Chương 3 : SA THẢI TẢI THEO KHOẢNG CÁCH ĐIỆN
3.2 Khoảng cách điện trên lưới
Ngày nay, các máy tính có thể chạy mơ phỏng hệ thống điện lớn và phức tạp. Tuy nhiên do số liệu mơ phỏng q nhiều và lớn gây khó khăn cho con người trong việc đọc và phân tích kết quả mô phỏng. Để giải quyết vấn đề này, trí thơng minh nhân tạo được sử dụng và địi hỏi yêu cầu về tốc độ xử lý cao của máy tính cũng như các giải thuật phức tạp. Vì vậy, cần giảm kích thước của mơ hình hệ thống bằng cách chỉ mô phỏng các phần tử ảnh hưởng lơn đến hệ thống. Điều này dựa trên thực tế rằng các phần tử nằm xa vị trí nhiễu động thì ít hoặc khơng bị ảnh hưởng. Để thực hiện việc này thì việc xem xét khoảng cách điện giữa các phần tử trong hệ thống là
cần thiết. Xuất phát từ ý tưởng trên, nhóm nghiên cứu của ơng Lagonotte Patrick đã đưa ra phương pháp tính khoảng cách điện trên lưới [20].
Theo bài báo [20], bằng cách sử dụng các thông số về lưới được tổng hợp thành các ma trận khác nhau, biểu thức toán học của khoảng cách điện giữa các nút và được trình bày như phần dưới đây.
3.2.1 Khoảng cách điện áp
Khoảng cách điện áp thể hiện lượng thay đổi về điện áp giữa hai nút khác nhau trên lưới.
Xem xét phần tử của các ma trận [Zbus], [Xbus] và [δV⁄δQ] để giải quyết quan hệ về mặt điện áp giữa các trạm biến áp. Độ lớn khoảng cách điện áp giữa hai nút của một mạng điện có thể được ước lượng dựa vào lượng suy giảm điện áp (độ sụt áp) tối đa giữa hai nút này. Lượng suy giảm này có được từ ma trận [δV⁄δQ]; để làm được điều này, chỉ cần chia các giá trị của mỗi cột với các số hạng thuộc đường chéo. Với ma trận [Xbus], giá trị của mỗi cột được chia với các số hạng thuộc đường chéo. Tính tốn tương tự cho ma trận [Zbus], sau khi chia hai số phức, để có được ma trận suy giảm thì cần phải lấy mơ-đun của kết quả chia.
Gọi i, j là nút cần xét trên hệ thống, khi có ma trận suy giảm điện áp giữa tất cả các nút của hệ thống, với các thông số được ký hiệu là αij. Mỗi thông số αij của ma trận cung cấp một số đo lượng suy giảm điện áp tại nút i sau một nhiễu động được tạo ra tại nút j. Ta có:
∆V = α ∗ ∆V với α = ⁄
Hoặc α = ⁄ hoặc α = ( ⁄ )⁄ ⁄ (3.1)
Ma trận suy giảm [α] thì khơng đối xứng, vì:
= ≠ =
Gọi khoảng cách điện áp giữa hai nút i, j là Dv(i,j). Khoảng cách Dv(i,j) là một số thực dương với điều kiện Dv(i,j) = Dv(j,i). Để tìm được khoảng cách giữa hai nút từ αij, một mạng đơn giản như trong hình 14 thể hiện sự suy giảm diện áp từ nút này đến nút khác.
Hình 15: Sự suy giảm điện áp trên một ví dụ đơn giản
Để chuyển đổi kết quả trên thành tổng, ta có thể lấy logarit của thơng số suy giảm αij.
Dv(i,j) = Log(αij)
Tuy nhiên, để thu được kết quả Dv(i,j) = Dv(j,i), ta có thể dùng biểu thức dưới đây như là cơng thức dùng để tính khoảng cách điện áp.
Dv(i,j) = Dv(j,i) = Log(αij*αji ) (3.2)
Khi dùng ma trận [XBus] để tính khoảng cách điện áp, cơng thức trên có thể được viết lại thành dạng:
( , ) = ( ) + − 2. (3.3)
3.2.2 Khoảng cách điện pha
Trong tính tốn phân bố cơng suất, ta thường tách rời mối liên hệ vật lý giữa cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng. Có sự khác nhau về độ thay đổi của các đại lượng vất lý này. Do đó, ở phần trên chúng ta xem xét khoảng cách điện áp là mối liên quan giữa công suất phản kháng và điện áp; ở phần này ta sẽ tìm hiểu khoảng cách pha thể hiện mối liên hệ giữa cơng suất tác dụng và góc pha.
Xem xét thông số của các ma trận [Xbus], [Zbus] và [δθ/δP] dùng để xác định
tính liên quan các nút về pha. Gọi Dp(i,j) là khoảng cách điện pha giữa hai nút i và nút j. Cơng thức tính Dp(i,j) được đề nghị như sau:
Cơng thức trên định nghĩa khoảng cách pha là khoảng cách vật lý của điện kháng. Khi xem xét thành phần tổng trở lưới, ta dùng các phần tử của ma trận [Zbus], định nghĩa khoảng cách điện pha có thể được viết lại dưới dạng:
Dp(i,j) = Zii + Zjj 2.Zij (3.5)
Nếu xét thêm sự tham gia của công suất tác dụng và góc lệch pha trên lưới. Một định nghĩa tốt hơn được đưa ra dùng các phần tử của ma trận [δθ/δP]. Ma trận [δθ/δP] là ma trận nghịch đảo của ma trận [δP/δθ] được viết tắc là [J1], một thành phần của ma trận Jacobian trong phương pháp Newton-Raphson khi tính phân bố cơng suất [21]. Trong trường hợp này, ta dùng định nghĩa khoảng cách điện pha:
Dp(i,j) =(δθi/δPi)+ (δθj/δPj)- (δθj/δPi)- (δθi/δPj) (3.6)