Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù trung thế ổn định điện áp lưới điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN HỒNG MẠNH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÙ TRUNG THẾ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN DUY CƯƠNG Thái Nguyên - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập em Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo, giáo Phòng Đào tạo, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả hồn thành luận văn Trong trình thực đề tài tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy, cô giáo khoa Điện trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái Nguyên bạn đồng nghiệp Đặc biệt hướng dẫn góp ý thầy PGS-TS Nguyễn Duy Cương giúp cho đề tài hồn thành mang tính khoa học cao Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu thầy, cô Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm tài liệu tham khảo hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để tơi tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện q trình cơng tác sau Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý thực đề tài Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Dự kiến kết đạt Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN, CÁC TỒN TẠI TRONG VẬN HÀNH .4 1.1 Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn 1.1.1 Các nguồn thủy điện vừa nhỏ 1.1.2 Nguồn trạm 110kV 1.2 Lưới điện 1.2.1 Thống kê lưới điện trạng 1.2.2 Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối 1.2.3 Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 1.3 Một số tồn phương pháp nâng cao chất lượng điện cho lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 thực 1.3.1 Các tồn việc nâng cao chất lượng điện 1.3.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất thực 10 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14 2.1 Công suất & hệ số công suất 14 2.1.1 Giới thiệu loại công suất 14 2.1.2 Hệ số công suất 15 2.2 Ý nghĩa hệ số công suất 15 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số công suất 16 2.4 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất 17 2.4.1 Giảm tổn thất công suất mạng điện 18 2.4.2 Giảm tổn thất điện áp mạng điện 18 2.4.3 Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp 18 2.5 Hệ thống bù công suất phản kháng 18 2.5.1 Bù CSPK sử dụng cấu trúc FC-TCR 19 2.5.2 Vị trí đặt thiết bị bù 20 2.5.3 Xác định dung lượng bù 21 2.6 Kết luận chương 24 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CSPK .25 3.1 Hệ thống bù công suất phản kháng FC-TCR 25 3.1.1 Sơ đồ tổng quan 25 3.1.2 Tính tốn giá trị tụ bù cố định FC 28 3.1.3 Tính tốn giá trị điện cảm (L) nhánh TCR 28 3.1.4 Mối liên hệ điện cảm (L) nhánh TCR, góc kích mở thyristor (α), việc bù CSPK 29 3.2.1 Bộ tạo xung điều khiển Thyristor 30 3.2.2 Bộ điều khiển phản hồi cos𝜑 (Khối TH-KĐTG) 33 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CS : Công suất CSPK : Công suất phản kháng CSTT : Công suất tiêu thụ ĐB : Đồng DSVC : Dynamic - Static Var compensation DVC : Dynamic Var Compensation FC : Fixed Capacitor KĐB : Không đồng SSSC : Static Synchronous Series Controllers STATCOM : Static Synchronous Compensator SVC : Static Var Compensation TCR : Thyristor controller Reactor TSC : Thyristor Switched Capacitor Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Công suất NMTĐ có tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.2 Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV địa bàn tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.3 Thống kê khối lượng lưới có địa bàn tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.4 Mang tải tuyến đường dây trung áp .7 Bảng 1.5 Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1 Bảng 3.1 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 37 Bảng 3.2 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ .38 Bảng 4.1 Giá trị tham số đường dây tải điện 42 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bộ bù tĩnh sử dụng tụ điện mắc song song với đóng ngắt contactor, rơ le .13 Hình 2.1 Tam giác cơng suất 15 Hình 2.2 Cấu trúc FC-TCR 20 Hình 2.3 Sơ đồ mạng lưới bù CSPK 21 Hình 2.4 Dung lượng bù CSPK .22 Hình 2.5 Sơ đồ bù CSPK 23 Hình 2.6 Xác định dung lượng bù 23 Hình 3.1 Hệ thống bù CSPK FC-TCR .25 Hình 3.2 Sơ đồ mạch FC-TCR 26 Hình 3.3 Sơ đồ tương đương lưới tải mang tính chất dung 27 Hình 3.4 Sơ đồ tương đương lưới tải mang tính chất cảm 27 Hình 3.5 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển pha đứng 31 Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phản hồi cosφ 33 Hình 3.7 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Kp 34 Hình 3.8 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Ki .35 Hình 3.9 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Kd 36 Hình 3.10 Đáp ứng nấc hệ hở có dạng S 37 Hình 3.11 Xác định số khuếch đại tới hạn 38 Hình 3.12 Đáp ứng nấc hệ kín k = kth 38 Hình 3.13 Mắc nối tiếp Thyristor để phân áp 39 Hình 3.14 Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại truyền xung 40 Hình 4.1 Sơ đồ mô hệ thống bù công suất phản kháng 41 Hình 4.2 Đường dây tải điện 41 Hình 4.3 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn chưa tải non tải .42 Hình 4.4 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tải 43 Hình 4.5 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù 43 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 4.6 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù kháng bù 44 Hình 4.7 Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink 44 Hình 4.8 Điện áp cưa, điện áp điều khiển, điện áp sau khối so sánh 45 Hình 4.9 Phân chia xung 45 Hình 4.10 Xây dựng điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi Matlab/Simulink 46 Hình 4.11 Đo cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng 46 Hình 4.12 Hệ số cos phi 47 Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc bù lai DSVC đề xuất 49 Hình 5.2 Sơ đồ cấu trúc khối điều khiển hệ thống bù lai DSVC .49 Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống bù lai DSVC 50 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lý thực đề tài Sản xuất, truyền tải phân phối điện xác định nhiệm vụ trọng yếu có vai trò quan trọng đảm bảo an ninh lượng, thúc đẩy phát triển tăng trưởng kinh tế Hiện tại, Công ty Điện lực Bắc Kạn quản lý vận hành 1.707,05 km đường dây trung 1.063 TBA phân phối Là tỉnh miền núi phụ tải thường không tập trung xuất tuyến đường dây trung sau trạm 110kV dài (có đường dây trục lên đến 180km khơng kể nhánh rẽ), việc đầu tư trạm 110kV đến gần trung tâm phụ tải tốn Do đường dây truyền tải dài dẫn đến phát sinh lượng công suất phản kháng Q gọi công suất vô công gây Khi thành phần công suất vô công lớn làm cho cơng suất tồn phần tăng, dẫn đến dòng điện đường dây truyền tải tăng, làm tăng tổn hao lượng đường dây Thành phần công suất vô công gây tổn thất điện dây dẫn phụ tải truyền tải tiêu thụ, thành phần cần thiết q trình biến đổi điện thành dạng lượng khác Thành phần công suất vô công mà nguồn cấp cho tải điều chỉnh cách thêm bớt thành phần cảm kháng dung kháng khác lưới trung nơi tiêu thụ Như biết công suất truyền từ nguồn đến tải tồn thành phần: Công suất tác dụng công suất phản kháng Công suất tác dụng đặc trưng cho khả sinh cơng hữu ích thiết bị, đơn vị W kW Công suất phản kháng khơng sinh cơng hữu ích lại cần thiết cho trình biến đổi lượng, đơn vị VAR kVAR Công suất tổng hợp cho loại công suất gọi công suất biểu kiến, đơn vị VA kVA Tỷ lệ công suất tác dụng công suất biểu kiến gọi Hệ số công suất Cos phi (Cosφ) Chúng ta cần nâng cao hệ số Cos phi nhằm giảm tổn hao công suất, tổn thất điện áp đường truyền Việc nâng cao hệ số Cos phi thường thực bù ngang bù dọc với phương pháp bù tĩnh (bù trực tiếp, thường dùng bù trước phần công suất phản kháng mà không xảy dư công suất phản kháng) bù ứng động (tự động điều chỉnh hệ số cơng suất phản kháng) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.11 Xác định số khuếch đại tới hạn Phương pháp thực sau: - Thay điều khiển PID hệ kín khuếch đại (hình 3.11) - Tăng hệ số khuếch đại tới giá trị tới hạn kth để hệ kín chế độ biên giới ổn định, tức h(t) có dạng dao động điều hòa - Xác định chu kỳ Tth dao động Hình 3.12 Đáp ứng nấc hệ kín k = kth Thơng số điều khiển chọn theo bảng sau: Bảng 3.2 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ Thông số kp TI TD 0,5kth 0,45kth 0,6kth 0,85Tth 0,5Tth 0,125Tth BĐK P PI PID Trong luận văn này, tác giả sử dụng phương pháp thử sai để tìm giá trị điều khiển PID Khi hiểu rõ tham số PID, phương pháp thử lỗi trở nên tương đối đơn giản dễ dàng Các bước tiến hành sau: Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn - Đặt số hạng tích phân đạo hàm trước tăng hệ số 𝐾𝑝 đầu vòng điều khiển dao động với tốc độ không đổi Sự gia tăng 𝐾𝑝 phải cho đáp ứng hệ thống trở nên nhanh với điều kiện khơng làm cho hệ thống không ổn định - Khi đáp ứng P đủ nhanh, tiến hành hiệu chỉnh thành phần tích phân cho dao động giảm dần Thay đổi giá trị I sai lệch trạng thái ổn định giảm, không bị vượt lố - Khi tham số P I đặt với giá trị mong muốn mà sai lệch trạng thái ổn định tối thiểu, ta tiến hành tăng hệ số đạo hàm hệ thống đạt nhanh tới điểm đặt Việc tăng thành phần đạo hàm làm giảm độ vọt lố đáp ứng điều khiển 3.3 Mắc nối tiếp Thyristor Đối với bù trung thế, thiết bị bù đặt trước cuộn sơ cấp máy biến áp hình 3.1 Khi đó, ưu điểm bù trung so với bù hạ dòng điện nhỏ Tuy nhiên, điện áp đặt Thyristor lớn Do đó, ta cần sử dụng Thyristor có cơng suất lớn mắc nối tiếp chúng với nhau, hình 3.13 Khi đó, điện áp phân nhỏ đặt Thyristor, với yêu cầu Thyristor nhánh kích mở đồng thời Trong nhánh, sử dụng điện trở công suất mắc song song với Thyristor để phân điện áp Mạch RC mắc song song với Thyristor để bảo vệ biến thiên điện áp Hình 3.13 Mắc nối tiếp Thyristor để phân áp Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Khi mắc nối tiếp Thyristor trên, yêu cầu đặt làm để kích mở đồng thời Thyristor Vấn đề giải cách sử dụng biến áp xung mắc song song với mạch tạo xung điều khiển Các biến áp xung có dạng xung cấp tới cuộn sơ cấp, xung phát cuộn thứ cấp gửi tới Thyristor tương ứng Sơ đồ mạch sử dụng biến áp xung để gửi tới Thyristor đượcchỉ hình 3.14 Hình 3.14 Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại truyền xung Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Trong chương này, Matlab/Simulink sử dụng để mô hệ thống bù cos 𝜑 ổn định điện áp thiết kế, hình 5.1 Hình 4.1 Sơ đồ mơ hệ thống bù cơng suất phản kháng Hệ thống gốm có nguồn điện đầu vào 35 kV (Source), đường dây tải điện (Line), tải (Load), thiết bị bù gồm có tụ điện bù với dung lượng cố định (C), cảm bù (L) với lượng cảm kháng điều khiển cầu Thyristor Sơ đồ đường dây tải điện tỉnh Bắc Kạn xây dựng hình 4.2 Đường dây tải điện chia làm đoạn với điện trở dây 𝑅𝑖, điện kháng dây 𝐿𝑖, điện dung đường dây 𝐶𝑖, với 𝑖 = 1,2,3,4 Giá trị tham số cho bảng 5.1 Hình 4.2 Đường dây tải điện Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 4.1: Giá trị tham số đường dây tải điện Khi chưa có tải non tải (vào thấp điểm), điện áp cuối nguồn vượt cao so với điện áp đầu nguồn, hình 4.3 Hiện tượng sinh tính chất dung ký sinh đường dây đường dây dài sinh Hình 4.3 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn chưa tải non tải Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Khi có tải, đặc biệt vào cao điểm, điện áp cuối nguồn bị sụt thấp điện áp đầu nguồn, hình 4.4: Hình 4.4 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tải Tụ bù C với dung lượng cố định đưa vào để bù cos 𝜑 đồng thời nâng cao chất lượng điện áp Dạng điện áp hình 5.5 Kết cho thấy xảy tượng bù, điện áp cuối nguồn lại cao điện áp đầu nguồn, giống trường hợp không tải non tải Hình 4.5 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù Khi khơng tải non tải, xảy tượng bù Điện kháng L đưa vào Lượng điện kháng đưa vào để bù điều khiển cách điều khiển dòng điện chạy qua cuộn kháng, nghĩa sử dụng cầu Thyristor có điều khiển, trình bày phần 3.2 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Khi có tụ bù và điện kháng bù với giá trị phù hợp, điện áp đầu nguồn cuối nguồn có giá trị gần nhau, hình 4.6 Hình 4.6 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù kháng bù Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink hình 4.7, gồm có khối tạo điện áp cưa, so sánh phân chia xung Hình 4.7 Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink Khối tạo điện áp cưa tạo điện áp cưa hình 4.8 Điện áp so sánh với điện áp điều khiển Điện áp điều khiển là điện áp khối điều khiển cos 𝜑 Khối điều khiển cos 𝜑 trình bày mục 3.2.2 Ở khối so sánh, điện áp cưa lớn điện áp điều khiển, ta điện áp sau khối so sánh mức (𝑉𝐷𝐷 ) Ngược lại, điện áp cưa nhỏ điện áp điều khiển, ta điện áp sau khối so sánh mức (GND), hình 4.8 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 4.8 Điện áp cưa, điện áp điều khiển, điện áp sau khối so sánh Điện áp sau khối so sánh tạo thành xung Xung sửa xung để có độ rộng nhỏ Để đơn giản, mô phỏng, tác giả không dùng khối sửa xung Xung sau phân chia thành hai nửa theo chu kỳ điện áp đồng (đồng với điện áp lưới), qua mạch khuếch đại gửi xung, để gửi xung tới Thyristor Dạng điện áp khối phân chia xung hình 4.9 Hình 4.9 Phân chia xung Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bộ điều khiển PID xây dựng sơ đồ mô sử dụng Matlab/Simulink hình 4.10 Hình 4.10 Xây dựng điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi Matlab/Simulink Trong đó, khối “Discrete Active & Reactive Power” nhận tín hiệu điện áp dòng điện từ thiết bị đo lường, đưa công suất tác dụng (P) công suất phản kháng (Q) Sơ đồ khối hình 4.11 Hình 4.11 Đo cơng suất tác dụng công suất phản kháng Sử dụng khối khải triển Fourier, ta giá trị điện áp V dòng điện I góc pha chúng, với góc lệch pha 𝜑 Khi đó, P Q tính theo cơng thức: 𝑃 = 𝑈 𝐼 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑄 = 𝑈 𝐼 𝑐𝑜𝑠𝜑 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hệ số 𝑐𝑜𝑠𝜑 tính lại theo cơng thức (2.4), qua khâu lọc bậc nhất, đưa điều khiển làm tín hiệu phản hồi Sai lệch 𝑐𝑜𝑠𝜑 lượng đặt tín hiệu đo đưa tới điều khiển PID Để cho thuận với luật điều, ta lấy giá trị điện áp VDD = 12V trừ giá trị tính tốn từ điều khiển PID để đưa vào khối tạo xung điều khiển Nghĩa là, 𝑈𝑑𝑘 giảm góc mở 𝛼 tăng, để giảm dòng điện qua Thyristor, ngược lại Kết mô hệ thống điều khiển cos phi hình 4.12, với Kp = 7; Ki = 150; Kd=0 Từ kết ta thấy, hệ số cos phi đạt giá trị cos phi đặt mong muốn 0.9, với thời gian xác lập khoảng 0.2s, sai lệch trạng thái ổn định nhỏ gần Như vậy, điều khiển PID thiết kế đạt yêu cầu Hình 4.12 Hệ số cos phi Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Mục tiêu luận văn thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất cho lưới điện truyền tải cho tuyến đường dây trung tỉnh Bắc Kạn, sử dụng hệ thống bù CSPK sử cấu trúc FC-TCR Kết mô sử phần mềm Matlab/Simulink cho thấy hiệu phương pháp Dung kháng bù đưa vào hệ thống bù vượt lượng bù cần thiết, sau ta điều khiển điện cảm kháng bù cho đạt hiệu số cos phi mong muốn, sử dụng cầu Thyristor có điều khiển Bộ điều khiển PID sử dụng đạt yêu cầu chất lượng điều khiển Kiến nghị Luận văn đạt kết mô sử dụng phần mềm Matlab/Simulink Công việc tác giả áp dụng giải pháp thiết kế vào thực tiễn Ngoài ra, để loại bỏ nhược điểm hai phương pháp bù động (DVC) bù tĩnh (FC-TCR), tác giả đề xuất tiếp tục nghiên cứu giải pháp bù lai (Hình 6.1) Hệ thống bù lai thay đổi giá trị tụ bù thơng qua việc đóng cắt chuyển mạch giống với phương pháp bù DVC, mà đồng thời thay đổi giá trị điện cảm giống với nhánh TCR phương pháp bù FC-TCR Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TRANSFORMER Current sensor POWER FACTOR DEVICE Voltage sensor CBs CONTROLLER TCR L Loads REACTOR CAPACITOR BANK Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc bù lai DSVC đề xuất Trong hình 5.1, khối điều khiển hệ thống bù công suất phản kháng bao gồm vòng điều khiển Thơng thường tủ tụ bù bao gồm từ đến 12 cấp tụ bù giá trị cấp tụ bù chọn khác QCmax, QCmedium, QCsmall, QCmin Dựa vào giá trị hệ số cơng suất phản hồi điều khiển logic mạch vòng điều khiển bên định đóng cấp tụ vào lưới điện cho lượng công suất phản kháng bù thừa (Hình 5.2 Hình 5.3) Cosphi_ref Thyristor trigger pulses Firing Pulse Generator Udk On/off CBs + _ PID Logic Controller Voltage Current PF Meter Microcontroller CONTROLLER Hình 5.2 Sơ đồ cấu trúc khối điều khiển hệ thống bù lai DSVC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TCR acting on system Qc_min Reactive power (kVAr) Qload Over compensation Qc_small Qc_medium TCR acting on system Qc_max t1 t2 t3 Time (s) Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống bù lai DSVC Khi lượng công suất phản kháng bù vào lưới vượt lượng công suất phụ tải gây ra, mạch vòng điều khiển thứ hai tác động điều chỉnh nhánh TCR để loại bỏ tượng bù thừa này, làm trơn đặc tính bù CSPK Thiết bị đo cơng suất đưa giá trị cos phi thực khối điều khiển, từ khối điều khiển so sánh với lượng đặt đưa sai số Bộ điều khiển sử dụng để tính tốn góc kích mở Thyristor PID kinh điển, PID tự động đưa tín hiệu điều khiển phù hợp để chỉnh định góc mở thyristor, từ lượng cơng suất phản kháng phụ tải gây bù cách xác Khối điều khiển thực vi điều khiển Pic 18F4520 Việc tính tốn giá trị tủ tụ bù điện cảm nhánh TCR thực tương tự phần thiết kế hệ thống bù CSPK dạng FC-TCR Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng anh: [1] Dixon, J., Moran, L.,RAdriguez, J., Domke R;, "Reactive Power Compensation Technologies," in Proccedings of the IEEE Publication, 2005 [2] Dr Suhail.A Qureshi, Kh Nadeem Aslam, "Efficient Power Factor Improvement Techniques and Energy conservation of Power System," in International Conference on Energy Management & Power Delivery EMPD95, Singapore, 21-23-Nov.1995 [3] Dash, J K, "Control Strategy for Reactive Power Using FC-TCR by Matlab Simulink," IJEEE, vol 2, no 4, pp 39-43, 2015 [4] Vardar, T., Cam, E, Yalcin, E, "Energy Efficiency with Reactive Power Compensation and Reactive Power Compensation in Public Institutions," International Journal of Engineering Research and Development, June, 2010 [5] Shi, C., Chen., Liu, Z, "Study of Reactive Power in AC/DC Power System," in 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Harbin, 2007 [6] Gonzalez, D A and Mccall, J C, "Design of filters to reduce harmonic distortion in industrial power systems," IEEE Trans on Industry Applications, Vols IA-23, pp 504-511, 1987 [7] Duffey, C K and Stratfort, R P., "Update of harmonic standard IEEE519:IEEE recommended practices and requirements for harmonic control in electric power systems," IEEE Trans on Industry Applications, vol 25, pp 1025-1034, 1989 [8] Y and Ertem, S Baghzouz,, "Shunt capacitor sizing for radial distribution feeders with distorted substation voltage," IEEE Trans on Power Delivery, vol 5, pp 650-657, 1990 [9] Vijayakumar, T., Nirmalkumar, A, "Experimental Results of Microcontroller Based FC-TSR-TCR Systems," International Joural of Electrical and Electronic System Research, vol 3, pp 32-39, June, 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn [10] Hartana, R K and Richards, "Comparing capacitive and LC compensates for power factor correction and voltage harmonic reduction," Electric Power System, vol 17, pp 57-64, 1989 [11] Dang Van Huyen, Phan Thanh Hien, Nguyen Duy Cuong, “Design of DynamicStatic Var Compensation based on Microcontroller for Improving Power Factor”, IEEE International Conference on Systems Science and Engineering 2017 [12] Phan Thanh Hien, Dang Van Huyen, Nguyen Duy Cuong, “Harmonic Elimination based on Fuzzy Logic in combination with Hysteresis Control Algorithm”, IEEE International Conference on Systems Science and Engineering 2017 [13] Nguyen Thi Tuyet Hoa, Dang Van Huyen, Nguyen Duy Cuong, “Design Control System For Static Reactive Power Compensators”, Journal of science and technology - Thainguyen University - Vol 157, No.12/1, 2016 Tài liệu tiếng việt: [14] Schneider Electric S.A (2004), Điện cơng nghiệp, NXB thành phố Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh [15] Đặng Văn Huyên, Nguyễn Duy An, Nguyễn Duy Cương, “Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng kết hợp lọc sóng hài cho hệ thống điện cơng nghiệp, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN qn sự, Đặc san ACMEC, 07-2017 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... lắp đặt thiết bị tăng lượng tổn thất thân thiết bị gây ra… Xuất phát từ lý chọn đề tài Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù trung ổn định điện áp lưới điện để làm nội nghiên cứu cho Mục tiêu nghiên. .. áp ứng đầy đủ chất lượng cho phụ tải 1.2 Lưới điện 1.2.1 Thống kê lưới điện trạng Hệ thống lưới trung áp cung ứng điện địa bàn tỉnh vận hành cấp điện áp 35 kV 22 kV Riêng hệ thống lưới điện áp. .. yêu cầu Thiết bị bù sử dụng hai loại thiết bị bù tụ điện tĩnh máy bù đồng Hai loại thiết bị có ưu nhược điểm gần trái ngược Tùy theo yêu cầu phụ tải mạng điện cung cấp lựa chọn thiết bị bù phù