Lu n VĕnăTh căSƿ http://www.hcmute.edu.vn M CL C Trang Trang tựa Quy tăđ nh giaoăđề tài Lý l ch cá nhân ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ i L iăcamăđoan ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ii L i c măơn ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ă iv Tóm tắt lu năvĕn ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ v Mục lục ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ vi Danh sách chữ vi t tắt ký hi uầầầầầầầầầầầầầầầầầ ix Danhăsáchăcácăhình,ăđ th , b ng ầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầầ ăx Mở đầu ………………………………………………………………………… 1 Mụcăđíchănghiênăcứu lý ch năđề tài ầầầ ầầầầầầầầầầ.ăăă Nhi m vụ Lu năVĕn ầầầ.ầầầầầầầầầầầầ.ầầầầ 3 Nhữngăđiểm m i Lu năVĕn ầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầ Giá tr thực tiển Lu năVĕn ầầ ầầầầầầầầầầầầầầầầ Nội dung ………………………………………………………………………… Ch ng 1: Mơ hình hóa thi t b FACTS …………………………… …… 1.1 Gi i thi u ầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầ ầ 1.1.1 Thi t b bù d căđiều khiển thyristor TCSC 1.1.2 B điều chỉnhăđi năápăđ căđiều khiển Thyricstor (TCPAR)ầầầ Trang vi Lu n VĕnăTh căSƿ http://www.hcmute.edu.vn 1.1.3 Thi t b bù tỉnhăđiều khiển thyristor SVCầầầ ầầầầầ ầ.ă 1.1.4 Thi t b điều khiển dịng cơng su tăđ c h p nh t (UPFC)ầầầầầ 1.1.5 Mơ hình thi t b FACTS chungầầầầầầầầầầầ ầ.ầầầầ 1.1.6 Ph ơngătrìnhăđi n áp nhánhầầầầầầầầầầ ầầầầầầầầ 1.2 Phát tri n mơ hình dịng cơng su t dựaătrênădịngăđi n nhánhầầầầ 1.2.1 Mơ hình dịng cơng su t m ng phân ph i m ch vịngầầầầầầầầ 1.2.1.1.ăPh ơngătrìnhăcânăbằngăcơngăsu tătổngầầầầầầầầầầầầầầ 1.2.1.2.ăPh ơngătrìnhăđi năápădịngăđi nầầầầầầầầầầầầầầầ 10 1.2.1.3.ăPh ơngătrìnhăgócăphaăm ch vịng.ầầầầầầầầầầầầầầầ 10 1.2.1.4 Ma tr n dịng cơng su t LFBầầầầầầầầầầầầầầầầầ 10 1.2.1.5 Công thức dựa LFB gắn chặt v i thi t b FACTSầầầầầầầ 11 1.2.1.6 Điều khiển dịng cơng su t dây cách chuyểnăđổi pha TCPAR 14 1.2.1.7 Điều khiển dịng cơng su t dây sử dụng b tụ n n i ti p TCSCầ 15 1.2.1.8.ăĐiều khiểnăđi n áp góp cách sử dụngăđ u phân áp máy bi n áp UPFC ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầă 15 1.2.1.9.ăĐiều khiểnăđi n áp góp v iăbơmăvàoăQăbằngăSVCăầầầầầầ 15 1.2.2 Mơ hình dịng cơng su t m ng phân ph i hình tiaầầầ.ầầầầầầầ 16 1.2.2.1ăPh ơngătrìnhăcânăbằng cơng su t tổngầầầ ầầầ.ầầầầầầầ 16 1.2.2.2ăPh ơngătrìnhăđi n áp nhánh ầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầầ 17 1.2.2.3 B n ch t củaăsơăđ l 1.2.2.4ăMơăhìnhăLFBăđ iăđi n phân ph i hình tia ầầ.ầầầầầầầầ 18 c tách riêng từ h th ng phân ph i hình tiaầ ầầầ 22 Trang vii Lu n VĕnăTh căSƿ Ch http://www.hcmute.edu.vn ng 2: Các phép bi n đổi ma tr n m ng n….………………… 23 2.1 Khử nút cách phân chia ma tr nầầầầầầầầầầầ.