Luận văn Xác định vị trí và dung lượng hợp lý của TCSC để chống nghẽn mạch trên đường dây truyền tải

Luận văn Xác định vị trí và dung lượng hợp lý của TCSC để chống nghẽn mạch trên đường dây truyền tải Đề tài tập trung vào việc đánh giá và phân tích các phương pháp xác định giá truyền tải điện và...

H tên h c viên: Tô V n Tr c Gi i tính: Nam

Ngày, tháng, n m sinh: 10/11/1974 N i sinh: Bình nh

Chuyên ngành: Thi t b , m ng và nhà máy đi n MSHV:1081031054

I TÊN TÀI:

Xác đ nh v trí và dung l ng h p lý c a TCSC đ ch ng ngh n

II NHI M V VÀ N I DUNG:

- Xác đ nh v trí và dung l ng h p lý c a TCSC đ ch ng ngh n m ch trên

đ ng dây truy n t i

- Xây d ng gi i thu t xác đ nh m t c t t i thi u trên graph c a h th ng đi n

- Xây d ng gi i thu t xác đ nh v trí và dung l ng TCSC trên l i đi n

- ng d ng th c t và so sánh v i m t s công trình nghiên c u v OPF

III NGÀY GIAO NHI M V : ngày 15 tháng 09 n m 2011

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : ngày 15 tháng 06 n m 2012

V CÁN B H NG D N: TS Tr ng Vi t Anh

TS Tr ng Vi t Anh

H U

Tôi xin cam đoan r ng lu n v n v i n i dung “Xác đ nh v trí và

dung l ng h p lý c a TCSC đ ch ng ngh n m ch trên đ ng dây

H U

hoàn thành đ tài lu n v n th c s đúng th i h n, bên c nh s

c g ng c a b n thân còn có s h ng d n nhi t tình c a quý th y cô,

c ng nh s đ ng viên ng h c a gia đình và b n bè trong su t quá trình

h c t p nghiên c u và th c hi n lu n v n

Xin chân thành bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y TS Tr ng

hoàn thành lu n v n này

Xin chân thành bày t lòng bi t n đ n toàn th quý th y cô

t n tình truy n đ t nh ng ki n th c quý báu c ng nh t o m i đi u ki n thu n l i cho tôi trong su t th i gian h c t p nghiên c u t i tr ng

Xin chân thành bày t lòng bi t n đ n gia đình, nh ng ng i đã không ng ng đ ng viên, h tr và t o m i đi u ki n t t nh t cho tôi trong

su t th i gian h c t p và th c hi n lu n v n

Cu i cùng, tôi xin chân thành c m n đ n các anh ch và các b n

đ ng nghi p đã h tr cho tôi trong su t quá trình h c t p nghiên c u và

th c hi n lu n v n m t cách hoàn ch nh

Tp H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 n m 2012

Ng i th c hi n lu n v n

Tô V n Tr c

H U

Nh ng h th ng đi n hi n h u luôn t n t i các nhánh xung y u nh t

có kh n ng d n đ n quá t i th ng xuyên Khi m ng l i truy n t i đi n

b ngh n m ch đó là m t trong nh ng nguyên nhân đ y giá thành s n xu t

và bán đi n t ng cao B ng nhi u gi i pháp, các nhà cung c p đi n luôn tìm cách gi m chi phí s n xu t đi n n ng khi b s c quá t i v g n v i chi phí lúc bình th ng M t trong nh ng gi i pháp đ c đ c p trong n i dung nghiên c u “ Xác đ nh v trí và dung l ng h p lý c a TCSC đ

ch ng ngh n m ch trên đ ng dây truy n t i ” là ng d ng tính hi u qu

c a TCSC trong đi u khi n dòng công su t trên l i đ ch ng quá t i

gi i quy t bài toán đ t ra, n i dung nghiên c u đ c trình bày trong sáu

đ nh v trí, dung l ng h p lý đ t TCSC đ ch ng ngh n m ch hi u qu trên h th ng đi n

Tính hi u qu và kh n ng ng d ng c a gi i pháp đã đ xu t đ c

ki m ch ng trên các h th ng đi n ba nút, b y nút, m i b n nút c a IEEE và l i đi n đ ng b ng Sông C u Long 9 nút Nh ng k t qu rút ra

t các l i đi n trên cho th y kh n ng khoanh vùng, tìm ki m t p h p nhánh xung y u nh t, xác đ nh v trí và dung l ng c a TCSC trong h

th ng đi n nhanh chóng, chính xác, hi u qu đem l i l i ích kinh t cao trong truy n t i h th ng đi n

