Nghiên cứu bù công suất phản kháng và ổn định điện áp cho hệ thống điện 500KV khu vực Miền Bắc Việt Nam giai đoạn 2015 2020 sử dụng statcom

Nghiên cứu bù công suất phản kháng và ổn định điện áp cho hệ thống điện 500KV khu vực Miền Bắc Việt Nam giai đoạn 2015 2020 sử dụng statcom Nghiên cứu bù công suất phản kháng và ổn định điện áp cho hệ thống điện 500KV khu vực Miền Bắc Việt Nam giai đoạn 2015 2020 sử dụng statcom luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI LỆ THỦY NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 500 kV KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2015 - 2020 SỬ DỤNG STATCOM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – Hệ thống điện Hà Nội - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI LỆ THỦY NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 500 kV KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2015 – 2020 SỬ DỤNG STATCOM Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Văn Thịnh Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan viết luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu ý tưởng tác giả khác, có trích dẫn từ nguồn gốc cụ thể Luận văn chưa bảo vệ Hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sĩ chưa công bố phương tiện thơng tin Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm mà tơi cam đoan Hà Nội, ngày 30 tháng 08 năm 2017 Tác giả luận văn i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn xin chân thành cảm ơn tập thể Thầy Cô giáo giảng dạy, truyền đạt tri thức giúp học tập nghiên cứu trình học cao học trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng quản lý khoa học - Đào tạo sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập làm luận văn cao học trường Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Trần Văn Thịnh dành nhiều thời gian công sức hướng dẫn tơi thực hồn thành luận văn Mặc dù thân có cố gắng, song với kiến thức hạn chế thời gian có hạn, luận văn chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận bảo thầy, cơ, góp ý bạn bè đồng nghiệp nhằm bổ sung hoàn thiện luận văn Xin trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH .vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .x LỜI MỞ ĐẦU Chương PHẢN TÍCH VÀ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP HỆ THỐNG ĐIỆN.5 1.1 Ổn định điện áp hệ thống điện 1.2 Các giới hạn ổn định hệ thống điện .7 1.2.1 Giới hạn điện áp .8 1.2.2 Giới hạn nhiệt 1.2.3 Giới hạn ổn định 1.3 Cơ sở kiến thức điều khiên hệ thống điện 13 1.4 Kết luận chương I 16 Chương TỔNG QUAN VỀ FACTS VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 17 2.1 Tổng quan thiết bị facts 17 2.1.1 Công nghệ FACTS .17 2.1.2 Lý thuyết FACTS .18 2.1.3 Lợi ích sử dụng thiết bị FACTS .20 2.1.4 Phân loại thiết bị FACTS 21 2.1.5 Mơ hình điều khiển FACTS 24 2.2 Tổng quan STATCOM 24 2.2.1 Các hệ bù công suất phản kháng .26 2.2.2 Chức ứng dụng STATCOM 27 2.3 Tổng quan công suất phản kháng 27 2.3.1 Giới thiệu chung 27 2.3.2 Hiệu việc bù công suất phản kháng 28 2.4 Các phương pháp bù công suất phản kháng 29 2.4.1 Các thiết bị bù công suất phản kháng 29 2.5 Một số thiết bị bù FACTS 29 iii 2.5.1 Bộ bù tĩnh (SVC) 30 2.5.2 Bộ điều khiển trào lưu công suất hợp (UPFC) .30 2.5.3 Bộ bù đồng tĩnh nối tiếp (SSSC) .31 2.5.4 Bộ bù tụ mắc nối tiếp điều khiển thyristor (TCSC) 32 2.5.5 Bộ bù đồng tĩnh (STATCOM) 32 2.6 Nguyên lý bù hệ thống điện .33 2.6.1 Bù nối tiếp .34 2.6.2 Bù song song 35 2.7 Kết luận 