ầầầầ 23 2.2 Bổ túc tô pô m ch ậ ph ơngăphápătổng tr m ch vòngầầầầầầầ 24 2.3 Khử dòngăđi n m ch vòng cách phân chia ma tr nầầầầ.ầầầ 28 Ch ng 3: Tính tốn phân b h th ng n….……………… ……… 31 3.1ăcácăph ơngăphápăgi i tốn phân b cơng su tầầầầầầầ ầầầ 31 3.2.ăcácăph ơngătrìnhătínhătốnăphânăb cơng su t ầầầầ ầầầầầầầ.ăă 31 3.3 Chuẩn b s li u phân b công su t bẳngăph ơngăphápăGaussă_Seide 32 3.4.ăPh ơngăphápăNewtonă- Raphsonầầầầầầầầầầầầầầầầầ 34 3.5 ph ơngăphápăgi i tốn phân b cơng su t Line Flow Based (LFB)ầ 34 3.6 Bài t p ứng dụngầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ăă 37 3.7 Tóm tắc xây dựng gi i thu tăăch ơngătrìnhăLFBăầầầầầầầầầầầ ăă 41 3.8 Kh o sát có SVC ầ ầầ ầầầầầầầầầầầầầầ 45 3.9 K T QU TÍNH TỐN ……… …………………………………… 47 3.9.1 K t qu tính tốn bằngăph ơngăphápăLFB ầầầầầầầầầầ.ầ 3.9.2 47 Kiểm tra ch đ banăđ u bằngăph ơngăphápăăNewton-Raphsonầ ầầ 58 3.9.3 Nh năxétầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầầ.ầầầầầ 64 K T LU N VÀ KI N NGH ……………….…………………………….…… 68 Tài li u tham kh o ……………………………………………………………… 69 Trang viii Lu n VĕnăTh căSƿ http://www.hcmute.edu.vn DANH SÁCH CÁC CH VI T T T VÀ KÝ HI U CSPK : Công su t ph n kháng CSTD : Công su t tác dụng HTĐ : H th ngăđi n HTCCĐ : H th ng cung c păđi n FACTS :Flexible AC Transmission Systems - H th ng truyền t iăđi n xoay chiều linh ho t LFB Line Flow Based ậ Dịng cơng su tăcơăs STATCOM :Static Synchronous Compensator - Thi t b bù ngang điều khiển thyristor SVC :Static Var Compensator - Thi t b bùătƿnhăđiều khiển thyristor TCSC :Thyristor Controlled Series Compensator - Thi t b bù d căđiều khiển thyristor TCPAR Thyristor Controlled Phase Angle regulator - B ăđiềuăchỉnh góc pha năápăđ UPFC: căđiềuăkhiểnăbằngăThyristor Unified Power Flow Control - Thi t b điều khiển dịng cơng su t h p Trang ix Lu n VĕnăTh căSƿ http://www.hcmute.edu.vn DANH SÁCH CÁC HỊNH, Đ TH , CÁC B NG HÌNH TRANG Hình 1.1 Mơ hình chung thi t b FACST ầầầầầầầầầầầầ Hình 1.2 H th ng m ch vịng ầầầầầầầầầầầầ 11 Hình 1.3 sơăđ thay th hình 2.2 ầầầầầầầầầầầầầầầ 12 Hình 1.4 Đ 18 ng dây kiểm tra h th ng IEEE 13 nútầầầầầầầầ Hình 1.5 h th ngăl iăđi n 13 nút IEEE ầầầầầầầầầầầầầ 20 Hình 1.6 ma tr n tỉ l thứ tự tùy ý ầầầầầầầầầầầầầầầầ 20 Hình 1.7 s nhánh BFS h th ng 13 nút IEEE ầầầầầầầầầ 21 Hình 1.8 x p l i ma tr n t l cho nhánh BFS t iă u ầầầầầầầ 21 Hình 2.1 h th ngăcóănĕmănútăv i nút khơng ầầầầầầầầầầầầ 23 Hình 2.2 m chăt ơngăđ ơngăsauăkhiăkhử nút làm chuẩn ầầầầầ 23 Hình 2.3a ví dụ m ngăđi năcơăb n ầầầầầầầầầầầầầầầầăă26 Hình 2.3b sơăđ thay th ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 26 Hình 2.4 sơăđ thay th ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 27 Hình 2.5 sơăđ m ch vịng v i ngu n ầầầầầầầầầầầầầ ă28 Hình 3.1 L uăđ gi i thu t LFB ầầầầầầầầầầầầầ 35 Hình 3.2 h th ngăđi n