Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối điện sử dụng các thiết bị D-Facts

- Tổng quan về chất lượng điện năng và các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trên lưới phân phối.
- Tóm tắt về các hiện tượng chất lượng điện năng trên lưới phân phối.
- Tổng quan về nghiên cứu giải pháp sử dụng thiết bị CPD để nâng cao chất lượng điện năng lưới phân phối điện.
- Mô hình bài toán nâng cao CLĐN trên lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD .
- Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE có DVR hoặc D-Statcom.
- Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút có lò hồ quang và các kịch bản đặt DVR hoặc D-Statcom.
- Tổng quan nghiên cứu về bài toán tối ưu hóa nâng cao CLĐN lưới phân phối sử dụng tụ bù công suất phản kháng.
- Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí dụng tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA .
- Mô tả hệ thống lưới phân phối.
- Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí tụ điện nhằm giảm tổn thất điện năng và biến dạng sóng THD trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA.
- Tổng quan bài toán cải thiện CLĐN lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.
- Mô hình toán của các thiết bị CPD khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.
- Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị DVR nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.
- Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị D-Statcom nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.
- 5 Hình 1.1 Phân loại các hiện tượng chất lượng điện áp (IEEE 1159-1995.
- 7 Hình 1.2 Minh họa nguyên nhân gây SANH trên lưới do ngắn mạch.
- 8 Hình 1.3 Sụt giảm điện áp ngắn hạn dạng chữ nhật.
- 8 Hình 1.4 Sụt giảm điện áp ngắn hạn do khởi động động cơ.
- 9 Hình 1.5 Các đặc tính chịu điện áp CBEMA và ITIC.
- 11 Hình 1.8 Khắc phục lõm điện áp dùng MBA cộng hưởng sắt từ.
- 11 Hình 1.9 Bảo vệ phụ tải nhạy cảm dùng DVR và Statcom.
- 23 Hình 2.1 Mô hình nối lưới của DVR.
- 30 Hình 2.2 DVR ứng dụng để bảo vệ tải nhạy cảm.
- 32 Hình 2.3 DVR ứng dụng để ngăn chặn phát sinh các hiện tượng CLĐN.
- 32 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động chế độ dừng của thiết bị DVR.
- 33 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động chế độ chờ của thiết bị DVR.
- 33 Hình 2.6 Sơ đồ vector phương pháp bù đồng pha.
- 39 Hình 2.9 Lưới phân phối mô phỏng có DVR hoặc D-Statcom.
- 41 Hình 2.10 Mô phỏng Simulink lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE có DVR và D-Statcom.
- 45 Hình 2.15 Mô phỏng Matlab/Simulink pha A của lò hồ quang điện [14.
- 47 Hình 2.16 Mô phỏng lưới điện mẫu 13 nút có lò hồ quang điện.
- 49 Hình 2.19 Điện áp nút 645 khi lò hồ quang nối vào nút 633 và DVR đặt trên nhánh 645-632.
- 49 Hình 2.20 Phổ sóng hài điện áp nút 645 khi lò hồ quang nối vào nút 633 và DVR đặt trên nhánh 645-632.
- 51 Hình 2.23 Phổ sóng hài điện áp nút 692 khi lò hồ quang nối vào nút 633 và chưa đặt DVR.
- 54 Hình 3.1 Sơ đồ lưới phân phối 16 nút lưới phân phối mẫu.
- 58 Hình 3.2 Đồ thị phụ tải điển hình.
- 60 Hình 3.3 Các bước nguyên tắc thực hiện thuật toán GA.
- 62 Hình 3.4 Sơ đồ khối các bước tính toán lựa chọn vị trí tụ bù nhằm giảm tốn thất sử dụng thuật toán GA.
- 63 Hình 3.5 Biên độ điện áp các nút trước bù tối ưu và sau bù bằng tụ 25kVar, 2 vị trí…… 64 Hình 3.6 Biên độ điện áp các nút trước bù tối ưu và sau bù bằng tụ 25kVar, 4 vị trí…… 65 Hình 3.7 Biên độ điện áp các nút trước bù tối ưu và sau bù bằng tụ 50kVar, 2 vị trí…… 65 Hình 3.8 Sơ đồ lưới phân phối 16 nút lưới phân phối mẫu có sóng hài.
- 67 Hình 3.9 Sơ đồ khối các bước tính toán lựa chọn vị trí tụ bù nhằm giảm tốn thất và THD sử dụng thuật toán GA.
