Điều khiển VSC-HVDC - Ứng dụng trong truyền tải điện một chiều Hội An - Đảo Cù Lao Chàm Control of VSC-HVDC - Application of HVDC transmission Hoi An - Cu Lao Cham island PGS.TS.. Tóm tắ
Trang 1
Ï[i=lli=llliiliI=lllinllialliI=lllpnllI=ilili=llliniliI=lllallli=lllinilli=lllislliI=lliiallii=llli=Ilf2
IBiET=IETETreT=T=TIE=TETeT=T=TIE=TETmTI=T=T=TI=IrTirisl
Trang 2Điều khiển VSC-HVDC - Ứng dụng trong truyền tải điện một chiều Hội An - Đảo Cù Lao Chàm
Control of VSC-HVDC - Application of HVDC transmission Hoi An - Cu Lao Cham island PGS.TS Doan Quang Vinh Truéng Dai hoc Bach khoa — Đại hoc Da Nẵng
Đinh Trung Kiên: Công ty Tư vấn Xây dựng điện Miền Trung - Tổng Công ty Điện lực Miền Trung
Email: dqvinh@dut.udn.vn, dtkien2006@gmail.com Phản biện 1: PGS TS Lê Văn Doanh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Hồng Anh, Trường Đại học Quy Nhơn
Trang 3Tóm tắt
Với sự phát triển của điện tử công suất, hệ thông
truyền tải điện một chiều đựa trên bộ chuyển đôi
nguồn áp (VSC-HVDC) công suất nhỏ gồm hai trạm
chuyên đổi kết nói qua _ ắp một chiều đã mở ra
khả năng truyền tải điện từ đất liễn ra các đảo xa, góp
phân phát triển kinh tế - xã hội tại đây, phù hợp với
Quyết định số 56§/QĐ-TTg ngày 2§ tháng 4 năm
2010 của Thủ tướng Chính phủ vẻ việc Phê duyệt
Quy hoạch phát triển kinh tế dao Việt Nam đến năm
2020,
Bài viết này để xuất hệ thông diéu khién cho VSC-
HVDC ứng đụng trong truyền tải điện một chiều Hội
An - đảo Cù Lao Chàm
Abstract:
With the development of power semiconductors,
the small power high voltage direct current
transmission system based on Voltage Source
Converters (VSC-HVDC) mainly consisting of two
converter stations connected by a DC cable has led to
the possibility transmission from the mainland to the
island, contnbuting to economic development - social
island This is in accordance with Decision No
568/QD-TTg April 28, 2010 the Prime Minister on
approving the development plan Victnam's economic
island by 2020
This article presents the modelling and proposed
the control system of VSC-HVDC application of
direct current transmission Hoi An — Cu Lao Cham
island
Chir viet tat
1 Đặt vấn đề
Với sự phát triển của điện tử công suất, đặc biệt là ứng dụng IGBT trong hệ thông truyền tải điện VSC- HVDC với công suất nhỏ, có khả năng cung cấp điện
ôn định cho phụ tái biệt lập như các đảo xa đất liền Bài báo này đẻ xuất các hệ thống điểu khiển cho VSC-HVDC Hội An— đảo Cù Lao Chàm sử dụng bộ chuyên đối V§C ba pha hai cấp cầu sáu xung nhằm mục tiêu cung cấp điện cho đảo Củ Lao Chàm với
phy tai SMW
Nội dung của bải báo được chia lảm năm phan Ngoai
phan mở đâu, phẩn hai trình bày nguyên tắc chung
điều khiến VSC-HVDC Phần ba trình bảy tính toán
cụ thể cho hệ thông điều khiển VSC-HVDC Hội An —
Cù Lao Chàm Phân bến trình bảy kết quả mô phỏng
và phần năm so sánh tôn thất điện năng với phương
án truyền tải AC và kết luận —
2.Nguyên tắc chung
Điều khiên một hệ thống VSC-HVDC vẻ cơ bản là điều khiển trao đôi năng lượng Có các phương pháp khác nhau để điều khiến hệ thống VSC-HVDC:
phương pháp điều khiên trực tiếp và phương pháp vec
