Xác định vị trí đặt TCSC trong hệ thống điện truyền tải nhằm giảm hiện tượng nghẽn mạch và có xét đến ổn định tĩnh

LUẬN VĂN TH C Sƾ M CăL C T A TRANG Tóm t t lý l ch trích ngang i L i cam đoan ii Nh n xét c a giáo viên h ng dẫn iii Mục lục iv Danh mục bảng bi u vi Danh mục hình ảnh vii CH NG GI I THI U LU NăVĔN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ 1.3 Ph ng pháp giải 1.4 Gi i hạn đề tài 1.5 Đi m m i c a lu n văn 1.6 Phạm vi ng dụng 1.7 Bố cục c a lu n văn CH NG T NG QUAN 2.1 Nâng cao khả truyền tải c a hệ thống điện 2.2 Các cơng trình nghiên c u tr c đơy 2.2.1 Điều độ kế hoạch ngu n phát điện 2.2.2 Điều độ tải 2.2.3 M rộng đ ng dây truyền tải 2.3 Các loại thiết b Facts 10 2.3.1 SVC 10 2.3.2 STATCOM 12 2.3.3 UPFC 14 2.3.4 TCSC 14 2.4 Đề xuất ph ng án sử dụng TCSC 16 2.4.1 Giải đ hết tải tăng tải 16 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang iv LUẬN VĂN TH C Sƾ 2.4.2 Nh n xét 18 2.5 Nh n xét vƠ đề xuất sử dụng mặt c t tối thi u 19 2.5.1 Nh n xét 19 2.5.2 Đề xuất sử dụng mặt c t tối thi u 21 ng dụng hệ thống điện 23 2.6 2.7 Nh n xét chung 27 CH NG PH NG PHÁP TI P C N 28 3.1 Bài toán nâng cao khả tải dùng TCSC 28 3.2 Sử dụng thu t toán Min-cut đ xác đ nh nhánh ng viên đặt TCSC 29 3.3 Xác đ nh nhánh đặt TCSC 30 3.4 Xác đ nh dung l ợng TCSC 32 3.5 Phát bi u lu t đặt TCSC 33 3.6 L u đ xác đ nh v trí dung l ợng TCSC 33 CH NG KH O SÁT VÍ D MẪU 36 4.1 S đ l i điện 36 4.2 S đ l i điện 44 CH NG KH O SÁT TRÊN H TH NGăĐI N VI T NAM 57 CH NG K T LU N 76 6.1 Kết lu n 76 6.2 H ng phát tri n đề tài 77 TÀI LI U THAM KH O 78 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang v LUẬN VĂN TH C Sƾ DANHăM CăB NGăBI U Bảng 2.1 Chi phí đầu t 1KVAr c a thiết b FACTS 19 Bảng 2.2 V trí thơng l ợng c a lát c t 25 Bảng 2.3 Các tr ng hợp xảy v trí lát c t 26 Bảng 4.1 Hoạt động c a phụ tải nút 47 Bảng 4.2 Hoạt động c a phụ tải cho ngày làm việc đ ợc tính theo th i gian ngƠy đêm (24 gi ) 50 Bảng 4.3 Chi phí máy phát điện b qua điều kiện ràng buộc tải nhánh 51 Bảng 4.4 Chi phí phát điện có xét đến điều kiện ràng buộc tải nhánh 51 Bảng 4.5 Kết chi phí th i gian hoàn vốn 55 Bảng 4.6 Giá tr XTCSC t lệ giảm công suất tải l i điện nút 56 Bảng 5.1 Thông số máy phát 58 Bảng 5.2 Thông số nhánh 59 Bảng 5.3 Thông số nút 60 Bảng 5.4 Hoạt động c a phụ tải nút 60 Bảng 5.5 Hoạt động c a phụ tải cho ngày làm việc đ ợc tính theo th i gian ngƠy đêm (24 gi ) 64 Bảng 5.6 Chi phí phát điện b qua điều kiện ràng buộc tải nhánh 66 Bảng 5.7 Chi phí phát điện có xét đến điều kiện ràng buộc tải nhánh 66 Bảng 5.8 Th i gian hoàn vốn 70 Bảng 5.9 Giá tr XTCSC t lệ giảm công suất tải l i điện 500KV Việt Nam 71 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang vi LUẬN VĂN TH C Sƾ DANHăM CăHỊNHă NH Hình 2.1a Ví dụ nút b nghẽn mạch Hình 2.1b Ví dụ nút sau đ ợc loại b nghẽn mạch Hình 2.2 Nguyên t c điều n SVC n đ nh hệ thống điện 11 Hình 2.3 Dao động cơng suất tr ng hợp khơng có SVC có SVC 11 Hình 2.4 Cấu hình c c a SVC 12 Hình 2.5 Cấu hình nâng cao c a SVC TCR + TSC + FC 12 Hình 2.6 S đ mạch điều n sử dụng STATCOM 13 Hình 2.7 Nguyên t c điều n trào l u công suất c a STATCOM 13 Hình 2.8 S đ nguyên lý điều n c a UPFC 14 Hình 2.9 S đ cấu tạo c a TCSC 15 Hình 2.10 Mơ hình đ ng dây truyền tải có l p đặt TCSC 17 Hình 2.11 Đ n giản hố mơ hình TCSC nhánh i-j 17 Hình 2.12 Chi phí đầu t v n hành theo công suất bù 20 Hình 2.13 Mối quan hệ ngu n tải 21 Hình 2.14 S đ mạng v i ngu n phát (s), tải thu (t) hai nút trung gian 22 Hình 2.15 Mơ hình hố mạng v i số lát c t tiêu bi u 23 Hình 2.16 Mơ hình hệ thống điện đ n giản 24 Hình 2.17 Mơ hình hoá s đ mạng điện truyền tải nút 24 Hình 2.18 V trí thông l ợng lát c t s đ mơ hình hóa 25 Hình 2.19 V trí c a lát c t cực ti u mạng mơ hình hố 26 Hình 3.1 Mơ hình truyền tải điện hai nhánh song song 28 Hình 3.2.T p hợp nhánh xung yếu theo ch Hình 3.3 Mơ hình l ng trình max-flow 30 i nút 32 Hình 3.4 L u đ xác đ nh v trí, dung l ợng TCSC 35 Hình 4.1 S đ l i điện 36 Hình 4.2 Mơ hình mơ ph ng l Hình 4.3 Danh sách đ i điện nút ch ng c t sau chạy ch ng trình max-flow 37 ng trình tính max-flow 37 Hình 4.4 Mơ ph ng phân bố cơng suất Powerworld l i điện nút 38 Hình 4.5 Thơng số đầu vƠo tăng tải lên 20% 39 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang vii LUẬN VĂN TH C Sƾ Hình 4.6 Danh sách lát c t tăng tải lên 20% 39 Hình 4.7 Phân bố cơng suất Powerworld tăng tải lên 20% 40 Hình 4.8 Thơng số đầu vào tải tăng 20% 40 Hình 4.9 Danh sách lát c t tăng tải lên 20% 41 Hình 4.10 Phân bố cơng suất Powerworld tăng tải lên 20% 41 Hình 4.11 Thơng số nh p vƠo tăng tải lên 20% lên 20% 42 Hình 4.12 Danh sách lát c t tăng tải lên 20% 42 Hình 4.13 Phân bố cơng suất tăng tải 2, lên 20% 43 Hình 4.14 Phân bố cơng suất Powerworld có l p đặt TCSC 44 Hình 4.15 S đ l i điện nút 45 Hình 4.16 Mơ hình hố l i điện nút max-flow 46 Hình 4.17 Danh sách lát c t c a l i điện nút max-flow 46 Hình 4.18 Phân bố cơng suất Powerworld (tải 60% cơng suất) 47 Hình 4.19 Phân bố công suất Powerworld (tải 100% công suất) 48 Hình 4.20 Phân bố cơng suất Powerworld (tải 120% công suất ) 49 Hình 4.21 Phụ tải ngày làm việc 50 Hình 4.22 Điều độ tối u cơng suất máy phát có xét đến điều kiện ràng buộc tải nhánh phụ tải đạt 100% công suất 52 Hình 4.23 Điều độ tối u cơng suất máy phát có xét đến điều kiện ràng buộc tải nhánh phụ tải đạt 120% công suất 52 Hình 4.24 Phân bố công suất Powerworld l p TCSC nhánh 1-3 (tải 100% công suất) 53 Hình 4.25 Phân bố cơng suất Powerworld l p TCSC nhánh 1-3 ( tải 120% công suất) 54 Hình 4.26 Đi m hồn vốn l p TCSC 55 Hình 5.1 S đ l i điện 500KV Việt Nam 57 Hình 5.2 Phân bố cơng suất Powerworld (tải 60% cơng suất) 62 Hình 5.3 Phân bố công suất Powerworld (tải 100% công suất ) 63 Hình 5.4 Phân bố cơng suất Powerworld (tải 105% công suất ) 64 Hình 5.5 Phụ tải ngày làm việc 65 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang viii LUẬN VĂN TH C Sƾ Hình 5.6 Điều độ chi phí tối u công suất máy phát chống tải phụ tải đạt 100% công suất 67 Hình 5.7 Điều độ chi phí tối u cơng suất máy phát chống tải phụ tải đạt 105% công suất 67 Hình 5.8 Phân bố cơng suất Powerworld l p TCSC nhánh S N LANHO QUAN ( tải 100% công suất) 68 Hình 5.9 Phân bố công suất Powerworld l p TCSC nhánh S N