Ứng dụng các thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện năng trong lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ TRÍ HOÀN Lê Trí Hoàn HỆ THỐNG ĐIỆN ỨNG DỤNG CÁC THIẾT BỊ FACTS NHẰM ĐIỀU KHIỂN DUNG LƯỢNG BÙ ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN KHÓA 2009 Hà Nội – Năm 2012 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn, nỗ lực phấn đấu thân, tác giả nhận nhiều quan tâm giúp đỡ nhiều thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng tới thầy giáo TS Phan Đăng Khải, người tận tình bảo, hướng dẫn tác giả suốt trình học tập làm luận văn Tác giả xin chân thành cám ơn thầy giáo, cô giáo môn Hệ thống điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tác giả trình học tập làm luận văn Đồng thời tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên, trao đổi, giúp đỡ tác giả nhiều trình nghiên cứu hoàn thành khoá học! Do với kiến thức thân hạn chế nên luận văn chắn nhiều thiếu sót, tác giả mong nhận bảo, góp ý thầy giáo, cô giáo môn Hệ thống điện – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội quan tâm! Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012 Tác giả luận văn Lê Trí Hoàn LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn tác giả nghiên cứu tham khảo, chọn lọc từ tài liệu chuyên ngành có liên quan tổng hợp lại theo quan điểm mức độ hiểu biết thân Tác giả xin cam đoan, vấn đề trình bày luận văn nghiên cứu riêng cá nhân tác giả, kết tính toán luận văn trung thực chưa công bố tài liệu Tác giả có tham khảo số tài liệu báo tác giả nước xuất Tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm có sử dụng lại kết người khác Hà Nội, ngày…tháng…năm 2012 Tác giả luận văn Lê Trí Hoàn Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6  DANH MỤC CÁC BẢNG 7  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8  PHẦN MỞ ĐẦU 11  Lý chọn đề tài 11  Mục đích nghiên cứu đề tài: 12  Đối tượng nghiên cứu: 12  Nhiệm vụ nghiên cứu: 12  Phương pháp nghiên cứu: 12  Bố cục luận văn: 13  CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ VẤN ĐỀ BÙ CSPK VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 14  1.1 Công suất phản kháng (CSPK) hệ thống điện 14  1.1.1 Khái niệm CSPK 14  1.1.2 Sự tiêu thụ CSPK 15  1.1.2.1 Sự tiêu thụ CSPK động không đồng 15  1.1.2.2 Sự tiêu thụ CSPK Máy biến áp (MBA) 17  1.1.2.3 Sự tiêu thụ CSPK đèn huỳnh quang 18  1.1.3 Các nguồn phát CSPK lưới điện 19  1.1.3.1 Máy điện đồng 19  1.1.3.2 Đường dây tải điện 20  1.1.3.3 Tụ điện tĩnh 20  1.2 Khái quát bù CSPK hệ thống điện 21  1.2.1 Chế độ làm việc cân băng CSPK HTĐ 21  1.2.2 Quan hệ CSPK - Điện áp 22  1.2.3 Tại phải bù CSPK 23  1.3 Các dạng bù HTĐ 26  1.3.1 Bù ngang 26  1.3.2 Bù dọc 27  2.1 Tổn thất điện HTĐ 29  2.1.1 Thực trạng tổn thất điện 30  2.1.2 Khái quát số phương pháp tính tổn thất điện 30  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 2.1.2.1 Phương pháp phân tích đồ thị 30  2.1.2.2 Phương pháp dòng điện trung bình bình phương 32  2.1.2.3 Phương pháp thời gian tổn thất 33  2.2 Các biện pháp giảm tổn thất điện 36  2.2.1 Đối với đường dây 36  2.2.2 Đối với MBA 36  2.2.3 Giảm tổn thất điện vận hành 37  CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ FACTS TRONG HTĐ .38  Khái quát chung FACTS 38  Các thiết bị FACTS 40  2.1 SVC 40  2.1.1 Khái quát chung SVC 40  TCR (Thyristor Controlled Reactor) 41  TSC (Thyristor Switched Capacitor) 48  2.1.2 Cầu tạo nguyên lý vận hành SVC 51  2.1.2.1 Cấu tạo nguyên lý vận hành 51  2.1.2.2 Các thành phần điều khiển SVC 53  a Khối đo lường (Measurement System) 55  b Khối điều chỉnh điện áp 56  c Khối đồng hóa 61  d Khối phát xung 61  2.1.3 Phân tích hiệu điều khiển SVC 63  2.1.3.1 Mô hình truyền tải đơn giản máy (2 nút) 63  2.1.3.2 Sơ đồ hình tia 65  2.2 STATCOM 67  2.2.1 Tổng quan STATCOM 67  2.2.2 Nguyên lý hoạt động STATCOM 70  2.2.2.1 Tính toán dòng lượng 70  2.2.2.1.1 Nguyên lý 70  2.2.2.1.2 Các loại (Buses) 70  2.2.2.1.3 Công thức Newton-Raphson tính toán dòng công suất hệ tọa độ cực 71  CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, DUNG LƯỢNG VÀ PHƯƠNG THỨC ĐIỀU KHIỂN CỦA THIẾT BỊ BÙ .88  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Tính toán dung lượng bù CSPK theo tiêu chí khác 88  1.1 Lựa chọn dung lượng tụ điện tĩnh hợp lý theo quan điểm kinh tế 88  1.1.1 Xác định dung lượng bù kinh tế 88  1.1.2 Phân phối dung lượng bù phía sơ cấp thứ cấp máy biến áp 94  1.2 Tính dung lượng bù theo điều kiện tổn thất CSTD đường dây 96  1.2.1 Tính dung lượng bù 96  1.2.2 Xác định dung lượng bù theo hệ số công suất cosφ2 cần đạt 97  1.2.3 Phân phối dung lượng bù mạng hình tia 97  1.2.4 Phân phối dung lượng bù mạng phân nhánh 99  1.3 Xác định dung lượng bù mạng điện đặt thiết bị bù trạm 101  1.4 Xác định dung lượng bù mạng đặt thiết bị bù nhiều trạm 106  1.4.1 Xác định dung lượng bù mạng điện có nguồn cung cấp 106  1.4.2 Xác định dung lượng bù mạng điện kín 108  1.4.3 Tụ điện tĩnh 109  Điều khiển dung lượng bù theo thời gian thực 111  Thuật toán điều khiển dung lượng bù CSPK theo dòng phụ tải 114  CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E TÍNH TOÁN CHO LƯỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM KHI ĐẶT SVC VÀO CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAU 117  Hiện trạng lưới điện 500kV Việt Nam 117  Định hướng phát triển lưới điện siêu cao áp 120  Ứng dụng phần mềm PSS/E tính toán cho lưới điện 500kV Việt Nam 121  3.1 Tổng quan phần mềm PSS/E 121  3.2 Các kịch tính toán 131  CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144  Kết luận: 144  Kiến nghị: 144  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt HTĐ STATCOM SVC TCSC FACTS IEEE Đầy đủ Nghĩa Hệ thống điện Static sychronous Compensator Bộ bù đồng tĩnh Static Var Compensator Bộ bù tĩnh Thyristor Controlled Series Tụ nối tiếp điều khiển Capacitor thyristor Flexible Alternating Current Hệ thống truyền tải điện Transmission Systems xoay chiều linh hoạt Institute of Electrical and Viện kỹ thuật Electronics Engineers Điện - điện tử (Mỹ) 10 VSC Voltage Source Converter Bộ biến đổi nguồn áp 11 DC Direct current Điện chiều 12 AC Alternate Current Điện xoay chiều 13 CSPK Công suất phản kháng 14 CSTD Công suất tác dụng 15 MBA Máy biến áp Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới DANH MỤC CÁC BẢNG Trang 58 Bảng 2.1: Các ví dụ mối liên hệ thông số khác Bảng 2.2: Kết đa điều khiển STATCOM hệ thống IEEE 30 nút 84 Bảng 2.3: Kết trường hợp hệ thống IEEE 30 nút 84 Bảng 2.4: Dòng công suất đường dây truyền tải trường hợp 1, 10 hệ thống IEEE 30 nút 85 Bảng 2.5: Chế độ giới hạn STATCOM hệ thống IEEE 30 nút 86 Bảng 4.1: Tổng hợp khối lượng đường dây trạm 500kV 117 Bảng 4.2: Tổn thất truyền tải điện năm 2009 119 Bảng 4.3: Tổn thất truyền tải điện 2001-2009 119 Bảng 4.4: Thông số nút 132 Bảng 4.5: Kết 139 Bảng 4.6: Kết 141 Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1-1: Sơ đồ mạch thay 14 Hình 1-2: Quan hệ công suất P&Q 15 Hình 1-3: Mạch điện thay hình Γ đơn giản hoá động không đồng 16 Hình 1-4: Đặc tính tĩnh CSPK động không đồng 17 Hình 1-5: Bù cho đèn huỳnh quang cách nối tụ điện song song 18 Hình 1-6: Bù cho đèn huỳnh quang cách nối tụ điện nối tiếp (chấn lưu điện dung) 19 Hình 1-7: Bù nhóm với tụ điện đơn pha 19 Hình 1-8: Sơ đồ hệ thống điện 22 Hình 1-9 Đồ thị vectơ điện áp có tự bù ngang 27 Hình 1-10 Kháng bù ngang 27 Hình 1-11 Mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ bù nối tiếp 28 Hình 1-12: Đặc tính P(δ) với trường hợp tụ bù dọc (a) có tụ bù dọc (b) 29 Hình 1-13: Đồ thị biến thiên dòng điện theo thời gian 30 Hình 1-14a: Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa 31 Hình 1-14b: Đồ thị phụ tải hình thang hóa 31 Hình 1-15a: Đồ thị phụ tải dòng điện theo thời gian T 32 Hình 1-15b: Đồ thị xác định dòng điện trung bình bình phương Itb 32 Hình 1-16: Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax 34 Hình 1-17: Xác định thời gian tổn thất công suất cực đại τmax 34 Hình 2-1 Bộ điều khiển nối tiếp 38 Hình 2-2 Bộ điều khiển song song 38 Hình 2-3 Bộ điều khiển nối tiếp – nối tiếp 39 Hình 2-4 Bộ điều khiển nối tiếp – song song kết hợp 39 Hình 2-5 Bộ điều khiển nối tiếp – song song hợp 39 Hình 2-6 Cấu tạo chung SVC 41 Hình 2-7 Cấu tạo TCR 42 Hình 2-8 Điều khiển góc đánh lửa 42 Hình 2-9 Các dạng sóng theo góc mở 43 Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Hình 2-10 Biến thiên biên độ dòng điện thành phần qua TCR phụ thuộc góc mở α 44 Hình 2-11 Đặc tính V-I TCR 45 Hình 2-12 Biên thành phần bậc cáo TCR so với góc α 46 Hình 2-13 Dạng sóng minh họa cho phương pháp điều khiển để giảm sóng hài 47 hệ thống 4TCR Hình 2-14 Cách xếp 12 xung TCR dạng sóng dòng điện 48 Hình 2-15 Cấu tạo TSC dạng sóng vận hành 49 Hình 2-16 Dạng sóng minh họa qúa trình đóng cắt trình độ TSC 50 Hình 2-17 Đặc tính V-I TSC 51 Hình 2-18 Cấu tạo VSC đặc tính công suất theo yêu cầu so với công suất đầu 52 Hình 2-19 Đặc tính V-I SVC với TSC – TCR với TSC 53 Hình 2-20 Sơ đồ điều khiển chức SVC 54 Hình 2-21 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển SVC 54 Hình 2-22 Mạch đo module điều khiển cho SVC 56 Hình 2-23 Cách thức điều chỉnh điện áp 57 Hình 2-24 Mô hình IEEE cho hệ thống điều khiển SVC (a) mô hình 59 điều chỉnh điện áp (b) Hình 2-25 Mô hình IEEE cho hệ thống điều khiển SVC (a) mô hình 60 điều chỉnh điện áp (b) Hình 2-26 Mô hình PLL nói chung cho hệ thống điều khiển số 61 Hình 2-27 Sơ đồ khối điều khiển góc đảnh lửa TCR 62 Hình 2-28 Hệ thống điện máy phát bù CSPK điểm đường dây a) Sơ đồ vector điện áp tương ứng 64 b) Đặc tính CSTD truyền tải – góc lệch không bù có bù c) Đặc tính CSPK nút bù – góc lệch Hình 2-29 Đồ thị biến thiên giới hạn ổn định điện áp tải hệ số công suất tải thay 66 đổi, chưa bù (a) có bù (b) Hình 2-30 Cấu tạo STATCOM 67 Hình 2-31 STATCOM ESS 69 Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới R, X, B: Tổng trở điện dẫn đường dây RATEA: Giới hạn truyền tải đường dây - MBA cuộn dây điển hình: RATIO: Từ nút (I) R X Đến nút (J) Số thứ tự mạch (CKT) Mức tải: RATEA Máy biến áp hai cuộn dây sử dụng khối có bốn ghi: I, J, K, CKT, CW, CZ, CM, MAG1, MAG2, NMETR, ’NAME’, STAT, O1, F1, , O4, F4/ R1-2, X1-2, SBASE1/ WINDV1, NOMV1, ANG1, RATA1, RATB1, RATC1, COD, CONT, RMA, RMI, VMA, VMI, NTP, TAB, CR, CX/ WINDV2,NOMV2/ - Máy biến áp cuộn dây : Máy biến áp ba cuộn dây chương trình PSS/E mô tả sau: Dữ liệu MBA file RAW : I, J, K, CKT, CW, CZ, CM, MAG1, MAG2, NMETR, 'NAME', STAT, O1, F1, , O4, F4/ R1-2, X1-2, SBASE1, R2-3, X2-3, SBASE2, R3-1, X3-1, SBASE3, VMSTAR, ANSTAR/ WINDV1, NOMV1, ANG1, RATA1, RATB1, RATC1, COD, CONT, RMA, RMI, VMA, VMI, NTP, TAB, CR, CX/ WINDV2, NOMV2, ANG2, RATA2, RATB2, RATC2/ WINDV3, NOMV3, ANG3, RATA3, RATB3, RATC3/ 3.2 Các kịch tính toán: Ta có vẽ lưới điện 500kV trạng: Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 131 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Bảng 4.4: Thông số nút TT Số hiệu nút Tên nút Điện áp Công suất Shunt (kV) (MVA) (MVAr) 170205 TĐ Lai Châu 514,18 912-14,5i 80 170215 Lai Châu 514,13 -125-13i 80 190125 TĐ Sơn La 512,4 1824+557,1i 190105 Pitoong 511,8 -552+42i 65+2x91 +2x80 210305 Việt Trì 496,5 672+241i 240005 Hiệp Hoà 492,5 1054+247i 50 260225 Quảng Ninh 503,5 399+140i 65+2x50 260155 Mông Dương 507 1826+696,7i 190325 TĐTN Đông Phù 506,1 630+175,8i 2x91 65 Yên 10 230505 Hoà Bình 495,2 1215,7+430i 11 351555 Hoài Đức 503,9 1131+516i 12 340115 Đông Anh 489,4 863+408i 13 251355 Bắc Ninh 495,1 603+161i 50 14 260175 Thăng Long 503 498+9,9i 65 15 291005 Phố Nối 497,1 737+221i 2x65 16 341125 Long Biên 495,3 430+239i 17 350246 Thường Tín 497,2 997+387i 18 260135 Hải Phòng 500,1 512+197i 19 330285 Nho Quan 499 504+301i 20 360405 Nghi Sơn 494,6 239+168i 21 321445 Nam Định 509,8 996+333,5i 22 380525 Hà Tĩnh 488,2 189-7i 23 380535 Vũng Áng 490,7 -227+40i 24 380595 Quảng Trạch 498,6 996+544,8i Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 91+2x98 2x128 132 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 25 528715 Huế 453,7 556+126i 2x128 26 530545 Đà Nẵng 465,1 249+13i 77 27 540775 Thạnh Mỹ 480,5 -867-116i 91 28 550665 Dốc Sỏi 469,2 476+91i 29 600565 Pleiku 485 -137-81i 91+116+91 +128+2x157 30 600645 Yaly 487,4 547,2+339,3i 31 560885 Đắk Nông 481,5 -189-43i 91 32 700725 Di Linh 502,5 -134-2i 116 33 719355 TĐTN Bá Cái 508,4 630-95,1i 34 628375 NĐ Vân Phong 511,1 225+169i 1x450 35 717535 ĐHN1 502,6 850+527i 2x65+2x91 36 778055 Củ Chi 461,6 1087+362i 37 700725 Di Linh 502,5 -134-2i 116+65 38 767185 Bình Dương 468,6 594+200i 2x91+65 39 760745 Tân Định 466,8 1383+522i 2x450 40 770985 Cầu Bông 468,3 1215+154i 41 767025 Tân Uyên 469,6 1467+507i 42 750835 Sông Mây 473,1 693+231i 43 727525 Vĩnh Tân 502,1 291+122i 44 756095 Long Thành 474,8 663+272i 45 727505 NĐ Sơn Mỹ 501,3 1267,5+785,8i 46 753035 Đồng Nai 485 493+167i 47 780905 Phú Mỹ 485,3 599+229i 48 770585 Phú Lâm 479,6 955+507i 49 770855 Nhà Bè 481,5 1335+255i 50 708145 Đức Hoà 480 878+252i 51 869005 NĐ Kiên Lương 508 704+280i 52 838705 Thốt Nốt 498,5 1015+363i Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 4x98 133 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 53 808035 Mỹ Tho 488,4 1342+538i 54 907325 NĐ Duyên Hải 507,9 210+87i 55 830625 Ô môn 500 426+122i 56 814305 NĐ Sông Hậu 495,1 996+336,4i 57 899105 NĐ Long Phú 504,5 281+68i Điện áp đặt 500kV Tổng số nút tính toán lưới 57 nút Số nút có điện áp cao vượt giới hạn cho phép nút Số nút có điện áp thấp giới hạn cho phép 10 nút nút : Số hiệu nút TT Tên nút Điện áp Công suất Shunt (kV) (MVA) (MVAr) 528715 Huế 453,7 556+126i 2x128 530545 Đà Nẵng 465,1 249+13i 77 550665 Dốc Sỏi 469,2 476+91i 778055 Củ Chi 461,6 1087+362i 767185 Bình Dương 468,6 594+200i 2x91+65 760745 Tân Định 466,8 1383+522i 2x450 770985 Cầu Bông 468,3 1215+154i 767025 Tân Uyên 469,6 1467+507i 750835 Sông Mây 473,1 693+231i Long Thành 474,8 663+272i 10 756095 4x98 Tiến hành đặt SVC bù số nút theo kịch đặt khác nhau, tính toán lại phần mềm PSS/E để so sánh điện áp nút đặt tổn thất điện toàn lưới trước sau đặt SVC Ta có bảng biểu đồ phụ tải theo tháng năm lưới điện 500kV sau: Tháng Ngày LV 19944  19153  Cuối tuần Tháng Ngày đỉnh 20167  19377  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 24399  23432  Ngày LV 24645 23668 Tháng Cuối tuần Ngày đỉnh 24921 23944 30151 28955 Ngày LV 26176 25138 Cuối tuần 26469  25431  Ngày đỉnh 32024  30754  134 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 18818  18316  18699  19152  20914  23237  25214  26967  28978  29346  25218  25062  26520  27578  27578  26789  27483  27646  26838  25704  23365  22008  Ngày LV 32619  30514  28868  27783  27024  26425  27730  29253  32008  33895  37926  38640  35519  35723  36537  36595  36110  35800  36227  36227  36169  19093  18637  19153  19720  20632  22041  23787  25316  27251  27509  23735  23176  24139  24981  25437  25102  25497  25790  25214  24302  22721  22008  23022  22407  22876  23431  25587  28428  30846  32992  35452  35902  30852  30661  32445  33738  33738  32774  33623  33823  32834  31446  28585  26925  Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 32250  30659  29437  28031  27420  27051  26781  27375  28487  30278  32745  34209  32318  31823  32619  32978  33045  32745  33472  33356  32861  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 39906  37331  35317  33990  33062  32328  33925  35788  39158  41468  46399  47273  43454  43704  44700  44771  44178  43798  44320  44320  44249  23253 22633 23106 23667 25844 28714 31157 33324 35809 36263 31163 30969 32772 34078 34078 33104 33961 34163 33165 31762 28873 27196 Ngày LV 32629 30523 28877 27792 27033 26433 27739 29262 32018 33906 37938 38652 35530 35734 36548 36607 36122 35811 36238 36238 36180 23593 23030 23668 24369 25495 27237 29394 31283 33674 33993 29330 28639 29829 30870 31433 31019 31507 31869 31157 30031 28076 27196 28448 27689 28268 28954 31618 35129 38117 40769 43809 44364 38124 37888 40093 41691 41691 40500 41548 41795 40574 38858 35323 33271 Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 32260 30669 29446 28040 27428 27060 26789 27384 28496 30287 32755 34220 32328 31833 32629 32988 33056 32755 33483 33366 32871 39918 37342 35328 34000 33072 32338 33935 35799 39170 41480 46413 47287 43467 43718 44713 44785 44191 43811 44334 44334 44262 24698 24039 24542 25137 27450 30498 33092 35394 38033 38516 33098 32893 34807 36195 36195 35161 36071 36285 35225 33735 30666 28885 Ngày LV 35144 32876 31103 29934 29117 28471 29877 31518 34486 36520 40862 41632 38269 38489 39366 39429 38906 38572 39032 39032 38969 25059  24461  25138  25883  27079  28929  31220  33227  35766  36105  31152  30418  31682  32788  33386  32946  33465  33848  33092  31896  29820  28885  30215  29409  30024  30752  33582  37311  40485  43301  46530  47120  40493  40242  42583  44281  44281  43016  44129  44391  43094  41272  37517  35338  Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 34747  33033  31716  30201  29543  29146  28855  29495  30693  32622  35280  36858  34820  34287  35144  35531  35604  35280  36064  35938  35405  42995  40221  38051  36621  35621  34831  36552  38559  42190  44678  49991  50933  46818  47088  48160  48237  47598  47189  47751  47751  47675  135 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 35577  35282  33719  Ngày LV 35908  33591  31779  30585  29750  29090  30527  32203  35236  37314  41751  42537  39101  39326  40222  40286  39752  39411  39881  39881  39816  39165  38840  37120  Ngày LV 30404  28849  27837  27164  26989  27561  28849  30318  32954  35981  37799  38594  37860  32619  32250  31639  43525  43164  41252  Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 35503  33752  32406  30858  30185  29780  29482  30136  31360  33332  36047  37660  35577  35033  35908  36304  36378  36047  36848  36720  36175  35908  35503  34830  43930  41096  38879  37418  36396  35588  37346  39398  43108  45650  51078  52040  47836  48112  49208  49286  48633  48215  48790  48790  48711  47915  47517  45412  Tháng 10 Cuối Ngày đỉnh tuần 31430  28917  27717  27279  27090  26832  27528  28472  30598  32825  35299  35925  34236  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 37196  35293  34056  33233  33019  33718  35293  37092  40316  44019  46244  47216  46318  35588 35293 33729 Ngày LV 34582 32350 30605 29455 28651 28015 29399 31014 33934 35935 40208 40966 37656 37873 38736 38798 38284 37955 38407 38407 38345 37718 37405 35748 Ngày LV 30353 28801 27791 27119 26944 27515 28801 30268 32899 35921 37736 38530 37797 32629 32260 31649 43538 43177 41264 Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 34191 32505 31209 29718 29070 28679 28393 29023 30202 32100 34715 36268 34263 33739 34582 34962 35034 34715 35487 35363 34839 34582 34191 33543 42307 39577 37442 36035 35051 34274 35967 37942 41515 43963 49191 50118 46069 46334 47390 47465 46836 46434 46987 46987 46912 46144 45761 43734 Tháng 11 Cuối Ngày đỉnh tuần 31378 28868 27670 27234 27045 26787 27482 28424 30547 32770 35240 35865 34179 37134 35235 33999 33177 32964 33662 35235 37030 40249 43945 46166 47137 46241 38331 38013 36329 Ngày LV 34275 32064 30334 29194 28397 27767 29138 30739 33633 35617 39852 40603 37323 37538 38393 38454 37944 37618 38067 38067 38006 37384 37074 35431 Ngày LV 30732 29160 28137 27457 27280 27858 29160 30645 33309 36369 38207 39010 38268 35144  34747  34089  46895  46505  44445  Tháng Cuối Ngày đỉnh tuần 33888  32217  30932  29455  28812  28425  28141  28766  29934  31816  34408  35947  33959  33440  34275  34652  34724  34408  35172  35050  34530  34275  33888  33246  41933  39227  37111  35716  34741  33970  35648  37606  41147  43574  48755  49674  45661  45924  46970  47045  46421  46022  46571  46571  46496  45735  45356  43347  Tháng 12 Cuối Ngày đỉnh tuần 31770  29229  28016  27574  27383  27121  27825  28779  30929  33179  35680  36313  34605  37597  35674  34423  33591  33375  34081  35674  37492  40751  44494  46742  47725  46818  136 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 36394  36684  37809  37799  37353  38053  38124  37353  37161  36040  33749  33421  33421  33987  34390  34365  35428  35617  35369  34782  33858  32559  44525  44879  46256  46244  45698  46554  46640  45698  45462  44091  41289  36334 36623 37746 37736 37291 37989 38060 37291 37099 35980 33693 33365 33365 33931 34332 34308 35369 35558 35310 34724 33802 32505 44451 44805 46179 46166 45622 46476 46563 45622 45387 44018 41220 36787 37080 38217 38207 37756 38463 38535 37756 37561 36429 34113 33781  33781  34354  34761  34736  35810  36001  35750  35157  34223  32911  45005  45364  46755  46742  46191  47056  47144  46191  45953  44567  41734  Trong bảng, số liệu dòng ứng với ngày, lúc 0h tới 23h Số liệu biểu thị hình vẽ sau: P (MW) t (h) Lấy ngày điển hình ngày đỉnh tháng 7, biểu diễn theo đồ thị sau để tính toán: P (MW) t (h) Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 137 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Xét kịch đặt SVC : Đặt SVC (Xem phần tử Shunt, sau gọi thành phần Shunt) nút : Huế, Đà Nẵng, Bình Dương Tiến hành nhập số liệu vào phần mềm PSS/E: Thêm thành phần Shunt vào nút Đà Nẵng sau : Thành phần Shunt thêm vào Hình vẽ mô tả thêm thành phần Shunt vào nút Đà Nẵng Tương tự, thêm thành phần Shunt vào nút Huế Bình Dương, chạy phần mềm, cho ta kết sau tính điện áp tổn thất CSTD từ lúc 0h đến 3h sau: Add SVC (Shunt): No Number Name ID Binit Step 528715 HUẾ -200 10 767185 ĐÀ NẴNG -200 10 330285 BÌNH DƯƠNG -200 10 Bus's Voltages: No Number Name BasekV VBus1 530545 HUẾ 500 VBus2 767185 ĐÀ NẴNG 500 VBus3 330285 BÌNH DƯƠNG 500 Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 138 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Bảng 4.5: Kết No  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  VBus1  1.00805 1.00856 1.00907 1.00959 1.0101 1.01062 1.01114 1.01165 1.01217 1.01269 1.0132 1.01372 1.01423 1.01475 1.01527 1.01578 1.0163 1.01682 1.01733 1.01785 1.01837 1.01889 1.01941 1.01993 1.02045 1.02097 1.02149 1.02201 1.02253 1.02305 1.02357 VBus2  1.02029 1.02066 1.02102 1.02139 1.02176 1.02213 1.0225 1.02287 1.02324 1.02361 1.02398 1.02435 1.02472 1.02508 1.02545 1.02582 1.02618 1.02655 1.02692 1.02729 1.02765 1.02802 1.02839 1.02876 1.02913 1.02949 1.02986 1.03023 1.0306 1.03097 1.03134 VBus3  0.99453 0.99484 0.99515 0.99546 0.99578 0.99609 0.9964 0.99671 0.99702 0.99734 0.99765 0.99796 0.99827 0.99858 0.99889 0.9992 0.99952 0.99983 1.00014 1.00045 1.00076 1.00108 1.00139 1.0017 1.00201 1.00232 1.00263 1.00294 1.00325 1.00356 1.00387 Loss  468.822 468.421 468.022 467.627 467.233 466.843 466.455 466.071 465.688 465.309 464.932 464.56 464.191 463.825 463.461 463.101 462.743 462.388 462.035 461.686 461.339 460.995 460.654 460.315 459.98 459.648 459.318 458.992 458.668 458.348 458.031 Từ bảng số liệu trên, tiến hành vẽ sơ đồ phần mềm Excell ta đồ thị sau: Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 139 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Voltage, pu 468,82MW 458,03MW Step Giải thích đồ thị : Để thấy tăng điện áp ứng với giảm tổn thất CSTD, tác giả thể tăng điện áp giảm tổn thất CSTD hệ toạ độ, với trục tung trục hoành tỷ lệ chia để nhìn thấy rõ thay đổi điện áp tổn thất CSTD sau đặt thêm SVC vào nút Qua đồ thị ta thấy, sau thêm SVC vào nút, điện áp nút tăng, cụ thể : - Tại nút Huế có pu Huế tăng từ 1,008 lên 1,02 đạt trị số cho phép - Tại nút Đà Nẵng có pu Đà Nẵng tăng từ 1,02 lên 1,03 đạt trị số cho phép - Tại nút Bình Dương có pu Bình Dương tăng từ 0,99 lên 1,00 đạt trị số cho phép - Tổn thất CSTD toàn lưới giảm từ 468,82MW xuống 458,03MW ; tổn thất CSTD toàn lưới giảm lượng ∆P1 = 10,79MW Tính toán tương tự cho khoảng thời gian 4÷7h, 8÷11h, 12÷15h, 16÷19h, 19÷23h ta tổn thất CSTD toàn lưới ứng với khoảng thời gian : ∆P2 = 4,03MW, ∆P3 = 4,03MW, ∆P4 = 14,77MW, ∆P5 = 6,32MW, ∆P6 = 6,72MW Như vậy, tổn thất điện ngày có đặt thêm SVC nút Huế, Đà Nẵng, Bình Dương toàn lưới điện : ∆Akb1 = ∆P1 + ∆P2 +∆P3 + ∆P4 +∆P5 +∆P6 = 186,64 MWh Đặt SVC nút : Sông Mây, Long Thành, Dốc Sỏi Tiến hành nhập số liệu vào phần mềm PSS/E kịch 1, chạy phần mềm, cho ta kết sau tính điện áp tổn thất CSTD từ lúc 0h đến 3h sau: Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 140 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Add SVC (Shunt): No Number Name ID Binit Step 750835 SÔNG MÂY -200 10 756095 LONG THÀNH -200 10 550665 DỐC SỎI -200 10 Bus's Voltages: No Number Name BasekV VBus1 750835 SÔNG MÂY 500 VBus2 756095 LONG THÀNH 500 VBus3 550665 DỐC SỎI 500 Bảng 4.6: Kết No  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 VBus1  VBus2  VBus3  Loss  0.98727 0.97237 1.02174 472.941 0.98752 0.97255 1.02183 472.739 0.98778 0.97274 1.02192 472.537 0.98803 0.97293 1.02201 472.336 0.98829 0.97311 1.0221 472.136 0.98854 0.9733 1.02219 471.936 0.98879 0.97348 1.02228 471.736 0.98905 0.97367 1.02237 471.538 0.9893 0.97386 1.02247 471.339 0.98956 0.97404 1.02256 471.142 0.98981 0.97423 1.02265 470.945 0.99007 0.97442 1.02274 470.748 0.99032 0.9746 1.02283 470.552 0.99058 0.97479 1.02292 470.357 0.99083 0.97497 1.02301 470.165 0.99108 0.97516 1.0231 469.973 0.99133 0.97534 1.02319 469.782 0.99159 0.97552 1.02328 469.591 0.99184 0.97571 1.02337 469.401 0.99209 0.97589 1.02346 469.211 0.99235 0.97608 1.02355 469.022 0.9926 0.97626 1.02364 468.833 0.99285 0.97645 1.02372 468.646 0.99311 0.97663 1.02381 468.458 0.99336 0.97682 1.0239 468.271 141 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới 25  26  27  28  29  30  0.99361 0.99387 0.99412 0.99438 0.99463 0.99488 0.977 0.97718 0.97737 0.97755 0.97774 0.97792 1.02399 1.02408 1.02417 1.02426 1.02435 1.02444 468.085 467.9 467.715 467.53 467.346 467.163 Từ bảng số liệu trên, tiến hành vẽ sơ đồ phần mềm Excell ta đồ thị sau: Voltage, pu 472,94MW 467,16MW Step Qua đồ thị ta thấy, sau thêm SVC vào nút, điện áp nút tăng, cụ thể : - Tại nút Sông Mây có pu Sông Mây tăng từ 0,987 lên 0,995 đạt trị số cho phép - Tại nút Long Thành có pu Long Thành tăng từ 0,972 lên 0,978 đạt trị số cho phép - Tại nút Dốc Sỏi có pu Dốc Sỏi tăng từ 1,021 lên 1,024 đạt trị số cho phép - Tổn thất CSTD toàn lưới giảm từ 472,94MW xuống 467,16MW ; tổn thất CSTD toàn lưới giảm lượng ∆P1 = 5,78MW Tính toán tương tự cho khoảng thời gian 4÷7h, 8÷11h, 12÷15h, 16÷19h, 19÷23h ta tổn thất CSTD toàn lưới ứng với khoảng thời gian : ∆P2 = 3,93MW, ∆P3 = 3,93MW, ∆P4 = 22,35MW, ∆P5 = 6,00MW, ∆P6 = 6,37MW Như vậy, tổn thất điện ngày toàn lưới điện : ∆Akb2 = ∆P1 + ∆P2 +∆P3 + ∆P4 +∆P5 +∆P6 = 193,44 MWh Kết luận chung cho kịch bản: Qua kịch ta thấy, đặt vào nút SVC điều chỉnh dung lượng bù điện áp nút tăng, ta điều chỉnh để điện áp nút Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 142 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới tăng tới giới hạn cho phép, không bị thấp so với giới hạn mà không cao vượt quy định Ngoài ra, đặt thêm SVC vào nút để điều chỉnh dung lượng bù tổn thất điện toàn hệ thống giảm, giảm lượng khác nhau, đặt dung lượng bù SVC lượng giảm tổn thất điện kịch lại thấp so với kịch điều đặt cho toán phải tính toán điều chỉnh dung lượng bù tính toán vị trí đặt bù cho hợp lý để đạt kết tối ưu giảm tổn thất công suất đồng thời tối ưu vốn đầu tư cho việc đặt bù Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 143 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Bản luận văn nghiên cứu sở chung vấn đề bù CSPK tổn thất công suất, nhằm hiểu rõ phương pháp thông dụng tính toán bù CSPK, góp phần giảm thiểu tổn thất công suất tổn thất điện lưới điện, đồng thời nâng cao chất lượng điện phục vụ sản xuất đời sống Mặt khác, luận văn nghiên cứu sâu thiết bị FACTS SVC, STATCOM… nhằm điều khiển dung lượng bù trình độ trình xác lập Khi có thiết bị FACTS việc điều chỉnh điện áp, điều chỉnh lượng CSPK đường dây có hiệu qủa tốt Thực chất thiết bị FACTS nguồn phát tiêu thụ CSPK điều chỉnh nhanh, đặn phạm vi đủ rộng, chúng có hiệu cao việc điều chỉnh điện áp nâng cao tính ổn định, đồng thời góp phần vào việc giảm tổn thất điện lưới Nghiên cứu cấu trúc FACTS cho phép tìm quy trình điều chỉnh công suất thiết bị theo tín hiệu điều khiển, sở đặc tính điều khiển mô hình chế độ xác lập HTĐ mô hoạt động ảnh hưởng FACTS chế độ làm việc HTĐ Các tính toán cho thấy rõ rằng, FACTS có hiệu cải thiện điện áp rõ rệt cho HTĐ Việt Nam, đồng thời góp phần giảm tổn thất điện lưới cách hiệu quả, song việc lắp đặt thiết bị FACTS cần phải có giải pháp hợp lý nhằm tìm kết tối ưu cho toán kinh tế-kỹ thuật Tuy nhiên, thời gian trình độ người viết hạn chế nên luận văn chưa đáp ứng nhiều yêu cầu, mà đề cập phạm vi hẹp Ứng dụng thiết bị FACTS để điều khiển dung lượng bù nhằm giảm tổn thất điện lưới Kiến nghị: Trong trình công nghiệp hoá, đại hoá đất nước, nhu cầu lượng ngày tăng cao Ngành điện đứng trước áp lực nhu cầu cung cấp công suất điện ngày nặng nề Việc tiết kiệm điện ngày đặt lên tiêu chí hàng đầu, với việc đẩy mạnh đầu tư xây dựng nguồn phát điện Có nhiều phương pháp nhằm thực tiết kiệm điện lưới, nhiên qua thực tế vận hành, phương pháp bù CSPK phương pháp ưu việt Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 144 Luận văn thạc sĩ khoa học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Bù CSPK lưới vấn đề mang tính thời sự, giải pháp góp phần giảm tổn thất nâng cao chất lượng lưới điện, cần khuyến khích phát triển vấn đề nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù CSPK linh hoạt vào HTĐ Hiện nay, FACTS thiết bị tốt linh hoạt việc điều chỉnh điện áp điều chỉnh dung lượng bù lưới, nên cần phát triển tiếp thiết bị FACTS ứng dụng rộng rãi lưới điện Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012 Tác giả : Học viên: Lê Trí Hoàn Số hiệu: CB090237 145 ... chỉnh dung lượng bù nhằm giảm tổn thất điện lưới cần thiết Mục đích nghiên cứu đề tài: Luận văn lựa chọn đề tài nghiên cứu Ứng dụng thiết bị FACTS để điều chỉnh dung lượng bù nhằm giảm tổn thất điện. .. học: Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Hình 1-9 Đồ thị vectơ điện áp có tự bù ngang Tác dụng tụ bù ngang nguồn phát CSPK, giảm tổn thất điện áp Bù. .. điều chỉnh dung lượng bù để giảm tổn thất điện lưới Công suất bù thường điều chỉnh theo bậc cách tự động nhân viên vận hành Trong trường hợp cần thiết để điều chỉnh điện áp dùng thiết bị bù điều