1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LÊ QUANG TUÂN
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CỦA LƯỚI PHÂN
PHỐI VÀ GIẢI BÀI TOÁN BÙ TỐI ƯU
Chuyên ngành :KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số :60520202
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
THÁI NGUYÊN – NĂM 2014
2
Công trình được hoàn thành tại:TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG
NGHIỆP THÁI NGUYÊN
Người HDKH: GS.TS LÃ VĂN ÚT

Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN HỮU CÔNG

Phản biện 2: TS TRẦN XUÂN MINH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại:TRƯỜNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
Vào hồi 15 giờ 30 ngày 18 tháng 08 năm 2014

Có thể tìm đọc luận văn tại thư viện:Trung tâm học liệu Đại học Thái
Nguyên, Thư viện trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên
3
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Thực tế Lưới điện phân phối ở nước có sự phân bố rộng khắp các khu vực
lãnh thổ do vậy lưới điện phân phối chiếm vị trí quan trọng và nó quyết định tới
chất lượng điện năng tại nơi tiêu thụ.Với sự phát triển nhanh chóng phức tạp của

.
-Áp dụng thuật toán quy hoạch toán học để cực đại hóa lợi nhuận trong khoảng
thời gian tính toàn định trước.
-Phương pháp cực tiểu hóa thời gian thu hồi vốn của thiết bị bù.
Dự kiến sẽ sử dụng phương pháp cực tiểu hóa thời gian thu hồi vốn của thiết
bị bù. Phương pháp này có lợi thế là rất dễ đánh giá hiệu quả của thiết bị bù. Nếu
thời gian thu hồi vốn nhỏ hơn thời gian định trước thì nên đặt thiết bị bù. Nếu thời
gian thu hồi vốn lớn hơn thời gian định trước thì không nên đặt thiết bị bù. Chỉ đặt
thiết bị bù khi thời gian thu hồi vốn nhỏ hơn thời gian quy định.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ,
lượng tổn thất điện năng trong quá trình này là rất lớn, các khảo sát, báo cáo gần
đây cho thấy tổn thất điện năng trong lưới phân phối chiếm tỉ lệ cao (5-7)%. Chất
lượng điện áp trong lưới phân phối tại một số nút không đáp ứng được tiêu chuẩn.
Trong khi đó nước ta đang trong giai đoạn hội nhập, mở cửa, thực hiện công
nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhu cấu sử dụng điện tăng nhanh, tình hình thiếu điện
ngày càng trầm trọng. Do vậy việc thực hiện giảm tổn thất điện năng lưới điện
phân phối góp phần năng cao chất lượng điện năng, giúp hệ thống hoạt động hiệu
quả hơn góp phần tích cực đưa nền kinh tế đất nước phát triển bền vững.
5
4.2. Tính thực tiễn của đề tài.
Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế của lưới điện phân phối Sông
Công - Thái Nguyên do vậy kết quả mang tính chất thực tiễn có thể áp dụng rộng
rãi.
Các nội dung chính:
Chương 1: Tổng quan về tổn thất điện năng và phương pháp bù kinh tế
trong lưới điện phân phối.
Chương 2: Phương pháp tính toán lựa chọn vị trí và dung lượng bù tối
ưu.

b. Tổn thất phi kỹ thuật
- Tổn thất do sai số của thiết bị đo đếm
- Tổn thất do lỗi trong việc tính toán hóa đơn điện năng tiêu thụ
- Tổn thất do gian lận, ăn trộm điện của người sử dụng
1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất và khả năng giảm thiểu tổn thất
a. Điện áp làm việc của trang thiết bị
Làm việc với điện áp càng cao, dòng điện càng bé, vì thế chọn cấp điện áp khi
thiết kế (đường dây, máy biến áp) và điều chỉnh điện áp lúc vận hành đều có ảnh
hưởng mạnh đến trị số tổn thất công suất và điện năng.
- Nâng cấp điện áp định mức của lưới điện.
7
- Điều chỉnh điện áp tại máy biến áp
b. Truyền tải công suất phản kháng
Cân bằng công suất phản kháng nút là điều kiện cần để đảm bảo chất lượng
điện năng. Mất cân bằng công suất phản kháng điện áp nút sẽ thay đổi. Trong
HTĐ luôn luôn tồn tại quá trình truyền tải công suất phản kháng (kèm theo với
công suất tác dụng), dòng điện tăng lên, làm tăng cao trị số tổn thất công suất tác
dụng
- Ảnh hưởng của các thiết bị bù
- Điện dung tự nhiên của đường dây

