Nghiên cứu quá trình xung và dao động điện áp Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối

Nghiên cứu quá trình xung và dao động điện áp Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối Nghiên cứu quá trình xung và dao động điện áp Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

bộ giáo dục & đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sỹ khoa học nghiên cứu trình xung dao động điện áp - giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới điện phân phối Ngành : HƯ thèng ®iƯn vâ t i Õ n t rung Người hướng dẫn khoa học: TS phan đăng khải Hà Nội - 2006 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Đại học Bách Khoa Hà Nội mục lục Nội dung Trang Lời nói đầu Ch­¬ng 1: Lý thuyết chung trình xung dao động ®iƯn ¸p B 1.1 - Tổng quan trình xung dao động điện ¸p 1.2 - Các trình xung đỉnh nhọn phơ t¶i .5 1.3 - Giá trị tính toán đường ®Ỉc tÝnh xung .13 1.4 - Các đỉnh lồi lõm trình .18 Ch­¬ng 2: Dao động điện áp phương pháp tính toán dao B động điện áp 33 2.1 - Đột biến tăng dao động điện áp .33 2.3 - Tính toán đỉnh xung dao động đồ thị phøc t¹p .50 2.4 - Mô hình hoá thống kê 59 Chương 3: Chất lượng điện áp phương pháp điều chỉnh chất B lượng điện áp - Chương trình tính toán 67 3.1 - ChÊt lượng điện áp 67 B 3.2 - Phương pháp tính toán điều chỉnh chất lượng điện áp .78 B 3.3 - ThuËt to¸n chương trình tính .86 Ch­¬ng 4: Tính toán áp dụng đề xuất số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới ph©n phèi NghƯ An 97 4.1 - Thực trạng lưới phân phối Nghệ An .97 4.2 - Phân tích giải pháp nâng cao chất lượng điện áp đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện áp đường dây 374 E15 Hưng Nguyên 102 Chương 5: Kết luận kiến nghị 114 Tµi liệu tham khảo Phụ lục Tóm tắt luận văn Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 -2- Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ lời nói đầu Nền kinh tế quốc dân ngày phát triển, tốc độ công nghiệp hóa tăng nhanh, ngày đòi hỏi nhiều lượng điện Điều đặt cho hệ thống cung cấp điện nhiệm vụ khó khăn vừa phải thỏa mÃn lượng điện tiêu thụ, vừa phải đảm bảo chất lượng Vì thiết kế vận hành cần phải xét đến vấn đề đảm bảo nâng cao chất lượng điện Đề biện pháp hợp lý để đáp ứng ngày tốt yêu cầu ngày cao điện chất lượng điện đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư vận hành cách kinh tế Đó nhiệm vụ khó khăn, việc nâng cao chất lượng điện lưới phân phối có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện tiêu kinh tế toàn hệ thống cung cấp điện Điện áp tiêu quan trọng chất lượng điện năng, có quan hệ tới nhiều mặt hệ thống cung cấp điện Đặt yêu cầu phải giữ điện áp thích hợp thiết bị tiêu thụ điện, cần phải điều chỉnh chất lượng điện áp cách hiệu Đối với lới điện phân phối, việc đáp ứng yêu cầu chất lượng điện gặp không khó khăn, đặc biệt đường dây lấy qua trạm biến áp trung gian hệ thống điều áp tải Với đề tài Nghiên cứu trình xung dao động điện áp - Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới điện phân phối luận văn mong muốn góp phần nhỏ tìm tòi, nghiên cứu vào việc mô tả trình dao động điện áp, từ đưa tiêu trì chất lượng điện áp lưới phân phối có nhiều cấp điện áp hệ thống điều áp tải trạm trung gian Luận văn bao gồm chương, chương giới thiệu tổng quan vấn đề chung trình xung dao động điện áp, giá trị tính toán đỉnh lồi lõm dao động điện áp Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 Đại học Bách Khoa Hà Nội -3- Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Chương trình bày trình dao động điện áp phương pháp tính toán dao động, từ phương pháp chung đến phương pháp cụ thể Các toán dao động, đề cập tới đột biến tăng, giảm đột ngột trình Chương trình bày chất lượng điện áp, tiêu chất lượng điện áp số quốc gia Việt Nam, phân tích diễn biến điện áp lưới phân phối, tính toán tiêu tổng quát, điều chỉnh tối ưu đầu phân áp cố định máy biến áp phân phối sau áp dụng cụ thể đường dây thực tế Trong luận văn đà xây dựng giải thuật cho phép có khả tính toán nhanh xác, tổ hợp thành chương trình máy tính thuận tiện cho việc sử dụng, có khả ứng dụng tất sơ đồ phức tạp thực tế vận hành lưới điện phân phối Chương áp dụng thực tế dựa số liệu thu thập từ thực tế vận hành lưới điện Nghệ An, kết hợp với chương trình máy tính đà lập để tính toán đề xuất số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối Nghệ An Chương đánh giá tổng kết lại vấn đề đạt qua việc áp dụng phương pháp tính toán, máy tính hóa điều chỉnh chất lượng điện áp lưới điện Nghệ An Xin chân thành cảm ơn TS Phan Đăng Khải thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội đà tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn đồng nghiệp đà động viên, giúp đỡ công việc để tác giả có thời gian học tập, thu thập số liệu viết luận văn Do thời gian có hạn kiến thức nhiều hạn chế nên luận văn nhiều khiếm khuyết, mong muốn nhận bảo góp ý thầy cô đồng nghiệp bạn đọc quan tâm đến nội dung luận văn Tác giả Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ -4- Đại học Bách Khoa Hà Nội Chương lý thuyết chung trình xung dao động điện áp 1.1 - tổng quan trình xung dao động điện áp thời điểm, tiêu công suất, dòng điện, điện áp hộ tiêu thụ điện hệ thống cung cấp điện nói chung không hoàn toàn xác định mà đại lượng ngẫu nhiên, việc đo lặp lại nhiều lần đại lượng đại lượng không cho ta khả biết xác kết phép đo Các thông số phụ tải công suất, dòng điện, điện áp biến thiên dạng xung đỉnh nhọn lặp lại theo chu trình xác định Dao động trình P(t) hiểu thay ®ỉi cđa nã tõ mét cùc trÞ tíi mét cùc trị Đặc tính dao động là: Biên độ dao động U giá trị tuyệt đối chênh lệch cực trị liền U Max U Min (hình 1-1) R R R R Độ dài thời gian dao động K độ dài khoảng cách thời gian R R cực trị lân cận Tốc độ dao động C tỉ số số đỉnh dao động độ dài dao động Cường độ dao động K cho trình riêng lẻ số lượng trung bình R R đơn vị thời gian giá trị gọi tần suất dao động trung bình kí hiệu K Tần suất vượt trội dao động K với trị số đỉnh dao động cho R R trước tỉ số số lượng đỉnh dao động có giá trị vượt mức cho trước với khoảng thời gian T theo ý nghÜa ≤ νK ≤ λK R Vâ TiÕn Trung - Cao häc HT§ - 2004 R Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ -5- Đối với trình xung có số lượng biên độ tính sau ta dùng khái niệm xác suất biên độ, xác suất xác định tỉ số số lượng biên độ có giá trị giá trị cho trước với số lượng tổng chúng NK Mỗi giá trị giá trị cần phải lµm râ vÊn UM δ U phÝa cđa dao động Vì vậy, hợp lý UM U U xem xét phản ánh đề dao động, từ ngữ phải có tính chất khái quát tiêu khác cho phép đưa khái niệm dao động trình Um Bx Bx t Đặc tính tổng quát dao động phụ thuộc biên Hình 1-1: Chỉ số dao động U độ dao động vào tần số tốc độ vượt trội chúng 1.2 - Các trình xung đỉnh nhọn phụ tải 1.2.1 Nhận xét chung Các toán hữu hạn toán xác định đặc tính trình đỉnh nhọn trình đột biến trình dao động biểu diễn tổng qúa trình riêng biệt Trong nhiều trường hợp làm đơn giản trình riêng biệt trình nối tiếp xung có dạng độ dài thời gian khác nhau, trình gọi trình xung Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 -6- Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ VD: Các trình xung phụ tải thiết bị tiêu thụ điện trình máy móc gia công khí, lò điện trở, máy hàn, hồ quang hàn tiếp xúc Việc ứng dụng lý thuyết trình xung dạng đơn giản trường hợp dạng xung đồ thị riêng lẻ p(t) hình chữ nhật, giá trị p tất xung nên tổ hợp thành chuỗi liên tiếp Khi dạng xung hình chữ nhật dùng phương pháp tính toán tổng quát (VD: Phương pháp tổ hợp) C¸c sù kiƯn xt hiƯn cđa c¸c xung ta gäi trình đóng (cắt) ký hiệu theo độ dài thời gian xung khoảng thời gian đóng (tđ), thời gian cắt (tc) thời gian chu trình (tct) Các giá trị p(t) xung riêng rẽ đặc trưng hệ số đóng (kđ): kđ: xác xuất tổng độ dài tương đối xung : Cường độ (hay tần suất trung bình) dòng đóng, đại lượng tỷ lệ nghịch với độ dài trung bình chu trình Giá trị trung bình độ dài xung khoảng thời gian đóng cắt xác định theo: t®tb = kd , λ tctb = 1− kd (1-1) Giá trị thực nghiệm kđ xác định thực nghiệm nhờ đồng hồ đếm thời gian đóng thời gian tồn xung Trong thiết kế giá trị rút từ tính toán mặt công nghệ theo số lượng độ dài thao tác truyền xung tới chi tiết 1.2.2 Mô hình toán học trình xung Các đặc tính phổ biến trình xung mật độ phân bố xác suất độ dài xung đóng f(tđ) cắt f(tc) Sự phân bố lý thuyết tin cậy Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ -7- Đại học Bách Khoa Hà Nội thiết lập dựa sở xác suất kiện vật lý Khi đó, tượng giải thích theo độ lệch cđa c¸c quy lt thùc nghiƯm so víi c¸c qu¸ trình vật lý Có thể có trường hợp giới hạn: Trường hợp 1: Các trình xung kiện tuần hoàn (lặp lại theo chu kỳ) Trường hợp 2: Các trình xung kiện tuyệt đối xảy lần Trong trường hợp 1, độ dài trình xung (đóng, cắt) thời điểm xung nghỉ dùng theo giá trị theo biểu thức (1-1) Trong trường hợp 2, phân bố mũ theo (1-2) k k d − λd t d e ; f (t d ) = λ 1− kd − e f (t c ) = λ 1− k d tc λ (1-2) Còn trình xung trình Mackop có hàm để hiệu chỉnh: R() = DP e Tk Ưu điểm phân bố có giới hạn la chúng xác định thông số kđ Vì vậy, thông tin độ dài thời gian phân bố xung dùng để tính toán giá trị giới hạn đường đặc tính cần tìm 1.2.3 Các đặc điểm dòng xung Đặc tính dòng xung không phụ thuộc vào thời gian, thông thường giả thiết thực tế xuất nhiều xung đóng lúc Hậu dạng dòng đơn giản thời