Cơ sở điều khiển cho hệ thống HVDC hai cực

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.7.2 Cơ sở điều khiển cho hệ thống HVDC hai cực

Quan hệgiữa Udvà Idởphía chỉnh lưucho bởi cơng thức sau: Udr= Udor.cosα –Rr.Id

 Quan hệgiữa Udvà Idởphía nghịch lưu cho bởi cơng thức sau: Udi= cos–Ri.Idhoặc Udi= Udoi.cos–Ri.Id(chế độvận hành khác)

 Dịng một chiềuđược tính tốn dựa vào chế đọvận hành của chỉnh lưu: or. os . os d doi d U c U c I R     hoặc dor. os doi. os d U c U c I R    

Ứng với hai chế độvận hành của chỉnh lưu. (Trong đó: R= Rr+ RL- Ri)

 Thay đổi α tại chỉnh lưu. Với điều khiển điện tử điều này phải khá nhanh và sẽ

xảy ra trong một nửa chu kỳ(8–10 ms)

 Thay đổi  hay  tại nghịch lưu. Điều này xảy ra khá nhanh và sẽ xảy ra trong

vài ms.

 Thay đổi điện áp xoay chiều tại chỉnh lưu có nghĩa là điều chỉnh đầu phân áp

của MBA tại trạm chỉnh lưu. Điều này xử lý chậm và thường mất khoảng vài trăm giây

 Thay đổi điện áp xoay chiều tại nghịch lưu bằng cách thay đổi đầu phân áp của

MBA và điều này cũng làm mất khoảng vài trăm giây.

 Lựa chọn chiến lược điều khiển là lựa chọn chế độ điều khiển vận hành nhanh,

ổn định mà vẫn đảm bảo phát xạ sóng hài, tiêu thụ công suất phản kháng, và tổn hao

truyền cơng suất là bé nhất.

Ba đường đặc tính trên đồthịUd, Idnhư trênhình 2.37có đặt tínhdốc xuống vàđốc

lên.

Hình 2.37Đồthị miêu tả ba đường đặc tính

Việc lựa chọn phương pháp điều khiển hệthống HVDC hai cực được thực hiện theo

Bảng 2.2 Bảng lựa chọn phương pháp điều khiển cho hệthống HVDC hai cực

Điều kiện Đặc tính mong muốn Lí do Biện pháp điều khiển

1

Giới hạn dòng một chiều cực đại, Id

Bảo vệvan Thyristor Sửdụng điều khiển dịng

khơng đổi tại chỉnh lưu

2

Sửdụng điện áp một chiều cực đại, Ud

Giảm tổn hao công suất truyền tải

Sửdụng điều khiển điện áp

không đổi tại nghịch lưu

3

Giảmảnh hưởng của

lỗi chuyển mạch nghịch lưu Nhằm mục đích ổn định Sửdụng điều khiển góc cắt cực tiểuởbộnghịch lưu 4

Giảm tiêu thụcơng suất phản kháng tại bộchỉnh lưu

-Điều chỉnh điện áp -Lí do kinh tế

Sửdụng góc mởcực tiểu

Điều kiện 1: Dẫn đến sử dụng chỉnh lưu trong chế độ điều khiển dòng chỉnh lưu

không đổi.

Điều kiện 3: Dẫn đến sử dụng nghịch lưu trong chế độ điều khiển góc cắt không

đổi. Các chế độ điều kiện khác được sửdụng nâng cao khả năng truyền tải trong những

Hiện nay phương pháp này được sử dụng rất phổ biến cho đường dây truyền tải HVDC hai cực. Phương pháp này dựa vào vùng ranh giới vận hành của hệ thống một chiều. Ngồi ra phương pháp này cũng bao gồn tính năng bảo vệ đường dây một chiều.

2.7.3.1Chế độ vận hành chỉnh lưu

Chế độvận hành chỉnh lưu được xác định bởi một số đường đặc tính như trong hình 2.38

Hình 2.38:Đồthị đặc tính tĩnh Ud- Id

Đặc tính αmin ở chỉnh lưu: được miêu tả bằng đoạn AB. Khi Id = 0 thì Ud =

Udor.cosα. Giá trị giới hạn lớn nhất của Ud sẽ được xác định với α = 0 (ứng với trường

hợp chỉnh lưu có mạch biến đổi là diode với góc mởlà 0). Thực tếgiá trịnhỏnhất αmin

Đặc tính Idkhơng đổi:Vì van chỉnh lưu có giới hạn nhiệt vì vậy khơng thểcho một dòng quá lớn so với dòng danh định của nó đi qua trong một thời gian dài. Giá trị lớn nhất giới hạn là khoảng 1.2 pu (giá trị trong hệ tương đối) cho phép qua van. Đường

BC là đường đặc tính Id = const

Đặc tính VDCL (Voltage depenent current limit): là một giới hạn thể hiện khả

năng của hệthống điện xoay chiều trong việc duy trì dịng cơng suất một chiều khi mà

điện áp xoay chiều tại chỉnh lưu giảm xuống thấp. Một số trường hợp khác của đường

đặc tính này là sử dụng một đoạn nằm ngang C’D thay vì dùng một đoạn dốc như CD.

