Nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất trong hệ thống điện sử dụng thiết bị SVeC

Nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất trong hệ thống điện với thiết bị svec, luận văn thạc sĩ cung cấp giải pháp hiệu quả.

• Tác giả: Huỳnh Hoàng Huynh
• Người hướng dẫn: TS. Trương Đình Nhơn
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Nâng Cao Ổn Định Dao Động Công Suất Trong Hệ Thống Điện Sử Dụng Thiết Bị SVeC
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. TỔNG QUAN THIẾT BỊ FACTS VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS. CÔNG NGHỆ FACTS. LÝ THUYẾT VỀ FACTS. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ FACTS. ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN. BỘ BÙ CÔNG SUẤT VAR TĨNH – SVC. BỘ BÙ ĐỒNG BỘ TĨNH – STATCOM. BỘ BÙ NỐI TIẾP ĐỒNG BỘ TĨNH – SSSC. BỘ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR – TCSC. BỘ ĐIỀU KHIỂN DÒNG CÔNG SUẤT HỢP NHẤT – UPFC
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ NƠRON MỜ (ANFIS). TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỜ. CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN MỜ. TỔNG QUAN VỀ MẠNG NƠRON. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG NƠRON NHÂN TẠO. CẤU TRÚC MẠNG NƠRON NHÂN TẠO. MÔ HÌNH NƠRON. CẤU TRÚC MẠNG. SỰ KẾT HỢP GIỮA MẠNG NƠRON VÀ LOGIC MỜ. VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN. SỰ KẾT HỢP GIỮA MẠNG NƠRON VÀ LOGIC MỜ. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG NƠRON MỜ TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI. SO SÁNH ĐÁNH GIÁ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRAO LƯU CÔNG SUẤT TRONG VIỆC BÙ NỐI TIẾP SỬ DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-LINK & AC-LINK
• 4. CHƯƠNG 4: BÙ NỐI TIẾP. CÁC BỘ BÙ ĐIỂN HÌNH. BỘ BÙ NỐI TIẾP DC-LINK. BỘ BÙ NỐI TIẾP AC-LINK. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG. ĐÁNH GIÁ THỰC HIỆN KẾT QUẢ BAN ĐẦU. CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG. CÁC CÂN NHẮC VỀ THIẾT KẾ. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐỘNG. MÔ HÌNH ĐỘNG. CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN. VỀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN. ĐÁP ỨNG THAY ĐỔI CÔNG SUẤT. ĐÁP ỨNG KHI SỰ CỐ. TÍNH NĂNG ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ANFIS CHO SVEC ĐỂ ỔN ĐỊNH DAO ĐỘNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU. MÔ HÌNH THIẾT BỊ SVeC. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ CỐ NGẮN MẠCH TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN. TIÊU CHÍ ĐIỆN ÁP THEO QUI ĐỊNH CỦA BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆT NAM. DÒNG NGẮN MẠCH VÀ THỜI GIAN LOẠI TRỪ NGẮN MẠCH THEO QUI ĐỊNH CỦA BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆT NAM. MÔ PHỎNG THIẾT BỊ SVeC VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN ANFIS TRÊN MATLAB. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất

Nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất trong hệ thống điện là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điện. Đặc biệt, việc sử dụng thiết bị SVeC đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện. Hệ thống điện hiện đại ngày càng phức tạp, với nhiều nguồn phát điện khác nhau, do đó, việc duy trì ổn định công suất là một thách thức lớn. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

1.1. Tầm quan trọng của ổn định dao động công suất

Ổn định dao động công suất là yếu tố quyết định trong việc duy trì hoạt động liên tục của hệ thống điện. Khi có sự cố xảy ra, nếu không có biện pháp ổn định kịp thời, hệ thống có thể gặp phải tình trạng mất điện hoặc hư hỏng thiết bị. Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ mới như SVeC giúp cải thiện khả năng phản ứng của hệ thống trước các biến động.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định dao động công suất

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến ổn định dao động công suất trong hệ thống điện, bao gồm: cấu trúc hệ thống, loại thiết bị sử dụng, và điều kiện vận hành. Việc phân tích các yếu tố này giúp xác định các giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu suất và độ ổn định của hệ thống.

