Bài giảng Vận hành và điều khiển hệ thống điện - Chương 1: Đại cương về hệ thống điện - Võ Ngọc Điều

g thức điều khiển phân tán. 
815
– Device
– Remote Terminal Unit (RTU)
– Master station (MS)
– Regional control centers
– Utility control center
– Pool control center
– Interconnection coordinator
* Phân cấp điều khiển trong HTĐ
16
Cấu trúc điều khiển phân cấp của HTĐ
PS ControlsUtility Control Center
Interconnection Coordinator 
Pool Control Center
Regional Control Center Regional Control Center
MS
RTU
Device
MS
RTU
Device
MS
RTU
Device
MS
RTU
Device
.
.
.
.
.
.
.
917
Các trường hợp có thể sử dụng điều khiển tập 
trung:
– Điều chỉnh tần số.
– Điều phối công suất phát giữa các nhà máy điện.
– Đánh giá và nâng cao an ninh của HTĐ.
– Quy hoạch nguồn phát.
18
Các trường hợp có thể sử dụng điều khiển phân 
bố:
– Điều khiển tốc độ máy phát.
– Điều khiển điện áp đầu cực máy phát.
– Bảo vệ thiết bị chống lại các sự cố quá dòng và quá 
áp.
10
19
a. Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng diễn ra hầu
như đồng thời.
b. HTĐ là một hệ thống nhất của các phần tử trong
HTĐ. Chúng luôn luôn có những mối liên hệ hết sức
mật thiết với nhau.
Tóm lại:
20
c. Các quá trình diễn ra trong HTĐ rất nhanh.
d. HTĐ có liên quan mật thiết đến tất cả các ngành và
mọi lĩnh vực sản xuất sinh hoạt của nhân dân.
e. HTĐ phát triển liên tục trong không gian và thời
gian.
11
21
a. Đảm bảo hiệu quả kinh tế.
b. Đảm bảo chất lượng điện năng.
c. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục.
d. Đảm bảo tính linh hoạt và đáp ứng đồ thị phụ tải.
2. Các yêu cầu cơ bản của HTĐ
22
- Việc thiết lập sự hài hòa của các yêu cầu cơ bản
trên là lời giải của bài toán tối ưu đa mục tiêu.
- Để đảm bảo được những yêu cầu chặt chẽ trên,
HTĐ phải luôn luôn được giám sát và vận hành hợp
lý nhất.
12
23
1. Các chế độ của HTĐ
2. Tính kinh tế và sự điều chỉnh chế độ của HTĐ
II. Các chế độ của HTĐ và tính kinh tế
24
* Chế độ của HTĐ: là một trạng thái nhất định nào đó
mà được thiết lập bởi các tham số như điện áp, tần số,
dòng điện, công suất,Các tham số này gọi là tham số
chế độ.
* Các chế độ làm việc cơ bản của HTĐ:
- Chế độ xác lập.
- Chế độ quá độ.
1. Các chế độ làm việc của HTĐ 
13
25
Chế độ xác lập: là chế độ trong đó các thông số chế
độ (U, I, P, Q, δ ... ) biến thiên rất nhỏ quanh giá trị
trung bình, có thể xem như là hằng số.
+ Chế độ xác lập bình thường
+ Chế độ xác lập sau sự cố
+ Chế độ sự cố xác lập
26
* CHẾ ĐỘ XÁC LẬP BÌNH THƯỜNG 
Chế độ xác lập bình thường? là chế độ làm việc
bình thường của HTĐ. HTĐ được thiết kế để làm
việc với các chế độ xác lập này. Với chế độ xác lập
bình thường, đòi hỏi thỏa mãn các chỉ tiêu sau:
* Chất lượng điện năng.
* Độ tin cậy cung cấp điện.
* Hiệu quả kinh tế (chi phí sản xuất điện
năng nhỏ nhất).
* An toàn cho người và thiết bị.
