84 TP CH KHOA HC V CễNG NGH Tp 44, s 2, 2006 Tr. 84- 91 QUY HOCH LI TRUYN TI Cể XẫT N KH NNG QU TI BNG PHNG PHP THU HP T NG BC NGUY#N LN TRNG, NGUY#N QUANG MINH I. T VN Quy hoch phỏt trin h thng in trong tng lai l mt nhim v rt quan tr!ng c"a ng#i l$p k& hoch v thi&t k& cung cp in. Cựng v*i s, phỏt trin c"a cuc sng, nhu c.u s/ dng n1ng l2ng in t1ng lờn thỡ yờu c.u 5t ra i v*i nh6ng nh hoch 7nh chi&n l2c li cng khú kh1n hn. Mng l*i in ngy cng phỏt trin ũi h;i ph<i cú mt thu$t toỏn xỏc 7nh cu trỳc ti u mt cỏch hiu qu< hn. Thu$t toỏn nhỏnh v c$n cú mt nh2c im l*n l ch@ xột cho mt h thng m*i hon ton. BiCu ú ụi khi khụng thớch h2p cho vic mF rng ti u l*i truyCn t<i. Thu$t toỏn 2c trỡnh by d*i õy khIc phc 2c nh2c im ú. Nú cho phộp xỏc 7nh 2c cu trỳc ti u c"a l*i truyCn t<i ngay c< khi cú s, phỏt trin tK mt l*i truyCn t<i ó tMn t i. II. C S TON HC CA PHNG PHP V*i quỏ trỡnh quy hoch cho l*i in truyCn t<i ta cú nh6ng gi< thi&t sau: Cỏc nỳt nguMn v nỳt t<i trong mng in cú cựng mt cp in ỏp. TPc l ta b; qua <nh hFng c"a cỏc mỏy bi&n ỏp t1ng v h ỏp; Bin trF #ng dõy cao ỏp cú th b; qua vỡ nú nh; hn nhiCu so v*i in khỏng tng Png; B; qua tSn tht in ỏp v cụng sut, ly in ỏp ti cỏc nỳt Cu bTng 1 (n v7 tng i). 1. Phơng pháp thu hẹp dần Trong quỏ trỡnh quy hoch ngIn hn ho5c di hn, mng l*i in hin cú sX cú nh6ng thay Si v mF rng, bao gMm nh6ng nh mỏy in m*i v nh6ng trung tõm ph t<i m*i. Khi ú vic tỡm ra mt cu trỳc ti u cho mng in m*i trờn c sF mng in hin cú 2c mF rng sX l mt vn C cp thi&t. Mt trong nh6ng phng phỏp tỡm 2c l#i gi<i cho bi toỏn trờn ú l phng phỏp thu h[p l.n l2t . Chi&n l2c c"a phng phỏp thu h[p l.n l2t nh sau: B.u tiờn to nờn mt l*i gi< bao gMm ton b l*i ban .u, nh6ng nỳt c l$p (gMm nh6ng nỳt nguMn v t<i d, ki&n a vo h thng) v nh6ng #ng dõy c.n thờm vo (nh6ng #ng dõy ny l nh6ng #ng dõy ni gi6a cỏc nỳt ó cú v*i cỏc nỳt d, ki&n a vo v cú c< nh6ng #ng dõy ni cỏc nỳt cú s]n v*i nhau). D,a trờn c sF nh6ng d6 liu yờu c.u c"a n1m quy hoch, l*i gi< ú cú th l mt graph .y " (ni tt c< cỏc nỳt trong h thng v*i nhau) ho5c c_ng cú th l mt phng ỏn ni dõy no ú 2c a ra nhng cha ti u. Mt h thng gi< nh th& cú th thKa nhiCu v khụng kinh t&. Khi ú ta bIt .u quỏ trỡnh thu h[p h thng l*i in ú m v` n <m b<o l*i in 2c mF rng v*i s nỳt m*i v <m b<o tớnh kinh t& ka thu$t tng i cho phng ỏn 2c ch!n cui cựng. Ta ti&n hnh phõn tớch ph t<i trờn l*i in <o ú, m!i #ng dõy thờm vo 2c so sỏnh v sIp x&p thP t, trờn c sF tớnh hiu qu< c"a h thng v #ng dõy. Nh6ng #ng dõy cú hiu qu< thp nht sX l.n l2t b7 loi kh;i h thng cho t*i khi khụng cũn #ng dõy no cú th b7 85 loi thêm. Khi ó có th nói, vic loi thêm bt kì #ng dây nào sX làm h thng b7 quá t<i ho5c b7 vi ph m các ràng buc ka