BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHĨ HỊ CHÍ MINH

NH
NGUYEN TRONG NGHIA

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG TRUYÈN TẢI CỦA HỆ

THONG DIEN CO NGUON NANG LUONG TAI
TAO, THIET BI FACTS

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHĨ HỊ CHÍ MINH, NĂM 2023


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thanh Long
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại

học Cơng nghiệp thành phố Hề Chí Minh ngày 20 tháng 08 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gềm:
1. TS. Tran Thanh Ngọc - Chủ tịch Hội đồng

2. PGS.TS. Nguyễn Hùng - Phản biện 1
3. PGS.TS. Võ Ngọc Điều - Phản biện 2

4. TS. Nguyễn Trung Nhân - Ủy viên

5. TS. Lê Văn Đại - Thu ky

CHỦ TỊCH HỘI ĐỊNG

TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN


BO CONG THUONG
TRUONG DAI HOC CONG NGHIEP
THÀNH PHĨ HỊ CHÍ MINH

CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
———————

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Trọng Nghĩa

MSHV:

19630201

Ngày, tháng, năm sinh: 05-10-1997

Nơi sinh: Lâm Đồng

Ngành: Kỹ thuật điện

Mã ngành: 8520201


I. TÊN ĐÈ TÀI:
Xác định khả năng truyền tải của hệ thống điện có nguồn

năng lượng tái tạo, thiết bị

FACTS.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ: Xác định khả năng truyền tải còn lại của đường dây khi hệ thống điện có tích

hợp năng lượng tái tạo và thiết bị FACTS để đâm bảo khả năng truyền tải cho các giao
dịch công suất phát sinh ngoài kế hoạch.
Nội dung: Sử dụng phương pháp độ nhạy dịng cơng suất (PTDF) dé tinh tốn ATC trong
trường hợp hệ thống điện có và khơng có tích hop nguén năng tái tạo và thiết bị FACTS.
II. NGAY

GIAO NHIEM VU: Theo QÐ 880/QĐ-DHCN ngày 13 tháng 4 năm 2022

HI. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/04/2023
IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Dương Thanh Long.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20...
NGƯỜI HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN


LOI CAM ON
Sau một thời gian nghiên cứu, thực hiện để hoàn chỉnh luận văn này, em xin được cảm
ơn chân thành đến:


Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chi Minh ([UH) vi đã tạo
ra nhiều điều kiện thuận lợi như: hệ thống thư viện hiện đại để có khơng gian học tập và
nhiễu loại sách, tài liệu để việc tìm kiếm, nghiên cứu thơng tin thuận lợi hơn.

Xin cám ơn những thầy (cô) trong khoa Điện, đặc biệt là thầy Dương Thanh Long đã
giảng dạy, hướng dẫn tận tình, chỉ tiết để em có đủ kiến thức và vận dụng vào bài luận

văn này.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức, trong
bài luận văn chắc chăn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự

nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để bài tiểu luận được hồn thiện hơn.
Em cũng xin được cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều
kiện cho em trong suốt q trình hồn thành luận văn này.
Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy (cơ) nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc.


TOM TAT LUAN VAN THAC Si
Khả năng truyén tai khá dụng (ATC) là thước đo khả năng truyền tải còn lại của hệ thống
truyền tải về mặt vật lý đối với các giao địch công suất tiếp theo mà không làm anh
hưởng đến an ninh của hệ thống. Việc bãi bỏ quy định trong ngành điện đã tạo ra những
thách thức cho người vận hành hệ thống điện, đặc biệt là trong thị trường điện khi mà

các giao dịch công suất giữa người bán và người mua được thực hiện trong môi trường
tự do. Một trong những thách thức về kỹ thuật mà thị trường đã tạo ra đối với mạng

truyén tai la xác định kha nang truyền tải còn lại của hệ thống (ATC)

mà không làm ánh


hưởng đến hệ thống. Những sự cố của hệ thống điện, hay việc đảm bảo công suất truyền
tải đối với các giao dịch mua bán cơng suất nằm ngồi kế hoạch sẽ gây ra khó khăn cho
những người vận hành hệ thống nếu như khơng xác định được khả năng truyền tải cịn
lại của hệ thống. Với các hạn chế về khả năng truyền tải thì hệ thống truyền tải linh hoạt
xoay chiều (FACTS) như thiết bị TCSC là một trong những thiết bị khả thi giúp vượt
qua các giới hạn này để cái thiện khả năng truyền tải của đường dây từ đó sẽ giúp tăng
giá trị ATC của hệ thống làm giảm tắt nghẽn hệ thống và giúp cho người vận hành hệ
thống dễ dàng điều động công suất khi phát sinh giao dịch mới hay hệ thống gặp sự cố.
Gần đây, năng lượng tái tạo được kết nối trên hệ thống ngày càng nhiều và trở thành xu
hướng của thế giới do những ưu điểm nó mang lại. Tuy nhiên nguồn năng lượng tái tạo
tạo thường phụ thuộc vào thời tiết, điều này khơng thé đốn trước và khơng ơn định đo
tính khơng liên tục và ngẫu nhiên tại các thời điểm khác nhau. Do đó việc xác định chính

