Tối ưu cấu trúc lưới điện trung áp thành phố Hà Tĩnh theo thuật toán cắt vòng kín

54 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ 2 (2019) 54 - 58 
Tối ưu cấu trúc lưới điện trung áp Thành phố Hà Tĩnh theo 
thuật toán cắt vòng kín 
Đặng Quang Khoa 1,*, Trần Trọng Tuân2 
1 Khoa điện, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh, Việt Nam 
2 Phòng kế hoạch vật tư, Điện lực Hà Tĩnh, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 10/01/2019 
Chấp nhận 20/02/2019 
Đăng online 29/04/2019 
 Ứng dụng thuật toán cắt vòng kín (Loop Cutting Methods) để cắt vòng kín 
lưới điện trung áp thành phố Hà Tĩnh, lựa chọn vị trí mở tối ưu trong các 
mạng lưới điện kín vận hành hở. Khắc phục hiện trạng mở mạch vòng theo 
các vị trí địa lý không phù hợp, đồng thời, điều chỉnh độ lệch điện áp. Nội 
dung chính của bài báo là trình bày hiện trạng kết vòng của các lộ 22 kV, 
trình bày các bước tính toán cắt vòng kín bằng phần mềm PSS/ADEPT. Qua 
đó, đánh giá kết quả tính toán theo thuật toán và đề xuất ứng dụng trong 
thực tiễn. Kết quả cho thấy việc tính toán lựa chọn điểm phân đoạn trên các 
mạch vòng lưới 22 kV của điện lực Thành phố Hà Tĩnh bằng phần mềm 
PSS/ADEPT 5.0 nhận thấy độ lệch điện áp đã được giảm xuống (có độ lệch 
điện áp lớn nhất là 2,5%). 
© 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Cắt vòng kín 
Điều chỉnh độ lệch điện áp 
Lưới trung áp thành phố 
Hà Tĩnh 
1. Mở đầu 
Phương pháp cắt vòng kín (Loop Cutting 
Methods) hay còn gọi là phương pháp “mở lần 
lượt các thiết bị đóng cắt phân đoạn (Sequential 
switch opening method) được Shirmohammadi 
xây dựng và phát triển năm 1989 và bắt đầu với 
giả thiết là tất cả các khoá điện đều đóng. Hệ thống 
điện phân phối điển hình trong trường hợp này là 
một lưới mạch vòng kín, khi đó tổn thất trong lưới 
phân phối mạch vòng kín sẽ là nhỏ nhất. Tuy 
nhiên, do các nhược điểm của lưới mạch vòng kín 
nên lưới phân phối sẽ được mở mạch vòng tạo 
thành các lưới điện hình tia bằng cách mở các 
khoá điện mà dòng công suất chạy qua đó là nhỏ 
nhất với giả thiết là việc mở khoá điện đó không 
gây mất ổn định trong lưới điện. Sau mỗi lần mở 
khóa, một vòng sẽ được hở ra, thuật toán này 
dừng lại khi lưới phân phối đã hoàn toàn hình tia 
(Phạm Văn Tiệp, 2015). 
Dựa trên cơ sở phương pháp cắt vòng kín với 
giả thiết là tất cả các khoá điện đều đóng, lưới điện 
phân phối trong trường hợp này là một lưới bao 
gồm các mạch vòng kín. Sau mỗi lần lặp một khoá 
điện sẽ được chọn để mở, một vòng kín sẽ được 
hở ra. Thuật toán này sẽ dừng lại khi trong lưới 
không còn mạch vòng kín nào nữa (Guile, 
Paterson, 1993). 
Tổn thất trong lưới phân phối mạch vòng kín 
là nhỏ nhất, nên lưới phân phối vận hành hở có 
phân bố trào lưu công suất gần giống với lưới vòng 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E - mail: dangquangkhoaktv@gmail.com 
 Đặng Quang Khoa và Trần Trọng Tuân/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 54 - 58 55 
kín sẽ có tổn thất công suất nhỏ nhất. Dựa trên cơ 
sở thuật toán trên trong bài báo này phát triển 
thêm những ứng dụng trong thiết kế và vận hành 
lưới điện phân phối (Trần Trọng Tuân, 2017). 
