i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - KHAMKHY MILILIN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET, LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - 2019 ii ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - KHAMKHY MILILIN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET, LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 Giáo viên hướng dẫn:TS TRẦN VINH TỊNH Đà Nẵng - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Khamkhy Mililin ii TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET, LÀO Học viên: Khamkhy Mililin Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số:8520201 Khóa: 34 Trường Đại học Bách khoa-ĐHĐN Tóm tắt: -Hiệu kinh tế, kinh doanh có lợi nhuận vấn đề sống cịn doanh nghiệp Cơng ty điện lực tỉnh Savannakhet đơn vị thực chức quản lý hệ thống lưới phân phối kinh doanh bán lẻ điện đến hộ tiêu thụ với sứ mệnh đảm bảo cung ứng đủ điện với chất lượng ngày tốt, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất, phát triển kinh tế xã hội tỉnh Savannakhet, nâng cao hiệu kinh tế lưới điện phân phối vấn đề then chốt cần phải giải - Tỉnh Savannakhet khu vực có sản lượng điện thương phẩm hàng năm chiếm tỷ trọng lớn, nhiên kết kinh tế thực tiêu kinh tế kỹ thuật hạn chế, TTĐN khu vực tương đối cao, số độ tin cậy cung cấp điện bất cập - Với nguồn vốn đầu tư hàng năm phân bố không nhiều, đủ để chống tải lưới điện, việc tái cấu trúc lưới điện vận hành kinh tế khó khả thi, phạm vi luận văn này, tác giả dựa số liệu thực tế thu thập từ chương trình quản lý vận hành phần mềm CYMDIST để xử lý, tính tốn chương trình ứng dụng đưa giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu kinh tế lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet hữu có xét đến liên lạc khu vực lân cận Từ khóa: hệ thống điện phân phối, tổn thất điện năng, Công ty điện lực tỉnh Savannakhet Lào, độ tin cậy cung cấp điện, hiệu kinh tế MEASURES TO IMPROVE ECONOMIC EFFICIENCY FOR DISTRIBUTION GRID OF SAVANNAKHET PROVINCE, LAOS Abstract: - Economic efficiency, profitable business is a vital question for every enterprise Electricity Company in Savannakhet Province is the unit that performs the function of managing distribution grid system and provide electricity to households with the mission of ensuring sufficient supply of electricity with better and better quality, meeting the demand of living and production, the socio-economic development of Savannakhet province, thus improving the economic efficiency of the distribution grid is a key fundamental issue and it needs to be addressed - Savannakhet province is an area where annual commercial electricity output accounts for a large proportion, but the economic results of implementation of economic and technical indicators are still limited, the power loss in the region is relatively high, indicators of reliability of power supply are inadequate - With the annual investment capital is not distributed much, it is only enough to resist the overloading of the grid, the loading of the economic grid structure is not feasible, so within the scope of this thesis, the author relies on the actual data collected from operational management programs such as CYMDIST software to process and calculate using application programs and offer the proposed solutions to improve economic efficiency on the existing electricity distribution grid of Savannakhet province, considering the contact with neighboring areas Keywords: Distribution grid system, power loss, Electricity Company in Savannakhet Province, Laos, reliability of power supply, Economic efficiency iii MỤC LỤC MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .viii I MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế 1.5 Ý nghĩa đề tài 1.6 Đặt tên đề tài II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Cấu trúc luận văn Chương 1: Tổng quan tính tốn phân tích chế độ làm việc lưới điện để nâng cao hiệu kinh tế CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ 1.1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.2 TỔNG QUAN VỀ TTCS VÀ TTĐN TRONG LĐPP 1.2.1 Giới thiệu khái quát 1.2.2 Bài tốn tổn thất cơng suất 1.2.3 Bài toán tổn thất điện thiết kế 1.2.4 Tính tốn TTĐN quản lý vận hành lưới điện phân phối 1.3 BÀI TOÁN NÂNG CAO HIỂU QUẢ KINH TẾ LĐPP 1.3.1 Tính kinh tế việc giảm tổn thất 1.3.2 Các biện pháp giảm tổn thất 10 1.4 ĐỘ TIN CẬY 13 iv 1.4.1 độ tin cậy tiêu độ tin cậy 13 1.5 KẾT LUẬN 16 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH SAVANNAKHET 18 2.1 GIỚI THIỆU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET 18 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên – xã hội tỉnh Savannakhet 18 2.1.2 Đặc điểm LĐPP tỉnh Savannakhet 20 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ CÁC PHẦN MỀN SỬ DỤNG 24 2.2.1 Tổng quan vấn đề tính tốn phân tích chế độ xác lập hệ thống cung cấp điện 25 2.2.2 Các phương pháp lặp tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện: 26 2.2.2.1 Phương pháp lặp Gauss – Seidel: 26 2.2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson 28 2.2.3 PHẦN MỀM CYMDIST 31 2.1.3.1 Cách sử dựng chương trình tính tốn Cymdist 33 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HTCCĐ 39 2.3.1 Phương pháp tích phân đồ thị 39 2.3.2 Phương pháp dòng điện trung bình bình phương 41 2.3.3 Phương pháp thời gian tổn thất 41 2.3.4 Phương pháp đường cong tổn thất 42 2.3.4.1 Đặt vấn đề 42 2.3.4.2 Tính tốn TTĐN phương pháp đường cong tổn thất 42 2.3.4.3 Đường cong tổn thất công suất lưới điện cung cấp 43 2.3.4.4 Phương pháp tính tốn để xây dựng đường cong tổn thất 45 2.3.4.5 Ứng dụng đường cong tổn thất thiết kế, vận hành hệ thống cung cấp điện 45 2.4 TÍNH TỐN TTCS VÀ TTĐN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET 47 v 2.4.1 Phương pháp đường công tổn thất theo thời gian xuất tuyến (feeder 1Songkhone) trạm Kengkok (mùa mưa) 47 2.4.2 Phương pháp đường công tổn thất theo thời gian xuất tuyến (feeder 1Songkhone) trạm Kengkok (mùa khô) 50 2.4 KẾT LUẬN 54 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET 55 3.1 BÀI TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 55 3.1.1 Tổn thất công suất đoạn xuất tuyến phân phối 55 3.1.2 Giảm tổn thất nhờ lắp đặt tụ bù 55 3.1.3 Vị trí lắp đặt tối ưu tụ điện 58 3.1.4 Quan hệ dung lượng tụ bù cố định 59 3.2 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 60 3.4 KẾT LUẬN 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 vi - DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CB – CNV: Cán công nhân viên DSM – Demand Side Management: Quản lý nhu cầu sử dụng điện HTĐ: Hệ thống điện HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện HSKV: Hiệu suất khu vực KTNL: Kiểm toán lượng KDDV: Kinh doanh dịch vụ LĐPP: Lưới điện phân phối MBA: Máy biến áp PA : Phương án QLVH: Quản lý vận hành QLKD: Quản lý kinh doanh TOPO – Tie Open Point Optimization: Xác định điểm dừng tối ưu TTCS : Tổn