Việc tăng hoặc giảm điện kháng của đường dây có hiệu quả lớn đối với việc điều khiển dòng công suất tác dụng.. ữ ớ Trang 7 • Bơm nguồn điện áp dọ ườc đ ng dây và cùng góc lệch với véc t
C ác thi ế t b ị điề u khi ển FACTS cơ bả n
H thệ ống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission
Here is a rewritten paragraph that complies with SEO rules:"Hệ thống truy nhập dòng điện xoay chiều kết hợp với các thiết bị điện tử công suất và các thiết bị điều khiển tĩnh khác để tăng cường khả năng điều khiển và tăng khả năng truy xuất tín hiệu công suất Nhờ đó, hệ thống này có thể nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các ứng dụng công nghiệp, đồng thời giảm thiểu rủi ro và tăng cường an toàn trong quá trình vận hành."
Nói chung, các thiết bị điề u khi n FACTS có th chia ra làm 4 loể ể ại sau:
- Thi t b u khiế ị điề ển dọc (n i ti p) ố ế
- Thi t b u khi n ngang (song song) ế ị điề ể
- Thi t b u khiế ị điề ển kết hợp n i ti p-n i ti p ố ế ố ế
- Thi t b u khiế ị điề ển kết hợp n i ti p-song song ố ế
1.3.1 Thiết bị điều khiển nối tiếp (hình 1.2):
Thiết bị điều khiển nối tiếp có thể là điện kháng thay đổi hoặc nguồn điện khác, được sử dụng để điều chỉnh công suất trên các thiết bị điện Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên việc đưa vào một điện áp nối tiếp với đường dây Khi điện áp vuông pha với dòng điện, thiết bị chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng Tuy nhiên, bất kỳ mối quan hệ pha nào khác sẽ ảnh hưởng đến việc điều chỉnh công suất tác dụng.
1.3.2 Thiết bị điều khiển song song (hình 1.3):
Thiết bị điều khiển song song có thể bao gồm một điện kháng, một nguồn có khả năng thay đổi giá trị, hoặc sự kết hợp của cả hai loại thiết bị này.
Tất cả các thiết bị điều khiển song song đều cung cấp thêm một nguồn dòng tại điểm kết nối với đường dây Tương tự như thiết bị điều khiển nối tiếp, thiết bị điều khiển song song chỉ cung cấp công suất phần kháng khi dòng điện vuông pha với điện áp pha Mối quan hệ pha khác nhau sẽ ảnh hưởng đến việc điều chỉnh công suất tác dụng.
1.3.3 Các thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp- nối tiếp (hình 1.4):
Có thể sử dụng sự kết hợp của các bộ điều khiển nối tiếp riêng lẻ, không phối hợp trong hệ thống nhiều đường dây truyền tải, hoặc một bộ điều khiển khép kín, trong đó bộ điều khiển nối tiếp bù công suất phản kháng độc lập cho mỗi đường dây nhưng cũng truyền công suất tác dụng giữa các đường dây Khả năng truyền công suất tác dụng của bộ điều khiển nối tiếp-nối tiếp khối giúp cân bằng cả công suất phản kháng và tác dụng trên đường dây, từ đó tối đa hóa khả năng sử dụng của đường dây.
Cụm từ "kết hợp" trong ngữ cảnh này ám chỉ việc tất cả các đầu ra của các bộ chuyển đổi trong bộ điều khiển được nối với nhau, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng tác động.
Hình 1.4: Bộ điề u khi n k t hể ế ợp nố ếi ti p – n i ti p ố ế
1.3.4 Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp- song song (hình 1.5):
Là sự ết hợp của các bộ điều khiển nối tiếp và song song, được điều khiển theo k
Bộ điều khiển có thể được kết hợp giữa hai phương thức nối tiếp và song song, cho phép dòng điện được đưa vào hệ thống một cách hiệu quả Khi hai loại bộ điều khiển này hoạt động cùng nhau, sẽ xảy ra sự trao đổi công suất giữa chúng thông qua đường dẫn công suất, tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Hình 1.5: Bộ điề u khi n k t hể ế ợp nố ếi ti p- song song
1.4 Các l ợ i ích và ứ ng d ụ ng c a thi t b ủ ế ị điề u khi n FACTS: ể
Các thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission Systems) có nhiều chức năng và mang lại hiệu quả khác nhau, nhưng chúng đều mang lại những lợi ích cơ bản như cải thiện chất lượng điện năng, tăng cường khả năng truyền tải và ổn định hệ thống điện Những thiết bị này giúp điều chỉnh dòng điện, giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy cho lưới điện.