Bài toán chọn điểm hợp lý mở mạch vòng có 
thể chia ra làm hai bài toán: 
 - Bài toán thiết kế, quy hoạch: chọn điểm hợp 
lý mở mạch vòng của lưới điện phân phối trung áp 
khi thiết kế, quy hoạch lưới điện. 
 - Bài toán vận hành: chọn các điểm hợp lý (đã 
được thiết kế) để mở mạch vòng trong quá trình 
vận hành lưới điện phân phối trung áp. 
Trong bài toán thiết kế, việc chọn điểm đặt 
thiết bị phân đoạn được lựa chọn dựa trên đồ thị 
phụ tải có sẵn của các phụ tải các ngày điển hình 
mùa khô và mùa mưa. Từ các ngày điển hình đó 
chọn ra các giờ điển hình mà nhu cầu sử dụng công 
suất của các loại phụ tải (phụ tải sinh hoạt, sản 
xuất, thương mại dịch vụ,...) có phân bố trào lưu 
công suất chênh lệch nhau nhiều nhất để tính toán 
trào lưu công suất, từ đó tính toán lựa chọn các 
điểm đặt các thiết bị phân đoạn để mở mạch vòng. 
Bài toán vận hành hở lưới phân phối kín khác với 
bài toán thiết kế ở chỗ là các khoá điện đã cho 
trước, do đó trong bài toán vận hành điểm mở 
mạch vòng hợp lý là chọn trong các khoá điện cho 
trước để thực hiện thao tác đóng/cắt sao cho tổn 
thất công suất ΔP bé nhất (Trần Bách, 2008). 
2. Lựa chọn điểm phân đoạn hợp lý trong các 
mạng điện mạch vòng Thành phố Hà Tĩnh 
2.1. Hiện trạng kết cấu mạch vòng của các lộ 
22 kV 
Các lộ đường dây 22 kV được liên kết mạch 
vòng với nhau đó là: 
 - Lộ 471: là lộ 22 kV hiện hữu, có liên hệ mạch 
vòng với lộ 474 trạm 110 kV Thạch Linh. 
 - Lộ 472: là lộ 22 kV hiện hữu, có liên hệ mạch 
vòng với lộ 475 trạm 110 kV Thạch Linh. 
 - Lộ 475: là lộ 22 kV hiện hữu, có liên hệ mạch 
vòng với lộ 477 và 484 trạm 110 kV Thạch Linh. 
 - Lộ 477: là lộ 22 kV hiện hữu, có liên hệ mạch 
vòng với lộ 485, 481 và 471 trạm 110 kV Thạch 
Linh (Điện lực Hà Tĩnh, 2017). 
Sơ đồ nối điện các lộ đường dây 22 kV được 
thể hiện trên Hình 1. Các mạch vòng hiện trạng 
lưới điện trung áp 22 kV Thành phố Hà Tĩnh được 
phản ánh tổng quát như thống kê trong Bảng 1. 
Hình 1. Sơ đồ nối điện các lộ đường dây 22 kV. 
56 Đặng Quang Khoa và Trần Trọng Tuân/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 54 - 58 
TT Mạch vòng Điểm mở hiện tại 
1 
475E18.1 - 2 → 2 - Dao 4 → Dao 4 - 13→ 13 - DLL1 → DLL1 - 60 → 60 - 27 → 27 - 
472E18.1 (mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 475E18.1 và lộ 472E18.1). 
Dao liên lạc DLL1 
2 
471E18.1 - 6 → 6 - 20 → 20 - 34→ 34 - 38 → 38 - 38.4 → 38.4 - DLL2 → DLL2 - 
2.2.11 → 2.2.11 - 2.2.4 → 2.2.4 - 2 → 2 - 475E18.1 (mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 
471E18.1 và lộ 475E18.1). 
Dao liên lạc DLL2 
3 
471E18.1 - 6 → 6 - 20 → 20 - 34→ 34 - 38 → 38 - 44 → 44 - 52 → 52 - 59 → 59 - 
59.10→ 59.10 - DLL3 → DLL3 - 92 → 92 - 60 → 60 - 27 → 27 - 472E18.1 (mạch 
vòng giữa 2 lộ 22 kV 471E18.1 và lộ 472E18.1). 
