chương 1. Biểu đồ thé hiện ty lệ phan trăm tốn thất điện năng lưới điện 110kV giai đoạn 2009- 2013 được biểu diễn tại Hình 2. Ton thất điện năng từ năm 2010 đến 2012 có chiều hướng tăng, nguyên nhân do thay đồi trong cách điều chỉnh sai số công tơ đo đếm ranh giới giữa EVNHCMC và đơn vị ngoài. Trong năm 2014, EVNHCMC phan đấu duy trì tỷ lệ tổn thất lưới điện 110kV băng so với năm 2013 (ước khoảng 0,7%).8: Tốn thất lưới điện 110kV TP.HCM giai đoạn 2009-2013 (Nguồn: EVNHCMC 2013) 2.5 Tụ bù trung thế 15/22kV Tụ bù lắp đặt tại các trạm 110kV_ là tụ bù ngang loại tinh, 3 pha đấu sao, được dùng dé nâng cao hệ số công suất cos® tại thanh cái trung thế.
Thông thường, dung lượng tụ bù được tính toán đề tăng cos® từ 0,95 lên 0,98. Dan tụ bù được chép nối từ nhiều hộc tụ với dung lượng được chuẩn hóa là 200kVAr hoặc 500kVAr. Tùy thuộc vào cấp điện áp trung thế vận hành tại trạm, điện áp định mức 12 và thông số kỹ thuật được lựa chọn tương ứng. Thông số cơ bản của dàn tụ bù trung thế tại trạm 110kV như sau: Loai : Lap đặt ngòai trời hoặc trong phòng kín Điện áp làm việc : 1SkV hoặc 22kV Dung lượng định mức mỗi tụ: 200kVAr cho dàn tụ lắp đặt ngoài trời 500 kVAr cho dàn tụ lap đặt trong nha hoặc ngoài trời.
- Tần số định mức : 50 Hz. Điện áp van hành tối đa cho phép: = 110% Untrong 12h cho mỗi 24h. = 115% Untrong 30 phút cho mỗi 24 hours. = 120% Un trong 05 phút (xảy ra 200 lần trong suốt tuổi thọ của tụ) = 130% Untrong 01 phút (xảy ra 200 lần trong suốt tuổi thọ của tụ) Dòng điện liên tục tối đa cho phép : 130 % In Dung lượng tối đa cho phép :135% Cn Độ bên điện áp xung (BIL) : 125kV Độ bên điện áp tần số công nghiệp giữa cực và vỏ tụ: 50kV/1 phút ở điều kiện khô.9: Dan tụ bù trung thế tại trạm 110kV (Nguồn: EVNHCMC 2014) 13 Đề thao tác vận hành tụ bù, trạm sử dụng tủ hợp bộ máy cat trung thé 24kV.
Thông số kỹ thuật co ban của các máy cắt này được mô tả tại bang 2.2 như sau: Bang 2.2: Thông số kỹ thuật tủ máy cắt hợp bộ trung thế 24kV cho tụ bù Điện áp định mức 24kV Tần số định mức 50Hz Độ bền xung điện áp 125kV Độ bền điện áp tan số công nghiệp ở điều kiện khô trong | phút 350kV Khả năng ôn định nhiệt trong 3s 25kA (trị hiệu dụng) Khả năng 6n dịnh động 62 5kA (trị đỉnh) Máy cắt trung thé: - Loại buồng dập hỗ quang Chân không hoặc khí SF6 - Dòng điện định mức (liên tục) 300A hoặc 1250A - Khả năng cắt ngăn mạch 25kA (trị hiệu dụng) - Khả năng đóng ngắn mạch 62,5kA (trị đỉnh) - Số chu kỳ thao tác đóng cắt (Close/Open) ở dòng 10.000 lần định mức mà không cân bảo trì - Số chu kỳ thao tác đóng cắt (Close/Open) ở dòng điện 25kA mà không can bao trì It nhât 50 lân Trong các dàn tụ bù ngang, việc đóng xung điện vào các dàn tụ và nạp điện vào các tụ điện sẽ sinh ra các đại lượng điện thay đôi đột biến gây ra dao động cho lưới về quá dòng đột ngột và quá điện áp đột ngột, có khả năng chọc thủng cách điện của các thiết bị điện trong hệ thố ng và làm hư hỏng các thiết bị. Hiện nay trong hệ thống điện phân phối khu vực Tp.HCM, dàn tụ bụ đều được thiết kế mặc nối tiếp với kháng điện để ngăn chặn các dao động điện khi đóng xung điện cho các dàn tụ có ảnh hưởng tới hệ thố ng. Dé bảo vệ cho máy cắt không bị xếp chồng cộng hưởng quá điện áp khi đóng máy cắt cho dàn tụ, phải lựa chọn thời điểm đóng qua điểm có trị số điện áp 0V cho tất cả 3 pha của máy cat. Việc này có thể thực hiện được băng cách điều chỉnh độ lệch thời gian đóng giữa các pha của máy cat băng cách sử dung ro le đồng bộ điều khiển lựa chọn thời điểm đóng từng pha máy cắt dàn tụ.
