Ứng dụng thiết bị DVR nhằm nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện khu vực tỉnh vĩnh phúc

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết tắt cho Nghĩa tiếng Việt DVR Dynamic Voltage Restorer Thiết bị khôi phục điện áp động VSC Voltage Source Converter Bộ nghịch lưu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN ANH THƯ

ỨNG DỤNG THIẾT BỊ DVR NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Trương Ngọc Minh

Hà Nội – Năm 2019

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Anh Thư

Đề tài luận văn: Ứng dụng thiết bị DVR nhằm nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện khu vực tỉnh Vĩnh Phúc

Chuyên ngành:Kỹ thuật Điện

Mã số SV: CB170189

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 25/4/2019

với các nội dung sau:

- Bổ sung, giải thích công thức tính thông số bộ lọc

- Bổ sung tên trục, đơn vị tại các hình vẽ

- Bổ sung, chỉnh sửa tài liệu tham khảo

- Chỉnh sửa một số lỗi chính tả

Ngày tháng năm 2019

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CAM ĐOAN

Sau một thời gian dài tìm hiểu, nghiên cứu, được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn TS Trương Ngọc Minh cùng các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện – viện Điện – trường Đại học Bách Khoa, cùng các bạn bè đồng nghiệp tôi đã hoàn thành luận văn nghiên cứu này Tôi xin cam đoan luận văn này là nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, các số liệu thống kê, báo cáo, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một tài liệu nào Có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác

Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Thư

LỜI CÁM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu đến nay luận văn “Ứng dụng thiết bị DVR nhằm năng cao chất lượng điện năng cho lưới điện khu vực tỉnh Vĩnh Phúc” đã được hoàn thành Trong quá trình làm đề tài này Tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các Thầy giáo,

Cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầy giáo TS Trương Ngọc Minh

Tôi xin chân thành cảm ơn và xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo

TS Trương Ngọc Minh, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, Viện Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ Tôi xây dựng và hoàn thành bản luận văn này

Do kiến thức còn hạn chế nên bản luận văn khó có thể tránh khỏi những sai sót, tác giả rất mong nhận được sự hướng dẫn, góp ý của các thầy giáo, cô giáo trong

bộ môn Hệ thống điện và những ai quan tâm

Xin chân thành cám ơn!

Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Thư

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU 1 

1 Lý do chọn đề tài 1 

2 Lịch sử nghiên cứu 1 

3 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận văn 2 

4 Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả 2 

5 Phương pháp nghiên cứu 2 

6 Bố cục luận văn 2 

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG, HIỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN 4 

1.1 Khái niệm về chất lượng điện năng 4 

1.1.1 Chất lượng tần số: Chất lượng tần số được đánh giá bằng: 4 

1.1.2 Chất lượng điện áp: Chất lượng điện áp gồm các tiêu chí sau: 5 

1.2 Hiện tượng sụt giảm điện áp 7 

1.3 Nguyên nhân gây ra sụt áp ngắn hạn 8 

1.4 Các ảnh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn 8 

1.5 Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp 9 

Chương 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DVR 12 

2.1 Bộ phận cấp năng lượng 12 

2.2 Bộ biến đổi 13 

2.3 Bộ lọc tần số chuyển mạch và phương pháp lựa chọn 14 

2.4 Máy biến áp ghép nối tiếp 14 

2.5 Bộ điều khiển 14 

2.6 Ứng dụng và các chế độ vận hành của DVR 15 

Chương 3:PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP, ỨNG DỤNG CHO DVR 19 

3.1 Cơ sở toán học 19 

3.1.1 Phương pháp biển đổi tọa độ quay vuông góc Clark-Park 19 

3.1.2 Phương pháp bình phương cực tiểu 20 

3.1.3 Phương pháp bình phương sai số cực tiểu - LES 22 

3.2 Sơ đồ khối của phương pháp LES 25 

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp LES 28 

3.3.2 Tần số lấy mẫu 30 

3.3.3 Số lượng thành phần chuỗi Taylor 33 

3.3.4 Nhận xét chung 33 

3.4 Mô phỏng bộ lọc sử dụng phương pháp LES 35 

Chương 4:KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 41 

4.1 Sơ bộ lưới điện tỉnh Vĩnh Phúc 41 

4.2 Kết quả mô phỏng ứng dụng DVR cho phụ tải lộ 474 TBA 110kV Vĩnh Tường 41 

4.2.1 Sơ đồ tính toán 41 

4.2.2 Thông số thiết bị DVR 44 

4.3 Kết quả mô phỏng 48 

4.3.1 Khi sự cố 1,2,3 pha chạm đất tại xuất tuyến 2 48 

4.3.2 Trường hợp ảnh hưởng từ song hài 52 

4.3.3 Trường hợp ảnh hưởng từ dao động điện áp nguồn lưới 53 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Viết tắt cho Nghĩa tiếng Việt

DVR Dynamic Voltage Restorer Thiết bị khôi phục điện áp động VSC Voltage Source Converter Bộ nghịch lưu nguồn áp

THD Total Harmonic Distortion Hệ số méo tổng

PWM Pulse Width Modullation Điều chế độ rộng xung

PLL Phase Locked Loop Bộ khóa pha

Ký hiệu Ý nghĩa

Upre-dip Giá trị điện áp nguồn trước khi xảy ra sụt áp

Udip Giá trị điện áp nguồn trong khi xảy ra sụt áp

Φdip Góc nhảy pha điện áp

θLoad Góc pha của tải

Psupply Công suất nguồn

PDVR Công suất bơm vào của DVR

UDVR Điện áp bơm vào của DVR

θSupply Góc pha của nguồn

θPLL Góc pha khối PLL

CDC Tụ điện phía một chiều

UDC Điện áp trên tụ

THD: Là đại lượng thể hiện mức độ biến dạng của dòng điện hay điện áp Theo tiêu chuẩn IEEE 519-1992 đối với cấp điện áp dưới 69kV thì giá trị THD (%) không được vượt quá 5%

