc đưa ra giải pháp giảm TTĐN đúng gần như phụ thuộc hoàn toàn vào độ chính xác, sự phù hợp của các phương pháp tính toán, phân tích TTĐN của lưới điện Chính vì vậy, vấn đề lựa chọn phương pháp tính toán TTĐN trong hệ thống điện đặc biệt là lưới điện phân phối, đóng vai trò đặc biệt quan trọng Để có cơ

sở cho việc phân tích các nội dung trên, trước hết chúng ta nêu lại một số khái niệm cơ bản về TTCS và TTĐN

Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống và vai trò của công tác quản lý Tổn thất điện năng bao gồm TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật

TTĐN kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện Dòng điện đi qua máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện trên hệ thống lưới điện đã làm phát nóng MBA, đường dây và các thiết bị dẫn điện, làm tiêu hao điện năng Đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang dòng điện qua cáp ngầm và tụ điện còn tổn thất do điện môi

TTĐN phi kỹ thuật (còn gọi là TTĐN thương mại) xảy ra do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện như: lấy cắp điện dưới nhiều hình thức, do chủ quan của người quản lý khi mất pha, công tơ chết, cháy không xử lý, thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc khi sai chỉ số… dẫn đến điện năng bán cho khách hàng đo được qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng khách hàng sử dụng

Bảng 1.1 Tỷ lệ tổn thất điện năng của một số nước giai đoạn 2011-2014

(Theo Tạp chí điện lực – chuyên đề thế giới điện)

1.2.2 Bài toán về tổn thất công suất

Đặc tính của truyền tải điện năng là khi có dòng điện chạy trong lưới điện luôn luôn xảy ra hiện tượng tổn thất điện áp trên đường dây và trong MBA Hiện tượng này làm cho điện áp ở đầu nguồn và phụ tải chênh lệch nhau Thường là điện áp ở phụ tải thấp hơn ở đầu nguồn, trừ trường hợp đường dây siêu cao áp vận hành ở chế độ non tải điện áp ở cuối đường dây có thể cao hơn đầu nguồn; TTCS trên lưới điện và trong MBA làm cho công suất của phụ tải nhỏ hơn công suất của nguồn điện; TTĐN trên lưới và trong MBA làm cho điện năng của phụ tải nhỏ hơn điện năng của nguồn điện

a Tổn thất công suất trên đường dây

Tổn thất tác dụng trên đường dây ba pha xoay chiều với một phụ tải ở cuối đường dây được xác định như sau:

U: điện áp dây của mạng điện (kV)

R, X: điện trở và điện kháng của đường dây (Ω)

b Tổn thất công suất trong máy biến áp

TTCS trong máy biến áp có thể phân tích thành hai thành phần:

- Thành phần không phụ thuộc và phụ thuộc phụ tải Thành phần không phụ thuộc phụ tải là tổn thất trong lõi thép của MBA, còn gọi là tổn thất không tải Tổn thất không tải chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của MBA Tổn thất không tải được xác định theo các số liệu kỹ thuật của MBA:

Trong đó: 0 0

% *100

i0%: dòng điện không tải tính theo %

∆P0, ∆Q0: TTCS tác dụng, tổn thất CSPK khi không tải

-Thành phần thứ hai phụ thuộc vào công suất tải qua MBA, gọi là tổn thất đồng hay tổn thất ngắn mạch

Với MBA hai cuộn dây, tổn thất đồng được xác định:

2

2 2 2

2

% *3

c Tổn thất điện năng trên đường dây

Một phần năng lượng bị mất đi trong quá trình truyền tải gọi là TTĐN Trên đường dây, với phụ tải cố định và tổn thất tác dụng DP, TTĐN DA trong thời gian t bằng:

D = D A P t * = 3 RI t2 (kWh) (1.9)

Nhưng trong thực tế, dòng điện (hay công suất) phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, nên TTCS DP cũng thay đổi theo thời gian, vì vậy không thể tính TTĐN theo công thức (1.9) Nếu phụ tải thay đổi theo thời gian thì TTĐN DA được tính theo:

TTĐN trong MBA gồm hai phần: phần không phụ thuộc vào phụ tải xác định theo thời gian làm việc của MBA và phần phụ thuộc vào phụ tải xác định theo thời gian TTCS cực đại τ

2 max

1.2.3 Bài toán về tổn thất điện năng trong thiết kế

Khi tính toán thiết kế, Với yêu cầu độ chính xác không cao, có thể áp dụng nhiều cách tính gần đúng ngay cả khi rất thiếu thông tin Trên cơ sở giả thiết đã xác định TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại DPmax TTĐN được tính theo công thức đơn giản sau:

(1.14) Với cách tính này chỉ cần xác định 2 đại lượng DPmax và t, trị số DPmax có thể xác định chính xác theo các chương trình tính toán đã nêu hoặc theo các cách tính gần đúng Khó khăn chính là giá trị t không thể xác định chính xác được, thường trong tính toán của chúng ta hiện nay giá trị của t được xác định theo các biểu thức sau:

− Công thức kinh nghiệm:

4 max

max

min max

max

287601

87608760

.2

P p P

p T

T T

8760 87 , 0 8760 13 , 0

− Tra đường cong tính toán:

)cos,

Các công thức trên chỉ là gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hóa, nhất

là được xác định trên những lưới điển hình, có cấu trúc tiêu chuẩn của nước ngoài, điều này có thể không phù hợp cho lưới điện nước ta

1.2.4 Tính toán TTĐN trong quản lý vận hành lưới điện phân phối

Trong các bài toán vận hành các yêu cầu sau đây thường được đặt ra cho bài toán xác định TTĐN:

Trị số TTĐN phải phản ánh thực trạng đang có của LPP điện Lưới có thể mang các đặc trưng riêng không giống với các LPP khác (thậm chí phi tiêu chuẩn)