thu$t. Phng pháp thu h[p l.n l2t ánh giá liên ti&p hiu qu< c"a mt #ng dây trong h thng nh# vào giá tr7 dòng công sut truyCn t<i. Do có tính &n các y&u t dòng công sut truyCn t<i trên #ng dây và y&u t .u t nên ta có 7nh nghaa vC h s hiu qu< c"a #ng dây nh sau: 2 L L L C P E = e SL  trong ó P L là dòng công sut trên #ng dây L, 2c tính theo công thPc: ij X ji ij PP L    == (xem [2], trang 380). N&u 5t ij X L B 1 = và ji  = ta có:  . L B L P =  i ;  j : Góc trng thái ti nút i,j tng Png (góc in áp); X ij : in kháng nhánh #ng dây ij; C L chính là chi phí xây d,ng #ng dây L. Bi v*i mng in cùng mt cp in áp và các loi dây là nh nhau thì chi phí #ng dây t@ l v*i chiCu dài #ng dây, khi ó  so sánh tính hiu qu< c"a  #ng dây ta có th ly C L = L. S e : là t$p h2p các #ng dây thêm vào h thng. Khi d.n d.n loi b; các #ng dây có tính hiu qu< thp i, v`n ph<i gi6 li mt s #ng dây tuy có hiu qu< thp nhng có <nh hFng l*n t*i h thng ho5c t*i nh6ng #ng dây khác. Nh6ng #ng dây này có th chia làm hai loi: - Nh6ng #ng dây mà n&u loi chúng i sX làm mt liên k&t trong h thng ho5c làm mt Sn 7nh c"a h thng; - Nh6ng #ng dây mà n&u loi chúng i sX làm #ng dây khác quá t<i ho5c làm t1ng tSn tht in áp l*n nht trong h thng. Khi ã loi b; 2c nh6ng #ng dây không c.n thi&t c"a mt phng án i dây nào ó ho5c c"a c< mt graph c"a h thng mF rng thì ta sX thu 2c mt phng án ti u cui cùng tho< mãn các yêu c.u 5t ra c"a quá trình quy hoch. Phng pháp ch!n #ng dây hiu qu< nói trên ch@ dùng  loi b; i các #ng dây thêm vào, nh6ng #ng dây ban .u c"a h thng ph<i 2c gi6 nguyên (xem hình 1). Các b*c c"a thu$t toán nh sau: Bc 1: D6 liu .u vào c"a n1m quy hoch t*i bao gMm: - S M l*i in c.n mF rng nhng cha ti u. - Công sut nút t<i, công sut nút nguMn. - Thông s c"a các #ng dây có s]n và thêm vào. - Gi*i hn truyCn t<i c"a các #ng dây. Bc 2: L$p ma tr$n tSng trF nút Z 2c thi&t l$p là ngh7ch <o c"a ma tr$n tSng d`n ho5c 2c thi&t l$p bTng phng pháp dòng nhánh. Bc 3: Tính vect trng thái  dùng biu thPc [] =[Z]. [P n ] P n : Vect công sut nút cp (n × 1); Z: ma tr$n tSng trF c"a l*i in. 86 Hỡnh 1. S M khi c"a thu$t toỏn Dữ liệu đầu vo Lập ma trận tổng trở nút Z cho lới giả Tính các vectơ trạng thái Tính các dòng công suất nhánh Tính các chỉ số hiệu quả của những đờng dây thêm vo. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần (L = 1, 2 ) L = 1 Bỏ đờng dây thứ L, hiệu chỉnh lại Hệ thống có bị quá tải hay mt liờn k&t khụng? Giữ lại đ ờng dây thứ L, phục hồi lại vectơ ĐK kiểm tra tất cả các đờng dây ? In kết quả, STOP L = L +1 Hiệu chỉnh ma trận tổng trở Z Không Có Cha Rồi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 87 Bc 4: Xác 7nh các dòng công sut nhánh dùng công thPc: ij ji ij X P    = X i