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sụt áp một pha và sụt áp ba pha 7

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của DVR 10

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc 1 pha của DVR kết nối lưới 12

Hình 2.2 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều thay đổi 13

Hình 2.3 Mạch điện một pha tương đương của hệ thống 14

Hình 3.1 Phép biến đổi Clark 19

Hình 3.2 Phép biến đổi Park 20

Hình 3.3 Minh họa phương pháp bình phương cực tiểu 21

Hình 3.4 Sơ đồ khối phương pháp LES 26

Hình 3.5 Mô hình của hệ thống điều khiển DVR cho từng pha 27

Hình 3.6 Sơ đồ tính toán vector điện áp bù của DVR 28

Hình 3.7 Tín hiệu điện áp đo được khi số mẫu dữ liệuError! Bookmark not defined Hình 3.8 Tín hiệu điện áp đo được khi tần số lấy mẫu 32

f=5 kHz , b) f=15 kHZ, c) f=150 kHz 32

Hình 3.9 a) Lấy 3 phẩn tử đầu tiên Hình 3.9 b) Lấy 4 phần tử đầu tiên 33

Hình 3.10 Điện áp đầu vào v(t) (Hình a) và điện áp đầu ra bộ lọc LES (Hình b) 34

Hình 3.11 Mô hình mô phỏng lưới điện đơn giản 35

Hình 3.12 Mô hình mô phỏng bộ lọc LES 35

Hình 3.13 Điện áp trên hệ tọa độ ba pha ABC (Hình a), phương pháp sử dụng LES (Hình b) và Phương pháp Clark và Park (Hình c) 36

Hình 3.14 a) Điện áp trên hệ tọa độ ba pha ABC; b), d) Phương pháp Clark và Park; c), e) Phương pháp sử dụng LES 38 Hình 3.15 a) Điện áp trên hệ tọa độ ba pha ABC; b) Phương pháp Clark và Park; 39

c)Phương pháp sử dụng LES 39

Hình 4.1 Sơ đồ mô phỏng xuất tuyến 474E25.5 42

Hình 4.2 Block: C1-162 42

Hình 4.3 Block C162-208 43

Hình 4.4 Thông số bộ lưu trữ năng lượng 44

Hình 4.5 Mạch nghịch lưu cầu một pha 45

Hình 4.6 a), b) Sơ đồ và thông số mạch điều chế xung SPWM 46

Hình 4.7 Thông số mạch lọc thông thấp LC 47

Hình 4.8 Thông số của máy biến áp ghép 47

Hình 4.9 Dạng sóng điện áp khi ngắn mạch 1 pha chạm đất 48

Hình 4.10 Dạng sóng điện áp khi ngắn mạch 2 pha chạm đất 49

Hình 4.11 Dạng sóng điện áp khi ngắn mạch 3 pha chạm đất 50

Hình 4.12 Sóng hài pha A khi ngắn mạch 3 pha chạm đất 51

Hình 4.13 Sóng hài pha B khi ngắn mạch 3 pha chạm đất 51

Hình 4.14 Sóng hài pha C khi ngắn mạch 3 pha chạm đất 51

Hình 4 15 Anh hưởng khi bơm nguồn hài 53

Hình 4.16 Điện áp khi dao động nguồn lưới 53

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việt nam đang quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, từng bước hội nhập nền kinh tế khu vực và thế giới Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước, ngành điện đang có tốc độ phát triển nhảy vọt cả về quy mô lưới truyền tải lẫn công suất phát kịp thời cung cấp điện cho các phụ tải với yêu cầu chất lượng ngày càng cao đảm bảo an toàn ổn định liên tục

Tuy nhiên hệ thống điện càng mở rộng, thì những vấn đề liên quan đến hệ thống cũng ngày càng bức thiết Một trong số đó là yêu cầu về nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện

Chất lượng điện năng bao gồm các nội dung chủ yếu về độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng tần số, chất lượng điện áp Việc áp dụng các giải pháp truyền thống

để nâng cao chất lượng điện năng đã không còn tác dụng lớn

Ngày nay việc áp dụng các tiến bộ khoa học trong công nghệ bán dẫn vào lĩnh vực sản xuất ngày rộng rãi, các thiết bị điện sử dụng các mạch điện tử công suất, điều khiển vi xử lý rất nhạy cảm với các nhiễu loạn của Hệ thống điện

Với quy mô hệ thống điện ngày càng có sự liên hệ và thống nhất cao, bất cứ một

sự cố xảy ra ở một phần tử nào trong hệ thống cũng đều có thể gây ảnh hưởng đến cả

hệ thống, trong đó, hiện tượng sụt áp ngắn hạn là hậu quả điển hình, tần suất xảy ra lớn và gây nhiều tác động xấu đối với các thiết bị điện Do vậy, việc phát hiện nhanh

và xử lý sự cố sụt giảm điện áp là yếu tố quan trọng trong nâng cao chất lượng điện

áp đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện năng Đây cũng là vấn đề đang được quan tâm và nghiên cứu rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam

Với những lý do trên, em được giao đề tài luận văn: “Ứng dụng thiết bị DVR nhằm năng cao chất lượng điện năng cho lưới điện khu vực tỉnh Vĩnh Phúc”

2 Lịch sử nghiên cứu

Cùng với sự phát triển của lưới điện, ngày càng có nhiều nghiên cứu về áp dụng các tiến bộ khoa học trong công nghệ bán dẫn vào ứng dụng trong vận hành hệ thống

