Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định điện áp trong hệ thống điện

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
10 
MÔ PHỎNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 
DYNAMIC SIMULATION 
OF FACTORS THAT INFLUENCED VOLTAGE STABILITY 
Nguyễn Đăng Toản1, Kiều Tuấn Anh1, Nguyễn Văn Đạt1, 
Trần Việt Đức2, Trần Hồng Quân3, 
1Trường Đại học Điện lực, 2Điện lực Nam Định, 3Điện lực Hà Nội 
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu một ví dụ được xây dựng trên nền tảng của Simulink để 
nghiên cứu về ổn định điện áp và điều khiển hệ thống điện. Trong khi 
phân tích các vấn đề trên thường phải dùng đến các phần mềm thương 
mại bản quyền, nhưng chúng thường rất đắt và khó tiếp cận được. Phần 
mềm Matlab-Simulink thì khá là hữu ích cho các sinh viên và các nhà 
nghiên cứu trong việc mô phỏng các hiện tượng thực tế, nhất là hiện một 
hiện tượng phức tạp như sụp đổ điện áp. Sau khi giới thiệu về các yếu tố 
ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp, bài báo dùng Simulink để mô phỏng các 
yêu tố ảnh hưởng đến ổn định điện áp. Các kết quả là tin cậy và có thể 
dùng để giảng dạy, hoặc ứng dụng cho các nghiên cứu thực tế. 
Từ khóa: Mô phỏng động, Matlab-Simulink, Điều khiển hệ thống điện, ổn định 
điện áp. 
Abstract: This paper presents a Simulink-based test case developed for the purpose 
of illustrating voltage stability and power system control. Licensed 
software are normally required for analyzing such problems, but they are 
expensive and inapproachable for students. The Matlab-Simulink software 
is helpful for not only students but also researchers in simulating real-life 
and complicated phenomena such as voltage collapse. Following a brief 
description of factors that impacted on the problem of voltage collapse, 
the paper uses Simulink to simulate several elements of major influence 
on voltage stability. The tested results are reliable and could be applied to 
teaching or practical research. 
Keywords: Dynamic simulation, Matlab-Simulink, power system control, voltage 
stability. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
11 
1. GIỚI THIỆU CHUNG 
Những năm gần đây, các áp lực từ sự 
phát triển kinh tế nhanh dẫn đến tăng 
nhanh nhu cầu phụ tải điện. Áp lực về 
mở rộng và phát triển hệ thống điện 
(HTĐ) đã khiến cho các HTĐ đang 
được vận hành gần với giới hạn về ổn 
định và an ninh. Kết quả là các HTĐ 
yếu, mang tải nặng, truyền tải công suất 
lớn bằng những đường dây dài điện áp 
cao và ngày càng đối mặt với vấn đề ổn 
định, nhất là ổn định điện áp. Đã có 
một số sự cố tan rã HTĐ gần đây do 
mất ổn định điện áp như: tại Pháp ngày 
19/12/1978, Bỉ ngày 4/8/1982, Thụy 
Điển ngày 27/12/1983, Florida - Mỹ 
ngày 17/5/1985, Miền Tây nước Pháp 
ngày 12/1987, Tokyo - Nhật Bản ngày 
23/7/1987, Phần Lan ngày 8/1992, 
các bang miền Tây nước Mỹ ngày 
2/7/1996, Hi Lạp ngày 12/7/2004 [1-3]. 
Tại Việt Nam cũng đã có các sự cố mất 
ổn định điện áp dẫn đến chia tách, hoặc 
tan rã một phần HTĐ như: Sự cố ngày 
17/5/2005 xảy ra do mất 2 bộ tụ bù dọc 
500kV ở chế độ vận hành cao điểm, 
điện áp thấp gây mất ổn định điện áp 
làm tách đôi hệ thống điện 500kV Việt 
Nam, tổng lượng tải bị mất là 
1074MW. 