Dao liên lạc DLL3 
4 
471E18.1 - 6 → 6 - 20 → 20 - 34→ 34 - 38 → 38 - 44 → 44 - 52 → 52 - DLL4 → DLL4 
- 92 → 92 - 60 → 60 - 27 → 27 - 472E18.1 (mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 471E18.1 và 
lộ 472E18.1). 
Dao liên lạc DLL4 
5 
471E18.1 - 6 → 6 - 20 → 20 - 34→ 34 - 38 → 38 - 44 → 44 - 52 → 52 - 59 → 59 - 
66→ 66 - DLL5 → DLL5 - 82 → 82 - 45 → 45 - 477E18.1 (mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 
471E18.1 và lộ 477E18.1). 
Dao liên lạc DLL5 
6 
471E18.1 - 6 → 6 - 20 → 20 - 34→ 34 - 38 → 38 - 44 → 44 - 44.8 → 44.8 - DLL6 → 
DLL6 - 45 → 45 - 477E18.1(mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 471E18.1 và lộ 477E18.1). 
Dao liên lạc DLL6 
7 
475E18.1 - 2 → 2 - Dao 4 → Dao 4 - 2.3→ 2.3 - DLL7 → DLL1 - 27 → 27 - 472E18.1 
(mạch vòng giữa 2 lộ 22 kV 475E18.1 và lộ 472E18.1). 
Dao liên lạc DLL7 
2.2. Tính toán theo thuật toán cắt vòng kín 
Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 tính toán 
theo thuật toán cắt vòng kín, tác giả tính toán ở chế 
độ phụ tải cực đại (công suất tải ở chế độ cực tiểu 
tương đương 60% công suất tải ở chế độ cực đại). 
Trình tự tính toán được thực hiện như sau: 
Bước 1. Đóng tất cả các dao cách ly trên lưới điện 
Đầu tiên đóng hết tất cả các dao cách ly trên 
lưới điện, lúc này mạng lưới điện vận hành theo 
chế độ mạng kín có nhiều nguồn cung cấp. Cho 
chạy trên phần mềm PSS/ADEPT, sẽ xác định 
được luồng công suất truyền tải trên các lộ đường 
dây. Từ kết quả tính toán, nhận thấy rằng tại vị trí 
đặt dao cách ly DLL4, liên lạc giữa 2 lộ đường dây 
471÷472 có luồng công suất chạy qua nhỏ nhất, ta 
tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao cách ly 
này. Lúc này các lộ đường dây vẫn được liên kết 
mạch vòng với nhau. 
Bước 2. Đóng tất cả dao cách ly, trừ DLL4 
Với mạch vòng của 4 lộ, tiếp tục cho chạy trên 
phần mềm PSS/ADEPT. Như bước 1, ta cũng nhận 
được kết quả phân bố công suất trên các lộ đường 
dây trong mạch vòng này. Từ kết quả tính toán, ta 
nhận thấy rằng tại vị trí đặt dao cách ly Switch242 
nằm giữa 2 nút 82.15 và 82.6 trên lộ đường dây
 477 E18.1 có luồng công suất chạy qua nhỏ nhất, 
ta tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao cách 
ly này. Lúc này các lộ đường dây vẫn được liên kết 
mạch vòng với nhau. 
Bước 3. Mở dao cách ly Switch242 và DLL4 
Mở dao cách ly Switch242 và DLL4, tiếp tục 
cho chạy trên phần mềm PSS/ADEPT. Từ kết quả 
tính toán, ta nhận thấy rằng tại vị trí đặt dao cách 
ly Switch224 giữa 2 nút 22 và 26 trên lộ đường 
dây 477 E18.1 có luồng công suất chạy qua nhỏ 
nhất, ta tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao 
cách ly này. Lúc này lộ đường dây 477 E18.1 sẽ 
được mở ra khỏi mạch vòng, vận hành ở chế độ 
mạng hình tia và mạch vòng sẽ còn lại 3 lộ đường 
dây: 471, 472, 475. 
