Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn Thiết bị Facts trong hệ thống điện Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (Flexible Alternating Current Transmission System...
HUTECH iv ABSTRACT With the widespread application of FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) devices and secondary voltage control in power system at present. In this paper proposes a new coordinated secondary voltage control scheme for power systems have SVC (Static Var Compensator) and STATCOM (Static Synchronous Compensator), based on synchronised voltage measurements for all nodes by phasor measurement units (PMUs) and extensive communication networks. The objective is to enhance the quality of voltage for power systems. The secondary voltage control scheme developed in the paper is based on the linearisation of the power system load-flow equations about the current operating point defined by nodal voltages obtained from phasor measurement units (PMUs). HUTECH 1 CHNG 1 TNG QUAN V NG DNG CÁC THIT B FACTS TRONG H THNG IN 1.1. Gii thiu: Hin nay, có rt nhiu công trình nghiên cu ng dng thit b FACTS, đc bit là s dng các thit b phát ngun công sut phn kháng cho h thng li đin nhm đm bo n đnh đin áp cho h thng [1]. Tuy nhiên, vic đánh giá, la chn thit b phát công sut nào hp lý, cng nh dung lng bù ti u trong phân tích ch đ xác lp, quá đ là cha đc quan tâm sâu sc. Theo thc t hin nay, h thng đin chúng ta đang s dng là h thng đin xoay chiu. H thng đin xoay chiu là mt h thng đin phc tp, gm có các máy phát đng b, đng dây truyn ti , máy bin áp, các thit b bù và các ph ti…và đc chia thành ba khâu: sn xut, truyn ti và phân phi. Mt h thng đin xoay chiu hot đng c bn phi tha các yêu cu sau: - Các máy phát đin làm vic trong ch đ đng b. - in áp vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Tn s vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Các ph ti phi đc cung cp ngun đin đy đ. - Các đng dây phi đc vn hành điu kin bình thng không quá ti. Trong h thng đin, công sut truyn ti trên các đng dây ph thuc vào tng tr đng dây, đin áp và góc truyn ti gia đim đu và đim cui ca đng dây, nhng đi lng này gii hn công sut truyn ti trên đng dây. Vì vy, kh nng truyn ti công sut ca đng dây đc ci thin đáng k bng vic tng công sut phn kháng phía ph ti, lp cun kháng bù ngang (mc song HUTECH 2 song), t đin bù dc (mc ni tip) vào đng dây đ điu khin đin áp dc theo chiu dài đng dây. nâng cao cht lng đin áp và n đnh đin áp cho h thng đin Vit Nam, hin ti đã có rt nhiu công trình nghiên cu v vic ng dng các thit b bù công sut phn kháng. Tuy nhiên, các thit b bù đó vn cha đáp ng đc các yêu cu v phn ng nhanh nhy khi h thng có s thay đi đt ngt v nhu cu công sut phn kháng. Các thit b truyn ti đin xoay chiu linh hot (FACTS-Flexible AC Transmission System) đã đáp ng đc yêu cu v đ phn ng nhanh nhy cng nh dung lng bù ti u cho h thng đin trong mi ch đ làm vic. FACTS dùng đ nâng cao kh nng điu khin h thng đin và tng kh nng truyn ti công sut trên đng dây. FACTS đc đnh ngha bi IEEE là: “ H thng s dng các thit b đin t công sut và các thit b tnh khác đ điu khin mt hoc nhiu thông s ca h thng đng dây ti đin xoay chiu, qua đó, nâng cao kh nng điu khin và kh nng truyn ti công sut”[2]. Qua đnh ngha FACTS, nhn thy tm quan trng ca thit b FACTS đn h thng đin có s nh hng rt ln v kinh t và k thut. Trong thc t, do tính cht tiêu th đin tng thi đim luôn khác nhau, cho nên trình trng vn chuyn công sut trên các đng dây truyn ti cng khác nhau, có th ti mt thi đim trên h thng s có nhng đng dây b quá ti trong khi các