Tối ưu hóa vị trí của thiết bị FACTS để nâng cao khả năng làm việc của hệ thống điện

MỤC LỤC TRANG  i  ii  iii  iv  v  vi  vii Danh  viii Danh sách các hình ix  x PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.  1 2.  1 3.  2 4.  2 5.  2 6.  2 7.  2 PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1  4 1.2  4 1.3  7 1.4  7 1.4.1 7 1.4.2  áp 8 1.4.3  9 1.4.3.1 10 1.4.3.2  10 1.4.4  11 1.5  11 1.5.1 Bù song song 12  13 1.6 háng 13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ THIẾT BỊ FACTS  15  15  16 2.2  17  17  17 SVC ( Static Var Compensator) 18  STATCOM (Static Synchronous Compensator) 22  TCSC( Thyristor Controlled Series Capacitor) 23 2.2.2.4  UPFC(Unified Power Flow Controlled) 27 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ FACTS  30  31 3.2.. 31 . 36   39  39 3.2.3.2 Các p  40   45  47  49 CHƯƠNG 4: KHÁI QUÁT VỀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN (GENETIC ALGORITHMS_GA)& PHÂN BỐ TRÀO LƯU CÔNG SUẤT TRUYỀN THỐNG 4.1  51  51  52  53  55 4.1.5  56 4.1.5.1  56 4.1.5 58 4.1.5 58 4.1.5 58 4.1.5 60 4.1.5 64  65  65  69 4.2.3 Newton  Raphson 70 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN (GENETIC ALGORITHMS_GA) ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TỐI ƯU CỦA THIẾT BỊ FACTS 5.1 75  75  76  78  79   79 5.2.1  79 5.2.2  80 5.2.3  80 5.2.4 Quá trình ghép chéo 81 5.2.5  81 5.3 . 81 5.3.1  k 87 5.3.2   89. 5.3.3    92 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN  94  94 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH V Chương 1 Hình 1: Mô hình h thng hình tia hai thanh cái. Hình 1.2 (a) H thn ng cong công sut  góc Hình 1.3: Mô hình h thng truyn tn. Chương 2 Hình 2.1: Cu To SVC  TCR Hình c Tính V-I ca SVC Hình 2.4: Cu To STATCOM Hình 2.5. Mô hình TCSC n. Hình 2.5. Mô hình TCSC (b) Mô hình thc t. Hình 2.6: S n kháng ca TCSC vi góc m   ma UPFC Hình 2.8: M Chương 3 Hình 3.1: Cuu khin bn (TCR) Hình 3.2: Cuu khin bng Thyristor (TCR) 3 pha. Hình 3.3: B     m t bù c nh (FC) và cu   u khin bng Thyristor (TCR). Hình 3.4: Cu trúc vt lý mt pha ca thit b bù dc Hình 3.5: Mi tip bng Thyristor Hình 3.6.: Mu khin bng Thyristor. Hình 3.7: Kí hiu mch ca (a) GTO ; (b) IGBT Hình 3.8 B chuyi ngun áp ba pha, hai bc s dng IGBT Chương 4         Hình 4.9: Gen Cha &    Chương 5 Hình 5.1: Thit b FACTS (a) TCSC (b) SVC Hình 5.2 Mi quan h gia công sut b TCSC và SVC Hình 5.3: Cu trúc ca nhim sc th Hình 5.4 mng IEEE 30 nút Hình 5.5 Kt qu ng h 1  2 =0.5 Hình 5.6  hi t ng h 1  2 =0.5 trong các ln thc hin khác nhau Hình 5.7t thit b ng h 1  2 =0.5 Hình 5.8: Kt qu ng h 1  2 = 0 Hình 5.9 hi t ng h 1  2 = 0 trong các ln thc hin khác nhau Hình 5.10: t thit b ng hp  1  2 = 0. Hình 5.11 DANH SÁCH CÁC BẢNG CHƯƠNG 3 Bng 3.1 : Li ích ca thit b FACTS trong các ng dng khác nhau. Bng 3.2: ng dng trong nh h thng ca tng loi thit b FACTS CHƯƠNG 5 Bng 5.1 Qun th ngc to Bc to t ghép chéo m Bc to nh t bin gen th 4 ca NST Bng 5.4 Thông s nút mng IEEE 30 nút Bng 5.5 Thông s nhánh mng IEEE 30 nút Bng 5.6 Kt qu sau khi thc hin t ng h 1  2 = 0.5 Bng 5.7: Kt qu sau khi thc hin t ng h 1  2 = 0 Bng 5.8 Kt qu sau khi thc hin t ng hp các trng s li. Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phan Thái Tn - Trang 1 - PHN A GII THIU LUNăVĔN 1. Đặt vnăđ. Ngày nay, hệ thống điện đang đối mặt với nhiều thử thách nh: sc ép lớn ca tăng trng kinh tế, nhu cầu chất lợng điện năng ngày càng cao, …. Tuy nhiên, những vấn đề nh: giới hạn trong việc đầu t nhà máy điện, xây mới và tái cấu trúc lới điện đã có ảnh hng không nhỏ đến sự phát triển ca ngành. Thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission System) là các thiết bị điều khiển hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt đợc sử dụng để điều khiển trào lu công suất, điện áp, tr kháng và góc pha ca đng dây truyền tải có thể đáp ng đợc những yêu cầu cải thiện chất lợng ca lới điện. Việc sử dụng thiết bị FACTS mang lại những hiệu quả nh sau:  Điều khiển trào lu công suất.  Tăng khả năng truyền tải.  Điều khiển điện áp.  Bù công suất phản kháng.  Cải thiện sự n định.  Cải thiện chất lợng điện năng. Hiệu quả sử dụng thiết bị FACTS tùy thuộc vào cách mà những thiết bị này đợc đặt trong hệ thống điện. Ví dụ nh lựa chọn loại thiết bị thích hợp, dung lợng thích hợp và đặc biệt là vị trí tối u ca thiết bị trong hệ thống điện. Vị trí đặt tối u cho phép thiết bị điều khiển tốt dòng công suất và vì thế sẽ nâng cao khả năng làm việc ca hệ thống điện. Vị trí tối u ca thiết bị có thể đợc xác định bằng nhiều thuật toán tìm kiếm khác nhau mà Giải thuật di truyền (Genetic Algorithms_GA) là một trong những phơng pháp hiệu quả nhất. Vì vậy, đề tài “ Tối u Hóa Vị Trí Ca Thiết Bị FACTS Để Nâng Cao Khả Năng Làm việc Ca Hệ Thống Điện” là hết sc cần thiết. Nó mang lại hiệu quả trong việc tìm kiếm vị trí tối u ca thiết bị trong hệ thống điện, nâng cao khả năng làm việc ca thiết bị tránh lãng phí cũng nh cải thiện chất lợng ca hệ thống điện. 2. Mc tiêu và nhim v ca lunăvĕn. Mục tiêu ca luận văn là ng dụng Giải thuật di truyền (Genetic Algorithms_GA) để tìm kiếm vị trí tối u ca thiết bị FACTS nhằm làm giảm tn thất công suất phản kháng cũng nh chi phí vận hành lới điện. Luận văn tập trung giải quyết những vấn đề sau: [...]... tích và tìm kiếm vị trí tối u c a hai loại thiết bị FACTS là TCSC và SVC bằng giải thuật di truyền (Genetic Algorithms_GA) 4 Ph ngăphápăgi i quy t bài toán - Xây dựng mô hình toán thiết bị FACTS - Phân tích sự cần thiết phải có thiết bị FACTS trong hệ thống điện cũng nh vị trí tốt nhất để phát huy hiệu quả hoạt động c a nó ng dụng giải thuật di truyền để tìm kiếm vị trí tối u c a thiết bị FACTS 5 Đi m... dụng giải thuật di truyền để tìm kiếm vị trí tối u c a thiết bị FACTS - Giải quyết bài toán đa mục tiêu về việc giảm t n hao công suất phản kháng và giảm chi phí đầu t l ới điện trên hệ thống IEEE-30 nút 6 Giá tr thực ti n c a lu năvĕn - Góp phần vào việc nghiên c u tối u hóa l ới điện truyền tải - Làm tài liệu cho các nghiên c u về tối u hóa sử dụng thiết bị FACTS trong l ới điện 7 B c c lu năvĕn Luận... và cầu dẫn đến tình trạng hệ thống điện sẽ có th i điểm bị quá tải Thêm vào đó, do khả năng tải c a đ ng dây bị giới hạn b i các yếu tố nhiệt độ, điện dung và độ n định, nếu không có sự điều khiển hợp lý, sẽ không tận dụng hết khả năng tải c a các đ ng dây Việc sử dụng thiết bị FACTS sẽ góp phần giải quyết việc vận hành hệ thống điện một cách khoa học, nâng cao hiệu quả đ tải điện hiện có, đáp ng yêu... tạp khi hệ thống kích từ c a máy phát bị sự cố Các nhiễu loạn đó có thể phát triển thành lớn dẫn đến tr thành nhiễu loạn mất n định Sử dụng các thiết bị bảo vệ sẽ có tác động làm giảm thiểu các nhiễu loạn lớn và