Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang v

TÓM TT LUẬN VĔN

H thngăđinăă(HTĐ)ăđóngăvaiătròăquanătrngăđi vi sự phát trin kinh t
ca mi quc gia, vì nó là mt trong nhữngăcăs h tng quan trng nht ca nền
kinh t quc dân. Do sự phát trin kinh t và các áp lực về môiătrng, sự cn kit
tƠiănguyênăthiênănhiên,ăcũngănhăsự tĕngănhanhănhuăcu ph ti, sự thayăđi theo
hng th trng hóa ngành đin lựcălƠmăchoăHTĐăngƠyăcƠngătr lên rng ln về
quy mô, phc tp trong tính toán thit k, vnăhƠnhădoăđóămƠăHTĐăđc vn hành
rt gn vi gii hn về năđnh. Theo kt qu nghiên cu,ăHTĐăcóăth b spăđ là
do sự mt năđnhăđin áp trong h thng. Chính vì vyămƠătrongăđề tài này chúng
tôi tp trung nghiên cu về n đnhăđin áp bằng cách phân tích năđnhăđin áp dựa
vƠoăđng cong PV, QV, đc bit là phân tích các kt qu mô phng đ kho sát
quan h công sut tác dng, công sut phn kháng vƠăđin áp ti nút tiăđ tìm gii
hn năđnhăđin áp lƠmăcăs xây dựng miền làm vicăchoăphépătheoăđiều kin gii
hn năđnhăđin áp ti nút ti. Trênăcăs đóăcóăcácăbin pháp khác nhau đ ci
thinăđ dự trữ năđnhăđin áp ti các nút yu nhăbùăcôngăsut phn kháng tùy
thuc vào yêu cu kinh t k thut mà lựa chn thit b vƠăphngăphápăphùăhp.
Trong lună vĕnănƠyăchúngă tôiăđƣă nghiên cu hiu qu sử dng thit b bù
SVC trênăliăđin nhằmăđ nâng cao đ năđnhăđin áp trong h thng.
Vi ni dung nêu trên lunăvĕnăđc trình bày trong các phn sau
PHN M ĐU
1. Mcăđíchănghiênăcu và lý do chnăđề tài
2. Điătng và phm vi nghiên cu
3. Phngăphápănghiênăcu
4. ụănghƿaăkhoaăhc và thực tin nghiên cu
Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn


necessary solutions to the improvement of the voltage stability margin at weak
buses may be discussed as compensator reactive power
This dissertation, we researched effect to use a fast controlled compensator SVC in
power system for improving Power System Stability.
With the above content, dissertation is presented in the following sections:
PREAMBLE
1. Researched objectives and reason selected topics
2. The object and scope of the study
3. Research Methodology
4. The meaning of scientific research and practical
SECTION CONTENTS
With the above objectives, the dissertation is presented in four chapters:
Chapter 1: Voltage stability
Chapter 2: Reactive power compensation
Chapter 3: Overview of FACTS technology
Chapter 4: Application of SVC compensation equipment to improve power
system stability.
CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS

Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang viii

MC LC
Trang
Trang tựa
Quyt đnhăgiaoăđề tài

1.3.4.1.ăPhơnătíchăđ nhy ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 17
1.3.4.2. Phân tích giá tr riêng ầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầầ ăăă18
CHNG 2: BỐ CÔNG SUT PHN KHÁNG……………………………. 20
2.1.ăĐcăđim tiêu th đin caăliăđin phân phiầầầ ầầầầầầầầă 20
2.1.1.ăĐcăđimầầầầầầầầầầầ ầầầầầầầầầầầầầầ.ăă20
2.1.2. Bù công sut phn kháng cho liăđin phân phiầầầ ầ ầầầầ 21
2.1.2.1. Bn cht ca h s công sutầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầ 21
2.1.2.2.ăýănghƿaăca vic nâng cao h s cosầầ.ầầầầầầ.ầầầầầ 23
2.1.2.3. Các bin pháp nâng cao h s công sutầầầầ ầầầ.ầầầầầ. 24
2.1.2.3.1.ăNhómăcácăphngăphápătự nhiênầầầầầầầ.ầầầầầầầ 24
2.1.2.3.2. Nhóm các phngăphápănhơnăto nâng cao h s cos. ầầ.ầầầầ 27
2.2ăăĐcăđim tiêu th đin caăliăđin truyền ti ( cao áp, siêu cao áp )ầ ầ 30
Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang x

