Tối ưu tham số điều khiển của thiết bị điều chỉnh dòng công suất hợp nhất (UPFC) cho lưới điện truyền tải

Một trong các giải pháp để tránh quá tải cho các đường dây là phân bố tối ưu dòng công suất trên lưới điện bằng cách sử dụng thiết bị điều chỉnh dòng công suất hợp nhất UPFC (UnifiedPower Flow Controller). Vì vậy trong bài báo này, vấn đề lựa chọn vị trí đặt của thiết bị UPFC được tính toán trên mô hình lưới điện mẫu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu tham số điều khiển của thiết bị điều chỉnh dòng công suất hợp nhất (UPFC) cho lưới điện truyền tảiTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)TỐI ƯU THAM SỐ ĐIỀU KHIỂN CỦA THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNHDÒNG CÔNG SUẤT HỢP NHẤT (UPFC)CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢIOPTIMAL CONTROL PARAMETER SETTINGS OF UNIFIED POWERFLOW CONTROLLER (UPFC) IN TRANSMISSION NETWORKSTrần Anh Tùng, Nguyễn Nhất TùngTrường Đại học Điện lựcTóm tắt:Sự phát triển không ngừng của phụ tải điện trong giai đoạn hiện nay dẫn đến tình trạng quátải thường xuyên của các đường dây truyền tải. Vấn đề này ảnh hưởng đến tính ổn định và độtin cậy vận hành của hệ thống điện.Một trong các giải pháp để tránh quá tải cho các đường dây là phân bố tối ưu dòng công suấttrên lưới điện bằng cách sử dụng thiết bị điều chỉnh dòng công suất hợp nhất UPFC (UnifiedPower Flow Controller). Trong bài báo này, vấn đề lựa chọn vị trí đặt của thiết bị UPFC đượctính toán trên mô hình lưới điện mẫu.Từ khóa:UPFC, phân bố tối ưu công suất, quá tải, hệ thống điện.Abstract:In recent years, the increase in loads has caused overload of several transmission lines. Thiscould affect the stability and reliable operation of the power system. To avoid the overload oftransmission lines, optimal power distribution is one of the best solutions, using unified powerflow controller (UPFC). In this paper, the allocation of UPFC is calculated on a IEEE - 6 bussystem. Optimal operation parameters of the device are also determined at the chosenlocation.Keywords:UPFC, optimal power distribution, overload, power system.1. GIỚI THIỆU CHUNG1Sự phát triển nhanh cộng với phân bốNgày nhận bài: 02/09/2014; Ngày chấp nhận:04/11/2014; Phản biện: PGS.TS NguyễnVăn LiễnSỐ 8 - 2015phụ tải xa trung tâm sản xuất điện đãlàm cho sự quá tải trên các đường dâytruyền tải ngày càng rõ nét. Mặt khác,biện pháp xây dựng lưới điện mới córất nhiều hạn chế như: chi phí cao, thờigian lâu, vấn đề pháp lý và giải phóng1TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)mặt bằng... Trong bối cảnh đó, các thiếtbị truyền tải điện xoay chiều linh hoạtFACTS (Flexible Alternating CurrentTransmission System) được biết đếnnhư giải pháp tối ưu cho phép nâng caokhả năng truyền tải, cải thiện ổn địnhcủa hệ thống điện [1, 2]. Trong số cácthiết bị FACTS, UPFC là một thiết bịcó tính khả thi cao nhất. Thiết bị này cóthể cung cấp sự điều khiển đồng thời vàđộc lập đối với các tham số hệ thốngquan trọng như: dòng công suất tácdụng, dòng công suất phản kháng, tổngtrở và điện áp [3]. Thiết bị này còncung cấp các chức năng linh hoạt chocác ứng dụng kết hợp điều khiển gócpha với các chức năng bù dọc và bùngang. Các chế độ vận hành của UPFCcó thể được thay đổi mà không phải tácđộng đến phần cứng cho phép thíchứng với các sự thay đổi đặc biệt của hệthống điện. Chính vì vậy, bài toán quátải của các đường dây có thể được loạitrừ bằng cách phân bố tối ưu dòng côngsuất trên lưới điện thông qua việc sửdụng UPFC [4].Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn điểm đặtcủa UPFC trên lưới điện cần phải đượcnghiên cứu để tìm ra vị trí đặt phù hợpnhất thỏa mãn điều kiện tổn thất côngsuất tác dụng của lưới điện đạt cực tiểu.Bài báo này từ đó đề cập đến việc lựachọn điểm đặt của thiết bị UPFC và xácđịnh tham số điều khiển tối ưu của thiếtbị sao cho đạt tiêu chí tổn thất côngsuất tác dụng trên lưới cực tiểu.máy biến áp (MBA) và hai bộ biến đổidạng nghịch lưu áp được kết nối theokiểu lưng tựa lưng, liên kết với tụ DCdự trữ công suất như minh họa trênhình 1.Hình 1. Cấu tạo của thiết bị UPFCBộ biến đổi 1 (CONV1) được kết nốingang và bộ biến đổi 2 (CONV2) đượckết nối dọc với đường dây. Bộ biếnđổi ngang CONV1 được sử dụng chủyếu để cung cấp công suất tác dụngđược yêu cầu từ bộ biến đổi nối tiếpCONV2, thông qua một liên kết DCchung. Bộ CONV1 cũng có thể bơmhoặc tiêu thụ công suất phản kháng khicần, và từ đó cung cấp một cách độclập khả năng bù công suất phản khángcho đường dây. Bộ CONV2 cung cấpchức năng chính của UPFC bằng cáchđưa thêm vào một nguồn điện áp nốitiếp với đường dây, với biên độ và gócpha điều chỉnh được, minh họa trênmô hình hai nguồn điện áp của UPFC(hình 2).2. CẤU TẠO VÀ MÔ HÌNH TOÁNHỌC CỦA UPFCThiết bị UPFC cấu tạo bao gồm hai2Hình 2. Mô hình hai nguồn điện áp của UPFCSỐ 8 - 2015TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)Điện kháng Xs mô tả điện kháng nhìntừ phía MBA dọc và được tính (trongđơn vị tương đối) như sau:=( )(1)Trong đó, Xk: điện kháng của máy biếnáp dọc, rmax: giá trị cực đại đơn vị củađiện áp được bơm thêm vào, Vse, SB:công suất cơ bản của hệ thống, SS: côngsuất định mức của bộ biến đổi nối tiếpCONV2.UPFC có thể được mô hình hóa thôngqua ba tham số: công suất phản khángQconv1 của CONV1, biên độ r và gócpha γ của nguồn điện áp nối tiếp đượcbơm thêm vào Vse. ...