đng dây khác thì non ti và ngc li. Vi đà phát trin công nghip hóa nh hin nay, đòi hi nhu cu truyn ti đ đáp ng cho các ph ti ngày càng cao và hin nay đng dây truyn ti cao áp luôn đt trong trình trng báo đng v gii hn vt lý ca chúng nh là quá ti đng dây, nhng hin tng nhiu h thng nh là hin tng dao đng tn s, đin áp…. Nhm tng kh nng truyn ti đin nng trên h thng đin, khc phc nhng nhc đim nêu trên, trên th gii ngi ta đã s dng các thit b FACTS. Các thit b này đc s dng đ điu khin đin áp, tr kháng và góc pha ca đng HUTECH 3 dây xoay chiu cao áp. Các thit b FACTS đã giúp cho nhà cung cp đin nhng li ích sau đây: - Tn dng li truyn ti hin hu đ lp đt các thit b FACTS. - Gim chi phí đu t. - Tng đ tin cy và kh nng sn sàng ca h thng truyn ti. - Tng đ n đnh quá đ ca li. - Tng cht lng cung cp đin nng cho các ngành công nghip và các ngành có yêu cu cht lng đin nng cao. - nh hng không đáng k đn môi trng xung quanh. 1.2. t vn đ: h thng đin hot đng linh hot mi tình hung, k c tình hung s c nghiêm trng nht, thì phi có thit b đ điu khin các đi lng trong h thng đin. i lng đc nghiên cu trong lun vn này chính là đi lng đin áp, theo nhn đnh thc t, các s c tan rã h thng đin gn đây đu có liên quan đn s sp đ đin áp hoc là mt n đnh đin áp, mà nguyên nhân ch yu dn đn s sp đ đin áp thng là do s không đáp ng đ nhu cu công sut phn kháng, do tng mnh bt thng ca nhu cu ph ti, nht là các ph ti công nghip (các công ty luyn st, thép…). in áp là mt trong nhng đi lng quan trng đ đánh giá cht lng đin nng. n đnh đin áp đáp ng kh nng duy trì đin áp ti tt c các nút trong h thng trong mt phm vi cho phép (tùy thuc vào tính cht mi nút mà phm vi dao đng cho phép ca đin áp s khác nhau). Trong điu kin vn hành không bình thng hoc sau các nhiu lon, h thng s đi vào trng thái không n đnh khi xut hin các kích đng nh tng ti đt ngt hay thay đi các thông s ca h thng. Các thay đi đó có th làm cho quá trình gim đin áp xy ra và nng n nht có th ri vào trình trng không th điu khin đc hay còn gi là sp đ đin áp. Nguyên nhân ch yu dn đn s mt n đnh và sp đ đin áp thng là do không đáp ng đ các nhu cu công sut phn kháng cn thit khi ph ti tng bt thng và đt bin. HUTECH 4 Trc đây, khi mà ngành công ngh đin t công sut cao cha phát trin mnh thì vic nâng cao cht lng đin áp trên h thng đin b hn ch và thi gian đáp ng cng rt chm, bi vì lúc đó ta phi thc hin vic đóng ct các khóa c khí các phn t đin nh là cun dây, t đin, b chuyn đi nc máy bin áp…đ n đnh đin áp trên h thng. Ngày nay, vi s phát trin mnh và nhanh ca các thit b đin t công sut ln, đin áp cao cho nên công ngh FACTS ra đi nhm giúp cho quá trình thc hin điu khin đin áp trên h thng đin, c th là đng dây truyn ti đc linh hot và nhanh chóng, mt s nc tiên tin đã s dng thit b FACTS trong mng truyn ti, c th nh M, Canada, Brazil… là nhng nc tiên phong s dng công ngh FACTS. Các thit b FACTS thng đc s dng là: - SVC (Static Var Compensator): B bù công sut VAR tnh. - UPFC (Unified Power Flow Controller): B điu khin dòng công sut hp nht. - STATCOM (Static Synchronous Compensator): B bù đng b tnh. -TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator): B bù dc điu khin thyristor. - SSSC (Static synchronous series compensator): B bù ni tip đng b tnh. - HVDC (Hight voltage direct current): Dòng mt chiu đin áp cao. HUTECH 5 1.3. ng dng ca thit b FACTS trong h thng đin: 1.3.1. B bù công sut VAr tnh SVC (Static VAr Compensator): Hình 1.1: S đ kt ni b SVC vi h thng đin. Hình 1.1. Trình bày cu trúc và nhng thành phn chính ca b SVC [3]. B SVC đc áp dng rng rãi trong h thng truyn ti vi nhiu mc đích khác nhau. Mc đích c bn nht thng đc s dng là đ điu khin đin áp ti đim yu nht trong h thng đin. Nó thng đc lp đt đim gia ca đng dây truyn ti liên kt gia các vùng ti. Nh đ chính xác cao, tính kh dng và đáp ng nhanh, các thit b SVC có th cung cp trng thái n đnh và điu khin đin áp quá đ có cht lng cao so vi kiu bù r nhánh thông thng. Các thit b SVC cng đc s dng đ làm gim các dao đng công sut, ci thin đ n đnh quá đ và gim tn hao h thng nh ti u điu khin công sut phn kháng. TCR-TSR TSC Fillter FC FR Nút đin áp cao Máy bin áp ghép b Nút đin áp thp HUTECH 6 1.3.2. B bù đng b tnh STATCOM (Static Synchronous Compensator): V V o I V dc STATCOM Hình 1.2: S đ kt ni b STATCOM vi h thng đin B STATCOM là mt thit b bù ngang, nó chuyn đi ngun đin áp mt chiu thành đin áp xoay chiu đ bù công sut phn kháng cho h thng đin. STATCOM không yêu cu các thành phn cm kháng và dung kháng ln đ cung cp công sut phn kháng cho các h thng truyn ti cao áp. Mt li th khác là đu ra phn ng nhanh đin áp h thng thp. H thng đin HUTECH 7 1.3.3. B bù ni tip đng b tnh SSSC (Static Synchronous Series Compensator): I V dc SSSC I Vc Hình 1.3: S đ kt ni SSSC vi h thng đin B SSSC là thit b bù ni tip vào đng dây, nó có th phát ra mt lng đin áp đc yêu cu ca h thng đin, nó có th bin đi đin áp ca h thng t AC sang đin áp DC . B SSSC có th điu khin c công sut thc và công sut kháng vi h thng AC. 1.3.4. B bù dc điu khin bng thyristor TCSC (Thyristor Controlled Series Compensation): Hình 1.4: Cu trúc c bn ca b TCSC i c C + - t 1 t 2 L s i l i line H thng đin HUTECH 8 B TCSC là mt thit b bù dùng trong truyn ti đin, đ nâng cao kh nng n đnh ca h thng đin, đc bit là kh nng n đnh đng trong ch đ s c. 1.3.5. B điu khin dòng công sut hp nht UPFC (Unified Power Flow Controller). V V o I V dc STATCOM I SSSC I Vc o B UPFC Hình 1.5: S đ kt ni UPFC vi h thng B UPFC là mt thit b dùng đ điu khin dòng công sut trên đng dây truyn ti đin. UPFC cho phép điu khin đng thi dòng công sut thc, dòng công sut phn kháng và đ ln đin áp ti thanh cái kt ni. Qua phân tích nhng ng dng ca các thit b FACTS đc nêu trên, tôi nhn thy gii pháp điu khin đin áp trong h thng đin bng b STATCOM (Static Synchronous Compensator) và b SVC (Sta tic VAr Compensator) có u đim tt nht, đây là hai thit b bù đc s dng đ điu khin đin áp trên đng dây truyn ti, hai thit b này hot đng vi đ chính xác cao, đáp ng nhanh các dao đng khi h thng b nhiu, có th đt đc trng thái n đnh và điu khin đin áp vi cht lng cao và linh hot nht. ó cng là lý do đ tôi chn hai thit b FACTS là SVC và STATCOM ni song song , đng thi s dng b điu khin HUTECH 9 đin áp cp 2 phi hp vi b đo lng đi lng phc (PMUs) và mng truyn thông din rng đ điu khin biên đ đin áp tt c các nút trong h thng đin. Mc đích chính ca lun vn là xây dng chin lc điu khin đin áp trong h thng đin có các thit b FACTS thuc loi SVC và STATCOM. Chin lc điu khin s phi hp vic điu khin đin áp tai các máy phát vi chc nng điu khin đin áp ca các thit b SVC và STATCOM. Chin lc điu khin đc xây dng da trên c s cc tiu đ lch đin áp so vi giá tr đnh mc ti các nút ti. in áp ti các nút ti đc đo lng thông qua b đo lng đi lng phc, trong đó đo c biên đ và góc pha ca đin áp nút, và mng truyn thông din rng. Chin lc điu khin đc xây dng trong lun vn đã đc ng dng cho mt mng đin tiêu biu. Các kt qu mô phng cho thy tính hiu qu và kh nng áp dng chin lc điu khin cho mng đin thc t. [...]... su ph ch 26 T ÁP TRONG H khi Trong 3.1 Yêu c gian c h C H Yêu c và m v gian khác nhau (th v các tiêu chu di các tiêu chu các kho i i gian dài) so v xem xét trong quy ho và n các b Sau khi h th th u cho phép l d bình th H U TE Trong ch phân lo ng ch các nhi h chia thành các quá trình nhau, nh khi n ch m s b các b nhi các yêu c trong h , bao g v mà 27 Theo sau kho khi th v liên p, trong kho th t cho... ghép b V Iq H U TE B ngu V I Iq VT q Id (VSC) + Vdc _ d Hình 2.10: Nguyên lý ho 2.2.2 Ch xác l c b STATCOM: M bi trong hình 2.11[3] Gi tuy STATCOM m t h tuy -I cho STATCOM trong 11 nh t d D -I trong hình 2.11 và theo STATCOM trong hình 2.10, ch Gi STATCOM nó mô t ch p m rút ình th mô t Trong gi àm vi c b 24 bi b i stamin ) và dòng stamax nút nhánh V hsta = V staref + a sta I sta T (2.5) , có th h... c H U TE c v Hình 3.1: c 1 Các b - Máy phát ho -T u , máy c -B -B -B 3.2.3 c th ): ch có d cho trong hình 3.1 vào s ph c các b 30 ch ph -line) mà k ngh -line v kho ã V khi trong kho mà các t sai s (lúc này công su ph Trong c c H U TE r trùng l khác nhau trên 3.2.4 khi c c n vi cái) m ch cho công su t trong ch C H d ng c ây giá tr s p thành l s 3: 3 là m hóa v tiêu c kinh t / ho (c M i i gian th phút... là giá tr ti (3.0) +1 H U TE V plsp : Biên plsp C H t [21]: s l giá tr n pl Tín hi b m [21] T , t Q genspi = N.Q r Trong 3.1, Q r là ch n (3.1) giá tr c [21]: Q r = 1.4Q n ình (3.1) ch (3.2) 34 su kháng c m kh à nh (off-line) nh làm vi c (SVR) 10 1/ 20 trong [21]: (3.3) / = 40 (3.4) Trong vòng C H ph công su c H U TE T mà vòng b b c khi c s nó hình thành t kích t công su cao áp và b ông su máy phát... : Công su b 2.1.2 Ch xác l Theo hình 2.3 bi tuy n khi c b v [4] Trong mi ch , dòng I I RAT cho b (V VREF ) slope (2.2) và dòng Giá tr gi REF % n 15 Hình 2.3 bi tr m vi c b : Gi c Gi h dung (Bmax) min) H U TE C H tr IC (dòng IL (dòng c Hình 2.3: M thái xác l c tính ình phân b th có th SVC cho các mà ình phân b b trình bày hình 2.4 c , trong h công th X SL slope I RAT (2.3) 16 Hình 2.4 bi t rút g SVC:... b mà nó mô hình m ( c Trong mô hình này, nút i c ,m gi ph m ,v và 1 BLV 1 BHV XT (2.4) lúc 19 Hình 2.7 bi th mô hình 3 cho dòng t bi : Các nhánh n l Nút P,Q h C H XSL Hình th P=O, V=VREF H U TE XT-XSL Nút LV SVC P=0 QMIN=BMIN/(1-BMIN.XT) QMAX=BMAX/(1-BMAX.XT) Hình 2.7: Mô hình 3 cho dòng t d ch nút gi n ,v i hình th áp cao n nút , có th cu bi bi bao gi S hình sao các cu ã l n trong nhánh hình sao N...10 C NGUYÊN LÝ HO C FACTS N có các thi s nguyên lý làm vi 2.1 B SVC (Static VAr Compensator): B 2.1.1 Mô t và nguyên lý ho c : c [3,4], g C H Thành ph t : H U TE cao Filters TSCs Máy bi ghép b TCR Hình 2.1: B H m c chung... 12 à góc tr , 0 hi X tcr c TCR kháng XL 2.1.1.2 TSC (Thyristor Switched Capacitor): Là thi ng ng thyristor B C H b t H U TE C G T Hình 2.1.2: C b TSC - C:B - T : Thyristor có ch ho - n hi vào c B khi trong m làm /2 13 2.1.1.3 Fixed Filters: Là thi b l sóng hài M là l sóng hài b hi xu ch không hoàn toàn, dòng m L ti C H C XL H U TE Hình 2.1.3: C C:B X L : Cu Các ph là ngu cao xu và ài b h ho thu l kh... SVR (EDF) vào th ã s t Tuy nhiên, nó c h thi [22] • Nh - Gi chia thành nh l (t không ph b liên quan gi ch -K C H S l phân ph th m , mà m các kho H U TE này máy phát tham gia nv mà nhi Tính hi có th trong ,c nó gây nên s a chi c máy phát b nút chính - Vòng (3.2) là m khi n Vòng vi p Vòng c ho h c vào c • Nh - Các gi ch thi v - Vì thông s vòng có th ng s b , ví d nh, nên chi . dng thit b FACTS trong mng truyn ti, c th nh M, Canada, Brazil… là nhng nc tiên phong s dng công ngh FACTS. Các thit b FACTS thng. máy phát đin làm vic trong ch đ đng b. - in áp vn hành nm trong gii hn cho phép theo qui đnh. - Tn s vn hành nm trong gii hn cho phép