37 Chương ỨNG DỤNG STATCOM VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỂ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP .38 3.1 Đặt vấn đề 38 3.2 Cấu trúc nguyên lý hoạt động STATCOM 38 3.2.1 Chức statcom 38 3.2.2 Cấu trúc STATCOM 39 3.2.3 Nguyên lý hoạt động STATCOM 40 3.2.4 Các đặc tính STATCOM 43 3.2.huật điều khiển STATCOM 44 3.2.7 Vấn đề phát sinh sóng hài biện pháp khắc phục 46 3.2.8 Sơ đồ khối điều khiển STATCOM 49 3.3 Hệ thống điều khiển STATCOM 50 3.4 Các yếu tố quan trọng nghiên cứu thiết kế 51 3.5 Kết luận chương .52 Chương SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG ĐỘNG CỦA STATCOM VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN 53 4.1 Giới thiệu phần mềm mô 53 4.1.1 Giới thiệu phần mềm MATLAB 53 4.1.2 Simulink 54 4.2 Thành phần mô khối chức điều khiển STATCOM 59 4.2.1 Khối hệ thống đo lường (Measurement System) 59 4.2.2 Khối vịng khố pha (Phase Locked Loop-PLL) 60 iv 4.2.3 Khối hiệu chỉnh điện áp (Voltage Regulator) .62 4.2.4 Khối cân điện áp DC (DC Balance Regulator) 62 4.2.5 Khối tính tốn dịng Iq giới hạn chọn Iqref .63 4.2.6 Khối hiệu chỉnh dòng ( current Ragulator) 64 4.2.7 phát xung kích điều khiển (Firing Pulses Generator) 64 4.3 Mô kết đáp ứng động STATCOM lưới điện 500kV Miền Bắc ba nút 67 4.3.1 Sơ đồ đơn tuyến mơ hình nghiên cứu 67 4.3.2 Mơ hình mơ 67 4.3.3 Mạch điều khiển điều khiển STATCOM 68 4.3.5 Phân tích đường đặc tính 76 4.4 Kết luận 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .90 TÀI LIỆU THAM KHẢO .92 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Phân loại ổn định hệ thống điện Hình 1.2: Các đường cong P-V khơng có bù, có bù song song Hình 1.3a: Hệ thống điện .9 Hình 1.3b : Đường cong cơng suất-góc 10 Hình 1.4: Sự thay đổi góc hệ thống ổn định độ (a) hệ thống ổn định (b) 11 Hình 1.5: Độ thay đổi HT ổn định dao động bé (a), HT ổn định dao động (b), HT ổn định (c) .12 Hình 1.6: Giới hạn vận hành đường dây theo mức điện áp 13 Hình 1.7: Mơ hình đơn gản hệ thống hình tia hai 14 Hình 2.1: Đường khơng có tổn thất 19 Hình 2.2: Bù nối tiếp .20 Hình 2.3 Ứng dụng FACTS tụ bù nối tiếp 21 Hình 2.4: Ứng dụng FACTS thiết bị bù song song 23 Hình 2.5: Bộ điều khiển bù tĩnh SVC bù đồng STATCOM .24 Hình 2.6: Mạch điện tương đương statcom 26 Hình 2.7: Sơ đồ cấu trúc SVC .30 Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc UPFC 31 Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc SSSC .31 Hình 2.10: Sơ đồ cấu trúc TSCS .32 Hình 2.11: Sơ đồ cấu trúc statcom 32 Hình 2.12: Mơ hình hệ thống truyền tải điện 33 Hình 2.13: Giản đồ pha đường cơng suất- góc tương ứng .33 Hình 2.14: a) Mơ hình đường dây truyền tải có bù nối tiếp; b) Giản đồ pha; c)Đường cong công suất – góc pha .35 Hình 2.15: Hệ thống truyền tải điện có bù song song 36 Hình 3.1: Cấu trúc STATCOM 40 Hình 3.2: Nguyên lý hoạt động STATCOM .40 Hình 3.3: Nguyên lý bù bù tích cực 41 Hình 3.4: Trạng thái hấp thụ công suất phản kháng bù .42 Hình 3.5: Trạng thái phát cơng suất phản kháng bù 42 vi Hình 3.6: Đặc tính V-I STATCOM 43 Hình 3.7: Đặc tính V-Q STATCOM .44 Hình 3.8: Hình 3.8: Dạng sóng FFS minh họa 45 Hình 3.9: Dạng sóng FFS minh họa 45 Hình 3.10: Dạng sóng PWM minh họa 46 Hình 3.11: Sơ đồ sợi STATCOM với VSC 48 xung .47 Hình 3.12: Dạng sóng dịng điện điện áp đầu với STATCOM 48 xung phát công suất phản kháng 48 Hình 3.13: Sơ đồ khối thông thường hệ thống điều khiển STATCOM 49 Hình 3.14: Hệ thống điều khiển STATCOM 51 Hình 4.1: Màn hình khởi động Matlab 53 Hình 4.2: Biểu tượng Simulink Matlab 54 Hình 4.3: Cửa sổ hiển thị thư viện Simulink 54 Hình 4.4: Cửa sổ làm việc Simulink 55 Hình 4.5: Các khối thư viện Simulink 55 Hình 4.6: Thư viện SimPowerSystems 57 Hình 4.7: Thư viện khối nguồn SimPowerSystems .57 Hình 4.8: Các thành phần SimPowerSystems 58 Hình 4.8: Sơ đồ khối mạch điều khiển STATCOM 48 xung 59 Hình 4.9: Sơ đồ khối khối hệ thống đo lường 60 Hình 4.10: Khối vịng khóa pha (PLL) 61 Hình 4.11: Khối hiệu chỉnh điện áp .62 Hình 4.12: Khối hiệu chỉnh cân điện áp DC .62 Hình 4.13: Khối tính tốn dịng Iq giới hạn chọn Iqref .63 Hình 4.14: Khối hiệu chỉnh dịng ( Current Ragulator) 64 Hình 4.15: Khối phát xung kích điều khiển 65 Hình 4.16: Bốn cầu Bridge 1Y,Bridge 1D,Bridge 2Y, Bridge 2D 65 Hình 4.17: Mạch logic phát xung điều khiển 66 Hình 4.8 Sơ đồ đơn tuyến kết nối STATCOM với HTĐ 500kV Miền Bắc ba nút 67 Hình 4.9 Mơ hình mơ 68 vii Hình 4.10a: Thơng số cài đặt nguồn hệ thống trường hợp mô điện áp nguồn giảm đột ngột 70 Hình 4.10b: Thơng số cài đặt nguồn hệ thống trường hợp mô điện áp nguồn tăng đột ngột 70 Hình 4.11: Hộp thoại thiết lập tham số cho nguồn điện Sơn La 71 Hình 4.12: Hộp thoại thiết lập tham số cho nguồn điện Quảng Ninh 71 Hình 4.13: Hộp thoại thiết lập tham số cho nguồn điện Hịa Bình .72 Hình 4.14: Hộp thoại thiết lập tham số cho đường dây L1 72 Hình 4.15: Hộp thoại thiết lập tham số cho đường dây L2 73 Hình 4.16: Hộp thoại thiết lập tham số cho nđường dây L3 73 Hình 4.17: Hộp thoại thiết lập tham số cho nđường dây L4 74 Hình 4.18: Hộp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào trạm Sơn La .74 Hình 4.20: Hộp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào trạm Quảng Ninh .75 Hình 4.21: Thay đổi thơng số cài đặt điều khiển STATCOM 76 Hình 4.22: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM tăng điện áp nguồn ngắt STATCOM khỏi lưới 77 Hình 4.23: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim 77 Hình 4.24: Kết đáp ứng cơng suất phản kháng Q(MVAR) 77 Hình 4.25: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref 77 Hình 4.25: Kết biến đổi điện áp DC .78 Hình 4.26: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM giảm điện áp nguồn ngắt STATCOM khỏi lưới 78 Hình 4.27: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim 79 Hình 4.28: Kết đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) 79 Hình 4.29: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref 79 Hình 4.30: Kết biến đổi điện áp DC .79 Hình 4.31: Thay đổi thông số cài đặt điều khiển STATCOM 80 Hình 4.32: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM tăng điện áp nguồn STATCOM hoạt động 81 Hình 4.34: Kết đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) 81 Hình 4.35: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref 81 viii Biểu đồ hình 4.26 thể diễn biến điện áp DC (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống thay đổi Vmeas (pu) Hình 4.25: Kết biến đổi điện áp DC  Trường hợp mô điện áp nguồn giảm đột ngột: Quan sát đường đặc tính thu hình 4.26 Nếu khơng có STATCOM, Từ đường cong (Hình 4.27) ta thấy rằng: sau đóng điện hệ thống điện xảy độ nên dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) thay đổi lớn Tại thời điểm 0.13s điện áp nguồn giảm xuống 6% (tương ứng Vmeas = 0.955pu), ta quan sát thấy lúc STATCOM không hoạt động nên điện áp B1 tương ứng 0.97pu (Hình 4.29), khơng có thành phần bù dòng điện từ statcom nên thấy dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) thay đổi (biểu đồ hình 4.27), cơng suất phản kháng Q = MVAR (biểu đồ hình 4.28) Hình 4.26: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM giảm điện áp nguồn ngắt STATCOM khỏi lưới 78 Biểu đồ hình 4.27 hiển thị tín hiệu điện áp thứ cấp tạo chuyển đổi VaSec(pu) (đường cong màu vàng) với điện áp sơ cấp Va(pu) (đường cong màu tím) dịng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) Hình 4.27: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim Biểu đồ hình 4.28 thể đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống Vmes thay đổi Hình 4.28: Kết đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) Biểu đồ hình 4.29 hiển thị tín hiệu điện áp tham chiếu Vref (pu) (đường cong màu tím) với điện áp đo lường thứ tự dương Vmeas (pu) STATCOM (đường cong màu vàng) Hình 4.29: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref Biểu đồ hình 4.26 thể diễn biến điện áp DC (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống thay đổi Vmeas (pu) Hình 4.30: Kết biến đổi điện áp DC Như vậy, hai trường hợp, điện áp nguồn B1 không đạt giá trị điện áp yêu cầu STATCOM 79 4.3.5.2 Khảo sát tác động STATCOM điện áp nguồn thay đổi Cài đặt thông số điều khiển STATCOM, hình 4.31 đây: Hình 4.31: Thay đổi thơng số cài đặt điều khiển STATCOM  Trường hợp mô điện áp nguồn tăng đột ngột: Quan sát đường đặc tính hình 4.32: có STATCOM, Từ đường cong (Hình 4.32) ta thấy rằng: sau đóng điện hệ thống điện xảy độ nên dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) thay đổi lớn Tại thời điểm 0.13s điện áp nguồn tăng lên 3.5% (tương ứng Vmeas = 1.045p), STATCOM phản ứng cách hút lượng công suất phản kháng 50 MVAR (biểu đồ hình 4.34), điện áp B1 tăng ổn định mức 1,02pu (Hình 4.35) so với khơng có STATCOM tác động 1.04pu (Hình 4.25), có thành phần bù dịng điện từ statcom nên thấy dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) ổn định (biểu đồ hình 4.33) 80 Hình 4.32: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM tăng điện áp nguồn STATCOM hoạt động Biểu đồ hình 4.33 hiển thị tín hiệu điện áp thứ cấp tạo chuyển đổi VaSec(pu) (đường cong màu vàng) với điện áp sơ cấp Va(pu) (đường cong màu tím) dịng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) Hình 4.33: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim Biểu đồ hình 4.34 thể đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống Vmes thay đổi Hình 4.34: Kết đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) Biểu đồ hình 4.35 hiển thị tín hiệu điện áp tham chiếu Vref (pu) (đường cong màu tím) với điện áp đo lường thứ tự dương Vmeas (pu) STATCOM (đường cong màu vàng) Hình 4.35: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref 81 Biểu đồ hình 4.36 thể diễn biến điện áp DC (đường cong màu vàng) ki điện áp hệ thống thay đổi Vmeas (pu) Hình 4.36: Kết biến đổi điện áp DC  Trường hợp mô điện áp nguồn giảm đột ngột: Quan sát đường đặc tính hình 4.37: Khi có STATCOM, Từ đường cong (Hình 4.37) ta thấy rằng: sau đóng điện hệ thống điện xảy độ nên dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) thay đổi lớn Tại thời điểm 0.13s điện áp nguồn giảm xuống 6% (tương ứng Vmeas = 0.955pu), STATCOM phản ứng cách chuyển từ tính cảm sang tính dung bù cơng suất phản kháng lên hệ thống lượng 40 MVAR (hình 4.39), điện áp B1 giảm giảm mức 0.99pu (hình 4.50) so với khơng có STATCOM tác động 0.97pu (Hình 4.29), có thành phần bù dịng điện từ statcom nên thấy dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) ổn định (biểu đồ hình 4.33) Hình 4.37: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM giảm điện áp nguồn STATCOM hoạt động 82 Biểu đồ hình 4.38 hiển thị tín hiệu điện áp thứ cấp tạo chuyển đổi VaSec(pu) (đường cong màu vàng) với điện áp sơ cấp Va(pu) (đường cong màu tím) dịng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) Hình 4.38: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim Biểu đồ hình 4.39 thể đáp ứng cơng suất phản kháng Q(MVAR) (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống Vmes thay đổi Hình 4.39: Kết đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) Biểu đồ hình 4.40 hiển thị tín hiệu điện áp tham chiếu Vref (pu) (đường cong màu tím) với điện áp đo lường thứ tự dương Vmeas (pu) STATCOM (đường cong màu vàng) Hình 4.40: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref Biểu đồ hình 4.41 thể diễn biến điện áp DC (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống thay đổi Vmeas (pu) Hình 4.41: Kết biến đổi điện áp DC Vậy hai trường hợp tăng giảm đột ngột điện áp nguồn nhờ tác động STATCOM điện áp hệ thống đạt giá trị ổn định mong muốn 4.3.5.3 Khảo sát tác động STATCOM điện áp nguồn thay đổi lưới thực tế Cài đặt thông số điều khiển STATCOM, hình 4.42 đây: Khối sử dụng để mơ hình điện áp hệ thống tương đương 25 kV, tần số 50Hz Cụ thể: 83 - Tại thời điểm ban đầu, sau thời gian độ khoảng 0.05s, điện áp nguồn mô 1.01 pu để giữ cho STATCOM ban đầu không hoạt động - Tại thời điểm 0.1s, giảm điện áp nguồn xuống 6% (tương ứng 0.955pu), thời điểm 0.2s, tăng điện áp nguồn lên 3.5% (tương ứng 1.045pu) - Tại thời điểm 0.3s, đưa điện áp nguồn trở lại giá trị ban đầu (1.01pu) Để đạt giả thiết mô thay đổi điện áp trên, thông số cài đặt khối cho hình 4.42 Hình 4.42: Thay đổi thông số cài đặt điều khiển STATCOM Nhấn đúp chuột vào khối signals & Scope chạy mơ đáp ứng động tín hiệu ngõ STATCOM 84 Chạy mơ nhìn vào cửa sổ tín hiệu đáp ứng ngõ thể sau: Hình 4.43: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM Biểu đồ hình 4.44 hiển thị tín hiệu điện áp thứ cấp tạo chuyển đổi VaSec(pu) (đường cong màu vàng) với điện áp sơ cấp Va(pu) (đường cong màu tím) dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) Hình 4.44: Kết đáp ứng điện áp VaSec, Va IaPrim Biểu đồ hình 4.45 thể đáp ứng công suất phản kháng Q(MVAR) (đường cong màu vàng) điện áp hệ thống Vmes thay đổi Hình 4.45: Kết đáp ứng cơng suất phản kháng Q(MVAR) Biểu đồ hình 4.46 hiển thị tín hiệu điện áp tham chiếu Vref (pu) (đường cong màu tím) với điện áp đo lường thứ tự dương Vmeas (pu) STATCOM (đường cong màu vàng) 85 Hình 4.46: Kết đáp ứng điện áp Vmes Vref Biểu đồ hình 4.47 thể diễn biến điện áp DC (đường cong màu vàng) ki điện áp hệ thống thay đổi Vmeas (pu) Hình 4.47: Kết biến đổi điện áp DC Biểu đồ hình 4.48 hiển thị tín hiệu dịng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu) (đường cong màu tím) với dịng điện phản kháng Iq (pu) (đường cong màu vàng) Hình 4.48: Kết biến đổi dòng điện Iq - Iqref Biểu đồ hình 4.49 thể diễn biến góc kích alpha (đường cong màu vàng) Hình 4.49: Kết biến đổi góc kích alpha 86 Biểu đồ hình 4.50 thể diễn biến cơng suất thực P (đường cong màu vàng), công suất phản kháng Q (đường cong màu tím) hệ thống xảy cố Hình 4.50: Kết biến đổi công suất PQ hệ thống Ta nhận thấy ban đầu đóng điện hệ thống điện xảy độ nên dòng điện sơ cấp IaPrim (đường cong màu xanh) thay đổi lớn hình 4.44) Tại tời điểm t = 0.09s hệ thống ổn định, điện áp DC 19,3kV (biểu đồ hình 4.47) Tại thời điểm t = 0.13s điện áp hệ thống đột ngột giảm xuống Vmeas = 0.955pu (biểu đồ hình 4.46), STATCOM phản ứng cách chuyển từ tính cảm sang tính dung bù công suất phản kháng lên hệ thống lượng 60MVAR (biểu đồ hình 4.45) tương ứng điện áp nguồn DC tăng lên 19,7kV (biểu đồ hình 4.47) Tại thời điểm t = 0.22s điện áp hệ thống đột ngột tăng lên Vmeas = 1.04pu (biểu đồ hình 4.46), STATCOM phản ứng cách hút lượng cơng suất phản kháng 60MVAR (biểu đồ hình 4.45), tương ứng điện áp nguồn DC giảm VDC = 19kV (biểu đồ hình 4.47) Tại thời điểm t = 0.32s điện áp hệ thống lại giảm xuống Vmeas = 1.009pu) STATCOM phản ứng cách chuyển từ tính cảm sang tính dung bù cơng suất phản kháng lên hệ thống lượng 60MVAR (biểu đồ hình 4.45) tương ứng điện áp nguồn DC tăng lên 19,3kV (biểu đồ hình 4.47), điện áp hệ thống trì mức 1.01pu đến kết thúc mơ Quan sát biểu đồ hình 4.48 ta thấy tương ứng với thời điểm mà STATCOM bù công suất phản kháng lên hệ thống dịng ngang trục Iq tăng lên, thời điểm STATCOM bù công suất phản kháng tới mức 60MVAR dịng Iq đạt đến giá trị 0.05pu Tại tời điểm STATCOM thay đổi chế độ làm việc Iq có biên độ tăng giảm thay đổi theo 87 4.3.5.4 Khảo sát tác động STATCOM đưa khối điện áp lập trình (programable voltage souce) lên phía nguồn Hịa Bình 4.3.5.4.1 Mơ hình mơ Hình 4.51: Mơ hình mơ 4.3.5.4.2 Kết mô đáp ứng động STATCOM Nhấp đúp chuột vào khối Signals & Scopes chạy mô đáp ứng động tín hiệu ngõ STATCOM Chạy mơ ta có kết tín hiệu đáp ứng ngõ sau: Hình 4.52: Kết đáp ứng tín hiệu ngõ STATCOM 88 Từ biểu đồ hình 4.52 ta quan sát thấy tương tự trường hợp ta đặt nguồn NMĐ Sơn La (hình 4.9), ta đặt nguồn điện áp thay đổi NMĐ khác hệ thống điện, cụ thể NMĐ Hịa Bình (hình 4.51) STATCOM đáp ứng yêu cầu ổn định điện áp bù công suất phản kháng lưới điện 500kV (biểu đồ hình 4.52), thỏa mãn yêu cầu đề tài đặt 4.4 Kết luận Qua chế độ mô hệ thống, Các kết mô cho ta thấy STATCOM đáp ứng cách nhanh nhạy chế độ nhu cầu bù công suất phản kháng cho hệ thống (hoặc hút công suất phản kháng từ hệ thống) có thay đổi điện áp hệ thống cách đột ngột Điều cần thiết, áp dụng vào vận hành hệ thống truyền tải điện việt Nam nhằm nâng cao ổn định điện áp nâng cao khả truyền tải cho hệ thống điện 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Công suất phản kháng loại công suất loại bỏ lưới điện cần thiết cho thiết bị điện động điện, máy biến áp, nhiên công suất phản kháng gây sụt áp đường dây tổn thất công suất đường truyền… Vấn đề đặt ta cần có biện pháp bù cơng suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng Bù công suất phản kháng giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng điện cung cấp cho phép giảm tổn thất Điều dẫn đến giảm công suất phát đầu nguồn, giảm vốn đầu tư xây dựng mạng điện, giảm tải đường dây máy biến áp, làm cho tuổi thọ chúng dài Sử dụng cấu hình STATCOM để ổn định điện áp bù công suất phản kháng cho lưới điện 500kV khu vực Miền Bắc, giai đoạn 2015 – 2020 Việc tính tốn vị trí dung lượng bù tối ưu cho lưới cụ thể phức tạp, khối lượng tính tốn lớn phải lặp lại nhiều lần cần phải có hỗ trợ máy tính có phần phềm thiết kế phù hợp Trong thực tế có nhiều phần mềm để xác định dung lượng vị trí bù hợp lý Sử dụng phần mềm MATLAB để áp dụng mô thiết bị bù đồng tĩnh STATCOM lên hệ thống điện phân phối cách tốt để tính tốn dung lượng bù hợp lý Kiến nghị Luận văn nghiên cứu hiệu đáp ứng động STATCOM lên hệ thống điện, bên cạnh việc sử dụng STATCOM để ổn định điện áp bù công suất phản kháng lên lưới kéo theo hiệu ứng phụ xuất sóng hài bậc cao làm ảnh hưởng xấu tới hệ thống Tuy nhiên Luận văn chưa nghiên cứu cụ thể phương pháp để giảm bớt sóng hài tác dụng lên lưới điện Cùng với phát triển nhanh chóng kinh tế khoa học kỹ thuật, hệ thống điện quốc gia ngày phát triển để đáp ứng nhu cầu trước phát triển lớn mạnh kinh tế xã hội Nguồn điện phải đáp ứng yêu cầu công suất chất lượng Vấn đề quan trọng vận hành hệ thống điện công suất phát phải truyền tải tận dụng cách hiệu nhất, tránh lãng phí mặt kinh tế Tổn hao công suất làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện kinh 90 tế Một biện pháp hữu hiệu giảm tổn hao công suất tiến hành bù công suất phản kháng cho hệ thống điện thiết bị STATCOM hiệu quả, mang lại nhiều lợi ích Hướng phát triển đề tài: - Nghiên cứu chuyên sâu hệ thống điều khiển STATCOM phát triển mơ hình hệ thống điện nhiều nút - Nghiên cứu hiệu ứng phụ thiết bị bù đồng tĩnh STATCOM ảnh hướng xấu tới hệ thống điện biện pháp khắc phục 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lã Văn Út (2010), Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS, Giáo trình mơn học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [2] Lê Văn Doanh, Đặng Văn Đào dịch, Kỹ thuật chiếu sáng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh (2003), Bù công suất phản kháng lưới cung cấp phân phối điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [4] Trần Bách (2005), Lưới điện & Hệ thống điện tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [5] Current Control of Angle Controlled STATCOM: Zhengping Xi, Student Member, IEEE, and Subhashish Bhattacharya, Member, IEEE [6] Three-Level 24-Pulse STATCOM with Pulse Width Control at Fundamental Frequency Switching: Kadagala Venkata Srinivas, Student Member, IEEE and Bhim Singh, Fellow, IEEE [7] Enrique Acha, Vassilios Agelidis, Olimpo Anaya, TJE Miller (2001), Power electronic control in electrical Systems, Newnes [8] Murugesan Kullan, Ranganath Muthu, Jebamalai Benny Mervin, Vijayenthiran Subramanian, Design of DSTATCOM Controller for Compensating Unbalances, Department of Electrical & Electronics Engineering, SSN College of Engineering, Chennai, India [9] How FACTS improve the performance of electrical grid: Rolf Grunbaum, Ake Petersson, Bjom Thorvaldsson (ABB Review 3/2002) [10] Improved statecom model for power flow analysis: Zhiping Yang, chen shen, Maresa L Crow, Lingli Zhang Pg 1121-1126 IEEE-2000 [11] Investigation of voltage regulation stability of static synchronous compensator in power system: Li chum, Jiang Qirong, Xu Jianxin Pg 2642-2647 IEEE- 2000 [12] Modeling STATCOM into power system: H.F.Wang Uiniversity of bath, Bath BA2 7AY, UK 92 ... cao ổn định điện áp hệ thống điện nhiệm vụ cần thiết Trên lý tác giả chọn đề tài ? ?Nghiên cứu bù công suất phản kháng ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kV khu vực Miền Bắc Việt Nam giai đoạn 2015. .. suất tiến hành bù công suất phản kháng cho hệ thống điện Để nâng cao chất lượng điện áp ổn định điện áp cho hệ thống điện có nhiều nghiên cứu việc ứng dụng thiết bị bù công suất phản kháng Tuy nhiên... khiển ổn định hệ thống điện - Chương II: Tổng quan FACTS bù công suất phản kháng - Chương III: Ứng dụng STATCOM vào hệ thống điện để bù công suất phản kháng nâng cao ổn điện áp - Chương IV: Sử dụng