Microsoft Word TRICH YEU LA THONG TIN DUA MANG TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả Nguyễn Văn Minh Tên luận án Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối điện sử dụng các th[.]
Trang 1TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
- Tên tác giả: Nguyễn Văn Minh
- Tên luận án: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối điện sử dụng các thiết bị D-FACTS
- Ngành: Kỹ thuật điện
- Mã số: 9520201
- Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1 Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án
* Các mục tiêu nghiên cứu của luận án:
Luận án nghiên cứu đánh giá một số CLĐN và xem xét các giải pháp nâng cao CLĐN trong lưới phân phối với các mục tiêu cụ thể sau:
a Nghiên cứu xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu lựa chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR
và D-Statcom nhằm khắc phục hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối
b Nghiên cứu lựa chọn vị trí tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao CLĐN trong lưới phân phối gồm cải thiện độ lệch điện áp và cải thiện tổng mức biến dạng sóng hài, có xét một số đặc trưng lưới phân phối điện công nghiệp của Việt Nam
c Nghiên cứu cấu trúc và mô phỏng so sánh tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom đối với SANH
do ngắn mạch và sóng hài gây ra bởi các phụ tải phi tuyến điển hình trong lưới phân phối điện công nghiệp của Việt Nam như lò hồ quang điện
Trong ba mục tiêu trên đây, mục tiêu (a) là mục tiêu chính của luận án Để có cơ sở phân tích và đề xuất mô hình và giải bài toán (a): mục tiêu (b) và mục tiêu (c) được thực hiện, trong đó mục tiêu (c) cho cơ sở minh họa tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom giúp đề xuất phương án ứng dụng của các thiết bị này Mục tiêu (b) vừa có tính minh họa việc xây dựng mô hình bài toán tối ưu và công cụ giải cho mục tiêu (a), vừa xem như một nghiên cứu ứng dụng khi xây dựng mô hình định lượng đánh giá tác dụng của sóng hài trong lưới điện công nghiệp có lò hồ quang điện tại Việt Nam
Các giải pháp trên đây được phân tích và đề xuất dựa trên quan điểm nâng cao CLĐN của hệ thống, chứ không chỉ CLĐN cho riêng một nút phụ tải riêng biệt và được thực hiện bởi bên quản lý lưới phân phối điện, mà ở Việt Nam là các công ty điện lực Việc phân tích và đánh giá CLĐN được lồng trong mô hình bài toán tối ưu như là bước đầu tiên của quá trình tối ưu hóa việc thực hiện giải pháp Việc khắc phục SANH được thực hiện dựa trên tính toán đánh giá SANH trong lưới phân phối do ngắn mạch Việc khắc phục sóng hài dựa trên việc mô phỏng, tính toán và đánh giá tình hình sóng hài trên lưới điện
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các giải pháp nâng cao CLĐN sử dụng thiết bị CPD và tụ bù công suất phản kháng Hiện tượng CLĐN được xem xét là SANH do ngắn mạch và biến dạng sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra trong lưới phân phối, có xét một số đặc thù của lưới phân phối điện của Việt Nam Bên cạnh đó các chỉ tiêu chất lượng vận hành như độ lệch điện áp lưới điện trong vận hành, tổn thất điện năng trong vận hành cũng được xem xét khi xây dựng mô hình bài toán tối ưu khi ứng dụng các giải pháp Trong các nghiên cứu của luận án, lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE, lưới phân phối mẫu 16 nút được xây dựng
từ lưới mẫu 13 nút trên đây có xét những đặc điểm riêng của lưới phân phối điện Việt Nam được sử dụng làm đối tượng minh họa cho hiệu quả của các giải pháp nâng cao CLĐN được nghiên cứu của luận án Công cụ giải các bài toán tối ưu nói chung, thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) cũng là đối tượng nghiên cứu của luận án
2 Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng
Phương pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều cách tiếp cận:
• Sử dụng phân tích tổng quan để tìm hướng phát triển của nghiên cứu
• Sử dụng các phân tích lý thuyết về bài toán tối ưu hóa và phương pháp tìm kiếm thông minh để xây dựng các công thức và thuật toán giải
• Kiểm chứng tính hiệu quả của các thuật toán được đề xuất thông qua kết quả tính toán
Trang 23 Các kết quả chính và kết luận:
* Những vấn đề khoa học và kĩ thuật đã được giải quyết
- Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom với các vấn đề CLĐN gồm SANH do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân phối có xét những đặc điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ tải công nghiệp sản xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện)
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất và cải thiện CLĐN, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra Mô hình bài toán tính toán chế độ xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng mức biến dạng sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán tối ưu vị trí tụ
bù trong lưới phân phối Toàn bộ các tính toán trên cũng như sử dụng công cụ giải là thuật toán di truyền được thực hiện trên Matlab
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và D-Statcom
để khắc phục hiện tượng SANH do ngắn mạch, trong đó việc tính toán và đánh giá các đặc trưng của SANH (như biên độ điện áp) sử dụng mô hình toán mô tả tác dụng của các thiết bị này đề xuất Đây được xem là đóng góp chính của nghiên cứu trong luận án
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Về ý nghĩa khoa học: Do chưa có nghiên cứu nào ở Việt Nam về ứng dụng thiết bị CPD để cải thiện CLĐN đối với toàn hệ thống nên nghiên cứu này có thể xem như một trong những nghiên cứu tiên phong về lĩnh vực này tại Việt Nam Cái khó khiến ít nghiên cứu tiến sâu trong lĩnh vực này do thiết bị CPD là đáp ứng động, nên thường chỉ xem xét mô hình dưới dạng các mô phỏng động Đối với bài toán trong đó CPD là giải pháp CLĐN thì nghiên cứu thường chỉ xét cho một phụ tải nhất định Do đó, một hạn chế lớn của những nghiên cứu trước đây là không xem xét những tác động hệ thống của các thiết bị CPD Nghiên cứu này sẽ cố gắng xây dựng mô hình toán mô tả tác dụng của thiết bị CPD trong mô hình chung của lưới điện theo hiện tượng CLĐN tương ứng (như SANH do ngắn mạch) để từ đó xây dựng mô hình bài toán tối ưu tính toán lựa chọn vị trí và công suất của thiết bị CPD Bên cạnh ý nghĩa về chính trên đây đối với tác dụng của thiết bị CPD, việc nghiên cứu hạn chế sóng hài trên lưới phân phối dưới dạng mô hình bài toán tối ưu cũng chưa được xem xét tại Việt Nam và nghiên cứu này cũng được xem như một trong những nghiên cứu ban đầu về hạn chế tác dụng sóng hài mang tính hệ thống Việc lựa chọn công cụ tìm kiếm thông minh là thuật toán di truyền để giải bài toán này cũng có giá trị tham khảo nhất định cho việc ứng dụng của công cụ này đối với các bài toán tối ưu phi tuyến khó giải bằng các phương pháp giải tích (analytic) thông thường như các mô hình bài toán ứng dụng giải pháp cải thiện CLĐN mang tính hệ thống
- Về ý nghĩa thực tiễn: Vấn đề CLĐN hiện nay đang rất được quan tâm và giải pháp từ phía hệ thống đối với các khu vực lưới phân phối tại Việt Nam hầu như chưa có Hiện tại các đơn vị quản lý lưới phân phối mới chủ yếu cố gắng ứng dụng tụ bù đến giảm tổn thất trên lưới điện ở tần số 50Hz, và việc ứng dụng này thuần túy mang tính kinh nghiệm hoặc ứng dụng cho các lưới điện đơn giản Ba mục tiêu được đề xuất của luận án có thể xem là tài liệu tham khảo rất tốt cho việc triển khai các giải pháp nâng cao CLĐN và giảm tổn thất mang tính hệ thống đối với các đơn vị quản lý lưới phân phối điện, trong đó trực tiếp nhất là những đề xuất sử dụng tụ bù công suất phản kháng để giảm tổn thất và cải thiện chất lượng độ lệch điện áp, tổng mức biến dạng sóng hài của lưới phân phối Còn nhìn vào tương lai xa hơn, việc ứng dụng thiết bị CPD để nâng cao chất lượng vận hành của lưới phân phối nói chung, nâng cao CLĐN nói riêng sẽ được thúc đẩy Ngoài ra, tuy mục tiêu (c) chỉ mang tính hỗ trợ cho mục tiêu nghiên cứu (a), nhưng về ý nghĩa thực tiễn thì rất cao do luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng động lưới phân phối có lò hồ quang điện, mô tả tốt cho thực trạng CLĐN của lưới phân phối điện tại một số khu công nghiệp có lò hồ quang và đề xuất các giải pháp khắc phục như sử dụng các thiết bị CPD
Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh
GV HƯỚNG DẪN 1 GV HƯỚNG DẪN 2
TS Bạch Quốc Khánh TS Phạm Việt Phương Nguyễn Văn Minh
Trang 3THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
(Thông tin đưa lên trang Web)
Tên luận án: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối điện sử dụng các thiết bị D-FACTS
Ngành: Kỹ Thuật điện Mã số: 9520201
Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Minh
Người hướng dẫn khoa học:
1 TS BẠCH QUỐC KHÁNH
2 TS PHẠM VIỆT PHƯƠNG
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1 Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom với các vấn đề chất lượng điện năng gồm sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân phối có xét những đặc điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ tải công nghiệp sản xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện)
2 Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất
và cải thiện chất lượng điện năng, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra Mô hình bài toán tính toán chế độ xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng mức biến dạng sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán tối ưu vị trí tụ bù trong lưới phân phối Toàn bộ các tính toán trên cũng như việc sử dụng công cụ giải là thuật toán di truyền được thực hiện trên Matlab
3 Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và D-Statcom để cải thiện sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch, trong đó đề xuất mô hình toán mô tả tác dụng của các thiết bị trên được đưa vào bài toán tính toán ngắn mạch lưới phân phối Đây được xem là đóng góp chính của nghiên cứu trong luận án
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018
Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh
GV HƯỚNG DẪN 1 GV HƯỚNG DẪN 2
TS Bạch Quốc Khánh TS Phạm Việt Phương Nguyễn Văn Minh
Trang 4INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF DOCTORAL DISSERTATION
(Information will be posted on the Website)
Name of dissertation: Research on Solutions for Power Quality Enhancement in
Distribution System Using D-FACTS Devices
Major: Electrical Engineering Code No: 9520201
Name of PhD Student: Nguyen Van Minh
2 Dr PHAM VIET PHUONG
Training Institution: Hanoi University of Science and Technology
Summary of new contributions of the Thesis
1 Modeling dynamic simulations for comparatively evaluating the effects of DVR and D-Statcom devices on power quality issues including voltage sags due to short-circuit, and harmonics in the distribution systems with regard to typical network configurations of Vietnam such as three-phase power grid, three-phase balanced loads, characteristics of industrial loads of steel manufacturing (electric arc furnace)
2 Modeling and solving the problem of optimization for applying capacitors in the distribution systems to reduce losses and improve the power quality with regard to the presence of harmonics in the power grid that is generated by the electric arc furnace The model of harmonic power-flow is built for calculating harmonic power losses and total harmonic distortion that helps determine the objective function and constraints of the problem of optimizing capacitor’s position in distribution systems All the calculations and the application of Genetic Algorithms are made in MatLab
3 Modeling and solving the problem of optimizing size and location of DVR and D-Statcom for mitigating voltage sags due to short-circuit, where the above said device’s models are newly introduced to the problems of short-circuit calculation in distribution systems This is seen as main contributions of the research
in the thesis
Hanoi, Day ……Month…… Year 2018
Advisors PhD Student
2 Dr PHAM VIET PHUONG