Luận văn Thiết bị Facts trong hệ thống điện

Luận văn Thiết bị Facts trong hệ thống điện Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (Flexible Alternating Current Transmission System...

HUTECH iv ABSTRACT With the widespread application of FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) devices and secondary voltage control in power system at present. In this paper proposes a new coordinated secondary voltage control scheme for power systems have SVC (Static Var Compensator) and STATCOM (Static Synchronous Compensator), based on synchronised voltage measurements for all nodes by phasor measurement units (PMUs) and extensive communication networks. The objective is to enhance the quality of voltage for power systems. The secondary voltage control scheme developed in the paper is based on the linearisation of the power system load-flow equations about the current operating point defined by nodal voltages obtained from phasor measurement units (PMUs). HUTECH 1 CHNG 1 TNG QUAN V NG DNG CÁC THIT B FACTS TRONG H THNG IN 1.1. Gii thiu: Hin nay, có rt nhiu công trình nghiên cu ng dng thit b FACTS, đc bit là s dng các thit b phát ngun công sut phn kháng cho h thng li đin nhm đm bo n đnh đin áp cho h thng [1]. Tuy nhiên, vic đánh giá, la chn thit b phát công sut nào hp lý, cng nh dung lng bù ti u trong phân tích  ch đ xác lp, quá đ là cha đc quan tâm sâu sc. Theo thc t hin nay, h thng đin chúng ta đang s dng là h thng đin xoay chiu. H thng đin xoay chiu là mt h thng đin phc tp, gm có các máy phát đng b, đng dây truyn ti , máy bin áp, các thit b bù và các ph ti…và đc chia thành ba khâu: sn xut, truyn ti và phân phi. Mt h thng đin xoay chiu hot đng c bn phi tha các yêu cu sau: - Các máy phát đin làm vic trong ch đ đng b. - in áp vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Tn s vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Các ph ti phi đc cung cp ngun đin đy đ. - Các đng dây phi đc vn hành  điu kin bình thng không quá ti. Trong h thng đin, công sut truyn ti trên các đng dây ph thuc vào tng tr đng dây, đin áp và góc truyn ti gia đim đu và đim cui ca đng dây, nhng đi lng này gii hn công sut truyn ti trên đng dây. Vì vy, kh nng truyn ti công sut ca đng dây đc ci thin đáng k bng vic tng công sut phn kháng  phía ph ti, lp cun kháng bù ngang (mc song HUTECH 2 song), t đin bù dc (mc ni tip) vào đng dây đ điu khin đin áp dc theo chiu dài đng dây.  nâng cao cht lng đin áp và n đnh đin áp cho h thng đin Vit Nam, hin ti đã có rt nhiu công trình nghiên cu v vic ng dng các thit b bù công sut phn kháng. Tuy nhiên, các thit b bù đó vn cha đáp ng đc các yêu cu v phn ng nhanh nhy khi h thng có s thay đi đt ngt v nhu cu công sut phn kháng. Các thit b truyn ti đin xoay chiu linh hot (FACTS-Flexible AC Transmission System) đã đáp ng đc yêu cu v đ phn ng nhanh nhy cng nh dung lng bù ti u cho h thng đin trong mi ch đ làm vic. FACTS dùng đ nâng cao kh nng điu khin h thng đin và tng kh nng truyn ti công sut trên đng dây. FACTS đc đnh ngha bi IEEE là: “ H thng s dng các thit b đin t công sut và các thit b tnh khác đ điu khin mt hoc nhiu thông s ca h thng đng dây ti đin xoay chiu, qua đó, nâng cao kh nng điu khin và kh nng truyn ti công sut”[2]. Qua đnh ngha FACTS, nhn thy tm quan trng ca thit b FACTS đn h thng đin có s nh hng rt ln v kinh t và k thut. Trong thc t, do tính cht tiêu th đin  tng thi đim luôn khác nhau, cho nên trình trng vn chuyn công sut trên các đng dây truyn ti cng khác nhau, có th ti mt thi đim trên h thng s có nhng đng dây b quá ti trong khi các