Phương pháp tái cấu trúc lưới sau sự cố trong lưới điện phân phối trung áp

56 Lê Xuân Sanh 
PHƯƠNG PHÁP TÁI CẤU TRÚC LƯỚI SAU SỰ CỐ TRONG LƯỚI ĐIỆN 
PHÂN PHỐI TRUNG ÁP 
NETWORK RECONFIGURATION METHOD SUBSEQUENT TO FAULTS 
IN THE MEDIUM-VOLTAGE DISTRIBUTION GRID 
Lê Xuân Sanh 
Trường Đại học Điện lực; sanhlx@epu.edu.vn 
Tóm tắt - Kết cấu lưới điện phân phối ngày càng đa dạng và phức 
tạp, nhằm nâng cao tính ổn định cung cấp điện và chất lượng 
điện năng cho khách hàng, thì các phương pháp khôi phục, dịch 
chuyển phụ tải sau sự cố theo phương pháp truyền thống không 
thể đáp ứng nhu cầu. Phục hồi và dịch chuyển phụ tải sau sự cố 
là một vấn đề tối ưu hóa đa mục tiêu, nhiều hạn chế và phức tạp. 
Xem xét mức độ ưu tiên, số lượng tải được khôi phục, số lượng 
hoạt động của thiết bị phân đoạn, tổn thất trên mạng sau khi tái 
lập,v.v. Bài báo thiết lập mô hình phục hồi dựa trên tình hình thực 
tế của lưới, với các mục tiêu và ràng buộc khác nhau, tìm sơ đồ 
với phân bố tải tối ưu để đáp ứng các yêu cầu về an toàn, ổn 
định và kinh tế của mạng điện sau sự cố. Kết quả nghiên cứu 
điển hình cho thấy mô hình đề xuất phù hợp với lưới điện hiện 
nay và có hiệu quả. 
Abstract - As the distribution network structure becomes more and 
more diverse and complex, in order to enhance the stability of electricity 
supply as well as electricity quality for customers, conventional 
approaches of recovery and load shift subsequent to faults have failed 
to meet the demands. The recovery and load shift subsequent to faults 
is a multi-target optimization affair with a variety of constraints and 
complexity. Priority levels, the number of restored loads, the activity 
quantity of segmented devices, network losses after reestablishment, 
etc. are taken into consideration. This article establishes a recovery 
model based on actual conditions of the grid with various objectives 
and restrictions, seeking to set up a diagram with optimal load 
distribution to meet requirements of network safety, stability and 
economy. Results from case studies demonstrate that the proposed 
model is consistent with the existing grid and results in efficiency. 
Từ khóa - khôi phục cấp điện; lưới điện trung áp; phân phối tải; tái 
cấu trúc lưới; tự khôi phục. 
Key words - electricity service restoration; medium-voltage grid; 
load distribution; network reconfiguration; self-healing. 
1. Đặt vấn đề 
Lưới điện thông minh đang được nghiên cứu xây dựng 
và thử nghiệm nhiều nơi trên thế giới, một trong những đặc 
trưng của lưới thông minh là có thể tự khắc phục (self-
healing) khi có sự cố, tự động cô lập vùng bị sự cố, nhanh 
chóng cấp điện lại cho các phụ tải, giảm thiểu thời gian mất 
điện và lượng phụ tải bị mất điện. Với bối cảnh lưới điện 
phân phối trung áp Việt Nam hiện nay, ở những nơi có tập 
trung mật độ phụ tải lớn, như các thành phố, khu công 
nghiệp thì lưới điện được kết nối dạng mạch vòng, vận 
hành hở. Khi sự cố xảy ra, việc xác định điểm sự cố và tái 
lập lưới đang được thực hiện thủ công bởi điều độ viên và 
công nhân vận hành, mất nhiều thời gian, ảnh hưởng đến 
chất lượng điện năng, tăng các chỉ số xấu trong vận hành, 
và có thể dẫn đến chưa tối ưu trong việc tái lập lưới sau sự 
cố. Theo lộ trình phát triển lưới điện thông minh mà Chính 
phủ đã phê duyệt, cũng như kế hoạch của các công ty điện 
lực phân phối, hiện nay một số thành phố lớn đang có kế 
