Nghiên cứu các đặc trưng sụp đổ điện áp trong lưới điện có kết nối nhà máy điện gió

Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 80 
NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN CÓ KẾT 
NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ 
Trịnh Trọng Chưởng 
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
TÓM TẮT: Số lượng các nhà máy điện gió đang ngày càng gia tăng ở nước ta, tổng công suất 
lắp đặt tính đến cuối năm nay dự kiến đạt 50 MW. Với mức gia tăng ngày càng lớn vào hệ thống điện, 
trong công tác quy hoạch và vận hành cần thiết phải có các nghiên cứu về ảnh hưởng của chúng đến 
các hệ thống điện, do đặc điểm của nguồn điện này khá khác biệt so với các nguồn điện truyền thống 
khác, trong đó các cấp điện áp phân phối khi kết nối với điện gió sẽ có những ảnh hưởng đáng kể nhất. 
Nội dung chính của bài báo này là khảo sát mức độ ổn định của lưới điện kết nối các nguồn điện gió tại 
nút kết nối chung (PCC) khi thay đổi lượng công suát tác dụng và phản kháng của máy phát điện gió 
cho đến khi diễn ra hiện tượng sụp đổ điện áp để xác định các điều kiện làm việc giới hạn. Giới hạn làm 
việc ổn định của điện gió được nghiên cứu dựa trên các tiêu chuẩn ổn định, từ đó xác định các khâu yếu 
cần quan tâm: nhánh, nút... để đề xuất giải pháp nâng cao ổn định và làm việc tin cậy của hệ thống 
cung cấp điện (HTCCĐ). 
Từ khoá: sụp đổ điện áp, điện gió, ổn định tĩnh 
1. GIỚI THIỆU 
Khả năng làm việc ổn định của nhà máy 
điện gió (WP) trong các Hệ thống cung cấp 
điện (HTCCĐ) phụ thuộc các điều kiện như: 
công nghệ máy phát điên gió, dung lượng và 
công nghệ thiết bị bù công suất phản kháng của 
điện gió, "độ mạnh" của lưới điện mà chúng 
kết nối...Vấn đề này được đặt ra liên quan đến 
sự phát triển ngày càng mạnh mẽ, đa dạng của 
WP và các lưới điện. Với các nút nằm gần WP, 
điện áp có thể sẽ có nguy cơ giảm thấp và dao 
động mạnh, dẫn đến sụp đổ điện áp. Đã có rất 
nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của WP đến ổn 
định điện áp và chất lượng điện năng trong 
HTCCĐ [5, 7, 8], tuy nhiên các nghiên cứu đó 
chưa thực sự đề cập đến các đặc trưng ổn định 
và giới hạn vận hành của các phần tử đóng vai 
trò quan trọng trong HTCCĐ. Trong bài báo 
này tác giả tập trung nghiên cứu các chỉ tiêu 
đánh giá mức độ ổn định điện áp, để từ đó xác 
định các khâu "yếu", và đề xuất biện pháp nâng 
cao ổn định điện áp trong hệ thống điện có kết 
nối WP. 
2. MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ ỔN 
ĐỊNH ĐIỆN ÁP NÚT 
Đối với HTCCĐ, việc đánh giá được xây 
dựng trên giả thiết thanh cái nguồn cung cấp có 
công suất vô cùng lớn. Giả thiết này có ý nghĩa 
khi xây dựng mô hình của điện gió, theo đó các 
ảnh hưởng "nhiễu" như: chập chờn điện áp (do 
hiệu ứng cột tháp), dao động điện áp (do thay 
đổi tốc độ gió)...phát sinh từ tuabin gió không 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 81 
ảnh hưởng nhiều đến sự hoạt động bình thường 
và chất lượng điện áp của hệ thống điện và phụ 
tải. Để phân tích chế độ vận hành mất ổn định 
của chúng có thể sử dụng các tiêu chuẩn về sụp 
đổ điện áp như: phân tích độ nhạy, phương 
pháp liên tục, phân tích giá trị riêng, phân tích 
trào lưu công suất....Trong bài báo này, tác giả 
sẽ tập trung nghiên cứu ứng dụng các tiêu 
chuẩn thực dụng, xây dựng miền ổn định điện 
áp trên mặt phẳng công suất để đánh giá giới 
hạn sụp đổ điện áp trong các HTCCĐ có kết 
nối WP. 
2.1. Chỉ số sụt áp L (L - indicator) 
Một hệ thống điện 2 nút như hình 1, trong 
đó có một nút nguồn (G) và một nút tải (L). Để 
có phương trình viết ở dạng đồng nhất, công 
suất tại nút L vẫn được tính theo chiều đi vào 
nút G nhưng mang dấu âm. Chỉ số L được định 
nghĩa như sau [1]: 
11
2
1
11
2
101
YV
S
YV
S
V
VL
D
DD
==+= •
∗
•
•
∆ (1) 
Trong trường hợp tổng quát một hệ thống 
điện có nhiều nút nguồn và nhiều nút tải, các 
nút này được thể hiện ở 1 trong 2 dạng: nút PV 
(đối với các nút nguồn) và nút PQ (đối với các 
nút tải). Điện áp tại nút thứ j ảnh hưởng bởi 
công suất và điện áp của nguồn điện tương 
đương và cách biểu diễn là tương tự với trường 
hợp ở hình 1. 