2
BUQ =
1.1.3. Vấn đề áp dụng các biện pháp giảm thiểu tổn thất trong điều kiện vận
hành
- Lắp đặt thiết bị bù và điều khiển thiết bị bù (nếu có điều kiện);
- Trang bị các bộ điều áp dưới tải và thiết bị tự động điều áp dưới tải;
- Tạo các mạch vòng cung cấp dạng lưới kín vận hành ở và điều khiển điểm cắt
Biện pháp phổ biến và hiệu quả cao phải kể đến là bù kinh tế. Thực chất đó
là các lắp đặt thiết bị bù tối ưu theo chỉ tiêu theo hiệu quả kinh tế. Khi lắp đặt thiết

R
•
2
S
•
2
U
MB
b
Q
•
1
U
1
2
~
9
CSPK làm giảm đáng kể tổn thất do không phải truyền tải CSPK qua lưới. Vấn đề
là vị trí đặt bù có hiệu quả rất khác nhau nên bài toán tìm vị trí và dung lượng bù
tối ưu có ý nghĩa lớn. Các bài toán được đặt ra theo một số dạng khác nhau.
1.4.1. Bài toán bù kinh tế áp dụng thuật toán quy hoạch toán học cực đại hóa
lợi nhuận trong khoảng thời gian tính toán định trước
a. Thành phần lợi ích Z
1
thu được do giảm tổn thất điện năng hàng năm sau
khi đặt thiết bị bù
b. Thành phần chi phí do đầu tư lắp đặt thiết bị bù Z
2
c. Thành phần chi phí cho tổn thất trong bản thân thiết bị bù Z
3

bị thay đổi cơ bản, rất khó áp dụng để phân tích hiệu quả bù trong những khoảng
thời gian dài.
- Rất khó đưa thêm các điều kiện phụ mang tính chuyên gia vào mô hình, ví
dụ xử lí lựa chọn vị trí bù khi có nhiều nút gần nhau có cùng hiệu quả, các hạn chế
bởi điều kiện kỹ thuật
Thực ra, bài toán bù kinh tế chứa đựng nhiều yếu tố bất định cũng như đòi hỏi
tính chuyên gia của người quản lí. Chính vì vậy một thuật toán mềm dẻo mang tính
tư vấn hơn là quyết định sẽ cho phép ứng dụng hiệu quả hơn trong thực tế.
Luận văn đi sâu nghiên cứu giải quyết bài toán theo hướng này. Phương pháp
dựa trên cơ sở tính toán một chỉ tiêu gắn liền với hiệu quả bù đặt tại các nút khác
nhau, gọi là suất giảm chi phí tổn thất khi đặt thêm dung lượng bù vào nút.
11
2.2. Hiệu quả kinh tế lắp đặt thiết bị bù trong LPP
2.2.1. Hiệu quả làm giảm tổn thất do lắp đặt thiết bị bù
2.2.2. Hiệu quả kinh tế lắp đặt thiết bị bù

2.2.3. Suất giảm chi phí tổn thất và thời gian thu hồi vốn của dung lượng bù
đặt thêm
2.3. Giải bài toán bù tối ưu CSPK trong LĐPP
Có thể chia ra các nội dung sau, khi thực hiện cho một LĐPP cụ thể.
Hình 2.4. Lưới hình tia phức tạp
∆C
0
Q
b gh

Q
∆p

Hình 2.2. Hiệu quả giảm tổn thất của thiết bị bù

2.3.2. Xác định dung lượng bù tối ưu tại các nút theo hàm mục tiêu là cực đại
hóa lợi nhuận thu được hàng năm
Hình 2.5. Sơ đồ thuật toán
Tính toán CĐXL
(xác định phân bố CS
nhánh,điện áp nút)
Tính β
j
theo (2.7)
Tính T
thj
= theo (2.8)
j = 1, 2, , n
Tìm k
β
k
= max(β
j
)
In kết quả
Q
bj
; j =1, 2, ,n
Số liệu kinh tế
g, K
0
,τ
Số liệu lưới
R
i

1
0
13
Bước 1: Tính suất giảm chi phí tổn thất
bj
j
Q
C
∂
∆∂
=β
cho mọi nút lựa chọn đặt bù theo
biểu thức chung (2.5). Với các nút có β > 0 tính thời gian thu hồi vốn tương ứng:

0
. .
j
đm
j bj
k
T
P T g
β
=
− ∆
, năm;
Trong đó K
0
- suất vốn đầu tư cho một đơn vị công suất bù đặt thêm.
Bước 2: Xác định nút k có hiệu quả bù cao nhất (

thì quá trình kết thúc, in dung lượng bù các nút ở bước
cuối cùng (loại bỏ
b
Q
∆
ở bước tăng cuối cho nút k). Trị số
b
Q
∆
tăng thêm ở mỗi
bước cần đủ nhỏ, ví dụ lấy
b
Q
∆
=

