BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC Sĩ VĂN QUỐC NHỰT NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI (ATC) CỦA HỆ THỐNG ÐIỆN SỬ DỤNG THIẾT BỊ TCSC NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN QUỐC NHỰT NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI (ATC) CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG THIẾT BỊ TCSC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN QUỐC NHỰT NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI (ATC) CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG THIẾT BỊ TCSC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: TS DƯƠNG THANH LONG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: VĂN QUỐC NHỰT Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/09/1985 Nơi sinh: Long An Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 61, Mỹ Lệ, Cần Đước, Long An E-mail: vannquocnhut@gmail.com SĐT: 0903.150.642 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2005 đến tháng 2009 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Điện Khí Hóa & Cung Cấp Điện Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện tòa nhà văn phòng HAVANA Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 07/2009 trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Người hướng dẫn: Ths Vũ Thị Ngọc Thạc sĩ Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2014 đến 2016 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: Nâng cao khả truyền tải (ATC) hệ thống điện sử dụng thiết bị TCSC Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 23/10/2016 trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Người hướng dẫn: TS Dương Thanh Long Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh tương đương B1 i Luan van III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2009-2014 Công Ty Procter & Gamble Indochina Facility Leader 2016 đến Samsung Electronics Facility Assistant Manager IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: Ngày 07 tháng 11 năm 2016 XÁC NHẬN CỦA CƠ QUA/ĐỊA PHƯƠNG (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Văn Quốc Nhựt ii Luan van 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 23 tháng 10 năm 2016 Người viết cam đoan Văn Quốc Nhựt iii Luan van CẢM TẠ Đề tài thực theo chương trình đào tạo thạc sĩ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, chuyên ngành kỹ thuật điện Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tạo điều kiện thuận lợi để em thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Thầy TS DƯƠNG THANH LONG, giảng viên trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu hướng dẫn em thực đề tài Nếu khơng có khích lệ, đơn đốc giám sát tiến độ Thầy suốt thời gian qua tận tâm giúp đỡ luận văn khơng thể hồn thành Rất cảm kích đến anh chị bạn đồng nghiệp, kỹ sư, thạc sĩ cơng ty đóng góp ý kiến, truyền đạt kinh nghiệm tham khảo kiến thức thiết kế, vận hành lưới điện truyền tải Lời tri ân đến gia đình người thân ln ủng hộ động viên suốt trình học tập thực đề tài Kính chúc sức khỏe quý thầy cô, anh chị bạn ! iv Luan van TÓM TẮT Hệ thống điện tồn nhánh xung yếu nhánh có nguy bị tải thiết lập thị trường bn bán điện Vì vậy, để đảm bảo an toàn vận hành thị trường điện, đơn vị vận hành hệ thống điện độc lập ISO cần phải biết đầy đủ thông tin khả truyền tải lại ATC hệ thống điện nhằm hạn chế tải đường dây thời điểm mở rộng phụ tải thực giao dịch công suất tương lai Đây nguyên nhân gây nên giá thành sản xuất điện tăng cao Nâng cao khả truyền tải ATC hệ thống điện sử dụng thiết bị FACTS mang lại nhiều kết đáng kể đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện Một giải pháp đề cập nội dung nghiên cứu ứng dụng thiết bị TCSC để nâng cao khả truyền tải ATC hệ thống điện Mục tiêu nghiên cứu xác định hệ số phân bố truyền tải công suất PTDF với thiết bị TCSC, xác định khả truyền tải ATC cho giao dịch song phương từ vùng đến vùng dựa hệ số PTDF với thiết bị TCSC, tơi ưu hóa vị trí thiết bị TCSC dựa độ nhạy dịng cơng suất, xác định khả truyền tải ATC xảy trường hợp cố đường dây với thiết bị TCSC Phương pháp đề xuất kiểm chứng hệ thống điện IEEE Bus, IEEE Bus IEEE 30 Bus v Luan van ABSTRACT The existing power system have always the critical branches and these branches can issue overload when