đng dây khác thì non ti và ngc li. Vi đà phát trin công nghip hóa nh hin nay, đòi hi nhu cu truyn ti đ đáp ng cho các ph ti ngày càng cao và hin nay đng dây truyn ti cao áp luôn đt trong trình trng báo đng v gii hn vt lý ca chúng nh là quá ti đng dây, nhng hin tng nhiu h thng nh là hin tng dao đng tn s, đin áp…. Nhm tng kh nng truyn ti đin nng trên h thng đin, khc phc nhng nhc đim nêu trên, trên th gii ngi ta đã s dng các thit b FACTS. Các thit b này đc s dng đ điu khin đin áp, tr kháng và góc pha ca đng HUTECH 3 dây xoay chiu cao áp. Các thit b FACTS đã giúp cho nhà cung cp đin nhng li ích sau đây: - Tn dng li truyn ti hin hu đ lp đt các thit b FACTS. - Gim chi phí đu t. - Tng đ tin cy và kh nng sn sàng ca h thng truyn ti. - Tng đ n đnh quá đ ca li. - Tng cht lng cung cp đin nng cho các ngành công nghip và các ngành có yêu cu cht lng đin nng cao. - nh hng không đáng k đn môi trng xung quanh. 1.2. t vn đ:  h thng đin hot đng linh hot  mi tình hung, k c tình hung s c nghiêm trng nht, thì phi có thit b đ điu khin các đi lng trong h thng đin. i lng đc nghiên cu trong lun vn này chính là đi lng đin áp, theo nhn đnh thc t, các s c tan rã h thng đin gn đây đu có liên quan đn s sp đ đin áp hoc là mt n đnh đin áp, mà nguyên nhân ch yu dn đn s sp đ đin áp thng là do s không đáp ng đ nhu cu công sut phn kháng, do tng mnh bt thng ca nhu cu ph ti, nht là các ph ti công nghip (các công ty luyn st, thép…). in áp là mt trong nhng đi lng quan trng đ đánh giá cht lng đin nng. n đnh đin áp đáp ng kh nng duy trì đin áp ti tt c các nút trong h thng  trong mt phm vi cho phép (tùy thuc vào tính cht mi nút mà phm vi dao đng cho phép ca đin áp s khác nhau). Trong điu kin vn hành không bình thng hoc sau các nhiu lon, h thng s đi vào trng thái không n đnh khi xut hin các kích đng nh tng ti đt ngt hay thay đi các thông s ca h thng. Các thay đi đó có th làm cho quá trình gim đin áp xy ra và nng n nht có th ri vào trình trng không th điu khin đc hay còn gi là sp đ đin áp. Nguyên nhân ch yu dn đn s mt n đnh và sp đ đin áp thng là do không đáp ng đ các nhu cu công sut phn kháng cn thit khi ph ti tng bt thng và đt bin. HUTECH 4 Trc đây, khi mà ngành công ngh đin t công sut cao cha phát trin mnh thì vic nâng cao cht lng đin áp trên h thng đin b hn ch và thi gian đáp ng cng rt chm, bi vì lúc đó ta phi thc hin vic đóng ct các khóa c khí các phn t đin nh là cun dây, t đin, b chuyn đi nc máy bin áp…đ n đnh đin áp trên h thng. Ngày nay, vi s phát trin mnh và nhanh ca các thit b đin t công sut ln, đin áp cao cho nên công ngh FACTS ra đi nhm giúp cho quá trình thc hin điu khin đin áp trên h thng đin, c th là đng dây truyn ti đc linh hot và nhanh chóng, mt s nc tiên tin đã s dng thit b FACTS trong mng truyn ti, c th nh M, Canada, Brazil… là nhng nc tiên phong s dng công ngh FACTS. Các thit b FACTS thng đc s dng là: - SVC (Static Var Compensator): B bù công sut VAR tnh. - UPFC (Unified Power Flow Controller): B điu khin dòng công sut hp nht. - STATCOM (Static Synchronous Compensator): B bù đng b tnh. -TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator): B bù dc điu khin thyristor. - SSSC (Static synchronous series compensator): B bù ni tip đng b tnh. - HVDC (Hight voltage direct current): Dòng mt chiu đin áp cao. HUTECH 5 1.3. ng dng ca thit b FACTS trong h thng đin: 1.3.1. B bù công sut VAr tnh SVC (Static VAr Compensator): Hình 1.1: S đ kt ni b SVC vi h thng đin. Hình 1.1. Trình bày cu trúc và nhng thành phn chính ca b SVC [3]. B SVC đc áp dng rng rãi trong h thng truyn ti vi nhiu mc đích