Sự cố ngày 25/9/2009 lúc 10h07 điện 
áp sụt giảm nhanh tại trạm 500kV Đà 
Nẵng (425kV) và trạm 500kV Hà Tĩnh 
(415kV) gây sụp đổ điện áp trên hệ 
thống điện 500kV. Tại trạm Hà Tĩnh, 
bảo vệ điện áp thấp ở mức 2 (350kV) 
đã tác động cắt cả 2 mạch đường dây 
500kV Hà Tĩnh - Đà Nẵng làm tách đôi 
hệ thống điện 500kV Việt Nam, tổng 
lượng tải bị mất là 1440MW. 
Sự cố ngày 22/5/2013: vào lúc 14h19 
đã xảy ra ngắn mạch trên đường dây 
500kV Di Linh - Tân Định. Sự cố 
đường dây 500kV trong lúc truyền tải 
công suất cao làm mất liên kết HTĐ 
500kV Bắc - Nam, sụp đổ điện áp gây 
nhảy tất cả các tổ máy phát điện trong 
hệ thống điện miền Nam, dẫn tới mất 
điện 22 tỉnh phía Nam Việt Nam. Tổng 
lượng công suất bị mất khoảng 
9400MW. 
Hậu quả của các sự cố thường rất 
nghiêm trọng dưới quan điểm kinh tế 
và an ninh năng lượng. Vì vậy mà vấn 
đề này vẫn đã và đang là một trong 
những vấn đề nóng hổi cho các nhà 
nghiên cứu, và các công ty điện lực. 
Rất nhiều nghiên cứu đã được tiến 
hành, chủ yếu tập trung vào các vấn đề 
sau [1-4, 11]: 
· Công cụ và phương pháp nghiên 
cứu: Lựa chọn các công cụ và phương 
pháp (mà có thể hiểu cơ chế) của hiện 
tượng sụp đổ điện áp và cung cấp các 
công cụ mô phỏng chính xác để trợ 
giúp, cho việc phân tích, tính toán thiết 
kế, qui hoạch HTĐ; 
· Mô hình hóa thiết bị điện: Lựa 
chọn các mô hình phù hợp với việc 
nghiên cứu ổn định điện áp, đặc biệt là 
các thiết bị như máy phát điện, bộ điều 
áp dưới tải (ULTC), bộ giới hạn kích từ 
(OEL), tải phụ thuộc điện áp như động 
cơ điện; 
· Các chỉ số đánh giá: để giúp cho 
người vận hành đánh giá được tình 
trạng làm việc của hệ thống, xác định 
được đó là chế độ an ninh hay không. 
Hơn nữa, nó còn là tiêu chuẩn để đánh 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
12 
giá độ dự trữ ổn định điện áp của hệ 
thống; 
· Chiến lược điều khiển: Cuối cùng là 
đề nghị các chiến lược về phòng ngừa 
và ngăn chặn các sự cố sụp đổ điện áp. 
Đối với một HTĐ thực tế, người ta cần 
có một công cụ tin cậy cho việc đánh 
giá mức độ ổn định điện áp. Để HTĐ 
được vận hành, tin cậy, an toàn, và kinh 
tế, thì người vận hành HTĐ cần phải 
biết hệ thống điện đang ở đâu, chế độ 
đang vận hành là an ninh hay không, 
khi nào thì HTĐ sẽ đi vào vùng nguy 
hiểm. Đối với trường hợp nguy kịch, 
người vận hành HTĐ cần phải có 
những biện pháp đối phó thích hợp để 
ngăn chặn sự mất ổn định hay sụp đổ 
điện áp. 
Để tìm hiểu về sự cố, phân tích các yếu 
tố ảnh hưởng thì người ta thường phải 
áp dụng phương pháp mô phỏng động 
bằng các chương trình phân tích HTĐ 
như PSS/E-PTI, EUROSTAG, 
POWERWORLD tuy nhiên các 
chương trình này thường đòi hỏi bản 
quyền, rất đắt tiền, các mô hình thiết bị 
động thường được đóng kín như các hộp 
đen (không thể truy cập, thay đổi được), 
gồm nhiều tính năng khác nhau, phức 
tạp nên đòi hỏi thời gian tìm hiểu lâu. 
