Giải tích hệ thống phân phối hình tia dùng thuật toán LFB với thiết bị FACTS TCVR

Nội dung text: Giải tích hệ thống phân phối hình tia dùng thuật toán LFB với thiết bị FACTS TCVR

1. GIẢI TÍCH HỆ THỐNG PHÂN PHỐI HÌNH TIA DÙNG THUẬT TOÁN LFB VỚI THIẾT BỊ FACTS TCVR Analysis of Radial Distribution Systems With Embedded Series FACTS Devices Using a Fast Line Flow-Based Algorithm (1) HỒ VĂN HIẾN (2) KIỀU TRƯỜNG SƠN (1) Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh (2) Học viên cao học Kỹ Thuật Điện, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh TÓM TẮT Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử. Công nghiệp chế tạo các linh kiện bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật đo lường điều khiển trong hệ thống điện, các thiết bị bù dọc và bù ngang được điều khiển bằng thyristor hay triac đã được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp cũng như điều khiển dòng công suất của hệ thống điện. Các thiết bị thường dùng là: Thiết bị bù tĩnh có điều khiển (SVC), thiết bị điều khiển dòng công suất (UPFC), thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor (TCSC), Các thiết bị này cho phép chúng ta vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt, hiệu quả cả trong chế độ bình thường hay sự cố nhờ khả năng điều chỉnh nhanh công suất phản kháng và các thông số khác (trở kháng, góc pha) của chúng. Việc nghiên cứu thiết bị điều chỉnh điện áp FACTS TCVR để nâng cao ổn định và khả năng truyền tải của hệ thống điện Việt Nam là rất cần thiết. Khả năng truyền tải của lưới điện phân phối và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận hành, ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, là những vấn đề được đặc biệt quan tâm. Thiết bị điều chỉnh điện áp FACTS TCVR có khả năng điều chỉnh độ lớn điện áp trên lưới điện một cách mềm mại. Vì vậy, việc lắp đặt thiết bị FACTS TCVR ở một số nút quan trọng là giải pháp hữu hiệu để tăng khả năng truyền tải và phân phối của lưới điện. Nhằm mở ra một hướng mới trong việc áp dụng các phương pháp điều chỉnh, điều khiển hoạt động của hệ thống điện. Bản luận văn sẽ nghiên cứu việc sử dụng thiết bị FACTS TCVR và áp dụng tính toán phân bố công suất trên lưới điện phân phối 22 kV ở Việt Nam bằng phương pháp dòng nhánh (LFB), phương pháp Newton – Raphson và phương pháp Gauss – Seidel. So sánh mức điện áp, tổng tổn thất, tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trước và sau khi đặt thiết bị FACTS TCVR tại nút trên mạng điện được khảo sát. Từ khóa: Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS). Điều chỉnh điện áp bằng Thyristor (TCVR). 1
2. ABSTRACT Nowadays with the outstanding development of electronic engineering, industry fabrication of semiconductor components and Power Control measurement techniques in the electrical system, the devices along and shunt compensation is controlled by thyristor or triac has been applied and effectively in improving high quality as well as the control voltage power lines of the power system. The equipment used is: Static Var Compensator (SVC), Unified Power Flow Controller (UPFC), Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC), These devices allow to operate the electric system flexibility and efficiency both the normal mode and malfunction, due to the ability to adjust quickly reactive power and other parameters (impedance, phase angle ). The research for voltage