Bước 4. Đóng tất cả dao cách ly DLL4; Switch242; 
Switch224; (loại bỏ lộ 477 ra khỏi chương trình 
tính toán) 
Với mạch vòng của 3 lộ còn lại, tiếp tục cho 
chạy trên phần mềm PSS/ADEPT. Từ kết quả tính 
toán, ta nhận thấy rằng tại vị trí dao cách ly 
Switch239.1 nằm giữa 2 nút 59 và 59.1 của lộ 
đường dây 471 có luồng công suất chạy qua nhỏ 
nhất, ta tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao 
cách ly này. Lúc này 3 lộ đường dây còn lại vẫn 
đang vận hành mạch vòng: 471, 472, 475. 
Bảng 1. Hiện trạng kết nối mạch vòng các lộ 22 kV (Trần Trọng Tuân, 2017). 
 Đặng Quang Khoa và Trần Trọng Tuân/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 54 - 58 57 
Bước 5. Đóng tất cả DCL lại (trừ dao cách ly DLL4; 
Switch242; Switch224; Switch239.1); loại bỏ lộ 477 
Với mạch vòng của 3 lộ còn lại, tiếp tục cho 
chạy trên phần mềm PSS/ADEPT. Từ kết quả tính 
toán, ta nhận thấy rằng tại vị trí đặt dao cách ly 
Switch261 nằm giữa 2 nút số 59 và 58 của lộ 
đường dây 472 có luồng công suất chạy qua nhỏ 
nhất, ta tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao 
cách ly này. Lúc này 3 lộ đường dây còn lại vẫn 
đang vận hành mạch vòng: 471, 472, 475. 
Bước 6. Đóng tất cả DCL lại (trừ dao cách ly DLL4; 
Switch242; Switch224; Switch239.1; Switch261); 
loại bỏ lộ 477 
Với mạch vòng của 3 lộ còn lại, tiếp tục cho 
chạy phần mềm PSS/ADEPT. Từ kết quả tính toán, 
ta nhận thấy rằng tại vị trí đặt dao cách ly 
Switch273 nằm giữa 2 nút số 38 và 1 của lộ đường 
dây 472 có luồng công suất chạy qua nhỏ nhất, ta 
tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao cách ly 
này. Lúc này lộ đường dây 471 đã được tách ra 
khỏi mạch vòng, vận hành độc lập, 2 lộ đường dây 
còn lại vẫn đang vận hành mạch vòng: 472, 475. 
Bước 7. Đóng tất cả DCL lại (trừ dao cách ly DLL4; 
Switch242; Switch224; Switch239.1; Switch261; 
Switch273); loại bỏ lộ 477, 471. 
Với mạch vòng của 2 lộ còn lại, tiếp tục cho 
chạy phần mềm PSS/ADEPT. Từ kết quả tính toán, 
ta nhận thấy rằng tại vị trí đặt dao cách ly 
Switch288 nằm giữa 2 nút số 2 và 131 của lộ 
đường dây 475 có luồng công suất chạy qua nhỏ 
nhất, ta tiến hành mở mạch vòng tại vị trí đặt dao 
cách ly này. Lúc này tất cả các lộ đường dây đều 
được tách ra khỏi mạch vòng và vận hành độc lập. 
2.3. Đánh giá kết quả tính toán theo thuật 
toán cắt vòng kín 
Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới điện sau 
khi tối ưu hóa vị trí đóng mở các dao cách ly được 
thống kê trong Bảng 2. 
Tổng tổn hao công suất tác dụng trong toàn 
mạng. 
 P=243.06 (kW). 
Kết quả tính toán tổn thất điện năng cho các 
chế độ phụ tải được thống kê trong Bảng 3. 
Tonhao=355,08+j267,7 ( KVA). 