- Xét đến các đặc trưng cụ thể của biểu đồ phụ tải các nút

Phản ánh được các yếu tố tác động làm thay đổi trị số TTĐN, đặc biệt là các yếu

tố điều khiển vận hành (ví dụ: thay đổi đầu phân áp, đóng cắt dung lượng bù, thay đổi

số lượng các phần tử vận hành song song…)

Những yêu cầu trên đã dẫn đến phải áp dụng những phương pháp riêng để tính toán TTĐN trong điều kiện vận hành Trước hết, ngay trong cách xác định TTCS đã cần áp dụng các mô hình đầy đủ hơn để xác định DPmax Mô hình phải phản ánh được các yếu tố về chế độ điều chỉnh điện áp, trạng thái các thiết bị bù Trong các tính toán thiết kế thường chỉ tính theo chế độ trung bình, bởi không cần thiết và cũng chưa có các số liệu điều khiển vận hành trong thời gian thực

Mặt khác để đảm bảo có độ chính xác cao việc xác định TTĐN không thể chỉ căn

cứ vào một vài thông số của biểu đồ phụ tải (như Tmax, Pmax) mà phải căn cứ vào toàn

bộ biểu đồ Yêu cầu này đã dẫn đến cách áp dụng phương pháp tính trực tiếp vẫn thường được áp dụng hiện nay trong nhiều tài liệu Phương pháp đòi hỏi phải có được các biểu đồ phụ tải điển hình phản ảnh được thực trạng của HTCCĐ

Ngoài ra, nhược điểm của phương pháp tính trực tiếp là khối lượng tính toán lớn, không thể hiện được các thông tin chung trong kết quả nghiên cứu

1.3 BÀI TOÁN NÂNG CAO HIỂU QUẢ KINH TẾ LĐPP

1.3.1 Tính kinh tế của việc giảm tổn thất

Cần thiết phải liệt kê các tác dụng của các công tác giảm tổn thất điện năng để có thể đánh giá các lợi ích kinh tế do giảm tổn thất mang lại, trong quá trình phân phối điện năng từ nhà máy đến phụ tải, tổn thất là không tránh khỏi do các tính chất về điện

và việc đo lượng điện năng trong hệ thống điện, tổn thất này bao gồm tổn thất ở khâu truyền tải và phân phối

Vì phụ tải có ảnh hưởng đến tổn thất không phải luôn cố định, tổn thất điện năng

có thể giảm thông qua việc áp dụng hệ số phụ tải để giảm tổn thất điện năng vào lúc phụ tải xác định

Có nhiều phương pháp để tính toán việc giảm tổn thất điện năng nhưng có lẽ phương pháp hợp lý nhất là đánh giá chi phí nhiên liệu trong việc cung cấp điện

Tổn thất công suất (TTSC) và tổn thất điện năng (TTĐN) trong LĐPP có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện Giảm tổn thất điện năng làm giảm giá thành sản xuất điện năng và góp phần làm giảm công suất phát của nguồn điện, đồng thời cải thiện chất lượng điện năng nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng Có nhiều phương pháp giảm tổn thất điện năng khác nhau, tuy

nhiên với mỗi phương thức kết lưới khác nhau, các đặc tính phụ tải khác nhau, ở từng giai đoạn cụ thể sẽ có giải pháp giảm tổn thất khác nhau, nhằm mục đích mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất, phù hợp với điều kiện hiện tại Để có được kết quả như vậy, cần phải áp dụng những phương pháp tính toán, phân tích TTĐN hoàn thiện Hiệu quả của việc đưa ra giải pháp giảm TTĐN đúng gần như phụ thuộc hoàn toàn vào độ chính xác, sự phù hợp của các phương pháp tính toán, phân tích TTĐN của lưới điện Chính

vì vậy, vấn đề lựa chọn phương pháp tính toán TTĐN trong hệ thống điện đặc biệt là lưới điện phân phối, đóng vai trò đặc biệt quan trọng Để có cơ sở cho việc phân tích các nội dung trên, trước hết chúng ta nêu lại một số khái niệm cơ bản về TTCS và TTĐN

Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào đặc tính của mạng điện, lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống và vai trò của công tác quản lý Tổn thất điện năng bao gồm TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật

TTĐN kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện Dòng điện đi qua máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện trên hệ thống lưới điện đã làm phát nóng MBA, đường dây và các thiết bị dẫn điện, làm tiêu hao điện năng Đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang dòng điện qua cáp ngầm và tụ điện còn tổn thất do điện môi

TTĐN phi kỹ thuật ( còn gọi là TTĐN thương mại ) xảy ra do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện như: lấy cắp điện dưới nhiều hình thức, do chủ quan của người quản lý khi mất pha, công tơ chết, cháy không xử lý, thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số dẫn đến điện năng bán cho khách hàng đo được qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng khách hàng sử dụng

1.3.2 Các biện pháp giảm tổn thất

Các biện pháp điển hình sau đây thường được quan tâm nhiều trong công tác giảm tổn thất điện năng lưới điện

+ Cải tạo lưới điện đang vận hành

Các hệ thống điện phân phối thường được hình thành và phát triển nhanh chóng tại các địa phương bắt đầu từ một thời kỳ khởi tạo nào đó Cấu trúc tự nhiên được hình thành sau nhiều năm thường không hợp lý, sơ đồ chắp vá, công suất trạm không phù hợp và không nằm tại những vị trí tối ưu so với nơi tập trung phụ tải, bài toán được đặt

ra là cần phải xác định một cấu trúc hợp lý liên kết các đường dây và trạm sao cho hệ thống lưới điện phân phối phải đảm bảo nhu cầu điện năng trong một thời gian tương đối dài, một số các biện pháp cơ bản về cải tạo lưới nhằm chống tổn thất như sau:

