Khảo sát phân bố công suất trong hệ thống điện có đường dây HVDC (2)

83 CHƯƠNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI 4.1 Phân bố công suất hệ thống HVAC Từ quan điểm mô hình toán học, dòng chảy công suất với mối liên hệ phi tuyến tính công suất bơm vào cái, công suất yêu cầu, điện áp góc lệch, với số mạng lưới cung cấp thông số mạch Các phương trình toán học mô tả mạng lưới công suất trạng thái nghiên cứu: quy hoạch hệ thống điện, ổn định động, độ điện từ…Những năm qua có nhiều phương pháp sử dụng để giải vấn đề phân bố công suất Nhưng phổ biến phương pháp Gauss - Seidel Newton - Raphson Tuy nhiên, phần sử dụng phương pháp Newton - Raphson giải vấn đề phân bố công suất hệ thống truyền tải 4.1.1 Các phương trình mạng Phân tích nút công cụ quan trọng việc tính toán công suất hệ thống Phương trình ma trận nút mạch điện AC xác định kết hợp định luật Ohm định luật Kirchoff Tồn mối quan hệ nhánh điện trở kháng kết nối nút l m Vl − Vm = Z k I k ⇒ I k = Khi: Vl − Vm = Yk ∆V Zk (4.1) = Yk Zk Dòng điện vào nút diễn tả chức dòng điện nhánh chiều vào, dòng điện nút là: I i = ∑k =1 I k q (4.2) Với: dòng điện nút i,là dòng điện nhánh k, q số nhánh thứ q 84 Kết hợp phương trình (4.1) (4.2) đến phương trình mấu chốt việc phân tích nút: I i = ∑k =1 Yk (Vl − Vm ) q (4.3) Điều diễn giải dạng ma trận tổng dẫn cho n nút: (4.4) Với i = 1,2,3…n Nếu ma trận tổng dẫn nút mạng lưới nghịch đảo sau kết ma trận biết ma trận trở kháng nút Trong mạng lưới có n nút phương trình ma trận trở kháng nút lấy sau: (4.5) Với: 85 (4.6) 4.1.2 Phương pháp phân bố công suất Newton – Raphson Phương trình mô tả công suất phức vào nút l: S l = Pl + jQl = Vl I l* Trong đó: (4.7) công suất phức vào nút l công suất tác dụng vào nút l công suất phản kháng vào nút l Vl điện áp phức nút l dòng điện phức nút l Dòng điện vào diễn tả hàm dòng điện sau với n nhánh kết nối vào nút l: I l = ∑m =1 YlmVm n Với: (4.8) Ylm = Glm + jBlm Trong đó: tổng dẫn, độ điện dẫn dung dẫn nhánh l-m Thế phương trình (4.8) vào (4.7) ta phương trình sau: Pl + jQl = I l ∑m =1 Ylm* Vm* n (4.9) Biểu thức cho công suất tác dụng công suất phản kháng tìm biểu diễn điện áp phức sau: Vl = Vl e jθl Vm = Vm e jθ m Pl + jQl = Vl ∑ n m =1 Vm ( Glm − jBlm ) e j ( θl −θ m ) (4.10) 86 ∑ Pl + jQl = Vl Pl = Vl ∑ Ql = V l ∑ n m =1 n m =1 Vm ( Glm − jBlm ) e j ( θ l −θ m ) { cos(θ l − θ m ) + j sin (θ l − θ m )} (4.11) Vm { Glm cos(θ l − θ m ) + Blm sin (θ l − θ m )} (4.12) Vm { Glm cos(θ l − θ m ) − Blm sin (θ l − θ m )} (4.13) n m =1 Với độ lớn điện áp nút nút l m và góc điện áp pha nút l m Những phương trình cung cấp công cụ thuận lợi cho việc đánh giá hành vi trạng thái ổn định mạng lưới điện Các phương trình phi tuyến giải pháp đạt phương pháp lặp Phương trình (4.12) (4.13) giải cách có hiệu cách sử dụng phương pháp Newton – Raphson Nó yêu cầu tập hợp phương trình tuyến tính hình thành thể mối liên hệ biến đổi công suất tác dụng công suất phản kháng thay đổi biên độ điện áp nút góc pha Theo giả định nút nút Slack, mối liên hệ tuyến tính có dạng sau cho mạng lưới điện n nút: (4.14) Trong đó: ∆Pl = Pl net − Pl calc : Độ lệch công suất tác dụng nút l ∆Ql = Qlnet − Qlcalc : Độ lệch công suất phản khán nút l , : Công suất tác dụng công suất phản kháng tính toán nút l Pl net = Pl gen − Pl load : Công suất tác dụng lưới dự kiến nút l 87 : Công suất phản kháng lưới dự kiến nút l , : Công suất tác dụng phản kháng máy phát nút l , : Công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ tại nút l : Sự thay đổi gia tăng biên độ điện áp góc pha nút l (r): Thể cho bước lặp thứ r l = 2, 3, 4, n Các phần tử ma trận Jacobian tìm thấy phương trình vi phân (4.12) (4.13) , , : - Trong trường hợp l = m: ∂ Pl = Vl ∂θ l ∑ n m =1 Vm { − Glm sin ( θ l − θ m ) + Blm cos( θ l − θ m ) } − Vl Bll = − Ql − Vl Bll (4.15) 2 ∂Pl P n = ∑ m =1 Vm { Glm cos(θ l − θ m ) + Blm sin (θ l − θ m )} + Vl Gll = l + Vl Gll (4.16) ∂ Vl Vl ∂ Ql = Vl ∂θ l ∑ n m =1 Vm { Glm cos( θ l − θ m ) + Blm sin ( θ l − θ m ) } − Vl Gll = Pl − Vl Gll (4.17) 2 ∂Q l Q n = ∑ m =1 Vm { Glm sin (θ l − θ m ) − Blm sin (θ l − θ m ) } + Vl Gll = l − Vl Gll ∂ Vl Vl - Với trường hợp l (4.18) m: ∂ Pl = Vl Vm { Glm sin ( θ l − θ m ) − Blm cos( θ l − θ m ) } ∂θ m (4.19) ∂ Pl ∂ Ql = Vl { Glm cos( θ l − θ m ) + Blm sin ( θ l − θ m ) } = + ∂ Vm Vm ∂θ m (4.20) ∂ Ql = − Vl V m { Glm cos( θ l − θ m ) + Blm sin ( θ l − θ m ) } ∂θ m (4.21) ∂ Ql ∂P = Vl { Glm sin ( θ l − θ m ) − Blm cos( θ l − θ m ) } = + l ∂ Vm Vm ∂ θ m (4.22) Bắt đầu giải pháp với phép lặp, dự tính ban đầu biên độ điện áp nút góc pha P,Q tất nút góc pha điện áp P,V tất nút tính toán cho công suất phản kháng công suất tác dụng vào sử dụng phương trình (4.12) (4.13) Vì điều không giống điện áp dự kiến ban đầu đồng 88 với điện áp lúc giải quyết, việc tính toán công suất vào không đồng với công suất dự kiến thiết lập biết Độ lệch công suất định nghĩa sau: ( ∆Q ( ) = ( Q ) ∆P ( r ) = P gen − P load − P calc ,( r ) = P net − P calc ,( r ) r gen ) − Q load − Q calc ,( r ) = Q net − Q calc ,( r ) (4.23) (4.24) Các phần tử ma trận Jacobian tính toán sau phương trình tuyến tính (4.14) giải để có vectơ điện áp cập nhật: θ ( r +1) = θ ( r ) + ∆θ ( r ) V ( r +1) =V (r) + ∆V (4.25) (r) (4.26) Việc đánh giá phương trình (4.12) – (4.14) (4.23) – (4.26) lặp lại theo thứ tự công suất vào thay đổi theo mong muốn (độ lệch công suất) nằm dung sai nhỏ, e.g Việc tính toán thực nhờ phần mền tính toán, chạy chương trình liệu chuyên biệt mô tả sau (hình 4.1): 89 Hình 4.1 Lưu đồ phương pháp dòng chảy công suất Newton - Raphson 90 4.2 Phân bố công suất có HVDC Trong mô hình hệ thống HVDC đơn giản hoá lại hình 4.2 bao gồm hai biến đổi hai đầu Hệ thống bao gồm VSC kết nối hệ thống AC song song với máy biến áp Hơn nữa, hai VSC kết nối nối tiếp đường dây DC theo kiểu “lưng kề lưng” “điểm với điểm” hình 4.2 Hình 4.2 Mô hình hệ thống HVDC đơn giản hóa Nếu giả sử rằng, dòng chảy công suất truyền từ nút l đến m, công suất tiêu thụ công suất phản kháng vào nút là: Pl = Vl GvR1 − Vl VvR1 { GvR1 cos(θ l − θ vR1 ) + BvR1 sin (θ l − θ vR1 )} (4.27) Ql = − Vl G vR1 − Vl VvR1 { G vR1 sin (θ l − θ vR1 ) + BvR1 cos(θ l − θ vR1 )} (4.28) Pm = Vm GvR − Vm VvR { GvR cos(θ m − θ vR ) + BvR sin (θ m − θ vR )} (4.29) Qm = − Vm GvR − Vm VvR { GvR sin (θ m − θ vR ) − BvR cos(θ m − θ vR )} (4.30) 2 2 91 Trong trường hợp chỉnh lưu kết nối nút l nghịch lưu nút m Do đó, công suất tác dụng công suất phản kháng chỉnh lưu dễ dàng đạt thay đổi số l vR1 biên độ điện áp góc lệch pha từ phương trình (4.27) - (4.28) Cũng tương tự, công suất tác dụng công suất phản kháng nghịch lưu lấy cách thay đổi số m vR2 biên độ điện áp góc lệch pha phương trình (4.29) - (4.30) Nếu trường hợp kết nối “lưng kề lưng” mô hình phân bố dòng chảy công suất dựa nguồn điện áp cho chỉnh lưu nguồn điện áp cho nghịch lưu liên kết phương trình công suất cưỡng bức: VvR1 = VvR1 ( cos θ vR1 + j sin θ vR1 ) (4.31) VvR = VvR ( cos θ vR + j sin θ vR ) (4.32) { } Re VvR1 I l* − VvR I m* = (4.33) Giả sử rằng, điện dẫn hai biến đổi nhỏ không đáng kể,, , trường hợp công suất tác dụng thay đổi hệ thống AC, đó, Dựa phương trình (4.27) - (4.33), phương trình tuyến tính HVDC cho trường hợp biên độ điện áp nút điều khiển nút m nghịch lưu công suất tác dụng điều khiển nút l (4.34) Tham số biên độ điện áp góc lệch pha điện áp chọn biến trạng thái Cũng vậy, độ lệch công suất cho phương trình (4.33) với đáp ứng trường hợp biến đổi kết nối “lưng kề lưng” Nếu trường hợp biến đổi kết nối theo kiểu nối tiếp đường cáp DC điện áp rơi đường dây bao gồm phương trình ràng buộc Hơn nữa, phương trình trở nên 92 cần thiết cho việc gia tăng biến trạng thái, với phương trình DC sử dụng để kết thúc Tại vòng lặp cuối (r), biên độ điện áp góc lệch pha cập nhật: VvR ( r +1) = VvR (r) + ∆ VvR (r) θ vR1 ( r +1) = θ vR1 ( r ) + ∆θ vR1 ( r ) (4.35) (4.36) Kết tìm được,không đổi lần lặp thứ r +1, toán giao tiếp hệ thống thành công 4.3 Bài toán giao tiếp AC/DC chưa có bù hai đầu HVDC Giả thiết đường dây HVDC vận hành theo cách 1: chỉnh lưu làm việc theo CC nghịch lưu làm việc theo CEA Hình 4.3 Mô hình giao tiếp hệ thống HVDC HVAC Chương trình tính toán thực phần mềm tính toán mô MATLAB giải vấn đề phân bố công suất trường hợp nghiên cứu Tiến hành thực viết chương trình mô MATLAB 7.0, r lần lặp, cụ thể với 10 lần lặp Trong trường hợp nghiên cứu này, toán giao tiếp AC DC với nút viết chương trình mô Matlab tính tay với r lặp 118 4.5 Phân bố công suất hệ thống điện AC nút chưa có HVDC Bắt đầu Nhập số liệu mạng điện Phân bố công suất chế độ ban đầu Đối thoại điều khiển dòng P nhánh HVDC Nhập số liệu đường dây HVDC Giả thiết điện áp ban đầu AC phía chỉnh lưu nghịch lưu Eacr_kV = Uđm Eaci_kV = Uđm Tính Eacr _ hạ áp _ kV Eaci _ hạ áp _ kV Eacr _ hạ áp _ kV ≥ Cách < : Eaci _ hạ áp _ kV Cách Pi _ MW = Pdc _ MW Pr _ MW = Pdc _ MW Tính Tính Vdoi _ kV Vdor_ kV Vdr _ kV Vdi _ kV Id_ kA Qi _ MVAr Iord _ kA Vdr _ kV Im _ kA Vdor _ kV Qr _ MVAr Góc alpha Pr _ MW Vdoi _ kV Vdi_ kV Số liệu cho PBCS nhận từ phép tính đường dây HVDC bao gồm: Pr _ MW; Pi _ MW Qr _ MVAr Qr _ MVAr; Pi _ MW Qi_ MVAr Tính PBCS cho mạng điện đường dây HVDC có công suất đầu chỉnh lưu nghịch lưu → Eacr _ kV; Eaci _ kV Qi_ MVAr Tính sai số lần lặp Sai Đúng Sai số < ? In kết Dừng Hình 4.5 Lưu đồ giải thuật giao tiếp PBCS mạng AC - đường HVDC 119 Hình 4.6 Mô hình hệ thống điện AC nút chưa có HVDC 4.5.1 Số liệu mạng điện Bảng 4.8 Số liệu nút mạng điện nút Nút Loại U 1 1.060 2 1.000 1.000 1.000 1.000 Tải P (MW) 0.000 20.000 45.000 40.000 60.000 Tải Q (MW) 0.000 10.000 15.000 5.000 10.000 Phát P (MW) 0.000 40.000 0.000 0.000 0.000 Bảng 4.9 Số liệu nhánh mạng điện nút Nút đầu 1 2 Nút cuối 3 5 R(pu) 0.0200 0.0800 0.0600 0.0600 0.0400 0.0100 0.0800 X(pu) 0.0600 0.2400 0.1800 0.1800 0.1200 0.0300 0.2400 B/2(pu) 0.0300 0.0250 0.0200 0.0200 0.0150 0.0100 0.0250 4.5.2 Phân bố công suất mạng điện chưa có HVDC Bảng 4.10 Kết phân bố công suất mạng điện nút Nút No Điện áp đvtđ 1.06000 1.00000 0.98725 0.98413 0.97170 Tổng Góc Degree 0.000 -2.061 -4.637 -4.957 -5.765 Phụ tải Máy phát MW Mvar MW Mvar 0.000 0.000 131.122 591.195 20.000 10.000 40.000 -61.593 45.000 15.000 0.000 0.000 40.000 5.000 0.000 0.000 60.000 10.000 0.000 0.000 165.000 40.000 171.12 529.602 Tụ bù Mvar 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 120 Bảng 4.11 Dòng công suất nhánh tổn thất mạng điện nút Đường dây Từ Đến 3 4 5 Công suất nút & dòng Tổn thất nhánh MW Mvar MVA MW Mvar 131.122 591.195 605.562 89.331 73.995 115.997 2.486 1.087 41.791 16.820 45.049 1.518 -0.692 20.000 -71.593 74.334 -86.846 -72.908 113.392 2.486 1.087 24.473 -2.518 24.602 0.360 -2.871 27.713 -1.724 27.767 0.461 -2.554 54.660 5.558 54.942 1.215 0.729 -45.000 -15.000 47.434 -40.273 -17.513 43.916 1.518 -0.692 -24.113 -0.352 24.116 0.360 -2.871 19.386 2.865 19.597 0.040 -1.823 -40.000 -5.000 40.311 -27.252 -0.831 27.265 0.461 -2.554 -19.346 -4.688 19.906 0.040 -1.823 6.598 0.518 6.619 0.043 -4.652 -60.000 -10.000 60.828 -53.445 -4.829 53.663 1.215 0.729 -6.555 -5.171 8.349 0.043 -4.652 Tổng tổn thất 6.12 -10.777 Máy ∆QL ∆Qc biến áp tap Mvar Mvar 7.458 4.553 6.371 5.246 7.458 1.079 1.383 3.645 6.371 3.949 3.937 2.916 4.553 1.079 0.120 5.246 3.949 1.943 1.383 0.120 0.129 3.937 1.943 4.782 3.645 2.916 0.129 4.782 18.367 29.144 Tổng tổn thất công suất kháng ∆QL - ∆QC: -10.777 (Mvar) 4.6 Phân bố công suất hệ thống điện AC nút có HVDC Hình 4.7 Mô hình hệ thống xoay chiều nút có đường dây HVDC 4.6.1 Số liệu đường dây HVDC trị số ban đầu 121 Nút đầu chỉnh lưu đường dây DC: nút - Số cầu xung phía chỉnh lưu: Br = - Tỷ số biến áp: Tr = 0.50 - Điện áp định mức cao áp phía AC: 220 (kV) - Điện áp định mức hạ áp phía mắc với cầu chỉnh lưu: 110 (kV) - Điện áp giả thiết ban đầu phía cao áp máy biến áp biến đổi chỉnh lưu: 220(kV) - Điện áp giả thiết ban đầu phía hạ áp máy biến áp biến đổi (phía mắc với cầu chỉnh lưu): 110 (kV) - Điện trở chuyển mạch: Rcr = (Ω) - Công suất DC yêu cầu đầu chỉnh lưu (dữ kiến): Pr = 40 (MW) - Điện trở đường dây dc gồm dây về: RL = 20 (Ω) Nút đầu nghịch lưu đường dây DC: nút - Số cầu xung phía nghịch lưu Bi = - Tỷ số biến áp Ti = 0.5 - Điện áp định mức cao áp phía AC: 220 (kV) - Điện áp định mức hạ áp phía mắc với cầu nghịch lưu: 110 (kV) - Điện áp giả thiết ban đầu phía cao áp máy biến áp biến đổi nghịch lưu: 220(kV) - Điện áp giả thiết ban đầu phía hạ áp máy biến áp biến đổi (phía mắc với cầu nghịch lưu): 110 (kV) - Điện trở chuyển mạch: Rci = (Ω) 4.6.2 Quá trình tính lặp để giao tiếp hệ thống AC đường dây HVDC Trong lần lặp, toán PBCS hệ thống AC cung cấp cho đường dây HVDC điện áp xoay chiều phía cap áp E acr đầu chỉnh lưu nút điện áp xoay chiều Eaci đầu nghịch lưu nút Với Eacr, Eaci, tiến hành tính toán đường dây HVDC để có công suất Pr Qr đầu chỉnh lưu (nút 3) công suất P i Qi đầu nghịch lưu (nút 4) Các giá trị công suất nút P r, Qr Pi, Qi nút dùng làm số liệu đầu vào cho chương trình PBCS lần lặp để cập nhật lại trị số Eacr Eaci Quá trình tính lặp kết thúc sai số E acr, Eaci, Pr, Qr, Pi, Qi hai lần lặp liên tiếp nhỏ độ xác cho trước 4.6.2.1 Tiến hành cho lần lặp thứ ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 220 (kV) 122 - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 220 (kV) HVDC làm việc theo cách 1: chỉnh lưu CC, nghịch lưu CEA Tính phía nghịch lưu: - Công suất chiều phía nghịch lưu: Pi = Pdc = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía nghịch lưu: Vd0i = 594.209 (kV) - Góc tắt trước γ = 150 - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc mang tải Vdi = 572.284 (kV) - Lệch dòng điện: Iord = 0.070 (kA) - Hệ số công suất phía nghịch lưu: cosφi = 0.963 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía nghịch lưu Q i = 11.178(MVAr) Tính phía chỉnh lưu: - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 573.682 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc không tải: Vd0r = 594.209 (kV) - Góc kích α = 14.470 - Hệ số công suất cao áp phía chỉnh lưu cosφr = 0.965 - Công suất DC đầu chỉnh lưu Pr = 40.098 (MW) - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía chỉnh lưu Q r = 10.822(MVAr) 4.6.2.2 Tiến hành cho lần lặp thứ hai ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 218.386 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 220.228 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 589.848 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 579.230 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) 123 - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.081 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía chỉnh lưu Q r = 7.694(MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 594.825 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 577.849 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.030 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.905 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp nghịch lưu Qi = 9.744(MVAr) 4.6.2.3 Tiến hành cho lần lặp thứ ba ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.667 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.841 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.907 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.313 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp chỉnh lưu Qr = 7.698 (MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 593.778 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.927 (kV) 124 - Góc tắt trước γi = 13.410 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp nghịch lưu Qi =10.012(MVAr) 4.6.2.4 Tiến hành cho lần lặp thứ tư ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.668 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.912 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.910 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.315 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía chỉnh lưu Q r = 7.698(MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 593.970 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.930 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.490 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía nghịch lưu Q i = 10.066(MVAr) 4.6.2.5 Tiến hành cho lần lặp thứ năm ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: 125 - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.668 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.926 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.910 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.315 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía chỉnh lưu Q r = 7.698(MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 594.008 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.930 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.500 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía nghịch lưu Q i = 10.077(MVAr) 4.6.2.6 Tiến hành cho lần lặp thứ sáu ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.668 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.929 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: 126 - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.910 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.315 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp chỉnh lưu Qr = 7.698 (MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 594.016 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.930 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.500 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp nghịch lưu Qi =10.079(MVAr) 4.6.2.7 Tiến hành cho lần lặp thứ bảy ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.668 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.929 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.910 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.315 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 127 - Công suất kháng yêu cầu cao áp chỉnh lưu Qr =7.698(MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 594.018 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.930 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.510 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía nghịch lưu Q i = 10.079(MVAr) 4.6.2.8 Tiến hành cho lần lặp thứ tám ta có kết sau: Điện áp hai đầu HVDC: - Điện áp phía cao áp đầu chỉnh lưu: Eacr = 217.668 (kV) - Điện áp phía cao áp đầu nghịch lưu: Eaci = 219.929 (kV) HVDC làm việc theo cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Tính phía chỉnh lưu: - Công suất DC phía chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện áp DC không tải phía chỉnh lưu: Vd0r = 587.910 (kV) - Góc kích αmin = 100 - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdr = 577.315 (kV) - Dòng điện đường dây DC: Id = 0.069 (kA) - Lệch dòng điện DC: Iord = 0.082 (kA) - Biến dòng điện: Im = 0.012 (kA) - Hệ số công suất phía chỉnh lưu: cosφr = 0.98 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía chỉnh lưu Q r = 7.698(MVAr) Tính phía nghịch lưu: - Điện áp DC phía nghịch lưu lúc không tải: Vd0i = 594.018 (kV) - Điện áp DC phía chỉnh lưu lúc mang tải: Vdi = 575.930 (kV) - Góc tắt trước γi = 13.510 - Công suất DC đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) 128 - Hệ số công suất cao áp phía nghịch lưu cosφi = 0.97 - Công suất kháng yêu cầu cao áp phía nghịch lưu Q i = 10.079(MVAr) Qua lần lặp hội tụ nghĩa giao tiếp hệ thống điện AC nút đường dây HVDC thành công Bảng 4.12 Các thông số giao tiếp đường dây HVDC mạng điện nút 4.6.3 Kết khảo sát đường dây HVDC sau toán giao tiếp hội tụ 4.6.3.1 Đường dây HVDC Chế độ làm việc đường dây HVDC: chỉnh lưu CIA, nghịch lưu CC Công suất nút hai đầu đường dây HVDC: Nút đầu chỉnh lưu: nút - Công suất phụ tải: P = 85 (MW), Q = 15 (MVAr) - Công suất DC phát lên từ đầu chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Công suất kháng yêu cầu cao áp chỉnh lưu (dùng thiết bị bù Q): 7.698 (MVAr) Nút đầu nghịch lưu: nút 129 - Công suất phụ tải: P = 0.096 (MW), Q = 5.000 (MVAr) - Công suất DC nhận từ đầu nghịch lưu: Pr = 39.904 (MW) - Công suất kháng yêu cầu cao áp nghịch lưu (dùng thiết bị bù Q): 10.079 (MVAr) 4.6.3.2 Đường dây DC - Số cầu xung phía chỉnh lưu: Br = - Tỷ số biến áp Tr = 0.50 - Điện áp định mức cao áp phía AC: 220 (kV) - Điện áp định mức hạ áp phía mắc với cầu chỉnh lưu: 110 (kV) - Điện áp phía cao áp máy biến áp biến đổi: 217.67 (kV) - Điện áp phía hạ áp máy biến áp biến đổi (phía chỉnh lưu): 108.83 (kV) - Điện trở chuyển mạch: Rcr = (Ω) - Góc kích α = 100 - Điện áp chỉnh lưu DC không tải: Vd0r = 587.91(kV) - Điện áp chỉnh lưu dc lúc có tải: Vdr = 577.32 (kV) - Công suất dc đầu chỉnh lưu: Pr = 40 (MW) - Điện trở đường dây DC gồm dây về: RL = 20 (Ω) - Số cầu xung phía chỉnh lưu: Bi = - Tỷ số biến áp: Ti = 0.50 - Điện áp định mức cao áp phía AC: 220 (kV) - Điện áp định mức hạ áp phía mắc với cầu nghịch lưu: 110 (kV) - Điện áp phía cao áp máy biến áp biến đổi: 219.93 (kV) - Điện áp phía hạ áp MBA biến đổi (phía mắc với cầu nghịch lưu):109.96(kV) - Điện trở chuyển mạch: Rci = (Ω) - Góc tắt trước γi = 13.5050 - Điện áp nghịch lưu DC không tải: Vd0i = 594.02 (kV) - Điện áp nghịch lưu DC lúc có tải: Vdi = 575.93 (kV) - Công suất dc đầu nghịch lưu: Pi = 39.904 (MW) 4.6.4 Số liệu mạng điện thay đường dây 34 đường dây HVDC Bảng 4.13 Số liệu nút mạng điện nút có đường dây HVDC Nút Loại 1 2 U 1.06000 1.00000 0.98940 0.99968 0.97725 Tải P (MW) 0.000 20.000 85.000 0.096 60.000 Tải Q (MW) 0.000 10.000 15.000 5.000 10.000 Qbù (MVAr) 0.000 0.000 7.698 10.079 0.000 Bảng 4.14 Số liệu nhánh mạng điện nút có đường dây HVDC Nút đầu Nút cuối R(pu) X(pu) 0.0200 0.0600 B/2(pu) 0.0300 130 2 3 5 0.0800 0.0600 0.0600 0.0400 0.0800 0.2400 0.1800 0.1800 0.1200 0.2400 0.0250 0.0200 0.0200 0.0150 0.0250 4.6.5 Tính phụ tải tổng hợp tương đương hệ thống AC nút có nối với đường dây HVDC Hình 4.8 Phụ tải tổng hợp tương đương hệ thống AC nút có nối với đường dây HVDC Đường dây HVDC: Nút 3: P = 45.000 + 40.000 = 85.000 (MW) Q = 15.000 - 7.698 = 7.302 (MVAr) Nút 4: P = 40.000 - 39.904 = 0.096 (MW) Q = 5.000 - 10.079 = -5.079 (MVAr) 4.6.6 Kết phân bố công suất hệ thống AC Bảng 4.15 Kết phân bố công suất mạng điện nút Nút No Điện áp Dvtd 1.06000 1.00000 0.98940 0.99968 Góc Degree 0.000 -1.771 -5.873 -3.337 Phụ tải MW Mvar 0.000 0.000 20.000 10.000 85.000 15.000 0.096 5.000 Máy phát MW Mvar 131.468 585.118 40.000 -76.381 0.000 0.000 0.000 0.000 Tụ bù Mvar 0.000 0.000 7.698 10.079 131 0.97725 Tổng -5.012 60.000 165.096 10.000 40.000 0.000 171.468 0.000 508.737 0.000 17.778 Bảng 4.16 Dòng công suất nhánh tổn thất Đường dây Công suất nút & dòng nhánh Từ Đến MW Mvar MVA 131.468 585.118 599.706 81.183 76.412 111.487 50.285 13.905 52.172 20.000 -86.381 88.666 -78.877 -75.864 109.439 37.578 -7.229 38.267 13.781 -6.208 15.115 47.518 2.919 47.607 -85.000 -7.302 85.313 -48.285 -13.164 50.048 -36.715 5.862 37.180 -0.096 5.079 5.080 -13.656 2.583 13.899 -13.560 2.497 13.788 -60.000 -10.000 60.828 -46.607 -3.119 46.711 -13.393 -6.881 15.057 Tổng tổn thất Tổn thất MW Mvar MBA ∆QL Mvar ∆Qc Mvar 0.548 0.741 6.918 5.998 6.371 5.256 2.306 0.548 0.864 -1.367 0.125 -3.625 0.911 -0.200 6.918 2.591 0.374 2.733 6.371 3.958 3.999 2.933 1.999 0.741 0.864 -1.367 5.998 2.591 5.256 3.958 0.125 -3.625 0.167 -4.384 0.374 0.502 3.999 4.886 0.911 -0.200 0.167 -4.384 6.372 -8.287 2.733 2.933 0.502 4.886 19.115 27.402 2.406 1.999 tap Tổng tổn thất công suất kháng ∆QL - ∆QC: -8.287 (MVAr) 4.6.7 Kết luận Theo bảng 4.11, chưa có đường dây HVDC hệ thống AC đường dây AC 34 tải công suất P = 19.386 (MW) Nhưng chuyển đường dây 34 thành đường dây HVDC (theo bảng 4.12) công suất nút lên đến 40MW (39.904MW) Điều cho thấy đường dây HVDC có khả truyền tải công suất cao so với truyền tải AC Khi có đường dây HVDC công suất truyền tải tăng lên đường dây gần kề kết nối với đường dây HVDC giảm công suất truyền tải, nên không bị tải 132 Điều quan trọng truyền tải HVDC điều khiển thay đổi dòng công suất theo mong muốn qua đường dây HVDC nhờ khả thay đổi góc kích mở biến đổi Trong truyền tải AC không linh hoạt việc tăng công suất đường dây Trong trình kết nối hai hệ thống AC DC vấn đề giao tiếp hệ thống điều cần phải giải Đặc điểm truyền tải HVDC truyền công suất P nhu cầu tiêu thụ Q biến đổi phải bù công suất Q thiết bị bù SVC, STATCOM…Có thể lấy công suất Q từ nguồn phát nhiên gây tổn thất đường truyền khoảng cách xa từ nguồn phát đến nơi tiêu thụ Vì phương án bù công suất Q đầu đường dây HVDC phương án phù hợp Chính ưu điểm truyền tải HVDC, truyền tải điện với khoảng cách truyền tải từ 600 km trở lên truyền tải HVDC phương án truyền tải tốt so với truyền tải AC Với phát triển kỹ thuật điện tử, khoa học máy tính, biến đổi bán dẫn công suất lớn thyristror, IGBT…, truyền tải điện DC ngày có khả cạnh tranh mạnh mẽ với truyền tải điện AC ... = Uđm-ht Công suất đường dây DC phía nghịch lưu Công suất kháng đường dây DC phía nghịch lưu Điện áp đường dây DC Điện trở tương đương đường dây Điện trở hệ thống Cảm kháng hệ thống Điện trở... 1000 (MW) Công suất đường dây DC Pi-MW = Pdc Công suất đường dây DC phía nghịch lưu Vdi = 500 (kV) Điện áp đường dây DC RL = 20 (Ω) Điện trở tương đương đường dây Rht = 0.5 (Ω) Điện trở hệ thống. .. Vậy với trị số Eacr giả thuyết hệ thống AC chuyển cho đường dây HVDC tiến hành tính bước với mục đích tìm điện áp E acr cuối đường dây công suất đầu đường dây hệ thống P ht-MW + jQht-MVAr, đến