Phạm Văn Kiên, Ngô Văn Dưỡng, Lê Kim Hùng, Lê Đình Dương<br />
<br />
38<br />
<br />
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CHO<br />
HỆ THỐNG ĐIỆN 500kV VIỆT NAM CÓ XÉT ĐẾN<br />
CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH CỦA PHỤ TẢI<br />
A STUDY ON BUILDING A COMPUTER PROGRAM FOR ASSESSING STABILITY OF<br />
THE 500KV POWER SYSTEM OF VIETNAM CONSIDERING LOAD UNCERTAINTY<br />
Phạm Văn Kiên1, Ngô Văn Dưỡng2, Lê Kim Hùng1, Lê Đình Dương1<br />
1<br />
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; pvkien@dut.udn.vn, lekimhung@dut.udn.vn, ldduong@dut.udn.vn<br />
2<br />
Đại học Đà Nẵng; nvduong@ac.udn.vn<br />
Tóm tắt - Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, hệ thống điện<br />
(HTĐ) ngày càng phát triển nhanh chóng cả về quy mô lẫn công<br />
nghệ. Đối với các HTĐ lớn, vấn đề ổn định thường được đặc biệt<br />
quan tâm. Trong quá trình vận hành HTĐ, một trong những nguyên<br />
nhân phổ biến gây sụp đổ điện áp dẫn đến mất ổn định hệ thống<br />
là sự thay đổi công suất phụ tải hệ thống. Hơn nữa, phụ tải trong<br />
HTĐ luôn biến đổi theo các quy luật ngẫu nhiên của nó. Do đó, đối<br />
với mỗi HTĐ cần phải có giải pháp tính toán đánh giá ổn định phù<br />
hợp trong đó có xét đến yếu tố bất định của phụ tải. Bài báo trình<br />
bày phương pháp và chương trình đánh giá ổn định cho HTĐ<br />
500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025 có xét đến các yếu tố bất định<br />
của phụ tải. Chương trình cho phép đánh giá được mức độ nguy<br />
hiểm của hệ thống điện do mất ổn định gây ra.<br />
<br />
Abstract - Along with the development of the economy, power<br />
systems have been growing rapidly in both size and technology.<br />
For a large power system, stability issues are often of particular<br />
concern. During the operation of the power system, one of the most<br />
common causes of voltage collapse leading to instability of the<br />
system is system load changes. In addition, nodal loads in the<br />
system always change according to their random characteristics.<br />
Therefore, for each system, there must be an appropriate measure<br />
for calculating and assessing stability, taking into account the<br />
uncertainty of the load. This article presents a methodology and<br />
computer program for stability assessment for the 500kV power<br />
system of Vietnam in the period up to 2025 considering load<br />
uncertainty. The program allows us to evaluate risk level of the<br />
power system due to instability.<br />
<br />
Từ khóa - hệ thống điện; ổn định; yếu tố bất định; giới hạn ổn định;<br />
mặt phẳng công suất<br />
<br />
Key words - power system; stability; uncertainty; stability<br />
boundary; power plane<br />
<br />
1. Đặt vấn đề<br />
Do những đặc điểm địa lý, phân bố nguồn tài nguyên<br />
và phân vùng nhu cầu tiêu thụ điện, HTĐ Việt Nam từ Bắc<br />
tới Nam hiện nay được liên kết bằng các đường truyền tải<br />
500kV, gồm hai mạch đường dây (ĐD) 500kV miền Bắc<br />
liên kết với miền Trung, ba mạch ĐD 500kV liên kết giữa<br />
miền Trung với miền Nam. Những năm gần đây, phụ tải<br />
tiêu thụ điện của miền Nam tăng cao đã vượt quá khả năng<br />
cấp nguồn tại chỗ, lượng điện thiếu hụt phải nhận chủ yếu<br />
từ các nguồn thủy điện miền Trung và nguồn điện miền<br />
Bắc thông qua đường dây 500 kV liên kết. Trong giai đoạn<br />
từ 2016 đến 2025, nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải tăng cao<br />
(Hình 1), đồng thời với sự xuất hiện hàng loạt trung tâm<br />
nhiệt điện ở cả ba miền đất nước, kế hoạch triển khai xây<br />
dựng mở rộng lưới điện 500kV được Tập đoàn Điện lực<br />
Việt Nam (EVN) tăng cường đẩy mạnh [1, 2]. Ngoài ra,<br />
trong giai đoạn này, với dự kiến xuất hiện các trung tâm<br />