Trong khi đó Matlab-Simulink là gói 
công cụ khá phổ biến, được giảng dạy 
trong các trường đại học, dễ sử dụng 
cho phép người dùng mô tả được nhiều 
bài toán khác nhau, cho phép can thiệp, 
hiệu chỉnh các mô hình thiết bị. Trong 
phần tiếp theo, bài báo sẽ đi vào phân 
tích mô hình dùng để phân tích các yếu 
tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp. Các 
kết quả không những có thể được áp 
dụng cho các môn học của bậc đại học, 
cao học, mà còn để áp dụng cho các 
nghiên cứu, và ứng dụng trong thực tế. 
2. NHỮNG TÍNH NĂNG CỦA 
SIMULINK 
Với sự tăng lên của các giao dịch năng 
lượng, sự tích hợp các nguồn năng 
lượng tái tạo, dưới áp lực của thị 
trường điện làm cho vấn đề ổn định, 
điều khiển động HTĐ đang là một yêu 
cầu cấp thiết cho các nhà vận hành và 
thiết kế HTĐ. Bên cạnh việc phân tích 
trào lưu công suất (để đánh giá sự quá 
tải, tổn thất công suất, điện áp) thì rất 
cần thiết phải phân tích vấn đề ổn định, 
yếu tố động của các thiết bị trong hệ 
thống điện. 
Simulink rất phù hợp cho việc mô 
phỏng động với sự tích hợp các phần tử 
trong thư viện thiết bị. Không những 
thế, nó còn đơn giản, dễ sử dụng, và 
được giảng dạy trong các trường đại 
học kỹ thuật. 
Khi dùng Simulink để phát triển mô 
hình ta quan tâm đến các yếu tố sau đây: 
· Tính mô đun hóa và mở rộng mô 
đun: Các mô hình được cấu trúc theo 
một hệ thống phân cấp rõ ràng. Ví dụ, 
một HTĐ chủ yếu được coi là một tập 
hợp của nhà máy điện, tải, thiết bị 
bù, các khối khác, kết nối với nhau 
thành hệ thống mạng. Lần lượt, mỗi 
nhà máy điện là một hệ thống phụ tạo 
thành bởi một máy phát điện đồng bộ, 
một kích thích-AVR, và một khối động 
cơ tuốc bin. Mô hình khác nhau cho 
các khối có thể được trao đổi đồ họa; 
· Sử dụng đơn giản: mỗi khối mô 
hình động có giao diện người dùng -
máy thân thiện cho phép thu thập dữ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
13 
liệu và tự động khởi tạo biến trạng thái 
nội bộ của mình từ một cấu trúc dữ liệu 
mô tả các điểm hoạt động ban đầu. Cấu 
trúc này cũng như ma trận tổng dẫn 
mạng Y được tạo ra tự động bởi một 
chương trình bên ngoài; 
· Khả năng truy cập, điều khiển mô 
hình: các khối đồ họa mô hình thiết bị 
phù hợp với các mô hình lý thuyết và 
các biến giao diện giữa khối. Lập trình 
thủ thuật và phím tắt có thể tránh được 
ở mức cao nhất, thậm chí giảm nhẹ 
khối lượng tính toán. 
Nhờ các mô đun và các mô hình trong 
thư viện, mà Simulink được dùng để 
mô phỏng một loạt các hiện tượng, 
chẳng hạn như: 
· Ổn định góc rotor: ổn định với 
nhiễu loạn nhỏ, (giảm dao động điện cơ 
trong HTĐ) ổn định quá độ (đáp ứng 
với ngắn mạch); 
· Điều khiển và ổn định tần số: Điều 
khiển tần số tải, các đáp ứng của tuabin 
thủy lực, hoạt động tách đảo sau khi 
HTĐ bị chia tách; 
· Ổn định điện áp: ngắn hạn (do tác 
động của động cơ cảm ứng) và dài hạn 
(tác động của các thiết bị như ULTC, 
OEL, phục hồi tải). 
Các phân tích bổ sung được thực hiện 
trong môi trường Matlab cơ bản, có thể 
sử dụng các m-file. 
3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CÁC 
THIẾT BỊ 
3.1. Phương trình mô tả hệ 
thống điện 
Phương trình mô tả chế độ xác lập hệ 
thống [2,3] 
0 0j w t+C j w t+C
x y x y
x y x y
I = YV
Û I + jI e = G+ jB V + jV e
Û I + jI = G+ jB V + jV
Trong đó: Ix, Iy, Vx, Vy, là hình chiếu của 
I, V trên các trục tọa độ 
1 1 1 1
N N N N
x y x y
x y x y
x y x y
I I V V
I = M ; I = M ;V = M ;V = M
I I V V
é ù é ù é ù é ù
ê ú ê ú ê ú ê ú
ê ú ê ú ê ú ê ú
ê ú ê ú ê ú ê ú
ë û ë û ë û ë û
Từ đó ta có: 
x x
y y
I VG -B
=
I VB G
é ù é ùé ù
ê ú ê úê ú
ë ûë û ë û
Phương trình vi phân mô tả HTĐ dùng 
trong Simulink 
 (1)
(2)
(3)
(4)
x y
x x x y
y y x y
x x
y y
x = f x,V ,V 
I = h x,V ,V 
I = h x,V ,V 
I VG -B
= 
I VB G
é ù é ùé ù
ê ú ê úê ú
ë ûë û ë û

Trong đó, các ràng buộc đại số (4) có 
thể được xử lý trong Simulink. Để đơn 
giản trong tính toán ta có thể giản ước 
một số biến Vx, Vy. 
Đối với những phần tử chính của HTĐ 
(Như máy phát, tải, thiết bị bù) thì hx, 
hy có thể được viết như sau: 
 (5)
x xx xy x x
y yx yy y y
h A A V f (x)
= + 
h A A V f (x)
é ù é ù é ù é ù
ê ú ê ú ê ú ê ú
ë û ë û ë û ë û
Với giả thiết rằng thành phần thứ nhất 
là dòng điện thay đổi tuyến tính với 
điện áp, còn thành phần thứ hai phi 
tuyến x(x) và y(x) không phụ thuộc 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
14 
vào Vx, Vy. Do đó (2), (3), (4) có thể 
được viết như sau: 
 (6)
xx xy x x
yx yy y y
G - A -B - A V f (x)
= 
B - A G - A V f (x)
é ù é ù é ù
ê ú ê ú ê ú
ë û ë û ë û
Như vậy, với mỗi giá trị của x, ta 
sẽ ước lượng được x(x) và y(x) và 
giải (6) tính được Vx, Vy do đó sẽ tính 
được x . 