II. Vấn đề và thách thức trong ổn định dao động công suất

Hệ thống điện hiện nay đối mặt với nhiều thách thức trong việc duy trì ổn định dao động công suất. Sự gia tăng nhu cầu điện năng, sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo, và các yếu tố môi trường đều có thể gây ra dao động công suất. Những thách thức này đòi hỏi các giải pháp công nghệ tiên tiến để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

2.1. Tác động của nguồn năng lượng tái tạo

Nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời có tính không ổn định cao, điều này có thể gây ra dao động công suất lớn trong hệ thống điện. Việc tích hợp các nguồn này vào hệ thống đòi hỏi các giải pháp điều khiển hiệu quả để duy trì ổn định.

2.2. Các sự cố trong hệ thống điện

Các sự cố như ngắn mạch, mất điện đột ngột có thể gây ra dao động công suất nghiêm trọng. Việc phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

III. Phương pháp nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất

Để nâng cao ổn định dao động công suất, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Trong đó, việc sử dụng thiết bị SVeC kết hợp với các bộ điều khiển thông minh như ANFIS đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ ổn định mà còn tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

3.1. Thiết bị SVeC và nguyên lý hoạt động

Thiết bị SVeC hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển điện áp và dòng điện, giúp điều chỉnh công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện. Việc sử dụng thiết bị này cho phép cải thiện khả năng ổn định của hệ thống trong các tình huống khẩn cấp.

3.2. Bộ điều khiển ANFIS trong nghiên cứu

Bộ điều khiển ANFIS (Adaptive Neural Fuzzy Inference System) được áp dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển của thiết bị SVeC. ANFIS giúp cải thiện khả năng dự đoán và điều chỉnh công suất, từ đó nâng cao độ ổn định cho hệ thống điện.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về việc nâng cao ổn định dao động công suất đã được áp dụng trong nhiều dự án thực tiễn. Kết quả cho thấy việc sử dụng thiết bị SVeC kết hợp với bộ điều khiển ANFIS đã mang lại những cải thiện đáng kể về độ ổn định và hiệu suất của hệ thống điện. Các mô phỏng và thực nghiệm đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này.

4.1. Kết quả mô phỏng với thiết bị SVeC

Các mô phỏng được thực hiện trên phần mềm Matlab cho thấy thiết bị SVeC có khả năng cải thiện độ ổn định của hệ thống điện trong các tình huống khẩn cấp. Kết quả này khẳng định tính hiệu quả của thiết bị trong việc điều chỉnh công suất.

4.2. Ứng dụng trong các dự án thực tế

Nhiều dự án điện lớn đã áp dụng công nghệ SVeC và bộ điều khiển ANFIS, cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc duy trì ổn định công suất. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro cho hệ thống điện.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Nghiên cứu nâng cao ổn định dao động công suất trong hệ thống điện sử dụng thiết bị SVeC đã mở ra nhiều triển vọng mới cho ngành điện. Các kết quả đạt được cho thấy tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hệ thống điện.

5.1. Tầm nhìn tương lai cho hệ thống điện

Hệ thống điện trong tương lai sẽ cần phải tích hợp nhiều công nghệ mới để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả. Việc nghiên cứu và phát triển các thiết bị như SVeC sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các giải pháp công nghệ mới, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển thông minh và tự động hóa. Những nghiên cứu này sẽ giúp nâng cao khả năng ổn định và hiệu suất của hệ thống điện trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và công nghiệp hóa hiện nay, nhu cầu tiêu thụ điện năng tại Việt Nam tăng trưởng nhanh chóng, đòi hỏi hệ thống điện phải vận hành ổn định và hiệu quả. Theo ước tính, sự gia tăng công suất các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, phong điện và tuabin khí đốt đã làm phức tạp hóa việc đồng bộ và ổn định của hệ thống điện. Đặc biệt, dao động công suất trong hệ thống điện truyền tải có thể gây ra các sự cố nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nâng cao ổn định dao động công suất trong hệ thống điện sử dụng thiết bị bù vectơ nối tiếp SVeC (Series Vectorial Compensator), kết hợp với bộ điều khiển giảm dao động công suất (POD) dựa trên phương pháp mờ thích nghi ANFIS (Adaptive Neural Fuzzy Inference System). Nghiên cứu tập trung vào hệ thống máy phát điện đồng bộ nối với bus vô hạn (OMIB) và trang trại gió, mô phỏng trên phần mềm Matlab trong giai đoạn từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2017 tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện độ ổn định động của hệ thống điện, góp phần nâng cao chất lượng điện năng và khả năng vận hành an toàn, ổn định cho hệ thống truyền tải điện hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: công nghệ thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission Systems) và hệ thống điều khiển thông minh ANFIS. FACTS là hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng các thiết bị điện tử công suất để điều khiển điện áp, trở kháng và góc pha trên đường dây truyền tải, từ đó nâng cao khả năng truyền tải và ổn định hệ thống. Trong đó, thiết bị SVeC là một dạng bộ bù nối tiếp đồng bộ tĩnh, cho phép điều khiển điện áp và công suất truyền tải một cách chính xác và nhanh nhạy. Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: công suất tác dụng (P), công suất phản kháng (Q), điểm kết nối chung (PCC), bộ điều khiển giảm dao động công suất (POD), và các thiết bị FACTS như SVC, STATCOM, TCSC, UPFC.

Hệ thống điều khiển ANFIS kết hợp mạng nơron nhân tạo và logic mờ, tận dụng khả năng học và tối ưu hóa của mạng nơron cùng sự linh hoạt và khả năng mô hình hóa phi tuyến của logic mờ. Các khái niệm chính trong ANFIS gồm: mờ hóa, luật điều khiển mờ if-then, suy diễn mờ, giải mờ (rõ hoá) với các phương pháp như điểm trọng tâm, cực đại, và các luật hợp thành Max-min, Max-prod, Sum-min, Sum-prod.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ mô hình hệ thống điện OMIB kết nối với trang trại gió, mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink. Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình hệ thống điện với các thông số kỹ thuật cụ thể của máy phát, đường dây truyền tải và thiết bị SVeC. Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng sự cố ngắn mạch và dao động công suất trong hệ thống để đánh giá hiệu quả của thiết bị SVeC với bộ điều khiển ANFIS.

Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp mô phỏng động học hệ thống điện, đánh giá các chỉ số ổn định dao động công suất, điện áp tại điểm PCC, công suất trên đường dây và vận tốc góc rotor máy phát. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2017, bao gồm giai đoạn xây dựng mô hình, thiết kế bộ điều khiển ANFIS, thực hiện mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cải thiện độ ổn định dao động công suất: Thiết bị SVeC kết hợp bộ điều khiển ANFIS đã giảm đáng kể dao động công suất trong hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy dao động công suất giảm khoảng 30% so với hệ thống không sử dụng SVeC, đồng thời vận tốc góc rotor ổn định hơn với biên độ giảm 25%.

2. Ổn định điện áp tại điểm kết nối chung (PCC): Điện áp tại PCC duy trì ổn định trong giới hạn cho phép của Bộ Công Thương Việt Nam, với độ lệch điện áp giảm khoảng 15% khi sử dụng SVeC so với trường hợp không có thiết bị bù.

3. Tăng khả năng truyền tải công suất: Công suất truyền tải trên đường dây tăng lên khoảng 20% nhờ điều chỉnh điện áp và trở kháng hiệu quả của SVeC, giúp nâng cao khả năng vận hành của hệ thống điện trong điều kiện sự cố.

4. Hiệu quả của bộ điều khiển ANFIS: So sánh với bộ điều khiển PID truyền thống, ANFIS cho thấy khả năng thích nghi và giảm dao động tốt hơn, với thời gian đáp ứng nhanh hơn khoảng 10-15% trong các tình huống sự cố.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc cải thiện ổn định dao động công suất là do thiết bị SVeC có khả năng điều khiển điện áp và trở kháng một cách linh hoạt, giúp giảm thiểu các dao động không mong muốn trên đường dây truyền tải. Bộ điều khiển ANFIS tận dụng khả năng học và điều chỉnh tham số tự động, phù hợp với các hệ thống điện có tính phi tuyến và biến đổi liên tục.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng thiết bị FACTS và điều khiển thông minh trong nâng cao độ ổn định hệ thống điện. Việc duy trì điện áp ổn định tại PCC không chỉ đảm bảo chất lượng điện năng mà còn giảm thiểu tổn thất và nguy cơ sự cố lan rộng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh dao động công suất, điện áp PCC và công suất truyền tải giữa các trường hợp có và không có SVeC, cũng như bảng tổng hợp các chỉ số hiệu suất của bộ điều khiển ANFIS so với PID.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thiết bị SVeC trong các hệ thống điện có trang trại gió: Động tác lắp đặt thiết bị SVeC tại các điểm kết nối chung (PCC) nhằm nâng cao ổn định dao động công suất, mục tiêu giảm dao động ít nhất 25% trong vòng 12 tháng, do các công ty truyền tải điện thực hiện.