- Nghiên cứu về cấu tạo chức năng của các thiết bị

- Nghiên cứu về các giải pháp sử dụng các thiết bị

Tuy nhiên vẫn chưa có nhiều nghiên cứu mô phỏng cụ thể cho các chế độ vận hành của lưới điện thực tế nhằm mục tiêu đảm bảo những yêu cầu cụ thể để nâng cao chất lượng điện năng Đề tài lựa chọn trong luận văn đi theo hướng nghiên cứu phân tích một trong các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao chất lượng điện năng

3 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận văn

Mục đích của đề tài: Nghiên cứu cấu trúc và mô phỏng thiết bị DVR đối với SANH do ngắn mạch và sóng hài gây ra

Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị DVR

Phạm vi nghiên cứu: trong luận văn tập trung việc ứng dụng DVR cho một phụ tải trên 01 lộ đường dây trung áp cụ thể trên lưới điện tỉnh Vĩnh phúc

4 Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả

Các tính toán mô phỏng trong luận văn nhằm làm sáng tỏ những luận điểm sau:

- Sự cần thiết sử dụng DVR

- Phương pháp phát hiện sụt áp ngắn hạn tối ưu cho hệ thống

- Xây dựng mô hình mô phỏng nhằm đánh giá tác dụng của thiết bị DVR với các vấn

đề sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân phối

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết, thu thập dữ liệu thực

tế về chất lượng điện năng, cấu trúc DVR Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây dựng

mô phỏng đánh giá tác dụng của thiết bị DVR.

- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả

- Phương pháp nghiên cứu

Phần nội dung:

- Chương 1 Tổng quan về chất lượng điện năng, hiện tượng sụt áp ngăn hạn

- Chương 2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của DVR

- Chương 3 Ứng dụng phương pháp LES cho DVR

- Chương 4 Sơ lược về lưới điện tỉnh Vĩnh Phúc Các kết quả mô phỏng ứng dụng cho lộ 472 TBA 110kV Vĩnh Tường

Phần kết luận:

- Các kết luận và kiến nghị

- Các hướng nghiên cứu tiếp theo

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG, HIỆN TƯỢNG SỤT

GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN

1.1 Khái niệm về chất lượng điện năng

Điện năng được tạo ra từ sự biến đổi các dạng năng lượng khác nhau, sự chuyển đổi này được thực hiện bởi các nhà máy phát điện Đặc trưng của khái niệm điện năng

là các thông số cơ bản như điện áp, dòng điện, tần số Đảm bảo chất lượng điện năng

là phải đảm bảo ổn định về điện áp và tần số Một trong các yếu tố trên không đảm bảo, chất lượng điện năng sẽ không đảm bảo

Chất lượng điện năng được xem là đảm bảo nếu tần số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh giá trị định mức Phạm vi này được quy định trên cơ sở đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của thiết bị dùng điện và các tiêu chuẩn về

độ lệch điện áp và tần số

Đánh giá chất lượng điện năng theo một số tiêu chí sau:

1.1.1 Chất lượng tần số: Chất lượng tần số được đánh giá bằng:

b, Dao động tần số: Dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất

và nhỏ nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%

Tại Việt Nam, theo Thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công

Thương về quy định hệ thống điện phân phối, theo đó Tiêu chí tần số được quy định:

Tần số danh định trong lưới điện quốc gia là 50Hz Trong điều kiện bình thường tần

số hệ thống điện được dao động trong phạm vi ±0,2 Hz so với tần số danh định Trong trường hợp hệ thống điện chưa ổn định, tần số hệ thống điện được dao động trong

phạm vi ±0,5 Hz so với tần số danh định

1.1.2 Chất lượng điện áp: Chất lượng điện áp gồm các tiêu chí sau:

a, Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện:

𝛿𝑈% 100% (1.6)

U là điện áp thực tế trên các thiết bị dùng điện, δU phải thỏa mãn điều kiện:

𝛿𝑈 𝛿𝑈 𝛿𝑈 (1.7)

δU-, δU+ là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp

b, Độ dao động điện áp: Sự biến thiên của điện áp (ΔU) được tính theo công

thức:

𝛥𝑈% max (1.8)

Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không được nhỏ hơn 1%/s Dao động điện

áp gây ra chập chờn ánh sáng và gây nhiễu các thiết bị điện tử

c, Độ không đối xứng: Phụ tải không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không

đối xứng Sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 của điện áp Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả hoạt động, giảm tuổi thọ của

thiết bị điện và tăng tổn thất điện năng

d, Độ không sin: Các thiết bị có đặc tính phi tuyến như máy biến áp không tải,

thiết bị điện tử công suất, thiết bị điều khiển … làm biến dạng điện áp khiến cho nó không còn hình sin và xuất hiện các sóng hài bậc cao Các sóng hài bậc cao này làm giảm điện áp trên các thiết bị sinh nhiệt, tăng tổn thất sắt từ trong động cơ, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị sử dụng điện

Tại Thông tư 39/2015/TT-BCT, quy định về chất lượng điện áp như sau:

* Chế độ vận hành bình thường điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối được phép dao động so với điện áp danh định tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện là ± 05 %; tại điểm đấu nối với nhà máy điện là + 10% và - 05 %;

* Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau sự cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng

điện bị ảnh hưởng trực tiếp do sự cố trong khoảng + 05 % và - 10 % so với điện áp danh định

* Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự

cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ± 10 % so với điện áp danh định

* Cân bằng pha: Trong chế độ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch

của điện áp pha không vượt quá 03 % điện áp danh định đối với cấp điện áp 110 kV

hoặc 05 % điện áp danh định đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp

* Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp (THD) là tỷ lệ giữa giá trị hiệu dụng của

sóng hài điện áp với giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản (theo đơn vị %), tại mọi điểm đấu nối không được vượt quá giới hạn quy định trong bảng 3% với lưới điện 110kV và 6,5% với lưới trung hạ áp