3.2. Mô hình phụ tải 
Giả sử phụ tải được mô tả dưới dạng 
tổng dẫn như hình vẽ: 
Hình 1. Mô hình phụ tải dạng tổng dẫn 
Ta có: x y I I x yI + jI = - G + jB V + jV 
Không có biến trạng thái x, bằng việc 
phân tích thành phần thực, phẩn ảo 
ta có: 
0 0
xx I xy I
yx I yy I
x y
A = -G ; A = B ;
A = -B ; A = -G
f (x)= ; f (x)=
Với phụ tải phi tuyến dạng hàm số mũ: 
0 P 0 Q
P = P f (V); Q = Q f (V); 
Biểu diễn dưới dạng tải khôi phục 
(T 0,05-0,10s): 
2 2
P 0 Q 0
0 0
2
P P P
0
V V
P = z P ; Q = z P
V V
V
Tz = f (V) - z ;
V

2
Q Q Q
0
V
Tz = f (V) - z ;
V
 
Do đó: 
0 0
xx P xy Q2 2
0 0
0 0
yx Q yy P2 2
0 0
P Q
A = -z ; A = -z ;
V V
Q P
A = z ; A = -z
V V
0
x y
f = 0; f = 
3.3. Mô hình máy phát điện 
đồng bộ 
Sơ đồ véc tơ trên hệ trục tọa độ d-q của 
máy phát như hình vẽ: 
Hình 2. Sơ đồ véc tơ máy phát điện 
Biến đổi từ hệ trục tọa độ d-q thành hệ 
trục tọa độ x-y ta có: 
sin cos
cos sin
x d
y q
T(δ)
V V- δ δ
= ;
V Vδ δ
 
x d
y q
I I
= T δ
I I
Biến đổi Park tại stator của MPĐ ta có: 
d da q -1
N Pr rr r
q qd a
V I-R X"
= - - ω PL L ψ
V I-X" R
Trong đó: P là toán tử Park, r là từ 
thông rotor, LPr, Lrr là các thành phần 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
15 
của ma trận L, diễn tả mối liên hệ từ 
cảm trong biến đối Park. 
Để đơn giản hóa, ta giả sử Ra = 0, 
X”d = X”q = X”, phương trình stato có 
thể được viết lại: 
 1
1
0
1
1
0
1
0
x x
y y
-
N Pr rr r
-I VX"=
I V
0
X"
-
X" - ω T δ PL L ψ
X"
Do đó: 
0 1
1 0
0 1
1 0
xx xy yx
yy
x
y
-1
N Pr rr r
A = ; A = - / X"; A
 = / X"; A =
f (x)
=
f (x)
- / X"
= -ω T δ PL L ψ
/ X"
3.4. Mô hình thiết bị bảo vệ 
kích từ 
Một trong nhưng thiết bị quan trọng 
của MPĐ là hệ thống kích từ. Sơ đồ hệ 
thống kích từ như hình vẽ 3. Nhiệm vụ 
chính là cung cấp dòng điện kích từ cho 
máy phát trong chế độ bình thường và 
sự cố. 
Hình 3. Sơ đồ hệ thống kích từ 
Hình 4. Sơ đồ bảo vệ quá kích từ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
16 
Khi sự cố hệ thống kích thích sẽ tăng 
dòng cưỡng bức để nâng cao ổn định, 
tuy nhiên thời gian kích thích cưỡng 
bức được giới hạn bởi bộ bảo vệ quá 
kích từ. 
Bộ bảo vệ quá kích thích tác động sẽ 
hạn chế công suất phản kháng đầu ra 
của máy phát, nó thường tác động với 
đặc tính thời gian phụ thuộc. 
Các chế độ làm việc: 
Khối 1: 
u = -1 nếu If - d If
lim ≤ d <0 
u = 0 nếu d < If - If
lim ≤0 
u = If - If
lim nếu If - If
lim > 0 
Một giá trị: If > If
lim được thỏa mãn 
trong khoảng thời gian  : 
11 1* lim
f f * lim
1 1 f f
L L
I - I τ = Þ τ =
K K I - I
Là một đặc tính thời gian phụ thuộc 
(dòng điện quá kích thích càng lớn, thì 
thời gian tác động càng nhanh). Người 
ta cũng có thể đặt thời gian tác động 
độc lập bởi khối 4. 
4. MÔ PHỎNG ĐỘNG CÁC YẾU 
TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỤP ĐỔ 
ĐIỆN ÁP BẰNG SIMULINK 
4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến 
sụp đổ điện áp 
Ổn định điện áp: là khả năng của một 
HTĐ tiếp tục duy trì giá trị môđun điện 
áp các thanh góp trong HTĐ trong một 
dải cho phép sau khi trải qua sự cố 
(hoặc hiện tượng không bình thường) 
từ một điều kiện vận hành xác lập 
ban đầu. 
Sự mất ổn định điện áp có xu hướng từ 
việc các phụ tải động cố gắng khôi 
phục việc cung cấp điện cho các khách 
hàng ở các thanh góp của hệ thống 
phân phối mà sự khôi phục này lại lớn 
hơn khả năng cung cấp công suất tác 
dụng và phản kháng của cả hệ thống 
truyền tải và hệ thống máy phát. 
Sự sụp đổ điện áp (Voltage collapse–
VC): Khái niệm về VC là quá trình mà 
ở đó một chuỗi các sự kiện mất ổn định 
điện áp dẫn đến sự sụp đổ hoặc sự giảm 
thấp điện áp một cách bất thường điện 
áp ở một phần hoặc cả HTĐ. 
Sụp đổ điện áp là một quá trình biến 
động phức tạp, là kết quả cua nhiều 
nhiều thiết bị trong HTĐ như là: sự tác 
động của các thiết bị điều chỉnh tự 
động điện áp như các máy biến áp có 
bộ điều áp dưới tải (ULTC), máy phát 
điện có bộ giới hạn kích từ (OEL), 
động cơ điện (ĐC). 
4.2. Mô hình hệ thống nghiên 
cứu trong simulink 
Mô hình HTĐ nghiên cứu được mô tả 
trong hình 5. 
Hình 5. Sơ đồ hệ thống điện nghiên cứu [3] 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
17 
HTĐ tương đương được mô tả bởi sơ 
đồ thay thế Thevenin: 
· Máy phát điện (MPĐ) 1 là máy 
phát điện đồng bộ cực ẩn, có hệ thống 
kích từ, có hệ thống giới hạn kích từ 
(OEL), tua bin hơi nước và hệ thống 
điều tốc tua bin; 
· Tải là tải động cơ và loại hàm số mũ; 
· Tụ bù tại nút phụ tải 4; 
· Máy biến áp có tự động điều áp 
dưới tải (ULTC); 
· Sơ đồ hệ thống trong Simulink. 
Hình 6. Sơ đồ hệ thống điện nghiên cứu trong Simulink 
Sơ đồ khối của máy phát điện tuabin hơi nước: 
Hình 7. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy phát điện 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
18 
Hình 8. Sơ đồ chi tiết điều khiển máy phát điện 
4.2. Nghiên cứu sụp đổ điện áp 
trong khoảng ngắn hạn 
Mất ổn định điện áp trong khoảng ngắn 
hạn liên quan chủ yếu đến tác động của 
động cơ điện. 
Bảng 1. Kịch bản sự cố sụp đổ điện áp với sự có mặt của động cơ điện 
P4 
(MW) 
Q4 
(MW) 
P4 motor 
(MW) 
Q4 motor 
(MW) 
PMPĐ2 
(MW) 
VMPĐ2 
(pu) 
tOEL 
(s) 
900 450 600 100 300 1.0 t=60s 
Kịch bản sự cố: tại t = 1s, xảy ra sự cố 
tại một đường dây nối từ nút hệ thống 
đến nút 3, thời gian mô phỏng 150s dẫn 
đến tăng tổng trở từ hệ thống, tăng tổn 
thất điện áp, công suất. 
Trong hình vẽ 9, khi mất một đường 
dây nối từ nút 2-3 làm cho tổn thất 
công suất phản kháng tăng lên, điện áp 
nút 3 giảm xuống, làm cho điện áp nút 
4 cũng giảm xuống. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
19 
Tại thời điểm t = 20 s, bộ ULTC của 
các máy biến áp tác động tăng điện áp 
lên, nhưng đồng thời làm tăng dòng 
kích thích. 
khi t = 60s, bộ giới hạn kích từ tác 
động, giảm công suất phản kháng đầu 
ra của MPĐ số 1 thì điện áp giảm quá 
thấp làm động cơ điện ngừng quay - 
hiện tượng tự dừng ĐC. 