14
27
* CHẾ ĐỘ XÁC LẬP SAU SỰ CỐ
Chế độ xác lập sau sự cố?
Cũng là chế độ đã được tính đến trước vì sự cố là
không thể tránh khỏi trong vận hành HTĐ. Trong
chế độ này các chỉ tiêu về:
- Chất lượng điện năng.
- Độ tin cậy cung cấp điện.
- Hiệu quả kinh tế (chi phí sản xuất điện 
năng nhỏ nhất).
- An toàn cho người và thiết bị.
bị giảm đi.
A B
28
* CHẾ ĐỘ SỰ CỐ XÁC LẬP
Chế độ sự cố xác lập?
Chế độ này KHÔNG ĐƯỢC PHÉP gây hại và 
duy trì quá thời hạn cho phép.
15
29
Chế độ quá độ: là chế độ các thông số chế độ (U, I, 
P, Q, δ ... ) biến thiên mạnh theo thời gian. Người ta 
lại phân thành hai loại chế độ quá độ.
+ Chế độ quá độ bình thường.
+ Chế độ quá độ sự cố.
30
* CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ BÌNH THƯỜNG 
Chế độ quá độ bình thường? xảy ra thường xuyên
khi HTĐ chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ
xác lập khác.
Yêu cầu đối với chế độ này là KẾT THÚC
NHANH và các thông số biến đổi TRONG GIỚI
HẠN CHO PHÉP.
16
31
* CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ SỰ CỐ
Chế độ quá độ sự cố?
Chế độ quá độ sự cố: xảy ra khi có sự cố trong hệ
thống điện.
Yêu cầu đối với chế độ này là không gây hại cho hệ
thống điện và phải được loại trừ nhanh nhất có thể.
32
- Tính kinh tế của HTĐ được đặc trưng bởi chi phí cực
tiểu để việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
- Tính kinh tế của HTĐ cũng có thể được thể hiện ở
mức thu lợi nhuận cao nhất và đáp ứng được đầy đủ nhu
cầu của các hộ dùng điện.
2. Tính kinh tế
17
33
- Chỉ tiêu kinh tế có thể được xem xét dưới góc độ giá
thành kWh điện năng hữu ích.
- Chỉ tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giá nhiên
liệu, giá thiết bị, yêu cầu và đặc điểm dùng điện, các
điều kiện thiên văn, thủy văn  và đặc biệt là phương
thức vận hành HTĐ.
34
Để đảm bảo tính kinh tế của HTĐ cần:
a. Xác định sự phân bố công suất tối ưu giữa các phần
tử của hệ thống điện như giữa máy phát với máy bù
đồng bộ, lò hơi 
b. Lựa chọn tốt nhất tổ hợp các phần tử của hệ thống.
Hao tổn trong các phần tử bao gồm hai thành phần
là tổn hao không tải và tổn hao phụ thuộc
c. Xác định quy luật vận hành tối ưu của từng phần tử
và của cả hệ thống.
18
35
1. Nhiệm vụ chung
2. Thử nghiệm
3. Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm
4. Sửa chữa định kỳ
III. Nhiệm vụ vận hành HTĐ
36
Khi vận hành các phần tử cần phải hoàn thành các nhiệm vụ
để đảm bảo thực hiện tốt những yêu cầu cơ bản như:
a. Đảm bảo cung cấp điện đầy đủ, liên tục và tin cậy cho hộ
tiêu thụ để đảm bảo sự làm việc liên tục của thiết bị.
b. Giữ được chất lượng điện năng cung cấp (U, f).
1. Nhiệm vụ chung
19
37
c. Đáp ứng được đồ thị phụ tải hàng ngày một cách linh
hoạt.
d. Đảm bảo được tính kinh tế cao của thiết bị làm việc,
e. Đồ thị phụ tải phải được san bằng tốt nhất.
f. Đảm bảo giá thành sản xuất, truyền tải và phân phối
thấp nhất.
