Dùng công cụ phân tích sóng hài FFT trong khối powergui ta phân tích được sóng hài củ đ ệa i n áp phía nguồn.
Tổng độ bi n d ng sóng hài (THD) là t l cế ạ ỷ ệ ủa giá trị đ ệ i n áp hiệu dụng của sóng hài với giá trị hi u d ng cệ ụ ủ đ ệa i n áp cơ bản, bi u di n b ng ể ễ ằ đơn v ph n tr m (%), theo ị ầ ă công thức sau: 2 2 1 100% i V THD V = ∑ × (4.4) Trong đó: THD : Tổng độ bi n dế ạng sóng hài củ đ ệa i n áp Vi: : Thành phầ đ ện i n áp tại sóng hài bậc i V1: : Thành phầ đ ện i n áp tại tần số ơ ả c b n (50Hz)
Tổng độ bi n d ng sóng hài i n áp t i m i i m ế ạ đ ệ ạ ọ đ ể đấu n i không ố được vượt quá giới hạn quy định trong bảng sau:
Bảng 4.1: Quy đinh độ biến dạng sóng hài đ ện áp i
Cấp đ ệi n áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ
110kV 3,0% 1,5%
Trung và hạ áp 6,5% 3,0%
Cho phép đỉnh nhọn đ ệi n áp bất thường trên l i i n phân phướ đ ệ ối trong thời gian ngắn vượt quá tổng mức biến dạng sóng hài quy định tại khoản 2 Đ ềi u này nhưng không được gây hư hỏng thiết bị của khách hàng sử ụ d ng lưới đ ệi n phân phối.
Nhận xét:Do VSI là một thi t b i n t công su t, là m t thi t bế ị đ ệ ử ấ ộ ế ị đ óng cắt nhanh nên nó làm tăng các sóng hài trong đ ệi n áp hệ thống và làm tăng tổng độ ế bi n dạng sóng hài (THD) của hệ thống. Tuy nhiên THD = 0,08% < 6,5% do đó độ bi n dế ạng sóng hài đ ệi n áp n m trong gi i h n cho phép. ằ ớ ạ
Khi đưa bộ DVR vào hệ thống thì tổng độ bi n d ng sóng hài ế ạ đ ệi n ápcó giá trị là: THD = 29,34% > 6,5%.
Thành phần sóng hài trong hệ thống có thể tạo ra v n ấ đề bão hòa h th ng và nó ệ ố có thể gây ra tổn thất không mong muốn. Vấn đề này có thể là kết quả của vi c làm ệ nóng lõi thép và cuộn dây máy biến áp do tổn thất trên lõi và dòng từ hóa tăng quá mức. Tổng độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp cũng ảnh hưởng tới việc bù sụt áp thông thông qua tác động của bộ DVR lên máy biến áp. Đểđộ méo sóng hài tổng nằm trong một giới hạn cho phép thì c n b sung kh i l c vào h th ng. ầ ổ ố ọ ệ ố
Khi bổ sung khối lọc vào hệ thống, tổng độ bi n d ng sóng hài ế ạ đ ệi n ápcó giá trị là: THD = 5,86% < 6,5% và độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp bậc 25 có giá trị khá nh và ỏ nhỏ hơn 3,0%. Nh v y khi b sung b lư ậ ổ ộ ọc vào h th ng dùng DVR thì ã ệ ố đ đảm b o bù ả áp nhanh cho lưới đ ệi n, nâng cao chất lượng của lưới đ ệi n, đảm bảo độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp nằm trong gi i h n cho phép. ớ ạ
4.4. Kết quả mô phỏng với sự ố ụ đ ệ c s t i n áp một pha
4.4.1. Khi lướ đ ệi i n trung áp chưa có hệ thống DVR
Xét sự cố sụ đ ệt i n áp ch trên mỉ ột pha thông qua 1 đ ệi n trở là 0,4 ohm trong khoảng thời gian từ 400-600 (ms), từ kết qu mô ph ng ta th y, giá tr i n áp t i t i ả ỏ ấ ị đ ệ ạ ả sụt 20 - 25% so với đ ệi n áp nguồn cung cấp như trong hình dưới. Tổng thời gian mô phỏng là1s.
Đ ệi n áppha B s t 50-55% x y ra t i th i i m 400ms và kéo dài ụ ả ạ ờ đ ể đến 600ms, t ng ổ thời gian xảy ra sụt áp là 0,2s.
Khi sự ố c ngắn mạch xảy ra, thì chỉ có đ ệi n áp pha B bị ảnh hưởng (biên độ iđ ện áp pha B bị giảm).