* Nhấp nháy điện áp: Trong điều kiện vận hành bình thường, mức nhấp nháy điện áp tại mọi điểm đấu nối không được vượt quá giới hạn quy định như sau:

Cấp điện áp Mức nhấp nháy cho phép

b) Mức nhấp nháy điện áp dài hạn (Plt) được tính từ 12 kết quả đo Pst liên tiếp (trong khoảng thời gian 02 giờ),

Plt95% là ngưỡng giá trị của Plt sao cho trong khoảng 95 % thời gian đo (ít nhất

01 tuần) và 95 % số vị trí đo Plt không vượt quá giá trị này

Tại điểm đấu nối trung và hạ áp, mức nhấp nháy ngắn hạn (Pst) không được vượt quá 0,9 và mức nhấp nháy dài hạn (Plt) không được vượt quá 0,7 theo tiêu chuẩn IEC1000-3-7

1.2 Hiện tượng sụt giảm điện áp

Như vậy chất lượng điện năng là chỉ các hiện tượng biến thiên về điện áp, dòng điện và tần số Các hiện tượng chất lượng điện năng xuất hiện trong hệ thống điện theo IEEE1159-1995 được phân loại theo các đặc trưng về biên độ, thời gian tồn tại

và phổ tần đặc trưng như hiện tượng quá độ; Biến thiên điện áp ngắn hạn; Biến thiên điện áp dài hạn; Mất đối xứng điện áp; Biến dạng sóng; Dao động điện áp Trong đó,

biến thiên điện áp ngắn hạn và biến dạng gây sóng hài là những hiện tượng gây tác động xấu chủ yếu đến các thiết bị điện trong lưới phân phối điện Việt Nam hiện nay

Theo tiêu chuẩn IEEE1159-1995, biến thiên điện áp ngắn hạn là sự thay đổi trị

số điện áp hiệu dụng ở tần số HTĐ (50Hz hoặc 60Hz) trong khoảng thời gian dưới 1 phút và được phân loại tùy theo biên độ biến thiên và thời gian tồn tại của sự kiện Trong đó, sụt giảm điện áp ngắn hạn thường hay xảy ra hơn và cũng là đối tượng

được nghiên cứu nhiều hơn

Một số hình ảnh mô tả sụt áp được thể hiện ở hình 1.1

Hình 1.1 Sụt áp một pha và sụt áp ba pha[1]

1.3 Nguyên nhân gây ra sụt áp ngắn hạn

Trong hệ thống điện sụt áp ngắn hạn xuất hiện thường là do một số nguyên nhân chính sau:

- Do các sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện, khi đó, điện áp lưới sẽ giảm dần

từ nguồn về đến điểm ngắn mạch, sau thời gian bảo vệ tác động loại trừ nhánh rẽ có

sự cố, điện áp trên thanh cái sẽ phục hồi Các phụ tải tại các xuất tuyến đấu nối chung thanh cái có nhánh rẽ sự cố xuất hiện hiện tương sụt áp trong thời gian sự cố và bảo

vệ tác động

Biên độ sụt áp ngắn hạn là điện áp nút của lưới điện khi có ngắn mạch Hình dạng chủ yếu sụt áp ngắn hạn do sự cố ngắn mạch có dạng hình chữ nhật với hai đặc trưng chính là biên độ và thời gian tồn tại

Đây cũng là nguyên nhân chủ yếu gây sụt áp ngắn hạn ở Việt Nam, Có rất nhiều nguyên nhân xảy ra sự cố như thời tiết giông bão, điều kiện thời tiết gây phóng điện…

- Khởi động động cơ: Đối với các động cơ điện không đồng bộ, dòng khởi động

lớn gây sụt giảm điện áp lớn trên lưới đấu nối nối với động cơ trong thời gian khởi động Các phụ tải đấu nối chungvới động cơ khi khởi động sẽ trải qua sụt áp ngắn hạn với đặc tính có dạng hình tam giác

- Ngoài ra, sụt áp ngắn hạn còn do các nguyên nhân như đóng các phụ tải lớn vào lưới điện, đóng điện không tải máy biến áp công suất lớn

1.4 Các ảnh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn

Khi sụt áp ngắn hạn xảy ra trên lưới điện làm giảm lượng năng lượng cần thiết cung cấp cho các thiết bị dùng điện và do đó sẽ làm cho các thiết bị nhạy cảm ngừng làm việc hay làm việc không đúng theo yêu cầu thiết kế

- Đối với các thiết bị điện tử, bộ điều tốc có thể gây nguy cơ khởi động lại, giảm tuổi thọ thiết bị, lỗi sản phẩm trong các dây chuyền sản xuất

- Đối với các Contactor và rơ le điện cơ họa động không tin cậy

- Các động cơ điện : Điện áp giảm sẽ làm dòng động cơ tăng dẫn đến quá tải, quá nhiệt ảnh hưởng đến quá trình vận hành động cơ do các thiết bị bảo vệ điện áp hoạt động

- Các thiết bị phát nhiệt : Các thiết bị sử dụng nguyên lý phát nóng của điện trở

sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều theo điện áp Nhiệt độ phát ra giảm 10% khi điện áp giảm 10%

1.5 Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp

- Giảm suất sự cố ngắn mạch trên lưới điện bằng các giải pháp bao gồm như cải tạo nâng cấp đường dây tải điện; tăng cường các biện pháp an toàn , kiểm tra kiểm soát thường xuyên, đảm bảo an toàn hành lang lưới điện