the electricity market opened Hence, to secure safety operation in electricity market, the Independent System Operator (ISO) needs to know full informations about the available transfer capability (ATC) of the power system with purpose violate overload on the transmission lines at the present as well as expand loading in the future It’s also main cause to increasing cost of electrical producing ATC enhancement with these devices can be an important role in an efficient and secure operation of competitive electricity markets One of the proposals introduced in the contents are TCSC appliance to enhance ATC of power system The main objective of this research is: Power transfer distribution factor determination with TCSC device, ATC determination for bilateral transactions from area to area based on PTDF with TCSC, optimal location of TCSC device based on power flow sensitivity corresponding to transaction, and ATC determination in line contingency cases with TCSC device The proposed method have been tested on IEEE Bus, IEEE Bus, and IEEE 30 Bus vi Luan van Hình 4.14: Biểu đồ so sánh giá trị ATC trường hợp bình thường cố trước sau lắp đặt TCSC giao dịch T1 T2 4.3.5 Nhận xét từ Trường hợp giao dịch T1 T2 Từ Bảng 4.8, Hình 4.14 ta thấy việc sử dụng thiết bị TCSC nâng cao khả truyền tải ATC Điều chứng minh thiết bị FACTS nâng cao khả truyền tải ATC chống nghẽn mạch không mong muốn phụ tải thay đổi mở rộng tải tương lai Từ biểu đồ Hình 4.9, Hình 4.12 ta thấy việc lắp đặt thiết bị TCSC đường dây nằm mạch vòng nhỏ có chứa đường dây có giá trị ATC thấp hay nói cách khác đường dây có nguy nghẽn mạch nâng cao khả truyền tải ATC Vì vậy: Lắp đặt thiết bị TCSC mạch vịng nhỏ có chứa đường dây bị nghẽn mạch thực giao dịch công suất giải tốn chống nghẽn mạch nâng cao giá trị ATC 63 Luan van CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Luận văn trình bày việc xác định ATC sử dụng hệ số PTDF trường hợp có khơng có thiết bị TCSC Mục đích việc tính tốn hệ số phân bố cơng suất truyền tải PTDF, tính giá trị ATC, sau tìm vị trí tối ưu lắp đặt thiết bị TCSC để nâng cao ATC Những kết thực luận văn là: Trình bày mơ hình tốn xác định ATC sử dụng thiết bị TCSC Xây dựng giải thuật xác định vị trí lắp đặt TCSC để nâng cao khả truyền tải ATC hệ thống điện Sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn khả truyền tải ATC Sử dụng phần mềm PowerWorld để tính tốn hệ số PTDF giá trị ATC Các nghiên cứu mô hệ thống điện IEEE Bus, IEEE Bus, IEEE 30 Bus kết hợp với chương trình phần mềm uy tín lĩnh vực mơ hệ thống điện Matlab, PowerWorld 5.2 Hướng phát triển đề tài Tuy đạt kết phân tích, luận văn cần nghiên cứu thêm số vấn đề sau: Xây dựng hàm mục tiêu, chi phí lắp thiết bị TCSC đánh giá lợi ích sau lắp đặt Khảo sát trường hợp dùng nhiều loại thiết bị FACTS để nâng cao khả truyền tải hệ thống lưới có nhiều nút Nghiên cứu dung lượng bù tối ưu thiết bị TCSC lắp đặt đường dây truyền tải công suất Nghiên cứu vấn đề điều chỉnh tự động dung lượng bù TCSC chế độ vận hành hệ thống thay đổi 64 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Power System Stability and Control by Prabha Kundur [2] FACTS Controllers Inpower Transmission and Distribution by K.R.Padiyar [3] Ibraheem and Naresh Kumar Yadav “Implementation of FACTS Device for Enhancement of ATC Using PTDF” International Journal of Computer and Electrical Engineering, Vol 3, No 3, June 2011 [4] R.Mohamad Idris, A.Khairuddin, and M.W.Mustafa “Optimal Allocation of FACTS Devices for ATC Enhancement Using Bees Algorithm” World Academy of Science, Engineering and Technology 54 2009 [5] M Y Patel, Member, IEEE, and A A Girgis, Fellow, IEEE; ECE Department, Clemson University, Clemson, SC “New Iterative Method for Available Transfer Capability Calculation” [6] Bairavan Veerayan Manikandan, Sathiasamuel Charles Raja, Paramasivam Venkatesh.“Enhancement of Available Transfer Capability with Facts Device in the Competitive Power Market” Engineering, 2010, 2, 337-343 [7] Santiago Grijalva, Member, IEEE, Peter W.Sauer, Fellow, and James D.Weber, Member, IEEE “Enhancement of Linear ATC Calculations by the Incorporation of Reactive Power Flows” IEEE Transactions on Powersystems, Vol 18, No 2, May 2003 [8] Saloni, Meenakshi Dhakla “ATC Determination for Different Transactions Using ACPTDF” International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) Vol.3, Issue 1, Jan-Feb 2013 pp-431-435 [9] T Nireekshana, G Kesava Rao, S Siva Naga Raju “Enhancement of ATC with FACTS devices using Real-code Genetic Algorithm” Electrical Power and Energy 43 (2012) 1276-1284 [10] M.A Khaburi, M.R Haghifam “A probabilistic modeling based approach for Total Transfer Capability enhancement using FACTS devices” Electrical Power and Energy System 32 (2010) 12-16 65 Luan van [11] Enrique Acha, Fuerte-Esquivel Claudio R, Ambize-Perez H, AngelesCamacho C FACTS: Modeling and simulation in power networks John Wiley & Sons, Ltd.ISBN: 0-470-85271-2 [12] Sidhartha Panda, R.N.Patel, N.P.Padhy “Power System Stability Improvement by TCSC Controller Employing a Multi -Objective Genetic Algorithm Approach” International Journal of Intelligent Systems and Technologies 1;4 © www.waset.org fall 2006 [13] Ashwani Kumar, Jitendra Kumar “ATC determination with FACTS devices using PTDFs approach for multi-transactions in competitive electricity markets” Electric Power and Energy Systems 44 (2013) 308-317 [14] C K Babulal, P S Kannan “A Novel Approach for ATC Computation in Deregulated Environment” J, Electrical Systems 2-2 (2006): 146-161 [15] North American Electric Reliability Council (NERC) Available transfer capability definitions and determination NERC, report; June 1996 [16] Giáo trình giải tích mạng điện máy tính PGS.TS Quyền Huy Ánh, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM [17] Anwar S Siddiqui, Rashmi Jain, Majid Jamil and Gupta C P “Congestion management in high voltage transmission line using thyrister controlled series capacitors” Journal of Electrical and Electronics Engineering Research Vol 3(8), pp.151-161,October2011,Available online at http://www.academicjournals.org/JEEER , ISSN – 2141 – 2367 ©2011 Academic Journals [18] Ahmed D Alumran “Available Transfer Capability for Electric Power Markets: A Critical Appraisal” Massachusetts Institute of Technology, June 1998 Thông tin từ Internet [19] North American Electric ReliabilityCouncil (2007) Available Transfer Capability Definition and Determination http://www.nerc.com [20] The MathWorks, (Accelerating The Pace of Engineering and Science) (2006) MATLAB http://www.mathworks.com/products/matlab/ 66 Luan van PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng thông số nút hệ thống IEEE Bus Bus Bus type Vm (pu) Góc (Độ) Pd (MW) Qd (MVAr) Pg (MW) Qg (MVAr) Qmin (MVAr) Qmax (MVAr) Qsh (MVAr) 2 0 1.05 1.05 1.07 1 0 0 0 0 70 70 0 70 70 69.36 77.47 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 70 70 0 0 Phụ luc 2: Bảng thông số đường dây hệ thống IEEE Bus Nút đầu Nút cuối R(pu) X(pu) B/2(pu) Nấc MBA Giới hạn đường dây (MW) 1 2 2 3 5 6 0.1 0.05 0.08 0.05 0.05 0.1 0.07 0.12 0.02 0.2 0.1 0.2 0.2 0.3 0.25 0.1 0.3 0.2 0.26 0.1 0.4 0.3 0.02 0.02 0.03 0.03 0.01 0.02 0.025 0.025 0.01 0.04 0.03 1 1 1 1 1 40 80 60 40 60 30 90 70 100 20 40 Phụ lục 3: Tính tốn ATC trường hợp vận hành bình thường Bus Datas and Line Datas of Sample Six-Bus System basemva = 100; accuracy = 0.001; accel = 1.8; maxiter = 100;G=3; % Load Bus Slack Bus -Pv Bus % Bus Bus Voltage Angle -Load Generator Static Mvar % No code Mag Degree MW Mvar MW Mvar Qmin Qmax +Qc/-Ql busdata =[ 1 1.05 0.0 0 0.0 0.0 0.0 0.0 2 1.05 0.0 0 69.36 0.0 0.0 0.0 1.07 0.0 0 77.47 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 70 70 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 70 70 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 70 70 0.0 0.0 0.0 0] % Bus bus R X 1/2 B = for lines % nl nr p.u p.u p.u tr tap, thermal limit linedata=[ 0.1 0.2 0.02 40 0.05 0.2 0.02 80 67 Luan van 2 2 3 5 6 0.08 0.05 0.05 0.1 0.07 0.12 0.02 0.2 0.1 0.3 0.25 0.10 0.3 0.20 0.26 0.10 0.40 0.30 0.030 0.030 0.01 0.020 0.025 0.025 0.01 0.04 0.03 1 1 1 1 60 40 60 30 90 70 100 20 40]; Y Bus Formation [16] j=sqrt(-1); i = sqrt(-1); nl = linedata(:,1); nr = linedata(:,2); R = linedata(:,3); X = linedata(:,4); Bc = j*linedata(:,5); a = linedata(:,6); limit=linedata(:,7); nbr=length(linedata(:,1)); nbus = max(max(nl), max(nr)); Z = R + j*X; y= ones(nbr,1)./Z; %branch admittance for n = 1:nbr if a(n)