Nghiên cứu ứng dụng bù đồng bộ phân tán (d STATCOM) để nâng cao dộ ổn định cho lưới điện phân phối pleiku

Nghiên cứu ứng dụng bù đồng bộ phân tán (d STATCOM) để nâng cao dộ ổn định cho lưới điện phân phối pleiku Nghiên cứu ứng dụng bù đồng bộ phân tán (d STATCOM) để nâng cao dộ ổn định cho lưới điện phân phối pleiku Nghiên cứu ứng dụng bù đồng bộ phân tán (d STATCOM) để nâng cao dộ ổn định cho lưới điện phân phối pleiku

TÓM TẮT Thực tế vận hành cho thấy phương thức vận hành lưới điện phân phối thành phố Pleiku chưa tối ưu Phụ tải không ổn định thay đổi liên tục ngày theo mùa vụ đa số phụ tải lớn liên quan đến sản xuất chế biến, bơm tưới công nghiệp cà phê, điều, tiêu, cao su,…; số vị trí tụ bù trung áp khơng cịn phù hợp phụ tải thay đổi liên tục; bán kính cấp điện lớn; dung lượng bù không phù hợp; bù cứng nên chưa đáp ứng đủ yêu cầu phản ứng nhanh nhạy hệ thống có thay đổi đột ngột nhu cầu công suất phản kháng Luận văn nghiên cứu ứng dụng bù đồng phân tán (D-STATCOM) để nâng cao ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku sở ổn định điện áp phụ tải Số liệu thu thập phụ tải xuất tuyến 472/E42 từ hệ thống quản lý liệu đo đếm sử dụng để mô Matlab/Simulink trạng thái trước sau ứng dụng thiết bị D-STATCOM với giả thuyết ngắn mạch node để so sánh đánh giá kết điện áp node đạt iv ABSTRACT The actual operation of the distribution network shows that the method of operation of Pleiku distribution grid has not been optimized The dynamic load varies continuously during the day and season due to the fact that most of the major loads are related to the processing of production, pumping industrial plants such as coffee, cashew nuts, pepper, rubber, ; some positions of medium capacitor voltage is no longer suitable due to constant change of load; large power supply radius; capacitor capacitance is not suitable; fixed compensation does not meet the requirements for rapid response when the system has a sudden change in demand for reactive power The thesis researches application of D-STATCOM for enhancement stability of Pleiku distribution grid on the basis of voltage stabilization at the load The data collected for loads of feeder number 472 of 110KV Substation (472/E42) from the Meter Data Management System were used to simulate using Matlab/Simulink before and after applying of D-STATCOM equipment along with the short circuit at nodes to compare and evaluate the resulting voltage at the node reach iv MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt vi Danh sách hình vii Danh sách bảng viii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Nhiệm vụ mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm đề tài Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan bù CSPK lưới phân phối 2.1.1 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 2.1.1.1 Khái niệm CSPK 2.1.1.2 Sự tiêu thụ CSPK 2.1.2 Các nguồn phát công suất phản kháng lưới điện 2.1.2.1 Các nguồn phát công suất phản kháng lưới 2.1.2.2.Ưu nhược điểm nguồn phát công suất phản kháng 13 v 2.1.3 Phối hợp công suất phản kháng 14 2.1.4 Quản lý công suất phản kháng 15 2.1.5 Bù công suất phản kháng cho phụ tải 16 2.1.5.1 Các mục tiêu bù phụ tải 16 2.1.5.2 Bù tự nhiên cho phụ tải 2.1.5.3 Biện pháp bù tự nhiên để điều chỉnh điện áp nâng cao hệ số công suất 2.1.5.4 Điều chỉnh điện áp 17 2.1.6 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng lưới phân phối 22 2.2 Ổn định điện áp hệ thống 22 2.3 Giới hạn ổn định hệ thống 24 2.4 Tổng quan ứng dụng thiết bị FACTS 26 2.4.1 Giới thiệu thiết bị FACTS 26 2.4.2 Một số thiết bị FACTS 27 2.4.2.1 Bộ bù đồng tĩnh nối tiếp (SSSC) 27 2.4.2.2 Bộ bù tụ mắc nối tiếp điều khiển thyristor (TCSC) 28 2.4.2.3 Bộ điều