regulators equipment FACTS TCVR to improve stability and transmission capacity of Vietnam power system is essential. Transmission capacity of electricity distribution networks and technical criteria related such as operating voltage, stability, power losses on the line, are issues that are particular interest. Voltage regulator equipment FACTS TCVR capable adjust voltage’s magnitude on the grid in a smooth manner. Therefore, the installation for FACTS TCVR devices in some important node are effective measures to improve the transmission and distribution of grid, in order to open a new direction in the application of the adjustment method, control operation of the power system. Thesis are going to research the use of FACTS TCVR devices and apply computational for power distribution on power distribution networks 22 kV in Vietnam by LFB method, Newton – Raphson method and Gauss – Seidel methods. Compare voltage levels, total losses, losses of active power and reactive power before and after put FACTS TCVR devices at nodes on the electrical network have surveyed. Key words: Flexible Alternating Current Transmission Syste ((FACTS). Thyristor Controlled Voltage Regulator (TCVR). I. GIỚI THIỆU. TCVR được coi là thiết bị điều chỉnh điện Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh áp thông thường. Nó có thể thay đổi độ lớn điện hoạt FACTS (Flexible Alternating Current áp trong phạm vi điều chỉnh là −∝min <∝l< Transmission System) là hệ thống bao gồm các ∝max . Mô hình tĩnh của TCVR với một tỷ số thiết bị tĩnh để sử dụng cho việc truyền tải dòng phân nhánh được kết nối với một trở kháng nối điện xoay chiều. FACTS dùng để nâng cao khả tiếp của đường dây phân phối. năng điều khiển hệ thống điện và tăng khả năng II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. truyền tải công suất trên đường dây. 2
3. Giải tích hệ thống phân phối có thiết bị linh hoạt hơn. Phân tích lưu lượng dòng công FACTS [1]: Phân tích hệ thống phân phối hình suất thông thường như Newton–Raphson và tia với hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh thuật toán phân lập nhánh đã được điều chỉnh hoạt FACTS , các thiết bị được hỗ trợ bởi một bao gồm các mô hình thiết bị FACTS trong hệ công thức của phương trình dòng công suất với thống truyền tải. Peterson và Meyer lần đầu tiên độ lớn điện áp nút và dòng điện nhánh như biến đề xuất một phương pháp hiệu quả, kết hợp với độc lập. Biến điều khiển là dòng và nút hệ công máy biến áp điều áp dưới tải (LTC) và máy suất phản kháng được thiết lập thành công thức, biến áp đảo pha điện áp và góc pha của chúng thiết bị FACTS điều khiển các hoạt động trong trong thuật toán dòng điện nhánh Newton- hệ thống phân phối một cách trực tiếp và dễ Raphson. Phương pháp này đòi hỏi Ma trận dàng trong việc cài đặt. Jacobian phải được sửa đổi cho hợp nhất với Dùng thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng LTCs và bộ dịch pha. Fuerte-Esquivel và Acha BFS (Breadth-First-Search) là ma trận liên đã đưa ra nguồn gốc tổng hợp dựa trên mô hình thuộc của hệ thống phân phối hình tia. Tất cả tổng dẫn cho các thiết bị FACTS điển hình và các mô hình thiết bị FACTS phổ biến trong phát triển một thuật toán dòng nhánh Newton- điều kiện trạng thái ổn định được dễ dàng kết Raphson đáng tin cậy được gắn mô hình thiết bị hợp trong các khuôn khổ bởi một chu trình đơn FACTS. Vì các thiết bị FACTS bao gồm mắc giản của "biến hoán đổi". Sử dụng hệ thống tiêu nối tiếp và song song được kết nối với hệ thống chuẩn IEEE với việc tính toán phân bố dòng điện, sửa đổi theo quy ước thuật toán định công suất LFB cho thấy việc thực hiện với hướng dòng trục chính với kết quả được tính nhiều thiết bị FACTS mắc nối tiếp và mắc song theo số vòng lặp trong mạng điện. Việc kiểm song trong hệ thống cho phép đánh giá trực soát các biến cần phải được tính toán một cách tiếp các chỉ tiêu định mức của thiết bị FACTS. gián tiếp. Các điều khoản chỉ số - phân tích hệ Các mục tiêu chính của thiết bị FACTS thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, hệ được cài đặt trên một hệ thống tuyến phân phối thống truyền tải xoay chiều linh hoạt (FACTS), để cải thiện biên độ điện áp, hệ số công suất mô hình và quy hoạch hệ thống điện, điều khiển hiệu chỉnh và giảm thiểu tổn thất dòng điện. điện áp. Đường dây phân phối có tỷ lệ R / X cao, dẫn Hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt đến vấn đề hội tụ trong các phương pháp tiếp FACTS đóng một vai trò hàng đầu trong việc cận truyền thống. Sửa đổi và mở rộng đối với kiểm soát hiệu quả dòng công suất và cải thiện thuật toán dòng công suất tiêu chuẩn với các biên độ điện áp của mạng lưới hệ thống điện. thiết bị FACTS đã được báo cáo. Salem et al đã Những thiết bị mới này có thể làm tăng độ tin khai thác các mô hình tương tự của thiết bị cậy và hiệu quả của hệ thống truyền tải và phân TCSC để cải thiện kiểm soát điện áp trong một phối. Chúng cung cấp và kiểm soát hoạt động Hệ thống phân phối hình tia. Garcia et al đã đưa 3
4. ra việc có nguồn gốc được biến đổi từ phương sử dụng một khuôn khổ tuyến tính được đặt pháp Newton trong tọa độ hình chữ nhật bằng trong một vòng lặp bên ngoài phi tuyến và thể cách yêu cầu một ma trận Jacobian được tăng hiện tốc độ hội tụ được nâng cao do các "ý thêm để kết hợp với chuỗi các thiết bị FACTS, tưởng trực quan trên với một hệ phương trình mối quan hệ giữa mỗi tác động điều chỉnh và tuyến tính, tỷ lệ hội tụ tốt hơn". Các kết quả biến bị điều khiển (Số lượng hoặc điều kiện trong bài báo cáo đã chỉ ra cách mà thuật toán trong hệ thống điều khiển có thể thay đổi theo Newton–Raphson không đáp ứng việc hội tụ hệ thống để đạt kết quả mong muốn). Hầu hết trong một số trường hợp. Phân tích việc đặt các mọi sự đóng góp trong các ứng dụng thiết bị thiết bị FACTS trong thuật toán LFB có lợi thế FACTS cho hệ thống phân phối tập trung vào hơn vì các biến điều khiển có sẵn trực tiếp cho việc sử dụng các công thức Newton-Raphson. việc xác định. Những khó khăn vướng mắc trong việc tập hợp Mục tiêu chính của bài viết này là phát các công thức là do các điều kiện khách quan tự triển công thức LFB của phương trình cân bằng nhiên của hệ thống hình tia và tỷ lệ R / X cao công suất để phân tích hệ thống phân phối hình của dòng phân phối cũng được đề cập trong tài tia, sẽ được kết hợp một cách hiệu quả khi thiết liệu . bị FACTS được mắc nối tiếp hay song song. Phương pháp phân bố dòng công suất báo Các phương trình thuật toán LFB sử dụng độ cáo trong văn bản và thực sự thích hợp để thực lớn điện áp và dòng công suất như biến độc lập hiện việc tính toán dòng điện nhánh và độ lớn và liên quan trực tiếp đến các biến thiết bị điện áp sử dụng chuyển tiếp và nghịch đảo dọc FACTS với hệ thống vận hành có điều kiện. theo một đường tia. Dòng điện và điện áp nút Các điều kiện tổn thất chỉ là các điều kiện phi với các tính toán độ sụt áp đơn giản trong mặt tuyến trong các công thức. Bằng việc thêm cắt tạo khả năng trở kháng cho phép dễ dàng xử chúng vào các nút công suất, các ma trận hệ số lý các tính chất mất cân bằng tự nhiên của hệ của phương trình LFB là tuyến tính. Thuật toán thống mạng lưới phân phối. Luo và Semlyen đã BFS sơ bộ biến đổi nhánh cấu trúc ma trận hệ sử dụng biến công suất rẽ nhánh hơn là bơm số để kiểm soát nghiêm ngặt đường chéo dòng phức tạp và áp dụng kỹ thuật “hình cây” chính/phụ để thay thế đơn giản ngược trong mạng lưới phân phối hình tia. Cheng và chiều/chuyển tiếp trong việc tính toán dòng Shirmohammadi đã mở rộng phương pháp dòng công suất tác dụng và phản kháng trong từng tải ba pha với thời gian thực các chức năng hệ nhánh và điện áp ở mỗi nút. thống phân phối hình tia. Baran và Wu trình Các mô hình thiết bị FACTS được mô tả bày phương trình dòng công suất cho hệ thống trước tiên và sự phát triển theo sau của các phân phối hình tia được gọi là “Dist-Flow” (sự phương trình thuật toán LFB. Ví dụ bằng số, phân bố của dòng chảy) để xác định điện dung bao gồm nhiều thiết bị FACTS trong các hệ có tính tối ưu và định vị. Exposito và Ramos đã 4
5. thống tiêu chuẩn IEEE, minh họa cho nguồn Trong thực tế, thiết bị này có thể là biến áp công suất của các phương pháp tiếp cận mới. thông thường với đầu điều chỉnh điều khiển Điều kiện trình bày các đặc điểm là hội tụ bằng thyristor hoặc với bộ biến đổi điện áp nhanh, độ tin cậy cao và hiệu quả trong tính xoay chiều sang xoay chiều điều khiển bằng toán. Một tuyến dây cấp điện phân phối cân thyristor để đưa thêm vào điện áp xoay chiều bằng được mô hình hóa bằng chuỗi trở kháng thay đổi được của cùng một pha nối tiếp với dương đã được sử dụng trong bài báo cáo, khi đường dây như hình 3.2. mục đích của bài viết này là để chứng minh những lợi ích của việc xây dựng thuật toán LFB trong việc điều khiển tích hợp thiết bị FACTS. Các thiết bị FACTS có thể được xem là chi phí hiệu quả khi lắp đặt trên các tuyến trục chính của hệ thống phân phối. III. MÔ HÌNH CỦA THIẾT BỊ FACTS Hình 2: TCVR loại dựa trên đầu phân áp và loại TCVR VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC. dựa trên sự đưa thêm điện áp vào đường dây. 1. Mô hình của thiết bị FACTS TCVR. 3. Áp dụng. TCVR được coi là thiết bị điều chỉnh điện Cho mạng điện như hình 3 và hình 4: áp thông thường. Nó có thể thay đổi độ lớn điện Số liệu ban đầu: áp trong phạm vi điều chỉnh là −∝min <∝l< Số nút: 5. Số nhánh: 4. Nút cân bằng: 1 ∝max . Mô hình tĩnh của TCVR với một tỷ số phân nhánh được kết nối với một trở kháng nối 1 tiếp của đường dây phân phối. (1 ) 2 (2) (4) (3) 3 5 4 Hình 3: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh chưa Hình 1: Tổng hợp các thông số trên đường dây đặt TCVR. với thiết bị FACTS 2. Nguyên lý làm việc của TCVR. Tổng trở nhánh: TCVR như là một biến áp điều áp có thể Nhánh R nhánh X nhánh cung cấp điện áp cùng pha với khả năng điều 1 0,005372 0.014460 chỉnh trơn các nấc điều chỉnh đầu phân áp. 5
6. 2 0.005372 0.014460 3 0.005372 0.014460 1 4 0.005372 0.014460 (1 ) Số liệu phụ tải: 2 Loại Chức năng Nút Ptải Qtải nút nút (2) TCVR (4) 1 0.000 0.000 1 PV (3) 3 5 2 -0.200 -0.150 0 PQ 4 3 -0.200 - 0.150 0 PQ 4 -0.500 - 0.375 0 PQ Hình 4: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh đặt 5 -0.200 - 0.150 0 PQ TCVR. Kết quả điện áp nút: - Dòng công suất trên các nhánh (tại mũi tên - Số liệu phụ tải: của nhánh) và tổn thất. - Dòng công suất trên các nhánh ( tại mũi tên - Công suất tác dụng nguồn P nguồn = 1.11353 của nhánh) và tổn thất: - Công suất phản kháng nguồn Q nguồn = 0.86143 - Kết quả điện áp nút: Số liệu phụ tải. - Công suất tác dụng nguồn: P nguồn = 1.11357. Công suất phản kháng nguồn: Q nguồn = 0.86151 Hình 5: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 6
7. i. ll và ml là tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng tại dòng l. p và q là vectơ dòng tác dụng và phản kháng tại điểm cuối. V2 là vector điện áp chưa xác định ngoại trừ tại 2 điểm bù. Vi là bình phương của độ lớn điện áp tại nút i. Nếu máy phát điện phân tán tồn tại trong hệ thống phân phối, các nút máy phát Hình 6: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P điện tương ứng phân thành hai loại: cung cấp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS lượng công suất nút PQ hoặc nút PV. Cho n là TCVR. tổng số nút và npv , npq số lượng nút điều khiển điện áp và tải tương ứng. Cho phép một nút lệch, tổng số nút khác nhau là n = npv + npq + 1 (3) Số lượng ẩn số trong (2) giảm từ n - 1 đến n - npv - 1 và phương trình được viết lại như sau: ’ 2 A1 . q – QGL1 – A1 . m – H1 . V1 = 0 (4) Trong đó: Chỉ số 1 là ma trận có liên quan hoặc vectơ chỉ chứa nút PQ. Hình 7: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng 2. Phương trình điện áp nhánh. Q tại các nút trước và sau khi có thiết bị Phương trình tổn thất điện áp nhánh có FACTS TCVR. thể được viết như sau: Vi pl −jq l IV. MÔ HÌNH DÒNG CÔNG SUẤT LFB ∠δi = Vj∠δj + rl + j(xl + xc) tl Vj ∠(−δj ) (LINE FLOW BASED) MẠNG ĐIỆN PHÂN (5) PHỐI HÌNH TIA KHI CHƯA ĐẶT TCVR. Vi Vj 2 ∠ δi − δj = Vj + (pl − jql) rl + j(xl + 1. Phương trình tổng quát cân bằng điện áp. tl Sử dụng một ma trận tỷ lệ nút A các hàng xc) (6) tương ứng với tất cả các nút khác so với điểm Lấy độ lớn của cả hai bên (6) và sắp xếp lại, ta bù, nút cân bằng công suất tác dụng và công có: 2 2 suất phản kháng có thể được viết như sau: 4 2 Vi Vj Vj + 2Vj rlpl + (xl + xc)ql − 2 + tl A . p – PGL – A’ . l = 0 (1) 2 2 2 2 2 pl + ql rl + (xl + xc) = 0 (7) A . q – QGL – A’ . m – H . V = 0 (2) Chia (7) cho V2 và đặt S2 = p2 + q2 và Trong đó: A’ là một nút ma trận biến đổi j l l l 2 2 2 tỷ lệ. PGL và QGL là những nút vector công suất Zl = rl + (xl + xc) ta có: V2 phát cho bởi công thức PGLi = PGi – PLi và QGLi 2 i Vj + 2 rlpl + xl + xc ql − 2 = −kl (8) tl = QGi - QLi, Trong đó PGLi, QGLi, PLi và QLi máy phát điện mang tính cảm và công suất tải tại nút 7
8. Phía bên phải của (8) được viết bởi: 푙 = 2 2 2 푠푙 ( 푙 + 푙 ) 2 có tổng phương trình đường dây điện 푗 áp. Tổng số biên độ điện áp chưa xác định sẽ giảm xuống (n - 1) - npv khi máy phát điện phân tán được quy định như nút điều khiển điện áp. Biết điện áp của một nút PV, giá trị được chuyển sang vế phải của (8). Phương trình (8) có thể được viết như sau: 2푅 + 2 푞 − T T 2 T 2 ΛA1+ + ΛA1− . V = −k + ΛAc VPV (9) Trong đó: Ac là một ma trận tỷ lệ tương 2 ứng với PV. 푃 là một vector hình vuông điện áp của PV và nút thấp điểm. Λ là một ma trận Hình 8: Lưu đồ thuật toán LFB. đường chéo. A1+ và A1- thu được từ A1 bằng V. MÔ HÌNH DÕNG CÔNG SUẤT LFB cách thiết lập, tương ứng các giá trị thụ động và (LINE FLOW BASED) MẠNG ĐIỆN PHÂN tích cực trong A1 tới 0. R và X là điện trở và PHỐI HÌNH TIA KHI ĐẶT TCVR. điện kháng ma trận đường chéo. Vector k đại 1. Phương trình giải thuật phân lập của hệ diện vế phải của (8) cho tất cả các dòng. thống phân phối [1]. 