2. Phát triển bộ điều khiển ANFIS cho các thiết bị FACTS: Tăng cường nghiên cứu và ứng dụng bộ điều khiển mờ thích nghi ANFIS để thay thế các bộ điều khiển truyền thống, nhằm cải thiện khả năng thích ứng và giảm dao động, với kế hoạch hoàn thiện trong 18 tháng, do các viện nghiên cứu và trường đại học chủ trì.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành và bảo trì thiết bị FACTS và bộ điều khiển ANFIS cho kỹ sư vận hành hệ thống điện, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn, thực hiện trong 6 tháng, do các công ty điện lực phối hợp với các trung tâm đào tạo.

4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình vận hành: Ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình vận hành thiết bị SVeC và bộ điều khiển ANFIS phù hợp với quy định của Bộ Công Thương, nhằm đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả trong toàn hệ thống, hoàn thành trong 12 tháng, do cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức chuyên môn thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia vận hành hệ thống điện: Nghiên cứu giúp nâng cao kiến thức về thiết bị FACTS, đặc biệt là SVeC và bộ điều khiển ANFIS, áp dụng trong việc cải thiện ổn định hệ thống điện truyền tải.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo quan trọng cho các đề tài nghiên cứu về điều khiển hệ thống điện, công nghệ FACTS và trí tuệ nhân tạo trong điều khiển.

3. Các nhà hoạch định chính sách và quản lý ngành điện: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển hệ thống điện thông minh, nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện.

4. Các công ty sản xuất và cung cấp thiết bị điện tử công suất: Tham khảo để phát triển và cải tiến sản phẩm thiết bị bù công suất và bộ điều khiển thông minh phù hợp với yêu cầu thị trường và tiêu chuẩn kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị SVeC là gì và có vai trò như thế nào trong hệ thống điện?
   SVeC là bộ bù vectơ nối tiếp, điều khiển điện áp và trở kháng trên đường dây truyền tải, giúp ổn định dao động công suất và nâng cao khả năng truyền tải điện năng.

2. Bộ điều khiển ANFIS có ưu điểm gì so với bộ điều khiển truyền thống?
   ANFIS kết hợp mạng nơron và logic mờ, có khả năng học và thích nghi với các điều kiện thay đổi của hệ thống, giảm dao động nhanh và hiệu quả hơn bộ điều khiển PID truyền thống.

3. Mô hình nghiên cứu sử dụng phần mềm nào và tại sao?
   Mô hình được xây dựng và mô phỏng trên Matlab-Simulink do phần mềm này hỗ trợ mạnh mẽ trong mô phỏng hệ thống điện và điều khiển thông minh, cho phép đánh giá chính xác hiệu quả thiết bị và bộ điều khiển.

4. Thiết bị FACTS khác gì so với các thiết bị bù công suất truyền thống?
   FACTS sử dụng điện tử công suất để điều khiển linh hoạt và nhanh nhạy các thông số điện áp, trở kháng và góc pha, trong khi thiết bị truyền thống thường có thao tác cơ khí chậm và không linh hoạt.

5. Ứng dụng thực tế của nghiên cứu này trong hệ thống điện Việt Nam?
   Nghiên cứu giúp nâng cao độ ổn định và chất lượng điện năng trong hệ thống truyền tải có kết nối đa dạng nguồn phát như trang trại gió, góp phần giảm sự cố và tăng hiệu quả vận hành hệ thống điện quốc gia.

Kết luận

• Thiết bị SVeC kết hợp bộ điều khiển ANFIS hiệu quả trong việc nâng cao ổn định dao động công suất hệ thống điện OMIB kết nối trang trại gió.
• Mô phỏng trên Matlab cho thấy giảm dao động công suất khoảng 30%, cải thiện điện áp PCC và tăng khả năng truyền tải công suất.
• Bộ điều khiển ANFIS vượt trội hơn so với bộ điều khiển PID truyền thống về khả năng thích nghi và thời gian đáp ứng.
• Đề xuất triển khai thiết bị SVeC và phát triển bộ điều khiển ANFIS trong hệ thống điện Việt Nam nhằm nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện.
• Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật, đào tạo nhân lực và mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong các hệ thống điện phức tạp hơn.

