ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÁY BIẾN ÁP ppt

1 Chương MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Để giải vấn đề ổn định điện áp nâng cao khả truyền tải đường dây cao áp, giới từ thập niên 70 kỷ 20 ngành điện Việt Nam thực lắp đặt hệ thống tụ bù dọc không điều khiển phối hợp kháng bù ngang đường dây 500 kV Bắc Nam với mức bù điện tích cơng suất trung bình đường dây [2] β mức tụ bù dọc ηC X Q ηc = C ≈ 0,55 ÷ 0, 60 β = k ≈ 0, 65 ÷0, 70 Xd P λ tn Hiện nay, giới phương án sử dụng kháng bù ngang có điều khiển nhiều nước ứng dụng, so với phương án dùng STATCOM SVC [20] [21], phương án dùng kháng điều khiển (hình 1.4) giá đầu tư thấp nhiều Hình 1.4: Sơ đồ đường dây truyền tải sử dụng kháng bù ngang có điều khiển Kết qủa phân tích [2] thực tế xác nhận tác động khơng qn tính kháng điều khiển, toàn thời gian chuyển mạch khối thyristor cộng thời gian tác động máy ngắt chân khơng khơng q 40 ms, hàm lượng sóng hài bậc cao khơng q 2% dịng định mức [17] [18] Giá thành kháng điều khiển không lớn nhiều giá thành máy biến áp công suất điện áp (cấp 500 kV giá 12-14 USD/kVA) 1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trên sở kháng điều khiển kiểu máy biến áp hãng BBC, từ năm 2003 môn Thiết bị điện- điện tử Viện Đại học Bách khoa Quốc gia Xanh-Pêtécbua đạo giáo sư viện sĩ Александров.Г.Н tiến hành nghiên cứu cải tiến Bằng việc lắp đặt kết cấu sun từ gông để giảm tổn thất phụ từ trường tản lắp đặt mạch lọc tần số bậc cao kết cấu cuộn dây bù [1] [16] Kháng điều khiển kiểu biến áp chế tạo môn với điện áp 10kV, công suất 100 kVAr vào 2004 Trong kháng điều khiển kiểu biến áp điều khiển với vai trị đóng/mở van thyristor (T) tải (U, I, ϕ) đường dây truyền tải thay đổi đặc biệt quan trọng Để góp phần nghiên cứu cụ thể kháng điều khiển kiểu biến áp lắp đặt nước ta tương lai không xa, chọn “Nghiên cứu thiết kế điều khiển cho kháng điều khiển kiểu máy biến áp” mục tiêu luận văn 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Trên sở sơ đồ nguyên lý kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp (hình 1.7) nghiên cứu sản xuất 2 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý điều khiển kháng bù ngang có điều khiển Luận văn nghiên cứu tính năng, yêu cầu điều khiển nguyên cứu đề xuất thiết kế điều khiển cho van bán dẫn kháng kiểu máy biến áp, đáp ứng thay đổi góc mở α từ max đến công suất truyền tải đường dây thay đổi từ khơng đến cơng suất tự nhiên Khi đó, dòng điện qua cuộn dây lưới I k phải thay đổi từ cực đại (Ic.d) đường dây không tải tới không truyền tải công suất tự nhiên, tương ứng tổng trở vào kháng thay đổi từ đến max Từ nguyên lý điều khiển ứng dụng hình 1.7 cho việc điều khiển kháng bù ngang kiểu biến áp sử dụng, luận văn nghiên cứu thiết kế điều khiển đảm bảo yêu cầu điều khiển đặt ra, với chức độ tin cậy mong muốn 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trên nguyên lý làm việc, yêu cầu điều khiển thông số kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp sản xuất vận hành số nước Ấn Độ, Trung Quốc, Nga… kết hợp với lý thuyết truyền tải điều khiển đại Tôi thiết kế điều khiển dựa yêu cầu tác dụng kháng điều khiển sử dụng phần mềm Matlab – Simulink để khảo sát tham số điều khiển đáp ứng miền thời gian đối tượng điều khiển có chức độ tin cậy đạt mong muốn Sử dụng phần mềm mô hiệu điều chỉnh bù 100% mức tiêu thụ công suất phản kháng dư đường dây kháng điều khiển với điều khiển thiết kế 1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN - Luận văn đưa khảo sát đánh giá đầy đủ lý thuyết điều khiển cho kháng bù ngang kiểu biến áp - Bằng kết mô chứng minh hiệu tính linh hoạt điều chỉnh mức tiêu thụ cơng suất phản kháng dư đường dây kháng điều khiển kiểu biến áp - Kết nghiên cứu sở để tiến tới ứng dụng kháng điều khiển nhằm giải vấn đề cấp bách nâng cao độ tin cậy tính kinh tế - kỹ thuật hệ thống truyền tải điện Việt Nam 1.6 TÊN LUẬN VĂN “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÁY BIẾN ÁP” Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 2.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN CHO ĐƯỜNG DÂY DÀI TRUYỀN TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU CAO ÁP VÀ SIÊU CAO ÁP 2.1.1 Mơ hình đường dây dài 2.1.2 Tính tốn điện áp 2.1.3 Tính cơng suất tác dụng phản kháng đường dây 2.2 NGUYÊN LÝ VÀ HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.2.1 Tổng quan hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS) 2.2.2 Bù điện dung nối tiếp đường dây 2.2.2.1 Mục đích bù nối tiếp - Ổn định điện áp; - Cải thiện trình ổn định; - Làm tắt dao động công suất; - Dập tắt dao động đồng phụ 2.2.2.2 Thay đổi tổng trở thiết bị bù nối tiếp Với kết phân tích toàn văn cho phép khẳng định việc lắp đặt thiết bị bù dọc đường dây cho phép giải nhiều hạn chế mà lưới truyền tải gặp phải dùng thiết bị bù không điều khiển Tuy nhiên, thiết bị số hạn chế định, giá thành đầu tư ban đầu cao làm giảm độ dự trữ ổn định hệ thống 2.2.3 Thiết bị bù ngang 2.2.3.1 Mục đích bù ngang Mục đích việc bù ngang là: - Hạn chế điện áp cuối đường dây chế độ tải nhẹ; - Hiệu chỉnh điện áp đường dây; - Cải thiện trình ổn định; - Làm tắt dao động công suất 2.2.3.1 Điều chỉnh công suất phản kháng thiết bị bù ngang Kháng bù ngang có điều khiển kiểu máy biến áp (УШРТ) với thơng số thay đổi có ngun lý cấu trúc tương tự máy biến áp, nguyên lý làm việc khác hẳn loại kháng điều khiển theo nguyên lý khuếch đại từ sản xuất lâu Kháng điều khiển kiểu máy biến áp với ưu điểm vượt trội như: tác động tức thời không qn tính, tổn thất cơng suất kháng nhỏ, khơng gây méo dạng dòng điện lưới, độ tin cậy làm việc cao, phạm vi điều chỉnh rộng (vì cho phép điều chỉnh phạm vi dòng điện dung [4]) Kháng điều khiển kiểu máy biến áp chức tương tự máy bù tĩnh (SVC) ưu điểm hẳn độ tin cậy làm việc, thời gian tác động nhanh giá thành lắp đặt rẻ Kháng điều khiển loại sản xuất lắp đặt hệ thống điện Ấn Độ, Trung Quốc Liên Bang Nga, thực tế vận hành thời gian qua chứng tỏ ưu điểm vượt trội 4 Chương KHÁNG BÙ NGANG CĨ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 3.1 GIỚI THIỆU KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 3.