hoạch tự động hóa lưới điện phân phối, thì một trong những 
vấn đề cần quan tâm đó là tái cấu trúc lưới sau sự cố. 
Một số nước trên thế giới xem vấn đề phương pháp tái 
cấu trúc lưới sau sự cố là một trong những vấn đề quan tâm 
hàng đầu (vì nó ảnh hưởng đến chế độ vận hành, tổn hao, 
giới hạn dòng, điện áp, v.v), đã có một số nghiên cứu về 
vấn đề này, đề xuất các phương pháp giải quyết vấn đề tái 
cấu trúc lưới, nội dung chủ yếu tập trung ở hai mặt: phương 
pháp tối ưu và mục tiêu khi tái lập lưới sau sự cố. Các bài 
báo sử dụng các phương pháp khác nhau, như phương pháp 
chuyên gia, toán học, tìm kiếm Heuristic, trí tuệ nhân tạo, 
thuật toán lai, v.v. với các hàm mục tiêu nào đó, ràng buộc 
hoặc xét trong các trường hợp riêng để tìm ra lời giải cho 
bài toán theo mục đích khác nhau [1, 2, 3, 5]. Nhìn chung, 
các mô hình toán học thường không thể bao quát tất cả các 
khía cạnh, và có các vấn đề trong hội tụ thuật toán, dẫn đến 
các giải pháp tối ưu cục bộ hoặc không hội tụ được, ví dụ 
phương pháp Heuristic thường cho kết quả có độ tin cậy 
cao, tuy nhiên tương đối khó khăn khi xét đến một cách 
tổng thể, chỉ phù hợp với cấu trúc lưới đơn giản. Đối với 
trong nước, tác giả chưa thấy nghiên cứu nào đưa ra một 
phương pháp cụ thể, đa mục tiêu, trình bày các bước thực 
hiện rõ ràng và mạch lạc trong vấn đề tái cấu trúc lưới trung 
áp sau sự cố. Vì vậy, bài viết với mục tiêu đưa ra một 
phương pháp mới đa mục tiêu với các ràng buộc khác nhau 
trong vấn đề tái cấu trúc lưới trung áp sau sự cố và nội dung 
phương pháp trình bày một cách tường minh dễ tiếp cận. 
2. Giới thiệu phương pháp tái cấu trúc lưới 
2.1. Nguyên lí cơ bản tái cấu trúc 
Hiện nay, lưới đang kết theo kiểu mạch vòng, vận hành 
hở (Hình 1). Theo nguyên tắc, khi bị sự cố thì cầu dao (bài 
viết dùng từ ‘cầu dao’ để chỉ thiết bị đóng cắt phân đoạn) 
hai đầu đoạn sự cố sẽ cắt và cô lập đoạn sự cố, những đoạn 
còn lại sẽ được cấp điện lại bình thường. Tuy nhiên, 
phương pháp tái lập sẽ phân thành hai phía, phía từ điểm 
sự cố về phía nguồn sẽ tiếp tục được cấp điện, phía còn lại 
(từ điểm sự cố đến điểm mở mạch) gọi là vùng không sự 
cố bị mất điện - cần được hồi phục cấp điện. Nếu như nhanh 
chóng, hiệu quả, tin cậy thì vấn đề tái lập như vậy là một 
hàm đa mục tiêu, tối ưu phi tuyến tính [3]. 
Hình 1. Kết lưới dạng mạch vòng 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 57 
2.2. Mô hình toán học thường dùng để tái cấu trúc 
2.2.1. Mô hình toán học hàm mục tiêu [4, 5, 6, 7] 
(1) Hàm mục tiêu lớn nhất là giảm mức độ tối đa số phụ 
tải mất điện 
min
nrN
nr lost i
i
S S −= (1) 
Trong đó: Nnr là nút tải mà không thể hồi phục cấp điện; 
Snr là lượng phụ tải không thể hồi phục cấp điện; Sloss-i là 
lượng phụ tải bị mất điện không thể khôi phục tại điểm i. 
(2) Hàm mục tiêu giảm tổn hao trong mạng điện 
Khi khôi phục cấp điện thì kết cấu lưới cũng thay đổi, 
dòng công suất thay đổi, ảnh hưởng đến tổng tổn hao trong 
mạng điện, miêu tả hàm mục tiêu: 
2 2
min .
bN
i i
i
i i
P Q
L R
U
+
=
 (2) 
Trong đó: Nb là số nhánh trong lưới điện; Ui là điện áp 
điểm cuối của nhánh thứ i; Pi, Qi, Ri lần lượt là công suất 
tác dụng, phản kháng và điện trở của nhánh thứ i. 
(3) Hàm mục tiêu về chất lượng điện áp 
Hàm mục tiêu về điện áp thấp nhất của toàn bộ các điểm 
trong lưới điện được tính như sau: 
0
0
min
D
i
d
i
U U
U
U
−
=
 (3) 