- Điều khiển dòng công suất theo yêu c u ầ
Tăng khả năng tải của đường dây điện đến mức tối đa có thể chịu đựng, bao gồm cả trong thời gian ngắn hạn và theo mùa, là điều cần thiết Việc này có thể đạt được bằng cách vượt qua các giới hạn hiện tại và phân chia công suất giữa các đường dây dựa trên khả năng tải của chúng Đồng thời, cần lưu ý rằng khả năng chịu nhiệt của đường dây có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào điều kiện môi trường và tải trọng mà nó mang.
Để nâng cao độ an toàn của hệ thống, cần tăng giới hạn ổn định quá độ, hạn chế dòng ngắn mạch và quá tải, giảm bớt tình trạng mất điện và cản dao động điện cơ của hệ thống điện và thiết bị động cơ.
- Tạo mối quan hệchặt chẽ ơn giữa các công ty và các vùng lân cận vì thế ả h gi m yêu c u ngầ ược về phát điệ ổn t ng cho c ả2 phía.
- T o ra kh ạ ả năng linhhoạ ơt h n cho việc đặt thêm các nhà máy m i ớ
- Giảm dòng công suất phản kháng, do đó cho phép đường dây mang được công su t tác d ng lấ ụ ớn hơn
- Tăng khả năng sử ụ d ng cho nhà máy có chi phí phát thấp nhất
Các lợi ích này có s x p ch ng lên nhau Trong thự ế ồ ực tế, m i lo i thi t b FACTS s ỗ ạ ế ị ẽ mang 1 hoặc 2 chức năng chính trên.
Các thiết bị bù d reactive và ngang trên đường dây tải điện xoay chiều đều có đặc điểm chung là nâng cao độ tin cậy trong vận hành hệ thống điện Tuy nhiên, mỗi loại thiết bị lại có những đặc điểm riêng biệt Tùy thuộc vào yêu cầu trong từng hoạt động của hệ thống điện, như điều chỉnh điện áp, kiểm soát công suất, nâng cao độ ổn định hay giảm dao động công suất trên đường dây, việc lựa chọn các thiết bị bù cần phải được thực hiện một cách hợp lý theo chế độ vận hành.
Sau đây là bảng t ng k t so sánh các chổ ế ức năng của m t s thi t b FACTS ộ ố ế ị
B ng 1.1: So sánh hi u qu u khi n cả ệ ả điề ể ủa mộ ốt s thi t b ế ịFACTS.
FACTS Điề u khi n trào ể l u công su t ư ấ Điề u khi n ể điệ n áp Ổn định quá độ Ổn định độ ng
Chống dao độ ng công su t ấ
TCSC xx x xxx xxx xx
UPFC xxx xxx xx xx xx
TCPAR xxx xx xx x xx
Ghi chú: x – bình th ng, xx – t t, xxx – r ườ ố ấ t t ố t.