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc kháng bù ngang kiểu biến áp 3.1.1.1 Cấu tạo kháng bù ngang kiểu biến áp 3.1.1.2 Nguyên lý làm việc kháng bù ngang kiểu biến áp Để dễ hiểu nguyên lý hoạt động kháng bù ngang kiểu biến áp, ta xét sơ đồ nguyên lý pha kháng điều khiển kiểu biến áp hình 3.4 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý pha kháng bù ngang kiểu biến áp 3.1.2 Các quan hệ điện từ kháng điều khiển kiểu máy biến áp Trong phạm vi đề tài giới thiệu số thơng số có liên quan đến q trình tính tốn cịn lại tham số khác số vịng dây, đường kính, mạch từ xem có, khơng nhắc đến (chúng ta tham khảo tài liệu chế tạo kháng Nga, trang web: www.cpk-energo.ru) * Quan hệ thành phần điện kháng kháng điện * Các quan hệ dòng điện chạy cuộn dây kháng điện * Chế độ làm việc cuộn dây nhánh lọc tần số bậc cao chế độ lọc 3.2 PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH ĐIỆN ÁP TRÊN CUỘN DÂY ĐIỀU KHIỂN CỦA KHÁNG 3.2.1 Nguyên tắc điều khiển thyristor 3.2.2 Dạng sóng cuộn điều khiển theo góc mở α Nếu xem thành phần dòng điện thành phần làm việc biên độ thành phần thay đổi theo góc mở α thyristor Khi thyristor mở hoàn toàn α = biên độ thành phần lớn nhất, α = π dòng qua mạch Vì kháng nên điều khiển cuộn điều khiển có điện cảm quan hệ điện áp ngồi dịng điện mạch có phức tạp nguyên lý làm việc Thyristor thay đổi Ta có phương trình điện áp LDK diDK + RDK iDK = U m sin ωt dt (3.55) Với cuộn điều khiển kháng có điện trở dây quấn điện cảm cuộn điều khiển điện áp đặt lên cuộn điều khiển lúc là: U tai = U f λ sin 2(α thy + λ ) − sin 2α thy − π 2π tương ứng tải R-L Nếu phương trình khoảng u = U mcosωt p tần số đập mạch p (p=3 trường hợp pha Δ) với α thy > φ phân tích Furrier điện áp ta có: f0 = π pU m p U m cos(ωt )d ( pωt ) = sin 2π −∫ π π π (3.61) a2 k +1 = U m  sin 2kβ − sin 2kα thy sin 2(k + 1) β − sin 2(k + 1)α thy  −   2k 2(k + 1) 2π   (3.62) b2 k +1 = U m  cos 2(k + 1)α thy − sin 2( k + 1) β cos 2kα thy − cos 2kβ  −   2( k + 1) 2k 2π   (3.63) Trong đó: β = α thy +λ góc tắt dịng điện Để hạn chế tác động chúng, biện pháp người ta dùng lọc cộng hưởng gồm tụ kháng chỉnh định cho sóng hài Thành phần dịng điện chảy kháng I k, IĐK, Ibù sử dụng lọc cộng hưởng ứng với góc mở α=1200 biểu diễn hình 3.16 3.17 Hình 3.17: Dạng sóng dịng điện chảy kháng Ik, IĐK sau mắc cuộn lọc cộng hưởng 3.3 XÂY DỰNG HÀM ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHO KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 3.3.1 Xây dựng hàm điều khiển β cho kháng bù ngang nhằm tối ưu tổn thất công suất đường dây Công suất phản kháng đường dây truyền tải biểu diễn theo biểu thức sau:   P Qd = Qdt − Qtt = Ptn λ 1 -     Ptn          (3.73) Trong đó: Qdt - cơng suất điện trường đường dây; Qtt - công suất từ trường đường dây Để thỏa mãn Qtt = Qdt + Qk với Q2 = P2.tanφ = hàm điều khiển kháng bù ngang là: 2  P   I  β = 1-  ÷ =1-  ÷ P   tn  I dm  (3.84) 3.3.2 Ứng dụng để tính tốn cơng suất kháng bù đường dây 500 kV 3.3.3 Quan hệ dòng điều khiển kháng điện với phụ tải đường dây Ta thấy hàm phụ thuộc dịng kháng I k theo cơng suất tác dụng phụ tải hàm bậc Và phân tích P = UfIcosφ dịng điện kháng cho pha là: − λsU f I cos ϕ − PtnU f I sin ϕ + Ptn λs Ik = U f Ptn = − λsU f I cos ϕ Ptn − I sin ϕ + Ptn λs Uf (3.87) Gần cho quan hệ αthy theo dòng tải cuộn dây điều khiển làm việc chế độ ngắn mạch (thành phần cuộn điều khiển có R-L , ZL >> ZR) sau: cos(2α thy + λ ) = X λsU f I cos ϕ X I sin ϕ X Ptn λs λ π  X 2αU f  − − − + sin λ sin λ  U đm X LHOM U đm Ptn U đm U đmU f      Như vậy, với giá trị dòng điện tải I góc lệch pha tải φ ta có giá trị góc mở αthy tương ứng 3.3.4 Ứng dụng tính tốn góc mở α thyristor cho kháng điều khiển lắp đặt phân đoạn Đà Nẵng – Pleiku 3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN GÓC MỞ THYRISTOR 3.4.1 Sơ đồ điều khiển IC thuật toán 3.4.2 Sơ đồ điều khiển IC số Chương THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO KHÁNG BÙ NGANG KIỂU BIẾN ÁP 4.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1.1 Khối cảm biến đo lường KU GTU = với TU s + GTI = KI TI s + với Gϕ = Tϕ s KU = với U U vao KI = I max I vao max (4.1) (4.2) Tφ = Rφ.Cφ 4.1.2 Khối điều khiển thyristor K thy ≈ Gthy = U DK Uđ Tthy = 2π fp K thy (4.4) Tthy s + 4.1.3 Khối đối tượng kháng bù ngang kiểu biến áp Đối tượng kháng mô tả toán học sau: Gk I = I1 D ( − R2 − sL2 + R3 + Z bu ( s ) + sL3 ) ( Lbu Cbu − L2Cbu + L3Cbu ) s + ( R3Cbu − R2Cbu ) s + = = = ( R3 + sL3 + Z bu ( s) ) I2 C ( L3Cbu + Lbu Cbu ) s + sR3Cbu + Tổng dẫn kháng bù Gk U ( s ) = ( − R2 − sL2 + R3 + Z bu ( s) + sL3 ) Z U k ( s) D = Zk = k I (s) C ( R3 + sL3 + Z bu ( s) ) 4.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO KHÁNG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 4.2.1 Tổng hợp hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển xây dựng cho bù dòng phản kháng đường dây I Cd, tải dịng tải cảm ILtai = 0, lúc dòng điện kháng cân với dòng dung đường dây Q k = Qmax Khi tải định mức dịng điện dung đường dây cân với dòng tải lúc dòng điện kháng luật điều khiển (3.84) Khi hệ thống điều khiển xây dựng với đường dây hình 4.10 Hình 3.10: Sơ đồ khối tổng hợp hệ thống điều khiển kháng điện Ở ta cần quan tâm đến việc bù công suất phản kháng dư đường dây cho công suất phản kháng điểm bù đường dây không Tức là, chức kháng hiệu chỉnh dòng điện cho góc lệch pha điện áp u dòng điện i đầu cuối đường dây không 4.2.2 Thiết kế điều chỉnh PID vòng cho dòng điện kháng Để bù 100% cơng suất phản kháng dư đường dây (dịng áp đồng pha với nhau) có thay đổi phụ tải, tín hiệu đặt cho điều khiển I kđặt hệ thống tín hiệu phản hồi cho điều khiển dòng điện kháng I k cần điều khiển để bù Hai tín hiệu phản hồi dịng áp tải ta phân tích thành phần lệch pha chúng để tìm dịng điện cảm I L sinh phụ tải, từ điều khiển dòng Ik cho bù vừa đủ điện kháng đường dây gây tức thỏa mãn phương trình sau: ic = ik + iL (4.27) Theo nguyên lý tối ưu modul (xem phụ lục E) thì: T1A = T1; T1B = T2; T1R =2K1T∑; T1I = T1+T2; T1D = T1T2 T1 + T2 G1h ( s) = G1k ( s) = Kp = ( T1 A s + 1)( T1B s + 1) T1 + T2 K 1T∑ K1 ( Ts + 1) K ( Ts + 1) = (Tthy s + 1)( L3 s + 1) 2Tik s (4.33) G1h ( s ) K1 ( Ts + 1)( Tik s + 1) = + G1h ( s )GIk ( s ) 2Tik s ( Tik s + 1) + K1 ( Ts + 1) K ik (4.34) T1R s 3.2.3 Thiết kế điều chỉnh PID2 vịng ngồi Sau thiết kế xong điều chỉnh R 1(s) trên, ta thiết kế điều chỉnh R (s) với kết từ điều chỉnh R1(s) sơ đồ hệ thống tương đương sau: Theo nguyên lý tối ưu đối xứng (xem phụ lục E): T2A = T22; T2B = aT∑; T2I =T2A+T2B; K2P = K '2 P T2 I T T2 I = T2 B T2 B K 2T∑ a ; T2D = T2 A T2 B ; T2 A + T2 B với > a > 4.2.4 Áp