Trong đó: D – tập hợp các điểm nút trong mạng điện. 
Ui, U0 – lần lượt là điện áp của nút thứ i và điện áp nguồn; 
Ud – tổng giá trị chênh lệch điện áp. 
Ngoài ra, sử dụng chỉ số điện áp cân bằng có thể cải 
thiện chất lượng điện áp nguồn của mạng lưới phân phối 
sau khi khôi phục nguồn điện. 
,
min BL ij
i j
V
−
=
 (4) 
max ,
min ,
i j
BL ij
i j
U U
V
U U
−
 =
 (5) 
Trong đó: α – tập hợp các điểm liên kết giữa các phân 
đoạn; VBL-ij – chỉ số cân bằng điện áp tại các điểm nút giữa 
các đoạn thứ i và j. 
(4) Hàm mục tiêu về số lần tác động của các thiết bị 
phân đoạn 
Việc đóng và mở thường xuyên sẽ rút ngắn tuổi thọ của 
cầu dao, làm tăng tổn hao, tăng thời gian phục hồi lưới điện 
ảnh hưởng đến sự vận hành an toàn, ổn định của lưới điện, 
hàm mục tiêu như sau: 
( )
1 1
1
m l
i j
i j
N C O
= =
= − + 
 (6) 
Trong đó: N – Số lần thao tác đóng/cắt cầu dao. 
Ci, Oj lần lượt là dao phân đoạn thường đóng và dao 
thường mở trong trường hợp vận hành bình thường, lấy giá 
trị là 1 thể hiện dao đóng, giá trị 0 thể hiện dao mở. 
(5) Hàm mục tiêu cân bằng phụ tải 
Thông qua quá trình hồi phục sau sự cố sẽ có sự chuyển 
dịch phụ tải trên các phân nhánh, làm cho phụ tải phân bố 
đều, giảm thiểu quá tải, giảm tổn hao, nâng cao tính an toàn 
trong vận hành và giảm rủi ro cho mạng điện. 
1
1 b
n
Bsys Bi
ib
L L
n =
= 
 (7) 
max
i
Bi
i
S
L
S
= (8) 
Trong đó: LBsys, LBi lần lượt là chỉ tiêu chỉ số tải cân bằng 
của hệ thống và nhánh thứ i; Si, Simax lần lượt là công suất 
thực tế và giới hạn dung lượng chảy qua nhánh i. nb là tổng 
các nhánh trong hệ thống. 
2.2.2. Các ràng buộc thường được sử dụng 
(1) Ràng buộc về kết cấu lưới 
Lưới điện phân phối hiện nay chủ yếu là cấu trúc mạch 
vòng, vận hành hở, do vậy khi vận hành bình thường hay 
tái lập sau sự cố phải đảm bảo cấu trúc mạch vòng. 
(2) Ràng buộc dung lượng truyền tải và điện áp trên 
đường dây 
Để đảm bảo lưới điện an toàn, chất lượng và tin cậy, 
dòng điện thực tế chảy qua đường dây không được vượt 
quá giới hạn (quá tải) cho phép của đường dây. Điện áp tại 
các nút vượt quá giới hạn cho phép. 
(3) Ràng buộc số lần thao tác (đóng/cắt) của cầu dao 
Số lần thao tác đóng/cắt cầu dao nhiều sẽ ảnh hưởng 
đến phần mềm điều khiển (yêu cầu về phần mềm phức tạp), 
độ chính xác thực hiện, dẫn đến sự vận hành an toàn ổn 
định của hệ thống. 
2.3. Nguyên lí phân phối tải sau sự cố cho lưới trung áp 
nhiều đường dây [7, 8] 
Trong các trường hợp thông thường, lưới điện khi thiết 
kế hay lập phương thức vận hành đều có một dung lượng 
dự phòng nhất định, việc hồi phục cấp điện cho những đoạn 
bị mất, ưu tiên cần khảo sát đến đóng điện từ những nhánh 
đường dây chính, nếu công suất dự phòng không đủ mới 
xét đến các nhánh đường dây phụ. Ở đây, tác giả chủ yếu 
xem xét đến nhánh đường dây chính đủ dung lượng dự 
phòng để thực hiện tái cấu trúc lưới. Sau đây, lấy ví dụ hồi 
phục cấp điện cho khu vực không sự cố đối với mô hình 
gồm 2 đường dây cấp nguồn như Hình 2. 
Hình 2. Mô hình 2 nhánh cấp điện 
2.3.1. Quy tắc tính tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn 
Căn cứ điều kiện ràng buộc: dòng điện các đường dây 
không được quá tải, điện áp tại các điểm nút của cầu dao 
liên lạc không được vượt quá giới hạn để thiết lập nên miền 
khả thi của tỉ lệ phân phối phụ tải, trong đó các giá trị biên 
là tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn. 
(1) Tính toán dung lượng dự phòng của cầu dao liên lạc. 