4.4.2. Khi lướ đ ệi i n trung áp có hệ thống DVR
Hình 4.25. Đồ thị đ ệ i n áp, dòng đ ệi n c a nguủ ồn và tải khi có hệ ố th ng DVRtrong s c ự ố sụt áp một pha
Nhận xét:
+ Khi xảy ra sự cố sụt áp m t pha, nhộ ờ hệ th ng DVR, hi n tố ệ ượng s t i n áp ụ đ ệ pha B giảm gần như hoàn toàn và đ ệi n áp tải xoay chiều duy trì ở 98% như trong hình 4.25. Tuy nhiên tại th i i m 400ms v n x y hi n tờ đ ể ẫ ả ệ ượng quá độ trong kho ng th i gian ả ờ là 4,5 ms do trong quá trình đ ềi u khi n cể ủa hệ thống DVR.
Hình 4.26. Biên độ iđ ện áp tải khi có hệ thống DVR trong sự cố ụ s t áp m t pha ộ Nhận xét: Nhờ ộ đ ề b i u khiển PI trong hệ thống DVR, biện độ iđ ện áp tải bám sát theo giá trịđặt. Từ đ ó giúp hệ thống DVR đảm bảo việc cung cấp 1 đ ệi n áp bù phđể ần đ ệi n áp sụ đt i cho lưới điện, giúp nâng cao chất lượng đ ệi n năng .
4.4.3. Vấn đề sóng hài
Dùng công cụ phân tích sóng hài FFT trong khối powergui ta phân tích được sóng hài củ đ ệa i n áp phía nguồn
Hình 4.27. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía nguồn
Nhận xét:Do VSI là một thi t bế ị đ ệ ử i n t công su t, là m t thi t bấ ộ ế ị đ óng c t nhanh nên ắ nó làm tăng các sóng hài trong đ ệi n áp hệ thống và làm tăng tổng độ ế bi n dạng sóng
hài (THD) của hệ thống. Tuy nhiên THD = 0,28% < 6,5% do đó độ bi n dế ạng sóng hài đ ệi n áp n m trong gi i h n cho phép. ằ ớ ạ
Hình 4.28. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía tải khi có DVR
Khi đưa bộ DVR vào hệ thống thì tổng độ bi n d ng sóng hài ế ạ đ ệi n ápcó giá trị là: THD = 87,20% > 6,5%.
Thành phần sóng hài trong hệ thống có thể tạo ra v n ấ đề bão hòa h th ng và nó ệ ố có thể gây ra tổn thất không mong muốn. Vấn đề này có thể là kết quả của vi c làm ệ
nóng lõi thép và cuộn dây máy biến áp do tổn thất trên lõi và dòng từ hóa tăng quá mức. Tổng độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp cũng ảnh hưởng tới việc bù sụt áp thông thông qua tác động của bộ DVR lên máy biến áp. Đểđộ méo sóng hài tổng nằm trong một giới hạn cho phép thì c n b sung kh i l c vào h th ng. ầ ổ ố ọ ệ ố
Hình 4.29. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía tải khi có DVR và bộ ọ l c
Khi bổ sung khối lọc vào hệ thống, tổng độ bi n d ng sóng hài i n ápcó giá tr ế ạ đ ệ ị là: THD = 3,34% < 6,5% và độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp bậc 25 có giá trị khá nh và ỏ
nhỏ hơn 3,0%. Độ bi n d ng sóng hài b c 0 r t nh gế ạ ậ ấ ỏ ần nh không có, do sóng hài b c ư ậ 0 tương ứng thành phần một chiều và tác dụng của bộ lọc. Như vậy khi b sung b lổ ộ ọc vào hệ thống dùng DVR thì đã đảm bảo bù áp nhanh cho lưới đ ệi n, nâng cao chất lượng của lưới đ ệi n, đảm bảo độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp nằm trong giới hạn cho phép.
4.5. Kết quả mô phỏng với sự ố ă c t ng i n áp cđ ệ ả 3 pha
4.5.1. Khi lướ đ ệi i n trung áp chưa có hệ thống DVR
Bước 1: Lập các giá trị ban u và khai báo tham sđầ ố ệ h thống bằng cách gọi: >>Parasys
Bước 2: Khởi động mô phỏng mô hình: DVR_Swell_Model Bước 3: Xem các đáp ng bứ ằng cách gọi:
Hình 4.30. Biên độ iđ ện áp tải khi chưa có hệ thống DVRtrong sự cố tăng áp 3 pha
Xét sự cố làm i n áp 3 pha t ng lên đ ệ ă đột ng t trong kho ng th i gian tộ ả ờ ừ 400-600 (ms), từ kết qu mô ph ng ta th y, giá tr i n áp t i t i t ng 25% so v i i n áp ngu n ả ỏ ấ ị đ ệ ạ ả ă ớ đ ệ ồ cung cấp như trong hình dưới. Tổng thời gian mô phỏng là 1s.
