Ứng dụng DVR ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn trong lưới điện trung áp

Bài báo "Ứng dụng DVR ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn trong lưới điện trung áp" nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và đánh giá hiệu quả của thiết bị DVR nhằm ngăn ngừa sự cố sụt giảm điện áp ngắn hạn trong hệ thống điện, đặc biệt là đối với lưới điện trung áp. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng DVR ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn trong lưới điện trung áp HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 23 Vũ Xuân Tùng - TBĐ ỨNG DỤNG DVR NGĂN NGỪA SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRONG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP Vũ Xuân Tùng  Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và đánh giả hiệu quả của thiết bị DVR nhằm ngăn ngừa sự cố sụt giảm điện áp ngắn hạn trong hệ thống điện, đặc biệt là đối với lưới điện trung áp. 1. MỞ ĐẦU Chất lượng điện năng bao gồm các vấn đề về chất lượng tần số,chất lượng dòng điện và chất lượng điện áp. Tuy vậy khi xem xét đến vấn đề chất lượng điện năng chủ yếu người ta quan tâm đến chất lượng điện áp.Trong đó hiện tượng sụt áp ngắn hạn là một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng điện áp bởi tần suất xảy ra thường xuyên, có khả năng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự làm việc bình thường của rất nhiều thiết bị trong hệ thống. Do ảnh hưởng ngày càng lớn của sự cố sụt giảm điện áp ngắn hạn đến chất lượng điện năng của hệ thống điện nên rất nhiều công trình nghiên cứu ảnh hưởng và các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn đã được thực hiện. Một trong những biện pháp ngăn ngừa hiệu quả là sử dụng các thiết bị ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn dựa trên các thiết bị điện tử công suất. Thực tế, ở các nước phát triển đã có khá nhiều thiết bị dạng này được ứng dụng để ngăn ngừa sụt giảm điện áp ngắn hạn Trong bài báo này tác giả nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và đánh giả hiệu quả của thiết bị DVR nhằm ngăn ngừa sự cố sụt giảm điện áp ngắn hạn trong hệ thống điện, đặc biệt là đối với lưới điện trung áp. 2. CẤU TRÚC CỦA DVR DVR là thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để chống sụt áp ngắn hạn ở cấp điện áp hạ áp và trung áp trong hệ thống điện. Tùy từng cấp điện áp, công suất yêu cầu, mức độ sụt áp thường xuyên xảy ra, loại tải cần bảo vệ ... mà DVR có nhiều cấu trúc khác nhau.Tuy vậy các DVR đều bao gồm bốn phần tử chính sau: Bộ phận cấp năng lượng, mạch nghịch lưu, mạch lọc và máy biến áp ghép như trên hình 1. Hình 1. Cấu trúc của DVR 3. THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN DVR 3.1. Phương pháp biến đổi Clark và Park 1 HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 24 Vũ Xuân Tùng - TBĐ Ngày nay, với sự phát triển các phương pháp điều khiển số, người ta thường dùng phương pháp biến đổi Clark và Park nhằm phát hiện, tính toán mức độ sụt giảm điện áp để điều khiển nhanh DVR với độ chính xác cao. Nguyên lý của phương pháp này là điện áp ba pha được biến đổi sang một số hệ tọa độ khác để đơn giản hóa việc điều khiển và nâng cao hiệu suất. Trong hệ tọa độ ba pha ABC, điện áp và dòng điện bao gồm ba thành phần hình sin biến đổi theo thời gian. Đầu tiên một phép biến đổi tọa độ từ hệ thống ba pha ABC đến một hệ không gian vector (αβ) sẽ giúp đơn giản hóa việc việc xem xét các đại lượng này; phép biến đổi này được gọi là phép biến đổi Clark và có dạng:  Biến đổi Clark Phép biến đổi Clark giúp giảm số biến đầu vào nhưng các đại lượng điện áp và dòng điện trong hệ tọa độ αβ vẫn là các đại lượng hình sin biến đổi theo thời gian. Do đó, người ta sử dụng thêm phép biến đổi Park chuyển các đại lượng này từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa độ quay dq nhằm đơn giản hoá hơn nữa việc tính toán và điều khiển các đại lượng này  Biến đổi Park Có thể sử dụng phép biển đổi trực tiếptừ hệ tọa độ cố định ba pha ABC sang hệ tọa độ quay dq qua ma trận biến đổi có dạng như sau:  Biến đổi trực tiếp Để thấy rõ hơn hiệu quả của phương pháp này ta xem xét trường hợp sau: tại thời điểm t=0,1s xảy ra ngắn mạch ba pha chạm đất trên hệ thống điện áp giảm đến 0,4pu, sau 0,1s ngắn mạch trở thành ngắn mạch chạm đất pha A điện áp pha A giảm xuống đến 0,66 pu; ngắn mạch được loại trừ tại thời điểm t=0,4s. Dạng điện áp trên tọa độ abc và trên hệ tọa độ dq được thể hiện trong hình 2 và 3 Hình 2. Dạng điện áp ba pha trên hệ tọa độ abc khi ngắn mạch ba pha chạm đất và một pha chạm đất 2 HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 25 Vũ Xuân Tùng - TBĐ Hình 3 Dạng điện áp trên hệ tọa độ dq khi ngắn mạch ba pha chạm đất và một pha chạm đất Ta thấy khi điện áp ba pha đối xứng, thì giá trị điện áp , có dạng như điện áp một chiều không đổi với có giá trị bằng biên độ điện áp còn bằng 0. Khi điện áp ba pha mất đối xứng, thành phần dao động quanh giá trị biên độ điện áp còn dao động quanh giá trị 0. Dễ thấy, sự biến đổi của điện áp ba pha sẽ kéo theo sự biến đổi ngay lập tức của hai thành phần. Do đó, các sự cố xảy ra trong mạch có thể dễ dàng được phát hiện tức thời 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB/ SIMULINK MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA DVR CHỐNG SỤT ÁP NGẮN HẠN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 4.1 Mô hình mô phỏng Lưới điện mô phỏng trong simulink được thể hiện trên hình 4. Đây là một hệ thống đơn giản chỉ gồm một nguồn cấp và một số phụ tải (dạng điển hình của lưới điện cấp cho phụ tải công nghiệp). Thực tế, các bộ DVR hiện nay cũng đều được sử dụng để bảo vệ cho các phụ tải công nghiệp. - Nguồn xoay chiều 3 pha điện áp 110kV - Tải: + Điện áp 22kV + Tải 1: Công suất 20MVA + Tải 2 : Công suất 25MVA gồm 3 phụ tải nhạy cảm Hình 4. Cấu trúc hệ thống mô phỏng 4.2 Mô hình mô phỏng trên Simulink ...