Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nâng cao khả năng điều khiển thiết bị bù SVC với bộ điều khiển CANFIS

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu nâng cao khả năng điều khiển thiết bị bù SVC bằng bộ điều khiển Canfis, mang lại hiệu quả tối ưu.

• Tác giả: Nguyễn Chí Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Mi Sa
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nâng Cao Khả Năng Điều Khiển Của Thiết Bị Bù SVC Bằng Bộ Điều Khiển CANFIS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
• 1.3. Các vấn đề nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN CANFIS
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CANFIS ĐIỀU KHIỂN SVC
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan

Đề tài "Nâng cao khả năng điều khiển thiết bị bù SVC bằng bộ điều khiển CANFIS" được thực hiện nhằm tìm hiểu và ứng dụng thuật toán CANFIS trong việc điều khiển thiết bị bù SVC. Thiết bị bù SVC đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định điện áp cho hệ thống điện. Việc áp dụng bộ điều khiển CANFIS giúp nâng cao hiệu suất điều khiển, từ đó cải thiện khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC. Hệ thống điện hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc duy trì ổn định điện áp và giảm tổn thất điện năng. Việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như CANFIS là cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống điện hiện nay đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc duy trì ổn định điện áp và giảm tổn thất điện năng. Thiết bị bù SVC là một trong những giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng điện năng. Tuy nhiên, việc điều khiển thiết bị này cần phải được nâng cao để đáp ứng nhanh chóng với các thay đổi trong nhu cầu công suất. Bộ điều khiển CANFIS, với khả năng điều khiển tự động và thông minh, có thể giúp cải thiện khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng thuật toán CANFIS để nâng cao khả năng điều khiển thiết bị bù SVC. Nhiệm vụ cụ thể bao gồm tìm hiểu về thuật toán CANFIS, mô phỏng hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus kết hợp với thiết bị SVC, và mô phỏng ứng dụng thuật toán CANFIS trong điều khiển SVC. Việc thực hiện các nhiệm vụ này sẽ giúp đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển CANFIS trong việc cải thiện khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC.

II. Cơ sở lý thuyết

Thiết bị bù SVC là một phần quan trọng trong hệ thống điện, giúp điều chỉnh điện áp và cải thiện độ ổn định của hệ thống. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SVC cho phép nó điều chỉnh công suất phản kháng một cách linh hoạt. Việc sử dụng bộ điều khiển CANFIS trong điều khiển SVC sẽ giúp tối ưu hóa quá trình điều chỉnh điện áp, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ điều khiển thông minh có thể cải thiện đáng kể khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC.

2.1. Giới thiệu về SVC

SVC (Static Var Compensator) là thiết bị bù tĩnh được sử dụng để điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. SVC hoạt động bằng cách cung cấp hoặc hấp thụ công suất phản kháng, giúp duy trì điện áp ổn định trong hệ thống. Cấu tạo của SVC bao gồm các tụ điện và cuộn kháng, được điều khiển bởi các thiết bị điện tử công suất. Việc sử dụng SVC trong hệ thống điện giúp cải thiện chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất điện năng.

2.2. Bộ điều khiển CANFIS

Bộ điều khiển CANFIS (Cognitive ANFIS) là một công nghệ điều khiển thông minh, kết hợp giữa mạng nơron và lý thuyết mờ. CANFIS có khả năng học hỏi và điều chỉnh theo thời gian thực, giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển thiết bị bù SVC. Việc áp dụng CANFIS trong điều khiển SVC sẽ giúp nâng cao khả năng điều khiển, từ đó cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.

III. Ứng dụng CANFIS điều khiển SVC

Việc ứng dụng bộ điều khiển CANFIS trong điều khiển thiết bị bù SVC đã được thực hiện thông qua mô phỏng trên phần mềm Matlab. Mô hình hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus được sử dụng để đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển CANFIS. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng CANFIS giúp cải thiện đáng kể khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC, từ đó nâng cao độ ổn định điện áp và giảm thiểu tổn thất điện năng trong hệ thống.

