2.3 Mơ hình điều khiển của FACTS
2.3.8 Bộ điều khiển UPFC (Unified Power Flow Controller)
Bộ điều khiển UPFC bao gồm hai VSCs chia sẻ một tụ điện phía DC của chúng và một hệ thống điều khiển duy nhất. Sơ đồ của UPFC được cho trong Hình 2.11(a), cùng với mạch tương đương, trong hình 2.11(b) (Nabavi-Niaki và Iravani, 1996). UPFC cho phép điều khiển đồng thời công suất tác dụng, công suất phản kháng và cường độ điện áp tại các đầu cực UPFC. Ngồi ra, bộ điều khiển có thể
được thiết lập để kiểm soát một hoặc nhiều các tham số trong bất kỳ sự kết hợp nào (FuerteEsquivel, Acha, và Ambriz-Pe'rez, 2000b).
a) Hai bộ kiểm soát điện áp nguồn
b) Mạch điện tương đương
Hình 2.11 Bộ điều khiển UPFC
Nhu cầu công suất tác dụng của bộ chuyển đổi nối tiếp được rút ra bởi bộ chuyển đổi mắc song song từ mạng AC và cung cấp cho bus m qua liên kết DC. Điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi nối tiếp được bổ sung vào điện áp nút tại bus k để tăng điện áp nút tại bus m. Điện áp đỉnh của điện áp ngõ ra VcR cung cấp sự điều chỉnh điện áp, và góc pha 𝛿𝑐𝑅 xác định phương thức điều khiển dịng cơng suất (Hingorani và Gyugyi, 2000).
Ngoài việc cung cấp một vai trị hỗ trợ trong việc trao đổi cơng suất tác dụng giữa bộ chuyển đổi nối tiếp và hệ thống AC, bộ chuyển đổi song song cũng có thể tạo ra hoặc hấp thụ công suất phản kháng để cung cấp suất điện động độc lập tại điểm kết nối với hệ thống AC.
Mạch tương đương UPFC thể hiện trong hình 2.11(b) bao gồm một nguồn áp kết nối song song, một nguồn kết nối nối tiếp và phương trình ràng buộc cơng suất tác dụng liên kết hai điện áp. Hai nguồn điện áp được kết nối với hệ thống AC thông qua cảm kháng biểu diễn cho các máy biến áp VSC. Trong một UPFC ba pha, các biểu thức thích hợp cho hai nguồn điện áp và phương trình ràng buộc sẽ là:
), sin (cos vR vR vR vR V j E (2.36) ), sin (cos cR cR cR cR V j E (2.37) 0 Re * * m vR vR vRI E I E (2.38)
Dựa vào mạch tương đương thể hiện trong hình 2.20(b), và giả định các thơng số ba pha, có thể viết phương trình chuyển tiếp tương đương như sau:
0 cR cR cR vR cR cR vR cR m k Y Y Y Y Y Y Y Y I I (2.39)
Tóm lại, với 4 phân tích về 4 loại thiết bị FACTS như trên chúng ta có thể phần nào hiểu hơn về cách điều khiển cũng như ứng dụng của thiết bị vào trong hệ thống điện. Tuy nhiên, với giới hạn của đề tài, chúng ta chỉ chọn khảo sát ảnh hưởng của TCSC lên điện kháng đường dây trong phân tích ổn định quá độ ràng buộc trong bài tốn phân bố cơng suất tối ưu OPF mà thôi.
Chương 3
ỔN ĐỊNH ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
3.1 Giới thiệu
Mạng điện ngày nay tạo thành một hệ thống hồn chỉnh, động và khơng tuyến tính. Nhiều loại điều khiển được cung cấp để thực hiện một cách chính xác trong hệ thống điện. Trong quá trình vận hành bình thường, tất cả các thiết bị điều khiển này cố gắng đưa hệ thống đến trạng thái vận hành cân bằng, đảm bảo sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống. Sau nhiễu, sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng bị nhiễu. Hệ thống điện động trải qua một chu kỳ chuyển tiếp và có thể lắng xuống đến trạng thái vận hành cân bằng với sự hỗ trợ từ các thiết bị điều khiển ở trên, có thể giống hoặc khơng giống như điểm cân bằng trước. Khả năng của hệ thống để đạt được sự cân bằng vận hành sau nhiễu phụ thuộc vào cường độ, tính chất và số lượng các rối loạn. Hệ thống trở nên khơng ổn định nếu nó khơng có khả năng lấy được sự cân bằng vận hành. Như vậy, một định nghĩa chung của sự ổn định được đưa ra như sau:
Ổn định của một hệ thống động là tính năng của nó hoặc khả năng duy trì tình trạng cân bằng vận hành trong điều kiện hoạt động bình thường và khơi phục lại trạng thái cân bằng mới chấp nhận được sau nhiễu loạn ".
Vào đầu thế kỷ 20, mối quan tâm của các kỹ sư hệ thống là tối đa hóa việc truyền tải cơng suất tác dụng từ trạm phát điện từ xa đến trung tâm tải. Vấn đề duy trì sự đồng bộ trong vận hành bắt đầu khi hai hoặc nhiều máy phát được kết nối trong mạng điện để chia sẻ nhu cầu điện năng của hệ thống. Khó khăn trong việc duy trì sự vận hành đồng bộ đã được trải nghiệm cụ thể trong trường hợp các nhiễu nghiêm trọng như sự cố trên lưới điện lưới hay sự ngắt kết nối của các nhà máy điện lớn. Điều này gọi là vấn đề ổn định quá độ. Một vài biện pháp thực tiễn đã được đề xuất để cải thiện độ ổn định quá độ bao gồm kích từ nhanh và hệ thống bảo vệ. Mặc dù các biện pháp này đã giúp cải thiện khả năng đồng bộ và giới hạn ổn định quá độ, một vài trong những kết quả này dẫn đến sự suy giảm dao động trong hệ thống. Với giảm chấn kém, hệ thống trở nên dao động khơng ổn định, được gọi là bài tốn
ổn định tín hiệu nhỏ. Các bộ điều khiển ổn định như bộ ổn định hệ thống điện đã
được sử dụng để cải thiện sự ổn định tín hiệu nhỏ của hệ thống, tạo điều kiện cho hệ thống truyền tải được sử dụng gần với khả năng truyền tải công suất tối đa của chúng. Vận hành quá tải của hệ thống, do tăng khả năng truyền tải công suất thực, làm cho việc truyền tải cơng suất phản kháng trở nên khó khăn hơn, tạo ra một hiện tượng ổn định mới gọi là ổn định điện áp.