- Phát triển trục hệ thống truyền tải

Xây dựng các đường dây truyền tải chính xuyên qua các vùng trong nước có cấp điện áp 110 kV, 154 kV, 220 kV, 345 kV, 500 kV như vậy sẽ tạo bán kính cấp điện hợp lý và khả năng tải cao

- Xây dựng các nhà máy và các trạm ở các trung tâm phụ tải

Phần lớn điện năng được cung cấp từ các nhà máy ở xa trung tâm phụ tải, xây dựng các nhà máy nhiệt điện lớn gần trung tâm phụ tải cải thiện sự mất cân đối trong việc điều độ hệ thống, điều này làm giảm được sự phân tán công suất trên đường dây dài, góp phần giảm tổn thất truyền tải và phân phối

- Đơn giản hóa các cấp điện áp

Chẳng hạn cấp điện áp 66 kV dần dần được thay bằng cấp 110 kV và chỉ còn cấp điện áp 110 kV, 220 kV, trên lưới tuyền tải cũng nhằm mục đích giảm tổn thất

- Thay các đường dây phân phối trung áp, hạ áp và biến đổi hệ thống phân phối một pha thành ba pha

Các đường dây cũ bị quá tải do phụ tải phát triển cần được thay bằng dây dẫn có đường kính lớn hơn hoặc là cải thiện các đường dây ba pha điện áp 220V thành điện

áp 380V

Các đường dây một pha trên mạng nông thôn do khoảng cách dài nên gây sụt áp

và tổn thất điện năng được chuyển đổi thành đường dây ba pha

- Đặt tụ bù nâng cao cosφ đường dây

Hệ số công suất thấp gây ra bởi các phụ tải động cơ cảm ứng, cùng với tính cảm của đường dây, điều này gây ra sụt áp lớn và tổn thất điện năng nhiều hơn trên đường dây Tụ điện bù ngang trên đường dây được dùng ở những nơi cần điều chỉnh cosφ cao hơn trên cơ sở của việc đo hệ số công suất trên đường dây phân phối, các nơi tiêu thụ

có động cơ bắt buộc phải đặt tụ điện Cosφ ở cuối đường dây được yêu cầu từ 0,95; các phụ tải có cosφ thấp bị phạt với giá tiền điện cao hơn Gần đây, các đồ điện gia dụng có hệ số công suất thấp Chẳng hạn như đèn huỳnh quang cũng có đặt tụ điện

0,85-bù cosφ ngay tại nơi sản xuất Tuy vậy, vấn đề đặt ra cho máy phát điện có cosφ dung (cosφ sớm) vào những lúc phụ tải cực tiểu, dẫn đến tự kích máy phát là một vấn đề cần nghiên cứu

- Giảm tổn thất trong các máy biến áp phân phối

Tổn thất sắt của máy biến áp phân phối chiếm một phần lớn của tổn thất, việc dùng các máy biến áp có tổn thất sắt thấp (lõi sắt cuốn) thay cho các máy biến áp cũ cũng làm giảm tổn thất đáng kể

+ Cải thiện về điều kiện vận hành

Các biện pháp điển hình được quan tâm nhiều trong công tác quản lý vận hành lưới điện

- Giảm tổn thất thông qua điều độ kinh tế trong hệ thống

Với khả năng dự trữ sẵn có của các nhà máy điện để đảm bảo chất lượng điện năng về điện áp và tần số, việc điều độ hệ thống được thực hiện bởi điều độ trung tâm

và điều độ địa phương

Tác dụng của vận hành kinh tế trong hệ thống điện đã giảm được tổn thất điện năng (một trong những rằng buộc về vận hành) qua việc duy trì điện áp ổn định trong

hệ thống, cực tiểu công suất phản kháng phát ra ở nhà máy

- Cung cấp trực tiếp bằng điện áp cao trên các phụ tải

Các phụ tải công suất lớn có số lượng càng ngày càng tăng được khuyến khích nhận điện trực tiếp từ điện áp cao qua trạm biến áp phân phối đặt ngay tại nơi tiêu thụ Điều này làm giảm tổn thất điện năng do cung cấp quá nhiều cấp điện áp, chẳng hạn phát triển các cấp điện áp 110 kV, 35 kV để dễ dàng nối đến các phụ tải lớn bằng các cấp điện áp này thay vì cung cấp từ các cấp điện áp 6, 10, 22 kV

-Giảm tổn thất thông qua cải thiện hệ số phụ tải

Hệ số phụ tải còn được gọi là hệ số điền kín phụ tải, khi hệ số phụ tải của hệ thống thấp, khả năng phát triển để cung cấp cho phụ tải cực đại càng lớn, điều này có nghĩa là phải đầu tư nhiều hơn cho nguồn và lưới điện và tổn thất công suất tỷ lệ với bình phương của cường độ dòng điện cũng từ đó mà tăng lên

Hệ số phụ tải có thể được cải thiện nâng lên nếu làm cho đồ thị phụ tải được bằng phẳng hơn bằng cách hạn chế sử dụng điện vào những giờ cao điểm và chuyển sang sử dụng vào những giờ thấp điểm, thay đổi quy trình sản xuất của các phụ tải công nghiệp để có đồ thị phụ tải hợp lý Điều này không phải dễ dàng làm được theo ý muốn của công ty điện lực, chỉ có cách là điều chỉnh lại giá bán điện theo giờ nghĩa là bán giá cao tại lúc phụ tải đỉnh và giá thấp hơn vào lúc phụ tải cực tiểu để người tiêu thụ điện ý thức về một kế hoạch sử dụng điện cho chính mình

- Giảm diện tích trung bình phân phối điện trên mỗi kWh điện năng do phụ tải yêu cầu tăng lên

