4.2.2.1. Khối nguồn
Hình 4.2. Cấu trúc khâu nguồn
Mô hình của khối ngu n bao gồ ồm :
+ Máy phát đ ệi n đồng b có dung lộ ượng 100MVA, đ ệi n áp u cđầ ực là 13kV và tần số máy phát là 50Hz.
+ Do ở đ âykhông i sâu vào i u khi n máy phát i n nên ta không xét nhi u t i đ đ ề ể đ ệ ề ớ hệ thống đ ềi u tốc tuabin và hệ thống kích t .Do ó ta ch ừ đ ỉđặt các thông s cố ốđịnh cho máy phát hoặc coi thay đổi là tức th i mà không xét ờ đến h ng s th i gian cằ ố ờ ủa tuabin. Trong mô hình ta cũng không xét đến hệ thống n ổ định công su t i n áp PSS (Power ấ đ ệ system stabilizer) cho lưới đ ệi n.Giá trị ủ c a Pm và E được giữ ố c định i vđố ới máy phát. + Đ ệi n áp u cđầ ực của máy phát là 13KV được đưa tới một biến áp để nâng đ ệi n áp lên 115KV truyền tả đi i đến các hộ tiêu thụ đ iện. H tiêu th cách xa nhà máy là ộ ụ
200km .Cuối đường dây có một máy biến áp hạ đ ệ i n áp từ 115 KV xuống còn 11KV cung cấp cho các phụ ả t i nơi đây.
+ Máy biến áp tăng áp được mắc theo kiểuY ∆ ∆/ / , 13kV/115kV, công suất 250MVA.
+ Máy biến áp hạ áp được mắc theo kiểu ∆/Y, 115kV/11kV, công suất 250MVA.
4.2.2.2. Khối DVR
Hình 4.3. Cấu trúc khối DVR
Hình 4.3 là cấu trúc bên trong của khối DVR gồm mạch cầu ba pha IGBT/Diode. Phía một chiều là ắcquy .Ắcquy được nố ới v i tụ một chi u Cề 1 để ổn định đ ệi n áp.Xung i u khi n óng m các van IGBT đ ề ể đ ở được đưa vào u Pulse. đầ
4.2.2.3. Khố đ ềi i u khiển phát xung cho DVR
Hiện nay các phương pháp đ ềi u chếđộ rộng xung PWM đối v i b bi n ớ ộ ế đổi ba pha bao gồm cả đ ề i u khiển dòng và áp bên xoay chiều. Do đó phân ra làm hai cấu trúc đ ềi u khi n PWM là ki u i u khi n i n áp PWM vòng h và i u khi n dòng i n ể ể đ ề ể đ ệ ở đ ề ể đ ệ PWM vòng kín.Ở đ ây, ta dùng bộ đ ề i u khiển đ ệi n áp PWM vòng hở.
a) Khâu chuyển hệ ọ t a độ abc→α β và tính toán độ lớn
Hình 4.5. Cấu trúc khâu tính toán độ lớn đ ệi n áp
Xuất phát từ công thức: 1 12 12 0 √3 2 √3 2 (4.1) ta có:
Hình 4.6. Khâu chuyển hệ ọ t a độ abc b) Khâu đồng pha
* Vcontrolgồm 3 tín hiệu đ ềi u khiển hìnhsin được tính theo công thức :
( ) = s 2 - 3 2 = s 3 R Y B V in t V sin t V in t ω δ π ω δ ω δ ⎧ ⎪ + ⎪ ⎪ ⎛ ⎞ = + ⎨ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎪ ⎪ ⎛ ⎞ + + ⎪ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎩ (4.2)
c) Khố đ ềi i u khiển PI
Hình 4.8. Khố đ ềi i u khiển PI
B iộ đ ều khiển PI ở đây là bộ đ ề i u khiển số
1 1 (z) = 1 P I R K K z G z − − + + (4.3)
d) Khối tạo xung
Hình 4.9. Khối tạo xung cho mạch cầu IGBT
e) Khâu dò s cự ố trên đường dây truyền tải
Hình 4.10. Khối phát hiện sự ố c trên đường dây truyề ải n t
f) Khâu xác định biên độ iđ ện áp từng pha
4.2.2.4. Khối máy biến áp
Hình 4.12. Khối máy biến áp 4.2.2.5. Khối tải
4.3. Kết quả mô phỏng với sự ố ụ đ ệ c s t i n áp cả 3 pha
4.3.1. 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_Sag_Model Bước 3: Xem các đáp ng bứ ằng cách gọi:
>> Plot
Xét sự ố c ngắn mạch 3 pha thông qua 1 đ ệi n trở là 0,4ohm trong khoảng thời gian từ 400-600 (ms), từ kết quả mô phỏng ta thấy, giá trị đ ệ i n áp tại tải sụt 35 - 40% so với điện áp nguồn cung cấp như trong hình dưới. Tổng thời gian mô phỏng là1s.
Đ ệi n áp s t 35-40% x y ra t i th i i m 400ms và kéo dài ụ ả ạ ờ đ ể đến 600ms, t ng th i ổ ờ gian xảy ra sụt áp là 0,2s. Hiện t ng sượ ụt áp xảy ra trên cả 3 pha.
Hình 4.16. Đồ thị đ ệ i n áp, dòng đ ệi n c a nguủ ồn và tải trong sự ố ụ c s t áp ba 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
4.3.2.Khi lướ đ ệi i n trung áp có hệ thống DVR
Hình 4.17. 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 ba pha
Nhận xét:
+ Khi xảy ra sự cố ng n m ch, nh hắ ạ ờ ệ ố th ng DVR, hi n tệ ượng s t i n áp gi m ụ đ ệ ả gần như hoàn toàn và đ ệi n áp t i xoay chiả ều duy trì ở 98% như trong hình 4.18. Tuy nhiên tại thờ đ ểi i m 400ms vẫn x y hiả ện tượng quá độ trong khoảng thời gian là 4,5ms do trong quá trình đ ềi u khiển của hệ thống DVR.Khoảng thời gian này là khá nhỏđảm bảo khả năng bù áp nhanh cho lưới đ ệi n trung áp.
+ Tuy nhiên, trong thời gian xảy ra sự cố đ ệ, i n áp ngu n v n b sồ ẫ ị ụt áp 35-40% như trong trường hợp chưa có hệ thống DVR.
Nhận xét: Nhờ ộ đ ề b i u khi n PI trong h th ng DVR, bi n ể ệ ố ệ độ i n áp t i bám sát theo đ ệ ả 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 đ ệi n, giúp nâng cao chất lượng đ ệi n năng, đảm bảo bù áp nhanh cho lưới đ ệi n.
4.3.3. 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.
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