Hình 1. Hệ thống điện 2 nút 
Chỉ số ổn định điện áp tại nút tải thứ j 
được cho bởi: 
' '
0
2
2 '
1
.
j j j
j
j jj
j j jj
U S S
L
U YU U Y
••
• •= + = = (2) 
Điều kiện ổn định của hệ thống là Lj<1. 
Chỉ số ổn định tại nút tải Lj trong công thức (2) 
cũng phản ánh mức độ ổn định tại một nút đang 
xem xét và các nút lân cận. Chỉ tiêu này dùng 
để đánh giá mức độ sụt áp trong lưới điện phân 
phối là rất hợp lý, mức độ ổn định điện áp hệ 
thống được lấy là L=max (Lj). Nhược điểm của 
chỉ số L là cần xác định ma trận hệ số phức, 
khối lượng tính toán lớn. Chỉ số L chỉ đặc 
trưng cho khả năng mất ổn định trên phương 
diện sụt áp, vì vậy trong nhiều hệ thống (có các 
nhà máy điện xa trung tâm) chỉ tiêu này không 
phải là đặc trưng. Khi phụ tải tại nút bất kỳ 
thay đổi sẽ ảnh hưởng đến chỉ số L của các nút 
lân cận, điều đó có nghĩa là trong một phạm vi 
nhất định, vấn đề ổn định điện áp có ảnh hưởng 
rộng lớn hơn. Giá trị của Lj thay đổi giữa giá trị 
“0” và “1”. Hệ thống càng ổn định nếu tất cả 
các giá trị này càng gần “0”, tức là khoảng cách 
giữa giá trị chỉ thị và giá trị “0” là nhỏ. 
Cũng để xác đinh mức độ ổn định điện áp 
nút, trong [2] đề xuất xây dựng chỉ số VCPI 
(voltage collapse prediction index) để đánh giá 
mức độ sụt áp nút: 
'
1
1
N
m
m
m k
k
k
U
V C P I
U
=≠= −
∑
 (3) 
trong đó Um' có giá trị: 
•
LY
GU
• •
QY
•
QYG D
U
L
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 82 
'
1
km
m mN
kj
j
j k
YU U
Y
=≠
=
∑
 (4) 
với: Uk là điện áp pha tại nút k; Um là điện 
áp pha tại nút m; Ykm là tổng dẫn giữa nút k và 
nút m; Ykj là tổng dẫn giữa nút k và nút j; m là 
nút có nối với nút k. Giá trị của VCPI nằm 
trong phạm vi từ 0 đến 1, nếu VCPIi của một 
nút nào đó bằng 1 thì nút đó xem như mất ổn 
định điện áp. Giá trị VCPI khá thuận lợi cho 
việc xác định các nút "yếu" trong HTĐ. 
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá ổn định điện 
áp nút khi tính bằng chương trình 
2.2.1. Các chỉ tiêu chung 
a.Độ dự trữ ổn định theo kịch bản điển 
hình 
Một trong những kịch bản thường hay xảy 
ra: là sự gia tăng tỉ lệ công suất phụ tải các nút, 
phân bố vào các máy phát theo đặc tính điều 
chỉnh tĩnh. Nếu trong chế độ hiện hành tổng 
công suất tải là PΣ0, đến giới hạn tải có trị số là 
PΣgh thì hệ số dự trữ được định nghĩa bởi [6]: 
%100
0
0
Σ
ΣΣ −=
P
PP
K ghdt (5) 
Chỉ tiêu này có thể dễ dàng xác định được 
bằng các chương trình tính toán giới hạn ổn 
định. 
 b.Độ dự trữ ổn định theo các kịch bản 
quan tâm 
+ Kịch bản theo các yêu cầu vận hành 
Hệ thống có thể vận hành theo các phương 
thức khác nhau theo yêu cầu huy động công 
suất. Để tìm giới hạn ổn định cần làm thay đổi 
từ từ các thông số từ chế độ hiện hành sang 
phương thức mới. Hệ số dự trữ ổn định có dạng 
[6]: 
%100
0
0
i
ighi
dt P
PP
K
−= (6) 
Ở đây công suất Pi là thông số quan tâm, 
thay đổi trong phương thức vận hành mới. 
+ Kịch bản nguy hiểm nhất 
Về lý thuyết, từ một trạng thái hiện hành 
có một kịch bản nguy hiểm nhất đó là kịch bản 
đi theo đường ngắn nhất đến biên giới miền ổn 
định. Nếu biết đường đi ngắn nhất này có thể 
định nghĩa hệ số dự trữ [6]: 
%100
0
0
i
ighi
dt L
LL
K
−= (7) 
Li là thông số đặc trưng cho hướng đi ngắn 
nhất đến giới hạn ổn định. Trong trường hợp 
chung, việc xác định hướng đi nguy hiểm nhất 
là bài toán khá phức tạp, vì thế chỉ tiêu này 
thường sử dụng cho các trường hợp riêng. 
c. Miền ổn định các nút 
Giả sử xây dựng được đường đặc tính giới 
hạn ổn định hợp với hệ trục tọa độ xác định 
được miền làm việc cho phép trên mặt phẳng 
công suất như hình 2. 
