CHƯƠNG IV :
XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐẲNG TRỊ ĐỂ
CỰC TIỂU TỔN THẤT NĂNG LƯNG
I. GIỚI THIỆU
II. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN
III. VÍ DỤ KIỂM TRA
IV. KẾT LUẬN
Chương IV: Tái cấu trúc giảm tổn thất năng lượng
Trang 66
I. Giới thiệu
Trong thực tế, có nhiều lưới điện phân phối không có khả năng đóng cắt nhiều
lần trong thời gian khảo sát (trong ngày) do chi chí chuyển tải quá lớn so với mức
giảm tổn thất năng lượng. Để giảm chi phí vận hành và tránh gây mất điện khi
chuyển tải, các điều độ viên chỉ cho phép thay đổi cấu trúc lưới khi thật cần thiết
như : chống quá tải, tái cấu trúc để khôi phục lưới sau sự cố. Vì vậy, mục tiêu
điều kiển lưới điện trong trường hợp này là: Xác đònh cấu trúc lưới không thay
đổi trong suốt thời gian khảo sát có tổn thất năng lượng 'A bé nhất. Thời gian
khảo sát có thể là trong 1 ngày, trong tuần, trong tháng, trong mùa. Đây là lý do
xuất hiện bài toán 2 trong vận hành lưới điện phân phối.
Đã có nhiều nghiên cứu giải quyết bài toán này [21,33,34,122] nhưng nghiên cứu
của Taleski [128] được xem là đầy đủ hơn cả. Tuy nhiên, giải thuật của Taleski
còn quá phức tạp trong việc cộng dồn đồ thò để tính độ giảm 'A cho mỗi vòng
lặp do sử dụng giải thuật giảm 'P của Civanlar [38]. Về thông số phụ tải, giải
thuật này đòi hỏi các giá trò monent bậc 1 và bậc 2
1
của đồ thò phụ tải. Để có
được các thông số này cần phải tiến hành xác đònh đồ thò phụ tải của từng tải trên
lưới điện phân phối. Đây là công việc đòi hỏi nhiều thời gian khảo sát, lắp đặt
thiết bò đo đạc, không phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh hiện tại của lưới điện
phân phối TP.HCM nói riêng hay của Việt Nam nói chung.
Trong chương này trình bày trình tự dẫn đến phát biểu heuristic về công suất

1i
i
2
mi
n
1i
i
2
mim
RnQnRPnPǻ (4-1)
Với : n là số nhánh có trong hệ thống điện phân phối.
Khi đó lưới điện có tổn thất năng lượng 'A của lưới điện trong thời gian khảo sát
T ( T=
¦

M
1m
m
t
) được viết như (4-2).
¦ ¦¦ ¦¦

¸
¹
·
¨
©
§

¸

j
là P
j
và Q
j
(j 1…K). Khi đó, bài toán xác đònh cấu trúc lưới điện không đổi
có 'A bé nhất trong thời gian khảo sát trở thành bài toán xác đònh các dòng công
suất P
j
và Q
j
(j 1…K) để hàm số 'A tại (4-3) bé nhất.
¦¦¦¦ ¦¦¦ ¦

¸
¹
·
¨
©
§

¸
¹
·
¨
©
§

¸
¹

1i
K
1j
jijmi
tRnQPtRnQAQntRnPAPnAǻ
(4-3)
Chương IV: Tái cấu trúc giảm tổn thất năng lượng
Trang 68
Xác đònh giá trò các giá trò công suất P
j
, Q
j
bơm vào/rút ra không phụ thuộc vào t
m
(m =1…M) để hàm tổn thất năng lượng 'A đạt cực tiểu bằng cách cho các đạo
hàm riêng của 'A theo P
j
,Q
j
lần lượt bằng 0
1
. Xét vòng thứ h có khoá mở MN
h
của lưới điện
0tRnP2tRnPAPnA2
P
A
M
1m
m

Q
A
M
1m
m
h
MNh
M
1m
mi
n
hh
Vi
1i
K
1j
jijmiih
h

¸
¹
·
¨
©
§

w
w
¦¦ ¦ ¦


Vi
mimiih
h
sau

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦ ¦ ¦¦ ¦

¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦ ¦ ¦¦ ¦

z

z

0TRnPtPARntRnPnA

¨
¨
©
§

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦¦ ¦¦ ¦

z

z

0TRnQtQARntRnQnA
Q
P
h
MNh
M

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦¦ ¦¦ ¦

z

z

 
0TRnPTPARntPnARn
P
P
h
MNh
h
MNi
hh
Vi
K


 
0TRnQTQARntQnARn
Q
P
h
MNh
h
MNi
hh
Vi
K
1j
jiji
M
1m
mmiih
h
MNi
hh
Vi
i
h
sau

¸
¸
¸
¹
·

hh
Vi
K
hj
1j
jiji
M
1m
mmi
h
MNi
hh
Vi
ihi
h
sau

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w

mmi
h
MNi
hh
Vi
ihi
h
sau

¸
¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦¦ ¦¦¦
z

z

z

z

¸
¸
¹
·
¨
¨
¨
©
§

w
'w
¦ ¦¦¦
z

z

z

(4-6)
0RQQARn
T
tQn
ARn
Q
P
Loop
hh
h
MNi

¦ ¦¦¦
z

z

z

(4-7)
Đặt :
T
tPn
Pn
M
1m
mmi
i
¦ và
T
tQn
Qn
M
1m
mmi
i
¦
¨
©
§

w
'w
¦ ¦¦
z

z

z

(4-9)
0RQQARnQnARn
Q
P
Loop
hh
h
MNi
hh
Vi
K
hj
1j
jijii
h
MNi
hh

, Q
j
để 'A bé nhất trở thành bài toán tìm P
j
, Q
j
để 'P bé
nhất khi dòng công nhánh trên lưới là giá trò trung bình trong thời gian T.
Xem xét biểu thức (4-8) và chấp nhận biểu thức (4-11) khi tính công suất nhánh
thứ i phải cấp điện cho L phụ tải :
¦L
1l
mlmi
PPn
và
¦L
1l
mlmi
QQn
(4-11)
Với : Pn
i m
,Qn
i m

T
tP
T
tP
T
tP
Pn
(4-12)
¦
¦¦ ¦¦ ¦
L
1l
M
1m
mm,l
L
1l
M
1m
mm,l
M
1m
L
1l
mm,l
i
T

l
¦

1
(4-14)
Với : P
l,m
, Q
lm
: Công suất tiêu thụ của tải l vào thời điểm thứ m
l
P
,
l
Q
: Công suất trung bình của phụ tải l trong thời gian khảo sát T
Thay (4-14) vào (4-12) và (4-13)
¦ ¦L
l
L
l
thụtiêu
l
mli
T
A
PP

'
A bé nhất mà chỉ cần sử
dụng
ii
Q,P
của phụ tải là đủ. Điều này có ý nghóa rất lớn vì các thông số
ii
Q,P
có thể xác đònh dễ dàng trong thực tế thông qua các điện năng kế hay hệ
thống hoá đơn tiền điện.
Chương IV: Tái cấu trúc giảm tổn thất năng lượng
Trang 71
Hiện nay, trên lưới điện phân phối của Công ty điện lực Tp.HCM, tất cả các máy
biến thế hạ áp 15/0.4kV đều được lắp các điện kế tổng để đo hiệu suất khu vực,
điều này cho thấy tính khả thi của giải thuật. Nếu ở trạm chỉ có 1 điện kế tổng đo
A
tiêu thu
ï, công suất phản kháng tải trung bình bằng công thức gần đúng:
¦ ¦

M|
L
1l
L
1l
bìnhtrung
thụtiêu
l
mli
tg

A bé nhất.
M1 M2 M3 M4 M5
M6 M10 M11 M12
M M13 M14 M15 M16
M7 M8 M9
O
Hình 4.1: Sơ đồ lưới 10 kV ví dụ của Rubin Taleski [128]
Chương IV: Tái cấu trúc giảm tổn thất năng lượng
Trang 72
Trình tự giải bài toán.
1. Tính công suất trung bình tiêu thụ trong ngày của các phụ tải loại CL và
URL trên lưới điện từ biểu thức :
- Tải URL
max
P/P
= 0.6597 và
max
Q/Q
= 0.8401.
- Tải CL có
max
P/P
= 0.6475 và
max
Q/Q
= 0.7841.
- Các giá trò trung bình này được trình bày tại bảng 4.1
2. Đưa các giá trò công suất trung bình của phụ tải vào lưới điện và sử dụng
giải thuật xác đònh cấu trúc lưới giảm
'

