Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng SVC trong cải thiện chất lượng điện áp

• Tác giả: Nguyễn Đức Cường
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Thị Thanh Bình
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Cải thiện chất lượng điện áp bằng ứng dụng SVC
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài và nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.2. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận văn
• 1.5. Bố cục Luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 2.1. Hệ thống điện hợp nhất và đặc điểm của bù công suất phản kháng
• 2.2. Các biện pháp áp dụng trong công nghệ truyền tải điện
• 2.3. Bù công suất phản kháng
• 2.4. Giới thiệu và phân loại các thiết bị FACTS
• 2.5. Một số thiết bị FACTS
• 2.6. Kết luận
• 3. CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SVC VÀ MÔ HÌNH HÓA - MÔ PHỎNG SVC TRONG MATLAB, KẾT HỢP PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 3.1. Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor SVC (Static Var Compensator)
• 3.2. Cấu tạo và nguyên lý của SVC
• 3.3. Một số ứng dụng của SVC
• 3.4. Các đặc tính của SVC
• 3.5. Đặc tính điều chỉnh của SVC
• 3.6. Đặc tính làm việc của SVC
• 3.7. Điều chỉnh điện áp của SVC
• 3.8. Mô hình hóa và mô phỏng SVC đơn giản
• 3.9. Mô hình SVC đơn giản
• 3.10. Mô hình hóa và mô phỏng các thành phần của SVC
• 3.11. Mô hình TCR
• 3.12. Mô hình TSC
• 3.13. Mô hình SVC kiểu Phasor
• 3.14. Mô hình chi tiết của SVC
• 3.15. Tổng quan ổn định điện áp trong hệ thống điện
• 3.16. Những nguyên nhân làm mất ổn định điện áp
• 3.17. Phân loại ổn định điện áp
• 3.18. Phân tích ổn định điện áp
• 3.19. Đường cong P-V và phân tích ổn định điện áp
• 3.20. Đường cong Q-V và phân tích ổn định điện áp
• 4. CHƯƠNG 4: TÌM VỊ TRÍ ĐẶT SVC TỐI ƯU SỬ DỤNG THUẬT TOÁN BẦY ĐÀN NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ LỆCH ĐIỆN ÁP
• 4.1. Hàm mục tiêu
• 4.2. Phương trình cân bằng công suất
• 4.3. Giới hạn công suất truyền tải
• 4.4. Giới hạn điện áp
• 4.5. Giới hạn công suất tải
• 4.6. Giá trị của thiết bị SVC
• 4.7. Thiết bị SVC
• 4.8. Mô hình toán học của SVC
• 4.9. Tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization)
• 4.10. Biểu thức cơ bản của thuật toán PSO
• 4.11. Giải thuật PSO nguyên thủy
• 4.12. Giải thuật Bầy đàn cho bài toán tìm điểm đặt tối ưu SVC trên mạng điện IEEE 14 nút
• 4.13. Giải thuật áp dụng cho bài toán
• 4.14. Bài toán áp dụng với một mục tiêu (giảm thiểu độ lệch điện áp tại các nút) áp dụng với mạng điện IEEE 14 nút
• 4.15. Bài toán áp dụng với một mục tiêu (Cải thiện độ lệch điện áp) áp dụng với mạng điện IEEE 30 nút
• 5. CHƯƠNG 5: TÌM VỊ TRÍ ĐẶT VÀ DUNG LƯỢNG SVC TỐI ƯU SỬ DỤNG THUẬT TOÁN BẦY ĐÀN VỚI HÀM ĐA MỤC TIÊU
• 5.1. Hàm mục tiêu
• 5.2. Tổn thất công suất
• 5.3. Chỉ số độ lệch điện áp
• 5.4. Chi phí đầu tư SVC
• 5.5. Các ràng buộc khác
• 5.6. Phương trình cân bằng công suất
• 5.7. Giới hạn công suất truyền tải
• 5.8. Giới hạn điện áp
• 5.9. Giá trị của thiết bị SVC
• 5.10. Thiết bị SVC
• 5.11. Mô hình toán học của SVC
• 5.12. Giải thuật PSO nguyên thủy
• 5.13. Giải thuật Bầy đàn cho bài toán tìm vị trí đặt và dung lượng SVC tối ưu
• 5.14. Giải thuật áp dụng cho bài toán
• 5.15. Bài toán sử dụng thuật toán PSO áp dụng ở mạng điện 13 nút với hàm đa mục tiêu và so sánh với kết quả bài báo thực hiện theo phương pháp Di truyền GA
• 5.16. Bài toán sử dụng thuật toán PSO áp dụng ở mạng điện IEEE 30 nút với hàm đa mục tiêu
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 6.1. Những hạn chế và đề xuất hướng phát triển của đề tài
• 6.2. Những hạn chế
• 6.3. Những đề xuất hướng phát triển của đề tài