3.1. Mô phỏng hệ thống điện

Mô phỏng hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus cho phép đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển CANFIS trong điều khiển thiết bị bù SVC. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng CANFIS giúp cải thiện khả năng điều khiển, từ đó nâng cao độ ổn định điện áp trong hệ thống. Các thông số điện áp tại các nút trong hệ thống được điều chỉnh một cách linh hoạt, giúp duy trì điện áp ổn định ngay cả khi có sự thay đổi đột ngột trong nhu cầu công suất.

3.2. Kết quả và đánh giá

Kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng bộ điều khiển CANFIS có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng một cách hiệu quả, giúp duy trì điện áp ổn định trong hệ thống điện. Việc áp dụng CANFIS không chỉ nâng cao khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC mà còn giúp giảm thiểu tổn thất điện năng. Điều này cho thấy rằng CANFIS là một giải pháp tiềm năng trong việc cải thiện chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống điện xoay chiều hiện nay đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Theo báo cáo của ngành điện lực Việt Nam, tổng công suất tổn thất trong hệ thống điện dao động khoảng 10-15%, trong đó tổn thất trên đường dây truyền tải chiếm từ 3-5%. Việc giảm tổn thất điện năng không chỉ giúp hạ giá thành điện mà còn thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững. Tuy nhiên, hệ thống điện hiện tại vẫn gặp nhiều thách thức về ổn định điện áp và khả năng truyền tải công suất, đặc biệt khi nhu cầu tiêu thụ điện thay đổi đột ngột.

Đề tài "Nâng cao khả năng điều khiển của thiết bị bù SVC bằng bộ điều khiển CANFIS" tập trung nghiên cứu ứng dụng thuật toán CANFIS trong điều khiển thiết bị bù công suất phản kháng SVC nhằm nâng cao ổn định điện áp và cải thiện chất lượng điện năng cho hệ thống điện. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian một năm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, với mô hình hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus kết hợp thiết bị SVC được mô phỏng trên phần mềm Matlab.

Mục tiêu chính của luận văn là phát triển bộ điều khiển CANFIS cho thiết bị SVC để điều chỉnh công suất phản kháng một cách nhanh nhạy và chính xác, từ đó giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ ổn định điện áp và khả năng truyền tải điện năng trên lưới. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ điều khiển thông minh vào hệ thống điện Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các khu vực có tải biến động lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nền tảng lý thuyết chính: thiết bị bù công suất phản kháng SVC (Static VAR Compensator) và bộ điều khiển CANFIS (Adaptive Neural Fuzzy Inference System).

• Thiết bị bù SVC: Là hệ thống tụ bù tĩnh có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng liên tục thông qua các thành phần như cuộn kháng điều khiển thyristor (TCR), bộ tụ điện điều khiển thyristor (TSC) và cuộn kháng đóng cắt thyristor (TSR). SVC giúp ổn định điện áp tại các nút lưới điện bằng cách bơm hoặc hút công suất phản kháng nhanh chóng, đáp ứng biến động tải trong hệ thống. Đặc tính làm việc của SVC được mô tả qua đặc tính V-I, trong đó điện áp nút được giữ ổn định nhờ điều chỉnh công suất phản kháng trong phạm vi Qmin đến Qmax.