nhiệt điện than ven biển cũng sẽ tiến hành xây dựng các<br />
mạch đường dây truyền tải 500kV như Vĩnh Tân - Sông<br />
Mây, Duyên Hải - Mỹ Tho, Long Phú - Ô Môn [2, 3].<br />
Theo thống kê của EVN, giai đoạn từ năm 2000 đến<br />
2016, lượng điện tiêu thụ tăng trưởng cao với tốc độ bình<br />
quân 13,29%/năm. Sản lượng điện thương phẩm năm<br />
2016 tăng gấp 5,73 lần so với nhu cầu ở năm 2000, đạt<br />
180,17 tỷ kWh [1].<br />
Như vậy, sự gia tăng liên tục về nhu cầu phụ tải cùng<br />
với những hạn chế về mặt đầu tư kinh tế và môi trường đối<br />
với việc xây dựng các nhà máy điện mới đã khiến cho các<br />
<br />
HTĐ vận hành gần hơn với giới hạn công suất cực đại và<br />
tần suất mất ổn định thường xảy ra nhiều hơn. Đối với các<br />
đường dây tương đối ngắn (cấp điện áp thấp), giới hạn công<br />
suất truyền tải thường được xác định theo điều kiện phát<br />
nóng. Khi chiều dài tăng lên, điện áp tương đối lớn thì độ<br />
lệch điện áp là yếu tố cần được quan tâm. Với các đường<br />
dây dài truyền tải điện đi xa siêu cao áp và cực cao áp, khả<br />
năng tải được quyết định bởi điều kiện giới hạn ổn định<br />
tĩnh [4, 5]. Trong quá trình vận hành, trào lưu công suất<br />
trên các đường dây truyền tải thường xuyên thay đổi theo<br />
sự thay đổi của phụ tải tiêu thụ và công suất phát của các<br />
nhà máy điện. Khi công suất truyền tải vượt quá giới hạn<br />
cho phép sẽ dẫn đến sụp đổ điện áp, nặng nề hơn sẽ gây<br />
mất ổn định và tan rã HTĐ [5, 6]. Trên thế giới có rất nhiều<br />
nước đã xảy ra sự cố tan rã HTĐ liên quan đến ổn định của<br />
hệ thống, ví dụ gần đây về vấn đề ổn định điện áp, đã xảy<br />
ra các sự cố được đánh giá rất nghiêm trọng vào năm 2003<br />
tại Mỹ, Canada và Ý. Sự cố mất điện tại Mỹ vàCanada ảnh<br />
hưởng đến một khu vực khoảng 50 triệu người với sản<br />
lượng công suất bị cắt là khoảng 61,8 MW trong gần hai<br />
ngày. Ước tính tổng chi phí khoảng từ 4 đến 10 tỷ đô-la<br />
Mỹ. Ở Việt Nam, theo thống kê trong thời gian qua, trên<br />
HTĐ 500kV Việt Nam đã có nhiều sự cố mất điện lớn, diện<br />
rộng, có liên quan hiện tượng dao động công suất lớn, mất<br />
ổn định điện áp hoặc sụp đổ điện áp, xảy ra vào các ngày<br />
17/05/2005, 27/12/2006, 04/09/2007, 29/03/2009,<br />
18/06/2009, 25/07/2009, 08/07/2010 và 22/5/2013 [2, 3, 7,<br />
8]. Như vậy, các sự cố sụp đổ HTĐ đều gây ra các vấn đề<br />
xã hội và tổn thất kinh tế nghiêm trọng với chi phí rất lớn.<br />
<br />
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018<br />
<br />
Hình 1. Tình hình nguồn cung điện tại Việt Nam giai đoạn<br />
2001-2016 và dự phòng theo quy hoạch điện VII đến 2025<br />
<br />
Để đảm bảo cho HTĐ vận hành an toàn, trong quá trình<br />
vận hành cần phải tính toán kiểm tra HTĐ, đặc biệt là đánh<br />
giá khả năng ổn định của HTĐ. Trong lĩnh vực này đã có<br />
nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp được công<br />
bố, tuy nhiên mỗi phương pháp đều có những hạn chế nhất<br />
định. Phương pháp sử dụng hệ số dự trữ ổn định được sử<br />
dụng phổ biến [4, 5], trong đó các hệ số được xác định theo<br />
các công thức sau:<br />
kP =<br />
<br />
Pgh - P0<br />
P0<br />
<br />
100%; kQ =<br />
<br />
Qgh - Q0<br />
Q0<br />
<br />
100%<br />
<br />
(1)<br />
<br />
Trong đó: Pgh và Qgh là các giá trị giới hạn của công suất<br />
tác dụng và phản kháng, được xác định từ bài toán tính toán<br />
chế độ xác lập với những điều kiện quy ước; P0 và Q0 là công<br />
suất tác dụng và phản kháng của phụ tải xem xét tại điểm<br />
vận hành. Hạn chế của phương pháp là thực tế vận hành của<br />
HTĐ không đúng với các điều kiện quy ước nên thường phải<br />
đánh giá cho trường hợp nguy hiểm nhất, điều này không tận<br />
dụng được khả năng làm việc của các phần tử trong HTĐ.<br />