dụng xây dựng điều chỉnh cho kháng bù ngang kiểu máy biến áp lắp phân đoạn Đà Nẵng – Pleiku Như trình bày mục 3.3, ta xây dựng quan hệ góc mở thyristor theo dịng tải với tham số có đường dây kháng Chương trình thiết kế điều khiển xây dựng m-file Matlab (tham khảo phụ lục E) Kết sau chạy mô ta có đáp ứng miền thời gian vịng hình 4.17, vịng ngồi hình 4.18 kết sau mơ phỏng: Hình 4.17: Đáp ứng dịng kháng theo miền thời gian sau xây dựng điều khiển PID Hình 4.18: Đáp ứng lệch pha theo miền thời gian sau xây dựng điều khiển PID 4.3 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ CHO KHÁNG BÙ NGANG 4.3.1 Xây dựng luật điều khiển số - Gián đoạn hóa luật điều chỉnh liên tục Có thể tổng hợp mạch điều chỉnh gián đoạn phương pháp áp dụng cho mạch liên tục nêu trên, trình độ mạch vịng kín kéo dài vài lần chu kỳ lấy mẫu τ > 2T (nếu điều kiện thỏa mãn trình độ kết thúc sau đến 10 chu kỹ lấy mẫu) Khi tổng hợp luật điều chỉnh ta thay phần tử lấy mẫu tạo tín hiệu nhảy bậc từ tín hiệu liên tục phần từ liên tục có trễ phần tử quán tính [5] es ( s ) ≈ exp( − sT / ) ≈ T e( s ) s +1 (4.38) Đáp ứng điều chỉnh liên tục PID lý tưởng là: t  de(t )  u (t ) = K e(t ) + ∫ e(t )dt + TD  TI dt   (4.39) Khi điều kiện τ ≥ 2T thỏa mãn (3.39) thay thành phần tích phân tổng số thành phần đạo hàm sai phân điều khiển số có dạng: k  T u (k ) = K e(k ) + TI   T ∑ e(i − 1) + T [ e(k ) − e(k − 1)] D (4.40)  i =0 4.3.2 Xây dựng điều khiển PID số cho kháng bù ngang Matlab Ta có sơ đồ khối hệ thống điều khiển sau chuyển đổi z: Hình 4.21: Sơ đồ biến đổi tương đương hệ thống điều khiển số Biến đổi sơ đồ khối hệ điều khiển hình 4.21: Ta có: H G1Gik ( z ) = H 0G1G2 ( z ) = A1 z + A2 z − B1 z + B2 (4.53) A3 z + A4 z − B3 z + B4 (4.54) Với a = 1/T11 ; b = 1/Tik ; c = 1/T22 ; ( ) ( )  bK K − e − aT − aK1K ik − e −bT  A1 =  ik ; (b − a)   A2 = ( ) ( ) aK1K ik − e −bT e − aT − bK1K ik − e − aT e −bT ; (b − a ) B1 = (e − aT + e − bT ) B2 (e − aT e − bT ) ; ( ) ( ( ) )  cK K − e − aT − aK1K − e − cT  A3 =  ; (c − a )   A4 = ( ) aK1K − e − cT e − aT − cK1K − e − aT e − cT ; (c − a ) B3 = (e − aT + e −cT ) ; B4 = (e − aT e − cT ) - Bộ điều khiển PID số: GPID1 ( z ) = K P1 + K I 1T K z −1 z + D1 z −1 T z (4.55) y (k ) = B1 y (k − 1) − B2 y (k − 2) + A1u (k − 1) + A2 u (k − 2) ; ikph (k ) = B3ikph (k − 1) − B4ikph (k − 2) + A3u (k − 1) + A4u (k − 2) ; y ph (k ) = y (k ) ; u (k ) = u (k − 1) + A01e1 ( k ) + A11e1 (k − 1) + A21e1 ( k − 1) ; x1 (k ) = x1 (k − 1) + A02e2 (k ) + A12e2 (k − 1) + A22e2 (k − 1) (4.56) (4.57) (4.59) (4.60) (4.61) Trong đó: A0 = KP +KIT/2+KD/T; A1 = -KP+KIT/2-2KD/T; A2 = KD/T; e1(k)=x1(k) - ikph(k); (4.62) e2(k) = x (k) - yph(k) (4.63) 4.3.3 Mô trình tác động điều khiển thiết kế lên thông số kháng bù ngang thông số đường dây truyền tải Từ phương trình sai phân ta tính giá trị đầu góc lệch pha hệ thống điều khiển theo hàm truyền số Với hệ số K1P, K1I, K1D, điều khiển thứ PID K2P, K2I,K2D điều khiển số thứ hai PID 2, xác định thực nghiệm xây dựng chương trình thực nghiệm M-file Matlab 10 Hình 4.24: Kết chương trình xây dựng điều khiển matlab đáp ứng đầu sai lệch tín hiệu đầu (phản hồi) so với tín hiệu đặt đầu vào Ta xây dựng chương