- Sử dụng các phương pháp khởi động mềm đối với động cơ công suất lớn

- Giảm thời gian loại trừ sự cố ngắn mạch Các giải pháp bao gồm: Sử dụng

cầu chì hạn chế dòng ngắn mạch (Thời gian cắt thường nhỏ hơn nửa chu kỳ), dùng

thiết bị tự đóng lại, sử dụng máy cắt có thời gian tác động nhanh hơn, sử dụng bảo vệ quá dòng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc và giảm cấp thời gian bảo vệ nếu có thể trên một xuất tuyến của lưới phân phối điện

- Thay đổi kết dây lưới điện: Các giải pháp chính có thể xem xét như: Đặt máy

phát dự phòng tại gần các phụ tải nhạy cảm, phân đoạn lưới điện để thay đổi vùng

ảnh hưởng của SANH, đặt kháng điện hạn chế dòng điện ngắn mạch tại những nơi thích hợp trên lưới điện để tăng khoảng cách về điện từ điểm ngắn mạch đến PCC

- Đối với các phụ tải nhạy cảm, mục tiêu là phải ổn định được điện áp trên đầu cực của phụ tải Các giải pháp thuộc nhóm này thường là đặt thiết bị ổn định điện áp đầu cực phụ tải Các giải pháp bao gồm: sử dụng các nguồn dự phòng UPS nối song song với nguồn lưới cấp cho các phụ tải nhạy cảm

- Giảm thiểu sụt giảm điện áp bằng thiết bị khôi phục điện áp động (DVR)

DVR là thiết bị điện tử công suất mắc nối tiếp với hệ thống bao gồm bốn bộ phận chính:

+ Bộ phận cấp năng lượng: Có khả năng lưu trữ năng lượng và kết nối với VSC

để có thể tạo ra điện áp xoay chiều cần thiết bù cho một sự cố sụt giảm điện áp + Bộ biến đổi: Phổ biến hiện nay là bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha (VSC) xây dựng dựa trên các van bán dẫn IGBT, được điều khiển bằng áp dụng điều chế PWM

+ Bộ lọc tần số chuyển mạch: Làm giảm các hài chuyển mạch phát ra bởi PWM của VSC, cải thiện dạng sóng điện áp bơm vào của DVR

+ Máy biến áp ghép: Cách ly về điện giữa hệ thống DVR và lưới, đồng thời nâng điện áp cung cấp bởi DVR khi cần thiết

DVR được sử dụng với vai trò chủ yếu để bù sụt áp, dựa trên ý tưởng là bơm vào một điện áp có biên độ, tần số và góc pha mong muốn vào giữa điểm kết nối chung và tải Trong điều kiện bình thường DVR không hoạt động hoặc chỉ bơm một lượng điện áp rất nhỏ để bù điện áp rơi trên các bộ phận Cấu trúc cơ bản của DVR được thể hiện trên hình 1.2:

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của DVR [7]

Ưu điểm của DVR là khả năng phản ứng nhanh, thuật toán điều khiển tương đối đơn giản, hiệu quả hoạt động cao, thích hợp với nhiều dạng tải và điều kiện lưới điện khác nhau

1.6 Kết luận

Sụt giảm điện áp ngắn hạn là một trong những hiện tượng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị

điện tử công suất, máy vi tính, các dây chuyền sản xuất tự động hóa , đã đặt ra vấn

đề hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối càng trở nên quan trọng

Trong các giải pháp chống sụt giảm điện áp ngắn hạn, thiết bị khôi phục điện

áp động DVR là biện pháp hiệu quả bởi thiết bị này có thể đảm bảo điện áp phụ tải đạt giá trị cho phép với khả năng phản ứng nhanh trước các sự cố gây sụt giảm điện

áp

Gần đây, với việc giảm giá thành của các thiết bị điện tử công suất, Các công ty điện lực đã dần việc sử dụng các thiết bị DVR trong lưới phân phối để nâng cao chất lượng điện năng của lưới điện

Chương 2

CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DVR

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của thiết bị DVR được thể hiện như ở hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc 1 pha của DVR kết nối lưới

2.1 Bộ phận cấp năng lượng

Chức năng của bộ phận này là cung cấp năng lượng cần thiết để DVR, bù điện

áp thiếu hụt trên tải trong quá trình xảy ra sụt áp Đây là bộ phận quyết định khả năng làm việc, chất lượng điện áp bù bởi DVR Tùy theo chất lượng lưới điện, loại tải, mức

độ nghiêm trọng của sụt áp mà người ta lựa chọn cấu hình bộ phận cấp năng lượng phù hợp

Khi DVR có nguồn cấp bổ sung thì giá thành tăng đáng kể nhưng chất lượng điện áp của phụ tải được đảm bảo tốt hơn, độ méo giảm đi, ngăn ngừa được các sụt

áp nghiệm trọng (nguồn cấp bị sụt giảm vượt quá 40-50%) và dòng điện chạy qua bộ nghịch lưu không vượt quá dòng định mức của tải

Cấu trúc được sử dụng khi sụt áp xảy ra ở xa nguồn cấp và thời gian dài hơn Ở cấu hình này một bộ lưu trữ năng lượng độc lập và một bộ biến đổi DC/DC đảm bảo duy trì điện áp trên DC-link không đổi Trong quá trình phục hồi, năng lượng được

truyền từ bộ lưu trữ năng lượng đến DC-link thông qua bộ biến đổi DC/DC Cấu hình này có khả năng bù được các sụt áp có biên độ lớn nhất và đem lại một chất lượng điện năng tốt nhất cho tải.Với mong muốn giảm thiểu ảnh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn đến tải, đồ án lựa chọn cấu hình thiết bị DVR có nguồn bổ sung một chiều không đổi (Constant DC-link)

Hình 2.2 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều thay đổi

2.2 Bộ biến đổi

Khi hoạt động, DVR bơm điện áp nối tiếp với nguồn cung cấp Điện áp này được tạo ra từ bộ biến đổi VSC kết nối với DC-link và hệ thống lưu trữ năng lượng[3]