Hình 2. Miền ổn định trên mặt phẳng công suất 
Ở đây O(Q0,P0) là một điểm làm việc ổn 
định (công suất nút tải). Căn cứ vào khoảng 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 83 
cách từ O đến đường giới hạn cho phép xác 
định được độ dự trữ ổn định, oa là độ dự trữ 
công suất tác dụng khi giữ Q không đổi, oc là 
độ dự trữ công suất phản kháng khi giữ P 
không đổi và ob là độ dự trữ ổn định khi giữ hệ 
số công suất không đổi. Để xác định được 
đường đặc tính giới hạn tại một nút phụ tải, có 
thể sử dụng phần mềm tính toán giải tích mạng 
điện và phương pháp làm nặng chế độ. Giữ cố 
định giá trị P, tăng dần Q cho đến khi hệ thống 
chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái 
mất ổn định, tại đó xác định được một điểm 
trên đặc tính giới hạn, thay đổi P và tính toán 
tương tự sẽ tìm được tập hợp điểm nằm trên 
đặc tính giới hạn, nối các điểm này lại xác định 
được miền làm việc cho phép của công suất 
phụ tải theo điều kiện giới hạn ổn định. Dựa 
theo các chỉ tiêu đánh giá giới hạn ổn định, sẽ 
tìm được chế độ xác lập, miền làm việc cho 
phép theo giới hạn ổn định tĩnh. 
2.2.2. Các chỉ tiêu riêng 
Ngoài các chỉ tiêu phân tích mức độ ổn 
định chung cho hệ thống, để phân tích các yêu 
tố ảnh hưởng đến tính ổn định người ta còn đưa 
ra các chỉ tiêu riêng [6]. 
a.Hệ số sụt áp các nút (độ nhạy dao động 
điện áp) 
%100
U
UU
%k
0
gh0
U
−= (8) 
trong đó U0 và Ugh tương ứng là trị số điện 
áp nút ở chế độ đang xét và ở chế độ giới hạn. 
Với cùng một kịch bản nút có kU% lớn là các 
nút yếu. 
b.Hệ số biến thiên công suất nhánh 
%100
P
PP
%k
0
0gh
P
−= (9) 
với P0 và Pgh tương ứng là trị số công suất 
truyền tải trên nhánh ở chế độ đang xét và ở 
chế độ giới hạn. Với cùng kịch bản nhánh có 
kP% lớn là nhánh nguy hiểm. 
2.2.3. Nhận xét chung 
Chỉ tiêu tổng hợp như hệ số dự trữ (kdt) 
theo kịch bản điển hình có thể dùng để đánh 
giá độ mạnh của toàn lưới về phương diện ổn 
định, có ý nghĩa kiểm tra riêng cho tính huống 
tăng tải đột ngột hay có đột biến công suất phát 
của điện gió (đóng/cắt tuabin ra khỏi lưới). Tuy 
nhiên các nguồn điện gió có công suất thường 
không lớn, khó có thể gây ra đột biến cho hệ 
thống, do vậy việc sử dụng chỉ tiêu này đánh 
giá cho hệ thống có kết nối nguồn điện gió sẽ 
cho ý nghĩa đặc trưng cho độ tin cậy ổn định 
không thật rõ ràng. 
Các chỉ tiêu riêng kU, kP tỏ ra phù hợp hơn, 
nó cho phép xác định nhanh các nút yếu, nhánh 
yếu để đề xuất biện pháp cải tạo. Mỗi phương 
thức vận hành và mức phát công suất khác 
nhau của điện gió sẽ đưa ra một giá trị chỉ tiêu 
xác định. Chỉ tiêu ổn định điện áp nút Lj được 
sử dụng nhiều đối với các hệ thống điện nhiều 
dạng nguồn phát khác nhau, rất phù hợp đối 
với lưới điện phân phối; cho phép xác định giá 
trị giới hạn tối đa của tải hay khả năng phát 
công suất cực đại của WP vào hệ thống. Miền 
ổn định là chỉ tiêu riêng có thể cho biết một nút 
có thể phát hay nhận tối đa bao nhiêu công 
suất. Do vậy khảo sát miền ổn định theo không 
gian công suất nút cũng có thể đưa ra nhiều 
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 84 
thông tin có lợi để đánh giá mức độ ổn định hệ 
thống. Chỉ tiêu này có thể được áp dụng trong 
các hệ thống điện có kết nối máy phát không 
đồng bộ như WP, theo đó sẽ cho biết khả năng 
phát triển phụ tải của HTCCĐ. 