thất công suất TTĐN : Tổn thất điện ΔA: Tổn thất điện ΔP: Tổn thất công suất tác dụng ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng vii DANH MỤC CÁC BẢNG 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Tỷ lệ tổn thất điện số nước giai đoạn 2011-2014 Tổng hợp nguồn cung cấp điện Số lượng trạm máy biến áp năm 2017 tỉnh Savannakhet Thống kê năm 2017 Công ty Điện lực Savannakhet Thống kê phụ tải điện năm 2017 Công ty Điện lực Savannakhet Thống kê số hộ có điện chưa có điện tháng năm 2018 Cơng ty Điện lực Savannakhet 2.6 Bảng so sánh chức phần mềm 2.7 Bảng tiêu thụ điện theo thời gian ngày mùa mưa năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.8 Số liệu tổn thất công suất theo thời gian ngày mùa mưa năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.9 Số liệu tổn thất công suất giả thiết xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.10 Bảng tiêu thụ điện theo thời gian ngày mùa khô năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.11 Số liệu tổn thất công suất theo thời gian ngày mùa khô năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 3.1 Kết thay dây dẫn chương trình CYMDIST cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet 3.2 Kết tính tốn đặt tụ 100kVAR 200kVAR phần phase cho xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok 3.3 Kết tính tốn đặt tụ 100kVAR 200kVAR phần phase cho xuất tuyến F2-Kengkabao trạm Parkbor 3.4 Kết tính tốn đặt tụ chương trình CYMDIST cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet 3.5 chuyển mạng xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok xuất tuyến F2 trạm Meung Phin 3.6 Mạng tóm tắt 3.7 Mất hệ thống xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok xuất tuyến F2 trạm Meung Phin 20 20 21 23 24 33 47 48 49 50 51 63 62 63 63 65 67 68 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 Vị trí tỉnh Savannakhet đất nước Lào Bản đồ tỉnh Savannakhet Sơ đồ lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet Biến thiên phụ tải theo thời gian Biểu đồ loại khách hàng năm 2017 công ty điện lực tỉnh Savannakhet Nút i hệ thống điện Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa Đồ thị phụ tải hình thang hóa Xây dựng biểu đồ TTCS xác định TTĐN sử dụng đường cong tổn thất Biểu đồ công suất theo thời gian ngày mùa mưa năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.13 Kết tính tốn đường cong tổn thất cho xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet ngày mùa mưa 2.14 Biểu đồ công suất theo thời gian ngày mùa khô năm 2018 xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet 2.15 Kết tính tốn đường cong tổn thất cho xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok tỉnh Savannakhet ngày mùa khô 3.1 Xuất tuyến với phụ tải tập trung phân bố đều(trước lắp tụ) 3.2 Giảm tổn thất với tụ điện 3.3 Giảm tổn thất với tụ điện với tiến trình giống trước, phương trình tổn thất là: 3.4 Ảnh thay dây dẫn cho xuất tuyến F2-Ban Đan trạm Phonsaiy 3.5 Ảnh xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok 3.6 Ảnh xuất tuyến F2-Kengkabao trạm Parkbor 3.7 Đặt thiết bị chuyển mạng xuất tuyến F1-Songkhone trạm Kengkok xuất tuyến F2 trạm Meung Phin 19 19 20 24 24 27 39 40 44 46 46 48 49 51 52 55 56 57 62 64 65 67 I MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng xây dựng đất nước, yêu cầu cung cấp sử dụng điện ngày tăng Việc trang bị kiến thức hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt người, cung cấp điện cho thiết bị khu vực kinh tế, khu chế xuất, xí nghiệp cần thiết Luận văn nhằm nghiên cứu yêu cầu trên, để trang bị kiến thức công tác thiết kế vận hành hệ thống cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện đóng vai quan trọng việc ổn định trị, phát triển kinh tế quốc gia giới Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục chất lượng điện cần có số vốn đầu tư lớn để xây dựng nhà máy điện, hệ thống lưới điện làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu thụ điện Từ sinh nhiệm vụ quản lý, vận hành tối ưu hệ thống điện để đảm bảo hiệu qủa kinh tế Đây vấn đề yêu cầu địi hỏi khơng người, tài mà cịn vấn đề phát triển khoa học nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao công tác cung cấp điện Tính phức tạp hệ thống điện khơng đặc trưng cấu trúc, mà thể tình trạng ln phát triển theo thời gian tính đa mục tiêu cần thỏa mãn với mâu thuẫn tồn (vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, chất lượng điện tốt, giá thành rẻ ) Do toán quản lý, điều khiển vận hành tối ưu hệ thống cung cấp điện toán lớn, đa mục tiêu, nhiều điều kiện ràng buộc Trong điều kiện với phát triển mạnh mẽ khoa học - kỹ thuật, máy tính có tốc độ xử lý nhanh, nhiều phương pháp tính đại việc giải toán tối ưu tổng quát chưa thực trọn vẹn, người ta thường tìm cách chia nhỏ toán với vài mục tiêu cần phải tối ưu với ràng buộc mà toán cần phải thỏa mãn Trong hệ thống điện, có phần tử máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện, phụ tải Nhiệm vụ hệ thống điện sản xuất, truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu thụ Điện phải đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng điện định độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải phát triển tối ưu vận hành với hiệu kinh tế cao Trong phạm vi luận văn cao học tác giả tập trung nghiên cứu biện pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài chế độ vận hành hệ thống điện, vị trí điểm mở lưới phân phối cho hàm mục tiêu TTCS lưới điện dựa biểu đồ phụ tải điển hình đạt giá trị nhỏ nhất, điện áp nút thay đổi giới hạn cho phép, đồng thời, tính tốn giá trị TTĐN việc áp dụng phương pháp đường cong tổn thất 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet nước CHDCDN Lào Cấu trúc lưới phức tạp, dây dẫn nhiều chủng loại, tiết diện dây nhỏ, khơng đồng nhất, thiết bị đóng cắt đưa lên lưới tạo nên phương án kết lưới đa dạng Đồng thời khu vực tập trung nhiều phụ tải nhiều nguồn nên có khả kết lưới mạch vòng để hỗ trợ lẫn nhau, chuyển đổi phương thức cấp điện cho khách hàng trường hợp cần thiết Với lý đó, đề tài tập trung nghiên cứu biện pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet 1.3 Mục tiêu nghiên cứu - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet - Tính tốn cơng suất điện áp nút - Phân tích tổn thất kỹ thuật tổn thất phi kỹ thuật - Xác định vị trí dung lượng tụ bù để nâng cao hiệu kính tế - Xác định vị trí phân đoạn đường dây vận hành để nâng cao độ tin cậy giảm tổn thất điện 1.4 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế Thu nhập số liệu tìm hiểu trạng lưới cung cấp điện tỉnh Savannakhet Nghiên cứu tài liệu, sách báo, giáo trình ngồi nước, tạp chí, trang web chun ngành điện…đề cập tính tốn xác định tổn thất cơng suất tổn thất điện lưới cung cấp điện Áp dụng lý thuyết nghiên cứu, sử dụng phần mềm CYMDIST để thao tác tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện 1.5 Ý nghĩa đề tài Việc tính tốn tổn thất điện lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet nhằm lựa chọn phương án kết lưới hợp lý với mục tiêu hàm tổn thất điện nhỏ đồng thời đảm bảo tiêu mặt kỹ thuật, từ giúp tìm giải pháp vận hành giải pháp quản lý, góp phần nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet 1.6 Đặt tên đề tài Căn vào đối tượng phạm vi nghiên cứu, mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu, luận văn đặt tên: “Các biện pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet, Lào” 3 II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần sau: Lời cảm ơn Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế Ý nghĩa đề tài Đặt tên đề tài Chương 1: Tổng quan tính tốn phân tích chế độ làm việc lưới điện để nâng cao hiệu kinh tế Chương 2: Tính tốn tổn thất công suất tổn thất điện lưới điện tỉnh Savannakhet Chương 3: Các giải pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ 1.1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Lưới điện phân phối có đặc điểm thiết kế vận hành khác với lưới điện truyền tải Lưới điện phân phối phân bố diện rộng, thường vận hành khơng đối xứng có tổn thất lớn Chế độ vận hành bình thường lưới điện phân phối vận hành hở, hình tia dạng xương cá Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, Hiện LĐPP thường xây dựng theo cấu trúc mạch vòng vận hành hở Trong mạch vòng, xuất tuyến liên kết với dao cách ly thiết bị nối mạch vòng, thiết bị vận hành vị trí mở, cần sửa chữa có cố đường dây dao cách ly phân đoạn đóng mở tùy thuộc vào điểm có cố việc cấp điện cho phụ tải liên tục Lưới điện phân phối nhận điện từ trạm phân phối khu vực gồm: 115/22kV; 22/12,7kV Lưới điện phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện cho địa phương có bán kính cung cấp điện nhỏ, 50 km Phụ tải lưới điện phân phối đa dạng phức tạp, bao gồm phụ tải sinh hoạt, dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần hộ sinh hoạt Công suất phụ tải lớn, đường dây lại dài vượt khả cấp điện áp sử dụng Ngoài ra, thiết bị điện vận hành lưới phụ tải chưa có quy định tiêu kỹ thuật để nâng cấp chất lượng điện lưới thông số kỹ thuật, hiệu suất thiết bị Phụ tải điện chưa có quy định hệ số công suất, chế độ làm việc, số lượng sóng hài chưa có chương trình quản lý phụ tải, dẫn đến chất lượng cung cấp điện chưa cao Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây truyền tải phân phối điện nối với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, tryền tải phân phối điện Do phụ tải ngày phát triển với tốc độ ngày cao, cần xây dựng nhà máy có cơng suất lớn Vì lý kinh tế môi trường, nhà máy điện xây dựng nơi gần nguồn nhiên liệu Trong trung tâm phụ tải xa, phải dùng lưới điện truyền tải đề chuyển tải điện đến hộ phụ tải Vì lý kinh tế an tồn, người ta khơng thể cung cấp trực tiếp cho phụ tải lưới truyền tải, phải xây dựng lưới điện phân phối Lưới điện phân phối trung áp tỉnh Savannakhet có cấp điện áp 12.7-22kV dùng để phân phối điện cho trạm biến áp phân phối trung áp – hạ áp, lưới điện phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho phụ tải hạ áp Lưới điện phân phối có nhiệm vụ đảm bảo chất lượng điện cung cấp cho phụ tải Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế, vận hành hệ thống lưới điện phân phối quan trọng 5 Sự tăng cường lưới phân phối truyền tải nhanh Do tính lịch sử lưới điện phân phối Savannakhet tồn nhiều cấp điện áp khác (12,7 kV 22 kV), gây nhiều khó khăn cơng tác quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành lưới điện Để khắc phục tình trạng lượng có định nhà nước việc sử dụng cấp điện áp phân phối 22 kV toàn quốc Việc phát triển lưới điện cịn có nhiều khó khăn vốn đầu tư tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh thời kỳ đổi mới, việc quản lý lưới điện chưa có tiêu chuẩn thiết bị, chế độ làm việc, chương trình quản lý phụ tải, dẫn đến chất lượng cung cấp điện kém, hiệu kinh tế thấp 1.2 TỔNG QUAN VỀ TTCS VÀ TTĐN TRONG LĐPP 1.2.1 Giới thiệu khái quát Tổn thất công suất (TTCS) tổn thất điện (TTĐN) lưới điện truyền tải LĐPP có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện Giảm TTĐN làm giảm giá thành sản xuất điện góp phần làm giảm công suất phát nguồn điện, đồng thời cải thiện chất lượng điện nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng Có nhiều phương pháp giảm TTĐN khác nhau, nhiên với phương thức kết lưới khác nhau, đặc tính phụ tải khác nhau, giai đoạn cụ thể có giải pháp giảm tổn thất khác nhau, nhằm mục đích mang lại hiệu vậy, cần phải áp dụng phương pháp tính tốn, phân tích TTĐN hồn thiện Hiệu việc đưa giải pháp giảm TTĐN gần phụ thuộc hồn tồn vào độ xác, phù hợp phương pháp tính tốn, phân tích TTĐN lưới điện Chính vậy, vấn đề lựa chọn phương pháp tính tốn TTĐN hệ thống điện đặc biệt lưới điện phân phối, đóng vai trị đặc biệt quan trọng Để có sở cho việc phân tích nội dung trên, trước hết nêu lại số khái niệm TTCS TTĐN Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào đặc tính mạch điện, lượng điện truyền tải, khả hệ thống vai trò công tác quản lý Tổn thất điện bao gồm TTĐN kỹ thuật TTĐN phi kỹ thuật TTĐN kỹ thuật tiêu hao điện tất yếu xảy trình truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ điện Dòng điện qua máy biến áp, dây dẫn thiết bị điện hệ thống lưới điện làm phát nóng MBA, đường dây thiết bị dẫn điện, làm tiêu hao điện Đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên có tổn thất vầng quang dịng điện qua cáp ngầm tụ điện cịn tổn thất điện mơi TTĐN phi kỹ thuật (còn gọi TTĐN thương mại) xảy tình trạng vi phạm sử dụng điện như: lấy cắp điện nhiều hình thức, chủ quan người quản lý pha, công tơ chết, cháy không xử lý, thay kịp thời, bỏ sót sai số… dẫn đến điện bán cho khách hàng đo qua hệ thống đo đếm thấp so với điện khách hàng sử dụng 6 Bảng 1.1 Tỷ lệ tổn thất điện số nước giai đoạn 2011-2014 Quốc gia Tỷ lệ TTĐN Quốc gia Tỷ lệ TTĐN Mỹ 6% Indonesia 9% Vương quốc Anh 8% Ấn Độ 21% Argentina 14% Singapore 5% Campuchia 28% Malaysia 6% Myamar 21% Philippines 11% Cộng hòa Congo 46% Cộng hòa Haiti 55% Thái Lan 7% Brunei 7% Lào 10% (Theo Tạp chí điện lực – chuyên đề giới điện) 1.2.2 Bài toán tổn thất cơng suất Đặc tính truyền tải điện có dịng điện chạy lưới điện luôn xảy tượng tổn thất điện áp đường dây MBA Hiện tượng làm cho điện áp đầu nguồn phụ tải chênh lệch Thường điện áp phụ tải thấp đầu nguồn, trừ trường hợp đường dây siêu cao áp vận hành chế độ non tải điện áp cuối đường dây cao đầu nguồn; TTCS lưới điện MBA làm cho công suất phụ tải nhỏ công suất nguồn điện; TTĐN lưới MBA làm cho điện phụ tải nhỏ điện nguồn điện a Tổn thất công suất đường dây Tổn thất tác dụng đường dây ba pha xoay chiều với phụ tải cuối đường dây xác định sau: P2 Q2 S2 3 DP = 3RI = R *10 = R *103 U U Tương tự CSPK (kW) (1.1) P2 Q2 S2 3 X *10 = X *103 (kVAr) (1.2) 2 U U Trong đó: P, Q, S công suất tác dụng, công suất phản kháng cơng suất tồn phần đường dây, đơn vị tính là: kW, kVAr, kVA U: điện áp dây mạng điện (kV) R, X: điện trở điện kháng đường dây (Ω) b Tổn thất công