Đặc tính Imin:Giới hạn này được sử dụng đểduy trì đủdịng một chiều DC trên van

để tránh dẫn đến chế độ vận hành dịng khơng liên tục. Chế độ này gây ra hiện tượng

thay đổi dòng nhánh và có thể dẫn đến điện áp một chiều thoáng qua nguy hiểm.

Thường giá trị Imin= 0,2-0,3 pu giá trị danh định.

2.7.3.2.Chế độ vận hành nghich lưu

Đặc tính min: được miêu tả bằng đường SR trên hình 2.38 Đây là trường hợp ứng

với chế độvận hành với góc cắtlà nhỏnhất.

Đặc tính dịng cố định: Đường ST thểhiện đặc tính chế độ vận hành dịng khơng

đổi tại bộ nghịch lưu. Để duy trì điểm vận hành duy nhất của đường dây truyền tải

HVDC, xác định giao điểm P của đường đặc tính chỉnh lưu và đườngđặc tính nghịch

lưu. Dịng u cầu bởi nghịch lưu Idithường nhỏ hơn dịng u cầu bởi chỉnhlưu Idrlà

vì giá trị thông thường ΔId= Idor- Idoikhoảng 0,1 giá trị danh định. Giá trị này được lựa chọn đủ lớn để đảm bảo rằng chế độ dịng khơng đổi chỉnh lưu và nghịch lưu khơng bị

ảnh hưởng bởi bất kỳdịngđiện hài nào (dòng điện hài được lồng trong dòng điện một

chiều). Phương pháp điều khiển này gọi là phương pháp điều khiển cận biên dòng (Current Margin Method).

mintrong chế độ nghịch lưu. Đường TU thể hiện đặc tính chế độ αminở chế độ nghịch lưu. Giá trị này khoảng 100-1100 và được yêu cầu để giới hạn các sự sai lệch

của nghịch lưu trong chế độ vận hành chỉnh lưu. Hơn nữa giá trị 100 - 1100đảm bảo

một điện áp DC nhỏ nhất tại nghịch lưu trong suốt quá trình khởi động nhanh của

đường dây một chiều với Id= 0.

Miền sai lệch dòng: Sự thay đổi đường đặc tính nghịch lưu thường được làm để

tránh sự mát ổn định xảy đến nhiều điểm vận hành là các trạm nghịch lưu có hệthống xoay chiều yếu. Sự thay đổi này được minh họa trên hình 2.39a và hình 2.39b(để đơn

giản trong hìnhđường đặc tính VDCL khơng được thểhiện)

Hình 2.39:Đặc tính Ud–Idtĩnh của hệthống HVDC hai cực

Đặc tính chỉnh lưu được phân thành hai chế độ điều khiển:

 Góc mở αmin(Đoạn AB). Trong thực tếhoạt động bình thường αmin= 2 - 50

 Dịng điện khơng đổi (Đoạn BC). Trong thực tế đường đặc tính dịng khơng đổi

khơng hồn tồn thẳng đứng mà có độdốc.

Đặc tính nghịch lưu gồm hai chế độ:  Góc tắtmin(Đoạn PQ)

 Dịngđiện khơng đổi (Đoạn QR)

Điểm vận hành của đường dây HVDC được thểhiện bởi điểm X là giao của đường

xuống điểm Y. Dòng điện truyền tải sẽbị giảm đến 0,9 so với giá trị trước. Bộ nghịch

lưu chuyển sang chế độ điều khiển dịng khơng đổi cịn bộchỉnh lưu chuyển sang chế

độ điều khiển góc mở không đổi. Phương pháp điều khiển này thường được thay đổi

khác nhau đểkhắc phục trạng thái rối loạn của hệthống.

Với hệthống truyền tải một chiều có đảo chiều công suất, bộ biến đổi làm việcờcả hai chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu. Đặc tính điều khiển của bộ biến đổi gồm ba giai

đoạn: góc mở khơng đổi, dịngđiện khơng đổi, và góc dập tắt khơng đổi. Khi đảo chiều

cơng suất thì chiều dịngđiện khơng đổi nhưng cực tính điện áp thay đổi.