2- Đường dây truyền tải điện
2.4 ỨNG DỤNG MATLAB GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN
2.4.1 Mơ phỏng lưới có hai loại nút: nút V và nút PQ
Trong trường hợp này, cấu trúc lưới có sơ đồ như hình 2.4, các thơng số nút được mơ tả trong bảng 2.2, với thông số đường dây trong bảng 2.3, cho trước chiều dài và tiết diện dây dẫn chọn đồng nhất 300 mm2 .
Bảng 2.2 Thông số lưới có 2 loại nút:V và PQ
Nút Cơng suất Điện áp
MVA Cos U(kV) 0
Nút 1 x x 115.00 1.15
Nút 2 x x 115.00 2.29
Nút 3 126 Cos 300 x x
Nút 4 252 Cos 300 x x
Nút 5 126 Cos 300 x x
Bảng 2.3. Thông số đường dây
Đường dây Dài Tiết diện Icp Ro Xo bo
km mm2 A /km /km /km L12 80 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L13 40 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L23 60 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L24 50 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L25 40 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L34 30 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 L45 20 300 680 0.100 0.379 2.89E-06 Thuật toán Newton-Raphson được thực hiện trong Matlab:
clc; clear;
%nhap thong so duong day, thong so nut vao day
zo185=0.160+0.396i;bo185=2.87e-6; zo240=0.122+0.391i;bo240=2.92e-6; zo300=0.100+0.379i;bo300=3.01e-6; zo400=0.073+0.370i;bo400=3.08e-6; %chieu dai cac tuyen duong day L12=80; L13=40;
L23=60; L24=50; L25=40; L34=30; L45=20;
%duong day don k1, kep k2
k1=1; k2=2;
%thong so cac tuyen duong day don va song song
z12=zo300*L12/k1; b12=bo300*L12/k1; z13=zo300*L13/k1; b13=bo300*L13/k1; z23=zo300*L23/k1; b23=bo300*L23/k1; z24=zo300*L24/k1; b24=bo300*L24/k1; z25=zo300*L25/k1; b25=bo300*L25/k1; z34=zo300*L34/k1; b34=bo300*L34/k1; z45=zo300*L45/k1; b45=bo300*L45/k1;
%tong dan nut (nút) và tong dan cac tuyen duong day
y11=1/z12+1/z13+(b12/2+b13/2);y12=1/z12;y13=1/z13;
y21=y12;y22=1/z12+1/z23+1/z24+1/z25+(b12/2+b23/2+b24/2+b25/2);y23=1/z23;y24=1/z24;y25=1/z25; y31=y13;y32=y23;y33=1/z13+1/z23+1/z34+(b13/2+b23/2+b34/2);y34=1/z34;
y42=y24;y43=y34;y44=1/z24+1/z34+1/z45+(b24/2+b34/2+b45/2);y45=1/z45; y52=y25;y54=y45;y55=1/z25+1/z45+(b25/2+b45/2);
%cac goc anphal
a11=1.57+angle(y11);a12=1.57+angle(y12);a13=1.57+angle(y13);