3. MÔ HÌNH CÔNG SUẤT CỦA WP 
Trong trường hợp chung, các nút kết nối 
WP có thể được mô tả như một nút PQ hay nút 
PV, công suất phát phụ thuộc điện áp. Trong 
[3] đã mô tả công suất phát của WP dưới dạng: 
2
W 2. .P n sp ip zp
n n
U UP P C C C
U U
 = + +  
 (10) 
ở đây các hệ số Csp, Cip, Czp biểu diễn tỷ 
trọng thành phần P(U) của WP khi coi chúng 
tương ứng với công suất hằng, dòng điện hằng 
hay tổng trở hằng; Udm, Pdm là các giá trị định 
mức của điện áp, công suất tác dụng. RU là hệ 
số hiệu chỉnh phụ thuộc các điều kiện khác 
nhau. 
Thông thường khi có dao động tốc độ gió 
và điện áp lưới điện thay đổi thì công suất phát 
cũng dao động. Từ khi bắt đầu khởi động 
tuabin (khi chưa đạt đến giá trị định mức) công 
suất phát bắt đầu tăng dần, điện áp máy phát 
cũng thay đổi từ giá trị khởi điểm Ub2 lên đến 
giá trị Ub1, trong đó điện áp Ub1 là giá trị mà 
tốc độ gió và công suất phát xấp xỉ giá trị định 
mức. Trong khoảng giá trị [Ub1; Ua1] tuabin gió 
làm việc ổn định, các giá trị điện áp và công 
suất đạt giá trị định mức. Khi tốc độ gió vượt 
qua giá trị "cut out", ứng với giá trị điện áp 
U>Ua1 thì tuabin sẽ được cắt ra khỏi lưới điện. 
Điện áp U trên hình 3 cũng được xem xét khi U 
là điện áp phía lưới điện. Nếu giá trị này sụt 
giảm sẽ làm giảm công suất phát tác dụng P(U) 
của điện gió và tăng lượng công suất phản 
kháng mà máy phát sẽ nhận từ lưới điện. 
Hình 3. Đặc tính công suất của WP phụ thuộc điện 
áp 
Do vậy trong thực tế một hệ số hiệu chỉnh 
RU sẽ được thêm vào mô hình phát công suất 
của điện gió P(U) theo tốc độ gió và điện áp 
máy phát. Ứng với đường đặc tính công suất 
tuabin gió, nếu U>Ua1 hay U < Ub1 thì RU sẽ có 
giá trị nằm trong khoảng từ 1 đến 0 tuỳ theo giá 
trị của vận tốc gió ("cut in" hay "cut out") và 
tương ứng sẽ có các giá trị công suất Pdm của 
WP. Với một tập hợp nhiều tuabin gió trong 
WP cung cấp công suất định mức Pđm thì RU có 
giá trị xấp xỉ bằng 1. Trong đa số các trường 
hợp, thực nghiệm đã cho kết quả: Ua1 = 1,2pu; 
Ua2 = 1,3pu; Ub1 = 0,7pu; Ub2 = 0.1 pu. Theo 
hình 3, trong [3] đã xác định quan hệ giữa RU 
và điện áp U như sau: 
2
1
1
1 2
1 1
2
1
1
1 2
max 1 ;0
1
max 1 ;0
b
b U
b b
b b a U
a
a U
a a
U UU U R
U U
U U U R
U UU U R
U U
  − < = − −   
≤ ≤ =
  − > = − −   
(11) 
Pđm 
P 
U 
Ub2 Ub1 Ua1 Uđm Ua2 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 85 
Các thông số Ua1, Ua2, Ub1, Ub2 có nghĩa 
quyết định đến hệ số hiệu chỉnh RU, cùng với 
các hệ số Csp, Cip,, Csq, Ciq biểu diễn sự thay đổi 
công suất phát của máy phát (WP), trong đó: 
Cip + Csp + Czp = 1. Theo đó phương trình công 
suất được biểu diễn bởi: 
( )22. . . . , , , , ,n U sp U ip zp n U sp ip zp n
n n
U UP P R C R C C P R C C C UU
U U
 = + + =  
(12) 
Tương tự cũng có thể xây dựng được mối 
quan hệ giữa Q của điện gió với điện áp của 
lưới điện như sau: 
( )22. . . . , , , , ,n U sq U iq zq n U sq iq zq n
n n
U UQ Q R C R C C Q R C C C UU
U U
 = + + =  
(13) 
ở đây Ciq + Csq + Czq = 1. Như vậy ứng với 
một tốc độ gió xác định sẽ tìm một giá trị điện 
áp và công suất phát tương ứng của điện gió. 