38
Việc thử nghiệm các thiết bị được tiến hành để kiểm tra và đánh
giá trạng thái của thiết bị. Khối lượng công việc thử nghiệm tùy
vào loại thiết bị và mục đích thử nghiệm.
a. Sau mỗi lần đại tu.
b. Khi có sự sai lệch thông số so với giá trị chuẩn một cách hệ
thống mà cần phải giải thích rõ nguyên nhân của sự sai lệch này.
c. Định kỳ sau một thời gian nhất định tính từ khi thiết bị bắt đầu
được đưa vào vận hành.
2. Thử nghiệm
20
39
Sau khi thử nghiệm, các kết quả sẽ được phân tích chi tiết để
đưa ra các kết luận và đánh giá:
a. Xác định hiệu quả của việc thay đổi cấu trúc thiết bị.
b. Xác định chỉ tiêu vận hành liên quan đến công tác hiệu
chỉnh hay thay đổi nhiên liệu.
3. Phân tích thử nghiệm
40
c. Thiết lập các đặc tính chế độ, công nghệ khác.
d. Giải thích nguyên nhân của sự sai lệch thông số của thiết
bị:
- Bằng các thực nghiệm để xác định được các đặc tính
phụ trợ cần thiết.
- Từ kết quả phân tích, xác định nguyên nhân sai lệch và
đưa ra giải pháp khắc phục.
21
41
Sự làm việc lâu dài, liên tục và ổn định của thiết bị trong HTĐ
được đảm bảo bởi chế độ sửa chữa phòng ngừa theo kế hoạch.
Có các loại sửa chữa:
a. Đại tu.
b. Bảo dưỡng định kỳ.
c. Ngoài ra, còn có sửa chữa sự cố và khôi phục sự cố.
4. Sửa chữa định kỳ
42
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Phân bố phụ tải
22
43
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tăng trưởng tải đỉnh từ năm 1996 đến 2008
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 N¨m
MW
HTĐ QG
Bắc
Trung
Nam
44
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tăng trưởng sản lượng điện từ năm 1996 đến 2008
0
20000
40000
60000
80000
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
n¨m
triÖu kWh
HTĐ QG
Bắc
Trung
Nam
23
45
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Cơ cấu phụ tải năm 2008
 Các hoạt động 
khác
3.52%
 Quản lý & Tiêu 
dùng dân cư
40.45%
 Thương nghiệp 
& K.Sạn NH
4.92%
 Công nghiệp & 
Xây dựng
50.13%
Nông,lâm nghiệp & 
Thuỷ sản, 
0.99%
46
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tốc độ tăng phụ tải trước giờ cao điểm
24
47
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tốc độ giảm tải sau giờ cao điểm
48
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Phụ tải đặc trưng cho thời gian công tác phù hợp trong ngày và tuần
25
49
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Phụ tải đặc trưng cho thời gian công tác phù hợp trong ngày và tuần
50
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Nguyên tắc phủ biểu đồ phụ tải
Phủ biểu đồ phủ tải HTĐ Quốc gia trong giai đoạn hiện nay được sắp xếp 
theo thứ tự ưu tiên sau: 
+ Huy động theo các yêu cầu kỹ thuật (bù điện áp, chống quá tải...)
+ Huy động theo các yêu cầu khách quan khác (tưới tiêu, giao thông vận 
tải ...)
+ Huy động theo các ràng buộc trong hợp đồng mua bán điện
+ Huy động theo tính toán tối ưu và tính toán thị trường điện 
Quản lý cắt tải
Thứ tự ưu tiên:
+ Mức độ quan trọng của cơ cấu tải (công nghiệp -> sinh hoạt)
+ Mức độ quan trọng của các đơn vị (Hà Nội -> Sơn La)
Quản lý cắt tải:
+ Công bố công suất khả dụng tuần (MW)
+ Theo bảng sa thải phụ tải được lệnh trực tiếp từ A0 do các sự cố trên 
HTĐ
Nhìn chung, việc thống kê sản lượng, công suất cắt tải là rất khó 
chính xác.