Trong một vùng cho trước, việc tăng công suất tiêu thụ cũng có nghĩa là giảm khoảng cách truyền tải điện và diện tích vùng phân phối cho mỗi kWh điện năng cung cấp vì sẽ phải xây dựng thêm nhiều trạm biến áp trong vùng và do đó giảm được tổn thất điện năng, tất nhiên điều này khó có thể đạt được bằng mọi cố gắng của công ty điện lực nhằm giảm tổn thất điện năng, đây chỉ là một kiểu giảm tổn thất tự nhiên mà yếu tố chính của giảm tổn thất là khi yêu cầu sử dụng điện tăng lên nhanh chóng Với cùng một lý do này mà các trạm biến áp phân phối đặt ở nơi thích hợp cũng có tác dụng giảm tổn thất tương tự

+ Giảm tổn thất đối với tổn thất thương mại

Các biện pháp giảm tổn thất thương mại tuy không mới, vấn đề là cách thức triển khai để có hiệu quả cao nhất tùy theo đặc điểm thực tế Các biện pháp giảm tổn thất thương mại như sau:

Đảm bảo chất lượng kiểm định ban đầu công tơ đo đếm chính xác trong cả chu

kỳ làm việc và thực hiện kiểm định, thay thế định kỳ công tơ đúng thời hạn theo quy định ( 5 năm đối với công tơ một pha, 2 năm với công tơ ba pha )

Đối với hệ thống đo đếm lắp đặt mới cần đảm bảo thiết kế lắp đặt hệ thống đo đếm bao gồm công tơ, TU, TI và các thiết bị giám sát từ xa (nếu có) đảm bảo cấp chính xác, được niêm phong kẹp chì và có các giá trị định mức (dòng điện, điện áp, tỉ

số biến ) phù hợp với phụ tải, đảm bảo không có sai sót trong quá trình lắp đặt

Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đo đếm ( công tơ, TU, TI ) để đảm bảo các thiết

bị đo đếm trên lưới được niêm phong quản lý tốt, có cấp chính xác phù hợp đảm bảo

đo đếm đúng, kịp thời phát hiện và thay thế ngay thiết bị đo đếm bị sự cố (công tơ kẹt cháy, TU, TI, cháy hỏng ) hư hỏng hoặc bị can thiệp trái phép trên lưới điện

Từng bước áp dụng công nghệ mới, lắp đặt thay thế các thiết bị đo đếm có cấp chính xác cao cho phụ tải lớn, như thay thế công tơ điện tử ba pha, áp dụng các phương pháp đo xa, giám sát thiết bị đo đếm từ xa cho các phụ tải lớn nhằm tăng cường theo dõi, phát triển sai sót, sự cố trong đo đếm

Nâng cao chất lượng ghi, đảm bảo ghi đúng lộ trình, chu kỳ đảm bảo chính xác kết quả sản lượng để tính toán TTĐN, đồng thời cũng nhằm mục đích phát hiện kịp thời công tơ kẹt cháy, hư hỏng ngay trong quá trình ghi chỉ số để xử lý kịp thời

Khoanh vùng đánh giá TTĐN: thực hiện lắp đặt công tơ ranh giới, công tơ cho từng xuất tuyến, công tơ tổng từng TBA phụ tải qua đó theo dõi đánh giá biến động TTĐN của từng xuất tuyến, từng TBA công cộng hàng tháng và kế hoạch đến tháng thực hiện để có biện pháp xử lý đối với những biến động TTĐN, đồng thời dựa trên so sánh kết quả lũy kế với kết quả tính toán TTĐN kỹ thuật để đánh giá thực tế vận hành cũng như khả năng có TTĐN thương mại thuộc khu vực đang xem xét

Tăng cường công tác kiểm tra chống các hành vi lấy cắp điện, phối hợp với các

cơ quan truyền thông tuyên truyền ngăn ngừa biểu hiện lấy cắp điện Giáo dục các nhân viên quản lý vận hành, các đơn vị và người dân quan tâm đến vấn đề giảm TTĐN, tiết kiệm điện năng

Thực hiện tốt quản lý kìm, chì niêm phong công tơ, TU, TI, hộp bảo vệ hệ thống

đo đếm, xây dựng quy định kiểm tra, xác minh đối với các trường hợp công tơ cháy, mất cắp, hư hỏng nhằm ngăn ngừa hiện tượng thông đồng với khách hàng vi phạm

sử dụng điện Tăng cường phúc tra ghi chỉ số công tơ để đảm bảo việc ghi chỉ số đúng quy định của quy trình kinh doanh

1.4 ĐỘ TIN CẬY

1.4.1 Độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy

Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định

Mức độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian và một hoàn cảnh xác định, xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống hay phần tử Đối với hệ thống hay phần tử không phục hồi, xác suất là đại lượng thống kê, do

đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của

hệ thống hay phần tử, đối với hệ thống hay phần tử phục hồi như hệ thống điện và các

phần tử của nó, khái niệm khoảng thời gian không có ý nghĩa bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục Do đó độ tin cậy được đo bởi đại lượng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng

Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ

Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ

và được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng

Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng được gọi chung là độ tin cậy) hoặc độ không sẵn sàng chưa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các bài toán cụ thể, do đó phải sử dụng thêm nhiều chỉ tiêu khác cũng có tính xác suất như dưới đây:

- Tần số mất điện trung bình của hệ thống SAIFI (System average interruption frequency index)

- Tần số mất điện trung bình của khách hàng CAIFI (Customer average interruption frequency index)

- Thời gian mất điện trung bình của hệ thống SAIFI (System average interruption duration index)

- Thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIFI (Customer average interruption duration index)

- Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIFI (Customer total average interruption duration index)

- Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình ASAI (ASUI), (Average service availability (unavailability) index)

