Bài giảng Giải tích hệ thống điện - Chương 9: Chế độ làm việc kinh tế của hệ thống điện - Đặng Tuấn Khanh

l km


Phân bố tối ưu công
suất NMĐ và tổng chi phí
sản xuất điện năng:
Không tính tổn hao
Có tính tổn hao
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 15
VII. Bài tập
Xác định các thông số:
29
 
 
cos 360
sin 270
P S MW
Q S MW


 
 
   
   
1 0 1 1 0 1
2 0 2 1 0 2
15,84 ; 55, 97
10, 44 ; 36,89
R r l X x l
R r l X x l
     
     
VII. Bài tập
Khi không tổn hao:
Giải ra:
30
1 2 
1 2 360ptP P P  
 
 
1
2
185,3
174, 7
P MW
P MW


SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 16
VII. Bài tập
Khi không tổn hao:
Tính công suất phản kháng:
Tổn thất:
Công suất NMĐ:
31
1 1
2 2
1 2
185, 3
174, 7
270
Q P
Q P
Q Q
  

  
 
 
1
2
138, 97
131, 03
Q MVar
Q MVar
 
 

 
 
1
2
17, 56
10, 287
P MW
P MW
 
 
 
 
1
2
62
36, 35
Q MVar
Q MVar
 
 
 
 
202,86
184, 98
NMDI
NMDI
P
P
MVar
MVar


 
 
201
167, 38
NMDI
NMDI
Q MVar
Q MVar


VII. Bài tập
Khi không tổn hao:
Tổng chi phí
32
 
 
 
1
2
587 tan/
686, 27 tan/
1273, 27 tan/
Z g
Z g
Z g



SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 17
VII. Bài tập
Khi có tổn hao:
Điều kiện phân bố công suất tối ưu:
33
1 2
1 21 1P P
 
 

 
1 1 1 2 2 2
1 22 2
1 2
2 2;P P
P P R P P R
P U P U
 
 
   
 
Với:
Bước 1: Thế số vào hệ (dò tìm tổn thất ΔP các NMĐ)
1 2
1 2
1 1 2 2
2 2
2 21 1
ptP P P
P R P R
U U
 
 

 
1
2
183,5( )
176, 5( )
P MW
P MW
 
 
VII. Bài tập
Khi có tổn hao:
Tìm Q:
34
Tổn thất:
1 1
2 2
1 2
185, 3
174, 7
270
Q P
Q P
Q Q
  

  
 
 
1
2
138, 97
131, 03
Q MVar
Q MVar
 
 

 
 
 
1
2
17, 56
10, 287
27, 72
P MW
P MW
P MW
 
 
  
 
 
1
2
62
36, 35
Q MVar
Q MVar
 
 
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 18
VII. Bài tập
Khi có tổn hao:
35
Bước 2: giải lại có tính tổn thất
1 2
1 2
1 1 2 2
2 2
2 21 1
ptP P P P
P R P R
U U
 
   

 
1
2
201, 6( )
186,12( )
P MW
P MW
 
 
 
 
1
2
199, 27
183,97
Q MVar
Q MVar
 
 
VII. Bài tập
So sánh hai cách tính:
Sai số:
36
Cách
tính
Phụ tải
MW
Tổn thất
MW
Công suất Chi phí tấn/giờ
P1 P2 ΔP1 ΔP2 PMNĐI PMNĐII Z1 Z2 ZΣ
Không
tổn thất
185,3 174,7 17,56 10,29 202,85 185 587 686,27 1273,27
Có
tổn thất
196,2
6
191,4
6
24,92 15,63 221,18 207,1 600 702,23 1302,23
1302, 23 1273, 27 .100% 2, 23%
1302, 23
Z   
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 19
VII. Bài tập
Ví dụ 4: Cho trạm biến áp 110/15 kV có 2 MBA:
MBA1: 10 MVA
MBA2: 16 MVA
Hãy xác định điều kiện làm việc kinh tế ?
Tham số MBA:
37
MBA ΔP0 (kW) ΔPk (kW)
1 14 60
2 21 85
VII. Bài tập
Ví dụ 4 Cho trạm biến áp 110/15 kV có 2 MBA:
Ta có 3 chế độ làm việc:
a. Làm việc MBA1
b. Làm việc MBA2
c. Làm việc cả 2 MBA
38
   
0 0
2 2
5, 09( )
b a
gh
N a N b
a b
P PS P P
S S
MVA
 
 
  