TT 
Tên 
trạm/ 
tên lộ 
Điện 
áp 
(kV) 
Pmax 
(kW) 
Tổn thất công 
suất (kVA) 
Độ lệch 
điện áp 
(%) 
1 Lộ 471 22 20854 122,3 + j101,4 2,5 
2 Lộ 472 22 9688 23,6 + j27,1 0,55 
3 Lộ 475 22 12616 95,96 + j86,5 1,38 
4 Lộ 477 22 1845 1,2 + j2,96 0,14 
TT 
Chế 
độ 
Umin 
(kV) 
ΔU 
(%) 
ΔP 
(kW) 
ΔA 
(MWh) 
c.ΔA 
(Tỷ 
đồng) 
1 
Hiện 
trạng 
21,137 3,92 355.08 1413026 2,332 
2 
Mở 
tối ưu 
21,45 2,5 243.06 967247 1,596 
Nhìn vào Bảng 3 nhận thấy ΔP ở chế độ hiện 
trạng là 355,08 (kW) chi phí về tổn thất điện năng 
với giá điện bình quân năm 2017 là 1650đ/kWh, 
vậy 1 năm Điện lực Thành phố Hà Tĩnh phải chi 
phí cho tổn thất lưới 22 kV là 2,332 tỷ đồng. Khi đã 
lựa chọn điểm phân đoạn lưới 22 kV, chi phí tổn 
thất giảm còn 1,596 tỷ đồng, tiết kiệm được 735,5 
triệu đồng trên 1 năm. 
Ở chế độ hiện trạng độ lệch điện áp trong 
mạng lưới điện 22 kV tương đối lớn (3,92%) (Điện 
lực Hà Tĩnh, 2017). Khi tính toán lựa chọn điểm 
phân đoạn trên các mạch vòng lưới 22 kV của điện 
lực Thành phố Hà Tĩnh nhận thấy độ lệch điện áp 
đã được giảm xuống (có độ lệch điện áp lớn nhất 
là 2,5%). 
3. Kết luận 
Sử dụng thuật toán cắt vòng kín để tìm điểm 
mở tối ưu, ứng dụng cho lưới điện trung áp Thành 
phố Hà Tĩnh làm giảm độ lệch điện áp, giảm tổn 
thất điện năng. 
Đã xây dựng các bước thực hiện thuật toán 
cắt vòng tối ưu hóa vị trí đóng mở các dao cách ly, 
đánh giá hiệu quả giảm tổn thất điện áp, công suất 
sau khi cấu trúc lưới được mở mạch vòng hợp lý 
hơn so với hiện trạng của nó. 
Bảng 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện sau khi 
tối ưu hóa vị trí đóng mở các dao cách ly. 
Bảng 3. Kết quả tính toán các chế độ phụ tải. 
58 Đặng Quang Khoa và Trần Trọng Tuân/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 54 - 58 
Tài liệu tham khảo 
Điện lực Hà Tĩnh, 2017. Báo cáo tổn thất định kỳ, 
năm 2016 - 2017. 3 - 5. 
Guile, A. E, Paterson, W., 1993. Electrical Power 
Systems. Pergamon. London. 
Phạm Văn Tiệp, 2015. Nghiên cứu đề xuất ứng 
dụng một số giải pháp nhằm đảm bảo chỉ tiêu 
độ lệch điện áp cho lưới điện trung áp huyện 
Hoài Đức thành phố Hà Nội. Luận văn thạc sỹ. 
Trường Đại học Mỏ địa chất. 
Trần Bách, 2008. Giáo trình Lưới điện. Nhà xuất 
bản Giáo dục. Hà Nội. 
Trần Trọng Tuân, 2017. Nghiên cứu tối ưu hóa cấu 
trúc mạng lưới điện trung áp thành phố Hà 
Tĩnh. Luận văn Thạc sỹ. Trường Đại học sư 
phạm kỹ thuật Vinh. 
ABSTRACT 
Structural optimization of Ha Tinh city medium voltage grid by loop 
cutting algoritm 
Khoa Quang Dang 1, Tuan Trong Tran 2 
1 Faculty of Electricity, Vinh University of Technology Education, Vietnam 
2 Office of Supplies Planning, Ha Tinh Electric Company, Vietnam 
Apply Loop Cutting Methods to cut the closed loop in the medium voltage grid of Ha Tinh city and 
select the optimum opening position in the closed power grids, opened operation . Change currently loop 
opening at inappropriate geographic locations. Thereby, adjust the voltage deviation. The main content 
of the article is to present the current status of the 22 kV roads; presents the steps of calculating closed - 
loop cutting with PSS/ADEPT software. Thereby assessing the calculation results according to the 
algorithm and proposing practical applications. The results of calculating and selecting the segmentation 
points on the 22 kV loop grid of the Ha Tinh City power electricity using PSS/ADEPT 5.0 software found 
that the voltage deviation was reduced (power line with large voltage deviation at most 2.5%).