khiển trào lưu công suất hợp (UPFC) 29 2.4.2.4 Bộ bù tĩnh (SVC) 30 2.4.2.5 Bộ bù đồng tĩnh (STATCOM) 30 Chương ỨNG DỤNG BÙ ĐỒNG BỘ PHÂN TÁN D-STATCOM ĐỂ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 3.1 Giới thiệu 17 20 32 32 3.2 Cấu trúc nguyên lý hoạt động STATCOM 32 3.2.1 Cấu trúc STATCOM 32 3.2.2 Nguyên lý hoạt động STATCOM 33 3.3 Bộ điều khiển điện tử công suất dựa thiết bị bán dẫn 36 v 3.3.1 Bộ chuyển đổi nguồn điện áp (VSC) 36 3.3.2 Điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) 37 3.3.3 Hoạt động VSC 42 3.4 Hệ thống điều khiển STATCOM 44 3.5 Các đặc tính STATCOM 45 3.6 Mơ hình mạch STATCOM 47 3.7 Bù đồng phân tán D-STATCOM Chương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐO ĐẾM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PLEIKU 4.1 Tổng quan hệ thống quản lý liệu đo đếm MDMS 48 4.2 Các chức hệ thống 50 4.2.1 Công suất theo thời gian 30’ 50 4.2.2 Sản lượng theo thời gian 30’ 51 4.2.3 Số liệu, biểu đồ dòng, áp, Cosφ 53 4.2.4 Chỉ số theo thời gian 53 4.3 Các xuất tuyến đầu nguồn lưới điện phân phối Pleiku 54 4.4 Xuất tuyến đầu nguồn 472 TBA 110kV Pleiku (472/E41) 55 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 472/E41 56 4.4.2 Các phụ tải xuất tuyến 472/E41 56 Chương MƠ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 70 5.1 Xây dựng mơ Matlab/Simulink từ số liệu MDMS 70 5.2 Kết mô Matlab/Simulink 71 5.3 Kết luận 76 5.4 Hướng phát triển đề tài 77 Tài liệu tham khảo 78 Phụ lục 80 v 50 50 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CSPK: Công suất phản kháng CSTD: Công suất tác dụng MBA: Máy biến áp FACTS: Flexible Alternating Current Transmission System: Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt STATCOM: Static Compensator: Bộ bù đồng tĩnh D-STATCOM: Distribution Static Compensator: Bù đồng phân tán SVC: Static Var Compensator: Bộ bù tĩnh TCSC: Thyristor Controlled Series Compensator: Bộ bù dọc điều khiển Thyristor UPFC: Unified Power Flow Controller: Bộ điều khiển trào lưu công suất hợp SSSC: Static Synchronous Series Compensator: Bộ bù nối tiếp đồng tĩnh HVDC: High Voltage Direct Current: Đường dây chiều cao áp MDMS: Meter Data Manegement System: Hệ thống quản lý liệu đo đếm TCR: Thyristor-Controlled Reactor: Kháng điều chỉnh Thyristor TSC: Thyristor Switched Capacitor: Bộ tụ đóng mở thyristor IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers: Viện kỹ thuật Điện Điện tử VSC: Voltage Source Converter: Bộ chuyển đổi nguồn áp PWM: Pulse Width Modulation: Điều chế độ rộng xung IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor: Transistor có cực điều khiển cách ly GTO: Gate Turn Off: Cổng đóng mở vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 2.1: Mạch điện đơn giản RL Hình 2.2: Quan hệ cơng suất P Q Hình 2.3: Mạch tương đương hệ thống cung cấp phụ tải 20 Hình 2.4: Đồ thị vectơ pha hình 2.3 chưa có bù 21 Hình 2.5: Các đường cong P-V khơng có bù, có bù song song 24 Hình 2.6: Hệ thống bị cố 25 Hình 2.7: Đường cong cơng suất góc 26 Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc SSSC 28 Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc TCSC 29 Hình 2.10: Sơ đồ cấu trúc UPFC 29 Hình 2.11: Sơ đồ cấu trúc SVC 30 Hình 2.12: Sơ đồ cấu trúc STATCOM 31 Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động STATCOM 33 Hình 3.2: Nguyên lý bù bù tích cực 34 Hình 3.3: Trạng thái hấp thụ cơng suất phản kháng bù 35 Hình 3.4: Trạng thái phát cơng suất phản kháng bù 35 Hình 3.5: Cấu trúc liên kết VSC ba pha hai cấp sử dụng IGBT 36 Hình 3.6: Hoạt động PWM 38 Hình 3.7: Chuyển đổi nguồn điện áp (VSC) “một chân” 40 Hình 3.8: Sơ đồ mạch lực nghịch lưu PWM 40 Hình 3.9: Sơ đồ thay pha nghịch lưu PWM 41 Hình 3.10: Giản đồ vectơ nghịch