 

 

Công suất giới hạn
giữa 2 chế độ a và b
   
0 0
2 2
10,92( )
c b
gh
N b N c
b c
P PS P P
S S
MVA
 
 
  

 

 

Công suất giới hạn
giữa 2 chế độ b và c
10,92( )MVA5, 09( )MVA
Chế độ a Chế độ b Chế độ c
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 20
VII. Bài tập
39
Cho HTĐ có 4 tổ MF:
 
 
 
 
2 3
1 1 1
2 3
2 2 2
2 3
3 3 3
2 3
4 4 4
0, 27. 83, 2. 2473,5 .10
0,31. 74, 5. 2366, 7 .10
0,18. 97, 4. 2105, 7 .10
0, 22. 87, 5. 2307,5 .10
Z P P
Z P P
Z P P
Z P P
  
  
  
  
Phụ tải yêu cầu: 430 MW
Phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy ? Tức là mỗi tổ 
máy phát công suất bao nhiêu ? Chi phí từng tổ máy là 
bao nhiêu ? Tổng chi phí 4 tổ máy là bao nhiêu ?
VII. Bài tập
Giải bằng phương pháp Lagrange:
40
Hàm mục tiêu
Hàm ràng buộc
1 2 3 4 minZ Z Z Z Z     
   1 2 3 4 1 2 3 4430 0ptW P P P P P P P P P          
L Z W 
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 21
VII. Bài tập
41
Lấy đạo hàm riêng L và giải hệ phương trình:
1
1
2
2
3
3
4
4
0,54 82,3 0
0, 62 74,5 0
0, 36 97, 4 0
0, 44 87,5 0
L P
P
L P
P
L P
P
L P
P





   


   


   


   

1 2 3 4 430P P P P   
137,83 
1
2
3
4
101,166
102,144
112, 304
114,385
P MW
P MW
P MW
P MW
 
 
 
 
VII. Bài tập
42
 
 
 
 
2 3 6
1 1 1
2 3 6
2 2 2
2 3 6
3 3 3
2 3 6
4 4 4
0, 27. 83, 2. 2473,5 .10 13,654.10 ( / )
0,31. 74,5. 2366,7 .10 13, 211.10 ( / )
0,18. 97, 4. 2105,7 .10 15,314.10 ( / )
0, 22. 87,5. 2307,5 .10 15,195.10 ( / )
Z P P d g
Z P P d g
Z P P d g
Z P P d g
   
   
   
   
657,374.10 ( / )Z d g 
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 22
VII. Bài tập
43
6
1
6
2
6
3
6
4
13,654.10 ( / )
13, 211.10 ( / )
15,314.10 ( / )
15,195.10 ( / )
Z d g
Z d g
Z d g
Z d g




657,374.10 ( / )Z d g 
1
2
3
4
101,166
102,144
112, 304
114, 385
P MW
P MW
P MW
P MW
 
 
 
 
1 2 3 4 430P P P P   
Kết quả: sự phân bố giữa các tổ máy phát 1-2-3-4
VII. Bài tập
44
Cho trạm biến áp 110/22 kVcó 2 MBA vận hành song song:
Tính toán chế độ làm việc kinh tế của trạm biến áp 110/22 kV trên ? 
MBA ΔP0 ΔPN GHI CHÚ
25MVA 20KW 87KW
40MVA 46KW 120KW
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 23
VIII. Có xét đến ràng buộc
45
 Xét lại bài toán không ràng buộc công suất P của từng máy phát
và bỏ qua tổn hao công suất: Cho hai tổ máy phát có hàm chi phí
3 2
1 1 1
3 2
2 2 2
8.10 .P 10.P ($ / )
9.10 .P 8.P ($ / )
Z hr
Z hr


 
 