gian lần đóng (2 lần cắt) xác định theo luật phân bố thực nghiệm Kết hay gặp đồ thị mang tính chu kỳ Mật độ phân bố độ dài xung lần đóng (cắt) liên tiếp xác định theo biểu thức sau: f (t d,c ) = [f (t d ) + f (t c )] Vâ TiÕn Trung - Cao häc HT§ - 2004 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ -8- Đại học Bách Khoa Hà Nội Từ thấy rằng, kđ 0,5 dòng đóng dòng cắt không trùng không coi kiện đơn giản chí không phân biệt tác động đóng cắt dòng đóng cắt có tương hỗ 1.2.4 Độ dài tính toán xung Giá trị tính toán trình ngẫu nhiên X(t) cực đại xmax cực tiểu xmin có mật độ phân bố f(x) hàm phân bố tích phân F(x) xác định theo điều kiện (1-3) x x max −∞ −∞ ∫ f (x)dx = F(x ) = E x ; ∫ f (x)dx = F(x max ) = − E x (1-3) β H×nh 1-2: Sù phơ thc hƯ sè thèng kê vào xác suất Ex phân bè kh¸c PhËn bè thùc nghiƯm Phân bố chuẩn Phân bố đồng βmax β = βmax = βmin β = βmax = βmin βmin Ex -2 10 -3 10 Theo xác suất giới hạn Ex nhận được, giá trị tính toán biểu diễn thông qua giá trị trung bình xtb giá trị chuẩn theo c«ng thøc sau: Xmin = xtb - βminσ ; Xmax = xtb - βmaxσ (1-4) NÕu nh­ ®· biÕt quan hệ hệ số thống kê giá trị xác suất Ex Khi biết giới hạn độ lệch theo giá trị độ dài thời gian xung khoảng chu trình Võ Tiến Trung - Cao học HTĐ - 2004 -9- Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Ngoài quy luật phân bố xác định theo phân bố giản lược sau: fcắt ngắn(x) = f (x) x2 ∫ f (x)dx = f (x) F(x ) − F(x ) (1-5) x1 Trong đó: x1, x2 giá trị lớn nhỏ giá trị ngẫu nhiên 1.2.5 Các toán trình xung Việc tổng hợp n đồ thị xung riêng rẽ tiến hành quy đổi dạng đồ thị nhóm theo bậc P(t), bậc m đại lượng Pm khẳng định số với số lượng m xung riêng rẽ xếp chồng (0 m n) Vì đồ thị P(t) xung, thuật ngữ xung nhóm dùng bậc riêng rẽ số kể khoảng thời gian tạm dừng (m = 0) Trong trường hợp tổng quát, toán tính xung tổng n trình xung độc lập bao gồm xếp chồng đường đặc tính kiện trùng lặp ngẫu nhiên m từ n xung riêng rẽ có xét tới việc xác định nối tiếp đường đặc tính đại lượng ngẫu ngiên Pm xung nhóm thích ứng với trùng lặp Các đường đặc tính đồ thị bậc m(t) số lượng xung xếp chồng xác suất độ dài thời gian tương đối Em, độ dài trung bình t m tần suất trung bình m xung Các đường đặc tính phản ảnh qua độ dài tổng Tm số lượng Nm xung khoảng thời gian kháo sát T (về lý thuyết T → ∞) Em = Tm N T E , tm = m , νm = m = m T T tm Nm (1-6) Có thể có dạng toán để tính đường đặc tính xung nhóm: I- trình xung riêng rẽ ta đà biết giá trị hệ số Vâ TiÕn Trung - Cao häc HT§ - 2004 ... số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối Nghệ An 97 4.1 - Thùc trạng lưới phân phối Nghệ An .97 4.2 - Phân tích giải pháp nâng cao chất lượng điện áp đề xuất giải. .. đường dây lấy qua trạm biến áp trung gian hệ thống điều áp tải Với đề tài Nghiên cứu trình xung dao động điện áp - Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới điện phân phối luận văn mong muốn... chương tính toán áp dụng đề xuất số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối nghệ an 4.1 trạng chất lượng điện áp lưới phân phối Nghệ An Luận văn áp dụng phân tích chương trình tính toán