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. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Kiều Trƣờng Sơn iii 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 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 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 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 2.1 Tổng quan về thiết bị FACTS.2 Mô hình tĩnh các thiết bị FACTS.3 Giải tích hệ thống phân phối có thiết bị FACTS. MÔ HÌNH CỦA THIẾT BỊ FACTS TCVR VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC.1 Mô hình của thiết bị FACTS TCVR.2 Nguyên lý làm việc của TCVR. MÔ HÌNH DÒNG CÔNG SUẤT LFB (LINE FLOW BASED) MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HÌNH TIA KHI CHƢA ĐẶT TCVR.1 Phân bố công suất trong hệ thống điện.2 Mô hình dòng công suất (LFB) mạng điện phân phối hình tia.3 Đồ thị của mạng phân phối hình tia.4 Giải thuật phƣơng pháp LFB.
30 vii 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.2 Thuật toán LFB với thiết bị FACTS.3 Kết quả kiểm tra.4 Giải thuật LFB với thiết bị FACTS (TCVR). KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 43 6.1 Hệ thống mạng điện 1.2 Hệ thống mạng điện 2.3 Áp dụng cho dạng mẫu và so sánh với phƣơng pháp Newton Raphson quy ƣớc.4 Thiết kế đƣờng dây chính và đƣờng dây nhánh có phụ tải tăng dần. KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System).
LFB (Line Flow Based) BFS (Breadth First Search) D-LFB (Decoupled Line Flow Based) ix DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 5.1: So sánh thời gian tính toán sự hội tụ.2: So sánh độ chính xác dựa vào phƣơng pháp AC.4: Tổng hợp các loại FACTS và lắp đặt trên 13 phát tuyến theo IEEE.6: Xác định số nút bằng BFS và giá trị gốc.7: Cài đặt thiết bị và định vị trí. 38 x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 3.1: Tổng hợp các thông số trên đƣờng dây với thiết bị FACTS.2: TCVR loại dựa trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đƣa thêm điện áp vào đƣờng dây.3: Cải thiện biên độ điện áp trong nút thứ 7 của IEEE - 14 nút hệ thống sử dụng TCVR.4: Cải thiện biên độ điện áp trong nút thứ 7 của IEEE - 30 nút hệ thống sử dụng TCVR.5: Cải thiện biên độ điện áp kết hợp giữa SVC và TCVR.6: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh chƣa đặt TCVR.7: Mạng điện hình tia 5 nút, 4 nhánh đặt TCVR.8: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.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.1: IEEE với 13 phát tuyến.2: Mô hình của IEEE với 13 nút.3: Mạng hình tia BFS tối ƣu của IEEE 13 nút phát tuyến.4: Lƣu đồ thuật toán LFB.3: Điện áp đặc trƣng trƣớc và sau cài đặt FACTS trên IEEE 13 nút.5: IEEE 34 nút phát tuyến.8: Sự so sánh về tầm ảnh hƣởng của thiết bị FACTS với điện áp đặc trƣng.9: Lƣu đồ thuật toán LFB khi có TCVR.1: Điện áp trên đƣờng dây ban đầu.2: Điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần.3: Điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần có đặt máy điều áp.4: Biểu đồ điện áp trên đƣờng dây khi phụ tải tăng 2 lần trƣớc và sau khi đặt máy điều áp.5: Biểu đồ mức điện áp tại các nút khi sử dụng phƣơng pháp LFB và phƣơng pháp NR (Newton Raphson).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).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).8: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.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.12: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.13: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.14: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.15 Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.16: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.17: Đƣờng dây chính và đƣờng dây nhánh có phụ tải tăng dần.18: Biểu đồ mức điện áp tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.19: Biểu đồ tổn thất công suất tác dụng P tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR.20: Biểu đồ tổn thất công suất phản kháng Q tại các nút trƣớc và sau khi có thiết bị FACTS TCVR. 61 xiii 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.