LANHO QUAN (tải 105% công suất) 69 Hình 5.10 Đi m hồn vốn l p TCSC 70 Hình 5.11 Đ th bi u di n tốc độ quay roto máy phát tr c l p TCSC 72 Hình 5.12 Đ th bi u di n tốc độ quay roto máy phát l p TCSC vào nhánh S N LA-NHO QUAN 72 Hình 5.13 Đ th bi u di n tốc độ quay c a máy phát l p TCSC vào nhánh PITOONG-QUÃNG NINH 73 Hình 5.14 Đ th bi u di n tốc độ quay máy phát ch a l p TCSC 74 Hình 5.15 Đ th bi u di n tốc độ quay máy phát l p TCSC vào nhánh S N LANHO QUAN 74 Hình 5.16 Đ th bi u di n tốc độ quay máy phát l p TCSC vào nhánh PITOONG-QUÃNG NINH 75 L U NGUYỄN AN BÌNH Trang ix LUẬN VĂN TH C Sƾ CH NGă1 GI IăTHI UăLU NăVĔN 1.1 Đặtăvấnăđ : Điện đóng vai trị quan tr ng đối v i sản xuất sản phẩm hƠng hóa vƠ cải thiện đ i sống c a ng i Chính v y, nhƠ n c ln quan tơm t i phát tri n c a ngƠnh điện, tạo điều kiện cho ngƠnh điện tr thƠnh ngƠnh công nghiệp mũi nh n phục vụ nghiệp Cơng nghiệp hóa ậ Hiện đại hóa đất n Xu h th tr tr c ng chuy n d ch từ hệ thống điện độc quyền c cấu theo chiều d c sang ng điện cạnh tranh đƣ vƠ di n mạnh mẽ ng điện v i c chế m đƣ đem lại hiệu n nhiều n c gi i Th c vƠ cho thấy u m v ợt trội h n h n hệ thống điện độc quyền c cấu theo chiều d c truyền thống Hệ thống điện không ngừng phát tri n số l ợng, chất l ợng vƠ độ tin c y Khi chuy n sang th tr có ảnh h ng điện vấn đề tải đ ng dơy lƠ th ng xuyên, ng đến n đ nh vƠ độ tin c y hệ thống Điều n tải đ ng dơy lƠ ch c quan tr ng c a ISO (International Organization for Standardization ) vƠ lƠ trình đảm bảo hệ thống truyền tải khơng b vi phạm gi i hạn v n hƠnh Bất k nƠo, rƠng buộc v t lý rƠng buộc v n hƠnh l phạm hệ thống đ ợc coi lƠ tải đ i truyền tải b vi trạng thái tải Các gi i hạn vấn đề ng dơy lƠ gi i hạn nhiệt, m c cảnh báo c a máy biến áp, gi i hạn điện áp nút, n đ nh độ ( n đ nh động vƠ n đ nh tƿnh) Các gi i hạn nƠy rƠng buộc l ợng công suất mƠ có th truyền tải hai v trí thông qua l i truyền tải Công suất truyền tải không đ ợc phép tăng lên đến m c mƠ có xảy cố lƠm tan rƣ l i điện khơng n đ nh điện áp Có nhiều cơng trình nghiên c u v n hƠnh tối u hệ thống điện Một bƠi tốn đặt lƠ phơn bố lu ng cơng suất tối u đ ợc biết đến nh ph pháp điều n dịng cơng suất l đ ng dơy i điện truyền tải nhằm: Hạn chế tải th i m nh m rộng phụ tải t ng lai Đơy lƠ nguyên nhơn gơy nên giá sản xuất điện tăng cao Có nhiều ph L U NGUYỄN AN BÌNH ng ng pháp đ Trang LUẬN VĂN TH C Sƾ giải bƠi toán tải nh : Điều ch nh công suất phát c a nhƠ máy, xơy dựng đ ng dơy song song sử dụng thiết b bù công suất phản kháng chỗ… Hiện Các thiết b FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) đ ợc sử dụng đ điều n điện áp truyền tải, phơn bố công suất, giảm t n thất phản kháng, vƠ lƠm giảm dao động công suất hệ thống cho m c truyền tải công suất cao, đặc biệt lƠ tăng khả truyền tải công suất Vì v y, l p đặt điều n FACTS nhằm điều n tốt h n hệ thống điện cần phải đ ợc xem xét, việc l p đặt thích hợp thiết b FACTS tr thƠnh quan tr ng Nếu l p đặt khơng thích hợp điều n FACTS lƠm giảm đặc tính tối u thu đ ợc vƠ có th lƠm tính hữu ích Từ khó khăn quản lý, v n hƠnh hệ thống điện vƠ tính c a FACTS việc sử dụng thiết b FACTS đ ng dơy truyền tải lƠ cần thiết, việc xác đ nh v trí tối u đ đấu nối thiết b FACTS nhằm đảm bƣo khả nh n công suất, khả phát công suất vƠ khả truyền tải công suất đ ng dơy lƠ l n đóng vai trò quan tr ng hệ thống điện NgoƠi việc sử dụng thiết b Facts điều n dịng cơng suất đ ng dơy đ ợc biết đến nh biện pháp chống nghẽn mạch, giảm r i ro điện, tăng độ tin c y cung cấp điện cho khách hƠng, đảm bảo lợi ích kinh tế, đ ng th i tránh đ ợc tình trạng đầu c tăng giá điện có cố nghẽn mạch Một số cơng trình nghiên c u cho thấy rằng, việc sử dụng thiết b Facts đ điều n dịng cơng suất hạn chế đ ợc tải đ ng dơy từ lƠm giảm chi phí sản xuất điện năng, tăng giá tr phúc lợi xƣ hội Trên c s kết c a cơng trình nghiên c u tr c đơy đƣ đạt đ ợc, đề tƠi đề xuất tên ắXác định vị trí tối u TCSC hệ thống điện có xét đến ổn định tƿnh” nhằm xơy dựng giải thu t tìm kiếm v trí tối u c a thiết b TCSC (Thyristor Controller Series Capacitor) v i mục đích xơy dựng giải thu t xác đ nh v trí tối u c a TCSC ph ng pháp mặt c t tối thi u đ nơng cao khả truyền tải từ giảm đ ợc chi phí sản xuất điện vƠ hạn chế nh ợc m c a cơng trình nghiên c u tr c đơy L U NGUYỄN AN BÌNH Trang LUẬN VĂN TH C Sƾ 1.2 M cătiêuăvƠănhi măv  Tìm hi u giải pháp chống nghẽn mạch hệ thống điện  Trình bƠy nguyên lý hoạt động c a thiết b TCSC  Giải bƠi toán nơng cao khả truyền tải cách đặt TCSC (v trí đặt vƠ dung l ợng) o Giảm thi u khơng gian tìm kiếm v trí đặt TCSC ph ng pháp mặt c t tối thi u o Xác đ nh dung l ợng TCSC phù hợp đ giảm t ợng nghẽn mạch o Xét ảnh h  1.3 Ph - ng c a TCSC đến n đ nh hệ thống ng dụng thực tế vƠ so sánh v i ví dụ mẫu ngăphápăgi iăquy tă Giải tích vƠ mơ ph ng toán h c ng dụng phần mềm Powerworld 1.4 Gi iăh năđ ătƠi  Ch xét đến n đ nh tƿnh, không xét đến n đ nh động c a hệ thống điện 1.5 Đi măm iăc aălu năvĕn - Xơy dựng thu t toán xác đ nh v trí vƠ dung l ợng c a TCSC nơng cao khả tải c a hệ thống điện - Xét toán n đ nh tƿnh làm tiền đề cho việc cải thiện vấn đề n đ nh động sau 1.6 Ph măviă ngăd ng - ng dụng cho mơ hình hay l - ng dụng cho l - ng dụng cho l i điện i điện IEEE mẫu i điện 500KV Việt Nam tính đến năm 2012 - Làm tài liệu tham khảo v n hƠnh l i điện v i thiết b FACTS - LƠm tƠi liệu tham khảo cho bƠi giảng môn h c cung cấp điện 1.7 B ăc căc aălu năvĕn Ch ng 1: Gi i thiệu lu n văn Ch ng 2: T ng quan Ch ng 3: Ph ng pháp tiếp c n L U NGUYỄN AN BÌNH Trang LUẬN VĂN TH C Sƾ Ch ng 4: Khảo sát ví dụ mẫu Ch ng 5: Ch ng 6: Kết lu n ng dụng l L U NGUYỄN AN BÌNH i điện Việt Nam Trang ... dơy truyền tải lƠ 100MVA vƠ công suất tác dụng tải lƠ 100MW Có tải truyền tải đ ng dơy truyền tải đ đáp ng tải Nghẽn mạch có th đ ợc giảm b t cách c t giảm phần tải nƠo Trong Hình 2.1b, tải đ... v n hƠnh hệ thống n đ nh vƠ kinh tế 2.2.2.ăĐi uăđ ăt i: Trong hệ thống phi điều tiết, nghẽn mạch hệ thống truyền tải lƠ bƠi toán ch yếu vƠ có th dẫn t i đột biến giá Nghẽn mạch truyền tải xuất... đƣ đạt đ ợc, đề tƠi đề xuất tên ? ?Xác định vị trí tối u TCSC hệ thống điện có xét đến ổn định tƿnh” nhằm xơy dựng giải thu t tìm kiếm v trí tối u c a thiết b TCSC (Thyristor Controller Series