Giải tích hệ thống điện phân phối hình tia có sự tham gia của các thiết bị facts

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHAN CHÂU NAM GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS Chuyên ngành : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS-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 HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN CHÂU NAM Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 02-03-1983 Nơi sinh: Bình Dương Chuyên ngành : Thiết Bị Mạng Và Nhà Máy Điện MSHV: 01807287 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu thuật tốn phân bố cơng suất dựa cở sở dịng cơng suất nhánh (Line Flow Based) để khảo sát tốn phân bố cơng suất cho mạng phân phối hình tia có khơng có tham gia thiết bị FACTS, dùng phương pháp cổ điển Newton Raphson để kiểm tra kết thực 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21-01-2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 25-06-2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS HỒ VĂN HIẾN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS HỒ VĂN HIẾN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT– SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH GVHD: HỒ VĂN HIẾN MỤC LỤC MỤC LỤC GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan .1 1.2 Tóm tắt mộ số tài liệu báo liên quan 1.3 Nhận xét chung hướng tiếp cận 1.4 Nguyên nhân dùng thuật toán Line Flow Based (LFB) 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Điểm đề tài 1.7 Kết thực tế đạt .7 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS 2.1 Tổng quan .8 2.2 Các thiết bị FACTS sử dụng Thyristor 2.2.1 Thiết bị bù tĩnh SVC 10 2.2.2 Thiết bị bù dọc TCSC .12 2.2.3 Thiết bị bù đồng STATCOM .15 2.2.4 Bộ điều khiển công suất vạn UPFC 17 HVTH: PHAN CHÂU NAM GVHD: HỒ VĂN HIẾN MỤC LỤC CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA 3.1 Giới thiệu .20 3.2 Mơ hình hố phần tử lưới điện 21 3.2.1 Đường dây dài đồng 21 3.2.2 Sơ đồ tương đương đường dây dài .23 3.2.3 Sơ đồ tương đương đường dây trung bình 25 3.2.4 Thông số A, B, C, D 26 3.2.5 Các dạng tổng trở tổng dẫn 26 CHƯƠNG 4: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 4.1 Giới thiệu .28 4.2 Phương trình đại số tuyến tính .28 4.2.1 Phương pháp Gauss Seidel 28 4.2.2 Phương pháp Newton raphson 29 4.3 Phân bố công suất mạng điện 31 4.3.1 Thiết lập cơng thức giải tích .31 4.3.2 Các phương pháp giải toán trào lưu công suất 32 4.3.3 Độ lệch tiêu chuẩn hội tụ .33 4.3.4 Phương pháp Gauss Seidel sử dụng Ynut .34 4.3.5 Phương pháp Gauss Seidel sử dụng Znut .40 4.3.5 Phương pháp Newton Raphson 44 4.4 Tính tổn thất điện lưới điện 47 4.4.1 Tổng quan 47 4.4.2 Tổn thất điện áp 47 4.4.3 Tổn thất công suất 52 HVTH: PHAN CHÂU NAM GVHD: HỒ VĂN HIẾN MỤC LỤC CHƯƠNG 5: GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS 5.1 Giới thiệu .60 5.2 Tổng quan mơ hình phân bố cơng suất dùng thuật tốn LFB 60 5.2.1 Phương trình cân cơng suất 60 5.2.2 Phương trình cân điện áp nút .61 5.3 Giải tốn phân bố cơng suất dùng thuật toán LFB 64 5.3.1 Khi khơng có thiết bị FACTS .64 5.3.2 Khi có tham gia thiết bị TCSC 64 5.3.3 Khi có tham gia thiết bị SVC 65 5.4 Áp dụng tốn phân bố cơng suất dùng thuật tốn LFB vào HTĐ mẫu 69 5.4.1 PBCS khơng có thiết bị FACTS .69 5.4.2 PBCS có tham gia thiết bị TCSC .79 5.4.3 PBCS có tham gia thiết bị SVC .86 5.5 Nhận xét .94 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT RIỂN CỦA ĐỂ TÀI 6.1 Tổng kết .95 6.1.1 Tóm tắt .95 6.1.2 Đánh giá 96 6.2 Hướng phát triển đề tài 97 6.3 Lời kết 97 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO HVTH: PHAN CHÂU NAM GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 