3. Phương trình dòng công suất LFB. Ma trận (10) có thể được chia thành bộ 3 Phương trình (1), (2), và (9) được viết dưới phương trình và viết lại như sau: dạng ma trận như sau: ′ = 푃 퐿 − 푙 (14) 0 0 ′ 2 0 1 0 푞 = 1푞 = 푄 퐿 − 1 + 1 (15) T T 2 2푅 2 −(ΛA1+ + ΛA1−) 2 2 1 = −∆ 푃 + + 2푅 + 2 푞 (16) ′ 푃 퐿 푙 Sự hội tụ và tính toán thời gian cần thiết 푄 ′ 2 퐿 − 1 − 1 (10) T 2 của việc xây dựng LFB được nghiên cứu và so ΛAc VPV sánh với các thuật toán Newton-Raphson. IEEE Đây là phương trình dòng điện nhánh LFB. 13 nút, 34 nút và hệ thống 123 nút được tính Tổng số lượng ẩn số là: bằng cách sử dụng thuật toán Newton-Raphson N = 2(n – 1) + n – npv – 1 = 3(n – 1) - npv và bốn biến thể của việc xây dựng LFB. Bỏ qua (11) tổn thất y vế bên phải của (12) kết quả trong Phương trình (10) được viết như sau: 2 một mô hình tuyến tính gần đúng. Mô hình này 푞 2 = 1 + 2 (12) 2 được gọi là tuyến tính LFB. Các biến thể khác Ma trận hệ số ApqV là ma trận liên tục. x là là những mô hình LFB, bao gồm cả tổn thất và biến vector tích cực. hệ phân lập (D-LFB). Đối với một tiêu chuẩn 4. Giải thuật phương pháp LFB. 8
9. hội tụ là 10-4, cả ba phương pháp lặp đã có bốn toán. Tất cả các dung sai hội tụ được chọn là lần lặp trong mỗi trường hợp. Bảng 1 cho thấy 10-4. thời gian tính toán trong các trường hợp khác nhau. Để so sánh tính chính xác của kết quả, sai số tuyệt đối và độ lệch bình phương trung bình của các giá trị điện áp nút được tính theo công thức mới bằng cách sử dụng Newton-Raphson có kết quả chính xác. Bảng 2 cho thấy kết quả Hình 9: IEEE 34 nút phát tuyến. từ ba biến thể cho các trường hợp khác nhau được nghiên cứu. Bảng 1: So sánh thời gian tính toán sự hội tụ. Bảng 3: Xác định số nút bằng BFS và giá trị gốc. Bảng 2: So sánh độ chính xác dựa vào phương pháp AC. 2. Thuật toán LFB với thiết bị FACTS [1]. Trong thuật toán phân lập dòng công suất LFB, các vectơ chưa xác định là p, q, và V2. Ba Bảng 4: Cài đặt thiết bị và định vị trí. phương trình trên thực hiện với các loại khác nhau của thiết bị FACTS trong hàng l giữa nút i và j hệ thống phân phối. Chức năng SVC và UPFC có thể được thực hiện bằng cách tích hợp ba công thức. 3. Kết quả kiểm tra. IEEE 13 - 34 nút là cơ sở để kiểm tra việc xây dựng LFB. Tất cả các đường dây chỉ có giá trị điện trở và điện kháng. Nghiên cứu dòng công suất cơ bản của hệ thống minh họa mà Hình 10: Sự so sánh về tầm ảnh hưởng của không cần bất kỳ thiết bị FACTS được tính thiết bị FACTS với điện áp đặc trưng. 9
10. 4. Giải thuật LFB với thiết bị FACTS (TCVR). Hình 13: Điện áp trên đường dây khi phụ tải tăng 2 lần. Hình 11: Lưu đồ thuật toán LFB khi có TCVR. VI. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM. 1. Hệ thống mạng điện 1. Kết quả trắc đồ điện áp với phụ tải cực đại hiện tại: 1 2 Hình 14: Điện áp trên đường dây khi phụ tải tăng 2 lần có đặt máy điều áp. Hình 12: Điện áp trên đường dây ban đầu. Kết quả trắc đồ điện áp với phụ tải tăng 2 lần: 10