lưu PWM 42 Hình 3.11: Giản đồ vectơ nghịch lưu PWM trường hợp cịn lại 42 Hình 3.12: Hoạt động VSC 43 vii Hình 3.13: Hệ thống điều khiển STATCOM 45 Hình 3.14: Đặc tính V-I STATCOM 46 Hình 3.15: Đặc tính V-Q STATCOM 47 Hình 3.16: Mạch tương đương mơ hình hóa STATCOM 48 Hình 3.17: Mơ hình D-STATCOM 48 Hình 4.1: Lấy cơng suất theo thời gian 30’ 51 Hình 4.2: Vẽ đồ thị phủ tải 51 Hình 4.3: Sản lượng theo thời gian 30’ 52 Hình 4.4: Lấy số liệu, biểu đồ dịng, áp, Cosφ 53 Hình 4.5: Lấy số liệu theo thời gian 53 Hình 4.6: Điện áp node hạ 58 Hình 4.7: Điện áp node đầu nguồn 58 Hình 4.8: Điện áp node GIAKHANG 59 Hình 4.9: Điện áp node OLAM 59 Hình 4.10: Điện áp node QUOCDUY 60 Hình 4.11: Điện áp node GRANIT HONG 60 Hình 4.12: Điện áp node LUYENKIM Hình 4.13: Điện áp node XUANPHUC Hình 4.14: Điện áp node NM GIAY 61 61 62 Hình 4.15: Điện áp node ACOM 62 Hình 4.16: Điện áp node QUOCTE 63 Hình 4.17: Điện áp node ANHKHOA 63 Hình 4.18: Điện áp node NAMHOA 64 Hình 4.19: Điện áp node HIEPLOI 64 Hình 4.20: Điện áp node BAOHOANG 65 Hình 4.21: Điện áp node HOLYTHUYET 65 vii Hình 4.22: Điện áp node NUTIFOOD 66 Hình 4.23: Đồ thị cơng suất node NUTIFOOD 67 Hình 4.24: Đồ thị cơng suất node đầu nguồn 68 Hình 5.1: Sơ đồ khối xuất tuyến 472/E41 70 Hình 5.2: Sơ đồ mạch động lực D-STATCOM 71 Hình 5.3: Cơng suất Bus GIA KHANG 72 Hình 5.4: Cơng suất Bus NAM HOA 72 Hình 5.5: Cơng suất Bus NUTIFOOD 73 Hình 5.6: Điện áp Bus GIA KHANG 73 Hình 5.7: Điện áp Bus NAM HOA 74 Hình 5.8: Điện áp Bus NUTIFOOD 74 Hình 5.9: Đáp ứng điện áp D-STATCOM 75 Hình 5.10: Đáp ứng dịng điện D-STATCOM 75 Hình 5.11: Hệ số điều chế D-STATCOM 76 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Danh sách bảng Trang Bảng 4.1: Số liệu công suất xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku 54 Bảng 4.2 Số liệu Cosφ xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku 54 Bảng 4.3: Số liệu điện áp dòng điện xuất tuyến đầu nguồn 22KV 55 Pleiku Bảng 4.4: Phân bổ công suất phụ tải (node) xuất tuyến 472/E41 viii 56 Hình 5.5: Cơng suất Bus NUTIFOOD Điện áp bus có kết sau: - Điện áp Bus GIAKHANG hình 5.6: Hình 5.6: Điện áp Bus GIA KHANG - Điện áp Bus NAM HOA hình 5.7: 73 Hình 5.7: Điện áp Bus NAM HOA - Điện áp Bus NUTIFOOD hình 5.8: Hình 5.8: Điện áp Bus NUTIFOOD - Đáp ứng D-STATCOM với thơng số hình sau: 74 Hình 5.9: Đáp ứng điện áp D-STATCOM 4000 3000 Iq (A) 2000 1000 -1000 -2000 -3000 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 t (s) Hình 5.10: Đáp ứng dòng điện D-STATCOM 75 0.35 Modulation Index -1 -2 -3 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 t (s) Hình 5.11: Hệ số điều chế D-STATCOM 5.3 Kết luận Sau lắp đặt D-STATCOM ta thấy điện áp Bus phụ tải cải thiện đáng kể, công suất Bus tăng lên đáng kể có cố ngắn mạch xảy Các Bus phụ tải lớn phụ tải nhỏ xuất tuyến 472/E41, có cố xảy nhiên điện áp, công suất tải đáp ứng làm cho tính ổn định hệ thống nâng cao Xuất tuyến 472/E41 xuất tuyến đại diện cho đặc thù phụ tải lưới điện phân phối Pleiku nói riêng toàn tỉnh Gia Lai Sau lắp đặt thiết bị D-STATCOM ổn định điện áp xuất tuyến tiền đề nâng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng, giảm tổn thất điện khâu vận hành kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, chuẩn bị bước vào giai đoạn thị trường bán lẻ điện cạnh tranh thời gian tới Tuy nhiên, nội dung luận văn chưa đề cập đến vấn đề kinh tế so sánh giá trị làm lợi việc trước sau lắp D-STATCOM xuất tuyến 76 5.4 Hướng phát triển đề tài Phân tích giá trị kinh tế việc lắp đặt D-STATCOM lưới điện phân phối So sánh biện pháp kỹ thuật gốc độ kinh tế để thấy giá trị làm lợi việc bù công suất phản kháng Tính tốn giá trị làm lợi việc lắp đặt thiết bị D-STATCOM nhằm giảm tổn thất điện