Nghiên ứu ứng dụng thiết bị svc trong ổn định hệ thống điện áp dụng ho lưới mẫu ieee 30 nút

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Nghiên cứu ứng dụng thiết bị SVC ổn định hệ thống điện Áp dụng cho lưới mẫu IEEE 30 nút VƯƠNG HOÀNG THANH vhthanh15789@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: Bộ môn: Viện: TS Trương Ngọc Minh Hệ thống điện Điện HÀ NỘI, 11/2019 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132060861000000 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Nghiên cứu ứng dụng thiết bị SVC ổn định hệ thống điện Áp dụng cho lưới mẫu IEEE 30 nút VƯƠNG HOÀNG THANH vhthanh15789@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: TS Trương Ngọc Minh Chữ ký GVHD Viện: Điện HÀ NỘI, 6/2020 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào Tạo Sau Đại Học, môn Hệ Thống Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho học tập thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Trương Ngọc Minh tận tình hướng dẫn bảo tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tác giả luận văn Vương Hoàng Thanh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tổng hợp thực Các kết phân tích hồn tồn trung thực, nội dung Thuyết minh chưa cơng bố Luận văn có sử dụng tài liệu tham khảo nêu phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Vương Hoàng Thanh MỤC LỤC Trang MỤC LỤC iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt: iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu luận văn Nội dung bố cục luận văn Phương pháp nghiên cứu Kết luận CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 1.1 Khái niệm chung ổn định điện áp 1.2 Nguyên nhân gây ổn định điện áp 1.3 Hậu ổn định điện áp 1.4 Vấn đề đảm bảo giá trị điện áp cho phép 1.5 Các biện pháp ngăn ngừa giảm thiểu sụp đổ điện áp 1.5.1 Các biện pháp quản lý vận hành 1.5.2 Các biện pháp quy hoạch thiết kế 10 1.6 Kết luận .12 CHƯƠNG II: THIẾT BỊ BÙ TĨNH SVC 14 2.1 Giới thiệu chung 14 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động TCR TSR 14 2.2.1 Cấu tạo 14 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 15 2.2.3 Các hiệu ứng phụ 18 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động TSC 19 2.3.1 Cấu tạo 19 2.3.2 Đặc tính điều chỉnh 20 2.4.Thiết bị bù ngang SVC .22 2.4.1.Cấu tạo nguyên lý vận hành 22 2.4.2 Các thành phần điều khiển SVC 24 2.4.5 Mơ hình SVC 39 i 2.5 Tổng kết 42 CHƯƠNG III:TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HTĐ 43 3.1 Mơ hình lưới điện tính tốn phân tích chế độ HTĐ 43 3.1.1 Nhánh chuẩn sơ đồ tính tốn lưới điện 43 3.1.2 Mơ hình đường dây không cáp 45 3.1.3 Mơ hình máy biến áp điện lực 48 3.1.4 Mơ hình kháng điện tụ điện 49 3.1.5 Mơ hình phụ tải 49 3.1.6 Mơ hình phụ tải cung cấp qua máy biến áp điều áp tải 51 3.2 Hệ phương trình tính tốn trào lưu cơng suất 53 3.3 Phương pháp Newton-Raphson 55 3.3.1 Cơ sở toán học 55 3.3.2 Hệ phương trình phi tuyến 57 3.3.3 Tính tốn trào lưu cơng suất 58 CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 68 4.1 Hệ thống đơn giản 68 4.2 Hệ thống phức tạp 75 CHƯƠNG V:ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ CỦA SVC TRONG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP ÁP DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN MẪU IEEE 30 NÚT 79 5.1 Chương trình tính tốn 79 5.2 Sơ đồ tính tốn IEEE 30 81 5.3 Kết mô 86 5.3.1 Chế độ xác lập chưa thay đổi phụ tải hệ thống 86 5.3.2 Khảo sát ảnh hưởng SVC 88 5.3.2.1 Điện áp nút 24, 29, 30 chưa đặt SVC 88 5.3.3.2 Đặt SVC nút số 30 89 5.3.3.3 Đặt SVC nút số 29 90 5.3.3.4 Đặt SVC nút số 24 sử dụng tụ bù 91 5.3.3.5 Đặt SVC nút 30 thay đổi hệ số phụ tải nút 24 92 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt: - HTĐ : Hệ thống điện - ÔĐĐA : Ổn định điện áp - SĐĐA : Sụp đổ điện áp - MBA : Máy biến áp - CSPK : Công suất phản kháng - VAR : Volt – Amperes Reactive - SVC : Static VAR Compensator - TSC : Thyristor Switched Capacitor - TCR : Thyristor Controller Reactor - TSR : Thyristor Switched Reactor - FACTS : Flexible Alternating Current Transmission Systems iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Kết tính tốn điện áp nút 74 Bảng 1: Số liệu nút hệ thống IEEE30 82 Bảng 2: Số liệu nhánh hệ thống IEEE30 83 Bảng 3: Kết mô hệ thống chế độ xác lập 86 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Các giai đoạn SĐĐA theo thời gian Hình 2.1: Cấu tạo chung SVC 14 Hình 2.2: Cấu tạo nguyên lý hoạt động TCR 15 Hình 2.3: Biến thiên biên độ dịng điện thành phần qua TCR phụ thuộc góc mở α 17 Hình 2.4: Đặc tính V-I TCR 18 Hình 2.5 : Cấu tạo TSC dạng sóng vận hành 19 Hình 2.6: Dạng sóng minh họa q trình đóng cắt khơng có q trình độ TSC 20 Hình Đặc tính V-I TSC 21 Hình 2.8:Cấu tạo SVC đặc tính cơng suất theo u cầu so với công suất đầu 23 Hình 2.9: Đặc tính V-I SVC 24 Hình 2.10: Sơ đồ điều khiển chức SVC 24 Hình 11: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển SVC 25 Hình 2.12: Bộ điều chỉnh điện dẫn thiết bị chuyển mạch cơ: 27 Hình 13: Mơ hình IEEE 28 Hình 2.14: Mơ hình IEEE 29 Hình 2.15: Sơ đồ khối điều khiển góc đánh lửa TCR 31 Hình 2.16: Đặc tính làm việc SVC 33 Hình 2.17: Đặc tính làm việc mềm SVC 33 Hình 2.18: Sóng điện áp đầu mạch trở có thyristor 34 Hình 2.19: Ảnh hưởng góc cắt α đến dịng điện thyristor 35 Hình 2.20: Sóng tín hiệu dịng điện TCR 36 Hình 2.21: Đặc tính điều chỉnh dịng điện TCR theo góc cắt α 38 Hình 2.22: Đặc tính điều chỉnh cơng suất SVC 39 Hình 2.23: Đường đặc tính SVC 40 Hình 2.24: Sơ đồ mơ hình tương đương SVC 41 Hình 3.1: Nhánh chuẩn nối nút i nút j 44 Hình 3.2: Minh họa sơ đồ nhánh chuẩn 44 Hình 3.3: Sơ đồ thay đường dây điện áp U > 35kV 45 Hình 3.4: Sơ đồ thay đường dây điện áp 66kV ≤ U ≤ 330kV đường dây cáp 45 v Hình 3.5: Sơ đồ mơ hình chuỗi đường dây 46 Hình 3.6: Sơ đồ thay theo thông số mạng cực 46 Hình 3.7: Sơ đồ thay MBA cuộn dây 48 Hình 3.8: Sơ đồ thay MBA cuộn dây 49 Hình 3.9: Ảnh hưởng điều chỉnh tự động máy biến áp 51 Hình 3.10: Công suất nút i 53 Hình 3.11: Minh họa phương pháp Newton-Raphson 57 Hình 3.12: Sơ đồ khối thuật toán Newton-Raphson 66 Hình 3.13: Sơ đồ thuật toán kiểm tra nút PV 67 Hình 4.1: Hệ thống đơn giản 68 Hình 4.2: Đồ thị PV nút 71 Hình 4.3: Giá trị iS thay đổi cơng suất nút 74 Hình 4.4: Sơ đồ khối thuật toán xác định iS hệ thống 78 Hình 5.1: Giao diện chương trình 79 Hình 5.2: Giao diện nhập thông số hệ thống 80 Hình 5.3: Giao diện nhập số liệu nhánh 80 Hình 5.4: Sơ đồ hệ thống IEEE30 81 Hình 5.5: Giao diện chương trình với mạng lưới IEEE 30 nút 85 Hình 5.6: Đồ thị điện áp nút 24, 29, 30 88 Hình 5.7: Đồ thị so sánh nút 30 trước sau lắp SVC 89 Hình 5.8: Đồ thị so sánh nút 29 trước sau đặt SVC 90 Hình 5.9: Đồ thị so sánh nút 24 trước sau đặt SVC 91 Hình 5.10: Đồ thị biểu diễn điện áp nút 24, 30 trường hợp tăng tải cục 92 vi