1.2.9 .Thiết bị bù ngang có điều khiển
1.5. Phương pháp điều chỉnh điện áp
Đối với phần lớn các hệ thống điện hiện đại, việc giám sát điện áp trong toàn hệ thống được thực hiện bởi hệ thống SCADA/EMS (Supervisory Control And Data Acquysition /Energy Management System). Hệ thống này thường được trang bị tại các trung tâm điều độ. Các thông tin về điện áp được thu thập về giúp cho người vận hành ra các quyết định để thực hiện việc điều chỉnh điện áp qua các phương tiện điều chỉnh điện áp.
Có 2 lý thuyết khác nhau về điều chỉnh điện áp:
1.5.1. Điều khiển tập trung: Các thiết bị điều khiển được thực hiện dựa trên thông tin chung về vận hành của toàn hệ thống. Ví dụ: kỹ sư vận hành hệ thống giám sát toàn bộ phân bố điện áp trong hệ thống và đưa ra các lệnh điều khiển công suất phản kháng.
1.5.2. Điều khiển nhiều cấp: các thiết bị điều khiển được quy định trước luật điều khiển ở trạng thái vận hành ổn định dựa trên các thông tin vận hành cục bộ tại chỗ và các khu vực lân cận. Ví dụ: các bộ tự động điều chỉnh điện áp của các nhà máy điện (NMĐ) hoặc các bộ tự động điều chỉnh nấc phân áp dưới tải của các MBA được giao điều chỉnh điện áp theo biểu đồ cho trước.
Với sự phát triển ngày càng lớn mạnh về công nghệ điện tử công suất trong các thiết bị điều khiển, lý thuyết về điều chỉnh điện áp nhiều cấp ngày càng được ưa chuộng hơn ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là ở châu âu. Cũng giống như điều chỉnh tần số, điều chỉnh điện áp nhiều cấp gồm 2 hoặc 3 cấp tuỳ theo các quan điểm khác nhau [4]:
Cấp 1 (điều chỉnh sơ cấp): là điều chỉnh tự động ở máy phát và các thiết bị tự động khác như SVC nhằm giữ điện áp ở tất cả các nút an toàn cho phép bằng cách duy trì điện áp tại các nhà máy điện, thiết bị bù tác động nhanh tại một giá trị xác định trước. Thời gian đáp ứng khoảng 100ms đến 1s. Quá trình này đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi điện áp bằng tác động của các bộ AVR, máy bù đồng bộ. Công cụ điều chỉnh là điều chỉnh kích từ máy phát.
Hệ thống điện được chia thành các miền vùng/miền tương đối độc lập nhau về điện áp.
Cấp 2 (điều chỉnh thứ cấp): Điều chỉnh các thiết bị còn lại như đầu phân áp, tụ, kháng bù, điều chỉnh cho từng miền, mỗi miền chọn một điểm (PILOT), đưa điện áp các PILOT về giá trị yêu cầu. Quá trình này đáp ứng chậm hơn cấp 1 được thực hiện ở từng vùng trong hệ thống nhằm đáp ứng các sự biến đổi chậm về độ lệch lớn của điện áp.
Các thiết bị tham gia điều chỉnh cấp 2 gồm: + Các thiết bị tham gia điều chỉnh sơ cấp
+ Các thiết bị điều chỉnh điện áp tác động chậm (OLTC,…) Thời gian đáp ứng từ (1÷15) phút
- Thông thường, khoảng cách về điện từ nút (PILOT) đến các nút khác trong miền là nhỏ.
- Lượng công suất phản kháng trong miền phải đảm bảo đủ theo yêu cầu điều chỉnh của miền.
- Khoảng cách về điện giữa các nút (PILOT) của các miền phải đủ lớn để những tác động điều khiển trong nội bộ mỗi miền ảnh hưởng đến nhau không đáng kể.
Cách xác định miền điều chỉnh điện áp và (PILOT) như sau:
- Tính công suất ngắn mạch cho các nút, chọn nút có công suất ngắn mạch lớn nhất làm nút kiểm tra.
- Đặt nguồn điện áp vào một trong những (PILOT) và tính toán tổn thất điện áp từ nút (PILOT) đến các nút còn lại. Tính lần lượt cho các (PILOT).
- Nghiên cứu tổn thất, xác định miền điều chỉnh điện áp.
Hiện nay với sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống điện, việc điều chỉnh điện áp miền đều có xét đến ảnh hưởng đối với các miền lân cận thông qua trào lưu công suất phản kháng liên lạc giữa các miền.
Cấp 3 (cũng có thể gọi là điều chỉnh thứ cấp): Điều chỉnh hài hòa mức điện áp cấp 2 giữa các miền điều chỉnh cấp 2 theo yêu cầu của chế độ hiện thời, 15 phút điều chỉnh 1 lần. Quá trình tính toán biểu đồ điện áp đặt cho các nút PILOT tối ưu hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn. Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động. Công cụ để làm việc này là chương trình tối ưu trào lưu công suất (OPF - Optimal Power Flow). Thời gian đáp ứng (15 ÷ 60) phút.
Cấp 1
Hình 1.19. Sơ đồ điều chỉnh điện áp cấp 1, 2, 3 tổng quát TVR TVR
Power network
PI
QR QR QR
AVR AVR AVR
PI QR QR AVR AVR ~ ~ ~ ~ ~ …. …. Điều chỉnh cấp 3 SVR ĐC Cấp 2 SVR ĐC Cấp 2
Điều khiển điện áp cấp 1, cấp 2 thuộc điều chỉnh điện áp của lưới điện Truyền tải, điều khiển cấp 3 áp dụng cho lưới điện phân phối. Cấu trúc về điều chỉnh điện áp theo cấp được mô tả trên hình 2.13
PI: Bộ điều chỉnh phối hợp tạo tín hiệu cho bộ điều chỉnh QR của từng khu vực đưa tín hiệu sửa đổi cho AVR của tổ máy phát.