11. Hình 15: Biểu đồ điện áp trên đường dây khi phụ tải tăng 2 lần trước và sau khi đặt máy điều áp. 2. Hệ thống mạng điện 2. Mạng điện hình tia gồm 5 nút, 4 nhánh và 1 nút cân bằng. 1 Hình 18: Biểu đồ tổng tổn hao công suất phản (1) kháng của mạng điện khi sử dụng phương pháp 2 LFB và phương pháp NR (Newton Raphson). 3. Áp dụng cho dạng mẫu và so sánh với (2) (4) phương pháp Newton Raphson quy ước. (3) 3 5 3.1 Mạng điện hình tia 4 nhánh, 5 nút.  Không đặt thiết bị FACTS TCVR. 4 1 (1 ) 2 (2) (4) (3) 3 5 Hình 16: Biểu đồ mức điện áp tại các nút khi sử 4 dụng phương pháp LFB và phương pháp NR (Newton Raphson).  Đặt thiết bị FACTS TCVR. Số nhánh có đặt TCVR là 1 nhánh. Đó là nhánh số 3. Số nút điều chỉnh điện áp là 1 nút. Đó là nút số 4. Điện áp yêu cầu điều chỉnh tại nút này là 0,980. Hình 17: Biểu đồ tổng tổn hao công suất tác dụng của mạng điện khi sử dụng phương pháp LFB và phương pháp NR (Newton Raphson). 11
12. 1 (1 ) 2 (2) TCVR (4) (3) 3 5 Hình 21: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng 4 Q tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 3.2 Mạng điện hình tia 15 nhánh, 16 nút.  Không đặt thiết bị FACTS TCVR. Hình 19: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR Hình 20: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 12
13. 1 1 (1) (1) 2 2 (2) (3) (4) 4 (2) 3 5 (3) (4) 3 4 5 (5) 6 (5) (6) (8) 6 (7) 7 8 9 (6) (8) (7) (9) 7 8 9 10 (10) (9) 11 10 (11) (10) 12 11 (12) (11) 13 TCVR (13) 12 14 (12) (14) 13 15 (13) (15) 16 14 (14) 15 (15) 16  Đặt 1 thiết bị FACTS TCVR. Hình 22: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 13
14. 1 (1) 2 (2) (3) (4) 4 3 5 Hình 23: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P (5) tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS 6 TCVR. (6) (7) (8) 7 8 9 (9) 10 (10) 11 (11) 12 Hình 24: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng (12) Q tại các nút trước và sau khi có thiết bị 13 TCVR FACTS TCVR. (13)  Đặt 2 thiết bị FACTS TCVR. 14 (14) 15 (15) TCVR 16 Hình 25: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 14
15. Hình 28: Đường dây chính và đường dây nhánh có phụ tải tăng dần. Hình 26: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. Hình 29: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. Hình 27: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trước và sau khi có thiết bị Hình 30: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P FACTS TCVR. tại các nút trước và sau khi có thiết bị FACTS 4. Thiết kế đường dây chính và đường dây TCVR. nhánh có phụ tải tăng dần. Mạng điện có phụ tải tăng dần gồm có 41 nút, 40 nhánh và 1 nút cân bằng. 14. 13. 12. 11. 10. 9. 8. 7. 6 1 2 . Hình 31: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng 3 4 5 15. Q tại các nút trước và sau khi có thiết bị 16. 17. FACTS TCVR. 18. 19. Kết luận: Kết quả tính phân bố công suất dùng 20. 21. phương pháp LFB trước và sau khi đặt TCVR 22. 23. 15
16. và kiểm tra bằng phương pháp NR là trùng xây dựng LFB. Hệ thống phân phối tiêu chuẩn khớp nhau. IEEE 13- 34 nút được sử dụng để minh họa cho VII. KẾT LUẬN. phương pháp đánh giá các thông số thiết bị Các thiết bị FACTS cung cấp một giải FACTS. Một hoặc nhiều thiết bị FACTS được pháp linh hoạt và toàn diện để kiểm soát điện xét đến. Các thiết bị này mắc nối tiếp và song áp đặc trưng trong hệ thống phân phối. Phương song được sử dụng để cải thiện điện áp đặc pháp truyền thống như điều chỉnh điện áp, dòng trưng. Các thông số thiết bị cần thiết, chẳng hạn nhánh .v.v. có thể được điều chỉnh để làm việc như các tụ điện mắc song song được xác định hiệu quả hơn với FACTS. trực tiếp. Công việc đang được tiến hành xây Phương pháp phân tích dòng công suất dựng các vấn đề tối ưu hóa, để xác