Nghiên cứu phân bố công suất trên cơ sở dòng nhánh áp dụng trên lƣới phân phối sử dụng TCSC

Nội dung text: Nghiên cứu phân bố công suất trên cơ sở dòng nhánh áp dụng trên lƣới phân phối sử dụng TCSC

1. NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CƠ SỞ DÒNG NHÁNH ÁP DỤNG TRÊN LƢỚI PHÂN PHỐI SỬ DỤNG TCSC A STUDY ABOUT LINE FLOW BASED POWER DISTRIBUTION ON DISTRIBUTION NET USING TCSC. Hồ Văn Hiến (*), Trần Văn Duẩn( ) (*) Khoa Điện - Điện tử;Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Electronic Department - University of Technical Education of Ho Chi Minh City ( ) Học viên cao học ngành Thiết bị, mạng & nhà máy điện; Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh Master’s student in Equipments, Net and Electric power stations sector - University of Technical Education of Ho Chi Minh City ABSTRACT This paper presents method to study the usage of TCSC and calculating the caculation of power distribution on Vietnam 22 kV distribution grid branch line by LFB method. TCSC can change the line impedance quickly. Therefore, the installation of TCSC in some important buttons is effective measures to improve the transmission and distribution of grid. Moreover, it help opening a new direction to apply the adjustment and control methods in the operation of the power system. Key words: Distribution Systems, FACTS, TCSC, line flow based equation. TÓM TẮT Bài báo trình bày phuơng pháp nghiên cứu việc sử dụng TCSC và áp dụng tính toán phân bố công suất trên lưới điện phân phối 22 kV Việt Nam bằng phương pháp dòng nhánh (LFB). TCSC có khả năng thay đổi nhanh chóng tổng trở đường dây. Vì vậy, việc lắp đặt TCSC 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. Từ khóa: Hệ thống phân phối, FACTS, TCSC, phương trình dòng nhánh. 1. Đặt vấn đề. Việc nghiên cứu thiết bị bù dọc TCSC có điều Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khiển với việc nâng cao ổn định và khả năng kỹ thuật điện tử, công nghiệp chế tạo các linh kiện truyền tải của hệ thống điện Việt Nam là rất cần bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật đo lường điều thiết. Khả năng truyền tải của lưới điện phân phối khiển trong hệ thống điện, các thiết bị bù dọc và bù và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận ngang điều chỉnh nhanh bằng thyristor hay triắc đã hành, ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc là những vấn đề được các nhà nghiên cứu, kỹ sư nâng cao ổn định chất lượng điện áp cũng như thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm. TCSC có khả điều khiển dòng công suất của hệ thống điện. Các năng thay đổi nhanh chóng tổng trở đường dây. Vì thiết bị thường dùng là: thiết bị bù tĩnh có điều vậy, việc lắp đặt TCSC ở một số nút quan trọng là khiển (SVC), thiết bị điều khiển dòng công suất giải pháp hữu hiệu để tăng khả năng truyền tải và (UPFC), thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor phân phối của lưới điện. Nhằm mở ra một hướng (TCSC), Các thiết bị này cho phép chúng ta vận mới trong việc áp dụng các phương pháp điều hành hệ thống điện một cách linh hoạt, hiệu quả cả chỉnh, điều khiển hoạt động của hệ thống điện. Bản trong chế độ bình thường hay sự cố nhờ khả năng luận văn sẽ nghiên cứu việc sử dụng TCSC và áp điều chỉnh nhanh công suất phản kháng và các dụng tính toán phân bố công suất trên lưới điện thông số khác (trở kháng, góc pha) của chúng. phân phối 22 kV Việt Nam bằng phương pháp dòng nhánh (LFB). 1
