TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NHANH CẤU TRÚC LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA
NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN THEO MỤC TIÊU GIẢM CHI
PHÍ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Người thực hiện đề tài
Người hướng dẫn khoa học

: NGUYỄN THỊ MAI DUYÊN
: TS TRỊNH TRỌNG CHƯỞNG

Hà Nội, tháng 11 năm 2015


CẤU TRÚC ĐỀ CƯƠNG

1

MỞ ĐẦU

2

NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

3


I. MỞ ĐẦU

Thay thế các thiết
bị cũ bằng các
thiết bị mới

Bù công suất
phản kháng
Các phương pháp giảm
tổn thất điện năng

Nâng cao điện áp
vận hành lưới
điện

Tăng tiết diện
dây dẫn

Tái cấu trúc lưới điện


I. MỞ ĐẦU
2

Mục đích nghiên cứu

 Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến trào lưu công
suất trên lưới điện phân phối và đến bài toán lựa chọn cấu trúc tối ưu
của lưới điện theo mục tiêu giảm chi phí tổn thất điện năng.
3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

vào các thời gian phụ tải cực đại trong ngày và trong mùa, tổn thất công suất
trên các đoạn đầu nguồn là rất lớn, hay xảy ra sự cố.
Các lý do vận hành hình tia lưới điện phân phối
Nếu vận hành kín đòi hỏi vốn đầu tư lớn, yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ phức
tạp hơn với số lượng lớn, thông thường phải dùng rơle bảo vệ có hướng, việc
vận hành và chỉnh định khó khăn. Lưới điện kín có tổng trở nhỏ hơn tổng trở
lưới điện hình tia.
Vận hành hở sẽ giảm chi phí đầu tư cho các thiết bị và độ tin cậy vẫn đảm bảo
yêu cầu về khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch trong mạch vòng lớn hơn so
với các mạch hình tia.


Thực trạng lưới điện phân phối tại Việt Nam
Theo thống kê, lưới điện trung áp toàn quốc hiện vận hành ở 5 cấp điện áp: 35
kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, 6 kV; tỷ trọng các cấp điện áp được thể hiện ở hình 1.3
[6]. Lưới điện 22 kV hiện có mặt hầu khắp toàn quốc, tuy nhiên tỷ lệ lưới 22 kV
(theo dung lượng trạm biến áp) ở mỗi địa phương khác nhau, ví dụ Tổng Công ty
Điện lực miền Nam là 84,3%, Tổng Công ty Điện lực miền Trung là 63,9%, Tổng
Công ty Điện lực miền Bắc là 12,8%, Tổng Công ty Điện lực Hà Nội 42,5%, Tổng
Công ty Điện lực Hồ Chí Minh là 0,1%.
Lưới 35kV tồn tại khắp toàn quốc trừ khu vực Tp.Hồ Chí Minh, tuy nhiên khối
lượng lưới 35kV ở miền Bắc chiếm tỷ lệ áp đảo (87,9%), miền Trung (9,3%),
miền Nam (2,8%). Còn lưới điện 15kV chủ yếu tập trung ở khu vực miền Nam
(82,4%) và miền Trung (15,6%). Lưới điện l0kV tập trung chủ yếu ở miền Bắc
(82,4%), miền Trung 17,6%. Lưới điện 6kV chủ yếu tập trung khu vực miền Bắc
(74,8%), miền Trung chiếm 25,2%.
.

