Nghiên cứu phương pháp LFB trên lưới điện phân phối hình tia có thiết bị TCSC để điều chỉnh điện áp

1/2   1. Họ & tên : H QUANG KHI. Phái: Nam. 2. NgƠy tháng năm sinh : 09-01-1977. 3.Ni sinh : Bình Định. 4. Quê quán : Hòa Hội Bắc, Mỹ ThƠnh, Phù Mỹ, Bình Định. 5. Dơn tộc : Kinh. 6. Địa chỉ liên lc : 27/1/21 LỦ Tế Xuyên, KP4, P. Linh Đông, Q. Th Đức, Tp HCM. 7. Điện thoi liên lc : 0908 212 801 / 0902 548 139. 8. E-mail : khaihq2012@gmail.com   - Hệ đƠo to : Chính quy. - Thời gian đƠo to : 09/1997 đến 07/ 2002. - Ni học : Trường Đi Học Bách Khoa HƠ Nội. - NgƠnh học : Kỹ Thut Điện. - Tên đ án : Thiết kế động c không đng bộ ba pha rô to lng sóc P = 0,75kW; điện áp U  / = 220/380V; 2p = 4; I mở máy / I đm  6; M mở máy / M đm  1,5; M max / M đm  1,8; µ = 75%; cos  = 0,8. - NgƠy & ni bo vệ đ án tt nghiệp: Tháng 06/2002 ti Trường Đi Học Bách Khoa HƠ Nội. - Người hướng dn: TS Bùi Văn Thi. Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử. Khoa Điện.  - Từ 05/ 2012 đến nay: Học cao học ti Trường Đi Học Sư Phm Kỹ Thut TPHCM. - Chuyên ngƠnh: Kỹ Thut Điện. nh 4x6 2/2  Anh Văn B1 Khung Châu Âu.   Thời gian Ni công tác Công việc đm nhiệm 09/2002÷07/2003 Công ty Hỗ trợ phát triển năng lượng HƠ Nội - Chi nhánh Tp HCM. Cán bộ Kỹ thut. 07/2003÷12/2004 Yueh Chiang Canned Food Company - Long An. Cán bộ Kỹ thut - Ph Trách Phần Điện - Điện lnh. 11/2004 đến nay Công Ty Truyền Ti Điện 4. Vn hƠnh Trm biến áp.  XÁC NHN CA C QUAN ĐANG CÔNG TÁC (Ký tên, đóng dấu) Ngày tháng năm 2014 Người khai kỦ tên H Quang Khi 1  1 TNG QUAN 1.1 Tng quan chung v c nghiên cu,các kt qu trong và ngoài . Nhu cầu phụ tải ngày càng tăng, cùng với sự phát trin hằng ngày, hằng gi của khoa học công ngh, đòi hi chất lượng đin năng cũng phải đạt yêu cầu của phụtải. Vic đạt được chất lượng đin năng đảm bảo cung cấp đin cho khách hàng đồng thi đủ khả năng đáp ứng cao những đột bin trên h thng đin do những bin động trên h thng trong điu kin ổn định tĩnh như quá tải do mất cân bằng công suất trên lưới giữa phát và nhận dẫn đn sụt áp, thay đổi góc pha dẫn đn mất ổn định h thng có nguy cơ h thng vận hành mất an toàn. Thit bị FACTS ra đi đáp ứng yêu cầu đó một cách linh hoạt và nhanh chóng. Hin nay,  các nước phát trin đặc bit là các nước có h thng đin ổn định tương đi cao, đòi hi chất lượng đin áp đầu ra luôn ổn định tt, đảm bảo cho các tải có độ nhạy cao làm vic ổn định. Vic đưa thit bị FACTS vào h thng đ ổn định đin áp nhanh là công vic rất cần thit cho lưới đin. Thit bị h thng truyn tải đin xoay chiu linh hoạt còn gọi là FACTS (Flexible Alternate Current Transmission Systems) được vận hành có vai trò dẫn đầu trong vic điu khin một cách hiu quả trào lưu công suất trên đưng dây và cải thin ch độ đin áp của mạng h thng đin. Những thit bị mới này có th gia tăng một cách đáng tin cậy và một cách hiu quả đn h thng truyn tải và phân phi. Chúng đưa ra những điu khin và linh hoạt rất lớn trong vận hành. Thông thưng trào lưu công suất được phân tích bằng phương pháp Newton- Raphson và thuật toán nhanh Decoupled đã được điu chỉnh đn k cả mô hình thit bị FACTS trong h thng truyn tải. Những đi tượng chính của thit bị FACTS được lắp đặt trên đưng dây phân phi là cải thin ch độ đin áp, h s công suất chuẩn, và giảm bớt tổn thất trên 2 đưng dây. Đưng dây phân phi