26
51
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ đồ phân bố nguồn nhiên liệu ở 03 vùng như sau:
Phân bổ nguồn nhiên liệu – M Bắc
52
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ đồ phân bố nguồn nhiên liệu ở 03 vùng như sau:
Phân bổ nguồn nhiên liệu – M Trung
27
53
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ đồ phân bố nguồn nhiên liệu ở 03 vùng như sau:
Phân bổ nguồn nhiên liệu – M Nam
54
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ đồ phân bố chung trên cả nước như sau
28
55
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ đồ phân bố chung trên cả nước như sau
56
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Công suât đặt của từng loại nhà máy năm 2008
29
57
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tương quan giữa công suất đặt – tải qua các năm (từ 2000 đến 2010)
58
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Chế độ vận hành các NMĐ
- Thuỷ điện: 
Theo đặc tính vận hành tổ máy
Có khả năng ngừng và khởi động thường xuyên
Có khả năng chạy bù
Có khả năng điều tần (Hoà Bình, Trị An, Đa Nhim,...)
- Nhiệt điện than dầu, GT+ST
Theo đặc tính vận hành tổ máy
Vận hành ít điều chỉnh do tốc độ tăng giảm tải chậm 
- Gasturbine chạy khí hoặc dầu:
Theo đặc tính vận hành tổ máy
Vận hành liên tục hoặc phủ đỉnh
30
59
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Chế độ khai thác các NMĐ
- Thuỷ điện
Theo điều tiết hồ chứa
Theo các ràng buộc hợp đồng mua bán điện
Kế hoạch sửa chữa lớn thường được bố trí vào mùa khô do sản lượng 
ít hơn so với mùa lũ 
- Nhiệt điện than dầu
Theo các ràng buộc hợp đồng mua bán điện
Huy động cao trong mùa khô, huy động tối thiểu trong mùa lũ (đảm bảo 
công suất đỉnh, chống quá tải, bù điện áp...)
Kế hoạch sửa chữa lớn thường được bố trí vào mùa lũ
60
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Chế độ khai thác các NMĐ
- Gasturbine chạy dầu:
Theo các ràng buộc hợp đồng mua bán điện
Chạy ở chế độ phủ đỉnh, chống quá tải, bù áp hoặc theo yêu cầu đặc 
biệt khác
Huy động lấy sản lượng nếu thiếu điện năng trong mùa khô
Kế hoạch sửa chữa theo EOH (số giờ vận hành tương đương)
- Gasturbine chạy khí và đuôi hơi:
Theo các ràng buộc hợp đồng mua bán điện
Huy động cao trong mùa khô, giảm khai thác trong mùa lũ (đảm bảo 
công suất đỉnh, chống quá tải, bù điện áp...)
Kế hoạch sửa chữa theo EOH (số giờ vận hành tương đương) .