suất máy biến áp TTCS máy biến áp phân tích thành hai thành phần: - Thành phần khơng phụ thuộc phụ thuộc phụ tải Thành phần không phụ thuộc phụ tải tổn thất lõi thép MBA, cịn gọi tổn thất khơng tải Tổn thất không tải phụ thuộc vào cấu tạo MBA Tổn thất không tải xác định theo số liệu kỹ thuật MBA: DQ = XI = DS0 = DP0 jDQ0 (1.3) i0 % * S dm (1.4) DQ0 = 100 i0%: dịng điện khơng tải tính theo % ∆P0, ∆Q0: TTCS tác dụng, tổn thất CSPK không tải -Thành phần thứ hai phụ thuộc vào công suất tải qua MBA, gọi tổn thất đồng hay tổn thất ngắn mạch Với MBA hai cuộn dây, tổn thất đồng xác định: Trong đó: S P2 Q2 DPCu = 3I RB = RB = DPn U2 S dm (1.5) Un % * S P2 Q2 D Q = I X = X = (1.6) B B Cu U2 100* S dm Trong trường hợp có n MBA giống vận hành song song TTCS n MBA xác định: DPn S DP = n * D P 0 n S dm (1.7) Un % * S D Q = n * D Q (1.8) 0 100* n * S dm Trong đó: S cơng suất tải qua MBA (kVA), DPn, DP0, tổn thất ngắn mạch tổn thất không tải MBA (kW) c Tổn thất điện đường dây Một phần lượng bị trình truyền tải gọi TTĐN Trên đường dây, với phụ tải cố định tổn thất tác dụng DP, TTĐN DA thời gian t bằng: DA = DP * t = 3RI 2t (kWh) (1.9) Nhưng thực tế, dịng điện (hay cơng suất) phụ tải thay đổi theo thời gian, nên TTCS DP thay đổi theo thời gian, khơng thể tính TTĐN theo cơng thức (1.9) Nếu phụ tải thay đổi theo thời gian TTĐN DA tính theo: t DA = 3R I dt (kWh) (1.10) (kWh) (1.11) TTĐN năm: 8760 DA = 3R I dt d Tổn thất điện máy biến áp 8 TTĐN MBA gồm hai phần: phần không phụ thuộc vào phụ tải xác định theo thời gian làm việc MBA phần phụ thuộc vào phụ tải xác định theo thời gian TTCS cực đại τ Smax D A = D P * t D P * t = D P * t D P t (1.12) max n S dm Trong đó: t thời gian làm việc MBA, thời gian việc năm t= 8760 h; Smax phụ tải cực đại MBA Nếu có n MBA vận hành song song TTĐN n máy là: S max D A = n D P * t D P t n n n * S dm (1.13) Sau nghiên cứu số phương pháp thường dùng để xác định TTĐN 1.2.3 Bài toán tổn thất điện thiết kế Khi tính tốn thiết kế, Với u cầu độ xác khơng cao, áp dụng nhiều cách tính gần thiếu thông tin Trên sở giả thiết xác định TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại DPmax TTĐN tính theo cơng thức đơn giản sau: DA = DPmax t (1.14) Với cách tính cần xác định đại lượng DPmax t, trị số DPmax xác định xác theo chương trình tính tốn nêu theo cách tính gần Khó khăn giá trị t khơng thể xác định xác được, thường tính toán giá trị t xác định theo biểu thức sau: − Công thức kinh nghiệm: t = (0,124 Tmax 104 ).8760 (1.15) − Công thức Kenzevits: t = 2.Tmax 8760 8760 Tmax T 2p max 8760 Pmax pmin 1 P max (1.16) − Công thức Vanlander: Tmax Tmax t = 8760 0,13 0,87 8760 8760 − Tra đường cong tính toán: t = f (Tmax , cos ) (1.17) (1.18) Các công thức gần đúng, lấy theo thực nghiệm tiệm cận hóa, xác định lưới điển hình, có cấu trúc tiêu chuẩn nước ngồi, điều khơng phù hợp cho lưới điện nước ta 9 1.2.4 Tính tốn TTĐN quản lý vận hành lưới điện phân phối Trong toán vận hành yêu cầu sau thường đặt cho toán xác định TTĐN: Trị số TTĐN phải phản ánh thực trạng có LPP điện Lưới mang đặc trưng riêng khơng giống với LPP khác (thậm chí phi tiêu chuẩn) - Xét đến đặc trưng cụ thể biểu đồ phụ tải nút Phản ánh yếu tố tác động làm thay đổi trị số TTĐN, đặc biệt yếu tố điều khiển vận hành (ví dụ: thay đổi đầu phân áp, đóng cắt dung lượng bù, thay đổi số lượng phần tử vận hành song song…) Những yêu cầu dẫn đến phải áp dụng phương pháp riêng để tính tốn TTĐN điều kiện vận hành Trước hết, cách xác định TTCS cần áp dụng mơ hình đầy đủ để xác định DPmax Mơ hình phải phản ánh yếu tố chế độ điều chỉnh điện áp, trạng thái thiết bị bù Trong tính tốn thiết kế thường tính theo chế độ trung bình, khơng cần thiết chưa có số liệu điều khiển vận hành thời gian thực Mặt khác để đảm bảo có độ xác cao việc xác định TTĐN khơng thể vào vài thông số biểu đồ phụ tải (như Tmax, Pmax) mà phải vào toàn biểu đồ Yêu cầu dẫn đến cách áp dụng phương pháp tính trực tiếp thường áp dụng nhiều tài liệu Phương pháp địi hỏi phải có biểu đồ phụ tải điển hình phản ảnh thực trạng HTCCĐ Ngồi ra, nhược điểm phương pháp tính trực tiếp khối lượng tính tốn lớn, khơng thể thông tin chung kết nghiên cứu 1.3 BÀI TOÁN NÂNG CAO HIỂU QUẢ KINH TẾ LĐPP 1.3.1 Tính kinh tế việc giảm tổn thất Cần thiết phải liệt kê tác dụng cơng tác giảm tổn thất điện để đánh giá lợi ích kinh tế giảm tổn thất mang lại, trình phân phối điện từ nhà máy đến phụ tải, tổn thất không tránh khỏi tính chất điện việc đo lượng điện hệ thống điện, tổn thất bao gồm tổn thất khâu truyền tải phân phối Vì phụ tải có ảnh hưởng đến tổn thất cố định, tổn thất điện giảm thơng qua việc áp dụng hệ số phụ tải để giảm tổn thất điện vào lúc phụ tải xác định Có nhiều phương pháp để tính tốn việc giảm tổn thất điện có lẽ phương pháp hợp lý đánh giá chi phí nhiên liệu việc cung cấp điện Tổn thất công suất (TTSC) tổn thất điện (TTĐN) LĐPP có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện Giảm tổn thất điện làm giảm giá thành sản xuất điện góp phần làm giảm cơng suất phát nguồn điện, đồng thời cải thiện chất lượng điện nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng Có nhiều phương pháp giảm tổn thất điện khác nhau, 10 nhiên với phương thức kết lưới khác nhau, đặc tính phụ tải khác nhau, giai đoạn cụ thể có giải pháp giảm tổn thất khác nhau, nhằm mục đích mang lại hiệu kinh tế cao nhất, phù hợp với điều kiện Để có kết vậy, cần phải áp dụng phương pháp tính tốn, phân tích TTĐN hoàn thiện Hiệu việc đưa giải pháp giảm TTĐN gần phụ thuộc hoàn toàn vào độ xác, phù hợp phương pháp tính tốn, phân tích TTĐN lưới điện Chính vậy, vấn đề lựa chọn phương pháp tính tốn TTĐN hệ thống điện đặc biệt lưới điện phân phối, đóng vai trị đặc biệt quan trọng Để có sở cho việc phân tích nội dung trên, trước hết nêu lại số khái niệm TTCS TTĐN Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào đặc tính mạng điện, lượng điện truyền tải, khả hệ thống vai trị cơng tác quản lý Tổn thất điện bao gồm TTĐN kỹ thuật TTĐN phi kỹ thuật TTĐN kỹ thuật tiêu hao điện tất yếu xảy trình truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ điện Dòng điện qua máy biến áp, dây dẫn thiết bị điện hệ thống lưới điện làm phát nóng MBA, đường dây thiết bị dẫn điện, làm tiêu hao điện Đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên cịn có tổn thất vầng quang dịng điện qua cáp ngầm tụ điện tổn thất điện mơi TTĐN phi kỹ thuật ( cịn gọi TTĐN thương mại ) xảy tình trạng vi phạm sử dụng điện như: lấy cắp điện nhiều hình thức, chủ quan người quản lý pha, công tơ chết, cháy không xử lý, thay kịp thời, bỏ sót ghi sai số dẫn đến điện bán cho khách hàng đo qua hệ thống đo đếm thấp so với điện khách hàng sử dụng 1.3.2 Các biện pháp giảm tổn thất Các biện pháp điển hình sau thường quan tâm nhiều công tác giảm tổn thất điện lưới điện + Cải tạo lưới điện vận hành Các hệ thống điện phân phối thường hình thành phát triển nhanh chóng địa phương thời kỳ khởi tạo Cấu trúc tự nhiên