j : Bin kháng c"a #ng dây ni nút i và nút j Bc 5: S1up xêup cauc vng dây thêm vavo theo thu tw tiunh hiêwu quax t1ng dâvn êx phân tiuch vav loawi ra vng dây cou hiêwu quax thâup nhâut. Bc 6: Viêwc loawi ra vng dây thu L lav môwt buc thx. Theo ou, vect trawng thaui  wc câwp nhâwt mav không câvn phaxi hiêwu chixnh ma trâwn tôxng trx cuxa hêw thôung mav b*c 7 ang xeut. [ ] [ ] [ ] [ ] kkk Xe  . ' +=+= [] [] )1( 11 ' ).( ×                    += n njni ijii ji jik xx xx xx    trong ó: kk k x   +  = 1 jiijjjii T kkk xxxxXee +==  x k : Bin kháng trên #ng dây thP k b7 loi b; i ni gi6a nút i và nút j (x k = x 0k .l) Trong quá trình hiêwu ch@nh, nêuu z k trF thành vô hawn trong biêxu thuc trên, tuc là –x k + | k = 0, thì viêwc loawi vng dây thu k ra sX gây mt liên kêut trong hw thôung, khi ó #ng dây sX không 2c loi b;. Ta c_ng có th áp dng thu$t toán kim tra tính liên thông (liên k&t) trong mng in  xác 7nh vi c cIt b; #ng dây nào ó có làm h thng mt liên k&t không. TPc là i v*i nút t<i thì ph<i có dòng công sut truyCn t*i, n&u không tPc là h thng sX mt liên k&t. Ng2c li dovng công suâut nhánh sX wc tính li tK vect } ã hiu ch@nh theo công thPc kkk Xe  . ' +=+= và kiêxm tra quá t<i nh# biêxu thPc kk PP  trong óu P k là dòng công suâut truyêvn trên vng dây k, chính là P ij . k P lav kh< n1ng t<i c"a vng dây k. Kh< n1ng t<i #ng dây k có th 2c xác 7nh ngay tK .u khi xây d,ng #ng dây. Ph thuc vào loi dây, iCu kin Sn 7nh ng và Sn 7nh nhit Bc 7: Quyêut iwnh vng dây thu k câvn 2cw loawi box, chix cou ma trâwn tôxng trx câvn phaxi hiêwu chixnh do vect trawng thaui mui vav cauc dovng công suâut nhaunh a~ wc tiunh truc (b*c 10). Ngwc li, nêuu khôui 7 quyêut iwnh vng dây k câvn phaxi gi~ lawi, ma trâwn tôxng trx câvn wc gi~ nguyên vav vect trawng thaui phaxi wc phuwc hôvi nh truc khi loawi vng dây k i (b*c 8); sau ou tiêun havnh phân tiuch trên cauc cauc vng dây khauc. 88 Sóc Sơn Chèm Việt Trì Yên Bái Thái Nguyên Bắc Giang Tr"ng Bạch Ho"nh Bồ NĐPhả Lại Vật Cách Đồng Ho" Thái Bình Nam Định Nghi Sơn Mai Động Phố Nối Nho Quan Thanh Hoá NĐ Ninh Bình Vinh H" Tĩnh Đi Đồng Hới 500kV TĐ Ho" Bình Xuân Mai H" Đông 60MW 150MW 140MW 85MW 100MW 160MW 150MW 120MW 150MW 212MW 220MW 168MW 72MW 125MW 250MW 160MW 90MW 100MW 153MW 100MW 150MW 125MW 90MW 50MW 59MW 1040MW Hỡnh 2: HT mi(n B*c mựa m.a 2007 /ó m1 r3ng AC500 /99,6 km AC 400 / 67, 4 km AC500 /31,5km AC400 /40 km AC500 /57,5 km AC500 /27 km AC400 /62,136 km 2.AC330 /37,4 km 2ìAC330 /44,8 km AC450 /17,7 km AC450 /13 km 2.AC400 /54 km AC400 /41,2 km AC400 /80 km AC400 /28,7 km AC400 /19 km AC500 /15 km 2ìAC500 /55,3 km AC500 /25 km AC500 /34 km AC500 /74 km AC500 /92,5 km AC300 /75 km 2.AC300 /25,5 km AC 300 / 60 km