Research of minimun cut-set theory, Powerworld and max-flow algorithms application to determine the set of the electrical system's weakest branches opens many new ways of research against overload The content of the research also indicates that: the key matter of the effectively anti-overload problem is how to discover the frequently overload points and to specify the suitable location and capacity to put TCSC

The effectiveness and applibility of the solutions proposed were verified on the power system with three buses, seven ones and fourteen ones of IEEE and the electricity network with nine ones of Mekong River Delta The results drawn from the above networks are that the ability to localize, to search the set of the weakest branches of power system, and

to specify the suitable location and capacity of TCSC in the power system quickly, exactly and effectively brings high economic profic in the transmission of the electricity system

H U

L i cam đoan iv

L i c m n v

Tóm t t vi

Abstract vii

Ch ng 1: Gi i thi u 1

1.1 t v n đ 1

1.2 M c tiêu và nhi m v c a lu n v n 2

1.3 Ph m vi nghiên c u 3

1.4 Các b c ti n hành 3

1.5 i m m i c a lu n v n 3

1.6 Giá tr th c ti n c a lu n v n 3

1.7 N i dung c a lu n v n 3

1.8 Tài li u tham kh o 4

Ch ng 2: T ng quan 5

2.1 Nâng cao kh n ng truy n t i c a h th ng đi n 5

2.2 Các công trình nghiên c u tr c đây 7

2.2.1 i u đ k ho ch ngu n phát đi n 7

2.2.2 i u đ t i 8

2.2.3 M r ng đ ng dây truy n t i 9

2.3 Các lo i thi t b Facts 11

2.3.1 SVC (Static Var Compensator) 11

2.3.2 STATCOM (Static Synchronous Compensator) 13

2.3.3 UPFC (Unified Power Flow Controlled) 15

2.3.4 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) 15

2.4 xu t ph ng án s d ng TCSC 18

H U

2.4.1 Gi i quy t đ h t quá t i khi t ng t i 18

2.4.2 Nh n xét 21

2.5 Nh n xét và đ xu t s d ng m t c t t i thi u 22

2.5.1 Nh n xét 22

2.5.2 xu t s d ng m t c t t i thi u 24

2.5.2.1 Gi i thi u 24

2.5.2.2 Lý thuy t v m t c t t i thi u dòng công su t c c đ i 26

2.6 ng d ng trong h th ng đi n 27

2.7 Nh n xét chung 32

Ch ng 3: C s lý thuy t 33

3.1 Bài toán nâng cao kh n ng t i dùng TCSC 33

3.2 Phân b công su t t i u gi a các nhà máy đi n 34

3.3 S d ng thu t toán Min-cut đ xác đ nh nh ng nhánh ng viên đ t TCSC 37

3.4 Xác đ nh nhánh đ t TCSC đ gi m giá thành TCSC 41

3.5 Phát bi u lu t đ t TCSC 42

3.6 L u đ xác đ nh v trí và dung l ng TCSC 43

C h ng 4: Mô ph ng ng d ng 44

4.1 S đ l i đi n 3 thanh cái 44

4.2 S đ l i đi n 7 thanh cái 55

4.3 Kh o sát l i đi n 14 thanh cái 71

Ch ng 5: Kh o sát trên h th ng đi n Vi t Nam 72

Ch ng 6: K t lu n và h ng phát tri n đ tài 105

6.1 K t lu n 105

6.2 H ng phát tri n đ tài 106

Tài li u tham kh o 108

Ph l c 110

TCSC : Thyristor Controlled Series Capacitor

OPF: Open Packaging Format

ISO: International Organization for Standardization:

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

STATCOM (Static Synchronous Compensator) : b bù đ ng b t nh

SVC (Static Var Compensator) : b bù công su t ph n kháng

UPFC (Unified Power Flow Controller): b đi u khi n dòng ch y công su t

9 B ng 4.4: K t qu chi phí khi đi u đ máy phát đi n 66

10 B ng 4.5: K t qu chi phí và th i gian hoàn v n 70

11 B ng 4.6: Giá tr XTCSC và t l gi m công su t quá

17 B ng 4.10: K t qu chi phí khi đi u đ máy phát đi n 82

18 B ng 4.11: K t qu chi phí và th i gian hoàn v n 87

25 B ng 5.4a: K t qu chi phí khi đi u đ máy phát đi n 100

26 B ng 5.4b: K t qu chi phí khi đi u đ máy phát đi n 101

27 B ng 5.5: K t qu chi phí và th i gian hoàn v n 103

28 B ng 5.6: Giá tr XTCSC và t l gi m công su t quá

max-flow cho s đ mô hình hoá 48

27 Hình 4.3: Danh sách các đ ng c t y u nh t sau khi

32 Hình 4.8 Danh sách lát c t khi t ng t i t i thanh cái 2 53

33 Hình 4.9: Thông s nh p vào khi t ng t i 2 lên 40%

37 Hình 4.13: Mô hình hoá l i đi n 7 nút trên max-flow 57

38 Hình 4.14: Danh sách lát c t c a l i đi n 7 nút trên

59 Hình 5.2: Mô hình hoá l i đi n 9 nút trên max-flow 92

60 Hình 5.3a: Danh sách lát c t c a l i đi n 9 nút trên

t n c ngày m t phát tri n, các ngu n tài nguyên thiên nhiên c n ki t không

đ đáp ng nhu c u v n ng l ng đi n ngày m t t ng trong l nh v c s n xu t công nghi p, nông nghi p và sinh ho t Trong quá trình tìm ki m nh ng ngu n n ng

l ng m i thay th thì vi c quy ho ch và s d ng h p lý các ngu n n ng l ng

đi n s n có c ng là v n đ quan tâm hàng đ u c a ngành đi n Do đó vi c ng

d ng khoa h c k thu t chuyên ngành vào qu n lý, v n hành h th ng đi n sao cho

t ng chi phí s n xu t, truy n t i đi n th p nh t đ giá thành t i ng i s d ng đi n

nh nh t i u này là h p lý trong s n xu t và tiêu th khi hình thành m t th

th là các gi i h n nhi t, gi i h n đi n áp và n đ nh B t k khi nào các ràng bu c

v n hành trong l i truy n t i b vi ph m thì h th ng đ c coi là đang tr ng thái quá t i [1]

Các gi i pháp đ c đ a ra đ ch ng quá t i và nâng cao kh n ng truy n t i trên

đ ng dây có th là các gi i pháp nh đi u đ ngu n phát đi n, c t gi m t i, xây

d ng đ ng dây truy n t i, bù công su t ph n kháng đ gi m ngh n m ch N u đi u

đ ngu n phát đi n lên l i ch ng quá t i thì s làm t ng chi phí s n xu t đi n mà

đi u đó s không có l i cho khách hàng tiêu th N u c t gi m t i đ c đ a ra thì s làm nh h ng đ n ho t đ ng s n xu t công nghi p và sinh ho t, không t o ra s n

ph m phát tri n kinh t N u m r ng xây d ng đ ng dây truy n t i đ c đ a ra thì t n nhi u th i gian, chi phí m r ng xây d ng đ ng dây truy n t i r t l n Nh

v y gi i pháp bù công su t ph n kháng s d ng thi t b FACTS đi u khi n dòng công su t trên đ ng dây còn đ c bi t đ n nh bi n pháp ch ng ngh n m ch, gi m

H U

c t đi n, t ng đ tin c y truy n t i cho khách hàng, gi m chi phí s n xu t đi n n ng,

đ m b o l i ích kinh t , đ ng th i tránh đ c tình tr ng đ u c t ng giá đi n khi có

s c ngh n m ch trên đ ng dây [2] Trong đó TCSC là m t trong các thi t b FACTS m c n i ti p có kh n ng tr c ti p đi u khi n dòng công su t và nâng cao

Qua các k t qu c a các công trình nghiên c u tr c đây đã đ t đ c, đ tài

đ ng dây truy n t i” v i m c đích xây d ng gi i thu t xác đ nh v trí t i u c a

TCSC b ng ph ng pháp m t c t t i thi u, đ nâng cao kh n ng truy n t i t đó

gi m đ c chi phí s n xu t đi n n ng và h n ch nh c đi m c a các công trình nghiên c u tr c đây

- Xác đ nh v trí và dung l ng h p lý C a TCSC đ ch ng ngh n m ch trên đ ng dây

 Nhi m v

- Xây d ng gi i thu t xác đ nh m t c t t i thi u trên graph c a h th ng

đi n

- Xây d ng gi i thu t xác đ nh v trí và dung l ng TCSC trên l i đi n

- ng d ng th c t và so sánh v i m t s công trình nghiên c u v OPF

- Nghiên c u v m t c t t i thi u và lu ng công su t c c đ i

H U

- S d ng TCSC đ đi u khi n phân b dòng công su t trên l i đi n

- Nghiên c u ph ng pháp xác đ nh v trí bù t i u c a TCSC trên l i đi n truy n t i