hình thành sau nhiều năm thường không hợp lý, sơ đồ chắp vá, công suất trạm không phù hợp không nằm vị trí tối ưu so với nơi tập trung phụ tải, toán đặt cần phải xác định cấu trúc hợp lý liên kết đường dây trạm cho hệ thống lưới điện phân phối phải đảm bảo nhu cầu điện thời gian tương đối dài, số biện pháp cải tạo lưới nhằm chống tổn thất sau: - Phát triển trục hệ thống truyền tải Xây dựng đường dây truyền tải xuyên qua vùng nước có cấp điện áp 110 kV, 154 kV, 220 kV, 345 kV, 500 kV tạo bán kính cấp điện hợp lý khả tải cao 11 - Xây dựng nhà máy trạm trung tâm phụ tải Phần lớn điện cung cấp từ nhà máy xa trung tâm phụ tải, xây dựng nhà máy nhiệt điện lớn gần trung tâm phụ tải cải thiện cân đối việc điều độ hệ thống, điều làm giảm phân tán cơng suất đường dây dài, góp phần giảm tổn thất truyền tải phân phối - Đơn giản hóa cấp điện áp Chẳng hạn cấp điện áp 66 kV thay cấp 110 kV cấp điện áp 110 kV, 220 kV, lưới tuyền tải nhằm mục đích giảm tổn thất - Thay đường dây phân phối trung áp, hạ áp biến đổi hệ thống phân phối pha thành ba pha Các đường dây cũ bị tải phụ tải phát triển cần thay dây dẫn có đường kính lớn cải thiện đường dây ba pha điện áp 220V thành điện áp 380V Các đường dây pha mạng nông thôn khoảng cách dài nên gây sụt áp tổn thất điện chuyển đổi thành đường dây ba pha - Đặt tụ bù nâng cao cosφ đường dây Hệ số công suất thấp gây phụ tải động cảm ứng, với tính cảm đường dây, điều gây sụt áp lớn tổn thất điện nhiều đường dây Tụ điện bù ngang đường dây dùng nơi cần điều chỉnh cosφ cao sở việc đo hệ số công suất đường dây phân phối, nơi tiêu thụ có động bắt buộc phải đặt tụ điện Cosφ cuối đường dây yêu cầu từ 0,850,95; phụ tải có cosφ thấp bị phạt với giá tiền điện cao Gần đây, đồ điện gia dụng có hệ số công suất thấp Chẳng hạn đèn huỳnh quang có đặt tụ điện bù cosφ nơi sản xuất Tuy vậy, vấn đề đặt cho máy phát điện có cosφ dung (cosφ sớm) vào lúc phụ tải cực tiểu, dẫn đến tự kích máy phát vấn đề cần nghiên cứu - Giảm tổn thất máy biến áp phân phối Tổn thất sắt máy biến áp phân phối chiếm phần lớn tổn thất, việc dùng máy biến áp có tổn thất sắt thấp (lõi sắt cuốn) thay cho máy biến áp cũ làm giảm tổn thất đáng kể + Cải thiện điều kiện vận hành Các biện pháp điển hình quan tâm nhiều công tác quản lý vận hành lưới điện - Giảm tổn thất thông qua điều độ kinh tế hệ thống Với khả dự trữ sẵn có nhà máy điện để đảm bảo chất lượng điện điện áp tần số, việc điều độ hệ thống thực điều độ trung tâm điều độ địa phương 12 Tác dụng vận hành kinh tế hệ thống điện giảm tổn thất điện (một buộc vận hành) qua việc trì điện áp ổn định hệ thống, cực tiểu công suất phản kháng phát nhà máy - Cung cấp trực tiếp điện áp cao phụ tải Các phụ tải công suất lớn có số lượng ngày tăng khuyến khích nhận điện trực tiếp từ điện áp cao qua trạm biến áp phân phối đặt nơi tiêu thụ Điều làm giảm tổn thất điện cung cấp nhiều cấp điện áp, chẳng hạn phát triển cấp điện áp 110 kV, 35 kV để dễ dàng nối đến phụ tải lớn cấp điện áp thay cung cấp từ cấp điện áp 6, 10, 22 kV -Giảm tổn thất thông qua cải thiện hệ số phụ tải Hệ số phụ tải gọi hệ số điền kín phụ tải, hệ số phụ tải hệ thống thấp, khả phát triển để cung cấp cho phụ tải cực đại lớn, điều có nghĩa phải đầu tư nhiều cho nguồn lưới điện tổn thất công suất tỷ lệ với bình phương cường độ dịng điện từ mà tăng lên Hệ số phụ tải cải thiện nâng lên làm cho đồ thị phụ tải phẳng cách hạn chế sử dụng điện vào cao điểm chuyển sang sử dụng vào thấp điểm, thay đổi quy trình sản xuất phụ tải cơng nghiệp để có đồ thị phụ tải hợp lý Điều khơng phải dễ dàng làm theo ý muốn công ty điện lực, có cách điều chỉnh lại giá bán điện theo nghĩa bán giá cao lúc phụ tải đỉnh giá thấp vào lúc phụ tải cực tiểu để người tiêu thụ điện ý thức kế hoạch sử dụng điện cho - Giảm diện tích trung bình phân phối điện kWh điện phụ tải yêu cầu tăng lên Trong vùng cho trước, việc tăng cơng suất tiêu thụ có nghĩa giảm khoảng cách truyền tải điện diện tích vùng phân phối cho kWh điện cung cấp phải xây dựng thêm nhiều trạm biến áp vùng giảm tổn thất điện năng, tất nhiên điều khó đạt cố gắng công ty điện lực nhằm giảm tổn thất điện năng, kiểu giảm tổn thất tự nhiên mà yếu tố giảm tổn thất yêu cầu sử dụng điện tăng lên nhanh chóng Với lý mà trạm biến áp phân phối đặt nơi thích hợp có tác dụng giảm tổn thất tương tự + Giảm tổn thất tổn thất thương mại Các biện pháp giảm tổn thất thương mại không mới, vấn đề cách thức triển khai để có hiệu cao tùy theo đặc điểm thực tế Các biện pháp giảm tổn thất thương mại sau: Đảm bảo chất lượng kiểm định ban đầu công tơ đo đếm xác chu kỳ làm việc thực kiểm định, thay định kỳ công tơ thời hạn theo quy định ( năm công tơ pha, năm với công tơ ba pha ) 13 Đối với hệ thống đo đếm lắp đặt cần đảm bảo thiết kế lắp đặt hệ thống đo đếm bao gồm công tơ, TU, TI thiết bị giám sát từ xa (nếu có) đảm bảo cấp xác, niêm phong kẹp chì có giá trị định mức (dịng điện, điện áp, tỉ số biến ) phù hợp với phụ tải, đảm bảo khơng có sai sót q trình lắp đặt Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đo đếm ( công tơ, TU, TI ) để đảm bảo thiết bị đo đếm lưới niêm phong quản lý tốt, có cấp xác phù hợp đảm bảo đo đếm đúng, kịp thời phát thay thiết bị đo đếm bị cố (công tơ kẹt cháy, TU, TI, cháy hỏng ) hư hỏng bị can thiệp trái phép lưới điện Từng bước áp dụng công nghệ mới, lắp đặt thay thiết bị đo đếm có cấp xác cao cho phụ tải lớn, thay công tơ điện tử ba pha, áp dụng phương pháp đo xa, giám sát thiết bị đo đếm từ xa cho phụ tải lớn nhằm tăng cường theo dõi, phát triển sai sót, cố đo đếm Nâng cao chất lượng ghi, đảm bảo ghi lộ trình, chu kỳ đảm bảo xác kết sản lượng để tính tốn TTĐN, đồng thời nhằm mục đích phát kịp thời cơng tơ kẹt cháy, hư hỏng trình ghi số để xử lý kịp thời Khoanh vùng đánh giá TTĐN: thực lắp đặt công tơ ranh giới, công tơ cho xuất tuyến, công tơ tổng TBA phụ tải qua theo dõi đánh giá biến động TTĐN xuất tuyến, TBA công cộng hàng tháng kế hoạch đến tháng thực để có biện pháp xử lý biến động TTĐN, đồng thời dựa so sánh kết lũy kế với kết tính tốn TTĐN kỹ thuật để đánh giá thực tế vận hành khả có TTĐN thương mại thuộc khu vực xem xét Tăng cường công tác kiểm tra chống hành vi lấy cắp điện, phối hợp với quan truyền thông tuyên truyền ngăn ngừa biểu lấy cắp điện Giáo dục nhân viên quản lý vận hành, đơn vị người dân quan tâm đến vấn đề giảm TTĐN, tiết kiệm điện Thực tốt quản lý kìm, chì niêm phong cơng tơ, TU, TI, hộp bảo vệ hệ thống đo đếm, xây dựng quy định kiểm tra, xác minh trường hợp công tơ cháy, cắp, hư hỏng nhằm ngăn ngừa tượng thông đồng với khách hàng vi phạm sử dụng điện Tăng cường phúc tra ghi số công tơ để đảm bảo việc ghi số quy định quy trình kinh doanh 1.4 ĐỘ TIN CẬY 1.4.1 Độ tin cậy tiêu độ tin cậy Độ tin cậy xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu khoảng thời gian định điều kiện vận hành định Mức độ tin cậy gắn với việc hoàn thành nhiệm vụ khoảng thời gian hoàn cảnh xác định, xác suất gọi độ tin cậy hệ thống hay phần tử Đối với hệ thống hay phần tử không phục hồi, xác suất đại lượng thống kê, độ tin cậy khái niệm có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc khứ hệ thống hay phần tử, hệ thống hay phần tử phục hồi hệ thống điện 14 phần tử nó, khái niệm khoảng thời gian khơng có ý nghĩa bắt buộc, hệ thống làm việc liên tục Do độ tin cậy đo đại lượng thích hợp hơn, độ sẵn sàng Độ sẵn sàng xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ thời điểm Độ sẵn sàng xác suất để hệ thống trạng thái tốt thời điểm tính tỷ số thời gian hệ thống trạng thái tốt tổng thời gian hoạt động Ngược lại với độ sẵn sàng độ khơng sẵn sàng, xác suất để hệ thống phần tử trạng thái hỏng Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng gọi chung độ tin cậy) độ không sẵn sàng chưa đủ để đánh giá độ tin cậy tốn cụ thể, phải sử dụng thêm nhiều tiêu khác có tính xác suất đây: - Tần số điện trung bình hệ thống SAIFI (System average interruption frequency index) - Tần số điện trung bình khách hàng CAIFI (Customer average interruption frequency index) - Thời gian điện trung bình hệ thống SAIFI (System average interruption duration index) - Thời gian điện trung bình khách hàng CAIFI (Customer average interruption duration index) - Tổng thời gian điện trung bình khách hàng CAIFI (Customer total average interruption duration index) - Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình ASAI (ASUI), (Average service availability (unavailability) index) - Năng lượng không cung cấp ENS (Energy not supplied index) - Điện trung bình không cung cấp AENS hay điện hệ thống trung bình (Average not supplied index) - Chỉ số điện khách hàng trung bình ACCI (Average customer curtailment index) 1.4.2 Tổn thất kinh tế điện ảnh hưởng độ tin cậy đến cấu trúc hệ thống Hệ thống điện hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, phần tử liên kết với theo sơ đồ phức tạp, hệ thống điện thường nằm địa bàn rộng quốc gia hay vùng lãnh thổ, phần tử hệ thống hư hỏng dẫn đến ngừng cung cấp điện cho vùng tồn hệ thống, chia thành nhóm nguyên nhân gây điện sau: - Do thời tiết: giông sét, lũ lụt, mưa, bão, lốc xoáy - Do hư hỏng phần tử hệ thống điện - Do hoạt động hệ thống: 15 + Do trạng thái hệ thống: độ ổn định, tần số, điện áp, tải + Do nhân viên vận hành hệ thống điện - Các nguyên nhân khác: đồ vật, cối, phương tiện vận tải, đào đất, hỏa hoạn, phá hoại Điện động lực tồn kinh tế quốc dân Khi xảy cố hệ thống gây điện diện rộng, số cố nguy hiểm lan rộng lụt, bão, có đơn vị điện lực khơng đủ người, phương tiện, máy móc, thiết bị để phục hồi nhanh lưới điện vùng địa lý rộng lớn phức tạp Việc điện gây hậu xã hội, kinh tế lớn Theo hậu điện, phụ tải chia làm loại: a Loại phụ tải mà điện gây hậu mang tính trị xã hội b Loại phụ tải mà điện gây hậu kinh tế Đối với loại (a), phụ tải cần cấp điện với độ tin cậy cao Cịn loại (b), tốn kinh tế-kỹ thuật sở cân nhắc vốn đầu tư vào hệ thống điện tổn thất kinh tế điện Có hai khái niệm tổn thất kinh tế điện a Tổn thất kinh tế cho sở sản xuất, kinh doanh cụ thể, tổn thất kinh tế mà sở phải chịu điện đột ngột hay theo kế hoạch Khi điện đột ngột, sản phẩm bị hỏng, sản xuất ngừng trệ gây tổn thất kinh tế, tổn thất phụ thuộc số lần điện điện bị đồng thời hai, điện theo kế hoạch, tổn thất nhỏ sở chuẩn bị Hiện Cơng ty điện lực tính thiệt hại giá trị lượng điện trung bình bị trạm biến áp phụ tải, tổn thất tính tốn cho loại xí nghiệp sở kinh doanh cụ thể cung cấp điện cho sở b Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống điện, tổn thất tính tốn từ tổn thất thất phụ tải theo quan điểm hệ thống điện, nhằm phục vụ cơng việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện cho thỏa mãn nhu cầu độ tin cậy phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu kinh tế hệ thống điện Tổn thất tính cho lưới phân phối, lưới truyền tải nguồn điện cách riêng biệt, tính cho loại phụ tải cho lần điện, cho kW kWh tổn thất tính cho độ dài thời gian điện Tổn thất kinh tế điện lớn, đồng thời mặt trị - xã hội đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày cao, khiến cho hệ thống điện ngày phải hoàn thiện cấu trúc, cải tiến vận hành để không ngừng nâng cao độ tin cậy Yếu tố độ tin cậy cho ảnh hưởng đến định cấu trúc hệ thống điện - Cấu trúc nguồn điện: Độ dự trữ công suất, tổ máy dự trữ lạnh - Cấu trúc lưới: Mạch vịng kín, nhiều lộ song song, trạm nhiều máy biến áp, sơ đồ trạm nhà máy điện phức tạp 16 - Cấu trúc hệ thống điều khiển: Thiết bị bảo vệ, thiết bị chống cố, hệ thống thông tin, hệ thống điều khiển tự động, phương thức vận hành - Cấu trúc hệ thống quản lý: kỹ thuật sẵn sàng can thiệp cố, dự trữ thiết bị, phương tiện lại, tổ chức sửa chữa cố bảo dưỡng định kỳ Để nâng cao độ tin cậy địi hỏi vốn đầu tư lớn, độ tin cậy nâng cao giá, đầu tư vào nâng cao độ tin cậy có hiệu mức giảm tổn thất kinh tế nâng cao độ tin cậy lớn chi phí để nâng cao độ tin cậy Trong hàm mục tiêu toán xác định cấu trúc nguồn điện lưới điện có thành phần tổn thất độ tin cậy tính theo tổn thất kinh tế nói trên, nhiên việc tính gặp phải nhiều khó khăn Do cịn tính tốn với yếu tố độ tin cậy điều kiện toán, tức sử dụng tiêu gián tiếp độ tin cậy như: - Xác suất không xảy điện (độ tin cậy) phải lớn giá trị - Xác suất xảy điện (độ rủi ro) phải nhỏ giá trị Các tiêu xác định sở phân tích kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện 1.5 KẾT LUẬN Việc nghiên cứu, áp dụng giải pháp để giảm tỷ lệ tổn thất điện xuống mức hợp lý mục tiêu ngành điện tất nước, đặc biệt bối cảnh hệ thống cân đối lượng cung cầu điện nước Lào nay, giảm tổn thất điện có ý nghĩa lớn vận hành lưới điện, bao gồm biện pháp cần đầu tư không cần đầu tư, việc đầu tư phát triển nguồn điện, lưới điện, cải tạo nâng cấp lưới điện, đổi phương thức quản lý sản xuất kinh doanh nhằm thực tốt công tác giảm tổn thất điện toàn hệ thống, đảm bảo hàng năm giảm tỷ lệ tổn thất xuống thấp kế hoạch, đảm bảo chất lượng điện cung cấp, tất nhằm mục tiêu nâng cao hiệu kinh tế hệ thống Đối với hệ thống điện vận hành, yêu cầu đặt để mục tiêu nâng cao hiệu kinh tế bao gồm vấn đề: giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện Đặc điểm vận hành lưới điện phân phối: chế độ vận hành bình thường lưới phân phối vận hành hở, hình tia dạng xương cá Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện sử dụng cấu trúc mạch vịng kín vận hành hở Các nghiên cứu thống kê từ thực tế vận hành đưa đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hở Có nhiều biện pháp giảm tổn thất công suất mạng điện như: đặt thiết bị bù công suất phản kháng, đặt thiết bị điều chỉnh cơng suất mạng điện kín khơng đồng nhất, cắt máy biến áp chế độ phụ tải cực tiểu, nâng cao điện áp vận hành mạng 17 Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu kinh tế cho lưới điện phân phối, từ tính tốn lựa chọn phương án vận hành giảm tổn thất nâng cao độ tin cậy trường hợp phụ tải cao điểm, thấp điểm bảo quản định kỳ xử lý cố lưới điện