31
61
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Quản lý 
công tác 
nguồn
62
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Thứ tự khai thác 
các nguồn điện
32
63
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Thứ tự khai thác 
các nguồn điện
64
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Tổng quan về hệ thống truyền tải 
33
65
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Chiều dài đường dây
66
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Trạm biến áp năm 2008
Cấp điện áp M Bắc M Trung M Nam Tổng cộng
500 kV Số trạm 4 2 5 11
Dung lượng
(MVA) 2250 1350 3450 7050
220 kV Số trạm 29 9 34 72
Dung lượng
(MVA) 6314 1814 9716 17844
34
67
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Nhập khẩu điện
Nhập khẩu điện từ Trung Quốc cung cấp cho một số phụ tải tại miền 
Bắc:
- Qua đường dây 110 kV: 150MW, 2,5 triệu kWh/ngày
- Qua đường dây 220kV:350MW, 6,8 triệu kWh/ngày HĐ mua bán 
điện TQ qua đường dây 220kV:
- Qua đường dây Mã Quan - Hà Giang: Công suất tối đa là 200 MW 
và sản lượng điện năm đầu tiên là 700 triệu kWh (từ 30/04/2007 đến
30/04/2008) các năm tiếp theo là 1 tỉ kWh cho tới 31/12/2010
- Qua đường dây Hà Khẩu - Lào Cai: Công suất tối đa là 250-300 
MW và sản lượng điện năm từ 2007 là từ 1,1 đến 1,3 tỉ kWh (tính từ 
ngày vận hành thương mại)
68
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Xuất khẩu điện
Xuất khẩu điện sang Camphuchia:
- Ngày 24/07/2000 ký PPA mua bán điện ở cấp điện áp cao giữa EVN và 
EDC qua đường dây: Thốt Nốt – Châu Đốc – Takeo – Phnom Penh với 
công suất như sau:
- Từ 2003-2005: 80 MW 
- Sau 2005: 200 MW 
- EDC và PC2 ký hợp đồng mua bán điện ở cấp điện áp trung áp, cung 
cấp điện cho các địa phương của Campuchia nằm ở gần biên giới 2 
nước 
- Hội thảo giữa EVN và EDC ngày 29/10/2003 điều chỉnh một số điều 
trong PPA 
- Thời gian thực hiện mua bán điện: giai đoạn 1 (80MW) được thực hiện 
từ 2007 – 2008, giai đoạn 2 (200 MW) được thực hiện từ 2009.
35
69
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ lược về hệ thống quản lý và những khó khăn hiện tại 
Mô hình cũ
70
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ lược về hệ thống quản lý và những khó khăn hiện tại 
Quan hệ giữa các đơn vị hiện tại
36
71
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ lược về hệ thống quản lý và những khó khăn hiện tại 
Cơ cấu ngành điện dự kiến
72
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ lược về hệ thống quản lý và những khó khăn hiện tại 
Mô hình nhóm các nhà máy điện
37
73
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Sơ lược về hệ thống quản lý và những khó khăn hiện tại 
Lộ trình phát triển thị trường
74
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia
Bao gồm bốn trung tâm:
Cơ quan Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia
Trung tâm điều độ HTĐ miền Bắc
Trung tâm điều độ HTĐ miền Trung
Trung tâm điều độ HTĐ miền Nam
38
75
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Cơ quan A0
76
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Nhiệm vụ chính A0:
Huy động nguồn điện, điều độ kinh tế
Điều chỉnh tần số, điện áp
Giám sát vận hành hệ thống điện Quốc gia
Giám sát hợp đồng mua bán điện, mua bán khí
Tham gia thương thảo, sửa đổi và ký kết các hợp đồng mua bán điện
Vận hành thị trường điện
39
77
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Phòng điều khiển A0
78
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Khó khăn và thách thức
- Tỉ lệ tăng trưởng phụ tải cao (~13%)
- Nguồn, lưới mới vào chậm, không đáp ứng được tiến độ đề ra.
- Không có dự phòng nguồn trong một vài năm tới
- Tỉ lệ các nhà máy thuỷ điện lớn nên việc cấp điện ảnh hưởng nhiều 
bởi thời tiết và các yếu tố bất định
- Đang trên giai đoạn chuyển dần sang cơ chế thị trường:
- Tái cơ cấu ngành điện
- Thiết kế thị trường
- Chuyển dần từ cơ chế điều khiển tập trung sang cơ chế cạnh tranh 
trong lĩnh vực phát điện
40
79
III. Khái quát về HTĐ Việt Nam
Vận hành các nhà máy thuỷ điện:
- Thuỷ điện bậc thang
- Giới hạn sản lượng đảm bảo
- Giới hạn nhiên liệu
- Thứ tự tăng giảm các tổ máy TBK?
- Có nên chuyển đổi sang DO khi thiếu khí?
- Nhiều dạng hợp đồng
- Hợp đồng có hai thành phần giá điện
- Hợp đồng bao tiêu
- Các giới hạn trong hợp đồng
- Tỉ lệ các nhà máy điện ngoài ngành đang tăng rất nhanh .