Real Book

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
HỒ QUỐC VIỆT
ÁP DỤNG MẠNG NEURON ĐIỀU KHIỂN
CÔNG SUẤT TRUYỀN TẢI TRÊN ĐƯỜNG DÂY
AC VỚI THIẾT BỊ SVC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng02 năm 2013

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
HỒ QUỐC VIỆT
ÁP DỤNG MẠNG NEURON ĐIỀU KHIỂN
CÔNG SUẤT TRUYỀN TẢI TRÊN ĐƯỜNG
DÂY AC VỚI THIẾT BỊ SVC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts. ĐINH HOÀNG BÁCH
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng02 năm 2013

3. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐINH HOÀNG BÁCH
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM
ngày 02 tháng 02 năm 2013
Thành ph ần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. TS. NGÔ CAO CƯỜNG
2. PGS.TS. LÊ KIM HÙNG
3. TS. HUỲNH CHÂU DUY
4. TS. TRẦN VINH TỊNH
5. PGS.TS. PHAN THỊ THANH BÌNH
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

5. TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 26 tháng 12 năm 2012
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HỒ QUỐC VIỆT Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 03-02-1981 Nơi sinh: TP.HCM
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: 1181031069
I- TÊN ĐỀ TÀI:
ÁP DỤNG MẠNG NEURON ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRUYỀN TẢI TRÊN
ĐƯỜNG DÂY AC VỚI THIẾT BỊ SVC
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
III- NGÀY GIAO NHI ỆM VỤ:21-06-2012
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ:25-12-2012
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TIẾN SĨ ĐINH HOÀNG BÁCH....................................
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

6. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr
ình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
HỒ QUỐC VIỆT

7. ii
LỜI CÁM ƠN
Em xin bày tỏ lời cám ơn sâu sắc đến TS. Đinh Hoàng Bách, thầy đã hướng dẫn,
chỉ dạy tận tình để em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cám ơn các thầy cô
giáo khoa Điện- Điện tử trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM đã truyền thụ
kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Tôi cũng xin cám ơn cơ quan, bạn bè đồng nghiệp, gia đình và người thân đã
cùng chia s
ẽ, giúp đỡ và động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc học tập và
hoàn thành luận văn này.
TPHCM, ngày tháng năm 2013
Hồ Quốc Việt

8. iii
TÓM TẮT
Đối với hệ thống điện lớn nói chung và hệ thống điện Việt Nam hiện nay nói
riêng, trào lưu công suất thay đổi nhiều do chế độ vận hành và sự thay đổi tải liên tục.
Cho nên thông s
ố chế độ biến thiên trong phạm vi rộng dễ rơi ra ngoài phạm vi cho
phép. Trong trường hợp này sử dụng các thiết bị bù cố định không thể điều chỉnh được
mà phải sử dụng các thiết bị bù điều khiển nhanh như SVC.
Hiện nay, thiết bị bù tĩnh SVC vẫn được sử dụng khá phổ biến và có nhiều
phương pháp điều khiển khác nhau. Trong bài luận văn này trình bày cách điều khiển
thiết bị bù tĩnh SVC, điều khiển lượng công suất kháng ổn định điện lưới trong giới
hạn cho phép bằng phương pháp mạng neuron nhân tạo.

9. iv
ABSTRACT
In large power systems in general and and in the Vietnamese power system in
particular, power flow always changes depending on operating models and load value
changes continuously. Thus, it is easy for the parameters with a wide range of changes
to go beyond a pemitted range. In this case, we acn not use a fixed compensator to
adjust them and it can be more reasonable to use a fast controlled compensator such as
SVC.
Currently, static var compensation devices SVC still used quite popular and
there are many different control methods. In this essay demonstrates how static
compensation devices SVC control, control of power grid stability resistance within the
limits allowed by the method of artificial neural network.

10. v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................ii
TÓM TẮT.......................................................................................................................ii
ABSTRACT...................................................................................................................iv
MỤC LỤC.......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................................x
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH.....................................xi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2 Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................1
CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN . 3
1.1. Những yêu cầu điều chỉnh nhanh công suất trong các điều kiện làm việc bình
thường và sự cố ......................................................................................................3
1.1.1. Đặc điểm ..................................................................................................3
1.1.2. Các biện pháp áp dụng trong công nghệ truyền tải điện.......................... 4
1.1.3. Bù công suất phản kháng .........................................................................4
1.1.4. Bù dọc và bù ngang trong đường dây siêu cao áp ...................................6
1.1.4.1. Bù dọc...............................................................................................6
1.1.4.2. Bù ngang...........................................................................................7
1.1.4.3. Nhận xét............................................................................................7
1.2. Một số thiết bị điều khiển CSPK trong hệ thống điện ....................................8
1.2.1. Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC - static var compensator)
............................................................................................................................8
1.2.2. Thiết bị bù dọc điều khiển bằng thyristor (TCSC - thyristor controlled
series capacitor)................................................................................................10

11. vi
1.2.3. Thiết bị bù tĩnh Statcom (static synchronous compensator)..................10
1.2.4. Thiết bị điều khiển dòng công suất (UPFC - unified power flow
controller).........................................................................................................11
1.2.5. Thiết bị điều khiển góc pha bằng thyristor (TCPAR- thyristor controlled
phase angle regulator)......................................................................................12
1.2.6. Nhận xét .................................................................................................12
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ BÙ SVC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.........................................................................................15
2.1. Đặt vấn đề......................................................................................................15
2.2. Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC ...........................................................16
2.2.1. Cấu tao từng phần tử của SVC...............................................................16
2.2.1.1. Nguyên lý hoạt động của bộ thyristor mắc song song ngược ........16
2.2.1.2. Kháng điều chỉnh bằng thyristor TCR (thyristor controlled reactor)
.....................................................................................................................19
2.2.1.3. Tụ đóng mở bằng thyristor TSC ( thyristor switch capacitor) .......23
2.2.1.4. Kháng đóng mở bằng thyristor TSR ( thyristor switch reactor).....23
2.2.1.5. Hệ thống điều khiển các van trong SVC ........................................24
2.2.2. Các đặc tính của SVC ............................................................................25
2.2.2.1. Đặc tính điều chỉnh của SVC .........................................................25
2.2.2.2. Đặc tính làm việc của SVC.............................................................25
2.3. Mô hình SVC trong tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện ..................27
2.3.1. Mô hình hóa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi .....................27
2.3.2. Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng.......................28
2.4 Một số ứng dụng của SVC .............................................................................32
2.4.1. Điều chỉnh điện áp và trào lưu công suất...............................................32
2.4.2. Giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra sự cố .......................34
2.4.3. Ôn hòa dao động công suất hữu công....................................................35

12. vii
2.4.4. Giảm cường độ dòng điện vô công........................................................35
2.4.5. Tăng khả năng tải của đường dây ..........................................................35
2.4.6. Cân bằng các phụ tải không đối xứng....................................................37
2.4.7. Cải thiện ổn định sau sự cố....................................................................37
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG NEURON NHÂN TẠO ............................40
3.1. Giới thiệu mạng neuron nhân tạo..................................................................40
3.2 Cấu trúc mạng neuron nhân tạo (artifical neural networks- ANN) ................40
3.3 Phân loại mạng neuron nhân tạo.....................................................................42
3.4 Các phương pháp huấn luyện mạng neuron ...................................................43
3.5 Mạng truyền thẳng một lớp (mạng Perceptron đơn giản)...............................45
3.5.1 Cấu trúc mạng perceptron.......................................................................45
3.5.2 Cách xác định đường phân chia ranh giới ..............................................45
3.5.3 Luật học perceptron ................................................................................46
3.6 Mạng truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron MLP)..........................47
3.6.1 Thuật toán lan truyền ngược (Back Propagation _BP)...........................47
3.6.2 Mạng hàm cơ sở xuyên tâm (Radial basis functions _ RBF) .................48
3.7 Nhận dạng mô hình và điều khiển sử dụng mạng neuron ..............................51
3.7.1 Nhận dạng thông số mô hình ..................................................................51
3.7.2 Điều khiển sử dụng mạng neuron ...........................................................51
3.8 Kết luận...........................................................................................................53
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MẠNG NEURON NHÂN TẠO BÙ CÔNG SUẤT
KHÁNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHO MỘT NÚT TẢI...........................................54
4.1 Xây dựng mô hình đường dây có sử dụng SVC ............................................54
4.1.1 Giới thiệu sơ đồ ứng dụng.......................................................................54
4.1.2 Sơ đồ thuật toán ......................................................................................56
4.1.3 Bộ điều khiển SVC .................................................................................57
4.1.4 Mô tả cách hoạt động..............................................................................61

13. viii
4.2 Ứng dụng mạng neuron nhân tạo điều khiển SVC.........................................64
4.2.1 Xây dựng tập mẫu cho mạng neuron ......................................................65
4.2.2 Huấn luyện mạng neuron và mô hình điều khiển...................................67
4.2.2.1 Huấn luyện mạng .................................................................................67
4.2.2.2 Kiểm tra kết quả sau khi huấn luyện mạng neuron..............................71
4.3 Ứng dụng các phương pháp điều khiển mạng neuron....................................77
4.3.1 Phương pháp điều khiển..........................................................................77
4.3.2 Kết quả ứng dụng mạng neuron..............................................................79
4.3.3 So sánh kết quả đạt được ........................................................................83
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................85
5.1 Kết luận ..........................................................................................................85
5.2 Kiến nghị ........................................................................................................85

14. ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ANN ARTIFICAL NEURAL NETWORKS
CSPK CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
CSTD CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
ĐK SVC BỘ ĐIỀU KHIỂN SVC
GTO GATE TURN OFF
HTĐ HỆ THỐNG ĐIỆN
STATCOM STATIC SYNCHRONOUS COMPENSATOR
SVC STATIC VAR COMPENSATOR
TCPAR THYRISTOR CONTROLLED PHASE ANGLE REGULATOR
TCR THYRISTOR CONTROLLED REACTOR
TSC THYRISTOR SWITCHED CAPACITOR
TSR THYRISTOR SWITCHED REACTOR
UPFC UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER

15. x
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh chức năng các thiết bị bù..................................................................13
Bảng 4.1: Tổng hợp các tập mẫu...................................................................................65
Bảng 4.2: So sánh kết quả giữa điều khiển thuật toán và mạng neuron .......................83

