Xác định vị trí và dung lượng hợp lý của TCSC để chống nghẽn mạch trên đường dây truyền tải

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM C H TÔ VĂN TRỰC H U TE XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG HỢP LÝ CỦA TCSC ĐỂ CHỐNG NGHẼN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ : 60 52 50 TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM H U TE C TƠ VĂN TRỰC H XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG HỢP LÝ CỦA TCSC ĐỂ CHỐNG NGHẼN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ : 60 52 50 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG VIỆT ANH TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Trương Việt Anh Cán phản biện 1: TS Võ Viết Cường Cán phản biện 2: TS Nguyễn Viễn Quốc H Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM ngày 14 tháng 07 năm 2012 C Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch Hội đồng TS Võ Viết Cường Phản biện U TE TS Nguyễn Thanh Phương TS Nguyễn Viễn Quốc Phản biện PGS TS Trần Thu Hà Uỷ Viên TS Võ Hoàng Duy Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Khoa quản lý H chuyên ngành sau luận văn sửa chữa Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Khoa quản lý chuyên ngành iii TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ II - C Xác định vị trí dung lượng hợp lý TCSC để chống nghẽn mạch đường dây truyền tải NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xác định vị trí dung lượng hợp lý TCSC để chống nghẽn mạch đường dây truyền tải Xây dựng giải thuật xác định mặt cắt tối thiểu graph hệ thống điện Xây dựng giải thuật xác định vị trí dung lượng TCSC lưới điện Ứng dụng thực tế so sánh với số cơng trình nghiên cứu OPF NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 15 tháng 09 năm 2011 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 15 tháng 06 năm 2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trương Việt Anh H III IV V TÊN ĐỀ TÀI: U TE I Giới tính: Nam Nơi sinh: Bình Định MSHV:1081031054 H Họ tên học viên: Tô Văn Trực Ngày, tháng, năm sinh: 10/11/1974 Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện Cán hướng dẫn TS Trương Việt Anh Khoa quản lý chuyên ngành iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với nội dung “Xác định vị trí dung lượng hợp lý TCSC để chống nghẽn mạch đường dây truyền tải” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, hướng dẫn TS Trương Việt Anh Các số liệu, kết mô nêu luận văn trung thực, có H nguồn trích dẫn chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác C Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012 H U TE Người thực luận văn Tô Văn Trực v LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ thời hạn, bên cạnh cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình q thầy cô, động viên ủng hộ gia đình bạn bè suốt trình học tập nghiên cứu thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Trương hoàn thành luận văn H Việt Anh gia đình hết lịng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho C Xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến tồn thể q thầy Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ thành phố Hồ Chí Minh U TE tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người khơng ngừng động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập thực luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn đến anh chị bạn H đồng nghiệp hỗ trợ cho suốt trình học tập nghiên cứu thực luận văn cách hồn chỉnh Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012 Người thực luận văn Tô Văn Trực vi TÓM TẮT Những hệ thống điện hữu ln tồn nhánh xung yếu có khả dẫn đến tải thường xuyên Khi mạng lưới truyền tải điện bị nghẽn mạch nguyên nhân đẩy giá thành sản xuất bán điện tăng cao Bằng nhiều giải pháp, nhà cung cấp điện ln tìm cách giảm chi phí sản xuất điện bị cố tải gần với chi phí lúc bình thường Một giải pháp đề cập nội H dung nghiên cứu “ Xác định vị trí dung lượng hợp lý TCSC để chống nghẽn mạch đường dây truyền tải ” ứng dụng tính hiệu C TCSC điều khiển dịng cơng suất lưới để chống tải Để giải toán đặt ra, nội dung nghiên cứu trình bày sáu U TE chương Nghiên cứu lý thuyết mặt cắt tối thiểu, ứng dụng giải thuật max-flow Powerworld để xác định tập hợp nhánh yếu hệ thống điện mở nhiều hướng nghiên cứu cho toán chống tải Nội dung nghiên cứu rằng: vấn đề trọng tâm toán chống H tải xác định điểm thường xuyên bị tải xác định vị trí, dung lượng hợp lý đặt TCSC để chống nghẽn mạch hiệu hệ thống điện Tính hiệu khả ứng dụng giải pháp đề xuất kiểm chứng hệ thống điện ba nút, bảy nút, mười bốn nút IEEE lưới điện đồng Sông Cửu Long nút Những kết rút từ lưới điện cho thấy khả khoanh vùng, tìm kiếm tập hợp nhánh xung yếu nhất, xác định vị trí dung lượng TCSC hệ thống điện nhanh chóng, xác, hiệu đem lại lợi ích kinh tế cao truyền tải hệ thống điện vii ABSTRACT The existing electrical systems always existing the weakest branches can lead to overload regularly When the power transmission network will be congestion, that is the reason of price of electricity production and of selling electricity to rise In many solutions, the power suppliers always look for ways to reduce production costs at power problems same to at normal One of the solutions mentioned in the H contents of this research is an effective application of TCSC (Thyristor Controlled Seriers Capacitor) to control of power flow on the grid to C against overload To solve this problem, content of the research is presented in six chapters U TE Research of minimun cut-set theory, Powerworld and max-flow algorithms application to determine the set of the electrical system's weakest branches opens many new ways of research against overload The content of the research also indicates that: the key matter of the effectively anti-overload problem is how to discover the frequently H overload points and to specify the suitable location and capacity to put TCSC The effectiveness and applibility of the solutions proposed were verified on the power system with three buses, seven ones and fourteen ones of IEEE and the electricity network with nine ones of Mekong River Delta The results drawn from the above networks are that the ability to localize, to search the set of the weakest branches of power system, and to specify the suitable location and capacity of TCSC in the power system quickly, exactly and effectively brings high economic profic in the transmission of the electricity system viii MỤC LỤC Lời cam đoan iv Lời cảm ơn v Tóm tắt vi Abstract vii Chương 1: Giới thiệu 1.1 Đặt vấn đề H 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 1.3 Phạm vi nghiên cứu C 1.4 Các bước tiến hành 1.5 Điểm luận văn U TE 1.6 Giá trị thực tiễn luận văn 1.7 Nội dung luận văn 1.8 Tài liệu tham khảo Chương 2: Tổng quan H 2.1 Nâng cao khả truyền tải hệ thống điện 2.2 Các cơng trình nghiên cứu trước 2.2.1 Điều độ kế hoạch nguồn phát điện 2.2.2 Điều độ tải 2.2.3 Mở rộng đường dây truyền tải 2.3 Các loại thiết bị Facts 11 2.3.1 SVC (Static Var Compensator) 11 2.3.2 STATCOM (Static Synchronous Compensator) 13 2.3.3 UPFC (Unified Power Flow Controlled) 15 2.3.4 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) 15 2.4 Đề xuất phương án sử dụng TCSC 18 ix 2.4.1 Giải để hết tải tăng tải 18 2.4.2 Nhận xét 21 2.5 Nhận xét đề xuất sử dụng mặt cắt tối thiểu 22 2.5.1 Nhận xét 22 2.5.2 Đề xuất sử dụng mặt cắt tối thiểu 24 2.5.2.1 Giới thiệu 24 2.5.2.2 Lý thuyết mặt cắt tối thiểu dịng cơng suất cực đại 26 2.6 Ứng dụng hệ thống điện 27 H 2.7 Nhận xét chung 32 Chương 3: Cơ sở lý thuyết 33 C 3.1 Bài toán nâng cao khả tải dùng TCSC 33 3.2 Phân bố công suất tối ưu nhà máy điện 34 U TE 3.3 Sử dụng thuật toán Min-cut để xác định nhánh ứng viên đặt TCSC 37 3.4 Xác định nhánh đặt TCSC để giảm giá thành TCSC 41 3.5 Phát biểu luật đặt TCSC 42 3.6 Lưu đồ xác định vị trí dung lượng TCSC 43 H Chương 4: Mô ứng dụng 44 4.1 Sơ đồ lưới điện 44 4.2 Sơ đồ lưới điện 55 4.3 Khảo sát lưới điện 14 71 Chương 5: Khảo sát hệ thống điện Việt Nam 72 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài 105 6.1 Kết luận 105 6.2 Hướng phát triển đề tài 106 Tài liệu tham khảo 108 Phụ lục 110 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG Điểm vốnvà khithời lắp gian TCSC Kết quảhồn chi phí hồn vốn Chi phí điều độ Chi phí phát điện máy phát chống chưa điều độ/ ngày tải/ ngày (24 (24 làm việc) H Tiền ($) C CHI PHÍ (1) TE CTCSC = 730165giờ làm việc) (2) ($/ngày) 34.798 34.244 H Tổng: U ($/ngày) Tích lũy H =($/Ngày) 1.318 Ngày 554 Mua TCSC (CTCSC) 730.165 $ Điểm hoàn Vốn (H) 1.318 ngày = 3,6 năm [26] ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG Máy Giá trị bù PΣD phát phát (Mw) P1 P2 C (MW) U (MW) Công suất qua nhánh 1-2 XTCSC nhánh 1-5 Trước bù Sau bù (pu) (%) (%) TE Tr/ hợp Máy H Giá trị XTCSC tỷ lệ giảm công suất tải lưới điện 14 nút 259 235 40 -0,6 XL 132 100 285 250 54 -0,65 XL 139 100 311 265 68 -0,7 XL 147 100 H [27] ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG Nhận xét: TE C H - Với giá trị cài đặtTCSC nhánh 1-5 (-0,7.XL(1-5)