Luận văn Giải tích hệ thống phân phối hình tia dùng thuật toán LFB với thiết bị FACTS TCVR (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Giải tích hệ thống phân phối hình tia dùng thuật toán LFB với thiết bị FACTS TCVR (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KIỀU TRƯỜNG SƠN GIẢI TÍCH HỆ THỐNG PHÂN PHỐI HÌNH TIA DÙNG THUẬT TOÁN LFB VỚI THIẾT BỊ FACTS TCVR NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 0 4 6 3 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KIỀU TRƯỜNG SƠN GIẢI TÍCH HỆ THỐNG PHÂN PHỐI HÌNH TIA DÙNG THUẬT TOÁN LFB VỚI THIẾT BỊ FACTS TCVR NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: TS. HỒ VĂN HIẾN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: KIỀU TRƢỜNG SƠN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04/03/1985 Nơi sinh: TP.HCM Quê quán: Thái Bình Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 34/25 Đƣờng 16, Khu phố Vĩnh Thuận, Phƣờng Long Bình, Quận 9, Tp. Hồ Chí Minh. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 08.37250557 Fax: E-mail: sontruongspkt.vsvc@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ năm 2003 đến năm 2005. Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng - TP. Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện công nghiệp. 2. Đại học: Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học. Thời gian đào tạo từ năm 2006 đến năm 2010. Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật T.P Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện công nghiệp. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điện; Điều khiển lập trình nâng cao. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: ): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật T.P Hồ Chí Minh; Năm 2010. i
4. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trƣờng Cao Đẳng Nghề Việt Nam – 2011 Giáo viên Singapore. ii
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Kiều Trƣờng Sơn iii
6. CẢM TẠ Trƣớc hết, em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. HỒ VĂN HIẾN, ngƣời đã tận tình trực tiếp hƣớng dẫn, truyền đạt những kiến thức cần thiết, tƣ vấn những vấn đề về chuyên môn, tạo điều kiện tốt nhất cho em thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Khi thực hiện luận văn tốt nghiệp, em cố gắng tổng hợp và sử dụng các kiến thức đã học ở Trƣờng, tham khảo tài liệu chuyên môn, vận dụng những kinh nghiệm thực tiễn nhằm đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên do những giới hạn về kiến thức cũng nhƣ thời gian thực hiện, nên luận văn tốt nghiệp này không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong Thầy và anh chị học viên đóng góp thêm ý kiến để em có đƣợc kiến thức hoàn thiện hơn, đáp ứng tốt cho công tác và cuộc sống mai sau. Rất mong sự đóng góp ý kiến của Thầy và các anh chị học viên. iv
7. TÓM TẮT Ngày nay, cùng với sự phát triển vƣợt bậc của kỹ thuật điện tử. Công nghiệp chế tạo các linh kiện bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật đo lƣờng điều khiển trong hệ thống điện, các thiết bị bù dọc và bù ngang đƣợc điều khiển bằng thyristor hay triac đã đƣợc ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao ổn định chất lƣợng điện áp cũng nhƣ điều khiển dòng công suất của hệ thống điện. Các thiết bị thƣờng 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 thƣờng 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 lƣới điện phân phối và các tiêu chí kỹ thuật liên quan nhƣ điện áp vận hành, ổn định, tổn thất công suất trên đƣờng dây, là những vấn đề đƣợc đặc biệt quan tâm. Thiết bị điều chỉnh điện áp FACTS TCVR có khả năng điều chỉnh độ lớn điện áp trên lƣới 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 lƣới điện. Nhằm mở ra một hƣớng mới trong việc áp dụng các phƣơng 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 lƣới điện phân phối 22 kV ở Việt Nam bằng phƣơng pháp dòng nhánh (LFB), phƣơng pháp Newton – Raphson và phƣơng pháp Gauss – Seidel. So sánh mức điện áp, tổng tổn thất, tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trƣớc và sau khi đặt thiết bị FACTS TCVR tại nút trên mạng điện đƣợc khảo sát. v