2. 2. Tổng quan về vấn đề sử dụng thiết bị FACTS tương ứng với tất cả các thanh cái khác ngoài trong hệ thống điện thanh cái hở này, cân bằng công suất tác dụng và a. Khái quát sự sự hình thành và phát triển của công suất phản kháng có thể được viết như sau: hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt ( FACTS ). A p PGL A'0  l (1) (1) - FACTS là hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng thiết bị điện tử công 2 A q QGL A'0 m H  V (2) suất hoạt động ở chế độ tự động với dòng điện và điện áp cao. - A' được định nghĩa như là một ma trận tỷ lệ - Cho phép điều khiển bù công suất phản thanh cái được thay đổi với tất cả các số "-1" kháng gần như tức thời, ngăn cản dao động thiết đặt thành 0, để ổn định điện áp, hệ số công suất của hệ thống một cách nhanh chóng. - tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng nhánh l và m. H là một ma trận b. Lợi ích khi sử dụng thiết bị FACTS . đường chéo. - Nâng cao khả năng giữ ổn định điện áp, giảm dao động công suất làm cho việc vận - PGL và QGL là các công suất vectơ được định hành HTĐ linh hoạt và hiệu quả hơn. nghĩa là PGLi = PGI - PLI và QGLi = QGi - QLi, trong đó PGi, QGi, PLi và QLi là máy phát tác - Điều khiển trào lưu công suất phản kháng dụng và phản kháng và các công suất tải tại theo yêu cầu. thanh cái thứ i. - Tăng khả năng tải của đường dây gần tới - l và m là tổn thất công suất tác dụng và giới hạn nhiệt. i i công suất phản kháng trên đường dây l. - Tăng độ tin cậy, giảm tổn thất hệ thống. - p và q là các vectơ dòng điện tác dụng và c. Phân loại thiết bị FACTS phản kháng ở đầu nhận. - Thiết bị bù ngang (Shunt Devices): SVC (Static Var Compensator): là thiết bị bù tĩnh - V2 là vector điện áp chưa xác định ngoại trừ 2 điều khiển bằng Thyristor.STATCOM: là tại thanh cái hở. V i là bình phương biên độ thiết bị chuyển đổi nguồn áp, chuyển đổi điện áp tại thanh cái thứ i. nguồn điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều. Ma trận dòng công suất: - Thiết bị bù dọc (Series Devices): TCSC ( A0 0 P A ' l Thyristor Controlled Series Capacitor ) là p GL 00A Q A'2 m H  V một bộ bù dung kháng, bao gồm một dàn tụ 1 q GL 1 1 1 TTT 2 2R 2 X (  A11 A ) 2  Ac V pv k điện được nối song song với một điện cảm V được điều khiển bằng thyristor. TCSC được CX CR00 C kết nối nối tiếp với đường dây. TCVR Trong đó: (Thyristor Controlled Voltage Regulator) thay đổi cường độ điện áp một cách mềm - ApqV2 là một ma trận hằng số. mại với một đầu ra thay đổi trong phạm vi - y điện áp thanh cái máy phát điện, y các tổn cho phép từ αmin <αi <αmax 1 2 thất bù là phi tuyến. - Thiết bị bù kết hợp nối tiếp - nối tiếp (Combined series – series Devices) Phương trình điện áp nhánh - Thiết bị bù kết hợp nối tiếp - song song 2RP 2 Xq (  ATTT AV ). 22 k  AAV (4.9) (Combined series – shunt Devices) 11 c slack 3. Bài toán phân bố công suất bằng phƣơng Trong đó pháp Line Flow Based (LFB) trên mạng phân phối hình tia. - AC là một ma trận tỷ lệ thanh cái tương Phương trình cân bằng công suất tổng Sử ứng với các thanh cái PV. dụng một ma trận tỷ lệ thanh cái A ở các hàng 2
3. 2 - V slack là vector điện áp bình phương của các thanh cái PV và thanh cái hở. -  Là một ma trận đường chéo có bậc bằng với l với các giá trị của một máy biến áp điều chỉnh bằng bình phương của giá trị điều chỉnh. - A1 + và A1- thu được từ A1 bằng cách thiết lập, tương ứng, các giá trị dương và âm trong A1 thành 0. - R và X là ma trận điện kháng và dung kháng đường chéo. Bản chất của sơ đồ lưới điện hình tia • Bắt đầu tại bus nguồn như là mức độ đầu tiên và hệ số phân đầu ra đến các thanh cái "hướng xuống" như các mức độ tiếp theo. • Trong cùng một cấp độ, tất cả các số thanh cái được xếp đặt liên tiếp. • Việc đánh số nhánh lại thì tương tự như việc đánh lại số thanh cái. Lưu đồ giải thuật. Hình 1:Lưu đồ giải thuật 4. Bài toán kiểm tra Mạng lưới hình tia 15 nhánh khi chưa lắp đặt Mạng lưới hình tia 15 nhánh khi lắp đặt TCSC TCSC 3