Mở rộng cho lưới điện tồn tỉnh, tính tốn giá trị việc bán công suất phản kháng (tiền công suất phản kháng) khách hàng thuộc đối tượng phải mua bán công suất phản kháng với ngành điện 77 TÀ I LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh Bù công suất phản kháng lưới cung cấp phân phối điện NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 2003 [2] K.R.Padiyar Facts Controllers in Power Transmission and Distribution New Age International (P) Ltd., Publishers, 2007 [3] Nguyễn Phùng Quang Matlab/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [4] Quyền Huy Ánh Vận hành tối ưu hệ thống điện Giáo trình giảng dạy, 2012 [5] Alpesh Mahyavanshi, M A Mulla, R Chudamani Reactive Power Compensation by Controlling the DSTATCOM International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 2, Issue 11, November 2012 [6] Bhim Singh, Sabha Raj Arya Design and control of a DSTATCOM for power quality improvement using cross correlation function approach International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol 4, No 1, 2012, pp.74-86 [7] P Venkata Kishore, Prof S Rama Reddy Compensation of Reactive Power Using D-STATCOM IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE), e-ISSN: 2278-1676, p-ISSN: 2320-3331, Volume 9, Issue Ver I (Jan 2014), PP 17-27 [8] Pierre Giroux, Gilbert Sybille (Hydro-Quebec, IREQ) Internet: http://www.mathworks.com/help/physmod/sps/examples/D-STATCOM-average model.html?requestedDomain=www.mathworks.com#zmw57dd0e9982 [9] Tổng công ty Điện lực miền Trung Tài liệu: Hướng dẫn sử dụng chương trình MDMS-EVNCPC EVNCPC, 2012 [10] Rachid Dehini, Chellali Benachaiba, Abdesselam Bassou Simulation of Distribution Static Compensator (D-STATCOM) to Improve Power Quality Arab J Sci Eng, DOI 10.1007/s13369-012-0461-5 Received: 21 September 2011/Accepted: 12 February 2012 78 [11] Pierre Giroux, Gilbert Sybille, Hoang Le-Huy Modeling and Simulation of a Distribution STATCOM using Sirnulink’s Power System Blockset IECONOl: The 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society 0-7803-71089/01 (C)2001 IEEE PP 990-994 79 Nutifood 2500 131/18/2 2500-2/5 CN-24kV-C/70 0,02 630 132/22 CN-24kV-C/185 0,33 131/18/1 AC-70 1.050 100 131/34 131/18/1 126/1 122/3 AC-70 0.115 162 151 154 143 145 147 147A 140 139 137 133 108 109 115 120 121 FCO 122-4 125 127 129 FCO 132/1-4 AC-70 0.065 AC-185 0.081 163 173 174 MC 472 Nutifood TC41 LBS 431-7 DCL 431-3 MC 431 471-76 431-38 CN-24kV-A/240 0,119 160 75 132 131 122 71 104 XLPE-185 1.376 40 39 51 XLPE-185 1.357 19 108/1 52 28 40 39 18 17 XLPE-185 0.067 18 17 27 XLPE-185 0.396 09 09 08 08 XLPE-185 0.323 04 04 XLPE-185 0.062 03 01 35A 107 XLPE-185 0.048 113 114 XLPE-95 0.080 FCO 120/1-4 FCO 126-4 ACom XLPE-185 2.408 XT476E41 FCO 137-4 A Khoa (50K) DCL 400-29 560 108/51 137/3 XLPE-185 0.194 120/3 108/5 630 AC-70 0.249 XLPE-185 0.052 108/6 560 108/6/1 145/3 1000 108/49 2/5 108/10 108/46/3 630 XLPE-185 0.03 FCO108/46-4 108/46 XLPE-185 0.184 XT 478E41 CT Gia Khang 560 2/5 Anh Khoa 115/2 2/5 560 147A/2 108/52 AC-70 0.20 750 (2/5) 160 AS/XLPE/PVC-70 0.142 AC-70 0.180 XLPE-95 0.04 DCLCT 145/1-4 FCO 147A-4 150 AC-70 0.5 FCO 400-37 H.Phong (100K) 108/60 MC 472 DCL174-4 XLPE-185 0.06 160 XLPE-185 0.28 XT475E41 DCL400-33 DCL111-4 750 750 AC-70 0.750 DCL 131/18-4 Nutifood 131/18 NM A Com Gia Lai (08K) XLPE 24-A240 0,025 131/20 FCO 131/20-4 AC-50 1.29 XLPE-95 0.17 AC-185 0.930 AC-185 0.045 AC-185 0.1 AC-185 0.257 AC-185 0.145 AC-185 0.0417 AC-185 0.154 AC-185 0.0112 AC-185 0.099 AC-185 0.092 AC-185 0.131 AC-185 0.016 AC-185 0.098 AC-185 0.182 AC-185 0.042 AC-185 0.0508 AC-185 0.101 AC-185 0.094 AC-185 0.049 AC-185 0.0498 AC-185 0.145 AC-185 0.0503 AC-185 0.0501 AC-185 0.203 AC-185 0.029 AC-185 0.053 AC-185 0.235 80 XLPE-185 0.015 108/11 AC-70 0.371 XLPE-185 0.13 2/5 108/21/3 108/44 108/14 750 560 XLPE-70 0.11 108/21/1 XLPE-185 0.148 108/18 FCO 108/21/1-4 Q Duy XLPE-70 0.11 108/25 108/38 108/37 AC-70 0.05 108/36 AC-70 0.053 108/33 AC-70 0.155 108/29 AC-70 0.204 108/27 AC-70 0.083 108/26 AC-70 0.02 AC-70 0.05 108/23 AC-70 0.091 108/21 XLPE-185 0.09 108/19 XLPE-185 0.1 XLPE-185 0.05 TU 108/17 XLPE-185 0.046 TI 474-76 474 03 XLPE-185 0.087 E41 CN-24kV-A/240 0,119 CN-24kV-A/240 0,119 472-76 472 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙ ĐỒNG BỘ PHÂN TÁN (D-STATCOM) ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ ỔN ĐỊNH CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PLEIKU RESEARCHES APPLICATION OF DISTRIBUTION STATIC COMPENSATOR (D-STATCOM) FOR ENHANCEMENT STABILITY OF PLEIKU DISTRIBUTION GRID Trương Đình Nhơn1, Trịnh Việt Thi2 Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Học viên cao học trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Thực tế vận hành cho thấy phương thức vận hành lưới điện phân phối thành phố Pleiku chưa tối ưu Phụ tải không ổn định thay đổi liên tục ngày theo mùa vụ; số vị trí tụ bù trung áp khơng cịn phù hợp phụ tải thay đổi liên tục; bán kính cấp điện lớn; dung lượng bù không phù hợp; bù cứng nên chưa đáp ứng đủ yêu cầu phản ứng nhanh nhạy hệ thống có thay đổi đột ngột nhu cầu công suất phản kháng Bài báo nghiên cứu ứng dụng bù đồng phân tán (D-STATCOM) để nâng cao ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku sở ổn định điện áp phụ tải Số liệu thu thập phụ tải xuất tuyến 472/E42 từ hệ thống quản lý liệu đo đếm (MDMS) sử dụng để mô Matlab/Simulink trạng thái trước sau ứng dụng thiết bị D-STATCOM Kết điện áp phụ tải cải thiện đáng kể nâng cao độ ổn định cho lưới điện phân phối Từ khóa: Lưới điện phân phối, bù đồng phân tán, ổn định điện áp, hệ thống quản lý liệu đo đếm ABSTRACT The actual operation of the distribution network shows that the method of operation of Pleiku distribution grid has not been optimized The dynamic load varies continuously during the day and season; some positions of medium capacitor voltage is no longer suitable due to constant change of load; large power supply radius; capacitor capacitance is not suitable; fixed compensation does not meet the requirements for rapid response when the system has a sudden change in demand for reactive power The thesis researches application of D-STATCOM for enhancement stability of Pleiku distribution grid on the basis of voltage stabilization at the load The data collected for loads of feeder number 472 of 110KV Substation (472/E42) from the Meter Data Management System were used to simulate using Matlab/Simulink before and after applying of D-STATCOM equipment As a result, the voltage at the load is greatly improved and enhancement stability of distribution system Keywords: Distribution grid, D-STATCOM, Voltage stability, Meter Data Management System GIỚI THIỆU nhanh nhạy hệ thống có thay đổi đột ngột nhu cầu công suất phản kháng Ngồi ra, tình trạng vận hành xuất tuyến trung với bán kính cấp điện lớn, non tải khơng vào mùa sản xuất q tải mùa cao điểm sản xuất, thu hoạch công nghiệp gây khó khăn cho cơng tác vận hành liên tục ổn định lưới điện phân phối Để hệ thống điện hoạt động linh hoạt chế độ, kể tình cố nghiêm trọng nhất, phải có thiết bị để điều khiển Thực tế vận hành cho thấy, phương thức vận hành lưới điện phân phối thành phố Pleiku chưa tối ưu, phụ tải không ổn định thay đổi liên tục ngày theo mùa vụ đa số phụ tải lớn liên quan đến sản xuất chế biến, bơm tưới công nghiệp cà phê, điều, tiêu, cao su,…, số vị trí tụ bù trung áp khơng cịn phù hợp; dung lượng bù không phù hợp; bù cứng nên chưa đáp ứng đủ yêu cầu phản ứng đại lượng hệ thống điện, đại lượng đại lượng điện áp Vấn đề đặt thu thập số liệu, tính tốn lựa chọn dung lượng bù, vị trí bù, thiết bị bù cơng suất phản kháng lưới điện phân phối để nâng cao độ ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku Trên giới nước ta, có nhiều cơng trình nghiên cứu việc ứng dụng STATCOM để nâng cao chất lượng điện áp ổn định cho hệ thống điện [5,6,7,10,11] Tuy nhiên, việc nghiên cứu thiết bị STATCOM chủ yếu áp dụng lưới điện truyền tải chưa trọng đến lưới điện phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng bù đồng phân tán (DSTATCOM) để nâng cao ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku cấp thiết, đáp ứng yêu cầu Tên xuất tuyến (lộ) Công suất (kW) Tổn g Pha A Phản kháng(kVar) Pha B Pha C Tổng Pha A Pha B Pha C 0.00 0.00 -45.39 471/E41 708.18 240.63 226.39 240.89 0.00 472 /E41 2703.41 872.74 935.38 895.29 623.99 190.94 197.79 221.56 473/E41 2327.56 772.36 785.52 769.41 318.24 118.16 118.16 81.64 474/E41 2209.94 764.98 716.64 727.92 170.40 71.50 71.50 475/E41 3657.71 1205.81 1216.55 1209.84 358.52 103.39 103.39 149.05 476/E41 2121.72 732.15 702.34 207.86 0.00 68.08 68.08 477/E41 3326.05 1109.13 1137.33 1105.10 198.73 0.00 99.37 99.37 478/E41 4942.35 1658.26 1639.53 1644.36 716.03 262.45 259.02 238.68 ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐO ĐẾM (MDMS) 479/E41 4333.13 1478.39 1426.03 1427.37 562.62 198.73 198.73 162.48 471/E42 1407.63 473.96 524.70 408.97 69.65 109.41 18.32 21.45 Ta có số liệu từ chương trình hệ thống quản lý liệu đo đếm MDMS xuất tuyến trung 22KV lưới điện phân phối Pleiku sau: 475/E42 861.05 280.81 282.70 297.54 275.79 102.21 65.27 108.30 477/E42 1488.58 491.14 503.28 494.16 -182.58 -69.02 -52.89 -60.67 472/E42 1931.18 628.43 637.24 665.51 -364.51 -122.16 -100.92 -141.44 474/E42 1849.41 589.81 622.32 637.28 -484.45 -158.02 -143.69 -182.74 Bảng 1: Số liệu công suất xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku 476/E42 2342.96 791.78 785.02 766.16 -701.42 -197.41 -255.07 -248.94 478 /E42 3278.77 1075.53 1121.15 1082.08 -478.75 -170.35 -78.40 -230.00 Bảng 2: Số liệu điện áp dòng điện xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku 480/E42 1967.52 638.33 -183.04 -174.85 -194.03 687.03 652.54 676.65 -551.91 98.90 Bảng Số liệu công suất xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku Bảng 3: Phân bổ công suất phụ tải (node) xuất tuyến 472/E41 Trong nội dung báo ta tập trung nghiên cưu lậy sộ liệu mô phộng xuật tuyện 472 TBA 110KV Pleiku kí hiệu 472/E41 Điện áp (V) Tên xuất tuyến Hình 4: Điện áp node hạ Dòng điện (A) Pha A Pha B Pha C Pha A Pha B Pha C 471/E41 13416.26 13448.34 13321.99 18.01 16.99 18.13 472 /E41 13413.16 13584.64 13584.07 68.00 71.02 70.92 473/E41 13412.04 13471.41 13310.45 56.33 58.75 58.40 474/E41 13432.02 13455.65 13476.76 57.59 53.34 54.79 475/E41 13353.51 13413.73 13279.78 91.51 91.98 91.64 476/E41 13427.51 13468.88 13519.53 54.64 51.12 52.52 477/E41 13418.79 13482.67 13357.73 83.14 83.70 82.53 478/E41 13437.64 13481.82 13503.21 122.83 121.40 122.39 479/E41 13445.24 13463.53 13331.56 111.15 107.39 107.56 471/E42 13644.27 13684.18 13682.39 35.65 38.37 29.93 475/E42 13607.69 13703.36 13735.34 21.96 21.17 23.05 477/E42 13698.50 13715.64 13765.01 36.21 36.90 36.17 472/E42 13668.06 13747.87 13768.85 46.84 46.93 49.41 474/E42 13672.66 13739.94 13756.32 44.66 46.48 48.19 476/E42 13699.78 13740.71 13750.18 59.56 60.07 58.59 478 /E42 13699.78 13768.34 13769.62 79.49 81.63 80.34 480/E42 13738.92 13816.43 13812.08 48.33 48.90 50.96 Bảng Số liệu điện áp dòng điện xuất tuyến đầu nguồn 22KV Pleiku Tên Node 472/E41 10 11 12 13 14 15 GIA KHANG O LAM QUOC DUY GRANIT HONG LUYEN KIM XUAN PHUC NM GIAY ACOM NS QUOC TE ANH KHOA NAM HOA HIEP LOI BAO HOANG NUTIFOOD HOLYTHUYE T 16 S (kVA) P (kW) Q (kVAR ) V(kV) L (Km) 10000 630 560 750 560 630 560 560 750 630 560 1,000 750 750 2,500 9200 2339 23.240 286 295 482 437 346 206 408 584 220 310 698 374 403 1,149 227 198 334 301 311 98 327 257 169 396 302 473 242 427 0.392 0.375 0.366 0.387 0.379 0.394 0.388 0.380 0.401 0.377 0.400 0.375 0.391 22.135 16.415 16.467 17.265 17.265 18.502 16.638 16.924 17.133 19.283 18.626 19.004 18.942 17.044 19.290 100 90 18 0.390 19.923 24,400 Điện áp (V) Stt 24,200 24,000 23,800 23,600 23,400 Pha A 23,200 23,000 Pha B 22,800 Pha C 22,600 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Hình Điện áp node đầu nguồn Điện áp (V) Bảng Phân bổ công suất phụ tải (node) xuất tuyến 472/E41 Trong đó: - S: công suất biểu kiến máy biến áp (kVA) 24,000 23,500 23,000 - P: công suất tác dụng Node (kW) Pha A 22,500 - Q: công suất phản kháng Node (kVar) Pha B 22,000 - V: điện áp Node (kV) Pha C 21,500 - L: chiều dài đường dây (Km) 21,000 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 GIA KHANG Thời gian (h) O LAM 400 Hình Điện áp node NAMHOA QUOC DUY 390 GRAINIT HONG LUYEN KIM 380 XUAN PHUC Điện áp (V) Điện áp (V) 410 NM GIAY 370 24,000 23,500 ACOM 23,000 QUOC TE 360 ANH KHOA 22,500 Pha A NAM HOA 350 Pha B HIEP LOI 22,000 BAO HOANG 340 Các Node HOLYTHUYE T Pha C 21,500 Hình Điện áp node hạ Nhận xét: Các phụ tải hạ xuất tuyến có điện áp vận hành khác có chênh lệch nhiều node với Điện áp node phụ tải hình sau 21,000 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Hình Điện áp node NUTIFOOD 3 MƠ PHỎNG Cơng suất (KW/Kvar) 1,400 CS tác dụng 1,200 Từ số liệu thu thập với thông số bảng ta mô Matlab/Simulink so sánh kết trước sau lắp đặt D-STATCOM CS phản kháng 1,000 800 Giả sử trường hợp ta đặt thiết bị D-STATCOM (22kV, +/-1MVar) node Nutifood có cố ngắn mạch vị trí node node NamHoa để ta thấy lý chọn thiết bị D-STATCOM gắn vị trí hình 10 600 400 200 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Cơng suất (KW/Kvar) Hình Đồ thị công suất node NUTIFOOD 10,000 9,000 CS tác dụng CS phản kháng 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 Hình 10 Mơ hình mơ 2,000 1,000 Khi ngắn mạch xãy node Nam Hoa với thời gian 0,01 giây, ta kết đáp ứng công suất node sau: 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Hình Đồ thị cơng suất node đầu nguồn - Đư ng màu xanh khơng có DSTATCOM Qua đồ thị điện áp phụ tải thuộc xuất tuyến 472/E41, ta có nhận xét sau: - Đư ng màu đỏ sau gắ n DSTATCOM - Điện áp phụ tải thường tăng cao vào không sản xuất từ khoảng (1113)h từ (20-24)h ngày - Tại node gần nguồn GIA KHANG ta có kết trước sau có gắn D-STATCOM: - Điện áp phụ tải giảm thấp khoảng thời gian (8-10)h ngày - Giữa phụ tải có khác thời điểm sản xuất, đa số sản xuất không liên tục ngày (Trừ node Nutifood có phụ tải sản xuất ngày nhiên cơng suất khơng hình 3.5) - Điện áp node có chênh lệch thời điểm Từ nhằm ổn định điện áp nâng cáo độ ổn định cho xuất tuyến 472/E41 ta đề xuất sử dụng D-STATCOM sở số liệu thu thập thông qua hệ thống quản lý dự liệu đo đếm MDMS Hình 11 Cơng suất node GIA KHANG Hình 12 Cơng suất node NAM HOA Hình 15 Điện áp node NAM HOA Hình 13 Cơng suất node NUTIFOOD Hình 16 Điện áp node NUTIFOOD - Điện áp bus có kết sau: - Đáp ứng D-STATCOM với thơng số hình sau: Hình 14 Điện áp node GIA KHANG Hình 17 Đáp ứng điện áp D-STATCOM lắp đặt thiết bị D-STATCOM ổn định điện áp xuất tuyến tiền đề nâng cao chất 4000 3000 lượng điện cung cấp cho khách hàng, giảm tổn thất điện khâu vận hành kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, tiền đề chuẩn bị bước vào giai đoạn thị trường bán lẻ điện cạnh tranh thời gian tới Tuy nhiên, nội dung luận văn chưa đề cập đến vấn đề kinh tế so sánh giá trị làm lợi việc trước sau lắp D-STATCOM xuất tuyến Iq (A) 2000 1000 -1000 -2000 -3000 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 t (s) Hình 18 Đáp ứng dịng điện D- đánh giá hết tiêu mà DSTATCOM thiết bị bù khác STATCOM Modulation Index -1 -2 -3 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 t (s) Hình 19 Hệ số điều chế DSTATCOM KẾT LUẬN Sau lắp đặt D-STATCOM ta thấy biên độ điện áp Bus phụ tải cải thiện đáng kể, công suất Bus tăng lên đáng kể có cố ngắn mạch xảy Giảm độ dao động: bus phụ tải lớn phụ tải nhỏ xuất tuyến 472/E41, có cố xảy nhiên điện áp, công suất tải đáp ứng làm cho tính ổn định hệ thống nâng cao Giảm tổn thất điện xuất tuyến 472/E41 xuất tuyến đại diện cho đặc thù phụ tải lưới điện phân phối Pleiku nói riêng tồn tỉnh Gia Lai Sau TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh Bù công suất phản kháng lưới cung cấp phân phối điện NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 2003 [2] K.R.Padiyar Facts Controllers in Power Transmission and Distribution New Age International (P) Ltd., Publishers, 2007 [3] Nguyễn Phùng Quang Matlab/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 2004 [4] Quyền Huy Ánh Vận hành tối ưu hệ thống điện Giáo trình giảng dạy, 2012 [5] Alpesh Mahyavanshi, M A Mulla, R Chudamani Reactive Power Compensation by Controlling the DSTATCOM International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 2, Issue 11, November 2012 [6] Bhim Singh, Sabha Raj Arya Design and control of a DSTATCOM for power quality improvement using cross correlation function approach International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol 4, No 1, 2012, pp.74-86 [7] P Venkata Kishore, Prof S Rama Reddy Compensation of Reactive Power Using DSTATCOM IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE), e-ISSN: 2278-1676, p-ISSN: 2320-3331, Volume 9, Issue Ver I (Jan 2014), PP 17-27 [8] Pierre Giroux, Gilbert Sybille (Hydro-Quebec, IREQ) Internet: http://www.mathworks.com/help/physmod/sps/examples/D-STATCOM-average model.html?requestedDomain=www.mathworks.com#zmw57dd0e9982 [9] Tổng công ty Điện lực miền Trung Tài liệu: Hướng dẫn sử dụng chương trình MDMSEVNCPC EVNCPC, 2012 [10] Rachid Dehini, Chellali Benachaiba, Abdesselam Bassou Simulation of Distribution Static Compensator (D-STATCOM) to Improve Power Quality Arab J Sci Eng, DOI 10.1007/s13369012-0461-5 Received: 21 September 2011/Accepted: 12 February 2012 [11] Pierre Giroux, Gilbert Sybille, Hoang Le-Huy Modeling and Simulation of a Distribution STATCOM using Sirnulink’s Power System Blockset IECONOl: The 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society 0-7803-7108-9/01 (C)2001 IEEE PP 990-994 Thơng tin liên hệ tác giả (người chịu trách nhiệm viết): Họ tên: Trịnh Việt Thi Đơn vị: Công ty Điện lực Gia Lai Điện thoại: 0968 678777 Email: thipcgl@gmail.com Học viên thực Cán hướng dẫn khoa học Trịnh Việt Thi TS Trương Đình Nhơn ... phân phối để nâng cao độ ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku Trên giới nước ta, có nhiều cơng trình nghiên cứu việc ứng dụng STATCOM để nâng cao chất lượng điện áp ổn định cho hệ thống điện [5,6,7,10,11]... việc nghiên cứu ứng dụng bù đồng phân tán (D- STATCOM) để nâng cao ổn định cho lưới điện phân phối Pleiku cấp thiết, đáp ứng yêu cầu 1.2 Nhiêm ̣ vu ̣ và mu ̣c tiêu của đề tài - Tìm hiểu bù công... trung nghiên cứu ứng dụng STATCOM để bù công xuất phản kháng nâng cao ổn định điện áp cho lưới điện phân phối Điện áp tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện Ổn định điện áp khả trì điện áp