16. xi
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC.........................................................9
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý bộ Thyristor........................................................................17
Hình 2.2. Đồ thị dòng điện tải.......................................................................................17
Hình 2.3. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR ....................................................19
Hình 2.4. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR...........................................................20
Hình 2.5. Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR................................21
Hình 2.6. Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR..................................................22
Hình 2.7. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSC........................................................23
Hình 2.8. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TSR.....................................................24
Hình 2.9. Đặc tính U-I của SVC ...................................................................................25
Hình 2.10. Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp..................................26
Hình 2.11. Đặc tính làm việc của nguồn công suất phản kháng...................................29
Hình 2.12. Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới tải
.......................................................................................................................................29
Hình 2.13. Đặc tính làm việc của SVC.........................................................................30
Hình 2.14. Phối hợp đặc tính của một nguồn và hai phụ tải phản kháng .....................31
Hình 2.15. Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC..............................................33
Hình 2.16. Sự thay đổi của điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có SVC ......34
Hình 2.17. Quan hệ thời gian và điện áp quá áp...........................................................34
Hình 2.18. Đặc tính công suất truyền tải khi có và không có SVC ..............................36
Hình 2.19. Đặc tính công suất khi có và không có SVC ..............................................38
Hình 3.1. Cấu trúc một neuron sinh học .......................................................................41
Hình 3.2. Mô hình thuật toán mạng neuron nhân tạo ...................................................41
Hình 3.3. Mạng truyền thẳng một lớp...........................................................................43
Hình 3.4. Mạng truyền thẳng nhiều lớp........................................................................43
Hình 3.5. Mô hình luật học có giám sát........................................................................44

17. xii
Hình 3.6. Mô hình luật học củng cố..............................................................................44
Hình 3.7. Mô hình luật học không giám sát..................................................................45
Hình 3.8. Cấu trúc mạng Perceptron.............................................................................45
Hình 3.9. Cấu trúc mạng RBF.......................................................................................49
Hình 3.10. Thuật toán nhận dạng thông số mô hình.....................................................51
Hình 3.11. Điều khiển sử dụng mạng neuron ...............................................................52
Hình 3.12. Điều khiển theo vòng kín............................................................................52
Hình 3.13. Điều khiển với mô hình tham chiếu............................................................52
Hình 3.14. Điều khiển theo thời gian vượt quá.............................................................52
Hình 3.15. Điều khiển quyết định.................................................................................53
Hình 4.1. Thông số đường dây mô hình SVC...............................................................55
Hình 4.2. Mô hình đường dây điều khiển SVC ............................................................55
Hình 4.3. Thuật toán điều khiển SVC...........................................................................56
Hình 4.4. Mô hình hệ điều khiển SVC bằng thuật toán................................................57
Hình 4.5. Biểu tượng và thông số khối Measurement System......................................58
Hình 4.6. Biểu tượng và thông số khối Distribution Unit.............................................59
Hình 4.7. Biểu tượng và thông số khối Firing Unit ......................................................60
Hình 4.8. Kết quả điều khiển thuật toán khi U=1.0pu ..................................................62
Hình 4.9. Kết quả điều khiển thuật toán khi U=1.05pu ................................................63
Hình 4.10. Kết quả điều khiển thuật toán khi U=0.95pu ..............................................64
Hình 4.11. Mô hình huấn luyện mang neuron cho TCR...............................................68
Hình 4.12. Quá trình huấn luyện mang neuron cho TCR .............................................69
Hình 4.13. Đặt tính sau khi huấn luyện.........................................................................69
Hình 4.14. Các trạng thái huấn luyện............................................................................70
Hình 4.15. Mô hình huấn luyện mang neuron cho TSC...............................................70
Hình 4.16. Quá trình huấn luyện mang neuron cho TSC..............................................71
Hình 4.17. Mô hình đường dây với điều khiển SVC bằng mạng neuron ....................71

18. xiii
Hình 4.18. Mô hình bộ điều khiển SVC bằng mạng neuron.........................................72
Hình 4.19. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron khi U=1.0pu .........................73
Hình 4.20. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron khi U=1.05 pu ......................74
Hình 4.21. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron khi U=0.95pu .......................75
Hình 4.22. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron khi U=0.97pu .......................76
Hình 4.23. Điều khiển theo vòng kín............................................................................77
Hình 4.24. Thuật toán điều khiển TSC .........................................................................78
Hình 4.25. Mô hình điều khiển theo vòng kín ..............................................................79
Hình 4.26. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron vòng kín khi U=1.0pu ..........80
Hình 4.27. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron vòng kín khi U=1.05pu ........81
Hình 4.28. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron vòng kín khi U=0.95pu ........82
Hình 4.29. Kết quả điều khiển SVC bằng mạng neuron vòng kín khi U=0.97pu ........83

19. 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Cùng với xu thế toàn cầu hoá nền kinh tế, hệ thống điện cũng đã, đang và hình
thành các mối liên kết giữa các khu vực trong mỗi quốc gia, giữa các quốc gia trong
khu vực hình thành nên hệ thống điện hợp nhất có quy mô rất lớn về cả công suất lãnh
thổ.
Kỹ thuật truyền tải điện hiện đại đã sử dụng các thiết bị bù được điều khiển
bằng các linh kiện điện tử công suất để cung cấp nguồn năng lượng khi cần thiết để bảo
đảm tính ổn định của hệ thống điện. Các thiết bị này kết hợp với các bộ vi xử lý cho
phép điều khiển nguồn năng lượng một cách linh hoạt, khả năng tự động hoá cao đảm
bảo độ tin cậy và độ ổn định của hệ thống, trong đó hệ thống điều khiển đóng một vai
trò rất quan trọng. Việc thiết kế và tính toán chính xác hệ thống điều khiển sẽ bảo đảm
sự làm việc tin cậy của hệ thống bù, góp phần nâng cao tính ổn định của hệ thống điện.
Một trong những giải pháp nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống và mở
rộng khả năng truyền tải là sử dụng hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, việc
nghiên cứu SVC (Static Var Compensator) thuộc hệ thống truyền tải điện xoay chiều
linh hoạt là rất cần thiết và góp phần vận hành ổn định hệ thống điện.
1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Trước đây, việc điều chỉnh CSPK của các thiết bị bù thường được thực hiện đơn
giản: Thay đổi từng nấc (nhờ đóng cắt bằng máy cắt cơ khí) hoặc thay đổi kích từ
(trong máy bù đồng bộ). Chúng chỉ cho phép điều chỉnh thô hoặc theo tốc độ chậm. Kỹ
thuật thyristor công suất lớn đó mở ra những khả năng mới, trong đó việc ra đời và ứng
dụng các thiết bị bù tĩnh điều chỉnh nhanh công suất lớn đó giải quyết được những yêu
cầu mà các thiết bị bù cổ điển chưa đáp ứng được, như tự động điều chỉnh điện áp các
nút, giảm dao động công suất nâng cao ổn định hệ thống.

20. 2
Các tiến bộ trong việc áp dụng kỹ thuật thyristor vào trong hệ thống điện đã dẫn
đến sự phát triển của thiết bị bù tĩnh (Static Var Compensator - SVC). Thiết bị này
gồm các phần tử cuộn kháng và tụ điện được điều khiển bằng thyristor.
Điều chỉnh điện áp của đường dây truyền tải nhằm đáp ứng các biến động ở cả
hai đầu phát và nhận. Việc điều chỉnh điện áp được thực hiện qua việc điều khiển
nhanh trở kháng của SVC và do đó dẫn đến điều khiển nhanh công suất kháng ở đầu ra
của SVC.
Mục đích chính của bù SVC là làm tăng giới hạn ổn định của hệ thống điện
xoay chiều, làm giảm dao động điện áp khi có biến động phụ tải cũng như giới hạn
được mức quá điện áp khi có biến động lớn. SVC về cơ bản là thiết bị có công suất
kháng điều khiển bằng thyristor.
Việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh có điều khiển thyristor (SVC) với khả
năng điều chỉnh nhanh SVC bằng mạng Neuron nhân tạo trong việc điều chỉnh nhanh
công suất phản kháng và các thông số khác của hệ thống điện Việt Nam trong tương lai
là nhiệm vụ rất cần thiết. Nhằm mở ra một hướng mới trong việc áp dụng các phương
pháp điều chỉnh, điều khiển hoạt động của thiết bị bù SVC trong hệ thống điện.
Vì vậy việc áp dụng mạng neuron nhân tạo sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc ứng
dụng vào điều khiển SVC trên lưới điện:
 Tăng tốc xử lý khi SVC cần làm việc.
 Đơn giản và giúp SVC thông minh hơn trong quá tr
ình ph ản ứng khi lưới điện
thay đổi.
Chính vì những mục đích như vậy mà đề tài luận văn “Áp dụng mạng Neuron
nhân tạo điều khiển công suất truyền tải trên đường dây AC với thiết bị SVC” sẽ được
thưc hiện.

21. 3
CHƯƠNG 1
THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. NHỮNG YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH NHANH CÔNG SUẤT TRONG CÁC
ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG VÀ SỰ CỐ.
1.1.1. Đặc điểm.
Hiện nay, xu hướng hợp nhất các HTĐ nhỏ thành HTĐ hợp nhất bằng các
đường dây siêu cao áp đang được phát triển tại nhiều quốc gia, khu vực trên khắp thế
giới. Đây là xu hướng phát triển tất yếu của các hệ thống điện hiện đại nhằm nâng cao
tính kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất, vận hành các hệ thống điện thành viên. Cụ thể:
+ Giảm lượng công suất dự trữ trong toàn hệ thống do hệ thống lớn nhờ khả
năng huy động công suất từ nhiều nguồn phát.
+ Giảm dự phòng chung của HTĐ liên kết, qua đó giảm được chi phí đầu tư vào
các công trình nguồn - một gánh nặng lớn trong việc phát triển HTĐ.
+ Tăng tính kinh tế chung của cả hệ thống lớn do tận dụng được các nguồn phát
có giá thành sản xuất điện năng thấp như thuỷ điện, các nguồn nhiệt điện có giá thành
rẻ như tuabin khí, điện nguyên tử...
+ Tăng hiệu quả vận hành HTĐ do có khả năng huy động sản xuất điện từ các
nguồn điện kinh tế và giảm công suất đỉnh chung của toàn HTĐ lớn.
+ HTĐ h
ợp nhất vận hành linh hoạt hơn so với phương án vận hành các hệ
thống riêng rẽ nhờ sự trao đổi, hỗ trợ điện năng giữa các hệ thống thành viên.
+ Giảm giá thành đi
ện năng do tận dụng được công suất tại các giờ thấp điểm
của phụ tải hệ thống điện thành viên để cung cấp cho hệ thống khác nhờ chênh lệch về
múi giờ.
+ Giảm được chi phí vận hành, đồng thời nâng cao tính linh hoạt trong việc sửa
chữa, đại tu các thiết bị trong toàn hệ thống.

