Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Ứng dụng giải thuật di truyền để tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn "Ứng dụng giải thuật di truyền để tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện" nhằm tìm hiểu thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) và đề xuất thuật toán áp dụng cho bài toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện; Kiểm tra thuật toán với hệ thống điện 14-bus.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Ứng dụng giải thuật di truyền để tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN HÙNG ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN ÐỂ TÍNH TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG BÙ CHO HỆ THỐNG ÐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 8 5 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN HÙNG ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN ĐỂ TÍNH TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG BÙ CHO HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN TẤN HÙNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09 – 12 – 1976 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Thành phố Bến Tre – Tỉnh Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 92A, Khu phố Bình Khởi, Phường 6, Thành phố Bến Tre – Tỉnh Bến Tre E-mail: hungtcnbt@gmail.com SĐT: 0918.551.365 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học phổ thông: Hệ đào tạo: chính qui Thời gian đào tạo từ 9/1992 đến 6/1995 Nơi học (trường, thành phố): Trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, Thị xã Bến Tre, Tỉnh Bến Tre. 2. Đại học: Hệ đào tạo: liên thông chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2001 đến 10/2003 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Điện khí hóa – Cung cấp điện III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 10/2003 đến Xí nghiệp cơ khí công nông tỉnh Nhân viên Phòng kỹ thuật 05/2005 Bến Tre 04/2006 đến Giáo viên; Trưởng khoa Trường Trung cấp nghề Bến Tre nay Điện – Điện tử i
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên (Ký tên và ghi rõ họ tên) NGUYỄN TẤN HÙNG ii
LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, em kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:  PGS.TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN và các thầy/cô đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên em trong suốt quá trình thực hiện.  Quý thầy, cô giáo đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn em và các thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Điện KDD17B trong toàn bộ khoá học.  Quý thầy, cô giáo giảng dạy tại khoa Điện - Điện Tử, Phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.  Kính gửi lời cảm tạ tới Ban Giám Hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cô giáo thật nhiều sức khỏe. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên thực hiện NGUYỄN TẤN HÙNG iii
TÓM TẮT Đề tài “ ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN ĐỂ TÍNH TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG BÙ CHO HỆ THỐNG ĐIỆN ” được tiến hành trong khoảng thời gian 1 năm tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM. Sau thời gian nghiên cứu đề tài được triển khai và tập trung giải quyết các vấn đề sau:  Tìm hiểu về thuật toán di truyền (GA) và áp dụng trong tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện dựa trên nguyên tắc hệ thống mạch vòng và yêu cầu vận hành hình tia, nhằm mục đích giảm tổn thất công suất, tổn thất điện áp, nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện.  Tìm hiểu về thiết bị bù STATCOM và ứng dụng trong hệ thống điện.  Mô phỏng hệ thống điện 14-bus ứng dụng thuật toán di truyền (GA) trong bù công suất phản kháng.  Mô phỏng hệ thống điện 14-bus ứng dụng thuật toán di truyền (GA) trong bù công suất phản kháng có kết hợp với thiết bị bù STATCOM.  Kiểm tra và so sánh độ chính xác của thuật toán trên lưới điện mẫu của IEEE (hệ thống 14-bus). Học viên thực hiện NGUYỄN TẤN HÙNG iv
ABSTRACT Research “Applying genetic algorithm to optimize the amount of capacity compensated for the power system” was conducted at Ho Chi Minh University of Technology and Education within the period of 1 year. The research was subsequently deployed and applied to solve the following issues:  Understanding genetic algorithm (GA) and its application in optimizing the amount of capacity compensated for the power system by using the principles of loop system and x-ray tube operation is aimed to reduce energy loss, voltage drop and improve the quality of electric power system.  Learning about the static synchronous compensator (STATCOM) and its application in the power system.  Simulating 14-bus power system which is applied genetic algorithm (GA) to compensate reactive power.  Simulating 14-bus power system which is applied genetic algorithm (GA) to compensate reactive power and combined with the static synchronous compensator (STATCOM).  Checking and comparing the precision of the algorithm on the grid pattern of IEEE (14-bus power system). Author NGUYỄN TẤN HÙNG v
MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học ……………………………………………………………….......i Lời cam đoan……………………………………………………………………....ii Lời cảm ơn………………………………………………………………………...iii Tóm tắt………………………………………………………………………….…iv Mục lục …………………………………………………………………………...vi Danh mục các chữ viết tắt………………………………………………………...vii Danh sách các bảng …………………………………………………….………..viii Danh sách các hình………………………………………………………….……..ix Chương 1: TỔNG QUAN………………………………………………….....…..1 1.1. Giới thiệu .....................................................................................................1 1.2. Đặt vấn đề ....................................................................................................2 1.3. Mục tiêu đề tài..............................................................................................4 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài .........................................................................5 1.5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................5 1.6. Nội dung đề tài .............................................................................................5 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT………………………………………...………6 2.1. Mục tiêu và lợi ích của bù công suất phản kháng ........................................6 2.2. Ổn định điện áp trong hệ thống điện………………………………………6 2.3. Các giới hạn ổn định trong hệ thống điện ……………......……………….7 2.3.1. Giới hạn điện áp ……………….………………………………….....7 2.3.2. Giới hạn nhiệt………………………………………………………....8 2.3.3. Giới hạn ổn định………….……………………………...…………....8 Chương 3: ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN ĐỂ TÍNH TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG BÙ CHO HỆ THỐNG ĐIỆN………………………..…..14 3.1. Giới thiệu giải thuật di truyền (GA) . …………………………………….14 vi
3.2. Giới thiệu hệ thống điện 14-bus .................................................................15 3.3. Lưu đồ giải thuật ………………………..………………………….…….16 Chương 4: BỘ BÙ ĐỒNG BỘ TĨNH STATCOM VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN …………………………………………......................…….18 4.1. Giới thiệu về STATCOM...........................................................................18 4.2. Cấu trúc và nguyên lí hoạt động cơ bản của STATCOM ..........................20 4.2.1. Cấu trúc cơ bản của STATCOM…………………………………20 4.2.2. Nguyên lí hoạt động của STATCOM…………………………....21 4.3. Kết quả mô phỏng .......................................................................................24 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ………………….……36 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………37 PHỤ LỤC……………….. ………………………………………………………38 vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GO: Global Optimization GA: Genetic Algorithms FACTS: Flexible AC Tranmission System STATCOML: Static Synchronous Compensator SVC: Static Var Compensator VSC: Voltage Source Converter IGBT: Insulated gate bipolar transistor PWM: Pulse Width Modulated PI: Proportional integral viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Nhiệm vụ của các bước ………………………………………………..17 ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Phân loại ổn định trong hệ thống điện …………………………………...7 Hình 2.2: Hệ thống điện ……………………………………………………...…….9 Hình 2.3: Đường cong công suất - góc .................................................................... 10 Hình 2.4: Sự thay đổi của hệ thống ổn định quá độ và mất ổn định ........................ 11 Hình 2.5: Độ thay đổi góc của hệ thống ổn định dao động bé (a), hệ thống ổn định dao động (b) và hệ thống mất ổn định (c) ................................................................. 12 Hình 2.6: Giới hạn vận hành của đường dây theo các mức điện áp …..………..…13 Hình 3.1: Sơ đồ đơn tuyến hệ thống 14 - bus........................................................... 15 Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật ..................................................................................... 16 Hình 4.1: Mạch điện tương đương của STATCOM ................................................ 