www.themegallery.com


 Các giải pháp tổn thất điện năng cho lưới điện trung áp
Nâng cao điện áp vận hành: Ví dụ nâng điện áp từ 6 kV, 10 kV lên 22 kV.
Tăng tiết diện dây dẫn hiện có nhằm giảm điện trở đường dây, hoặc có thể thay
thế chất liệu dây dẫn hiện có bằng chất liệu có điện trở thấp hơn, tổn thất nhỏ
(vật liệu siêu dẫn, cách điện chất lượng cao). Song phương pháp này yêu cầu
vốn đầu tư lớn, không khả thi.
Tiến hành bù công suất phản kháng trên lưới, nâng cao hệ số công suất cosϕ
của lưới điện. Trong lưới phân phối, khi tiến hành lắp đặt bù.
Ngoài các phương pháp làm giảm tốn thất trên, còn một phương pháp khác làm
giảm tổn thất đảm bảo lưới điện phân phối vận hành kinh tế là cấu trúc lại lưới
điện phân phối bằng việc đóng mở các cặp khóa điện có sẵn trên lưới phân
phối. Điều này làm giảm đáng kể tổn thất khi đạt được sự cân bằng công suất
giữa các tuyến dây mà không cần chi phí để cải tạo lưới. Tái cấu trúc lưới điện
có nhiều mục đích như: giảm tổn thất công suất, tái cấu trúc để có sự cân bằng
tải, tái cấu trúc để cho hệ thống không vượt qua các giới hạn cho phép của
đường dây, MBA và các thiết bị bảo vệ, tái cấu trúc để tăng độ tin cậy của hệ
thống…


BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC
HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHÍNH
Khi thay đổi cấu trúc một lươi điện bằng cách đóng/mở các thiết bị đóng cắt thì
sẽ dẫn đến sự phân bố dòng, áp trên lưới cũng thay đổi, và như vậy, các tổn
thất trên lưới cũng thay đổi theo. Tái cấu trúc lưới điện phân phối góp phần
giảm tổn thất và cân bằng công suất giữa các tuyến đường dây, giảm sụt áp
cuối đường dây, giảm bớt khả năng quá tải các thiết bị trên lưới.
- Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện
Bài toán 1: Xác định cấu trúc lưới điện theo đồ thị phụ tải trong 1 khoảng thời
gian để chi phí vận hành bé nhất.
Bài toán 2: Xác định cấu trúc lưới điện theo đồ thị phụ tải trong 1 khoảng thời

TBP§

I0

CÇu ch× tù r¬i
I

I

I0

I0

CÇu ch× tù r¬i

Cao ¸p
I

I0

TBP§

Th­êng më

H¹ ¸p
H¹ ¸p

Hình 2.1. Sơ đồ bảo vệ lưới điện phân
phối trung áp mạch vòng vận hành hở


  
* 
∆Pj =  Re 2  ∑ I i ( ∆U m − ∆U n ) ÷ + Rloop

   i∈D


I i  * ∆T
∑
i∈D

2


Bài toán 2: Lựa chọn điểm phân đoạn trong lưới điện để giảm tổn thất điện năng
Trong thực tế, LĐPPTA không phải lúc nào cũng được trang bị các thiết bị đóng cắt
tự động. Việc thay đổi cấu trúc nhiều lần trong khoảng thời gian khảo sát dẫn đến chi
phí chuyển tải quá lớn so với mức giảm tổn thất điện năng và ảnh hưởng đến việc
phối hợp bảo vệ rơle. 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 sau sự cố. Vì vậy, cần xác định
cấu trúc lưới không thay đổi trong suốt thời gian khảo sát có tổn thất điện năng ∆A bé
nhất. Thời gian khảo sát có thể là trong ngày, trong tuần, trong tháng, trong mùa.
Theo [3]: “Đã có nhiều nghiên cứu giải quyết bài toán này nhưng nghiên cứu của
Taleski được xem là đầy đủ hơn cả”. Tuy nhiên, giải thuật của Taleski còn phức tạp
trong việc cộng dồn đồ thị để tính giảm ∆A cho mỗi vòng lặp do sử dụng giải thuật
giảm ∆P của Civanlar. Về thông số phụ tải, giải thuật này đòi hỏi các giá trị moment
bậc 1 và bậc 2 của đồ thị phụ tải. Để có được các thông số này cần phải tiến hành
xác định đồ thị phụ tải của LĐPP. Đây là công việc đòi hỏi nhiều thời gian khảo sát,
phải lắp đặt các thiết bị đo đạc, không phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh hiện tại
của LĐPP tại Việt Nam”.