- Năng lượng không được cung cấp ENS (Energy not supplied index)

- Điện năng trung bình không được cung cấp AENS hay mất điện hệ thống trung bình (Average not supplied index)

- Chỉ số mất điện khách hàng trung bình ACCI (Average customer curtailment index)

1.4.2 Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc

hệ thống

Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp, hệ thống điện thường nằm trên địa bàn rộng của một quốc gia hay vùng lãnh thổ, khi các phần tử của hệ thống hư hỏng có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống, có thể chia thành 4 nhóm nguyên nhân gây mất điện như sau:

- Do thời tiết: giông sét, lũ lụt, mưa, bão, lốc xoáy

- Do hư hỏng các phần tử của hệ thống điện

- Do hoạt động của hệ thống:

+ Do trạng thái của hệ thống: độ ổn định, tần số, điện áp, quá tải

+ Do nhân viên vận hành hệ thống điện

- Các nguyên nhân khác: do đồ vật, cây cối, phương tiện vận tải, đào đất, hỏa hoạn, phá hoại

Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân Khi xảy ra sự cố

hệ thống sẽ gây mất điện trên diện rộng, một số sự cố nguy hiểm và lan rộng do lụt, bão, khi đó có các đơn vị điện lực không đủ người, phương tiện, máy móc, thiết bị để phục hồi nhanh lưới điện trên một vùng địa lý rộng lớn và phức tạp Việc mất điện sẽ gây ra các hậu quả xã hội, kinh tế rất lớn

Theo hậu quả của mất điện, các phụ tải được chia làm 2 loại:

a Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả mang tính chính trị xã hội

b Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế

Đối với loại (a), phụ tải cần được cấp điện với độ tin cậy cao nhất có thế Còn đối với loại (b), là bài toán kinh tế-kỹ thuật trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tư vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế do mất điện

Có hai khái niệm về tổn thất kinh tế do mất điện

a Tổn thất kinh tế cho các cơ sở sản xuất, kinh doanh cụ thể, đó là tổn thất kinh

tế mà các cơ sở này phải chịu khi mất điện đột ngột hay theo kế hoạch

Khi mất điện đột ngột, sản phẩm sẽ bị hỏng, sản xuất ngừng trệ gây ra tổn thất kinh tế, tổn thất này có thể phụ thuộc số lần mất điện hoặc điện năng bị mất hoặc đồng thời cả hai, khi mất điện theo kế hoạch, tổn thất sẽ nhỏ hơn do cơ sở đã được chuẩn bị Hiện nay các Công ty điện lực đang tính thiệt hại này bằng giá trị của lượng điện năng trung bình bị mất tại các trạm biến áp phụ tải, tổn thất này được tính toán cho từng loại

xí nghiệp hoặc cơ sở kinh doanh cụ thể cung cấp điện cho các cơ sở này

b Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống điện, tổn thất này được tính toán

từ các tổn thất thất ở phụ tải và theo các quan điểm của hệ thống điện, nó nhằm phục

vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thỏa mãn được nhu cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện

Tổn thất này được tính cho lưới phân phối, lưới truyền tải và nguồn điện một cách riêng biệt, nó cũng được tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện, cho 1

kW hoặc 1 kWh tổn thất và cũng được tính cho độ dài thời gian mất điện

Tổn thất kinh tế do mất điện rất lớn, đồng thời về mặt chính trị - xã hội cũng đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao, khiến cho hệ thống điện ngày càng phải hoàn thiện về cấu trúc, cải tiến về vận hành để không ngừng nâng cao độ tin cậy Yếu tố độ tin cậy cho ảnh hưởng đến quyết định cấu trúc của hệ thống điện

- Cấu trúc nguồn điện: Độ dự trữ công suất, các tổ máy dự trữ lạnh

- Cấu trúc lưới: Mạch vòng kín, nhiều lộ song song, trạm nhiều máy biến áp, sơ

đồ trạm và nhà máy điện phức tạp

- Cấu trúc hệ thống điều khiển: Thiết bị bảo vệ, thiết bị chống sự cố, hệ thống thông tin, hệ thống điều khiển tự động, phương thức vận hành

- Cấu trúc hệ thống quản lý: kỹ thuật sẵn sàng can thiệp khi sự cố, dự trữ thiết bị, phương tiện đi lại, tổ chức sửa chữa sự cố và bảo dưỡng định kỳ

Để nâng cao độ tin cậy đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn, do đó độ tin cậy không phải được nâng cao bằng mọi giá, đầu tư vào nâng cao độ tin cậy chỉ có hiệu quả khi mức giảm tổn thất kinh tế do nâng cao độ tin cậy lớn hơn chi phí để nâng cao độ tin cậy Trong hàm mục tiêu của các bài toán xác định cấu trúc nguồn điện cũng như lưới điện đều có thành phần tổn thất do độ tin cậy được tính theo tổn thất kinh tế đã nói trên, tuy nhiên việc tính như vậy cũng gặp phải rất nhiều khó khăn Do đó còn có thể tính toán với yếu tố độ tin cậy như là điều kiện của bài toán, tức là sử dụng chỉ tiêu gián tiếp về độ tin cậy như:

- Xác suất không xảy ra mất điện (độ tin cậy) phải bằng hoặc lớn hơn giá trị nào

đó

- Xác suất xảy ra mất điện (độ rủi ro) phải nhỏ hơn giá trị nào đó

Các chỉ tiêu này được xác định trên cơ sở phân tích kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện

1.5 KẾT LUẬN

Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành điện ở tất cả các nước, đặc biệt trong bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lượng cung cầu điện năng như nước Lào hiện nay, giảm tổn thất điện năng có ý nghĩa rất lớn trong vận hành lưới điện, nó bao gồm các biện pháp cần đầu tư và không cần đầu tư, việc đầu tư phát triển mới nguồn điện, lưới điện, cải tạo nâng cấp lưới điện, đổi mới phương thức quản lý sản xuất kinh doanh nhằm thực hiện tốt công tác giảm tổn thất điện năng trong toàn hệ thống, đảm bảo hàng năm đều giảm tỷ lệ tổn thất xuống thấp hơn kế hoạch, đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp, tất cả đều nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả kinh tế hệ thống Đối với hệ thống điện năng đang vận hành, các yêu cầu đặt ra để mục tiêu nâng cao hiệu quả kinh tế bao gồm vấn đề: giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện

Đặc điểm vận hành của lưới điện phân phối: chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện có thể sử dụng cấu trúc mạch vòng kín nhưng vận hành hở Các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đưa đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hở

Có nhiều biện pháp giảm tổn thất công suất trong mạng điện như: đặt thiết bị bù công suất phản kháng, đặt các thiết bị điều chỉnh công suất trong mạng điện kín không đồng nhất, cắt các máy biến áp trong chế độ phụ tải cực tiểu, nâng cao điện áp vận hành của mạng

Luận văn tập trung nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối, từ đó tính toán lựa chọn các phương án vận hành giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy trong các trường hợp phụ tải cao điểm, thấp điểm và bảo quản định kỳ xử lý sự cố lưới điện trên hai chỉ tiêu là đảm bảo chất lượng điện áp tại các nút, tổn thất công suất và tổn thất điện năng bé nhất

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI

ĐIỆN TỈNH SAVANNAKHET 2.1 GIỚI THIỆU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên – xã hội tỉnh Savannakhet

Tỉnh Savannakhet là một tỉnh tại miền trung Lào, tỉnh lỵ của tỉnh này là thành phố Kaysone Phomvihane Tỉnh này giáp tỉnh Khammuane về phía bắc, tỉnh Salavane

về phía nam, nước Việt Nam về phía đông và Thái Lan về phía tây Cầu Hữu Nghị nối tỉnh này với tỉnh Mukdahan của Thái Lan và với Quảng trị qua đường số 9 thuộc Hành lang kinh tế Đông – Tây vừa được khánh thành

Savannakhet có 2 cửa khẩu quốc tế là cửa khẩu Mukdahan – Savannakhet (kết nối với Thái Lan bằng cầu Hữu Nghị Thái Lan số 2) và cửa khẩu Lao Bảo – Densavane kết nối với tỉnh Quảng trị Việt Nam bằng đường quốc lộ số 9

Tỉnh Savannakhet là tỉnh lớn nhất nước Lào và ở tọa độ 16.54° Bắc, 105.78° Đông, có diện tích 21.774 km2 chiếm tới 9,19% của tổng diện tích cả nước, có 1.000.976 dân (năm 2018), mật độ dân số là 45.9 người/ km2 bao gồm 15 huyện, 1,022 làng và 157.767 hộ gia đình

Các huyện của tỉnh Savannakhet như sau:

Hình 2.1 Vị trí tỉnh Savannakhet trên đất nước Lào

Hình 2.2 Bản đồ tỉnh Savannakhet

2.1.2 Đặc điểm LĐPP tỉnh Savannakhet

Trước năm 1972 toàn tỉnh Savanankhet chưa có hệ thống cung cấp điện thống nhất nhiều nơi còn sử dụng máy phát điện chạy bằng Diesel để cung cấp điện ở phố huyện Kaysone Phomvihane, phụ tải chủ yếu là sinh hoạt chiếu sáng Đến năm 1972

đã dùng điện từ Mukdahan (Thai Lan) Hiện nay cả tỉnh Savanankhet có điện sử dụng

của các làng chiếm 91.88% và hộ gia đình chiếm 96.12%

Hình 2.3 Sơ đồ lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet

Sự tăng cường của lưới điện phân phối và truyền tải rất nhanh Do tính lịch sử lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet tồn tại nhiều cấp điện áp khác nhau và có diện tích rất lớn, đã gây ra nhiều khó khăn trong công tác quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành lưới điện Để khắc phục tình trạng trên bộ năng lượng có quyết định của nhà nước về việc sử dụng cấp điện áp phân phối 22 kV trên toàn quốc

a Nguồn cung cấp điện

Để đảm bảo cho việc cung cấp điện liên tục, có độ tin cậy cao lưới điện tỉnh Savannakhet có nguồn cung cấp như sau:

Bảng 2.1 Tổng hợp nguồn cung cấp điện

phat

CS phát (MVA)

TCS phát (MVA)

Cấp điện áp (kV)

TCS (MVA)

Số tổ xuất tuyến

Cấp điện

áp (kV)

Để truyền tải điện năng đi xa người ta sử dụng các đường dây tải điện xoay chiều

và một chiều, hiện nay các cấp điện áp định mức đã được dùng ở Lào và các nước trên thế giới được phân chia thành nhiều cấp khác nhau để truyền tải và phân phối điện năng từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện năng cho phù hợp với sự phát triển kinh

tế của mỗi nước, khoảng cách truyền tải càng xa, công suất truyền tải càng lớn thì cấp điện áp càng phải cao để tránh tổn thất trên đường dây, người ta chia các lưới điện theo các cấp điện áp như sau:

Bảng 2.3 Thống kê năm 2017 của Công ty Điện lực Savannakhet

TT

9 Công suất MBA kVA 395,640

Phụ tải là thông số cần thiết để quy hoạch, thiết kế các phần tử của hệ thống và

để lập kế hoạch vận hành, biết chính xác phụ tải sẽ thiết kế được hệ thống điện tối ưu

có chi phí sản suất và phân phối điện nhỏ nhất và trong vận hành sẽ đạt được chi phí nhỏ nhất