AC300 /70 km AC300 /60,17km AC300 /73 km AC300 /65,6 km AC300 /33 km AC500 /23 km AC500 /45 km 2MW 1500MW 3ì114MW Bắc Ninh Vĩnh Yên Đình Vũ NĐ Hải Phòng NĐ Uông Bí 300MW 300MW 50MW 80MW TĐ T.Quang AC300 /70 km AC300 /73 km 2ìAC400 /90 km 2ìAC400 /17,89 km 2ìAC400 /16,5 km AC400 /32 km AC400 /36 km 60MW 2ìAC400 /19 km AC400 /23 km 2ìAC 400 / 17 km AC400 /17 km AC400 /56 km 2ìAC400 /45 km AC400 /45 km AC400 /39 km 2ìAC400 /40 km AC500 /23 km AC500 /45 km .5ng dõy m1 r3 ng nh.ng ch.a t:i .u .5ng dõy s= n cú AC400 /86 km AC400 /38 km 500kV 500kV 500kV AC400 /90 km AC400 /41,2 km Thác B" 108MW 200MW Hỡnh 2. HTB miCn BIc mựa ma 2007 ó mF rng 89 Sóc Sơn Chèm Việt Trì Yên Bái Thái Nguyên Bắc Giang Tr"ng Bạch Ho"nh Bồ NĐPhả Lại Vật Cách Đồng Ho" Thái Bình Nam Định Nghi Sơn Mai Động Phố Nối Nho Quan Thanh Hoá NĐ Ninh Bình Vinh H" Tĩnh Đi Đồng Hới 500kV TĐ Ho" Bình Xuân Mai H" Đông 60MW 150MW 140MW 85MW 100MW 160MW 150MW 120MW 150MW 212MW 220MW 168MW 72MW 125MW 250MW 160MW 90MW 100MW 153MW 100MW 150MW 125MW 90MW 50MW 59MW 1040MW Hỡnh 3: HT mi(n B*c mựa m.a 2007 m1 r3ng t:i .u AC5 00 /9 9,6 km AC400 /67,4 km AC500 /31,5km AC400 /40km AC500 /57,5 km AC500 /27 km AC400 /62, 136 km 2.AC330 /37,4 km 2ìAC330 /44,8 km AC450 /17,7 km AC450 /13 km 2.AC400 /54 km AC400 /41,2 km AC400 /80 km AC400 /28,7 kmAC400 /19 km AC500 /15 km 2ìAC500 /55,3 km AC500 /25 km AC500 /34 km AC500 /74 km AC500 /92,5 km AC300 /75 km 2.AC300 /25,5 km AC300 /60 km AC300 /70 km AC300 /60,17 km AC300 /73 km AC300 /65,6 km AC300 /33km 2ìAC500 /23 km AC500 /45 km 2MW 1500MW 3ì114MW Bắc Ninh Vĩnh Yên Đình Vũ NĐ Hải Phòng NĐ Uông Bí 300MW 300MW 50MW 80MW TĐ T.Quang AC400 /17,89 km AC400 /16,5 km 60MW AC400 /19 km A C400 /17 km AC400 /38 km AC400 /40 km .5ng dõy m1 r3ng t:i .u .5ng dõy s=n cú 500kV 500kV 500kV AC400 /90 km AC400 /32 km 108MW Thác B" 200MW Hỡnh 2. HTB miCn BIc mựa ma 2007 mF rng ti u 90 Chú ý: Với những giả thiết của cơ sở lí thuyết. Một hệ thống có (n + 1) nút ta sẽ chọn một nút cơ sở với góc trạng thái của nút đó l 0. Do đó cấp của ma trận tổng trở l (n ì n). Quỏ trỡnh thu h[p s M l*i in sX k&t thỳc khi khụng cũn #ng dõy no cú th loi b; i 2c. Lỳc ú ta thu 2 c l*i in ti u so v*i phng ỏn l*i in ban .u a ra. H thng in sau khi thu h[p v`n <m b<o liờn k&t v khụng b7 quỏ t< i, <m b<o kinh t& hn so v*i s M ban .u. 2. Ví d? minh họa S/ dng s liu h thng in 220 kV miCn BIc n1m 2004 gMm 30 nỳt v 36 #ng dõy (#ng nột liCn trong hỡnh 2) lm c sF. B&n mựa ma n1m 2007 h thng ó 2c bS sung 6 nỳt v cụng sut t<i F cỏc nỳt c_ c_ng ó thay Si. D,a theo v7 trớ 7a lớ, tr,c giỏc v kinh nghim bS sung thờm mt s #ng dõy m*i cú kh< n1ng ph<i thờm vo <m b<o cung cp in cho cỏc ph t<i. Cú th thờm