8. 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. vi
9. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vii Danh sách các chữ viết tắt ix Danh sách các bảng x Danh sách các hình xi Chƣơng 1. TỔNG QUAN 01 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 04 2.1 Tổng quan về thiết bị FACTS. 04 2.2 Mô hình tĩnh các thiết bị FACTS. 05 2.3 Giải tích hệ thống phân phối có thiết bị FACTS. 06 Chƣơng 3. MÔ HÌNH CỦA THIẾT BỊ FACTS TCVR VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC. 10 3.1 Mô hình của thiết bị FACTS TCVR. 10 3.2 Nguyên lý làm việc của TCVR. 10 3.3 Áp dụng. 16 Chƣơng 4. MÔ HÌNH DÒNG CÔNG SUẤT LFB (LINE FLOW BASED) MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA KHI CHƢA ĐẶT TCVR. 22 4.1 Phân bố công suất trong hệ thống điện. 22 4.2 Mô hình dòng công suất (LFB) mạng điện phân phối hình tia. 24 4.3 Đồ thị của mạng phân phối hình tia. 27 4.4 Giải thuật phƣơng pháp LFB. 30 vii
10. Chƣơng 5. MÔ HÌNH DÒNG CÔNG SUẤT LFB (LINE FLOW BASED) MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA KHI ĐẶT TCVR 34 5.1 Phƣơng trình giải thuật phân lập của hệ thống phân phối. 34 5.2 Thuật toán LFB với thiết bị FACTS. 35 5.3 Kết quả kiểm tra. 37 5.4 Giải thuật LFB với thiết bị FACTS (TCVR). 39 Chƣơng 6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 43 6.1 Hệ thống mạng điện 1. 43 6.2 Hệ thống mạng điện 2. 46 6.3 Áp dụng cho dạng mẫu và so sánh với phƣơng pháp Newton Raphson quy ƣớc. 48 6.4 Thiết kế đƣờng dây chính và đƣờng dây nhánh có phụ tải tăng dần. 58 Chƣơng 7. KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 viii
11. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System). TCVR (Thyristor Controlled Voltage Regulator). SVC (Static Var Compensator). UPFC (Unified Power Flow Controller). TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor). IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). LFB (Line Flow Based) BFS (Breadth First Search) D-LFB (Decoupled Line Flow Based) ix
12. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 5.1: So sánh thời gian tính toán sự hội tụ. 35 Bảng 5.2: So sánh độ chính xác dựa vào phƣơng pháp AC. 35 Bảng 5.4: Tổng hợp các loại FACTS và lắp đặt trên 13 phát tuyến theo IEEE. 36 Bảng 5.6: Xác định số nút bằng BFS và giá trị gốc. 38 Bảng 5.7: Cài đặt thiết bị và định vị trí. 38 x
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 3.1: Tổng hợp các thông số trên đƣờng dây với thiết bị FACTS. 10 Hình 3.2: TCVR loại dựa trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đƣa thêm điện áp vào đƣờng dây. 11 Hình 3.3: Cải thiện biên độ điện áp trong nút thứ 7 của IEEE - 14 nút hệ thống sử dụng TCVR. 12 Hình 3.4: Cải thiện biên độ điện áp trong nút thứ 7 của IEEE - 30 nút hệ thống sử dụng TCVR. 12 Hình 3.5: Cải thiện biên độ điện áp kết hợp giữa SVC và TCVR. 13 Hình 3.6: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh chƣa đặt TCVR. 17 Hình 3.7: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh đặt TCVR. 18 Hình 3.8: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 20 Hình 3.9: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR 20 Hình 3.10: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 21 Hình 4.1: IEEE với 13 phát tuyến. 