Vì thế, bộ biến đổi phải có khả năng tạo ra điện áp ba pha với thành phần thứ tự thuận

và thứ tự nghịch Mặt khác bộ biến đổi phải có khả năng trao đổi công suất trên cả hai chiều, chịu được điện áp cao và tổn hao thấp Các giải pháp thực tế hiện nay, bộ biến đổi thường được xây dựng từ các linh kiện bán dẫn điều khiển hoàn toàn như IGBT

Bộ biến đổi của DVR khi làm việc với lưới thông thường được sử dụng là bộ biến đổi nguồn áp kết nối gián tiếp thông qua máy biến áp, hoặc có thể kết nối trực tiếp không qua máy biến áp Tuy nhiên việc sử dụng máy biến áp có nhiều ưu điểm hơn

Trong nghiên cứu này sử dụng bộ biến đổi Full H-Bridge cùng phương pháp

điều chế độ rộng xung (PWM)

2.3 Bộ lọc tần số chuyển mạch và phương pháp lựa chọn

Bộ lọc tần số chuyển mạch có tác dụng lọc bỏ các sóng hài do các thiết bị điện

tử công suất gây ra, làm cho điện áp đầu ra của thiết bị DVR và điện áp trên tải luôn

là dạng hình sin với trị số THD nhỏ Hiệu quả lọc điện áp đầu ra của bộ biến đổi phụ thuộc cách đấu nối các phần tử thụ động L và C

Hình 2.3 Mạch điện một pha tương đương của hệ thống

2.4 Máy biến áp ghép nối tiếp

Nhiệm vụ chính của máy biến áp ghép là biến đổi điện áp từ VSC sang điện

áp lưới Với DVR 3 pha có thể sử dụng một máy biến áp ba pha hoặc 3 máy biến áp một pha

 Ưu điểm khi sử dụng máy biến áp ghép nối tiếp:

- Tạo cách ly về điện giữa lưới điện và bộ biến đổi

- Tạo điều kiện để áp dụng bộ biến đổi có mức điện áp khác với lưới (thường

là thấp hơn)

- Dập tắt các hài bậc cao (qua việc thêm điện cảm phân bố) và tắt dần dao động (qua trở kháng cuộn dây)

 Nhược điểm của máy biến áp ghép là:

- Chiếm phần lớn chi phí chế tạo DVR

- Có thể nguy hiểm nếu xảy ra bão hòa trong lõi máy biến áp Do đó máy biến áp ghép phải có công suất lớn hơn tính toán từ các thông số của bộ biến đổi

2.5 Bộ điều khiển

Hệ thống điều khiển cho DVR được xây dựng trên nguyên tắc đáp ứng nhanh

và tức thời để DVR có thể bù được chính xác về cả biên độ và góc pha điện áp Biên

độ của điện áp tải được so sánh với điện áp đặt để phát hiện một cách tức thời bất kỳ

sự biến thiên điện áp nào để bộ điều khiển điện áp là bộ điều khiển vòng ngoài tạo tín hiệu dòng điện đặt cho bộ điều khiển dòng điện là mạch vòng bên trong nhằm điều khiển một lượng công suất phù hợp cần trao đổi giữa DVR và lưới phân phối để bù được lượng biến thiên điện áp Trong cấu trúc này, các tín hiệu điện áp điều khiển ở đầu ra của bộ điều khiển dòng điện được đưa vào khâu điều chế động rộng xung PWM để tạo ra tín hiệu phát xung điều khiển cho các van bán dẫn trên ba pha của bộ nghịch lưu VSI Tần số đóng cắt của các van bán dẫn của bộ VSI thường được thiết lập sao cho điện áp đầu ra của VSI ít nhiễu nhất

2.6 Ứng dụng và các chế độ vận hành của DVR

DVR được thiết kế để tạo ra một điện áp điều khiển động VDVR bởi bộ biến đổi

điện tử công suất Điện áp này bù nối tiếp vào điện áp nút bởi một máy biến áp bù Biên độ tạm thời của điện áp bù ba pha được điều khiển để loại bỏ các tác động có

hại của sự cố tại điểm nút tránh ảnh hưởng đến điện áp tải VL Điều này có nghĩa là

các dạng điện áp khác nhau gây ra bởi các sự cố trong lưới cấp điện sẽ được bù bởi một điện áp tương đương được tạo ra bằng bộ biến đổi và được bù vào mức điện áp trung gian thông qua biến áp bù

Như một biện pháp cải thiện CLĐN, việc sử dụng DVR để khắc phục SANH có thể theo hai nguyên tắc ứng với hai cách chọn vị trí đặt DVR

Thứ nhất, bảo vệ phụ tải nhạy cảm: Theo nguyên tắc này, tại vị trí kết nối tải

nhạy cảm với lưới điện sẽ đặt DVR Các biến động chất lượng điện áp trên lưới điện

sẽ được bù bởi DVR sao cho điện áp tại đầu ra của DVR hay tại đầu vào phụ tải đảm bảo yêu cầu chất lượng điện áp

Thứ hai, ngăn chặn phát và truyền các hiện tượng CLĐN: Theo nguyên tắt này,

thiết bị DVR có thể đặt tại ngay đầu cực của các nguồn phát sinh các hiện tượng

CLĐN như sóng hài, biến thiên điện áp, dao động điện áp DVR sẽ có tác dụng ngăn

nối giữa nguồn phát sinh các hiện tượng CLĐN với lưới điện luôn đảm bảo chất lượng Nguyên tắc chọn vị trí này để bù SANH do khởi động động cơ

Thiết bị DVR khi được sử dụng trong lưới phân phối với yêu cầu phải đảm bảo khả năng bù được tức thời, nhanh và chính xác các dạng biến thiên điện áp xảy ra trên lưới điện Để bảo đảm các yêu cầu này, thiết bị DVR có thể vận hành ở các chế

