Luận văn Ứng dụng lý thuyết tập mờ giải quyết bài toán tối ưu hóa bù công suất phản kháng trong lưới phân phối

m công suất đỉnh khi sử dụng thiết bị bù: (3.9) Với: , gọi là lượng giảm tổn thất năng lượng. , gọi là lượng giảm tổn thất công suất. là hệ số giá của 1 kWh tổn thất năng lượng trong một năm. là hệ số giá của 1 kW công suất đỉnh giảm được. tương ứng là tổn thất năng lượng trên lưới khi không có thiết bị bù và có thiết bị bù. tương ứng là tổn thất công suất trên lưới khi không có thiết bị bù và có thiết bị bù. Hàm chi phí hằng năm của lưới được tối thiểu hóa hoặc hàm tiết kiệm hằng năm của lưới được tối đa hóa: CHI PHÍ = (3.10) TIẾT KIỆM = (3.11) với ràng buộc về điện áp nút của lưới: (3.12) Trong đó: Điện áp nút thứ i tương ứng là các giới hạn dưới và giới hạn trên cho phép của điện áp nút. Bài toán được đặt ra thuộc dạng bài toán quy hoạch nguyên phi tuyến. Ngày nay, người ta có thể áp dụng phương pháp Particle Swarm Optimization [12] hoặc thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) [13] để xác định chính xác dung lượng bù tối ưu tại các nút bù thích hợp đã được lựa chọn. Tuy nhiên, với một số lượng không lớn các nút ở các lưới nhỏ, phương pháp tìm kiếm thực nghiệm (Heuristic Search) thường được sử dụng [8, 9, 10]. Nhằm đơn giản hóa quá trình phân tích và tính toán nhưng không làm mất tính tổng quát của bài toán, một số giả thiết được sử dụng: Bỏ qua các sóng hài bậc cao Bỏ qua điện dung của đường dây Tải tuyến tính, không thay đổi theo thời gian Các tụ bù được sử dụng là tụ cố định vì nếu xét đến các tụ đóng cắt, một số biến phi tuyến sẽ xuất hiện và làm cho bài toán trở nên rất phức tạp và có thể khó tìm được lời giải. Lưu đồ thuật toán và trình tự thực hiện bài toán Lưu đồ thuật toán Các bước giải bài toán được khái quát ở lưu đồ thuật toán ( Hình 3.2) Bắt đầu Nhập số liệu của lưới phân phối Tính CĐXL để xác định dòngđiện, điện áp, tổn thất công suất và chỉ sô PLI Định nghĩa các tập mờ vào, ra; Tính chỉ số CSI (độ thích hợp cho đặt tụ bù) theo phương pháp mờ và phân loại các nút theo CSI giảm dần Lắp tụ bù vào nút có CSI lớn, tăng dần dung lượng các theo bước nguyên, tính CĐXL và hàm tiết kiệm tổng Hàm tiết kiệm tổng gia tăng Dải điện áp cho phép TiÕn hµnh víi nót cã CSI nhá h¬n Dì tô ®iÖn cuèi cïng ®ùoc thªm vµo nót. L­íi ph©n phèi ®· ®­îc bï tèi ­u Dõng §óng §óng Sai Sai T¨ng dung l­îng bï; tiÕn hµnh víi nót cã CSI nhá h¬n H×nh 3.2. L­u ®å thuËt to¸n Trình tự thực hiện bài toán Tính toán chế độ xác lập của lưới phân phối Tính toán chế độ xác lập của lưới phân phối nhằm để xác định dòng điện trên các nhánh đường dây, điện áp tại các nút, và tổn thất công suất trong toàn bộ lưới. Các thông số này có thể được xác định thông qua giải hệ phương trình (3.1) và các công thức (3.2), (3.3), (3.4). Ngày nay, nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, người ta đã cho ra đời các chương trình ứng dụng cho phép chạy mô phỏng các mô hình mạch điện và đưa ra kết quả, giúp tiết kiệm thời gian và công sức, đạt độ chính xác cao. Tác giả đã sử dụng công cụ SimPowerSystems™ trong phần mềm MATLAB kết hợp với MS Excel để xây dựng, chạy mô phỏng và đưa ra các thông số cần tính toán ở chế độ xác lập của lưới phân phối. Giới thiệu sơ lược SimPowerSystems™: SimPowerSystems™ cho phép xây dựng và mô phỏng mạch điện có chứa đựng cả các phần tử tuyến tính và phi tuyến. Mạch điện với Powerlib Library: GUI (Graphical User Interface) sử dụng các hàm chức năng trong Simulink để liên kết các phần tử đa dạng của mạch điện. Các phần tử mạch điện được sắp xếp trong một thư viện gọi là powerlib. Quá trình xây dựng mô hình và chạy mô phỏng mạch điện: Gọi thư viện hàm SimPowerSystems bằng cách sử dụng lệnh ‘powerlib’ tại cửa sổ lệnh MATLAB (hình 3.3): >> powerlib Lệnh này sẽ mở cửa sổ Simulink, trong đó chứa đựng các biểu tượng của các thư viện khối chức năng. Cửa sổ này cho phép mở các thư viện khối chức năng và chọn các phần tử cần thiết để đưa vào mạch điện đang xây dựng. Hình 3.3. Thư viện các khối chức năng (powerlib) Các thư viện khối chức năng chính được sử dụng gồm có: Khối nguồn (Electrical Source) (hình 3.4); khối các phần tử (Elements) (hình 3.5),; khối các dụng cụ đo lường (Measurements) (hình 3.6), Hình 3.4. Khối nguồn (Electrical Source) Hình 3.5. Khối các phần tử (Elements) Từ menu File của cửa sổ powerlib, chọn New để mở cửa sổ mới và đặt tên bất kỳ, chẳng hạn circuit_2_lvan. Từ cửa sổ circuit_2_lvan có thể xây dựng mạch điện bằng cách copy các phần tử cần thiết (phần tử nguồn điện, phần tử đường dây, phần tử tải, phần tử đo lường, phần tử nối đất, ..v…v) từ các thư viện khối chức năng và thực hiện liên kết chúng theo sơ đồ mạch điện. Thiết lập thông số cho các phần tử: Phần tử nguồn (hình 3.7) (gồm các thông số: điện áp, góc pha đầu, tần số), phần tử đường dây (hình 3.9) (gồm các thông số: điện trở, điện cảm), phần tử phụ tải (hình 3.10) (gồm các thông số: công suất tác dụng, công suất phản kháng, tần số). Cuối cùng có mạch điện (hình 3.8) sử dụng để chạy mô phỏng. Hình 3.6. Khối các dụng cụ đo lường (Measurements) Hình 3.7. Thiết lập thông số phần tử nguồn Hình 3.8. Mô hình mạch điện Hình 3.9. Thiết lập thông số phần tử đường dây Hình 3.10. Thiết lập thông số phần tử tải Chạy mô phỏng mạch điện: Chọn Continuous, sau đó Steady-State Voltages and Curents, nhận được kết quả của quá trình mô phỏng là giá trị hiệu dụng và góc pha của điện áp tại các nút, dòng điện trên các nhánh đường dây ở chế độ xác lập tại cửa sổ Powergui Steady-State Voltages and Current Tools (hình 3.11). Hình 3.11. Cửa sổ kết quả của quá trình mô phỏng mạch điện Dùng MS Excel để tính các thông số tổn thất công suất theo các công thức (3.3) và (3.4) Xác định vị trí tối ưu của các tụ điện bù áp dụng phương pháp mờ Khi xác định vị trí tối ưu cho các tụ điện bù có 2 mục tiêu cần được quan tâm: Giảm tới mức tối thiểu tổn thất công suất tác dụng trên lưới. Giữ điện áp các nút nằm trong một phạm vi cho phép. Như đã đề cập ở mục 1.5, theo phương pháp áp dụng lý thuyết tập mờ (fuzzy set theory) để