a21=a12;a22=1.57+angle(y22);a23=1.57+angle(y23);a24=1.57+angle(y24);a25=1.57+angle(y25); a31=a13;a32=a23;a33=1.57+angle(y33);a34=1.57+angle(y34);
a42=a24;a43=a34;a44=1.57+angle(y44);a45=1.57+angle(y45); a52=a25;a54=a45;a55=1.57+angle(y55);
%Cong suat dinh muc TBA tai cac nut nút3,nút4,nút5
s3dm=126; s4dm=250; s5dm=126; a=30*pi/180;
%he so mang tai kp, kq
kp3=1;kq3=1; kp4=1;kq4=1; kp5=1;kq5=1;
%cong suat bu tai cac Nút
Qbu3=0 Qbu4=0 Qbu5=0 p3=kp3*cos(a)*s3dm; q3=kq3*sin(a)*s3dm-Qbu3; p4=kp4*cos(a)*s4dm; q4=kq4*sin(a)*s4dm-Qbu4; p5=kp5*cos(a)*s5dm; q5=kq5*sin(a)*s5dm-Qbu5; u1=110;u2=115;u3=110;u4=110;u5=110; d1=0;d2=0;d3=0;d4=0;d5=0; X=[u3;u4;u5;d3;d4;d5]; esp=0.001; N=0; dk=1; while (dk==1) dp3=u3^2*abs(y33)*sin(a33)+u3*u1*abs(y31)*sin(d3-d1-a31)+u3*u2*abs(y32)*sin(d3-d2- a32)+u3*u4*abs(y34)*sin(d3-d4-a34)+p3; dq3=u3^2*abs(y33)*cos(a33)-u3*u1*abs(y31)*cos(d3-d1-a31)-u3*u2*abs(y32)*cos(d3-d2-a32)- u3*u4*abs(y34)*cos(d3-d4-a34)+q3;
dp4=u4^2*abs(y44)*sin(a44)+u4*u2*abs(y42)*sin(d4-d2-a42)+u4*u3*abs(y43)*sin(d4-d3- a43)+u4*u5*abs(y45)*sin(d4-d5-a45)+p4; dq4=u4^2*abs(y44)*cos(a44)-u4*u2*abs(y42)*cos(d4-d2-a42)-u4*u3*abs(y43)*cos(d4-d3-a43)- u4*u5*abs(y45)*cos(d4-d5-a45)+q4; dp5=u5^2*abs(y55)*sin(a55)+u5*u2*abs(y52)*sin(d5-d2-a52)+u5*u4*abs(y54)*sin(d5-d4-a54)+p5; dq5=u5^2*abs(y55)*cos(a55)-u5*u2*abs(y52)*cos(d5-d2-a52)-u5*u4*abs(y54)*cos(d5-d4-a54)+q5; F=[dp3;dp4;dp5;dq3;dq4;dq5]; %ma tran j1 j11=2*u3*abs(y33)*sin(a33)+u1*abs(y31)*sin(d3-d1-a31)+u2*abs(y32)*sin(d3-d2- a32)+u4*abs(y34)*sin(d3-d4-a34); j12=u3*abs(y34)*sin(d3-d4-a34); j13=0; j21=u4*abs(y43)*sin(d4-d3-a43); j22=2*u4*abs(y44)*sin(a44)+u2*abs(y42)*sin(d4-d2-a42)+u3*abs(y43)*sin(d4-d3- a43)+u5*abs(y45)*sin(d4-d5-a45); j23=u4*abs(y45)*sin(d4-d5-a45); j31=0; j32=u5*abs(y54)*sin(d5-d4-a54); j33=2*u5*abs(y55)*sin(a55)+u2*abs(y52)*sin(d5-d2-a52)+u4*abs(y54)*sin(d5-d4-a54); J1=[j11 j12 j13;j21 j22 j23;j31 j32 j33]; %ma tran J2 j11=u3*u1*abs(y31)*cos(d3-d1-a31)+u2*u3*abs(y32)*cos(d3-d2-a32)+u3*u4*abs(y34)*cos(d3-d4-a34); j12=-u3*u4*abs(y34)*cos(d3-d4-a34); j13=0; j21=-u3*u4*abs(y43)*cos(-d4+d3+a43); j22=u2*u4*abs(y42)*cos(d4-d2-a42)+u3*u4*abs(y43)*cos(d4-d3-a43)+u4*u5*abs(y45)*cos(d4-d5-a45); j23=-u4*u5*abs(y45)*cos(d4-d5-a45); j31=0; j32=-u4*u5*abs(y54)*cos(d5-d4-a54); j33=u2*u5*abs(y52)*cos(d5-d2-a52)+u4*u5*abs(y54)*cos(d5-d4-a54); J2=[j11 j12 j13;j21 j22 j23;j31 j32 j33]; %ma tran J3 j11=2*u3*abs(y33)*cos(a33)-u1*abs(y31)*cos(d3-d1-a31)-u2*abs(y32)*cos(d3-d2-a32)- u4*abs(y34)*cos(d3-d4-a34); j12=-u3*abs(y34)*cos(d3-d4-a34); j13=0; j21=-u4*abs(y43)*cos(d4-d3-a43); j22=2*u4*abs(y44)*cos(a44)-u2*abs(y42)*cos(d4-d2-a42)-u3*abs(y43)*cos(d4-d3-a43)- u5*abs(y45)*cos(d4-d5-a45); j23=-u4*abs(y45)*cos(d4-d5-a45); j31=0; j32=-u5*abs(y54)*cos(d5-d4-a54); j33=2*u5*abs(y55)*cos(a55)-u2*abs(y52)*cos(d5-d2-a52)-u4*abs(y54)*cos(d5-d4-a54); J3=[j11 j12 j13;j21 j22 j23;j31 j32 j33]; %ma tran J4 j11=u3*u1*abs(y31)*sin(d3-d1-a31)+u2*u3*abs(y32)*sin(d3-d2-a32)+u3*u4*abs(y34)*sin(d3-d4-a34); j12=-u3*u4*abs(y34)*sin(d3-d4-a34); j13=0; j21=-u3*u4*abs(y43)*sin(d4-d3-a43); j22=u2*u4*abs(y42)*sin(d4-d2-a42)+u3*u4*abs(y43)*sin(d4-d3-a43)+u4*u5*abs(y45)*sin(d4-d5-a45); j23=-u4*u5*abs(y45)*sin(d4-d5-a45); j31=0; j32=-u4*u5*abs(y54)*sin(d5-d4-a54); j33=u2*u5*abs(y52)*sin(d5-d2-a52)+u4*u5*abs(y54)*sin(d5-d4-a54); J4=[j11 j12 j13;j21 j22 j23;j31 j32 j33]; J=[J1 J2;J3 J4]; A=F; X=X-inv(J)*F; u3=X(1,1);
u4=X(2,1); u5=X(3,1); d3=X(4,1); d4=X(5,1); d5=X(6,1); X=[u3;u4;u5;d3;d4;d5];
%he phuong trinh ban dau
dp3=u3^2*abs(y33)*sin(a33)+u3*u1*abs(y31)*sin(d3-d1-a31)+u3*u2*abs(y32)*sin(d3-d2- a32)+u3*u4*abs(y34)*sin(d3-d4-a34)+p3; dq3=u3^2*abs(y33)*cos(a33)-u3*u1*abs(y31)*cos(d3-d1-a31)-u3*u2*abs(y32)*cos(d3-d2-a32)- u3*u4*abs(y34)*cos(d3-d4-a34)+q3; dp4=u4^2*abs(y44)*sin(a44)+u4*u2*abs(y42)*sin(d4-d2-a42)+u4*u3*abs(y43)*sin(d4-d3- a43)+u4*u5*abs(y45)*sin(d4-d5-a45)+p4; dq4=u4^2*abs(y44)*cos(a44)-u4*u2*abs(y42)*cos(d4-d2-a42)-u4*u3*abs(y43)*cos(d4-d3-a43)- u4*u5*abs(y45)*cos(d4-d5-a45)+q4; dp5=u5^2*abs(y55)*sin(a55)+u5*u2*abs(y52)*sin(d5-d2-a52)+u5*u4*abs(y54)*sin(d5-d4-a54)+p5; dq5=u5^2*abs(y55)*cos(a55)-u5*u2*abs(y52)*cos(d5-d2-a52)-u5*u4*abs(y54)*cos(d5-d4-a54)+q5; F=[dp3;dp4;dp5;dq3;dq4;dq5]; B=F; C=abs(A-B); N=N+1; if max(C)<esp dk=2; end if N==10 dk=2; end end C X
U1=u1*exp(i*d1)%gia tri dien ap phuc U2=u2*exp(i*d2)
U3=u3*exp(i*d3) U4=u4*exp(i*d4) U5=u5*exp(i*d5)
I12=(U1-U2)*y12*1/sqrt(3)%Dong dien tren nhanh 12 I13=(U1-U3)*y13*1/sqrt(3) I23=(U2-U3)*y23*1/sqrt(3) I24=(U2-U4)*y24*1/sqrt(3) I25=(U2-U5)*y25*1/sqrt(3) I34=(U3-U4)*y34*1/sqrt(3) I45=(U4-U5)*y45*1/sqrt(3)
Sd12=sqrt(3)*U1*conj(I12)%Cong suat dau duong day 12 Sc12=sqrt(3)*U2*conj(I12)%Cong suat cuoi duong day 12 Sd13=sqrt(3)*U1*conj(I13) Sc13=sqrt(3)*U3*conj(I13) Sd23=sqrt(3)*U2*conj(I23) Sc23=sqrt(3)*U3*conj(I23) Sd24=sqrt(3)*U2*conj(I24) Sc24=sqrt(3)*U4*conj(I24) Sd25=sqrt(3)*U2*conj(I25) Sc25=sqrt(3)*U5*conj(I25) Sd34=sqrt(3)*U3*conj(I34) Sc34=sqrt(3)*U4*conj(I34) Sd45=sqrt(3)*U4*conj(I45) Sc45=sqrt(3)*U5*conj(I45) S12=Sd12-Sc12
%Ton that cong suat tren doan 12
S13=Sd13-Sc13 S23=Sd23-Sc23
S24=Sd24-Sc24 S25=Sd25-Sc25 S34=Sd34-Sc34 S45=Sd45-Sc45
Kết quả chương trình tính được như trong bảng 2.4
Bảng 2.4 Kết quả thuật tốn NR tính cho lưới có hai loại nút V và PQ
Nút P Q Điện áp nút MW MVAr kV 0 Nút 1 94.50 69.7 115.00 0.00 Nút 2 366.90 277.7 115.00 0.00 Nút 3 109.20 61 103.010 -5.594 Nút 4 216.70 123.5 97.60 -8.45 Nút 5 109.20 62.2 100.06 -7.05
Hình 2.6 Kết quả mơ phỏng giải tích lưới có 2 loại nút V và PQ
Nhận xét 1:
Trên hình 2.6, kết quả thu được là cơ sở cho các nhận xét và phương án thiết kế (hay tái cấu trúc lưới):
- Đối với dây dẫn AC300 có giới hạn phát nóng Icp = 680A, trong khi đó dịng tải trên tuyến L24 (860A) và L25(978A) là vượt quá điều kiện phát nóng;
- Điện áp các nút tải: nút 3(103kV), nút 4 (97.6kV) và nút 5 (100.1kV) nhỏ hơn giới hạn quy định (Umin=104 kV);
- Tổng tổn thất công suất toàn lưới là khá lớn: S = (26.3+j100.7) MVA,
tương ứng P = 5.7%.
Ý nghĩa thu được cho người quản lý là có cơ sở để đề xuất các giải pháp khắc phục. Ví dụ cụ thể là:
Giải pháp khắc phục là nâng cấp đường dây:
- Các tuyến L24, L25 thiết lập đường dây kép, dây AC300; - Tuyến L13 nâng cấp dây lên AC400;
Kết quả mô phỏng sau tái cấu trúc lưới bước 1 hiển thị trên hình 2.7
Hình 2.7 Thơng số vận hành sau cải tại lưới bước 1
Kết luận 1:
Như vậy, sau khi đường dây được cấu trúc lại, các hoạt động của lưới đều nằm trong giới hạn cho phép:
- Tổng tổn thất đã giảm đáng kể, P = 15.2 MW chiếm 3.4%;
- Dòng trên các đường dây đều thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép; - Điện áp tại nút 4 có giá trị thấp nhất là đạt 104.2. kV, trong giới hạn cho phép (U ≤ 0.6%).
Phân tích chế độ sự cố đứt dây:
Giả thiết đứt 1 trong 2 đường dây song song tuyến L24, thuật tốn NR cho tính tốn và cho kết quả mơ phỏng thể hiện trên sơ đồ hình 2.8
Hình 2.8 Chế độ vận hành tạm thời khi sự cố đứt một đường dây tuyến L24 Quan sát hình 2.8 cho thấy các nút 4 có điện 100.8 kV thấp hơn giới hạn cho phép.
Một giải pháp đưa ra là bù công suất phản kháng tại các nút 3, nút 4 và nút 5. Giả thiết bù 80% công suất phản kháng của tải tại mỗi nút. Kết quả thu được như mơ phỏng trên hình 2.9
Quan sát trên hình 2.9 cho thấy:
- Điện áp tại các nút được nâng lên rất đáng kể, đồng thời dòng trên nhánh đều nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên có thể giảm công suất bù xuống nhằm giảm nhẹ áp lực cho thiết bị bù đồng thời vẫn đảm bảo các yêu cầu quy định về kỹ thuật.
Qua phân tích, cho thấy giải pháp bù cơng suất phản kháng rất có hiệu quả trong vận hành hệ thống điện.
2.4.2. Mơ phỏng lưới có 3 loại nút: nút V, nút PQ và nút PV
Trong lưới truyền tải cũng như lưới phân phối nút PV đóng vai trị rất quan trọng thường chiếm khoảng 15% tổng số nút. Nút PV được định nghĩa như một nút máy phát (Generator Nút) luôn đảm bảo phát cố định thành phần công suất tác dụng P đồng thời giữ vững biên độ điện áp U là hằng số, thông qua việc điều chỉnh công suất phản kháng Q và góc pha điện áp. Hay nói cách khác, tại nút này: P và U là lượng đặt, còn Q và là hai biến số. Trở lại nút số 4 trong các sơ đồ đã nghiên cứu ở trên, việc tính tốn lựa chọn giá trị Qbù để điều chỉnh điện áp nút có thể được thực hiện bằng cách là áp đặt nút số 4 trở thành nút PV, biến số Q tính được chính là giá trị Qbù cần tìm. Khi này, áp dụng thuật toán NR bằng cách là viết lại các ma trận J1, J2, J3, J4 theo đặc điểm của nút PV. Chương trình tính áp dụng đối với một số trường hợp (chế độ) khác nhau đều cho thấy nút số 4 có tính chất cuả nút PV. Kết quả cụ thể như sau:
1- Trường hợp thứ nhất:
- Lượng đặt CSTD là: P = -100 MW (dấu âm tại nút tải chỉ công suất phát ngược lại với công suất tiêu thụ)
- Lượng đặt điện áp là U=110 kV - 02 biến số phải tính: Q và
Thơng số các nút và kết quả tính tốn từ chương trình được mơ phỏng như trên hình 2.10a,b.
a) Mơ phỏng kết quả phân tích lưới
b) Giá trị biên độ và góc pha điện áp tại các nút
Hình 2.10 Mơ phỏng lưới có 3 loại nút nút V, nút PQ và nút PV ở chế độ P= -100 MW, U=110 kV
Từ hình 2.10a,b cho thấy các thơng số tại nút 4 (nút PV): - 02 biến số tính được là:
Q = 59,5 MVAr và = 0,61o
Nhận xét: Trong trường hợp này, góc pha điện áp tại nút 4 vượt trước so với
các nút 3 và nút 5. Đồng thời công suất tác dụng từ các nguồn 1, nguồn 2 đều giảm và đương nhiên là dòng trên các nhánh được phân bố lại. Điện áp tại các nút có thể
2- Trường hợp thứ hai:
- Lượng đặt CSTD là: P = -150 MW - Lượng đặt điện áp là U=110 kV
Thông số các nút và kết quả tính được từ chương trình được mơ phỏng như trên hình 2.11a,b.
b) Mơ phỏng kết quả phân tích lưới
b) Giá trị biên độ và góc pha điện áp tại các nút
Hình 2.11a,b Mơ phỏng lưới có 3 loại nút nút V, nút PQ và nút PV ở chế độ tăng công suất phát
Từ hình 2.11a,b cho thấy các thơng số tại nút 4 (nút PV):
- Lượng đặt CSTD thay đổi tăng lên là: P = 150 MW và - Lượng đặt điện áp giữ nguyên U=110 kV
- 02 biến số tính được giá trị mới là: Q = 70,6 MVAr
và = 1,71o
Nhận xét: Khi tăng cơng suất phát từ 100 MW lên 150 MW thì góc pha điện
áp tại nút 4 cũng tăng từ 0,61o lên 1,71o và đương nhiên là dòng trên các nhánh được phân bố lại.
3- Trường hợp thứ ba, phụ tải các nút khác thay đổi:
Xét trường hợp khi lượng đặt giữ nguyên, nhưng phụ tải tại các nút khác thay đổi, Giải sử tại nút 5 thay đổi giảm 50%
- Lượng đặt CSTD là: P = -100 MW (dấu âm tại nút tải chỉ công suất phát ngược lại với công suất tiêu thụ)
- Lượng đặt điện áp là U=110 kV
Thơng số các nút và kết quả tính được từ chương trình được mơ phỏng như trên hình 2.12a,b.
b) Giá trị biên độ và góc pha điện áp tại các nút
Hình 2.11 Mơ phỏng lưới có 3 loại nút nút V, nút PQ và nút PV ở chế độ có sự thay đổi phụ tải các nút _ tải nút 5 giảm 50% Từ hình 2.12a,b cho thấy các thơng số tại nút 4 (nút PV):
- Lượng đặt vẫn không thay đổi. - 02 biến số tính được giá trị mới là: Q = 93,8 MVAr
và = 2,30o
Các giá trị tìm được trong các trường hợp trên cung cấp thông tin cho lựa chọn công suất bù và vận hành thiết bị bù tại nút 4.
Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đều chuyển dịch cấu trúc lưới điện theo mơ hình FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System ). Trong đề tài này, thay vì các thiết bị bù thông thường là một STATCOM (Static Compensator) được áp dụng bù công suất phản kháng tại các nút PV như đã phân tích ở trên. Trước đây, các STACOM có nhược điểm là dịng bù có lẫn nhiều sóng hài cao do sử dụng các VSC với linh kiện bán dẫn là thyristor. Ngày nay, các STATCOM – PWM (Static Compensator – Pulse Width Modulation) đảm bảo dòng bù chất lượng cao đã được áp dụng rất phổ biến trong hệ thống điện.
2.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG STATCOM 2.5.1 Thiết bị bù tĩnh - STATCOM 2.5.1 Thiết bị bù tĩnh - STATCOM
Các STATCOM cũng giống như SVC (Static VAR Compensator) là một loại thiết bị tĩnh được tạo ra nhằm bù công suất phản kháng tại điểm kết nối với lưới. Khác hẳn với máy bù đồng bộ ở chỗ là nó khơng có chi tiết quay như rotor máy phát. Cũng chính vì thế, STATCOM có động học cao hơn, có thể phản ứng nhanh gần như tức thời. Về nguyên tắc, nó thực hiện chức năng điều chỉnh điện áp tương tự như SVC nhưng ổn định hơn, không giống như các SVC, hoạt động của nó khơng bị ảnh hưởng bởi ảnh hưởng của điện áp thấp. Một STATCOM có thể được mơ tả như trên hình vẽ 2.13
a) b) Hình 2.13 Mơ tả cấu trúc STATCOM.