Hình 4.32. Đồ thị đ ệ i n áp, dòng đ ệi n c a nguủ ồn và tải trong lưới đ ệi n trung áptrong sự cố tăng áp 3 pha
Khi hiện t ng ng n mượ ắ ạch 3 pha xảy ra sẽ ảnh hưởng tớ đ ệi i n áp và dòng đ ệi n trên cả lưới i n đ ệ
4.5.2. Khi lướ đ ệi i n trung áp có hệ thống DVR
Hình 4.33. Đồ thị đ ệ i n áp, dòng đ ệi n c a nguủ ồn và tải khi có hệ ố th ng DVRtrong s c ự ố tăng áp 3 pha
Hình 4.34. Biên độ iđ ện áp tải khi có hệ thống DVR trong sự cố tăng áp 3 pha
4.5.3. Vấn đề sóng hài
Dùng công cụ phân tích sóng hài FFT trong khối powergui ta phân tích được sóng hài củ đ ệa i n áp phía nguồn
Hình 4.35. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía nguồn
Nhận xét:Do VSI là một thi t bế ị đ ệ ử i n t công su t, là m t thi t bấ ộ ế ị đ óng c t nhanh nên ắ nó làm tăng các sóng hài trong đ ệi n áp hệ thống và làm tăng tổng độ ế bi n dạng sóng hài (THD) của hệ thống. Tuy nhiên THD = 0,11% < 6,5% do đó độ bi n dế ạng sóng hài đ ệi n áp n m trong gi i h n cho phép.ằ ớ ạ
Độ biến d ng sóng hài b c 0 = 0,002%, r t nh , g n nh b ng 0. Do sóng hài b c ạ ậ ấ ỏ ầ ư ằ ậ 0 tương ứng với thành phần một chiều.
Hình 4.36. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía tải khi có DVR
Khi đưa bộ DVR vào hệ thống thì tổng độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp có giá trị là: THD = 58,93% > 6,5%. Độ biến dạng sóng hài bậc 0 = 3,6% > 0, đáng kể.
Thành phần sóng hài trong hệ thống có thể tạo ra v n ấ đề bão hòa h th ng và nó ệ ố có thể gây ra tổn thất không mong muốn. Vấn đề này có thể là kết quả của vi c làm ệ nóng lõi thép và cuộn dây máy biến áp do tổn thất trên lõi và dòng từ hóa tăng quá mức. T ng ổ độ bi n d ng sóng hài i n áp c ng nh hế ạ đ ệ ũ ả ưởng t i vi c bù s t áp thông qua ớ ệ ụ tác động.
Hình 4.37. Phân tích sóng hài củ đ ệa i n áp phía tải khi có DVR và bộ ọ l c Nhận xét:
Khi bổ sung khối lọc vào hệ ố th ng, tổng độ bi n dế ạng sóng hài đ ệi n áp có giá trị là:THD = 5,98%< 6,5% và độ biến dạng sóng hài đ ệi n áp bậc 25 có giá trị khá nhỏ và nhỏ hơn 3,0%.
Như vậy khi b sung b lổ ộ ọc vào h th ng dùng DVR thì THD ã gi m áng k . ệ ố đ ả đ ể Do đó đãđảm bảo bù áp nhanh cho lưới đ ệi n, nâng cao chất lượng của lướ đ ệi i n, đảm bảo độ bi n d ng sóng hài i n áp n m trong gi i h n cho phép. ế ạ đ ệ ằ ớ ạ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Hiện nay, trên th gi i thì b bù áp nhanh ngày càng ế ớ ộ được quan tâm nghiên c u ứ và ứng dụng rộng rãi.Nhưng ở nước ta thì việc nghiên cứu và ứng dụng bộ bù áp nhanh vẫn còn rất mới mẻ. Việc nghiên cứu và xây dựng thành công bộ bù áp nhanh sẽ làm tăng cường chất lượng đ ệi n áp, ổn nh đị đ ệi n áp, giúp các tải nhạy cảm hoạt động bình thường khi có sự cố khi truy n t i hay ngu n i n không n ề ả ồ đ ệ ổ định, tránh được các thi t ệ hại về kinh tế. Từ kết qu mô ph ng ta th y mô hình ã xây dả ỏ ấ đ ựng là úng đ đắn và bước đầu đã kh c ph c ắ ụ được hi n tệ ượng nháy đ ệi n trên đường dây,tuy nhiên do thời gian thực hiện luận văn thạc sĩ có hạn nên ch t lấ ượng c a mô hình v n ch a ủ ẫ ư đạ đượt c hi u ể quả cao nhất. Đểứng dụng trong thực tế cần thời gian nghiên cứu và thử nghiệm.
