Khả năng tải là lượng công suất có thể được truyền từ một nút này đến một nút khác hoặc một nhóm các nút này đến một nhóm các nút khác mà hệ thống vẫn ổn định, không vi phạm bất kỳ giới hạn vận hành nào. Khả năng tải liên quan chặt chẽ với các vấn đề về dòng công suất và ổn định điện áp trong hệ thống điện. Ý tưởng chính là để làm tăng tải trong hệ thống điện càng nhiều càng tốt, bắt đầu từ một giá trị ban đầu cho đến khi xảy ra vi phạm một trong các giới hạn vận hành. Giới hạn vận hành hệ thống là một tập hợp các giới hạn có liên quan đến dòng công suất trên đường dây, máy phát và biên độ điện áp. Độ chênh lệch giữa công suất tải
ban đầu và tải cực đại được gọi là biên của khả năng tải. Biên khả năng tải của hệ thống thay đổi từ giá trị này này đến một giá trị khác tùy thuộc vào cấu hình hệ thống và giới hạn vận hành. Xét một hệ thống 2-nút đơn giản trong Hình 2.7. Nút 1 là nút cân bằng và tải tại nút 2 được giả thuyết là hằng số.
Hình 2.7:Sơ đồ hệ thống 2 nút
Hình 2.8cho thấy các đường cong PV có liên quan tới điện áp và khả năng tải,
cũng như biên khả năng tải tương ứng của hệ thống này. Các giới hạn dưới của biên độ điện áp được đặt ở 0. 90 pu. Tải ban đầu được giả định là 0. 2 pu và tải cực đại có thể được tăng lên với giới hạn điện áp như giả định là 0. 95 pu. Trong khi mũi của đường cong tương ứng với công suất là 1. 0 pu, tải có thể đạt chỉ 0. 95 pu vì giới hạn dưới của điện áp là bị vi phạm. Trong trường hợp đơn giản này, nó được giả định rằng giới hạn dòng công suất đường dây không được vi phạm ngay cả khi tải tăng chưa đạt đến cực đại. Do đó, biên khả năng tải đơn giản chỉ là độ lệch giữa tải cơ bản và tải cực đại đạt được khi xảy ra vi phạm giới hạn điện áp thấp.
Hình 2.8:Đồ thị PV chỉ ra biên khả năng tải
Đồ thị trong hình 2.8 có thể tính được từ biểu thức sau
| | = | | – ∗ X ± | | − P ∗ X ∗ (P | | ) (2.10) Trong đó, β = là hệ số tải công suất phản kháng
Hệ số công suất góc
QD= là công suất tải phản kháng tại nút 2
Tính |V2| dựa trên biểu thức trên cho hệ thống trong Hình 2.7bằng cách thay đổi công suất tải PDtại nút 2 từ 0 đến 1.2, giả định thông số hệ thống như sau:
Trong đó, X = 0.26 pu, R =0, β = 0.12. Kết quả chỉ ra trong Bảng 1
Bảng 1: Điểm tính toán trong đồ thị PV của hệ thống 2 nút Real load, PD Voltage Magnitude, V2
0 1,0 0,1 0,9965 0,2 0,9923 0,3 0,9874 0,4 0,9816 0,5 0,975 0,6 0,9675 0,7 0,959 0,8 0,9494 0,9 0,9384 1,0 0,9261 1,1 0,9119 1,2 0,8955
Từ bảng này ta có thể thấy rằng tải thực tại nút 2 thay đổi như là một hàm điện áp tại nút đó. Trong hệ thống thực, việc tính toán này sẽ phức tạp hơn bởi cần phải xem xét đến giới hạn phát điện của máy phát, giới hạn nhiệt của đường dây, và như trong ví dụ này là giới hạn điện áp. Cũng vậy, hệ thống thực thường có nhiều hơn 1 hoặc 2 máy phát điện và một tập tải mà trước hết hệ thống cần đáp ứng đủ
khả năng tải ban đầu. Các kết quả của hệ thống đơn giản này sẽ được tính toán bởi một chương trình mô phỏng được trình bày trong phần sau.