Phương pháp đường cong P-V, Q-V [6, 9 - 14] biểu diễn<br />
quan hệ giữa công suất với điện áp khi cho tăng công suất<br />
theo một kịch bản nhất định, kết quả xác định được công suất<br />
Pgh, Qgh ứng với giá trị điện áp ở điểm sụp đổ điện áp. Tuy<br />
nhiên, công suất thay đổi thực tế thường không đúng với kịch<br />
bản đặt ra, đồng thời thời gian tính toán lâu nên không phù<br />
hợp khi khảo sát trong thời gian thực.<br />
Phương pháp xây dựng miền làm việc cho phép trong<br />
mặt phẳng công suất theo điều kiện giới hạn ổn định tĩnh<br />
[4-6], bằng cách sử dụng tiêu chuẩn thực dụng dQ/dU của<br />
Markovits để xác định đặc tính giới hạn, cho phép phân<br />
chia mặt phẳng công suất thành 2 vùng: vùng làm việc ổn<br />
định và vùng mất ổn định (Hình 2).<br />
<br />
39<br />
<br />
định còn cho phép xác định mức độ ổn định dựa vào<br />
khoảng cách từ điểm làm việc của phụ tải đến đặc tính giới<br />
hạn ổn định. Ưu điểm của phương pháp là tính toán vẽ đặc<br />
tính giới hạn nhanh, đồng thời cho phép đánh giá được độ<br />
dự trữ ổn định đối với công suất nút phụ tải [4]. Tuy nhiên,<br />
đặc tính giới hạn trên được tính toán xây dựng ứng với một<br />
chế độ vận hành nhất định, không xét đến sự biến đổi ngẫu<br />
nhiên của phụ tải. Tuy nhiên trong thực tế, phụ tải tại các<br />
nút luôn biến đổi theo một quy luật ngẫu nhiên nhất định<br />
và phương pháp đánh giá ổn định nên xét đến yếu tố này,<br />
khi đó đường đặc tính giới hạn xây dựng được mới phản<br />
ánh đúng bản chất quá trình biến đổi phụ tải trong thực tế.<br />
Ngoài yếu tố ngẫu nhiên của phụ tải, trong HTĐ còn có các<br />
yếu tố ngẫu nhiên khác gây ra do sự cố ngẫu nhiên các phần<br />
tử như ĐD, máy biến áp (MBA)… sự biến đổi ngẫu nhiên<br />
của các nguồn năng lượng mới như gió, mặt trời… Các yếu<br />
tố này nên được tích hợp vào trong quá trình phân tích, tính<br />
toán. Tuy nhiên, trong phạm vi bài báo này, nhóm tác giả<br />
tập trung xem xét yếu tố ngẫu nhiên từ phụ tải, các yếu tố<br />
khác sẽ được xem xét trong các nghiên cứu tiếp theo.<br />
Bài báo trình bày phương pháp và chương trình đánh<br />
giá ổn định cho HTĐ 500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025<br />
có xét đến các yếu tố bất định của phụ tải. Chương trình<br />
cho phép đánh giá được mức độ ổn định của hệ thống trong<br />
mặt phẳng công suất trong thời gian thực.<br />
2. Xây dựng vùng làm việc của hệ thống điện trong mặt<br />
phẳng công suất có xét đến yếu tố bất định<br />
Phương pháp xây dựng đường giới hạn ổn định điện áp<br />
cho các nút phụ tải trong mặt phẳng công suất P-Q được<br />
trình bày cụ thể trong tài liệu [4], trong đó mặt phẳng công<br />
suất được phân thành hai miền làm việc ổn định và không<br />
ổn định như Hình 2. Trong bài báo [4], đường cong giới<br />
hạn được xây dựng theo sự biến đổi công suất thực tế tại<br />
các nút phụ tải và không dùng các giả thiết về kịch bản biến<br />
đổi phụ tải như các nghiên cứu trước đó. Do đó, phương<br />
pháp cho phép xây dựng đường cong P-Q có tính thực tế<br />
cao. Ngoài ra, nhờ áp dụng thuật toán loại trừ Gauss để rút<br />
gọn sơ đồ lưới điện từ một dạng phức tạp bất kỳ về dạng<br />
hình tia đơn giản chỉ có các nút nguồn và nút phụ tải cần<br />
xét, nên thuật toán xây dựng đường cong giới hạn ổn định<br />
trong [4] cho kết quả rất nhanh, cho phép ứng dụng đánh<br />
giá ổn định cho HTĐ lớn trong thời gian thực.<br />
P [MW]<br />
<br />
Pi<br />
Pgh<br />
<br />
M2<br />
<br />
P2<br />
<br />
Vùng làm việc<br />
không ổn định<br />
Vùng ổn định<br />
<br />
Biên giới ổn<br />
định<br />
<br />
M<br />
<br />
P0<br />
<br />
Qi<br />
<br />
0<br />
<br />
Q0<br />
<br />
M3<br />
<br />
P3<br />
M1<br />
<br />
P1<br />
<br />
Vùng ổn định<br />
<br />
Qgh<br />
<br />