khác nhau. Mc đích c bn nht thng đc s dng là đ điu khin đin áp ti đim yu nht trong h thng đin. Nó thng đc lp đt  đim gia ca đng dây truyn ti liên kt gia các vùng ti. Nh đ chính xác cao, tính kh dng và đáp ng nhanh, các thit b SVC có th cung cp trng thái n đnh và điu khin đin áp quá đ có cht lng cao so vi kiu bù r nhánh thông thng. Các thit b SVC cng đc s dng đ làm gim các dao đng công sut, ci thin đ n đnh quá đ và gim tn hao h thng nh ti u điu khin công sut phn kháng. TCR-TSR TSC Fillter FC FR Nút đin áp cao Máy bin áp ghép b Nút đin áp thp HUTECH 6 1.3.2. B bù đng b tnh STATCOM (Static Synchronous Compensator): V V o I V dc STATCOM Hình 1.2: S đ kt ni b STATCOM vi h thng đin B STATCOM là mt thit b bù ngang, nó chuyn đi ngun đin áp mt chiu thành đin áp xoay chiu đ bù công sut phn kháng cho h thng đin. STATCOM không yêu cu các thành phn cm kháng và dung kháng ln đ cung cp công sut phn kháng cho các h thng truyn ti cao áp. Mt li th khác là đu ra phn ng nhanh  đin áp h thng thp. H thng đin HUTECH 7 1.3.3. B bù ni tip đng b tnh SSSC (Static Synchronous Series Compensator): I V dc SSSC I Vc Hình 1.3: S đ kt ni SSSC vi h thng đin B SSSC là thit b bù ni tip vào đng dây, nó có th phát ra mt lng đin áp đc yêu cu ca h thng đin, nó có th bin đi đin áp ca h thng t AC sang đin áp DC . B SSSC có th điu khin c công sut thc và công sut kháng vi h thng AC. 1.3.4. B bù dc điu khin bng thyristor TCSC (Thyristor Controlled Series Compensation): Hình 1.4: Cu trúc c bn ca b TCSC i c C + - t 1 t 2 L s i l i line H thng đin HUTECH 8 B TCSC là mt thit b bù dùng trong truyn ti đin, đ nâng cao kh nng n đnh ca h thng đin, đc bit là kh nng n đnh đng trong ch đ s c. 1.3.5. B điu khin dòng công sut hp nht UPFC (Unified Power Flow Controller). V V o I V dc STATCOM I SSSC I Vc o B UPFC Hình 1.5: S đ kt ni UPFC vi h thng B UPFC là mt thit b dùng đ điu khin dòng công sut trên đng dây truyn ti đin. UPFC cho phép điu khin đng thi dòng công sut thc, dòng công sut phn kháng và đ ln đin áp ti thanh cái kt ni. Qua phân tích nhng ng dng ca các thit b FACTS đc nêu trên, tôi nhn thy gii pháp điu khin đin áp trong h thng đin bng b STATCOM (Static Synchronous Compensator) và b SVC (Sta tic VAr Compensator) có u đim tt nht, đây là hai thit b bù đc s dng đ điu khin đin áp trên đng dây truyn ti, hai thit b này hot đng vi đ chính xác cao, đáp ng nhanh các dao đng khi h thng b nhiu, có th đt đc trng thái n đnh và điu khin đin áp vi cht lng cao và linh hot nht. ó cng là lý do đ tôi chn hai thit b FACTS là SVC và STATCOM ni song song , đng thi s dng b điu khin HUTECH 9 đin áp cp 2 phi hp vi b đo lng đi lng phc (PMUs) và mng truyn thông din rng đ điu khin biên đ đin áp  tt c các nút trong h thng đin. Mc đích chính ca lun vn là xây dng chin lc điu khin đin áp trong h thng đin có các thit b FACTS thuc loi SVC và STATCOM. Chin lc điu khin s phi hp vic điu khin đin áp tai các máy phát vi chc nng điu khin đin áp ca các thit b SVC và STATCOM. Chin lc điu khin đc xây dng da trên c s cc tiu đ lch đin áp so vi giá tr đnh mc ti các nút ti. in áp ti các nút ti đc đo lng thông qua b đo lng đi lng phc, trong đó đo c biên đ và góc pha ca đin áp nút, và mng truyn thông din rng. Chin lc điu khin đc xây dng trong lun vn đã đc ng dng cho mt mng đin tiêu biu. Các kt qu mô phng cho thy tính hiu qu và kh nng áp dng chin lc điu khin cho mng đin thc t. [...]... su ph ch 26 T ÁP TRONG H khi Trong 3.1 Yêu c gian c h C H Yêu c và m v gian khác nhau (th v các tiêu chu di các tiêu chu các kho i i gian dài) so v xem xét trong quy ho và n các b Sau khi h th th u cho phép l d bình th H U TE Trong ch phân lo ng ch các nhi h chia thành các quá trình nhau, nh khi n ch m s b các b nhi các yêu c trong h , bao g v mà 27 Theo sau kho khi th v liên p, trong kho th t cho... ghép b V Iq H U TE B ngu V I Iq VT q Id (VSC) + Vdc _ d Hình 2.10: Nguyên lý ho 2.2.2 Ch xác l c b STATCOM: M bi trong hình 2.11[3] Gi tuy STATCOM m t h tuy -I cho STATCOM trong 11 nh t d D -I trong hình 2.11 và theo STATCOM trong hình 2.10, ch Gi STATCOM nó mô t ch p m rút ình th mô t Trong gi àm vi c b 24 bi b i stamin ) và dòng stamax nút nhánh V hsta = V staref + a sta I sta T (2.5) , có th h... c H U TE c v Hình 3.1: c 1 Các b - Máy phát ho -T u , máy c -B -B -B 3.2.3 c th ): ch có d cho trong hình 3.1 vào s ph c các b 30 ch ph -line) mà k ngh -line v kho ã V khi trong kho mà các t sai s (lúc này công su ph Trong c c H U TE r trùng l khác nhau trên 3.2.4 khi c c n vi cái) m ch cho công su t trong ch C H d ng c ây giá tr s p thành l s 3: 3 là m hóa v tiêu c kinh t / ho (c M i i gian th phút... là giá tr ti (3.0) +1 H U TE V plsp : Biên plsp C H t [21]: s l giá tr n pl Tín hi b m [21] T , t Q genspi = N.Q r Trong 3.1, Q r là ch n (3.1) giá tr c [21]: Q r = 1.4Q n ình (3.1) ch (3.2) 34 su kháng c m kh à nh (off-line) nh làm vi c (SVR) 10 1/ 20 trong [21]: (3.3) / = 40 (3.4) Trong vòng C H ph công su c H U TE T mà vòng b b c khi c s nó hình thành t kích t công su cao áp và b ông su máy phát... : Công su b 2.1.2 Ch xác l Theo hình 2.3 bi tuy n khi c b v [4] Trong mi ch , dòng I I RAT cho b (V VREF ) slope (2.2) và dòng Giá tr gi REF % n 15 Hình 2.3 bi tr m vi c b : Gi c Gi h dung (Bmax) min) H U TE C H tr IC (dòng IL (dòng c Hình 2.3: M thái xác l c tính ình phân b th có th SVC cho các mà ình phân b b trình bày hình 2.4 c , trong h công th X SL slope I RAT (2.3) 16 Hình 2.4 bi t rút g SVC:... b mà nó mô hình m ( c Trong mô hình này, nút i c ,m gi ph m ,v và 1 BLV 1 BHV XT (2.4) lúc 19 Hình 2.7 bi th mô hình 3 cho dòng t bi : Các nhánh n l Nút P,Q h C H XSL Hình th P=O, V=VREF H U TE XT-XSL Nút LV SVC P=0 QMIN=BMIN/(1-BMIN.XT) QMAX=BMAX/(1-BMAX.XT) Hình 2.7: Mô hình 3 cho dòng t d ch nút gi n ,v i hình th áp cao n nút , có th cu bi bi bao gi S hình sao các cu ã l n trong nhánh hình sao N...10 C NGUYÊN LÝ HO C FACTS N có các thi s nguyên lý làm vi 2.1 B SVC (Static VAr Compensator): B 2.1.1 Mô t và nguyên lý ho c : c [3,4], g C H Thành ph t : H U TE cao Filters TSCs Máy bi ghép b TCR Hình 2.1: B H m c chung... 12 à góc tr , 0 hi X tcr c TCR kháng XL 2.1.1.2 TSC (Thyristor Switched Capacitor): Là thi ng ng thyristor B C H b t H U TE C G T Hình 2.1.2: C b TSC - C:B - T : Thyristor có ch ho - n hi vào c B khi trong m làm /2 13 2.1.1.3 Fixed Filters: Là thi b l sóng hài M là l sóng hài b hi xu ch không hoàn toàn, dòng m L ti C H C XL H U TE Hình 2.1.3: C C:B X L : Cu Các ph là ngu cao xu và ài b h ho thu l kh... SVR (EDF) vào th ã s t Tuy nhiên, nó c h thi [22] • Nh - Gi chia thành nh l (t không ph b liên quan gi ch -K C H S l phân ph th m , mà m các kho H U TE này máy phát tham gia nv mà nhi Tính hi có th trong ,c nó gây nên s a chi c máy phát b nút chính - Vòng (3.2) là m khi n Vòng vi p Vòng c ho h c vào c • Nh - Các gi ch thi v - Vì thông s vòng có th ng s b , ví d nh, nên chi . dng thit b FACTS trong mng truyn ti, c th nh M, Canada, Brazil… là nhng nc tiên phong s dng công ngh FACTS. Các thit b FACTS thng. máy phát đin làm vic trong ch đ đng b. - in áp vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Tn s vn hành nm trong gii hn cho phép