xác định vị trí bù tối tối ưu trong lưới phân phối, đã có nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện. Theo tài liệu [9], Hong-Chan Chin và Whei-Min Lin đã sử dụng 2 biến vào là hai tập mờ tổn thất công suất và độ nhậy điện áp , một biến ra là tập mờ lựa chọn vị trí . Các hàm thuộc tương ứng của chúng: với ý nghĩa nhánh có tổn thất lớn sẽ có nhỏ và ngược lại, trong đó: L(i) - tổn thất công suất giữa nút i và nút i+1 TLoss – Tổng tổn thất công suất w – Trọng số, tỉ lệ với công suất tác dụng của tải. với ý nghĩa nút có độ lệch điện áp lớn (so với giá trị định mức) sẽ có nhỏ và ngược lại, trong đó: V(i) - Điện áp nút i Vmax - Giới hạn trên của điện áp Vmin – Giới hạn dưới của điện áp w – Trọng số, tỉ lệ với công suất phản kháng tải. Tập mờ lựa chọn vị trí là giao của hai tập mờ biến vào , có hàm thuộc , với ý nghĩa là vị trí tối ưu sẽ có nhỏ nhất tương ứng với giá trị nhỏ nhất trong . , i = 1, 2, 3, ….., m. Cũng tương tự như Chin và Lin, nhưng Salama và Chikhani [10] có những điểm khác khi chọn các tập mờ đầu vào, đó là tổn thất công suất phản kháng (vì cho rằng thuận tiện và thích hợp hơn khi tính toán do chỉ có thành phần tổn thất công suất phản kháng được giảm bớt khi lắp đặt tụ điện bù) và độ nhậy điện áp với các hàm thuộc tương ứng và ; tập mờ đầu ra là tập các hàm lựa chọn vị trí nhưng có hàm thuộc với ý nghĩa càng nhỏ thì nút i có nhu cầu bù công suất phản kháng càng cao. Với cách lựa chọn các tập mờ đầu vào, đầu ra theo [9] và [10], đòi hỏi người dùng phải tự xây dựng các chương trình tính toán phức tạp, khối lượng tính toán nhiều, đôi khi khó thực hiện với những người không có kiến thức sâu về lập trình, thêm vào đó các hàm thuộc dạng phi tuyến sẽ gây nhiều khó khăn trong tính toán. Trong phạm vi bài toán xác định vị trí tối ưu của tụ điện bù, tác giả sử dụng hệ suy diễn mờ (Fuzzy Inference System – FIS) thuộc công cụ Fuzzy Logic Toolbox của MATLAB. Nội dung chủ yếu của công việc này là người sử dụng phải định nghĩa các biến vào, biến ra, chọn các hàm thuộc và gán các thông số của bài toán cho các biến, xây dựng luật suy diễn giữa các biến vào, biến ra. Điều này có nghĩa là một chương trình tính toán xác định các chỉ số vị trí thích hợp để lắp đặt tụ bù được xây dựng trong môi trường MATLAB. Sau đó chỉ còn phải nhập số liệu biến đầu vào và nhận được giá trị cần xác định của biến ra. Công cụ Fuzzy Logic Toolbox (FIS) của MATLAB đã có đầy đủ các chức năng cần thiết, các hàm mẫu để thực hiện công việc này nên chắc chắn việc tính toán ít gặp khó khăn hơn so với [9] và [10]. Hình 3.12. Cửa sổ FIS editor Giới thiệu về công cụ FIS của MATLAB: Gọi cửa sổ FIS editor bằng cách sử dụng lệnh ‘fuzzy’ tại cửa sổ lệnh MATLAB. Tại cửa sổ FIS editor (hình 3.12), có thể tùy chọn một trong hai kiểu FIS: New Mamdani FIS hoặc New Sugeno FIS từ menu File. Theo mặc định các kiểu FIS chưa được gán các biến và các luật nên đều được gọi là Untitled. Chọn New Mamdani FIS để áp dụng cho bài toán và tiến hành gán các biến vào, biến ra. Có 5 pop-up