- Dữ liệu của bài toán phân bố công suất (PBCS) là công suất tại các nút (bao gồm nút tải và nguồn), các thông số đường dây, máy biến áp….
- Kết quả của bài toán PBCS là các giá trị: Biện độ, góc pha điện áp tại các nút tải.
Công suất phản kháng và góc pha điện áp tại các nút phát. Công suất truyền trên các đường dây và qua các máy biến áp. Công suất của nút chuẩn.
Tổn thất công suất trên các nhánh, tổng tổn thất của hệ thống điện….
- Thông thường, chúng ta sử dụng công thức tính toán trong đơn vị tương đối; sơ đồ lưới điện được thể hiện dưới dạng đơn tuyến; dữ liệu cho dưới dạng công suất 3 pha, điện áp dây, tổng trở 1 pha.
3.6.1Thông số nút
- Thông số cơ bản của một nút bao gồm biên độ và góc điện áp, công suất thực và công suất phản kháng.
- Khi giải bài toán phân bố công công suất, trước hết ta phải xác định ba loại thanh góp trong hệ thống –tương ứng với việc xác định số biến của hệ phương trình cân bằng công suất. Tại mỗi thanh góp, chỉ biết được hai trong 4 thông số là (|Ui |, i ), (|Ui|, Piđặt ) hoặc (Piđặt , Qiđặt ), hai thông số còn lại sẽ được xác định nhờ giải hệ phương trình cân bằng công suất.
3.6.1.1 Thanh góp tải PQ (Loadbus)
- Tại thanh góp tải, công suất Pi,và Qi được xác định, biên độ Ui và góc pha điện áp
i chưa biết. Thông thường trong thực tế chúng ta chỉ biết công suất tác dụng P, còn công suất phản kháng Q thì được tính bằng cách thừa nhận hệ số công suất là 0.85 hoặc cao hơn. Tại thanh góp tải: Pi và Qi đều được xác định từ các
suất và xác định hai thông số chưa biết còn lại là i , Ui.
- Thanh góp tải còn được gọi là thanh góp PQ, chiếm tỉ lệ rất lớn trong hệ thống điện – thông thường khoảng 80% các thanh góp trong hệ thống.
3.6.1.2 Thanh góp PU (Voltage controlled bus)
- Trong hệ thống điện, thanh góp có biên độ điện áp được giữ cố định gọi là thanh góp điều chỉnh điện áp (nút PU ). Hai thông số biết trước là Uiđặt và Pi.. Với Pi
đã biết, ta xác định sai số Pi theo công thức (2.46 ), lượng công suất phản kháng Qi được tính toán khi giải bài toán PBCS- xác định trong một khoảng giới hạn vật lý, sao cho biên độ điện áp được giữ không đổi và như vậy sai số Qi không được định nghĩa.
- Thông thường, tại mỗi thanh góp này –có máy phát điện – công suất thực bơm vào hệ thống được điều chỉnh bằng động cơ sơ cấp, còn điện áp được điều chỉnh bằng hệ thống tự động điều chỉnh kích từ. Hoặc đôi khi, tại thang góp chỉ có phụ tải nhưng điện áp được điều chỉnh bằng đầu phân áp của máy biến áp hay tụ điện tĩnh.
3.6.1.3 Thanh góp cân bằng công suất (Slack – bus)
- Nút chuẩn (nút cân bằng) khác biệt so với các nút khác là công suất tác dụng và công suất phản kháng không xác định. Thay vào đó, biên độ điện áp (thông thường là 1.05 pu) và góc pha điện áp được xác định. Trong một hệ thống, chỉ có một nút cân bằng ; quy ước: nút cân bằng có số thứ tự là 1, với hệ thống có N nút, như vậy còn N-1 nút độc lập (nút PQ và PU).
- Thanh góp tải PQ và thanh góp điều chỉnh điện áp (thanh góp PU) được gọi là thanh góp độc lập.
- Góc pha điện áp của thanh góp chuẩn được lấy làm chuẩn cho tất cả các thanh góp khác trong hệ thống, giá trị góc pha gán cho nút chuẩn thì không quan trọng, bởi vì phương trình cân bằng công suất được thành lập bằng góc lệch pha. Thông thường là nút chuẩn = 0° .
đại lượng sau :
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp của toàn hệ thống:
PL= 1 1 n i Pi = 1 1 n i PGi - 1 1 n i PDi (3.1)
- Dòng điện trên từng phần tử của hệ thống chỉ có thể xác định được khi biên độ |U| và góc lệch pha điện áp d tại mỗi thanh góp có trị số xác định. Vì vậy, ban đầu không biết tổng tổn thất PL và nó không thể xác định trước các đại lượng công suất tại các nút trong (3.1 ). Sau khi bài toán PBCS xác định được các U và tại các nút, thì sai lệch giữa tổng công suất tác dụng bơm vào hệ tại các nút độc lập với tổng công suất tác dụng lấy ra khỏi hệ thống cùng với tổn thất P =IR2 chính là công suất tác dụng cần phát của nút chuẩn.
- Tươngtự, tổn hao công suất phản kháng do tổng trở dọc của đường dây :
QL = 1 1 n i Qi = 1 1 n i QGi - 1 1 n i QDi (3.2)
- QL =IX2 bao gồm dung dẫn của đường dây, tụ bù ngang và tổn thất trên điện kháng đặt tại các nút.
- Như vậy, khi giải bài toán PBCS, ta chỉ thiết lập phương trình cân bằng công suất tại các nút độc lập mà không thiết lập đối với nút chuẩn, do công suất tại nút này không xác định trước. Giả sử, có m nút điều chỉnh điện áp (không tính nút chuẩn) trong một hệ thống n + 1 nút, thì có 2* (n –m) +m phương trình cân bằng công suất được giải để xác định 2* n – m biến trạng thái. Khi đó, trạng thái của hệ thống điện được xác định cùng với các đại lượng – phụ thuộc vào các biến trạng thái – như công suất phản kháng Q tại các nút điều chỉnh điện áp, công suất tại nút chuẩn Schuẩn, tổn hao công suất ….