12 23 31 12 TCSC loop 12 23 31 TCSC 12 12 I(Z Z Z ) (I I).Z 0 I.Z I(Z Z Z ) Z = I I I I
Do trên l i truyền tải có Rn<< Xn vƠ ch n TCSC chế độ bù dung nên về mặt giá tr
có th xem XTCSC≈ ZTCSC Ta đ ợc : . (3.8) 1 2 3 M Tải M F 12 12 23 23 31 31 I .Z I .Z I .Z 0 12 12 TCSC 23 23 31 31 12 12 23 23 31 31 12 23 31 12 TCSC
(I I).(Z Z ) (I I).Z (I I).Z 0
(I .Z I .Z I .Z ) I(Z Z Z ) (I I).Z 0
Trong đó: Zloop lƠ t ng tr mạch vòng
S( I) : l ợng công suất cần giảm trên nhánh quá tải.
S12 (I12) : công suất c a nhánh đặt TCSC.
3.5. Phátăbi uălu tăđặtăTCSC :
Lu t xác đ nh v trắ TCSC đ ợc mô tả nh sau:
a) Nhánh b nghẽn mạch ch c ch n nằm trong t p các nhánh mƠ mặt c t tối thi u đi qua
b)Đặt TCSC sẽ lƠm thay đ i t ng tr c a một nhánh
c) Ch đặt TCSC trên những nhánh thuộc t p các nhánh mặt c t tối thi u đi qua
d)TCSC ch đặt trên những vòng có ch a nhánh b nghẽn mạch
e) Đ dung l ợng đặt TCSC bé thì XCTCSC bé nên theo (3.8) thì vòng có Zloop bé
sẽ đ ợc u tiên
f) Do l i truyền tải Rn<< Xn nên (3.8) có th xem XTCSC≈ ZTCSCvề độ l n g)Nhánh đ ợc ch n đặt có độ dự trữ công suất l n đ hạn chế l p thêm một
TCSC nữa
Các lu t a, b, c: Xác đ nh từ tắnh chất c a mặt c t tối thi u trong khi đó các lu t
d, e, f đ ợc xác đ nh từ công th c (3.8) vƠ lu t g có tắnh chất hạn chế chi phắ bằng cách chấp nh n trên một l i điện khảo sát ch đặt một TCSC
3.6. L uăđ ăxácđ nhăv ătrắăvƠădungăl ngăTCSC:
Từ việc thừa h ng ph ng pháp mặt c t tối thi u c a những công trình nghiên c u tr c đơy có b sung, những phơn tắch vƠ lý lu n cho biết kết quả đ xơy dựng bƠi toán nơng cao khả năng truyền tải v i chi phắ bé nhất. Việc xơy dựng
thu t toán xác đ nh v trắ vƠ dung l ợng bù tối u c a TCSC v i việc v n hƠnh tối u máy phát điện đ chi phắ bé nhất trong mạng điện phơn phối đ ợc hình thƠnh qua các b c sau:
-Nh p dữ liệu cho ch ng trình max-flow. Ch ng trình nƠy đòi h i thông số nh p vƠo khá đ n giản, công suất c a các t máy phát vƠ phụ tải tại các nút, gi i hạn truyền tải c a các nhánh trong s đ . S đ mạng sẽ tự động hình thƠnh sau khi nh p xong dữ liệu vƠ c p nh t dữ liệu cho việc tắnh toán tiếp theo.
-Tắnh toán xác đ nh t p hợp nhánh nghẽn mạch bằng ch ng trình max-flow.
Việc tắnh toán xác đ nh t p hợp các nhánh xung yếu nhất có khả năng gơy nghẽn mạch hệ thống đ ợc thực hiện bằng ch ng trình một cách nhanh chóng vƠ chắnh xác. Ch ng trình đ a tra giá tr max-flow lƠ t ng khả năng truyền tải có th thông qua c a t p hợp các nhánh trong giá tr min-cut đó.
-Nh p dữ liệu cho ch ng trình tắnh toán phơn bố dòng công suất bằng ch ng trình powerworld. Ch ng trình nƠy đòi h i thông số nh p vƠo khá đầy đ chi tiết. Việc nh p thông số cho quá trình tắnh toán mô ph ng ch đ ợc thực hiện khi hình thƠnh đ ợc s đ liên kết mạng. Điều nƠy đ ợc thực hiện bằng cách ch n các phần tử thiết b có s n trong th viện vƠ sau đó nh p thông số yêu cầu cho từng phần tử.
-Tắnh toán chạy mô ph ng phơn bố công suất bằng powerworld. Việc tắnh toán chạy mô ph ng l i điện bằng phần mềm nƠy cho cái nhìn trực quan về các lu ng công suất chạy trong mạng, v trắ vƠ phần trăm quá tải trên các nhánh nếu có.
-Kết hợp kết quả từ việc tìm kiếm vƠ mô ph ng bằng hai ch ng trình đ đặt TCSC (bù dung) vƠo v trắ c a nhánh c u nhánh quá tải trong t p hợp các nhánh mƠ có khả năng gơy quá tải hệ thống tìm đ ợc từ ch ng trình Max-flow. Việc kết hợp nƠy giúp giảm th i gian vƠ không gian cho việc thử nghiệm trên tất cả các nhánh nghi ng .
-Dùng phát bi u tại mục 3.5 vƠ công th c tắnh (3.8) đ xác đ nh v trắ vƠ dung l ợng bù c a TCSC.
-Tắnh hiệu quả vƠ ng dụng c a giải thu t đƣ đề xuất bằng cách xác đ nh th i gian hòa vốn, nếu chấp nh n th i gian hòa vốn nƠy thì v trắ vƠ dung l ợng đặt TCSC đ ợc chấp nh n. Khác đi có th giảm dung l ợng TCSC nh ng khi đó khả năng chống nghẽn mạch có th giảm theo. Bên cạch đó có th vừa kết hợp đặt TCSC v i điều động công suất c a các máy phát điện nhằm giảm nghẽn mạch trên l i.
Trong việc xác đ nh vắ trắ, dung l ợng tối u c a TCSC vƠ công suất phát c a nhƠ máy trên l i điện đ ợc ki m tra trên các vắ dụ hệ thống l i điện 3 nút, 7 nút và
ng dụng l i điện đ ng bằng sông Cửu Long. Những kết quả đạt đ ợc c a việc mô ph ng vƠ nh n xét đ ợc trình bƠy chi tiết trong các vắ dụ cụ th trong ch ng 4 vƠ ch ng 5. L u đ giải thu t đ ợc trình bƠy tại hình 3.4
Hình 3.4. L u đ xác đ nh v trắ, dung l ợng TCSC. B t đầu Nh p dữ liệu vƠo maxflow, powerworld Tìm t p hợp nhánh nghẽn mạch = maxflow
Chạy phơn bố công suất = powerworld
Nhánh đặt TCSC th a mƣn điều kiện sau:
1. Nằm trong t p min-cut 2. Có liên quan vòng v i
nhánh quá tải
3. (Zloop)min
Xác đ nh XTCSC
Không quá tải đ ng dơy đặt TCSC Kết thúc N Xuất giá tr & v trắ tối u c a TCSC Y Ch n Zloopl n h n
CH NG 4
KH OăSÁTăVệăD ăMẪU 4.1.ăS ăđ ăl iăđi nă3ăthanhăcái:
Hình 4.1. S đ l i điện 3 thanh cái.
Khảo sát l i điện g m có hai ngu n phát công suất hai ngu n lƠ 200MW vƠ 100MW phát trực tiếp vƠo hai thanh cái c a hệ thống lƠ thanh cái 1 vƠ thanh cái 2. Phụ tải tiêu thụ một l ợng công suất 100MW tại thanh cái 2 và 120MW tại thanh cái số 3. NgoƠi ra còn có đ ng dơy liên lạc giữa các thanh cái nh s đ hình 4.1, các thông số c a s đ mạng đ ợc cho trong bảng phụ lục 1 vƠ 2.
Sử dụng ch ng trình max-flow đƣ đề xuất nh p dữ liệu vào ch ng trình theo các thông sốl i điện đƣ cho. Ta nh p thông số công suất các máy phát và công suất tiêu thụ tại các thanh cái, thông l ợng c a các nhánh ch cần nh p vƠo gi i hạn công suất truyền tải c a các nhánh t ng ng. Thông số yêu cầu nh p vƠo cho ch ng trình
max-flow khá đ n giản.
Nh p dữ liệu xong, ch n thẻ c p nh t dữ liệu, ch ng trình sẽ tự động dựng mô
hình mô ph ng nh hình 4.2. Nếu v trắ các nút trong s đ mạng b xáo trộn thì có th s p xếp lại theo những v trắ đ có th d dƠng quan sát h n.
Hình 4.2. Mô hình mô ph ng l i điện 3 nút bằng ch ng trình max-flow
Khi đƣ dựng hình vẽ mô ph ng nh ý muốn, nhấp chuột vƠo thẻ ắTắnh Max-
FlowỢ đ tắnh giá tr lu ng công suất trong mạng vƠ t p hợp những lát c t có giá tr cực ti u.
Sau khi mƠn hình hi n th dòng chữ đƣ tắnh xong, tiếp tục ch n thẻ ắdanh sách đ ng c tỢ. MƠn hình sẽ hi n th toƠn bộ danh sách các lát c t vƠ tr ng số c a các lát c t đó một cách ngẫu nhiên. Từ đơy có th s p xếp các lát c t theo th tự từ nh đến l n hoặc ng ợc lại đ d dƠng quan sát. Kết quả chạy ch ng trình đ ợc th hiện
trong hình 4.3.
Hình 4.3. Danh sách các đ ng c tsau khi chạy ch ng trình tắnh max-flow .
Từ danh sách các đ ng c t sau khi chạy ch ng trình nh n thấy: Hai lát c t th nhất vƠ th hai lƠ những lát c t đi qua t p hợpngu n phát s (ngu n phát) vƠ phụ tải tiêu thụ t (tiêu thụ) . Theo mặt c t tối thi u vƠ dòng công suất cực đại ta ch xét những lát c t cực ti u có ch a các nhánh truyền tải do nút s vƠ t lƠ hai nút giả l p. Nh v y lát
c t có giá tr nh nhất đi qua các nhánh 1-3, 2-3 và 2-t lƠ lát c t th ba v i t ng tr ng số t ng đ ng khả năng truyền thông qua lát c t nƠy lƠ 320MW.
Từ đó cho thấy: v i ngu n phát đ ợc coi nh phát trực tiếp vƠo các thanh cái vƠ tải tiêu thụ đ ợc giả đ nh lƠ quy về đầu các thanh cái thì v trắ lát c t cực ti u đi qua đ ng dơy liên lạc giữa hai thanh cái 1-3 và 2-3. Đơy cũng chắnh lƠ t p hợp nhánh xung yếu nhất c a l i điện có khả năng gơy nghẽn mạch hệ thống đ ợc tắnh toán bằng max-flow. Vấn đề quá tải hay nghẽn mạch cũng đ ợc xác đ nh ch yếu trên các nhánh truyền tải nƠy.
Sử dụng phần mềm powerworld giải bƠi toán phơn bố công suất cho s đ l i điện hình 4.1. Sau khi nh p thông số vƠ chạy ch ng trình, kết quả cho việc giải bƠi toán phơn bố công suất trong mạng đ ợc trình bày trong hình 4.4.
Hình 4.4. Mô ph ng phơn bố công suất bằng Powerworldl i điện 3 nút.
Kết quả chạy mô ph ng bằng phần mềm powerworld cho thấy, không có nhánh nƠo b quá tải nh ng nhánh truyền tải 1-3 sử dụng 83% khả năng truyền tải vƠ có giá tr l n nhất.
Đ khảo sát tắnh hiệu quả c a TCSC trong việc điều khi n dòng công suất trong mạng. Xét các tr ng hợp giatăng phụ tải các nút nh sau:
Tr ngăh pă1:Tăng phụ tải thanh cái 2 lên 20%.
Sử dụng dữ liệu thông số điện c a l i đƣ cho nh p vƠo ch ng trình max-flow
S đ mô hình hoá mạng điện vƠ bảng thông số đầu vƠo đ ợc xơy dựng bằng ch ng
trình max-flow th hiện trong hình 4.5.
Hình 4.5. Thông số đầu vƠo khi tăng tải thanh cái 2 lên 20%
Kết quả chạy ch ng trình max-flow tìm kiếm t p hợp nhánh xung yếu c a hệ
thống đ ợc th hiện trong hình 4.6 cho thấy v trắ t p hợp nhánh xung yếu không đ i. Tuy nhiên t ng tr ng số mƠ lát c t đi qua có thay đ i do sự thay đ i giá tr phụ tải tại
thanh cái 2.
Hình 4.6. Danh sách lát c t khi tăng tải tại thanh cái 2 lên 20%
Sử dụng phần mềm powerworld giải bƠi toán phơn bố công suất cho s đ l i khi tăng tải thanh cái 2 lên 20%, kết quả cho việc giải bƠi toán phơn bố công suất trong
Hình 4.7. Phơn bố công suất bằng Powerworldkhi tăng tải thanh cái 2 lên 20%
Tr ngăh pă2:Gia tăng phụ tải thanh cái 3 lên 20%.
Sử dụngthông số điện c a l i đƣ cho nh p vƠo ch ng trình max-flow v i sự thay đ i phụ tải thanh cái 3tăng lên 20% đ tìm t p hợp nhánh quá tải. S đ mô hình
hoá l i điện vƠ bảng thông số đầu vƠo đ ợc xơy dựng bằng ch ng trình max-flow
th hiện trong hình 4.8. Kết quả sau khi chạy ch ng trình bằng Max-flow tìm kiếm t p hợp nhánh xung yếuc a hệ thống đ ợc th hiện trong hình 4.9.
Hình 4.9. Danh sách lát c t khi tăng tải tại thanh cái 3 lên 20%
Kết quả sau khi chạy ch ng trình cho thấy v trắ t p hợp nhánh xung yếu không đ i.Tuy nhiên t ng tr ng số mƠ lát c t đi qua có thay đ i do sự thay đ i giá tr phụ tải tại thanh cái 3.
Sử dụng phần mềm powerworld giải bƠi toán phơn bố công suất cho s đ l i khi tăng tải thanh cái 3 lên 20%, kết quả cho việc giải bƠi toán phơn bố côngsuất trong mạng đ ợc trình bày trong hình 4.10.
Hình 4.10. Phơn bố công suất bằng Powerworldkhi tăng tải thanh cái 3 lên 20%
Tr ngăh pă3:Tăng tải tại thanh cái 2 vƠ 3 lên 20%.
Sử dụng các dữ liệu v i thông số đầu vƠo nh p cho ch ng trình max-flow đ tìm kiếm t p hợp nhánh quá tải, sau khi nh p dữ liệu ch ng trình xơy dựng lại hình
đ i đ ợc th hiện trong hình 4.11.Kết quả chạy ch ng trìnhsau khi tìm kiếm t p hợp
nhánh xung yếu cho tr ng hợp tăng tải tại thanh cái số 2 vƠ 3 nh hình 4.12
Hình 4.11. Thông số nh p vƠo khi tăng tải 2 lên 20% vƠ 3 lên 20%
Hình 4.12. Danh sách lát c t khi tăng tải tại thanh cái 2 vƠ 3 lên 20%
Sử dụng phần mềm powerworld giải bƠi toán phơn bố công suất cho s đ l i khi tăng tải thanh cái 2 vƠ thanh cái 3 lên 20%, kết quả cho việc giải bƠi toán phơn bố công suất trong mạng đ ợc th hiện nh hình 4.13.
Hình 4.13. Phơn bố công suất khi tăng tải thanh cái 2, 3 lên 20%
Nh n xét: Trong cả ba tr ng hợp tăng tải.V i sự kết hợp kết quả mô ph ng từ hai ch ng trình Max ậFlow vƠ Powerworld theo mục 3.5 thì nhánh 1-2 chắnh là nhánh
quá tải. V trắ tối u đ l p đặt thiết b bù TCSC trên l i điện lƠ ngay tại nhánh công suất d trên đ ng dơy l n nhất đi đến nút quá tải đó chắnh lƠ nhánh 2-3.
V trắ c a TCSC đ ợc l p đặt nối tiếp v i đ ng dơy nối hai thanh cái 2-3. V i giá tr cƠi đặt điện dung c a thiếtb bù đ ợc tắnh từ công th c (3.8).
loop TCSC TCSC 23 I.Z 535,14.0,1.(0,085 j0,53) Z X = I I 535,14.0,1 138,63 = 0,02367 + j0,148 = -0,149 Trong đó: Zloop = Z12 + Z23 + Z13 = 0,085 + 0,53j ∆I = 535,14.10% I23 = 138,63
XTCSC= -0,149 nằm trong khoảng giá tr −0,7.Xline≤ XTCSC≤0,2. Xline
Khi cƠi đặt giá tr bù c a XTCSC = − 0,149 thì nhánh truyền tải 1-3 đ ợc giảm từ 107% xuống còn 98% công suất. Kết quả mô ph ng trên Powerworld đ ợc th hiện nh hình 4.14.
Hình 4.14. Phơn bố công suất bằng Powerworldkhi có l p đặt TCSC
K tălu n:
Từ những kết quả đạt đ ợc đ a ra kết lu n nh sau:
- Phần mềm Max- Flow vƠ Powerworld đều cho cùng một kết quả vƠ dự báo đúng nhánh nghẽn mạch.
- TCSC l p đặt trên nhánh 2-3 đ giải quyết vấn đề quá tải c a l i điện. - Không lƠm quá tải tại những nhánh khác c a hệ thống.
- Giúp m rộng phạm vi v n hƠnh hệ thống điện khi phụ tải t ng lai tăng.
4.2.ăS ăđ ăl iăđi nă7ăthanhăcái:
L i điện s đ hình 4.15g m:
- Bốn máy phát (G) phát trực tiếp vƠo bốn nút 1, 2, 6, 7 c a hệ thống.
- Phụ tải tiêu thụ tại nút 2, 3, 4, 5, 6, 7.
S ăĐ ăM NGăĐI Nă7ăBUSăIEEE
Hình 4.15. S đ l i điện 7 nút
*ăăXácăđ nhăcácănhánhămƠămặtăc tăt iăthi uăđiăqua:
Các thông số điện c a s đ mạng đ ợc cho trong bảng phụ lục 3,4. Từ các thông số bảng phụ lục 3 và 4 thƠnh l p ma tr n khả năng mang tải c a hệ thống