)105(
÷
kVAr. Quá trình dung lượng bù các nút
tăng thêm làm giảm dần trị số
b
Q/C
∂∆∂=β
, do đó thời gian thu hồi vốn
th
T
tăng
lên. Quá trình tính toán kết thúc sau một số hữu hạn bước lặp, khi
sth
T

kết hợp tính toán lựa chọn vị trí và dung lường bù
Như trên đã nói để áp dụng thuật toán đề xuất cần phải kết hợp với một phần
mềm tin cậy cho phép các định được phân bố công suất trên các nhánh và điện áp
các nút.
2.4.1. Phần mềm CONUS
Phần mềm CONUS là phần mềm tính chế độ hệ thống điện do các cán bộ
của khoa Hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội xây dựng. Mô hình
HTĐ được thiết lập trong chương trình tương thích tính toán cho sơ đồ phức tạp
bất kỳ, có xét đến các yếu tố giới hạn vận hành máy phát và tác động điều chỉnh
điều khiển. Vào những năm 1991-1992, chương trình đã phục vụ kịp thời cho việc
tính toán thiết kế đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) 500 KV Bắc - Trung - Nam.
Các chức năng mô phỏng ĐDSCA, tính giới hạn truyền tải công suất theo điều
kiện ổn định tĩnh là thế mạnh của chương trình.
Phương pháp tính toán: Sử dụng Newton-Raphson và có tính năng sử dụng
sau: Tính toán các thông số chế độ xác lập của hệ thống điện đơn giản cũng như
15
phức tạp, đánh giá ổn định hệ thống, tính toán bù công suất phản kháng trong lưới,
. . .
Ưu điểm: Kết quả tính toán thể hiện khá chi tiết, thuận lợi cho việc tổng
hợp; Tính toán cho từng xuất tuyến, từng trạm từ đó kết nối được thành hệ thống
chung; chương trình được Việt hoá nên dễ sử dụng, tính toán cho cả lưới truyền tải
và lưới phân phối; có khả năng làm việc với sơ đồ mô phỏng hệ thống điện; liên
kết, mở rộng được với các modul chương trình do người sử dụng tạo ra để phục vụ
tính toán theo yêu cầu.
Nhược điểm: Thiếu sự kết hợp với các mô dun tính toán ngắn mạch và ổn
định động. Để giải các bài toán này cần sử dụng chương trình khác.
2.4.2. Phần mềm PSS/E ( Power Sytem Simulato for Engineering)
2.4.3. Phần mềm PSS/ADEPT
2.4.4. Phần mềm POWER WORLD
Nhận xét:

3- Dựa trên khái niệm suất giảm chi phí tổn thất tính cho dung lượng bù đặt
thêm tại các nút có thể xây dựng các thuật toán lặp đơn giản (phải kết hợp với một
chương trình tính chế độ xác lập) để tìm được vị trí và dung lượng bù tối ưu.
4- Thuật toán có thể áp dụng cho LĐPP sơ đồ phức tạp bất kì phù hợp với
các lưới điện phân phối thực tế. Luận văn áp dụng thuật toán này xác định vị trí và
dung lượng bù kinh tế cho lộ 373 E6.3 lưới điện Sông Công Thái Nguyên.
5- Luận văn cũng đề xuất thuật toán điều khiển tối ưu dung lượng bù khi
phụ tải thay đổi (cho thiết bị bù có thể thay đổi tự động theo nấc)
17
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG BÙ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
CHI NHÁNH ĐIỆN SÔNG CÔNG THÁI NGUYÊN
3.1. Tổng quan về đặc điểm tự nhiên, kinh tế- xã hội
3.1.1 Đặc điêm tự nhiên
3.1.2. Đặc điểm kinh tế- xã hội
3.2. Đặc điểm lưới điện phân phối và sự tiêu thụ công suất phản
kháng
3.2.1. Vai trò của lưới điện phân phối
a. Tổng quát
b. Đặc điểm chung của lưới phân phối
3.2.2 Sự tiêu thụ và các nguồn phát công suất phản kháng
a. Sự tiêu thụ công suất phản kháng
b. Các nguồn phát công suất phản kháng
3.3 Hiện trạng nguồn và lưới điện chi nhánh điện Sông Công.
3.3.1 Các nguồn cung cấp điện.
3.3.2 Lưới điện trung áp và các trạm biến áp.
a. Hiện trạng tải của các máy biến áp phân phối.
b. Trạm biến áp.
3.4. Tình hình sử dụng điện hiện tại.
18

