Giải thích hệ thống điện truyền tải dùng giải thuật line flow based (LFB)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM THƯƠNG THƯƠNG GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI DÙNG GIẢI THUẬT LINE FLOW BASED (LFB) NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 SKC006022 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ PHẠM THƯƠNG THƯƠNG GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI DÙNG GIẢI THUẬT LINE FLOW BASED (LFB) NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Giảng viên hướng dẫn TS HỒ VĂN HIẾN Tp HCM, tháng năm 2017 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phạm Thương Thương Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 20/10/1990 Nơi sinh: Gia Lai Quê quán: Kỳ Lợi, Kỳ Anh, Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Đường 4, Phường Trường Thọ, Quận Thủ Đức Điện thoại quan: Fax: E-mail:phamthuongthuong03@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Điện thoại riêng: 0975 699 775 Cao đẳng chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Cao Đẳng Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2008 đến 10/2011 Nơi học (trường, thành phố): Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 10/2012 đến 06/2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: CNKT Điện, Điện Tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Điều khiển tốc độ động KĐB pha dùng DSP Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, ngày 20/04/2014 Người hướng dẫn: Ths Trần Quang Thọ HVTH: Phạm Thương Thương i Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận văn hoàn toàn trung thực, chưa công bố tài liệu khác, tài liệu tham khảo trích dẫn nguồn đầy đủ Tp HCM, ngày…… tháng…… năm 2017 Ký ghi rõ họ tên Phạm Thương Thương HVTH: Phạm Thương Thương ii Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến LỜI CẢM TẠ Qua năm học tập trường ĐH SPKT Tp HCM, bảo giảng dạy nhiệt tình quý thầy cô khoa Điện-Điện Tử, thầy Khoa khác em có tảng kiến thức lý thuyết thực hành thật bổ ích Cùng với nỗ lực thân thời gian vừa qua, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Từ kết đạt này, em xin chân thành cám ơn: Quý thầy cô trường ĐH SPKT Tp HCM, truyền đạt cho em kiến thức bổ ích thời gian em theo học trường Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Hồ Văn Hiến- giảng viên trường ĐH Bách Khoa Tp HCM tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Do kiến thức hạn hẹp nên q trình thực luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót cách hiểu, lỗi trình bày Em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để luận văn tốt nghiệp đạt kết tốt HVTH: Phạm Thương Thương iii Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến TĨM TẮT Luận văn nghiên cứu thuật tốn phân bố cơng suất sở dịng nhánh (LFB) để giải vấn đề phân bố cơng suất, góc lệch pha điện áp Phương pháp đề xuất có cấu trúc đơn giản phương pháp truyền thống trước đó, số vịng lặp đặc biệt kết đáng tin cậy Những điều minh chứng qua trinh thử nghiệm luận văn Một khía cạnh khác luận văn nghiên cứu việc kết hợp thiết bị FACTS vào hệ thống nhằm cải thiện cấu hình điện áp Như biết, ưu điểm thiết bị FACTS dễ dàng kết hợp cấu