Hành động ngay hôm nay để áp dụng công nghệ FACTS và điều khiển thông minh, góp phần xây dựng hệ thống điện hiện đại, ổn định và bền vững cho tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1.Tính cấp thiết của đề tài.Mục tiêu của đề tài.Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu.Tổng Quan Thiết Bị Facts Và Ứng Dụng Trong Hệ Thống Điện 4 2.Tổng quan về ứng dụng thiết bị FACTS.Công nghệ FACTS.Lý thuyết về FACTS.Phân loại thiết bị FACTS.Ứng dụng thiết bị FACTS trong hệ thống điện.Bộ bù công suất Var tĩnh –SVC.Bộ bù đồng bộ tĩnh –STATCOM.Bộ bù nối tiếp đồng bộ tĩnh –SSSC.Bộ bù dọc điều khiển bằng Thyristor –TCSC.Bộ điều khiển dòng công suất hợp nhất –UPFC. 19 vi Chương 3.Tổng Quan Về Hệ Nơron Mờ (Anfis).Tổng quan về điều khiển mờ.Cấu trúc của hệ điều khiển mờ.Tổng quan về mạng nơron.Lịch sử phát triển của mạng nơron nhân tạo.Cấu trúc mạng nơron nhân tạo.Mô hình nơron.Cấu trúc mạng.Sự kết hợp giữa mạng nơron và logic mờ.Vài nét về lịch sử phát triển.Sự kết hợp giữa mạng nơron và logic mờ.Các hệ thống điều khiển dùng nơron mờ trong nước và trên thế giới.So Sánh Đánh Giá Bộ Điều Khiển Trao Lưu Công Suất Trong Việc Bù Nối Tiếp Sử Dụng Bộ Chuyển Đổi Dc-Link & Ac-Link 51 4.Bù nối tiếp.Các bộ bù điển hình.Bộ bù nối tiếp DC-Link.Bộ bù nối tiếp AC-Link.Mô tả thí nghiệm hệ thống.Đánh giá thực hiện kết quả ban đầu.Các chế độ hoạt động.Các cân nhắc về thiết kế.Đánh giá khả năng động.Mô hình động.Cơ cấu điều khiển.Về thiết kế bộ điều khiển.Đáp ứng thay đổi công suất.Đáp ứng khi sự cố.Tính năng động của hệ thống.Thiết Kế Bộ Điều Khiển Anfis Cho Svec Để Ổn Định Dao Động Công Suất Trong Hệ Thống Điện 78 5.Cấu hình hệ thống điện đề xuất nghiên cứu.Mô hình thiết bị SVeC.Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch trên hệ thống điện.Tiêu chí điện áp theo qui định của Bộ công thương Việt Nam.Dòng ngắn mạch và thời gian loại trừ ngắn mạch theo qui định của Bộ công thương Việt Nam.Mô phỏng thiết bị SVeC và bộ điều khiển ANFIS trên Matlab.Kết quả mô phỏng hệ thống.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.Hướng phát triển của đề tài:. 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 103 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên gọi FACTS: Flexible ac transmission systems.

Hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt POD: Power oscillation damping – Giảm dao động công suất PCC: Point of common coupling – Điểm kết nối chung PSS: Power system stabilizer – Bộ ổn định công suất hệ thống PWM: Pulse width modulation – Bộ điều chế độ rộng xung TCSC: Thyristor-controlled series capacitor - Bộ bù dọc điều khiển Thyristor TCR: Thyristor-controlled reactor – Thyristor điều chỉnh điện kháng SVeC: Series vectorial compensator – Bộ bù véctơ nối tiếp SSSC: Series static synchronous compensator - Bộ bù nối tiếp đồng bộ tĩnh STATCOM: Shunt static synchronous compensator - Bộ bù đồng bộ tĩnh SVC: Static Var compensator – Bộ bù Var tĩnh UPFC: Unified powerflow cntroller - Bộ điều khiển dòng công suất hợp nhất VSC: Voltage-sourced converter – Bộ chuyển đổi điện áp nguồn DC: Direct current – Dòng điện một chiều AC: Alternating current – Dòng điện xoay chiều WF: Wind farm – Trang trại gió DFIG: Double feed generator - Máy phát nguồn kép D: Duty cycle – Chu kỳ thực hiện R: Resitance – Điện Trở I: Current – Dòng điện V: Voltage - Điện áp P: Power - Công suất tác dụng Q: Reactive power – Công suất phẩn kháng T: Moment – Mô men L: Reactor – Cuộn kháng ix C: Capacitor – Tụ điện TL: Transmition line – Đường dây tải điện ω: Omega – Vận tốc góc Vs: Voltage sending end – Điện áp điểm đầu Vr: Voltage receiving end – Điện áp điển cuối x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Đường dây không có tổn thất.2 Khi bù nối tiếp.3 Khi bù song song.4 Bộ SVC kết nối với hệ thống điện.5 Cấu tạo bộ TCR.6 Cấu tạo bộ TSC.7 Cấu tạo bộ lọc sóng hài.9 Sơ đồ kết nối bộ SVC với hệ thống điện.10 Giản đồ bộ STATCOM.11 Cấu trúc cơ bản của bộ VSC.12 Nguyên lý hoạt động của bộ STATCOM.13 Sơ đồ kết nối bộ STATCOM với hệ thống điện.14 Sơ đồ kết nối SSSC với hệ thống điện.15 Cấu trúc cơ bản của bộ TCSC.16 Sơ đồ kết nối UPFC với hệ thống.1 Các khối chức năng của bộ điều khiển mờ.2 Các hàm liên thuộc của một biến ngôn ngữ.3 Hàm liên thuộc vào-ra theo luật hợp thành Max-min.4 Hàm liên thuộc vào- ra theo luật hợp thành max-prod.5 Hàm liên thuộc vào-ra theo luật hợp thành sum-min.6 Hàm liên thuộc vào-ra theo luật hợp thành sum-prod.7 Giải mờ bằng nguyên tắc trung bình.8 Giải mờ bằng nguyên tắc cận trái.9 Giải mờ bằng nguyên tắc cận phải.10 Giải mờ bằng phương pháp điểm trọng tâm.11 So sánh các phƣơng pháp giải mờ.12 Mô hình 2 nơron sinh học .13 Mô hình nơron đơn giản .14 Mạng nơron 3 lớp .15 Mô hình nơron đơn giản .16 Nơron với R đầu vào .17 Ký hiệu nơron với R đầu vào .18 Cấu trúc mạng nơron 1 lớp .19 Ký hiệu mạng R đầu vào và S .20 Ký hiệu một lớp mạn .21 Cấu trúc mạng nơron 3 lớp .22 Ký hiệu tắt của mạng nơron 3 lớp .23 Cấu trúc huấn luyện mạng .24 Kiến trúc kiểu mẫu của một hệ nơron mờ .25 Mô hình hệ nơron mờ .26 Cấu trúc chung của hệ nơron mờ .27 Mô phỏng hệ thống điều khiển SVC dùng nơron mờ .28 Hệ thống hút tích hợp với cánh tay robot .29 Mô hình bộ điều khiển noron mờ .1 Sơ đồ điều khiển tiêu biểu.2 Cấu trúc bộ chuyển đổi. (a) SSSC: chuyển đổi ba pha ba cấp. (b) bộ điều [1] : đôi ném, đơn cực, ba pha vector chuyển mạch chuyển đổi khiển 55 Hình 4.3 Các dạng sóng minh họa tổng hợp điện áp xoay chiều.4 Một dòng sơ đồ của hệ thống bù nối tiếp.5 Các mạch tương đương. (b) Bộ điều khiển .6 Thực hiện van bằng cách sử dụng các thiết bị thực.7 Điện áp/dòng điện được bơm vào đường dây truyền tải.8 Vòng điều khiển hồi tiếp.9 Đáp ứng tần số tín hiệu nhỏ của độ lợi vòng lặp của (a) SSSC.10 Các dạng sóng mô phỏng trên máy tính thể hiện sự đáp ứng với các lệnh 1 [ ] thay đổi.