14 Việc vận hành tụ bù tại các trạm 110kV hiện tại chỉ nhăm mục đích nâng cao hệ số công suất cos®, chưa xem xét tận dung dé giảm thiểu tốn that công suất trên lưới điện. Phương thức vận hành cụ thể như sau: - Đóng tất cả các dàn tụ dang vận hành trong giai đoạn cao điểm (khoảng từ 08h đến 22h) - Mở tất cả các dàn tụ trong giai đoạn thấp điểm (khoảng từ 23h đến 07h) 2.6 Bộ đổi nắc OLTC của máy biến áp 110kV Bộ đối nắc điện áp dưới tải OLTC (On Load Tap Changer) là một bộ phận quan trọng của máy biến áp lực 110kV, có nhiệm vụ là điều chỉnh điện áp phía thứ cấp mà không cần phải tách vận hành máy biến áp. Hiện nay, tại Việt Nam và trên thế giới sử dụng rộng rãi bộ OLCT do MR của Đức sản xuất. Nguyên tắc hoạt động của bộ OLTC là thay đổi số vòng dây phía cao áp (110kV) thông qua điều chỉnh các nắc phân áp, từ đó làm thay đối ty số biến của máy biến áp và tăng / giảm tương ứng điện áp phía trung thế của máy biến áp 110kV.
Bộ OLTC của máy biến áp 110kV có 19 nắc điều chỉnh, mỗi nắc tương ứng thay đôi 1/78% số vòng dây của cuộn 110kV theo hướng tăng hoặc giảm. Các bộ OLTC có thé thực hiện đổi nắc mà không cần bao trì lên đến 76. Bộ OLTC có hai chế độ vận hành: tự động (Auto) hoặc băng tay (Manual). Ở chế độ tự động, OLTC hoạt động theo sự điều khiển của Relay diéu chinh dién áp (R90) thông qua bảng trị số tính toán và cài đặt phù hợp.
Phương thức vận hành của bộ OLTC máy biến thế 110kV trên lưới điện 110kV hiện hữu theo nguyên tac điều chỉnh nắc phân áp của OLTC dé đảm bảo điện áp phía thanh cái trung thế 15kV dao động trong khoảng 15,2kV đến 15,75kV.2 TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DUNG TRONG BÀI TOÁN OPF Tối ưu hóa trào lưu công suất OPF (Optimal Power Flow) là một trong các mảng quan trọng của hệ thống điện. Nó được sử dụng rộng rãi trong các bài toán quy hoạch và vận hành lưới điện; đặc biệt trong môi trường điện cạnh tranh. Các phương pháp, giải thuật OPF đã được nghiên cứu từ rất lâu và đến nay được chia 15 thành 02 nhóm chính: nhóm phương pháp toán học (Mathematical Methods) và nhóm phương pháp trực quan (Meta — Heuristic Methods). Nhóm phương pháp toán học giải quyết các bài toán OPF với quy mô khác nhau dựa trên lập trình toán học (Mathematical Programming Approach); phù hợp đối với các bài toán OPF chỉ có một mục tiêu (Single Objective Optimization).