27 Hình 4.2: Mô hình của IEEE với 13 nút. 28 Hình 4.3: Mạng hình tia BFS tối ƣu của IEEE 13 nút phát tuyến. 29 Hình 4.4: Lƣu đồ thuật toán LFB. 33 Hình 5.3: Điện áp đặc trƣng trƣớc và sau cài đặt FACTS trên IEEE 13 nút. 36 Hình 5.5: IEEE 34 nút phát tuyến. 37 Hình 5.8: Sự so sánh về tầm ảnh hƣởng của thiết bị FACTS với điện áp đặc trƣng. 39 Hình 5.9: Lƣu đồ thuật toán LFB khi có TCVR. 42 xi
14. Hình 6.1: Điện áp trên đƣờng dây ban đầu. 43 Hình 6.2: Điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần. 44 Hình 6.3: Điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần có đặt máy điều áp. 44 Hình 6.4: Biểu đồ điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần trƣớc và sau khi đặt máy điều áp. 45 Hình 6.5: Biểu đồ mức điện áp tại các nút khi sử dụng phƣơng pháp LFB và phƣơng pháp NR (Newton Raphson). 46 Hình 6.6: Biểu đồ tổng tổn hao công suất tác dụng của mạng điện khi sử dụng phƣơng pháp LFB và phƣơng pháp NR (Newton Raphson). 47 Hình 6.7: Biểu đồ tổng tổn hao công suất phản kháng của mạng điện khi sử dụng phƣơng pháp LFB và phƣơng pháp NR (Newton Raphson). 47 Hình 6.8: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 50 Hình 6.9: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR 50 Hình 6.10: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR 51 Hình 6.11: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 54 Hình 6.12: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 55 Hình 6.13: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 55 Hình 6.14: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 57 Hình 6.15 Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 58 xii
15. Hình 6.16: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 58 Hình 6.17: Đƣờng dây chính và đƣờng dây nhánh có phụ tải tăng dần. 59 Hình 6.18: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 60 Hình 6.19: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 60 Hình 6.20: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 61 xiii
16. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quy hoạch, thiết kế phát triển hệ thống trong tương lai cũng như trong việc xác định chế độ vận hành tốt nhất của hệ thống hiện hữu. Thông tin chính có được từ việc khảo sát phân bố công suất là trị số điện áp và góc pha tại các thanh cái, dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng trên các nhánh. Tuy vậy, nhiều thông tin phụ cũng được tính toán bằng chương trình máy tính. Điện năng với nhiều ưu điểm nổi bật như dễ dàng chuyển đổi sang dạng năng lượng khác, dễ dàng trong sản xuất, truyền tải và sử dụng. Do đó, điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trên thế giới. Vì vậy, hệ thống điện của mỗi quốc gia ngày càng được phát triển để đáp ứng sự phát triển lớn mạnh của nền kinh tế xã hội. Cùng với xu thế toàn cầu hoá nền kinh tế, hệ thống điện đã, đang và hình thành các mối liên kết giữa các khu vực trong mỗi quốc gia, giữa các quốc gia trong khu vực hình thành nên hệ thống điện hợp nhất có quy mô rất lớn về cả công suất giới hạn. Để góp phần giải quyết hai vấn đề: Một là thiếu hụt điện năng cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng của ngành điện. Hai là nhiều nhà máy điện ngoài ngành điện vì lợi ích cục bộ đã phát chủ yếu công suất tác dụng lên lưới, gây thiếu hụt công suất phản kháng rất lớn cho hệ thống. Ngành điện đang tích cực bù công suất phản kháng lưới điện phân phối: Bù công suất phản kháng sẽ tăng công suất phát cho các nhà máy điện, tăng khả năng tải cho các phần tử mang điện, giảm tổn thất công suất góp phần khắc phục việc thiếu điện. Đồng thời, giảm chi phí đầu tư nguồn và nâng cấp lưới điện, giảm tổn thất điện năng góp phần bình ổn giá điện. 1