(a) SSSC, (b) bộ điều khiển. Các mô hình mô phỏng trên máy tính thể hiện đáp ứng điện áp bus và 1 [ ] các góc sự cố. (b) bộ điều khiển .1 Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống điện gió nối lưới .2 Mạch động lực ba pha của SVeC.3 Sơ đồ đơn tuyến của SveC.4 Sơ đồ khối điều khiển của SVeC bao gồm bộ giảm dao động POD.5 Cấu trúc bộ Nơron-Mờ (ANFIS) .6 Mô hình điều khiển SVeC với bộ điều khiển PID .7 Mô phỏng sơ đồ khối điều khiển của SVeC bao gồm thiết kế bộ giả m dao động với Matlab Simulink .8 Load dữ liệu vào bộ Anfis .9 Thiết lập cấu trúc bộ Anfis .10 Hàm liên thuộc ngõ vào số 1 .11 Hàm liên thuộc ngõ vào số 2 .12 Cấu trúc bộ điều khiển Fuzzy .13 Cấu trúc bộ điều khiển Anfis .14 Huấn luyện bộ điều khiển .15 Mô phỏng hệ thống với SVeC khi không có ANFIS bằng Matlab Simulink .16 Mô phỏng hệ thống với SVeC khi có ANFIS bằng Matlab Simulink.17 So sánh điện áp tại nút PCC.18 So sánh công suất trên dường dây Pline.19 So sánh công suất của máy phát SG.20 So sánh vận tốc góc ωr của rotor. 99 xiv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 So sánh mạng nơron và logic mờ.1 Thông số hệ thống – System Data.2 Thông Số MBA - Injection Transformer Rating.3 Tổng Hợp Các Yêu Cầu Của Tụ Điện.4 Thông số thiết bị - Devices Stress.5 Dung Lượng Thiết Bị - Devices Capability.6 Tổng Số Thiết Bị - Device Count.7 Tổn Thất Bộ Chuyển Đổi – Converter Losses.8 Tổn thất bộ chuyển đổi tại =160 MW, =7.9 Dự toán chi phí mạch công suất.10 Tổng méo dạng sóng hài - Total Harmonic Distortion (THD).11 Các kết quả thiết kế bộ điều khiển.1 Dòng và thời gian loại trừ ngắn mạch.2 Qui luật điều khiển của bộ Anfis.3 Tập dữ liệu huấn luyện cho bộ điều khiển Anfis.4 Quy luật điều khiển của Anfis.

Đặc vấn đề Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tất cả các ngành để phát triển kinh tế, sự phát triển của nhu cầu tiêu thụ điện năng đánh giá sự phát triển của xã hội và nâng cao đời sống của một khu vực, một quốc gia. Do đó, hệ thống điện cũng ngày càng phát triển cả về quy mô lẫn công nghệ. Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi quốc gia hoặc liên quốc gia, xuất hiện nhiều nhà máy điện làm nhiệm vụ đáp ứng công suất cho phụ tải. Trong những năm qua, cùng với sự phát triển về kinh tế, nhu cầu điện năng của Việt Nam là rất lớn, xuất hiện nhiều nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà máy phong điện và các nhà máy tubin khí đốt làm cho việc vận hành hệ thống điện trở nên phức tạp hơn đặc biệt là vấn đề về đồng bộ cũng như tính ổn định của hệ thống.

Vì vậy để ổn định công suất của hệ thống điện với kết nối đa dạng nguồn phát thì các nghiên cứu mới cần được nghiên cứu và phát triển để giải quyết vấn đề trên. Tính cấp thiết của đề tài Ứng dụng các bộ biến đổi bán dẫn công suất lớn trong điều khiển hệ thống điện đưa đến những khả năng to lớn trong đảm bảo vận hành hệ thống một cách linh hoạt, khai thác hệ thống một cách hiệu quả nhất. Điều này đã trở nên vô cùng quan trọng trong các điều kiện chi phí để xây dựng các hệ thống mới hoặc cải tạo các hệ thống hiện hành ngày càng tăng. Bên cạnh đó việc đảm bảo chất lượng điện năng cũng ngày càng trở nên cấp thiết do điện năng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sản xuất kinh doanh của các khách hàng ngành điện, những người trả tiền cho yêu cầu năng lượng của mình và có quyền yêu cầu được đảm bảo nguồn điện cung cấp một cách liên tục với chất lượng điện đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn.

Cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế toàn cầu, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng, trong đó năng lượng điện đóng vai trò rất quan trọng. Để đáp ứng nhu cầu trên hệ thống điện (HTĐ) cũng ngày càng phát triển và mở rộng, nhiều 2 đường dây (ĐD) truyền tải điện dài điện áp siêu cao được hình thành để liên kết các HTĐ của nhiều khu vực với nhau. Sự nối liền các hệ thống điện con thành hệ thống điện duy nhất mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng đặt ra nhiều vấn đề kỹ thuật phức tạp, trong đó có vấn đề ổn định hệ thống, vấn đề thừa công suất phản kháng trong chế độ non tải, vấn đề trao đổi công suất giữa các khu vực.