menu ( theo mặc định) để thay đổi các chức năng của quá trình suy diễn: And method: min được lựa chọn Or method: max được lựa chọn Implication method: min được lựa chọn Aggregation method: max được lựa chọn Defuzzyfication method: Centroid (phương pháp điểm trọng tâm) được lựa chọn. FIS Editor cho phép tùy ý lựa chọn số biến và đặt tên cho các biến đó, chọn hàm thuộc cho các biến (số lượng hàm thuộc, kiểu hàm thuộc, ..v…v), xây dựng luật hợp thành của các biến và tính giá trị rõ của biến ra từ các giá trị rõ của các biến vào. Trong khuôn khổ của bài toán tối ưu hóa bù công suất phản kháng trong lưới phân phối, tác giả sử dụng 2 biến vào và 1 biến ra: Biến vào 1: Sử dụng chỉ số tổn thất công suất tác dụng Power Loss Index (PLI) để đặc trưng cho tổn thất công suất tác dụng. PLI được xác định như sau [12], [13]: (3.13) Trong đó: : Độ giảm tổn thất công suất tác dụng trong lưới giữa khi không bù và khi bù hết phụ tải phản kháng tại nút i. :Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới khi không bù. : Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới khi bù hết phụ tải phản kháng tại nút i. giá trị lớn nhất của lượng giảm tổn thất công suất tác dụng trong lưới giữa khi không bù và khi bù hết phụ tải phản kháng tại nút thứ i. giá trị nhỏ nhất của lượng giảm tổn thất công suất tác dụng trong lưới giữa khi không bù và khi bù hết phụ tải phản kháng tại nút thứ i. Lượng giảm tổn thất công suất tác dụng trong lưới được tiêu chuẩn hóa một cách tuyến tính bằng các chỉ số PLI, nhận giá trị trong khoảng [0, 1], với lượng giảm tổn thất công suất tác dụng lớn nhất nhận giá trị 1 và lượng giảm tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất nhận giá trị 0. Biến vào 2: Biến vào 2 là điện áp nút của lưới trong hệ tương đối (p.u): (3.14) Trong đó: : Điện áp nút i : Điện áp định mức của lưới. Theo [7-13] nhận các giá trị trong khoảng [0.9, 1.1], tức là: (3.15) Biến ra: Chỉ số thích hợp để đặt tụ bù tại nút i – ký hiệu (Capacitor Suitability Index) nhận giá trị trong khoảng [0, 1]. CSI của nút nào càng lớn thì nút đó càng thích hợp để lắp đặt tụ bù. Chọn hàm thuộc (Membership Function) cho các biến: Tại cửa sổ Membership Function Editor có thể tùy ý chọn số lượng và kiểu hàm thuộc cho các biến như sau: Chọn 5 hàm thuộc cho chỉ số tổn thất công suất tác dụng Power Loss Index (PLI). Đó là: + L (Thấp), + LM (Trung bình-thấp), + M (Trung bình), + HM (Trung bình-cao), + H (Cao). Các hàm thuộc này đều có dạng hình tam giác (Hình 3.13) Hình 3.13. Cửa sổ hàm thuộc của chỉ số tổn thất công suất tác dụng PLI (Power Loss Index) Chọn 5 hàm thuộc cho điện áp nút của lưới trong hệ đơn vị tương đối (p.u Nodal Voltage). Đó là: + L (Thấp), + LN (Bình thường-thấp), + N (Bình thường), + HN (Bình thường-cao), + H (Cao). Các hàm thuộc này có dạng hình tam giác và hình thang (Hình 3.14) Hình 3.14. Cửa sổ hàm thuộc của điện áp nút của lưới trong hệ đơn vị tương đối (p.u Nodal Voltage) Chọn 5 hàm thuộc cho Chỉ số thích hợp để đặt tụ bù CSI (Capacitor Suitability