Q [Mvar]<br />
<br />
(b)<br />
<br />
Hình 2. Miền làm việc ổn định của công suất phụ tải trong<br />
mặt phẳng công suất<br />
<br />
Miền làm việc cho phép được xây dựng cho các nút phụ<br />
tải, căn cứ vào vị trí điểm làm việc của nút phụ tải để đánh<br />
giá hệ thống có ổn định hay mất ổn định, khi hệ thống ổn<br />
<br />
0<br />
<br />
Q1<br />
<br />
Q2 Q3<br />
<br />
Hình 3. Miền làm việc cho phép trong mặt phẳng công suất<br />
khi có xét đến yếu tố bất định<br />
<br />
Khi xét đến các yếu tố bất định trong HTĐ trong bài báo<br />
<br />
Phạm Văn Kiên, Ngô Văn Dưỡng, Lê Kim Hùng, Lê Đình Dương<br />
<br />
40<br />
<br />
này, đường cong giới hạn ổn định trên Hình 2 sẽ không còn là<br />
một đường duy nhất nữa, mà là một tập hợp nhiều đường tạo<br />
thành các miền với ý nghĩa khác nhau về ổn định như Hình 3.<br />
Trên Hình 3, mỗi đường cong giới hạn ứng với mỗi bộ giá trị<br />
khác nhau (mẫu) của các yếu tố ngẫu nhiên xét đến trong HTĐ<br />
như đã giới thiệu trong Mục 1. Cách xây dựng bộ số liệu này<br />
sẽ được trình bày trong Mục 3 (ở đó tập trung xét riêng cho sự<br />
biến đổi ngẫu nhiên công suất phụ tải các nút).<br />
Sau khi có được tập hợp các đường cong giới hạn ổn<br />
định thể hiện đặc tính ngẫu nhiên của các yếu tố bất định<br />
trong HTĐ như Hình 3, chỉ số xác suất mất ổn định p được<br />
tính như sau:<br />
p=<br />
<br />
C1<br />
100 %<br />
C2<br />
<br />
(2)<br />
<br />
Với C1 là số điểm cắt giữa đoạn thẳng OM3 với các<br />
đường giới hạn ổn định trên Hình 3, C2 là số đường giới<br />
hạn được xây dựng tương ứng với số mẫu ngẫu nhiên (C2)<br />
của phụ tải được tạo ra (xem Mục 3).<br />
Từ Hình 3, ứng với một chế độ vận hành nhất định, căn<br />
cứ vào công suất nút phụ tải để đánh giá khả năng ổn định<br />
của HTĐ như sau:<br />
- Khi phụ tải làm việc tại điểm M1 thì HTĐ chắc chắn<br />
ổn định, xác suất gây mất ổn định p = 0.<br />
- Khi phụ tải làm việc tại điểm M2 thì HTĐ chắc chắn<br />
mất ổn định, xác suất gây mất ổn định p = 100%.<br />
- Khi phụ tải làm việc tại điểm M3 thì HTĐ ở trạng thái<br />
nguy hiểm, có thể xảy ra mất ổn định với xác suất p<br />
(0% < p < 100%). Khả năng xảy ra mất ổn định được đánh<br />
giá theo hệ số p, khi hệ số p vượt giá trị cho phép nào đó<br />
(được xác định trong điều kiện vận hành) thì cần phải có<br />
giải pháp điều khiển để giảm công suất nút phụ tải hoặc<br />
điều chỉnh các thiết bị bù, ... để đưa về giới hạn cho phép.<br />
3. Xác định quy luật ngẫu nhiên của công suất phụ tải<br />
trong hệ thống điện 500kV Việt Nam<br />
Để có cơ sở dữ liệu đầu vào cho việc tích hợp yếu tố ngẫu<br />
nhiên của phụ tải vào trong chương trình tính toán xây dựng<br />
miền làm việc cho phép trong mặt phẳng công suất ở Mục 4,<br />
trước tiên cần phải xây dựng bộ số liệu ngẫu nhiên của phụ<br />
tải tổng hợp tại các thanh cái các trạm biến áp (TBA) 500kV<br />
Việt Nam quy hoạch đến năm 2025. Các bước tạo ra bộ số<br />
liệu ngẫu nhiên có thể được thực hiện như sau:<br />
Bước 1: Xác định quy luật ngẫu nhiên (hàm phân bố)<br />
của sự biến đổi công suất phụ tải tại các nút.<br />
Sử dụng các số liệu thống kê trong quá khứ của các nút<br />
phụ tải tại các thanh cái của TBA 500kV và dùng phần<br />
mềm SPSS [10] để phân tích, nhóm tác giả nhận thấy rằng<br />
quy luật biến đổi của hầu hết các nút phụ tải tại các TBA<br />
500kV có phân bố theo hàm phân phối chuẩn (Normal<br />
Distribution), ký hiệu N(μ, σ2) và có hàm mật độ [11]:<br />
−<br />
1<br />
f ( x) =<br />
e<br />
2 <br />
<br />
sở số liệu thu thập được tại các nút phụ tải. Hình 4 là một ví<br />
dụ vẽ cho trường hợp phân bố ngẫu nhiên (dạng histogram)<br />
của phụ tải (công suất tác dụng) tại nút 500kV Đà Nẵng và<br />
Bảng 1 là kết quả phân tích bằng phần mềm SPSS, trong đó<br />
