Nghiên cứu ứng dụng thiết bị STATCOM để nâng cao hiệu suất truyền tải hệ thống điện

LỜI NÓI ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Phạm vi nghiên cứu của luận văn

1.4. Khả năng ứng dụng thực tế

1.5. Bố cục của luận văn

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CỦA STATCOM Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP

2.1. Tổng quan

2.2. Các biện pháp áp dụng trong công nghệ truyền tải điện của hệ thống điện

2.2.1. Bù công suất phản kháng

2.2.2. Bù dọc và bù ngang trong đường dây siêu cao áp

2.2.3. Một số thiết bị điều khiển công suất phản kháng trong hệ thống điện

2.2.3.1. Thiết bị bù tĩnh (SVC - Static VAr Compensator)

2.2.3.2. Thiết bị bù nối tiếp bằng Thyristor (TCSC - Thyristor Controlled Series Capacitor)

2.2.3.3. Thiết bị bù đồng bộ (STATCOM - Static Synchronous Compensator)

2.2.4. Thiết bị điều khiển dòng công suất (UPFC - Unified Power Flow Controller)

2.3. Tổng quan của thiết bị STATCOM

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.3.2. Chế độ vận hành

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ STATCOM TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

3.1. Khả năng ứng dụng của STATCOM trong hệ thống điện

3.2. Một số ứng dụng của STATCOM

3.2.1. Điều chỉnh điện áp và trào lưu công suất

3.2.2. Giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra sự cố

3.2.3. Ôn hoà dao động công suất hữu công

3.2.4. Giảm cường độ dòng điện vô công

3.2.5. Tăng khả năng tải của đường dây

3.2.6. Cân bằng các phụ tải không đối xứng

3.2.7. Cải thiện ổn định sau sự cố

3.3. So sánh khả năng ứng dụng giữa SVC và STATCOM

3.3.1. Chức năng điều khiển điện áp (chủ yếu điện áp thấp)

3.3.2. Cải thiện ổn định động

4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH ĐIỆN ÁP NÚT CỦA STATCOM

4.1. Mô hình nút của hệ thống công suất

4.2. Mô hình STATCOM ở chế độ xác lập

4.3. Thuật toán Newton – Rapshon (N-R)

4.3.1. Giải phương trình bằng phương pháp lặp N-R

4.3.2. Giải hệ phương trình bằng phương pháp lặp N-R

4.3.3. Áp dụng phương pháp lặp N-R vào giải tích lưới điện

4.3.4. Biểu đồ chương trình hoá phương pháp N-R giải tích máy điện

4.4. Mô hình động của STATCOM

4.5. Xây dựng bài toán phân bố công suất với mô hình STATCOM

5. CHƯƠNG 5: ÁP DỤNG, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Kết quả bài toán phân bố công suất

5.2. Kết quả kiểm tra với chương trình chạy Hadi Saadat

5.3. Kết quả kiểm tra với chương trình chạy PSAT

5.4. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu chung

Luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng thiết bị STATCOM để nâng cao hiệu suất truyền tải hệ thống điện. Với sự phát triển của công nghệ, việc tối ưu hóa hệ thống điện trở nên cấp thiết. Thiết bị STATCOM được xem là giải pháp hiệu quả để cải thiện hiệu suất truyền tải và ổn định điện áp. Luận văn sử dụng phương pháp Newton-Raphson để phân tích hệ thống điện, đồng thời ứng dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng và kiểm chứng kết quả.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là hiểu rõ nguyên lý hoạt động của thiết bị STATCOM và xây dựng mô hình toán học ở chế độ xác lập. Nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu suất truyền tải và ổn định hệ thống điện thông qua việc điều khiển điện áp và dòng công suất.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Luận văn tập trung vào thiết bị STATCOM trong chế độ xác lập, ứng dụng trong việc điều khiển điện áp và dòng công suất. Phương pháp Newton-Raphson được sử dụng để giải bài toán dòng công suất, mở rộng phạm vi hội tụ của thuật toán.

II. Tổng quan về thiết bị STATCOM

Thiết bị STATCOM là một phần của công nghệ FACTS, được sử dụng để điều khiển điện áp và dòng công suất trong hệ thống điện. STATCOM có khả năng bù công suất phản kháng một cách linh hoạt, giúp nâng cao hiệu suất truyền tải và ổn định hệ thống. Luận văn trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các chế độ vận hành của STATCOM.

2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị STATCOM bao gồm các bộ chuyển đổi điện áp (VSC) và tụ điện DC. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc điều khiển dòng công suất phản kháng thông qua việc điều chỉnh điện áp đầu ra. STATCOM có khả năng đáp ứng nhanh, giúp ổn định điện áp trong hệ thống.

2.2. Ứng dụng của STATCOM

STATCOM được sử dụng để điều chỉnh điện áp, giảm quá áp, và cải thiện hiệu suất truyền tải. Nó cũng giúp cân bằng phụ tải không đối xứng và tăng khả năng tải của đường dây. So với các thiết bị bù khác như SVC, STATCOM có hiệu suất cao hơn và phạm vi ứng dụng rộng hơn.

III. Mô hình toán học của STATCOM

Luận văn xây dựng mô hình toán học của thiết bị STATCOM dựa trên điện áp nút. Mô hình này được sử dụng để phân tích hệ thống điện ở chế độ xác lập. Phương pháp Newton-Raphson được áp dụng để giải bài toán dòng công suất, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

3.1. Mô hình điện áp nút

Mô hình điện áp nút của STATCOM được xây dựng dựa trên các ràng buộc đẳng thức và bất phương trình. Mô hình này cho phép phân tích hệ thống điện một cách toàn diện, đặc biệt khi có sự tham gia của STATCOM.

3.2. Thuật toán Newton Raphson

Thuật toán Newton-Raphson được sử dụng để giải bài toán dòng công suất. Phương pháp này giúp mở rộng phạm vi hội tụ của thuật toán, đảm bảo tính chính xác trong việc phân tích hệ thống điện.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tế

Luận văn trình bày kết quả phân tích hệ thống điện khi có và không có thiết bị STATCOM. Kết quả cho thấy STATCOM giúp nâng cao hiệu suất truyền tải và ổn định điện áp. Phần mềm MATLAB được sử dụng để mô phỏng và kiểm chứng kết quả, so sánh với các chương trình khác như Hadi Saadat và PSAT.

4.1. Kết quả phân tích

Kết quả phân tích cho thấy việc sử dụng thiết bị STATCOM giúp cải thiện đáng kể điện áp tại các nút và hiệu suất truyền tải. Các kết quả này được so sánh với các chương trình khác để đảm bảo tính khách quan.

4.2. Ứng dụng thực tế

Thiết bị STATCOM có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện, đặc biệt trong bối cảnh thị trường điện cạnh tranh. Việc áp dụng STATCOM giúp tối ưu hóa hệ thống điện, giảm chi phí và nâng cao độ tin cậy.

Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng thiết bị STATCOM trong nâng cao khả năng truyền tải hệ thống điện