M M13 0.40 0.16 600 200 URL 395.82 156.82
M13 M14 0.30 0.12 600 200 URL 395.82 156.82
M14 M15 0.30 0.12 600 200 URL 395.82 156.82
M12 M16 0.20 0.08 600 200 CL 388.50 156.82
Bảng 4.1: Thông số lưới và tải của ví dụ mẫu [40]
Nhận xét 3: Cấu trúc lưới điện được giải bằng 2 giải thuật nêu trên tương tự với
kết quả của Rubin Taleski nhưng bằng cách sử dụng công suất trung bình rất đơn
giản và với số liệu hết sức hạn chế nhưng vẫn cho kết quả tốt.
Chương IV: Tái cấu trúc giảm tổn thất năng lượng
Trang 73
Giải thuật đề nghò
Heuristic vòng kín và heuristic kết nối
Rubin Taleski
[40]
Nhánh mở 1 M4-M9 M4-M9
Nhánh mở 2 M12-M16 M12-M16
Bảng 4.2: Kết quả so sánh cấu trúc lưới 17 nút tải tại hình
2. Bài toán mẫu lưới phân phối 1 nguồn 32 nút tải 37 nhánh [12]
Trong lưới điện này, Rubin Taleski [128] đặt nút tải có số lẻ là tải loại URL và
tải có số chẵn có loại CL. Tải đỉnh là tải cho tại [12] - phụ lục 4
Cấu trúc vận hành được xác đònh bằng cách thay thế công suất tải bằng công suất
tải trung bình được tính từ moment bậc 1 và công suất đỉnh của phụ tải. Cũng
bằng hai gải thuật tái cấu trúc lưới vòng kín và kết nối để tìm cấu trúc lưới có
'
A
bé nhất. Cấu trúc lưới vận hành giảm
'
A được xác đònh bằng phương pháp đề
nghò và của Rubin Taleski [128] thực hiện cho kết quả hoàn toàn giống nhau.
Các khoá mở lần lượt là S28, S7, S9, S14, S32.

A của lưới điện với các cấu trúc không thay đổi trong
thời gian khảo sát. Trong đó cấu trúc 1, 2, 3 lần lượt là cấu trúc có tổn thất công
suất tác dụng
'
P bé nhất theo từng bậc đồ thò phụ tải từ 18:00 ngày hôm trước
đến 6:00 ngày hôm sau, từ 7:00 đến 13:00 và từ 14:00 đến 17:00 cùng ngày.
sw9
B30
sw24sw22
sw5
sw28
sw27
sw37
sw3
sw2
sw4
sw23
sw25
sw26
sw29 sw30
sw31
sw38
sw32
sw36
sw17
sw16
sw15
sw34
sw14
sw13

B13
B14
B15
B7
B19
B20
B8
B33
B21
B35 B11
B1
SO
B27
B9
Hình 4.2 : Lưới điện phân phối IEEE [155]
0
4 8 12 16 20 24
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
gio
% Pmax
Dich vu
Sinh hoat
Cong nghiep
0 4 8 12 16 20 24
1.0
0.8

Tổn thất công suất (kW)
Cấu trúc 1 343,3(*) 309,3(*) 373,0 344,8 471,0 495,8(*) 563,9(*) 7,10,14,16,28,31
Cấu trúc 2 348,0 311,6 367,0(*) 340,1(*) 469,5 505 575,5 7,9,14,16,28,30
Cấu trúc 3 344,9 309,7 369,6 342,1 469,0(*) 499,3 568,1 7,10,14,16,27,30
C.trúc tối ưu 343,6 309,5 371,2 343,2 471,0 496,2 565,5 7,9,14,16,28,31
Tổn thất năng lượng (kWh)
Cấu trúc 1 1716,7 309,3 1492,0 1034,4 1883,8 991,5 2255,7 7,10,14,16,28,31
Cấu trúc 2 1739,9 311,6 1468,0 1020,3 1878,0 1010 2302,1 7,9,14,16,28,30
Cấu trúc 3 1724,4 309,7 1478,4 1026,2 1876,1 998,6 2272,5 7,10,14,16,27,30
C.trúc đề nghò 1718,0 309,5 1484,9 1029,6 1884,2 992,3 2261,9 7,9,14,16,28,31
So sánh tổn thất năng lượng 'A giữa các cấu trúc được chọn
Cấu trúc 1 Cấu trúc 2 Cấu trúc 3
Cấu trúc đề nghò
9992,52 kWh 10041,47kWh 9995,51 kWh
9989,85 kWh
Bảng 4.3:
'
P,
'
A của các cấu trúc lưới điện. Dấu
(
*
)
thể hiện cấu trúc có
'
P
min
.
Nhận xét 4: Trong thời gian khảo sát (24 giờ), tuy cấu trúc lưới điện phân phối
đề nghò liên tục là cấu trúc lưới điện phân phối có tổn thất công suất không phải