hình mạng điện khác Do đó, việc kết hợp thuật tốn LFB có mặt thiết bị FACTS thực hứa hẹn nhiều điểm hiệu cho việc truyền công suất hệ thống điện HVTH: Phạm Thương Thương iv Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến ABSTRACT In this thesis, development of Line Flow Based Algorithm (LFB) has been proposed to solve some problems, as: power flow and voltage dephasing angle The LFB has simple structure, less iteration and reliable than conventional method The mechanism and effectiveness of the LFB have been characterized by coordinating FACTS into the power system As expected, the resultant experiment could achieve realistic goals through improving the voltage profile This work significantly contributed in enhancing the utility of LFB for combined for many types of power grid and development of intelligent electronic system… Therefore, we predicts this coherence create many advantage points for transferring power in bulk grids HVTH: Phạm Thương Thương v Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến MỤC LỤC  -LÍ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC HÌNH xi DANH MỤC CÁC BẢNG xii CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.3 Mục tiêu bước nghiên cứu 1.4 Các kết nước nước ngồi cơng bố CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết đường dây tải điện 2.2 Phân loại đường dây truyền tải 2.3 Các thông số quan trọng đường dây truyền tải 2.4 Hệ thống truyền tải điện 11 CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ BÀI TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT GAUSS-SEIDEL VÀ NEWTON-RAPHSON DECOUPLE 12 HVTH: Phạm Thương Thương vi Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Ma tran A1 ung voi nut PQ - so hang bang sonut - sonutPV - So cot bang so nhanh -1 -1 0 0 0 -1 -1 Ma tran A1phay suy tu ma tran A1 cho phan tu -1 bang so - so hang bang so nut - sonutPV - So cot bang so nhanh 0 0 0 0 0 Ma tran A1cong suy tu ma tran A1 cho phan tu -1 bang so - so hang bang so nut - sonutPV - So cot bang so nhanh 0 0 0 0 0 Ma tran A1tru suy tu ma tran A1 cho phan tu bang so - so hang bang so nut - sonutPV - So cot bang so nhanh -1 -1 0 0 0 -1 -1 PBCS bang pp LFB, hoi tu sau lan lap KET QUA PBCS CHE DO CO SVC DUNG PP LFB Ket qua cho tren co ban 100 MVA Dong cong suat tac dung tren cac nhanh (tai mui ten cua nhanh) Nhanh p 0.38926 0.27898 0.24640 0.25919 0.46617 0.07532 0.03383 Dong cong suat phan khang tren cac nhanh (tai mui ten cua nhanh) Nhanh q 0.04145 0.10143 0.12629 0.12299 0.00429 -0.01609 -0.08881 Ton that tac dung tren cac nhanh Nhanh l 0.00278 HVTH: Phạm Thương Thương 88 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến 0.00688 0.00449 0.00482 0.00819 0.00006 0.00068 Tong ton that cong suat tac dung : deltaP = Ton that Nhanh 0.02790 phan phang cam khang tren cac nhanh m 0.00834 0.02064 0.01347 0.01446 0.02458 0.00017 0.00204 Tong ton that cong suat phan khang cam khang cac nhanh : deltaQ_L = 0.08371 Tong ton that cong suat phan khang dien dung nap : deltaQ_C = 0.31064 Tong ton that cong suat khang cam khang va dien dung nap : deltaQ_tong = -0.22694 Dien ap tai cac nut Nut V(dvtd) 1.06000 1.05000 1.01231 1.01204 1.03000 