20 Hình 4.2: Cấu trúc cơ bản của STATCOM .............................................................. 21 Hình 4.3: Nguyên lí hoạt động của STATCOM ...................................................... 21 Hình 4.4: Nguyên lí bù của bộ bù tích cực............................................................... 22 Hình 4.5: Trạng thái phát công suất phản kháng của bộ bù ..................................... 23 Hình 4.6: Sơ đồ hệ thống điện 14 nút xây dựng trên Matlab ................................... 24 Hình 4.7: Giá trị điện áp tại các nút trước khi bù..................................................... 25 Hình 4.8: Giá trị điện áp tại các nút sau khi lắp đặt STATCOM tại nút 13 ............. 28 Hình 4.9: Mô hình mô phỏng các phần tử của khối của STATCOM ...................... 28 Hình 4.10: Khối điều khiển của STATCOM ........................................................... 29 Hình 4.11: Bên trong khối điều khiển của STATCOM ........................................... 30 Hình 4.12: Bộ đo giá trị dòng điện và điện áp ......................................................... 31 Hình 4.13: Khâu phản hồi ........................................................................................ 31 Hình 4.14: Khâu tạo xung đồng bộ .......................................................................... 32 Hình 4.15: Khâu khuếch đại xung ............................................................................ 32 Hình 4.16: Thông số mô phỏng của trường hợp tải động ........................................ 34 Hình 4.17: Thông số mô phỏng của điện áp 3 bus gần nhau ................................... 35 x
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng các thuật toán trong trí tuệ nhân để tính toán tối ưu hóa cho hệ thống điện, đặc biệt là sử dụng các thiết bị phát nguồn công suất phản kháng cho hệ thống lưới điện nhằm đảm bảo ổn định điện áp cho hệ thống. Tuy nhiên, việc đánh giá lựa chọn thiết bị phát công suất nào hợp lý, cũng như dung lượng bù tối ưu trong phân tích ở chế độ xác lập, quá độ là chưa được quan tâm sâu sắc. Theo thực tế hiện nay, hệ thống điện chúng ta đang sử dụng là hệ thống điện xoay chiều. Hệ thống điện xoay chiều là một hệ thống điện phức tạp, gồm có các máy phát đồng bộ, đường dây truyền tải, máy biến áp, các thiết bị bù và các phụ tải…và được chia thành ba khâu: sản xuất, truyền tải và phân phối. Một hệ thống điện xoay chiều hoạt động cơ bản phải thỏa các yêu cầu sau: - Các máy phát điện làm việc trong chế độ đồng bộ. - Điện áp vận hành nằm trong giới hạn cho phép theo qui định. - Tần số vận hành nằm trong giới hạn cho phép theo qui định. - Các phụ tải phải được cung cấp nguồn điện đầy đủ. - Các đường dây phải được vận hành ở điều kiện bình thường không bị quá tải. Trong hệ thống điện, công suất truyền tải trên các đường dây phụ thuộc vào tổng trở đường dây, điện áp và góc truyền tải giữa điểm đầu và điểm cuối của đường dây, những đại lượng này giới hạn công suất truyền tải trên đường dây. Vì vậy, khả năng truyền tải công suất của đường dây được cải thiện đáng kể bằng việc tăng công suất phản kháng ở phía phụ tải, lắp cuộn kháng bù ngang (mắc song song), lắp tụ điện bù dọc (mắc nối tiếp) vào đường dây để điều khiển điện áp dọc theo chiều dài đường dây. 1
Để nâng cao chất lượng và ổn định điện áp cho hệ thống điện Việt Nam, hiện tại đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, các thiết bị bù đó vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu về phản ứng nhanh nhạy khi hệ thống có sự thay đổi đột ngột về nhu cầu công suất phản kháng. Trong thực tế, do tính chất tiêu thụ điện ở từng thời điểm luôn khác nhau, cho nên trình trạng vận chuyển công suất trên các đường dây truyền tải cũng khác nhau, có thể tại một thời điểm trên hệ thống sẽ có những đường dây bị quá tải trong khi các đường dây khác thì non tải và ngược lại. Với đà phát triển công nghiệp hóa như hiện nay, đòi hỏi nhu cầu truyền tải để đáp ứng cho các phụ tải ngày càng cao và hiện nay đường dây truyền tải cao áp luôn đặt trong trình trạng báo động về giới hạn vật lý của chúng như là quá tải đường dây, những hiện tượng nhiễu hệ thống như là hiện tượng dao động tần số, điện áp…. Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) là một trong các thuật toán trong trí tuệ nhân tạo được ứng dụng để giải các bài toán về tối ưu hóa công suất bù cho hệ thống điện. Nhằm tăng khả năng truyền tải điện năng trên hệ thống điện, khắc phục những nhược điểm nêu trên. Chúng ta có thể kết hợp giữa thuật toán di truyền (GA) và thiết bị FACTS để nâng cao chất lượng điện năng và giảm đi các tổn thất công suất, giảm tổn thất điện áp của hệ thống. 