2.2.1. H thngăđin hp nht và những yêu cuăđiều chnh nhanhầầ ầầầă 30
2.2.1.1.ăĐcăđimầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầ 30
2.2.1.2. Các bin pháp áp dng trong công ngh truyền tiầầ.ầầầầầầ 31
2.2.1.3. Bù dc và bùăngangătrongăđng dây siêu cao ápầầầầầầầầ.ầ 32
2.2.1.3.1. Bù dcầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầ ầầầ. 32
2.2.1.3.2. Bù ngangầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầầầ 35
2.2.1.3.3. Nhn xét. ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầầầ. 37
2.3. Kt lunầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 37
CHNG 3: TNG QUAN V CÔNG NGH FACTS……………………. 38
3.1.ăĐt vnăđề ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 38
3.2. Li ích khi sử dng thit b FACTSầầầầầầầầầầầầầầầầ 38
3.3. Mt s thit b FACTSầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầầầầ 39
3.3.1. Thit b bùătƿnhăđiều khin bằng thyristor ( SVC )ầầầ ầ ầầầầ. 39
3.3.2.ăThităbăbùădcăđiềuăkhinăbằngăthyristoră(ăTCSCă)ầầầầầầầầầ 41

1. KT QU KHOăSỄTăĐC TÍNH QUAN H CÔNG SUT TÁC DNG VÀ
ĐIN ÁP TI NÚT PH TI ầầầầầầầầầầầầầầầ 70
Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang xii

2. KT QU KHOăSỄTăĐC TÍNH QVầ ầầ ầầầầầầầầầầăăă78
3.ăCHNGăTRỊNHăPHÂNăB CÔNG SUTăTĔNGăTIăĐN MT N
ĐNH ậ KHO SÁT VI SVCầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầầ. 89
KT LUẬN VÀ KIN NGH……………….…………………………….… 118
Tài liu tham kho …………………………………………………………… 120
Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang xiii

Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn

Trang xv

DANH SÁCH CÁC HỊNH, Đ TH, CÁC BNG

HÌNH Trang
Hình 1.1: H thngăđinăđnăginầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầ 11
Hình 1.2: Đng cong PV ti nút ph ti 2ầầầầầầầầầầầầầầ. 13
Hình 1.3:ăĐ th quan h
22
VP
vi
2
cos


Bng 3.1. So sánh các chcănĕngăca từng thit b bùăcóăđiều khin bằng
thyristorầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầ.ầ ăă39 Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 1

PHN M ĐU

1. Mc đích nghiên cu và lý do chọn đ tài
Trong chế độ vận hành bình thng của HTĐ (vận hành  trạng thái n định)
việc sản xuất công suất tác dụng (CSTD) phải đáp ứng đợc nhu cầu tiêu thụ (kể cả
các tn thất), nếu không thì tần số hệ thống sẽ bị thay đi. Cũng vậy, có một sự gắn
bó chặt chẽ giữa điều kiện cân bằng công suất phản kháng (CSPK) với điện áp các
nút hệ thống. Công suất phản kháng  một khu vực nào đó quá thừa thì  đó sẽ có
hiện tợng quá điện áp (điện áp quá cao), ngợc lại, thiếu CSPK điện áp sẽ bị sụt
thấp. Nói khác đi, cũng nh đối với công suất tác dụng, CSPK luôn phải đợc điều
chỉnh đề giữ cân bằng. Việc điều chỉnh CSPK cũng là yêu cầu cần thiết nhằm giảm
nhỏ tn thất điện năng và đảm bảo n định hệ thống.
Tuy nhiên có sự khác nhau cơ bản giữa điều chỉnh CSTD và điều chỉnh
CSPK. Tần số hệ thống sẽ đợc đảm bảo bằng việc điều chỉnh CSTD  bất kỳ máy
phát điện nào (miễn sao giữ đợc cân bằng giữa tng công suất phát và công suất
tiêu thụ). Trong khi đó, điện áp các nút hệ thống không bằng nhau, chúng phụ thuộc
điều kiện cân bằng CSPK theo từng khu vực. Nh vậy ngun CSPK cần đợc lắp
đặt phân bố và điều chỉnh theo từng khu vực. Điều này giải thích vì sao, ngoài các
máy phát điện cần phải có một số lợng lớn các thiết bị sản xuất và tiêu thụ công
suất phản kháng: Máy bù đng bộ, tụ điện, kháng điện Chúng đợc lắp đặt và
điều chỉnh  nhiều vị trí trong lới truyền tải và phân phối điện (gọi là các thiết bị
bù CSPK).