1: Giới thiệu CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN : Với phát triển nhanh chống kinh tế khoa học công nghệ giới dẫn đến nhu cầu tiêu thụ lượng ngày tăng lượng điện đóng vai trị then chốt Trên sở đó, hệ thống điện (HTĐ) ngày phát triển mở rộng quy mô công nghệ Việc truyền tải điện đường dây dài, điện áp cao siêu cao làm xuất lượng công suất phản kháng lớn thân đường dây sinh trình vận hành, điều gây ảnh hưởng nhiều đến chế độ làm việc máy phát, thay đổi phân bố công suất điện áp HTĐ Mặt khác, tính chất tiêu thụ điện khu vực thời điểm khác trào lưu công suất đường dây truyền tải liên tục thay đổi theo thời gian cho thấy thời điểm hệ thống có đường dây bị tải đường dây khác non tải ngược lại Để khắc phục nhược điểm nêu nhằm quản lý hệ thống điện cách hiệu quả, đổi công nghệ sản xuất truyền tải điện năng, người ta sử dụng thiết bị điều khiển hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt hay gọi thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission System) Những thiết bị FACTS có vai trò quan trọng việc điều khiển dòng công suất nhánh nâng cao độ biến dạng điện áp mạng điện Những thiết bị làm tăng độ tin cậy hiệu suất hệ thống truyền tải phân phối Chúng cho thấy hoạt động linh hoạt điều khiển tốt Những phương pháp giải tích phân bố cơng suất sử dụng để khảo sát độ linh hoạt chúng thường phương pháp Newton Raphson Fast Decoupled Mặt khác, lưới điện phân phối Việt Nam vận hành dạng hình tia việc nâng cao chất lượng điện truyền tải thông thường cách lắp đặt tụ bù hay thiết bị điều áp (AVR), việc tính tốn phân bố cơng suất chủ yếu dung phương pháp Newton-Raphson, Gauss Seidel Mục đích đề tài khảo sát lưới điện phân phối hình tia với tham gia thiết bị FACTs đóng vai trị thiết bụ bù lưới điện TCSC hay HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 1: Giới thiệu SVC Phương pháp phân bố công suất sử dụng đề tài phân bố dòng nhánh LFB (Line Flow Based), cho ta thấy ưu điểm việc khảo sát lưới điện có có mặy thiết bị FACTs (TCSC hay SVC) thông qua việc xác định biến điều khiển 1.2 TÓM TẮT MỘT SỐ TÀI LIỆU VÀ BÀI BÁO LIÊN QUAN : 1.2.1 Hệ thống điện truyền tải phân phối (Hồ Văn Hiến, NXB ĐHQG TP.HCM, 2005) Sách cung cấp cho ta số kiến thức hệ thống điện, đặc biệt phục vụ cho đề tài tốn phân bố cơng suất dùng phương pháp Newton Raphson 1.2.2 Luận văn Thạc sĩ, ứng dụng quy hoạch genetic cho phân bố tối ưu công suất lưới điện có facts, Ngơ Hồng Tuấn, 07/2008) Luận văn đề cập đến việc ứng dụng giải thuật quy hoạch genetic vào tính tốn tối ưu cơng suất phát nhà máy điện phân bố tối ưu công suất lưới điện với hàm mục tiêu cực tiểu chi phí 1.2.3 A New Approach to Security-Constrained Optimal Power Flow Analysis (Ping Yan, Student Member, IEEE, and Arun Sekar, Senior Member, IEEE) Bài báo trình bày phương pháp tối ưu thời gian toán giải tích hệ thống điện dựa vào dịng phân bố nhánh (Line flow based, LFB), phương pháp có thời gian hội tụ ngắn dễ dàng sử dụng phương pháp Newton Raphson Gauss Seidel 1.2.4 Steady-state analysis of power system having multiple FACTS devices using line-flow-based equations (P Yan and A Sekar, IEEE Proc.-Gener Transm Distrib., Vol 152, No 1, January 2005) Bài báo trình bày phương pháp giải tích hệ thống điện áp dụng cho mạng truyền tải có tham gia thiết bị FACTs dựa vào phân bố dòng nhánh (Line Flow Based) Phương pháp giải tốn hồn tồn thực phép tốn ma trận kết hợp với thuật toán giải theo chiều tiến chiều thoái Thế mạnh phương pháp Line Flow Based (LFB) toán hội tụ nhanh, khoảng đến vòng lặp hội HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 1: Giới thiệu tụ, mặt khác việc khảo sát thiết bị FACTs dễ dàng dùng thuật toán LFB cách điều khiển điện kháng nhánh điện áp nút 1.2.5 Analysis of Radial Distribution Systems With Embedded Series FACTS Devices Using a Fast Line Flow-Based Algorithm (Ping Yan, Member, IEEE, and Arun Sekar, Senior Member, IEEE) Nội dung báo hồn thiện phương trình cân công suất phương pháp phân bố công suất dựa cở sở phân bố công suất nhánh (Line Flow Based hay LFB) việc giải tích mạng phân phối hình tia, thiết bị FACTS mắc nối tiếp song song để nâng cao hiệu suất Phương trình LFB dùng độ lớn điện áp nút, giá trị phân bố công suất nhánh ma trận hệ số tuyến tính 1.2.6 Optimal TCSC Placement Based on Line Flow Equations via MixedInteger Linear Programming (Guang Ya Yang, Geir Hovland, Rajat Majumder and Zhao Yang Dong, School of Information Technology & Electrical Engineering, The University of Queensland, St Lucia, Brisbane QLD 4072, Australia) Bài báo trình bày giải thuật LFB để khảo sát thiết bị TCSC lưới điện truyền tải, hay nói khác tính tốn phân bố cơng suất nhánh mạng điện điều khiển điện áp sau nhánh đặt thiết bị TCSC 1.2.7 A Network-Topology-based Three-Phase Load Flow for Distribution Systems (Jen-Hao Teng, Department of Electrical Engineering I-Shou University, Kaohsiung, Taiwan, R.O.C, December 17, 1999): Bài báo trình bày phương pháp phân bố cơng suất cho mạng điện phân phối, phương pháp cho ta giải thuật tính tốn thơng số mạng điện dựa vào hai ma trận, ma trận thứ ma trận liên thuộc dòng bơm vào nút ma trận thứ hai dòng nhánh, ma trận liên thuộc dòng nhánh đến điện áp nút việc tính tốn phương pháp xử lý ma trận Điều có nghĩa việc tính tốn áp dụng thuật toán trân ma trận nên việc tính tốn đơn giản nhiều so với phương pháp cổ điển Newton Raphson Gauss Seidel HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 1: Giới thiệu 1.2.8 A Simplified Approach for Load Flow Analysis of Radial Distribution Network (K Vinoth Kumar, M.P Selvan) Bài báo trình bày phương pháp khác để thực tốn giải tích hệ thống điện phân phối hình tia thay cho phương pháp Newton Raphson Gauss Seidel Thuật toán báo sử dụng phương pháp giải theo chiều tiến chiều thoái trực tiếp nhánh rẽ trục mạng phân phối hình tia Dịng điện tính theo chiều thối nút cuối nhánh tính ngược phía nguồn Trên sở dịng nhánh tính theo chiều thối, ta tính điện áp nút theo chiều tiến nút gần nguồn đến nút cuối nhánh Hạn chế báo áp dụng mạng điện phân phối pha cân 1.2.9 An algorithm for radial distribution power flow in Complex mode including voltage controlled buses (RM Saloman Danaraj , Shankarappa F Kodad , and Tulsi Ram Das; Aurora’s Technological Research Institute, Andhra Pradesh; Aurora’s Engineering College, Bhongir, Andhra Pradesh; JNT University, Hyderabad, Andhra Pradesh, India) Bài báo trình bày trình bày thuật toán hiệu để giải toán phân bố cơng suất cho mạng phân phối hình tia Mối quan hệ công suất nhánh công suất nút rút từ ma trận vuông không suy biến hay ma trận liên thuộc Biểu thức phân bố công suất viết lại dựa vào điều kiện biến phương trình đệ quy tuyến tính Những phương trình tuyến tính giải để xác định điện áp nút dòng điện nhánh Ưu điểm phương pháp không cần điều kiện ban đầu dể dàng lập trình tất phương trình biểu diển dạng ma trận Phương pháp ứng dụng để điều khiển điện áp nút cho mạng phân phối 1.2.6 Optimal active power flow incorporating power flow control needs inflexible AC transmission systems (Ge, S.Y Chung, T.S Dept of Electr.Eng., Hong Kong Polytech Kowloon; Power Systems, IEEE Transactions on, May 1999,Volume: 14, Issue: 2738-744) HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang GVHD: HỒ VĂN HIẾN - Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB Các ma trận liên thuộc: + Ma trận liên thuộc nút ứng với nút P-V:  0 0 bus1 Apv =   − 1 1 bus + Ma trận liên thuộc nút ứng với nút P-Q: Apq  bus 0 −  = 0 −  bus 0 0 − 1 bus5 0 0 0 bus3 ⇒ A = 0 0 0 bus 0 0 0 bus5 ' pq + Từ ma trận A pq ta bỏ cột ma trận (cột có dịng cơng suất vào nút đặt SVC), ta Apq _ q Và − 0  bus =  −  bus  0 − 1 bus T Acot_ 0] SVC = [0 Abus = [− 1 1] ' Abus = [0 1 1] + Điện áp yêu cầu đặt SVC: V2 _ yc = 0,98 + Chọn giá trị điện kháng nhánh giá trị tính phân bố cơng suất ban đầu q1 = 1,2029 + Vectơ bình phương điện áp nút P-V V pv  V12    = = 2 V2 _ yc  0,98  Từ ta có; HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 88 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB 1 0 T λApvV pv =  0  0 0 0 1 − 1 0,0396    0 0   V1  0,9604  = 0 0  V22_ yc  0,9604     0  0  0,9604 Mặt khác ta có:     = V      V2 _ yc  1,0412      V3  1,0633 =  1,0633 V4      1,0633 V5  + Vectơ tổn thất công suất thực nhánh; T − l = ( p2 + q2 ) * R * (− Apq ) * (1/ V ) 0 0 0  0,005372  4,0101     0,005372 0 0,0625 0   l=   0 0,005372 0 0,0625     0 0,005372 0 0,0625   1 0  0  0 0 0 0 1,0412 0,0224 0 1,0633 0,0004 = 0 1,0633 0,0004     1 1,0633 0,0004 + Vectơ tổn thất công suất phản kháng nhánh; T − m = ( p + q ) * X * ( − A pq ) * (1 / V ) 0  0  0,01446 4,0101    0,01446 0  0,0625 0   m=  0 0,01446  0,0625     0 0,01446 0 0,0625   HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 89 GVHD: HỒ VĂN HIẾN 1 0  0  0 Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB 0 0 0 1,0412 0,0604 0 1,0633 0,0010 = 0 1,0633 0,0010     1 1,0633 0,0010 + Tương tự ta có hệ số k kl = s l2 ( R + X ) V j2 T − k = ( p + q ) * ( R + X ) * ( − A pq ) * (1 / V ) 0  0  0,2379 4,0101  0,2379 0  −3 0,0625 0   k= 10  0 0,2379  0,0625     0 0,2379 0 0,0625   1 0  0  0 0 0 0 1,0412 0,7785 0 1,0633 0,0158 −3 10 = 0 1,0633 0,0158     1 1,0633 0,0158 - Từ phương trình (11) ta có: Apv , pq p = PGL − A'pv , pq l 1   p1   −   − 1  −1 0   p   − 0,    = − 0 −   p   − 0,         0 − 1  p   − 0,   0 1 0 0   ,0224    ,0004    ,0004      ,0004   p1  1,6011  p   0,2   ⇒  2 =   p3   0,2       p   0,2  - Từ phương trình (12) ta có: A pq _ q q = Q GL − A 'pq _ q m HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 90 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB   q   − 0,15  0 −  − . q  =  − 0,15  − 0    3     0 − 1  q   − 0,15  0  0,001 0  0,001   0   0,001 0     0,001  q1  1,2029  q2  0,15 q  0,1500  ⇒ q =  q3  = 0,15 ⇒ q =   =   q3  0,1500 q4  0,15     q4  0,1500 - Từ phương trình (13) ta có: A Tpq _ qV pq2 = R p + X q + k − λ A Tpv V pv2 − 0  V3  − 0,9539  −  V  = − 0,9539       0 − 1 V52  − 0,9539 V32  0,9539 V3  0,9767    ⇒ V42  = 0,9539 ⇒ V4  = 0,9767  V52  0,9539 V5  0,9767    V1    V   0,98   2   ⇒ V = V3  = 0,9767      V4  0,9767  V5  0,9767  - Tính giá trị điện áp nút ứng với thông số vừa tính, ta có: V1 _ tt = V2 _ yc + = 0,98 + p1 R1 + q1 X V2 _ yc 1,6011.0,005372 + 1,2029.0,01446 = 1,006526 0,98 Vì V1 _ tt > V1 nên ta hiệu chỉnh giá trị công suất phản kháng nhánh sau: q1 = q1 − 0,001 Lặp lại bước toán hội tụ, kết thu được: HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 91 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB  p1  1,6011     p2   0,2   p= =  p3   0,2       p4   0,2  q1  0,7607      q2   0,15   ; q = q  =  0,15      q4   0,15  ; V1    V   0,98   2   V3  = 0,9767     V4  0,9767 V5  0,9767 Theo phương trình (5.12), giá trị công suất phản kháng QC cần bơm vào nút tính sau: ' Abus q = q1 − Abus m ' ⇒ q1 = Abus q + Abus m 0,7607 0,0473  0,15     + [0 1 1]0,0009 = −0,3078 q1 = [− 1 1].  0,15  0,0009      0,15  0,0009 QC = q1 − QL = −0,3078 − (−0,75) = 0,4422 Dùng phương pháp Newton-Raphson kiểm tra kết tốn, bảng 5.6 trình bày kết dùng phương pháp Newton-Raphson để kiểm tra kết theo phương pháp LFB sau: Bảng 5.6 Khảo sát SVC Nút Nhánh Kiểm tra kết dùng Newton Raphson V (pu) p (pu) q (pu) V (pu) p (pu) q (pu) 1,0000 1,60106 7,6068 1,00000 1,60106 7,6068 2 0,9800 0,200 0,1500 0,97994 0,200 0,15 3 0,9767 0,200 0,1500 0,97662 0,200 0,15 4 0,9767 0,200 0,1500 0,97662 0,200 0,15 0,9767 HVTH: PHAN CHÂU NAM 0,97662 Trang 92 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB QC = 0,4422 Tương tự ta khảo sát tốn phân bố cơng suất cho lưới điện mẫu IEEE 69 nút Khảo sát trường hợp đặt thiết bị SVC nút 8, tìm giá trị công suất phản kháng cần bơm vào để điện áp nút 0,998pu Kết thực sau: - Dạng sóng điện áp trước sau đặt SVC: + Các giá trị V, p, q tính toán từ phương pháp LFB kiểm tra kết phương pháp Newton Raphson theo bảng 5.7 sau: Bảng 5.6 Nút Nhánh 10 10 Khảo sát SVC Kiểm tra kết dùng PP Newton Raphson V(pu) p(pu) q(pu) V(pu) p(pu) q(pu) 1,0000 4,1202 -3,8803 1,0000 4,1212 -3,8898 1,0000 4,1201 -3,8806 1,0000 4,1211 -3,8901 1,0000 3,8425 -4,0757 1,0000 3,8435 -4,0851 1,0001 2,9870 -4,6925 1,0001 2,9879 -4,7020 1,0005 2,9166 -4,7283 1,0005 2,9171 -4,7380 0,9992 2,8407 -4,7678 0,9992 2,8408 -4,7778 0,9981 2,7825 -4,8169 0,9981 2,7825 -4,8169 0,9980 2,6601 1,8338 0,9980 2,6602 1,8338 0,9969 0,7753 0,5316 0,9968 0,7753 0,5316 0,9920 0,7463 0,5123 0,9919 0,7463 0,5123 HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 93 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Nút Nhánh 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Khảo sát SVC V(pu) p(pu) q(pu) 0,9909 0,5632 0,3816 0,9878 0,3610 0,2371 0,9849 0,3518 0,2313 0,9821 0,3426 0,2254 0,9793 0,3424 0,2253 0,9788 0,2966 0,1952 0,9779 0,2366 0,1602 0,9779 0,1765 0,1252 0,9774 0,1764 0,1251 0,9772 0,1753 0,1245 0,9767 0,0613 0,0435 0,9767 0,0560 0,0400 0,9766 0,0560 0,0400 0,9765 0,0280 0,0200 0,9763 0,0280 0,0200 0,9762 0,0140 0,0100 0,9762 0,0915 0,0652 1,0000 0,0655 0,0466 1,0000 0,0395 0,0280 0,9998 0,0395 0,0280 0,9998 0,0395 0,0280 0,9997 0,0395 0,0280 0,9994 0,0255 0,0180 0,9991 0,0060 0,0040 0,9990 0,1857 0,1292 1,0000 0,1597 0,1106 0,9998 0,1337 0,0920 0,9997 0,1337 0,0920 0,9996 0,1097 0,0750 0,9996 0,0856 0,0579 0,9989 0,0844 0,0569 0,9987 0,0844 0,0569 0,9986 0,0784 0,0526 0,9986 0,0784 0,0526 0,9985 0,0392 0,0263 0,9985 0,8507 0,6111 1,0000 0,8501 0,6097 0,9988 0,7695 0,5493 0,9949 0,3847 0,2745 0,9944 0,0441 0,0310 HVTH: PHAN CHÂU NAM Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB Kiểm tra kết dùng PP Newton Raphson V(pu) p(pu) q(pu) 0,9909 0,5632 0,3816 0,9878 0,3610 0,2371 0,9849 0,3518 0,2313 0,9821 0,3426 0,2254 0,9792 0,3424 0,2253 0,9787 0,2966 0,1952 0,9779 0,2366 0,1602 0,9779 0,1765 0,1252 0,9774 0,1764 0,1251 0,9771 0,1753 0,1245 0,9766 0,0613 0,0435 0,9766 0,0560 0,0400 0,9766 0,0560 0,0400 0,9764 0,0280 0,0200 0,9762 0,0280 0,0200 0,9762 0,0140 0,0100 0,9761 0,0915 0,0652 1,0000 0,0655 0,0466 1,0000 0,0395 0,0280 0,9998 0,0395 0,0280 0,9998 0,0395 0,0280 0,9997 0,0395 0,0280 0,9994 0,0255 0,0180 0,9991 0,0060 0,0040 0,9990 0,1857 0,1292 1,0000 0,1597 0,1106 0,9998 0,1337 0,0920 0,9997 0,1337 0,0920 0,9996 0,1097 0,0750 0,9996 0,0856 0,0579 0,9989 0,0844 0,0569 0,9987 0,0844 0,0569 0,9986 0,0784 0,0526 0,9986 0,0784 0,0526 0,9985 0,0392 0,0263 0,9985 0,8507 0,6111 1,0000 0,8501 0,6097 0,9988 0,7695 0,5493 0,9949 0,3847 0,2745 0,9944 0,0441 0,0310 Trang 94 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Nút Nhánh 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 Khảo sát SVC V(pu) p(pu) q(pu) 0,9980 0,0036 0,0027 0,9980 1,8447 1,2759 0,9942 1,8340 1,2691 0,9910 1,7989 1,2457 0,9866 1,7665 1,2242 0,9824 1,7190 1,2082 0,9604 1,6956 1,2004 0,9496 1,6865 1,1974 0,9454 1,5763 1,1223 0,9405 1,5629 1,1155 0,9333 0,3188 0,2274 0,9330 0,2867 0,2043 0,9326 0,2860 0,2040 0,9307 0,0590 0,0420 0,9302 0,0360 0,0260 0,9909 0,0180 0,0130 0,9909 0,0560 0,0400 0,9875 0,0280 0,0200 0,9875 QC = 6.7374MVAr Chương 5: Giải tích HTĐ hình tia dùng PP LFB Kiểm tra kết dùng PP Newton Raphson V(pu) p(pu) q(pu) 0,9979 0,0036 0,0027 0,9979 1,8447 1,2759 0,9941 1,8340 1,2691 0,9909 1,7989 1,2457 0,9866 1,7665 1,2242 0,9823 1,7190 1,2082 0,9603 1,6956 1,2004 0,9495 1,6865 1,1974 0,9453 1,5763 1,1223 0,9404 1,5629 1,1155 0,9332 0,3188 0,2274 0,9329 0,2867 0,2043 0,9325 0,2860 0,2040 0,9307 0,0590 0,0420 0,9301 0,0360 0,0260 0,9908 0,0180 0,0130 0,9908 0,0560 0,0400 0,9874 0,0280 0,0200 0,9874 5.5 NHẬN XÉT: - Đối với tốn phân bố cơng suất (PBCS) khơng có tham gia thiết bị FACTS: thời gian hội tụ dùng phương pháp LFB nhanh nhiều so với phương pháp Newton Raphson - Đối với tốn PBCS có tham gia TCSC SVC: thuật toán LFB cho ta kết xác, phương pháp đơn giản dể hiểu - Nguyên tắc thuật tốn LFB có tham gia TCSC hay SVC điều khiển giá trị điện kháng hay công suất phản kháng vị trí đặt thiết bị cho điện áp ngõ có giá trị theo yêu cầu - Do hạn chế mặt thời gian đồng thời chủ yếu tìm hiểu giải thuật phương pháp LFB nên chương chúng tơi trình bày toán khảo sát thiết bị FACTS chế độ xác lặp, khơng xét tốn tối ưu vị trí, xác định số lượng hay loại thiết bị FACTS HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 95 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 6: Tổng kết hướng phát triển đề tài CHƯƠNG TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 TỔNG KẾT 6.1.1 TĨM TẮT Luận văn trình bày vấn đề sau: Chương - Tổng quan đề tài áp dụng giải thuật phân bố công suất dựa sở dịng cơng suất nhánh (LFB) giải tích hệ thống điện phân phối hình tia - Tóm tắt số báo đăng đề tài phân bố cơng suất lưới điện có FACTS khơng có FACTS Đưa nhận xét, đánh giá hướng tiếp cận đề tài - Nêu điểm đề tài - Tóm tắt kết đạt sau trình nghiên cứu Chương - Trình bày tổng quan cấu tạo nguyên lý hoạt động điều khiển FACTS hệ thống điện, bao gồm thiết bị: SVC, TCSC, STATCOM, UPFC Chương - Giới thiệu tổng quan hệ thống điện phân phối - Mơ hình hố phần tử hệ thống điện Chương - Trình bày giải thuật phương pháp phân bố công suất sử phổ biến thời gian qua (phương pháp Gauss Seidel Newton Raphson) - Các biểu thức tính tổn thất điện loại phụ tải khác Chương Trong chương này, chúng tơi trình bày ứng dụng giải thuật phân bố cơng suất dựa sở dịng cơng suất nhánh (LFB) vào tốn phân bố cơng suất mạng phân phối hình tia, nội dung cụ thể sau: - Mở đầu việc trình bày tổng quan mơ hình phân bố cơng suất dùng thuật toán LFB (Line Flow Based) HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 96 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 6: Tổng kết hướng phát triển đề tài - Nguyên tắc để lập sơ đồ graph cho mạng điện, bao gồm: cách đánh số nút số nhánh - Nguyên tắc thành lập ma trận liên thuộc phương trình thuật tốn LFB - Cách giải tốn phân bố dùng thuật tốn LFB có khơng có tham gia thiết bị FACTS (cụ thể TCSC SVC) - Áp dụng mơ hình phân bố công suất LFB vào hệ thống điện mẫu từ đơn giản đến phức tạp: mạng nút IEEE 69 nút (khi có khơng có tham gia thiết bị TCSC SVC) - Đưa nhận xét so sánh kết thực phương pháp LFB với phương pháp Newton Raphson nghiên cứu trước Chương - Tóm tắt, kết luận chung hướng phát triển đề tài 6.1.2 ĐÁNH GIÁ Luận văn trình bày có hệ thống, dẫn dắt toán từ đơn giản đến phức tạp, toán cụ thể so sánh, nhận xét, đánh giá với nhiều nguồn tài liệu khác để khẳng định tính xác tin cậy kết đạt luận văn Chúng ta dể dàng giải tốn phân bố cơng suất dùng thuật toán LFB hệ thống điện phân phối hình tia có khơng có tham gia thiết bị FACTS phương pháp đơn giản dể hiểu Mặc dù luận văn áp dụng vào giải toán cho mạng điện IEEE 69 nút, nhiên với giải thuật đưa không bị hạn chế số lượng nút hay tốn có cấu trúc phức tạp có nhiều nút loại biến điều khiển Do hạn chế thời gian, kiến thức khối lượng tìm hiểu, tính tốn, luận văn chúng tơi tập trung nghiên cứu giải thuật LFB số thiết bị FACTS có khả ứng dụng thực tế thiết bị bù dọc TCSC thiết bị bù ngang SVC Chưa thực thiết bị FACTS cịn lại Ngồi luận văn đưa giải thuật tính tốn cho toán xác định dung lượng điều khiển FACTS chế độ xác lập, mà khơng có phần xác định vị trí, loại HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 97 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Chương 6: Tổng kết hướng phát triển đề tài số lượng thiết bị FACTS Các vấn đề hạn chế luận văn mục tiêu hướng tới nghiên cứu tiếp sau Một hạn chế khác luận văn nghiên cứu cho hệ thống điện cân sử dụng mơ hình hệ thống pha ba pha cân mà chưa đưa mơ hình tính tốn mạng điện bất đối xứng 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Từ kết đạt ưu khuyết điểm luận văn nêu đưa hướng phát triển đề tài: - Giải toán tối ưu phân bố công suất cho UPFC điều khiển FACTS khác - Tính tốn phân bố cơng suất cho mạng điện bất đối xứng - Phát triển tiếp tốn xác định số lượng, vị trí, dung lượng chủng loại thiết bị FACTS tối ưu mạng điện 6.3 LỜI KẾT Với khoảng thời gian ngắn ngủi, vừa thu thập liệu vừa xây dựng chương trình nên chưa bao quát hết vấn đề liên quan đến tốn phân bố cơng suất mạng phân phối hình tia với tham gia thiết bị FACTS Chúng tơi hy vọng thiếu sót luận văn người đọc cảm thông, chia sẻ giúp đỡ để chúng tơi bổ sung, hoàn chỉnh tương lai Xin chân thành cảm ơn! HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 98 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Phụ lục PHỤ LỤC Thông số đường dây phụ tải mạng điện mẫu IEEE 69 cho bảng sau: Nút đầu Nút cuối r (Ω) x (Ω) P (MW) Q (MVAr) 0,0005 0,0012 0 0,0005 0,0012 0 0,0015 0,0036 0 0,0251 0,0294 0 0,366 0,1864 2,6 2,2 0,3811 0,1941 40,4 30 0,0922 0,047 75 54 0,0493 0,0251 30 22 10 0,819 0,2707 28 19 10 11 0,1872 0,0619 145 104 11 12 0,7114 0,2351 145 104 12 13 1,03 0,34 5,5 13 14 1,044 0,345 5,5 14 15 1,058 0,3496 0 15 16 0,1966 0,065 45,5 30 16 17 0,3744 0,1238 60 35 17 18 0,0047 0,0016 60 35 18 19 0,3276 0,1083 0 19 20 0,2106 0,0696 0,6 20 21 0,3416 0,1129 114 81 21 22 0,014 0,0046 5,3 3,5 22 23 0,1591 0,0526 0 23 24 0,3463 0,1145 28 20 24 25 0,7488 0,2475 0 25 26 0,3089 0,1021 14 10 26 27 0,1732 0,0572 14 10 28 0,0044 0,0108 26 18,6 28 29 0,064 0,1565 26 18,6 29 30 0,3978 0,1315 0 30 31 0,0702 0,0232 0 31 32 0,351 0,116 0 32 33 0,839 0,2816 14 10 33 34 1,708 0,5646 19,5 14 34 35 1,474 0,4873 36 0,0044 0,0108 26 18,55 HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 98 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Phụ lục Nút đầu Nút cuối r (Ω) x (Ω) P (MW) Q (MVAr) 36 37 0,064 0,1565 26 18,55 37 38 0,1053 0,123 0 38 39 0,0304 0,0355 24 17 39 40 0,0018 0,0021 24 17 40 41 0,7283 0,8509 1,2 41 42 0,31 0,3623 0 42 43 0,041 0,0478 4,3 43 44 0,0092 0,0116 0 44 45 0,1089 0,1373 39,22 26,3 45 46 0,0009 0,0012 39,22 26,3 47 0,0034 0,0084 0 47 48 0,0851 0,2083 79 56,4 48 49 0,2898 0,7091 384,7 274,5 49 50 0,0822 0,2011 384,7 274,5 51 0,0928 0,0473 40,5 28,3 51 52 0,3319 0,1114 3,6 2,7 53 0,174 0,0886 4,35 3,5 53 54 0,203 0,1034 26,4 19 54 55 0,2842 0,1447 24 17,2 55 56 0,2813 0,1433 0 56 57 1,59 0,5337 0 57 58 0,7837 0,263 0 58 59 0,3042 0,1006 100 72 59 60 0,3861 0,1172 0 60 61 0,5075 0,2585 1244 888 61 62 0,0974 0,0496 32 23 62 63 0,145 0,0738 0 63 64 0,7105 0,3619 227 162 64 65 1,041 0,5302 59 42 11 66 0,2012 0,0611 18 13 66 67 0,0047 0,0014 18 13 12 68 0,7394 0,2444 28 20 68 69 0,0047 0,0016 28 20 HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 99 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ping Yan and Arun Sekar, “A New Approach to Security-Constrained Optimal Power Flow Analysis”, 2001 IEEE [2] Ping Yan and Arun Sekar, “Analysis of Radial Distribution Systems With Embedded Series FACTS Devices Using a Fast Line Flow Based Algorithm”, IEEE transactions on power systems, vol 20, no 4, november 2005 [3] Ping Yan and Arun Sekar, “Steady-state analysis of power system having multiple FACTS devices using line-flow-based equations”, IEEE Proc.-Gener Transm Distrib., Vol 152, No 1, January 2005 [4] Guang Ya Yang, Geir Hovland, Rajat Majumder and Zhao Yang Dong, “Optimal TCSC Placement Based on Line Flow Equations via Mixed-Integer Linear Programming”, School of Information Technology & Electrical Engineering, The University of Queensland, St Lucia, Brisbane QLD 4072, Australia [5] Guang Ya Yang, “Applying advanced methods to power system planning studies”, The University of Queensland in October 2008 [6] H M Khodr, J Pereira and M A Matos, “Distribution Optimal Power Flow” [7] JEN-HAO TENG, “A Network-Topology-based Three-Phase Load Flow for Distribution Systems”, Department of Electrical Engineering, I-Shou University, Kaohsiung, Taiwan, R.O.C., August 16, 1999 [8] S.Prabhakar Karthikeyan & I Jacob raglend, Pallerlamudi Pratyusha and D.P Kothari, “A Novel Technique for Distribution System Feeder reconfiguration”, December 2008 [9] K Vinoth Kumar, M.P Selvan, “A Simplified Approach for Load Flow Analysis of Radial Distribution Network” [10] Y Zhu and K Tomsovic, “Adaptive Power Flow Method for Distribution Systems with Dispersed Generation”, School of EECS, Washington State University, Pullman, WA 99164-2752 [11] RM Saloman Danaraj, Shankarappa F Kodad and and Tulsi Ram Das “An algorithm for radial distribution power flow in Complex mode including voltage controlled buses”, Aurora’s Technological Research Institute, Andhra Pradesh, Aurora’s HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 100 GVHD: HỒ VĂN HIẾN Tài liệu tham khảo Engineering College, Bhongir, Andhra Pradesh, JNT University, Hyderabad, Andhra Pradesh, India, Dec 2007 [12] T.A Short, “electric power distribution handbook” [13] “electric power systems”, books in the ieee press series on power engineering [14] Anthony J Pansini, “Electrical Distribution Engineering” [15] Hong-Tuan Nguyen Vu, “Voltage control with shunt capacitance on radial distribution line with high R/X factor”, electrical Engineer, polytechnic University of HCMC, 1993 [16] Michael Kleinberg, Karen Miu and Chika Nwankpa, “Radial Distribution Power Flow Studies in a Remotely Distributed Environment” Electrical and Computer Engineering, Drexel University, Philadelphia, PA U.S.A [17] Jack Casazza, Frank Delea “Understanding electric power systems” HVTH: PHAN CHÂU NAM Trang 101 ... Chuyên ngành : Thiết Bị Mạng Và Nhà Máy Điện MSHV: 01807287 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS 2- NHIỆM... SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH GVHD: HỒ VĂN HIẾN MỤC LỤC MỤC LỤC GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan .1 1.2... HIẾN MỤC LỤC CHƯƠNG 5: GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA VỚI SỰ THAM GIA CỦA CÁC THIẾT BỊ FACTS 5.1 Giới thiệu .60 5.2 Tổng quan mơ hình phân bố cơng suất dùng thuật toán