Khảo sát và thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng 100mvar cho lưới điện 220kv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: TỰ ĐỘNG HĨA KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 100MVAR CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV NGUYỄN NGỌC THĂNG Hà Nội – 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 100MVAR CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV NGUYỄN NGỌC THĂNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN TRỌNG THUẦN Hà Nội – 2009 Lời nói đầu Trong thời gian qua, với phát triển kinh tế với tốc độ cao, nhu cầu tiêu thụ điện nước ta tăng trưởng không ngừng, đặc biệt q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, bước hội nhập vào kinh tế khu vực giới Để đảm bảo cung cấp điện an toàn ổn định, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội nước, hệ thống điện Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ Từ năm 1994, với việc đưa vào vận hành đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Trung - Nam có chiều dài gần 1500 km, hệ thống điện Việt Nam trở thành hệ thống điện hợp với đầy đủ đặc trưng hệ thống lớn Một mặt, hệ thống điện hợp cho phép khai thác tối đa ưu điểm vận hành kinh tế ( phối hợp nguồn thủy - nhiệt điện, tối ưu hóa cơng suất nguồn ), mặt khác cho phép nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Việc hợp hệ thống tiền đề thuận lợi cho việc phát triển loại nguồn điện công suất lớn đấu nối vào hệ thống Tuy nhiên, với hệ thống điện hợp có đường dây siêu cao áp, vấn đề quan trọng tính ổn định q trình vận hành Trong hệ thống điện này, cố ổn định gây làm ngừng cung cấp điện phân chia hệ thống thành phần riêng lẻ Với việc áp dụng thành tựu đạt công nghệ bán dẫn vào lĩnh vực truyền tải điện, linh kiện điện tử công suất lớn, điện áp cao Thyristor, GTO sử dụng vào hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt ( FACTS - Flexible AC Transmission Systems ) FACTS góp phần vào việc giải hạn chế đường dây truyền tải, nâng cao tính ổn định tận dụng triệt để thiết bị hệ thống có Trên giới, nhiều hãng lớn American SupperConductor Mỹ, Rongxin Power Electric Co.Ltd Trung Quốc, Misubisi, SIEMEN v.v có nhiều sản phẩm thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC, STATCOM thiết bị bù dọc có điều khiển (TCSC) ứng dụng mang lại hiệu cao việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp hệ thống điện Việc nghiên cứu thiết bị bù việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp hệ thống điện Việt Nam tương lai nhiệm vụ cần thiết Lời nói đầu Nhằm mở hướng việc nghiên cứu, chế tạo thiết bị bù ngang có điều khiển, em giao đề tài “ Khảo sát thiết kế thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh cho lưới điện 220 kV ” đề tài tốt nghiệp Luận văn em đưa nghiên cứu khả ổn định điện áp nút phụ tải có mắc SVC với đường dây cao áp 220 kV Bản luận văn tốt nghiệp em trình bày bốn chương với nội dung sau: Chương 1:Tổng quan bù công suất phản kháng hệ thống điện Chương 2:Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đặc tính làm việc thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC Chương 3: Tính tốn hệ thống bù công suất 100MVAR cho hệ thống điện Chương 4: Thực mơ hệ thống Matlab/Simulink Trong q trình thực luận văn, hướng dẫn bảo tận tình GS.TS.Nguyễn Trọng Thuần, em nỗ lực để hoàn thành nội dung đề Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn, đồng thời em xin cảm ơn đóng góp ý kiến quý báu thầy mơn Tự động hóa để luận văn em hoàn thiện Do hạn chế thời gian, kiến thức thân, luận văn chắn cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến phê bình nội dung chưa hoàn thiện luận văn Hà nội, ngày 15/11/2009 Tác giả thực NGUYỄN NGỌC THĂNG Lời nói đầu -1- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN 1.1 Đặt vấn đề Để thiết kế bù công suất phản kháng, trước hết ta cần biết vai trò tác dụng quan trọng hệ thống điện Bù cơng suất phản kháng có tác dụng: Điều chỉnh hệ số cơng suất thường thực việc cấp công suất phản kháng gần tải tốt Hầu hết phụ tải công nghiệp, nông nghiệp tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Vì dịng tải có khuynh hướng lớn dòng điện cần thiết để cung cấp riêng cho cơng suất sinh cơng lãng phí phải tăng tiết diện dây, gây tổn thất điện áp điện lớn yêu cầu thực tế Điều áp vấn đề quan trọng đặc biệt cần thiết luới điện có phụ tải có phụ tải có nhu cầu cơng suất phản kháng thay đổi Trong trường hợp, biến thiên nhu cầu công suất phản kháng gây biến thiên điện áp điểm cung cấp làm ảnh hưởng đến hoạt động phụ tải đấu nối tiếp vào điểm làm tăng khả nhiễu loạn phụ tải gần Để ngăn ngừa việc này, công tyGGG điện lực phải cố gắng trì điện áp giới hạn quy định Ở nước, người ta quy định giới hạn thay đổi điện áp khoảng ± 5% thời gian vài phút hay vài giờ, đến giới hạn khắc nghiệt tải lớn biến thiên nhanh gây độ dốc điện áp lớn, có hại cho việc vận hành thiết bị bảo vệ tượng chớp nháy gây khó chịu cho mắt người Trong trường hợp thiết bị bù đóng vai trị quan trọng việc trì điện áp giới hạn quy định Cân phụ tải: Hầu hết phụ tải xoay chiều lớn dùng điện ba pha thiết kế vận hành chế độ cân Nếu phụ tải hoạt động không cân làm tăng thứ tự nghịch thứ tự không dịng điện Các thành phần có tác động xấu tổn thất động máy phát gây dao động mômen máy điện xoay chiều, gia tăng độ gợn sóng điện áp Chương Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -2- chỉnh lưu làm cho thiết bị điện hoạt động không chế độ, làm tăng bão hòa từ cho máy biến áp dòng trung tính vượt mức cho phép Một số thiết bị ( bao gồm nhiều loại thiết bị bù) làm việc phụ thuộc vào việc vận hành cân để hạn chế sóng hài Số lượng sóng hài sóng điện áp thông số quan trọng chất lượng nguồn điện đặc trưng phổ dao động điều hịa phổ tần cơng nghiệp Các sóng hài thường hạn chế lọc, lọc có nguyên tắc thiết kế khác với thiết bị bù Tuy nhiên vấn đề sóng hài thường nảy sinh vấn đề phụ tải vấn đề bù lọc sóng hài quan tâm 1.2 Khái niệm hệ thống điện phụ tải điện 1.2.1 Hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện thiết bị khác ( thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ ) nối liền với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện Tập hợp phận hệ thống điện (HTĐ) gồm đường dây tải điện trạm biến áp gọi lưới điện Điện truyền tải đến hộ tiêu thụ phải thỏa mãn tiêu chuẩn phục vụ ( bao gồm chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện) có chi phí sản xuất, truyền tải phân phối nhỏ Các thiết bị dùng điện gọi chung phụ tải điện 1.2.2 Phụ tải điện Phụ tải điện gồm công suất tác dụng P công suất phản kháng Q yêu cầu điểm lưới điện Cơng suất tác dụng P công suất sinh công, tiêu hao lượng nguồn điện Công suất phản kháng Q thường công suất sinh từ trường, mang tính cảm, khơng tiêu thụ lượng nguồn, dịng điện sinh chạy dây dẫn gây tổn thất công suất tác dụng tổn thất điện Cơng suất P Q có tương quan với nhau, đặc trưng chung công suất biểu kiến S cosϕ = S Chương P2 + Q2 S = 3.U I (1.1) Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -3- ϕ = arctg(Q/P) P =S.cosϕ ; Q = S.sinϕ U điện áp dây= 3U f điện áp pha Xét dịng điện hình sin mạch : i(t)= Imsin(ωt + ϕ) Trong : (1.2) : trị số cực đại dòng điều hòa Im ωt + ϕ : góc pha ω : tần số góc ϕ : pha ban đầu Với dòng chu kỳ i(t) cho tìm trị số dịng khơng đổi I tương đương mặt tiêu tán lượng thời gian chu kỳ T , nghĩa mạch đơn giản trở: T = A R= I T ∫ R.i (1.3) (t )dt Trị số dịng khơng đổi I tương đương mặt tiêu tán với dòng chu kỳ i(t) gọi giá trị hiệu dụng dịng chu kỳ Như viết: i(t)= Isin(ωt + ϕ) (1.4) Xét mạch gồm phần tử nối tiếp R-L-C với kích thích điều hòa : u(t)= Usin(ωt + ϕ) = R.I.sin(ωt) + + = (1.5) ωL.I.sin(ωt + π/2) I.sin(ωt - π/2) Cω UR sinωt + UL sin(ωt + π/2) + UC.sin(ωt - π/2) Theo quan hệ hiệu dụng U I ta có : U = I Chương R + (ω L −1/ ωC ) = R + ( X L − X C )2 = Z (1.6) Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -4- hay : Z= U = I R2 + X Ở ta thấy R X đặc trưng cho hai trình lượng khác hẳn chất ( tiêu tán dao động) UL UL UC U U R L C Ur UL UC I ϕ I UR UC Hình 1.1 Mạch R L C nối tiếp đồ thị vectơ điện áp Từ đồ thị véctơ ( hình 1.1) ta tìm góc lệch pha u i : tgϕ = U L −UC X L − X C X = = R R UR (1.7) hay ϕ = arctg(X/R) R = Zcosϕ ; X = Zsinϕ Xét tiêu thụ lượng xảy mạch điện có tải điện trở điện kháng Mạch điện cung cấp điện áp : u = Umsinωt (1.8) Dòng điện i lệch pha với u góc ϕ : i = Imsin(ωt - ϕ) (1.9) = Im(sinωt.cosϕ - sinϕ.cosωt) = i' + i' Với i' = Imcosϕ.sinωt (1.10) i''= Imsinϕ.cosωt = Imsinϕ.sin(ωt - π/2) Chương (1.11) Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -5- Như dòng điện i tổng hai thành phần : i' - có biên độ Imcosϕ pha với điện áp i'' - có biên độ Imsinϕ chậm pha với điện áp góc π/2 Cơng suất tương ứng với hai thành phần i' i'' : + P = U.I.cosϕ gọi công suất tác dụng P = U.I.cosϕ = Z.I(I.cosϕ )=Z.I2.R/Z = R.I2 (1.12) Vậy công suất tác dụng P công suất biến lượng điện thành dạng lượng khác sinh công +Q = U.I.sinϕ gọi công suất phản kháng Q= U.I.sinϕ =Z.I(Isinϕ )=Z.I2.X/Z = X.I2 (1.13) Vậy công suất phản kháng Q nhánh nói lên cường độ q trình dao động lượng Ta biểu diễn quan hệ P,Q sau: U.I.cosϕ Q U.I.cosϕ U P U.I S Hình 1.2 Đồ thị quan hệ P Q 1.3 Chế độ làm việc cân công suất hệ thống điện 1.3.1 Chế độ làm việc Khi hệ thống điện hoạt động, tập hợp trình xảy hệ thống điện ( phần hệ thống điện) trạng thái thời điểm khoảng thời gian định gọi chế độ hệ thống điện Chế độ hệ thống điện đặc trưng thống số chế độ, là: cơng suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, điện áp U, góc pha điện áp , dịng điện I Chương Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -6- điểm hệ thống điện Các thống số biến thiên liên tục thời gian nhu cầu điện phụ tải biến đổi theo qui luật sản xuất đời sống kiện bất thường khác( gọi chung cố) : ngắn mạch, hỏng hóc ngẫu nhiên tổ máy đường dây điện Chế độ xác lập chế độ làm việc bình thường hệ thống điện, thơng số chế độ coi không đổi Chế độ độ chế độ thống số chế độ biên đổi nhanh, mạnh Chế độ độ bình thường chế độ xảy yêu cầu công suất phụ tải biến đổi nhanh, chế độ độ cố chế độ xảy xảy cố hệ thống điện 1.3.2 Cân công suất tác dụng công suất phản kháng  Cân công suất điều kiện cần chế độ xác lập, để tồn chế độ xác lập cịn phải có điều kiện đủ, điều kiện ổn định tĩnh Trong vận hành hệ thống điện ln bị kích động nhỏ, biến đổi nhỏ cân công suất tác dụng Các kích động tác động lên cân cơng suất - điện trục tuabin tổ máy phát làm cho tốc độ quay học tuabin bị biến đổi Nếu sau bị kích động này, máy phát có khả khơi phục lại chế độ ban đầu máy phát có khả ổn định tĩnh Khả ổn định tĩnh hệ thống điện phụ thuộc vào cấu trúc vào chế độ làm việc Hệ thống điện phải có độ dự trữ ổn định tĩnh định, nghĩa công suất tải thực cực đại đường dây phải nhỏ công suất cực đại mà đường dây tải theo điều kiện ổn định tĩnh khoảng cách độ dự trữ ổn định tĩnh  Công suất tác dụng công suất phản kháng nguồn điện phải cân với công suất yêu cầu phụ tải thời điểm vận hành • Nếu cơng suất tác dụng nguồn điện nhỏ yêu cầu phụ tải tần số giảm ngược lại Tần số thước đo cân công suất tác dụng Khi tần số nằm phạm vi cho phép quy định tiêu chuẩn chất lượng điện có nghĩa đủ công suất tác dụng Nếu tần số cao cơng suất nguồn dư thừa so với phụ tải, ngược lại tần số thấp cơng suất nguồn thiếu so với phụ tải Cân công suất tác dụng có tính chất tồn hệ thống, tần số nơi hệ thống điện Để đáp ứng tức thời biến đổi nhu cầu, cơng suất nguồn phải có dự trữ lượng cơng suất định, phần lớn dự trữ nóng( dạng máy phát chạy non tải), phần dự trữ Chương Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -76- Đồ thị góc mở α cấp cho TCR : 126 124 122 Alpha(do) 120 118 116 114 112 110 108 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 Hình 4.16 Đồ thị góc mở α cấp cho TCR Nhận xét : - Tại thời điểm từ t =0s đến thời điểm t=0,7s , hệ thống trạng thái ổn định Điện áp lưới giá trị định mức Góc mở α TCR ổn định giá trị α=113 - Sau thời điểm t=0,7s, phụ tải đóng vào lưới điện, hệ thống thiếu hụt lượng công suất phản kháng, điện áp lưới giảm xuống Lúc SVC phát lượng công suất phản kháng bù vào lượng thiếu hụt để giữ cho điện áp lưới ổn định giá trị định mức Như từ kết ta thấy, SVC ổn định điện áp lưới trường hợp lưới điện thiếu hụt công suất phản kháng 4.3.3 Kết mô trường hợp Trong trường hợp này, phụ tải 1, phụ tải phụ tải đóng vào lưới, điện áp nút phụ tải định mức.Cho điện áp nguồn biến động, xét khả ổn định điện áp nút phụ tải Trong trường hợp ta có kết thể đường đặc tính sau : Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -77-  Trường hợp hệ thống khơng có thiết bị bù tĩnh SVC Đồ thị điện áp hiệu dụng pha nút phụ tải công suất phản kháng - truyền tải lưới điện : 1.05 Vbus 1.25 0.975 0.95 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 200 190 Qload(Mvar) 180 170 160 150 140 Hình 4.17 Đồ thị điện áp hiệu dụng pha nút phụ tải công suất phản kháng truyền tải lưới điện Như khơng có tham gia thiết bị bù tĩnh SVC nên điện áp nguồn cấp biến động điện áp nút phụ tải biến động theo  Trường hợp hệ thống có thiết bị bù tĩnh SVC - Đồ thị điện áp hiệu dụng pha nút phụ tải công suất phản kháng truyền tải lưới điện : Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -78- 1.05 Vbus(pu) 1.025 0.975 0.95 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 190 185 180 Qload(Mvar) 175 170 165 160 155 150 145 Hình 4.18 Đồ thị điện áp hiệu dụng pha nút phụ tải công suất phản kháng truyền tải lưới điện - Công suất phản kháng SVC : 30 20 10 Qsvc(Mvar) -10 -20 -30 -40 -50 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 Hình 4.19 Cơng suất phản kháng phát SVC - Đồ thị góc mở α cấp cho TCR : Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -79- 120 115 alpha(do) 110 105 100 95 0.25 0.5 0.75 Time(s) 1.25 1.5 1.75 Hình 4.20 Đồ thị góc mở α cấp cho TCR Nhận xét : Như từ kết ta thấy, tham gia thiết bị bù tĩnh SVC ổn định điện áp lưới trường hợp điện áp nguồn cấp không ổn định 4.4 Sử dụng luật mờ để nâng cao chất lượng điều khiển SVC 4.4.1 Đặt vấn đề Các phương pháp điều khiển thông thường cần đến mơ hình đối tượng tuyến tính hay phi tuyến Tuy nhiên điều khiển mờ không cần thiết quan tâm đến mơ hình tốn học đối tượng Nhờ vào quan hệ vào đối tượng phi tuyến nhận biết thông qua quan sát dùng làm sở để xây dựng hàm liên thuộc luật suy diễn Thông qua phép thử hiệu chỉnh ta tinh chỉnh điều khiển mờ để đạt kết tốt Vì việc áp dụng fuzzy logic có ý nghĩa lớn việc ứng dụng vào điều khiển SVC lưới điện: - Tăng tốc xử lý SVC cần làm việc - Đơn giản giúp SVC thông minh trình phản ứng Chương Thực mơ hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -80- Sơ đồ đề xuất dựa sở điều khiển mờ FLC( Fuzzy logic control ) mà sử dụng rộng rãi trình phi tuyến Cấu trúc FLC sử dụng để tự tìm hệ số PI Hay nói cách khác, hệ số PI tối ưu thuật toán Kết thực nghiệm chứng minh phương pháp tốt mạch điều khiển thông thường Rất nhiều loại tải hệ thống phân phối công cộng ảnh hưởng đến chất lượng truyền tải điện Thí dụ: nguồn cơng suất lớn, động cơ, máy hàn lò hồ quang gây dao động điện áp, mà không ảnh hưởng tới người sử dụng mà ảnh hưởng tới người sử dụng khác nguồn điện Thêm nữa, hệ số công suất tải nâng cao Cách giảm thiểu vấn đề bù tĩnh SVC với đường dây truyền tải SVC khám phá quan trọng ứng dụng rộng rãi việc truyền tải điện Trong nhiều năm gần đây, rât nhiều đầu tư nghiên cứu cải tiến việc thực điều khiển SVC Bộ điều khiển SVC đề xuất điều khiển mạng nơron để điều khiển điện áp ổn định hệ thống cơng suất Tuy nhiên, q trình đào tạo offline không thực tế cho lưới điện thực tế Do đó, điều khiển mờ thích nghi đề xuất 4.4.2 Cơ sở thuật toán điều khiển - Bộ điều khiển sử dụng rộng rãi cơng nghiệp PID, có cấu trúc đơn giản, bền vững giải điều chỉnh rộng - Bộ điều khiển PI sử dụng thường có dạng: k u (k ) = K p e(k ) + K I Ts ∑ e(i ) i =0 đó: u(k) tín hiệu cần điều khiển thời điểm k e(k) tín hiệu sai lệch thời thiểm k Ts chu kì lấy mẫu K P ,K I hệ số tỉ lệ hệ số tích phân tương ứng Tuy nhiên sơ đồ đề suất dùng tín hiệu điều khiển ∆u (k ) tốt dùng u(k), ta có phương trình sau: Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -81- ∆u (k ) = K p ∆e(k ) + K I e(k ) Từ phương trình trên, việc điều khiển tín hiệu ∆u (k ) giống PD, K p K I tương ứng hệ số vi phân hệ số tỉ lệ Do phương trình viết dạng tương ứng sau: ∆u (k ) = K pGKp ∆e(k ) + K I GKi e(k ) Trong đó: G Kp ,G Ki hệ số khuyếch đại hệ số tính phân tĩnh Chúng ta thay hệ số K p K I hàm mờ F Kp {e, ∆e} F Ki {e, ∆e} phương trình trở thành: ∆u (k ) = S e FKp {e, ∆e}GKp ∆e(k ) + S ce FKi {e, ∆e}GKi e(k ) Trong đó: S e S ce hệ số chỉnh định 4.4.3 Thiết kế điều khiển mờ luật mờ Trong kỹ thuật mờ thích nghi, tất hàm liên thuộc (MFs) có đầu vào e ∆e định nghĩa giải [-1,1], ngược lại đầu định nghĩa [0,1] Cấu trúc điều khiển process output Ref z Fuzzy Logic controller for Ki Se Gki U z-1 z-1 Sce Biến ngôn ngữ Fuzzy Logic controller for Kp U Gkp Hình 4.21 Cấu trúc điều khiển mờ NB : Negative Big (Âm lớn) NM : Negative Medium (Âm trung bình) NS : Negative small (Âm nhỏ) Z Chương : Zero (Không) Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -82- PS : Positive Small (Dương nhỏ) PM : Positive Medium (Dương trung bình) PB : Positive Big (Dương lớn) Các luật mờ để tính tốn Ki ∆e/e NB NM NS Z PS NB B Z Z Z MB Z Z Z S VB VB NM VB B NS B B B PM PB M Z Z S SB Z VB VB M Z M B VB PS SB S Z Z M B B PM S Z Z Z MB B VB PB Z Z Z Z B VB VB Hình 4.22 Biều diễn luật mờ Ki khơng gian Các luật mờ để tính tốn Kp ∆e/e NB NM NS Chương NB VB B NM B M M NS B SB Z Z PS Z Z MB VB PS PM PB B M Z M M Z Z SB S Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z S SB SB M Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -83- PM Z Z S M M M B PB Z S M VB B B VB Hình 4.23 Biểu diễn luật mờ Kp không gian Nếu sai lệch e NB gia số sai lệch ∆e NB đầu xử lý xa giá trị đặt Đối với trạng thái hệ số điều khiển đặt VB để giảm tín hiệu điều khiển Trạng thái tương tự sai số PB gia số sai lệch PB, lúc bảng hệ số liệt kê cố gắng tăng thêm ảnh hưởng điều khiển để tránh trường hợp không tới giá trị đặt Nếu sai lệch e Z, điều khiển tích phân khơng có tác động tới điều khiển, tất trường hợp sai lệch Z hệ số tích phân Ki Z Tương tự, tất gia số sai lệch Z hệ số tỉ lệ Kp Z Trong trường hợp sai lệch e tiến tới khơng điều khiển hành phải giữ nguyên Trong trường hợp sai số PS gia số sai lệch NB, có nghĩa giá trị điều khiển tiến nhanh giá trị đặt gây điều chỉnh, Ki Z Kp B để giảm tín hiệu điều khiển tạm thời Giống thiết kế mẫu, sử dụng luật mờ độc lập với, ứng dụng Mamdani’s, cho tất t-norm hoạt động, max cho tất s-norm hoạt động Giải mờ thực phương pháp trọng tâm Sau hàm phi tuyến thích nghi tính tốn theo cơng thức sau: Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -84- ∑ ( x) = ∑ ∑ ( x) = ∑ M l =1 FKI FKp l y (Π in=1µ Al ( xi )) M l =1 M l =1 (Π i n i =1 µ A ( xi ) l i ) l y (Π in=1µ Al ( xi )) M l =1 (Π i n i =1 µ A ( xi ) l i ) Trong đó: n=2, M=49 4.4.4 Kết mô so sánh PI thường điều khiển mờ Để so sánh với với PI thông thường sử dụng mờ ta tiến hành mơ file Với thông số điều khiển luật PI thường Sơ đồ cấu trúc điều điều khiển điện áp luật mờ Droop 0.01 z -K- ET KI -K- Se Gki KI Vmes err z 1/z Bsvc Vref -KSce KP -K- DET KP Gkp Hình 4.24 Sơ đồ cấu trúc điều khiển luật PI động Xét trường hợp hệ thống đóng tải t = 0.7s Điện áp nơi lắp đặt SVC: Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -85- PI thuong gia tri dat PI Fuzzy 1.08 Vbus(pu) 1.06 PI thuong 1.04 1.02 0.98 Gia tri dat PI fuzzy 0.25 0.5 0.75 1.25 1.5 1.75 Time(s) Hình 4.25 Điện áp đặt SVC Nhận xét: Từ kết mô thấy rằng, hai điều khiển đạt yêu cầu giữ ổn định điện áp độ điều chỉnh 8%, sai lệch tĩnh nhỏ 1% Tuy nhiên, điều khiển luật PI mờ điện áp có sai lệch tĩnh nhỏ so với điều khiển PI thường Giá trị điện áp phản ứng nhanh để tiến nhanh giá trị đặt Công suất phản kháng nơi lắp đặt SVC: 210 PI thuong PI fuzzy 200 Qload(Mvar) 190 PI thuong 180 170 160 150 Gia tri dat PI fuzzy 140 130 0.25 0.5 0.75 1.25 1.5 1.75 time(s) Hình 4.26 Công suất phản kháng đặt SVC Chương Thực mô hệ thống với công cụ MATLAB - SIMULINK -86- Nhận xét: Cũng điện áp từ kết mơ thấy cơng suất phản kháng hệ thống nhanh chóng trở giá trị đặt, sai lệc tĩnh nhỏ PI thường Kết luận sử dụng PI fuzzy: Phương pháp điều khiển sử dụng luật mờ Fuzzy nâng cao chất lượng điều khiển bù công suất phản kháng FC-TCR Chương Thực mô hệ thống với cơng cụ MATLAB - SIMULINK TĨM TẮT LUẬN VĂN Ngày nay, nhu cầu điện tiếp tục tăng đòi hỏi chất lượng phân phối điện độ tin cậy cao trước để phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế Việc đưa thiết bị FACTS vào khai thác giải đắn giá trị cao vấn đề lưới truyền tải Từ nhu cầu đó, luận văn phân tích sở ổn định điện áp lưới việc bù công suất phản kháng nghiên cứu nguyên lý làm việc thiết bị bù tĩnh SVC Đánh giá ưu nhược điểm loại cấu hình SVC phổ biến , từ chọn thiết kế mạch lực tối ưu FC – TCR, tính tốn mạch lực Thiết kế lọc sóng hài LC thiết kế nguyên lý điều khiển cho hệ thống bù có cơng suất ±100 MVAr Từ kết thiết kế, xây dựng mơ hình mơ thiết bị bù có điều khiển SVC ghép với hệ thống điện chương trình Malab – Simulink Mơ hình sử dụng luật điều khiển PI chứng minh khả giữ ổn định nâng cao chất lượng điện áp lưới điện thiết bị bù tĩnh thiết kế Đối với hệ bù thiết kế FC-TCR cơng suất phản kháng phát tụ cố định nên việc điều chỉnh công suất phản kháng hệ phụ thuộc vào kháng có điều chỉnh TCR Luận văn đưa thuật toán dùng luật mờ để cải thiện chất lượng điều khiển hệ thống Kết mô chứng minh thấy chất lượng điều chỉnh cải thiện là: xác nhanh bám giá trị đặt Từ khóa: bù công suất phản kháng,FACTS, điều khiển kháng điện TCR, điều chỉnh điện áp, SVC, Fuzzy SUMURY OF THESIS Today, the demand for electricity continues to increase and that quality and distribution reliability and higher to serve the needs of economic development FACTS devices to bring into use the proper resolution and high-value problems of the transmission grid From the demand that this thesis is the basis of analysis of voltage stability compensation network capacity by protests and research work principle of the devices make up a static SVC Assess advantages and disadvantages of types of common SVC configuration, thereby selecting the optimal power circuit design FC - TCR, computing power circuit Design LC filter harmonics and design principles for the control system can compensate capacity ± 100 MVAr From the results of designing and building equipment simulations compensate controlled SVC pair with the electrical system in the Malab – Simulink Model using PI control law has been proven ability to maintain and improve the quality of the grid voltage of the device were offset static design For compensation system designed FC-TCR has the capacity of the convergent protests are fixed so the adjustment capacity of protesting dependency on anti-TCR adjusted Thesis also makes the algorithm used fuzzy rules to improve the quality control system Simulation results demonstrate that quality control is improved: faster and more accurately placed than sticking value Keyword: compensation capacity protests, FACTS, TCR control, adjust voltage, SVC, Fuzzy ... bù, kháng điện đặt cách hợp lí hệ thống điện Hệ thống điện cần lượng công suất phản kháng dự trữ chung để điều chỉnh mức điện áp hệ thống nhu cầu biến đổi cố nhà máy điện Cân công suất phản kháng. .. CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN 1.1 Đặt vấn đề Để thiết kế bù công suất phản kháng, trước hết ta cần biết vai trị tác dụng quan trọng hệ thống điện Bù cơng suất phản kháng có tác dụng:... Chế độ hệ thống điện đặc trưng thống số chế độ, là: cơng suất tác dụng P, cơng suất phản kháng Q, điện áp U, góc pha điện áp , dòng điện I Chương Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện -6-