Dung lượng dự phòng của cầu dao liên lạc thứ i: 
 min / 1,2....rsv i N k real kI I I k Num− − −= − = (9) 
Trong đó: IN-k là dòng điện định mức của nhánh k. 
Ireal-k là dòng điện thực tế của nhánh k, ở thời điểm sau 
58 Lê Xuân Sanh 
khi tách sự cố nhưng trước khi tái lập lưới. 
Num là số đường dây nhánh cấp điện. 
Hàm điều kiện tỉ lệ phân phối dung lượng tải là: 
rsv i
I res i
r
I
I
 −− − =
 (10) 
Trong đó: Ir là tổng phụ tải vùng bị mất điện. 
(2) Tính toán điện áp nút không vượt quá giới hạn. 
Cài đặt điện áp nguồn điện US, điện áp điểm nút cầu dao 
liên lạc tuyến dây 1 là: 
1 1 12 11 12( ). .c s r rU U U z I z z I − = − − − − (11) 
Cài đặt giá trị giới hạn điện áp thấp nhất điểm nút cầu 
dao liên lạc Uc-min-1, tức là điện áp của tuyến dây 1 quy định 
tỉ lệ phân phối phụ tải là: 
min 1 1 12
1
11 12( ).
s c r
u res
r
U U U z I
z z I
 − −− −
− − −
=
−
 (12) 
Khi có nhiều đường dây để hồi phục cấp điện cho vùng 
mất điện, mà các đường cấp điện không có đoạn trùng 
nhau, tức là thỏa mãn: 
ij 0, ,z i j=  và i ≠ j (13) 
Trong đó, zij là trở kháng của đoạn dây trùng nhau giữa 
hai tuyến cấp điện i và j. 
Tức là điện áp điểm nút cầu dao liên lạc là: 
min 1 1 11 11
min
min
. .. . .. .. . .. . 0. . .. .
. 0 .. . .. .. . .. .. . .
c s u res
i iic i si u res i r
n nnc n sn u res n
U U U z
U zU U I
U zU U
− − − −
− − − −
− − − −
 = − − 
 (14) 
Trong đó: αu-res-I là điều kiện điện áp của tỉ lệ phân phối 
phụ tải nhánh dây i, Usi là điện áp nguồn nhánh i, Uc-min-i là 
giá trị giới hạn điện áp thấp nhất điểm nút cầu dao liên lạc 
của nhánh i, ∆Ui là độ giảm điện áp giữa nguồn và nút cầu 
dao liên lạc nhánh i; zii là tổng trở kháng của nhánh i. 
Do đó ta được điều kiện điện áp quy định của tỉ lệ phân 
phối phụ tải: 
11
1 1 min 11
min
min
1
. . .. . .. 0 .. . .1 1.. . .. .
.. . ... . .0 . .. . .. . 1
u res s c
iu res i si c i
ii r
nu res n sn c n
nn
z
U UU
UU U
z I
UU U
z
− − − −
− − − −
− − − −
= − − 
 (15) 
(3) Tính toán tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn. 
Tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn lấy giá trị nhỏ nhất của 
dung lượng quy định tỉ lệ phân phối phụ tải αI-res-I và điện 
áp quy định tỉ lệ phân phối phụ tải αu-res-I: 
 min ,rev i u res i I res i − − − − −= (16) 
2.3.2. Quy tắc tính tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị 
a, Tính toán gần đúng tăng tổn hao mạng 
(1) Bỏ qua sự thay đổi góc pha của dòng điện trước và 
sau tái cấu trúc, gần đúng lượng tăng tổn hao mạng là: 
( ) ( )
( )
2 2 2
2
. . 2 . .
2 .cos . .
s
z
P I I R I R IR I R I
U I R I
 = + − = + 
= + 
 (17) 
(2) Tổng độ lệch điện áp của các đoạn mạch nhánh trên 
đường dây tương đương với lượng giảm điện áp của đường 
dây này, tức là: 
1 1 1 1.cos .cosbranch n z branch n z
n
U U − − =  (18) 
Trong đó: ∆U1branch là độ giảm điện áp đoạn mạch nhánh 
thứ n của đường dây 1, cosφz1branch-n là cosin góc trở kháng 
của đoạn thứ n đường dây 1, ∆U1 là tổng độ giảm điện áp 
của đường dây 1, cosφz1 là cosin góc tổng trở kháng của 
đường dây 1. 
b, Tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị 
Tổn hao của mạng tính gần đúng như trên, lượng tăng 
tổng tổn hao trên mạng được tính như sau: 
( ) ( )
( )
( )
1 1 1 2 2 2
2 2
11 1 22 2 12 1 2
2 2 2
11 22 12 22 2 2
12 22 1 1 2 2
2 cos 2 cos
2
2 2 cos
2 cos cos
z z
r r z r
r r z z r
P U I U I
r I r I r I I
r r r I r I U I
r I r I U U I
  