Biểu thức (12) và (13) có tính tổng quát, thể 
hiện được nhiều tình huống làm việc của điện 
gió khi tốc độ gió và điện áp thay đổi. Gọi UPCC 
là điện áp tại nút kết nối máy phát WP với lưới 
điện (hình 4) và Zkn = Rkn +jXkn là tổng trở 
đường dây kết nối, m là tỷ số biến áp. Nếu bỏ 
qua tổn thất năng lượng và tổn thất điện áp của 
MBA ta sẽ tìm được quan hệ giữa công suất 
WP với điện áp lưới điện như sau: 
( / )PC C luoi
PC C kn kn
U U mP jQ
U R jX
−+ = − + (14) 
Hình 4. Mô hình kết nối WP với hệ thống cung cấp 
điện 
Theo (14) thấy rằng khi điện áp tại điểm 
kết nối suy giảm mạnh thì lúc này WP sẽ hoạt 
động như một động cơ không đồng bộ và nhận 
công suất từ phía hệ thống về, điều này dễ gây 
mất ổn định điện áp và ảnh hưởng lớn đến khả 
năng phát công suất của chúng. Giải pháp 
thường áp dụng trường hợp này là sử dụng các 
thiết bù có điều chỉnh như SVC, STATCOM 
[8]. 
4. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN 
Lưới điện khu vực Ninh Thuận năm 2015 
có một WP công suất 20 MW nối lưới điện ... iện 
phân phối 22 kV qua máy biến áp 0,69/22 kV - 
2MVA. Số hiệu các nút cho trong hình 5. Đặc 
tính công suất máy phát theo tốc độ gió cho 
trong hình 6. 
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 86 
Hình 5. Lưới điện Ninh Thuận năm 2015 
0
500
1000
1500
2000
2500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
m/s
Cô
ng
 su
ất
, k
W
Hình 6. Đặc tính công suất của máy phát DFIG 
(VESTAS) - 2 MW 
Giả thiết tất cả các tuabin gió tại thời điểm 
tính toán đều nhận được một năng lượng gió 
như nhau. Mật độ không khí bằng 1,125 kg/m3, 
độ cao cột tháp 60m. Với biến thiên tốc độ gió 
trung bình ở Ninh Thuận từ 10 m/s đến 16 m/s 
thì ở dải giá trị này công suất phát khoảng 1,5 
MW. Khi tốc độ gió nằm trong khoảng 16 m/s 
đến 25 m/s thì UMF = Ua1 = 1,2 pu và công suất 
phát ổn định ở mức 2,03 MW. Khi tốc độ gió 
vượt quá 25m/s, tuabin gió sẽ được cắt ra khỏi 
lưới điện. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 87 
Đánh giá ổn định điện áp nút qua các 
chỉ tiêu 
Từ mô hình công suất của máy phát điện 
gió, tại giá trị tốc độ gió v = 16 m/s ứng với 
đường đặc tính công suất, xác định được công 
suất phát của mỗi máy phát trong chế độ xác 
lập (RU = 1). Chế độ cơ bản là WP chỉ phát 
công suất tác dụng P theo mô hình (12), tiến 
hành xác định giá trị điện áp giới hạn tại mỗi 
nút, theo đó tìm được chỉ số VCPI tính theo 
công thức (3) thông qua giá trị điện áp và tổng 
dẫn nút. Theo kết quả tính toán trong hình 7 
(nút 1 là nút cân bằng); có thể nhận thấy các 
nút 18, 99, 100 và từ 101 đến 110 là các nút có 
chỉ số VCPI lớn, đây là các nút yếu trên 
phương diện ổn định điện áp. Một số nút cũng 
có chỉ số VCPI khá cao: nút 17, nút 20 - đây là 
những nút nằm lân cận nút kết nối WP. 
Kết quả tính toán chỉ số ổn định điện áp 
nút L cho nút 100 ở hình 8 cho thấy: nút này sẽ 
mất ổn định tại giá trị công suất 22,5 MW (lúc 
này L = 1), điện áp giới hạn Ugh = 0,61pu. Khi 
nút kết nối các máy phát điện gió mất ổn định 
cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến chế độ làm 
việc của các nút khác, thông số chỉ thị L ở một 
số nút lân cận có xu hướng gia tăng. Trong 
hình 8 cũng mô tả ảnh hưởng của chỉ số L nút 
100 đến nút 19 (thay đổi thông số nút 100 cho 
đến khi mất ổn định, trong khi giữ nguyên công 
suất nút 19). Tại giá trị sụp đổ điện áp của nút 
100, thông số chỉ thị L của nút 19 tăng từ giá trị 
ban đầu L = 0,05 lên giá trị L = 0,2, kết quả 
biểu diễn trên hình 8. 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 30 32 34 99 100
Nút số
V
C
PI
Hình 7. Chỉ số VCPI các nút của lưới điện Ninh 
Thuận 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
P, MW
pu
L-100
U-100
L-19
Hình 8. Ảnh hưởng của quá trình mất ổn định điện 
áp nút 100 đến nút 19 
Với thông số chế độ vận hành năm 2015, 
tổng phụ tải của P0 của Ninh Thuận là 251MW. 
Giả thiết tăng đồng thời phụ tải các nút (cùng 
tỷ lệ), công suất máy phát tăng theo hệ số điều 
chỉnh tĩnh sẽ tìm được chế độ giới hạn tương 
ứng với Pgh. Sử dụng chương trình CONUS 
(Bộ môn Hệ thống điện - Đại học BK HN), mô 
tả công suất phát của WP theo công thức (12) 
và (13) kết hợp với mô hình lưới điện Ninh 
Thuận năm 2015 tìm được hệ số dự trữ ổn định 
bằng 57,7%. Bảng 1 là kết quả tính toán chỉ số 
sụt áp của các nút tải của lưới điện Ninh Thuận. 
Từ bảng này thấy rằng các nút có chỉ số sụt áp 
khác nhau, ngoài ra còn thể hiện trị số điện áp 
nút trước khi hệ thống mất ổn định. Kết quả 
này cũng phù hợp với kết quả xác định các nút 
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 88 
yếu bằng chỉ số L. Nút kết nối với WP (nút 99) 
có chỉ số sụt áp lớn nhất, các nút khác (từ nút 
100 đến nút 110) là nút kết nối máy phát điện 
tuabin gió với lưới điện địa phương (thanh cái 
22 kV trạm Phước Ninh) đều có chỉ số sụt áp > 
20%. Có thể hiểu các nút đó yếu về phương 
diện ổn định điện áp (nút đánh dấu "*"). 
Bảng 1. Chỉ số sụt áp các nút 
Bảng 2. Độ nhạy biến thiên công suất nhánh 
Trong bảng 2 trình bày kết quả xác định độ 
nhạy biến thiên công suất nhánh để phát hiện 
các nhánh yếu trong điều kiện có WP. Kết quả 
cho thấy các nhánh kết nối với WP đều rất dễ 
mất ổn định nếu xảy ra biến động đột ngột của 
phụ tải hay khi tăng công suất truyền tải của 
nhánh kết nối. Qua bảng 2 cho thấy nhánh 12 -
18 và nhánh 3-12 có các hệ số kP% lớn nhất và 
cách biệt so với các nhánh khác, đây là những 
nhánh "yếu" về mặt ổn định tĩnh, cần có biện 
pháp cải tạo để nâng cao mức ổn định. 
Một bộ bù tĩnh công suất 10 MVAR giả 
thiết lắp đặt tại nút 99, giải pháp này được so 
sánh với trường hợp cấu trúc lại lưới điện gần 
khu vực WP. Giải pháp cấu trúc lại lưới điện 
được thực hiện là: do vị trí địa lý của trạm biến 
áp Vĩnh Hảo và trạm biến áp Ninh Phước đi 
qua khu vực WP, do đó thay thế đường dây liên 
lạc giữa 2 nút này bằng cách: xây dựng đường 
dây 110 kV kết nối 2 trạm biến áp này với trạm 
biến áp 110 kV Phước Ninh (nút PCC) tạo 
thành các mạch kép. Tại nút PCC sẽ có 4 xuất 
tuyến liên lạc với hệ thống, trong hình 9 trình 
bày hiệu quả các giải pháp nâng cao ổn định 
của lưới điện Ninh Thuận. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 89 
Không có WF
-20
0
20
40
60
80
100
-10 0 10 20 30 40 50
Q
P
Có WF
0
20
40
60
80
100
120
-20 -10 0 10 20 30 40
Q
P
Có WF, có bù
-20
0
20
40
60
80
100
120
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Q
p
Có WF, cấu trúc lại lưới điện và có bù
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Q
P
Hình 9. Miền ổn định nút 99 trên mặt phẳng công suất trong các phương án 
Kết quả tính toán cho thấy hệ số dự trữ ổn 
định của hệ thống tăng từ 57,7% (trường hợp 
cơ bản) lên 75,7% khi có đặt bộ bù tĩnh. Đường 
cong biến thiên điện áp các nút trong hệ thống 
cũng được cải thiện rõ rệt, miền ổn định điện 
áp nút 18 được tăng thêm đáng kể. Trong 
trường hợp cơ bản khi không bù công suất 
phản kháng nếu tiến hành cải tạo nhánh 12 -18 
bằng cách thay dây dẫn AC 185 bằng dây dẫn 
ACSR 330, mức dự trữ ổn định hệ thống tăng 
thêm 6,8%, đạt giá trị 64,5% như hình 10, đồng 
thời điện áp các nút được cải thiện, hệ số sụt áp 
nút 99 giảm từ 22,19% xuống còn 19,69%. 
Mức mang tải các nút tăng từ giá trị k = 1,57 
lên k = 1,63. 