xác ATC khi hệ thống điện có tích hợp nguồn năng lượng tái tạo là rất cần thiết. Trong
luận văn này trình bày phương pháp đựa trên hệ số độ nhạy phân bố công suất dé xác
định khả năng truyền tải ATC xem xét ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo và thiết
bị TCSC. Kết quả tính tốn được kiểm chứng trên hệ thống IEEE 30 nút đã cho thấy tính
hiệu quả của phương pháp.

il


ABSTRACT
The Available

Transfer Capability

(ATC)


is a measure

of the remaining

physical

transmission capability of the transmission system for future power transactions, without
compromising the security of the system. The deregulation of the electricity industry has
created challenges for system operators, especially in the electricity market where power
transactions between buyers and sellers are conducted in a free environment. One of the
technical challenges that the market has posed for transmission networks is to determine
the ATC without affecting the system. Power system failures or ensuring transmission
capacity for out-of-plan power transactions will pose difficulties for system operators if
they

cannot

determine

the

remaining

transmission

capacity

of the

system.


With

limitations on transmission capacity, flexible alternating current transmission systems
(FACTS) such as TCSC devices are one of the feasible devices that can overcome these
limitations to improve transmission capacity of the line, thereby increasing the value of
ATC

of the system, reducing system congestion and helping system operators easily

adjust power when new transactions arise or the system encounters problems. Recently,
renewable energy has been increasingly connected to the system and has become a global
trend due to its advantages.

However,

renewable

energy

sources often depend

on

weather, which cannot be predicted and is unstable due to their non-continuous and
random nature at different times. Therefore, accurately determining ATC
power

system


is integrated

with

renewable

energy

sources

and

TCSC

when the
devices

is

essential. This thesis presents a method based on the sensitivity coefficient of power
distribution to determine the ATC considering the impact of renewable energy sources
and TCSC

devices. The calculated results were verified on the IEEE 30-bus system,

demonstrating the effectiveness of the method.

1H



LOI CAM DOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trinh nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích

dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Học viên

Nguyễn Trọng Nghĩa

1V


LG] CAMION gthnttotiiitdttiiitittiltiltEBHISHEGHISHEEDISHEUDHIHIGEHERIDSIBSIHUSIBIIURHHHERHED i
TOM TAT LUAN VAN THAC SI....ccssssssessssssssecsssnesecssnnseesssnseecnnnieeenseneseensnnnees ii
ABS TRAG T wesenseecusnevenwirenenicaenenenmnen
ene nnnaeneie nena

LỜI CAM ĐOAN. . . . . . . . . . .

ch nh

iii

re iv

MUG DUG vrcseseseernernnvenmwneanumennwewneeneen
ener
enn
V


DANH MUC HINH ANH 007...

..............

ix

DANH MUC BANG BIEU ..........................
50 c2 1t 11 the
xi
.9)58)10/9000A509009.900n

7... ..........ố.

xii

900010007... ..................

1

1.

Đặt vấn đề.........................................
ch nhe
1

2.

Sơ lược các cơng trình nghiên cứu trước đây................. che


3.

Mục tiêu va nhiém vu nghién Ctru

2,

0... ee eeeeceeececeeseeeeeeeeeeseeeeveeeeeeeearereesnneaes 2

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................---©-2-22222222212221221222122121
22 xe. 2

4.1

Đối tượng nghiên cứu...........................---©222222222122212212212212221221122222
re 2

4.2

Pham vi nghiOn

5...

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.........................-2-©22222222222212221222122221-ee 3

6.

Ý nghĩa thực tiễn của để tài.............................
2252222 2212221222122222222222

xe 3

CHƯƠNGI
1.1

na.

..................

3

TỔNG QUAN.........................................Ặ22222222222122212221222222222ee 5

Giới thiỆU................................àĂ
BS SH
HH HH
hy 5


1.2

001/80131107Ẽ0200 9...4

1.3

Các thông số liên quan. . . . . . . . . . . .

4...

6


22-222 22222212221211111111111111211121111222
xe 7

1.3.1

Thông số TTC....................222-222222222122212211111121121111111111111211212121222
xe 7

1.3.2

Thơng số CBM.........................-2-22222222212221211122112111211111122112111221121122212222
xe §

1.3.3

Thơng số ETC. . . . . . . . . .