hai tiêu đảm bảo chất lượng điện áp nút, tổn thất công suất tổn thất điện bé 18 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH SAVANNAKHET 2.1 GIỚI THIỆU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH SAVANNAKHET 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên – xã hội tỉnh Savannakhet Tỉnh Savannakhet tỉnh miền trung Lào, tỉnh lỵ tỉnh thành phố Kaysone Phomvihane Tỉnh giáp tỉnh Khammuane phía bắc, tỉnh Salavane phía nam, nước Việt Nam phía đơng Thái Lan phía tây Cầu Hữu Nghị nối tỉnh với tỉnh Mukdahan Thái Lan với Quảng trị qua đường số thuộc Hành lang kinh tế Đông – Tây vừa khánh thành Savannakhet có cửa quốc tế cửa Mukdahan – Savannakhet (kết nối với Thái Lan cầu Hữu Nghị Thái Lan số 2) cửa Lao Bảo – Densavane kết nối với tỉnh Quảng trị Việt Nam đường quốc lộ số Tỉnh Savannakhet tỉnh lớn nước Lào tọa độ 16.54° Bắc, 105.78° Đơng, có diện tích 21.774 km2 chiếm tới 9,19% tổng diện tích nước, có 1.000.976 dân (năm 2018), mật độ dân số 45.9 người/ km2 bao gồm 15 huyện, 1,022 làng 157.767 hộ gia đình Các huyện tỉnh Savannakhet sau: Thành phố Kaysone Phomvihane Seponh Atsaphangthong 10 Songkhone Atsaphone 11 Thapangthong Champhone 12 Vilabouly Nong 13 Xaybouly Outhoumphone 14 Xayphouthong Phine 15 Xonbouly Phalanxay 19 Hình 2.1 Vị trí tỉnh Savannakhet đất nước Lào Hình 2.2 Bản đồ tỉnh Savannakhet 20 2.1.2 Đặc điểm LĐPP tỉnh Savannakhet Trước năm 1972 tồn tỉnh Savanankhet chưa có hệ thống cung cấp điện thống nhiều nơi sử dụng máy phát điện chạy Diesel để cung cấp điện phố huyện Kaysone Phomvihane, phụ tải chủ yếu sinh hoạt chiếu sáng Đến năm 1972 dùng điện từ Mukdahan (Thai Lan) Hiện tỉnh Savanankhet có điện sử dụng làng chiếm 91.88% hộ gia đình chiếm 96.12% Hình 2.3 Sơ đồ lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet Sự tăng cường lưới điện phân phối truyền tải nhanh Do tính lịch sử lưới điện phân phối tỉnh Savannakhet tồn nhiều cấp điện áp khác có diện tích lớn, gây nhiều khó khăn cơng tác quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành lưới điện Để khắc phục tình trạng lượng có định nhà nước việc sử dụng cấp điện áp phân phối 22 kV toàn quốc a Nguồn cung cấp điện Để đảm bảo cho việc cung cấp điện liên tục, có độ tin cậy cao lưới điện tỉnh Savannakhet có nguồn cung cấp sau: Bảng 2.1 Tổng hợp nguồn cung cấp điện STT Tên nguồn điện Số tổ máy CS phát TCS phát Cấp điện áp phat (MVA) (MVA) (kV) Tad SALEN 3.2 3.2 22 STT Nhà máy đường 2*2.5 22 Keng Hed Bảng 2.2 Số lượng trạm máy biến áp năm 2017 tỉnh Savannakhet Tên trạm Số tổ máy CS TCS Số tổ xuất Cấp điện biến áp (MVA) (MVA) tuyến áp (kV) 21 Parkbor Kengkok Densavanh Nongdern Nakae Phonsaiy Meung Phin 2 1 2*20 2*10 2.5 50 50 40 20 2.5 50 50 4 5 115/22 115/22 35/22 115/22 22/22 22/22 115/22 Seno 20 20 115/22 b Mạng lưới điện Để truyền tải điện xa người ta sử dụng đường dây tải điện xoay chiều chiều, cấp điện áp định mức dùng Lào nước giới phân chia thành nhiều cấp khác để truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ điện cho phù hợp với phát triển kinh tế nước, khoảng cách truyền tải xa, cơng suất truyền tải lớn cấp điện áp phải cao để tránh tổn thất đường dây, người ta chia lưới điện theo cấp điện áp sau: - Siêu cao áp: 330, 400, 500, 750kV - Cao áp: 66, 90, 110, 220kV - Trung áp: 6, 10, 15, 22, 35kV - Hạ áp: lưới phân phối hạ áp cho đồng thời loại điện áp điện áp dây 380V điện áp pha 220V Hệ thống điện Savannakhet nối huyện khu vực kết nối với nhà máy thủy điện như: nhà máy thủy điện Tad Salen nhà máy đường Keng Hed, liên kết với hệ thống điện miền trung hệ thống lớn Lào nối kết với hệ thống điện Thái Lan phía tây đường dây 115kV, hệ thống điện Việt Nam phía đơng đường dây 35kV Bảng 2.3 Thống kê năm 2017 Công ty Điện lực Savannakhet TT Nội dung Đơn vị Số lượng Mua điện 1,000,000 kWh 396.11 Bán điện 1,000,000 kWh 323.69 Tổn thất điện % 13.78% Doanh thu Billion kip 224,755 Lưới 22kV km 4,123.262 Lưới 12.7 kV km 19.060 Lưới 0,4 kV km 2,702.254 Số lượng MBA Unit 3,304 22 Công suất MBA kVA 395,640 10 Số lượng cơng tơ Unit 164,290 11 Số làng có điện sử dụng Villages 939 12 Số gia đình có điện sử dụng Household 151,639 c Phụ tải điện Phụ tải điện đặc trưng độ lớn công suất tác dụng P(t) công suất phản kháng Q(t) Bao gồm công suất yêu cầu thiết bị dùng điện cấp điện từ điểm đấu tổn thất công suất lưới điện từ điểm đấu nối với thiết bị dùng điện, phụ tải dùng để chung hộ dùng điện thiết bị dùng điện Phụ tải thông số cần thiết để quy hoạch, thiết kế phần tử hệ thống để lập kế hoạch vận hành, biết xác phụ tải thiết kế hệ thống điện tối ưu có chi phí sản suất phân phối điện nhỏ vận hành đạt chi phí nhỏ Cơng suất tác dụng Pt sinh cịn tiêu hao lượng nguồn điện, cơng suất phản kháng Qt sinh từ trường mang tính cảm, khơng tiêu thụ lượng nguồn điện, dịng điện sinh chạy dây dẫn gây tổn thất công suất tác dụng tổn thất điện Biến thiên theo quy luật ngày đêm theo quy luật sinh hoạt sản xuất, tạo đồ thị phụ tải ngày đêm, phụ tải có tính chất giống nhau, phụ tải khơng có phụ tải ngày đêm giống Tại thời điểm, phụ tải ngày đêm khác nhau, biến thiên ngẫu nhiên quanh giá trị trung bình theo phân phối chuẩn Phụ tải có tính chất mùa: tháng khác có giá trị khác Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết đặc biệt nhiệt độ môi trường mùa mưa khô Phụ tải biến đổi theo tần số điện áp điểm nối vào lưới điện nút điện áp cao P, Q tính theo cơng suất sau: f P = P0 a0 a1 U a2 U ( 1 ) U0 U0 f đm (2.1) f Q = Q0 b0 b1 U b2 U ( 1 ) U0 U0 (2.2) f đm Hình dáng phụ tải phụ thuộc vào tính chất phụ tải, quy hoạch, thiết kế lưới điện người ta thường phân biệt: lưới đô thị, lưới nông thôn lưới công nghiệp 23 P P P t t (a) (b) t (c) 10 15 20 Hình 2.4 Biến thiên phụ tải theo thời gian (a) Một ngày (b) Một tuần (c) Nhiều năm Trong tính tốn phụ tải, hộ dùng điện có quy luật hoạt động giống tạo thành loại phụ tải có phương pháp tính tốn riêng, có loại phụ tải bảng sau: Bảng 2.4 Thống kê phụ tải điện năm 2017 Công ty Điện lực Savannakhet STT Loại khách hành Điện năng(kWh) Số lượng công tơ Nhà 178,146,275 156,910 Đại quán 143,560 Kinh doanh 47,182,291 2,957 Kinh doanh giáo dục thể thao 491,985 77 Kinh doanh giải trí 16,877 Cơ quan nhà nước 17,128,048 1,106 Nông nghiệp 3,930,301 112 Công nghiệp 71,092,457 3,120 Công nghiêp > 5MW 5,564,777 Tổng 323,693,571 164,290 24 Hình 2.5 Biểu đồ loại khách hàng năm 2017 công ty điện lực tỉnh Savannakhet Bảng 2.5 Thống kê số hộ có điện chưa có điện tháng năm 2018 Cơng ty Điện lực Savannakhet STT Tên huyện Kaysone Phomvihane Atsaphangthong Atsaphone Champhone Nong Outhoumphone Phine Phalanxay Sepon Songkhone Thapangthong Vilabouly Xaybouly Xayphouthong Xonbouly Tổng 10 11 12 13 14 15 Số lượng 67 40 66 102 70 70 100 54 88 95 42 72 54 40 62 1,022 Làng Hộ gia định Số có Số khơng Số có Số khơng Số lượng điện có điện điện có điện 67 21,132 21,132 40 59 102 60 70 79 52 61 93 36 72 54 40 54 939 10 21 27 83 6,848 9,624 17,859 4,664 14,122 10,183 6,109 9,169 16,704 6,662 6,888 10,135 8,785 8,883 157,767 6,848 8,816 17,859 4,150 14,122 8,871 5,972 7,470 16,460 5,891 6,838 10,135 8,785 8,290 151,639 808 514 1,312 137 1,699 244 771 50 593 6,128 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG 25 2.2.1 Tổng quan vấn đề tính tốn phân tích chế độ xác lập hệ thống cung cấp điện Giải tích (chế độ xác lập) lưới điện (PF: Power Flow, Load Flow Calculation) xuất phát từ phương trình chế độ xác lập để xác định phân bố dòng, áp, công suất lưới, cách giải phương trình Xét chế độ xác lập hệ thống điện trạng thái vận hành bình thường Hệ thống giả định vận hành đối xứng biểu diễn sơ đồ pha Hệ thống bao gồm nhiều nút nhánh, tổng trở tính theo hệ đơn vị tương đối Hệ phương trình cân hệ thống thiết lập theo nhiều phương pháp dòng điện vòng Tuy nhiên, phương pháp điện áp nút thuận tiện cho việc tính tốn phân tích hệ thống điện đơn giản thuật tốn lập trình máy tính Hơn số phương trình điện áp nút số phương trình dịng điện vịng Thiết lập hệ phương trình cân hệ thống dạng tổng dẫn nút cho kết qủa hệ phương trình đại số tuyến tính phức chứa biến dịng điện nút Khi dòng điện nút xác định, từ hệ phương trình tìm điện áp nút Tuy nhiên, tính tốn phân tích hệ thống điện, số liệu ban đầu nút thường cho cơng suất khơng phải dịng điện Vì vậy, hệ phương trình cân hệ thống điện thường lập theo biến công suất, gọi hệ phương trình cân cơng suất, trở thành hệ phương trình phi tuyến giải dựa kết hợp việc sử dụng đại số ma trận giải tích mạng điện thuật tốn lặp với trợ giúp máy tính Phương pháp ma trận cho phép sử dụng biến toán học chặt chẽ, biển diễn gọn, rõ ràng, có thuật tốn đơn giản sử dụng rộng rãi chương trình mẫu, có hiệu lực cần xác định thông số trạng thái mạng điện thay đổi số liệu ban đầu (về nguồn, phụ tải, cấu trúc mạng điện, thống số phần tử ) Khi tính tốn giải tích mạng điện thường dùng phương pháp lặp Nội dung phương pháp lặp chuyển dần lời giải sơ đến lời giải xác hơn, cịn gọi phương pháp gần liên tiếp Lời giải sơ lấy cách dự đốn Trong mạng điện có thơng số khơng biết xác trị số biết chắn miền dao động chúng Các phép lặp sử dụng để tính tốn mạng điện thường áp dụng là: phép lặp Gauss – Seidel, phép lặp Newton – Raphson phương pháp tách biến Tính toán chế độ xác lập mạng điện cho phép xác định thông số trạng thái làm việc bao gồm độ lớn góc pha điện áp nút, phân bố công suất tác dụng phản kháng nhánh đường dây dựa thông số phần tử mạng tổng trở nhánh số liệu nguồn phụ tải Từ thông số trạng thái ta xác định tiếp thơng số đặc trưng khác tổn thất công suất, tổn thất điện Kết qủa tính tốn chế độ xác lập trước cố 26 đồng thời liệu ban đầu để tính tốn chế độ cố ngắn mạnh khơng đối xứng Phân tích tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện nội dung nhiều toán vận hành hay thiết kế hệ thống điện Kết tính tốn cho phép đánh giá nhiều tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện vận hành phương án định thiết kế cải tạo Kết tính tốn cịn cho thơng tin cần thiết việc lựa chọn trang thiết bị bảo vệ tự động hoá hệ thống điện, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tính tốn phân tích xác nhanh chóng chế độ hệ thống điện điều kiện tiên cho phép nâng cao hiệu qủa vận hành tối ưu hệ thống điện Tính tốn phân tích mạng điện cần thiết cho cơng tác lập chương trình vận hành, chọn đầu phân áp máy biến áp, lập kế hoạch sản xuất điện điều khiển luồng cơng suất cho hiệu qủa Tính tốn lượng cơng suất sở cho nhiều tính tốn phân tích khác tính tốn ngắn mạnh, phân tích ổn định qúa trình q độ phân tích an tồn Các tính tốn phân tích chế độ hệ thống điện tách rời yêu cầu sau đây: - Mơ tốn học phù hợp phần tử hệ thống điện xem xét tốn cụ thể qúa trình thiết kế vận hành - Lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp hiệu qủa, phát huy tối đa ưu kỹ thuật tính tốn máy tính - Xác định đắn đầy đủ tình cần đưa phân tích tính tốn hệ thống điện Các quy ước nút: Xét nút thứ i hệ thống điện Khi tính tốn ba loại nút sau đây: + Nút phụ tải (nút P-Q): Công suất phức Si = Pi + jQi chạy vào hay từ hệ thống xác định nút phụ tải Môđun Ui góc pha điện áp δi ẩn nút phụ tải + Nút điều khiển điện áp (nút P-V): thường nút phát, biết Pi Ui Giới hạn giá trị Qi cho trước Các biến nút công suất phản kháng Qi góc lệch pha điện áp δi + Nút cân (nút V-δ): Đó nút nguồn chọn để cân công suất hệ thống Mơđun điện áp Ui góc pha δi nút cân biết Để thuận tiện tính, góc pha điện áp thường lấy Công suất tác dụng phản kháng nút cân xác định theo điều kiện cân công suất, số nút cân hệ thống lớn hay số nút 2.2.2 Các phương pháp lặp tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện: 2.2.2.1 Phương pháp lặp Gauss – Seidel: 27 Xét nút i điển hình mạng điện hình vẽ, đường dây biểu thị sơ đồ thay hình П, trở kháng cho hệ đơn vị tương đối Ta có: n n Pi Qi = U Y YijU j i ij U i* j =0 j =1 Yi Ui Yi (j≠i) (2.3) U1 U2 Ii Yi Un Yi Hinh 2.6: Nút i hệ thống điện Bài tốn giải tích mạng điện với hệ phương trình đại số phi tuyến giải kỹ thuật lặp Trong biểu thức có biến chưa biết nút Trong phương pháp Guus – Seidel giải tìm nghiệm Ui thứ tự lặp trở thành: Ui = n Pi cho jQ icho Yij U kj *( k ) Ui j =1 n Yij (i≠j) (2.4) j =0 Trong đó: Yi j : điện dẫn thực tế hệ đơn vị tương đối Picho Qicho : công suất tác dụng phản kháng cho nút i mạng hệ đơn vị tương đối Dòng điện bơm vào nút i giả thiết có giá trị dương Vì vậy, góp có cơng suất tác dụng phản kháng bơm vào góp, chẳng hạn góp máy phát, Picho Qicho có giá trị dương Đối với nút tải, dịng cơng suất chạy khỏi góp, Picho Qicho có giá trị âm Giá trị Pi Qi tính theo: 28 n *( k ) k n Pi = Re U i U i Yij YijU kj j =1 j =0 (i≠j) (2.5) n n Qik 1 = Im U i*( k ) U ik Yij YijU kj (i≠j) (2.6) j =1 j =0 Phương trình cân công suất nút thường biển diễn thông qua phần tử ma trận tổng dẫn Trong ma trận n tổng dẫn Y bus : Các phần tử ngồi đường chéo : Yi j = - yi j Các phần tử đường chéo : Yi i = ( yi j ) Khi ta có : Pi cho jQicho n YijU kj *( k ) Ui j =1 U ik 1 = Yii Pi k 1 n *( k ) *( k ) = Re U i U i Yii YijU kj j =1 n Qik 1 = Im U i*( k ) U i*( k )Yii YijU kj j =1 (i≠j) ( 2.7) (i≠j) ( 2.8) (i≠j) ( 2.9) Yi j bao gồm tổng dẫn đất nhánh có nguồn dịng nhánh nối đất trực tiếp Chọn giá trị đầu điện áp + j0cho nút, kết qủa nghiệm hội tụ phù hợp thực tế Đối với nút P – Q , công suất Picho Qicho biết trước Tương ứng với giá trị đầu, (2.7) giải thành phần thực ảo điện áp Đối với nút điều khiển điện áp ( P-V ), Picho U i biết, dùng (2.9) tìm nghiệm Qi(k+1), sau dùng (2.7) tìm Ui(k+1) Tuy nhiên, U i biết, phần ảo Ui(k+1) giữ lại, phần thực đựoc lựa chọn thoả mãn: e f = U K 1 i k 1 i i eik 1 = U i f i k 1 (2.10) Trong đó: ei(k+1) fi(k+1) thành phần thực ảo điện áp Ui(k+1) bước lặp Để toán hội tụ nhanh ta áp dụng hệ số gia tốc (trong bước lặp) 2.2.2.2 Phương pháp lặp Newton – Raphson Thanh góp điển hình 2.1, dịng vào nút i cho biểu thức: n I i = YijU j j =1 (2.11) 29 Trong phương trình j bao gồm nút i Giả sử Yi j = Yi j