• Bộ điều khiển CANFIS: Là hệ thống kết hợp mạng nơ-ron nhân tạo và logic mờ, có khả năng học và thích nghi để xấp xỉ các hàm phi tuyến phức tạp. CANFIS gồm năm lớp: lớp đầu vào (fuzzification), lớp mờ hóa (fuzzy AND), lớp chuẩn hóa, lớp tham số tuyến tính và lớp đầu ra. Thuật toán huấn luyện sử dụng phương pháp lan truyền ngược lỗi kết hợp với thuật toán bình phương nhỏ nhất đệ quy để cập nhật các tham số tiền đề và tham số tuyến tính, giúp bộ điều khiển thích nghi với các điều kiện vận hành thay đổi của hệ thống điện.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm: công suất phản kháng, đặc tính điều khiển điện áp của SVC, và thuật toán huấn luyện mạng CANFIS.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng trên phần mềm Matlab với mô hình hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus kết hợp thiết bị SVC. Cỡ mẫu mô phỏng bao gồm toàn bộ các nút và đường dây trong hệ thống 14-bus, được lựa chọn vì tính đại diện và phổ biến trong nghiên cứu hệ thống điện.

Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng toàn bộ hệ thống với các kịch bản tải khác nhau nhằm đánh giá hiệu quả điều khiển của bộ CANFIS so với các phương pháp truyền thống. Phân tích dữ liệu dựa trên các chỉ số điện áp tại các nút, công suất phản kháng bù, và tổn thất điện năng.

Timeline nghiên cứu kéo dài một năm, bao gồm các bước: tìm hiểu lý thuyết SVC và CANFIS, xây dựng mô hình mô phỏng trên Matlab, huấn luyện bộ điều khiển CANFIS, thực hiện các kịch bản mô phỏng, phân tích kết quả và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả điều khiển điện áp của SVC với bộ điều khiển CANFIS: Mô phỏng cho thấy điện áp tại các nút trong hệ thống được duy trì ổn định hơn khi sử dụng bộ điều khiển CANFIS. Ví dụ, điện áp tại nút 13 được giữ trong khoảng 0.98-1.02 pu, giảm biến động so với trường hợp không có SVC hoặc SVC điều khiển truyền thống, nơi điện áp dao động từ 0.92 đến 1.05 pu.

2. Tăng khả năng bù công suất phản kháng: Bộ điều khiển CANFIS giúp SVC điều chỉnh công suất phản kháng nhanh và chính xác hơn, với thời gian phản hồi dưới 40 ms, đáp ứng kịp thời các biến động tải đột ngột. Công suất phản kháng bù được duy trì trong phạm vi Qmin đến Qmax, giúp giảm hiện tượng quá tải và sụt áp trên đường dây.

3. Giảm tổn thất điện năng trên lưới: So sánh tổn thất điện năng trong các kịch bản mô phỏng cho thấy tổn thất giảm khoảng 3-5% khi sử dụng bộ điều khiển CANFIS cho SVC, so với trường hợp không có điều khiển hoặc điều khiển truyền thống. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế vận hành hệ thống điện.

4. Ổn định hệ thống điện trong các tình huống sự cố: Trong các kịch bản mất tải hoặc ngắn mạch, bộ điều khiển CANFIS giúp SVC duy trì điện áp ổn định và giảm dao động tần số, cải thiện độ ổn định quá độ của hệ thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các kết quả tích cực trên là do bộ điều khiển CANFIS kết hợp ưu điểm của mạng nơ-ron trong học và thích nghi với khả năng xử lý logic mờ, giúp điều chỉnh góc mở thyristor của SVC một cách linh hoạt và chính xác. So với các phương pháp điều khiển truyền thống, CANFIS giảm thiểu sai số điều khiển và tăng tốc độ phản hồi.

Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo trong điều khiển thiết bị FACTS, đồng thời khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng CANFIS trong điều khiển SVC tại hệ thống điện Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ điện áp tại các nút trước và sau khi lắp đặt SVC, bảng so sánh tổn thất điện năng và thời gian phản hồi của bộ điều khiển, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai bộ điều khiển CANFIS cho các thiết bị SVC trong hệ thống điện thực tế: Khuyến nghị các đơn vị vận hành lưới điện áp dụng bộ điều khiển CANFIS để nâng cao ổn định điện áp và giảm tổn thất điện năng, ưu tiên các khu vực có tải biến động lớn. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm.

2. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng CANFIS cho các thiết bị FACTS khác: Nghiên cứu áp dụng bộ điều khiển CANFIS cho các thiết bị như STATCOM, TCSC nhằm tối ưu hóa điều khiển công suất phản kháng và nâng cao khả năng truyền tải điện. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và trường đại học.

3. Phát triển phần mềm mô phỏng và huấn luyện bộ điều khiển CANFIS tích hợp trong hệ thống SCADA: Tích hợp bộ điều khiển vào hệ thống giám sát và điều khiển từ xa để nâng cao khả năng vận hành tự động và phản ứng nhanh với sự cố. Thời gian triển khai 2-3 năm, do các công ty công nghệ và điện lực phối hợp thực hiện.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật vận hành hệ thống điện: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ điều khiển thông minh, CANFIS và thiết bị FACTS nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn. Chủ thể thực hiện là các trường đại học và trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia vận hành hệ thống điện: Nghiên cứu giúp nâng cao kiến thức về điều khiển thiết bị bù công suất phản kháng và ứng dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo trong thực tế vận hành.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo quý giá về mô hình hóa, mô phỏng hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus và ứng dụng mạng nơ-ron mờ trong điều khiển.

3. Các đơn vị quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách phát triển hệ thống điện thông minh, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy cung cấp điện.

4. Các công ty công nghệ và phát triển phần mềm điều khiển hệ thống điện: Tham khảo để phát triển các giải pháp điều khiển thông minh tích hợp trong hệ thống SCADA và thiết bị FACTS.

Câu hỏi thường gặp

1. Bộ điều khiển CANFIS là gì và có ưu điểm gì so với điều khiển truyền thống?
   CANFIS là hệ thống kết hợp mạng nơ-ron và logic mờ, có khả năng học và thích nghi với các điều kiện vận hành thay đổi. Ưu điểm là điều khiển chính xác, phản hồi nhanh và khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến phức tạp, vượt trội hơn các bộ điều khiển PID truyền thống.

2. Thiết bị SVC hoạt động như thế nào trong hệ thống điện?
   SVC điều chỉnh công suất phản kháng bằng cách thay đổi điện kháng đẳng trị thông qua các thyristor, giúp ổn định điện áp tại các nút lưới điện, giảm dao động và tăng khả năng truyền tải điện năng.

3. Mô hình IEEE 14-bus được sử dụng trong nghiên cứu có ý nghĩa gì?
   Mô hình IEEE 14-bus là mô hình chuẩn được sử dụng rộng rãi để mô phỏng và phân tích hệ thống điện, giúp đánh giá hiệu quả các giải pháp điều khiển trong môi trường mô phỏng có tính đại diện cao.

4. Làm thế nào để bộ điều khiển CANFIS được huấn luyện và cập nhật tham số?
   CANFIS sử dụng thuật toán lan truyền ngược lỗi kết hợp với phương pháp bình phương nhỏ nhất đệ quy để cập nhật các tham số tiền đề và tuyến tính dựa trên dữ liệu đầu vào-đầu ra, giúp bộ điều khiển thích nghi với điều kiện vận hành thực tế.

5. Ứng dụng của nghiên cứu này trong thực tế vận hành hệ thống điện Việt Nam ra sao?
   Nghiên cứu cung cấp giải pháp điều khiển thông minh cho thiết bị SVC, giúp nâng cao ổn định điện áp, giảm tổn thất điện năng và tăng khả năng truyền tải, phù hợp với đặc điểm vận hành và phát triển hệ thống điện Việt Nam hiện nay.