222-222 2212221221111111121111111111111111111111121222221
xe §

1.3.4

Thơng số TRM. . . . . . . . . . . .

22. 2222222222122212211211111111111111212112212222222222
xe §

1.4


Các phương pháp tính khả năng truyền tải ATC.......................--2c 22222222
9

1.4.1

Phương pháp xấp xỉ tuyến tính.........................
22-222 222222122121112111211121112111 211212 xe 9

1.4.2

Phương Pháp tối ưu dịng cơng suất........................
2-2722 2222221222127122712222122122ee 11

1.4.3

Phân tích dịng cơng suất liên tục (CPF)......................--22222222221122212221222122222e6 12

1.4.4

Phương pháp dịng cơng suất lặp lại (RPF).........................22222222 2222221222122 22c 13

1.5

Giới thiệt thiết bị FACTS.......................
20c 22t 22t 2221021112111 21 0.1. rerrrkee 14

1.6

Sự cần thiết của thiết bị FACTS.....................
22222 221 221 221211211. erree 16


1.7

Phân loại thiết bị FACTS.....................-2:2 22222122211 2211121112111 2111211121. 17

1.7.1

Hai loại bộ điều khiển FACTS đựa trên thiết bị điện tử công suất là:.............. 17

1.7.2

Bộ điều khiến EACTS

thống:

17

1.7.3

Vai trò của bộ điều khiển FACTS trong hoạt động của hệ thống điện............ 17

được phân thành ba loại theo kết nối của chúng với hệ

1.8

"138009...

——--Ầ.........

1.9


Giới thiệu nguồn năng lượng gió.......................-225222222212221222212221222121222
e0 19

vi

18


1.9.1

Nguồn năng lượng gió tại Việt Nam...........................--©-222 222222122112211211. 21122 xe 20

1.9.2

Nguồn năng lượng gió ảnh hướng đến hệ thống điện và giá trị ATC............... BÀI

1.9.3

Cơng suất tua bin gió.......................................22
222 2222211221221222122222 xe 23

CHUGNG 2

MƠ HÌNH TỐN TÍNH KHẢ NĂNG TRUN TẢI ATC............ 24

2.1

Sơ lược các cơng trình nghiên cứu trước đây.................... che


24

2.2

Định nghĩa hệ số phân bố địng cơng suất (PTDF).......................-----2222c222szxee 27

2.3

Xác định hệ số PTDE...........................s:
22222232 2211221122112
211.11... 28

24

Xác định giá trị ATC xét trường hợp hệ thống hoạt động bình thường............ 32

2.5

Xác định giá trị ATC trong trường hợp khẩn cấp sự cố đường đây................... 33

2.6

Các bước tính tốn và lưu đồ xác định ATC...............-c
5c 2c 2211221111211 Ex1xEe2 35

2.6.1

Các bước cơ bản để tính tốn ATC cho hệ thống điện:...........................--222525222 35

2.6.2


Lưu đồ xác định ATC...............................22cc
2222 2211 2211221 2211.2211...
37

2.7

Xác định ATC khi có thiết bị TC§C ........................... 2222222212221

ere 38

2.7.1

Xác định giá trị PTDE có thiết bị TCSC.........................22c 222122221121.

2.72

Xác định ATC có thiết bị TCSC trong trường hợp hệ thống bình thường.......43

2.7.3

Xác định ATC có thiết bị TCSC trong trường hợp hệ thống sự có.................... 44

2.74

Xác định vị trí lắp đặt TCSC:.............................2222222212221222122212222222
xe 45

2.8
2.8.1


41

Các bước tính tốn và lưu đỗ xác định ATC khi có TCSC...................-.---5--55¿ 45
Trình tự xác định vị trí TCSC dé nâng cao A TC .......................cccesieirrrreree 45

Vii


2.8.3

Lưu đồ xác dinh ATC khi 66 TCSC woccccccccccesssessssessssessssesssessssseeesecesssceaseceasecs 48

CHUONG 3 — KET QUA MO PHONG woaeeccecceecesccsc
cesses csscesetssssstsesssesssesseesssssseeeess 49

BL

GiE NIU

3.2

Hệ thống điện IEEE 30 nút......................-2-222-2222225112211271E271E2271E22.
2C. rcrrkeg 50

3.2.1
3.3
3.3.1
3.3.2


3.4

ccc eecccecccceeccseessssesestessstesesteseseeraseetesterastetasietasiittaseerasietaseersneranerees 49

Sơ đề một sợi của hệ thống IEEE 30 bus..........................--2-222222222222222222222222222Xe 50
Tính tốn ATC trong trường hợp khơng có thiết bị FACTS.............................. 51
Thue hién giao dich T1: 13- |Š.......................à
che
Thure hién giao dich T2: 5,6 - 20,24 oo.

ch

51
54

Tính ATC trong trường hợp có thiết bị FACTS....................... 5252222222222... 57

34.1

“Thưc hiện giao dịch Tl: 13 = lŠs:szrsszszrserisstettonlettittielgtoitoesbtttetiettaetsg 57

3.4.2

Thue hién giao dich T2: 5,6 - 20,24 oo.

chip

60

3.5


Tính ATC trong trường hợp có máy phát giĨ...............
cá co che
62

3.6

Tính ATC trong trường hợp có máy phát gió và thiết bị FACTS...................... 65

CHƯƠNG4

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐÈ TÀI............................-- 69

4.1

Kết quả có được từ để tài..........................-2222 22221222122212221221121222
re 69

4.2

Hạn chế của để tài............................
cà: 2L 22t 22 221. 2212211212121... 69

4.3

Hướng pháttriển để tài................................-222 2222212221222122212212222222 re 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................-222-222 221222122112211211121112111211122111211111212212 xe 70

PHỤ LỤC.........................--22222222222211221127112271122112221222212212122222

re. 74
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CUA HỌC VIÊN.......................--2222222222222112122212212
xe 79

Vill


DANH MUC HiNH ANH
Hình I.1 Giới hạn tổng khả năng truyền tải.......................2
22222222 22211271271271222222222 xe 8

Hình 1.2 Sơ để khối của TCS§C........................
52 2 2 the
19
Hình 2.1 Nút tiêu biểu của một hệ thống điện.............................-2-©22222222222221222312211212
222C 28
Hình 2.2 Lưu để xác định ATC cho các giao dich cơng suất..........................----52--cccccscee 37
Hình 2.3 Mơ hình truyền tái của đường đây...........................
252 2222222221122
e 38
Hình 2.4 Cấu tạo và mơ hình tốn của TCSC...................-.
s22 S1 21 E21 1111211 81
re 39

Hình 2.5 Mơ hình đường dây khi lắp TCSC.......................-250c221
2222 re
40
Hình 2.6 Lưu đồ xác định ATC khi có TCSC.......................55: 22222221222 2EExerkrrrrkev 48
Hình 3.1 Hệ thống điện IEEE 30 bus. . . . . . . . . . .-


LG

2111112312531 11 1511111551119 kg xnxx key 50

Hình 3.2 Giá tri ATC trong trường hợp bình thường và sự cố của giao địch T1.......... 33
Hình 3.3 Hệ số PTDF và OTDE của Ð1aOIGIGH. Tơ mexsssszeesatsszesssbiidedtdtiidiHA.E5081000105360070016 54

Hình 3.4 Giá tri ATC trong trường hợp bình thường và sự cố của giao dich T2.......... 56
Hình 3.5 Hệ số PTDF va OTDE của giao 01900015 ..........

57

Hinh 3.6 So sanh ATC ctia giao dich T1 khi có TCSC và khơng có TCSC.................. 60
Hình 3.7 So sanh ATC ctia giao dịch T2 khi có TCSC và khơng có TCSC.................. 62
Hình 3.8 Kết quả ATC khi lắp đặt máy phát gió tại các vị trí khác nhan...................... 64
Hình 3.9 So sánh A'TC của giao dịch 6 — 28 khi có máy phát gió đặt tại nút 30........... 65
Hình 3.10 Kết quả ATC có máy phát gió và khi kết hợp với TCSC đường dây 6 - 10.67

1X


Hình 3.11 Kết quả ATC có máy phát gió và khi kết hợp với TCSC đường dây 8 - 28.68


DANH MUC BANG BIEU
Bang 1.1 Vai trò của thiết bị FACTS...................

225-222 22222212211221122111211121121222121
xe 17


Bang 3.1 Bang két q tính tốn ATC của hệ thống điện IEEE 30 Bus lúc bình thường
và lúc sự cố đường dây 2-4..............................--- 2222212221222...

ree 51

Bang 3.2 Bang két q tính tốn ATC của hệ thống điện IEEE 30 Bus lúc bình thường
và lúc sự cố đường dây 2-4..............................--- 2222212221222...

ree 54

Bảng 3.3 Thông số PTDF và DPTDE..........................255 2222222112221 2212112212
erryee 57
Bảng 3.4 Kết quả tính ATC của giao địch TI khi có TCSC trong trường hợp sự cố đứt
đường dây 2-4. . . . . . . . .

án

11111111111. 58

Bảng 3.5 Thông số PTDF và DPTDE......................--222222222 2222222222211.

te 60

Bảng 3.6 Kết quả tính ATC của giao địch T2 khi có TCSC trong trường hợp sự cố đứt
đường dây 2Á aueanrsbiuindtndieiitadibEtt2D110014001711914001180040001860019061803101113606100012000718056 61
Bảng 3.7 Bảng thơng số máy phát gió thêm vào khi thực hiện giao dich 6 - 28............ 63
Bảng 3.8 Kết quả tính ATC của giao dịch 6-28 khi có máy phát gió............................... 63
Bảng 3.9 Thơng số PTDE và DPTDE.........................
2: 2222222221 222122311222312111 211.21. crke, 65


XI


DANH MUC TU VIET TAT
ATC

Available transfer capability

CBM

Capacity Benefit Margin

DHCN

Đại học Công Nghiệp TP.HCM

ETC

Existing Transmission Comments

FACTS

Flexible AC transmission systems

FERC

Federal Energy Regulatory Commission

IEEE


Institute of Electrical and Electronics Engineers

IPP

Independent power producer

ISO

Indepdent System Operator

LOPTDF

Line Outage Power Transfer Distribution Factors

NERC

North American Electric Reliability Council

NLTT

Năng lượng tái tạo

NMDG

Nhà máy điện gió

NMDMT

Nhà máy điện mặt trời


OASIS

Open

OASIS

Open-Access Same Time Information System

OTDF

Outage Transfer Distribution Factor

OTDF

Outage transfer distribution factors

Access Same-Time Information System

Xil


PTDF

Power transfer distribution factors

TCSC

Thyristor Controlled Series Compensator

TCSR


Thyristor Controlled Series Reactor

TRM

Transmission Reliability Margin

TSSC

Thyristor Switched Series Compensator

TTC

Total Transfer Capability

XII


1.

Dat vin dé

Hiện tại ngành công nghiệp điện dang từng bước trở thành thị trường điện có tính cạnh
tranh để thay thế cho các cách vận hành truyền thống. Vì vậy, ngành điện ở nhiễu nơi
trên thế giới đã và đang thực hiện việc tái cấu trúc và cơ cấu lại. Lợi ích mà thị trường
điện hướng đến là thơng qua việc cạnh tranh để hạ giá điện, nâng cao hiệu quả hoạt động,

đầu tư kinh doanh của các công ty Điện lực Quốc gia (đa số do nhà nước sở hữu), nâng
cao tính cạnh tranh cả ở ba khâu: Sản xuất, bán buôn, bán lẻ. Kết quả thể hiện đây là một


tiến bộ của ngành năng lượng về mặt quản lý vì có sự bình đẳng trong mơi trường kinh
doanh được tạo ra bởi thị trường điện. Thị trường điện cũng là một cách huy động vốn
hiệu quả trong việc đầu tư xây dựng hệ thống điện như: hệ thống phát điện, hệ thống

truyễn tải,...
Xuất phát từ thực tiễn, việc đã và đang hội nhập với các nên kinh tế khu vực,thế giới của

Việt Nam thì việc thị trường điện được hình thành là một điều tất yếu. Khi đó sẽ phải
thay đổi về cơ cầu tổ chức cũng như phương thức hoạt động của ngành điện để phù hợp
trong các quy luật, quy định mới của cơ chế thị trường trong hoạt động điện lực.
Ở Việt Nam, Thủ tướng Chính phú đã đồng ý phê duyệt cho việc áp đụng thị trường
điện. Hiện tại, từng bước thí điểm đang được áp dụng và tiến tới thành lập một thị trường

điện cạnh tranh công bằng.
Trong thị trường điện, hệ thống truyền tải ln giữ một vai trị quan trọng trong việc
trun tải cơng suất và nó thường bị điều khiển bằng hoặc thậm chí vượt quá giới hạn
nhiệt của chúng để đáp ứng sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ điện năng và các giao địch đo
sự gia tăng cơng suất khơng có trong kế hoạch cũng như do các nguồn năng lượng tái
tạo (như nguồn

điện gió và mặt trời,..) được phát triển rất mạnh ở nhiều nơi trong những

năm gần đây. Nếu sự thay đổi không được kiểm sốt, một số đường dây có thể trở nên


quá tải, hiện tượng này có thế gây mất én định hệ thống. Khi hệ thống mắt ơn định có
thê phải cắt hàng loạt các tổ máy, các phụ tải và có thé dẫn đến tan rã hệ thống, gây thiệt
hại nghiêm trọng cho nền kinh tế. Những nỗ lực không ngừng nghỉ của các ngành công
nghiệp hệ thống điện nhằm thúc đây sức phát triển, bền vững cấu trúc thị trường điện
trong môi trường tái cầu trúc hệ thống điện hiện nay tạo ra lĩnh vực nghiên cứu về khả

năng truyền tái của mạng lưới truyền tải. Do nhu cầu điện ngày càng tăng cao nên các
hệ thống truyền tải luôn làm việc căng thẳng, hệ thống hoạt động gần đến giới hạn của
đường dây. Điều này dẫn đến việc giảm khả năng truyền tải của mạng lưới. Đề giải quyết
vấn để này, việc đánh giá khả năng truyền tải cịn lại của đường đây (ATC) và nâng cao
cơng suất (sử dụng thiết bị FACTS) la rất quan trọng để lập kế hoạch vận hành, điều

khiển cho hệ thống.
2.

Sơ lược các cơng trình nghiên cứu trước đây

3.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

°

Phân tích các phương pháp tính khả năng truyền tải ATC.

e

Tinh kha nang truyén tai ATC cé thiét bi TCSC bằng phương pháp hệ số PTDE.

°

Tinh kha nang truyén tải ATC khi có nguồn năng lượng tái tạo.

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


4.1 — Đối tượng nghiên cứu
°

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về kha nang truyén tai ATC.

°

Nghiên cứu một số nguồn năng lượng tái tạo

e

Nghiên cứu thiết bị FACTS

°

Giải tích và mơ phỏng tốn học.

°

Sử đụng phần mềm Matlab để mô phỏng.


4.2

Phạm vi nghiên cứu

°

Ứng dụng cho các mơ hình hay lưới điện bất kỳ.


°

Ứng dụng cho các lưới điện IEEE mẫu.

e

Nghiên cứu thiết bị TCSC.

°

Nghiên cứu năng lượng gió.

5.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

°

Đọc tài liệu.

°

Phân tích tổng hợp.

°

Giải tích và mơ phỏng tốn học.

°


Nghiên cứu phần mềm MATLAB.

6.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tính chất tiêu thụ điện trên thực tế khác nhau ở mỗi thời điểm và mỗi nơi, vì vậy các

nguồn phát cũng cần phái thay đổi cho phù hợp, đặc biệt là các nguồn năng lượng tái tạo
ở nước ta đã và đang phát triển rất mạnh mẽ với quy mô lớn, nhỏ khác nhau và phân bố
nhiều nơi trên lãnh thổ như: NMĐMT
NMĐMT

DI

Trung Nam

Thuận

Bắc tại tính Ninh Thuận;

và DT2 tại huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương; NMĐMIT

Mỹ, tính Bình Định; NMĐG

Wm

tại huyện Phù


Energy Chính Thắng tại tỉnh Bình Thuận; NMĐG

Q tại Bình thuận,... các nguồn NLTT

Phú

cịn thùy thuộc vào tỉnh hình thời tiết hoặc các

yếu tố thiên nhiên khác cho nên tình trạng truyền tải cơng suất trên đường dây cũng khác
nhau, có thể tại một thời điểm trên hệ thống có những đường dây quá tải và cũng có
những đường dây non tải. Với tình hình đất nước phát triển về mọi mặt đặc biệt là cơng
nghiệp hóa và nhu cầu đời sống cao như hiện nay, đòi hỏi nhu cầu truyền tải để đáp ứng
cho phụ tải ngảy cảng cao và hiện tại đường dây cao áp ln đặt trong tình trạng báo


động về giới hạn vật lý của chúng như quá tải đường đây, các hiện tượng nhiễu hệ thống
như là hiện tượng dao động tần số, điện ap...

Nhằm khắc phục các tinh trạng cấp thiết như trên thì việc ứng đụng tính tốn ATC là rất
quan trọng để nâng cao và tối ưu về mặt công suất, tăng khả năng điều phối và truyền tải
của mạng lưới điện quốc gia cũng như tiết kiệm kinh tế về các chỉ phí lắp đặt, vận
hanh,....
Việc tính tốn trên có thể đem lại nhiều lợi ích như:

°

Tăng độ tin cậy của mạng lưới truyền tái.

°


Độ ồn định của lưới được tăng lên.

°

Cải thiện chất lượng cho việc cung cấp điện.

°

Cung cấp thông tin đến đơn vị điều hành điện độc lập.

°

Có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên trong bài giảng môn học

hệ thống điện hoặc trong lĩnh vực nghiên cứu ATC.


CHUONG 1
11

TONG QUAN

Giới thiệu

Các giao dịch về điện với số lượng lớn bị giới hạn bởi tính ổn định và an ninh của hệ

thống truyền tải, và các nhà vận hành hệ thống (SO) có trách nhiệm kiểm sốt các giao
dịch điện năng và tình trạng quá tải của mạng truyền tải vượt quá giới hạn nhiệt và
megavolt-ampe (MVA) của họ. Một báo cáo năm


1996 của Hội Đồng Điện Bắc Mỹ

(NERC) về việc cần thiết lập một khuôn khổ đề xác định ATC của các mạng lưới truyền

tải được kết nối với nhau cho thị trường bán buôn điện khả thi về mặt thương mại [1].
Theo lệnh 888 và 889 của Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang Hoa Kỳ (FERC), thiết
lập chính sách về địch vụ truyền tải truy cập mở bình đẳng và hệ thống thơng tin mở truy

cập đồng thời (OASIS), ATC bắt buộc phải được đăng trên OASIS để cạnh tranh hợp lý
và hiệu quả. Những thông tin như vậy sẽ giúp rất nhiều cho các nhà tiếp thị, người bán
và người mua trong việc đặt trước các dịch vụ truyền tải điện. Vì các tiện ích trên nên

phải xác định ATC một cách đầy đủ để đâm bảo tính an ninh của hệ thống trong khi phục
vụ nhiễu loại giao dịch truyền tải khác nhau. ATC

phải được cập nhật và đăng tải liên

tục sau những thay đổi về điều kiện hệ thống hoặc giao dịch cơng suất theo lịch trình

giữa các khu vực [2].
Giá trị ATC cho biết lượng cơng suất có thể truyền tải tăng thêm giữa các vùng mà không
làm mắt ổn định hệ thống. Trong thị trường điện liên thông giữa các nhánh, sự thiếu hụt

cơng suất của nhánh này có thê được thay thế công suất từ các nhánh khác. Xác định
được ATC có ý nghĩa to lớn cho việc huy động công suất và là công cụ đề giao địch giữa
các nhánh với nhau. Xác định được ATC sẽ cung cấp cho trung tâm điều độ (ISO) biết
được việc huy động công suất từ nhánh nảo là hiệu quả nhất, đồng thời tạo ra sự cạnh

tranh trong thị trường điện trong việc chào giá bán điện góp phần cải thiện khả năng
truyền tải của lưới. Do đó ATC cần được xác định cụ thể và cũng là một trong những

thông số kỹ thuật giúp cho các trung tâm điều độ (ISO) xây dựng các hoạt động giao


dịch cơng suất trong thị trường điện. Vì vậy, việc đánh giá khả năng chịu tải của hệ thống

truyền tải đóng một vai trị quan trọng trong cả lập kế hoạch và vận hành theo thời gian
thực để sử dụng tết nhất các thành phần trong hệ thống có sẵn liên quan đến an ninh hệ
thống.
12

Định nghĩa ATC

Theo Hội Đồng Điện Bắc Mỹ (NERC) khả năng truyền tải ATC là khả năng truyền tải
cơng suất cịn lại của lưới điện trên một đường dây hoặc nhóm đường dây từ điểm phát
đến điểm nhận của hệ thống điện mà các thông số về điện không vi phạm giới hạn vật lý

của mạng lưới truyền tải[3]. Đây là công suất truyền tải cho phép tăng thêm ngồi cơng
suất truyền tái hiện có trong hợp đồng cam kết, khi cần huy động mà không ảnh hưởng
đến an ninh cũng như sự ổn định hệ thống điện và được sử dụng trong các hoạt động

giao dịch trong tương lai.
Về mặt tốn học thì ATC

được định nghĩa là tổng khả năng truyền tai TTC trừ đi độ tin

cậy truyền tải dự trữ TRM trừ cho tổng cơng suất truyền tải hiện có (bao gdm dịch vụ
khách hàng bán lẻ) ETC và độ dự trữ lợi ích CBM. ATC có thể được trình bày theo cơng

thức như sau|4] :
ATC


= TTC
- TRM

-CBM-ETC

(.D)

Trong đó:
°

TTC: là tống khả năng truyền tải.

°

TRM: là độ tin cậy truyền tải dự trữ

°

CBM:

°

ETC: là tống cơng suất truyền tải hiện có

ATC

là dự trữ lợi ích

giữa hai khu vực là một lượng cơng suất có thể được truyền tải thêm từ khu vực


này đến khu vực khác trong một khung thời gian cụ thể và một điều kiện cụ thể. ATC là
một lượng công suất động vì nó là một hàm số trong đó các biến số và tham số phu thuộc


lẫn nhau. Do đó, ATC

được tính tốn và cập nhật một cách định kỳ. Độ chính xác của

việc tính tốn ATC phụ thuộc nhiễu vào các nguồn đữ liệu.