độ như sau:

a Chế độ dừng hoạt động (Protection Mode)

Nếu dòng điện bên phía phụ tải vượt giá trị cho phép do nguyên nhân ngắn mạch hoặc dòng điện sự cố lớn từ phía phụ tải, thiết bị DVR sẽ được cô lập ra khỏi lưới điện bằng cách sử dụng các thiết bị đóng cắt điện tử công suất Khi đó thiết bị DVR, với các cấu kiện điện tử nhạy cảm, sẽ được bảo vệ khỏi dòng điện sự cố từ lưới điện

b Chế độ chờ

Trong chế độ chờ, lưới điện vận hành bình thường, thiết bị DVR sẽ không bù bất cứ một lượng điện áp nào cho hệ thống Trong trường hợp này, thiết bị DVR sẽ hoạt động ở chế độ chờ và chế độ tự nạp năng lượng của bộ tích trữ năng lượng một chiều Bộ tích trữ năng lượng một chiều có thể được nạp từ nguồn điện của chính DVR hoặc từ một nguồn điện khác Đây cũng là chế độ hoạt động chủ yếu của DVR

c Chế độ bù điện áp

Khi phát hiện có một sự kiện chất lượng điện áp trên lưới, DVR sẽ tạo một điện áp bù để bù lượng điện áp thiếu hụt nhằm đảm bảo chất lượng điện áp của tải Đối với trường hợp bù SANH, có thể có các phương pháp bù điện áp sử dụng DVR

như sau [57, 71, 81]: (i) bù theo điện áp trước sự cố; (ii) bù đồng pha; (iii) bù pha sớm và (iv) bù tối thiểu theo dung sai điện áp

- Bù theo điện áp trước sự cố

Bù theo điện áp trước sự cố là phương pháp trong đó thiết bị DVR theo dõi điện

áp cung cấp liên tục và nếu phát hiện bất kỳ biến thiên điện áp nào thì sẽ phát ra một điện áp bù để bù cho sự sai lệch điện áp tại thời điểm trước và khi xảy ra sự cố SANH Bằng cách này, điện áp tải có thể được khôi phục lại bình thường như trước khi xảy

ra sự cố Trong phương pháp này, việc bù điện áp khi SANH xảy ra sẽ được thực hiện

cả đối với biên độ và góc pha của điện áp Thiết bị DVR sẽ bơm một điện áp bù tương ứng với độ lệch giữa điện áp trước và khi xảy ra hiện tượng sụt giảm điện áp nhằm đưa điện áp trở về bình thường cả về biên độ và góc pha

- Bù đồng pha (In-Phase Compensation Method)

Đây là một phương pháp bù trực tiếp Trong phương pháp này, điện áp bù

Vsau.bu đồng pha với VSANH và thiết bị DVR chỉ bù biên độ sai lệch điện áp Góc

pha của điện áp trước sự cố và điện áp của phụ tải là khác nhau và mục tiêu của phương pháp này là giữ điện áp của phụ tải không đổi về độ lớn trước và sau khi sự

cố Do đó, phương pháp này thích hợp đối với những phụ tải tuyến tính không cần phải bù góc pha Trong thực tế, phương pháp này được áp dụng đối với những phụ tải không nhạy cảm đối với biến động góc pha

Điểm bất lợi chính của phương pháp này là nó yêu cầu công suất tác dụng trong quá trình thực hiện bù như phương pháp bù theo điện áp trước sự cố

- Bù pha sớm (In-Phase Advanced Compensation Method)

Trong phương pháp này, công suất tác dụng cần thiết cho thiết bị DVR sẽ được giảm tối thiểu Công suất tác dụng sẽ chỉ được bơm vào hệ thống trong quá trình xảy

ra sự cố gây sụt áp Tuy nhiên, lượng công suất tác dụng này phụ thuộc vào khả năng của bộ tích trữ năng lượng một chiều, là một trong những phần đắt nhất của thiết bị DVR

Trong phương pháp này, giá trị của cả dòng điện phụ tải và điện áp phụ tải là

cố định vì vậy chỉ cần thay đổi góc pha của điện áp trong khi sự cố (VSANH) Phương

pháp bù pha sớm chỉ sử dụng công suất phản kháng để thực hiện bù, tuy nhiên không phải tất cả các trường hợp SANH đều có thể được xử lý bù mà không có sự tham gia của công suất tác dụng Vì vậy, phương pháp bù pha sớm này chỉ phù hợp với một vài trường hợp SANH

Tuy nhiên, phương pháp này sẽ có điện áp bù VDVR có giá trị cao hơn điện áp

bù của phương pháp bù đồng pha Do đó phương pháp bù pha sớm sẽ yêu cầu máy biến áp và bộ nghịch lưu nguồn áp có công suất lớn hơn so với phương pháp bù đồng

có giá trị phục hồi như giá trị của điện áp trước khi sụt giảm điện áp ngắn hạn nhưng với góc pha bị dịch chuyển

Ưu điểm của DVR:

- Kích thước, khối lượng và chi phí DVR thấp Bộ tích trữ năng lượng một chiều

có khả năng cung cấp suốt trong quá trình sự cố Nó có thể bù sụt giảm điện áp không cân bằng DVR đảm bảo rằng có thể đạt được điện áp ổn định cho tải nhạy cảm

- Khả năng điện áp bù được bởi DVR là khoảng 50% điện áp định mức Điều này cho phép DVR bảo vệ thành công khi điện áp nguồn giảm 50% trong thời gian dài đến 0,1s Trong thực tế, hầu hết sụt giảm điện áp không thấp hơn 50%

Hạn chế:

- Chỉ bù áp để bảo vệ cho các phụ tải từ vị trí đặt của nó

- Có nhiều cấu hình bù cho nhiều loại sự kiện và phụ tải tương ứng cần phải chọn lọc, tương ứng với cấu hình các bộ điều khiển khác nhau

- Không bảo vệ được các phụ tải lân cận và không cải thiện được sóng hài trên

hệ thống, cần phải có nguồn năng lượng dự trữ

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP,

ỨNG DỤNG CHO DVR 3.1 Cơ sở toán học

3.1.1 Phương pháp biển đổi tọa độ quay vuông góc Clark-Park

Các đặc điểm chính của hiện tượng sụt giảm điện áp là mức độ sụt giảm điện áp

và khoảng thời gian tồn tại sụt áp Bên cạnh đó hiện tượng này còn có thể gây ra:

 Không cân bằng ba pha;

 Nhảy góc pha

Mục tiêu của phương pháp này là biến đổi điện áp từ hệ tọa độ ABC sang hệ tọa

độ dq để các bài toán tính toán và điều khiển đơn giản hơn Trong hệ tọa độ ABC điện áp gồm 3 thành phần hình sin và biến đổi theo thời gian Hệ tọa độ tĩnh αβ là hệ tọa độ đề-các vuông góc hai chiều, trục hoành là trục α, trục tung là trục β, chọn trục

α trùng với trục OA Sử dụng phép biến đổi Clark biến đổi từ hệ tọa độ ABC sang hệ tọa độ αβ[3]:

𝑢          (3.1)

Trong hệ tọa độ αβ điện áp vẫn là hình sin biến đổi theo thời gian, việc tính toán

và điều khiển vẫn còn phức tạp Sử dụng phép biến đổi Park để chuyển tín hiệu điện

áp sang hệ tọa độ quay dq Hệ tọa độ dq là hệ tọa độ đề-các vuông góc gốc tọa độ trùng với gốc tọa độ hệ trục tọa độ tĩnh αβ; các trục hoành d trục tung q cùng quay với vận tốc góc𝜃 𝜔𝑡 Vì các trục d, q cùng quay với vận tốc góc bằng tốc độ quay của vector điện áp trong hệ tọa độ αβ nên điện áp trong hệ tọa độ dq là điện áp một chiều Điều này giúp đơn giản trong tính toán Phép biến đổi Park[3]:

𝑢𝑢

  𝑐os𝜃      𝑐os 𝜃          𝑐os 𝜃𝑠𝑖𝑛 𝜃      𝑠𝑖𝑛 𝜃       𝑠𝑖𝑛 𝜃

𝑢𝑢

𝑢   (3.2)

Hình 3.2 Phép biến đổi Park

Công thức biến đổi từ hệ toạ độ dq sang hệ tọa độ ABC:

𝑢𝑢𝑢

      𝑐os𝜃          𝑠𝑖𝑛 𝜃        𝑐os 𝜃       𝑠𝑖𝑛 𝜃      𝑐os 𝜃       𝑠𝑖𝑛 𝜃

𝑢

𝑢   (3.3)

3.1.2 Phương pháp bình phương cực tiểu

Phương pháp bình phương cực tiểu[4] là phương pháp tối ưu để lựa chọn một đường ước lượng gần nhất cho một dải dữ liệu ứng với cực trị của tổng các sai số

giữa đường ước lượng và dữ liệu là nhỏ nhất Trong thực tế, ta mong muốn tìm thấy một mối quan hệ tuyến tính giữa các biến

Hình 3.3 Minh họa phương pháp bình phương cực tiểu

Giả sử như chúng ta có hàm: y = ax + b, thì y – (ax + b) sẽ bằng 0

Với các giới hạn của các biến a, b đã cho:

Phương trình (3.2) được triển khai như sau:

𝜕𝐸

∑ 2 𝑦 𝑎𝑥 𝑏 1 (3.7)

Từ đó ta có kết quả tham số a và b là các nghiệm cực trị

3.1.3 Phương pháp bình phương sai số cực tiểu - LES

Trên cơ sở phương pháp bình phương cực tiểu, phương pháp LES đã được trình

bày trong các nghiên cứu trước đây dùng để Ước lượng tần số và góc pha phục vụ

cho bảo vệ và ổn định hệ thống điện Trong đồ án này, phương pháp LES sẽ được

phát triển thêm cho mục đích Ước lượng điện áp và góc pha, nhằm mục đích ứng

dụng cho các bài toán vận hành lưới điện và nâng cao chất lượng điện năng

Để xây dựng cách thức ước lượng các tham số điện áp và góc pha sử dụng phương pháp LES, điện áp đo được giả định là hàm sin theo thời gian của một tần số như biểu thức sau:

n t

ua (t), u b (t), u c (t) : biểu diễn điện áp pha A, B và C

n : đại diện cho các thành phần bậc của sóng hài

U an , U bn , U cn : là biên độ điện áp tương ứng với mỗi thành phần

0 : là tần số góc cơ bản

an , bn , cn : là góc pha tương ứng mỗi pha

k a , k b , k c : là biên độ của d.c khi t = 0

Thực hiện khai triển chuỗi Taylor, ta có:

trình có thể được tạo ra từ m lần lấy mẫu xác định Những phương trình này có thể

dưới dạng ma trận sau:

Các phần tử của ma trận [A] phụ thuộc vào thời gian trích mẫu và tỷ lệ lấy mẫu

sử dụng (có thể xác định trước) Trong cách này, phương trình 3.23 là một tập hợp

ma trận gồm m phương trình, trong đó có 7 biến chưa biết Những điều biến này có

thể xác định được nếu có ít nhất 7 mẫu giá trị điện áp đã biết Xét trường hợp tổng

quát, giả sử rằng m > 7 Ta thấy ma trận [A] là một ma trận chữ nhật có m hàng và bảy cột (m > 7)