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 90 
a) 
b) 
Hình 10. Miền ổn định điện áp các nút trước (a) và sau cải tạo (b) 
Trong bảng 3 trình bày kết quả xác định 
các thông số chế độ tại nút số 18 trong các điều 
kiện: không có kết nối WP (điều kiện A); có 
kết nối WP nhưng không đặt thiết bị bù (điều 
kiện B) và có kết nối WP, đồng thời có đặt bộ 
bù tĩnh 10 MVAR (điều kiện C). 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 91 
Bảng 3. Thông số nút 18 trong các điều 
kiện vận hành khác nhau 
Điều 
kiện 
Điện áp 
khởi điểm 
U0, kV 
Điện áp 
giới hạn 
Ugh, kV 
Chỉ số sụt 
áp nút, % 
Dự trữ ổn 
định hệ 
thống,% 
A 111,37 90.03 19,1 104,2 
B 109.69 95,36 13,06 57,7 
C 113,23 98,92 12,64 75,7 
Có thể thấy khi có sự tham gia của nguồn 
điện gió, điện áp tại nút kết nối cũng như các 
nút khác được cải thiện, tuy nhiên mức dự trữ 
ổn định điện áp thấp hơn do khả năng phát 
công suất phản kháng hạn chế của WP. Khi có 
sự tham gia của WP và khi đăt tụ bù, điện áp 
vận hành và điện áp giới hạn được nâng lên 
nhưng có giá trị khá gần với điện áp khởi điểm 
và điện áp giới hạn. Điều này cũng có thể được 
giải thích bằng mô tả toán học là: Trị số dung 
dẫn của tụ điện sẽ được tính cộng thêm vào trị 
số phần tử tổng dẫn Y. Như vậy khi xét về 
quan hệ toán học sẽ làm giảm tính trội của ma 
trận tổng dẫn nút, tức là làm giảm khả năng xác 
định nghiệm điện áp mô phỏng trạng thái xác 
lập của hệ thống. 
Một đặc điểm cũng dễ nhận thấy là: khi 
mô tả điện gió như một nguồn phát công suất 
tác dụng thì khi công suất phát càng gia tăng sẽ 
đồng nghĩa với việc công suất phản kháng mà 
WP nhận về từ hệ thống càng tăng, điều này sẽ 
gây giảm điện áp ở các nút lân cận và làm tăng 
nguy cơ mất ổn định điện áp. Như vậy chỉ số L 
thực chất là chỉ tiêu riêng đánh giá mức độ ổn 
định điện áp nút nhưng vẫn có thể xem xét Nút 
kết nối với WP có chỉ số sụt áp lớn nhất, kế đến 
là các nút kết nối máy phát điện tuabin gió với 
lưới điện địa phương. Điều này hoàn toàn phù 
hợp thực tế là: khi gia tăng công suất tại nút 
PCC, lượng công suất phản kháng mà máy phát 
nhận từ phía hệ thống tăng lên [7, 8], các nút 
lân cận có nguy cơ bị giảm thấp điện áp. Đặc 
biệt nguy hiểm khi có sự cố ngắn mạch tại nút 
thanh cái 22 kV, điện áp tại đây sẽ bị suy giảm 
mạnh, làm mất cân bằng công suất phản kháng 
trong WP, nếu không có giải pháp ngăn chặn sẽ 
dẫn đến sụp đổ điện áp. 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã phân tích các chỉ tiêu đánh giá 
ổn định điện áp trong hệ thống cung cấp điện, 
từ đó lựa chọn chỉ tiêu trong trường hợp hệ 
thống cung cấp điện có các nguồn điện gió 
tham gia. Với các chỉ tiêu đã lựa chọn này cho 
phép xác định được các nút yếu, nhánh yếu 
trong hệ thống điện có kết nối nhà máy điện 
gió sử dụng loại máy phát không đồng bộ và đề 
xuất các biện pháp nâng cao ổn định điện áp. 
Các WP công suất lớn khi kết nối hệ thống 
điện, trong quá trình vận hành có gây ảnh 
hưởng nhất định đến ổn định điện áp của lưới 
điện. Việc mất ổn định điện áp của chúng có 
thể gây ảnh hưởng đến một số nút lân cận. Việc 
ứng dụng các tiêu chuẩn ổn định điện áp nút để 
đánh giá mức độ ổn định của hệ thống điện có 
kết nối nguồn điện gió đóng vai trò quan trọng 
trong quá trình thiết kế, cải tạo hay quy hoạch 
mạng điện, trong đó có các khâu yếu cần quan 
tâm: các nút kết nối (PCC), các nhánh có nối 
với nhà máy....Giải pháp bù công suất phản 
kháng luôn được chú trọng để bù vào phần 
công suất mà WP nhận về từ phía hệ thống, 
góp phần nâng cao chất lượng điện áp.
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 92 
STUDY OF VOLTAGE COLLAPSE CHARACTIRISTICS IN GRID CONNECTED 
WIND POWER PLANT 
Trinh Trong Chuong 
HaNoi University of Industry 
ABSTRACT: The scale of wind power plants is increasing continuously in Vietnam. The 
installed capacity of the largest wind farm is about 50MW by the end of this year. Therefore, power 
system planners will need to study their impact onthe power system in more detail. Wind energy 
conversion systems are very different in nature from conventional generators. Therefore dynamic 
studies must be addressed in order to integrate wind power into the power system. The impact of this 
wind power on voltage distribution levels has been addressed in the literatures. The majority of this 
work deals with the determination of the maximum active and reactive power that is possible to be 
connected on a system load bus, until the voltage at that bus reaches the voltage collapse point. This 
article introduces the methods of research standards, evaluation criteria of stable electricity supply; it 
identifies the centers of loads and focuses on the branch is "weak" in small signal stability to improve 
operational efficiency, reliability in electricity power supply. 
Key words: voltage collapse, wind power, small signal stability 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. P. Kessel; Estimating the Voltage 
Stability of a Power System; IEEE 
Transactions on Power Delivery, Vol.1, 
No. 3, July (1986). 