- 71 Hình 3.10 Biên độ điện áp và THD các nút trước bù và sau bù tối ưu bằng 2 bộ tụ 25kVar.
- 73 Hình 3.11 Biên độ điện áp và THD các nút trước bù và sau bù tối ưu bằng 4 bộ tụ 25kVar.
- 74 Hình 3.12 Biên độ điện áp và THD các nút trước bù và sau bù tối ưu bằng 2 bộ tụ 50kVar.
- 74 Hình 4.1 Sơ đồ thay thế lưới điện có DVR để bù điện áp.
- 79 Hình 4.2 Sơ đồ thay thế lưới điện có D-Statcom để bù điện áp.
- 80 ix Hình 4.4 Điện áp các nút lưới điện mẫu khi ngắn mạch tại nút 8.
- 83 Hình 4.5 Mô hình DVR dạng nguồn dòng Norton tương đương.
- 84 Hình 4.6 Mô hình DVR trong tính toán chế độ xác lập.
- 86 Hình 4.8 Sơ đồ khối các bước tính toán lựa chọn vị trí đặt DVR để cải thiện SANH do ngắn mạch trên lưới phân phối.
- 88 Hình 4.9 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 8 và vị trí đặt DVR tương ứng…… 89 Hình 4.10 Điện áp trước và sau khi lắp DVR ứng với ngắn mạch tại nút 8.
- 90 Hình 4.11 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 10 và vị trí đặt DVR tương ứng….
- 90 Hình 4.12 Điện áp trước và sau khi lắp DVR ứng với ngắn mạch tại nút 10.
- 91 Hình 4.13 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 13 và vị trí đặt DVR tương ứng.
- 92 Hình 4.14 Điện áp trước và sau khi lắp DVR ứng với ngắn mạch tại nút 13.
- 94 Hình 4.16 Sơ đồ khối các bước tính toán lựa chọn vị trí đặt D-Statcom để cải thiện SANH do ngắn mạch trên lưới phân phối.
- 97 Hình 4.17 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 8 và vị trí đặt D-Statcom tương ứng.
- 98 Hình 4.18 Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom ứng với ngắn mạch tại nút 8.
- 99 Hình 4.19 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 10 và vị trí đặt D-Statcom tương ứng.
- 99 Hình 4.20 Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom ứng với ngắn mạch tại nút 10.
- 100 Hình 4.21 Sơ đồ lưới điện mẫu với ngắn mạch tại nút 13 và vị trí đặt D-Statcom tương ứng.
- 101 Hình 4.22 Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom ứng với ngắn mạch tại nút 13.
- Việc hình thành thị trường điện, đặc biệt là thị trường có sự tham gia của các công ty quản lý lưới phân phối điện cũng như áp lực phải tạo ra môi trường cơ sở hạ tầng đầu tư hấp dẫn tại Việt Nam trong những năm gần đây khiến sự quan tâm của cả khách hàng dùng điện lẫn bên quản lý lưới điện và bên sản xuất thiết bị điện đối với CLĐN trở nên đặc biệt.
- Có thể nói, tại Việt Nam, trong các khu vực lưới điện thì lưới phân phối điện, đặc biệt là lưới phân phối điện công nghiệp, than phiền của khách hàng cũng như những tranh chấp về pháp lý liên quan đến các vấn đề chuyên môn về CLĐN xảy ra nhiều nhất.
- Việc ứng dụng thiết bị FACTS trong lưới phân phối, còn gọi là D-FACTS trong đó gồm lớp các thiết bị điều hòa công suất (Custom Power Device – CPD) như các thiết bị phục hồi điện áp động (Dynamic voltage restorer - DVR), thiết bị bù tĩnh (Distribution Static Compensator - D-Statcom) đang dần được triển khai nhiều nơi trên thế giới.
- Tuy nhiên ở Việt Nam chưa có những nghiên cứu về ứng dụng của thiết bị CPD nhằm nâng cao CLĐN trong lưới phân phối.
- Sở dĩ có vấn đề này là vì bên quản lý lưới phân phối điện là các công ty điện lực chưa quan tâm đến việc ứng dụng của thiết bị CDP.
- Với những lý do trên, luận án với tên đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối điện sử dụng các thiết bị D-FACTS” được tác giả đặt ra nhằm nghiên cứu các giải pháp nâng cao CLĐN trong lưới cung cấp điện, hay còn có thể gọi là lưới phân phối điện với định hướng ứng dụng tại Việt Nam.