Index). Đó là: + L (Thấp), + LM (Trung bình-thấp), + M (Trung bình), + HM (Trung bình-cao), + H (Cao). Các hàm thuộc này đều có dạng hình tam giác (Hình 3.15) Hình 3.15. Cửa sổ hàm thuộc của Chỉ số thích hợp để đặt tụ bù CSI (Capacitor Suitability Index) Xây dựng các luật hợp thành sử dụng Rule Editor (Hình 3.16.a, 3.16.b) Luật hợp thành được tổng quát dưới dạng ma trận lựa chọn mờ, bao gồm 25 mệnh đề, mỗi mệnh đề đều có 2 biến vào và một biến ra (bảng 3.1). Ví dụ: If (nếu) PLI is (là) L and (và) Điện áp nút is (là) L then (thì) CSI is (là) LM. If (nếu) PLI is (là) L and (và) Điện áp nút is (là) LN then (thì) CSI is (là) LM. …………………………………………………………………………… If (nếu) PLI is (là) H and (và) Điện áp nút is (là) H then (thì) CSI is (là) LM. VÀ (AND) ĐIỆN ÁP NÚT (NODAL VOLTAGE) L LN N HN H PLI (POWER LOSS INDEX) L LM LM L L L LM M LM LM L L M HM M LM L L HM HM HM M LM L H H HM M LM LM Bảng 3.1. Ma trận lựa chọn mờ Hình 3.16a. Cửa sổ Rule Editor mô tả luật hợp thành mờ Hình 3.16b. Cửa sổ Rule Editor mô tả luật hợp thành mờ Hình 3.17. Cửa sổ Rule Viewer mô tả quan hệ giữa các biến vào và biến ra Rule Viewer (hình 3.17) cho người dùng thấy trực quan sự phụ thuộc của biến ra vào các biến vào như thế nào. Từ cửa sổ Rule Viewer, có thể xác định được giá trị rõ của biến ra CSI khi nhập các giá trị rõ của biến vào. Ví dụ: Biến vào có PLI = 0.72 và Nodal Voltage = 0.926 thì biến ra CSI = 0.74. Xác định chỉ số CSI cho các nút và sắp xếp các nút theo thứ tự chỉ số CSI giảm dần. Nút đứng đầu dãy sẽ có chỉ số CSI lớn nhất và là nút thích hợp nhất để đặt tụ bù. Xác định dung lượng bù tối ưu tại các nút Sử dụng thuật toán tìm kiếm thực nghiệm trong [8, 9, 10] Bù cho từng nút theo thứ tự đã sắp xếp ở trên với dung lượng bù tăng dần theo từng bước nguyên . Với mỗi giá trị của , tiến hành tính chế độ xác lập để xác định, dòng điện trên các đường dây, tổn thất công suất tác dụng trong lưới, hàm tiết kiệm, điện áp các nút. Sau mỗi lần tăng dung lượng bù theo bước , phải kiểm tra ràng buộc điện áp nút theo công thức (3.15) và sự gia tăng của hàm tiết kiệm theo công thức (3.11). Dung lượng bù tối ưu tại nút là dung lượng bù làm cho hàm tiết kiệm đạt giá trị cực đại. Khi không có sự gia tăng của hàm tiết kiệm, dung lượng bù tại nút đã đạt giá trị tối ưu, tiếp tục chuyển sang tính toán cho các nút thích hợp tiếp theo. Nếu hàm tiết kiệm khi tính toán ở nút sau mà không có sự gia tăng so với nút trước và ràng buộc điện áp (3.15) thoả mãn thì bài toán đã có lời giải tối ưu [9], [10]. Giải bài toán mẫu: H.T 1 2 6 9 3 4 5 8 7 Hình 3.18. Sơ đồ lưới phân phối Sơ đồ lưới phân phối theo [9], với các thông số: Nút 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P (kW) 1840 980 1790 1598 1610 780 1150 980 1640 Q (kVAR) 460 340 446 1840 600 110 60 130 200 Bảng 3.2. Thông số phụ tải tại các nút Từ nút i Tới nút i+1 Ri,i+1 () Xi,i+1() 0 1 0.1233 0.4127 1 2 0.0140 0.6051 2 3 0.7463 1.205 3 4 0.6984 2.6084 4 5 1.9831 1.7276 5 6 0.9053 0.7886 6 7 2.0552 1.164 7 8 4.7953 2.716 