Công suất tác dụng Pt sinh ra còn tiêu hao năng lượng của nguồn điện, công suất phản kháng Qt sinh ra từ trường mang tính cảm, không tiêu thụ năng lượng của nguồn điện, dòng điện do nó sinh ra khi chạy trong dây dẫn gây ra tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng

Biến thiên theo quy luật ngày đêm theo quy luật của sinh hoạt và sản xuất, tạo

ra đồ thị phụ tải ngày đêm, các phụ tải có tính chất giống nhau, cùng 1 phụ tải nhưng không có phụ tải ngày đêm nào giống nhau

Tại một thời điểm, phụ tải trong các ngày đêm khác nhau, biến thiên ngẫu nhiên quanh giá trị trung bình theo phân phối chuẩn

Phụ tải có tính chất mùa: trong những tháng khác nhau sẽ có giá trị khác nhau Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết đặc biệt là nhiệt độ môi trường mùa mưa hoặc khô

Phụ tải biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm nối vào lưới điện ở các nút điện

áp cao P, Q tính theo công suất sau:

)

2

0 2 0 1 0 0

đm

f

f U

U a U U a a P

đm

f

f U

U b U U b b Q

kế lưới điện người ta thường phân biệt: lưới đô thị, lưới nông thôn và lưới công nghiệp

Hình 2.4 Biến thiên phụ tải theo thời gian (a) Một ngày (b) Một tuần (c) Nhiều năm Trong tính toán phụ tải, các hộ dùng điện có quy luật hoạt động giống nhau tạo thành một loại phụ tải có phương pháp tính toán riêng, có các loại phụ tải như bảng sau:

Bảng 2.4 Thống kê phụ tải điện năm 2017 của Công ty Điện lực Savannakhet

Số không

có điện Số lượng

Số có điện

2.2.1 Tổng quan về vấn đề tính toán phân tích chế độ xác lập hệ thống cung cấp điện

Giải tích (chế độ xác lập) của lưới điện (PF: Power Flow, Load Flow Calculation) là xuất phát từ các phương trình chế độ xác lập để xác định phân bố dòng,

áp, công suất trong lưới, bằng cách giải các phương trình này

Xét chế độ xác lập của hệ thống điện trong trạng thái vận hành bình thường Hệ thống được giả định đang vận hành đối xứng và được biểu diễn bằng sơ đồ một pha

Hệ thống bao gồm nhiều nút và nhánh, các tổng trở được tính theo hệ đơn vị tương đối

Hệ phương trình cân bằng hệ thống có thể được thiết lập theo nhiều phương pháp dòng điện vòng Tuy nhiên, phương pháp điện áp nút là thuận tiện hơn cho việc tính toán phân tích hệ thống điện vì nó đơn giản trong thuật toán và lập trình trên máy tính Hơn nữa số phương trình điện áp nút cũng ít hơn số phương trình dòng điện vòng Thiết lập hệ phương trình cân bằng hệ thống dưới dạng tổng dẫn nút sẽ cho kết qủa là một hệ phương trình đại số tuyến tính phức chứa biến là các dòng điện nút Khi các dòng điện nút được xác định, từ hệ phương trình trên có thể tìm được điện áp các nút Tuy nhiên, trong tính toán phân tích hệ thống điện, số liệu ban đầu tại các nút thường cho là công suất chứ không phải dòng điện Vì vậy, hệ phương trình cân bằng trong hệ thống điện thường được lập theo biến công suất, được gọi là hệ phương trình cân bằng công suất, trở thành hệ phương trình phi tuyến và có thể được giải dựa trên

sự kết hợp giữa việc sử dụng đại số ma trận và giải tích mạng điện bằng các thuật toán lặp với sự trợ giúp của máy tính

Phương pháp ma trận cho phép sử dụng những biến toán học chặt chẽ, biển diễn gọn, rõ ràng, có thuật toán đơn giản và sử dụng rộng rãi các chương trình mẫu, rất có hiệu lực khi cần xác định những thông số trạng thái của mạng điện khi thay đổi các số liệu ban đầu (về nguồn, phụ tải, cấu trúc mạng điện, thống số phần tử )

Khi tính toán giải tích mạng điện thường dùng phương pháp lặp Nội dung của phương pháp lặp là chuyển dần lời giải sơ bộ nào đó đến lời giải chính xác hơn, vì vậy còn gọi là phương pháp gần đúng liên tiếp Lời giải sơ bộ có thể lấy bằng cách dự đoán Trong mạng điện có những thông số tuy không biết chính xác trị số nhưng biết được khá chắc chắn miền dao động của chúng Các phép lặp sử dụng để tính toán mạng điện thường được áp dụng là: phép lặp Gauss – Seidel, phép lặp Newton – Raphson và phương pháp tách biến

Tính toán chế độ xác lập của mạng điện cho phép xác định được các thông số trạng thái làm việc bao gồm độ lớn và góc pha điện áp tại các nút, phân bố công suất tác dụng và phản kháng trên các nhánh đường dây dựa trên thông số của các phần tử trong mạng như tổng trở các nhánh và các số liệu về nguồn và phụ tải Từ những thông

số trạng thái cơ bản trên đây ta có thể xác định tiếp những thông số đặc trưng khác như tổn thất công suất, tổn thất điện năng Kết qủa tính toán chế độ xác lập trước sự cố

cũng đồng thời là dữ liệu ban đầu để tính toán chế độ sự cố ngắn mạnh và không đối xứng