Các phương pháp truyền thống phố biến bao gồm: Gradient Method, Newton Method, Linear Programming Method va Quadratic Programming Method. Nhóm phương pháp trực quan giải quyết các bài toán OPF dựa trên các kỹ thuật trí thông minh nhân tạo (Artificial Intelligent Techniques), bao gồm các phương pháp như: thuật toán di truyền GA (Genetic Al gorithms), thuật toán bay dan PSO (Particle Swarm Optimization), thuật toán con kién (Ant Colony Al gorithms). Các phương pháp thông minh xử lý tốt các bài toán có nhiều ràng buộc định tính va có thể cho nhiều kết quả tối ưu trong một lần mô phỏng: do đó phù hợp cho các bài toán OPF đa mục tiêu (Multiple Objectives) 2.1 Phuong pháp Linear Programming Phuong pháp Linear Programming (LP) được áp dung cho các bài toán có hàm mục tiêu và các hàm ràng buộc biểu diễn ở dạng tuyến tính với các biến số không âm. Phương pháp LP giải quyết bài toán OPF dựa trên chuỗi các phép tính tuyến tính gần đúng (Succession of Linear Approximations).
Ưu điểm của phương pháp LP là khả năng hội tụ cao, nhanh và kết quả tin cậy đối với các bài toán tối ưu tuyến tính. Tuy nhiên, phương pháp này yêu câu tuyến tính hóa các đại lượng: đặc biệt khó khăn đối với công suất phản kháng.2 Phương pháp Quadratic Programming Quadratic Programming (QP) là một dạng đặc biệt của phương pháp lập trình không tuyến tính (Non Linear Programming). Phương pháp QP được áp dụng cho các bài toán OPF có hàm mục tiêu bậc 2 và các ràng buộc có dạng tuyến tính. Phương pháp QP có độ chính xác cao hơn phương pháp LP.3 Gradient Method Phuong pháp Gradient tạo lập ham mục tiêu mới (hàm lagragian) bang cách kêt hợp hàm mục tiêu ban đâu với tích sô của hệ sô lagragian va các hàm ràng buộc; 16 từ đó xác định độ dốc của hàm mục tiêu này theo các biến số điều khiến và hệ số Lagragian đã được giả định và tính toán trước đó.
Trong trường hợp kết quả khác không, các biến số điều khiến sẽ được cập nhật mới qua các bước điều chỉnh (Step) sao cho độ dốc của hàm mục tiêu di chuyển ngược hướng với điểm có độ dốc lớn nhất trong lần tính toán trước đó. Dải của bước điều chỉnh (Step Size) có thé lon hoặc nhỏ, điều khiển bởi một hệ số dương: quyết định tốc độ hội tụ của bài toán. Phương pháp Gradient có một số nhược điểm như: (i) tốc độ hội tụ cham, (ii) hàm mục tiêu va ràng buộc phải có khả năng vi phan, (111) khó khăn trong việc xử lý các hàm ràng buộc bất đăng thức.4 Phuong pháp Newton Trong hệ thống điện, phương pháp Newton được áp dung rộng rãi trong các bài toán phân bồ trào lưu công suất (Power Flow Analysis). Ngoài ra, tính linh hoạt của phương pháp Newton còn được sử dụng dé phát triển các giải thuật OPF cho các ứng dụng khác nhau.
Dé triển khai phương pháp Newton, trước hết cần xác định ham Lagrangian: L(z) =f (x) + pwh(x) + A g(x) (2.1) Trong đó: + x: là biến số trạng thái và điều khiển của hệ thống + va À là các hệ số Lagrangian + f(x) là hàm mục tiêu + ø(x) là hàm ràng buộc đăng thức + h(x) là hàm ràng buộc bat dang thirc Đặt z = [x uA]. Ma trận Gradient va Hessian của ham Lagrangian được xác dinh nhu sau: Gradient = VL(z) = uo, (22) <i 17 OL(z) Lz) 6°L@)| Ôxy,Ox, Ox,Ou, Ox,OA, 2 2 Hessian = V* L(z) = C kứ) = C kŒ) 0 0 23 (23) Ôz,Ös, OM; Ox, O° L(z) 0 OA,OX, Theo phương trình Kuhn — Tucker, lời giải tối ưu z =[x pA ]Ï đạt được nếu thỏa các điêu kiện sau: V LZ )=V L(x`,X,w ])=0 (24) V,L(z)=V,Lqx`,À,w )=0 (25) V.