22. 4
+ Nâng cao đ
ộ dự trữ ổn định tĩnh của hệ thống, qua đó nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện do công suất dự trữ chung của cả HTĐ hợp nhất là rất lớn.
1.1.2. Các biện pháp áp dụng trong công nghệ truyền tải điện.
Khi tính toán các chế độ vận hành của hệ thống điện hợp nhất có đường dây siêu
cao áp, do cấp điện áp cao nên lượng công suất phản kháng mà đường dây sinh ra là rất
lớn [3]. Đặc biệt là khi đường dây không mang tải thì lượng công suất phản kháng phát
ra rất lớn gây nên hiện tượng quá áp ở cuối đường dây. Để hạn chế hiện tượng nay, ta
phải dùng các biện pháp kỹ thuật khác nhau như:
+ Tăng số lượng dây phân nhỏ trong một pha (phân pha) của đường dây để giảm
điện kháng và tổng trở sóng, tăng khả năng tải của đường dây.
+ Bù thông s
ố đường dây bằng các thiết bị bù dọc và bù ngang (bù công suất
phản kháng) để giảm bớt cảm kháng và dung dẫn của đường dây làm cho chiều dài tính
toán rút ngắn lại.
+ Phân đoạn đường dây bằng các kháng điện bù ngang có điều khiển đặt ở các
trạm trung gian trên đường dây. Đối với đường dây siêu cao áp 500kV, khoảng cách
giữa các trạm đặt kháng bù ngang thường không quá 600km.
+ Đặt các thiết bị bù ngang hoặc bù dọc ở các trạm nút công suất trung gian và
trạm cuối để nâng cao ổn định điện áp tại các trạm này.
1.1.3. Bù công suất phản kháng
Khác với các đường dây cao áp (điện áp nhỏ hơn 330kV), quá trình truyền tải
điện xoay chiều trên đường dây siêu cao áp liên quan đến quá trình truyền sóng điện từ
dọc theo đường dây. Điện trường của đường dây ít thay đổi trong quá trình vận hành vì
điện áp trên đường dây được khống chế trong giới hạn cho phép (thường là ±5%), song
từ trường lại thay đổi trong dải khá rộng theo sự thay đổi của dòng điện tải của đường
dây.
+ Trị số trung bình cho một chu kỳ năng lượng điện trường tính trên một đơn vị
chiều dài của một pha đường dây là:

23. 5
WE = CUf
2
(1.1)
+ Công suất điện trường của ba pha của đường dây có chiều dài l là:
QE = 3ω CUf
2
.l (1.2)
+ Trị số trung bình cho một chu kỳ năng lượng từ trường tính trên một đơn vị
chiều dài của một pha đường dây khi dòng điện tải là I:
WM = LI2
(1.3)
+ Công suất từ trường của ba pha của đường dây có chiều dài l là:
QM = 3ω WM. l = 3ω LI2
. l (1.4)
+ Công suất phản kháng do đường dây sinh ra được xác định như là hiệu giữa
công suất điện trường và từ trường:
Q = QE - QM = 3ω CUf
2
.l - 3ω LI2
. l (1.5)
Q = 3ω CUf
2
.l ( 1- )
+ Khi công suất phản kháng của đường dây bằng 0, ta có:
( 1- ) = 0 (1.6)
 I= Uf = = ITN
Trong đó: ZC =
Khi đó, đường dây tải dòng điện tự nhiên ITN. Đối với đường dây dài hữu hạn,
hiện tượng này xảy ra khi điện trở phụ tải tác dụng bằng tổng trở sóng XC của đường
dây. Đây là chế độ tải công suất tự nhiên. Trong trường hợp này, đường dây siêu cao
áp không tiêu thụ hay phát thêm công suất phản kháng.
PTN = (1.7)

24. 6
Việc bù thông số của đường dây siêu cao áp làm tăng khả năng tải của đường
dây và qua đó nâng cao tínhổn định. Các biện pháp thường được áp dụng và đem lại
hiệu quả cao là bù dọc và bù ngang trên các đường dây siêu cao áp.
1.1.4. Bù dọc và bù ngang trong đường dây siêu cao áp
Các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn thường được bù thông số thông qua
các thiết bị bù dọc và bù ngang [6]. Mục đích chủ yếu của việc đặt các thiết bị bù là
nâng cao khả năng tải của đường dây và san bằng điện áp phân bố dọc đường dây. Hơn
nữa, bù thông số còn nâng cao tính ổn định tĩnh, ổn định động, giảm sự dao dộng công
suất… làm cho việc vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt và hiệu quả hơn. Đây là
biện pháp rất cần thiết cho các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn, đặc biệt là
những đường dây có chiều dài gần 1/4 bước sóng như đường dây 500kV Bắc - Nam ở
Việt Nam.
1.1.4.1. Bù dọc.
Trị số cảm kháng lớn của đường dây siêu cao áp làm ảnh hưởng xấu đến hàng
loạt chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng của đường dây như: góc lệch pha giữa đầu và
cuối đường dây lớn, tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cao, tính ổn định
điện áp tại các trạm giữa và cuối đường dây kém… Bù dọc là giải pháp làm tăng điện
dẫn liên kết (giảm điện cảm kháng X của đường dây) bằng dung kháng XC của tụ điện.
Giải pháp này được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây. Qua đó
giới hạn truyền tải của đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được nâng lên. Hơn nữa,
giới hạn ổn định động cũng tăng lên một cách gián tiếp do nâng cao thêm đường cong
công suất điện từ.
Khi mắc thêm tụ nối tiếp vào đường dây thì điện kháng tổng của mạch tải điện
sẽ giảm xuống còn (XL - XC). Giả sử góc lệch φ giữa dòng điện phụ tải I và điện áp
cuối đường dây U2 không đổi thì độ lệch điện áp U1 ở đầu đường dây và góc lệch pha δ
giữa vectơ điện áp giữa hai đầu đường dây giảm xuống khá nhiều. Qua đó, ta thấy
được hiệu quả của bù dọc:

25. 7
* Ổn định điện áp:
Giảm lượng sụt áp với cùng một công suất truyền tải.
Điểm sụp đổ điện áp được dịch chuyển xa hơn.
* Ổn định về góc lệch δ:
Làm giảm góc lệch δ trong chế độ vận hành bình thường, qua đó nâng cao độ ổn
định tĩnh của hệ thống điện.
Làm tăng giới hạn công suất truyền tải của đường dây.
* Giảm tổn thất công suất và điện năng:
Dòng điện chạy qua tụ điện C sẽ phát ra một lượng công suất phản kháng bù lại
phần tổn thất trên cảm kháng của đường dây.
1.1.4.2. Bù ngang.
Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cố định hay các
kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạm biến áp. Kháng bù ngang
này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp. Khi đặt ở phía cao áp thì
có thể nối trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều khiển
bằng khe hở phóng điện.
Dòng điện Il của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đường dây
phát ra do chúng ngư
ợc chiều nhau. Nhờ đó mà công suất phản kháng do đường dây
phát ra sẽ bị tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện tượng quá
áp ở cuối đường dây.
Việc lựa chọn dung lượng và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan
trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây siêu cao áp trong hệ thống điện
như chế độ vận hành non tải, không tải... của đường dây.
1.1.4.3. Nhận xét.
- Đường dây siêu cao áp có nhiều đặc điểm riêng về kỹ thuật cần quan tâm khi
thiết kế phát triển lưới điện, đặc biệt là về giới hạn ổn định và ổn định điện áp.

26. 8
- Mô hình đường dây siêu cao áp khi tính toán phải theo sơ đồ thông số rải. Để
đưa về dạng thông số tập trung cần sử dụng sơ đồ tương đương: chia thành những mắt
xích nối tiếp.
- Đặc điểm chủ yếu của các đường dây siêu cao áp là có điện cảm và điện dung
lớn. Để đảm bảo khả năng mang tải và tránh gây ra hiện tượng quá điện áp khi vận
hành non tải hoặc không tải cần phải có biện pháp bù dọc và bù ngang.
- Trị số tối ưu của các thiết bị bù cần phải được tính toán trong từng chế độ vận
hành để đem lại hiệu quả về kinh tế - kỹ thuật.
1.2. MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN.
1.2.1. Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor (SVC - Static Var Compensator).
SVC là thi
ết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể điều
chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor [8], được tổ hợp từ hai thành phần
cơ bản:
- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng (có thể phát
hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo chế độ vận hành).
- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor hoặc triắc có
cực điều khiển, hệ thống điều khiển góc mở dùng các bộ vi điều khiển như 8051, PIC
16f877, VAR...
SVC được cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:
+ Kháng đi
ều chỉnh bằng thyristor - TCR (Thyristor Controlled Reactor): có
chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ.
+ Kháng đóng m
ở bằng thyristor - TSR (Thyristor Switched Reactor): có ch
ức
năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
+ Bộ tụ đóng mở bằng thyristor - TSC (Thyristor Switched Capacitor): có chức
năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SVC như trên hình 1.1

27. 9
Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây một cách đáng kể
mà không cần dùng đến những phương tiện điều khiển đặc biệt và phức tạp trong vận
hành. Các chức năng chính của SVC bao gồm:
Hình 1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC
- Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp.
- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.
- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn
mạch...) trong hệ thống điện.
- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện.
- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn
mạch, mất tải đột ngột...
Ngoài ra, SVC còn có các ch
ức năng phụ mang lại hiệu quả khá tốt cho quá
trình vận hành hệ thống điện như:
- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.
- Tăng cường khả năng truyền tải của đường dây.
- Giảm góc làm việc δ làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây.
- Giảm tổn thất công suất và điện năng.

28. 10
1.2.2. Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor (TCSC - Thyristor Controlled
Series Capacitor).
Tương tự như SVC, phần tử TCSC là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của
đường dây và hoạt động trong điều kiện ổn định của hệ thống điện. Nó được tổ hợp từ
một hay nhiều module TCSC, mỗi một module bao gồm hai thành phần cơ bản:
- Thành phần cảm kháng có thể thay đổi được điện dung nhờ bộ điều chỉnh van
thyistor.
- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như van thyristor; các cửa
đóng mở GTO,...
Các chức năng chính của TCSC bao gồm:
- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.
- Giảm sự thay đổi điện áp.
- Tăng cường khả năng truyền tải của đờng dây.
- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện.
- Giảm góc làm việc δ làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây.
- Hạn chế hiện tượng cộng hưởng tần số thấp trong hệ thống điện.
1.2.3. Thiết bị bù tĩnh Statcom (Static Synchronous Compensator).
STATCOM là sự hoàn thiện của SVC, bao gồm các bộ tụ điện được điều chỉnh
bằng các thiết bị điện tử như thyistor có cửa đóng mở GTO. So với SVC, nó có ưu
điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như SVC và đặc biệt là nó
điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn.
Các tính năng c
ủa STATCOM cũng giống như của SVC nhưng khả năng điều
chỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, bao gồm:
- Điều khiển điện áp tại nút có đặt STATCOM có thể cố định giá trị điện áp.
- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.
- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn
mạch...) trong hệ thống điện.