- Các ứng d ng tr ng thái xác l p và trụ ạ ậ ạng thái động của FACTS:
Bảng 1.2 trình bày các ứng dụng trạng thái tĩnh, tập trung vào các vấn đề như giới hạn điện áp, giới hạn nhiệt độ, ngăn chặn dòng công suất vòng, và cải
B ng 1.2ả : Các ứng d ng tr ng thái ụ ạ xác lập c a FACTS ủ
V ấ n đ ề Nguyên nhân Gi ả i pháp i ph ụ c h ồ Gi ả i pháp truy ề n th ng ố Thi ế t b ị
Các giới h ạn điệ n áp Điệ n áp th p m ức ấ ở ph t ụ ả i cao
Cung c ấ p công su ấ t ph n kháng ả T r ụ ẽ nhánh, tụ ối tiế n p SVC,TCSC
STATCOM Điệ n áp cao ở m ức ph t ụ ả i th ấ p
Cung c ấ p công su ấ t ph n kháng ả Đóng cắt đườ ng dây EHV và/ho ặc tụ ẽ r nhánh SVC,TCSC
H p th công su ấ ụ ất ph n kháng ả Chuy ển mạch tụ ạ m ch r , ẽ thi t b ph n kháng r ế ị ả ẽ nhánh SVC,TCSC
V ấ n đ ề Nguyên nhân Gi ả i pháp i ph ụ c h ồ Gi ả i pháp truy ề n th ng ố Thi ế t b ị
FACTS Điệ n áp cao kéo theo m ất điệ n
H p th công su ấ ụ ất ph n kháng ả B ổ sung thiết bị ph ản kháng, m ắ c r ẽ nhánh SVC,TCSC
B o v ả ệ thi ế t b ị B sung ch ng sét ổ ố SVC Điệ n áp th p ấ và quá tải
Cung c ấ p công su ấ t ph n kháng ả Chuy ể n m ạ ch t ụ , thi ế t b ị kháng r ẽ nhánh, tụ ối tiế n p SVC
STATCOM Ngăn ngừ a quá t i Thi t b kháng n i tiếp PAR TCPAR,TCS ả ế ị ố C Điệ n áp th p ấ và quá tải
Cung c ấ p công su ấ t ph n kháng và ả gi ớ i h ạ n quá t i ả Phối hợp 2 hay nhi ều thiết bị TCSC, UPEC
Quá t ải đườ ng dây hoặc máy bi ế n áp Giả m quá t i ả
B ổ sung đườ ng dây ho ặ c máy biến áp TCSC,UPFC
B ổ sung thi ế t b ị kháng n ố i ti ế p SVC,TCSC
C ắt mạ ch (đườ ng dây) song song
Gi ớ i h ạ ả n t i c ủ a m ạ ch (đ ườ ng dây) B ổ sung t ụ , thi ế t b ị kháng n ối tiế p UPFC,TCSC
Các dòng công su ấ t chạy vòng
Chia tả ườ i đ ng dây song song Điề u ch nh ỉ ph n kháng n ả ối ti ế p
B ổ sung t ụ / thi ế t b ị kháng n ối tiế p UPFC,TCSC Điề u ch nh ỉ góc pha B sung PAR ổ TCPAR,UPF
S p x ắ ế p l ạ i m ạ ng ho ặc sử ụng các d
PAR, t ụ / thi ế t b ị ph n n i ả ố ti ế p TCSC,UPFC
SVC,TCPAR Đả o ng c ượ hướng của dòng công suất Điề u ch nh ỉ góc pha PAR TCPAR,UPF
Dòng s c ự ố của máy cắt v t quá ượ
Giới hạn dòng ng n m ắ ạ ch B ổ sung thiết bị ph ả n n i ố ti ế p, máy c ắ t m i ớ SCCl,UPFC
C ng ộ h ng ưở đồ ng b ộ H h ng ư ỏ Lo ạ i b ỏ các dao động Bù n ố i ti ế p NGH,TCSC
B ả ng 1.3: Các ứ ng d ụ ng tr ạng thái độ ng c a FACTS ủ
V ấ n đ ề Lo ạ i h ệ th ố ng Hi ệ u ch nh c ỉ ầ n thi ế t Gi ả i pháp truy ề n th ố ng Thi ế t b ị FACTS Độ ổn đị nh quá độ
Thiết bị kích đáp ứ ng cao, t n ụ ối tiế p
A, D H ấ p th ụ năng lượng độ ng năng Điệ n tr hãm, m van ở ở (tu ố c bin) nhanh
B,C,D Điề u khi n lu ng t ể ồ ải độ ng HVDC TCPAR,UPFC
A Làm tắt dần các dao dộng
Thiết b ị kích, thi ế t b ị ổ n đị nh h th ệ ống điệ n (PSS)
