Điều khiển VSC-HVDC - Ứng dụng trong truyền tải điện một chiều Hội An - Đảo Cù Lao Chàm doc

Trang 2

Điều khiển VSC-HVDC - Ứng dụng trong truyền tải điện một chiều Hội An - Đảo Cù Lao Chàm

Control of VSC-HVDC - Application of HVDC transmission Hoi An - Cu Lao Cham island PGS.TS Doan Quang Vinh Truéng Dai hoc Bach khoa — Đại hoc Da Nẵng

Đinh Trung Kiên: Công ty Tư vấn Xây dựng điện Miền Trung - Tổng Công ty Điện lực Miền Trung Email: dqvinh@dut.udn.vn, dtkien2006@gmail.com

Phản biện 1: PGS TS Lê Văn Doanh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Trang 3

Tóm tắt

Với sự phát triển của điện tử công suất, hệ thông truyền tải điện một chiều đựa trên bộ chuyển đôi

nguồn áp (VSC-HVDC) công suất nhỏ gồm hai trạm

chuyên đổi kết nói qua _ ắp một chiều đã mở ra khả năng truyền tải điện từ đất liễn ra các đảo xa, góp phân phát triển kinh tế - xã hội tại đây, phù hợp với Quyết định số 56§/QĐ-TTg ngày 2§ tháng 4 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ vẻ việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển kinh tế dao Việt Nam đến năm 2020,

Bài viết này để xuất hệ thông diéu khién cho VSC- HVDC ứng đụng trong truyền tải điện một chiều Hội

An - đảo Cù Lao Chàm

Abstract:

With the development of power semiconductors, the small power high voltage direct current transmission system based on Voltage Source

Converters (VSC-HVDC) mainly consisting of two

converter stations connected by a DC cable has led to the possibility transmission from the mainland to the island, contnbuting to economic development - social island This is in accordance with Decision No 568/QD-TTg April 28, 2010 the Prime Minister on approving the development plan Victnam's economic

island by 2020

This article presents the modelling and proposed the control system of VSC-HVDC application of direct current transmission Hoi An — Cu Lao Cham island Chir viet tat AC Alternating current DC | Direct current

HVDC Hight voltage direct current

VSC = Voltage source converter

1 Đặt vấn đề

Với sự phát triển của điện tử công suất, đặc biệt là ứng dụng IGBT trong hệ thông truyền tải điện VSC- HVDC với công suất nhỏ, có khả năng cung cấp điện ôn định cho phụ tái biệt lập như các đảo xa đất liền Bài báo này đẻ xuất các hệ thống điểu khiển cho VSC-HVDC Hội An— đảo Cù Lao Chàm sử dụng bộ chuyên đối V§C ba pha hai cấp cầu sáu xung nhằm mục tiêu cung cấp điện cho đảo Củ Lao Chàm với

phy tai SMW

Nội dung của bải báo được chia lảm năm phan Ngoai

phan mở đâu, phẩn hai trình bày nguyên tắc chung

điều khiến VSC-HVDC Phần ba trình bảy tính toán

cụ thể cho hệ thông điều khiển VSC-HVDC Hội An — Cù Lao Chàm Phân bến trình bảy kết quả mô phỏng và phần năm so sánh tôn thất điện năng với phương

án truyền tải AC và kết luận —

2.Nguyên tắc chung

Điều khiên một hệ thống VSC-HVDC vẻ cơ bản là điều khiển trao đôi năng lượng Có các phương pháp khác nhau để điều khiến hệ thống VSC-HVDC:

phương pháp điều khiên trực tiếp và phương pháp vec

tơ trên cơ sở điều khiển điện áp vả điều khiển đòng điện bộ biến đổi VSC Tùy theo đặc tính của lưới điện AC tại điểm kết nối, ta có cấu hình điểu khiến tại đầu cuỗi của VSC-HVDC khác nhau [2], [3]

2.1 VSC-HVDC kết nối với lưới điện chỉ có phụ tải

(không nguồn)

Khi VSC-HVDC kết nồi với lưới điện chỉ phụ tải tại đâu kết nỗi với phụ tải chỉ cần ồn định điện áp AC tại điểm đấu nỗi không đôi Dòng công suất tac dung va phản kháng phụ thuộc vào công suất phụ tải và chúng phụ thuộc nhau Vì chỉ có một nguồn điện áp AC nén không cắn điều chỉnh tản số Do đó, dùng phương

pháp điều khiến trực tiếp với bộ điều khiển điện áp

Trang 4

kết nối với lưới điện có nguồn

kết nối với lưới điện AC có nguồn

X5 Sy ve sung hp Stes BE, se ee ON

đối Nếu nguồn ổn định, điện áp

tự bản thân nó ôn định và đầu cuối VSC-HVDC điều Bệ lẹc AC 3 Tính toán cụ thể cho hệ thống VSC- HYVDC Hội An - Cù Lao Chàm 3.1 Thơng số tính tốn hệ thống VSC-HVDC

Thông số VSC, điện kháng pha, tụ điện DC:

Thông số của nguồn AC:

Nguồn phia Hội An - TBA 110/22&V Hội An

Svante Shans Vee L f

Trang 6

3.2.2 Tầng hợp thông số các bộ điều khiển (1)

oe đạt (HTĐ) của bộ biến đổi với SPWM là khâu trễ: e2 1/(1+T,s) (1) va 7, =1/2/, voi fs 1a tấn số chuyển mạch của bộ biến đối 8 en ae ED G R(s)=K, +Ýt= K ca (2) Sin saiha iia slini lee càng đc “————<“———— ee eer rr er er er eee oe sL+r ri+rs’

Trang 8

Hàm truyền đạt hở bộ điều khiển dòng điện vòng trong: 1+T, 1 lj 1 ae el er ied (4) aun với s = L/r Với các tham số: T„ = 0.00025s, r = 0.001pu, T; “= + = 0.08s er omnes dns UV Ôi tối ưu mô đun, ta có: mm Kyo = 9.36; = Ko = Ky/Ta = 9.36/0.08 = 117 s' Sam Ode Lộ ở bộ điệo khiễn động điện: 936 Gy = 0.00002s + 0.08: H.7 shee sia isch id Sees —.—— 1 —_———— ———————————————— a i ae

H.8 Dd tid Bods cla mach wing did Liha deg dij

Hàm truyền đạt bi bộ điều khiên điện áp vòng ngoài:

đu =

fal Bn (4 (5)

1+T,8| We \Cs

Trang 10

Hàm truyền đạt ee |

Ge = Kyl S224 TỦ (all 12, ae

Tổng hợp thông số của bộ điều khiển điện áp AC

bằng phương pháp tôi ưu mô đun, ta được: Kgs = 0.76; Ks = 9.56 s" 66.64 “6 “ 000002714008 _ 0.00002s` +0.08s nn tne ee ee Tra Tt es PTT a TTT cổ Tỉ a H 14 Dé thi Đode của mạch vòng điều khiển điện áp AC 4 Kết quả mô phỏng 4.1 Mô hình mô phỏng (H 15) [4]

HE THONG TRUYÊN TÀI DIEN V%C-HVDC

10 MVA (+ /- 22kV) HOI AM - DAO CỤ LAO CHAM TA 1101224V 199200 2lˆ FLO 1á MA la tt s06; + AT s- ` (Thee 1) GEN es (A44 ƒ\ ro TMAMM CÀI 227V CỤ LAO CHIA x Pr) “ew - m + watt = vas 2 = vad ? Fee? 1h ho CL AG COME 415% MWW= 1 Ms 1,9% VI

H 1S $ơ đồ truyền tái điện YSC-HVDC Hi An - đảo Cù Lao Chàm

4.2 Hệ thống VSC-HVDC hoạt động với phụ tải

đảo Cù Lao Chàm không đổi

Tại thời điểm t=0.05s, đóng máy cắt tải với P=§MW:

ta thấy khí t=0.15s thì điện áp tại thanh cái B2 ôn định ở giá trị định mức Ipu (H 16) anne nl Re gitwv gilli « = ea eo

H 16 Sóng công suắt đến 4e ò đong đn lại anh cái B2 đảo Cù Lao Chàm trường hợp tải không đổi

ore: Steen eee a — =" —— SS ney x.».¬" 5< y 46.1 Tz Pits at 42 Zn “+ vs tooC2ls-C.- et Ẳ Sai ——— Pasaenees can T VU VU ae X VN A3 ee Sóng điện áp vả đỏng điện tại thanh cái B2 đảo Củ Lao Chàm có tần số đao động f=50Hz (H 17)

4.3 Hệ thống VSC-HVDC hoạt động với phụ tải

dao Ca Lao Chàm thay đối

Tại khoảng t=(0.5s +0.6s) cắt tải Py=1.SMW; t= (0.7s

+0.8s) cắt tải P;=3MW, ta thấy Vabc không đổi, ổn định ở giá trị Ipu (H 18) 2 AG

H 19 Sóng cóng suất, điện áp và dòng điện tai thanh cải

Trang 12

thời điểm kết thúc NM tại t=l 2s thì V, P, Q én định và Vabc “1 pu (H 19) Ị —— ———- + Y “= † „ma : { * coer c —— ae 64 (949932 1*°e seeet eee thee pews *e ‘ 4 * ‘omer t : : = L law i : v i x Ị T T | † ] " ! : l & 1 : w | ¬ = h1“ = + a w i = j ~ _—————.——— antcneenerenscneasthaveat seat snag 14191121122 ' RL peewee + X9 909 e4 66 iM.:AU) lÝ TỊ777/ 13717 1717035722 12 Q4 vvd( 4 ———————— ——— ——— ——— † = 1= ơ ° {i T pat I T SRL POG ——+ RRR * B————— h2 4 - EIN INN GRIN ES “ ONE .“ S5 7 os A ĩ t ' ' : ' : a sa cae a ' ; ' ; ' ‡

! & % tk & & ù

H 19 Sáng công suất, điện áp và dàng điện tai thanh cái

B2 đảo Cù Lao Chàm trưởng hợp ngắn mạch 3 pha trong khoáng 0.9%s đến ].3s 4 — + 4 -+——* TBA110/22kV Máy cắt Cap quang 87 | he ee 4.5 Bao vé hé théng VSC-HVDC Héi An - đảo Cù Lao Cham [5]

- Phia AC: ding bao vé qué déng 50/51N, 67/67N

- Phía DC: dùng bảo vệ so lệch 87 kết bợp rơ le quang 85 (H 20) Máy cắt Tải I VSC 2 AC Củ Lao Chàm H.20 Báo vệ phía DC hệ thẳng LSC-HVDC HẠI Án — đáo Cù Lao Chàm bằng máy cắt AC và rơ le bảo vệ so lệch § So sánh và kết luận

So sánh vẻ tốn thắt công suất truyền tái:

- án truyền tải ÁC: tính trào lưu công suất

ie À mềm PSS/Adept-Siemens, tốn thất công

suất tác dung AP= 1.033 MW (12.91%) (H.21)

TRA 116/2250/-4000A MOI Aôi TRS cay @ [== a dị oe L¬* \ “su” `

H.21 Tính tốn trào lưu cơng suất truyền tải ÁC

- Phương án truyền tải DC: tốn thất trên đường cáp

ngâm AP,„= 0.319 MW; theo tài liệu của Tập đoàn

thiết bị điện ABB vả tiêu chuẩn IEC 61803, tôn thất qua trạm chuyến đối là 1.6% so với công suất truyền

tải qua trạm [6] APy„u= 0256 MW, suy ra AP,„v=

0.575MW (7.19%)

năng, phương án truyễển tải DC có ưu điểm hơn so với

phương án truyén tai AC

Kết quả ứng đụng của để tài là cơ sở nghiên cứu cho việc đưa điện lưới quốc gia ra đảo Cù Lao Chàm, góp phần phát triển kinh tế - xã hội tại đảo xa đắt liên

Tài liệu tham khảo

(I] Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển tuyến tính Nhà xuất bản Khoa hoc va Kỳ

thuật, 2008

[2| Tamimu Woldeyesus Shire: VSC-HVDC

based Network Reinforcement M.Sc Thesis FixewLxl Peres

[3] Temesgen Mulugcta :

of Multi-terminal VSC-HVDC Systems M.Sc thesis, Norwegian University of Science and Technology, June 2008

(5] Bộ Công nghiệp: Quy phạm trang bị điện -

Phan IV Bảo vệ vả tự động 11 TCN-21-

2006, NXB Lao động - Xã hội, 2006

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	0,91 MB