 
  
= + 
+ + + 
= + − + + 
+ − + − 
 (19) 
Khi 
0
d P
d

=
, tìm ra tỉ lệ phân phối phụ tải khi tổng tổn 
hao trong mạng là nhỏ nhất, tức là tìm ra giá trị tỉ lệ phân 
phối phụ tải cực trị của đường dây 1: 
2 2 1 1
22 12
1
11 22 12
cos cos
2
z z
r
U U
r r
I
r r r
 
 − 
+ −
=
+ −
 (20) 
Nếu khi có 3 đường dây đồng thời cấp điện cho khu vực 
mất điện không sự cố, quy tắc tính toán tỉ lệ phân phối phụ 
tải cực trị tương tự như trên, tổng lượng tăng tổn hao mạng 
được miêu tả như sau: 
 
 
1
1 1 2 2 3 3 2
3
11 12 13 1
2
1 2 3 12 22 23 2
313 23 33
2 . cos cos cos .
. . .
r z z z
r
P I U U U
r r r
I r r r
r r r
 
 = 
 +
 (21) 
Do tồn tại: α1 + α2 + α3 = 1 (22) 
Do đó thay (22) vào (21), được: 
 
 
1
1 1 2 2 3 3 2
1 2
11 12 13 1
2
1 2 1 2 12 22 23 2
1 213 23 33
2 . cos cos cos .
1
. 1 . .
1
r z z z
r
P I U U U
r r r
I r r r
r r r
 
 = 
 − − 
 + − −
 − − 
 (23) 
Khi đồng thời 
1 2
0, 0
P P 
 
= =
 
 thì kết quả của phép tính là: 
11 13 33 12 23 13 331
2 12 23 13 33 22 23 33
3 3 1 1
33 13
3 3 2 2
33 23
2
cos cos
.
cos cos
z z
r
z z
r
r r r r r r r
inv
r r r r r r r
U U
r r
I
U U
r r
I
 − + − − + = − − + − + 
 − 
+ − 
 − 
 + −
 (24) 
Do công thức (22) tính được α3, hoàn thành tính giá trị 
tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị của 3 đường cấp điện. Nếu 
khi có nhiều đường dây để hồi phục cấp điện, tổng lượng 
tăng hao tổn mạng lưới là: 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 59 
 
 
1
1 1
11 1 1
2
1
1 1
.
2 . cos ... cos . .
.
. . .
. . . .
. ... . .. . . .
. . . .
. . .
r z n zn
n
n
r n
n nn
P I U U
r r
I
r r
 
= 
+ 
 (25) 
Trong đó: 
∆U1 ~ ∆Un là độ giảm điện áp giữa điểm nguồn và điểm 
cầu dao liên lạc của đường cấp điện (1-n); 
∆I1 ~ ∆In là độ tăng dòng điện phụ tải của đường dây 
(1-n) cấp cho khu vực mất điện không sự cố; 
cosϕz1 ~ cosϕzn lần lượt là cosin của góc trở kháng của 
đường dây (1, n); 
rii là tổng điện trở của đường cấp điện i; 
rij là điện trở của đoạn dây trùng giữa hai tuyến i và j 
(nếu không có, lấy giá trị là 0); 
Ir là tổng cường độ dòng điện phụ tải chờ phục hồi; 
αi là giá trị tỉ lệ phân phối phụ tải của đường dây i. 
Điều kiện thỏa mãn tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị là: 
1
1
n
i
i
=
= (26) 
Thay công thức (26) vào công thức (25), được: 
 
1
1 1
11
1
1
11 1
1
2
1 1
11 1
1
1
.
.
.2 . cos ... cos .
1
.. . .
.. . .
.. ... 1 . .. . .
. . .
. . . 1
r z n zn
nn
i
i
n
n
r n i
ni n
n nn
i
i
P I U U
r r
I
r r
 
−−
=
−
−
−= −
=
= 
− 
+ − 
 − 



 (27) 
Khi 
0,( 1,..., 1)
i
P
i n


= = −

 và kết hợp công thức (26), ta 
có tỉ lệ phân phối tải cực trị αi (i = 1,n). 
2.3.3. Quy tắc điều chỉnh tỉ lệ phân phối phụ tải tối ưu 
(1) Khi tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị nhỏ hơn tỉ lệ phân 
phối phụ tải giới hạn, thì tỉ lệ phân phối phụ tải tối ưu do tỉ 
lệ phân phối phụ tải cực trị xác định. 
(2) Khi tồn tại đường dây có tỉ lệ phân phối phụ tải cực 
trị nhỏ hơn tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn, thì tỉ lệ phân 
phối phụ tải tối ưu của đường dây này do tỉ lệ phân phối 
phụ tải giới hạn xác định, lượng phụ tải cần dịch chuyển 
của đường dây này do đường cấp điện chưa vượt giới hạn 
còn lại chịu. 
2.4. Lưu trình phục hồi sự cố mạng phân phối điện 
Các bước chính phục hồi sự cố như sau (Hình 3): 
(1) Xác định vùng mất điện nhưng không bị sự cố. 
(2) Tính tổng phụ tải khu vực mất điện không sự cố. 
(3) Tìm tất cả cầu dao liên lạc. 
(4) Theo công thức (9) tính dung lượng dự phòng, theo 
công thức (10) tìm được dung lượng quy định tỉ lệ phân 
phối phụ tải. 
(5) Thiết lập giá trị giới hạn điện áp, theo công thức (16) 
tính điều kiện điện áp quy định tỉ lệ phân phối phụ tải. 
(6) Theo công thức (16) tìm được tỉ lệ phân phối phụ 
tải giới hạn, tổng tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn lớn hơn 1, 
nếu không phải chuyển sang các đường dây hỗ trợ thứ cấp. 
(7) Công thức (27) tính tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị. 
(8) So sánh tỉ lệ phân phối cực trị với tỉ lệ phân phối 
giới hạn, tìm tỉ lệ phân phối phụ tải tối ưu theo mục 2.3.3. 
(9) Thông qua tính toán công suất, dòng điện, điện áp và 
tổn hao để so sánh với các giá trị giới hạn. Nếu vượt quá giới 
hạn thì phải quay lại bước (7) xác định lại đường dây cấp 
điện phục hồi, nếu không tức là hoàn thành tái cấu trúc lưới. 
3. Phân tích ví dụ 
Bài viết lấy hệ thống điện IEEE 33 nút làm ví dụ, khi 
đoạn 6-7 phát sinh sự cố và loại bỏ, như Hình 4. 
(1) Xác định điểm mất điện không sự cố, tổng phụ tải 
mất điện, cầu dao liên lạc, như Bảng 1 (Uđm = 10 kV). 
Tổng tỉ lệ phân 
phối tải giới hạn 
lớn hơn 1 
Bắt đầu 
Phát sinh sự cố, sau khi cách li 
điểm sự cố sẽ được vùng không 
sự cố bị mất điện 
N 
Kết thúc 
Hình 3. Lưu đồ thuật toán tái lập cấp điện 
Tính toán tổng phụ tải vùng 
không sự cố bị mất điện 
Tìm tất cả các cầu dao liên lạc với 
vùng không sự cố đang mất điện 
Tính toán tỉ lệ phân phối tải giới 
hạn 
Tính toán tỉ lệ phân phối tải tối ưu 
So sánh tỉ lệ phân phối tải tối ưu 
và tỉ lệ phân bố tải giới hạn của tất 
cả đường dây 
Chuyển nguồn cấp 
sang dây thứ cấp 
Bao 
gồm 
Tính toán tỉ lệ phân 
phối tải với ràng buộc 
dung lượng dự phòng 
của tất cả đường dây 
Lấy giá trị tỉ lệ phân 
phối tải nhỏ nhất 
trong hai trường hợp 
trên, chính là tỉ lệ 
phân phối tải giới hạn 
Tính toán tỉ lệ phân 
phối tải tối đa theo 
ràng buộc điện áp 
Tỉ lệ phân phối tải tối 
ưu nhỏ hơn tỉ lệ phân 
phối tải giới hạn 
Dựa vào tỉ lệ phân phối tải tối ưu 
để phối phối phụ tải cho các 
đường dây 
Điều chỉnh tỉ lệ phân phối tải trên 
tất cả các đường, dựa vào các 
vùng không sự cố mất điện 
Tính toán dòng và áp để kiểm tra 