B,D Làm nh ụ t các dao d ộ ng t n s p ầ ố th ấ
Thi ế t b ị ổn đị nh h ệ th ống điệ n (PSS) SVC,TCPAR,UPFC
, NGH,TCSC STATCOM Điề u khi n ể điện áp sau các hi ệ n tượ ng ng u ẫ nhiên
A,B,D H ỗ trợ điện trạng thái động
UPFC Điề u khi n dòng công su t ể ấ trạng thái động
H tr ỗ ợ điện áp và điều khiển dòng công suất tr ạng thái độ ng
A,B,C,D Gi ả m tác đ ộ ng c a hi n ủ ệ tượ ng ng u nhiên ẫ
Các đườ ng dây song song SVC,TCSC
STATCOM,UPFC Ổn đị nh điệ n áp
B,C,D Bơm công suấ t ph n ả kháng
UPFC Các hành độ ng đi ề u khi n ể m ng ạ
LTC, đóng lại, các điều khi ển HVDC
A Máy phát điệ n vùng sâu, vùng xa – Các đườ ng dây hình tia (VD ở Namibia)
B Các khu v ự c k ế t n i v ố ớ i nhau (VD Brazil)
C M ng ki ạ ể u lư ới đan chặ t (VD ở Tây Âu)
D M ng ki ạ ể u lư i đan l ớ ỏ ng (VD ở Queensland, Úc)
BESS = Hệ thống tích năng lượ ng d ng acqui ạ
HVDC = Dòng m ộ t chi ề u cao áp
LTC = Thi ết bị ạ ấ n p l y đ ầ u ra máy bi n áp- T i ế ả
NGH = Thi ế t b ị làm nh ụ t Hingorani
PAR = Thiết bị điề u khi n Pha- góc ể
SCCL = Thi ế t b ị ạ h n ch ế dòng siêu d n ẫ
SMES = Lưu trữ năng lượng điệ ừ n t siêu d n ẫ
STATCOM = Máy bù đồ ng b tĩnh ộ
TCPAR =Thi ế t b ị điề u ch ỉnh góc pha điề u khi n b ể ằ ng thyristor
TCSC = Tụ ối tiếp điều khiể n n b ng thyristor ằ
TCVL = thi ế t b ị ạ h n ch ế điện áp điề u khi n b ng thyristor ể ằ
TSBR = Điện trở chuyển mạ ch b ng thyritor ằ
TSSC = T ụ ố n i ti ế p chuy ể n m ạ ch b ằ ng thyristor
UPFC = Thiết bị điề u khi ển luồ ng công su ất hợp nhấ t
Tác dụng của Bộ điề u ch nh góc pha 16 ỉ 1 Điề u khi n dòng công suể ấ ằ t b ng B ộ ềđi u ch nh góc pha 16 ỉ 2 Điề u khi n dòng công suể ấ t ch y vòng (công su t tác d ng và công su t ph n kháng) 19 ạấụấả 3 C ả i thi ệ n s ự ổn định quá độ ớ v i B ộ điề u ch nh góc pha: 22 ỉ 4 Giảm sự dao động công suất bằ ng B ộ điề u ch nh góc pha: 23 ỉ 2.3 Tóm tắt chức năng của Bộ điề u ch nh góc pha 25 ỉ 2.4 Mô hình hóa b ộ điề u ch ỉnh góc pha trong lướ i đi ệ n
Bộ điều chỉnh góc pha đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh công suất truyền tải, giúp giải quyết các vấn đề như quá tải và non tải trên các đường dây trong hệ thống điện Thiết bị này được sử dụng để điều chỉnh dòng công suất tác dụng, đảm bảo rằng các đường dây hoạt động trong giới hạn cho phép
- Nâng cao ổn định điện áp, ổn định tĩnh cũng như ổn định động của toàn hệ th ng ố
Giảm lượng công suất dự trữ trong toàn hệ thống giúp tối ưu hóa khả năng huy động công suất từ nhiều nguồn phát, đặc biệt khi các hệ thống lớn liên kết
Giảm chi phí vận hành và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện là mục tiêu quan trọng, đồng thời cải thiện khả năng vận hành linh hoạt của hệ thống điện thông qua việc tối ưu hóa công suất chung của hệ thống điện.