định cách của mạng lưới phân phối nói chung là khác thức tốt nhất trong việc triển khai các thiết bị nhau, các thuật toán Newton-Raphson được sử FACTS đạt được kết quả mong muốn trong dụng trong phân tích hệ thống liên kết với nhau. thực tế. Việc thiết lập công thức dòng điện nhánh cơ Tuy nhiên, việc đặt thiết bị FACTS bản, trong đó sử dụng các dòng công suất như TCVR có quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế là các biến thay vì dòng điện nhánh. Kể từ khi nhưng chưa được giải quyết trong luận văn. dòng công suất phản kháng và độ lớn điện áp Chẳng hạn như chi phí tiết kiệm được do giảm nút được quan tâm trong việc kiểm soát điện áp tổn thất công suất khi đặt TCVR và chi phí lắp đặc trưng, các thuật toán dòng điện nhánh dựa đặt TCVR trên hệ thống. Ngoài ra, vấn đề tối trên dòng cung cấp với một phương pháp tiếp ưu hóa vị trí TCVR nhằm thỏa mãn các mục cận trực tiếp và đơn giản để xử lý một hoặc tiêu kinh tế cũng chưa được quan tâm. Đây nhiều các thiết bị. Điều này sẽ cho phép xác cũng là hướng phát triển của luận văn. định dễ dàng độ lớn và vị trí của các thiết bị. Các phương trình dòng điện nhánh dựa trên dòng nhánh có ma trận hệ số không đổi và không cần phải điều chỉnh trong quá trình lặp. Các thuật toán BFS có thể xử lý hệ thống rất lớn với tốc độ cao và là phương pháp ưa thích được sử dụng trong công cụ tìm kiếm trên mạng internet. Các phương trình LFB làm giảm thời gian tính toán. Phương trình mới đã cho thấy độ chính xác cũng như sự hội tụ tương tự như phân tích đầy đủ AC từ các thử nghiệm chạy trên các hệ thống tiêu chuẩn IEEE. Một hoặc nhiều thiết bị FACTS có thể được xử lý dễ dàng bởi việc 16
17. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Analysis of Radial Distribution Systems [6] Bùi Ngọc Thư. Mạng Cung Cấp Và Phân With Embedded Series FACTS Devices Using Phối Điện. NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà a Fast Line Flow-Based Algorithm - Ping Yan, Nội - 2002. Member, IEEE, and Arun Sekar, Senior [7] Trần Bách. Lưới Điện Và Hệ Thống Điện, Member, IEEE. Tập 1 & 2. NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà [2] Steady-state analysis of power system Nội - 2000. having multiple FACTS devices using line- [8] Analysis of Radial Distribution Systems flow-based equations - P. Yan and A. Sekar. With Embedded Series FACTS Devices Using [3] M.Arun Bhaskar, C.Subramani, M.Jagdeesh a Fast Line Flow-Based Algorithm: Kumar, Dr.S.S.Dash, Dr.P.Chidambaram. Voltage Profile Improvement Using Static Var umber=1525106&url=http%3A%2F%2Fieeexp Compensators (SVC) And Thyristor Controlled lore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnum Voltage Regulator (TCVR). ber%3D1525106 [4] Hồ Văn Hiến. Hệ Thống Điện Truyền Tải [9]: Comparative Study of the IEEE 34 Node Và Phân Phối (Giải Tích Hệ Thống Điện). Test Feeder under Practical Simplifications: NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2013. umber=4402354&url=http%3A%2F%2Fieeexp [5] Hồ Đắc Lộc. Thiết Bị FACTS Trong Hệ lore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnum Thống Điện. NXB Xây Dựng, Hà Nội - 2013. ber%3D4402354 Thông tin liên hệ tác giả chính (người chịu trách nhiệm bài viết): Họ tên: Kiều Trường Sơn Đơn vị: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh Điện thoại: 0907.752.057 Email:sontruongspkt.vsvc@gmail.com 17
18. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.