1.3

Các thông số liên quan

1.3.1

Thông số TTC

Khả năng truyền tai tổng là cơng suất lớn nhất có thể truyền tải trên đường dây truyền
tải từ nguồn điện đến tải trong điều kiện vận hành bình thường của hệ thống và khơng
vượt ra các giới hạn vật lý (giới hạn nhiệt, giới hạn điện áp, giới hạn ổn định). Hình 1.1

TTC = Minimum{Gioihannhiet, gioihandienap, gioihanondinh}

(1.2)

Trong do:
Giới hạn nhiệt: là khả năng truyền tải dịng điện tối đa có thể chịu đựng trong điều kiện


thời gian cố định trước khi bị hư vĩnh viễn do quá nhiệt của đường dây
Giới hạn điện áp: cho phép sự biến động điện áp nhỏ nhất và lớn nhất, trong giới hạn
này khi có sự thay đổi cơng suất truyễn tải thì khơng gây ra mất 6n định và hư hại cho
khách hàng.
Giới hạn ổn định: trong một hệ thống điện liên kết với nhau thì khó tránh khỏi sự lan

truyền sự cố từ nhánh này sang nhánh khác, tuy nhiên, đó là những sự cố thống qua và
trong một thời gian ngắn. Các biến động này sẽ làm thay đổi tần số, điện áp của hệ thống.
Do đó, để cho hệ thống ổn định thì những dao động này cần được loại bỏ ngay lập tức,
nếu việc loại bỏ dao động chậm trễ có thể làm cho các nguồn

cho hệ thống mất đi tính ơn định.

phát mat déng bộ và làm


Dong cong
suat

A

dén

idi hạn ồn định”
B

: xannnnnnnnnnnnnnnfnnnnnnnnnni

—:—:— Po


Giới hạn nhiệt

Tổng khả năng truyền tai

|

bh
”

Thoi gian

Hình 1.1 Giới hạn tổng khả năng truyền tải

1.3.2

Thơng số CBM

Là cơng suất dự phịng để truyền tải điện giữa các hệ thống liên kết với nhau đảm bao
độ tin cậy cấp điện.

1.3.3.

Thông số ETC

Là công suất truyền tải đã ký cam kết giữa các bên

1.3.4.

Thông số TRM


Là cơng st dự phịng đê đảm bảo lưới liên kêt được an tồn trước các sự cơ đột ngột
và không chắc chắn sao cho hệ thống hoạt động ôn định và tin cậy.


1.4

Các phương pháp tính khả năng truyền tải ATC

1.41

Phương pháp xấp xỉ tuyến tinh

Phương pháp xấp xỉ tuyến tính (LAMs) dựa trên việc xác định khả năng truyền tải của
các mạng được kết nối với nhau bằng cách sử dụng các chỉ số độ nhạy của mạng lưới.

Hệ số phân phối truyền tải công suất (PTDF) được sử đụng như một chỉ số để đánh giá
các hệ số phân bố gia tăng liên quan đến việc truyền tải điện năng giữa hai vùng/nút/khu
vực điều khiển. Nó cho thấy một xấp xỉ tuyến tính của những thay đổi trong đường dây
và giao dịch công suất giữa người mua và người bán [5]. Dịng cơng suất thực và dịng
cơng suất phân kháng được xét đến bằng ACPTDF dựa trên PF thì cho kết quả chính xác
hơn so với DCPTDF dựa trên PF khi đánh giá ATC [6]. Tuy nhiên, nó phức tạp và tốn
thời gian đo AC PF có sự kết hợp đầy đủ cho mỗi phân tích sự cố mất điện máy phát
hoặc đường dây. Do đó, phương pháp DC PF thường được str dung trong LAMs.

1.4.1.1 Phương Pháp dịng cơng suất DC (DC PF)
Công thức DC PF được suy ra từ các giả thuyết của AC PE: các tôn that và dịng cơng
suất phản kháng khơng được xét đến, tất cả các nút điện áp được đo bằng một giá trị

tương đối (pu). Các thiết bị điều khiên được thiết lập ở chế độ tĩnh. Do đó, phương trình
tính tốn [3] được sử dụng để tính tốn cho tồn hệ thống:


AP; = Dd

N

1 Bui — Ø;)

q3)

Trong đó: P; là cơng suất thực của máy phát tại nút ¡. Bị; là giá trị dẫn nạp giữa ¡ và j.
Ø;¿; là góc điện áp giữa nút ¡ và nútJ. Biến duy nhất chúng ta khơng biết là góc tại nút có
thê được xác định qua cơng thức sau đây:
[À]E[B']-1[AP]

(1.4)

Trong đó: P, B’, va ¢ là vector hướng vào tương ứng với cơng suất thực, ma trận đẫn
nạp, góc điện áp tại nút. Các bước tính bằng phương pháp DC PF như sau: