Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp của thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC tại trạm truyền tải 220 KV thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỖ THỊ THU NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC TẠI TRẠM TRUYỀN TẢI 220 KV THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 62.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HIỀN TRUNG THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỖ THỊ THU NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC TẠI TRẠM TRUYỀN TẢI 220 KV THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 62.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN TRƢỞNG KHOA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐỖ TRUNG HẢI TS NGUYỄN HIỀN TRUNG PHÕNG ĐÀO TẠO TS ĐẶNG DANH HOẰNG THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Đỗ Thị Thu Học viên: Lớp cao học K16- KTĐ, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Nơi công tác: Điện lực Đại Từ - Công ty Điện lực Thái Nguyên Tên đề tài luận văn thạc sỹ: “ Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC trạm truyền tải 220 KV Thái Nguyên” Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Sau hai năm học tập, rèn luyện nghiên cứu trường, em lựa chọn thực đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC trạm truyền tải 220 KV Thái Nguyên” Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình Thầy giáo TS Nguyễn Hiền Trung nỗ lực thân, đề tài hoàn thành Em xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân em Các số liệu, kết có luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày 23 tháng 01 năm 2016 Học viên thực Đỗ Thị Thu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học làm đề tài thạc sỹ, em nhận truyền đạt kiến thức, phương pháp tư duy, phương pháp luận giảng viên trường Sự quan tâm lớn nhà trường, khoa Điện, thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên bạn lớp Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa đào tạo Sau đại học, thầy cô giáo tham gia giảng dạy tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Nguyễn Hiền Trung tập thể cán giảng viên môn Hệ thống điện Hội đồng bảo vệ đề cương thạc sỹ khóa K16 – KTĐ cho dẫn quý báu để em hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng xong kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót, em mong muốn nhận dẫn từ thầy, cô giáo bạn học để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! Học viên Đỗ Thị Thu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Lời nói đầu i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vi Danh mục hình vẽ, đồ thị vii Lời nói đầu Chƣơng I: Tổng quan ứng dụng thiết bị FACTS hệ thống điện 1.1 Giới thiệu 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Các biện pháp áp dụng công nghệ truyền tải điện 1.4 Bù công suất phản kháng 1.4.1 Bù dọc bù ngang hệ thống điện 1.4.1.1 Bù dọc 1.4.1.2 Bù ngang 10 1.5 Một số thiết bị điều khiển công suất phản kháng hệ thống điện 11 1.5.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển Thyristor …………………………… 11 ( SVC – Static Var Compensator ) 1.5.2 Thiết bị bù dọc điều khiển Thyristor 13 ( TCSC – Thyristor Controlled Series Capacitor ) 1.5.3 Thiết bị bù tĩnh 14 ( STATCOM – Static Synchronous Compensator ) 1.5.4 Thiết bị điều khiển dòng công suất 15 ( UPFC – Unified Power Flow Controller ) 1.5.5 Thiết bị điều khiển góc pha Thyristor 17 ( TCPAR – Thyristor Controlled Phase Angle Regulator ) 1.6 Nhận xét 18 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv 1.7 Kết luận chương I 18 Chƣơng II: Tác dụng thiết bị bù SVC việc nâng cao ổn định hệ thống điện 19 2.1 Tác dụng SVC hệ thống điện 19 2.1.1 Đặt vấn đề 19 2.1.2 Một số ứng dụng SVC 20 2.1.2.1 Điều chỉnh điện áp trào lưu công suất 20 2.1.2.2 Giới hạn thời gian cường độ áp xảy cố 22 2.1.2.3 Ôn hòa dao động công suất hữu công 23 2.1.2.4 Giảm cường độ dòng điện vô công 23 2.1.2.5 Tăng khả tải đường dây 23 2.1.2.6 Cân phụ tải không đối xứng 25 2.1.2.7 Cải thiện ổn định sau cố 25 2.2 Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC 27 2.2.1 Cấu trúc trạm SVC động 27 2.2.2 Các thiết bị nguyên lý hoạt động 28 2.2.2.1 Cuộn kháng điều chỉnh Thyristor 28 2.2.2.2 Các tụ cố định FC ( Fixed Capacitor) 30 2.2.2.3 Tụ điện đóng ngắt Thyristor TSC 31 (Thyristor Switch Capacitor) 2.2.3 Hiệu bù 32 2.3 Cấu tạo phần tử SVC 33 2.3.1 Nguyên lý hoạt động Thyristor mắc song song ngược 33 2.3.2 Kháng điều chỉnh Thyristor TCR ( Thyristor controlled reactor) 36 2.3.3 Tụ đóng mở Thyristor TSC (Thyristor switch capacitor) 46 2.3.4 Kháng đóng mở Thyristor TSR (Thyristor switch reactor) 46 2.3.5 Hệ thống điều khiển van SVC 47 Các đặc tính SVC 48 2.4.1 Đặc tính điều chỉnh SVC 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v 2.4.2 Đặc tính làm việc SVC 49 2.5 Mô hình SVC tính toán chế độ xác lập hệ thống điện 51 2.5.1 Mô hình hóa SVC điện kháng có trị số thay đổi 51 2.5.2 Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn phụ tải phản kháng 53 Kết luận chương II 56 Chƣơng III: Mô hình hóa mô trạm SVC Thái Nguyên 57 3.1 Cấu trúc mô trạm SVC 57 3.1.1 Giới thiệu chung 57 3.1.2 Mô tả sơ đồ bố trí thiết bị 57 3.1.3 Mô tả sơ đồ kết nối lưới 59 3.1.4 Phân tích nhiệm vụ trạm SVC 60 Mô trạm SVC 63 3.2.1 Cấu trúc mô 63 3.2.2 Mô hoạt động trạm SVC 70 3.2.2.1 Mô SVC 70 3.2.2.2 Mô hệ thống kết nối SVC 72 3.3 Đề xuất giải pháp khắc phục nhược điểm trạm SVC Thái Nguyên 75 Kết luận chương III 83 Kết luận chung hướng phát triển 84 Tài liệu tham khảo 85 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chú STT Chữ viết tắt Ý nghĩa HTĐ Hệ thống điện SVC Static Var Compensator TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor STATCOM UPFC TCPAR Thyristor Controlled Phase Angle Regulator FACTS Flexible Alternating Current Transmission thích Static Synchronous Compensator Unified Power Flow Controller Systems VĐK Bộ vi điều khiển CSPK Công suất phản kháng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC HÌNH , ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hiệu bù dọc đường dây Hình 1.2: Cấu tạo nguyên lý làm việc SVC 12 Hình 1.3: Cấu tạo nguyên lý hoạt động TCSC 13 Hình 1.4: Cấu tạo nguyên lý hoạt động STATCOM 14 Hình 1.5: Nguyên lý cấu tạo UPFC 16 Hình 1.6: Nguyên lý cấu tạo TCPAR 17 Hình 2.1: Điều chỉnh điện áp nút phụ tải SVC 21 Hình 2.2: Sự thay đổi điện áp phụ tải có SVC 22 Hình 2.3: Quan hệ thời gian điện áp áp 22 Hình 2.4: Đặc tính công suất truyền tải hệ thống có SVC 24 Hình 2.5: Đặc tính công suất có SVC 26 Hình 2.6: Sơ đồ mô tả phần tử trạm bù SVC 27 Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo hoạt động TCR 28 Hình 2.8: Đặc tính điều chỉnh liên tục TCR 29 Hình 2.9: Dạng sóng điện áp dòng điện TCR pha 29 Hình 2.10: Nhánh FC hệ thống SVC 31 Hình 2.11: Sơ đồ cáu tạo TSC 31 Hình 2.12: Đặc tính công suất truyền tải hệ thống có SVC 32 Hình 2.13: So sánh khả truyền tải độ dự trữ ổn định đường dây có bù bù 33 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý Thyristor 34 Hình 2.15: Đồ thị dòng điện tải 34 Hình 2.16: Nguyên lý cấu tạo hoạt động TCR 36 Hình 2.17: Đặc tính điều chỉnh liên tục TCR 37 Hình 2.18: Ảnh hưởng góc cắt đến dòng điện qua TCR 38 Hình 2.19: Dạng sóng tín hiệu dòng điện qua TCR 39 Hình 2.20: Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn viii Hình 2.21: Các sóng hài bậc cao phần tử TCR 43 Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý hoạt động TSC 46 Hình 2.23: Nguyên lý cấu tạo hoạt động TSR 47 Hình 2.24: Hệ điều khiển van SVC 48 Hình 2.25: Đặc tính U – I SVC 49 Hình 2.26: Đặc tính làm việc SVC điều chỉnh theo điện áp 50 Hình 2.27: Đặc tính làm việc nguồn công suất phản kháng 53 Hình 2.28: Đặc tính phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp tải 53 Hình 2.29: Đặc tính làm việc SVC 54 Hình 2.30: Phối hợp đặc tính nguồn hai phụ tải phản kháng 55 Hình 3.1: Hình ảnh thiết bị trời trạm SVC Thái Nguyên 57 Hình 3.2: Hình ảnh van Thyristor TCR hệ thống làm mát 58 Hình 3.3: Hình ảnh dàn nóng hệ thống làm mát van Thyristor TCR 58 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối lưới trạm SVC Thái Nguyên 59 Hình 3.5: Nguyên lý bù CSPK lọc sóng hài trạm SVC 61 Hình 3.6: Hệ thống thiết bị trạm bù SVC 62 Hình 3.7: Cấu trúc mô trạm SVC 63 Hình 3.8: Cấu trúc mô khối TCR 65 Hình 3.9: Cấu trúc mô khối TSC 65 Hình 3.10: Cấu trúc mô điều khiển SVC 67 Hình 3.11: Khối đo lường 68 Hình 3.12: Khối điều chỉnh điện áp sử dụng điều khiển PI 68 Hình 3.13: Khối tính toán góc mở Thyristor 69 Hình 3.14: Khối phát xung điều khiển Thyristor TCR 70 Hình 3.15: Mô hệ thống SVC 71 Hình 3.16: Mô hoạt động hệ thống có SVC 74 Hình 3.17: Mô hình đối tượng cấu trúc điều khiển BDPC 76 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Uab, Itsc2 75 -2 0.1 0.2 0.3 d) 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.8 0.9 0.8 0.9 0.8 0.9 Điện áp dòng bù TSC Uab, Itsc3 -2 0.1 0.2 0.3 e) 0.4 0.5 time (s) 0.6 0.5 0.6 0.7 Điện áp dòng bù TSC U (pu) 1.5 0.5 0.1 0.2 0.3 f) 0.4 0.7 Điện áp hiệu dụng điểm kết nối U, I -TCR -1 -2 0.1 g) 0.2 0.3 0.4 0.5 Time (s) 0.6 0.7 Điện áp (xanh) dòng bù (đỏ) TCR đo theo trị tức thời Phóng to hình g) thấy rõ dòng bù có dạng méo không sin hình h) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 76 i U, I -TCR U -1 -2 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Time (s) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 h) Để đánh giá độ méo không sin ta sử dụng công cụ phân tích FFT matlab cho thấy: i) Phân tích sóng hài dòng bù TCR Hình 3.16.a,b,c,d,e,f,g,h,g,i Mô hoạt động hệ thống có SVC Nhận xét kết mô phỏng: Trên hình 3.15a,b,c,d,e,f,g,h,g,i hệ thống TSC gồm 03 TSC1, TSC2, TSC3 hoạt động FC phát lượng công suất phản kháng tổng cộng 60 MVAr, thời điểm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 77 Lúc đầu điện áp nguồn đặt 1,0 pu Đến thời điểm t = 0,1(s) điện áp đột ngột tăng lên 1,025 pu, TCR phản ứng cách điều chỉnh góc = 90 để mở hoàn toàn (hình a), Thyristor tiêu thụ lượng 108 MVAr, (hình b) Mặt khác FC phát lên lưới 60 MVAr (hình c, d, e) Như SVC tiêu thụ từ lưới 48 MVAr, làm cho điện áp giảm xuống 1.025pu Tiếp đến thời điểm t = 0,4( s) điện áp lưới giảm xuống 0,94 pu, lưới thiếu công suất phản kháng, TCR ngắt cách điều chỉnh góc mở  180º phát hoàn toàn 60 MVAr công suất phản kháng FC lên, điện áp tăng lên lớn 0,95 pu Tại thời điểm t = 0,7(s) tương tự thời điểm t = 0,1(s), điện áp tăng lên 1,035 pu, TCR mở hoàn toàn cách điều chỉnh góc mở = 90 hấp thụ xuống lượng công suất 108 MVAr FC phát lượng 60 MVAr, lượng công suất SVC tiêu thụ 48 MVAr, nhờ điện áp giảm xuống 1,035 p.u Kết đạt đảm bảo giá trị điện áp TC 22 kV ổn định: trị hiệu dung đo hình f), trị tức thời đo đường nét xanh hình g) Khi có SVC, thời gian áp điện áp lưới giảm (50ms) Sau điện áp nút mà SVC mắc vào đưa trở lại nằm giá trị cho phép từ 0.95pu đến 1.05pu Như kết mô hoàn toàn đáp ứng yêu cầu lưới Nhược điểm tồn trạm SVC dòng bù TCR bị méo không sin đường màu đỏ hình h) đặc điểm cố hữu biến đổi sử dụng van Thyristor điều khiển góc mở chậm anpha 3.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NHƢỢC ĐIỂM CỦA TRẠM SVC THÁI NGUYÊN Trong FACTS, mô hình BESS kết hợp kho tích trữ lượng acquy với biến đổi công suất hai chiều AC/DC/AC Trong trường hợp này, thực chức bù CSPK theo giá trị điện áp đặt bỏ qua nguồn acquy thay vào tụ điện có dung lượng phù hợp Mặt khác, với BESS có cấu trúc điều khiển tách kênh, trường hợp này, ưu tiên hoạt động cho kênh điều khiển thành phần iq, bỏ qua hoạt động kênh id (cho lượng đặt công suất tác dụng không, P*=0) Một thiết bị vậy, tác giả tạm đặt tên Bộ biến đổi công Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 78 suất phản kháng hai chiều (Bidirectional Power Converter - BDPC) Mô hình đối tượng cấu trúc điều khiển giới thiệu hình 3.17 Trong trình vận hành lưới điện, điện áp điểm nút thay đổi ảnh hưởng nguồn phát tải Xét điểm kết nối PCC hình 3.16, chất lượng điện áp cải thiện thông qua việc bù thành phần công suất phản kháng phù hợp từ BDPC đưa lên lưới Nếu điện áp tăng BDPC hấp thụ CSPK ngược lại điện áp giảm BDPC phát CSPK lên lưới AT2 250 MVA Đường dây HG-TN Rs , Ls Nguồn UNa, UNb ,UNc 110 kV Load 220 kV PCC UPCCa UPCCb UPCCc upcc d sqrt (u pcc d u pcc q )  u pcc PLL upcc q iBd abc  RU i*Bq uB uBd dq Ri i*Bd P*=0 L iBa iBb iBc dq iBq u*PCC 22 kV  uBq  u B Bộ biến đổi BDPC SVM RP Cdc Udc Hình 3.17 Mô hình đối tƣợng cấu trúc điều khiển BDPC Cấu trúc điều khiển hệ hình 3.16 thiết kế sở mô tả toán học: Viết hệ phương trình cân điện áp lưới điểm kết nối chung hệ tọa độ abc : (3.5) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 79 Viết lại (3.5) hệ tọa độ dq tựa điện áp lưới: (3.6) hay viết (3.6) dạng hệ phương trình trạng thái: (3.7) Xét chế độ xác lập, vế trái (3.7) không: (3.8) Coi iBd =0 hay giá trị Từ (3.8) tính iBq theo UPCC: = (3.9) Từ hình 3.17 biểu thức (3.9) tính lượng đặt U* cho kênh điều khiển thành phần dòng iq để BDPC điều chỉnh thu hay phát lượng công suất phản kháng phù hợp Trong cấu hình này, tính ưu việt BDPC đánh giá cao số điểm sau: 1- Động học hệ thống cao, đảm bảo đáp ứng nhanh 10ms 2- Trong bù CSPK, BDPC không phát sinh sóng hài cấu hình điều khiển có khâu phát xung kiểu SVM Đây điểm mạnh BDPC Tính BDPC kiểm chứng qua mô Matlab, sơ đồ cấu trúc mô trạm SVC Thái Nguyên với biến đổi BDPC xây dựng hình 3.18 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 80 Hình 3.18 Cấu trúc mô trạm SVC với biến đổi BDPC Trong đó, Bộ biến đổi BDPC thiết kế gồm: - Cấu trúc mạch lực biến đổi hình 3.19 - Cấu trúc hệ điều khiển số SVM hình 3.20 Hình 3.19 Cấu trúc mạch lực BDPC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 81 Hình 3.20 Cấu trúc hệ điều khiển BDPC Bộ điều khiển dòng thiết kế hình 3.20 nhằm điều khiển lượng công suất phản kháng cần bù để điện áp phía 22 kV bám theo lượng đặt quy đổi phía 110 kV 115 kV (Uđặt = 115 kV) Qbù điều khiển thông qua mạch vòng điều khiển dòng điện tách kênh theo thành phần Iq (Trong trường hợp này, bù công suất phản kháng không quan tâm đến thành phần Ip) Cấu trúc điều khiển dòng –Current control xây dựng hình 3.21 PI Regler - d Und ud(k)-udr(k) y x id* Ld 3.75e-3 id d 314 dlim w usd 3.75e-3 q iq Ld PI Regler - q x qlim lim Unq usq y iq* ud(k)-udr(k) Output correct phase limitation 1/sqrt(3) Vdc ref pf To Workspace2 qf To Workspace1 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 82 Hình 3.21 Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện iq Các thông số áp dụng cho mô BDPC Udc=31kV; Tụ C1: 1500F, 31kV; L: 15mH Với V = Kp ; d = 1-T/Ti ; T chu kỳ trích mẫu PI: Bộ diều chỉnh dòng (Riq): V=0,25; d=0,99; T=200s Bộ diều chỉnh điện áp PCC (Rupcc): V=0,3; d=0,6; T=800s Khối PLL: V=1,4; d=0,99; T=200s Các kết mô thu đƣợc nhƣ sau: Trên hình 3.22, khoảng thời gian (0 – 0,4)s điện áp cao giá trị đặt BDPC điều khiển hấp thu CSPK, từ (0,4 – 0,7) điện áp thấp giá trị đặt ngược lại BDPC điều khiển phát CSPK x 10 Q bu (VAr) 10 -5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Time (s) 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 3.22 Kết mô bù CSPK BDPC Nhờ tác dụng bù công suất phản kháng BDPC nên điện áp giữ vững theo giá trị đặt Tuy nhiên, thời điểm thay đổi chiều công suất bù điện áp có sai lệch điện áp độ với biên độ nhỏ (không 10%) thời gian độ nhỏ (khoảng 20ms) hoàn toàn nằm phạm vi cho phép xét theo tiêu đánh giá chất lượng điện Kết mô hình 3.23 Upri (pu) 1.5 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Time (s) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 83 Hình 3.23 điện áp kết nối với thiết bị bù đƣợc giữ vững theo giá trị đặt (Upu = 1, xét hệ đơn vị tương đối) Mặt khác, nhờ điều khiển có cấu trúc khối phát xung theo nguyên lý điều khiển vector kiểu SVM nên dòng điện qua điện cảm có dạng sin Hơn nữa, thời điểm 0,4s BDPC đổi chiều công suất bù thấy tính xác thực nguyên tắc bù công suất phản kháng chỗ dòng điện từ chậm pha sau điện áp 900 (tương ứng chế độ hấp thụ CSPK để giảm áp) chuyển sang vượt pha trước điện áp 900 (tương ứng chế độ phát CSPK để tăng áp) Kết mô thể hình 3.24.a,b U va I bdpc * x 10 -1 -2 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.45 0.5 0.55 Time (s) a) x 10 U U,I - BDPC I -1 -2 0.3 0.35 0.4 Time (s) b) Hình 3.24 Biểu diễn trình đổi pha dòng(đỏ) áp(xanh) BDPC đổi chiều bù CSPK a) Mô dòng áp cho pha abc; b) Mô dòng áp riêng pha a (Dòng áp phát BDPC hình 3.24.a,b trường hợp mô Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 84 hệ đơn vị có tên) Ưu điểm bật thiết bị bù kiểu BDPC thể chỗ dòng bù có chất lượng cao, sin hay nói cách khác tỷ lệ thành phần sóng hài thấp kể đổi chiều dòng bù Điều này, thiết bị bù TCR trạm bù kiểu SVC có Phân tích sóng hài theo FFT khoảng thời gian có thay đổi giá trị dòng bù cho thấy tỷ lệ nhiễm sóng hài nhỏ THD = 2,43% Kết thể hình 3.25 Hình 3.25 Kết qủa phân tích FFT dòng bù BDPC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 85 KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ thực tế trạm bù công suất phản kháng SVC Thái Nguyên, tác giả luận văn xây dựng cấu trúc mô hình mô Matlab-Simulink hoạt động phản ánh trung thực nguyên lý hoạt động trạm Giả thiết kịch điện áp điểm kết nối có thay đổi tăng giảm qua giá trị đặt (xét hệ đơn vị tương đối – pu) Thông qua kết mô cho thấy điều khiển SVC mà cụ thể điều khiển thiết bị TCR làm việc tốt, đảm bảo chức trạm giữ vững điện áp bám giá trị đặt: - Phát CSPK điện áp giảm - Hấp thu CSPK điện áp tăng Đồng thời, ba FC có tích hợp chức thành ba lọc sóng hài bậc 3th, 5th, 7th phát huy tác dụng tốt Cấu trúc mô thiết kế trung thực, đầy đủ làm việc xác tin cậy làm sở cho áp dụng mô hình thực tế Giải pháp ứng dụng BDPC với điều khiển SVM_PWM hoàn toàn thay cho SVC với nhiều ưu điểm vượt trội: - Đảm bảo giữ ổn định điện áp điểm nút lưới nhờ khả điều khiển dòng bù liên tục - Dòng bù sin, không phát sinh sóng hài làm ảnh hưởng chất lượng điện hoạt động thiết bị lưới - Giảm số lượng thiết bị lực trạm (bỏ qua phần tử lọc sóng hài TSC), giảm nhỏ tổn thất công suất tác dụng thiết bị trạm nói riêng thiết bị khác lưới nói chung Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 86 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận: Sau tìm hiểu nguyên lý làm việc, tính thiết bị bù có điều khiển SVC khả ứng dụng hệ thống điện, ta rút số kết luận sau: - Đối với hệ thống truyền tải việc bù thông số quan trọng để nâng cao khả truyền tải tính ổn định chúng Cùng với tiến vượt bậc khoa học công nghệ, việc nghiên cứu sản xuất ứng dụng thiết bị làm linh hoạt hệ thống truyền tải điện xoay chiều mở xu hướng việc nâng cao hiệu tự động hoá, đại hoá hệ thống điện toàn giới - Thiết bị bù có điều khiển SVC làm cho hệ thống điện vận hành linh hoạt chế độ bình thường cố Đồng thời, làm tăng độ tin cậy tính kinh tế vận hành hệ thống điện lên nhiều Hơn nữa, việc sử dụng SVC hệ thống điện làm tăng chất lượng điện năng, đặc biệt nút có phụ tải quan trọng cần yêu cầu cao độ ổn định điện áp - Khi dùng SVC hệ thống điện, ta cần ý đến nhược điểm chúng, tượng cộng hưởng sinh trình làm việc thiết bị bù có điều khiển Để tránh tượng cộng hưởng chúng, việc giới hạn góc mở van quan trọng, không khắc phục nhược điểm thiết bị bù không cải thiện hệ thống điện mà làm xấu chế độ làm việc hệ thống - Việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù ngang SVC hệ thống điện Việt Nam cải thiện việc ổn định điện áp nút có đặt SVC Đặc biệt hệ thống điều khiển góc mở van SVC Hƣớng phát triển đề tài: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 87 Nghiên cứu sâu chương trình mô MATLAB - SIMULINK áp dụng vào toán mô thiết bị hệ điều khiển thiết bị bù hệ thống điện Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu kỹ thuật SVC Thái Nguyên [2] Lê Công Hân (2008) Tính toán chế độ HTĐ có xét tới thiết bị FACTS áp dụng cho lưới điện 220 KV miền Trung Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội [3] Hồ Anh Tuấn (2005) Tính toán chế độ xác lập nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù có điều khiển SVC vào lưới truyền tải Việt Nam Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội [4] Enrique Acha, Claudio R Fuerte – Esquivel, Hugo Ambriz – Pe‟rez, Ce‟sar Angeles – Camacho FACTS Modelling and Simulation in Power Networks John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO198SQ, England [5] Vijay K Sood (2004), HVDC and FACTS Controllers, America, Kluwer Academic Publishers [6] Kundur, P (1994), Power System Stability and Control, McGraw-Hill Book Company, New York [7] P.S.R Murthy,‟Power System Analysis‟, Sree Datha Institute of Engineering and Science 2007 [8] E.W.Kimbark, “Power System Stability”, Weley New York, 1.2.3, 1995 [9] J.D.Glover,M S Sarma, “Power System Anilysis and Design”, New York, 1998 [10] G.Anderson, „Power System Analysis‟, Power System Laboratory, 2012 [11] X P Zhang, C Rehtanz, B Pal, Flexible AC Transmission System: Modelling and Control, Springer, USA, 2012 [12] E cha, V G Agelidis, O Anaya-Lara, T.J.E Miller, Power Electronic Control Electrical System, Reed Educational and Professional Publishing Ltd, ISBN 7506 5126 1, pp 178-182, first published 2002 [13] The operation document of the Thai Nguyen SVC substation [14] Ngo Duc Minh, Research, Application of Bidirectional Power Converter In Overcoming Some Advantages of SVC Thai Nguyen, DRPT2011 July 69, 2011 Shandong China Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 89 [15] By Alejandro Montenegro Leon Advanced power electronic for wind power generation buffering 2005, pp 27-40 [16] Edson H Watanabe, Mauricio Aredes, Hirofumi Akagi The p-q Theory for Active Filter control : Some problems and soluitons - Department of Electrical and Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology 2-12-1 Ookayama, Meguro-ku Tokyo, Japan [17] 22 Bahman Blvd, Kerman, Iran , A New Modulation Approach to Decrease Total Harmonic Distortion in VSC Based D-FACTS Devices, European Journal of Scientific Research ISSN 1450-216X Vol.25 No.2 (2009), pp.325-338 © EuroJournals Publishing, Inc 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn [...]... đường dây truyền tải sẽ có xu hướng làm tăng khả năng tải của đường dây truyền tải bởi vì điện áp được cung cấp thêm bởi các SVC tại điểm đấu SVC Và khi có thiết bị SVC có công suất đủ lớn được nối tại một điểm của đường dây sao cho điện kháng của hệ thống điện về 2 phía của SVC bằng nhau (hình vẽ 2.4) thì khả năng truyền tải công suất của hệ thống điện sẽ bằng : P   2sin Pm 2 và điện áp U = E 2... bị bù dùng thyristor sử dụng rất nhiều thông tin trong toàn hệ thống được nghiên cứu và ứng dụng ở một số nước có trình độ công nghệ tiên tiến trên thế giới, các thiết bị bù dọc và bù ngang điều chỉnh nhanh bằng thyristor đã được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp của hệ thống điện Các thiết bị thường dùng là: thiết bị bù tĩnh có điều khiển thyristor (SVC) ,... hệ thống truyền tải điện năng, SVC được sử dụng với các mục đích chính sau: - Ổn định điện áp trong các hệ thống yếu - Tăng khả năng truyền tải của đường dây - Giảm tổn thất điện năng truyền tải - Tăng cường khả năng điều khiển điện áp - Ôn hòa các dao động công suất 2.1 TÁC DỤNG CỦA SVC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cũng như công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q trong hệ thống điện cũng... dây có thể truyền tải được - δ: góc giữa điện áp đầu cực máy phát và điện áp tại điểm xét Công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được hay chính là công suất truyền tải lớn nhất của hệ thống mà vẫn đảm bảo được tính ổn định Pm đạt được với góc Pm  δ = 900 và có giá trị bằng:  E2 X Đây chính là giới hạn ổn định của công suất truyền tải của hệ thống Với việc sử dụng các thiết bị SVC tại các... tạo v nguyên lý làm việc của SVC - Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp - Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù - Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thống điện - Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện - Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn mạch, mất tải đột... dung lượng bù là hợp lý cho từng chế độ vận hành của hệ thống điện (trước sự cố, sự cố và phục hồi) Đây là một việc rất quan trọng khi vận hành HTĐ có các thiết bị bù dọc và ngang có điều khiển thyristor Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 19 CHƢƠNG II TÁC DỤNG CỦA THIẾT BỊ BÙ SVC TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Những thiết bị bù ngang có điều khiển (SVC - Static... tại nút phụ tải cuối cùng của hệ thống thiếu hụt công suất là một hàm phụ thuộc vào công suất tải của toàn hệ thống và có thể minh họa bằng ví dụ đơn giản như hình 2.1 jXe P,Q E U SVC Load Hình 2.1: Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC Trong đó: E: là điện áp của hệ thống Xe: là điện kháng của hệ thống điện tính đến thanh cái của phụ tải Điện áp tại thanh cái phụ tải của hệ thống sẽ có xu hướng... giới người ta đã sử dụng thiết bị FACTS Các thiết bị này được sử dụng để điều khiển điện áp, trở kháng và góc pha của đường dây xoay chiều cao áp Các thiết bị FACTS đã giúp cho nhà cung cấp điện những lợi ích sau đây: - Tận dụng lưới truyền tải hiện hữu để lắp đặt các thiết bị FACTS - Giảm chi phí đầu tư - Tăng độ tin cậy và khả năng sẵn sàng của hệ thống truyền tải - Tăng độ ổn định của lưới - Tăng chất... 1.5.5 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN GÓC PHA BẰNG THYRISTOR (TCPAR -THYRISTOR CONTROLLED PHASE ANGLE REGULATOR) Thiết bị TCPAR là một khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha trên đường dây Nó có tác dụng điều khiển công suất truyền tải trên đường dây Về mặt cấu tạo, nó như một máy biến áp 3 cuộn dây nối song song với đường dây truyền tải và có thể điều chỉnh góc lệch của điện áp. .. nhiều - Các thiết bị bù dọc và bù ngang sử dụng thyristor có khả năng điều chỉnh gần như tức thời thông số của chúng Việc ứng dụng các thiết bị nói trên, trong HTĐ làm nâng cao khả năng giữ ổn định điện áp và giảm dao động công suất, đặc biệt là đối với các HTĐ hợp nhất có truyền tải bằng các đường dây - Các thiết bị bù có điều khiển thyristor chỉ đem lại hiệu quả rất cao khi thời điểm tác động và