có tỷ s R/X cao, ảnh hưng đn vấn đ hội tụ trong bài toán tính toán phân b công suất, ổn định đin áp truyn thng. Như trước đây đ tính toán phân b công suất trên đưng dây ta sử dụng phương pháp Newton-Raphson truyn thng. Vic tính toán này gặp rất khó khăn là tìm ma trận Jacobian. Một phương pháp khác được sử dụng đ tính toán phân b công suất, đó là Line Flow Basic method gọi tắt là phương pháp giải bài toán phân b công suất dựa vào trào lưu công suất trên đưng dâyLFB. Đi với lưới đin phân phi ta sử dụng phương pháp LFBđ tính toán ổn định đin áp.Đ tài đang được nghiên cứu là “Sử dụng phương pháp LFB trên lưới điện phân phối hình tia có thiết bị TCSC để điều chỉnh điện áp”. Đây là một phương pháp tính phân b công suất hữu dụng và rất tin íchcho vic tính toán phân b công suất hin nay. 1.2 1. Phương pháp LFB được sử dụng đ giải bài toán tính toán phân b công suất lưới phân phi hình tia có gắn thit bị FACTS là TCSC đ điu chỉnh đin áp. 2. Phương pháp này được sử dụng đ tính toán thay vì tính toán bằng phương pháp Newton-Raphson. Đây là phương pháp tính toán toán b qua ma trận nghịch đảo Jacobian, nên vic tính toán ngắn gọn hơn. Tuy nhiên đây là phương pháp mới nên có kim chứng lại bằng phương pháp Newton-Raphson. 1.3 Nhim v c tài và gii hn c tài -Giới thiu các phương pháp tính toán phân b công suấtLFB. - Tìm hiu Thit bị h thng truyn tải đin xoay chiu linh hoạt còn gọi là FACTS (Flexible Alternate Current Transmission Systems) là TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitors) còn gọi là Bộ bù ni tip điu khin bằng Thyristor. -Nghiên cứu phương pháp tính toán phân b công suất bằng phương pháp Newton-Raphson. -Nghiên cứu phương pháp tính toán phân b công suất bằng phương pháp LFB (Line Flow Basic) . 3 - Kim chứng phương pháp LFB bằng phương pháp phân b công suất Newton Raphson. -Sử dụng phần mm Matlab đ vit chương trình tính toán phân b công suất trên lưới đin phân phi hình tia có gắn thit bị TCSC đ điu chỉnh đin áp trên lưới đin mẫu 16 nút 15 nhánhcho hai phương pháp trên. - Chọn vị trí đặt TCSC. - Đánh giá kt quả sau khi đặt thit bị TCSC. Tuy nhiên, do thi gian có hạn vic khảo sát thực hin trên lưới đin mẫu. 1.4  1.Thu thập và đọc hiu các tài liu liên quan từ cán bộ hướng dẫn, sách, các bài báo và từ internet, phân tích và tổng hợp. 2.Sử dụng phần mm Matlab đ vit chương trình tính toán bài toán phân b công suất LFB trong đ tài. 1.5  Với phương pháp LFB:  Không cần thành lập ma trận Jacobian.  Tích hợp d dàng các thit bị FACTS như TCSC, SVC, TCVR,  Không tính toán các hàm lượng giác.  Đi với cấu trúc hình tia và tính toán phân b công suất thông thưng (không xét thit bị FACTSvà không có DG) hoàn toàn có th tính dòng công suất tác dụng và phản kháng trên nhánh và đin áp tại các nút bằng phép th theo chiu thoái và theo chiu tin mà không cần phải nghịch đảo ma trận.  Tính toán được giá trị đin kháng.  Tính toán phân b công suất trên lưới nhiu nguồn. 1.6 tài - Phương pháp LFB giảm bớt các thủ tục tính toán trong bài toán phân b công suất có đặt thit bị FACTS là TCSC. 4 - Áp dụng phương pháp LFB trên lưới thực t với bài toán phân b công suất với lưới phân phi nhiu nguồn được thực hin d dàng với nhiu thit bị TCSC trong h thng và ước lượng được hiu quả mang lại của thit bị FACTS. 