tơ trên cơ sở điều khiển điện áp vả điều khiển đòng điện bộ biến đổi VSC Tùy theo đặc tính của lưới điện
AC tại điểm kết nối, ta có cấu hình điểu khiến tại đầu cuỗi của VSC-HVDC khác nhau [2], [3]
2.1 VSC-HVDC kết nối với lưới điện chỉ có phụ tải
(không nguồn)
Khi VSC-HVDC kết nồi với lưới điện chỉ phụ tải tại đâu kết nỗi với phụ tải chỉ cần ồn định điện áp AC tại điểm đấu nỗi không đôi Dòng công suất tac dung va phản kháng phụ thuộc vào công suất phụ tải và chúng phụ thuộc nhau Vì chỉ có một nguồn điện áp AC nén không cắn điều chỉnh tản số Do đó, dùng phương
pháp điều khiến trực tiếp với bộ điều khiển điện áp
AC
Trang 4kết nối với lưới điện có nguồn
kết nối với lưới điện AC có nguồn
X5 Sy ve sung hp Stes BE, se ee ON
đối Nếu nguồn ổn định, điện áp
Bệ lẹc AC
3 Tính toán cụ thể cho hệ thống VSC-
HYVDC Hội An - Cù Lao Chàm
3.1 Thông số tính toán hệ thống VSC-HVDC
Thông số VSC, điện kháng pha, tụ điện DC:
Thứcg số |VAC lưới Y[c Sa L r
Giá trị | 22kV
Cpe
Thông số của bộ loc AC:
Chá trị
Cn
Nguồn phia Hội An - TBA 110/22&V Hội An
100 MVA |16 MVA| 115kV |22 kV |0.315 pu|0.024 pu
Thông số
Giá trị
VY
TBA 11OSSkV
Hội An
“Dp
Diem dau
nội thanh
H1 $ơđồổ moởn di điện VSC-HƯDC Hội An - đảo Cù Lao Chàm
Thông số cáp ngằm HVDC:
Co HVDC-M(1x95xse2
VSC ! Hội An “ay
-
®
“
VEC 2 vị
v
Củ Lao Châm 4p
-~
_ 3
đạc ø
Bộ điều khiển điệu:
áp DC công xuất
nhan khane
Trang 6
3.2.2 Tầng hợp thông số các bộ điều khiển (1)
oe đạt (HTĐ) của bộ biến đổi với SPWM là
khâu trễ:
va 7, =1/2/, voi fs 1a tấn số chuyển mạch của bộ
biến đối
“————<“———— ee eer rr er er er eee oe
sL+r ri+rs’
Sơ đề khối bộ điều khiến đòng điện vòng trong:(H 3)
Sơ đồ khối bộ điều khiến điện áp DC vòng ngoài:
L
So 6b Kh bộ điều khiến cũng suất giản Lien vine ngoải: (H 5)
Sơ đồ khỏi bộ điều khiển điện áp AC: (H 6)
Pili
Bộ điều khiến đòng điện tác dung
"ˆkS—. - ~.~ -~.-~- ~ ~ ~
“<= ee ee wee we ee ee ee
'
'
'
'
'
'
' '
'
'
la
+T„ BÀ qạẻ + Les
~
—“——.—.— _ (.À(a.aÀa À .À er eH er ee ee ee
V2e
Vàng dàng
27
w, “1+
H4 Sơ để khối bộ điểu khiển điện áp DAC
lạ=&
HS $z đổ khái bộ điểu khiển công suất nhắn kháng
PH > list.) =p !⁄*i2 |
Trang 8
Hàm truyền đạt hở bộ điều khiển dòng điện vòng
trong:
aun
0.001pu, T; “= + = 0.08s
er omnes dns UV Ôi
tối ưu mô đun, ta có:
Sam Ode Lộ ở bộ điệo khiễn động điện:
936
Gy = 0.00002s + 0.08:
H.7 shee sia isch id Sees
—.——
a i ae
H.8 Dd tid Bods cla mach wing did Liha deg dij
Hàm truyền đạt bi bộ điều khiên điện áp vòng ngoài:
đu =
1+T,8| We \Cs
ee Sine One SOAS tone vine Oe Siêu
Thee họp các đông số của bộ đền Miễn DC bằng
phương pháp tôi ưu đôi xứng, ta được
K„› “066; Kạ “ 0.46 sÌ
1.435 +0.99
H9 a
h
H 10 Đồ thị Bode của mạch vởng điều khiến điện áp DX”
K,, - -2.08 s*' ~~, =
3.12 0.16025%x” + z
——_ ——.——
4 4 ở 1 ce | 4 ——
ote
H 11 Đáp ứng của bộ điều khiến công suất phản kháng
Trang 10
Hàm truyền đạt ee
|
Ge = Kyl S224 TỦ (all 12, ae
Tổng hợp thông số của bộ điều khiển điện áp AC
bằng phương pháp tôi ưu mô đun, ta được:
66.64
a
H 14 Dé thi Đode của mạch vòng điều khiển điện áp AC
4 Kết quả mô phỏng
4.1 Mô hình mô phỏng (H 15) [4]
HE THONG TRUYÊN TÀI DIEN V%C-HVDC
1á MA
(Thee 1)
GEN es
x Pr) “ew - m
+ watt = vas 2 = vad ?
