TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

301
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI HIỆU QUẢ
LƯỚI ĐIỆN CÁP NGẦM 22KV KHU DU LỊCH BÃI DÀI-CAM RANH
CALCULATION AND CHOICE OF AN EFFECTIVE GRID CONNECTION PLAN
FOR THE 22KV UNDERGROUND CABLE GRID IN BAIDAI-CAMRANH RESORT

Đinh Thành Việt
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Nguyễn Hồng
Công ty TNHH Tư vấn Điện ETNT

TÓM TẮT
Vấn đề tối ưu trong hệ thống điện nói chung và cấu trúc tối ưu của lưới điện nói riêng là
một bài toán khó do tính phức tạp của hệ thống. Đặc biệt bài toán tối ưu hóa cấu trúc lưới điện
phân phối cáp ngầm thường rất phức tạp do số lượng phương án kết lưới có thể có của lưới
điện là rất lớn và vấ
n đề đi dây ngầm trong lòng đất. Bài báo trình bày một phương pháp tiếp
cận để giải quyết bài toán tìm cấu trúc tối ưu của lưới điện phân phối cáp ngầm bằng phương
pháp kết hợp giữa phân tích với kinh nghiệm thực tế của các chuyên gia về quy hoạch lưới
điện trên thế giới đồng thời xây dựng chương trình tính toán tìm cấu trúc tối ưu trên máy tính và
ứng dụng để tính chọn phương án k
ết lưới hiệu quả cho lưới điện 22kV cáp ngầm ở khu du lịch
Bãi Dài, huyện Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa.
ABSTRACT
Optimization in the power system in general and optimal configuration of power network
in particular is a hard problem due to system complications. Especially, the optimal configuration
of the underground power distribution network is complicated due to great number of possible
cases and underground installation. This paper presents an approach to the study on an optimal
configuration of power distribution network by the combination of an analysis method and

cho các cụm phụ tải. Kết quả là đã xác định được cấu trúc lưới điện cơ bản giữa nguồn
điện và các cụm phụ tải cần cấp điện. Các yêu cầu về cấp điện, kết nối với khu vực
xung quanh đã thỏa mãn, đáp ứng tiêu chí đường đi ngắn nhất.

Hình 1. Xác định tuyến cấp điện cho các cụm trạm biến áp phụ tải
2.2. Xây dựng hàm mục tiêu của lưới điện
Biểu thức hàm chi phí tính toán hàng năm Z của phương án nối dây của lưới
điện n nút phụ tải phụ thuộc vào các giá trị dòng điện I
ij
theo công thức sau [4]:
00
()
0
ij
ij
ij ij ij ij
khi I
ZI
AL L I khiI
β
=
⎧⎫
⎪⎪
=
⎨⎬
+〉
⎪⎪
⎩⎭
∑∑
(1)

ij
: dòng điện trên đoạn đường dây ij, A;

ρ: điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn, Ω.mm
2
/km;
τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất;
c: là giá tiền 1kWh tổn thất điện năng;
J: mật độ dòng điện, A/mm
2
; có thể xác định theo quy phạm ngành điện.
Khi đó bài toán xác định cấu trúc tối ưu của lưới điện trở thành bài toán xác định
tập I
ij
sao cho hàm chi phí tính toán Z(I
ij
) đạt giá trị cực tiểu. Mô tả dưới dạng toán học:
Xác định tập {I
ij
} sao cho:
,1 ,1
00
()
min0
ij
nn
ij
ij ij ij ij
ij ij
khi I

.I
ij
;
Suy ra điều kiện của bài toán: Xác định tập {I
ij
} sao cho minZ(I
ij
) = min(Z
1
+Z
2
).
Đặt min Z
1
= W
1
;
min Z
2
= W
2
;
min Z = min (Z
1
+Z
2
) = W.
Suy ra ta luôn có điều kiện: min Z
≥ min Z
1

và Z
2
.
Từ hình 2, nếu gọi X
i
và Y
i
là các tọa độ của TBA thứ i, ta có khoảng cách L
ij

giữa hai TBA thứ i và j tính theo công thức sau (theo lý thuyết độ đo Lebesgue [5]):

ij ij ij j i j i
LX YXXYY=∆ +∆ = − + − (3)
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

304
Để xác định I
ij
trên các nhánh, ta thành lập ma trận cấu trúc lưới điện để tính S
ij
.
[A
ij
]
nn
là ma trận cấu trúc, có các tính chất: [3]
- Số hàng của ma trận bằng số nhánh của mạng.
- Số cột của ma trận bằng số nút của mạng.


2
, …, S
i
, … S
n
] là ma trận công suất phụ tải tính toán tại các nút.
Bằng cách thành lập ma trận cấu trúc, ta tính được công suất trên các nhánh S
ij

và từ đó tính được dòng điện I
ij
đi trên các nhánh:

3.
ij
ij
S
I
U
=
trong đó S
ij
là công suất trên nhánh ij (kVA)
3. Kết quả tính toán
3.1. Tìm cấu trúc lưới điện theo cực tiểu của Z
1
:
Để giải bài toán tối ưu hóa cấu trúc lưới điện theo tiêu chí min Z
1
ta áp dụng

+ Z
2-II
. So sỏnh Z
2
v Z
2
. Nu Z
2
> Z
2
thỡ chn phng ỏn ó tớnh
trờn, ngc li thỡ chn T3 u ni vo li in khu vc I ti v trớ trm T4.
Gii thut tớnh S tỡm Z
2
ca cỏc khu vc th hin trờn hỡnh 4.
A ={0}; C={0};
Tìm cạnh ngắn nhất của graph.
Bổ sung 2 đỉnh của cạnh đó vào A ;
Bổ sung cạnh đó vào tập C;
Sc:=1;
k
Tìm một cạnh có 1 đỉnh thuộc A , 1 đỉnh không thuộc A .
Bổ sung đỉnh không thuộc A vào A .
Bổ sung cạnh mới vào C.
Sc:= sc + 1;
Sc = n-1
- C chứa các cạnh của cây bao trùm nhỏ nhất của graph
- In kết quả.
éung
Sai

công suất, tọa độ X và tọa độ Y của trạm biến áp phụ tải (tọa độ GPS).

4. Kết luận
Để giải quyết trọn vẹn bài toán tối ưu một cách tổng quát là vấn đề phức tạp, do
bị ràng buộc nhiều yếu tố, phải có đủ dữ liệu đầu vào và có giải thuật phù hợp để tính
toán vì khối lượng tính toán rất lớn.
Bằng cách kết hợp các lý thuyết với việc xây dựng thuật toán tối ưu, đã giải
quyết được một phần các vấn đề
kỹ thuật nói trên, đưa ra phương pháp tính toán kết
lưới hiệu quả nói chung và cụ thể cho 2 cụm phụ tải khu Bãi Dài.
Hàm mục tiêu mà đề tài đạt được là cực tiểu tổng vốn đầu tư Z
1
của các tuyến và
phí tổn vận hành Z
2
cực tiểu đối với các trường hợp các phụ tải chưa thể khẳng định.
Để tìm min Z
1
và Z
2
cho các tuyến, đề tài đã xây dựng thuật toán và viết chương
trình bằng phần mềm MATLAB. Chương trình còn cung cấp thông số của lưới điện để
làm cơ sở cho việc lựa chọn thiết bị chính.
Các kết quả nghiên cứu có thể tham khảo để xây dựng mới hệ thống lưới điện
ngầm cho các khu đô thị mới cũng như các đô thị cần cải t
ạo hạ ngầm lưới điện.
Chương trình tính toán bằng phần mềm MATLAB tác giả viết có thể được
nghiên cứu cải tiến và mở rộng hơn nữa cho việc giải bài toán tìm kết lưới tối ưu của hệ
thống điện khi biết trước một số nguồn và phụ tải.