29. 11
- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện.
- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn
mạch, mất tải đột ngột...
Ngoài ra, STATCOM còn có đặc điểm nổi trội so với SVC như sau:
- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi loại trừ
được sự cố.
- Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lưới
và ngược lại, tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới.
1.2.4. Thi
ế t bị điều khiển dòng công su
Ất (UPFC - Unified Power Flow
Controller).
UPFC là m
ột khái niệm mới ứng dụng các thiết bị bù đa chức năng để điều
khiển điện áp tại các thanh cái độc lập, dòng công suất tác dụng P và phản kháng Q
trên các đường dây truyền tải, đặc biệt là trên các đường dây siêu cao áp nối giữa các
HTĐ nhỏ. UPFC là thiết bị làm cho lưới điện vận hành rất linh hoạt và hiệu quả.
Về nguyên lý cấu tạo, UPFC được hiểu như sự kết hợp thiết bị bù dọc làm thay
đổi góc pha (Static Synchoronous Series Compensator) v
ới thiết bị bù ngang
STATCOM. Nó đượ c cấu tạo từ 2 bộ chuyển đổi (converter) điều khiển thyristor có
cửa đóng mở GTO.
Về nguyên lý, UPFC có 3 chế độ vận hành, bao gồm:
Chế độ 1: chế độ điều khiển trở kháng XC.
Chế độ 2: chế độ điều khiển điện áp trực giao UΔ
Chế độ 3: chế độ điều khiển góc pha điện áp φC.
Trong 3 chế độ vận hành trên của UPFC thì chế độ 2 và chế độ 3 có ưu điểm
hơn chế độ 1 vì có thể điều khiển dòng công suất tác dụng P ngay cả khi góc pha δ rất
nhỏ. Trong chế độ 1, nếu dòng trong thành phần bù dọc (series compensator) giảm thì
khả năng điều khiển của UPFC cũng giảm theo. Hơn nữa, trong chế độ1và chế độ 2,

30. 12
công suất của thành phần bù ngang (shunt compensator) có thể giảm tối thiểu vì dòng
công suất đi qua liên kết 1 chiều (DC link) gần như bằng 0.
Ngoài ra, thành ph
ần bù ngang có thể điều khiển đồng thời cả dòng công suất
phản kháng Q và công suất tác dụng P truyền tải trên đường dây.
1.2.5. Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor (TCPAR- Thyristor Controlled
Phase Angle Regulator).
Thiết bị TCPAR là một khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh góc
lệch pha của điện áp pha của đường dây. Nó có tác dụng điều khiển công suất truyền
tải trên đường dây.
Về mặt cấu tạo, nó như một máy biến áp 3 cuộn dây nối song song với đường
dây truyền tải và có thể điều chỉnh góc lệch của điện áp Uf truyền tải trên đường dây.
Các tính năng của TCPAR bao gồm:
- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút bù.
- Tăng cường tính ổn định tĩnh của hệ thống điện.
- Tăng cường tính ổn định động của hệ thống điện.
- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn
mạch, mất tải đột ngột...
- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi loại trừ
được sự cố.
1.2.6. Nhận xét
- Các thiết bị bù dọc và ngang trên đường dây tải điện xoay chiều đều có những
đặc điểm chung là khả năng nâng cao độ tin cậy trong vận hành hệ thống điện. Tuy
nhiên, giữa các thiết bị vẫn có sự khác biệt tuỳ theo yêu cầu trong từng hệ thống điện
cụ thể, chế độ vận hành cụ thể mà ta có thể lựa chọn các thiết bị hợp lý.
- Trong thực tế vận hành, tuỳ theo yêu cầu điều chỉnh điện áp, trào lưu công
suất, nâng cao ổn định hay giảm dao động công suất trên đường dây mà ta lựa chọn các
thiết bị hợp lý dựa trên khả năng của chúng.

31. 13
Ta có bảng 1.1 so sánh các ch
ức năng của từn g thiết bị bù có điều khiển bằng
thyristor như sau:
Bảng 1.1 So sánh chức năng các thiết bị bù
Ghi chú: *** Rất tốt; ** Tốt; * Bình thường
KẾT LUẬN
- Hợp nhất HTĐ bằng đường dây siêu cao áp đem lại nhiều hiệu quả tổng hợp.
Tuy nhiên, có nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, trong đó, vấn đề bù công suất phản
kháng và điều khiển có ý nghĩa quyết định trong việc giữ ổn định điện áp và nâng cao
giới hạn truyền tải.
- Việc lắp đặt các thiết bị bù dọc và bù ngang điều khiển nhờ thyristor là xu
hướng rất được quan tâm trên thế giới vì nhờ chúng mà độ tin cậy và tính kinh tế trong
vận hành HTĐ được tăng lên rất nhiều.
- Các thiết bị bù dọc và bù ngang sử dụng thyristor có khả năng điều chỉnh gần
như tức thời thông số của chúng. Việc ứng dụng các thiết bị nói trên trong HTĐ làm
nâng cao khả năng giữ ổn định điện áp và giảm dao động công suất, đặc biệt là đối với
các HTĐ hợp nhất có truyền tải bằng các đường dây siêu cao áp.
- Các thiết bị bù có điều khiển thyristor chỉ đem lại hiệu quả rất cao khi thời
điểm tác động và giá trị dung lượng bù là hợp lý cho từng chế độ vận hành của hệ
thống điện (trước sự cố, sự cố và phục hồi). Đây là một việc rất quan trọng khi vận
hành HTĐ có các thiết bị bù dọc và ngang có điều khiển thyristor.

32. 14
- Với điều kiện địa lý như ở Việt Nam, đường dây truyền tải 500 kV rất dài, các
nguồn phát ở xa trung tâm phụ tải thì khả năng ứng dụng thiết bị SVC sẽ mang lại hiệu
quả trong vận hành và tăng ổn định chất lượng điện năng của HTĐ Việt Nam.

33. 15
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN THIẾT BỊ BÙ SVC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN
Những thiết bị bù ngang có điều khiển (SVC - Static Var Cojmpensator) đ
ầu
tiên được cho ra đời vào khoảng giữa thập kỷ 70 nhờ ứng dụng các công nghệ mới của
ngành sản xuất chất bán dẫn. Sự xuất hiện của SVC đã mở ra một kỷ nguyên mới cho
việc phát triển các thiết bị thuộc Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt
(FACTS- Flexible Alternating Current Transmission Systems). Đư
ợc sử dụng từ hàng
chục năm nay, SVC đã khẳng định được các ưu điểm của mình trong việc vận hành
lưới điện và khả năng mang lại những lợi ích kinh tế to lớn cho hệ thống.
Trong hệ thống truyền tải điện năng, SVC được sử dụng với các mục đích chính
như sau:
- Ổn định điện áp trong các hệ thống yếu
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây
- Giảm tổn thất điện năng truyền tải
- Tăng cường khả năng điều khiển điện áp
- Ôn hòa các dao động công suất
2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Cũng như công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q trong hệ thống điện
cũng cần luôn luôn phải điều chỉnh để giữ trạng thái cân bằng. Việc phân bố dòng công
suất trong hệ thống điện là một nhiệm vụ rất quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng điện
cung cấp cho các phụ tải và đảm bảo điều kiện vận hành các thiết bị và đường dây an
toàn, tránh hiện tượng quá áp và một số hiện tượng khác do công suất phản kháng gây
nên. Hơn nữa, nó cũng làm tăng tính kinh tế - kỹ thuật trong vận hành hệ thống điện.
Khác với công suất tác dụng, công suất phản kháng có tính chất phân bố theo khu vực
với điện áp của các nút trong hệ thống điện là khác nhau nên ngoài ngu
ồn cung cấp
điện công suất phản kháng từ các nhà máy điện thì cần phải có những nguồn phát công

34. 16
suất phản kháng khác như: Máy bù đồng bộ, tụ bù, kháng điện… Ngoài ra, việc đặt các
thiết bị bù công suất phản kháng cũng có tác dụng cải thiện đáng kể thông số chế độ,
đặc biệt đối với đường dây siêu cao áp.
Trước đây, các thiết bị bù công suất phản kháng thường không có tự động điều
chỉnh hoặc có điều chỉnh nhưng rất chậm, nhảy bậc. Ngày nay với sự ra đời của các
thiết bị Thyristor công suất lớn và ứng với nó là các thiết bị FACTS (Fleaxible AC
Transmission line System), trong đó có SVC, đ
ã khắc phục được các nhược điểm nêu
trên và mang l
ại hiệu quả rất cao trong vận hành hệ thống điện. Do tính ưu việt của
SVC (khả năng điều chỉnh nhanh), biên độ thay đổi khá lớn nên nó đã được sử dụng
rộng rãi trên toàn thế giới để cải thiện chế độ vận hành và mở rộng ứng dụng việc cải
thiện thông số chế độ đường dây và nâng cao ổn định của hệ thống điện.
SVC được lắp đặt trong hệ thống điện có tác dụng tính toán linh hoạt của hệ
thống trên nhiều khía cạnh như: điều chỉnh điện áp tại vị trí SVC mắc vào lưới, làm
tăng ổn định hệ thống, tính khả năng truyền tải công suất, giảm tức thời quá điện áp,
hạn chế khả năng cộng hưởng tần số và giảm dao động công suất …
Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng một vai trò quan trọng trong việc
điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. Nó hoạt động trong hệ thống như một phần tử
thụ động nhưng lại phản ứng của đối tượng tự thích nghi với thông số chế độ.
2.2. THIẾT BỊ BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC.
2.2.1. Cấu tạo từng phần tử của SVC.
2.2.1.1. Nguyên lý hoạt động của bộ thyristor mắc song song ngược.
Trên hình 2.1 mô tả nguyên lý làm việc của bộ thyristor trong mạch.
* Trường hợp tải thuần trở:
Khi T1 mở thì một phần nửa chu kì dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch tải,
còn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kì âm của điện áp nguồn được đặt lên mạch
tải.