- ng d ng thu t toán cho bài toán c th

- Xây d ng thu t toán tìm lu ng công su t c c đ i

- Xây d ng thu t toán đ xác đ nh v trí h p lý c a TCSC trên l i đ nâng cao kh n ng truy n t i

- ng d ng cho các mô hình hay l i đi n b t k

- ng d ng cho các m ch IEEE m u trong các bài báo và m ng l i đi n mi n nam Vi t Nam (l i đi n đ ng b ng sông C u Long)

- S d ng làm tài li u tham kh o khi v n hành l i đi n v i thi t b FACTS

- S d ng làm tài li u tham kh o cho bài gi ng môn h c cung c p đi n

H U

Trong quá trình v n hành h th ng đi n trong th tr ng đi n, chi phí c a t máy phát th i trong nhà máy đi n là:

M c tiêu c a các nhà máy s n xu t đi n n ng là tìm cách gi m chi phí s n xu t

đi n sao cho t ng chi phí phát đi n ph i là nh nh t:

C1MinimumC P i( gi) (2.3)

Giá thành đi n n ng là t ng chi phí đ s n xu t ra m t đ n v đi n n ng Giá

đi n bao g m các chi phí ngu n phát, truy n t i đ n n i tiêu th c ng v i các chi phí khác hình thành nên giá bán đi n trên th tr ng Do đó giá bán đi n đ c xác

đ nh tính t giá thành s n xu t đi n n ng t i thi u C1 Trong th tr ng đi n, s

c nh tranh v giá luôn khi n các nhà s n xu t ph i h ng đ n m c tiêu t i thi u hoá

t ng chi phí c a h th ng đi n, ngh a là tìm cách đ a t ng chi phí phát đi n v giá

tr C1 i u này đ ng ngh a v i vi c gi m giá thành s n xu t trên m t đ n v đi n

n ng và giá bán đi n c ng gi m theo

Khi có s gia t ng ph t i v t quá đ d tr cho phép c a h th ng d n đ n

đ ng dây ngh n m ch trên m t s tuy n đ ng dây c a m ng đi n Ngh a là khi

ph t i đi n thay đ i t ng lên m t l ng PL thì theo bi u th c (2.4), đ gi i quy t

s c ngh n m ch trên h th ng truy n t i đi n c n thay đ i công su t phát c a các

t máy trong các nhà máy đi n m t l ng là Pgi Nh v y chi phí cho s n xu t ra

m t đ n v đi n n ng trong tr ng h p này theo bi u th c (2.3) s là

'

2 i( gi) 1

C C P C Khi chi phí s n xu t đi n n ng t ng cao thì giá bán đi n đ n h tiêu th c ng t ng theo i u này gây b t l i cho nhà cung c p trong vi c gia t ng doanh s bán hàng trên th tr ng c ng nh nh ng n l c c nh tranh th ph n Bài toán phân b công su t tác d ng gi a các nhà máy đi n đ c c ti u chi phí

s n xu t (C1) Tuy nhiên bài toán này g p khó kh n vì g p gi i h n c a các đ ng dây t i đi n nên ph i thay đ i công su t phát gi a các nhà máy đi n đ các đ ng dây không còn quá t i i u này làm cho chi phí t ng cao (C2) làm cho C1 < C2

gi m chi phí phát đi n t C2  C1 có th nâng cao kh n ng t i c a h

th ng N u không ph i t t c các đ ng dây truy n t i (t o thành m ch các vòng) b quá t i hoàn toàn b ng cách thay đ i góc pha gi a nút, các t ng tr các nhánh đ công su t truy n t i phân chia qua các tuy n dây ch a b quá t i

Ngành công ngh đi n t v i công su t hi n nay, vi c s n su t các thi t b FACTS có th th c hi n đ c Tuy nhiên, vi c xác đ nh chính xác v trí đ t thi t b

H U

h t s c khó kh n vì ph i xác đ nh đ c nh ng nhánh th ng xuyên b quá t i m i đem l i hi u qu c a vi c đ t thi t b FACTS

S l ng thi t b và công su t thi t b đòi h i ph i gi i bài toán c c đ i l i nhu n gi a chi phí thi t b và vi c gi m chi phí s n su t đi n n ng

Nh ng phân tích trên đây cho th y: khi có s thay đ i ph t i hay s c h

th ng đi n s d n t i giá bán đi n trên th tr ng t ng lên do chi phí s n xu t đi n

t ng Cho dù v n hành l i đi n b t k tr ng thái nào thì các nhà máy s n xu t

đi n luôn tìm cách đ a các chi phí C2 tr v g n v i tr ng thái ban đ u nh t:

ph ng đ c ký k t cho các giao d ch th tr ng đi n thì kh n ng thi u các ngu n cung c p s d n t i ngh n m ch m ng là không th tránh kh i Trong tr ng h p này, qu n lý ngh n m ch (v i c ch OPF) tr thành m t bài toán quan tr ng Ngh n m ch truy n t i theo th i gian th c đ c đ nh ngh a là đi u ki n v n hành

mà đó không đ kh n ng truy n t i đ th c hi n cùng lúc t t c các giao d ch do

x y ra tình tr ng kh n c p không mong mu n gi m ngh n m ch truy n t i b ng cách đ a các ràng bu c kh n ng truy n t i vào trong quá trình đi u đ và l p k

ho ch i u này bao g m tái đi u ph i ngu n phát ho c c t gi m t i Trong tài li u này, tác gi đã thành l p bài toán OPF v i m c tiêu là c c ti u l ng công su t tác

d ng (MW) khi đi u ch nh l i k ho ch Theo c ch này, chúng ta c ng xem xét s

đi u ph i các h p đ ng song ph ng trong tr ng h p ngh n m ch n ng n m c dù

H U

bi t r ng b t c s thay đ i nào trong m t h p đ ng song ph ng là t ng ng v i

s thay đ i công su t b m vào c các nút ng i mua l n ng i bán

i u này d n t i v n hành ngu n phát m t đi m cân b ng khác đi m cân b ng

đ c xác đ nh b i đi u ki n giá c n biên b ng nhau Các mô hình toán h c giá truy n t i có th đ c k t h p trong c ch đi u ph i và đ t đ c tín hi u giá t ng

ng Các tín hi u giá này có th đ c s d ng đ đ nh giá ngh n m ch và ch cho

nh ng ng i tham gia th tr ng s p x p l i công su t b m vào hay l y ra đ tránh ngh n m ch

Ngoài ra, ph ng pháp đi u đ k ho ch ngu n phát c a tác gi ch xem xét

đi u ki n ràng bu c dòng công su t tác d ng trên đ ng dây truy n t i mà ch a xem xét các đi u ki n ràng bu c khác nh : đi u ki n ràng bu c v đi n áp nút, góc

l ch pha, xác đ nh giá đi n t i các nút ây là nh ng đi u ki n r t quan tr ng c n

ph i đ a vào khi đi u đ k ho ch ngu n phát, giúp quá trình v n hành h th ng n

đ nh và kinh t

2.2.2 i u đ t i

Trong các h th ng phi đi u ti t, ngh n m ch trong h th ng truy n t i là m t bài toán ch y u và có th d n t i các đ t bi n giá Ngh n m ch truy n t i xu t hi n khi thi u kh n ng truy n t i đ đáp ng các yêu c u c a t t c các khách hàng Trong các tr ng thái b ngh n m ch n ng n , ngh n m ch truy n t i có th đ c

gi m b t b ng cách c t gi m m t ph n các giao d ch không n đ nh

Hình 2.1a: Ví d 2 nút b ngh n m ch

H U

Hình 2.1b: Ví d 2 nút sau khi đ c lo i b ngh n m ch

M t ví d c a m t h th ng 2 nút trình bày trong Hình 2.1a gi i thích s ngh n

m ch truy n t i Trong Hình 2.1a, đ u ra công su t tác d ng c c đ i c a máy phát là 120MW v i gi i h n công su t đ ng dây truy n t i là 100MVA và công su t tác

d ng t i là 120MW Có m t s quá t i truy n t i trong đ ng dây truy n t i đ đáp

ng t i Ngh n m ch có th đ c gi m b t b ng cách c t gi m ph n t i nào đó Trong Hình 2.1b, t i đ c c t gi m t 120MW xu ng 100MW và ngh n m ch đ c

lo i b

i u đ t i là ph ng pháp đi u khi n ngh n m ch hi u qu Tuy nhiên ph ng pháp này ph thu c vào r t nhi u y u t nh : kh n ng chuy n t i, t ng và gi m t i

c a các ph t i, m c đ s c , kh n ng mang t i c a h th ng đi n… Bi n pháp c t

t i s làm gi m đ tin c y cung c p đi n và h n ch kh n ng phát tri n t i trong

t ng lai Bi n pháp này ch nên s d ng khi s c trong h th ng là b t kh kháng, quá nghiêm tr ng c n ph i đi u khi n nhanh đ đ m b o an ninh h th ng đi n

M r ng đ ng dây truy n t i gi i quy t bài toán m r ng và c ng c s phát

đi n và m ng truy n t i hi n t i đ ph c v t i u s phát tri n th tr ng đi n trong khi đáp ng m t t p các đi u ki n ràng bu c v kinh t và k thu t Các k thu t khác nhau nh phân tích Bender, tìm ki m Tabu, thu t toán Gen [4] … đã đ c s

d ng đ nghiên c u bài toán này

M c dù các chi phí ngh n m ch có th đ c c c ti u hóa nh vào các ph ng pháp qu n lý ngh n m ch hi u qu , nh ng m t m i quan tâm bao quát là chi phí biên c a ngh n m ch này s không cao h n chi phí biên c a gi m ngh n m ch

H U

thông qua s đ u t v m r ng kh n ng truy n t i M t khác, các chi phí ngh n

m ch cao s là m t tín hi u đ m r ng kh n ng truy n t i S đ u t v truy n t i

s luôn luôn h ng t i t ng đ tin c y và gi m các chi phí ngh n m ch

Tuy nhiên, ph ng pháp m r ng đ ng dây truy n t i này có r t nhi u h n ch

nh : T n nhi u th i gian, chi phí m r ng đ ng dây truy n t i l n, ph thu c vào các ràng bu c pháp lý, các quy đ nh đ n bù gi i t a…

Ngoài ra nh ng công trình nghiên c u tr c đây v ng d ng c a FACTS [7]trong v n hành và đi u khi n h th ng đi n nh m đ t đ c nh ng m c tiêu đ ra đa

s t p trung vào các thi t b nh : TCSC, TCVR, TCPST, SVC và UPFC Tuy có

nh ng xu t phát đi m và cách ti p c n khác nhau trong vi c ng d ng tính hi u qu

c a thi t b FACTS vào đi u khi n h th ng đi n Nh ng nhìn chung, các công trình nghiên c u đ u có chung h ng nghiên c u và ph ng pháp nh sau:

S d ng gi i thu t Gen đ tìm ki m gi i pháp t i u Ngh a là: v i s h tr c a

ph n m m máy tính, thông s c a thi t b FACTS s đ c mã hoá cùng các thông

s c a m ng đi n Các toán t đ t bi n, lai chéo đ c s d ng đ gi i bài toán phân

b công su t đ a k t qu vào không gian tìm ki m Thông s ban đ u s đ c t

đ ng l u tr và c p nh t đ gia t ng tính đa d ng c a ph m vi tìm ki m gi i pháp đúng nh tên c a gi i thu t

M t ph ng pháp truy n th ng n a hay đ c s d ng là li t kê th nghi m:

m t b ng danh sách các đ ng dây trong m ng đ c li t kê Thông th ng v i

ph ng pháp này ch n l a XTCSC=75%Xline c đ nh Giá tr bù này l n l t đ c

th trên t t c các nhánh c a m ng đi n đ tìm v trí nào t i u nh t theo hàm m c tiêu ban đ u đ ra Có nhi u công trình nghiên c u đ t m c tiêu v trí t i u c a TCSC là gia t ng t ng kh n ng truy n t i c a h th ng (maximal total transfer capability), ho c v trí t i u c a TCSC là v trí có th gia t ng t i đa phúc l i xã

bù ch l p đ t trên các nhánh liên l c này đ ki m tra tìm ki m gi i pháp t i u theo

m c tiêu đ ra Ph ng pháp này có u đi m là gi i h n đ c không gian ph m vi tìm ki m gi i pháp nh ng k t qu tu thu c vào s phân vùng ban đ u c a ng i

v n hành Nói chung nó ch chính xác h n trong tr ng h p có s quy ho ch mua

và bán đi n gi a hai vùng đ c cung c p t hai ngu n khác nhau hoàn toàn Lúc đó

ch quan tâm đ n nh ng đ ng dây liên l c trao đ i đi n n ng gi a hai vùng này Theo tác gi Nguy n Hoàng S n trong công trình nghiên c u ng d ng c a

UPFC đi u khi n h th ng đi n c ng có h ng gi i quy t t ng t [20]: gi i bài toán phân b công su t b ng powerworld, đ a ra các tình hu ng s c gi đ nh đ tìm nhánh ngh n m ch Sau đó l n l t th đ t thi t b UPFC vào t ng nhánh c a

h th ng cho phân b l i công su t đ tìm ra v trí và dung l ng thích h p cho thi t

b FACTS trong h th ng đi n Ph ng pháp này còn đ c bi t đ n v i tên g i

“Ph ng pháp th sai” (trial and error method) đ tìm v trí t i u c a thi t b FACTS trong m ng đi n