Goc lech Nut pha dien ap (do): delta(do) 0.00000 -1.16073 -3.14347 -3.27885 -4.11654 Cong suat phat tinh toan cua cac nut PV (tinh theo pt nut) : 0.67790 +j 0.11005 0.60000 +j 0.17092 -0.50000 +j 0.04209 Kiem tra cong suat nguon theo tong tai, tong ton that, tong bu o cac nut : Tong cong suat tac dung nguon : Pnguon tong HVTH: Phạm Thương Thương 89 = 127.79021 MW Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Tong cong suat phan khang nguon : Qnguon tong = 28.09747 MVAr KET QUA DIEN AP NUT KET QUA DIEN AP Nut loai V (pu) 1 1.06000 1.05000 1.01231 1.01204 1.03000 Loai Loai Kiem Cong Cong MVAr VA CONG SUAT NUT : V delta Ptai (kV) (do) (MW) 116.600 0.0000 0.000 115.500 -1.1607 0.000 111.354 -3.1435 45.000 111.325 -3.2789 30.000 113.300 -4.1165 50.000 Qtai (MVAr) 0.000 0.000 30.000 25.000 35.000 Pphat (MW) 67.790 60.000 0.000 0.000 0.000 Qphat (MVAr) 11.005 17.092 0.000 0.000 0.000 Qbu (MVAr) 0.00 0.00 0.00 0.00 39.21 nut : nut PV nut : nut PQ tra cong suat nguon can bang theo tong tai, tong ton that, tong bu : suat tac dung nguon can bang : Pnguon_canbang kiem tra = 67.79021 MW suat phan khang nguon can bang :Qnguon_canbang kiem tra = 11.00529 KET QUA DONG CONG SUAT NHANH VA TON THAT STT dau cuoi Pnhan(MW) Qnhan(MVAr) Dong(kAmpe) deltaQ(MVAr) 1 38.9258 4.1448 0.1957 27.8985 10.1427 0.1539 3 24.6397 12.6291 0.1436 4 25.9191 12.2990 0.1488 5 46.6166 0.4288 0.2376 7.5324 -1.6093 0.0399 3.3834 -8.8814 0.0484 Tong ton that cong Tong ton that cong 8.37063 MVAr Tong ton that cong deltaQc = 31.06416 Tong ton that cong 22.69353 MVAr deltaP(MW) 0.2780 0.6879 0.4488 0.4822 0.8194 0.0058 0.0681 0.8339 2.0637 1.3465 1.4465 2.4582 0.0174 0.2043 suat tac dung : deltaP = 2.79021 MW suat phan khang cam khang duong day : deltaQL = suat phan khang dien dung nap cua duong day : MVAr suat phan khang toan he thong : deltaQ_tong = - Cac nut co dat thiet bi bu ( tu dien, SVC, STATCOM): STT Ten nut Dien ap Q(MVAr) 1.030 39.209 Kiem tra che co bu SVC bang pp NR Sai so = 1.73969e-011 So lan lap = HVTH: Phạm Thương Thương 90 Luận văn thạc sỹ No GVHD: TS Hồ Văn Hiến Nut Dien ap Goc dvtd Degree 1.06000 1.05000 1.01231 1.01204 1.03000 Phu tai May phat MW Mvar MW Mvar Mvar 0.000 -1.160 -3.143 -3.278 -4.116 0.000 0.000 45.000 30.000 50.000 0.000 0.000 30.000 25.000 35.000 67.790 60.000 0.000 0.000 0.000 11.005 17.092 0.000 0.000 -0.000 Tu bu 0.000 0.000 0.000 0.000 39.209 Tong 125.000 90.000 127.790 28.098 39.209 Dong cong suat nhanh va ton that Duong day Cong suat nut & Dong nhanh Ton that May bien ap- deltaQL deltaQC tu den MW Mvar MVA MW MVAr tap MVAr MVAr 67.790 39.208 28.582 11.005 1.607 9.399 68.678 39.241 30.088 0.278 0.688 -5.844 -3.308 0.834 2.063 6.678 5.371 60.000 -38.930 25.092 26.404 47.434 17.092 -7.451 11.770 11.540 1.234 62.387 39.636 27.715 28.816 47.450 0.278 0.449 0.482 0.819 -5.844 -2.908 -2.807 -0.787 0.834 1.347 1.447 2.458 6.678 4.255 4.253 3.245 -45.000 -27.895 -24.643 7.538 -30.000 -12.706 -14.677 -2.616 54.083 30.652 28.683 7.979 0.688 0.449 0.006 -3.308 -2.908 -2.032 2.063 1.347 0.017 5.371 4.255 2.049 -30.000 -25.922 -7.532 3.454 -25.000 -14.346 0.585 -11.238 39.051 29.627 7.555 11.757 0.482 