8 9 5.3434 3.0264 Bảng 3.3. Thông số các đường dây Bài toán đặt ra là cần phải xác định vị trí và dung lượng các tụ bù tối ưu để hàm tiết kiệm hàng năm là lớn nhất theo (3.11) và đảm bảo ràng buộc điện áp nằm trong phạm vi cho phép theo (3.12). Trình tự tính toán thực hiện theo lưu đồ thuật toán (hình 3.2): Chạy mô phỏng mạch điện (hình 3.19), tính toán chế độ xác lập, xác định điện áp các nút (bảng 3.4) và dòng điện các nhánh (bảng 3.5). Nút 8 và nút 9 không thỏa mãn điều kiện điện áp cho phép: ; Hình 3.19. Sơ đồ mô phỏng mạch điện Nút i V (p.u)-trước bù ∆P∑(i) (kW) PLI CSI 0 1 503.22 1 0.9942 502.68 0.0305 0.135 2 0.9895 503.16 0 0.08 3 0.9692 500.29 0.1819 0.237 4 0.9565 487.36 1 0.75 5 0.9320 494.79 0.5299 0.648 6 0.9243 501.39 0.1118 0.366 7 0.9105 502.20 0.0609 0.322 8 0.8880 501.02 0.1351 0.385 9 0.8726 500.35 0.1780 0.421 Bảng 3.4. Các thông số tính toán khi chưa bù Đường dây Khi chưa bù BÙ HẾT PHỤ TẢI PHẢN KHÁNG TẠI TỪNG TRẠM (NÚT) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (A) 0_1 309.11 305.28 306.44 306.10 299.63 305.94 308.52 308.81 308.55 308.35 1_2 262.21 262.30 259.37 258.99 252.26 258.79 261.56 261.88 261.59 261.37 2_3 236.48 236.56 236.63 233.22 226.62 233.01 235.82 236.14 235.85 235.62 3_4 192.04 192.10 192.16 192.38 181.53 188.17 191.30 191.66 191.32 191.04 4_5 142.14 142.19 142.23 142.40 143.47 140.8 141.83 141.99 141.89 141.85 5_6 102.71 102.75 102.78 102.90 103.67 103.19 102.53 102.63 102.61 102.66 6_7 84.44 84.47 84.5 84.60 85.23 84.84 84.53 84.36 84.34 84.4 7_8 58.20 58.22 58.24 58.31 58.75 58.48 58.26 58.24 58.01 58.04 8_9 36.17 36.19 36.20 36.24 36.51 36.34 36.21 36.20 36.25 36.05 Bảng 3.5. Dòng điện nhánh đường dây khi chưa bù và khi bù hết phụ tải phản kháng ở từng trạm (nút) Đường dây Khi chưa bù BÙ HẾT PHỤ TẢI PHẢN KHÁNG TẠI TỪNG TRẠM (NÚT) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 TỔN THẤT CSTD TRÊN CÁC ĐƯỜNG DÂY (kW) 0_1 35.34 34.47 34.74 34.66 33.21 34.62 35.21 35.28 35.22 35.17 1_2 2.89 2.89 2.83 2.82 2.67 2.81 2.87 2.88 2.87 2.87 2_3 125.21 125.29 125.36 121.78 114.98 121.56 124.51 124.85 124.54 124.30 3_4 77.27 77.32 77.37 77.54 69.04 74.19 76.68 76.96 76.69 76.47 4_5 120.20 120.28 120.35 120.64 122.46 117.94 119.67 119.94 119.78 119.71 5_6 28.65 28.67 28.69 28.76 29.19 28.92 28.55 28.61 28.60 28.62 6_7 43.96 43.99 44.02 44.13 44.79 44.38 44.06 43.88 43.86 43.92 7_8 48.73 48.76 48.80 48.91 49.65 49.20 48.83 48.80 48.41 48.46 8_9 20.97 21.00 21.01 21.05 21.37 21.17 21.02 21.01 21.06 20.83 Tổng tổn thất CSTD ∆P∑ (kW) 503.22 502.68 503.16 500.29 487.36 494.79 501.39 502.20 501.02 500.35 Lượng giảm tổn thất CS (kW) 0.54 0.06 2.93 15.85 8.43 1.82 1.02 2.19 2.87 Chỉ số PLI 0.030 0.000 0.182 1.000 0.530 0.112 0.061 0.135 0.178 Bảng 3.6. Tổn thất CSTD trên các nhánh đường dây khi chưa bù và khi bù hết phụ tải phản kháng từng trạm (nút) Xác định tổn thất công suất tác dụng (CSTD) theo công thức (3.4) sử dụng MS Excel. Tổn thất công suất tác dụng khi chưa bù là 503.22 kW (bảng3.4). Tổn thất