35. 17
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý bộ Thyristor
Góc mở α được tính từ điểm đi qua trị zêzo của điện áp nguồn.
it = U.sinθ (2.1)
Trong đó:
Dòng điện tải không có dạng của một hình sin. Ta phải khai triển Fuorier của nó
gồm thành phần sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao.
Thành phần sóng cơ bản của dòng điện tải i(1) lệch chậm sau điện áp nguồn một
góc φ được thể hiện trên đồ thị hình 2.2.
Hình 2.2. Đồ thị dòng điện tải
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn
cung cấp một lượng công suất phản kháng.

36. 18
Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
Ut = = U (2.2)
Trị hiệu dụng của dòng điện tải:
It = (2.3)
* Trường hợp tải thuần cảm:
Khi θ = α xung chođiều khiển mở T 1. Dòng điện tải tăng dần lên và đạt giá trị
cực đại, sau đó giảm xuống và đạt giá trị zêzo khi θ = β.
Khi thyristor T1 mở, ta có phương trình:
L = Usinωt (2.4)
it = - cosθ + I0 (2.5)
Hằng số tích phân Io được xác định theo sơ kiện: khi θ = α thì it = 0. Cuối cùng
nhận được biểu thức của dòng điện tải:
it = - cosα + cosθ (2.6)
Góc β được xác định bằng cách thay θ = β và đặt it = 0:
β = 2π - α
Khi θ = π + α cho xung mở T2
Để cho sơ đồ làm việc được hoàn chỉnh khi tải thuần cảm, phải thỏa mãn điều
kiện β ≤ π + α. Do đó góc α buộc phải nằm trong các giới hạn:
π/2 ≤ α ≤ π ; khi α = , it = - cosθ
Dòng điện tải là dòng gián đoạn, do i1 và i2 tạo nên. Khai triển Fourier của nó
bao gồm thành phần sóng cơ bản i(1)
và các sóng hài bậc cao. Thành phần sóng cơ bản
lệch chậm sau điện áp nguồn một góc π/2 độc lập với góc mở α.
Trị hiệu dụng của dòng điện tải:

37. 19
It = = (2.7)
It =
Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng.
Nếu ta thay đổi đột ngột giá trị góc điều khiển từ α = 00
sang α = 1800
thì tương
ứng với trạng thái đóng hoặc mở mạch.
2.2.1.2. Kháng điều chỉnh bằng thyristor TCR (thyristor controlled reactor).
Kháng điều chỉnh nhanh bằng thyristor (TCR) được cấu tạo dựa trên nguyên lý
hoạt động và khả năng điều khiển của cặp thyristor mắc song song và ngược chiều
nhau. Nhờ có khả năng khống chế được trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua thyristor
liên tục thông qua việc thay đổi góc mở α bằng thời điểm phát xung điều khiển vào cực
G mà TCR có khả năng điều chỉnh phát hay tiêu thụ công suất phản kháng rất nhanh.
* Sơ đồ nguyên lý hoạt động:
Hình 2.3. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR
Qua đó, ta thấy TCR thực chất là cuộn kháng đ ược điều khiển bằng 2 thyristor
nối ngược chiều nhau. Góc mở thay đổi liên tục từ 00
đến 1800
thì TCR sẽ thay đổi liên

38. 20
tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển. Khi góc mở α thay đổi từ 900
đến
1800
thì dòng điện hiệu dụng qua TCR sẽ thay đổi giảm dần từ giá trị cực đại đến zêzo.
Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của TCR được thể hiện trên hình 2.3.
TCR được cấu tạo từ 4 phần tử chính sau:
L: cuộn điện kháng chính
LH: cuộn điện kháng hãm, có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và chống lại sự
cộng hưởng với hệ thống điện.
Thyristor: có chức năng điều chỉnh dòng điện đi qua TCR
- Hệ thống điều khiển: Có chức năng điều khiển tín hiệu xung đến cực điều
khiển của thyristor hệ thống này là một khâu quan trọng để điều chỉnh liên tục dòng
điện hay giá trị XL hay thay đổi trị số công suất phản kháng phát ra hay tiêu thụ.
TCR có nhiều ưu điểm khi tham gia vào các thiết bị bù trong hệ thống điện:
- Có khả năng làm cân bằng lại phụ tải, vì TCR có thể điều khiển độc lập trên
từng pha.
- Khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh, hầu như không có giai
đoạn quá độ nhờ bộ van thyristor. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR thể hiện trên
hình 2.4
Hình 2.4. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR
* Đặc tính làm việc của TCR:

39. 21
TCR có khả năng điều khiển, điều chỉn h các thông s
ố rất nhanh nhờ việc thay
đổi góc cắt (góc mở) α bằng các tín hiệu xung điều khiển tác động vào bộ van thyristor.
Việc thay đổi góc cắt này sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện chạy qua TCR được thể
hiện trên hình 2.5 sau:
Hình 2.5. Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR
Dòng điện I chạy qua TCR thay đổi từ Idđ giảm đến 0 khi góc cắt thay đổi từ 900
đến 1800
. Tin hiệu này không phải là tín hiệu hình sin mà là tín hiệu có dạng hàm chu
kỳ với tần số bằng tần số của tín hiệu đặt vào (f = 50Hz). Giá tr
ị của dòng điện chạy
qua TCR là một hàm biến thiên phụ thuộc vào góc cắt α được biểu diễn như sau:
ITCR = I0.Iα (2.8)
Trong đó:
I0 = là dòng điện chạy qua TCR khi α = 900
XKmin là điện kháng của TCR khi α = 900
(thyristor dẫn hoàn toàn) Gọi góc cắt α0 xác
định tại thời điểm t0 xuất hiện tín hiệu điều khiển xung vào cực điều khiển của
thyristor.
Ta có: α0 = .t0 với chu kỳ T = 2π
Sóng của dạng tín hiệu dòng điện được thể hiện như hình 2.6.

40. 22
Hình 2.6. Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR
Như vậy, ta có thể hiểu TCR như là một cuộn kháng có trị số XK thay đổi được:
(2.9)
Từ đó ta thấy XK thay đổi liên tục từ XKmin đến XKmax khi góc cắt α thay đổi liên
tục từ 900
đến 1800
. Do vậy công suất phản kháng Q được tính bằng công thức:
QK = (2.10)
nên công suất phản kháng của TCR cũng thay đổi khi góc cắt α thay đổi.
Do các tính chất trên mà TCR là một thành phần quan trọng, đóng vai trò chính
trong thiết bị bù có điều khiển thyristor ứng dụng trong hệ thống điện.
Như ta nh
ận thấy rằng cường đ ộ dòng điện của thành phần bậc cao tỷ lệ với
công suất của mạch TCR, thông thường trong SVC chỉ có một TCR còn các phần tử
khác là TSR và TSC là những phần tử đóng mở nhảy bậc nên trong quả trình làm việc
không sinh ra thành ph
ần bậc cao, chỉ có TCR là phầ n tứ thay đổi liên tục của SVC
mới sinh ra các thành phần dòng điện bậc cao trong quá trình làm việc. Để giảm cường
độ dòng điện bậc cao người ta còn có biện pháp là chia nhỏ công suất của SVC ra
nhiều phần tử TSR, TSC và TCR. Việc chia nhỏ công suất của SVC ra nhiều phần tử
có lợi sau:
- Giảm dòng điện thành phần bậc cao.
- Khả năng điều chỉnh công suất phàn kháng phát ra mềm dẻo hơn.
- Công suất của thyristor sẽ được chọn nhỏ đi tương ứng.

41. 23
Như vậy việc chia ra nhiều phần tử của SVC sẽ làm cho hệ điều khiển phức tạp
nhưng ta có thể sử dụng các thiết bị vi điều khiển để giải quyết vấn đề này.
Tuy nhiên hiện nay công nghệ nước ta chưa sản xuất được SVC mà phải mua
trọn bộ của nước ngoài thì bài toàn này chưa cần đề cập đến.
2.2.1.3. Tụ đóng mở bằng thyristor TSC (thyristor switch capacitor).
Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của tụ đóng mở bằng thyris tor được thể hiện
trên hình 2.7.
Hình 2.7. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSC
Tụ đóng mở bằng thyristor TSC được cấu tạo từ 3 phần chính sau:
- Tụ điện C là tụ chính trong mạch.
- LH là cuộn kháng hãm. Có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và chống lại
sự cộng hưởng với hệ thống điện.
- Van thyristor là c
ửa đóng mở, nó có thể đóng, mở phụ thuộc vào tín hiệu xung
điều khiển vào cực G của thyristor.
Qua đó, ta thấy TSC thực chất là bộ tụ điện được đóng mở bằng 2 thyristor song
song nối ngược chiều nhau. Việc tác động tín hiệu xung sẽ làm thay đổi giá trị điện
dung C.
2.2.1.4. Kháng đóng mở bằng thyristor TSR (thyristor switch reactor).

42. 24
Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của tụ đóng mở bằng thyristor được thể hiện
trên hình 2.8.
Kháng đóng mở bằng thyristor TSR được cấu tạo từ 3 phần chính sau:
L là điện kháng chính trong mạch.
LH là cuộn kháng hãm. Có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và chống lại sự
cộng hưởng với hệ thống điện.
- Van thyristor là cửa đóng mở, nó có thể đóng, mở phụ thuộc vào tín hiệu xung
điều khiển vào cực G của thyristor.
Hình 2.8. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TSR
Qua đó, ta thấy TSR thực chất là bộ kháng điện được đóng mở bằng 2 thyristor
song song nối ngược chiều nhau. Việc tác động tín hiệu xung sẽ làm thay đổi giá trị
điện kháng L.
2.2.1.5. Hệ thống điều khiển các van trong SVC.
Định dạng điện áp hệ thống có chức năng lấy tín hiệu điện áp thực tế từ lưới
điện (tín hiệu dạng liên tục).
So sánh tín hiệu có chức năng so sánh tín hiệu đặt (tín hiệu ngưỡng) và tín hiệu
định dạng.