Phân tích tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện là nội dung cơ bản của nhiều bài toán vận hành hay thiết kế hệ thống điện Kết quả tính toán cho phép đánh giá được nhiều chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện đang vận hành hoặc phương án định thiết kế cải tạo Kết quả tính toán còn cho các thông tin cần thiết trong việc lựa chọn các trang thiết bị bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tính toán phân tích chính xác và nhanh chóng các chế độ hệ thống điện là điều kiện tiên quyết cho phép nâng cao hiệu qủa vận hành tối ưu hệ thống điện Tính toán phân tích mạng điện cần thiết cho công tác lập chương trình vận hành, chọn đầu phân áp của máy biến áp, lập kế hoạch sản xuất điện năng và điều khiển các luồng công suất cho hiệu qủa Tính toán lượng công suất cũng là cơ sở cho nhiều tính toán phân tích khác như tính toán ngắn mạnh, phân tích ổn định qúa trình quá độ và phân tích an toàn

Các tính toán phân tích chế độ hệ thống điện không thể tách rời các yêu cầu sau đây:

- Mô phỏng toán học phù hợp các phần tử của hệ thống điện khi xem xét các bài toán cụ thể của qúa trình thiết kế và vận hành

- Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp và hiệu qủa, phát huy tối đa ưu thế của kỹ thuật tính toán trên máy tính

- Xác định đúng đắn và đầy đủ các tình huống cần đưa ra phân tích tính toán đối với hệ thống điện

+ Nút điều khiển điện áp (nút P-V): thường là nút phát, đã biết Pi và Ui Giới hạn về giá trị Qi cũng đã cho trước Các biến ở các nút này là công suất phản kháng Qi

và góc lệch pha điện áp δi

+ Nút cân bằng (nút V-δ): Đó là một trong những nút nguồn được chọn để cân bằng công suất trong hệ thống Môđun điện áp Ui và góc pha δi của nút cân bằng đã biết Để thuận tiện trong khi tính, góc pha điện áp thường lấy bằng 0 Công suất tác dụng và phản kháng của nút cân bằng được xác định theo điều kiện cân bằng công suất, số nút cân bằng trong các hệ thống lớn có thể là một hay một số nút

2.2.2 Các phương pháp lặp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện:

2.2.2.1 Phương pháp lặp Gauss – Seidel:

Xét nút i điển hình của mạng điện như hình vẽ, đường dây được biểu thị bằng sơ

đồ thay thế hình П, trở kháng cho trong hệ đơn vị tương đối

Hinh 2.6: Nút i của một hệ thống điện

Bài toán giải tích mạng điện với hệ phương trình đại số phi tuyến sẽ được giải quyết bằng kỹ thuật lặp

Trong biểu thức trên có 2 biến chưa biết tại mỗi nút Trong phương pháp Guus – Seidel sẽ giải tìm nghiệm Ui và thứ tự lặp trở thành:

n

j

k j ij k

i

cho i

cho i

i

Y

U Y U

jQ P

U

0

1 )

*(

( i ≠ j ) (2.4)

Trong đó:

Yi j : điện dẫn thực tế trong hệ đơn vị tương đối

Picho và Qicho : công suất tác dụng và phản kháng được cho tại nút i của mạng trong hệ đơn vị tương đối

Dòng điện bơm vào nút i giả thiết có giá trị dương Vì vậy, đối với các thanh góp

có công suất tác dụng và phản kháng bơm vào thanh góp, chẳng hạn thanh góp máy phát, Picho và Qicho có giá trị dương Đối với các nút tải, dòng công suất chạy ra khỏi thanh góp, vì vậy Picho và Qicho có giá trị âm

Giá trị Pi và Qi được tính theo:

Phương trình cân bằng công suất nút thường được biển diễn thông qua các phần

tử của ma trận tổng dẫn Trong ma trận n tổng dẫn Y bus :

- Các phần tử ngoài đường chéo chính : Yi j = - yi j

- Các phần tử đường chéo chính : Yi i = ( yi j )

Khi đó ta có :

*( )

1 1

cho cho n

k

i i

ij j k

 

 1    1 2

i k

i K

Để bài toán hội tụ nhanh ta có thể áp dụng hệ số gia tốc (trong mỗi bước lặp)

2.2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson

Thanh góp điển hình như hình 2.1, dòng vào nút i cho bởi biểu thức:

I

1

(2.11)

Trong phương trình trên j bao gồm cả nút i Giả sử Yi j = Yi j<ij và Uj = Uj<j, biểu diễn phương trình trên trong toạ độ cực ta có:

1

n

i ij j ij j j





D

) ( 2

) (

) ( 2

) (

2

) (

) ( 2 2

) ( 2

) (

2

) (

) ( 2 2

) ( 2

) (

2

) (

) ( 2 2

) ( 2

) ( 2 2

) (

) ( 2 2

) ( 2

n

k n k

n

n

k k

n

k n k

n

n

k k

n

k n k

n

n

k k

n

k k

n

n

k k

Q

U

Q U

Q

U

P U

P

U

P U

P

Q Q

Q Q

P P

P P

Trong phương trình trên, nút 1 được coi là nút cân bằng Ma trận Jacobian cho quan hệ tuyến tính giữa sự biến đổi nhỏ về góc pha điện áp Δδi(k) và độ lớn điện áp Δ|U|i(k) , với các biến đổi nhỏ về công suất tác dụng và công suất phản kháng ΔPi(k) và

ΔQi(k) Các phần tử của ma trận Jacobian là các đạo hàm riêng của Pi và Qi xác định tại giá trị Δδi(k) và Δ|U|i(k) Ta có thể viết dưới dạng rút gọn như sau:

và n-1-m ràng buộc công suất phản kháng, và ma trận Jacobian có cấp 2-m) J1 là ma trận cấp (n-1)x(n-1), J2 là ma trận cấp (n-1)x(n-1-m), J3 là ma trận cấp (n-1-m)x(n-1) và J4 là ma trận cấp (n-1-m)x(n-1-m).Các phần tử trên đường chéo và ngoài đường chéo của J1 là: