4.3.2.1 Mô phỏng khiển tra khả năng của DVR với cấu trúc điều khiển trên hệ tọa độ quay dq.
a) Mô phỏng trường hợp 1: Bù lõm điện áp
Tạo lỗi: Các lỗi ngắn mạch đối xứng và không đối xứng được tạo ra trong khoảng thời gian 0,1s (5 chu kỳ điện áp lưới) tại vị trí trên tuyến đường dây 110kV từ Quỳ Hợp đến Truông Bành cách trạm nguồn Nghi sơn khoảng 130km, cách vị trí của DVR và tải được bảo vệ tại lưới điện nhà máy xi măng Hoàng Mai khoảng 120km. Ngắn mạch gây lõm điện áp trên lưới điện 110kV và lan truyền đến các vị trí khác nhau trong đó có vị trí kết nối 6,3kV của DVR và tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1 (xem hình 4.8).
Lõm điện áp cân bằng
Kiểu lỗi Vị trí lỗi Khoảng thời gian Tải được bảo vệ Vị trí bảo vệ của DVR Ngắn mạch ba pha đối xứng
trên tuyến đường dây 110kV từ Quỳ Hợp đến Truông Bành tlõm = 0.1s (từ 2s2.1s) Tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1
Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm
Các kết quả mô phỏng của lõm điện áp cân bằng được lấy tại vị trí trước DVR (phía nguồn, tại thanh cái HM-B3) và sau DVR (phía tải, tại thanh cái HM-B4):
- Đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3 (phía nguồn) xem hình 4.9a. Đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR xem hình 4.9b. Đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4(phía tải), xem hình 4.9c.
Hình 4.9a Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc và thành phần dq ug,dq
ug,d
ug,q
113
Hình 4.9b Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc và thành phần dq uinj,dq
Hình 4.9c Điện áp tải được khôi phục với thành phần abc uL,abc và thành phần dq uL,dq
- Hình 4.9d,e,f là quỹ đạo của vector không gian điện áp lưới ug (hình 4.9d), điện áp chèn vào lưới của DVR uinj (hình 4.9e), điện áp tải được khôi phục uL (hình 4.9f).
Hình 4.9d Hình 4.9e Hình 4.9f
- Hình 4.9g,h, tín hiệu sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,dq và lượng thực uinjdq trong khi DVR bù một lõm điện áp cân bằng.
Hình 4.9g Lượng đặt u*inj,d và lượng thực uinjd của thành phần d
Hình 4.9h Lượng đặt u*inj,q và lượng thực uinjq của thành phần q
Lõm điện áp không cân bằng
Kiểu lỗi Vị trí lỗi Khoảng
thời gian
Tải được bảo vệ
Vị trí bảo vệ của DVR
Ngắn mạch không đối xứng:ua giảm 35%Uđm, ub
giảm 0%,uc giảm 40%Uđm
Trên tuyến đường dây 110kV từ Quỳ Hợp đến Truông Bành tlõm = 0.1s (từ 2s2.1s) Tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1 Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hình 4.10, các đặc tính điện áp trong khi xảy ra lõm điện áp không cân bằng với lượng xoay chiều abc và lượng một chiều dq: Đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3
uinj,d uinj,q uL,d uL,q uinj,abc uL,abc Điện áp nguồn trước khi lõm Điện áp nguồn trong khi lõm u*inj,d uinj,d u*inj,q uinj,q uinj,abc uinj,dq uL,dq u*inj,d u*inj,q
114
(phía trước DVR) hình 4.10a, đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR, hình 4.10b, đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4(phía sau DVR), hình 4.10c.
Hình 4.10a Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc và thành phần dq ug,dq
Hình 4.10b Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc và thành phần dq uinj,dq
Hình 4.10c Điện áp tải được phục hồi với thành phần abc uL,abc và thành phần dq uL,dq
- Hình 4.10d,e,f, quỹ đạo vector không gian của điện áp lưới ug,dq (hình 4.10d), điện áp chèn vào lưới của DVR uinj,dq (hình 4.10e), điện áp tải được phục hồi uL,dq (hình 4.10f).
Hình 4.10d Hình 4.10e Hình 4.10f
- Hình 4.10g,h, sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,dq và lượng thực uinjdq trong khi DVR bù một lõm điện áp không cân bằng.
Hình 4.10g Lượng đặt u*inj,d và lượng thực uinjd của thành phần d
Hình 4.10h Lượng đặt u*inj,q và lượng thực uinjq của thành phần q
ug,d
ug,q
uL,d
uL,q
ug,abc: ua giảm 35%uđm.ub giảm 0%. uc giảm 40%uđm
uinj,abc uL,abc uinj,d uinj,q u*inj,d uinj,d u*inj,d uinj,d Điện áp nguồn trước khi lõm Điện áp nguồn trong khi lõm ug,dq uinj,dq uL,dq u*inj,d, uinj,d u*inj,q, uinj,q
115
b) Mô phỏng trường hợp 2: Bù dao động và méo dạng điện áp tại vị trí 6,3kV do tác động của việc đóng cắt hệ thống tụ bù trên lưới 110kV.
Tạo lỗi: Thực hiện đóng cắt hệ thống tụ bù có công suất 57,8MVA phía 110kV của trạm Nghi Sơn trong khoảng thời gian từ 2s đến 3s. Dao động và méo dạng điện áp từ lưới 110kV lan truyền đến các vị trí khác nhau trong đó có vị trí kết nối của DVR và tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1 (tại thanh cái HM-B3/6,3kV) của lưới điện nhà máy xi măng Hoàng Mai.
Kiểu lỗi Vị trí đóng cắt tụ Khoảng thời gian Tải được bảo vệ Vị trí bảo vệ của DVR Đóng cắt hệ thống tụ bù gây dao động và méo dạng điện áp
Tại trạm bù Nghi sơn phía 110kV. Điện áp lưới dao động từ 18kV. TDH=2.94% Thời điểm: tđóng=2s tcắt=3s Tổ hợp Biến tần- Động cơ 142-FN1 Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm
- Hình 4.11 Điện áp trung bình của lưới Ug,abc (hình 4.11a) và của tải UL,abc (hình 4.11b) được lấy tại vị trí trước DVR (phía nguồn, tại thanh cái HM-B3) và sau DVR (phía tải, tại thanh cái HM-B4), khi đóng cắt tụ bù trong trong khoảng thời gian t=2s đến 3s :
Hình 4.11a Điện áp trung bình của lưới Ug,abc dao động từ 6,1kV đến 8kV
Hình 4.11b Điện áp trung bình của tải UL,abc được phục hồi bởi DVR ở điện áp 6,3kV (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hình 4.11c,d,e Các đặc tính điện áp được lấy tại vị trí trước DVR (phía nguồn, tại thanh cái HM-B3) và sau DVR (phía tải, tại thanh cái HM-B4), tại thời điểm đóng (tđóng=2s) và cắt (tcắt=3s) tụ bù tại vị trí thanh cái B3 phía 110kV của trạm Nghi sơn.
- Hình 4.11c đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR), hình 4.11d là đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR, hình 4.11e là đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4(phía tải đã được DVR bù).
Hình 4.11c Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc
Hình 4.11d Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc
Ug,abc UL,abc ug,abc uinj,abc Ug,abc UL,abc
116
Hình 4.11e Điện áp tải được khôi phục với thành phần abc uL,abc
- Hình 4.11f,g tín hiệu sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,dq và lượng thực uinjdq tại thời điểm đóng tụ bù (tđóng=2s) và thời điểm cuối cắt tụ bù (tcắt=3s).
Hình 4.11f Lượng u*inj,d và uinjd
Hình 4.11g Lượng u*inj,q và uinjq
- Hình 4.11i,j,k là lượng hài bậc 3 xuất hiện tại thời điểm đóng, cắt hệ thống tụ bù và chỉ số THD của điện áp nguồn được đo tại thanh cái thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) và điện áp tải đo tại thanh cái HM-B4 (phía tải đã được DVR bù).
Hình 4.11i Lượng hài bậc 3 xuất hiện tại thanh cái HM-B3 (phía nguồn),
Hình 4.11j Lượng hài bậc 3 tại thanh cái HM-B4 (phía tải) được giảm thiểu bởi DVR.
Hình 4.11k Chỉ số THD của điện áp Hình 4.11l Chỉ số THD của và điện áp tải
tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) tại thanh cái HM-B4 khi có DVR bù hài
u*inj,d uL,abc uinj,d u*inj,q uinj,q 3th 3th u*inj,q, uinj,q u*inj,d, uinjd U3th U3th
117
c) Mô phỏng trường hợp 3: Bù lõm điện áp do khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn mắc ở phía nguồn cung cấp, trong điều kiện lưới điện có công suất ngắn mạch nhỏ.
Tạo lỗi: Một động cơ có công suất lớn được kết nối tại cấp điện áp 6,3kV tại thanh cái HM-B2 (Phía trước DVR), xem hình 4.8. Khi động cơ khởi động gây lõm điện áp tại vị trí kết nối và lan truyền đến vị trí 6,3kV, kết nối của DVR và tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1 tại lưới điện nhà máy xi măng Hoàng Mai.
Kiễu lỗi Điều kiện
khởi động
Thời điểm khởi động
Tải được bảo vệ
Vị trí DVR
Khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn phía nguồn cung cấp của tải. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khởi động trực tiếp, mang tải 100%
Tại thời điểm t=2s.
Tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1
Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm
- Hình 4.12a Điện áp trung bình ba pha Ug,abc của lưới đo tại thanh cái HM-B3/6,3kV tại thời điểm khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn (t=2s) gây lõm điện áp.
Hình 4.12a Lõm điện áp tại thời điểm khởi động động cơ điện
- Hình 4.12b,c đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) với lượng xoay chiều abc và lượng dq, tại thời điểm khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn.
Hình 4.12b Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc
Hình 4.12c Điện áp lưới với thành phần dq ug,dq
- Hình 4.12d,e đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR với lượng xoay chiều abc và lượng dq, tại thời điểm khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn.
Hình 4.12d Điện áp chèn vào lưới của DVR với thành phần abc ug,abc
Ug,abc ug,abc ug,d ug,q uinj,abc ug,dq
118
Hình 4.12e Điện áp chèn vào lưới của DVR với thành phần dq ug,dq
- Đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4 (phía sau DVR) xem Hình 4.12f,g. với lượng xoay chiều abc và lượng dq, tại thời điểm khởi động động cơ cảm ứng công suất lớn.
Hình 4.12f Điện áp tải được phục hồi với thành phần abc uL,abc
Hình 4.12g Điện áp tải được phục hồi với thành phần dq uL,dq
- Quỹ đạo vector không gian của điện áp lưới ug,dq (hình 4.12a), điện áp chèn vào lưới của DVR uinjdq (hình 4.12b), điện áp tải được phục hồi uL,dq (hình 4.12c) trong một biến cố lõm điện áp do khởi động đông cơ công suất lớn phía nguồn.
Hình 4.12h Hình 4.12i Hình 4.12k
- Hình 4.12l,m tín hiệu sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,dq và lượng thực uinjdq tại thời điểm khởi động động cơ.
Hình 4.12l Lượng đặt u*inj,d và lượng thực uinjd của thành phần d
uL,abc uinj,d uinj,q uL,d uL,q Điện áp nguồn trước khi lõm Điện áp nguồn trong khi lõm uinj,d u*inj,d uL,dq u*inj,d , uinjd
119
Hình 4.12m Lượng đặt u*inj,q và lượng thực uinjq của thành phần q
4.3.2.2 Mô phỏng khiển tra khả năng của DVR với cấu trúc điều khiển trên hệ tọa độ tĩnh αβ.
Ba trường hợp mô phỏng kiểm tra được thực hiện tương tự như đối với cấu trúc điều khiển hệ tọa độ quay dq.
a) Mô phỏng trường hợp 1: Bù lõm điện áp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tạo lỗi: Lỗi ngắn mạch được tạo ra giống như trường hợp mô phỏng DVR với cấu trúc điều khiển hệ tọa độ quay dq.
Lõm điện áp cân bằng
Kiểu lỗi Vị trí lỗi Khoảng
thời gian
Tải được bảo vệ
Vị trí DVR
Ngắn mạch ba pha
Trên tuyến đường dây 110kV từ Quỳ Hợp đến Truông Bành tlõm = 0.1s (từ 2s2.1s) Tổ hợp Biến tần-Động cơ 142-FN1
Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm
Các kết quả mô phỏng của lõm điện áp được lấy tại vị trí trước DVR (phía nguồn, tại thanh cái HM-B3) và sau DVR (phía tải, tại thanh cái HM-B4):
- Hình 4.13 Các đặc tính điện áp với thành phần xoay chiều abc và thành phần αβ: Đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) xem hình 4.13a. Đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR xem hình 4.13b. Đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4(phía sau DVR) xem hình 4.13c.
Hình 4.13a Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc và thành phần αβ ug,αβ
Hình 4.13b Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc và thành phần αβ uinj,αβ
Hình 4.13c Điện áp tải được phục hồi với thành phần abc uL,abc và thành phần αβ uL,αβ
- Hình 4.13d,e,f Quỹ đạo vector không gian của điện áp lưới ug (hình 4.13d), điện áp chèn vào lưới của DVR uinj (hình 4.13e), điện áp tải được khôi phục uL (hình 4.13f).
uL,abc ug,α ug,β uinj,α uinj,β uL,α uL,β u*inj,q uinj,q ug,abc uinj,abc u*inj,d ,uinjd ug,αβ ug,αβ uL,αβ
120
Hình 4.13d Hình 4.13e Hình 4.13f
- Hình 4.13g,h sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,αβ và lượng thực uinj,αβ trong khi DVR bù một lõm điện áp cân bằng.
Hình 4.13g Lượng đặt u*inj,α và lượng thực uinj,α của thành phần α
Hình 4.13h Lượng đặt u*inj,β và lượng thực uinj,β của thành phần β
Lõm điện áp không cân bằng
Kiểu lỗi Vị trí lỗi Khoảng
thời gian Tải được bảo vệ Vị trí DVR Ngắn mạch không đối xứng:ua giảm 35%Uđm, ub
giảm 0%,uc giảm 40%Uđm.
Trên tuyến đường dây 110kV từ Quỳ Hợp đến Truông Bành tlõm = 0.1s (từ 2s2.1s) Tổ hợp Biến tần- Động cơ 142-FN1 Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hình 4.14a, Đặc tính điện áp lưới tại thanh cái HM-B3(phía trước DVR). Hình 4.14b đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR. Hình 4.14c đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4 (phía sau DVR).
Hình 4.14a Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc và thành phần αβ ug,αβ.
Hình 4.14b Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc và thành phần αβ uinj,αβ
ug,abc: ua giảm 35%uđm.ub giảm 0%. uc giảm 40%uđm
uinj,abc Điện áp nguồn trước khi lõm Điện áp nguồn trong khi lõm u*g,α ug,β uinj,β uinj,α u*inj,α uinj,α u*inj,β uinj,β u*injα ,uinjβ u*injα ,uinjβ ug,αβ
121
Hình 4.14c Điện áp tải được phục hồi với thành phần abc uL,abc và thành phần αβ uL,αβ
- Hình 4.14d,e,f quỹ đạo vector không gian của điện áp lưới ug (hình d), điện áp chèn vào lưới của DVR uinj (hình e), điện áp tải được khôi phục uL (hình f).
Hình 4.14d Hình 4.14e Hình 4.14f
- Hình 4.14g,h sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,αβ và lượng thực uinj,αβ trong khi DVR bù một lõm điện áp không cân bằng.
Hình 4.14g Lượng đặt u*inj,α và lượng thực uinj,α của thành phần α
Hình 4.14h Lượng đặt u*inj,β và lượng thực uinj,β của thành phần β
b) Mô phỏng trường hợp 2: Bù dao động và méo dạng điện áp tại vị trí 6,3kV do tác động của việc đóng cắt hệ thống tụ bù trên lưới 110kV.
Tạo lỗi: Thực hiện đóng cắt hệ thống tụ bù có công suất 57,8MVA được tạo ra giống như trường hợp mô phỏng DVR với cấu trúc điều khiển hệ tọa độ quay dq.
Kiểu lỗi Vị trí đóng cắt tụ Khoảng thời gian Tải được bảo vệ Vị trí DVR Đóng cắt hệ thống tụ bù gây dao động và méo dạng điện áp
Tại trạm bù Nghi sơn phía 110kV. Điện áp lưới dao động từ 18kV. TDH=2.94% Thời điểm: tđóng=2s tcắt=3s Tổ hợp Biến tần- Động cơ 142-FN1 Tại vị trí 6,3kV, phía sơ cấp của máy biến áp nguồn cấp cho tải nhạy cảm
- Điện áp trung bình của lưới Ug,abc (hình 4.15a) được đo tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) và điện áp tải UL,abc (hình 4.15b) được đo tại thanh cái HM-B4 (phía sau DVR) khi đóng cắt tụ bù trong trong khoảng thời gian t=2s đến 3s.
uL,abc uL,α uL,β
Quỹ đạo điện áp nguồn trước khi lõm
Quỹ đạo điện áp nguồn trong khi lõm u*inj,β uinj,β u*inj,α uinj,α u*injβ,uinjβ u*injα,uinjα
122
Hình 4.15a Điện áp trung bình của lưới Ug,abc dao động từ 6,1kV đến 8kV
Hình 4.15b Điện áp trung bình của tải UL,abc được phục hồi bởi DVR ở điện áp 6,3kV
Hình 4.15c đặc tính điện áp lưới ug,abc tại thanh cái HM-B3(phía trước DVR). Hình 4.15d là đặc tính điện áp chèn vào lưới của DVR uinj,abc. Hình 4.15e là đặc tính điện áp tải được khôi phục ổn định tại thanh cái HM-B4 uL,abc (phía sau DVR).
Hình 4.15c Điện áp lưới với thành phần abc ug,abc
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.15d Điện áp chèn vào của DVR với thành phần abc uinj,abc
Hình 4.15e Điện áp tải được phục hồi với thành phần abc uL,abc
- Hình 4.15e,f sai lệch giữa lượng đặt của điện áp chèn vào u*inj,αβ và lượng thực uinjαβ tại thời điểm đóng tụ bù (tđóng=2s) và thời điểm cuối cắt tụ bù (tcắt=3s).
Hình 4.15e Lượng u*inj,α và uinjα
Hình 4.15f Lượng u*inj,β và uinj,β
- Hình 4.15g,h,i,k Lượng hài bậc 3 xuất hiện tại thời điểm đóng, cắt hệ thống tụ bù và chỉ số THD được đo tại tại thanh cái HM-B3 (phía trước DVR) và đo tại thanh cái HM-B4