công suất tác dụng ∆P∑(i) khi bù hết phụ tải phản kháng lần lượt ở từng nút phụ tải (từ nút 1 đến nút 9) được ghi ở bảng 3.6. Chỉ số PLI của từng nút được xác định theo công thức (3.13) và kết quả được ghi ở (bảng 3.6). Sử dụng FIS xác định chỉ số CSI cho từng nút. Theo kết quả tính toán, nút bù thích hợp được xắp xếp theo thứ tự giảm dần xét theo chỉ số CSI: 4, 5, 9, 8, 6, 7, 3, 1, 2 (bảng 3.4). Bù cho từng nút theo thứ tự đã sắp xếp ở trên với dung lượng bù tăng dần theo từng bước nguyên kVAr. Sau mỗi lần tăng dung lượng bù, phải kiểm tra ràng buộc điện áp nút theo (3.15) và sự gia tăng của hàm tiết kiệm hằng năm theo (3.11). Bù cho nút 4 với dung lượng bù tăng dần theo từng bước nguyên kVAr. Kết quả tính toán gồm có: dòng điện, tổn thất công suất, lượng giảm tổn thất CSTD, tiết kiệm (bảng 3.7a, 3.7b và hình 3.20, 3.21) và điện áp tại các nút theo dung lượng bù nút 4 (bảng 3.8 và hình 3.22). Đường dây Khi chưa bù BÙ TRẠM (NÚT) 4 THEO CÁC BƯỚC NGUYÊN CỦA DUNG LƯỢNG BÙ (N x 150 kVAr) 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (A) 0_1 309.11 308.11 307.16 306.24 305.36 304.53 303.72 302.96 302.24 1_2 262.21 261.14 260.12 259.14 258.20 257.31 256.47 255.67 254.92 2_3 236.48 235.39 234.35 233.36 232.42 231.53 230.69 229.90 229.16 3_4 192.04 190.83 189.69 188.60 187.57 186.61 185.70 184.86 184.09 4_5 142.14 142.25 142.36 142.46 142.57 142.68 142.79 142.90 143.00 5_6 102.71 102.79 102.87 102.94 103.02 103.10 103.18 103.26 103.33 6_7 84.44 84.51 84.57 84.64 84.70 84.76 84.83 84.89 84.96 7_8 58.20 58.25 58.29 58.34 58.38 58.42 58.47 58.51 58.56 8_9 36.17 36.20 36.23 36.26 36.28 36.31 36.34 36.37 36.39 TỔN THẤT CSTD Ở CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (kW) 0_1 35.34 35.12 34.90 34.69 34.49 34.30 34.12 33.95 33.79 1_2 2.89 2.86 2.84 2.82 2.80 2.78 2.76 2.75 2.73 2_3 125.21 124.05 122.96 121.92 120.94 120.02 119.15 118.33 117.57 3_4 77.27 76.30 75.39 74.53 73.71 72.96 72.25 71.60 71.00 4_5 120.20 120.38 120.57 120.74 120.93 121.11 121.30 121.49 121.66 5_6 28.65 28.70 28.74 28.78 28.82 28.87 28.91 28.96 29.00 6_7 43.96 44.03 44.10 44.17 44.23 44.30 44.37 44.43 44.50 7_8 48.73 48.81 48.88 48.96 49.03 49.10 49.18 49.25 49.33 8_9 20.97 21.01 21.04 21.08 21.10 21.13 21.17 21.20 21.23 Tổng tổn thất CSTD (∆P∑) (kW) 503.22 501.27 499.42 497.69 496.06 494.57 493.22 491.96 490.82 Lượng giảm tổn thất CSTD (kW) 0 1.95 3.80 5.53 7.16 8.64 10.00 11.26 12.40 Tiết kiệm (USD) 0 1194.0 2282.4 3255.9 4126.6 4858.0 5458.2 5960.9 6349.2 Bảng 3.7a. Dòng điện trên đường dây và tổn thất CSTD khi bù theo từng bước nguyên của dung lượng bù tại nút 4 Đường dây Khi chưa bù BÙ TRẠM (NÚT) 4 THEO CÁC BƯỚC NGUYÊN CỦA DUNG LƯỢNG BÙ (N x 150 kVAr) 0 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (A) 0_1 309.11 301.56 300.92 300.33 299.77 299.26 298.79 298.36 297.98 1_2 262.21 254.22 253.56 252.96 252.40 251.89 251.44 251.03 250.68 2_3 236.48 228.48 227.85 227.27 226.75 226.28 225.87 225.52 225.23 3_4 192.04 183.38 182.73 182.16 181.65 181.22 180.85 