Fee? 1h ho CL AG COME 415% MWW= 1 Ms 1,9% VI
H 1S $ơ đồ truyền tái điện YSC-HVDC Hi An - đảo Cù Lao Chàm
đảo Cù Lao Chàm không đổi
Tại thời điểm t=0.05s, đóng máy cắt tải với P=§MW:
ta thấy khí t=0.15s thì điện áp tại thanh cái B2 ôn định
ở giá trị định mức Ipu (H 16)
anne nl
= ea eo
H 16 Sóng công suắt đến 4e ò đong đn lại anh cái
B2 đảo Cù Lao Chàm trường hợp tải không đổi
——— Pasaenees can T
Sóng điện áp vả đỏng điện tại thanh cái B2 đảo Củ Lao Chàm có tần số đao động f=50Hz (H 17)
dao Ca Lao Chàm thay đối Tại khoảng t=(0.5s +0.6s) cắt tải Py=1.SMW; t= (0.7s
+0.8s) cắt tải P;=3MW, ta thấy Vabc không đổi, ổn
định ở giá trị Ipu (H 18)
2 AG
H 19 Sóng cóng suất, điện áp và dòng điện tai thanh cải
B2 dao Cit Lao Cham t-0.48s +0.85s
4 4 Hệ thắng VSC-HVDC hoat đâng tronøơ trường
Trang 12thời điểm kết thúc NM tại t=l 2s thì V, P, Q én định
Ị T T | † ]
~
———————— ——— ——— ———
† = 1= ơ °
SRL POG ——+ RRR * B————— h2 4 - EIN INN GRIN ES “ ONE .“ S5 7
os A
H 19 Sáng công suất, điện áp và dàng điện tai thanh cái
B2 đảo Cù Lao Chàm trưởng hợp ngắn mạch 3 pha trong
khoáng 0.9%s đến ].3s
-+——*
TBA110/22kV Máy cắt
Cap quang
87 | he ee
Lao Cham [5]
- Phia AC: ding bao vé qué déng 50/51N, 67/67N
- Phía DC: dùng bảo vệ so lệch 87 kết bợp rơ le quang
85 (H 20)
H.20 Báo vệ phía DC hệ thẳng LSC-HVDC HẠI Án — đáo Cù Lao Chàm bằng máy cắt AC và rơ le bảo vệ so lệch
§ So sánh và kết luận
So sánh vẻ tốn thắt công suất truyền tái:
ie À mềm PSS/Adept-Siemens, tốn thất công
suất tác dung AP= 1.033 MW (12.91%) (H.21)
dị
\
H.21 Tính toán trào lưu công suất truyền tải ÁC
- Phương án truyền tải DC: tốn thất trên đường cáp
ngâm AP,„= 0.319 MW; theo tài liệu của Tập đoàn
thiết bị điện ABB vả tiêu chuẩn IEC 61803, tôn thất
qua trạm chuyến đối là 1.6% so với công suất truyền
tải qua trạm [6] APy„u= 0256 MW, suy ra AP,„v=
0.575MW (7.19%)
năng, phương án truyễển tải DC có ưu điểm hơn so với
Kết quả ứng đụng của để tài là cơ sở nghiên cứu cho việc đưa điện lưới quốc gia ra đảo Cù Lao Chàm, góp phần phát triển kinh tế - xã hội tại đảo xa đắt liên
Tài liệu tham khảo
(I] Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển tuyến tính Nhà xuất bản Khoa hoc va Kỳ thuật, 2008
[2| Tamimu Woldeyesus Shire: VSC-HVDC
of Multi-terminal VSC-HVDC Systems M.Sc thesis, Norwegian University of Science and Technology, June 2008
COPYRIGHT 1998-2011 by Hydro-Québec and The MathWorks, Inc
(5] Bộ Công nghiệp: Quy phạm trang bị điện -
Phan IV Bảo vệ vả tự động 11 TCN-21-
2006, NXB Lao động - Xã hội, 2006