trình M-file sau thực online với thiết bị phần cứng kháng điều khiển qua card điều khiển máy tính Khi đó, mơ hình đối tượng hay tham số điều chỉnh ta thay đổi cho phù hợp với mong muốn đáp ứng hệ thống (chương trình tham khảo phần phụ lục F) kết sau mô Matlab thể với kháng điều khiển tham số phân đoạn đường dây Đà Nẵng - Pleiku xét chương Sau thiết kế xong điều khiển số trên, ta thực mô tả hoạt động hệ thống sơ đồ lắp ráp thư viện simulink cho điều khiển vừa xây dựng Việc xây dựng điều khiển dựa phương trình tốn học mô tả đối tượng nên lắp ráp vào thực tế độ chuẩn xác đánh giá thơng qua q trình thiết lập mơ hình tốn học đối tượng Sau ta xây dựng kháng đối tượng khối có sẵn thư viện Simulink máy biến áp (tương đương với kháng), thyristor (van điều khiển), tụ cuộn cảm (vai trị cuộn lọc sóng hài) phần tham khảo phụ lục D Hình 4.25: Sơ đồ lắp kháng bù ngang có điều khiển pha simulink Kết mô hệ thống điều khiển kháng bù ngang có điều khiển tương ứng với chế độ không tải, 50% tải tự nhiên sau: - Biểu đồ thời gian dòng điện điện áp nút lắp đặt kháng đầu đường dây truyền tải trước thực bù (góc α thyristor điều khiển 1800) sau bù 100% công suất phản kháng dư đường dây chế độ khơng tải xem hình 4.26 Hình 4.26: Dịng điện, điện áp nút lắp đặt kháng dòng qua kháng bù ngang đường dây không tải - Khi công suất truyền tải đường dây đạt 100% lượng điện kháng đường dây khơng cịn nên lúc dịng cảm kháng kháng khơng cần cung cấp cho lưới điện Biểu đồ thời gian dòng điện điện áp nút lắp đặt kháng đường dây truyền tải hình hình 4.30 chế độ đường dây truyền tải công suất tự nhiên 11 Hình 4.30: Dịng điện, điện áp nút lắp đặt kháng đường dây dòng qua kháng bù ngang đường dây truyền tải công suất tự nhiên Chế độ vận hành liên tục thay đổi tải: (để dễ quan sát ta tách chế độ tăng tải với mức tăng là: 0%, 20%, 50%, 100% cơng suất tự nhiên) - Trên hình 4.33 biểu diễn giá trị dòng điện, điện áp đường dây truyền tải dòng điện kháng nút lắp đặt kháng Hình 4.33: Biểu diễn dịng điện, điện áp dịng kháng đường dây truyền tải điện công suất truyền tải đường dây thay đổi từ 0, 20%, 50% 100% so với tải tự nhiên Ta thấy dòng điện kháng ik = thời điểm đầu 0s – 0.1s, lúc có dịng điện dung đường dây vượt trước điện áp góc π/2, đến thời điểm 0.1s – 0.2s lúc đưa kháng vào điều khiển, dòng kháng i k lúc cực đại sau chu kỳ lưới dịng điện truyền tải đồng pha với điện áp Tương tự thời gian 0.2s – 0.3s, 0.3s – 0.4s, 0.4s – 0.5s công suất truyền tải tăng dần mức 20%, 50% 100% công suất truyền tải tự nhiên tương ứng với dòng kháng i k giảm dần từ max đến Trường hợp đường dây làm việc chế độ giảm dần công suất truyền tải từ tự nhiên đến không tải (mô mức tải giảm từ: 100%, 50%, 20%, 0%) - Trên hình 4.39 biểu dòng điện, điện áp dòng kháng thực q trình thay đổi cơng suất truyền tải: Hình4.39: Biểu diễn dòng điện I, áp u đường dây truyền tải dòng điện kháng i k, 0.1s giảm tải 50%, 0.2s giảm tải 20%, 0.3s giảm cịn 0% (khơng tải)  Từ kết mơ tương ứng với trường hợp công suất truyền tải đường dây thay đổi từ công suất tự nhiên cho thấy điều khiển thiết kế đáp ứng yêu cầu thay đổi mức bù kháng 12 bù ngang kiểu máy biến áp để bù 100% công suất phản kháng dư đường