các đại lượng đặc trưng như kỳ vọng toán (μ), độ lệch chuẩn<br />
(σ), phương sai (Variance σ2), độ bất đối xứng (Skewness)<br />
được tính toán. Skewness có giá trị rất nhỏ cho thấy hàm<br />
phân bố rất gần với hàm phân phối chuẩn.<br />
<br />
Hình 4. Phân bố ngẫu nhiên của công suất phụ tải tại<br />
nút 500kV Đà Nẵng<br />
Bảng 1. Kết quả phân tích bằng phần mềm SPSS cho<br />
phụ tải tại nút 500kV Đà Nẵng<br />
Pdanang<br />
<br />
Mean ()<br />
Variance (2)<br />
Standard Deviation ()<br />
Skewness<br />
<br />
Statistics<br />
271,47<br />
15318,05<br />
123,77<br />
0,09<br />
<br />
Công suất phụ tải tại các nút khác cũng được tiến hành<br />
tương tự.<br />
Bước 2: Tạo bộ số liệu ngẫu nhiên của phụ tải tại các<br />
TBA 500kV Việt Nam.<br />
Từ kết quả phân tích tại từng TBA 500kV bằng phần<br />
mềm SPSS như trên, sau khi xác định được hàm phân bố<br />
ngẫu nhiên của phụ tải, áp dụng lệnh Compute Variable<br />
trong thẻ Tranform và chọn số lượng mẫu cần tạo trong cửa<br />
sổ Dataview của SPSS để tạo mẫu. Ví dụ, tạo 1.000 mẫu<br />
(C2 = 1.000) đối với công suất tác dụng tại TBA 500kV Đà<br />
Nẵng như Hình 5. Phụ tải tại các nút khác trong hệ thống<br />
cũng được tiến hành tương tự.<br />
Như vậy, sau Bước 2 ta có bộ số liệu ngẫu nhiên cho<br />
phụ tải gồm C2 mẫu, tương ứng ta sẽ vẽ được C2 đường<br />
cong giới hạn ổn định cho nút phụ tải cần xét (C2 đường<br />
trên Hình 3).<br />
<br />
(x− )2<br />
2 2<br />
<br />
(3)<br />
<br />
Trong đó: μ là kỳ vọng toán (giá trị trung bình, Mean) và<br />
σ là độ lệch quân phương (độ lệch chuẩn, Standard<br />
Deviation). Các đại lượng này xác định bằng SPSS trên cơ<br />
<br />
Hình 5. Tạo bộ số liệu ngẫu nhiên Pdanang trong cửa số<br />
Compute Variable của SPSS<br />
<br />
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018<br />
<br />
4. Áp dụng xây dựng chương trình đánh giá ổn định cho<br />
hệ thống điện 500kV Việt Nam<br />
Xét sơ đồ nguyên lý HTĐ 500kV Việt Nam đến năm<br />
2025 được quy hoạch theo tổng sơ đồ 7 như trong Hình 6.<br />
Chọn nút máy phát Hòa Bình làm nút cân bằng (Slack bus).<br />
TBA 500KV<br />
QUẢNGNI NH<br />
<br />
TĐ L AI CHÂU<br />
4<br />
<br />
70<br />
<br />
TBA 500KV<br />
LAI CHÂU<br />
<br />
TBA 500KV<br />
30 HIỆ P HÒA<br />
<br />
29<br />
<br />
TBA 500KV<br />
VIỆ T T RÌ<br />
<br />
74<br />
<br />
6<br />
NĐ QUẢNG<br />
NINH<br />
<br />
NĐ THĂNG<br />
LONG<br />
<br />
5<br />
<br />
73<br />
28<br />
69<br />
<br />
TBA 500KV<br />
PHỐ NỐI<br />
32<br />
<br />
TBA 500KV<br />
ĐÔNG ANH<br />
<br />
31<br />
<br />
72<br />
NĐ MÔNG<br />
DƯƠNG<br />
<br />
7<br />
<br />
68<br />
NMT D HUỘI QUẢNG; 3<br />
NẬM CHIẾ N;<br />
BẢNCHÁT<br />
<br />
TBA 500KV TÂY<br />
HÀ NỘI<br />
<br />
71<br />
<br />
TBA 500KV<br />
SƠN LA<br />
34<br />
<br />
27<br />
<br />
TBA 500KV<br />
THƯỜNG T ÍN<br />
33<br />
<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
NMNĐ<br />
VŨNG ÁNG<br />
<br />
TĐ S ƠN L A<br />
<br />
8<br />
<br />
26<br />
TBA 500KV<br />
HÒA BÌ NH<br />
67<br />
<br />
TT ĐL VŨNG<br />
ÁNG<br />
<br />
37<br />
TBA 500KV<br />
NHO QUAN<br />
<br />
TBA 500KV<br />
HÀ TĨ NH<br />
36<br />
<br />
65<br />
<br />
66<br />
<br />
35<br />
<br />
TBA 500KV<br />
PL EIKU 2<br />
<br />
TBA 500KV<br />
ĐÀ NẴNG<br />
<br />
NMT D SÔNG BUNG,<br />
XEKAM AN, DAKM I<br />
<br />
9<br />
<br />
12<br />
<br />
TBA 500KV<br />
THẠNH M Ỹ<br />
41<br />
<br />
64<br />
<br />
75<br />
<br />
NMT D SES AN4,<br />
4A; SE ROPOK<br />
<br />
40<br />
<br />
38<br />
TBA 500KV<br />
PL EIKU<br />
<br />
NMT D SES AN<br />
3, 3A<br />
10<br />
<br />
TĐ I ALY<br />
39<br />
<br />
TBA 500KV<br />
ĐĂK NÔNG<br />
<br />
TBA 500KV<br />
DỐC S ỎI<br />
<br />
11<br />
<br />
63<br />
<br />
43<br />