xem có vượt quá giới hạn và sự 
biến đổi về tổn hao 
Dòng điện và điện áp 
an toàn, không vượt 
quá giới hạn 
Hoàn thành việc tái cấu trúc lưới 
sau sự cố 
Dựa vào tỉ lệ phân 
phối tải giới hạn để 
phối phối phụ tải 
cho các đường dây 
Y 
N 
Y 
N 
Y 
60 Lê Xuân Sanh 
(3) Cài đặt giá trị giới hạn của điện áp là 9 kV (giảm 
10%Uđm), từ các bước (4), (5), (6) tính được giá trị tỉ lệ 
phân phối phụ tải giới hạn của mỗi cầu dao liên lạc, kết quả 
như Bảng 2. 
Hình 4. Sơ đồ IEEE 33 nút và ví dụ điểm sự cố 
(4) Do cầu dao liên lạc 7-20 và 11-21 trên cùng một 
tuyến dây, nên chỉ chọn một trong hai phương án: phương 
án 1 (7-20 và 17-32), phương án 2 (11-21 và 17-32). 
(5) Theo bước (7) lần lượt tính tỉ lệ phân phối phụ tải 
cực trị, cả hai phương án đều tồn tại vấn đề cầu dao liên lạc 
17-32 vượt giới hạn, căn cứ theo quy tắc 2.2.3 để tiến hành 
điều chỉnh tỉ lệ phân phối phụ tải, kết quả như Bảng 3, 4. 
(6) Căn cứ theo lượng phân phối phụ tải để phân chia 
khu vực mất điện, khi mạch nhánh 16-17 ngắt, lượng phụ 
tải của khu vực mất điện sẽ gần với lượng phân phối phụ 
tải tối ưu, tính toán lượng phụ tải phân phối thực tế của các 
cầu dao liên lạc, so sánh các giá trị điện áp giới hạn và tình 
hình dòng điện quá tải, kết quả như Bảng 5, 6. 
(7) Cường độ dòng điện mạch nhánh lớn nhất cả hai 
phương án đều không vượt quá 1%, nên đạt yêu cầu. 
Phương án hai có tổn hao nhỏ hơn nên là phương án tối ưu, 
(phương án một là phương án chọn sau). Do vậy căn cứ 
theo phương án hai để thực hiện tái cấu trúc: Cắt mạch 
nhánh 16-17, đóng cầu dao liên lạc 11-21 và 17-32, hoàn 
thành tái cấu trúc, kết quả như Hình 5. 
Bảng 1. Danh sách dữ liệu vùng không sự cố bị mất điện 
Điểm phụ tải bị 
mất điện 
Tổng phụ tải 
vùng mất 
điện (kVA) 
Dòng của tổng 
phụ tải bị mất 
điện (A) 
Cầu dao liên 
lạc với vùng 
mất điện 
7, 8, 9, 10, 11, 12, 
13, 14, 15, 16, 17 
967 96,7 
7-20, 11-21, 
17-32 
Bảng 2. Số liệu tính toán tỉ lệ phân phối tải giới hạn 
Cầu dao 
liên lạc 
Dung 
lượng dự 
phòng (A) 
Tỉ lệ phân 
phối tải theo 
ràng buộc về 
dung lượng 
Tỉ lệ phân 
phối tải theo 
ràng buộc về 
điện áp 
Tỉ lệ phân 
phối tải 
theo giới 
hạn 
7-20 87,14 0,9018 3,4076 0,9018 
11-21 87,14 0,9018 2,4897 0,9018 
17-32 50,83 0,5260 0,1467 0,1467 
Bảng 3. Tính toán và hiệu chỉnh tỉ lệ phân phối tải tối ưu 
theo phương án 1 
Cầu dao 
liên lạc 
Tỉ lệ phân 
phối tải cực trị 
Tỉ lệ phân 
phối tải tối ưu 
Dung lượng phân phối 
tải thực tế (kVA) 
7-20 0,7483 0,8533 825,03 
17-32 0,2517 
(quá giới hạn) 
0,1467 141,97 
Bảng 4. Tính toán và hiệu chỉnh tỉ lệ phân phối tải tối ưu theo 
phương án 2 
Cầu dao 
liên lạc 
Tỉ lệ phân 
phối tải cực trị 
Tỉ lệ phân 
phối tải tối ưu 
Dung lượng phân phối 
tải thực tế (kVA) 
11-21 0,6938 0,8533 825,03 
17-32 0,3062 (quá 
giới hạn) 
0,1467 141,97 
Bảng 5. Phân phối tải thực tế và kiểm chứng phương án 1 
Cầu dao 
liên lạc 
Phân phối 
tải thực tế 
(kVA) 
Điện áp 
điểm thấp 
nhất (kV) 
Nhánh có 
dòng vượt 
giới hạn 
Tổn hao của 
mạng sau hồi 
phục (kW) 
7-20 743,14 9,353 0,6% 230,43 
17-32 225,02 
Bảng 6. Phân phối tải thực tế và kiểm chứng phương án 2 
Cầu dao 
liên lạc 
Phân phối 
tải thực tế 
(kVA) 
Điện áp 
điểm thấp 
nhất (kV) 
Nhánh có 
dòng vượt 
giới hạn 
Tổn hao của 
mạng sau hồi 
phục (kW) 
11-21 743,14 9,352 0,79% 229,93 
17-32 225,02 
Hình 5. Hoàn thành tái cấu trúc lưới sau sự cố 
4. Kết luận 
Bài báo đề xuất phương pháp tái cấu trúc lưới sau sự cố 
trong lưới điện phân phối trung áp, trước tiên giới thiệu 
nguyên lí cơ bản, hàm mục tiêu và các điều kiện biên, sau 
đó giới thiệu phương án nhanh chóng khôi phục cấp điện 
cho vùng không sự cố bị mất điện đối với lưới nhiều đường 
dây như cấu trúc lưới điện thực tế hiện nay. Dựa trên mục 
tiêu tổn hao nhỏ nhất để tính tỉ lệ phân phối phụ tải cực trị, 
đồng thời tỉ lệ phân phối phụ tải giới hạn cho điều kiện 
dòng điện, điện áp an toàn. Kết hợp hai điều kiện trên để 
có tỉ lệ phân phối phụ tải là tối ưu. Thông qua lưới điện 
IEEE 33 nút làm ví dụ, để minh chứng phương án đề xuất 
đạt yêu cầu vận hành an toàn và kinh tế, từ đó đưa ra 
phương án phân phối phụ tải hợp lí, hoàn thành việc tái lập 
lưới sau sự cố. Các bước tính toán đơn giản nhanh chóng, 
hiệu quả, cho thấy phương pháp có tính khả thi cao. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Kleinberg M R, Miu K, Chiang H D, “Improving Service 
Restoration of Power Distribution Systems Through Load 
Curtailment of In-service Customers”, IEEE Transactions on Power 
Systems, 26(3), 2011, pp. 1110-1117. 
[2] Irving M R, Luan W P, Danial J S, “Supply Restoration in 
Distribution Networks Using A Genetic Algorithm”, Electrical 
Power and Energy Systems, 10, 2002, pp. 447-457. 
[3] Kumar Y, Das B, Sharma J, “Multi-objective, Multi-constraint 
Service Restoration of Electric Power Distribution System with 
Priority Customers”, IEEE Trans on Power Delivery, 23(1), 2008, 
pp. 261-270. 
33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 
22 24 23 
25 26 27 28 29 30 31 32 
Phân khu vực hồi phục cấp điện 
18 19 20 21 
33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 
22 24 23 
25 26 27 28 29 30 31 32 
Vùng không sự cố bị mất điện 
18 19 20 21 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 61 
[4] Zidan A, EI-Saadancy EF, “A Cooperative Multiagent Framework 
for Self-healing Mechanisms in Distribution Systems”, IEEE 
Transaction on Smart Grid, 3(3), 2012, pp.1525-1539. 
[5] Narimani M R, Vahed A A, Azizipanah-Abarghooee R, et al., 
“Enhanced Gravitational Search Algorithm for Multi-objective 
Distribution Feeder Reconfiguration Considering Reliability, Loss 
and Operational Cost”, Generation, Transmission & Distribution, 
8(1), 2014, pp. 55-69. 
[6] Vitorino R M, Jorge H M, Neves L P, “Loss and Reliability 
Optimization for Power Distribution System Operation”, Electric 
Power Systems Research, 96, 2013, pp.177-184. 
[7] Ciric R M, Popovic D S, “Multi-objective Distribution Network 
Restoration Using Heuristic Approach and Mix Integer 
Programming Method”, Electrical Power and Energy Systems, 22, 
2000, pp. 497-505. 
[8] Zhang Limin, Ma Qiang, Li Zhenkun, Liu Haoming, Service Restoration 
Reconfiguration in Distribution Network Based on Tabu Clonal Genetic 
Algorithm, Proceedings of the CSU-EPSA, 11(1), 2010. 
(BBT nhận bài: 23/5/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 07/7/2018)