1.7 Luận văn gồm 3 phần: - Phần 1: Giới thiu tổng quan. - Phần 2: Cơ s lý thuyt. - Phần 3: Kt luận. 5 PHN 2  BÙ CÔNG SUT PHI PHÂN PHIVÀ TNG QUAN V MÁY PHÁT PHÂN B DG TRÊN H THN 2.1 BÙ CÔNG SUT PHI PHÂN PHI 2.1.1Vai trò ci phân phi trong h thn 2.1.1.1Tng quát H thng đin (HTĐ) bao gồm các nhà máy đin, trạm bin áp, các đưng dây truyn tải và phân phi đin được ni với nhau thành h thng làm nhim vụ truyn tải và phân phi đin năng. HTĐ phát trin không ngừng theo không gian và thi gian đ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích nghiên cứu, HTĐ được phân chia thành các phần h thng tương đi độc lập nhau. *V mặt quản lý, vận hành, HTĐ được phân thành:  Các nhà máy đin do các nhà máy đin quản lý.  Lưới đin siêu cao áp( ≥ 220 kV) và trạm khu vực do các công ty truyn tải quản lý. Hình 2.1Minh họa về sản xuất ,vận chuyển và sử dụng điện 6  Lưới truyn tải 110 kV và phân phi do các công ty đin lực quản lý, dưới đó là các đin lực. *V mặt điu độ chia thành hai cấp:  Điu độ quc gia  Điu độ địa phương. *V mặt nghiên cứu tính toán, HTĐ được phân chia thành:  Lưới h thng 500kV.  Lưới truyn tải (35,110, 220kV).  Lưới phân phi trung áp (6, 10, 15, 22, 35kV).  Lưới phân phi hạ áp (0,4kV; 0,22kV). Lưới phân phi thực hin nhim vụ phân phi đin cho một địa phương (một thành ph, quận, huyn ) có bán kính cung cấp đin nh, dưới 50 km. 2.1.1.i phân phi hin nay ca Vit Nam Do lịch sử phát trin, lưới đin   Vit Nam, lưới đin phân phi tồn tại nhiu cấp đin áp khác nhau như 6, 15, 22, 35kV. Từ năm 1993, Bộ Năng Lượng có quyt định s: 149 NL/KHKT ngày 24/03/1993 chuyn đổi các cấp đin áp v 22 kV, Vit Nam hin nay chỉ có cấp đin áp 22 kV. Nghiên cứu vic bù công suất phản kháng đ giảm tổn thất đin năng, cải thin đin áp, h s công suất, hạn ch dao động đin áp lớn do các phụ tải tiêu thụ công suất phản kháng, ảnh hưng của các sóng hài bậc cao, nhằm cải thin chất lượng cung cấp đin và tăng hiu quả kinh t là công vic đang được ngành đin quan tâm. Bảng 2.1 Khối lượng xây dựng lưới điện truyền tải và phân phối toàn quốc đến năm 2010. 7 STT n ng dây (km) Trm bin áp 1 Lưới truyn tải(66, 110, 220 kV) 7047 6364,25 2 Lưới phân phi -Trung áp (6, 10,15,22, 35 kV) -Hạ áp (0,4; 0,2kV) 55469 38,824 16,64 7,7959 3 Phân phi/truyn tải 7,87 lần 1,22 lần Nguồn: IEE- Viện Năng lượng 2.1.1m chung ci phân phi Lưới phân phi có một s đặc đim chung như sau: 1. Ch độ vận hành bình thưng của lưới phân phi là vận hành h, hình tia hoặc dạng xương cá. Đ tăng cưng cung cấp đin, đôi khi cũng có cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành h. 2. Trong mạch vòng các xuất tuyn được liên kt với nhau bằng DCL, hoặc thit bị ni mạch vòng(Ring Main Unit) các thit bị này vận hành  vị trí m, trong trưng hợp cần sửa chữa hoặc sự c đưng dây thì vic cung cấp đin không bị gián đoạn lâu dài nh vic chuyn đổi nguồn cung cấp bằng các thao tác đóng cắt DCL phân đoạn hoặc tự động chuyn đổi nh thit bị ni mạch vòng. 3. Phụ tải của lưới phân phi đa dạng và phức tạp, nhất là  Vit Nam các phụ tải sinh hoạt và dịch vụ, tiu thủ công nghip đa phần chung một hộ phụ tải. So với mạng hình tia, mạng hình vòng có chất lượng đin tt hơn, đó chính là lý do tồn tại mạch vòng, song lại gây phức tạp v vấn đ bảo v rơ le. Cấu trúc mạch vòng chỉ thích hợp cho những mạng Trung áp/ Hạ áp có công suất lớn và có s lượng trạm trên mạch vòng ít. Hiu quả khai thác mạch vòng kín thấp hơn mạng hình tia. Ngoài ra, chất lượng phục vụ của mạng hình tia đã liên tục được cải thin, vic xuất hin của các thit bị có công ngh mới và các thit bị tự động, vic giảm bán kính cung cấp đin và tăng tit din dây dẫn và bù công suất phản kháng, do vậy chất lượng đin của mạng hình tia đã được cải thin nhiu. 8 Kt quả của các nghiên cứu và thng kê từ thực t vận hành đã đưa đn kt luận nên vận hành lưới phân phi theo dạng hình tia bi các lý do:  Vận hành đơn giản hơn;  Trình tự phục hồi lại kt cấu lưới sau sự c d dàng hơn;  Ít gặp khó khăn trong vic cắt đin cục bộ. Với các lý do trình bày trên, sau đây ta sẽ xem xét vic bù công suất phản khángtrên lưới h và các ứng dụng của vic bù công suất phản kháng. 2.1.2 Stiêu th công sut phn kháng 2.1.2.1Công sut phn kháng Đ cho vic bù công suất được hiu quả, trước ht chúng ta cần tìm hiu ý nghĩa vật lý của đại lượng này và biu din dưới dạng công thức toán học. Giả sử dòng đin hình sin trong mạch được biu din bằng một hàm điu hòa: )sin()(   tIti m (2.1) Với dòng chu kỳ i(t) đã cho, ta tìm được trị s dòng không đổi I tương đương v mặt tiêu tán, sao cho năng lượng tiêu tán trong thi gian một chu kỳ là bằng nhau, nghĩa là trong một mạch đơn giản thuần tr: dttiRTIRA T )( 0 22   (2.2) Trị s dòng không đổi I tương đương v mặt tiêu tán với dòng chu kỳ i(t) được gọi là giá trị hiu dụng của dòng chu kỳ. Như vậy có th vit: )sin(2)(   tIti (2.3) Từ (2.2) ta xét các phần tử có R,L,C. Kỹ thuật đin đã chứng minh là phản ứng một nhánh ni tip R-L-C đi với kích thích điu hòa  ch độ xác lập: )2/sin(2)2/sin(2sin2 )sin(2     tUtUtU tUu CLR (2.4) Công thức (2.4) nói lên quan h giữa u và i. Xét quan h hiu dụng giữa U và I ta có: ZXXRCLR I U CL  2222 )()/1(  (2.5) [...]... nghiên cứu một thi t bị cụ th trên lưới phân ph i là TCSC, đây là một trư ng hợp cụ th được nghiên cứu với phương pháp LFB này 32 CHƯƠNG 4 THÀNH L P CÔNG TH C TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SU T THEO PHƯƠNG PHÁP LFB 4.1 PHƯƠNG PHÁP LFB 4.1.1Mô hìnhthiết b FACTS v i phơn đo n đ ng dây chung Nút i Nút j Hình 4.1 Mô hìnhtổng quát thiết bị FACTS với phân đoạn đường dây chung Hình 4.1trình bày mô hình tổng quát của... chính tạo ra Hình 2.7 Sơ đồ cấp điện độc lập 13 2.2.3DGtrên l i đi n phân ph i Một h th ng đi n được gọi là lớn, được tích hợp phức tạp gồm các máy phát đi n lớn, một mạng lưới truy n tải, lưới đi n phân ph i, máy phát đi n phân ph i và tải, được k t n i tại các đi m được gọi là các nút Hình2 .8Minh họa lưới điện có DGvà các thành phần liên kết với nhau 2.2.4Sự độc l p và kết n i v i DG trên l i đi n... đặt trên lưới đi n phân ph i khi nó ngừng làm vi c độtngột Một s máy phát đi n DG k t n i với lưới đi n phân ph ibổ sung một phần nguồn cung cấp Loại này của sự phát đi n được gọi là k t n i DG 14 Hình 2.9Cấu trúc liên kết lưới phân phối  Sự độc lập DG có th giảm đượctải cho lưới đi n phân ph i, tuy nhiên sẽ gia tăng sự bi n động của phụ tải này khi DG vận hành không ổn định  Vi c liên k t với DG có. .. có tác dụng đi u khi n dòng công suất trên đư ng dây 29 V mặt cấu tạo, TCPAR như một máy bi n áp ba cuộn dây mắc song song với đư ng dây truy n tải và có th đi u chỉnh góc l ch pha của đi n áp Uf trên đư ng dây