a) Sơ đồ kết nối STATCOM với lưới tại nút k; b) Sơ đồ thay thế STATCOM Trong đó: Sơ đồ mạch tương đương như một mát phát Thevenin thường nhìn thấy từ phía nút k, với các nguồn điện áp EVR là tần số cơ bản thành phần của điện áp đầu ra VSC, kết quả từ các sản phẩm của VDC và ma. Trong các thành phần tần số cơ bản của STATCOM có thể được xem như dịng bù của một tụ điện đồng bộ, mà trong nhiều trường hợp là mơ hình của một máy phát điện đồng bộ với với công suất tác dụng phát ra bằng 0. Một mơ hình linh hoạt hơn có thể được biểu diễn các STATCOM như là một nguồn điện áp biến thiên EVR, mà độ lớn và góc pha có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng một thuật tốn lặp thích hợp, để đáp ứng cho việc ổn định độ lớn điện áp tại điểm kết nối với lưới AC. Một STATCOM có thể được biểu diễn dưới dạng nguồn áp ba pha bởi:
(2.49)
trong đó: là các chỉ số của các pha a, b và c.
Độ lớn điện áp, VvR, được giới hạn trong phạm vi điện áp max và min, tuy nhiên, góc pha điện áp có thể lấy bất kỳ giá trị giữa 0 và 2 radian.
Với sơ đồ tương đương như trong hình 2.11 (b), và các tham số 3 pha giả thiết, có thể viết được phương trình sau:
(2.50)
Trong đó:
(2.51)
Phân tích dịng cơng suất qua STATCOM được thực hiện thông qua một nguồn áp đồng bộ với giới hạn về độ lớn điện áp Umax và Umin. Nguồn áp đồng bộ biểu diễn thành phần cơ bản của dạng sóng điện áp ở đầu bộ biến đổi của STATCOM.
Nút mà STATCOM nối vào được xem như nút PV, và sẽ trở thành nút PQ khi biến Q không thể thay đổi qua các giá trị cực hạn Qmax hoặc Qmin. Trong trường hợp này, công suất phản kháng phát ra hay hấp thụ sẽ tương ứng là không đổi và giữ nguyên với giá trị cực hạn Qmax hoặc Qmin. Không giống như SVC, STATCOM được biểu diễn như 1 nguồn áp, khả năng hỗ trợ điện áp nhanh chóng. Sơ đồ mạch tương đương của STATCOM có thể được mơ tả như trên hình 2.14 để làm cơ sở cho xây dựng mơ hình tính tốn của bộ điều khiển.
Hình 2.14 sơ đồ mạch điện thay thế STATCOM kết nối tại nút k
Từ hình 2.14, các phương trình dịng cơng suất cho STATCOM được viết:
Chuyển sang dạng phức và tách riêng thành phần CSTD và CSPK tại nút k viết được như sau:
, (2.56)
, (2.58) , (2.59) Sử dụng các phương trình cơng suất này, mơ hình STATCOM tuyến tính hóa được mơ tả như sau:
(2.60)
Trong đó, biên độ điện áp VvR và góc pha vR là các biến trạng thái
2.5.2 Mơ tả tốn học STATCOM trên sơ đồ 3 pha a, b, c
Cấu trúc 3 pha của một STATCOM có thể được mơ tả thơng qua một sơ đồ thay thế như trên hình 2.15
Hình 2.15 Sơ đồ mạch điện thay thế 3 pha của một STATCOM Từ hình 2.15 có thể viết được tại nút các phương trình sau:
(2.62) (2.63)
(2.64) Trong đó, đại diện cho các pha a, b, và c ở bus k và tại các đầu cuối của
nguồn.
Từ đây, với các biến trạng thái và của STATCOM viết được:
(2.65)
Trong đó: các Jacobian được tính:
(2.68)
(2.69)
)
Giải phương trình (2.65) thu được các thông tin về các biến trạng thái của hệ thơng qua thuật tốn tính lặp để đạt được kết quả về giá trị điện áp nút nằm trong giới hạn và góc pha để có được lượng cơng suất bù cần thiết.
2.5.3 Điều khiển điện áp nút bằng STATCOM
Trở lại hình 2.11 và 2.10 so sánh thành phần CSPK tại nút số 4 là nút PV cho thấy :
Trên hình 2.10: Q = 79,9 MVAr Trên hình 2.12: Q = 19,9 MVAr
Q = 79,5-19 = 60 MVAr