4. 1 yêu cầu cuối nhánh: 1 , 0.98 (1) 2  Trị số bù dọc Xc trên các nhánh có đặt TCSC lần lượt là : 0.1835 -0.0045 (2) (3) (4) 3 4 5 (5) 6 TCSC (6) (8) (7) 7 8 9 (9) 10 (10) 11 TCSC (11) 12 (12) 13 (13) 14 (14) 15 (15) 16  TCSC đặt trên nhánh 7 và nhánh 11. Điện áp Vậy với tụ bù dọc(TCSC) đặt trên nhánh 7, điện áp xử lý một hoặc nhiều thiết bị FACTS. Thiết bị nút 8 được điều chỉnh lên U8 = 1.0 . Với cuộn FACTS cung cấp một giải pháp linh hoạt và toàn kháng bù dọc (TCSC) đặt trên nhánh 11 , điện áp diện để kiểm tra biên dạng điện áp trong hệ thống nút 12 được điều chỉnh lên U12 = 0.98. Kết quả phân phối. Điều này sẽ cho phép xác định dễ dàng này được kiểm tra bằng chương trình phân bố công suất theo phương pháp LFB và Newton Raphson. kích thước và vị trí của các thiết bị. Phương trình dòng nhánh có ma trận hệ số không đổi và không 5. KẾT LUẬN cần phải cập nhật trong suốt quá trình lặp.Tìm Một công thức mới của phương trình dòng kiếm theo chiều rộng đầu tiên của cấu trúc liên kết công suất với các dòng công suất được xem như là của mạng lưới hình tia dẫn đến một cấu trúc ma các biến độc lập được trình bày để xử lý hoạt động trận hệ số của phương trình LFB trong một hình điều khiển của các thiết bị FACTS. Như là một tam giác, mà kết quả chỉ thay thế một lần về phía biến điều chỉnh chẳng hạn như bộ điều áp hoặc bộ trước hoặc phía sau trong mỗi lần lặp. Ma trận hệ chuyển đổi pha ảnh hưởng đến các biến trạng thái số trong công thức mới này có thể được coi như là chẳng hạn như điện áp thanh cái hoặc dòng công một mô hình tuyến tính gần đúng bao gồm dòng suất, công thức mới này cho phép một “trao đổi’’ công suất thực và công suất phản kháng và các đơn giản các biến mà không cần phải thay đổi phức điện áp thanh cái. Đơn giản "trao đổi hoặc hoán tạp trong thuật toán hoặc cấu trúc ma trận đối với đổi biến" đòi hỏi phải có chút thay đổi phương việc giải quyết bất kỳ sự kết hợp của thiết bị pháp giải pháp tổng thể cho phép đánh giá các FACTS nào. Ma trận hệ số trong công thức mới thông số điều khiển. Các thiết bị FACTS nối tiếp này có thể được coi như là một mô hình tuyến tính được dùng để cải thiện biên độ điện áp. gần đúng bao gồm dòng công suất thực và công Các thuật toán dòng tải dựa trên phương suất phản kháng và các điện áp thanh cái. Công pháp dòng nhánh đã được thử nghiệm và đã được thức mới hứa hẹn cải thiện các giải pháp tối ưu hóa chứng minh là hội tụ cho các hệ thống thử nghiệm vị trí và dung lượng của các thiết bị. khác nhau. Thuật toán LFB dùng trong phân bố Các thuật toán dựa trên dòng nhánh cung cấp công suất đã được nghiên cứu trong những năm một phương pháp tiếp cận trực tiếp và đơn giản để gần đây và bước đầu cho thấy hiệu quả hơn 4
5. phương pháp phân bố công suất thông thường, đặc thuật toán LFB cũng có thể áp dụng cho mạng biệt là đối với mạng phân phối hình tia. Ngoài ra phân phối phân phối mạch vòng. 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Văn Hiến, Hệ thống điện truyền tải và phân phối, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2005. [2] Bùi Ngọc Thư, Mạng cung cấp và phân phối điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. [3] Trần Bách Lưới điện và Hệ thống điện, Tập 1 & 2, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, Việt Nam, 2000. [4] Bhabani Sankar Hota & Amit Kumar Mallick, Load flow study in Power system, Department of Electrical Engineering National Institute of Technology Rourkela-769008, 2011. [5] P. Yan. And A. Sekar, “Steady-state analysis of power system having multiple facts devices using line-flow-based equations,” IEE Proc-Gener. Transm. Distrib, vol. 152, no. 1, pp. 31-39, Jan. 2005. [6] Sharanya Jaganathan , Student Member, IEEE, Arun Sekar, Senior Member, IEEE, and Wenzhong Gao, Senior member, IEEE, “Formulation of Loss minimization Problem Using Genetic Algorithm and Line- Flow-based Equations, 2008. 5
6. 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.