Các chức năng chính của TCPAR tương tự như các thi t bị bù có đi u khi n khác nhưng chức năng của nó là đi u chỉnh góc pha của đi n áp trên đư ng dây Khả năng đi u khi n trào lưu công suất trên. .. nguồn mà có th cung cấp trực ti p cho phụ tải đi n( tụ đi n, máy bù đồng bộ) 2.1.3 M c đích xem xét c a đ tài Trong đ tài tác giả đi u chỉnh giá trị P, Q trên lưới phân ph i bằng cách thay đổi tổng tr trên đư ng dây, cụ th là thay đổi dung kháng –jxC, tức gián ti p làm giảm tổng tr chung trên h th ng đ cải thi n giá trị đi n áp trên lưới 2.2 T NG QUAN V MÁY PHÁT PHÂN TÁN DG TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN 2.2.1Gi... siêu cao áp làm tăng khả năng tải của đư ng dây và qua đó nâng cao tính ổn định Các bi n pháp thư ng được áp dụng và đem lại hi u quả cao là bù dọc và bù ngang trên đư ng dây siêu cao áp Các đư ng dây siêu cao áp có chi u dài lớn thư ng được bù thông s thông qua các thi t bị bù dọc và bù ngang Mục đích chủ y u của vi c đặt thi t bị bù là nâng cao khả năng tải của đư ng dây và sang bằng đi n áp phân b... n dung đư ng dây phát ra 3.4 PHÂN LO I CÁC THI T BỊ TRUY N T I ĐIỆN XOAY CHI U LINH HO T Các thi t bị FACTS có th phân ra làm b n loại: - Thi t bị đi u khi n n i ti p (Series Controller): loại thi t bị này cho phép thay đổi tổng tr đư ng dây bằng tụ đi n, đi n kháng, hoặc bi n đổi nguồn có tần s bằng tần s lưới nh thi t bị bán dẫn công suất V nguyên lý, tất cả các thi t bị đi u khi n n i ti p chỉ cung... và bù đi n áp trên đư ng dây với những phần tử n i ti p 3.5 M T SỐ THI T BỊ FACTS 3.5.1 Thiết b bù d c đi u khi n b ng Thyristor (TCSC) TCSC( Thyristor Controlled Series Compensator) là thi t bị FACTS còn gọi là Bộ bù n i ti p đi u khi n bằng Thyristor Loại thi t bị này cho phép thay đổi tổng tr trên đư ng dây bằng tụ đi n, đi n kháng hoặc bi n đổi nguồn có tần s bằng tần s lưới nh thi t bị đi n tử... đích phân đoạn trong h th ng đi n lực trong su t quá trình dao động đi n trên di n rộng đ tạo ra nguồn độc lập Sự độc lập này có th được thi t k đ duy trì một nguồn đi n cung cấp liên tục trong su t quá trình dao động của h th ng đi n phân ph i chính Như trong hình sau khi các r i loạn có mặt trên một h th ng đi n phân ph i, lưới đi n tự phân đoạn chính nó Sau đó các nguồn năng lượng phân tán có th... vào lưới đi n phân ph i Vi c bơm công suất này đã thay th một lượngcông suất mà lưới đi n phân ph i sẽ nhận từ lưới đi n truy n tải Tuy nhiên, vi c k t n i DG có th làm trào lưu công suất chạy trong lưới theo hướng ngược lại với trào lưu công suất thông thư ng từ đầu nguồn của lưới đi n phân đ n cu i của các nhánhliên k t cu i Trào lưu công suất này ngược và làm đảo ngược đi n áp nút trong mạng lưới phân . với lưới đin phân phi ta sử dụng phương pháp LFB  tính toán ổn định đin áp. Đ tài đang được nghiên cứu là “Sử dụng phương pháp LFB trên lưới điện phân phối hình tia có thiết bị TCSC để điều. bằng Thyristor. -Nghiên cứu phương pháp tính toán phân b công suất bằng phương pháp Newton-Raphson. -Nghiên cứu phương pháp tính toán phân b công suất bằng phương pháp LFB (Line Flow Basic). tính toán phân b công suất lưới phân phi hình tia có gắn thit bị FACTS là TCSC đ điu chỉnh đin áp. 2. Phương pháp này được sử dụng đ tính toán thay vì tính toán bằng phương pháp Newton-Raphson.