+
Q
(
)
∑
∑
i
i
max
S
max
2
max
2
i =1  Si
i
=
1
i
=
1
i
=
1
i

Hàm cân bằng tải vị trí (2.6) chính là hàm tổn thất công suất nếu cho thay chỉ số
Ai bằng điện trở nhánh Ri tương ứng.
Bài toán 4: Lựa chọn điểm phân đoạn để khôi phục lưới điện phân phối sau
sự cố và cân bằng tải

CL, CB, CD, CW, CE là các hệ số trọng lượng liên kết các hàm mục tiêu đơn lẻ trong hàm đa mục tiêu F.
Bài toán 6: Lựa chọn điểm phân đoạn trong lưới điện để giảm tổn thất công suất tác dụng
Lựa chọn điểm phân đoạn trong LĐPPTA để giảm ∆P đòi hỏi tìm được một chuỗi các thao tác vận hành
chuyển trạng thái điểm phân đoạn để giảm tổn thất tác dụng trên đường dây. Có nhiều phương pháp
tìm điểm phân đoạn giảm ∆P nhưng nhìn chung chủ yếu đều dựa trên cơ sở 2 thuật toán:
Thuật toán của A.Merlin & Back (thuật toán cắt vòng kín) đại diện cho phương pháp heuristic kết hợp
với các kỹ thuật tối ưu [8].
Thuật toán của Civanlar (thuật toán đổi nhánh) đại diện cho phương pháp thuần heuristic [18].
Trong 6 bài toán vừa nêu thì bài toán 6 là cơ bản nhất, được nhiều tác giả nghiên cứu. Trong nội dung
của luận văn này sẽ đề cập đến bài toán trên.
www.themegallery.com

Company Logo


2.4. Một số hướng nghiên cứu chính cho bài toán tái cấu trúc lưới điện
2.4.1. Thuật toán cắt vòng kín [8]
Thuật toán của Merlin & Back cho rằng: với một lưới điện có các phần tử đã xác định thì lưới điện kín
luôn có ∆P bé nhất. Vì vậy để có lưới điện hình tia, tác giả đã lần lượt loại bỏ những nhánh có dòng
công suất chạy qua bé nhất, quá trình sẽ chấm dứt khi lưới điện đạt được trạng thái vận hành hở.
Trong quá trình thực hiện, thuật toán không tính mức giảm ∆P khi phân bố lại phụ tải cho từng bước mà
chỉ xét đến dòng chạy qua khoá điện và xem xét khoá điện nào mở ra làm lưới điện bị quá tải. Thuật
toán không tính tổn thất ∆P để so sánh lựa chọn cấu hình tối ưu vì đã xuất phát từ điều kiện mở nhánh
có dòng bé nhất để mức tổn thất ∆P là bé nhất.

Hình 2.3. Thuật toán Merlin Back
đã được chỉnh sửa


2.4.2. Thuật toán đổi nhánh

Các bước đánh giá lưới điện phân phối có nguồn thủy
điện nhỏ trong bài toán tái cấu trúc
www.themegallery.com

Company Logo


Lưu đồ giải thuật tái cấu trúc lưới điện có TĐN giảm tổn thất ∆P


Các bước chọn chế độ vận hành của lưới điện để tìm điểm mở theo mùa

www.themegallery.com

Company Logo


LỰA CHỌN CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN HỢP LÝ GIẢM CHI PHÍ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN THỦY ĐIỆN NHỎ
3.1. Đặc điểm của lưới điện nghiên cứu
Xuất tuyến này cũng mang những đặc điểm chung của lưới 35 kV ở nước ta:
-Lưới điện vận hành hình tia, vừa có chức năng là đường dây truyền tải vừa mang chức năng của đường
dây phân phối;
-Hệ thống bảo vệ gồm máy cắt đầu đường dây, Recloser, LBS, FCO và không được điều khiển từ xa, số
lượng thiết bị đóng cắt có tải không nhiều nên phạm vi mất điện lớn, thời gian mất điện kéo dài khi
chuyển tải;
-Quá trình chuyển tải chỉ thực sự diễn ra khi lưới điện bị sự cố hay cô lập đường dây để sửa chữa, tuy
nhiên hiện nay khi các TĐN thay đổi công suất phát theo mùa nước thì các điểm mở trên lưới điện hầu
như vẫn cố định, khi xuất hiện thêm nguồn Cốc San và Ngòi Phát thì các điểm mở trên lưới điện vẫn ở
các vị trí cũ.