[2]. Stefan Johansson; Voltage collapse in 
power systems-The influence of generator 
current limiter, on-load tap-changers and 
load dynamics; Licentiate thesis Chalmers 
University of Technology (1995). 
[3]. I.A. Hiskens; Voltage stability 
enhancement via model predictive control 
of load; Intelligent Automation and Soft 
Computing, Vol. 12, No. X, pp. 1-8, 
(2006). 
[4]. Feasibility Assessment and Capacity 
Building for Wind Energy Development in 
Cambodia, Philippines and Vietnam; 
RISØ - November (2006). 
[5]. J.G. Slootweg; Wind Power: 
Modelling and Impact on Power System 
Dynamics; PhD thesis ; Technische 
Universiteit Delft; (2003). 
[6]. Beниkob B.A; Пepexo∂ныe 
элekmpom exahuчeckue npoцeccы в 
элekmpuчeckux cuctemax; Bыeщaя 
щkoлa, Mockba, (1981). 
[7]. Trinh Trong Chuong; Power quality 
Investigation of Grid connected Wind 
turbines; GMSARN International Journal; 
No 3 (2009), pp 1 - 6. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 93 
[8]. Trinh Trong Chuong; Voltage quality 
Improving of Phuoc Ninh (Vietnam) Wind 
farm by using Static Synchronous 
Compensator; The International 
Conference on Electrical Engineering 
2008, No. O-055. 
Science & Technology Development, Vol 14, No.K2- 2011 
Trang 94 
MỤC LỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 
 Trang 
Phạm Văn Trung 
Võ Văn Cương 
Lê Khánh Điền 
Nguyễn Văn Nang 
Phan Đình Tuấn 
Nguyễn Thanh Nam 
Nghiên cứu khả năng biến dạng của tấm composite nền nhựa 
nhiệt dẻo khi gia công bằng SPIF 
5 
Phan Đình Tuấn 
Nguyễn Thiên Bình 
Lê Khánh Điền 
Phạm Hoàng Phương 
Ứng dụng công nghệ ISF gia công mẫu chi tiết vỏ ô tô 
13 
Nguyễn Thành Huy 
Đào Đức Cường 
Vũ Thanh Thu 
Bùi Tử An 
Hợp chất siêu dẫn sắt từ UCoGe 
21 
Nguyễn Hữu Niếu 
Phan Thanh Bình 
Huỳnh Sáu 
Tính chất cơ học của compozit nền nhựa polypropylen được 
gia cường bằng sợi dứa (Sisal) Việt Nam 
29 
Đinh Đức Anh Vũ 
Paid - một khung sườn cho việc thiết kế và mô phỏng vi 
mạch bất đồng bộ 
37 
Phạm Trần Vũ 
Biểu diễn và so sánh động hồ sơ cá nhân trong các mạng 
khoa học 
46 
Trần Ngọc Thịnh So trùng mẫu dựa trên Cuckoo Hashing ứng dụng cho Nids 53 
Huỳnh Hữu Lộc 
Lưu Quốc Hải 
Đinh Đức Anh Vũ 
Nhận dạng chữ viết tay dùng rút trích thông tin theo chiều và 
mạng nơron 
62 
Dương Tuấn Anh Tổng quan về tìm kiếm tương tự trên dữ liệu chuỗi thời gian 71 
Trịnh Trọng Chưởng 
Nghiên cứu các đặc trưng sụp đổ điện áp trong lưới điện có 
kết nối nhà máy điện gió 
80 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K2 - 2011 
Trang 95 
CONTENTS 
 Page 
Pham Van Trung 
Vo Van Cuong 
Le Khanh Dien 
Nguyen Van Nang 
Phan Dinh Tuan 
Nguyen Thanh Nam 
Deformation ability of single point incremental forming for 
themo-plastic composite materials 
5 
Phan Dinh Tuan 
Nguyen Thien Binh 
Le Khanh Dien 
Pham Hoang Phuong 
Applying the ISF technology to produce the car part models 
13 
Nguyen Thanh Huy 
Dao Duc Cuong 
Vu Thanh Thu 
Bui Tu An 
On discovery of the ferromagnetic superconductor UCoGe 
21 
Nguyen Huu Nieu 
Phan Thanh Binh 
Huynh Sau 
Mechanical properties of the Viet Nam sisal fibre reinforced 
polypropylene composite 
29 
Dinh Duc Anh Vu 
PAID – A novel framework for design and simulation of 
asynchronous circuits 
37 
Pham Tran Vu Dynamic profile representation and matching in distributed 
scientific networks 
46 
Tran Ngoc Thinh CPM: Cuckoo-based pattern matching applied for NIDs 53 
Huynh Huu Loc 
Luu Quoc Hai 
Dinh Duc Anh Vu 
Modified direction feature and neural network based 
technique for handwriting character recognition 
62 
Duong Tuan Anh An overview of similarity search in time series data 71 
Trinh Trong Chuong 
Study of voltage collapse charactiristics in grid connected 
wind power plant 
80