<br />
NMT D ĐỒNG NAI<br />
3,4,5;<br />
DAK TIK<br />
<br />
TBA 500KV<br />
DI L INH<br />
14<br />
NMT D<br />
ĐẠI NINH;<br />
BẮC BÌNH<br />
<br />
13<br />
<br />
TBA 500KV<br />
CẦUBÔNG<br />
<br />
44<br />
<br />
TBA 500KV<br />
TÂN ĐỊNH<br />
<br />
62<br />
61<br />
TBA 500KV<br />
VĨNH TÂN<br />
<br />
60<br />
<br />
NĐ<br />
VĨNH TÂN 2<br />
42<br />
53<br />
<br />
TBA 500KV<br />
TÂN UYÊN<br />
15<br />
<br />
52<br />
<br />
59<br />
<br />
76<br />
TBA 500KV<br />
ĐỨC HÒA<br />
46<br />
<br />
16<br />
NĐ<br />
VĨNH TÂN 4<br />
<br />
45<br />
58<br />
<br />
TBA 500KV<br />
NHÀ BÈ<br />
<br />
TBA 500KV<br />
PHÚ LÂM<br />
<br />
51<br />
<br />
TBA 500KV<br />
SÔNG MÂY<br />
<br />
56<br />
<br />
55<br />
<br />
TBA 500KV<br />
Ô MÔN<br />
<br />
NMND<br />
Ô MÔN<br />
<br />
48<br />
<br />
49<br />
<br />
54<br />
<br />
23<br />
<br />
TBA 500KV<br />
M ỸT HO<br />
<br />
47<br />
<br />
TBA 500KV 50<br />
PHÚ M Ỹ<br />
<br />
TBA 500KV<br />
DUYÊN HẢI<br />
57<br />
<br />
21<br />
<br />
24<br />
<br />
22<br />
<br />
Trong nghiên cứu này, trên cơ sở xem xét yếu tố ngẫu<br />
nhiên từ phụ tải ứng với các mức độ tải khác nhau tại các<br />
TBA, ba kịch bản được xét đến:<br />
- Kịch bản 1 (KB1): Vùng làm việc nguy hiểm được<br />
xây dựng trên cơ sở bộ số liệu ngẫu nhiên, còn điểm làm<br />
việc của từng nút phụ tải được xét cho trường hợp phụ tải<br />
tại nút đó là cực đại. Điều này cho phép khảo sát đánh giá<br />
được mức độ nguy hiểm nhất của hệ thống.<br />
- Kịch bản 2 (KB2): Tương tự như ở KB1, KB2 xét cho<br />
trường hợp tại từng nút phụ tải sẽ làm việc với công suất<br />
MBA là định mức. Kịch bản này cho phép đánh giá mức<br />
độ nguy hiểm của HTĐ khi một nút phụ tải nào đó trong<br />
HTĐ làm việc ở chế độ đầy tải của MBA, khi đó thông qua<br />
chỉ số xác suất xảy ra mất ổn định sẽ giúp cán bộ xác định<br />
phương thức vận hành tìm ra giải pháp điều chỉnh phù hợp<br />
để hệ thống làm việc an toàn.<br />
- Kịch bản 3 (KB2): Kịch bản này đề cập đến trường<br />
hợp nguy hiểm nhất về mặt ổn định tĩnh khi xét đến khả<br />
năng quá tải của MBA tại một trong những nút phụ tải của<br />
hệ thống. Trong kịch bản này, khi tăng công suất của một<br />
nút phụ tải bất kỳ đến giới hạn phát nóng của MBA (giới<br />
hạn quá tải sự cố cho phép của MBA) thì khả năng ổn định<br />
điện áp tại nút phụ tải so với giới hạn phát nóng cho phép<br />
có đảm bảo không? Nghĩa là lúc đó MBA vẫn có thể làm<br />
việc theo giới hạn phát nóng cho phép nhưng nút phụ tải<br />
đó có khả năng làm việc ổn định hay không?<br />
Kết quả tính toán đánh giá xác suất nguy hiểm ở các<br />
kịch bản khác nhau được trình bày trong Bảng 2.<br />
Bảng 2. Kết quả tính toán xác suất mất ổn định ở các kịch bản<br />
khác nhau cho HTĐ 500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025<br />
Xác suất mất ổn định p (%)<br />
KB1 KB2<br />
KB3<br />
1 TBA 500KV LAICHAU<br />
0<br />
73<br />
100<br />
2 TBA 500KV VIETTRI<br />
0<br />
10,2<br />
100<br />
3 TBA 500KV DONGANH<br />
0<br />
16,6<br />
100<br />
4 TBA 500KV TAYHANOI<br />
0<br />
46,4<br />
100<br />
5 TBA 500KV QUANGNINH<br />
0<br />
47<br />
100<br />
6 TBA 500KV HIEPHOA<br />
0<br />
57,8<br />
100<br />
7 TBA 500KV PHONOI<br />
0<br />
56<br />
100<br />
8 TBA 500KV THUONGTIN<br />
0<br />
28<br />
100<br />
9 TBA 500KV NHOQUAN<br />
0<br />
57,4<br />
100<br />
10 TBA 500KV HATINH<br />
0<br />
99<br />
100<br />
11 TBA 500KV DANANG<br />
0<br />
100<br />
100<br />
12 TBA 500KV DOCSOI<br />
0<br />
61,4<br />
100<br />
13 TBA 500KV TANDINH<br />
0<br />
34,4<br />
100<br />
14 TBA 500KV CAUBONG<br />
0<br />
34,4<br />
100<br />
15 TBA 500KV DUCHOA<br />
0<br />
81,6<br />
100<br />
16 TBA 500KV PHULAM<br />
0<br />
0,8<br />
100<br />
