Tính toán phân bố công suất, dòng điện trên các nhánh và điện áp tại các nút trong mạng điện là một việc rất cần thiết. Việc tính toán chính xác các thông số là rất quan trọng, từ đó có thể chọn vị trí lắp đặt các thiết bị để bù công suất phản kháng, điều khiển dòng công suất, nâng cao điện áp giúp vận hành luới điện một cách linh hoạt, cải thiện chất luợng điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ XN VINH GIẢI TÍCH HỆ THƠNG TRUYỀN TẢI DÙNG GIẢI THUẬT LINE FLOW BASED VỚI THIẾT BỊ FACTS SVC (STATIC VAR COMPENSATION) Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ Hồ Văn Hiến (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày .tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận vãn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự Hạnh phúc TP.HCM, ngày .tháng năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VÃN THẠC SĨ Họ tên học viên: vũ XUÂN VINH MSHV: 1670846 Ngày, tháng, năm sinh: 22-09-1982 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Giải tích hệ thống truyền tải dùng giải thuật Line-Flow-Based vói thiết bị FACTS SVC (Static Var Compensator) II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: > ứng dụng giải thuật Line Flow Based vào giải tích hệ thống điện > Áp dụng giải thuật Line Flow Based phân tích lưới điện có thiệt bị FACTS SVC > Dùng phương pháp Newton Raphson để kiểm tra lại kết tính LFB III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03-12-2017 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HỒ VĂN HIẾN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Tp HCM, ngày tháng .năm 2017 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TS HỒ VĂN HIẾN TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ Trường Đại hoc Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Phòng Quản lý đào tạo sau đại học hỗ trợ tạo điều kiện cho hồn thành khóa học luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô Khoa Điện - Điện Tử tận tình giảng dạy tơi suốt thời gian vừa qua, đặc biệt Tiến sĩ Hồ Vãn Hiến tận tình, trực tiếp hướng dẫn thực luận văn Cảm ơn Ba, Mẹ sinh thành dưỡng dục con, cảm ơn Vợ động viên ủng hộ đường học vấn Cảm ơn bạn khóa hỗ trợ, chia với tơi kinh nghiệm, tài liệu động viên học tập Xin chân thành cám ơn tất ! TP.HỒ Chí Minh Ngày tháng .năm 2017 Vũ Xuân Vinh TÓM TẮT Tính tốn phân bố cơng suất, dòng điện nhánh điện áp nút mạng điện việc cần thiết Việc tính tốn xác thơng số quan trọng, từ chọn vị trí lắp đặt thiết bị để bù cơng suất phản kháng, điều khiển dòng công suất, nâng cao điện áp giúp vận hành luới điện cách linh hoạt, cải thiện chất luợng điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Luận văn trình bày huớng nghiên cứu sủ dụng phuong pháp Line Flow Based để tính tốn, phân tích hệ thống điện Kiểm tra ổn định điện áp theo tiêu chuẩn từ lắp đặt thiết bị FACTS (SVC) để nâng cao điện áp So sánh kết tính tốn truớc sau lắp đặt thiết bị FACTS (SVC) với phuơng pháp Newton Raphson Abstract: It is indispensable for power flow and current flow analysis at each bus and nodal voltage analysis in power engineering study This precise calculation of the parameters is greatly crucial, which enables US to determine electrical device locations for the reactive power compensation, power flow control, voltage increment for flexible system operation, power quality improvement and power reliability enhancement This master’s thesis would like to present a new research way employing the Line Flow Based method for calculating and analyzing power systems This method furnishes the voltage stability inspection according to Ỵ7 criteria, thus allowing installation of the FACTS (SVC) to increase the voltage The calculation results of prior and subsequent installation of FACTS (SVC) will be compared to Newton Raphson method LỜI CAM ĐOAN Luận vãn thạc sĩ thực Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Là cơng trình tơi nghiên cứu hướng dẫn trực tiếp Tiến sĩ Hồ Văn Hiến Tơi xin cam đoan phần trình bày thật Trường hợp có khiếu nại liên quan tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Ngưòi thực Vũ Xuân Vinh MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 4.1 4.2.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor (SVC - Static Var 1.2 1.3 1.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.5 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1.6 IEEE 1.8 LFB 1.7 Engineers 1.9 1.10 A 1.11 C 1.12 D 1.13 C 1.14 G 1.15 TO 1.16 IG 1.17 BT 1.18 M 1.19 ATLAB 1.20 V 1.21 SC 1.22 T 1.23 CR 1.24 TS 1.25 C 1.26 S 1.27 VC 1.28 ST 1.29 ATCOM 1.30 T 1.31 CSC 1.32 U 1.33 PFC 1.34 F 1.35 ACTS System The Institude of Electrical and Electronic Line Flow Based Alternating current Dừect current Gate Turn Off Insulated Gate Bipolar Transistor Matrix Laboratory Voltage Sourced Converter Thyristor Controller Reactor Thyristor Switched Capacitor Static Var Compensator Static Synchronous Compensator Thyristor Controller Series Capacitor Unifiel Power Flow Controller Flexible Alternating Current Tranmission 1.1512 1.1513 phương trình: 1.1514 Các ma trận biêu thưc (4.25) có the kêt hợp băng ba Cân công suất tác dụng công suất phản kháng: 1.1515 1.1522 -10 110 1.1529 0-10 1.1536 1.1543 -1 -1 -1 1.1516 1.1517 1.1518 1.1523 1.1524 1.1525 ?G2 ~ PL2 1.1530 1.1531 1.1532 ?G3 ~ PL3 1.1537 1.1538 1.1539 1.1519 1.1520 1.1526 1.1527 0 11 1.1533 1.1534 0 — 1.1540 1.1541 0 0 — -^G4 — 1.1521 1.1528 1.1535 1.1542 1.46 (4 ) 1.1549 1.1544 1.1545 1.1546 1.1547 1.1550 1.1548 Q QL2 1.1551 1.1552 1.1553 1.1554 1.1555 1.1561 1.1556 1.15571.1558 1.1559 1.1560 1.1562 Q G3 ~ QL3 1.1568 -1 1.1569 1.1570 1.15711.1572 1.1573 1.1574 'Q G ~ QlA.1.1592 -1 -1 1.1580 1.1581 1.1582 1.1583 1.1584 1.1585 1.1586 1.1593 công suất đầu nhận: 1.1563 1.1564 1.1565 1.1566 1.1567 -0 0 1.1576 1.1577 1.1578 1.1579 1.1575 0 oJ 1.1587 1.1588 1.1589 1.1590 1.1591 -1 1 G2~ ro 1 01 1.47 (4 1.48 Các phương trình dòng điện - điện áp liên quan với điện áp ) đến 1.1594 1.1595 1.1596 1.1597 1.1598 1.1599 1.1600 1.1601 1.1602 1.1603 1.1604 1.1605 1.1606 1.1607 1.1608 1.1609 1.1610 1.1611 1.1612 1.1613 1.1614 Các phương trình góc pha vòng lặp dạng ma trận -10 -110 1.1615 1.1618 01 í 1.1622 1.1630 1.1616 ri -1 11 -1 1-1 1.1625 1.1628 (4.30 ) 1.1617 /*1 1.1619 x2 1.1620 Ay 1.1623 1.1626 x4 1.1629 1.1624 1.1627 xJLpsJ \ Trong phương trình dòng cơng suất dựa dòng điện nhánh LFB, vector chưa biết X bao gồm dòng đường dây bình phương biên độ điện áp nút Vector biết }’] bao gồm công suất bom vào bình phương điện áp máy phát Trong ví dụ này, X =[ P1, p2, 1.1631 p3, P4, P5, qi, q2, q3, q4, qs; V 22, v23, v24f bao gồm 13 phần tử chưa biết Khi thiết bị FACTS điều khiển điện áp dòng cơng suất tác dụng đường dây Q bom vào, làm thay đổi đầu phân áp điều chỉnh góc pha, hệ thống với thiết bị FACTS giải cách hoán đổi trao đổi biến vector X yj Góc pha điều chỉnh có hiệu phưong trình vòng lặp Đường dây với thiết bị FACTS bao gồm mạch vòng độc lập 1.1632 ❖ Điều khiển điện áp góp với Q bơm vào đường dây Ỉ4 thiết bị 1.1633 1.1634 svc Trong svc, biên độ điện áp góp điều khiển giá trị yêu cầu cách thay đổi công suất phản kháng Q bom vào góp Trong mồ hình thuật tốn LBF, việc dễ xử lý cho FACTS 1.1635 Khơng có quy trình đặc biệt Khi mà điện áp Fj vector X số, xem điều khiển điện áp loại bỏ từ vector X Phần tử ma trận LBF giảm bớt Cơng suất phản kháng bom vào QGÌ yj tính tốn tương tự cho điện áp điều khiển 4.7 Tiêu chuẩn ổn định điện áp ^77 : r 1.1636 dv 1.1637 1.1638 1.1639 Hình 4.13: Sơ đồ hình tỉa đơn giản giản đồ vectơ 1.1640 Xét mạch điện hình 4.13 Tổng trở Z]n thể điện kháng X, tổng trở Zid thay bỏi (VL + j Qi) 1.1641 Khi đó: 1.1642 = PL(y) = LVRCOS(P = VỊ —coscp = — (4.30) 1.1643 LVRsirưp = VR — sin(p = — 1.1644 Do đó: m nr\12 1.1645 1.1646 rrt nr\ (4.32 ) Giải theo Qs(\ 1.1647 1.1648 Ợsơo = ỢLƠO = — (4.31) Qs\r J — v (4.33) Cơng thức cho thấy đặc tính quan hệ điện áp - công suất phản kháng mô tả thay đổi công suất phản kháng cấp nguồn PL(V) khơng đổi, Qs(V) có dạng đường cong parabol úp xuống 1.1649 Khi PL = đường cong parabol cắt trục VR hai điểm VR = VR = E có giá trị cực đại, với VR = E/2 1.1650 Khi PL>0 Qs(V) đạt giá ưị cực đại tại: 1.1651 1.1652 = Hai đường cong QL(V) Qs(V) cắt hai điểm u s tương ứng với điện áp Vu vs 1.1653 Tại điểm cân s, giả sử có nhiễu nhỏ AV > 0, điều làm công suất nguồn cấp Qs(V) lớn hon công suất tải QL(V) DO điện áp tăng lên va điểm làm việc trở s 1.1654 Ngược lại, có nhiễu nhỏ AV < 0, công suất nguồn cấp Qs(V) lớn cơng suất tải QL(V) DO điện áp tiếp tục tăng lên điểm làm việc trở điểm cân u ❖ Kết luận: - Điểm u điểm làm việc không ổn định.Như điểm làm việc ổn định nằm bên phải đường cong Qs(V) 1.1655 rp ■ c > dQ d(QL—Qs) _ n n TT dQ n d(QL—Qs) - Tại điêm s có 77 > hay—— > điêm u có 77 < hay —* -— 1.1656 ■ dv J dv ■ dv J dv 1.1657 >0 Vì tiêu chuẩn ổn định điện áp điểm làm việc là: 1.1658 t~gs)>Ohay^r : on dinh dien ap 1.1993 Nhung neu lamda(i)> va co lon cang nho thi cang gan voi mat on dinh lamda(i) < :khong on dinh dien ap 1.1994 1.1995 c 1.1996 dao inv(lamda),(1/lamda) : 1.2001 1.1997 1.1998 1.1999 1.2000 1.2002 1.2003 1.2004 1.2005 1.2006 0.0000 1.2007 1.2008 1.2009 1.2010 1.2011 0.0000 1.2012 1.2013 1.2014 1.2015 1.2016 0.0000 1.2017 1.2018 1.2019 1.2020 1.2021 0.0000 1.2022 1.2023 1.2024 1.2025 1.2026 0.0473 0.0000 0000 0.0000 0000 1.2027 1.2028 : 1.2029 1.2030 t 1.2031 PQ) dung xac dinh Ghi tai nut i (nut on dinh 1.2032 (degree 1.2033 1.2034 i 1.2035 1.2036 l/lamda(i) > : on dinh dỉen ap 1.2037 Nhung neu l/lamda(i)> va co lon cang lon thi cang gan voi mat on dinh l/lamda(i) < zkhong on dinh dien ap 1.2038 1.2039 1.2040 dien ap : KET LUAN : Nut CO kha nang mat on dinh 1.2041 Dac linh ŨV 1.2042 1.2043 1.2044 Hinh 1, Dac tinh QV tai nut 1.2045 Sai so = 1.19973e-005 1.2046 So lan lap = 1.2047 Nut 1.2054 No 1.2061 Mva r 1.2068 1.03000 1.2075 1.2082 1.2089 1.2096 0.98515 1.2103 Ton 1.2109 g 1.2048 1.2049 1.2050 1.2051 1.2052 1.2055 1.2056 1.2057 1.2058 1.2059 1.2062 1.2063 1.2064 1.2065 1.2066 1.2069 1.2070 1.2071 1.2072 1.2073 ũ.ũũũ ũ.ũũũ ũ.ũũũ 72.682 -2.204 1.2076 1.2077 1.2078 1.2079 1.2080 1.2083 1.2084 1.2085 1.2086 1.2087 1.2090 1.2091 1.2092 1.2093 1.2094 1.2097 1.2098 1.2099 1.2100 1.2101 -4.271 50.00 25.00 0.000 0.000 1.2104 12 1.2105 1.2106 1.2107 0.000 70.00 122.682 48.284 1.2053 1.2060 1.2067 1.2074 ũ.ũũ 1.2081 1.2088 1.2095 1.2102 0.00 1.2108 0.00 1.2110 -1.2111 1.2113 Ẵ 1.2114 that May bien apsuat 1.21151.2116 1.2117 1.2119 1.2120 1.2121 1.2122 1.2123 1.2124 n 1.2130 1.2131 1.21321.21331.2134 1.2125 1.2126 1.21271.2128 1.2129 1.2135 1.2142 1.2136 1.21371.2138 1.2139 1.2140 1.2141 1.2143 1.2144 1.2145 1.2152 1.2146 1.21471.2148 1.2149 1.2150 1.2151 1.2153 1.2154 1.2156 1.2160 2161 1.21621.2163 1.2164 1.2155 1.21571.2158 1.2159 1.2165 1.2172 1.2166 1.21671.2168 1.2169 1.2170 1.2171 1.2173 1.2174 1.2175 1.2182 1.2176 1.21771.2178 1.2179 1.2180 1.2181 1.2183 1.2184 1.2185 1.2192 1.2186 1.21871.2188 1.2189 1.2190 1.2191 1.2193 1.2194 1.2195 1.2202 1.2196 1.21971.2198 1.2199 1.2200 1.2201 1.2203 1.2204 1.2210 1.2211 1.22121.22131.2214 1.2205 1.2206 1.2207 1.2208 1.2209 1.2215 1.2222 1.2216 1.22171.2218 1.2219 1.2220 1.2221 1.2223 1.2224 1.2225 1.2232 1.2226 1.22271.2228 1.2229 1.2230 1.2231 1.2233 1.2234 1.2235 1.2242 1.2236 1.2237 1.2238 1.2239 1.2240 1.2241 1.2243 1.2244 1.2250 1.2251 1.22521.22531.2254 1.2245 1.2246 1.22471.2248 1.2249 1.2255 1.2262 1.2256 1.22571.2258 1.2259 1.2260 1.2261 1.2263 1.2264 1.2265 1.2272 1.2266 1.22671.2268 1.2269 1.2270 1.2271 1.2273 1.2274 1.2275 1.2282 1.2276 1.2277 1.2278 1.2279 1.2280 1.2281 1.2283 1.2284 1.2290 1.2291 1.22921.22931.2294 1.2285 1.2286 1.2287 1.2288 1.2289 1.2295 1.2302 1.2296 1.2297 1.2298 1.2299 1.2300 1.2301 1.2303 1.2304 1.2305 1.2312 1.2306 1.2307 1.2308 1.2309 1.2310 1.2311 1.2313 1.2314 1.23161.2317 1.2320 1.2315 Tong 1.2318 1.2319 1.2321 1.2322 1.2323 ton that : 1.2324 2.68 -21.714 8.050 29.7 Tong ton that cong suat khang deltaQL - deltaQC : -21.714 1.2325 Nut co dat SVC : nut 1.2326 Dien ap can dieu chinh : 1.010 1.2327 Cong suat cua SVC : Qbu = 48.535 MVAr 1.2328 Dien ap chuan cua SVC : Vref = 1.0400 1.2329 Do doc cua dac tinh dieu chinh cua SVC : Xs = 0.0618 1.2330 Dung dan Bsvc_dung = 0.8000 1.2331 Cam dan Bsvc_cam = -0.3000 1.2333 Hinh 2, Dac tinh QV tai nut va dac tinh dieu chinh cua SVC 1.2334 ❖ So sánh vói Phuong pháp Newton Raphson: Maximum Power 1.2335 1.2336 1.2337 Power Flow Solution by Newton-Raphson Method 1.2339 1.2340 1.2341 N 1.2338 No of Iterations = 1.2342 1.2343 MW Mvar Mag Degree 1.03 1.2350 1.2351 0.000 0.000 0.000 1.23551.2356 1.2357 1.2358 1.2359 1.02 -1.431 0.000 0.000 1.23471.2348 1.2349 0.0003380 1.23631.2364 1.2365 1.2366 1.2367 1.2344 MW 1.2352 72.672 1.2360 50.000 1.2368 1.2345 Mvar 1.2353 -2.200 1.2361 1.942 1.2369 Inject 1.2346 Mvar 1.2354 0.00 1.2362 0.00 1.2370 1.2371 1.2372 1.2373 1.2374 1.2375 1.2376 1.2377 1.2378 1.186 1.188 1.187 Power at bus & nhanh flow Transfor mer Nha 1.50 1.51 1.52 1.174 1.53 1.541.176 1.55 1.171 -1.169 Bus 1.170 1.172 1.173 1.175 1.182 nh-tVoltage MW Mvar MVA MW Mvar Generation Load - Angle 50 25 ũ.ũũũ 00 1.189 1.62 1.56 1.57 1.58 72 1.59 - 01.60 72 1.61 tap 0.000 672 2.200 705 0 1.178 1.179 1.180 1.181 1.177 0.9 85 0 1.65 44 1.66 -120 1.67 44 1.69 48 70 1.68 0.122 Total1.631.64 2.682 0.363 683 378 5.170 0 1.183 1.701.71 1.72 28 1.73 - 1.74 28 01.75 1.76 77 3.002 1.840 592 3.419 0062 0.000 1.78 1.82 1.83 1.184 Nhanh 1.80 1.81 50 1.77 1.79 50 1.942 038 Flow and Losses 000 1.841.851.86 1.87 4.807 1.911.92 1.93 22 1.94 3.221 1.981.99 1.100 25.556 1.105 1.106 1.107 46.526 1.114 1.112 1.113 - 30 1.119 1.120 1.121 1.126 1.127 1.128 - 1.133 1.134 1.135 19.346 2.495 1.101 -4.328 1.108 13.584 1.115 - 15 1.88 564 1.95 44 22 360 1.102 25.920 1.109 48.469 1.116 1.111 -0.255 1.117 1.118 1.129 1.130 1.131 1.132 -0.765 1.136 - 12 0.592 -3.419 21.949 0.285 -3.260 23.118 0.050 -1.887 1.137 44.086 1.161 1.162 1.163 1.168 0.920 -2.982 1.125 18.535 - 1.110 1.104 1.124 27.456 0.380 3.260 loss— 1.123 -1.579 1.144 1.147 1.148 1.149 1.154 1.155 1.156 1.103 1.122 1.143 40 285 33.541 1.142 1.140 1.141 - 1.89 1.90 1.185 5.170 -1.96 Nhanh 1.97 - 378 1.138 1.139 1.145 1.146 1.150 1.151 1.152 1.153 1.345 25.213 0.380 -2.982 10.769 22.098 0.050 -1.887 1.157 1.164 1.158 1.165 1.159 1.166 1.160 1.167 1.2380 1.2381 1.2382 1.2383 1.2384 1.2385 1.2386 1.2387 1.2388 1.2389 1.2390 1.2391 1.2392 1.2393 1.2394 1.2395 1.2396 1.2397 1.2398 1.2399 1.2400 1.2401 -50.000 -25.000 1.2402 55.902 1.2403 1.2404 1.2405 1.2406 1.2409 1.2410 1.2411 1.2412 1.2415 4.9 Ket luận: Tong ton 1.2416 1.2407 1.2408 1.2413 1.2414 Chương trình bày tổng quan thiết bị FACTS, graph mạng điện, tiêu chuẩn ổn định hệ 1.190 2.6 83 21.714 - thống điện Từ áp dụng phương pháp LFB để phân tích hệ thống điện, chọn nút có khả ổn định để gắn thiết bị FACTS SVC để nâng cao điện áp nút đó, đồng thời so sánh kết tính tốn với phương pháp Newton Raphson ... Kỹ thuật điện Mã ngành: 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Giải tích hệ thống truyền tải dùng giải thuật Line- Flow- Based vói thiết bị FACTS SVC (Static Var Compensator) II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: > ứng dụng giải. .. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: > ứng dụng giải thuật Line Flow Based vào giải tích hệ thống điện > Áp dụng giải thuật Line Flow Based phân tích lưới điện có thiệt bị FACTS SVC > Dùng phương pháp Newton Raphson... phân tích bỏ qua yếu tố kinh tế trọng vấn đề yếu tố kỹ thuật Mục tiêu nghiên cứu: 1.40 > ứng dụng giải thuật Line Flow Based vào giải tích hệ thống điện 1 > Áp dụng giải thuật Line Flow Based