hình tia 11 nút ầầầầầầầầầầầầầ 39 Hình 3.3 h th ngăđi n hình tia 11 nút có lắpăđặt SVC ầầầầầầầầ 63 Trang x Luận Văn Th c Sĩ http://www.hcmute.edu.vn PH N I GI I THI U T NG QUAN GI I THI U M c đích nghiên c u lý chọn đ tài Trong chế độ vận hƠnh bình th ng HTĐ (vận hành việc s n xu t công su t tác d ng ph i đáp ứng đ tr ng thái ổn định) c nhu cầu tiêu th (kể c tổn th t), khơng tần s hệ th ng bị thay đổi Cũng vậy, có gắn bó chặt chẽ điều kiện cân công su t ph n kháng với điện áp nút hệ th ng Công su t ph n kháng điện áp, ng khu vực nƠo th a có t ng q c l i thiếu công su t ph n kháng điện áp bị s t th p Nói khác đi, nh đ i với công su t tác d ng, công su t ph n kháng ph i đ c điều chỉnh đề giữ cân Việc điều chỉnh công su t ph n kháng lƠ yêu cầu cần thiết nhằm gi m nh tổn th t điện vƠ đ m b o ổn định hệ th ng Tuy nhiên có khác c b n điều chỉnh công su t tác d ng vƠ điều chỉnh CSPK Tần s hệ th ng đ d ng c đ m b o việc điều chỉnh công su t tác b t kỳ máy phát điện (miễn giữ đ c cân tổng công su t phát công su t tiêu th ) Trong đó, điện áp nút hệ th ng không nhau, chúng ph thuộc điều kiện cân công su t ph n kháng theo t ng khu vực Nh nguồn công su t ph n kháng cần đ c lắp đặt phân b vƠ điều chỉnh theo t ng khu vực Điều gi i thích sao, ngoƠi máy phát điện cần ph i có s l ng lớn thiết bị s n xu t tiêu th công su t ph n kháng: Máy bù đồng bộ, t điện, kháng điện Chúng đ c lắp đặt vƠ điều chỉnh nhiều vị trí l ới truyền t i phân ph i điện (gọi thiết bị bù công su t ph n kháng) Tr ớc đơy, việc điều chỉnh công su t ph n kháng thiết bị bù th đ ng c thực đ n gi n: Thay đổi t ng n c (nh đóng cắt máy cắt c khí) Trang Luận Văn Th c Sĩ http://www.hcmute.edu.vn thay đổi kích t (trong máy bù đồng bộ) Chúng cho phép điều chỉnh thô theo t c độ chậm Kỹ thuật thyristor cơng su t lớn m kh mới, việc đ i ứng d ng thiết bị FACTS Các thiết bị hệ th ng truyền t i điện xoay chiều linh ho t (FACTS) đóng vai trị hƠng đầu việc kiểm sốt có hiệu qu l u l ng dịng cơng su t vƠ c i thiện biên d ng điện áp m ng l ới hệ th ng điện Những thiết bị nƠy lƠm tăng độ tin cậy vƠ hiệu qu hệ th ng truyền t i vƠ phơn ph i Chúng cung c p linh ho t vƠ điều chỉnh t t h n trình ho t động Các phân tích dịng cơng su t phổ biến nh thuật toán Newton-Raphson [2] Thuật toán tách riêng nhanh đƣ đ c điều chỉnh Các thiết bị FACTS chủ yếu đ c cài đặt tuyến dây phân ph i để c i thiện biên d ng điện áp, hiệu chỉnh hệ s công su t, gi m tổn th t đ Đ ng dây ng dây phân ph i có tỷ s R / X cao, làm cho toán hội t theo ph ng pháp truyền th ng M rộng thêm cách s d ng SVC gắn vào để c i thiện điều chỉnh điện áp hệ th ng phân ph i Ma trận Jacobean Ph ng pháp Newton bị thay đổi tăng lên lắp thiết bị FACTS n i tiếp song song để điều chỉnh biến điện áp Trong phần luận văn nƠy tác gi đƣ tìm ph (LFB) hồn tồn thay ph dịng cơng su t vƠ điện áp Ph ng pháp Line Flow Based ng pháp Newton tính tốn phơn b ng pháp LFB tính tốn dựa ph ng trình tổn th t cơng su t M c tiêu nghiên cứu nƠy lƠ phát triển công thức LFB ph ng trình cơng su t để phơn tích hệ th ng phơn b với kết h p hiệu qu thiết bị SVC mắc song song đ độ điện áp vƠ dịng cơng su t đ c gắn vƠo Các ph ng trình LFB s d ng biên ng dơy nh lƠ biến độc lập, liên quan trực tiếp đến biến thiết bị SVC điều kiện vận hƠnh hệ th ng Các phần t tổn th t đ ng dơy nƠy lƠ phần t phi tuyến công thức theo nh cách trình bƠy ph ng pháp nƠy Trang Luận Văn Th c Sĩ http://www.hcmute.edu.vn Nhi m v c a Lu n Văn - Phát triển công thức LFB ph ng trình cơng su t để phân tích hệ th ng phơn b - Vị trí lắp đặt thiết bị bù SVC vào hệ th ng để đ t đ - Dùng ph ng pháp Newton Raphson vƠ ph c hiệu qu cao nh t ng pháp Gauss – Seidel để kiểm tra l i kết qu tính LFB (Line Flow Base) Nh ng m m i c a Lu n Văn - Các c ng độ dòng điện vƠ biên độ điện áp góp ph n ánh khía c nh thực việc vận hành hệ th ng điện ph Công thức không bao gồm b t kỳ biểu thức l ng giác dƠi nƠo nh ng pháp Newton Raphson truyền th ng - Công thức đ a đến mơ hình tuyến tính gần toƠn diện h n thể phần sau Giá tr th c ti n c a Lu n Văn - Chứng minh u điểm việc xây dựng công thức LFB việc x lý thiết bị SVC đ c gắn thêm vào - Các thiết bị SVC đ triển đ c gi định mang l i l i nhuận đ ng dây phân ph i Nơi dung c a Lu n Văn Phần 1: Giới thiệu tổng quan Phần 2: C s lý thuyết Phần 3: Tài liệu tham kh o Trang c khai Luận Văn Th c Sĩ http://www.hcmute.edu.vn PH N II : C S CH LÝ THUY T NG MƠ HÌNH HĨA CÁC THI T B FACTS 1.1GI I THI U Các thiết bị FACTS đóng vai trị hƠng đầu điều chỉnh hiệu qu dịng cơng su t dây c i thiện đồ thị điện áp m ng l ới hệ th ng điện Các mơ hình tĩnh nhiều thiết bị FACTS, lớp n i tiếp song song, đƣ đ áp d ng (TCSC), điều chỉnh điện áp đ c phát triển c điều khiển Thyristor (TCPAR), thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor (SVC), thiết bị điều khiển dòng công su t đ c h p nh t (UPFC) đ c đặc biệt th o luận m c tóm tắt thành mơ hình FACTS tích h p T t c mơ hình thiết bị FACTS phổ biến dễ dƠng đ c tích h p c c u Kết qu ví d với thiết bị FACTS cho th y tiềm việc thành lập công thức đ c s a đổi 1.1.1 Thi t b bù dọc u n thyristor (TCSC) Bộ bù dọc điều khiển Thyristor (TCSC) đ bù dung kháng, bao gồm dàn t điện đ c mđ c định nghĩa nh lƠ c n i song song với điện c điều khiển thyristor để cung c p dung kháng (tổng tr ) bù dọc thay đổi cách nhẹ nhàng Trong nghiên cứu dịng cơng su t xác lập, TCSC đ c coi nh cuộn c m t điện tĩnh cung c p điện kháng -jxc với đ t ng dây truyền t i l đ ng đ c bù dọc đ c thay cách