17 TBA 500KV TANUYEN<br />
0<br />
52,8<br />
100<br />
18 TBA 500KV PHUMY<br />
0<br />
66,4<br />
100<br />
19 TBA 500KV SONGMAY<br />
0<br />
63,6<br />
100<br />
20 TBA 500KV NHABE<br />
0<br />
24,6<br />
100<br />
21 TBA 500KV MYTHO<br />
0<br />
10,8<br />
100<br />
<br />
TT<br />
<br />
NMND DUYÊN<br />
HẢI<br />
TBA 500KV<br />
LONG PHÚ<br />
17<br />
NĐ<br />
PHÚ M Ỹ 1<br />
<br />
18<br />
NĐ<br />
PHÚ M Ỹ3<br />
<br />
19<br />
<br />
NĐ<br />
20 PHÚ M Ỹ4<br />
<br />
NĐ<br />
PHÚ M Ỹ2<br />
<br />
25<br />
NMND<br />
LONG PHÚ<br />
<br />
Hình 6. Sơ đồ quy hoạch HTĐ 500kV Việt Nam<br />
giai đoạn đến năm 2025<br />
<br />
Chương trình máy tính đánh giá ổn định cho HTĐ<br />
500kV Việt Nam được xây dựng trên phần mềm Delphi<br />
trên cơ sở phương pháp ở Mục 2.<br />
Áp dụng chương trình để tính toán phân tích ổn định điện<br />
áp tại các nút phụ tải bằng cách nhập tất cả số liệu các phần<br />
tử của hệ thống như thông tin nút, thông tin nhánh ĐD, thông<br />
tin MBA, thông tin các thiết bị bù và bộ số liệu ngẫu nhiên<br />
vào các cửa sổ tương ứng của chương trình. Giao diện sơ đồ<br />
thao tác sau khi nhập liệu được thể hiện như trong Hình 7.<br />
<br />
Hình 7. Một phần giao diện sơ đồ nguyên lý HTĐ 500kV<br />
Việt Nam giai đoạn đến năm 2025<br />
<br />
41<br />
<br />
Tên trạm<br />
<br />
Từ kết quả tính toán ở Bảng 2 cho thấy, khi làm việc<br />
ở chế độ bình thường (KB1) thì hệ thống vẫn làm việc ổn<br />
<br />
Phạm Văn Kiên, Ngô Văn Dưỡng, Lê Kim Hùng, Lê Đình Dương<br />
<br />
42<br />
<br />
định với xác suất mất ổn định là 0%. Trong trường hợp<br />
công suất phụ tải tại các nút tăng lên bằng công suất định<br />
mức của các MBA (KB2) thì lúc này TBA 500kV Đà<br />
Nẵng chắc chắn mất ổn định (p = 100%), TBA Hà Tĩnh<br />
hầu như mất ổn định (p = 99%). Các nút phụ tải còn lại<br />
đều làm việc trong vùng nguy hiểm, trong đó có 10 nút<br />
trong tổng số 21 nút phụ tải có xác suất mất ổn định vượt<br />
quá 50%. Như vậy, từ kết quả tính toán phân tích ở trên,<br />
kết quả của chương trình cho phép định lượng được khả<br />
năng ổn định điện áp tại các nút phụ tải tương ứng với các<br />
kịch bản vận hành khác nhau. Từ đó giúp cán bộ xác định<br />
phương thức vận hành có thể đánh giá và có giải pháp<br />
điều chỉnh kịch bản vận hành đảm bảo cho HTĐ vận hành<br />
được an toàn tin cậy.<br />
Bảng 3 mô tả các kịch bản tính toán phân tích ổn định<br />
điện áp cho trường hợp ví dụ tại nút 500kV Hà Tĩnh (có<br />
công suất định mức MBA là SđmBMA = 900 MVA). Hình 8<br />
vẽ kết quả tính toán phân tích 3 kịch bản tương ứng trên<br />
Bảng 2 tại nút 500kV Hà Tĩnh.<br />
<br />
Hình 8. Kết quả tính toán phân tích 3 kịch bản tương ứng<br />
trên Bảng 2 tại nút 500kV Hà Tĩnh<br />
Bảng 3. Kịch bản tính toán phân tích ổn định điện áp tại<br />
nút 500kV Hà Tĩnh<br />
P<br />
[MW]<br />
Kịch bản 1<br />
510<br />
Kịch bản 2 (100% Sđm MBA) 828,0<br />
Kịch bản 3 (kqt = 1.2)<br />
993,6<br />
TBA 500kV Hà Tĩnh<br />
<br />
Q<br />
S<br />
[Mvar] [MVA]<br />
50<br />
512.45<br />
352,7<br />
900,0<br />
423,3 1.080,0<br />
<br />
5. Kết luận<br />
Trong quá trình vận hành HTĐ, các thông số vận hành<br />
và cấu trúc lưới điện thay đổi một cách ngẫu nhiên (tuân<br />
theo các quy luật ngẫu nhiên và có thể được mô tả bằng các<br />
hàm ngẫu nhiên dựa vào số liệu thu thập được), do đó HTĐ<br />
cũng có thể chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái<br />
mất ổn định một cách ngẫu nhiên. Đối với một HTĐ thực<br />
tế, sau khi xây dựng được bộ số liệu ngẫu nhiên về thông<br />
số vận hành và cấu trúc lưới, sử dụng chương trình xác định<br />
vùng làm việc nguy hiểm của công suất nút phụ tải, khảo<br />
sát ảnh hưởng của công suất tại các nút phụ tải đến khả<br />
<br />