2.3.1 SVC (Static Var Compensator)

SVC g i là máy bù t nh g m b t đi n và b kháng đi n n i song song v i nhau, m t trong hai b này đ c đi u tr n Công su t ph n kháng Q đ c đi u khi n t dung tính đ n c m tính thông qua vi c đi u khi n các van Thyristor B SVC m c song song v i đ ng dây hay ph t i cho phép đi u ch nh và gi v ng

đi n áp t i nút đó, h n ch đ c dao đ ng đi n áp nâng cao kh n ng n đ nh h

th ng đi n

B bù công su t ph n kháng t nh SVC là m t thi t b đi n t công su t nâng cao dùng đ cung c p nhanh và liên t c phát công su t ph n kháng tính dung và tính

c m đ n h th ng đi n

H U

Hình 2.2: Nguyên t c đi u khi n SVC trong n đ nh h th ng đi n

Hình 2.3: Dao đ ng công su t trong tr ng h p không có SVC và có SVC

Phân lo i theo c u hình là phân lo i SVC bao g m m t cu n kháng đ c đi u khi n b ng Thyristor TCR (Thyristor Controlled Reactor), m t b t đ c đóng

ng t b ng Thyristor TSC (Thyristor Switched Capacitor) và dãy t c đ nh FC (Fixed Capacitor) l c sóng hài đ c đ u n i nh trong Hình 2.4

H U

TCR bao g m cu n kháng và van Thyristor TCR đi u khi n liên t c công su t

ph n kháng b ng cách thay đ i biên đ dòng đi n ch y qua cu n kháng

TSC bao g m t đi n, cu n kháng và van Thyristor TSC đóng và ng t t đi n

B l c FC cung c p công su t ph n kháng c đ nh và h p th dòng đi n sóng hài

đ c phát ra t b TCR

Hình 2.4: C u hình c b n nh t c a SVC là TCR + FC

Hình 2.5: C u hình nâng cao c a SVC là TCR + TSC + FC

2.3.2 STATCOM (Static Synchronous Compensator)

Ch c n ng c a B bù t nh (STATCOM) là gi ng nh máy bù đ ng b Nói chung, nó cung c p công su t ph n kháng bù đ gi i quy t s bi n đ i đi n áp c a

h th ng đi n và đi n công nghi p trong các đi u ki n dao đ ng và n đ nh M t h

Hình 2.6: S đ m ch đi u khi n s d ng STATCOM

Hình 2.7: Nguyên t c đi u khi n trào l u công su t c a STATCOM

H U

2.3.3 UPFC (Unified Power Flow Controlled):

Hình 2.8: S đ nguyên lý đi u khi n c a UPFC

UPFC (Unified Power Flow Controlled): là b tích h p đi u khi n lu n công

su t, nó cho phép đi u khi n đ c đi n áp, t ng tr và góc pha Vi c l p UPFC

nh m đi u khi n linh ho t h th ng đi n nh sau:

- T ng kh n ng truy n t i c a đ ng dây

- Gi m t n th t: A, P, Q, U

- Gi m s dao đ ng c a h th ng đi n

- Nâng cao và n đ nh đi n áp

- i u khi n dòng công su t ph n kháng và tác d ng theo hai h ng

Trong lu n v n này tác gi lu n v n ch n TCSC là thi t b Facts chính đ ch ng ngh n m ch, đ ng th i nâng cao kh n ng truy n t i h th ng đi n

2.3.4 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor)

Các b bù n i ti p đ c đi u khi n b ng Thyristor (TCSC): là m t ph n t c

b n c a h th ng truy n t i đi n xoay chi u linh ho t (FACTS) Nó đ c m r ng

Hình 2.9: S đ c u t o c a TCSC

Các góc m c a thyristor đ c đi u khi n đ đi u ch nh đi n kháng TCSC phù

h p v i h th ng Khi các thyristor đ c kích thích, TCSC có th đ c mô t d i

iL và iC: là giá tr dòng đi n t c th i qua t đi n và cu n c m

iS: là dòng đi n t c th i c a đ ng dây truy n t i đ c đi u khi n

X C L

cos sin

( 1 )

k k t k

X I t

cos ) (

4 2

sin 2 ) (

)

2 2

X X

X

X X

I

V

X

L C C L

C

C C

) 2 / ( cos ) (

4 sin

) (

X X

X

X X

L C C

L C

C net

(2.12)

V i  = 2(-) là góc d n c a b đi u khi n TCSC

Xét mô hình đ ng dây hình  v i các thông s k t n i gi a hai nút i và j Giá

tr đi n áp l n l t t i hai nút i và j đ c cho b i Vii và Vjj Khi đó công su t

th c và công su t ph n kháng trên nhánh i-j đ c xác đ nh b i:

H U

Trong đó: Pij và Qij l n l t là công su t th c và công su t ph n kháng truy n t nút

i đ n nút j ij= i-j và gij, bijlà đi n d n và dung d n trên nhánh đ ng dây i-j

Trong đó: rij, xij là đi n tr và đi n kháng trên nhánh đ ng dây i-j

Hình 2.10: Mô hình đ ng dây truy n t i có l p đ t TCSC

Hình 2.11: n gi n hoá mô hình TCSC trên nhánh i-j

Mô hình đ ng dây truy n t i có TCSC đ c l p đ t gi a nút i và j nh hình 2.10 tr ng thái n đ nh thì TCSC đ c xem nh m t đi n kháng –jxc nh mô

r g

H U

Nh v y khi l p đ t TCSC trên nhánh i-j thì dòng công su t truy n trên nhánh

t ng lên Vì theo bi u th c 2.17 và 2.18, v i các giá tr xc thay đ i thì ,

ij

ij

thay đ i và giá tr PL, QL c ng có th đ c đi u khi n thông qua vi c đi u khi n giá

tr xc Thông th ng giá tr đi n tr trên các đ ng dây truy n t i là r t nh so v i

đi n kháng (r  x) nên đ đ n gi n trong quá trình tính toán các bi u th c 2.17 và 2.18 có th đ c vi t l i:

ij c

V V P



Bi u th c 2.28 cho th y kh n ng truy n t i trên nhánh i-j c a h th ng đi n khi

l p đ t thi t b bù d c TCSC đ c c i thi n đáng k ph thu c vào giá tr bù c a thi t b và có kh n ng nâng cao công su t trên đ ng dây khi t ng t i

H U

th i gian tìm ki m gi i pháp t i u Vi c ng d ng gi i thu t Gen tuy có tính k

th a và phát huy nh ng l i có nh c đi m là gia t ng ph m vi tìm ki m, t ng s

l ng m u trong t h p nên chi m nhi u b nh d n đ n gia t ng th i gian x lý thông tin Các ph ng pháp khác c ng ch mang tính th nghi m và tìm ki m, ch a xây d ng đ c ph ng pháp tính m t cách có h th ng

phân b l i lu ng công su t trong m ng đi n nh m tránh s c ngh n m ch

b ng cách s d ng các thi t b FACTS thay th cho các gi i pháp nh thay đ i công

su t phát c a các t máy, xây d ng đ ng dây song song là r t hi u qu Tuy nhiên

vi c l p đ t thi t b FACTS đâu m i là v n đ c n quan tâm Do đó v i nh ng dao

đ ng ph t i b t k , s thay đ i ngu n và gia t ng ph t i th ng xuyên trong t ng lai d n t i đi m ngh n m ch trong m ng c ng s b thay đ i nên không th l p đ t thi t b bù trên t t c các nhánh c a l i đi n đ đ m b o ch ng ngh n m ch khi có

nh ng thay đ i nh trên Vì v y c n thi t ph i xác đ nh đ c t p h p nh ng nhánh

có nhi u kh n ng gây quá t i th ng xuyên cho h th ng ây là t p h p nh ng

đi m xung y u nh t còn đ c g i là đi m nút th t c chai (bottle-neck) Vi c l p đ t thi t b FACTS t i nh ng vòng có ch a t p h p nh ng nhánh xung y u này s kh c

ph c đ c quá t i đáng k cho h th ng

B ng 2.1: Chi phí đ u t trên 1KVAr c a các thi t b FACTS

v công su t bù c a các thi t b FACTS đ c cho trong b ng 2.1: [14,19]

Ngoài ra; theo tài li u [4,19], c ng đã so sánh hàm chi phí đ u t trên m t đ n

v công su t bù gi a các thi t b FACTS còn ph thu c vào v trí và ph m vi mà thi t b l p đ t đ c th hi n trong hình 2.12 nh sau:

Hình 2.12: Chi phí đ u t v n hành theo công su t bù

Nh v y, xét v tính kinh t thì giá thành đ u t cho thi t b bù TCSC ch cao

h n so v i các lo i t bù truy n th ng, ít t n kém h n so v i chi phí đ u t l p đ t các thi t b khác nh STATCOM hay UPFC Gi s nhu c u bù vào h th ng đi n

m t l ng là 50MVAr nh ng n u s d ng thi t b bù UPFC thì c n đ u t m t

l ng là (tính b ng USD/kVAr)