Kết luận

• Bộ điều khiển CANFIS nâng cao hiệu quả điều khiển thiết bị bù SVC, giúp ổn định điện áp và giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện chuẩn IEEE 14-bus.
• Mô phỏng trên Matlab chứng minh khả năng phản hồi nhanh, chính xác và thích nghi với biến động tải của bộ điều khiển CANFIS.
• Giải pháp đề xuất phù hợp với yêu cầu vận hành hệ thống điện Việt Nam, góp phần nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
• Đề xuất mở rộng ứng dụng CANFIS cho các thiết bị FACTS khác và tích hợp trong hệ thống SCADA để tối ưu hóa vận hành.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thực tế, đào tạo nhân lực và phát triển phần mềm điều khiển tích hợp, nhằm hiện thực hóa lợi ích nghiên cứu.

Quý độc giả và các đơn vị liên quan được khuyến khích nghiên cứu và áp dụng giải pháp để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện trong bối cảnh phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng các thuật toán trong trí tuệ nhân tạo để tính toán tối ƣu hóa cho hệ thống điện, đặc biệt là sử dụng các thiết bị phát nguồn công suất phản kháng cho hệ thống lƣới điện nhằm đảm bảo ổn định điện áp cho hệ thống. Tuy nhiên, việc đánh giá lựa chọn thiết bị phát công suất nào hợp lý, cũng nhƣ dung lƣợng bù tối ƣu trong phân tích ở chế độ xác lập, quá độ là chƣa đƣợc quan tâm sâu sắc. Theo thực tế hiện nay, hệ thống điện chúng ta đang sử dụng là hệ thống điện xoay chiều. Hệ thống điện xoay chiều là một hệ thống điện phức tạp, gồm có các máy phát đồng bộ, đƣờng dây truyền tải, máy biến áp, các thiết bị bù và các phụ tải…và đƣợc chia thành ba khâu: sản xuất, truyền tải và phân phối.

Một hệ thống điện xoay chiều hoạt động cơ bản phải thỏa các yêu cầu sau: - Các máy phát điện làm việc trong chế độ đồng bộ. - Điện áp vận hành nằm trong giới hạn cho phép theo qui định. - Tần số vận hành nằm trong giới hạn cho phép theo qui định. - Các phụ tải phải đƣợc cung cấp nguồn điện đầy đủ.

- Các đƣờng dây phải đƣợc vận hành ở điều kiện bình thƣờng không bị quá tải. Trong hệ thống điện, công suất truyền tải trên các đƣờng dây phụ thuộc vào tổng trở đƣờng dây, điện áp và góc truyền tải giữa điểm đầu và điểm cuối của đƣờng dây, những đại lƣợng này giới hạn công suất truyền tải trên đƣờng dây. Vì vậy, khả năng truyền tải công suất của đƣờng dây đƣợc cải thiện đáng kể bằng việc tăng công suất phản kháng ở phía phụ tải, lắp cuộn kháng bù ngang (mắc song 1 Luan van song), tụ điện bù dọc (mắc nối tiếp) vào đƣờng dây để điều khiển điện áp dọc theo chiều dài đƣờng dây. Để nâng cao chất lƣợng điện áp và ổn định điện áp cho hệ thống điện Việt Nam, hiện tại đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng.

Tuy nhiên, các thiết bị bù đó vẫn chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu về phản ứng nhanh nhạy khi hệ thống có sự thay đổi đột ngột về nhu cầu công suất phản kháng. Để điều khiển cho các thiết bị điện một các hiệu quả thì các thuật toán thông minh thƣờng đƣợc áp dụng. Trong đó thuật toán CANFIS là một trong các thuật toán trong trí tuệ nhân tạo đƣợc ứng dụng để giải các bài toán về nâng cao ổn định cho hệ thống điện. Trong thực tế, do tính chất tiêu thụ điện ở từng thời điểm luôn khác nhau, cho nên trình trạng vận chuyển công suất trên các đƣờng dây truyền tải cũng khác nhau, có thể tại một thời điểm trên hệ thống sẽ có những đƣờng dây bị quá tải trong khi các đƣờng dây khác thì non tải và ngƣợc lại.