0.006 0.068 -2.807 -2.032 -5.008 1.447 0.017 0.204 4.253 2.049 5.213 -50.000 -46.614 -3.386 4.209 -2.021 6.230 50.177 46.658 7.091 0.819 0.068 -0.787 -5.008 2.458 0.204 3.245 5.213 -22.693 8.371 31.064 Tong ton that : 2.790 Tong ton that cong suat khang deltaQL - deltaQC : HVTH: Phạm Thương Thương 91 -22.693 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phương pháp phân bố công suất giải thuật LFB có ưu điểm đơn giản pháp truyền thống kết đáng tin cậy Khi kết hợp với thiết bị bù tĩnh điều khiển Thyristor (SVC) giúp cải thiện điện áp nút cách đáng kể Bên cạnh đó, giải thuật LFB hứa hẹn cải thiện hệ thống điện với việc phân bố cơng suất tối ưu cải thiện cấu hình điện áp thử nghiệm hệ thống mẫu Nghiên cứu áp dụng SVC việc có ý nghĩa, giúp hệ thống điện vận hành cách linh hoạt, tăng độ tin cậy tính kinh tế vận hành Đồng thời, việc sử dụng SVC đem lại hiệu đáng kể việc nâng cao tính ổn định điện áp trường hợp gặp cố, giảm tổn thất toàn hệ thống Luận văn nghiên cứu, áp dụng thuật toán LFB cho hệ thống điện mẫu nhỏ, không phức tạp Trong tương lai, cần xây dựng chương trình Line Flow Based (LFB) áp dụng cho hệ thống điện Việt Nam HVTH: Phạm Thương Thương 92 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] PGS.TS Quyền Huy Ánh Giáo trình giải tích mạng điện máy tính Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2005 [2] Võ Hồ Thy Hàn, Hồ Thế Bảo Báo cáo thiết bị FACTS truyền tải Trường ĐHBK TPHCM, tháng 12/2014 [3] Mơ hình tốn trào lưu cơng suất tối ưu OPF Internet: http://toc.123doc.org/document/818589-1-mo-hinh-co-ban-bai-toan-trao-luucong-suat-toi-uu-opf.htm, 10/03/2017 [4] Trào lưu công suất Internet: https://www.google.com.vn/search?q=tra%C3%A0o+l%C6%B0u+c%C3%B4ng+ su%E1%BA%A5t+pdf&rlz=1C1NDCM_enVN718VN718&oq=tra%C3%A0o+l %C6%B0u&aqs=chrome.0.69i59j69i57j0l4.4632j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF -8, 10/3/2017 [5] Hồ Văn Hiến Hệ thống điện truyền tải phân phối (Tái lần thứ nhất, có sửa chữa, bổ sung) NXB Đại Học Quốc Gia Tp HCM, 2005 [6] Nguyễn Trung Nghiên cứu đánh giá vai trò lựa chọn thiết bị FACTS sử dụng cho hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 2015-2020 Đại Học Đà Nẵng [7] Nguyễn Thế Vĩnh Điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) ứng dụng việc nâng cao cho ổn định chất lượng điện hệ thống điện Đại Học Thái Nguyên [8] PGS.TS Quyền Huy Ánh Vận hành tối ưu hệ thống điện [9] Thực hành Matlab Internet: https://www.academia.edu/18734174/Lap_trinh_matlab, 11/03/2017 [10] Chế độ làm việc kinh tế hệ thống điện Internet: https://www.academia.edu/10452783/Ph%C3%A2n_b%E1%BB%91_c%C3% B4ng_su%E1%BA%A5t_trong_h%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_%C4% 91i%E1%BB%87n, 12/03/2017 HVTH: Phạm Thương Thương 93 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến TIẾNG NƯỚC NGOÀI [11] P Yan, A Sekar Steady-state analysis of power system having multiple FACTS devices using line-flow-based equations IEE Proc.-Gener Transm Distrib., Vol 152, No 1, January 2005B Venkata Slipa An optimal power flow to improve Power system security by using Particle Swarm Optimization PG Scholar Department of EEE, 2015 [12] Water Murray, Tomas Tinoco De Rubia and Adam Wigington Ipmroving robustness of Newton-based power flow methods to cope with poor intial points Stanford university and Electric Power Research Institute [13] Kumaraswamy, W.V Jahnavi, T Devaraju, P Ramesh An optimal power flow (OPF) method with improved voltage stability Analysis vol 2, 2012 [14] Priyanka P Tambe and K.D Joshi Power flow improvement using distributed static series compensator vol 1, issue 4,6/2012 [15] P Pavan Kumar and N.Poornachanndrarao Improvement of power low in the power system network by using UPFC device vo 2, issue 3, 2012 [16] Performance of Transmission Lines Internet: http://www.ncttech.edu.lk/Download/Technology%20Zone/Performance%20of%20Transmiss ion%20Lines pdf, 11/03/2017 CÁC TRANG WEB THAM KHẢO [1] luanvan.vn [2] 123doc.org [3] google.vn [4] google scholar [5] ieee.xplore HVTH: Phạm Thương Thương 94 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI DÙNG GIẢI THUẬT LINE FOW BASED POWER TRANSMISSION SYSTEM ANALYSIS BY USING LINE FLOW BASED ALOGRITHM Hồ Văn Hiến1, Phạm Thương Thương2 Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Học viên cao học trường ĐHSPKT TPHCM TÓM TẮT Theo phương pháp giải tích hệ thống điện truyền tải cách dùng giải thuật Line Flow Based(LFB), phương trình đơn giản ngắn hơn, vịng lặp so với phương pháp truyền thống (Newton Raphson) Phương pháp LFB mang lại lợi ích tiết kiệm thời gian phân bố công suất nút, nhờ có thời gian kiểm tra lại chế độ vận hành hệ thống Bên cạnh đó, báo đề cập đến việc sử dụng thiết bị FACTS hệ thống để thay đổi điện áp nút có gắn thiết bị FACTS theo yêu cầu Theo việc phân bố cơng suất góc lệch pha điện áp nút so với nút cân thay đổi tạo điều kiện để kiểm tra, theo dõi tính ổn định cấu hình tải Bài báo xây dựng giải thuật LFB theo lưu đồ đơn giản dễ dàng thực Kết mô Matlab cho thấy số liệu phân bố công suất dùng phương pháp LFB phương pháp NR gần trùng khớp Từ khóa: Line Flow Based(LFB), SVC, Giải tích hệ thống điện truyền tải, FACTS ABSTRACT According to the Power Transmission System Analytics by using Line Flow Based Alogrithm, the irterations are less than conventional method(Newton Raphson), the equations are also simplify and less than NR method LFB method bring benefits about economical time while distributing power flows at the nodes Then, we can make time to check out the operation system In addition, the paper is also mentioned that using FACTS(SVC) to change the voltage at the node which embbed FACTS Then power flows and drop phase angles will be changed and these things bring a new loads profile that is more stabilitier than it before The paper establish LFB quite simplify and easy to implement Simulation results using Matlab sofware demonstrated that power flow distribution by LFB and by NR is quitely the same Key words: Line Flow Based(LFB), SVC, Power Transmission System Analysis, FACTS I GIỚI THIỆU Một hệ thống điện mạng lưới kết nối thiết bị điện gồm máy phát điện, hệ thống đường dây truyền tải thiết bị sử dụng điện năng, cung cấp điện cho vùng miền, quốc gia chia nhỏ thành ba mảng lớn gồm: máy phát (sản xuất điện), hệ thống truyền tải (đưa điện đến nơi tiêu thụ) hệ thống phân phối (cấp điện cho khu công nghiệp, thương mại hộ) HVTH: Phạm Thương Thương Những hệ thống điện nhỏ sử dụng nội khu cơng nghiệp, bệnh viện, gia đình, máy bay, xe Để đảm bảo vận hành ổn định hệ thống điện tốn có tính chất quan trọng tốn phân bố cơng suất Trong đó, mục tiêu quan trọng phân bố lại cơng suất phụ tải hợp lý nhằm đảm bảo cho hệ thống vận hành cách linh hoạt Giải thuật LFB đề xuất báo với lưu đồ đơn giản bước thực hoàn 95 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến thành nhanh chóng đẩy nhanh q trình tính tốn thơng số phụ tải cơng suất tải, điện áp tải, góc lệch pha điện áp(so với nút cân bằng) Điều có ích việc kiểm tra theo dõi nhằm phát nguy tiềm ẩn hệ thống II.Công thức LFB áp dụng với thiết bị FACTS(SVC) 2.1 Ví dụ số vịng dây độc lập hướng Ví dụ hệ thống mẫu hình: Hình 2.1 Hệ thống mẫu Ta hình dung vịng dây hướng bên 𝑙𝑜𝑜𝑝1 −1 (2.2) [ ] 𝑙𝑜𝑜𝑝2 −1 1 2.2 Điề u khiể n điêṇ áp cái thiết bị SVC Trong bô ̣ SVC, biên độ điện áp điều khiển giá trị yêu cầu lượng công suất Q bơm vào cho môt Trong phương pháp LFB, ta đẽ dàng xử lý thiết bị FACTS mà khơng có quy trình đặc biệt Điện áp 𝑉𝑖2 vector x số, xem cụ thể điều khiển điện áp gỡ khỏi vector x Bậc ma trận LFB giảm Lượng cơng suất bơm vào QGi y1 tính cách điều khiển điện áp III Bộ phương trình dịng cơng suất LFB, khảo sát topo mạch- phương pháp tổng trở mạch vịng 3.1 Các phương trình Cũng theo [1], phương trình LFB dựa các phương triǹ h dòng công suấ t và tổ n thấ t công suấ t ta ̣i các nhánh Phương triǹ h cân bằ ng công suấ t tác du ̣ng và công suấ t phản kháng ở tấ t cả các cái ngoa ̣i trừ cái cân bằ ng có thể đươ ̣c viế t bằ ng ma trâ ̣n liên th ̣c Bộ phương trình dịng cơng suất LFB bao gồm: phương triǹ h cân bằ ng công suấ t tổ ng quát, phương trình điê ̣n áp nhánh và phương triǹ h góc pha ma ̣ch vòng thể sau: Phương triǹ h cân bằ ng cơng ś t tở ng quát có dạng: A.p – PGL – A’.l = (3.1) A.q – QGL – A’.m – H V2 = (3.2) Phương trình điện áp nhánh có dạng: C = Hình 2.2 Số vòng dây độc lập hướng Theo [1], trước thiết lập đầy đủ phương trình dịng cơng suất LFB ví dụ viết, ma trận liên thuộc đưa sau: 𝑙1 𝑙2 𝑙3 𝑙4 𝑙5 1 𝑏𝑢𝑠 −1 A= 𝑏𝑢𝑠 [ 0 −1 ] (2.1) 𝑏𝑢𝑠4 −1 −1 −1 𝑙1 𝑙2 𝑙3 𝑙4 𝑙5 HVTH: Phạm Thương Thương (3.3) Phương trình góc pha mạch vòng sau: 𝐶𝑋𝑝 − 𝐶𝑅𝑝 ≈ −𝐶𝛼 (3.4) 𝑇 𝑇 Ma trận 𝐴1+ 𝐴1− thành lập cho phần tử hay -1 ma trận A Ma trận l, m, k chứa thông tin thổn thất công suất nhánh 96 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Ma trận Vpv2 bình phương điện áp nút PV Ma trận X, R thơng số điện kháng trở kháng ban đầu đường dây 3.2 Ma trận dịng cơng suất LFB Từ (2.1), (2.2), (2.3) (2.4) ta đưa vào ma trận tổng quát sau: nghĩa biểu diễn đoạn thẳng nút nơi xuất phát nhiều nhánh Khi nhánh nối qua tất nút mà không tạo vịng kín tập hợp nhánh gọi graph Đối với graph định có nhiều tổ hợp khác Ví dụ xem mạng điện sau: (3.5) Từ đây, ta viết lại (2.5) dạng phương trình lặp là: (𝑘) 𝐴𝑝𝑞𝑉 𝑥 (𝑘+1) = 𝑦1 + 𝑦2 = 𝑦 (𝑘) (3.6) Sau phương trình (3.6) hội tụ, ta tìm ma trận x chứa thông tin công suất tác dụng, công suất phản kháng nút bình phương điện áp nút PV Hình 3.1 Mạng điện có thêm Đó kết sau phân bố lại dịng cơng suất hệ thống 3.3 Topo mạch – phương pháp tổng trở mạch vòng Phương pháp tổng trở mạch vòng dựa vào định luật Kirchoff điện áp, tổng số sụt áp theo vịng kín phải “0”[2] Trong phương pháp tổng trở mạch vòng, suất điện động mạch vịng tính theo dịng điện độc lập phương pháp để vẽ mạch vòng mà đảm bảo đủ mạch vòng độc lập phương pháp cây-nhánh nối Khảo sát topo- nhánh nối giúp hiểu rõ vấn đề Mạch graph topo mạng điện biểu diễn đường đơn giản suy nhánh nối Ở đây, đường liền nét Nhánh nối đường gạch nối Dòng điện mạch vòng chiều mũi tên Mạng điện có nhánh nút: B = 8, N = Số nhánh bằng: Bt = N – = (nhánh) Số mạch vòng số nhánh nối: L = B – Bt = B – N + = – + = (mạch) IV Bài toán áp dụng kết phân bố công suất Cho mạng điện mẫu nút hình, thơng số kèm theo gồm có điện kháng trở kháng nhánh từ mạng điện nguyên thủy cách nối tắt suất điện động nhánh, hở nguồn dòng điện, trở nhánh đề khơng, có HVTH: Phạm Thương Thương 97 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Hình 4.1a Mạng điện mẫu Sau giả sử chiều dịng cơng suất chạy nhánh ta có hình 4.1b STT nhánh Đầu Cuối 1 2 3 5 Tên nút Hình 4.1b Mạng điện mẫu có thêm chiều dịng cơng suất Bảng 1: Thông số nhánh Điện trở Điện cảm nhánh(pu) nhánh(pu) 0.02 0.06 0.08 0.24 0.06 0.18 0.04 0.18 0.04 0.12 0.01 0.03 0.08 0.24 Điện dung nhánh(pu) 0.03 0.025 0.02 0.02 0.015 0.01 0.025 Bảng 2: Số liệu phụ tải ban đầu Loại nút Thông số P Thông số Q 0 0.2 0 -0.45 -0.15 -0.4 -0.05 -0.6 -0.1 Bảng 3: So sánh kết phân bố công suất LFB với phương pháp NR Đường dây Từ Đến P(pu)-LFB Q(pu)-LFB P(pu)-LFB Q(pu)-LFB 1 0.86831 0.69914 0.89331 0.73995 0.40287 0.15070 0.41791 0.16820 3 0.24103 -0.01593 0.24473 -0.02518 4 0.27246 -0.01104 0.27713 -0.01724 5 0.53447 0.03412 0.54660 0.05558 0.19350 0.03717 0.19386 0.02865 0.06653 0.02811 0.06598 0.00518 Bảng 4: So sánh điện áp nút LFB với phương pháp NR Nút Điện áp nút(LFB) Điện áp nút(SVC) 1.06000 1.06000 1.00000 1.00000 0.98725 0.98725 0.98413 0.98413 0.97170 0.97170 HVTH: Phạm Thương Thương 98 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Bảng 5: So sánh kết phân bố công suất LFB với phương pháp NR có SVC Đường dây Từ Đến P(pu)-LFB Q(pu)-LFB P(pu)-LFB Q(pu)-LFB 1 0.38926 0.04145 0.39208 0.01607 0.27898 0.010143 0.28582 0.09399 3 0.24640 0.12629 0.25092 0.11770 4 0.25919 0.12299 0.26404 0.11540 5 0.46617 0.00429 0.47434 0.01234 0.07532 -0.01609 0.07538 -0.02616 0.03383 -0.08881 0.03454 -0.11238 Bảng 6: So sánh điện áp nút LFB với phương pháp NR có SVC Nút Điện áp nút(LFB) Điện áp nút(SVC) 1.06000 1.06000 1.05000 1.05000 1.01231 1.01231 1.01204 1.01204 1.03000 1.03000 Phương pháp LFB cho kết phân bố công suất sau lần lặp (xem bảng 3, bảng 4) ta thấy thông số đạt phương pháp LFB với phương pháp truyền thống Newton Raphson gần trùng khớp Như thấy ưu điểm LFB nhanh hội tụ, độ xác cao Sau gắn thiết bị SVC vào nút số IV KẾT LUẬN Phương pháp phân bố cơng suất giải thuật LFB có ưu điểm đơn giản pháp truyền thống kết đáng tin cậy Khi kết hợp với thiết bị bù tĩnh điều khiển Thyristor (SVC) giúp cải thiện điện áp nút cách đáng kể Bên cạnh đó, giải thuật LFB giúp việc phân bố cơng suất tối ưu cải thiện cấu hình điện áp thử nghiệm hệ thống mẫu Nghiên cứu áp dụng SVC việc phương pháp LFB hội tụ sau lần lặp thông số đạt bảng số số Như vậy, thấy gắn thiết bị FACTS(SVC) giúp cải thiện điện áp nút việc tạo thuận lợi cho việc phân bố lại công suất mạng điện mẫu có ý nghĩa, giúp hệ thống điện vận hành cách linh hoạt, tăng độ tin cậy tính kinh tế vận hành Đồng thời, việc sử dụng SVC đem lại hiệu đáng kể việc cải thiện cấu hình điện áp, nâng cao tính ổn định điện áp trường hợp hệ thống gặp cố, giảm tổn thất đáng kể TÀI LIỆU THAM KHẢO equations”, IEE Proc.-Gener Transm [1] P Yan, A Sekar, “Steady-state Distrib., Vol 152, No 1, January 2005B, analysis of power system having multiple Venkata Slipa An optimal power flow to FACTS devices using line-flow-based improve Power system security by using HVTH: Phạm Thương Thương 99 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Particle Swarm Optimization PG Scholar [8] Water Murray, Tomas Tinoco De Department of EEE, 2015 Rubia and Adam Wigington, “Improving [2] TS Hồ Văn Hiến, “Hệ thống điện robustness of Newton-based power flow truyền tải phân phối (Tái lần thứ methods to cope with poor intial points”, nhất, có sửa chữa, bổ sung)”, NXB Đại Stanford university and Electric Power Học Quốc Gia Tp HCM, 2005 [3] PGS TS Quyền Huy Ánh,” Giáo trình Research Institute giải tích mạng điện máy tính”, Đại [9] Kumaraswamy, W.V Jahnavi, T Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2005 Devaraju, P Ramesh, “An optimal power [4] Võ Hồ Thy Hàn, Hồ Thế Bảo, “Báo flow (OPF) method with improved voltage cáo thiết bị FACTS truyền tải”, stability Analysis”, vol 2, 2012 Trường ĐHBK TPHCM, tháng 12/2014 [5] Nguyễn Trung, “Nghiên cứu đánh giá [10] Priyanka P Tambe and K.D Joshi vai trò lựa chọn thiết bị FACTS sử “Power dụng cho hệ thống điện Việt Nam giai distributed static series compensator”,vol đoạn 2015-2020”, Đại Học Đà Nẵng 1, issue 4,6/2012 [6] Nguyễn Thế Vĩnh, “Điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) ứng dụng việc nâng cao cho ổn định chất lượng điện hệ thống điện”, Đại Học Thái Nguyên [7] PGS.TS Quyền Huy Ánh Vận hành [11] P improvement Pavan Kumar using and N.Poornachanndrarao “Improvement of power low in the power system network by using UPFC device”, vol 2, issue 3, 2012 tối ưu hệ thống điện HVTH: Phạm Thương Thương flow 100 Luận văn thạc sỹ GVHD: TS Hồ Văn Hiến Tp Hồ Chí Minh, ngày .tháng năm 2017 Xác nhận Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) HVTH: Phạm Thương Thương Học viên thực (Ký & ghi rõ họ tên) 101 S K L 0 ... hệ thống điện lớn giới ngày sử dụng hệ thống điện xoay chiều ba pha, nhiên cần truyền tải khoảng cách khoảng 500 km thơng thường sử dụng cơng nghệ truyền tải điện chiều Hệ thống điện truyền tải. .. ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ PHẠM THƯƠNG THƯƠNG GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI DÙNG GIẢI THUẬT LINE FLOW BASED (LFB) NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Giảng... CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Một hệ thống điện mạng lưới kết nối thiết bị điện gồm máy phát điện, hệ thống đường dây truyền tải thiết bị sử dụng điện Một hệ thống điện lớn cung cấp điện lực cho vùng miền,