- Hiện tượng CLĐN được xem xét là SANH do ngắn mạch và biến dạng gây sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra trong lưới phân phối, có xét một 2 số đặc thù của lưới phân phối điện của Việt Nam.
- 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.
- Các từ khóa chính của luận án bao gồm: CLĐN, SANH, sóng hài, độ lệch điện áp, tổn thất điện năng, lưới phân phối điện, thiết bị CPD, thiết bị DVR, thiết bị D-Statcom.
- Các mục tiêu nghiên cứu của Luận án Luận án nghiên cứu đánh giá một số vấn đề về 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.
- 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 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 phân phối điện.
- Phương pháp thực hiện Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về việc xây dựng mô hình và giải các bài toán liên quan đến việc nâng cao CLĐN mang tính hệ thống trong lưới phân phối điện, hướng nghiên cứu của luận án sẽ được đề xuất.
- Bên cạnh đó, việc giải bài toán tính toán chế độ xác lập và ngắn mạch của lưới phân phối và xác định các chỉ tiêu CLĐN cũng được thực hiện trên Matlab.
- Bên cạnh ý nghĩa 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.
- 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.
- Các đóng góp mới của Luận án - 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.
- Chương 1: Tổng quan các bài toán về nâng cao CLĐN trong lưới phân phối điện.
- Nghiên cứu tổng quan về CLĐN của lưới phân phối: Các hiện tượng, nguyên nhân, hậu quả và các chỉ tiêu đánh giá cũng như các giải pháp khắc phục.
- Đánh giá hiệu quả sử dụng DVR và D-Statcom trong nâng cao CLĐN của lưới phân phối.
- Chương 2: Đánh giá hiệu quả sử dụng DVR và D-Statcom trong nâng cao CLĐN của lưới phân phối.
- Xây dựng mô hình và mô phỏng các thiết bị DVR, D-Statacom trong Matlab/Simulink nhằm so sánh và đánh giá hiệu quả khắc phục SANH trên lưới phân phối với nguyên nhân do ngắn mạch gây ra cũng như sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra trong lưới phân phối sử dụng lưới phân phối mẫu 13 nút.
- Chương 3: Ứng dụng thuật toán di truyền lựa chọn vị trí đặt của tụ bù nhằm giải tổn thất và khắc phục sóng hài trong lưới phân phối có xét điều kiện Việt Nam.
- thứ hai là bài toán giảm tổn thất và cải thiện độ lệch điện áp lưới điện và tổng mức biến dạng sóng hài trong lưới phân phối có sóng hài.
- 5 - Chương 4: Ứng dụng thuật toán di truyền lựa chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và D-STATCOM nhằm khắc phục SANH của lưới phân phối.
- Cấu trúc của luận án Chương 1 Tổng quan các bài toán nâng cao CLĐN trong lưới phân phối điện Chương 2 Hiệu quả sử dụng thiết bị CPD (phần tử tích cực) nâng cao CLĐN Chương 3 Hiệu quả sử dụng tụ bù (phần tử thụ động) nâng cao CLĐN Chương 4 Sử dụng thiết bị CPD khắc phục SANH trong lưới phân phối điện 6 Chương 1.
- TỔNG QUAN CÁC BÀI TOÁN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN Chất lượng điện năng trong hệ thống điện nói chung và lưới phân phối điện nói riêng là chủ đề nghiên cứu rộng bao gồm nhiều hiện tượng CLĐN, nguyên nhân sinh ra, các tác động, các giải pháp và các đối tượng áp dụng.
- Để giúp làm rõ nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận án, trong chương này, tác giả sẽ tóm tắt các vấn đề cơ bản về CLĐN, tổng hợp một cách tương đối ngắn gọn nội dung các bài toán điển hình về nghiên cứu nâng cao CLĐN trong lưới phân phối, phân tích những tồn tại và xây dựng hướng nghiên cứu của luận án.
- Tổng quan về chất lượng điện năng và các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trên lưới phân phối 1.1.1.
- Tóm tắt về các hiện tượng chất lượng điện năng trên lưới phân phối Chất lượng điện năng là chỉ các hiện tượng biến thiên về điện áp, dòng điện và tần số dẫn đến làm các thiết bị điện trong hệ thống điện ngừng làm việc hoặc làm việc không đúng theo chức năng được thiết kế

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt