(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam

(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam(Luận văn thạc sĩ) Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam

LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012 Người viết cam đoan Nguyễn Hồ Hữu Lộc NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang ii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH CẢM TẠ Trong thời gian học tập trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với dạy bảo tận tình thầy Khoa Điện q thầy trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, em học tập nhiều kiến thức quí báu kinh nghiệm thực tế từ q thầy Với vốn kiến thức tích luỹ góp phần xây tảng cho em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật tương lai Qua luận văn này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH người Thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian qua để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn bè người thân gia đình ln ln cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012 Người thực Nguyễn Hồ Hữu Lộc NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang iii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TÓM TẮT Những hệ thống điện hữu tồn nhánh xung yếu có khả dẫn đến tải thường xuyên Khi mạng lưới truyền tải điện bị nguyên nhân dẫn đến hệ thống bị sụp đỗ Bằng nhiều giải pháp, nhà cung cấp điện ln tìm cách giảm suất cố để hệ thống điện gần với trạng thái ổn định Một giải pháp đề cập nội dung nghiên cứu ứng dụng tính hiệu TCSC điều khiển dịng cơng suất lưới để chống tải Để giải toán đặt ra, nội dung nghiên cứu trình bày sau Nghiên cứu lý thuyết mặt cắt tối thiểu, ứng dụng giải thuật chương trình max-flow xác định tập hợp nhánh yếu hệ thống điện, mở nhiều hướng nghiên cứu cho toán chống tải Nội dung nghiên cứu rằng; vấn đề cốt lõi toán chống tải xác định điểm tải thường xuyên Giải thuật đề xuất giải vấn đề Hướng tiếp cận nội dung nghiên cứu kết hợp giải thuật đề xuất phần mềm giải tốn phân bố cơng suất Powerworld với tính ưu việt TCSC để chống tải hệ thống điện Kết kết hợp lưu đồ xác định vị trí dung lượng bù tối ưu TCSC lưới điện truyền tải Tính hiệu khả ứng dụng giải pháp đề xuất kiểm chứng hệ thống điện truyền tải miền Nam Việt Nam NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang iv LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH SUMMARY The existing electrical system there is always the most critical branch is likely to lead to frequent overload When the transmission network will be one of the causes leading to system collapse By many measures, the power supply always looking for ways to reduce the problem to the system capacity close to the steady state One of the solutions mentioned in the content of this research is the effective application of TCSC control power flows on the grid to overload To solve the problem posed, research contents are as follows Research minimun cut-set theoretically, suggested max-flow algorithms application to determine collect electrical system's most weak branchs open up many new research problems against overload Content research also indicates that; matter of anti-overload problem is how to define such overload often Algorithm proposed solving this problem Approaches in the contents of this research is the combination of proposed algorithms and software power distribution calculation Powerworld with premium features of TCSC to fight overload the electrical system The result of the combination is to locate and map the optimal compensation of TCSC capacity on the transmission grid The effectiveness and the applicability of the proposed solution has been tested on the electricity transmission system in South Vietnam NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang v LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Tóm tắt lý lịch trích ngang i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách từ viết tắt viii Danh sách hình hình ix PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN Đặt vấn đề Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 2.1 Mục tiêu đề tài 2.2 Nhiệm vụ đề tài Điểm luận văn Giá trị thực tiễn đề tài PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS 1.1 Tính cần thiết việc xác định vị trí FACTS 1.1.1 Giá điện thị trường 1.1.2 Những ứng dụng lợi ích FACTS 1.1.3 Vấn đề trọng tâm 1.2 Mơ hình tốn học TCSC 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo TCSC 1.2.2 Mơ hình tốn học TCSC 1.2.3 Ứng dụng TCSC vào điều khiển dịng cơng suất 1.3 Các nghiên cứu sử dụng FACTS chống nghẽn mạch 11 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang vi LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH 1.3.1 Tổng quan công trình thí nghiệm trước 12 1.3.2 Nhận xét 12 1.4 Các vấn đề cần cải tiến 12 1.5 Mặt cắt cực tiểu dịng cơng suất cực đại 14 1.5.1 Cơ sở lý thuyết mặt cắt tối thiểu dịng cơng suất cực đại 14 1.5.2 Ứng dụng hệ thống điện 16 CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN HỌC 2.1 Phương pháp xác định mặt cắt tối thiểu 20 2.2 Lưu đồ xác định mặt cắt tối thiểu-luồng công suất cực đại 22 2.3 Bài tốn phân bố cơng suất 30 2.4 Xác định vị trí TCSC 33 2.5 Dung lượng bù TCSC 35 2.6 Lưu đồ xác định vị trí dung lượng TCSC 36 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM POERWORD ĐỂ MÔ PHỎNG LƢỚI ĐIỆN 3.1 Sơ đồ lưới điện 500kV 39 3.2 Sơ đồ lưới điện 220kV 52 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận 59 Hướng phát triển đề tài 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang vii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Current DC Direct Current FACTS Flexible AC Transmission Systems SSSC Static Synchronous Series Compensator STATCOM Static Synchronous Compensator SVC Static Var Compensator TCPST Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer TCR Thyristor Controlled Reactor TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor TCVR Thyristor Controlled Voltage Regulator UPFC Unified Power Flow Controller VSC Voltage Source Converter NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang viii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ CÁC BẢNG Trang Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo TCSC Hình 1.2: Mơ hình tốn TCSC Hình 1.3: Mơ hình đường dây truyền tải có lắp đặt TCSC Hình 1.4: Đơn giản hố mơ hình TCSC nhánh i-j 10 Hình 1.5: Chi phí đầu tư vận hành theo công suất bù 13 Hình 1.6: Sơ đồ mạng với nguồn phát s, tải thu t hai nút trung gian 15 Hình 1.7: Mơ hình hố mạng với số lát cắt tiêu biểu 15 Hình 1.8: Mơ hình hệ thống điện đơn giản 16 Hình 1.9: Mơ hình hố sơ đồ mạng điện truyền tải nút 17 Hình 1.10: Vị trí thơng lượng lát cắt sơ đồ mơ hình hóa 17 Hình 1.11: Vị trí lát cắt cực tiểu mạng mơ hình hố 18 Hình 2.1: Đồ thị vô hướng với trọng số G = (V, E) 20 Hình 2.2: Sau cắt nút cộng giá trị w(1,2) w(1,5) 20 Hình 2.3: Sau cắt nút số cộng giá trị w(4,7) w(4,8) 20 Hình 2.4: Sau cắt nút 7,8 cộng giá trị w(3,4) w(3,7) 20 Hình 2.5: Sau cắt nút 4, 7, 22 Hình 2.6: a) Sau cắt nút cộng giá trị w(2,3) w(2,6) 22 b) Sau cắt đồ thị cách ly nút V\{2} {2} 22 Hình 2.7: a Mơ hình hố hệ thống điện; b Mơ hình hố thơng số nhánh 23 Hình 2.8: Lưu đồ giải thuật xác định luồng cơng suất cực đại 24 Hình 2.9: Dữ liệu nhập vào cho sơ đồ mơ hình hố 30 Hình 2.10: Danh sách lát cắt sau chạy chương trình 30 Hình 2.11: Nút đại diện hệ thống điện 31 Hình 2.12: a) Điều chỉnh cơng suất máy phát 32 b) Điều chỉnh công suất máy phát 32 Hình 2.13: Lưu đồ xác định vị trí dung lượng TCSC 38 Hình 3.1: Sơ đồ lưới điện nút 39 Hình 3.2: Dữ liệu nhập vào chương trình tính max-flow cho sơ đồ mơ hình hố 40 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang ix LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Hình 3.3: Danh sách đường cắt sau chạy chương trình 41 Hình 3.4: Mơ phân bố công suất Powerworld 42 Hình 3.5: Mơ vị trí lắp đặt TCSC lưới Powerworld 42 Hình 3.6: Mơ vị trí lắp đặt TCSC lưới Powerworld 43 Hình 3.7: Thơng số đầu vào tải nút tăng 20% 45 Hình 3.8: Danh sách lát cắt tăng tải nút 45 Hình 3.9: Mơ luồng cơng suất tăng tải nút 46 Hình 3.10: Thơng số nhập vào tăng tải 20% nút 46 Hình 3.11: Danh sách lát cắt tăng tải nút 47 Hình 3.12: Mơ luồng cơng suất tăng tải nút 47 Hình 3.13: Thông số nhập vào tăng tải 20% nút 48 Hình 3.14: Danh sách lát cắt tăng tải nút 48 Hình 3.15: Mơ luồng công suất tăng tải nút 49 Hình 3.16: Thơng số đầu vào tăng tải toàn hệ thống 49 Hình 3.17: Danh sách lát cắt tăng tải toàn hệ thống 50 Hình 3.18: Mơ luồng cơng suất tăng tải nút 2,3,4 50 Hình 3.19: Sơ đồ lưới điện truyền tải 15 nút 52 Hình 3.20: Dữ liệu nhập vào chương trình max-flow lưới điện 15 nút 53 Hình 3.21: Mơ hình hố lưới điện 15 nút chạy giải thuật max-flow 53 Hình 3.22: Mơ phân bố công suất powerworld 54 Hình 3.23: Mơ phân bố cơng suất sau bù TCSC 55 Hình 3.24: Mơ hình hố lưới điện 15 nút Max-flow 56 Hình 3.25: Mơ lưới điện powerworld tăng tải Thủ Đức 56 Hình 3.26: Mơ hình hố lưới điện 15 nút Max-Flow 57 Hình 3.27: Mơ lưới điện powerworld tăng tải toàn hệ thống ……57 Bảng 1.1: Chi phí đầu tư 1kVar thiết bị FACTS 13 Bảng 1.2: Vị trí thơng lượng lát cắt 17 Bảng 1.3: Các trường hợp xảy vị trí lát cắt 18 Bảng 2.1: Danh sách lát cát thông lượng lát cắt 29 Bảng 3.1: Hiển thị thông số công suất trước sau bù 43 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang x LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Bảng 3.2: Hiển thị thông số trước công suất sau bù 44 Bảng 3.3: Giá trị XTCSC bù tỷ lệ giảm công suất tải lưới điện nút 51 Bảng 3.4: Giá trị XTCSC , công suất lưới điện 15 nút trước sau bù 58 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang xi LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH  Xét trƣờng hợp tăng tải 20% lên toàn hệ thống điện Sau tăng tải 20% lên tồn hệ thống nhu bảng phụ lục 6, thơng số nhập vào chương trình Max-Flow để tìm kiếm tập hợp nhánh xung yếu lưới điện với kết cho Hình 3.24 Hình 3.26: Mơ hình hoá lưới điện 15 nút Max-Flow Kết kiểm tra tăng toàn phụ tải cho thấy tập hợp nhánh tải hệ thống chương trình tìm kiếm không thay đổi Quá tải hệ thống xảy nhánh 1-2, p-8, p-d, p-a Kết tìm kiếm Max-flow so sánh với kết chạy mơ PowerWorld sau: Hình 3.27: Mô lưới điện powerworld tăng tải toàn hệ thống NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang 57 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Sau tăng tải nút hệ thống lên 20% cho kiểm tra tính hiệu thiết bị bù việc phân phối lại dịng cơng suất mạng điện Kết kiểm tra tăng tải hệ thống giá trị bù TCSC khả làm giảm nghẽn mạch cho Bảng 3.4 Bảng 3.4: Giá trị XTCSC , công suất lưới điện 15 nút trước sau bù Trường Nút tăng Giá trị hợp tải (20%) bù XTCSC Thủ Đức 0.00852 Tất 0.00852 nút Công suất Công suất Công suất Công suất nhánh Phú nhánh Phú nhánh Phú nhánh Phú Lâm-Hóc Lâm-Hóc Mỹ-Cát Lái Mỹ-Cát Lái Mơn trước Môn sau trước bù sau bù bù (MW) bù (MW) (MW) (MW) 530.841 604.627 1077.692 1012.734 864.483 979.315 1218.776 1117 Kết luận: Từ kết phân tích trường hợp khảo sát nêu trên, có nhận xét chung sau: Chương trình Max-Flow ứng dụng thuật tốn mặt cắt tối thiểu xác định tập hợp nhánh có khả gây tải lưới điện Tập hợp nhánh nơi xung yếu hệ thống Việc xác định điểm yếu giúp mở nhiều hướng giải cho trình vận hành điều khiển dịng cơng suất hệ thống điện Trong đó, việc giải tốn phân bố cơng suất xác định rõ vị trí cụ thể giá trị tải phần trăm hệ thống Điều cho nhìn trực quan dịng cơng suất truyền nhánh lưới điện Sự kết hợp hai yếu tố cho phép giải toán chống tải hay nghẽn mạch hệ thống điện cách hiệu Một hướng giải tối ưu đề xuất nghiên cứu tính hiệu TCSC việc điều khiển chống nghẽn mạch hệ thống điện lắp đặt vị trí xung yếu xác định Các ví dụ ứng dụng lần khẳng định lý luận, phân tích hướng tiếp cận giải vấn đề hoàn toàn hợp lý Trong số trường hợp mặt cắt tối thiểu qua tập nguồn s tải t kết hợp với biện pháp như: điều chỉnh công suất phát, phân phối lại hệ thống tải việc điều khiển chống nghẽn mạch tốt Tuy nhiên,việc điều chỉnh khiến cho chí phí sản xuất điện C>C1 Do đó, vấn đề phải để điều chỉnh cho C1