(Luận văn thạc sĩ) nguyên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh trên trên hệ thống điện 500KV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ÐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TINH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 60520202 SKC005902 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TĨNH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TĨNH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ MI SA Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN ĐỨC MẠNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11-12-1992 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Mê Linh, Hà Nội Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 1162, đường Đồng Khởi, p Trảng Dài, Biên Hoà, Đồng Nai E-mail: ducmanhhui@gmail.com SĐT: 0988274268 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 9/2010 đến 8/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Công Nghiệp Tp.HCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Tên đồ án tốt nghiệp: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC VÀ MÀU Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 7/2014, Đại học Công Nghiệp Tp.HCM Người hướng dẫn: Lê Long Hồ Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 4/2016 đến tháng 04/2018 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Điện Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh hệ thống điện 500 kV Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 28/4/2018 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh i III QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian T10/2014 – T3/2017 T4/2017 – T2/2018 T3/2018 đến ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 2018 tháng năm Học viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Đức Mạnh iii LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập, nghiên cứu thực luận văn, tơi kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Quý thầy cô giảng dạy khoa Điện - Điện Tử, phòng Đào tạo – phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ người thực suốt khoảng thời gian học tập nghiên cứu trường Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô TS Nguyễn Thị Mi Sa, cô tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập cơng tác sau Kính gửi lời cảm ơn tới BGH Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho học viên trường học tập nghiên cứu Kính chúc Q thầy thật nhiều sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên NGUYỄN ĐỨC MẠNH iv TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh hệ thống điện 500 kV” tiến hành khoảng thời gian năm trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sau thời gian nghiên cứu đề tài triển khai tập trung giải vấn đề sau:  Tìm hiểu hệ thống điện 500 kV Việt Nam  Tìm hiểu ổn định hệ thống điện  Tìm hiểu thiết bị bù tĩnh SVC  Ứng dụng SVC để nâng cao độ ổn định hệ thống điện Học viên thực NGUYỄN ĐỨC MẠNH v ABSTRACT Thesis “Application of Static Var Compensator in 500 kV Transmission Line Power System” has been done for a year at Ho Chi Minh City University of Technology and Education The thesis’s content focused on:  Learning the 500 kV Transmission Line Power System Viet Nam  Learning stability in power systems  Learning Static Var Compensator device  Application of SVC to enhance stability of the 500 kV Transmission Line Power System vi MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC BẢNG x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các kết nghiên cứu nước 1.3 Các vấn đề nghiên cứu đề tài 1.3.1 Tính cấp thiết đề tài 1.3.2 Ý nghĩa luận văn 1.3.3 Tính thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ 1.5 Phương pháp giải 1.6 Giới hạn đề tài 1.7 Điểm luận văn 1.8 Phạm vi ứng dụng 1.9 Bố cục luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT vii Hình 4.2 Mơ hình mơ hệ thống điện 500 kV PSAT Bảng 4.1 Kết mô lưới 500 kV chương trình PSAT Nút 12 13 14 18 20 22 24 25 27 30 31 32 33 35 37 38 42 43 32 46 500.74 497.56 493.76 4.90.43 483.653 Từ kết sau mô ta nhận thấy hệ thống 54 nút xuất vị trí có thay đổi điện áp lớn xuống ngưỡng cho phép 5% bao gồm nút 18 (Vũng Áng), nút 33 (Đăk Nông) nút 38 (Vĩnh Tân) Với kết ta dễ dàng nhận thấy cần lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng để ngăn chặn sụp đổ điện áp giúp cho hệ thống ổn định Trong vị trí nút 18 có điện áp thấp điểm yếu hệ thống lưới 500 kV 4.2 Đề xuất sử dụng thiết bị SVC cho hệ thống Một tiêu để đánh giá độ tin cậy làm việc hệ thống điện siêu cao áp độ ổn định Chức SVC tương tự tụ bù thời gian phản ứng nhanh chóng hiệu Ngồi ra, cơng suất phản kháng cung cấp SVC dung để giải loạt yêu cầu hệ thống điện điện áp, tần số,… có biến động lớn nguy ổn định Do đó, việc phân tích, nghiên cứu, tối ưu vị trí lắp đặt thiết bị SVC góp phần việc nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống điện siêu cao áp Từ kết mô Bảng 4.1, ta dễ dàng nhận thấy vị trí 18, 33 38 nút có nguy tiềm ẩn hệ thống lưới 500 kV, với công nghệ SVC nghiên cứu ứng dụng thực tiễn số nước giới Để có sở đánh giá, phân tích vị trí lắp đặt thiết bị SVC hệ thống 500 kV, luận văn chọn vị trí nguy hiểm để khảo sát phản ứng hệ thống 500 kV sau lắp SVC Bảng 4.2 trình bày kết sau chạy chương trình phần chương PSAT lắp đặt thiết bị SVC nút 18 (Vũng Áng), 33 (Đắk Nông) 38 (Vĩnh Tân): 33 Bảng 4.2 Kết sau mô lắp SVC Khi chưa lắp Nút SVC 504.5 503 512 504.5 490.054 475.636 12 502.5 13 512.5 14 483.2897 18 434.6723 20 477.636 22 503 24 480.326 25 487.326 27 488.3251 30 50355 31 501 32 488.763 33 466.7218 35 474.9983 34 37 483.537 38 465.4932 42 485.7302 43 482.4729 46 483.6527 Để thuận lợi việc quan sát so sánh, kết trình bày Hình 4.3 sau Trong đường màu đỏ đặt SVC bus 18, đường màu xanh màu xám kết đặt SVC bus 33 38 SO SÁNH ĐIỆN ÁP KHI ĐẶT SV 520 510 500 490 480 470 460 450 Hình 4.3 So sánh kết điện áp bù vị trí Từ kết sau mô cho thấy lắp đặt thiết bị SVC vị trí nguy hiểm hệ thống lưới 500 kV Việt Nam, cải thiện điện áp hệ thống, giúp cho hệ thống cân khơng cịn vị trí nguy hiểm hệ thống Trong đó, vị trí đặt nút 18 (Vũng Áng) cho kết tốt nhất, điện áp bus cải thiện đáng kể nằm phạm vi cho phép 35 520 500 Điện áp chưa có SVC (xanh) có SVC nút 18 (đỏ) 480 460 440 420 400 380 13 1213 1418202224252730313233353738424346 Hình 4.4 So sánh kết điện áp trước sau bù nút 18 Ngoài ra, Hình 4.5 Hình 4.6 cho ta thơng tin trị riêng hệ thống nghiên cứu Có thể thấy rằng, tất trị riêng âm nên hệ thống ổn định Tuy nhiên, so sánh trường hợp có khơng có sử dụng SVC ta lại thấy giá trị nghiệm gần trục ảo chưa có SVC -0.1 thể Hình 4.7 cịn với trường hợp có SVC giá trị -0.2 Hình 4.8 Điều có nghĩa có SVC độ dự trữ ổn định hệ tăng lên đáng kể Hình 4.5 Trị riêng hệ khơng có SVC 36 Imag Hình 4.6 Trị riêng hệ có SVC Real Hình 4.7 Trị riêng có phần thực lớn hệ chưa có SVC 37 Imag 0.5 -0.5 -1 -0.25 Real Hình 4.8 Trị riêng có phần thực lớn hệ có SVC Ngồi ra, để đánh giá mức độ ổn định bus yếu, cụ thể bus 18, bus 33 bus 38 ta tiến hành kiểm tra hệ số tải kết so sánh thể hình 4.9 Trong đó, đường màu đỏ thể đáp ứng có SVC gắn vào bus 18 đường màu xanh chưa có SVC Quan sát kết hình 4.9 ta kết luận khả SVC giúp nâng cao tính ổn định hệ thống khả tăng tải Nếu kết nối SVC cho vị trí khả cao 38 0.9754 Vbus18 0.9754 0.9754 0.9754 0.9754 0.9753 0.983 0.983 0.9829 Vbus38 0.9829 0.9828 0.9828 0.9827 0.976 0.976 Vbus33 0.9759 0.9759 0.9759 0.9759 Hình 4.9 Kiểm tra hệ số tải bus khơng có có SVC bus 18 39 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 2015 -2020 mở rộng quy mô nguồn, lưới phụ tải tiêu thụ số thông số chế độ thay đổi nhiều q trình vận hành có khả vượt khỏi phạm vi cho phép u cầu tính tốn chế độ vận hành giai đoạn 2015 -2020 đề xuất thiết bị công nghệ cao để điều khiển thông số hệ thống đảm bảo cho hệ thống vận hành tốt mục tiêu mà đề tài quan tâm giải Áp dụng kết nghiên cứu, đề tài tính tốn phân tích chế độ làm việc lựa chọn vị trí lắp đặt SVC cho hệ thống điện Việt Nam Lắp đặt thiết bị SVC nút Vũng Áng góp phần đáng kể việc nâng cao điện áp vận hành hệ thống đồng thời phân bố hợp lý trào lưu công suất đường dây yếu hệ thống, giảm tổn thất cơng suất qua góp phần giảm gánh nặng đầu tư xây dựng đương dây truyền tải Do số liệu thu thập theo quy hoạch phát triển hệ thống điện cho sơ đồ hệ thống điện 2015 -2020 có thay đổi định, kết tính tốn luận văn mang tính chất tham khảo 5.2 Kiến nghị Mặc dù cố gắng nghiên cứu luận văn vấn đề tồn chưa giải quyết, vấn đề hướng phát triển đề tài tương lai:  Chọn lựa dung lượng SVC cho tối ưu với hệ thống  Sử dụng thuật toán thuật toán mờ lai, hay thuật toán tối ưu khác để thiết kế điều khiển cho SVC nhằm nâng cao khả đáp ứng chúng 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ganesan A/L Kalianan (2007) Power Flow Analysis for Unbalanced Power System Using MATLAB Bachelor of Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, Skudai [2] M A PAI (1980) Computer Technique in Power System Analysis (1 ed.) New Delhi, McGraw-Hill [3] J Grainger and W Stevenson, Power System Analysis, McGraw-Hill, New York, 1994 [4] Hadi Saadat (2004) Power System Analysis (2nd ed.) Singapore, McGrawHill [5] W Hubbi (1991) Effects of Neglecting Resistances in XB and BX Load- Flow Methods IEEE Proceedings-C, Vol.138, N0.5, September 1991 [6] M Moghavemi: “Real-time contingency evaluation and ranking technique”, in IEEE Procedure on Generation, Transmission and Distribution, Vol 145, No 5, September 1998, p 517-524 [7] Musirin, T.K.Abdul Rahman, 2002, “Estimating Maximum Loadability for Weak Bus Identification using FVSI”, IEEE Power Engineering Review, pp 50-52 [8] Ferdrico Milano, “Power system Analysis Toolbox: Quick Reference Manual for PSAT”, version 2.1.6 2008 [9] of IEEE/CIGRE Joint Task Force Report “Definition and Classification Power System Stability”, IEEE Trans On Power Systems, Vol.19, No.2, pp 13871401, May 2004 [10] Jia Hongjie, Yu Xiaodan, Yu Yixin 2005 “An Improved Voltage Stability Index & its Application” Elsevier Ltd [11] Claudia Reis, Antonio Andrade, and F P Maciel Barbosa “Methods for Preventing Voltage Collapse” 41 [12] Lã Văn Út (2001), Phân tích diều khiển ổn dịnh hệ thống diện, Nhà xuất bảnKhoa học Kỹ thuật, Hà Nội [13] Trung tâm Ðiều dộ Quốc gia, Tổng công ty Ðiện lực Việt Nam (2010), Báo cáo tổng hợp vận hành hệ thống diện quốc gia ngày 20/5/2015 [14] Prabha Kundur (1993), Power System Stability and Control, McGraw- Hill, Inc., New York [15] Static Synchronous Compensator (STATCOM) Courseware Sample by Lab- Volt Ltd [16] Adepoju G A Komolafe O A.” Analysis and Modelling of STATCOM: A Comparison of PowerInjection and Current Injection Models in Power Flow Study” International Journal of Advanced TechnologyVol 36 Nov 2011 [17] Prabha Shankar Kundur, Power System Stability and control, Power System Engineering Series R.R Donnelly and Sons Company ISBN 0-70035958-X [18] ngang Trương Đình Nhơn, Phạm Văn Hiệp Ứng dụng thiết bị bù (SVC) để nâng cao độ ổn định động máy phát điện gió nguồn đơi (DFIG) kết nối với lưới điện Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, số 29, tr 44, 2014 42 ... tải chất lượng điện hệ thống Trong số thiết bị thiết bị bù tĩnh SVC lựa chọn phù hợp nhằm giúp nâng cao độ ổn điện áp cho hệ thống Do vậy, việc nghiên cứu lựa chọn sử dụng thiết bị SVC để thực... nghiên cứu việc sử dụng thiết bị cung cấp momen cản dao động thiết bị chống dao động công suất vào hệ thống điện Mô động hệ thống điện chưa có thiết bị PSS SVC Hình 1.4 Góc rotor máy phát hệ thống. .. lưới điện cách tự động hóa lưới điện sử dụng thiết bị truyền tải linh hoạt (FACTS) thiết bị bù tĩnh (SVC), thiết bị bù đồng tĩnh (STATCOM), Từng bước triển khai áp dụng công nghệ “Lưới điện