Giới thiệu về hệ thống điện xoay chiều linh hoạt. Mô hình các bộ điều chỉnh FACTS. Nội dung dòng công suất gồm các bộ điều khiển FACTS. Áp dụng tính toán cho một nhánh lưới điện Mô tả: Luận văn (Thạc sỹ khoa học) Chuyên ngành Hệ thống điện
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI oOo - NGUYỄN HỮU DIỆP NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN HÀ NỘI, 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI oOo - NGUYỄN HỮU DIỆP NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: TS ĐINH QUANG HUY HÀ NỘI, 2007 - - MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu lý lựa chọn đề tài Nội dung luận văn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU LINH HOẠT 10 1.1 Khái niệm hệ thống điện xoay chiều linh hoạt 10 1.2 Các giới hạn vốn có hệ thống truyền tải điện 11 1.3 Các điều khiển FACTS 12 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN FACTS 16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Kháng điều khiển Thyristor - TCR 19 2.3 Máy bù tĩnh – Static VAR Compensator 25 2.4 Tụ bù nối tiếp điều khiển Thyristor – Thyristor Controlled Series Compensator 28 2.4.1 Mạch tương đương tụ điện nối tiếp điều khiển Thyristor 30 2.4.2 Các phương trình dịng áp chế độ xác lập 31 2.4.3 Tổng trở tụ nối tiếp điều khiển thyristor tần số 37 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - 2.5 Các điều khiển điện tử công suất dựa linh kiện bán dẫn điều khiển hoàn toàn 41 2.5.1 Bộ chuyển đổi nguồn áp - VSC 43 2.5.2 Thiết bị bù tĩnh STATCOM 51 2.5.3 Bù nối tiếp trạng thái tĩnh (SSSC) 53 2.5.4 Bộ điều khiển dòng công suất hợp (UPFC) 54 2.5.5 Dòng chiều cao áp biến đổi nguồn áp 57 CHƯƠNG 3: DỊNG CƠNG SUẤT BAO GỒM CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN FACTS 59 3.1 Bài tốn tính tốn cơng suất thơng thường 59 3.1.1.Giới thiệu 59 3.1.2 Các định nghĩa 60 3.1.3 Lời giải tốn tính tốn dịng cơng suất 66 3.2 Mơ hình hố thiết bị FACTS sơ đồ lưới 73 3.2.1.Máy bù tĩnh (Static VAR Compensator) 73 3.2.2 Thyristor-Controlled Series Compensator 77 3.2.3 Static Synchronous Compensator 81 CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV 83 4.1 Giới thiệu sơ đồ lưới 83 4.2 Tính tốn sơ đồ lưới chế độ xác lập thường 87 4.3 Tính tốn sơ đồ lưới chế độ có SVC 99 KẾT LUẬN 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 TÓM TẮT 116 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU FACTS Flexible AC Transmission Systems – Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt GTO Gate Turn – Off thyristor IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor SSSC Solid State Series Controllers - Máy bù nối tiếp đồng tĩnh STATCOM Máy bù tĩnh SVC Static VAR Compensator - Bộ bù tĩnh TCR TCSC UPFC Thyristor Controlled Reactor - Cuộn kháng điều khiển Thyristor Thyristor Controlled Series Capacitor - Bộ bù nối tiếp điều khiển Thyristor Bộ điều chỉnh dịng cơng suất hợp Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Số liệu phụ tải nút 83 Bảng 4.2: Thông số đường dây 220kV 84 Bảng 4.3: Thông số nút tính tốn chế độ thường 98 Bảng 4.4: Thơng số nút tính tốn chế độ có gắn SVC 111 Bảng 4.5: Giá trị điện kháng SVC gắn vào nút 112 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - DANH MỤC CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1: Sơ đồ sợi đơn giản hệ thống điện 17 Hình 2.2: Mạch Thyristor bản: (a) Sơ đồ nguyên lý TCR; (b) Ký hiệu Thyristor 19 Hình 2.3 Các dạng sóng kháng điều khiển thyristor 21 Hình 2.4: Mạch pha TCR 22 Hình 2.5: Sơ đồ bù tĩnh VAR pha dùng tụ khác kháng điều khiển 26 Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo vật lý ngăn tụ nối tiếp điều khiển thyristor 30 Hình 2.7: Mạch tương đương tụ nối tiếp điều khiển thyristor (TCSC) 31 Hình 2.8: Mạch điện TCSC 32 Hình 2.9: Dịng Thyristor khơng đối xứng TCSC 32 Hình 2.10: Các dạng sóng dịng áp (a) tụ nối tiếp điều khiển thyristor (b) điện cảm 37 Hình 2.11: Tổng trở tụ mắc nối tiếp điều khiển thyristor tần số 39 Hình 2.12: Tụ nối tiếp pha điều khiển thyristor với tụ kháng điều khiển thyristor nối song song 40 Hình 2.13: Các kí hiệu cho (a) thyristor tắt cổng (b) transitor lưỡng cực cổng cách điện 42 Hình 2.14: Mơ hình chuyển đổi nguồn điện áp pha, mức sử dụng transitor lưỡng cực riêng biệt 44 Hình 2.15:Họat động điều chỉnh độ rộng xung: (a) so sánh tần số với tín hiệu cao tần tam giác; (b) kết sóng vng; (c) dải điện áp hài 48 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - Hình 2.16: Bộ chuyển đổi nguồn điện áp (VSC) 49 Hình 2.17: Phương thức hoạt động chuyển đổi nguồn áp (VSC) 50 Hình 2.18: Hệ thống bù tĩnh (STATCOM) (a) Bộ chuyển đổi nguồn áp (VSC) nối với hệ thống AC qua máy biến áp nối song song; (b) Nguồn áp trạng thái ổn định 51 Hình 2.19: Hệ thống bù nối tiếp trạng thái tĩnh: (a) Bộ chuyển nguồn điện áp VSC nối với hệ thống qua máy biến áp (b) Nguồn áp trạng thái tĩnh 54 Hình 2.20: Bộ điều khiển dịng cơng suất hợp nhất: a, Hai biến đổi điện áp quay ngược (VSC), với 1VSC nối với hệ thống sử dụng máy biến áp mắc song song; b, Mạch tương đương dựa nguồn áp trạng thái tĩnh 56 Hình 2.21: Dịng chiều cao áp dựa chuyển đổi nguồn áp (HVSC-VSC): (a) VSC phía gửi chức giống chỉnh lưu VSC phía nhận chức giống nghịch lưu; (b) Mạch tương đương 57 Hình 3.1: Tổng trở tương đương 62 Hình 3.2: Cân công suất nút k: (a) Công suất tác dụng (b) Công suất phản kháng 64 Hình 3.3: Đặc tính SVC đặc tính hệ thống 74 Hình 3.4: Mơ hình thông thường SVC 74 Hình 3.5: So sánh cơng suất phản kháng tiêu thụ mơ hình máy phát mơ hình điện kháng cố định 76 Hình 3.6: Mơ hình dung dẫn có điều chỉnh SVC 76 Hình 3.7: Mạch tương đương TCSC (a) Hoạt động vùng điện cảm (b) Hoạt động vùng điện dung 78 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - Hình 3.8: Một modun TCSC 80 Hình 3.9: Mạch tương đương STATCOM 81 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - - MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu lý lựa chọn đề tài Hiện ngành điện có biến đổi sâu sắc phạm vi toàn giới Áp lực thị trường, nguồn lượng thiên nhiên khan hiếm, nhu cầu phụ tải điện ngày tăng lên… lý cho biến đổi Đối lập với phát triển không ngừng này, triển khai chương trình ứng dụng bị cản trở nhiều lý do: sở thực tế, môi trường, sử dụng đất đai áp lực điều chỉnh ngăn cản kế hoạch xây dựng tuyến đường dây truyền tải dự án nguồn điện Một phân tích sâu việc tối ưu hóa hệ thống truyền tải có, với độ tin cậy cao ổn định, làm cho rõ với điều khiển thiết bị điện tử công suất Điều công nhận công nghệ thiết bị điện tử công suất tiềm thay giải pháp thơng thường mà thường dựa kỹ thuật điện, đáp ứng chậm chi phí cao Trong cấu trúc hệ thống điện, dòng công suất lưới điện phân phối rộng điện kháng đường dây truyền tải; đường dây truyền tải có điện kháng thấp tải dịng cơng suất lớn qua đường dây truyền tải có điện kháng cao Đây khơng phải ln tác động mong muốn lớn nhất, thường xuyên làm tăng vô số vấn đề vận hành; công việc người vận hành hệ thống can thiệp để có gắng phân phối lại dịng cơng suất, với hiệu có giới hạn Ví dụ vấn đề vận hành không kiểm sốt dịng cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng làm gia tăng: giảm ổn định hệ thống, tổn thất truyền tải cao, tiêu điện áp bị vi phạm, không tận dụng khả truyền tải đường dây tới giới hạn nhiệt, sóng hài… Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 102 - tlsend(12)=17;tlrec(12)=18;tlresis(12)=1.2716;tlreac(12)=12.2672;tlcond(1 2)=0;tlsuscep(12)=128.095; tlsend(13)=17;tlrec(13)=16;tlresis(13)=3.2136;tlreac(13)=17.304;tlcond(13 )=0;tlsuscep(13)=112.888; tlsend(14)=17;tlrec(14)=14;tlresis(14)=5.2494;tlreac(14)=28.266;tlcond(14 )=0;tlsuscep(14)=184.402; tlsend(15)=17;tlrec(15)=22;tlresis(15)=4.29;tlreac(15)=23.1;tlcond(15)=0; tlsuscep(15)=150.7; tlsend(16)=17;tlrec(16)=22;tlresis(16)=4.0794;tlreac(16)=21.966;tlcond(16 )=0;tlsuscep(16)=143.302; tlsend(17)=22;tlrec(17)=21;tlresis(17)=0.945;tlreac(17)=5.6025;tlcond(17) =0;tlsuscep(17)=36.99; tlsend(18)=21;tlrec(18)=18;tlresis(18)=1.239;tlreac(18)=7.3455;tlcond(18) =0;tlsuscep(18)=48.498; tlsend(19)=19;tlrec(19)=18;tlresis(19)=1.5232;tlreac(19)=14.6944;tlcond(1 9)=0;tlsuscep(19)=153.44; tlsend(20)=19;tlrec(20)=18;tlresis(20)=1.5232;tlreac(20)=14.6944;tlcond(2 0)=0;tlsuscep(20)=153.44; tlsend(21)=20;tlrec(21)=18;tlresis(21)=1.8437;tlreac(21)=6.8915;tlcond(21 )=0;tlsuscep(21)=47.972; tlsend(22)=20;tlrec(22)=18;tlresis(22)=1.8437;tlreac(22)=6.8915;tlcond(22 )=0;tlsuscep(22)=47.972; tlsend(23)=10;tlrec(23)=3;tlresis(23)=5.9475;tlreac(23)=40.2675;tlcond(23 )=0;tlsuscep(23)=267.15; tlsend(24)=10;tlrec(24)=11;tlresis(24)=4.636;tlreac(24)=31.388;tlcond(24) =0;tlsuscep(24)=208.24; tlsend(25)=10;tlrec(25)=13;tlresis(25)=2.3668;tlreac(25)=16.0244;tlcond(2 5)=0;tlsuscep(25)=106.312; tlsend(26)=10;tlrec(26)=12;tlresis(26)=3.965;tlreac(26)=26.845;tlcond(26) =0;tlsuscep(26)=178.1; tlsend(27)=10;tlrec(27)=12;tlresis(27)=3.7149;tlreac(27)=25.1517;tlcond(2 7)=0;tlsuscep(27)=166.866; tlsend(28)=10;tlrec(28)=26;tlresis(28)=3.06;tlreac(28)=29.52;tlcond(28)=0 ;tlsuscep(28)=308.25; tlsend(29)=10;tlrec(29)=26;tlresis(29)=3.06;tlreac(29)=29.52;tlcond(29)=0 ;tlsuscep(29)=308.25; tlsend(30)=11;tlrec(30)=12;tlresis(30)=1.037;tlreac(30)=7.021;tlcond(30)= 0;tlsuscep(30)=46.58; tlsend(31)=14;tlrec(31)=12;tlresis(31)=1.0842;tlreac(31)=5.838;tlcond(31) =0;tlsuscep(31)=38.086; tlsend(32)=14;tlrec(32)=12;tlresis(32)=1.0842;tlreac(32)=5.838;tlcond(32) =0;tlsuscep(32)=38.086; tlsend(33)=14;tlrec(33)=15;tlresis(33)=1.1232;tlreac(33)=6.048;tlcond(33) =0;tlsuscep(33)=39.456; tlsend(34)=14;tlrec(34)=15;tlresis(34)=1.1232;tlreac(34)=6.048;tlcond(34) =0;tlsuscep(34)=39.456; tlsend(35)=14;tlrec(35)=16;tlresis(35)=1.9656;tlreac(35)=10.584;tlcond(35 )=0;tlsuscep(35)=69.048; tlsend(36)=26;tlrec(36)=12;tlresis(36)=8.137;tlreac(36)=30.415;tlcond(36) =0;tlsuscep(36)=211.72; tlsend(37)=26;tlrec(37)=25;tlresis(37)=2.6265;tlreac(37)=9.8175;tlcond(37 )=0;tlsuscep(37)=68.34; tlsend(38)=26;tlrec(38)=25;tlresis(38)=2.6265;tlreac(38)=9.8175;tlcond(38 )=0;tlsuscep(38)=68.34; tlsend(39)=26;tlrec(39)=27;tlresis(39)=6.18;tlreac(39)=23.1;tlcond(39)=0; tlsuscep(39)=160.8; tlsend(40)=25;tlrec(40)=27;tlresis(40)=6.283;tlreac(40)=23.485;tlcond(40) =0;tlsuscep(40)=163.48; Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 103 - tlsend(41)=25;tlrec(41)=24;tlresis(41)=1.054;tlreac(41)=10.168;tlcond(41) =0;tlsuscep(41)=106.175; tlsend(42)=24;tlrec(42)=23;tlresis(42)=1.403;tlreac(42)=9.499;tlcond(42)= 0;tlsuscep(42)=63.02; tlsend(43)=23;tlrec(43)=22;tlresis(43)=3.2574;tlreac(43)=22.0542;tlcond(4 3)=0;tlsuscep(43)=146.316; tlsend(44)=28;tlrec(44)=27;tlresis(44)=2.4412;tlreac(44)=23.5504;tlcond(4 4)=0;tlsuscep(44)=245.915; tlsend(45)=29;tlrec(45)=30;tlresis(45)=6.7568;tlreac(45)=25.256;tlcond(45 )=0;tlsuscep(45)=175.808; tlsend(46)=29;tlrec(46)=30;tlresis(46)=6.5096;tlreac(46)=24.332;tlcond(46 )=0;tlsuscep(46)=169.376; tlsend(47)=30;tlrec(47)=31;tlresis(47)=4.8518;tlreac(47)=46.8056;tlcond(4 7)=0;tlsuscep(47)=488.7475; tlsend(48)=28;tlrec(48)=29;tlresis(48)=7.519;tlreac(48)=28.105;tlcond(48) =1;tlsuscep(48)=195.64; tlsend(49)=13;tlrec(49)=12;tlresis(49)=1.525;tlreac(49)=10.325;tlcond(49) =0;tlsuscep(49)=68.5; tlresis=tlresis/484; tlreac=tlreac/484; tlsuscep=tlsuscep*484e-6; % %Shunt data %nsh = number of shunt elements %shbus = shunt element bus number %shresis = resistance of shunt element %shreac = reactance of shunt element: %+ve for inductive reactance and –ve for capacitive reactance nsh = ; shbus(1) = ; shresis(1) = ; shreac(1) = ; % %Load data %nld = number of load elements %loadbus = load element bus number %PLOAD = scheduled active power consumed at the bus %QLOAD = scheduled reactive power consumed at the bus nld = 31 ; loadbus(1)=1;PLOAD(1)=0; QLOAD(1)=0; loadbus(2)=2;PLOAD(2)=0.4; QLOAD(2)=0.5; loadbus(3)=3;PLOAD(3)=0.8; QLOAD(3)=1.22; loadbus(4)=4;PLOAD(4)=0.8; QLOAD(4)=1.1; loadbus(5)=5;PLOAD(5)=1; QLOAD(5)=1.07; loadbus(6)=6;PLOAD(6)=0.3; QLOAD(6)=0.5; loadbus(7)=7;PLOAD(7)=0.34; QLOAD(7)=0.98; loadbus(8)=8;PLOAD(8)=0; QLOAD(8)=0; loadbus(9)=9;PLOAD(9)=0.8; QLOAD(9)=0.9; loadbus(10)=10;PLOAD(10)=0; QLOAD(10)=0; loadbus(11)=11;PLOAD(11)=2.9; QLOAD(11)=3; loadbus(12)=12;PLOAD(12)=1; QLOAD(12)=1.67; loadbus(13)=13;PLOAD(13)=0.5; QLOAD(13)=0.7; loadbus(14)=14;PLOAD(14)=0; QLOAD(14)=0; loadbus(15)=15;PLOAD(15)=1.11; QLOAD(15)=1.31; loadbus(16)=16;PLOAD(16)=0.78; QLOAD(16)=0.94; loadbus(17)=17;PLOAD(17)=0; QLOAD(17)=0; loadbus(18)=18;PLOAD(18)=0.23; QLOAD(18)=0.52; loadbus(19)=19;PLOAD(19)=1.37; QLOAD(19)=2; Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 104 - loadbus(20)=20;PLOAD(20)=0; QLOAD(20)=0; loadbus(21)=21;PLOAD(21)=0.2; QLOAD(21)=0.3; loadbus(22)=22;PLOAD(22)=0.9; QLOAD(22)=1.1; loadbus(23)=23;PLOAD(23)=1.2; QLOAD(23)=1.7; loadbus(24)=24;PLOAD(24)=1.2; QLOAD(24)=1.88; loadbus(25)=25;PLOAD(25)=2.4; QLOAD(25)=3.6; loadbus(26)=26;PLOAD(26)=0; QLOAD(26)=0; loadbus(27)=27;PLOAD(27)=1.98; QLOAD(27)=2.1; loadbus(28)=28;PLOAD(28)=0.15; QLOAD(28)=0.26; loadbus(29)=29;PLOAD(29)=0.3; QLOAD(29)=0.2; loadbus(30)=30;PLOAD(30)=0; QLOAD(30)=0; loadbus(31)=31;PLOAD(31)=0.7; QLOAD(31)=0.89; %SVC Data nsvc = 7; svcsend(1) svcstat(1) svcsend(2) svcstat(2) svcsend(3) svcstat(3) svcsend(4) svcstat(4) svcsend(5) svcstat(5) svcsend(6) svcstat(6) svcsend(7) svcstat(7) = = = = = = = = = = = = = = 11; svcb(1) = 0.2; svcblo(1) 1; svctarVol(1) = 1; 23; svcb(2) = 0.2; svcblo(2) 1; svctarVol(2) = 1; 24; svcb(3) = 0.2; svcblo(3) 1; svctarVol(3) = 1; 25; svcb(4) = 0.2; svcblo(4) 1; svctarVol(4) = 1; 26; svcb(5) = 0.2; svcblo(5) 1; svctarVol(5) = 1; 27; svcb(6) = 0.2; svcblo(6) 1; svctarVol(6) = 1; 28; svcb(7) = 0.2; svcblo(7) 1; svctarVol(7) = 1; = -10.25; svcbhi(1) = 10.2; = -10.25; svcbhi(2) = 10.2; = -10.25; svcbhi(3) = 10.2; = -10.25; svcbhi(4) = 10.2; = -10.25; svcbhi(5) = 10.2; = -10.25; svcbhi(6) = 10.2; = -10.25; svcbhi(7) = 10.2; %svcstat tr?ng thái c?a SVC (1 có ?i?u ch?nh, ko ?i?u ch?nh) %General parameters %itmax = maximum number of iterations permitted before the iterative %process is terminated – protection against infinite iterative loops %tol = criterion tolerance to be met before the iterative solution is %successfully brought to an end itmax = 100; tolmax = 1e-12; nmax = 2*nbb; %End of function PowerFlowsData [YR,YI] = YBus(tlsend,tlrec,tlresis,tlreac,tlsuscep,tlcond,shbus,shresis,shreac,ntl ,nbb,nsh); % CALCULATE NET POWERS PNET = zeros(1,nbb); QNET = zeros(1,nbb); for ii = 1: ngn PNET(genbus(ii)) = PNET(genbus(ii)) + QNET(genbus(ii)) = QNET(genbus(ii)) + end for ii = 1: nld PNET(loadbus(ii)) = PNET(loadbus(ii)) QNET(loadbus(ii)) = QNET(loadbus(ii)) end PGEN(ii); QGEN(ii); - PLOAD(ii); - QLOAD(ii); Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 105 - it = 0; tol = 1; while (it < itmax && tol > tolmax) it = it + 1; disp(' '); fprintf('Buoc lap thu: %d\n', it); %Tinh toan cong suat PCAL = zeros(1,nbb); QCAL = zeros(1,nbb); for ii = 1: nbb for jj = 1: nbb PCAL(ii) = PCAL(ii) + VM(ii)*VM(jj)*(YR(ii,jj)*cos(VA(ii)VA(jj)) + YI(ii,jj)*sin(VA(ii)-VA(jj))); QCAL(ii) = QCAL(ii) + VM(ii)*VM(jj)*(YR(ii,jj)*sin(VA(ii)VA(jj)) - YI(ii,jj)*cos(VA(ii)-VA(jj))); end end %Tinh toan cong suat co them SVC for ii = 1:nsvc QCAL(svcsend(ii)) = QCAL(svcsend(ii)) - VM(svcsend(ii))^2 * svcb(ii); end %Kiem tra cong suat cua may phat for ii = 1:ngn if it < break; end if (bustype(genbus(ii)) == 1) || (bustype(genbus(ii)) == 3) continue; end if QCAL(genbus(ii)) + QNET(genbus(ii)) - QGEN(ii) > QMAX(ii) bustype(genbus(ii)) = 3; QNET(genbus(ii)) = QNET(genbus(ii)) - QGEN(ii) + QMAX(ii); QGEN(ii) = QMAX(ii); end if QCAL(genbus(ii)) + QNET(genbus(ii)) - QGEN(ii) < QMIN(ii) bustype(genbus(ii)) = 3; QNET(genbus(ii)) = QNET(genbus(ii)) - QGEN(ii) + QMIN(ii); QGEN(ii) = QMIN(ii); end end DPQ = zeros(1,nmax); for ii = 1:nbb if bustype(ii) == DPQ(2 * ii - 1) = PNET(ii) - PCAL(ii); end if bustype(ii) == DPQ(2 * ii - 1) = PNET(ii) - PCAL(ii); DPQ(2 * ii) = QNET(ii) - QCAL(ii); end end tol = max(abs(DPQ)); Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 106 - %Ma tran Jacobi JAC = zeros(nmax,nmax); for ii = 1: nbb for jj = 1:nbb if ii == jj JAC(ii * - 1, jj * - 1) = -QCAL(ii) VM(ii)^2*YI(ii,ii); JAC(ii * - 1, jj * 2) = PCAL(ii) + VM(ii)^2*YR(ii,ii); JAC(ii * 2, jj * - 1) = PCAL(ii) - VM(ii)^2*YR(ii,ii); JAC(ii * 2, jj * 2) = QCAL(ii) - VM(ii)^2*YI(ii,ii); else JAC(ii * - 1, jj * - 1) = VM(ii)*VM(jj)*(YR(ii,jj)*sin(VA(ii)-VA(jj))-YI(ii,jj)*cos(VA(ii)VA(jj))); JAC(ii * - 1, jj * 2) = VM(ii)*VM(jj)*(YI(ii,jj)*sin(VA(ii)-VA(jj))+YR(ii,jj)*cos(VA(ii)VA(jj))); JAC(ii * 2, jj * - 1) = -JAC(ii * - 1, jj * 2); JAC(ii * 2, jj * 2) = JAC(ii * - 1, jj * - 1); end end end %Xoa du lieu for ii = 1:nbb if bustype(ii) == for jj = 1:(2*nbb) if jj == (ii * - 1) JAC(ii * - 1, jj) = 1; else JAC(ii * - 1, jj) = 0; JAC(jj, ii * - 1) = 0; end end end if bustype(ii) == || bustype(ii) == for jj = 1:(2*nbb) if jj == (ii * 2) JAC(ii * 2, jj) = 1; else JAC(ii * 2, jj) = 0; JAC(jj, ii * 2) = 0; end end end end %Khi co them SVC for ii = 1:nsvc if svcstat(ii) == continue; end JAC(:, * svcsend(ii)) = 0; JAC(2 * svcsend(ii) - 1, * svcsend(ii) - 1) = JAC(2 * svcsend(ii) - 1, * svcsend(ii) - 1) - VM(svcsend(ii))^2 * svcb(ii); Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 107 - JAC(2 * svcsend(ii), * svcsend(ii)) = - VM(svcsend(ii))^2 * svcb(ii); end delta = JAC\DPQ'; %disp(delta); for ii = 1:nbb if bustype(ii) == continue; end if bustype(ii) == VA(ii) = VA(ii) + delta(2 * ii - 1); continue; end VA(ii) = VA(ii) + delta(2 * ii - 1); isSVC = 0; for jj = 1:nsvc if (ii == svcsend(jj)) && (svcstat(jj) == 1) isSVC = 1; svcb(jj) = svcb(jj) * (1 + delta(2 * ii)); if it > if svcb(jj) > svcbhi(jj) svcb(jj) = svcbhi(jj); svcstat(jj) = 0; isSVC = 2; end if svcb(jj) < svcblo(jj) svcb(jj) = svcblo(jj); svcstat(jj) = 0; isSVC = 2; end end break; end end if isSVC == VM(ii) = svctarVol(jj); elseif isSVC == VM(ii) = VM(ii) * (1 + delta(2 * ii)); end end disp('Bien dien ap'); disp(VM); disp('Goc pha dien ap'); disp(VA); disp('Gia tri tong dan phan khang cua SVC'); disp(svcb); fprintf('Sai so cua phep lap: %6.2e\n', tol); pause; end Y = V = I = for YR + j * YI; VM * (cos(VA) + j * sin(VA)); Y * V.'; ii = 1:nbb Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 108 - S(ii) = V(ii) * conj(I(ii)); end disp('Cong suat tai cac nut'); disp(S); PQsend = zeros(1,ntl); PQrec = zeros(1,ntl); % Calculate active and reactive powers at the sending and receiving % ends of tranmsission lines for ii = 1: ntl Vsend = ( VM(tlsend(ii))*cos(VA(tlsend(ii))) +VM(tlsend(ii))*sin(VA(tlsend(ii)))*i ); Vrec = ( VM(tlrec(ii))*cos(VA(tlrec(ii))) +VM(tlrec(ii))*sin(VA(tlrec(ii)))*i ); tlimped = tlresis(ii) + tlreac(ii)*i; current =(Vsend - Vrec) / tlimped + Vsend*( tlcond(ii) +tlsuscep(ii)*i )*0.5 ; PQsend(ii) = Vsend*conj(current); current =(Vrec - Vsend) / tlimped + Vrec*( tlcond(ii) +tlsuscep(ii)*i )*0.5 ; PQrec(ii) = Vrec*conj(current); PQloss(ii) = PQsend(ii) + PQrec(ii); end disp('Cong suat dau duong day'); disp(PQsend); disp('Cong suat cuoi duong day'); disp(PQrec); Kết nhận sau chạy chương trình tính tốn: Buoc lap thu: Bien dien ap Columns through 13 1.1000 1.1000 1.0267 1.0764 1.0133 1.1000 1.0204 1.0000 1.0563 1.0281 1.1000 1.0857 1.0467 Columns 14 through 26 1.0306 1.0677 1.0214 1.0590 1.0434 1.0000 1.1000 1.0000 1.0837 1.0000 1.0539 1.1000 1.0000 Columns 27 through 31 1.0000 1.0000 1.0977 1.1500 1.0743 0.6475 0.7229 0.7863 Goc pha dien ap Columns through 13 0.7602 0.8529 0.6778 0.8268 0.4909 0.4089 0.4240 Columns 14 through 26 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 0.8105 0.4465 0.8374 - 109 - 0.4185 0.4046 0.4134 0.3951 0.4141 0.3175 0.4264 0.3027 0.4187 0.3125 0.4031 0.4275 0.3539 Columns 27 through 31 0.2266 0.1242 0.0213 -0.0487 3.1814 -4.2158 Gia tri tong dan phan khang cua SVC -0.0502 0.6079 2.0038 3.1871 -1.4866 Sai so cua phep lap: 9.24e-014 Cong suat tai cac nut Columns through 0.9000 + 0.4698i 1.1000i -0.4000 - 0.5000i -1.0000 - 1.0700i -0.8000 - 1.2200i 0.5000 + 1.5572i -0.8000 - -0.3400 - 0.9800i Columns through 14 4.8000 + 2.6515i 3.0502i -0.8000 - 0.9000i -1.0000 - 1.6700i 10.0000 +10.1579i -0.5000 - 0.7000i -2.9000 - -0.0000 + 0.0000i Columns 15 through 21 -1.1100 - 1.3100i 0.5200i -0.7800 - 0.9400i -1.3700 - 2.0000i 3.8000 + 5.5537i 2.0000 + 1.9670i -0.2300 - -0.2000 - 0.3000i Columns 22 through 28 -0.9000 - 1.1000i 0.5814i -1.2000 - 1.0921i -0.0000 - 4.2158i -1.2000 + 0.1238i -1.9800 + 1.0871i -1.6500 + -0.1500 - 1.7466i Columns 29 through 31 -0.3000 - 0.2000i 0.3175 + 3.0400i -0.7000 - 0.8900i Cong suat dau duong day Columns through 0.9000 + 0.4698i 1.2315i -0.4786 - 0.1560i -1.4049 - 0.4166i -2.2383 + 0.1776i 1.0362 + 1.2141i 3.0980 + -0.5362 + 0.3431i Columns through 14 1.6902 + 0.7354i 0.6283i 0.8825 + 0.5358i 0.4294 + 0.6283i 2.2273 + 1.3803i 0.6946 + 1.5817i 0.4294 + 0.3818 + 1.1833i Columns 15 through 21 0.9089 + 0.7447i 0.9233i 0.9559 + 0.7875i -0.6850 - 1.0000i -1.0279 - 0.6287i -0.6850 - 1.0000i Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 -1.2304 - 1.0000 + 0.9835i - 110 - Columns 22 through 28 1.0000 + 0.9835i 1.5126i -1.8564 + 1.5067i 1.5462 + 1.1902i 1.6127 + 1.4540i 1.6503 + 1.2771i 1.7691 + 2.6390 + 1.6087i Columns 29 through 35 2.6390 + 1.6087i 0.2788i -1.3261 - 1.7473i 0.5566 + 0.6436i -0.4251 + 0.2788i 0.5566 + 0.6436i -0.4251 + 0.1038 - 0.6409i Columns 36 through 42 -1.1713 - 0.1455i 0.5446i 1.9116 - 0.4859i 1.6688 - 0.4100i 1.9116 - 0.4859i 0.4625 - 0.0713i 2.5232 - -0.7380 + 0.0993i Columns 43 through 49 -1.9396 - 0.9732i 1.2433i -2.0674 + 0.2624i 0.7092 + 0.6857i 0.2080 - 1.2015i 1.9174 - 2.0091i 0.2159 - 1.2468 + 0.7211i Cong suat cuoi duong day Columns through -0.8815 - 0.5630i 1.0361i 0.4815 + 0.0630i 1.4145 + 0.4212i 2.2633 - 0.0639i -1.0237 - 1.2015i -3.0633 - 0.5394 - 0.4222i Columns through 14 -1.6694 - 0.6835i 0.6890i -0.8794 - 0.5578i -0.4280 - 0.6890i -2.2145 - 1.3212i -0.6777 - 1.5532i -0.4280 - -0.3668 - 1.2037i Columns 15 through 21 -0.8983 - 0.7726i 0.9273i -0.9447 - 0.8083i 0.6889 + 0.9531i 1.0304 + 0.6233i 0.6889 + 0.9531i 1.2356 + -0.9937 - 0.9877i Columns 22 through 28 -0.9937 - 0.9877i 1.4211i 1.9169 - 1.2416i -1.5196 - 1.1076i -1.5739 - 1.3030i -1.6219 - 1.1762i -1.7468 - -2.5876 - 1.2770i Columns 29 through 35 -2.5876 - 1.2770i 0.2953i 1.3363 + 1.7933i -0.5550 - 0.6550i 0.4257 - 0.2953i -0.5550 - 0.6550i 0.4257 - -0.1023 + 0.6132i Columns 36 through 42 1.1945 + 0.1269i 0.7828i -1.8906 + 0.5314i -1.6309 + 0.4727i -1.8906 + 0.5314i -0.4620 + 0.0245i Columns 43 through 49 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 -2.4386 + 0.7396 - 0.1189i - 111 - 1.9709 + 1.1095i 1.2011i 2.0895 - 0.1685i -0.7000 - 0.8900i -0.1922 + 1.1531i -0.7239 + 2.2448i -0.1995 + -1.2408 - 0.7159i Ta thấy thuật tốn hội tụ sau vịng lặp với sai số 9.24e-014 với biên độ điện áp nút góc pha bảng sau: Bảng 4.4: Thơng số nút tính tốn chế độ gắn SVC Stt Nút phụ tải Thơng số nút Điện áp Góc pha Công suất nút (P+jQ) Lào Cai 1.1 0.7602 0.9000 - 0.4698i Yên Bái 1.0267 0.6778 -0.4000 + 0.5000i Việt Trì 1.0133 0.6475 -0.8000 + 1.2200i Vĩnh Yên 1.0204 0.7229 -0.8000 + 1.1000i Sóc Sơn 1.0563 0.7863 -1.0000 + 1.0700i Thái Nguyên 1.1 0.8105 0.5000 - 1.5572i Bắc Giang 1.0857 0.8374 -0.3400 + 0.9800i Phả Lại II 1.1 0.8529 4.8000 - 2.6515i Bắc Ninh 1.0764 0.8268 -0.8000 + 0.9000i 10 Hòa Bình 1.1 0.4909 10.0000 -10.1579i 11 Chèm 0.4089 -2.9000 + 3.0502i 12 Hà Đông 1.0281 0.424 -1.0000 + 1.6700i 13 Xuân Mai 1.0467 0.4465 -0.5000 + 0.7000i 14 Thường Tín 1.0306 0.4185 -0.0000 - 0.0000i 15 Mai Động 1.0214 0.4134 -1.1100 + 1.3100i 16 Phố Nối 1.0434 0.4141 -0.7800 + 0.9400i 17 Phả Lại I 1.1 0.4264 3.8000 - 5.5537i 18 Tràng Bạch 1.0837 0.4187 -0.2300 + 0.5200i 19 Hồnh Bồ 1.0539 0.4031 -1.3700 + 2.0000i 20 ng Bí 1.1 0.4275 2.0000 - 1.9670i 21 Vật Cách 1.0677 0.4046 -0.2000 + 0.3000i 22 Đồng Hòa 1.059 0.3951 -0.9000 + 1.1000i Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 112 - 23 Thái Bình 0.3175 -1.2000 + 1.0921i 24 Nam Định 0.3027 -1.2000 - 0.1238i 25 Ninh Bình 0.3125 -1.6500 - 0.5814i 26 Nho Quan 0.3539 -0.0000 + 4.2158i 27 Ba Chẽ 0.2266 -1.9800 - 1.0871i 28 Nghi Sơn 0.1242 -0.1500 + 1.7466i 29 Hưng Đông 1.0977 0.0213 -0.3000 + 0.2000i 30 Hà Tĩnh 1.15 0.3175 - 3.0400i 31 Đồng Hới 1.0743 -0.0487 -0.7000 + 0.8900i Bảng 4.5: Giá trị điện kháng SVC gắn vào nút STT nút Tên nút phụ tải Giá trị điện kháng BSVC 11 Chèm -0.0502 23 Thái Bình 0.6079 24 Nam Định 2.0038 25 Ninh Bình 3.1814 26 Nho Quan -4.2158 27 Ba Chẽ 3.1871 28 Nghi Sơn -1.4866 Như ta thấy sau gắn thêm SVC nút cần điều chỉnh điện áp nút giữ ổn định mức với giá trị điện kháng SVC cần đặt bảng 4.6 Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 113 - KẾT LUẬN Sau nghiên cứu mô hình điều khiển FACTS ta đưa kết luận sau: - Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS đời mở ứng dụng việc điều khiển nâng cao tính ổn định tận dụng triệt để thiết bị hệ thống điện có - Tác giả đưa mơ hình cấu tạo, nguyên lý hoạt động điều chỉnh điều chỉnh FACTS - Trong nghiên cứu hệ thống điện có kích thước lớn, phương pháp Newton-Raphson chứng minh phương pháp thành cơng nhờ đặc tính hội tụ nhanh để giải tốn tính tốn dịng cơng suất bao gồm việc giải hệ phương trình tuyến tính phi tuyến, phương trình mơ tả hệ thống trạng thái hoạt động xác lập Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm có khả dẫn đến không hội tụ ước lượng ban đầu xa nghiệm - Ngơn ngữ lập trình Matlab có kiểu biến ma trận phức hỗ trợ sẵn, cung cấp nhiều hàm để xử lý thuật tốn liên quan đến ma trận: phép cơng trừ nhân chia ma trận, phép khử Gauss Hơn thuật toán tối ưu cho ma trận thưa, dẫn tới việc giảm thời gian tính tốn - Qua kết tính tốn gắn điều khiển SVC ta nhận thấy việc sử dụng SVC đem lại hiệu đáng kể việc giữ ổn định điện áp nút Tuye nhiên, để đưa kết luận việc lắp đặt SVC hệ thống điện có lợi tổn thể hay khơng cần phải khảo sát thêm số yếu tố kinh tế kỹ thuật khác giá thành chi phí lắp đặt vận hành SVC, tổn thất hệ thống lắp đặt thêm SVC chi phí tiết kiệm nhờ việc trì Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 114 - hoãn xây dựng đường dây truỳen tải nhà máy điện… phân tích hiệu đặt SVC vị trí khác trogn hệ thống điện Đây nội dung luận văn chưa đề cập đến hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển đề tài mà tác giả mong muốn có hội thực tương lai Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 115 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách (2000), Lưới điện hệ thống điện tâp 1+2 , Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh (2005), Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Đạm (2000), Mạng lưới điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đinh Quang Huy, Bài giảng Ứng dụng tin học Hệ thống điện 5.Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Bắc (8/2007), Sơ đồ kết dây hệ thống điện miền Bắc, Hà Nội Viện Năng Lượng (2002), Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam, giai đoạn 2001-2010, có xét triển vọng đến 2020, Hà Nội Arthur R Bergen(1986), Power system analysis Enrique Acha, Claudio R Fuerte-Esquivel, Hugo Ambriz-Pe´rez, Ce´sar Angeles-Camacho(2004), FACTS Modelling and Simulation in Power Networks T H.Chen, M S Chen, K J Hwang, P Kotas and E.A Chebli(2002), Distribution system power flow analysis - A rigid approach Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 - 116 - TÓM TẮT Chương 1: Giới thiệu hệ thống điện xoay chiều linh hoạt, mục đích giới thiệu đặc điểm hệ thống điện xoay chiều thông thường nêu khái quát chung hệ thống điện xoay chiều linh hoạt với số thiết bị thường sử dụng Chương 2: Giới thiệu mơ hình điều chỉnh FACTS, giới thiệu cấu tạo, sơ đồ ngun lý, phương trình mơ tả vận hành điều khiển thiết bị điều chỉnh FACTS Bao gồm: Kháng điều khiển Thyristor – TCR; Máy bù tĩnh – Static VAR Compensator; Tụ bù nối tiếp điều khiển Thyristor – Thyristor Controlled Series Compensator; Các điều khiển điện tử công suất dựa linh kiện bán dẫn điều khiển hoàn toàn (Bộ chuyển đổi nguồn áp – VSC; Thiết bị bù tĩnh STATCOM; Bù nối tiếp trạng thái tĩnh (SSSC); Bộ điều khiển dịng cơng suất hợp (UPFC)) Chương 3: Dịng cơng suất bao gồm điều khiển FACTS, mục đích đưa cơng cụ thuật tốn để giải tốn dịng cơng suất hệ thống thơng thường thuật tốn để giải tốn có thiết bị điều chỉnh FACTS Chương 4: Áp dụng tính tốn cho nhánh lưới điện, chương sử dụng thuật toán Newton-Raphson viết ngơn ngữ lập trình Matlab để tính tốn cho nhánh sơ đồ lưới điện 220kV chế độ xác lập thường đưa SVC vào để giữ điện áp nút để tính tốn thơng số SVC Các từ khố: FACTS - Hệ thống điện xoay chiều linh hoạt; TCR - Kháng điều khiển Thyristor; SVC - Máy bù tĩnh ; TCSC - Tụ bù nối tiếp điều khiển Thyristor; STATCOM - Thiết bị bù tĩnh; Học viên: Nguyễn Hữu Diệp – Lớp CH KTĐ 2005-2007 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI oOo - NGUYỄN HỮU DIỆP NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH HỆ THỐNG... cao tính ổn định tận dụng triệt để thiết bị hệ thống điện có Mục đích luận văn: mơ hình hóa thiết bị điều chỉnh nhanh ứng dụng thiết bị việc điều khiển hệ thống điện Nội dung luận văn Với mục tiêu... nguồn điện Một phân tích sâu việc tối ưu hóa hệ thống truyền tải có, với độ tin cậy cao ổn định, làm cho rõ với điều khiển thiết bị điện tử công suất Điều công nhận công nghệ thiết bị điện tử