Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía nam việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒ HỮU LỘC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẠT TCSC TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI KHU VỰC PHÍA NAM VIỆT NAM S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒ HỮU LỘC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẠT TCSC TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI KHU VỰC PHÍA NAM VIỆT NAM NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH Tp Hồ Chí Minh, 2012 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN HỒ HỮU LỘC Ngày 10 tháng 03 năm sinh: 1984 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: 666/17-Huỳnh Tấn Phát-Phƣờng Tân Phú–Quận 7-Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0976.871.681 Email: nguyenhohuulocptc4@gmail.com Quá trình đào tạo: - Từ năm 2004 đến năm 2009 theo học ngành Điện Khí Hóa Cung Cấp Điện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Từ năm 2010 đến năm 2012 theo học Cao học ngành Thiết bị, Mạng Nhà máy điện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Quá trình công tác: - Từ năm 2009 đến công tác Công ty Truyền Tải Điện 4; địa chỉ: số 07 Quốc lộ 52, Phường Trường Thọ, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang i LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012 Người viết cam đoan Nguyễn Hồ Hữu Lộc NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang ii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH CẢM TẠ Trong thời gian học tập trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với dạy bảo tận tình thầy cô Khoa Điện quí thầy cô trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, em học tập nhiều kiến thức quí báu kinh nghiệm thực tế từ quí thầy cô Với vốn kiến thức tích luỹ góp phần xây tảng cho em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật tương lai Qua luận văn này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH người Thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian qua để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn bè người thân gia đình luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2012 Người thực Nguyễn Hồ Hữu Lộc NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang iii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TÓM TẮT Những hệ thống điện hữu tồn nhánh xung yếu có khả dẫn đến tải thường xuyên Khi mạng lưới truyền tải điện bị nguyên nhân dẫn đến hệ thống bị sụp đỗ Bằng nhiều giải pháp, nhà cung cấp điện tìm cách giảm suất cố để hệ thống điện gần với trạng thái ổn định Một giải pháp đề cập nội dung nghiên cứu ứng dụng tính hiệu TCSC điều khiển dòng công suất lưới để chống tải Để giải toán đặt ra, nội dung nghiên cứu trình bày sau Nghiên cứu lý thuyết mặt cắt tối thiểu, ứng dụng giải thuật chương trình max-flow xác định tập hợp nhánh yếu hệ thống điện, mở nhiều hướng nghiên cứu cho toán chống tải Nội dung nghiên cứu rằng; vấn đề cốt lõi toán chống tải xác định điểm tải thường xuyên Giải thuật đề xuất giải vấn đề Hướng tiếp cận nội dung nghiên cứu kết hợp giải thuật đề xuất phần mềm giải toán phân bố công suất Powerworld với tính ưu việt TCSC để chống tải hệ thống điện Kết kết hợp lưu đồ xác định vị trí dung lượng bù tối ưu TCSC lưới điện truyền tải Tính hiệu khả ứng dụng giải pháp đề xuất kiểm chứng hệ thống điện truyền tải miền Nam Việt Nam NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang iv LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH SUMMARY The existing electrical system there is always the most critical branch is likely to lead to frequent overload When the transmission network will be one of the causes leading to system collapse By many measures, the power supply always looking for ways to reduce the problem to the system capacity close to the steady state One of the solutions mentioned in the content of this research is the effective application of TCSC control power flows on the grid to overload To solve the problem posed, research contents are as follows Research minimun cut-set theoretically, suggested max-flow algorithms application to determine collect electrical system's most weak branchs open up many new research problems against overload Content research also indicates that; matter of anti-overload problem is how to define such overload often Algorithm proposed solving this problem Approaches in the contents of this research is the combination of proposed algorithms and software power distribution calculation Powerworld with premium features of TCSC to fight overload the electrical system The result of the combination is to locate and map the optimal compensation of TCSC capacity on the transmission grid The effectiveness and the applicability of the proposed solution has been tested on the electricity transmission system in South Vietnam NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang v LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Tóm tắt lý lịch trích ngang i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách từ viết tắt viii Danh sách hình hình ix PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN Đặt vấn đề Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 2.1 Mục tiêu đề tài 2.2 Nhiệm vụ đề tài Điểm luận văn Giá trị thực tiễn đề tài PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS 1.1 Tính cần thiết việc xác định vị trí FACTS 1.1.1 Giá điện thị trường 1.1.2 Những ứng dụng lợi ích FACTS 1.1.3 Vấn đề trọng tâm 1.2 Mô hình toán học TCSC 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo TCSC 1.2.2 Mô hình toán học TCSC 1.2.3 Ứng dụng TCSC vào điều khiển dòng công suất 1.3 Các nghiên cứu sử dụng FACTS chống nghẽn mạch 11 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang vi LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH 1.3.1 Tổng quan công trình thí nghiệm trước 12 1.3.2 Nhận xét 12 1.4 Các vấn đề cần cải tiến 12 1.5 Mặt cắt cực tiểu dòng công suất cực đại 14 1.5.1 Cơ sở lý thuyết mặt cắt tối thiểu dòng công suất cực đại 14 1.5.2 Ứng dụng hệ thống điện 16 CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HỌC 2.1 Phương pháp xác định mặt cắt tối thiểu 20 2.2 Lưu đồ xác định mặt cắt tối thiểu-luồng công suất cực đại 22 2.3 Bài toán phân bố công suất 30 2.4 Xác định vị trí TCSC 33 2.5 Dung lượng bù TCSC 35 2.6 Lưu đồ xác định vị trí dung lượng TCSC 36 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM POERWORD ĐỂ MÔ PHỎNG LƢỚI ĐIỆN 3.1 Sơ đồ lưới điện 500kV 39 3.2 Sơ đồ lưới điện 220kV 52 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận 59 Hướng phát triển đề tài 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang vii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Current DC Direct Current FACTS Flexible AC Transmission Systems SSSC Static Synchronous Series Compensator STATCOM Static Synchronous Compensator SVC Static Var Compensator TCPST Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer TCR Thyristor Controlled Reactor TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor TCVR Thyristor Controlled Voltage Regulator UPFC Unified Power Flow Controller VSC Voltage Source Converter NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang viii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ CÁC BẢNG Trang Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo TCSC Hình 1.2: Mô hình toán TCSC Hình 1.3: Mô hình đường dây truyền tải có lắp đặt TCSC Hình 1.4: Đơn giản hoá mô hình TCSC nhánh i-j 10 Hình 1.5: Chi phí đầu tư vận hành theo công suất bù 13 Hình 1.6: Sơ đồ mạng với nguồn phát s, tải thu t hai nút trung gian 15 Hình 1.7: Mô hình hoá mạng với số lát cắt tiêu biểu 15 Hình 1.8: Mô hình hệ thống điện đơn giản 16 Hình 1.9: Mô hình hoá sơ đồ mạng điện truyền tải nút 17 Hình 1.10: Vị trí thông lượng lát cắt sơ đồ mô hình hóa 17 Hình 1.11: Vị trí lát cắt cực tiểu mạng mô hình hoá 18 Hình 2.1: Đồ thị vô hướng với trọng số G = (V, E) 20 Hình 2.2: Sau cắt nút cộng giá trị w(1,2) w(1,5) 20 Hình 2.3: Sau cắt nút số cộng giá trị w(4,7) w(4,8) 20 Hình 2.4: Sau cắt nút 7,8 cộng giá trị w(3,4) w(3,7) 20 Hình 2.5: Sau cắt nút 4, 7, 22 Hình 2.6: a) Sau cắt nút cộng giá trị w(2,3) w(2,6) 22 b) Sau cắt đồ thị cách ly nút V\{2} {2} 22 Hình 2.7: a Mô hình hoá hệ thống điện; b Mô hình hoá thông số nhánh 23 Hình 2.8: Lưu đồ giải thuật xác định luồng công suất cực đại 24 Hình 2.9: Dữ liệu nhập vào cho sơ đồ mô hình hoá 30 Hình 2.10: Danh sách lát cắt sau chạy chương trình 30 Hình 2.11: Nút đại diện hệ thống điện 31 Hình 2.12: a) Điều chỉnh công suất máy phát 32 b) Điều chỉnh công suất máy phát 32 Hình 2.13: Lưu đồ xác định vị trí dung lượng TCSC 38 Hình 3.1: Sơ đồ lưới điện nút 39 Hình 3.2: Dữ liệu nhập vào chương trình tính max-flow cho sơ đồ mô hình hoá 40 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang ix LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Hình 3.3: Danh sách đường cắt sau chạy chương trình 41 Hình 3.4: Mô phân bố công suất Powerworld 42 Hình 3.5: Mô vị trí lắp đặt TCSC lưới Powerworld 42 Hình 3.6: Mô vị trí lắp đặt TCSC lưới Powerworld 43 Hình 3.7: Thông số đầu vào tải nút tăng 20% 45 Hình 3.8: Danh sách lát cắt tăng tải nút 45 Hình 3.9: Mô luồng công suất tăng tải nút 46 Hình 3.10: Thông số nhập vào tăng tải 20% nút 46 Hình 3.11: Danh sách lát cắt tăng tải nút 47 Hình 3.12: Mô luồng công suất tăng tải nút 47 Hình 3.13: Thông số nhập vào tăng tải 20% nút 48 Hình 3.14: Danh sách lát cắt tăng tải nút 48 Hình 3.15: Mô luồng công suất tăng tải nút 49 Hình 3.16: Thông số đầu vào tăng tải toàn hệ thống 49 Hình 3.17: Danh sách lát cắt tăng tải toàn hệ thống 50 Hình 3.18: Mô luồng công suất tăng tải nút 2,3,4 50 Hình 3.19: Sơ đồ lưới điện truyền tải 15 nút 52 Hình 3.20: Dữ liệu nhập vào chương trình max-flow lưới điện 15 nút 53 Hình 3.21: Mô hình hoá lưới điện 15 nút chạy giải thuật max-flow 53 Hình 3.22: Mô phân bố công suất powerworld 54 Hình 3.23: Mô phân bố công suất sau bù TCSC 55 Hình 3.24: Mô hình hoá lưới điện 15 nút Max-flow 56 Hình 3.25: Mô lưới điện powerworld tăng tải Thủ Đức 56 Hình 3.26: Mô hình hoá lưới điện 15 nút Max-Flow 57 Hình 3.27: Mô lưới điện powerworld tăng tải toàn hệ thống ……57 Bảng 1.1: Chi phí đầu tư 1kVar thiết bị FACTS 13 Bảng 1.2: Vị trí thông lượng lát cắt 17 Bảng 1.3: Các trường hợp xảy vị trí lát cắt 18 Bảng 2.1: Danh sách lát cát thông lượng lát cắt 29 Bảng 3.1: Hiển thị thông số công suất trước sau bù 43 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang x LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Bảng 3.2: Hiển thị thông số trước công suất sau bù 44 Bảng 3.3: Giá trị XTCSC bù tỷ lệ giảm công suất tải lưới điện nút 51 Bảng 3.4: Giá trị XTCSC , công suất lưới điện 15 nút trước sau bù 58 NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang xi LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, mà nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có không đủ đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng người; bên cạnh việc tìm kiếm nguồn tài nguyên nhiên liệu thay việc quy hoạch, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên sẵn có vấn đề quan tâm hàng đầu ngành công nghiệp điện Một khía cạnh việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào quản lý vận hành lưới điện cho tổng chi phí sản xuất vận hành lưới điện nhỏ để giá thành tới người sử dụng thấp Điều hợp lý hình thành thị trường mẻ - thị trường điện Có nhiều công trình nghiên cứu vận hành tối ưu hệ thống điện Một toán đặt phân bố luồng công suất tối ưu biết đến phương pháp điều khiển dòng công suất lưới điện truyền tải nhằm: Hạn chế tải đường dây thời điểm mở rộng phụ tải tương lai Đây nguyên nhân gây nên giá sản xuất điện tăng cao Có nhiều phương pháp để giải toán tải như: Điều chỉnh công suất phát nhà máy, xây dựng đường dây song song sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng chỗ… giải pháp không đảm bảo chi phí thấp nên không thoả điều kiện giảm giá thành sản xuất điện Việc sử dụng thiết bị FACTS điều khiển dòng công suất đường dây biết đến biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro điện, tăng độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đảm bảo lợi ích kinh tế, đồng thời tránh tình trạng đầu tăng giá điện có cố nghẽn mạch Một số công trình nghiên cứu cho thấy rằng, việc sử dụng thiết bị FACTS để điều khiển dòng công suất hạn chế tải đường dây từ làm giảm chi phí sản xuất điện năng, tăng giá trị phúc lợi xã hội Vấn đề chọn thiết bị FACTS thoả mãn chi phí nhỏ Thực nghiệm cho thấy khả điều khiển điện áp, điều khiển trào lưu công suất cải thiện ổn định điện áp nút TCSC tốt so với dùng tụ bù dọc SVC; chi phí đầu tư đơn vị công suất bù TSCS nhỏ so với loại thiết bị khác NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Tuy nhiên, chi phí cho thiết bị bù TCSC không nhỏ Do đó, lắp đặt toàn hệ thống truyền tải điện Với mục tiêu tổng chi phí vận hành điều khiển hệ thống điện bao gồm: chi phí phát điện, chi phí truyền tải phân phối, chi phí cho thiết bị bù TCSC phải nhỏ Do đó, cần xác định vị trí lắp đặt thiết bị bù TCSC mạng phân phối truyền tải điện để đồng thời giải hai vấn đề: kinh tế kỹ thuật Trên sở kết công trình nghiên cứu trước đạt được, đề tài “Xác Định Vị Trí Lắp Đặt TCSC Trên Lƣới Điện Truyền Tải Phía Nam Việt Nam” với mục đích xây dựng giải thuật tìm kiếm vị trí tối ưu TCSC giải hạn chế công trình nghiên cứu trước MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu đề tài  Tìm hiểu thuật toán tìm luồng công suất cực đại;  Nguyên lý cấu tạo, hoạt động mô hình toán TCSC;  Vị trí tối ưu TCSC lưới điện truyền khu vực phía Nam Việt Nam 2.2 Nhiệm vụ đề tài  Nghiên cứu thuật toán luồng công suất cực đại;  Sử dụng TCSC để điều khiển phân bố dòng công suất lưới điện;  Xác định vị trí tối ưu TCSC lưới điện truyền tải;  Ứng dụng thuật toán để giải toán cụ thể; ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN  Ứng dựng giải thuật lắt cắt xác định vị trí tối ưu TCSC để áp dụng lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam kiểm tra phần mềm PowerWord GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI  Xác định vị trí lắp đặt TCSC lưới điện truyền tải Miền Nam Việt Nam để giải toán chóng nghẽn mạch NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ FACTS 1.1.1 Giá điện thị trƣờng Khi vận hành hệ thống điện thị trường, chi phí tổ máy phát thứ i nhà máy điện [4,12,33]: Ci ( Pgi )  0i Pgi2  1i Pgi   2i (1.1) Ở đây: Pgi công suất phát tổ máy thứ i, 0i, 1i, 2i hệ số chi phí máy phát i Do đó, tổng chi phí nhà máy phát điện tính theo biểu thức: CG   Ci ( Pgi ) (1.2) Mục tiêu nhà máy sản xuất điện tìm cách giảm chi phí sản xuất điện cho tổng chi phí phát điện phải nhỏ nhất: C1  Min Ci ( Pgi ) (1.3) Giá thành điện tổng chi phí để sản xuất đơn vị điện Giá điện đưa thị trường tới nơi tiêu thụ, cộng chi phí vận chuyển hình thành nên giá bán điện thị trường Do đó, giá bán điện xác định tính từ giá thành sản xuất điện tối thiểu C1 Trong thị trường điện, cạnh tranh giá khiến nhà sản xuất phải hướng đến mục tiêu tối thiểu hoá tổng chi phí hệ thống điện, nghĩa tìm cách đưa tổng chi phí phát điện giá trị C1 Điều đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản xuất đơn vị điện giá bán điện giảm theo Giả sử giá trị chi phí phát điện tối thiểu C1 lượng công suất phát nhà máy điện phụ tải có cân theo biểu thức: n P  P gi L (1.4) Khi có gia tăng phụ tải vượt độ dự trữ cho phép hệ thống, cố đường dây dẫn đến nghẽn mạch – tải số tuyến đường dây mạng điện Nghĩa phụ tải điện thay đổi tăng lên lượng PL theo biểu thức (1.4), để giải cố nghẽn mạch hệ thống truyền tải điện cần thay đổi công suất NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH phát tổ máy nhà máy điện lượng Pgi Như vậy, chi phí cho sản xuất đơn vị điện trường hợp theo biểu thức (1.3) C2   Ci ( Pgi )  C1 Khi chi phí sản xuất điện tăng cao giá bán điện đến hộ tiêu thụ tăng theo Điều gây bất lợi cho nhà cung cấp việc gia tăng doanh số bán hàng thị trường nỗ lực giành thị phần Những phân tích cho thấy: có thay đổi phụ tải hay cố hệ thống điện dẫn tới giá bán điện thị trường tăng lên chi phí để sản xuất điện tăng Cho dù vận hành lưới điện trạng thái nhà máy sản xuất điện tìm cách đưa chi phí C2 trở gần với trạng thái ban đầu nhất: C2C1 1.1.2 Những ứng dụng lợi ích FACTS Thay đổi trở kháng hay nhiều nhánh hệ thống điện, từ phân bố lại luồng công suất mạng điện Điều giúp hạn chế luồng công suất truyền qua nhánh có khả gây nghẽn mạch Điều khiển dòng công suất đường dây lưới điện theo ý muốn, giúp sử dụng tốt hệ thống truyền tải có Ở số nơi, việc tăng dung lượng chuyển giao lượng điều khiển luồng công suất truyền tải đường dây có tầm quan trọng thiết yếu, đặc biệt nơi có thị trường điện chưa kiểm soát, hay nơi mà vị trí phát điện tâm phụ tải thay đổi Điều cần bổ sung đường dây truyền tải để đáp ứng nhu cầu điện gia tăng, lại vướng phải ràng buộc kinh tế, môi trường Trong trường hợp đó, thiết bị FACTS đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật Tăng độ tin cậy tính khả dụng hệ thống truyền tải: Độ tin cậy tính khả dụng hệ thống truyền tải phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Mặc dù thiết bị FACTS ngăn chặn cố, chúng giảm thiểu ảnh hưởng cố đảm bảo việc cấp điện an toàn cách giảm số lần đóng cắt đường dây Ví dụ, cắt phụ tải lớn gây áp đường dây dẫn đến cắt đường dây Tăng độ ổn định động độ lưới: Những đường dây dài liên kết hệ thống, tác động thay đổi phụ tải cố đường dây tạo bất ổn định hệ thống truyền tải Các vấn đề dẫn tới giảm dòng công suất đường dây, dòng công suất vòng chí dẫn đến cắt đường NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH dây Các thiết bị FACTS làm ổn định hệ thống truyền tải với việc tạo nâng cao công suất truyền tải giảm nguy cố đường dây Tăng chất lượng cung cấp cho ngành công nghiệp đòi hỏi chất lượng điện cao: Các ngành công nghiệp đại phụ thuộc vào chất lượng điện cung cấp bao gồm yêu cầu khắt khe giao động điện áp, tần số không bị cắt điện Những thay đổi điện áp tần số hay nguồn cấp dẫn đến ngưng trệ trình sản xuất mà hệ tổn thất lớn kinh tế Các thiết bị FACTS giúp cung cấp chất lượng cấp điện theo yêu cầu Nhìn chung, lợi ích ứng dụng thiết bị FACTS tóm tắt sau: Giữ khả tải đường dây gần với giới hạn phát nóng Nâng cao khả truyền tải công suất phần tử hệ thống, giảm dự trữ chung hệ thống Phòng ngừa cố lan truyền hạn chế ảnh hưởng cố hỏng hóc phần tử Giảm dao động điện áp gây hại đến phần tử hệ thống Giảm dao động công suất, tăng độ ổn định tĩnh động hệ thống chống cố nghẽn mạch hệ thống 1.1.3 Vấn đề trọng tâm Trọng tâm việc nghiên cứu sau sử dụng thiết bị FACTS chống nghẽn mạch hệ thống điện, thay cho giải pháp thay đổi lại luồng công suất phát tổ máy phát điện Do đó, đưa chi phí phát điện lúc có cố nghẽn mạch C2 trở trạng thái ban đầu gần với chi phí sản xuất điện C1 chưa có cố Việc giảm chi phí phát điện dẫn đến giảm giá bán điện, tránh tượng tăng giá hay đầu thị trường Tuy thiết bị FACTS có nhiều ưu điểm việc điều khiển hệ thống điện chi phí cho thiết bị FACTS vấn đề cần quan tâm Các công trình nghiên cứu trước cho thấy: TCSC thiết bị FACTS có khả đáp ứng yêu cầu thay đổi luồng công suất mạng điện chống nghẽn mạch có cố; chi phí lắp đặt thiết bị TCSC nhỏ nhiều so với chi phí lắp đặt loại thiết bị khác NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Bài toán đặt tìm lắp đặt thiết bị bù TCSC hợp lý hệ thống điện để đảm bảo dung lượng thiết bị bù nhỏ nhất, đồng thời thoả mãn điều kiện chống nghẽn mạch hệ thống điện phụ tải nguồn cung cấp thay đổi liên tục Để giải toán cần xác định điểm có khả thường xuyên dẫn đến nghẽn mạch hệ thống có thay đổi Hiện nay, giải thuật MaxFlow Min-Cut đề xuất để xác định tập hợp nhánh xung yếu mạng điện có khả gây cố tải thường xuyên hệ thống điện 1.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TCSC 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo TCSC Các bù nối tiếp điều khiển Thyristor (TCSC) phần tử hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS) Nó mở rộng từ tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung phản ứng điều khiển thyristor Bộ phản ứng mắc song song với tụ nối tiếp cho phép tạo hệ thống bù dọc điện kháng thay đổi liên tục nhanh chóng Những lợi điểm chủ yếu TCSC là:  Tăng công suất truyền tải;  Giảm dao động công suất;  Giảm cộng hưởng đồng bộ;  Điều khiển dòng công suất đường dây TCSC bao gồm ba phần tử chính: Tụ bù C, cuộn kháng bù nối vào mạch thyristor hai thyristor điều khiển SCR1 SCR2 (hình 1.1) Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo TCSC Các góc mở thyristor điều khiển để điều chỉnh điện kháng TCSC phù hợp với hệ thống Khi thyristor kích thích, TCSC mô tả dạng toán học sau [3,5,17]: iC  C dv dt NGUYỄN HỒ HỮU LỘC (1.5) trang LUẬN VĂN THẠC SĨ vL GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH diL dt (1.6) iS  iC  iL (1.7) iL iC giá trị dòng điện tức thời qua tụ điện cảm; iS dòng điện tức thời đường dây truyền tải điều khiển; v điện áp tức thời qua TCSC Tổng trở tương đương mạch LC: Ztd  (1.8)   j  C   L   Như vậy, TCSC điều khiển để làm việc trạng thái mang tính điện kháng (C >1/L) có tính dung thay đổi trạng thái cảm kháng (C[...]... trên lưới điện truyền khu vực phía Nam Việt Nam 2.2 Nhiệm vụ của đề tài  Nghiên cứu về thuật toán luồng công suất cực đại;  Sử dụng TCSC để điều khiển phân bố dòng công suất trên lưới điện;  Xác định vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền tải;  Ứng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể; 3 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN  Ứng dựng giải thuật lắt cắt xác định vị trí tối ưu của TCSC để áp dụng trên lưới. .. trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam và kiểm tra bằng phần mềm PowerWord 4 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI  Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải Miền Nam Việt Nam để giải quyết bài toán chóng nghẽn mạch NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ FACTS... bù TCSC không nhỏ Do đó, không thể lắp đặt trên toàn bộ hệ thống truyền tải điện Với mục tiêu tổng chi phí vận hành và điều khiển hệ thống điện bao gồm: chi phí phát điện, chi phí truyền tải phân phối, chi phí cho thiết bị bù TCSC phải nhỏ nhất Do đó, cần xác định vị trí lắp đặt thiết bị bù TCSC trên mạng phân phối truyền tải điện để đồng thời giải quyết được cả hai vấn đề: kinh tế và kỹ thuật Trên. .. Xác Định Vị Trí Lắp Đặt TCSC Trên Lƣới Điện Truyền Tải Phía Nam Việt Nam với mục đích xây dựng giải thuật tìm kiếm vị trí tối ưu của TCSC giải quyết những hạn chế của các công trình nghiên cứu trước đây 2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu của đề tài  Tìm hiểu về thuật toán tìm luồng công suất cực đại;  Nguyên lý cấu tạo, hoạt động và mô hình toán của TCSC;  Vị trí tối ưu của TCSC trên. .. đặt TCSC trên lưới bằng Powerworld 42 Hình 3.6: Mô phỏng vị trí lắp đặt TCSC trên lưới bằng Powerworld 43 Hình 3.7: Thông số đầu vào khi tải tại nút 3 tăng 20% 45 Hình 3.8: Danh sách lát cắt khi tăng tải tại nút 3 45 Hình 3.9: Mô phỏng luồng công suất khi tăng tải tại nút 3 46 Hình 3.10: Thông số nhập vào khi tăng tải 20% tại nút 4 46 Hình 3.11: Danh sách lát cắt khi tăng tải. .. sản xuất điện năng là tìm cách giảm chi phí sản xuất điện sao cho tổng chi phí phát điện phải là nhỏ nhất: C1  Min Ci ( Pgi ) (1.3) Giá thành điện năng là tổng chi phí để sản xuất ra một đơn vị điện năng Giá điện này khi đưa ra thị trường và tới nơi tiêu thụ, cộng các chi phí vận chuyển sẽ hình thành nên giá bán điện trên thị trường Do đó, giá bán điện được xác định tính từ giá thành sản xuất điện năng... mạng điện chống nghẽn mạch khi có sự cố; chi phí lắp đặt một thiết bị TCSC nhỏ hơn nhiều so với chi phí lắp đặt các loại thiết bị khác NGUYỄN HỒ HỮU LỘC trang 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Bài toán đặt ra ở đây là tìm lắp đặt thiết bị bù TCSC hợp lý trên hệ thống điện để có thể đảm bảo dung lượng của thiết bị bù là nhỏ nhất, đồng thời thoả mãn điều kiện chống nghẽn mạch hệ thống điện. .. đồ lưới điện truyền tải 15 nút 52 Hình 3.20: Dữ liệu nhập vào chương trình max-flow đối với lưới điện 15 nút 53 Hình 3.21: Mô hình hoá lưới điện 15 nút chạy bằng giải thuật max-flow 53 Hình 3.22: Mô phỏng phân bố công suất bằng powerworld 54 Hình 3.23: Mô phỏng phân bố công suất sau khi bù TCSC 55 Hình 3.24: Mô hình hoá lưới điện 15 nút bằng Max-flow 56 Hình 3.25: Mô phỏng lưới. .. Hình 3.25: Mô phỏng lưới điện bằng powerworld khi tăng tải tại Thủ Đức 56 Hình 3.26: Mô hình hoá lưới điện 15 nút bằng Max-Flow 57 Hình 3.27: Mô phỏng lưới điện bằng powerworld khi tăng tải toàn hệ thống ……57 Bảng 1.1: Chi phí đầu tư trên 1kVar của các thiết bị FACTS 13 Bảng 1.2: Vị trí và thông lượng của các lát cắt 17 Bảng 1.3: Các trường hợp xảy ra vị trí lát cắt 18 Bảng... mà các vị trí phát điện và tâm phụ tải có thể thay đổi Điều này cần bổ sung các đường dây truyền tải mới để đáp ứng nhu cầu điện gia tăng, nhưng lại vướng phải các ràng buộc về kinh tế, môi trường Trong trường hợp đó, các thiết bị FACTS đáp ứng được những yêu cầu cả về kinh tế và kỹ thuật Tăng độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải: Độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải phụ