Với đà phát triển công nghiệp hóa nhƣ hiện nay, đòi hỏi nhu cầu truyền tải để đáp ứng cho các phụ tải ngày càng cao và hiện nay đƣờng dây truyền tải cao áp luôn đặt trong trình trạng báo động về giới hạn vật lý của chúng nhƣ là quá tải đƣờng dây, những hiện tƣợng nhiễu hệ thống nhƣ là hiện tƣợng dao động tần số, điện áp…. Nhằm tăng khả năng truyền tải điện năng trên hệ thống điện, khắc phục những nhƣợc điểm nêu trên. Chúng ta có thể kết hợp giữa thuật toán CANFIS và thiết bị FACTS để nâng cao chất lƣợng điện năng và giảm đi các tổn thất công suất, giảm tổn thất điện áp của hệ thống. Hệ thống điện là một hệ thống hoàn thiện từ khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.

Các khâu này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và cùng quyết định đến chất lƣợng điện năng cũng nhƣ độ tin cậy cung cấp điện của toàn hệ thống. 2 Luan van Theo thống kê của Tập đoàn Điện lực Việt Nam thì tổng công suất tổn thất là 10 – 15% điện năng sản xuất ra, trong đó tổn hao trên đƣờng dây từ 3 – 5%. Vì vậy lƣợng điện tổn thất trên đƣờng dây phân phối có giá trị lớn so với tổng tổn thất điện năng. Qua thống kê trên ta thấy rằng việc giảm tổn thất cho mạng phân phối là việc làm rất có ý nghĩa, vì chỉ cần giảm đi 1% tổn thất điện năng thì cũng có giá trị rất lớn.

Việc giảm tổn thất điện năng góp phần làm giá thành điện năng hạ và dẫn đến hạ giá thành các sản phẩm khác có sử dụng điện để sản xuất ra sản phẩm đó và thúc đẩy kinh tế phát triển, nhu cầu phục vụ dân sinh ngày càng cao. Tuy nhiên không phải việc giảm đƣợc tối thiểu tổn thất điện năng không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với việc đạt đƣợc kết quả cao trong việc vận hành kinh tế mạng phân phối. Nó tùy thuộc vào các đặc điểm riêng của hệ thống mạng phân phối đó. Nhƣ vậy, giảm tổn thất điện năng trong mạng phân phối là một phần của bài toán chung nâng cao tính kinh tế trong vận hành mạng phân phối.

Kinh nghiệm vận hành hệ thống điện của các điện lực trên Thế giới cũng nhƣ của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cho thấy rằng chất lƣợng của khâu phân phối điện có ảnh hƣởng lớn trong việc quyết định đến chất lƣợng điện năng cũng nhƣ độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng. Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu về điện năng càng lớn. Do đó, yêu cầu về chất lƣợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện càng cao. Nếu các yêu cầu này không đƣợc đảm bảo sẽ gây ra thiệt hại lớn về kinh tế cho cả bên bán điện và bên tiêu thụ điện, thậm chí còn có thể ảnh hƣởng đến an ninh quốc gia và tính mạng con ngƣời.

Để tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện có thể thực hiện bằng các biện pháp cụ thể nhƣ: thay thế các thiết bị cũ bằng các thiết bị mới tin cậy hơn, có đƣờng dây dự phòng, có nguồn thay thế nhƣ máy phát. Các biện pháp này tuy đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao nhƣng yêu cầu vốn đầu tƣ lớn, chỉ thích hợp áp dụng cho các phụ tải quan trọng không đƣợc phép mất điện. Trong thực tế để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, lƣới phân phối thƣờng sử dụng cấu trúc mạch vòng nhƣng vận hở. Điểm mở của mạch vòng đƣợc tính toán và lựa chọn sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện áp trên lƣới là nhỏ nhất.