180.56 180.33 4_5 142.14 143.11 143.22 143.33 143.44 143.55 143.66 143.77 143.88 5_6 102.71 103.41 103.49 103.57 103.65 103.73 103.81 103.88 103.96 6_7 84.44 85.02 85.08 85.15 85.21 85.28 85.34 85.41 85.47 7_8 58.20 58.60 58.65 58.69 58.73 58.78 58.82 58.87 58.91 8_9 36.17 36.42 36.45 36.48 36.50 36.53 36.56 36.59 36.62 TỔN THẤT CSTD Ở CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (kW) 0_1 35.34 33.64 33.50 33.36 33.24 33.13 33.02 32.93 32.84 1_2 2.89 2.71 2.70 2.69 2.68 2.66 2.66 2.65 2.64 2_3 125.21 116.88 116.23 115.64 115.11 114.64 114.22 113.87 113.58 3_4 77.27 70.46 69.96 69.52 69.13 68.81 68.53 68.31 68.13 4_5 120.20 121.84 122.03 122.22 122.41 122.59 122.78 122.97 123.16 5_6 28.65 29.04 29.09 29.13 29.18 29.22 29.27 29.31 29.35 6_7 43.96 44.57 44.63 44.70 44.77 44.84 44.90 44.98 45.04 7_8 48.73 49.40 49.48 49.55 49.62 49.70 49.77 49.86 49.92 8_9 20.97 21.26 21.30 21.33 21.36 21.39 21.43 21.46 21.50 Tổng tổn thất CSTD (∆P∑) (kW) 503.22 489.81 488.92 488.16 487.49 486.99 486.58 486.33 486.17 Lượng giảm tổn thất CSTD (kW) 0 13.41 14.30 15.06 15.72 16.23 16.64 16.89 17.05 Tiết kiệm (USD) 0 6607.9 6738.7 6747.8 6662.0 6411.3 6069.9 5574.7 4982.3 Bảng 3.7b. Dòng điện trên đường dây và tổn thất CSTD khi bù theo từng bước nguyên của dung lượng bù tại nút 4 Hình 3.20. Tổng tổn thất CSTD và lượng giảm tổn thất CSTD trong lưới theo dung lượng bù nút 4 Hình 3.21. Quan hệ hàm tiết kiệm theo dung lượng bù nút 4 Nút Khi chưa bù BÙ TRẠM (NÚT) 4 THEO CÁC BƯỚC NGUYÊN CỦA DUNG LƯỢNG BÙ (N x 150 kVAr) 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT ĐƯỜNG DÂY (p.u) 1 0.9938 0.9939 0.9940 0.9942 0.9943 0.9944 0.9945 0.9946 0.9947 2 0.9891 0.9894 0.9896 0.9899 0.9902 0.9904 0.9907 0.9909 0.9912 3 0.9689 0.9694 0.9700 0.9706 0.9711 0.9717 0.9723 0.9729 0.9734 4 0.9562 0.9569 0.9576 0.9583 0.9591 0.9598 0.9605 0.9612 0.9620 5 0.9317 0.9324 0.9331 0.9338 0.9345 0.9352 0.9359 0.9366 0.9373 6 0.9240 0.9247 0.9254 0.9261 0.9268 0.9275 0.9282 0.9289 0.9296 7 0.9101 0.9108 0.9115 0.9122 0.9129 0.9136 0.9143 0.9150 0.9157 8 0.8877 0.8999 0.9006 0.9013 0.9020 0.9027 0.9033 0.9040 0.9047 9 0.8722 0.8843 0.8849 0.8856 0.8863 0.8869 0.8876 0.8883 0.8889 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT ĐƯỜNG DÂY (p.u) 1 0.9948 0.9949 0.9950 0.9951 0.9952 0.9953 0.9954 0.9955 2 0.9915 0.9917 0.9920 0.9923 0.9925 0.9928 0.9931 0.9933 3 0.9740 0.9746 0.9752 0.9757 0.9763 0.9769 0.9775 0.9780 4 0.9627 0.9634 0.9642 0.9649 0.9656 0.9664 0.9671 0.9678 5 0.9381 0.9388 0.9395 0.9402 0.9409 0.9416 0.9423 0.9431 6 0.9303 0.9310 0.9317 0.9324 0.9331 0.9338 0.9345 0.9353 7 0.9164 0.9171 0.9178 0.9185 0.9191 0.9198 0.9205 0.9212 8 0.9054 0.9061 0.9068 0.9075 0.9082 0.9088 0.9095 0.9102 9 0.8896 0.8903 0.8910 0.8916 0.8923 0.8930 0.8937 0.8944 Bảng 3.8. Điện áp tại các nút đường dây khi bù theo từng bước nguyên của dung lượng bù tại nút 4 Hình 3.22. Quan hệ điện áp các nút theo dung lượng bù nút 4 (1) Điện áp nút 1 (5) Điện áp nút 5 (9) Điện áp nút 9 (2) Điện