Biết phụ tải thay đổi từ 500MW đến 1500MW. Hãy phân bố tối
ưu 02 tổ máy  Kết quả
P TẢI 
MW
P1
MW
P2
MW
ε Ztổng
$/hr
500 206 294 13.29 5529
600
1500
VIII. Có xét đến ràng buộc
46
 Kết quả P TẢI 
MW
P1
MW
P2
MW
ε Ztổng
$/hr
500 206 294 13.29 5529
600 259 341 14.14 6901
700 312 388 14.99 8358
800 365 435 15.84 9899
900 418 482 16.68 11525
1000 471 529 17.53 13235
1100 524 576 18.38 15030
1200 576 624 19.22 16910
1300 629 671 20.07 18875
1400 682 718 20.92 20921
1500 735 765 21.76 23058
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 24
VIII. Có xét đến ràng buộc
47
 Xét lại bài toán có ảnh hưởng ràng buộc công suất P của từng
máy phát và bỏ qua tổn hao công suất: Cho hai tổ máy phát có
hàm chi phí
3 2
1 1 1
3 2
2 2 2
8.10 .P 10.P ($ / )
9.10 .P 8.P ($ / )
Z hr
Z hr


 
 
Biết phụ tải thay đổi từ 500MW đến 1000MW. Hãy phân bố tối
ưu 02 tổ máy  Kết quả
i,min i,maxiP P P 
Xét lại bài toán trên:
1
2
100 600
400 1000
P
P
 
 
VIII. Có xét đến ràng buộc
48
 Phân tích:
P2min = 400 MW
P1max = 600 MW
Máy 1 
Quyết định
Máy 2 
Quyết định
Máy 1 và 2 
Quyết định
2 115.2($ / hr)  
P1 = 325 MW
P∑ = 725 MW
P∑ = 1244 MW
1 219.6($ / hr)  
P2 = 644 MW
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 25
VIII. Có xét đến ràng buộc
49
 Kết quả
P TẢI 
MW
P1
MW
P2
MW ε
Ztổng
$/hr
500 206 294 ε1 Z
600 259 341 ε1 Z
700 312 388 ε1 Z
725 325 400 15.2 8735
800 365 435 15.84 9899
900 418 482 16.68 11525
1000 471 529 17.53 13235
1100 524 576 18.38 15030
1200 576 624 19.22 16910
1244 600 644 19.60 17760
1300 629 671 ε2 Z
1400 682 718 ε2 Z
1500 735 765 ε2 Z
VIII. Có xét đến ràng buộc
50
 Xét lại bài toán khi có ảnh hưởng tổn hao công suất: Cho hai
tổ máy phát có hàm chi phí
1 2
1 2
1 1 2 2
2 2
2 21 1
ptP P P P
P R P R
U U
 
   

 
 Hàm tổn thất:  
1 1
. .
N N
i ij j
i j
P P B P
 
  
 Ví dụ: 4 5 52 21 1 2 21.5.10 . 2.10 . 3.10. .P P PP P
     
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 26
VIII. Có xét đến ràng buộc
51
 Xét lại bài toán khi có ảnh hưởng tổn hao công suất: Cho hai
tổ máy phát làm việc có hàm tổn thất công suất như sau:
Đang vận hành tối ưu:
4 5 52 2
1 1 2 21.5.10 . 2.10 . 3.10. .P P PP P
     
1 2
1 21 1
16
P P
 
 
 
 
Pi
i
P
P




VIII. Có xét đến ràng buộc
52
 Xét lại bài toán khi có ảnh hưởng tổn hao công suất: Cho hai
tổ máy phát làm việc có hàm tổn thất công suất như sau:
Đang vận hành tối ưu:
4 5 52 2
1 1 2 21.5.10 . 2.10 . 3.10. .P P PP P
     
1 2
1 21 1
16
P P
 
 
 
 
Pi
i
P
P




1
2
282
417
19.5
679.5
8357($ / hr)
L
P MW
P MW
P MW
P MW
Z 


 


SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 27
VIII. Có xét đến ràng buộc
53
 Bài giải: 1 2
1 21 1
16
P P
 
 
 
 
3
1 1
4 5
1 1 2
3
2 2
5 5
2 2 2
1616.10 . 10
1 1 (3.10 2.10 )
18.10 . 8
1 1 (6.10 2.1
6
0 )
1
P
P
P
P P
P
P P





 

 

 
  

 
  
3 5
1 2
5 3
1 2
20,8.10 32.10 6
32.10 18,96.10 8
P P
P P
 
 
 
 
1
2
282
417
P MW
P MW


VIII. Có xét đến ràng buộc
54
 Bài giải: Kết quả tổn thất, công suất tải và tổng chi phí
1 2
1 2
19.5
679.5
8357($ / hr)
L
P MW
P P P P MW
Z Z Z
 
    
  
SINH VIÊN:............................................ 12/10/2013
VẬN HÀNH HTĐ 
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH 28
Kết thúc chương 9
55