Dòng điện của động cơ điện 
Dòng điện kích từ của máy phát điện 
Tốc độ của máy phát điện 
Điện áp nút 3 
Hình 9. Sự biến thiên của dòng điện động 
cơ, dòng điện kích từ MPĐ, tốc độ MPĐ 
và điện áp nút 3 
Khi động cơ tự dừng, dòng điện chạy 
qua ĐC bằng không, và điện áp tại 
thanh góp nối ĐC tăng lên, và các ĐC 
lại mở máy, tạo ra dòng điện mở máy 
có giá trị lớn, điện áp lại giảm thấp, quá 
trình cứ tiếp tục đòi hỏi các máy phát 
phải liên tục tăng công suất phản kháng 
để cung cấp cho quá trình tự mở động 
cơ đến sụp đổ điện áp hoàn toàn tại thời 
điểm t = 80s. Có thể nói đây là trường 
hợp nguy hiểm nhất đối với sự an toàn 
của HTĐ. 
4.3. Nghiên cứu mất ổn định 
điện áp trong khoảng dài hạn 
Kịch bản sự cố: tại t = 1s, xảy ra sự cố 
tại một đường dây nối từ nút hệ thống 
đến nút 3. Dẫn đến tăng tổng trở từ hệ 
thống, tăng tổn thất điện áp, công suất. 
Tại thời điểm t = 20 s, bộ ULTC của 
các máy biến áp tác động tăng điện áp 
lên, nhưng đồng thời làm tăng dòng 
kích thích. Nhưng do thiếu hụt công 
suất phản kháng trong hệ thống nên 
điện áp của nút 3 giảm thấp từ 1,01 
xuống 0,73pu. Kéo theo điện áp nút 4 
cũng giảm từ 0,95pu xuống 0,73pu. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
20 
Trong các hình dưới, ta thấy rõ tác 
động của hệ thống ULTC, và OEL (tác 
động lúc t = 60s) để giới hạn công suất 
đầu ra. Sau khi OEL tác động thì dòng 
kích từ không tăng lên nữa, chống quá 
tải cho MPĐ1. Điều này làm cho điện 
áp giảm, gây ra mất ổn định điện áp 
trong hệ thống. 
Công suất tác dụng của máy phát điện 
Dòng điện kích từ của máy phát điện 
Dòng điện kích từ của máy phát điện 
Hình 10. Sự biến thiên của dòng điện 
động cơ, dòng điện kích từ MPĐ, 
tốc độ MPĐ và điện áp nút 3 
Bảng 2. Kịch bản sự cố mất ổn định điện áp 
P4 Q P4 motor 
4 
Tụ bù 
(MVAr) 
PMPĐ2 
(MW) 
VMPĐ2 
(pu) 
tOEL 
(s) 
1500 750 600 300 1.01 t = 60s 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã trình bày về việc ứng dụng 
Simulink trong mô phỏng động các yếu 
tố ảnh hưởng đến mất ổn định điện áp. 
Các mô phỏng động đã chỉ ra các đáp 
ứng của các thiết bị điện quan trọng 
như máy phát điện, máy biến áp có bộ 
điều chỉnh điện áp dưới tải, thiết bị giới 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
21 
hạn kích từ, các loại phụ tải khác nhau 
khi có sự cố trong HTĐ. Kết quả mô 
phỏng đã chứng minh tính chính xác 
của các mô hình động so với các kết 
quả nghiên cứu trước đây. Mô hình 
Simulink là đơn giản, hiệu quả trong 
việc nghiên cứu, đánh giá các mô hình 
điều khiển HTĐ. 
Việc tìm hiểu các yếu tố ảnh hường đến 
ổn định điện áp giúp những nhà kỹ 
thuật tìm ra những biện pháp để khắc 
phục một cách hiệu quả thông qua việc 
mô phỏng động. 
