54 Trang 7 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CSPK Cơng suất phản kháng HTĐ Hệ thống điện CSTD Cơng suất tác dụng MBA Máy biến áp FACTS Flexible AC Transmission System DC 16TDirect cu
TRỊNH QUỐC HƯNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRỊNH QUỐC HƯNG KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG HỆ THỐNG ĐIỆN TỐI ƯU HĨA CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN KHOÁ 2010B Hà Nội – 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205309561000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRỊNH QUỐC HƯNG TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : hệ thống điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN BÁCH Hà Nội – 2011 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HĨA CSPK TRONG HTĐ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết tính tốn xác, trung thực Cơng trình chưa cơng bố tạp chí khoa học Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nêu phần phụ lục Trịnh Quốc Hưng Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo trường Đại học bách khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức quý báu để em hồn thành luận văn Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trần Bách tận tình hướng dẫn, động viên em suốt trình thực luận văn Xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thực luận văn Vì thời gian có hạn vấn đề nghiên cứu nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiết sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô, đồng nghiệp bạn bè quan tâm! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 – 2011 Trịnh Quốc Hưng Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU Chương 1: CÂN BẰNG CSPK TRONG HTĐ 1.1 Khái niệm CSPK 1.1.1 Xét mạch điện trở 1.1.2 Xét mạch cảm 1.1.3 Xét mạch dung 1.1.4 Mạch r-L-C 1.2 Nguồn cấp tiêu thụ CSPK 1.2.1 Nguồn cấp CSPK 1.2.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 1.3 Cân CSPK hệ thống điện 1.3.1 Ảnh hưởng CSPK đến điện áp 1.3.2 Cân CSPK 1.3.3 Điện áp HTĐ 11 Chương 2: CÁC THIẾT BỊ BÙ CSPK TRONG HTĐ 14 2.1 Tụ bù dọc 14 2.2 Kháng bù ngang 16 2.3 Tụ bù ngang 17 2.4 Các thiết bị bù có điều khiển 18 2.4.1 CÁC DẠNG CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ FACTS 20 2.4.2 Thiết bị bù công suất phản kháng kiểu tĩnh(SVC) 24 2.5 NHẬN XÉT 26 2.6 KẾT LUẬN 27 Chương 3: BÀI TOÁN BÙ CSPK TRONG HTĐ 28 3.1 Giới thiệu toán bù CSPK 28 Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ 3.2 Các thuật toán tối ưu 29 3.2.1 Phương pháp cổ điển điều độ CSPK 30 3.2.1.1 Cân CSPK 30 3.2.1.2 Điều độ kinh tế CSPK 31 3.2.2 Ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn tối ưu hóa CSPK: 36 3.2.2.1 Mơ hình tối ưu hóa CSPK 36 3.2.2.2 Phương pháp quy hoạch tuyến tính có độ nhạy 38 3.2.3 Phương pháp NLONN 39 3.2.3.1 Vị trí đặt bù CSPK 40 3.2.3.2 Điều khiển tối ưu CSPK 43 3.2.3.3 Phương pháp giải 45 3.2.4 Thuật tốn cải tiến giải tốn tối ưu hóa CSPK 45 3.2.4.1 Mơ hình toán học 45 3.2.4.2 Thuật toán tối ưu cải tiến với tốn tối ưu hóa đa mục tiêu 46 3.2.5 Tối ưu hóa CSPK thuật tốn SWARM 49 Chương 4: Ứng dụng HTĐ 14 nút IEEE HTĐ Việt Nam 51 Giới thiệu phần mềm PSS/E 51 1.1 Tối ưu hóa trào lưu cơng suất với PSS/E 53 1.2 Mô đại lượng điều khiển trào lưu công suất 54 1.3 Mở rộng mô OPF 58 Ứng dụng cho ví dụ IEEE 14 