43. 25
Điều khiển trung tâm có chức năng điều khiển tín hiệu từ tượng tự ra tín hiệu số
và số ra tượng tự phù hợp với điều kiện tăng hay giảm góc mở α. Thiết bị điều khiển
trung tâm ta sử dụng bộ vi điều khiển.
Đưa tín hiệu điều khiển góc mở α cho TCR, TSR, TSC có chức năng khuếch đại
tín hiệu từ vi điều khiển đến các van của SVC.
2.2.2. Các đặc tính của SVC.
2.2.2.1. Đặc tính điều chỉnh của SVC.
Nguyên lý làm việc của SVC được đặc trưng bởi nguyên lý làm việc của phần
tử TCR. Theo sơ đồ nguyên lý của TCR, TSC, TSR ta thấy khi thay đổi góc cắt α dẫn
đến việc thay đổi công suất phản kháng phát ra hay thu vào của SVC.
Do SVC k
ết hợp từ TCR, TSC, TSR mặc dù TSC, TSR điều chỉnh nhảy bậc
nhưng SVC vẫn điều chỉnh liên tục trong quá trình điều khiển. Các phần tử của SVC
được nối vào mạng điện thông qua các van thyristor mà không dùng máy cắt. Nhờ vậy
mà SVC có t
ốc độ điều chỉnh rất cao (≤ 40ms), gần như không có thời gian quá độ.
Đặc tính hoạt động của SVC được thể hiện trên hình 2.9.
Hình 2.9. Đặc tính U-I của SVC
2.2.2.2. Đặc tính làm việc của SVC.
Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện, SVC làm nhiệm vụ tự động
điều chỉnh để giữ nguyên điện áp nút. Tín hiệu điều khiển là độ lệch giữa điện áp nút

44. 26
đặt SVC đo được từ biến điện áp BU với điện áp đặt. Tín hiệu này điều khiển góc mở
của các thyristor làm thay đổi trị số hiệu dụng thành phần cơ bản của dòng điện đi qua
TCR nhờ đó điều chỉnh được dòng công suất phản kháng của SVC. Khi điện áp tăng,
tác dụng của hệ thống điều chỉnh làm dòng điện qua SVC tăng, công suất phản kháng
tiêu thụ tăng, điện áp nút được giảm xuống. Ngược lại khi điện áp bị giảm thấp, dòng
điện qua SVC giảm, công suất phản kháng tiêu thụ giảm hoặc một lượng công suất
phản kháng nhất định được phát lên hệ thống, điện áp nút được nâng cao.
a) SVC chỉ có tính cảm b) SVC có cả tính dung và tính cảm
Hình 2.10. Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp
Đặc tính làm việc của SVC là mối quan hệ giữa điện kháng hay công suất phản
kháng của SVC với điện áp của nút đặt thiết bị này. Trong phạm vi điều chỉnh được
công suất (phạm vi của TCR) tức Xmin ≤ XSVC ≤ Xmax hay Qmin≤ QSVC ≤ Qmax, điện áp
nút được giữ ở trị số đặt U0. Tuy nhiên trên thực tế, các SVC thường được chế tạo với
đặc tính làm việc mềm.
Khi đó trong phạm vi điều chỉnh được của công suất, điện áp nút được phép dao
động với độ lệch ΔU. Nhờ độ nghiêng của đặc tính trong vùng điều chỉnh được công

45. 27
suất, có thể phân bố công suất cho các SVC làm việc song song hoặc làm việc cùng với
các thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng khác.
2.3. MÔ HÌNH SVC TRONG TÍNH TOÁN CH
Ế ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ
THỐNG ĐIỆN.
Do các thiết bị bù ngang có điều khiển tác động gần như tức thời nên trong tính
toán chế độ xác lập của hệ thống khi các quá trình diễn ra tương đối chậm có thể xét
các SVC thông qua đặc tính làm việc hay đặc tính Vôn-Ampe của chúng. Đặc tính làm
việc ở đây là quan hệ thay đổi của điện kháng (hay công suất phản kháng) của thiết bị
bù ngang có đi
ều khiển theo điện áp nút đặt thiết bị bù, còn đặc tính Vôn - Ampe là
quan hệ thay đổi của dòng điện qua thiết bị bù ngang có điều khiển theo điện áp nút đặt
SVC. Dưới đây là một số phương pháp mô p hỏng thiết bị bù ngang có điều khiển
thường dùng.
2.3.1. Mô hình hóa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi.
Trước hết, xét luật điều khiển của SVC ở chế độ xác lập. Luật này có thể được
biểu diễn bằng đặc tính Vôn - Ampe có dạng như sau:
U = Uref + XSL.I (2.11)
Trong đó, U là điện áp tại nút đặt SVC, I là dòng điện qua SVC, U ref là điện áp
đặt, XSL là điện kháng dốc của SVC.
Điện kháng XSL được sử dụng để tránh vi phạm vào các giới hạn khi có các biến
động điện áp nhỏ tại nút đặt SVC. XSL thường có giá trị từ 2 đến 5%. Độ lệch của điện
áp được điều khiển thường nằm trong khoảng ± 5% của điện áp đặt Uref. Tại các giới
hạn của góc mở thiristor, điện kháng của SVC sẽ được giữ ở một giá trị cố định.
Khi thay đổi góc mở α của thyristor, điện dẫn Be = -1/Xtđ thể hiện được sự thay
đổi một cách rõ ràng hơn điện kháng tương đương Xtđ của SVC. Nói cách khác, đường
biểu diễn Be(α) không dốc như đường Xtđ(α). Do đó khi mô hình hóa các thiết bị bù có
điều khiển, người ta thường dùng các công thức liên hệ thường sử dụng điện dẫn tương

46. 28
đương Be hơn là các công th
ức liên hệ sử dụng điện kháng X tđ, nhờ vậy cũng tránh
được các vấn đề về sai số khi xử lý các điểm làm việc ở gần điểm cộng hưởng.
Phương pháp được đề cập đến ở mục này mô hình hóa SVC như một điện kháng
có trị số thay đổi. Xét các phương trình mô tả hoạt động ở chế độ quá độ của SVC:
= f (2.12)
Trong đó, Xc biểu diễn các biến và f biểu diễn các phương trình của hệ thống
điều khiển.
Mô hình hoạt động của SVC ở chế độ xác lập được suy ra từ các phương trình
mô hình hóa chế độ quá độ bằng cách thay thế phương trình vi phân bằng phương trình
đặc tính Vôn - Ampe ở chế đô xác lập của SVC. Các phương trình mô tả hoạt động của
SVC ở chế độ xác lập:
0= (2.13)
Chương trình tính toán lúc này sử dụng phép lặp với thông số được rời rạc hoá,
với một giả thiết ban đầu về mức điện kháng đẳng trị. Giá trị ban đầu này được chọn
dựa trên suy đoán mặc định ban đầu của người sử dụng hoặc dựa trên giá trị ban đầu
của các biến xoay chiều và đặc tính của điện dẫn Be(α).
Lúc này quá trình tính toán cho phép xác
định được điện áp tại nút đặt SVC.
Nếu điện áp cao hơn trị số đặt, phép lặp sẽ giảm trị số điện kháng tức tăng công suất
tiêu thụ (hay giảm công suất phát) của SVC. Ngược lại, nếu điện áp thấp hơn trị số đặt
thì phép lặp sẽ tăng trị số điện kháng tức giảm công suất tiêu thụ (hay tăng công suất
phát) của SVC. Do lúc này các hệ số của ma trận tổng dẫn Y không còn là hằng số mà
cần phải được xác định lại sau mỗi bước lặp nên nhược điểm của phương pháp này là
có khả năng không hội tụ nếu có nhiều vị trí đặt SVC và không tận dụng được các
chương trình tính toán chế độ xác lập cũ.
2.3.2. Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng.

47. 29
Phương pháp này dựa vào đặc tính làm việc của SVC, mô phỏng SVC theo một
tổ hợp của nguồn công suất phản kháng và phụ tải công suất phản kháng cung cấp qua
máy biến áp điều áp dưới tải. Khi đó có thể sử dụng thuật toán thông thường để giải bài
toán và do vậy rất thuận tiện khi vẫn sử dụng các chương trình tính chế độ xác lập cũ.
Hình 2.11. Đặc tính làm việc của nguồn công suất phản kháng.
Hình 2.12. Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới tải
Đặc tính làm việc của nguồn phát công suất phản kháng và của phụ tải công suất
phản kháng cung cấp qua máy biến áp điều áp dưới tải có dạng như trên hình 2.11 và
2.12. Trong đó đối với đặc tính làm việc của nguồn, U0 là điện áp đặt của nguồn, Qmax
và Qmin là các giới hạn điều chỉnh công suất phản kháng. Đối với đặc tính của phụ tải,
U0 là điện áp đặt tương ứng với điện áp cần giữ ở phía hạ áp của máy biến áp điều áp
dưới tải, ± ΔU là phạm vi điều chỉnh của các đầu phân áp của máy biến áp, Q0 là công
suất phản kháng không đổi trong phạm vi điều chỉnh của các đầu phân áp. Đặc tính phụ
tải phản kháng lúc này có dạng:

48. 30
Hình 2.13. Đặc tính làm việc của SVC
Q= (2.14)
Dễ dàng nhận thấy rằng khi phối hợp đặc tính của một nguồn công suất
phản kháng và hai phụ tải công suất phản kháng thích hợp sẽ có được đặc tính làm việc
của SVC. Các thông số của nguồn và phụ tải công suất phản kháng được chọn như sau:
• Nguồn công suất phản kháng:
Chọn điện áp giữ của nguồn bằng điện áp giữ của SVC:
U0 = U0SVC
Giới hạn điều chỉnh công suất phản kháng:
QmaxN = - Qmin SVC
QminN = - Qmax SVC
• Phụ tải công suất phản kháng:
+ Phụ tải thứ nhất: Công suất phản kháng không đổi bằng công suất phản kháng lớn
nhất mà SVC có thể phát được:
Q01 = QmaxSVC = (2.15)
Phạm vi điều chỉnh điện áp:
ΔU1max = U0SVC – U01

49. 31
Hình 2.14. Phối hợp đặc tính của một nguồn và hai phụ tải phản kháng
Các thông số của đặc tính tĩnh phụ tải: b0 = b1= 0; b2=1
+ Phụ tải thứ hai:
Công suất phản kháng không đổi bằng công suất phản kháng nhỏ nhất mà SVC có thể
phát (hay công suất phản kháng lớn nhất mà SVC có thể tiêu thụ):
Q02 = QminSVC = (2.16)
Phạm vi điều chỉnh điện áp:
ΔU2max = ‫׀‬U0SVC – U02‫׀‬ )
2.17
(
Các thông số của đặc tính tĩnh phụ tải: b0 = b1= 0; b2=1
Các trị số U01, U02 được chọn tùy ý với khoảng cách đủ xa so với U0SVC sao cho
đặc tính thu được phù hợp với hoạt động thực tế của SVC trong vùng làm việc.
KẾT LUẬN
Thiết bị TCR có ứng dụng rất rộng rãi và là phần tử chính trong các thiết bị bù
dọc, bù ngang và các thi
ết bị khác nhằm tăng cường tính linh hoạt của đường dây
truyền tải trong hệ thống điện.
Khi dòng điện đi qua thyristor, ngoài thành phần cơ bản nó sẽ sinh ra các thành
phần sóng hài bậc cao. Các thành phần này sẽ ảnh hưởng không tốt đến các chế độ vận

50. 32
hành của hệ thống điện và khi sử dụng các thiết bị bù điều khiển bằng thyristor hoặc
triắc, để khắc phục hiệu ứng phụ này, ta phải đặt kèm theo chúng bộ lọc các sóng hài
bậc cao.
Dựa vào nguyên lý hoạt động của SVC bằng cách khai triển Fourier có thể xây
dựng được đặc tính Z(U) hoặc Q(U) của nó. Các đặc tính Z(U) hoặc Q(U) nói chung có
dạng phi tuyển, gián đoạn.
Việc chọn tỷ lệ giữa giá trị XL và XC trong thiết bị bù là rất quan trọng bởi nó
quyết định đến góc làm việc giới hạn của thiết bị. Đối với từng hệ thống điện cụ thể, ta
phải có những tính toán, phân tích kỹ hơn để đưa ra giá trị tối ưu của chúng. Ngoài ra,
cần phải có phương thức vận hành, điều khiển các thiết bị bù trong trường hợp khi góc
mở đạt giá trị tới hạn mà các thông số bù chưa đạt giá trị tối ưu.
SVC được lắp đặt trong hệ thống điện có tác dụng tăng tính linh hoạt của hệ
thống trên nhiều khía cạnh như: điều chỉnh điện áp tại chỗ SVC mắc vào lưới, làm tăng
ổn định hệ thống, tăng khả năng truyền tải công suất, giảm tức thời quá điện áp, hạn
chế khả năng cộng hưởng tần số và giảm dao động công suất…
Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng một vai trò quan trọng trong việc
điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. Nó hoạt động trong hệ thống như một phần tử
thụ động nhưng lại phản ứng của đối tượng tự thích nghi với thông số chế độ.
2.4. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA SVC.
2.4.1. Điều chỉnh điện áp và trào lưu công suất.
Chức năng bình thường nhất của một SVC là điều chỉnh điện áp và trào lưu
công suất phản kháng tại điểm nó được nối vào mạng lưới. Điều này cũng dễ hiểu vì
công suất phản kháng có tác dụng rất lớn đối với cường độ điện áp, mà SVC là một
thiết bị có khả năng tạo hoặc thu hút công suất phản kháng ảnh hưởng bởi sự biển đổi
của công suất tải như việc đóng cắt các phần tử của hệ thống điện: các đường dây, các
nhóm tụ bù, kháng bù, các máy biến áp. Với công suất tải lớn thì điện áp sẽ bị giảm
đáng kể thậm chí bị sụt mạnh. Điều đó là nguyên nhân dẫn đến sự tác động của Relay

51. 33
điện áp thấp. Quá điện áp là nguyên nhân gây lên hiện tượng bão hòa mạch từ trong
máy biến áp, mà cũng là nguyên nhân làm tăng vọt các thành phần sóng hài trong các
máy phát điện. Điều đó, dẫn đến hiện tượng cộng hưởng các thành phần sóng hài và có
thể là sự cộng hưởng trong các tụ bù, trên đường dây truyền tải và trong các đường cáp.
Điều này có thể dẫn đến sự tác động của chống sét van và có thể là nguyên nhân phá
hỏng các chống sét van này. Sự cộng hưởng về nhiệt của các tụ điện và các động cơ có
thể pháp hỏng các thiết bị điện của hộ tiêu thụ.
Sự thay đổi điện áp tại nút phụ tải cuối cúng của hệ thống thiếu hụt công suất là
một hàm phụ thuộc vào công suất tải của toàn hệ thống và có thể minh họa bằng ví dụ
đơn giản như hình 2.15.
Hình 2.15. Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC
Trong đó:
E: là điện áp của hệ thống.
Xe: là điện kháng của hệ thống điện tính đến thanh cái của phụ tải.
Điện áp tại thanh cái phụ tải của hệ thống sẽ có xu hướng giảm thieo chiều tăng
của công suất tải nếu không có phần tử bù công suất phản kháng và được thể hiện trên
đường đặc tính (a) của hình 2.16. Sự cung cấp công suất phản kháng của thiết bị SVC
với dải thông số định mức tại điểm đấu phụ tải sẽ giữ cho điện áp phụ tải ít biến đổi
hơn và thể hiện trên đường đặc tính (b) của hình 2.16.

52. 34
Tuy nhiên, nêu thiết bị SVC không có giới hạn về công suất phát thì điện áp trên
thanh cái của phụ tải có thể được giữ giá trị không đổi và được thể hiện trên đường đặc
tính (c) của hình 2.16.
Hình 2.16. Sự thay đổi của điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có SVC
2.4.2. Giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra sự cố.
Chức năng quan trọng nhất là giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra
sự cố bình thường khi mất tải đột ngột tại một điểm trên đường dây hoặc ngắn mạch
yếu. Vì SVC có thể phản ứng trong vòng 10ms, nên thời gian quá áp sẽ được giảm
xuống thấp hơn thời gian chỉnh định bảo vệ của hệ thống rơ le. Do đó cac rơ le không
cần tác động cắt sự cố và tính chất tải điện sẽ được nâng cao. Quan hệ quá áp với thời
gian được thể hiện ở hình 2.17.
Hình 2.17. Quan hệ thời gian và điện áp quá áp.

53. 35
Đặc điểm này rất quan trọng đối với đường dây siêu cao áp như đường dây
500kV Bắc- Nam của nước ta bởi vì nó có chiều dài rất lớn (1487km) nhiều tình huống
cắt ngắn mạch một phía các đoạn đường dây có thể dẫn đến hiện tượng quá áp.
2.4.3. Ôn hòa dao động công suất hữu công.
Dao động công suất là một hiện tượng có thể xảy ra sau một quá trình quá độ, ví
dụ như mất tải hoặc thình lình giảm công suất phát tại nguồn hoặc tự động đóng lại sau
khi xảy sự cố v.v…. Hệ thống tải điện càng yếu thì hiện tượng này càng dễ xảy ra. Và
đây là một vấn đề lớn đối với đường dây siêu cao áp 500kV của nước ta.
Khi có dao động công suất, SVC sẽ được điều khiển nhằm kìm hãm bằng cách
thay đổi góc mở của thyristor của SVC một cách gần như tức thời.
2.4.4. Giảm cường độ dòng điện vô công.
Giảm cường độ dòng điện vô công và như thế sẽ giảm bớt đi tổn thất gây ra bởi
dòng điện này trên đường dây mà các nhà máy phát điện phải cung cấp. Nói chung là
tiết kiệm năng lượng và tăng năng suất của hệ thống điện.
2.4.5. Tăng khả năng tải của đường dây.
Tăng khả năng tải của đường dây, và tăng độ dự trữ ổn định của đường dây. Sử
dụng thiết bị bù có điều khiển cho phép biển đổi các đặc tính của đường dây, công suất
tự nhiên của đường dây và có thể đạt được chế độ làm việc của đường dây, trong đó
công suất truyền tải luôn luôn bằng công suất tự nhiên của đường dây. Khi có đặt SVC
ở giữa đường dây với công suất đủ lớn thì việc kiểm tra khả năng tải của đường dây
không phải giữa các véc tơ điện áp ở đầu và cuối đường dây mà chỉ giữa các điểm có
khả năng giữ điện áp không đổi (điểm có đặt SVC).
Công suất truyền tải của hệ thống điện thường được giới hạn bởi cấp điện áp
vận hành và điện kháng trong các máy biến áp của hệ thống.
Công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được hay chính là công suất
truyền tải lớn nhất của hệ thống mà vẫn đảm bảo được tính ổn định Pm đạt được với
góc δ= 90o
và có giá trị bằng:

54. 36
Pm =
Đây chính là giới hạn ổn định của công suất truyền tải của hệ thống.
Với việc sử dụng các thiết bị SVC tại các điểm trên đường dây truyền tải sẽ có
xu hướng làm tăng khả năng tải của đường dây truyền tải bởi vì điện áp được cung cấp
thêm bởi các SVC tại điểm đấu SVC. Và khi có thiết bị SVC có công suất đủ lớn được
nối tại một điểm của đường dây sao cho điện kháng của hệ thống điện về 2 phía của
SVC bằng nhau (hình vẽ 2.18) thì khả năng truyền tải công suất của hệ thống điện sẽ
bằng :
=2 sin và điện áp U=E (2.18)
Hình 2.18. Đặc tính công suất truyền tải khi có và không có SVC
Điều đó có nghĩa là giới hạn của trạng thái ổn định bây giờ tại góc δ = 1800
, và
giá trị công suất max của đường dây truyền tải tăng 2 lần.
Nếu đường dây truyền tải với lượng công suất nhỏ hơn giá trị công suất max và
để giữ trạng thái ổn định thì thiết bị SVC cần phải có lượng công suất max là Qcmax=
4Pm. Trên thực tế công suất các thiết bị bù thường nhỏ hơn cũng được chấp nhận vì lí
do kinh tế. Nếu một thiết bị bù có công suất giới hạn được vận hành lớn hơn công suất

55. 37
của nó thì nó sẽ hoạt động như một kháng bù ngang có công suất không đổi. Điều đó
có nghĩa rằng điện áp tại điểm giữa không đổi và bằng giá trị E. Khi đó công suất tác
dụng truyền tải giảm và được tính theo công thức sau:
= .sinδ (2.19)
Việc tăng khả năng truyền tải công suất của hệ thống điện có thể thực hiện được
trong hệ thống điện thực tế với các thiết bị SVC nối tại các vị trí chiến lược mà có thể
tìm ra bằng việc nghiên cứu dòng điện phụ tải.
2.4.6. Cân bằng các phụ tải không đối xứng.
Cân bằng các phụ tải không đối xứng do SVC có khả năng giữ điện áp ổn định
theo từng pha riêng rẽ nên nó làm cho độ không đối xứng của phụ tải giảm xuống.
Sự không đối xứng và sự xuất hiện của các tải một pha đều có ảnh hưởng đến
chất lượng điện áp trong hệ thống điện. Nó là nguyên nhân của sự không đối xứng điện
áp và sự quá tải trong các phần tử hệ thống như máy phát… và có thể làm hỏng các
máy điện quay. Bằng việc bổ sung các kháng điện bù ngang có thể đạt được sự cân
bằng phụ tải, sự cân bằng điện áp và hiệu chỉnh được hệ số công suất.
Để cân bằng các phụ tải không đối xứng như các lò điện … thì giải pháp được
đề ra là mắc các phần tử kháng điện vào giữa các pha của hệ thống.
2.4.7. Cải thiện ổn định sau sự cố.
Để cho hệ thống điện giữ được trạng thái ổn định sau các nhiễu loạn lớn do việc
loại trừ các sự cố bằng tác động của các phần tử bảo vệ. Hệ thống phải giữ công suất
truyền tải trên đường dây nhỏ hơn giá trị công suất giới hạn ổn định. Mức công suất
lớn nhất hệ thống có thể truyền tải sau những sự cố mà vẫn đảm bảo trạng thái ổn định
của hệ thống (được giữ nhỏ hơn giá trị công suất truyền tải thực tế trong điều kiện bình
thường) được gọi là giới hạn ổn định quá độ. Xét hệ thống điện đơn giản như hình
2.19. Công suất truyền tải trước sự cố là P1 và đường đặc tính (1). Trong khoảng thời