I. Tổng quan về cải thiện chất lượng điện áp bằng SVC

Cải thiện chất lượng điện áp là một trong những vấn đề quan trọng trong hệ thống điện hiện đại. Việc duy trì điện áp ổn định không chỉ đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị mà còn bảo vệ an toàn cho toàn bộ hệ thống điện. Ứng dụng SVC (Static Var Compensator) đã trở thành một giải pháp hiệu quả để điều chỉnh điện áp, giảm thiểu tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

1.1. Khái niệm về SVC và vai trò trong hệ thống điện

SVC là thiết bị bù công suất phản kháng, giúp điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. Thiết bị này hoạt động bằng cách cung cấp hoặc hấp thụ công suất phản kháng, từ đó duy trì điện áp ổn định tại các nút trong mạng điện.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng SVC trong cải thiện điện áp

Việc sử dụng SVC mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu tổn thất công suất, cải thiện độ ổn định điện áp và tăng cường khả năng cung cấp điện cho các phụ tải. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu điện năng ngày càng tăng.

II. Vấn đề và thách thức trong cải thiện chất lượng điện áp

Mặc dù có nhiều giải pháp để cải thiện chất lượng điện áp, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc duy trì ổn định điện áp. Các yếu tố như tăng tải đột ngột, thay đổi điều kiện vận hành và sự cố trong hệ thống có thể dẫn đến mất ổn định điện áp.

2.1. Nguyên nhân gây mất ổn định điện áp

Mất ổn định điện áp có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân, bao gồm sự thay đổi đột ngột của tải, sự cố thiết bị và điều kiện thời tiết. Những yếu tố này có thể làm giảm khả năng điều chỉnh điện áp của hệ thống.

2.2. Tác động của mất ổn định điện áp đến hệ thống điện

Mất ổn định điện áp có thể dẫn đến sụp đổ điện áp, gây mất điện trên diện rộng và thiệt hại kinh tế lớn. Các sự cố như vậy đã xảy ra ở nhiều quốc gia, làm nổi bật tầm quan trọng của việc duy trì ổn định điện áp.

III. Phương pháp cải thiện điện áp bằng SVC

SVC là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để cải thiện chất lượng điện áp trong hệ thống điện. Thiết bị này cho phép điều chỉnh nhanh chóng công suất phản kháng, từ đó duy trì điện áp ổn định trong các điều kiện vận hành khác nhau.

3.1. Nguyên lý hoạt động của SVC

SVC hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh công suất phản kháng bằng cách sử dụng các thiết bị điện tử công suất. Điều này cho phép SVC cung cấp hoặc hấp thụ công suất phản kháng một cách linh hoạt, giúp duy trì điện áp ổn định.

3.2. Các loại SVC và ứng dụng của chúng

Có nhiều loại SVC khác nhau, bao gồm TCR (Thyristor Controlled Reactor) và TSC (Thyristor Switched Capacitor). Mỗi loại có ứng dụng riêng trong việc cải thiện chất lượng điện áp và điều chỉnh công suất phản kháng.

IV. Kết quả nghiên cứu ứng dụng SVC trong thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lắp đặt SVC trong hệ thống điện có thể cải thiện đáng kể độ lệch điện áp và giảm thiểu tổn thất công suất. Các mô phỏng và thực nghiệm cho thấy SVC có thể duy trì điện áp trong phạm vi cho phép ngay cả khi có sự thay đổi lớn về tải.

4.1. Kết quả mô phỏng SVC trong hệ thống điện

Mô phỏng sử dụng phần mềm Matlab cho thấy SVC có khả năng điều chỉnh điện áp hiệu quả, giảm thiểu độ lệch điện áp tại các nút trong mạng điện. Kết quả này khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng SVC trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng SVC trong mạng điện Việt Nam

Việc áp dụng SVC trong mạng điện phân phối thực tế tại Việt Nam đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện chất lượng điện áp và giảm thiểu tổn thất công suất, góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Cải thiện chất lượng điện áp bằng ứng dụng SVC là một giải pháp hiệu quả và cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực này sẽ tiếp tục đóng góp vào sự ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu SVC trong tương lai

Nghiên cứu về SVC sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm ra các giải pháp tối ưu hơn cho việc cải thiện chất lượng điện áp. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hệ thống mà còn bảo vệ an toàn cho người tiêu dùng.

5.2. Đề xuất hướng phát triển công nghệ SVC

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực SVC, bao gồm việc áp dụng các thuật toán tối ưu hóa để nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị trong các điều kiện khác nhau.