21
Như vậy tỉ lệ tổn thất công suất trong lưới là:
(0,147/3,992).100% = 3,68% ;
Đây là một lưới có tỉ lệ tổn thất tương đối nhỏ.
3.5.3. Đánh giá nhu cầu đầu tư lắp đặt thiết bị bù kinh tế của LĐPP
a. Cài đặt các thông số tính toán cho bài toán bù kinh tế
Các thông số đặt cho chương trình được cấp từ Điện lực sông công như sau:
- Giá bán điện bình quân: c = 1600 (đồng/kWh)
- Thời gian tổn thất công suất: τ = 4000 ( h)
- Giá thiết bị bù cấp 10 kV: k
0
= 300 000 (đồng/kVAr)
- Giá thiết bị bù cấp 0.4 kV: k
0
= 400 000 (đồng/kVAr)
b. Đánh giá hiệu quả bù thông qua tính toán suất giảm chi phí tổn thất và thời
gian thu hồi vốn đầu tư thiết bị bù
Kết quả tính toán các thông số này cho các nút khi đặt bù nhận được
như sau:
1. Hiệu quả bù phía cao áp 10kV
PHAN TICH HIEU QUA BU
*******************
Nut Suat giam CP ton that Thoi gian thu hoi von
(ng.dong/kVar.nam) (nam)
2 0.4 841.70
5 16.1 18.66
8 24.7 12.16
11 37.8 7.93
14 60.6 4.95
16 124.5 2.41

27 218.6 1.37
32 45.6 6.58
43 130.9 2.29
44 132.0 2.27
49 134.8 2.23
52 162.9 1.84
55 168.4 1.78
56 176.1 1.70
59 189.0 1.59
62 193.7 1.55
67 178.2 1.68
Bảng 3.13. Phân tích hiệu quả bù phía cao áp 10kV
2. Hiệu quả bù phía hạ áp 0.4kV
PHAN TICH HIEU QUA BU
*******************
Nut Suat giam CP ton that Thoi gian thu hoi von
(ng.dong/kVar.nam) (nam)
3 57.0 8.77
6 70.5 7.09
9 85.1 5.88
12 116.9 4.28
23
76 112.4 4.45
17 177.4 2.82
20 263.7 1.90
22 274.9 1.82
25 270.3 1.85
29 282.1 1.77
31 337.0 1.48
34 111.9 4.47

24
-Trong số những nút bù thì hiệu quả bù được đánh giá trên những nút có thời gian
thu hồi vốn thấp. Trong hình 3.5 là các nút phía cao áp của các trạm phân phối
hiệu quả đặt bù cao với thời gian thu hồi vốn dưới 2 năm.Các thông số này đã
được tập hợp lại từ bảng 3.13 lấy các nút có thời gian thu hồi vốn dưới 2 năm để
cập nhật trở lại chương trình và chạy ta được kết quả như hình 3.5.
Hình 3.5. Các nút có hiệu quả bù cao trong LĐPP
3.6. Xác định dung lượng bù tối ưu cho các nút của LĐPP
3.6.1. Kết quả tính sơ bộ cho mọi nút có khả năng đặt bù
Trước hết ta xét bài toán lựa chọn dung lượng bù tối ưu cho mọi nút có thời
gian thu hồi vốn ngắn dưới 2 năm như bảng trên. Đây là phương áp bù cao với
phạm vi đặt bù không hạn chế (phân bố rải ra nhiều nút).
25
Hình 3.6. Kết quả bù tối ưu phương án cao
Nhận xét:
- Hiệu quả bù nhận được khá cao, với tổng dung lượng bù cần đặt thêm là 420
kVar, và sau 1.76 năm sẽ thu hồi vốn.
Tỉ lệ tổn thất sau bù: (0.136/3.992).100% = 3.4%
Tỉ lệ tổn thất sau bù 3.4 % so với tỉ lệ tổn thất trước bù 3.68 %
Tuy nhiên dung lượng bù phân bố trên khá nhiều nút, theo sơ đồ có vài nút là
gần nhau và có các nút dung lượng bù nhỏ do vậy ta giảm bớt các nút bù.
Theo bảng thống kê và đặc điểm sơ đồ có thể bỏ bớt dung lượng bù các nút 28;
63; 72 tập chung bù vào các nút còn lại 30; 65; 74.
3.6.2. Kết quả tính toán với số nút bù đã được giảm bớt
Giảm bớt số nút theo lựa chọn trong mục trên ta tính lại dung lượng bù tối
ưu. Kết quả nhận được như hình 3.7.
Hình 3.7. Kết quả bù tối ưu phương án hạn chế số nút