- Tăng tính kinh tếchung và hiệu quả ậ v n hành của hệ ống điệ th n do tận dụng được các ngu n phát có giá thành s n xuồ ả ất điện năng thấp
Trước đây, thiết bị điều khiển dòng công suất thường thiếu tính năng tự động điều chỉnh hoặc chỉ điều chỉnh chậm và nhảy bậc Sự phát triển của thyristor công suất lớn và các thiết bị FACTS (Hệ thống truyền tải AC linh hoạt), bao gồm bộ điều chỉnh góc pha, đã nâng cao hiệu quả trong việc vận hành hệ thống điện.
2.4 Mô hình hóa b ộ đ ề i u ch ỉnh góc pha trong lưới điệ n
2.4.1 Mô hình máy biến áp điều chỉnh
Máy biến áp điều chỉnh (RT) bao gồm hai MBA ghép song song và nối tiếp với lưới điện MBA song song thông qua mạch biến thất, trong khi công suất của MBA nối tiếp được bù bởi mạch song song Tổng thể thiết bị không trao đổi công suất với hệ thống điện, được mô tả bằng công thức Sk = Sk’ Do đó, RT có thể được coi là một MBA lý tưởng.
Hệ số biến áp phức của RT được ký hiệu là t, và mạch điện thay thế được thể hiện trong hình 2.9b với nguồn áp nhánh Vse và nguồn dòng sun I sh Tổng dẫn y biểu diễn thông số của đường dây k m nối với nút k thông qua RT, trong đó có thể đưa vào y một phần biểu diễn điện kháng của RT Toàn bộ mạch k m có ma trận tổng dẫn nút tương tự như của MBA lý tưởng kết hợp với tổng dẫn y.
Để biểu diễn đồ thị chứa trọng số, ma trận (2.13) được sử dụng, dẫn đến việc ma trận tổng dẫn nút của lưới trở nên không đối xứng và phụ thuộc vào thời gian t.
Dòng nút của nhánh k m với RT đặt ở nút k suy từ ma trận tổng dẫn nút (- 2.13):
Nếu không có RT đặt trong nhánh thì các dòng này là:
Do đó ta nói dòng nút tương đương của RT là đại lượng (hình 2.9c):
Còn CS nút tương đương của RT là:
Thông số RT là hệ số biến áp phức t, bao gồm môđun và góc pha, được biểu diễn dưới dạng t = ∠t θ Hệ số này có chức năng nâng điện áp phức đầu ĐD Vk lên mức V'k = tVk Ngoài ra, thông số đặc trưng cho điện áp chèn cũng có thể được sử dụng, với Vse = rVk, trong đó r = r ∠γ.
V = tV = V + V = V + rV suy ra quan hệ giữa hai thông số này (hình 2.10):
1 sin sin cos 1 cos tan sin
Như vậy (2.17) có thể viết:
Khi xét nhánh chứa RT nằm trong lưới thì dòng nút Ik, Im trong phương trình (2.14) và (2.15) trở thành dòng nhánh này I km = I 0 km − I RT k , Ikm= I 0 km− I RT k
Chuyển sang CS ta có CS nhánh ở phía k, đi từ k tới m là: θ t r γ
Hình 2.10: Bi u di n các thông s c a RT ể1 ễ ố ủ y
Hình 2.9 : Mô hình MBA điều chỉ nh k’ k k’ m
S V I tV tV V y tV tV V g jb (2.20) Đây cũng chính là CS tại điểm k’ (điểm đầu ĐD)
2 2 sin ) cos ) cos ) sin ) km k k m km km km k k m km km
(2.21) Tương tự CS phía nút m, đi từ m đến k:
2 2 ˆ ˆ ( ˆ ) ˆ sin( ) cos( ) cos( ) sin( ) mk m mk m m k mk k m km km m mk k m km km m
Trường hợp phổ biến của RT là máy điều chỉnh pha (PS: Phase Shifter; phiên bản điện tử là TCPS, TCPR) Thiết bị này thường có điện áp chèn vuông góc với điện áp điều động (ĐD), với góc lệch γ ± = 90 độ.