* Hướng phát triển đề tài:
Mặc dù kết quả mô phỏng tương đối tốt, tuy nhiên đó vẫn chỉ thuần túy là lý thuyết. Do đó hướng phát triển tiếp theo của đề tài là:
- Xây dựng thêm vòng đ ềi u khiển dòng đ ệi n ở vòng trong để nâng cao chất lượng của bộ đ ề i u khiển.
- Nghiên cứu và xây dựng bộ bùáp nhanh sử dụng ngh ch l u a m c có b c cao ị ư đ ứ ậ hơn, cải thiện thời gian bùđ ệi náp nhanh h n, h n chơ ạ ếảnh hưởng c a sóng hài b c cao. ủ ậ
- Mở rộng b i u khi n v i các nh hộ đ ề ể ớ ả ưởng đầu vào b sung nh sổ ư ự bi n ế động các thông số của h th ng lệ ố ưới i n, s tđ ệ ự ương tác qua lại gi a các h th ng i n... Khi ữ ệ ố đ ệ đó s lố ượng biến đầu vào s tẽ ăng lên, các qui t c i u khi n t ng lên, dắ đ ề ể ă ữ liệu đưa vào đào t o m ng c ng t ng lên. ạ ạ ũ ă
Mặc dù đã rất cố gắng, tuy nhiên do th i gian và n ng l c còn h n ch , b n lu n ờ ă ự ạ ế ả ậ văn này không tránh khỏi những sai sót. Tác giả rất mong nh n ậ được s óng góp ý ự đ kiến của các thầy cô, bạn bè để bản lu n v n này ậ ă được hoàn thi n h n, ti n t i kh ệ ơ ế ớ ả năng ứng dụng vào thực tiễn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Anh
1. Narain G.Hingorani, Laszlo Gyugyi (2000), Understanding FACTS concepts and technology of flexible AC transmision systems, IEEE PRESS.
2. H.Ezoji, A.sheikholeslami, M.Tabasi, M.M.Saeednia (2009), Simulation of Dynamic Voltage Restorer Using Hysteresis Voltage Control, EuroJournals Publishing.
3. Rosli Omar, Nasrudin Abd Rahim, Marizan Sulaiman, Modeling and simulation for voltage sags/swells mitigation using dynamic voltage restorer, 2005-2009 JATIT.
4. Chellali BENACHAIBA, Brahim FERDIB(2008),Voltage Quality Improvement Using DVR.
5. E.Acha,V.Gagelidis,O.Anaya-Lara,T.J.E Miller (2002), Power electronic Control in Electrical Systems, Newnes.
Tiếng Việt
1. Trần Bách (2002), Lưới đ ện & hệ thống đ ện tập 1,i i NXB Khoa học và Kỹ thuật. 2. Bùi Quốc Khánh, Phạm Qu c H i, Nguy n V n Li n, Dố ả ễ ă ễ ương V n Nghi (2006), ă
Đ ềi u ch nh t động truy n ng ỉ ự ề độ đ ệi n, Nhà xuấ ảt b n Khoa h c và k thu t. ọ ỹ ậ 3. Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh(2004), Đ ệi n t công su tử ấ,
Nhà xuấ ảt b n Khoa h c và k thu t. ọ ỹ ậ
4. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh(2001), Đ ệi n t công su tử ấ, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
PHỤ Ụ L C
1. Tính toán thông số máy biến áp
Khi hệ thống g p sặ ự ố đ ệ c i n áp rơi trên tải sẽ ị ụ b s t mất 40%, do v y DVR sậ ẽ
phải đưa ra được đ ệi n áp bị mất đi của lưới, suy ra đ ệi n áp cuộn sơ cấp máy biến áp là :
1 40%.11 4,4
U = kV= kV
Trong đ ềi u ki n h n ch cệ ạ ế ủa đồ án ta sẽ ch kh o sát DVR trong trỉ ả ường h p bù ợ công suất cho nhánh tải nhạy cảm, ây giở đ ả thi t là qu t lò c a nhà máy xi mế ạ ủ ăng, nếu đ ệi n áp khi s c s t quá th p thì quự ố ụ ấ ạ ẽ ừt s d ng quay d n t i h th ng ph i kh i ẫ ớ ệ ố ả ở động l i ạ và gây tổn thất r t lấ ớn. Quạt có công suất là 2MW. - Tính dòng qua nhánh tải nhạy c m v i công su t ả ớ ấ động c là 2MW : ơ 6 3 2.10 108,21( ) 3 cos 3.11.10 .0,97 t S I A UI ϕ = = = - Công suất của hệ thống DVR : 3 . 3.4400.108, 21 800,25( W) DVR t t S = U I = = k
- Thiết diện trụ lõi thép máy biến áp :QFe SDVR
m = Trong đó : - m là s tr c a máy bi n áp ố ụ ủ ế Î m = 3 3 800,25.10