Do đó không những nâng cao đƣợc độ tin cậy 3 Luan van cung cấp điện mà chất lƣợng điện năng cung cấp cho khách hàng cũng đƣợc đảm bảo là tốt nhất. Tƣơng tự nhƣ vậy, việc nâng cao chất lƣợng điện năng cũng có thể thực hiện bằng nhiều biện pháp hiệu quả nhƣng yêu cầu vốn đầu tƣ lớn: nâng cao điện áp vận hành của lƣới điện, tăng tiết diện dây dẫn, bù kinh tế trên lƣới điện, cải thiện cấu trúc và vật liệu để sản xuất các thiết bị điện có tổn thất nhỏ. Trong mạng phân phối điện, tải trên mạng phân phối điện ngày càng tăng nhƣng sự gia tăng tải phải nằm trong giới hạn cho phép, trong khi đó cấu trúc của mạng lại không thay đổi. Từ đó sẽ làm cho tổn thất của mạng phân phối điện tăng lên nếu cấu trúc mạng vẫn giữ nguyên.

Muốn giảm tổn thất ngƣời ta sẽ dùng các phƣơng pháp nhƣ: đặt tụ bù tại các vị trí thích hợp, cải tạo lại lƣới điện… nhƣng nếu làm nhƣ thế sẽ đòi hỏi phải cần đầu tƣ rất nhiều mà hiệu quả giảm tổn thất điện năng lại không đáng kể. Vì vậy, để nâng cao chất lƣợng điện năng trong hệ thống điện, ta có thể bù công suất phản kháng cho hệ thống để giảm tổn hao công suất và tổn thất điện áp nằm trong phạm vi cho phép.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc Hệ thống lƣới điện truyền tải quốc gia cơ bản đáp ứng đƣợc các yêu cầu truyền tải điện năng từ các nhà máy điện cho các phụ tải, đảm bảo cung cấp điện phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và nhằm giảm tổn thất điện năng do truyền tải. Trong hệ thống điện công suất truyền tải trên các đƣờng dây phụ thuộc vào tổng trở đƣờng dây, điện áp và góc truyền tải giữa điểm đầu và điểm cuối của đƣờng dây, những đại lƣợng này giới hạn công suất truyền tải trên đƣờng dây. Vì vậy, khả năng truyền tải công suất của đƣờng dây đƣợc cải thiện đáng kể bằng việc tăng công suất phản kháng ở phía phụ tải, lắp cuộn kháng bù ngang ( mắc song song), tụ điện bù dọc ( mắc nối tiếp) vào đƣờng dây để điều khiển điện áp dọc theo chiều dài đƣờng dây.

4 Luan van Để nâng cao chất lƣợng điện áp và ổn định điện áp cho hệ thống điện Việt Nam, hiện nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, các thiết bị bù đó vẫn chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu về phản ứng nhanh nhạy khi hệ thống có sụ thay đổi đột ngột về nhu cầu công suất phản kháng. Vì thế, Các thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh hoạt – FACTS ( FLEXIBLE AC TRANSMISSION ) đã ra đời và đáp ứng đƣợc các yêu cầu về độ phản ứng nhanh nhạy cũng nhƣ dung lƣợng bù tối ƣu cho hệ thống trong mọi chế độ làm việc. Ngoài ra, FACTS còn dùng để nâng cao khả năng điều khiển hệ thống điện và tăng khả năng truyền tải công suất trên đƣờng dây.

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, công nghệ chế tạo các linh kiện điện tử công suất lớn và kỹ thuật đo lƣờng điều khiển trong hệ thống điện. Các thiết bị bù dùng thyristor sử dụng rất nhiều để điều khiển toàn hệ thống, đƣợc nghiên cứu và ứng dụng ở một số nƣớc có trình độ công nghệ tiên tiến trên thế giới nhƣ: Mỹ, Canada, Brasil…., là những nƣớc tiên phong trong việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ FACTS vào lƣới điện truyền tải đem lại lợi ích to lớn.