Các kết quả nghiên cứu này có thể áp 
dụng cho các bài giảng bậc cao học trở 
lên, và các nghiên cứu cho hệ thống lớn 
hơn trong thực tế. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] C.W. Taylor, "Power System Voltage Stability", Mc Graw Hill, New York, 1994. 
[2] T.Van Cutsem and C.Vournas, “Voltage Stability of Electric Power Systems”, Kluwer 
Academic Publishers, Boston, 1998. 
[3] T.Van Cutsem, “Power system testcase”, A matlab testcase used for Electrical 
System couse in University of Liege Belgium. 
[4] P.Kundur, "Power System Stability and Control", Mc Graw Hill, New York, 1994. 
[5] A.J.Wood and B.F.Wollenberg, “Power generation, operation and control”, John 
Wiley & Sons, NewYork, USA, 1996. 
[6] G.Trudel and S.Bernard, “Hydro Quebec’s Defense Plan against Extreme 
Contingencies”, IEEE Trans. on Power System, August 1999. 
[7] T.Vancutsem and R.Maihot, “Valiations of a Fast Voltage Stability Assessment 
Method on the Hydro Quebec System”, IEEE Trans. on Power System, Feb 1999, pp 
282-291. 
[8] G. Rogers,Power System Toolbox User Guide. Colborne, ON, Canada: Cherry Tree 
Scientific Software, 1999. 
[9] G. Rogers and J. Chow,“Hands-on teaching of power system dynamics,” IEEE 
Comput. Appl. Power, vol. 8, pp. 12–16, Jan. 1995. 
[10] T. Hiyama and E. Ueno,“Development of real-time power system simulator in 
Matlab/Simulink environment,”inProc. 2000 IEEE Power Eng.Soc. Summer Meeting. 
[11] Dang Toan NGUYEN, Contribution to the analysis and prevention of blackouts in 
power grids, PhD thesis, Polytechnic Institute of Grenoble (2008). 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557) 
SỐ 7 - 2014 
22 
[12] Thông số hệ thống điện 
BUS 1 380.00 0.0 0.0 0.0 0.0; 
BUS 2 20.00 0.0 0.0 0.0 0.0; 
BUS 3 380.00 0.0 0.0 0.0 0.0; 
BUS 4 15.00 0.0 0.0 0.0 0.0; 
BUS 5 380.00 100.0 20.0 0.0 0.0; 
LINE 1-3 1 3 0. 79.8 0. 1350. 1; 
LINE 1-3b 1 3 0. 79.8 0. 1350. 1; 
TRANSFO 2-3 2 3 0.0 8. 0.0 0.0 104.0 
0. 500.0 1; 
TRANSFO 3-4 4 3 0.0 8. 0.0 0.0 106.0 
0. 750.0 1; 
LINE 3-5 3 5 0. 5.7760 0. 1350. 1; 
LTC-V 3-4 4 80. 110. 31 0.01 1.0 30 10 ; 
GENER 1 1 1 0.0 0.0 1.06 900.0 -
9999. 9999. 1; 
GENER 2 2 2 450.0 0.0 1.04 500.0 -
9999. 9999. 1; 
GENER 4 4 4 0.0 0.0 0.0 9999. -
9999. 9999. 1; 
SLACK 1 ; 
GROUP3 '2' 2.1 2.1 0.1 0. 0. 50. 0. 0.; 
OXL '2' 0. 2.825 20. 20.; 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Nguyễn Đăng Toản sinh năm 1978 tại Bắc Ninh, tốt 
nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội năm 2001, nhận bằng thạc 
sỹ năm 2004 tại AIT - Thái Lan, tiến sĩ năm 2008 tại Grenoble - INP - 
Pháp chuyên ngành hệ thống điện. Tác giả Nguyễn Đăng Toản hiện 
đang công tác tại Khoa Hệ thống điện - Trường Đại học Điện lực. 
Lĩnh vực nghiên cứu: ổn định hệ thống điện, HVDC/FACTS, ứng dụng 
tin học trong hệ thống điện, năng lượng mới.