17. 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 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. TCVR có khả năng điều chỉnh độ lớn điện áp trên lưới điện một cách mềm mại. Vì vậy, việc lắp đặt 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 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. 1.2 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. - Đối tượng nghiên cứu: Nguyên lý làm việc và mô hình thiết bị TCVR. - Phạm vi nghiên cứu: Tính toán phân bố công suất của hệ thống điện có sử dụng TCVR bằng phương pháp dòng nhánh. 1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. 2
18. - Nghiên cứu nguyên lý làm việc và mô hình thiết bị TCVR. - Xây dựng thuật toán tính toán phân bố công suất của hệ thống điện có sử dụng thiết bị TCVR. - Ứng dụng thuật toán mới xây dựng, tính toán phân bố công suất hệ thống điện phân phối có sử dụng thiết bị TCVR. 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu. - Trên cơ sở lý thuyết phương pháp dòng nhánh và mô hình tính toán của thiết bị TCVR, tiến hành xây dựng thuật toán tính toán phân bố công suất của hệ thống điện phân phối có sử dụng thiết bị TCVR. - Tính toán một số sơ đồ mẫu để kiểm tra tính đúng đắn của thuật toán. 1.5 Bố cục luận văn Luận văn được trình bày theo các phần sau: Chƣơng 1: Tổng quan. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Chƣơng 3: Mô hình của thiết bị FACTS TCVR và nguyên lý làm việc. Chƣơng 4: Mô hình dòng công suất LFB (Line Flow Based) mạng điện phân phối hình tia khi chưa đặt TCVR. Chƣơng 5: Mô hình dòng công suất LFB (Line Flow Based) mạng điện phân phối hình tia khi đặt TCVR. Chƣơng 6: Kết quả thực nghiệm. Chƣơng 7: Kết luận. 3
19. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về thiết bị FACTS [5]. 2.1.1 Thiết bị FACTS là gì? Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) là hệ thống bao gồm các thiết bị tĩnh để sử dụng cho việc truyền tải dòng điện xoay chiều. FACTS dùng để nâng cao khả năng điều khiển hệ thống điện và tăng khả năng truyền tải công suất trên đường dây. 2.1.2 Lợi ích của FACTS. - Tận dụng lưới truyền tải hiện có để lắp các thiết bị FACTS. - Giảm chi phí đầu tư. - Tăng độ tin cậy và khả năng sẵn sàng của hệ thống truyền tải. - Tăng độ ổn định quá độ của lưới điện. - Tăng chất lượng cung cấp điện năng cho các ngành công nghiệp và các ngành có yêu cầu chất lượng điện năng cao. - Ảnh hưởng không đáng kể đến môi trường xung quanh. 2.1.3 Công nghệ FACTS. FACTS có thể được kết nối với hệ thống điện theo kiểu nối tiếp (bù dọc) hoặc bù song song (shunt) hoặc kết hợp cả hai phương thức trên. 2.1.3.1 Bù song song. Các đường dây truyền tải điện dài sinh ra các điện kháng ký sinh nối tiếp dọc đường dây. Do đó, khi truyền tải công suất lớn sẽ gây ra tổn thất điện áp trên đường dây. Để bù các điện kháng ký sinh này, người ta đặt các tụ bù dọc trên đường dây. Trong trường hợp này, FACTS có tác dụng như một nguồn áp. Hệ thống điện được nối shunt với các thiết bị FACTS. Trường hợp này, FACTS đóng vai trò như một nguồn dòng. 4
20. 2.1.3.2 Bù nối tiếp. Các tụ bù nối tiếp trong FACTS sẽ thay đổi điện kháng đẳng trị của đường dây: Trở kháng giảm sẽ tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng trên đường dây. Tuy nhiên, nguồn điện phải cung cấp thêm công suất phản kháng Q. 2.2 Mô hình tĩnh các thiết bị FACTS. 2.2.1 TCSC (Thyristor Controlled Series Compensation). Là một mở rộng của các tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung một phản ứng được điều khiển bằng Thyristor. Đặt một bộ phản ứng như vậy song song với một tụ nối tiếp cho phép tạo ra một hệ thống bù nối tiếp thay đổi liên tục và nhanh chóng. Những lợi điểm chủ yếu của TCSC là tăng công suất truyền tải, giảm các giao động công suất, giảm các cộng hưởng đồng bộ và điều khiển dòng công suất đường dây. 2.2.2 TCVR (Thyristor Controlled Voltage Regulator) [1]. TCVR được coi là thiết bị điều chỉnh điện áp thông thường. Nó có thể thay đổi độ lớn điện áp trong phạm vi điều chỉnh là −∝ 푖푛 <∝푙 <∝ [1]. Mô hình tĩnh của TCVR với một tỷ số phân nhánh được kết nối với một trở kháng nối tiếp của đường dây phân phối. 2.2.3 SVC (Static Var Compensator). Các tiến bộ trong việc áp dụng kỹ thuật thyristor vào trong hệ thống điện đã dẫn đến sự phát triển của thiết bị bù tĩnh (Static Var Compensator - SVC). Mục đích chính của bù SVC là làm tăng giới hạn ổn định của hệ thống điện xoay chiều, làm giảm dao động điện áp khi có biến động phụ tải cũng như giới hạn được mức quá điện áp khi có biến động lớn. SVC về cơ bản là thiết bị có công suất kháng điều khiển bằng thyristor. 2.2.4 UPFC (Unified Power Flow Controller). Có thể điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây truyền tải một cách linh động, tin cậy và hoạt động kinh tế ngay cả khi hệ thống mang tải nặng. Trong tất cả các thông số có ảnh hưởng đến việc truyền tải công suất 5
21. tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây như điện kháng, điện áp tại các nút hay là góc công suất truyền tải 훿 thì đều có thể được điều khiển độc lập bằng việc đóng cắt khóa cơ khí hay những thiết bị của FACTS như SVC, TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor), Tuy nhiên, UPFC cho phép có thể điều khiển đồng thời hay là độc lập các thông số trên từ giá trị này sang giá trị khác ở chế độ xác lập. UPFC có thể được sử dụng để hỗ trợ điện áp, cải thiện ổn định điện áp và giảm những giao động nhiễu ở tần số thấp. 2.3 Giải tích hệ thống phân phối có thiết bị FACTS [1]. Phân tích hệ thống phân phối hình tia với hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS , các thiết bị được hỗ trợ bởi một công thức của phương trình dòng công suất với độ lớn điện áp nút và dòng điện nhánh như biến độc lập. Biến điều khiển là dòng và nút hệ công suất phản kháng được thiết lập thành công thức, thiết bị FACTS điều khiển các hoạt động trong hệ thống phân phối một cách trực tiếp và dễ dàng trong việc cài đặt. Dùng thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng BFS (Breadth-First-Search) là ma trận liên thuộc của hệ thống phân phối hình tia. Tất cả các mô hình thiết bị FACTS phổ biến trong điều kiện trạng thái ổn định được dễ dàng kết hợp trong các khuôn khổ bởi một chu trình đơn giản của "biến hoán đổi". Sử dụng hệ thống tiêu chuẩn IEEE với việc tính toán phân bố dòng công suất LFB cho thấy việc thực hiện với nhiều thiết bị FACTS mắc nối tiếp và mắc song song trong hệ thống cho phép đánh giá trực tiếp các chỉ tiêu định mức của thiết bị FACTS. Các điều khoản chỉ số - phân tích hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt (FACTS), mô hình và quy hoạch hệ thống điện, điều khiển điện áp. Hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt FACTS đóng một vai trò hàng đầu trong việc kiểm soát hiệu quả dòng công suất và cải thiện biên độ điện áp của mạng lưới hệ thống điện. Những thiết bị mới này có thể làm tăng độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống 6