(ở đây góc θ kể cả dấu: nếu điều chỉnh giảm góc điện áp đầu ĐD thì γ - 90= 0 và < 0) θ
Như vậy PS chỉ còn 1 thông số (góc điều chỉnh θ hay điện áp chèn V se ) CS nút tương đương của PS tính từ (2.19) trở thành:
(2.24) trong đó V se = jrV k với r = tanθ θ ( < 0 và r < 0 nếu điều chỉnh giảm góc) Gọi là góc của tổng trở 1/y, công thức trên dẫn đến:ψ
( sin cos ) k PS k k m km k k m km km
( sin cos ) m PS k m km k m km km
(r < 0 khi điều chỉnh giảm góc)
CS nhánh, chẳng hạn phía nút k: δ θ δ θ θ θ δ θ δ θ θ θ
2 2 2 cos ) sin ) cos cos cos ) sin ) cos cos
[ ( ( ] k k m km km km k k m km km km
(2.27) ( θ< 0 khi điều ch nh gi m góc) ỉ ả
Phương pháp Newton -Raphson
3.2.1 Phương trình lặp Newton-Raphson
Hệ phương trình phi tuyến của chế độ xác lập ở áp dụng được thể hiện qua r(x)=0 Đối với phương trình công suất dòng, r là vect hàm biểu diễn sai số công suất nút.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét công thức P Q = r P (3.5), trong đó P và Q là công suất đã cho của nút, còn p và q là hàm của điện áp nút Áp dụng vào hệ phương trình cân bằng công suất nút, ta có các phương trình tuyến tính hóa cần giải bằng phương pháp lặp.
J i (x i+1 -x i )=r i (3.6) Trong đó ri=(P-p i ,Q-q i ) còn J i là ma trận Jacobian ( chứa các đạo hàm riêng của p và q, ta s kh o sát ma tr n trong m c sau): ẽ ả ậ ụ
3.2.2 Jacobian của các phương trình chế độ xác lập
Ma trận Jacobian đóng vai trò quan trọng trong thuật toán giải bài toán bằng phương pháp Newton-Raphson Vì phương trình cho p và q là phi tuyến đối với ẩn x (điện áp), nên ma trận này được xác định theo chế độ làm việc (điện áp) và do đó thay đổi từ ước lặp này sang bước lặp khác Dưới đây là biểu thức cho các phần tử của ma trận đạo hàm riêng này, được lấy từ đạo hàm trực tiếp các phương trình chế độ xác lập.
Bắt đầu b ng ph ng trình to cằ ươ ở ạ độ ực (3.2), (3.3) được dẫ ạ ở đây:n l i
= k m kk k km km km km m k k m kk k km km km m k k
− k m m km km km km k kk k k m m km km km k kk k k
(nc ph ng trình) ươ
T ừcác phương trình này d dàng tính các ph n t Jacobian: ễ ầ ử
/ km km km km m k km km km m k m k s co B G
∂ k m m k m k km km km km m k k m km km km m k k k p B
/ km km km km k km km km k k k
∂ k m m k k k kk k km km km km m kk k k m km km km m kk k k k
/ km km km km m k km km km m k m k
∂ k m m k m k km km km km m k k m km km km m k k k q B
/ km km km km k km km km k m k
∂ k m m k m k kk k km km km km m kk k k m km km km m kk k k k
So sánh các bi u th c có th rút ra: ể ứ ể
Việc tính toán Jacobian có thể trở nên đơn giản hơn khi áp dụng các công thức trong (3.9) Các phần tử đường chéo có thể được tính dựa trên pk và qk, và có thể được đơn giản hóa bằng cách thay thế p g k và qk bằng Pk và Qk, tương ứng với công suất nút đã cho.
Bây gi u di n ma tr n Jacobian (J) d i d ng kh i g m 4 ma tr n ờbiể ễ ậ ướ ạ ố ồ ậ
Kích thước của các ma trận này nh sau: Jư 1 (nxn), J2 (nxnc), J3 (ncxn),
T (2.10) ta có quan h giừ ệ ữa các khối con:
Dựa vào các quan hệnày cho phép tính toán thành lập các khối con dễdàng hơn r t nhi u ấ ề
Hình 3.1: Sơ đồ thuật toán Newton-Raphson tính toán chế độ xác l p ậ
Nh ậ p d ữ ệ li u đ ầ u vào Đặ ấ t x p x ỉ đầ u U k (0) , θ k (0) (k=1÷n; k≠r, r là nút PV)
Tính ma tr ậ n t ổ ng d ẫ n Y it=1 Tính công su ất nút theo điệ n áp và góc pha
) sin ( km km km km m k k km km km m m km k k os c B G
Ki ể m tra các nút PV
∆p k (it) =P k - p k (it) ; ∆p nút cân b ng công su ằ ất = 0 ∆q k (it) =Q k -q k (it) ; ∆q nút PV = 0
Max p∆ k (it) < ε Max q∆ k (it) < ε Tính các thông s ố ch ế độ
D ừng chương trình Tính ma tr ậ n Jacobian theo (3.9)
Gi ả i h ệ tuy n tính (3.6) d ng J ế ạ ∆ ∆x= r θ k (it+1) =θ k (it) +∆θ k (it+1) ; U k (it+1) =U k (it) + U∆ k (it+1) it=it+1
3.3 Cài đặt PSvào chương trình tính phân bố dòng
Trong phương pháp Newton Raphson, phương trình CS nút của hai nút đầu nhánh sẽ thay đổi do sự biến động trong dòng nhánh Để phân tách phần thay đổi này so với thuật toán áp dụng cho lưới không có RT, cần tách riêng thành phần phụ thuộc RT trong CS nhánh.
0 0 km km RT k mk mk RT m
Trong đó S 0 là thành phần tính như khi không có RT trong nhánh, còn -S RT là thành phần phụ thuộc RT, tính theo (2 ) hay (2.1917 ); với PS tính theo (2.25), (2.26)
Hệ phương trình nút được biểu diễn dưới dạng s(x) = S, trong đó mỗi phương trình bao gồm hai phương trình cho các cấu trúc P và Q, hoặc một phương trình cho P như trong trường hợp của nút PV S là cấu trúc nút đã được xác định, trong khi s là hàm của biến trạng thái x, bao gồm áp suất nút và góc pha Do bài toán mô phỏng RT đang được xem xét, các thông số RT được coi là đã biết.
Nếu một nhánh k-m được trang bị RT, sẽ có hai phương trình thay đổi tương ứng với các phương trình CS tại nút k và nút m Cụ thể, sk 0(x) - sk RT(x) = Sk và sm 0(x) - sm RT(x) = Sm, trong đó sk RT và sm RT là các đại lượng CS nút tương đương của RT.
Trong bài viết này, chúng ta xem xét vectơ hàm và jacobian của lưới gốc, với J RT là ma trận tăng thêm có hai hàng khác 0 (hàng k và hàng m) Thành phần jacobian tăng thêm trong trường hợp máy điều chỉnh pha PS được tính từ các phương trình (2.25) và (2.26) Tất cả các thành phần này đều có hệ số nhân r = tan θ, và khi bỏ qua g, các đạo hàm của P theo δ và Q theo V cũng có hệ số nhân sin δkm Do đó, với góc điều chỉnh nhỏ θ, chúng ta có thể rút ra những nhận xét quan trọng về mối quan hệ giữa các thành phần này.