rt nhiCu #ng dõy m*i, m5c dự chỳng cú th thKa v khụng kinh t&. Dựng chng trỡnh l$p theo thu$t toỏn ó trỡnh by F trờn tớnh toỏn cIt b*t cỏc #ng dõy kộm hiu qu<. K&t qu< l sau khi thờm vo 28 #ng dõy thỡ chng trỡnh ó cho ta bi&t c.n loi b*t 18 #ng dõy, ch@ c.n gi6 li 10 #ng dõy. S M cui cựng c_ng trựng v*i k&t qu< khi quy hoch bTng cỏc phng phỏp khỏc (hỡnh 3). III. KAT LUDN Phng phỏp Thu h p t#ng bc l mt cụng c rt tt quy hoch mF rng l*i in. Nú khIc phc 2 c nh6ng nh2c im c"a phng phỏp Nhỏnh v c*n. Tuy nhiờn sau khi ó cú k&t qu< c.n ph<i xột thờm y&u t tin c$y cung cp in quy&t 7nh s l c"a mi #ng dõy c_ng nh iCu kin 7a cht ni cú #ng dõy i qua. Vớ d #ng dõy i cIt qua mt con sụng l*n thỡ c.n xột thờm chi phớ v2t sụng. Cỏc k&t qu< tớnh toỏn l thớch h2p cho l*i in 220 kV trF lờn. TI LIFU THAM KHHO 1. S. Binato, G. C. Oliveira - A greedy Randomized Adaptive Search Procedure for Transmission Expansion Planning, IEEE 9 (5) (2001). 2. X. Wang, J. R. McDonald - Modern Power System Planning, McGRAW-HILL BOOK COMPANY, 1993. SUMMARY PLANNING & EXPANDING TRANSMISSION NETWORK USING A SUCCESSIVE BACKWARD METHOD When implementing the short or long term network planning, the existing network will be changed and expanded. A Successive backward method presented in this paper can be used to find the optimal structure of the network. The algorithm of this method is as the followings: At the beginning, lines connected between the existing buses with the new ones will be added to the network. After that the effect of every new line in the system will be assessed by the amount of 91 power transmitted on it. For the high voltage network, ignoring the thermal loss, the new line with the highest rate of the transmitted power over the invested fund will be considered as the most effective one. When successively eliminating the lines with the lower effectiveness, we must keep some lines that may have a relatively low effectiveness but hold a great influence on the system or other lines. The process will be stopped when no more lines can be singled out to be eliminated. +,a ch.: Nh*n bài ngày 7 tháng 2 n0m 2005 Tr#ng Bi h!c Bách khoa Hà Ni. . dây ij; C L chính là chi phí xây d,ng #ng dây L. Bi v*i mng in cùng mt cp in áp và các loi dây là nh nhau thì chi phí #ng dây t@ l v*i chiCu dài #ng dây, khi ó  so sánh tính. ụi khi khụng thớch h2p cho vic mF rng ti u l*i truyCn t<i. Thu$t toỏn 2c trỡnh by d*i õy khIc phc 2c nh2c im ú. Nú cho phộp xỏc 7nh 2c cu trỳc ti u c"a l*i truyCn t<i ngay c< khi. ch@nh, nêuu z k trF thành vô hawn trong biêxu thuc trên, tuc là –x k + | k = 0, thì viêwc loawi vng dây thu k ra sX gây mt liên kêut trong hw thôung, khi ó #ng dây sX không 2c loi