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 các điều kiện nhưbảng 2.2

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 dịng 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 dịng chỉnh lưu khơng đổi.

Điều kiện 3: Dẫn đến sử dụng nghịch lưu trong chế độ điều khiển góc cắt khơng đổi. Các chế độ điều kiện khác được sửdụng nâng cao khả năng truyền tải trong những điều kiện ngẫu nhiên và tùy theo những ứng dụng.

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 = 2 – 50C là yêu cầu bình thường đảm bảo rằng van chỉnh lưu có một điện áp dương nhỏnhất để mở. Vùng này được bơi đen tronghình 2.38

Đặc tính Idkhơng đổi:Vì van chỉnh lưu có giới hạn nhiệt vì vậy khơng thểcho một dịng q lớn so với dịng 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 dịng 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 dòng yêu cầu bởi chỉnhlưu Idrlà vì giá trị thơng 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 đặc tính chỉnh lưu và đường đặc tính nghịch lưu. Sự thuận lợi của phương pháp điều khiển này trở nên rõ hơn khi có điện áp xoay chiều tại thanh cái của chỉnh lưu giảm xuống làm cho dường AB đi xuống. Điểm vận hành của hệ thống HVDC di chuyển

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 còn bộchỉnh lưu chuyển sang chế độ điều khiển góc mở khơng 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 cơng 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.