dây truyền tải Việc bù hồn tồn cơng suất phản kháng dư đường dây kháng bù ngang kiểu biến áp điều khiển theo hàm (3.84) để loại bỏ hồn tồn thành phần dịng phản kháng đường dây nhằm tối ưu tổn thất công suất đường dây truyền tải 500 kV 13 KẾT LUẬN Các kết đạt Với đề tài “nghiên cứu thiết kế điều khiển cho Kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp” luận văn giải nội dung sau: - Dựa mơ tả tốn học, biểu diễn quan hệ điện từ tín hiệu điều khiển van bán dẫn với tham số kháng quan hệ điều khiển Kháng bù ngang kiểu máy biến áp với thông số đường dây truyền tải Thiết lập luật điều khiển cho Kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp nhằm tối ưu tổn thất công suất đường dây công suất tuyền tải đường dây thay đổi từ không tải đến công suất tự nhiên - Thiết kế điều khiến cho kháng bù ngang kiểu biến áp với tham số điều khiển tương tự số, tính tốn cho kháng lắp đặt phân đoạn 500 kV Đà Nẵng – Pleiku với hàm điều khiển tối ưu xây dựng để bù 100% công suất phản kháng dư đường dây truyền tải - Xây dựng chương trình mở m-file mang lại nhiều ưu điểm việc lựa chọn tham số điều khiển với giá trị KP, KI, KD điều khiển PID chọn, cho ta đáp ứng miền thời gian khác việc tối ưu hóa hệ số quan sát cách trực tiếp (nội dung chương trình xem phụ lục F) để lựa chọn điều chỉnh tốt - Mô Matlab – Simulink khẳng định hiệu tác động nhanh tính xác điều khiển thiết kế để điều chỉnh tự động bù công suất phản kháng dư phân đoạn đường dây truyền tải điện 500 kV Đà NẵngPleiku Với kết cấu gần kháng xây dựng Simulink (phụ lục D) cho phép bổ sung thêm vào thư viện Matlab mô thiết bị Hạn chế tồn Do kiến thức chuyên mơn thời gian cịn nhiều hạn chế nên luận văn dừng lại mức độ mô Matlab – Simulink - Chỉ đưa phương pháp xây dựng điều khiển cho đối tượng với thông số đối tượng giả định nên kết chưa thật đầy đủ xác - Chưa xây dựng mô hiệu bù công suất phản kháng kháng bù ngang kiểu máy biến áp hàm điều khiển đáp ứng theo tiêu chí kinh tế-kỹ thuật truyền tải khác (như đáp ứng tối ưu tổn thất công suất kết hợp đáp ứng ổn định điện áp ) Hướng mở rộng đề tài - Nghiên cứu thiết kế xây dựng điều khiển theo phương pháp khác sử dụng khâu quan sát, Fuzzy – Neural có xét đếm tham số phi tuyến… - Nghiên cứu mở rộng phạm vi điều chỉnh hệ số bù kháng bù ngang kiểu máy biến áp với β từ -1 đến +1 từ chế độ đường dây không tải đến truyền tải công suất công suất tự nhiên tiến hành mơ hình hóa thiết bị thực với tham số xây dựng lý thuyết tiến hành hiệu chỉnh online thiết bị  ... 1. 7: Sơ đồ nguyên lý điều khiển kháng bù ngang có điều khiển Luận văn nghiên cứu tính năng, yêu cầu điều khiển nguyên cứu đề xuất thiết kế điều khiển cho van bán dẫn kháng kiểu máy biến áp, ? ?áp. .. KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 3.1 GIỚI THIỆU KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP 3.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc kháng bù ngang kiểu biến áp 3.1.1.1 Cấu tạo kháng bù ngang kiểu biến áp 3.1.1.2 Nguyên... thuyết điều khiển cho kháng bù ngang kiểu biến áp - Bằng kết mơ chứng minh hiệu tính linh hoạt điều chỉnh mức tiêu thụ công suất phản kháng dư đường dây kháng điều khiển kiểu biến áp - Kết nghiên cứu