mạnh Các thiết bị giới hạn có thể bảo vệ hệ thống điện n định đó là thiết bị FACTS, bộ n định công suất PSS và máy bù đ ng bộ 1.4.4 năđ nhăđi n áp n định điện áp c a hệ thống điện là khả năng. .. Tăng khả năng tải c a đƣ ng dây gần tới giới hạn nhiệt  Tăng độ tin c ậy, giảm t n thất hệ thố ng Tuy nhiên giá thành các thiết bị FACTS là rất cao so với khả năng tài chính n ớc ta hiện nay Do đó, khi nghiên c u áp dụng thiết bị FACTS cần phải phân tích các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn giải pháp phù hợp 2.2.2 Phân lo i thi t b FACTS Các thiết bị FACTS có thể phân ra làm bốn loại:  Thiết bị. .. không quá 1/4 chu kỳ tần số điện công nghiệp FACTS là hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng thiết bị điện tử công suất hoạt động chế độ tự động với dòng điện và điện áp cao, cho phép điều khiển bù công suất phản kháng gần nh t c th i, ngăn cản dao động để n định điện áp, hệ số công suất c a hệ thống một cách nhanh chóng Mặt khác việc định h ớng phát triển hệ thống đ ợc căn c trên cơ s... tr c a hệ thống truyền tải Việc bù trong hệ thống truyền tải điện có thể phân thành hai nhóm chính: bù nối tiếp và bù song song 1.5.1 Bù song song Bù song song, nhất là bù kháng song song đã đ ợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống truyền tải điện để điều chỉnh biên độ điện áp, cải thiện chất l ợng điện áp và nâng cao n định hệ thống điện Cuộn kháng đấu song song th ng đ ợc sử dụng để giảm quá điện áp... công suất lớn đó m ra những khả năng mới, giải quyết đ ợc những yêu cầu mà các thiết bị bù c điển ch a đáp ng đ ợc, nh tự động điều chỉnh điện áp các nút, giảm dao động công suất nâng cao n định hệ thống .Việc ng dụng các thiết bị bù CSPK chất l ợng cao điều khiển bằng thyristor đã tr thành một nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao tính n định và hiệu quả sử dụng c a hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ) nói chung cũng...  Xây dựng mô hình toán c a thiết bị FACTS  Giới thiệu cơ chế hoạt động c a giải thuật di truyền (Genetic Algorithms_GA) ng dụng giải thuật di truyền (Genetic Algorithms_GA) để tìm vị trí tối u c a thiết bị FACTS trên hệ thống IEEE – 30 nút với hai loại thiết bị FACTS là TCSC và SVC Tập trung đi sâu vào khả năng giảm t n hao công suất phản kháng và chi phí vận hành l ới điện 3 Ph m vi nghiên c u Tập... Thiệu Luận Văn Phần B: Nội Dung Ch ơng 1: Điều Khiển Và Các Giới Hạn n Định C a Hệ Thống Điện Ch ơng 2: T ng Quát Về Thiết Bị FACTS Ch ơng 3: Mô Hình Thiết Bị FACTS Ch ơng 4: Khái Quát Về Giải Thuật Di Truyền & Phân Bố Trào L u Công Suất Truyền Thống Ch ơng 5: ng Dụng Giải Thuật Di Truyền Để Xác Định Vị Trí Tối u C a Thiết Bị FACTS  HVTH: Phan Thái T n - Trang 2 - Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn . “ Tối u Hóa Vị Trí Ca Thiết Bị FACTS Để Nâng Cao Khả Năng Làm việc Ca Hệ Thống Điện là hết sc cần thiết. Nó mang lại hiệu quả trong việc tìm kiếm vị trí tối u ca thiết bị trong hệ thống. những thiết bị này đợc đặt trong hệ thống điện. Ví dụ nh lựa chọn loại thiết bị thích hợp, dung lợng thích hợp và đặc biệt là vị trí tối u ca thiết bị trong hệ thống điện. Vị trí đặt tối. cần thiết phải có thiết bị FACTS trong hệ thống điện cũng nh vị trí tốt nhất để phát huy hiệu quả hoạt động ca nó. - ng dụng giải thuật di truyền để tìm kiếm vị trí tối u ca thiết bị FACTS.