năng ổn định của HTĐ để xác định các nút nguy hiểm, đó<br />
là các nút có điểm làm việc nằm trong vùng nguy hiểm.<br />
Tuỳ theo điều kiện thực tế của HTĐ đang vận hành, có thể<br />
điều khiển để nâng cao mức độ ổn định cho HTĐ, về<br />
nguyên tắc có thể điều khiển để HTĐ tuyệt đối an toàn về<br />
mặt ổn định nếu tất cả điểm làm việc của các nút phụ tải<br />
đều nằm trong vùng an toàn.<br />
Trong phạm vi bài báo, yếu tố ngẫu nhiên từ phụ tải của<br />
các TBA 500kV Việt Nam được tập trung nghiên cứu. Dựa<br />
vào bộ số liệu thu thập được, các quy luật phân bố của phụ<br />
tải được xác định và các mẫu ngẫu nhiên được tạo ra nhờ<br />
phần mềm SPSS. Bộ số liệu này giúp cho việc đánh giá ổn<br />
định HTĐ 500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025 có xét đến<br />
các yếu tố bất định của phụ tải. Chương trình cho phép<br />
đánh giá được mức độ ổn định của hệ thống trong mặt<br />
phẳng công suất trong thời gian thực.<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1] Vietnam Electricity, Annual Report 2016 (Báo cáo ngành điện), 2016.<br />
[2] Danish Energy Agency, Energy Outlook Report 2017, 2017.<br />
[3] Nguyễn Đức Ninh, Tăng cường độ ổn định, tin cậy của lưới điện<br />
500kV sau các sự cố mất điện diện rộng và sự cần thiết phải trang<br />
bị hệ thống bảo vệ chống mất điện diện rộng, Trung tâm Điều độ Hệ<br />
thống điện Việt Nam, 2014.<br />
[4] Van Duong Ngo, Dinh Duong Le, Kim Hung Le, Van Kien Pham<br />
and Alberto Berizzi, “A Methodology for Determining Permissible<br />
Operating Region of Power Systems According to Conditions of<br />
Static Stability Limit”, Energies, 10, 1163, 2017.<br />
[5] Ngô Văn Dưỡng, Phân tích nhanh tính ổn định và xác định giới hạn<br />
truyền tải công suất trong Hệ thống điện hợp nhất có các đường dây siêu<br />
cao áp, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2002.<br />
[6] Lã Văn Út, Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB<br />
Khoa học và Kỹ thuật, 2011.<br />
[7] Lê Hữu Hùng, Nghiên cứu ổn định điện áp để ứng dụng trong Hệ<br />
thống điện Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Đại học Đà Nẵng, 2012.<br />
[8] Đinh Thành Việt, Ngô Văn Dưỡng, Lê Hữu Hùng, Ngô Minh Khoa,<br />
“Xây dựng chương trình vẽ đường cong PV và xác định điểm sụp đổ<br />
điện áp trong hệ thống điện”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại<br />
học Đà Nẵng, Số 6(35), 2009, trang 30-38.<br />
[9] Fraha Kundur, Power system stability and control, McGraw-Hill,<br />
Inc 2013.<br />
[10] C. W. Taylor, Power System Voltage Stability, McGraw-Hill Inc., 1994.<br />
[11] Clark, H. K., “New challenge: Voltage stability”, IEEE Power Eng.<br />
Rev., 19, 1990, pp. 30-37.<br />
[12] R. K. Gupta, Z. A. Alaywan, R. B. Stuart, T. A. Reece, “Steady state<br />
voltage instability operations perspective”, IEEE Trans. Power<br />
Syst., Vol. 5, No. 4, 1990, pp. 1345-1354.<br />
[13] R. Toma, M. Gavrilas, Voltage stability assessment for wind farms<br />
integration in electricity grids with and without consideration of<br />
voltage dependent loads, in Proceedings of 2016 International<br />
Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering<br />
(EPE 2016), 2016, pp. 754-759.<br />
[14] M. S. Rawat, S. Vadhera, Analysis of wind power penetration on<br />
power system voltage stability, in Proceedings of the IEEE 6th<br />
International Conference on Power Systems (ICPS), 2016, pp. 1-6.<br />
[15] Sabine Landau and Brian S. Everitt, A Handbook of Statistical<br />
Analyses using SPSS, Chapman & Hall/CRC Press LLC, 2004.<br />
[16] K. Krishnamoorthy, Handbook of Statistical Distributions with<br />
Applications, CRC Press, 2006.<br />
<br />
(BBT nhận bài: 05/3/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 25/3/2018)<br />
<br />