 Sử dụng phần mềm Matlab để khảo sát các quá trình năng lợng trên lới
điện.
4. ụ nghĩa khoa học và thực tin ca lun văn
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 3

Các kết quả nghiên cứu của luận văn nhằm tìm hiểu sâu về công nghệ
FACTS, đặc biệt chú ý công nghệ SVC và mô hình hoá các thiết bị FACTS trong
các phơng trình cơ bản tính toán chế độ xác lập (CĐXL) của HTCCĐ.
Bằng kết quả mô phỏng chứng minh hiệu quả giảm tn thất điện áp, tn thất
công suất trên đng dây và tính linh hoạt trong việc điều chỉnh trào lu công suất
phản kháng trên đng dây.
Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ s đề xuất để tiến tới ứng dụng SVC nhằm giải
quyết cấp bách vấn đề hiện nay là nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và tính kinh tế
kỹ thuật của hệ thống truyền tải điện  Việt Nam.

Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn


Trang 5

giảm xuống đáng kể và dễ dàng đẩy HTĐ rơi vào trạng thái mất n định. Đối với
HTĐ Việt Nam hiện nay công suất truyền tải trên đng dây 500kV luôn  mức
cao, công suất trên đng dây 500kV Pleiku – Đà Nẵng khoảng 1600MW và trên
đng dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh là 1200MW nên điện áp  các thanh cái
500kV Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Hà Tĩnh thng  mức thấp vào khoảng 475kV  giới
hạn thấp nhất của điện áp vận hành bình thng và có thi điểm điện áp xuống đến
455kV. Do đó việc nghiên cứu đánh giá n định và tìm các giải pháp để nâng cao
độ dự trữ n định cho HTĐ Việt Nam là rất cần thiết. Thực tế vận hành trong thi
gian qua HTĐ Việt Nam đư có những sự cố liên quan đến mất n định điện áp dẫn
đến mất điện trên diện rộng xảy ra vào các ngày 17/5/2005, 27/12/2006, 20/7/2007
và ngày 04/9/2007 .Các hiện tợng tan rư lới trên diện rộng (black-out) cũng đư
xảy ra đối với nhiều HTĐ trên Thế giới nh: tại Ý ngày 28/9/2003, Nam Thụy Điển
và Đông Đan Mạch ngày 23/9/2003, phía Nam Luân Đôn ngày 28/8/2003, Phần
Lan ngày 23/8/2003, Mỹ-Canada ngày 14/8/2003…, tất cả các trng hợp trên đều
liên quan đến mất n định điện áp.
Hiện nay nớc ta đang và sẽ rơi vào tình trạng thiếu ngun điện trong khi
phụ tải tăng nhanh, do đó các đng dây truyền tải sẽ làm việc  công suất giới hạn
cho phép và điện áp tại các nút sẽ có nguy cơ sụt giảm mạnh xuống dới mức cho
phép và có thể tiến đến mức giới hạn về n định điện áp. Mặt khác, nớc ta đang
trong giai đoạn thực hiện vận hành thị trng điện lực  khâu phát điện và sẽ tiến
tới thị trng bán buôn và sau đó là thị trng bán lẽ theo lộ trình Chính phủ đư đề
ra. Khi đó phơng thức điều độ vận hành hệ thống điện sẽ phức tạp hơn nhiều và
công suất truyền tải trong lới điện sẽ phụ thuộc không chỉ vào công suất phát của
nhà máy điện, công suất tiêu thụ của phụ tải mà còn phụ thuộc vào cả giá bán điện
của các nhà máy, các hợp đng song phơng… nên việc nghiên cứu n định điện áp
để đảm bảo an toàn trong vận hành hệ thống điện càng đợc đặc biệt quan tâm.
1.2. Phân tích nhng sự c tan rã h thng đin gần đơy

Điện áp đư đợc khôi phục bằng cách khi động các nhà máy điện dùng tuabin
khí và xa thải một lợng phụ tải.
 Sự cố tan rư HTĐ tại các bang Miền bắc nớc Mỹ - Canada (North American
Electricity Reliability Council (NERC-USA) ngày 14/08/2003. Dựa trên các
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 7

điều tra của NERC, HTĐ lúc đó đạng vận hành  trạng thái mang tải nặng và
rất thiếu công suất phản kháng trong vùng Cleveland, Ohio. Hệ thống đánh giá
trạng thái, và phân tích sự cố thi gian thực của vùng Midwest ISO (MISO)
(state estimator -SE và real time contingency analysis RTCA) đư không
hoạt động đúng do có sự cố ẩn bên trong từ khoảng 12gi 15 phút đến 16gi
04 phút. Điều này đư ngăn cản MISO đa ra các cảnh báo sớm trong việc đánh
giá trạng thái của HTĐ. Tại trung tâm điều khiển hệ thống điện FE (First
Energy control center) đư xảy ra một sự cố h hỏng phần mềm máy tính trong
hệ thống quản lý năng lợng (Energy Management System EMS) lúc 14 gi 14
phút. Những h hỏng này đư khiến FE không thể đánh giá đúng đợc tình
trạng làm việc và đa ra những cảnh báo sớm và biện pháp phòng ngừa. Sự cố
đầu tiên xảy ra trong hệ thống FE, lúc 13 gi 31 phút, t máy số 5 của nhà máy
điện Eastlake bị cắt ra do quá kích thích, và một số t máy khác trong vùng FE
và phía bắc của Ohio đang vận hành  chế độ quá tải về công suất phản kháng,
trong khi đó tải công suất phản kháng trong khu vực này tiếp tục tăng cao. Mặc
dù các kỹ s vận hành đư cố gắng khôi phục lại hệ thống tự động điều chỉnh
điện áp, nhng t máy số 5 vẫn bị cắt ra, dẫn đến đng dây 345kV trong vùng
FE Chamberlin-Harding 345 kV bị cắt ra lúc 15gi 05 phút do phóng điện từ
dây dẫn vào cây trong hành lang tuyến mặc dù lúc đó đng dây này chỉ mang
44% tải định mức. Tiếp theo là đng dây 345kV Hanna-Juniper đang mang
tải 88 % cũng bị cắt ra do phóng điện vào cây trên hành lang tuyến lúc 15 gi
32 phút. Một đng dây 345kV khác đang mang tải 93% là Star-Canton cũng

1.2.2. Các nguyên nhân ca sự c tan ra h thng đin.
Thông thng, một sự cố tan rư HTĐ là một hiện tợng phức tạp, với nhiều
nguyên nhân khác nhau. Một HTĐ bị tan rã là kết quả của một quá trình chia tách,
mất đng dây, máy phát điện… liên tục cho đến khi bị phân chia hoàn toàn thành
các vùng, khu vực cách ly nhau. Trong luận văn này, chúng tôi tng kết một số các
nguyên nhân chính nh sau:
- Nguyên nhân đầu tiên bắt đầu từ khâu qui hoạch và thiết kế
- Quá trình vận hành HTĐ
- Quá trình bảo dỡng thiết bị
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 9

- Ngoài ra con nhiều nguyên nhân khách quan khác, nh sự h hỏng bất
thng của thiết bị bảo vệ, hệ thống quản lý năng lợng (Energy System
management - ESM), hệ thống đánh giá trạng thái (state estimator-SE) và hệ
thống đánh giá sự cố ngẫu nhiên thi gian thực (real time contingency
analysis-RTCA) đư làm cho các kỹ s vận hành không thể giám sát và đánh
giá tình trạng làm việc cũng nh việc đa ra các biện pháp kịp thi. Hay hiện
tợng thiên nhiên cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến việc tăng
lên bất thng của phụ tải hay h hỏng thiết bị đợc xem là những điều kiện
bất lợi ban đầu cho HTĐ, là nguyên nhân bắt ngun các sự cố.
1.2.3. C ch xẩy ra sự c tan rã h thng đin
Trong phần trớc, chúng tôi đư tóm tắt các sự cố tan rư HTĐ xảy ra gần đây
trên thế giới, nhng các cơ chế xảy ra sự cố rất khác nhau từ hệ thống đơn lẻ đến hệ
thống liên kết. Tuy nhiên tất cả các sự cố trên đều có một quá trình chung đó là
HTĐ đi từ trạng thái vận hành bình thng (có thể rất gần với giới hạn an ninh/ n
định) đến mất n định và cuối cùng là chia tách, sụp đ thành các hệ thống riêng
biệt. Cơ chế chung đó chính là sự mất n định của HTĐ.
1.3. n đnh đin áp

tuyến thng đợc sử dụng để phối hợp với nhau. Khoảng thi gian nghiên
cứu n định điện áp có thể thay đi từ vài giây đến hàng chục phút. Do đó n
định điện áp còn có thể đợc phân chia thành hiện tợng ngắn hạn và dài hạn.
 n đnh đin áp ngn hn: liên quan đến tính chất động của các thành phần
tải tác động nhanh, chẳng hạn nh: động cơ cảm ứng, tải điều khiển điện tử.
Trng hợp này thi gian nghiên cứu cần đến một vài giây và các kỹ thuật và
việc phân tích yêu cầu phải giải các phơng trình vi phân.
 n đnh đin áp dài hn: liên quan đến các thiết bị tác động chậm hơn, chẳng
hạn, ULTC, tải nhiệt điều khiển tĩnh, và các bộ giới hạn kích từ (OEL). Thi
gian nghiên cứu có thể đến vài phút hoặc nhiều phút, và việc mô phỏng trong
khoảng dài hạn cần đợc sử dụng để phân tích hoạt động động của HTĐ.
Thông thng, tính n định đợc xác định bi việc mất các thiết bị chứ không
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 11

phải tính nghiêm trọng của kích động ban đầu. Tính không n định có nguyên
nhân là sự mất cân bằng trong khoảng dài hạn (khi tải cố gắng khôi phục lại
công suất của nó vợt quá khả năng của HT truyền tải và các ngun kết nối).
1.3.2 Sự mt n đnh và sp đ đin áp
Sự mất n định điện áp: xuất phát từ các thay đi của tải tiêu thụ công suất
vợt quá khả năng của hệ thống truyền dẫn và hệ thống phát
Sự sụp đ điện áp: là quá trình mà qua đó chuỗi các sự cố liên quan đến sự
không n định điện áp và cuối cùng dẫn đến tan rư HTĐ hoặc điện áp thấp bất
thng trong phần lớn khu vực của HTĐ.
1.3.3. Đng cong PV, QV trong phân tích n đnh đin áp
1.3.3.1. Đng cong P-V
Xét hệ thống điện đơn giản cấp điện cho phụ tải 2 từ ngun 1 (HT: hệ thống)
nh hình 1.1. Trong đó tất cả các đại lợng đợc xét trong hệ đơn vị tơng đối
(pu).

2
jX

HT

1
2
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 12

2
2
12
21
2
sin)sin(
).(

X
V
X
VV
P 
(1.1)
X
VV
Q
2
222

2
22
4
2
 XQXPVXQV
(1.5)
Từ (1.5) cho phép xác định đợc V
2
khi đư biết P
2
, Q
2
và X với điều kiện
ràng buộc V
2
 0. Khảo sát quan hệ PV trong các trng hợp sau:
a. Trường hợp cos

2
= 1 (Q
2
= 0):
Từ (1.5) ta có:

 
0
2
2
2
2

2
2
2
2
2
XP
V
XP
V
b
a
(1.7)
Khi P
2
= 0 (không tải) thì (1.7) sẽ cho 2 giá trị của
2
V
:
Luận văn thạc sĩ http://www.hcmute.edu.vn

Trang 13

V
2a
= 1 Đây là chế độ bình thng.
V
2b
= 0 Đây là chế độ ngắn mạch tại nút 2.
Khi tăng dần phụ tải P
2

, theo (1.7) ta có:

   
2
411
2
411
2
2
2
2 ghgh
XPXP 


(1.8)
Suy ra
X
P
gh
2
1
2

(1.9)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5