gộp thơng s ng hình π thƠnh kh i Trong hầu hết tr shunt nhánh th ng đ n i trực tiếp với tr kháng đ ng dây 1.1.2 Bộ u ch nh n áp đ Bộ điều chỉnh điện áp đ điều điều chỉnh góc pha lý t ng h p, điện n p c b qua.Vì vậy, t điện tĩnh TCSC đ c c u n Thyristor (TCPAR) c điều khiển Thyristor (TCPAR) đ c coi nh ng, mà thay đổi liên t c góc pha điện áp Trang Luận Văn Th c Sĩ http://www.hcmute.edu.vn hai đầu biến áp ph m vi điều chỉnh t -αmin < l < αmax , mà không làm thay đổi độ lớn điển áp pha chuyển đổi t điện áp dịng ban đầu Một mơ hình tĩnh TCPAR có tỉ s chuyển m ch phức t p 1: tl = 1:  αl đ tr kháng n i tiếp đ c kết n i ng dây truyền t i 1.1.3 Thi t b bù tĩnh u n thyristor (SVC) Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor SVC dựa thyristors mƠ khơng có kh tắt cổng G đ c coi lƠ lọc (bộ gi m ch n, gi m xung) máy phát công su t ph n kháng đ đ c kết n i song song Ngõ chúng c điều chỉnh để trao đổi dòng điện dung hay điện c m LƠ thƠnh phần quan trọng để điều chỉnh điện áp, th trình bày này, SVC đƣ đ kháng QSC đ ng đ c cƠi đặt t i nhận Trong cách c coi lƠ nhánh song song với công su t bù ph n c lắp đặt điện n p cuộn c m vƠ điện dung sẵn có 1.1.4 Thi t b u n dịng cơng su t đ c h p nh t (UPFC) Thiết bị UPFC thực đầy đủ chức phức t p việc kiểm sốt dịng cơng su t bao gồm bù ph n kháng n i tiếp, bù ph n kháng song song, chuyển đổi pha Nó độc lập điều chỉnh công su t tác d ng công su t ph n kháng cách tích h p vào điều khiển cơng su t tổng quát kết h p chức TCSC, TCPAR vƠ SVC, thiết bị UPFC điều chỉnh độ lớn, vị trí góc vƠ điện áp nội x th i gian thực tế M c đích việc nƠy lƠ để trì thay đổi dịng cơng st tác d ng ph n kháng đ ng dơy để đáp ứng nhu cầu ph t i vƠ điều kiện vận hành hệ th ng Thiết bị UPFC bao gồm t bù n i tiếp tù song song Bộ t bù n i tiếp điều chỉnh tr kháng l ới điện, độ lớn điện áp góp góc pha điện áp góp Bộ t bù song song đ c thay việc b m công su t ph n kháng đ c yêu cầu vào m ng l ới hệ th ng điện chẳng h n nh lƠ nguồn công su t ph n kháng, nhánh bù song song đ c lo i b Các mô hình xác lập UPFC s d ng phân tích dịng cơng su t đ c phát triển t mơ hình UPFC c b n Trang ... thay ph dịng cơng su t vƠ điện áp Ph ng pháp Line Flow Based ng pháp Newton tính tốn phơn b ng pháp LFB tính tốn dựa ph ng trình tổn th t cơng su t M c tiêu nghiên cứu nƠy lƠ phát triển công thức... dịng cơng su t dây cách chuyểnăđổi pha TCPAR 14 1.2.1.7 Điều khiển dịng cơng su t dây sử dụng b tụ n n i ti p TCSCầ 15 1.2.1.8.ăĐiều khiểnăđi n áp góp cách sử dụng? ?đ u phân áp máy bi n áp UPFC... i m c 4.1 1.2.1.8 Đi u n n áp góp cách sử d ng đầu phân áp máy bi n áp UPFC M c tiêu việc thay đổi đầu phơn áp lƠ để thực việc điều chỉnh điện áp góp Khi đầu phân áp có liên quan tới ph thức