nút 61 TÍNH TỐN CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 220 -500 KV VIỆT NAM 74 KẾT LUẬN CHUNG 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CSPK HTĐ CSTD MBA FACTS DC AC SVC IEEE OPF CĐXL CĐSC Công suất phản kháng Hệ thống điện Công suất tác dụng Máy biến áp Flexible AC Transmission System Direct current Alternating current Static VAR compensator The Institute of Electrical and Electronics Engineers Optimal Power Flow Chế độ xác lập Chế độ cố T 61 T 61 T 61 Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HĨA CSPK TRONG HTĐ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Dịng điều hịa hàm sin dạng i (t ) = I m sin(ωt + ϕ ) Hình 1-2: Phản ứng nhánh trở kích thích điều hịa Hình 1-3: Phản ứng nhánh cảm kích thích điều hịa Hình 1-4: Phản ứng nhánh dung kích thích điều hịa Hình 1-5: Phản ứng nhánh r-L-C kích thích điều hịa Hình 2-1: Đồ thị véc tơ điện áp 14 Hình 2-2: Kháng bù ngang 16 Hình 2-3: Một số thiết bị FACTS điển hình 20 Hình 2-4: Cấu tạo SVC 25 Hình 2-5: Đặc tính U-I a) SVC; b) STATCOM 26 Hình 4-1: Sơ đồ khối chương trình PSS/E 52 Hình 4-2: Sơ đồ hệ thống 14 nút IEEE 61 Hình 4-3: Điện áp nút trước sau tối ưu chế độ xác lập 70 Hình 4-4: Điện áp nút trước sau tối ưu chế độ cố 72 Hình 4-5: Tổn thất chế độ 72 Hình 4-6: Sơ đồ hệ thống điện Việt Nam 75 Hình 4-7: Sơ đồ hệ thống điện 220- 500kV Việt Nam 76 Hình 4-8: Giá trị điện áp nút CĐXL trước sau tối ưu 77 Hình 4-9: Điện áp chế độ cố trước sau tối ưu 78 Hình 4-10: Tổn thất công suất chế độ 79 Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1: Các dạng thiết bị FACTS 19 Bảng 2-2: So sánh chức thiết bị bù có điều khiển 26 Bảng 4-1: Thông số nút hệ thống điện 14 nút IEEE 62 Bảng 4-2: Thông số nhánh hệ thống điện 14 nút IEEE 62 Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA CSPK TRONG HTĐ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong năm gần đây, với tăng trưởng mạnh mẽ kinh tế, nhu cầu sử dụng điện tăng lên nhanh chóng Để đáp ứng phát triển kinh tế EVN cho xây thêm đường dây 500kV mạch Pleiku – Phú Lâm, Pleiku – Dung Quất – Đà Nẵng – Hà Tĩnh trạm biến áp 500kV Tân Định, Hà Tĩnh, Nho Quan, Thường Tín Cùng với tăng lên không ngừng quy mô phức tạp vận hành hệ thống điện Việt Nam với trao đổi công suất lớn hai miền Bắc- Nam thông qua đường dây liên kết từ Bắc đến Nam Do vậy, vấn đề điều phối luồng công suất hợp lý, đảm bảo cung cấp điện, giảm tổn thất điện năng, nâng cao ổn định- kinh tế làm hệ thống vận hành tin cậy vấn đề cấp thiết Lịch sử nghiên cứu: Trên sở nghiên cứu thuật tốn tối ưu hóa ứng dụng giải tốn tối ưu hóa CSPK hệ thống điện từ báo cáo, tài liệu cơng bố Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Đề tài “Tối ưu hóa CSPK HTĐ” trình bày Các phương pháp giải tốn tối ưu cơng suất phản kháng hệ thống điện ứng dụng Tiến hành đánh giá phương án vận hành CĐXL CĐSC trường hợp bình thường sử dụng thuật tốn tối ưu Áp dụng chạy mô phần mềm PSS/E phiên 29 ứng dụng cho hệ thống điện 14 nút IEEE hệ thống điện Việt Nam Các luận điểm đóng góp mới: Với mục đích trên, nội dung luận văn bao gồm: Cân công suất phản kháng hệ thống điện Các thiết bị bù công suất phản kháng hệ thống điện Bài toán bù tối ưu công suất phản kháng hệ thống điện Ứng dụng hệ thống điện Học viên: Trịnh Quốc Hưng Lớp: 10BKTĐHTĐ