Nghiên ứu ứng dụng kỹ thuật điện tử ông suất để điều khiển hế độ làm việ ủa đường dây tải điện xoay hiều

293.3 Các giải pháp và thiết bị điều khiển công suất phản kháng trên đờng dây tryền tải điện ứng dụng thiết bị FACT trong hệ thống truyền tải điện xoay - chiều.. 92 Trang 6 các ký hiệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÙI VĨNH ĐÔNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI VĨNH ĐÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SĨ TỰ ĐỘNG HÓA KHÓA 2006-2008 Hà Nội, 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205051581000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -BÙI VĨNH ĐÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGYỄN VĂN LIỄN H Ni, 2008 Lời cam đoan Tôi Bùi Vĩnh Đông, học viên lớp Cao học Tự động hóa, Khoá 2006 2008 Đợc giúp đỡ hỡng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Liễn đà chọn thực đề tài luận văn có nội dung Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật điện tử công suất để điều khiển chế độ làm việc đờng dây tải điện xoay chiều Tôi xin cam đoan luận văn đợc thực thân dới hỡng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Liễn, với tài liệu đà đợc trích dẫn phần tài liệu tham khảo phần cuối luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2008 Học viên Bùi Vĩnh Đông Mục lục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vÏ Mở đầu ch¬ng 11 tỉng quan vỊ líi ®iƯn viƯt nam 11 Quy hoạch hệ thống điện Việt Nam đến năm 2020 11 1.1 Giai đoạn 2004 - 2010 11 1.2 Giai đoạn 2011-2020 12 Chơng trình phát triển lới điện truyền tải Việt Nam 13 Ch¬ng 15 c¸c chế độ làm việc đờng dây tải điện cao áp 15 2.1 Các chế độ làm việc hƯ thèng ®iƯn 15 2.2 Mất cân công suất tác dụng hệ thống điện 20 2.3 Khái niệm ổn định quan hệ cân công suất phản kháng với ổn định lới hệ thống, líi trun t¶i 20 2.3.1 ổn định 20 2.3.2 Quan hÖ công suất phản kháng - điện áp 21 ch¬ng 23 ứng dụng điện tử công suất để điều khiển thiết bị bù dọc bù ngang 23 3.1 Môc ®Ých cđa viƯc ®Ỉt bï 23 3.2 Bï däc vµ bù ngang đờng dây siêu cao áp 24 3.2.1 Bï däc: 24 3.2.2 Bï ngang: 29 3.3 Các giải pháp thiết bị điều khiển công suất phản kháng đờng dây tryền tải điện - ứng dụng thiết bị FACT hệ thống truyền tải điện xoay chiều 31 3.3.1 Mô hình thiết bị FACT 32 3.3.2 Các dạng thiết bị điều khiển FACTS 34 3.3.2.1 Các điều khiÓn ngang 34 3.3.2.2 Các điều khiển dọc 36 3.3.2.3 C¸c bé điều khiển tổ hợp dọc ngang 38 ch¬ng 41 m« hình nguyên lý hoạt động thiết bị bù däc cã ®iỊu khiĨn tcsc 41 4.1 Mô hình TCSC 41 4.2 Nguyên lý hoạt động kháng điều chỉnh Thyristor- TCR (Thyristor Controlled Reactor) 44 4.3 Kháng điều chỉnh Thyristor TCR (Thyristor Controlled Reactor) 45 4.4 Bï däc b»ng ®iƯn dung cã ®iỊu chØnh - TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor ) 54 4.4.1 M« h×nh TCSC 54 4.4.2 CÊu tróc ®iỊu khiĨn 61 4.4.2.1 S¬ ®å khèi vµ hƯ thèng ®iỊu khiĨn cđa TCSC 62 4.4.2.2 Sơ đồ khối hệ điều khiển phát xung cho thyristor TCSC 65 chơng 70 Khảo sát đặc tính lµm viƯc cđa TCSC 70 5.1 Thuật toán GA mô hình giảm bậc hệ thèng MIMO tun tÝnh sư dơng tht to¸n GA 70 5.1.1 Tãm t¾t 70 5.1.2 Giíi thiÖu 70 5.1.3 Mô tả thuật toán 72 5.2 ứng dụng Thuật toán GA khảo sát đặc tính làm việc TCSC 75 5.2.1 Mô hình hệ thống truyền tải máy phát điện 76 5.2.2 Mô hình hệ thống bù nối tiÕp ®iỊu khiĨn b»ng Thyristor (TCSC) 77 5.2.3 CÊu tróc cđa bé ®iỊu khiĨn TCSC 78 5.2.4 Các vấn đề liên quan đến xây dựng công thức 79 5.2.5 Kh¸i qu¸t vỊ tht to¸n di chun (genetic algorithm - GA) 80 5.2.6 KÕt qu¶ 82 5.2.6.1 Trờng hợp 1: Nhiễu gây lỗi pha 84 5.2.6.2 Trêng hỵp 2: Sù nhiễu loạn lới truyền tải 88 5.2.6.3 Trờng hợp 3: Các nhiễu loạn nhỏ tác động 92 5.3 Mô tác dụng điều khiển TCSC đờng dây truyền tải ®iƯn xoay chiỊu trêng hỵp sù cè pha chạm đất 94 5.3.1 Xây dựng sơ đồ mạch mô 94 5.3.2 Kết mô 97 5.3.2.1 Chế độ bình thờng 97 5.3.2.2 Trêng hỵp sù cè chạm đất pha thời gian ngắn, không cã bé ®iỊu khiĨn TCSC 98 5.3.2.3 Trêng hỵp sù cè chạm đất pha thời gian ngắn, có bé ®iỊu khiĨn TCSC 99 5.3.2 NhËn xÐt 101 Tài liệu tham khảo 103 Tãm t¾t luËn văn thạc sỹ 104 summary 105 c¸c ký hiƯu, chữ viết tắt CĐXL Chế độ xác lập CĐQĐ Chế độ độ HTĐ Hệ thống điện TBA Trạm biến áp ĐDSCA Đờng dây siêu cao áp FACTS Flexible AC Transmission System Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt GA Genetic algorithm - Thuật toán di chun SMIB Single machine infinite bus – HƯ thèng trun tải không dùng máy phát STATCOM Static Synchronous Compensator Thiết bị bù ngang điều khiển Thyristor SVC Static Var Compensator – ThiÕt bÞ bï tÜnh cã ®iỊu khiĨn b»ng Thyristor SSSC Static Sychronous Series Compensation - Máy bù đồng tĩnh TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor Bù tụ nối tiếp đợc điều khiển Thyristor TCR Thyristor Controlled Reactor - Kháng điện điều chỉnh thyristor UPFC Unified Power Flow Controller Thiết bị điều khiển công suất tổ hợp Danh mục bảng Chơng Bảng B1.1 Tổng công suất nguồn điện Việt Nam giai đoạn 2004-2010-2020 Bảng B1.2 Dự kiến phát triển lới 500kV giai đoạn 2000-2020 Chơng Bảng B3.1 Các dạng thiết bị FACTS Chơng Bảng B4.1 Đặc điểm vùng làm việc Danh mục hình vẽ Chơng Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản Hình 2.2 Sơ đồ hoán vị pha Chơng Hình 3.1 Mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp đờng dây Hình 3.2 Đồ thị véctơ U I đờng dây có tụ bù dọc Hình 3.3 Đặc tính P() ứng với trờng hợp tụ bù dọc có tụ bù dọc Hình 3.4 ảnh hởng vị trí bù dọc đờng dây Hình 3.5 Thiết bị FACT dạng A Hình 3.6 Thiết bị FACT dạng B Hình 3.7 Thiết bị FACT dạng C Hình 3.8 Sơ đồ sợi STATCOM Hình 3.9 Sơ đồ SVC Hình 3.10 Sơ đồ sợi UPFC Hình 3.11 Sơ đồ TCPST Chơng Hình4.1 Mô hình TCSC Hình 4.2 : Sự thay đổi điện kháng TCSC với góc mở a Hình 4.3 Nguyên lý cấu tạo thyristor Hình 4.4 Dạng sóng mạch trở điều khiển thyristor Hình 4.5 (a) phần tử TCR; (b) dạng sóng dòng áp TCR Hình 4.6 Hình dáng dòng áp TCR góc mở a =1200 Hình 4.7 Đặc tính điều chỉnh liên tục TCR Hình 4.8 đặc tính điều khiển TCR Hình 4.9 Sóng tín hiệu dòng điện TCR Hình 4.10 Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt a Hình 4.11 Mô hình mạch TCSC biểu thị tơng đơng Hình 4.12 Mô hình TCSC (a) Mô hình bản; (b) Mô hình thực tế Hình 4.13 Mạch tơng đơng TCSC đơn giản Hình 4.14 : Sự thay đổi điện kháng TCSC với góc mở a Hình 4.15 Sơ đồ khối điều khiển góc mở Hình 4.16 Sơ đồ điều khiển điện kháng tổng TCSC Hình 4.17 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển TCSC Hình 4.18 Sơ đồ khối hệ điều khiển phát xung cho thyristor TCSC Hình 4.19 Sơ đồ khối hệ điều khiển phát xung cho thyristor TCSC có cải thiện Hình 4.20 Sơ đồ khối hệ điều khiển phát xung cho thyristor TCSC có cải thiện Chơng Hình 5.1 Sơ đồ thuật toán GA Hình 5.2 Hệ thống truyền tải máy phát điện với TCSC Hình 5.3 Module TCSC Hình 5.4 Cấu trúc điều khiển TCSC Hình 5.5 sơ đồ thuật toán di chuyền Hình 5.6 Mổ mô hình SMIB có dùng điều khiển TCSC Hình 5.7 Mô hình mô tính toán i d, i q, E d, E q P e Hình 5.8 Sự biến đổi Góc Rotor máy phát đồng có điều khiển TCSC nhiễu gây lỗi pha chu kỳ Hình 5.9 Sự biến đổi độ lệh tốc độ Dw trờng hợp Hình 5.10 Sự biến đổi công suất điện Pe trờng hợp Hình 5.11 Sự biến điện áp E d trờng hợp Hình 5.12 Sự biến điện áp E q trờng hợp Hình 5.13 Sự biến đổi điện áp E fd trờng hợp Hình 5.14 Sự biến đổi điện áp đầu cuối V t trờng hợp Hình 5.15 Sự biến đổi dòng điện Id trờng hợp Hình 5.16 Sự biến đổi dòng điện Iq trờng hợp Hình 5.17 Sự biến đổi XTCSC trờng hợp Hình 5.18 Sự biến đổi Góc Rotor máy phát đồng Hình 5.19 Sù biÕn ®ỉi cđa ®é lƯh tèc ®é Dw trờng hợp Hình 5.20 Sự biến đổi công suất điện Pe trờng hợp Hình 5.21 Sự biến điện áp E d trờng hợp Hình 5.22 Sự biến điện áp E q trờng hợp Hình 5.23 Sự biến đổi điện áp E fd trờng hợp Hình 5.24 Sự biến đổi điện áp đầu cuối V t trờng hợp Hình 5.25 Sự biến đổi dòng điện Iq trờng hợp Hình 5.26 Sự biến đổi XL trờng hợp Hình 5.27 Sự biến đổi Góc Rotor máy phát đồng trờng hợp Hình 5.28 Sù biÕn ®ỉi cđa ®é lƯh tèc ®é Dw trờng hợp Hình 5.29 Sự biến đổi công suất điện Pe trờng hợp Hình 5.30 Sự biến đổi điện áp đầu cuối V t trờng hợp Hình 5.31 Sự biến đổi XTCSC trờng hợp Hình 5.32 Mạch mô hệ thống truyền tải bù nối tiếp Hình 5.33 Cấu trúc Module bé bï nèi tiÕp TCSC H×nh 5.34 CÊu tróc khâu bù pha Hình 5.35 Cấu trúc khâu Energy & Gap firing Hình 5.36 Đồ thị điện áp ba pha lới truyền tải chế độ bình thờng Hình 5.37 Đồ thị dòng điện ba pha lới truyền tải chế độ bình thờng Hình 5.38 Đồ thị dòng điện ba pha lới truyền tải điểm B1 Hình 5.39 Đồ thị điện áp dòng điện ba pha lới truyền tải điểm B2 Hình 5.40 Đồ thị điện áp ba pha lới truyền tải điểm B1 Hình 5.41 Đồ thị dòng điện ba pha lới truyền tải điểm B1 Hình 5.42 Đồ thị điện áp dòng điện ba pha lới truyền tải điểm B2