56. 38
gian tồn tại sự cố, công suất truyền tải giảm đi so với lúc trước sự cố và được minh họa
bằng đường đặc tính (2).
Công suất máy phát giảm đột ngột nhưng do quán tính rotor máy phát sẽ gia tốc
cho tới khi sự cố được xóa bỏ tại góc δc bằng việc ngắt đường dây sự cố và công suất
truyền tải tăng dần trên đường đặc tính (3). Năng lượng tích lũy được trong quá trình
gia tốc của rotor được đặc trưng bằng diện tích hình (A1). Lúc này rotor v
ẫn tiếp tục
quay và động năng tích lũy của rotor sẽ hãm chuyển động của nó. Công suất truyền tải
của hệ thống sẽ vượt quá giá trị P1. Giá trị lớn nhất của góc quay đạt được khi năng
lượng hãm tốc (được định nghĩa bằng diện tích hình A2) bằng năng lượng tăng tốc
(diện tích hình A1).
Hình 2.19. Đặc tính công suất khi có và không có SVC
Nếu sau sự cố góc quay lớn nhất của rotor đạt được δmax nhỏ hơn góc giới hạn
của rotor δcr thì hệ thống giữ được trạng thái ổn định. Nếu δmax< δcr thì năng lượng hãm

57. 39
tốc có tác dụng giữ cho rotor ở trạng thái ổn định. Điều này cho phép định chế độ vận
hành ổn định cho hệ thống điện sau các kích động lớn, nhỏ.
Khi thiết bị SVC được ứng dụng tại điểm giữa của đường dây làm tăng khả
năng tải của hệ thống và được minh họa như hình 2.19. Đối với cùng một hệ thống
truyền tải nhưng khi có ứng dụng thiết bị SVC thì diện tích hãm tốc của rotor lớn hơn
chính vì thế làm tăng khả năng tải của hệ thống sau các kích động lớn, nhỏ.

58. 40
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NEURON NHÂN TẠO
3.1 GIỚI THIỆU MẠNG NEURON NHÂN TẠO:
Những năm 40 của thế kỷ 20, với mong muốn chế tạo những cỗ máy thông
minh có chức năng như bộ não con người, các nhà nghiên cứu đã phát triển những mô
hình phần cứng (sau đó là phần mềm) đơn giản về các neuron sinh học và cơ chế tương
tác của chúng. McCulloh và Pitts là những người đầu tiên đã xuất bản một công trình
nghiên cứu có tính hệ thống về mạng neuron nhân tạo.
Đến những năm 50 và 60, một nhóm các nhà nghiên cứu đã kết hợp những kiến
thức về sinh học và tâm thần học để tạo ra một mạng neuron nhân tạo hoàn chỉnh đầu
tiên. Ban đầu được chế tạo dưới dạng một mạch điện tử, sau đó các mạng neuron được
chuyển thành các chương trình mô phỏng trên máy tính có mức độ linh hoạt cao hơn.
Trong thời gian gần đây mạng neuron phát triển mạnh mẽ với các nghiên cứu
của Rosenblatt, Widrow và Hoff về các mạng neuron nhiều lớp phức tạp. Mặt khác, do
khả năng của phần cứng máy tính tăng lên rất nhiều cũng góp phần vào sự phát triển
của lĩnh vực nghiên cứu này. Mạng neuron nhân tạo được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực như: nhận dạng, phân loại, xử lý ảnh, các hệ thống điều khiển, dự báo….
3.2 CẤU TRÚC MẠNG NEURON NHÂN TẠO (ARTIFICAL NEURAL
NETWORKS- ANN):
Bộ não con người có khoảng 1011 ÷ 1012 neuron. Mỗi neuron có thể liên kết
với 104 neuron khác thông qua các khớp nối (dendrite). Các neuron nhận tín hiệu điện
từ các khớp nối và khi sự tổng hợp của các tín hiệu này vượt quá một ngưỡng cho phép
thì neuron sẽ kích hoạt một tín hiệu điện ở ngõ ra để truyền tới trục neuron (axon) và
dẫn đến các neuron khác [14].

59. 41
Hình 3.1. Cấu trúc một neuron sinh học
Mạng neuron nhân tạo cũng hoạt động dựa theo cách thức của bộ não con người
nhưng ở cấp độ đơn giản hơn.
Mạng neuron là sự tái tạo bằng kỹ thuật những chức năng của hệ thần kinh con
người. Mạng neuron gồm vô số các neuron liên kết với nhau.
Hai đặc tính cơ bản của mạng neuron là:
+ Quá trình tính toánđược tiến hành song song và phân tán trên nhiều neuron gần như
đồng thời.
+ Tính toán thực chất là quá trình học, chứ không phải theo sơ đồ định sẵn từ trước.
Mô hình toán của mạng nơron nhân tạo:
Một mạng neuron nhân tạo gồm 3 thuộc tính: trọng số kết nối, ngưỡng và hàm
kích hoạt.
Hình 3.2. Mô hình thuật toán mạng neuron nhân tạo
Nhân Axon
Khớp nối

60. 42
Ta đặt: X = [x1, x2, …, xn]T là cường độ của vector ngõ vào.
Ngõ ra của mạng được tính theo công thức:
( )
θ
θ −
=








−
= ∑
=
X
W
f
x
w
f
y T
n
j
j
j
1
(3.1)
Trọng số kết nối:
W = [w1, w2,…, wn]T
Ngưỡng (ngưỡng phân cực – bias): Kí hiệu: θ
Ngưỡng là giá trị biên độ độ lệch, nó ảnh hưởng đến sự kích hoạt ngõ ra của
neuron theo công thức: u = XT
W - θ
Hàm kích hoạt
Quá trình xử lý thông tin gồm: xử lý tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra
Hàm tổng (u): dùng để kết hợp và xử lý các thông tin ở đầu vào
Một số dạng hàm tổng thường gặp:
Hàm tuyến tính (linear fuction):
θ
θ −
=
−








= ∑
=
X
W
x
w
u T
n
j
j
j
1
(3.2)
Hàm toàn phương (quadratic fuction):
θ
−








= ∑
=
n
j
j
j x
w
u
1
2
(3.3)
Hàm cầu (spherical function):
( ) θ
ρ
θ
ρ
−
−
−
=
−








−
= ∑
=
)
(
)
(
1
1
2
1
2
2
W
X
W
X
w
x
u T
n
j
j
j
(3.4)
Thông thường, hàm tổng được sử dụng nhiều nhất là hàm tuyến tính.
3.3 PHÂN LOẠI MẠNG NƠRON NHÂN TẠO:
Các loại mạng có thể được phân loại dựa trên các tính chất của nó:
 Theo số lớp:

61. 43
• Mạng một lớp (mạng đơn neuron): mạng chỉ gồm 1 neuron
• Mạng nhiều lớp (mạng đa neuron): mạng gồm nhiều neuron
Hình 3.3. Mạng truyền thẳng một lớp
Hình 3.4. Mạng truyền thẳng nhiều lớp
3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP HUẤN LUYỆN MẠNG NEURON:
Có hai kiểu học:
 Học thông số (Parameter Learning): dùng để cập nhật các trọng số liên kết giữa
các tế bào neuronvà ngưỡng phân cực trong mạng.
 Học cấu trúc (Structure Learning): dùng để thay đổi cấu trúc mạng bao gồm cả
tế bào neuronvà cách liên kết giữa chúng.
Ta có thể sử dụng riêng rẽ hay đồng thời cả hai kiểu học trên. Tuy nhiên, ở đây
ta chỉ đề cập đến kiểu học thông số. Có 3 luật học thông số:
• Luật học có giám sát:
Cho tập các dữ liệu vào – ra: {x1, d1} , {x2, d2} , … ,{xQ, dQ}
x1
x2
Lớp vào Lớp bị che Lớp ra

62. 44
Ban đầu các trọng số của mạng được chọn bất kỳ. Khi có ngõ vào mạng xq, ngõ
ra của mạng yq được so sánh với ngõ ra mục tiêu dq. Luật học dựa vào sai số eq = dq –
yq hiệu chỉnh trọng số và ngưỡng phân cực của mạng để đưa ngõ ra về gần với mục
tiêu.
Hình 3.5. Mô hình luật học có giám sát
• Luật học củng cố: không như học có giám sát được cung cấp mục tiêu trước
(mỗi tín hiệu ngõ vào sẽ có một tín hiệu ra tương ứng), luật học củng cố chỉ được cung
cấp theo mức (Ví dụ: “đúng” hoặc “sai”). Bởi vì trong thực tế không phải lúc nào ta
cũng có đầy đủ thông tin về đối tượng. Vì vậy, kiểu học củng cố sẽ thích hợp nhất cho
những ứng dụng điều khiển hệ thống.
Hình 3.6. Mô hình luật học củng cố

63. 45
• Luật học không có giám sát: trọng số và ngưỡng phân cực chỉ được hiệu chỉnh
đối với ngõ vào. Không có mục tiêu ngõ ra được đặt trước. Có vẻ như điều này thiếu
thực tế, vì làm sao huấn luyện được mạng nếu không biết nó sẽ làm gì? Hầu hết những
thuật toán này sẽ tự phát hiện các đặc điểm, các mối tương quan giữa các mẫu dữ liệu
vào và mã hóa thành dữ liệu ra. Điều này rất hữu ích trong những ứng dụng như lượng
tử hoá vector.
Hình 3.7. Mô hình luật học không giám sát
3.5 MẠNG TRUYẾN THẲNG MỘT LỚP (MẠNG PERCEPTRON ĐƠN GIẢN):
3.5.1 Cấu trúc mạng perceptron
Mạng perceptron tổng quát có cấu trúc như hình:
Hình 3.8. Cấu trúc mạng Perceptron
3.5.2 Cách xác định đường phân chia ranh giới:
Có 2 cách xác định: