HUTECH
i B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP.HCM
TÔ VN TRC XÁC NH V TRÍ VÀ DUNG LNG HP
LÝ CA TCSC  CHNG NGHN
MCH TRÊN NG DÂY TRUYN TI
LUN VN THC S
CHUYÊN NGÀNH: THIT B, MNG VÀ NHÀ MÁY IN
MÃ S : 60 52 50

TP. H Chí Minh, tháng 06 nm 2012
HUTECH
i B GIÁO DC VÀ ÀO TO

Cán b phn bin 2: TS. Nguyn Vin Quc Lun vn thc s đc bo v ti Trng i hc K thut Công ngh
TP. HCM ngày 14 tháng 07 nm 2012.
Thành phn Hi đng đánh giá lun vn thc s gm:
1. TS. Nguyn Thanh Phng Ch tch Hi đng
2. TS. Võ Vit Cng Phn bin 1
3. TS. Nguyn Vin Quc Phn bin 2
4. PGS. TS. Trn Thu Hà U Viên
5. TS. Võ Hoàng Duy Th ký
Xác nhn ca Ch tch Hi đng đánh giá lun vn và Khoa qun lý
chuyên ngành sau khi lun vn đã đc sa cha.

Ch tch Hi đng đánh giá Lun vn Khoa qun lý chuyên ngành
HUTECH
iii TRNG H K THUT CÔNG NGH TP. HCM
PHÒNG QLKH – TSH
CNG HÒA XÃ HI CH NGHA VIT NAM
c lp - T do - Hnh phúc

Tp. H Chí Minh, ngày … tháng… nm 2012

NHIM V LUN VN THC S

H tên hc viên: Tô Vn Trc Gii tính: Nam.
Ngày, tháng, nm sinh: 10/11/1974 Ni sinh: Bình nh

TS. Trng Vit Anh.
Các s liu, kt qu mô phng nêu trong lun vn là trung thc, có
ngun trích dn và cha đc công b trong các công trình nghiên cu khác.

Tp. H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 nm 2012
Ngi thc hin lun vn Tô Vn Trc

HUTECH
v LI CM N

 hoàn thành đ tài lun vn thc s đúng thi hn, bên cnh s
c gng ca bn thân còn có s hng dn nhit tình ca quý thy cô,
cng nh s đng viên ng h ca gia đình và bn bè trong sut quá trình
hc tp nghiên cu và thc hin lun vn.
Xin chân thành bày t lòng bit n sâu sc đn thy TS. Trng
Vit Anh và gia đình đã ht lòng giúp đ và to điu kin tt nht cho tôi
hoàn thành lun vn này.
Xin chân thành bày t lòng bit n đn toàn th quý thy cô
Trng i hc K Thut Công Ngh thành ph H Chí Minh đã
tn tình truyn đt nhng kin thc quý báu cng nh to mi điu kin
thun li cho tôi trong sut thi gian hc tp nghiên cu ti trng.
Xin chân thành bày t lòng bit n đn gia đình, nhng ngi đã
không ngng đng viên, h tr và to mi điu kin tt nht cho tôi trong
sut thi gian hc tp và thc hin lun vn.

dung nghiên cu cng ch ra rng: vn đ trng tâm ca bài toán chng
quá ti là làm sao xác đnh đc đim thng xuyên b quá ti và xác
đnh v trí, dung lng hp lý đt TCSC đ chng nghn mch hiu qu
trên h thng đin.
Tính hiu qu và kh nng ng dng ca gii pháp đã đ xut đc
kim chng trên các h thng đin ba nút, by nút, mi bn nút ca
IEEE và li đin đng bng Sông Cu Long 9 nút. Nhng kt qu rút ra
t các li đin trên cho thy kh nng khoanh vùng, tìm kim tp hp
nhánh xung yu nht, xác đnh v trí và dung lng ca TCSC trong h
thng đin nhanh chóng, chính xác, hiu qu đem li li ích kinh t cao
trong truyn ti h thng đin.
HUTECH
vii ABSTRACT

The existing electrical systems always existing the weakest
branches can lead to overload regularly. When the power transmission
network will be congestion, that is the reason of price of electricity
production and of selling electricity to rise. In many solutions, the power
suppliers always look for ways to reduce production costs at power
problems same to at normal. One of the solutions mentioned in the
contents of this research is an effective application of TCSC (Thyristor
Controlled Seriers Capacitor) to control of power flow on the grid to
against overload. To solve this problem, content of the research is
presented in six chapters.
Research of minimun cut-set theory, Powerworld and max-flow
algorithms application to determine the set of the electrical system's
weakest branches opens many new ways of research against overload.

1.7 Ni dung ca lun vn 3
1.8 Tài liu tham kho 4

Chng 2: Tng quan 5
2.1 Nâng cao kh nng truyn ti ca h thng đin 5
2.2 Các công trình nghiên cu trc đây 7
2.2.1 iu đ k hoch ngun phát đin 7
2.2.2 iu đ ti 8
2.2.3 M rng đng dây truyn ti 9
2.3 Các loi thit b Facts 11
2.3.1 SVC (Static Var Compensator) 11
2.3.2 STATCOM (Static Synchronous Compensator) 13
2.3.3 UPFC (Unified Power Flow Controlled) 15
2.3.4 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) 15
2.4  xut phng án s dng TCSC 18
HUTECH
ix 2.4.1 Gii quyt đ ht quá ti khi tng ti 18
2.4.2 Nhn xét 21
2.5 Nhn xét và đ xut s dng mt ct ti thiu 22
2.5.1 Nhn xét 22
2.5.2  xut s dng mt ct ti thiu 24
2.5.2.1 Gii thiu 24
2.5.2.2 Lý thuyt v mt ct ti thiu dòng công sut cc đi 26
2.6 ng dng trong h thng đin 27
2.7 Nhn xét chung 32

Chng 3: C s lý thuyt 33

SVC (Static Var Compensator) : b bù công sut phn kháng
UPFC (Unified Power Flow Controller): b điu khin dòng chy công sut.
HT : H Thng đin
MAX FLOW: Dòng công sut cc đi
Min-cut: Lát ct cc tiu
BSCL: ng bng Sông Cu Long
Danh mc các bng
STT

Tên bng Trang

1
Bng 2.1: Chi phí đu t trên 1KVAr ca các thit b
FACTS.
22
2 Bng 2.2 : V trí và thông lng ca các lát ct 29
3 Bng 2.3: Các trng hp xy ra v trí lát ct. 30
4 Bng 4.1a: Hot đng ca ph ti ti các nút. 58
5
Bng 4.1b: Kt qu phân b máy phát theo hot đng
ca ti mch 7 bus.
59
HUTECH
xi 6
Bng 4.1c: So sánh góc lch pha nhánh 1-2 và nhánh
1-3.
62


82
18 Bng 4.11: Kt qu chi phí và thi gian hoàn vn 87
19
Bng 4.12: Giá tr XTCSC và t l gim công sut
quá ti trên li đin 14 nút
88
20 Bng 5.1a: Hot đng ca ph ti ti các nút. 94
21
Bng 5.1b: Kt qu phân b máy phát theo hot đng
ca ti mch 9 bus.
95
22
Bng 5.1c: So sánh góc lch pha nhánh 2-8 và nhánh
8-6.
97
HUTECH
xii 23
Bng 5.2: Gi s hot đng ca ph ti cho mt ngày
làm vic đc tính theo thi gian trong mt
ngày đêm (24 gi)
98
24
Bng 5.3: Kt qu chi phí khi cha điu đ máy phát
đin
100
25 Bng 5.4a: Kt qu chi phí khi điu đ máy phát đin. 100

13
6
Hình 2.5: Cu hình nâng cao ca SVC là TCR + TSC
+ FC
13
7
Hình 2.6: S đ mch điu khin s dng
STATCOM
14
8
Hình 2.7: Nguyên tc điu khin trào lu công sut
ca STATCOM
14
HUTECH
xiii 9 Hình 2.8: S đ nguyên lý điu khin ca UPFC 15
10 Hình 2.9: S đ cu to ca TCSC. 16
11
Hình 2.10: Mô hình đng dây truyn ti có lp đt
TCSC
19
12
Hình 2.11: n gin hoá mô hình TCSC trên nhánh i-
j
19
13 Hình 2.12: Chi phí đu t vn hành theo công sut bù.

23

38
23
Hình 3.4: Lu đ gii thut xác đnh lung công sut
cc đi
40
24
Hình 3.5: Lu đ xác đnh v trí, dung lng TCSC
và công sut nhà máy đin.
46
HUTECH
xiv 25 Hình 4.1: S đ li đin 3 thanh cái. 47
26
Hình 4.2: D liu nhp vào chng trình tính max-
flow cho s đ mô hình hoá.
48
27
Hình 4.3: Danh sách các đng ct yu nht sau khi
chy chng trình.
49
28
Hình 4.4: Danh sách các đng ct ln nht sau khi
chy chng trình.
49
29
Hình 4.5. Mô phng phân b công sut bng
Powerworld
50

57
39
Hình 4.15: Phân b công sut bng Powerworld (ti
100% công sut)
60
40
Hình 4.16: Phân b công sut bng Powerworld (ti
110% công sut )
61
HUTECH
xv 41
Hình 4.17: Phân b công sut bng Powerworld ( ti
120% công sut)
62
42 Hình 4.18: Ph ti mt ngày làm vic. 64
43
Hình 4.19: Phân b công sut bng Powerworld khi
lp TCSC trên nhánh 1-3 (ti 100%
công sut)
67
44
Hình 4.20: Phân b công sut bng Powerworld khi
lp TCSC trên nhánh 1-3 ( ti 110% công
sut)
68
45
Hình 4.21: Phân b công sut bng Powerworld khi

84
HUTECH
xvi 55
Hình 4.31: Phân b công sut bng Powerworld khi
lp TCSC trên nhánh 1-5 (ti 110% công
sut)
85
56
Hình 4.32: Phân b công sut bng Powerworld khi
lp TCSC trên nhánh 1-5 ( ti 120% công
sut)
86
57 Hình 4.33: im hoàn vn khi lp TCSC 87
58 Hình 5.1: S đ li đin 9 nút 90
59 Hình 5.2: Mô hình hoá li đin 9 nút trên max-flow 92
60 Hình 5.3a: Danh sách lát ct ca li đin 9 nút trên
max-flow
92
61 Hình 5.3b: Danh sách lát ct ca li đin 9 nút trên
max-flow
93
62
Hình 5.4. Phân b công sut bng Powerworld (ti
100% công sut)
96
63
Hình 5.5. Phân b công sut bng Powerworld (ti

trng đin.
Trong quá trình chuyn sang th trng đin thì vn đ quá ti đng dây là
không th tránh khi và làm nh hng đn s n đnh và đ tin cy ca h thng
đin. iu khin quá ti đng dây là chc nng quan trng đ đm bo h thng
truyn ti không b vi phm bt k các ràng buc vn hành nào. Các ràng buc có
th là các gii hn nhit, gii hn đin áp và n đnh. Bt k khi nào các ràng buc
vn hành trong li truyn ti b vi phm thì h thng đc coi là đang  trng thái
quá ti [1].
Các gii pháp đc đa ra đ chng quá ti và nâng cao kh nng truyn ti trên
đng dây có th là các gii pháp nh điu đ ngun phát đin, ct gim ti, xây
dng đng dây truyn ti, bù công sut phn kháng đ gim nghn mch. Nu điu
đ ngun phát đin lên li chng quá ti thì s làm tng chi phí sn xut đin mà
điu đó s không có li cho khách hàng tiêu th. Nu ct gim ti đc đa ra thì s
làm nh hng đn hot đng sn xut công nghip và sinh hot, không to ra sn
phm phát trin kinh t. Nu m rng xây dng đng dây truyn ti đc đa ra
thì tn nhiu thi gian, chi phí m rng xây dng đng dây truyn ti rt ln. Nh
vy gii pháp bù công sut phn kháng s dng thit b FACTS điu khin dòng
công sut trên đng dây còn đc bit đn nh bin pháp chng nghn mch, gim
HUTECH
2

ct đin, tng đ tin cy truyn ti cho khách hàng, gim chi phí sn xut đin nng,
đm bo li ích kinh t, đng thi tránh đc tình trng đu c tng giá đin khi có
s c nghn mch trên đng dây [2]. Trong đó TCSC là mt trong các thit b
FACTS mc ni tip có kh nng trc tip điu khin dòng công sut và nâng cao
kh nng ti trên đng dây.
Do đó các công trình nghiên cu trc đây cng đã đa ra nhiu gii pháp đ
xác đnh v trí đt TCSC trên mng đin bng các gii pháp nh s dng thut toán
di truyn nhm xác đnh đc v trí ti u và gii pháp xác đnh da vào đánh giá
đ nhy h thng… Các phng pháp này thng rc ri, phc tp và phi mt

báo và internet.
- Gii tích và mô phng toán hc dùng phn mm Powerworld.

1.5. im mi ca lun vn
- Xây dng thut toán tìm lung công sut cc đi.
- Xây dng thut toán đ xác đnh v trí hp lý ca TCSC trên li đ nâng
cao kh nng truyn ti.

1.6. Giá tr thc tin ca lun vn
- ng dng cho các mô hình hay li đin bt k.
- ng dng cho các mch IEEE mu trong các bài báo và mng li đin min
nam Vit Nam (li đin đng bng sông Cu Long).
- S dng làm tài liu tham kho khi vn hành li đin vi thit b FACTS.
- S dng làm tài liu tham kho cho bài ging môn hc cung cp đin.

1.7. Ni dung ca lun vn
Ni dung ca lun vn gm 6 chng:
- Chng 1: Gii thiu
- Chng 2: Tng quan
- Chng 3: C s lý thuyt
- Chng 4: Mô phng ng dng

HUTECH
4

- Chng 5: Kho sát trên h thng đin Vit Nam
- Chng 6: Kt lun và hng phát trin

1.8. Tài liu tham kho



Do đó tng chi phí ca các nhà máy phát đin đc tính theo biu thc: ( )
G i gi
C C P


(2.2)

Mc tiêu ca các nhà máy sn xut đin nng là tìm cách gim chi phí sn xut
đin sao cho tng chi phí phát đin phi là nh nht: 1
( )
i gi
C Minimum C P


(2.3)

Giá thành đin nng là tng chi phí đ sn xut ra mt đn v đin nng. Giá
đin bao gm các chi phí ngun phát, truyn ti đn ni tiêu th cng vi các chi
phí khác hình thành nên giá bán đin trên th trng. Do đó giá bán đin đc xác
đnh tính t giá thành sn xut đin nng ti thiu C
1
. Trong th trng đin, s
cnh tranh v giá luôn khin các nhà sn xut phi hng đn mc tiêu ti thiu hoá

: công sut ca các ph ti.
Khi có s gia tng ph ti vt quá đ d tr cho phép ca h thng dn đn
đng dây nghn mch trên mt s tuyn đng dây ca mng đin. Ngha là khi
ph ti đin thay đi tng lên mt lng P
L
thì theo biu thc (2.4), đ gii quyt
s c nghn mch trên h thng truyn ti đin cn thay đi công sut phát ca các
t máy trong các nhà máy đin mt lng là P
gi
. Nh vy chi phí cho sn xut ra
mt đn v đin nng trong trng hp này theo biu thc (2.3) s là
'
2 1
( )
i gi
C C P C
 

. Khi chi phí sn xut đin nng tng cao thì giá bán đin đn h
tiêu th cng tng theo. iu này gây bt li cho nhà cung cp trong vic gia tng
doanh s bán hàng trên th trng cng nh nhng n lc cnh tranh th phn.
Bài toán phân b công sut tác dng gia các nhà máy đin đ cc tiu chi phí
sn xut (C
1
). Tuy nhiên bài toán này gp khó khn vì gp gii hn ca các đng
dây ti đin nên phi thay đi công sut phát gia các nhà máy đin đ các đng
dây không còn quá ti. iu này làm cho chi phí tng cao (C
2
) làm cho C
1

.

2.2 Các công trình nghiên cu trc đây
2.2.1. iu đ k hoch ngun phát đin
Phân b công sut ti u (OPF) là k thut quan trng nht đ đt đc các mô
hình phát đin chi phí nh nht trong mt h thng đin vi các điu kin ràng buc
truyn ti và vn hành có sn. Vai trò ca trung tâm vn hành h thng đc lp
(ISO) trong th trng cnh tranh là điu đ đin nng đáp ng hp đng gia các
bên tham gia th trng. Vi xu hng ngày càng tng s lng các hp đng song
phng đc ký kt cho các giao dch th trng đin thì kh nng thiu các ngun
cung cp s dn ti nghn mch mng là không th tránh khi. Trong trng hp
này, qun lý nghn mch (vi c ch OPF) tr thành mt bài toán quan trng.
Nghn mch truyn ti theo thi gian thc đc đnh ngha là điu kin vn hành
mà  đó không đ kh nng truyn ti đ thc hin cùng lúc tt c các giao dch do
xy ra tình trng khn cp không mong mun.  gim nghn mch truyn ti bng
cách đa các ràng buc kh nng truyn ti vào trong quá trình điu đ và lp k
hoch. iu này bao gm tái điu phi ngun phát hoc ct gim ti. Trong tài liu
này, tác gi đã thành lp bài toán OPF vi mc tiêu là cc tiu lng công sut tác
dng (MW) khi điu chnh li k hoch. Theo c ch này, chúng ta cng xem xét s
điu phi các hp đng song phng trong trng hp nghn mch nng n mc dù
HUTECH
8

bit rng bt c s thay đi nào trong mt hp đng song phng là tng ng vi
s thay đi công sut bm vào  c các nút ngi mua ln ngi bán.
iu này dn ti vn hành ngun phát  mt đim cân bng khác đim cân bng
đc xác đnh bi điu kin giá cn biên bng nhau. Các mô hình toán hc giá
truyn ti có th đc kt hp trong c ch điu phi và đt đc tín hiu giá tng
ng. Các tín hiu giá này có th đc s dng đ đnh giá nghn mch và ch cho
nhng ngi tham gia th trng sp xp li công sut bm vào hay ly ra đ tránh