10 0 chẳng hạn) thì thành phần tăng thêm khá nhỏ ặ, đ c biệt là các đạo hàm P theo δ và
Khi Q theo V càng nhỏ, góc truyền tĩnh sẽ bị ảnh hưởng Nếu chúng ta bỏ qua yếu tố này, jacobian sẽ được coi là không đổi khi có mặt PS Để xem xét thi t bế trên nhánh k m, trong mỗi bước lặp NR, cần cập nhật và cộng thêm CS nút tương đương S PS vào nút k và m.
Tính ma tr ậ n FZ
Với nút k không có liên hệ ới nhánh cài đặt PST thì công suất nút được tính theo v bi u th ể ức:
= n m m km km km km k k n m km km km km m k k
Do không ch a thông sứ ố điều chỉnh Z ( Vse ) trong biểu thức nên F Z = 0 với nh ng nút này ữ
Với nút k và m mà trên nhánh k – m có đặt PST thì công suất nút được tính theo bi u th ể ức:
= se km se m km km km km n i ki ki ki ki i k k V V G B V g V V g b
− m ∑ n i mi mi mi mi se m km km km km m V V(G δ B δ ) V V g θ b θ
= se km se m km km km km n i ki ki ki ki i k k V V G B V b V V g b
= se m km km km km n i mi mi mi mi i m m V V G B V V g b
Khi đó, giá trị FZ v i nhớ ững nút k và m được tính qua bi u th ể ức:
( km km km km ) m km se se k V g V g b
( km km km km ) m se m V g θ b θ
2 se km m km km km km se k V b V g b
( km km km km m se m V g b
Tính ma trậ n WX
Công suất nhánh đố ới v i nhánh không đặt PST là:
W= 2 − cosθ + sinθ Đạo hàm c a W theo các bi n tr ng thái X là: ủ ế ạ
khi k us PV,slackb , j j khi k θ b θ g V V us PV,slackb , i i khi k θ b θ g V V gV
W ij ij j i ij ij j i i k k ij j i ij j i ij j i ij j i k
Trong đó: slackbus: nút cân b ng công suằ ất trong lưới
Công suất nhánh đố ới v i nhánh ' t PST là: đặ
[ i i j ij ij ] [ se se j ( ij ij ) ] ij V g VV g b V g V V g b
W= 2 − cosθ + sinθ + 2 + sinθ − cosθ Đây là giá trị công su t nhánh u nút phía g i c a PST ấ ở đầ ử ủ Đạo hàm c a W theo các bi n tr ng thái X là: ủ ế ạ
' ij ij j se ij ij j i
' ij ij j se ij j i ij j i
' ij ij j se ij j i ij j i k khi k us PV,slackb , j j khi k ) θ b θ
(g V V θ b θ g V V us PV,slackb , i i khi k θ b θ g V V gV
0 sin cos cos sin sin cos cos sin
4.2 Ứ ng d ng ma tr ụ ậ n nh ạ y trong đi ề u ch nh dòng công su t ỉ ấ
Sau khi xác định ma trận nhạy ∆W/∆Z, phản ánh độ nhạy của dòng công suất nhánh theo thông số điều chỉnh của các trạm biến áp (PS) trong lưới, chúng ta sẽ tìm kiếm thông số điện áp chèn V để đạt được mục tiêu điều chỉnh dòng công suất cho trước.
Ma trận nhạy D được xác định với số hàng tương ứng với số nhánh cần điều chỉnh công suất và số cột tương ứng với số PS Biến ∆P đại diện cho lượng công suất hữu công cần thay đổi trên các nhánh yêu cầu điều chỉnh Giá trị Vse là giá trần áp chèn của các PS cần thay đổi tương ứng Từ đó, ta có thể xây dựng hệ phương trình để phân tích và điều chỉnh công suất hiệu quả.
Ma trận D có kích thước mxn, tùy vào m i quan h m và n mà ta có các bài toán ố ệ khác nhau:
Hệ phương trình có số lượng phương trình ít hơn số ẩn sẽ dẫn đến việc có nhiều nghiệm, tức là có khả năng điều chỉnh vượt trội Tình huống này xảy ra khi số nhánh cần điều chỉnh trong lưới ít hơn số phương trình hiện có.
Hệ phương trình n