1.2. Đặt vấn đề Hệ thống điện là một hệ thống hoàn thiện từ khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Các khâu này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và cùng quyết định đến chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy cung cấp điện của toàn hệ thống. Theo thống kê của Tập đoàn Điện lực Việt Nam thì tổng công suất tổn thất là 10% đến 15% điện năng sản xuất ra, trong đó tổn hao trên đường dây từ 3 – 5%. Vì vậy lượng điện tổn thất trên đường dây phân phối có giá trị lớn so với tổng tổn thất điện năng. Qua thống kê trên ta thấy rằng việc giảm tổn thất cho mạng phân phối là việc làm rất có ý nghĩa, vì chỉ cần giảm đi 1% tổn thất điện năng thì cũng có giá trị rất lớn. Việc giảm tổn 2
thất điện năng góp phần làm giá thành điện năng hạ và dẫn đến hạ giá thành các sản phẩm khác có sử dụng điện để sản xuất ra sản phẩm đó và thúc đẩy kinh tế phát triển, nhu cầu phục vụ dân sinh ngày càng cao. Tuy nhiên không phải việc giảm được tối thiểu tổn thất điện năng không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với việc đạt được kết quả cao trong việc vận hành kinh tế mạng phân phối. Nó tùy thuộc vào các đặc điểm riêng của hệ thống mạng phân phối đó. Như vậy, giảm tổn thất điện năng trong mạng phân phối là một phần của bài toán chung nâng cao tính kinh tế trong vận hành mạng phân phối. Kinh nghiệm vận hành hệ thống điện của các điện lực trên Thế giới cũng như của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cho thấy rằng chất lượng của khâu phân phối điện có ảnh hưởng lớn trong việc quyết định đến chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng. Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu về điện năng càng lớn. Do đó, yêu cầu về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện càng cao. Nếu các yêu cầu này không được đảm bảo sẽ gây ra thiệt hại lớn về kinh tế cho cả bên bán điện và bên tiêu thụ điện, thậm chí còn có thể ảnh hưởng đến an ninh quốc gia và tính mạng con người. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện có thể thực hiện bằng các biện pháp cụ thể như: thay thế các thiết bị cũ bằng các thiết bị mới tin cậy hơn, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát điện.... Các biện pháp này tuy đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao nhưng yêu cầu vốn đầu tư lớn, chỉ thích hợp áp dụng cho các phụ tải quan trọng không được phép mất điện. Trong thực tế để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, lưới phân phối thường sử dụng cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hở. Điểm mở của mạch vòng được tính toán và lựa chọn sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện áp trên lưới là nhỏ nhất. Do đó, không những nâng cao được độ tin cậy cung cấp điện mà chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng cũng được đảm bảo là tốt nhất. Tương tự như vậy, việc nâng cao chất lượng điện năng cũng có thể thực hiện bằng nhiều biện pháp hiệu quả nhưng yêu cầu vốn đầu tư lớn: nâng cao điện áp vận hành của 3
lưới điện, tăng tiết diện dây dẫn, bù kinh tế trên lưới điện, cải thiện cấu trúc và vật liệu để sản xuất các thiết bị điện có tổn thất nhỏ... Trong mạng phân phối điện, tải trên mạng phân phối điện ngày càng tăng nhưng sự gia tăng tải phải nằm trong giới hạn cho phép, trong khi đó cấu trúc của mạng lại không thay đổi. Từ đó, sẽ làm cho tổn thất của mạng phân phối điện tăng lên nếu cấu trúc mạng vẫn giữ nguyên. Muốn giảm tổn thất người ta sẽ dùng các phương pháp như: đặt tụ bù tại các vị trí thích hợp, cải tạo lại lưới điện… nhưng nếu làm như thế sẽ đòi hỏi phải cần đầu tư rất nhiều mà hiệu quả giảm tổn thất điện năng lại không đáng kể. Vì vậy, để nâng cao chất lượng điện năng trong hệ thống điện, ta có thể bù công suất phản kháng cho hệ thống để giảm tổn hao công suất và tổn thất điện áp nằm trong phạm vi cho phép. Gần đây người ta áp dụng các phương pháp nhân tạo như: giải thuật Heuristic, giải thuật mô phỏng Luyện Kim(SA), đã được áp dụng trong các hướng nghiên cứu trước nhưng độ tin cậy để tìm kiếm cấu trúc tối ưu không cao. Một số phương pháp tiên tiến áp dụng các giải thuật trong trí tuệ nhân tạo như giải thuật Gen di truyền (GA) và giải thuật Bầy Đàn (ACS), giải thuật PSO được sử dụng nhằm giải quyết bài toán này một cách nhanh chóng và cho tập nghiệm có độ chính xác cao. 1.3. Mục tiêu đề tài Dựa trên việc phân tích bài toán, khảo sát tình hình thực tế cho bài toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện, tác giả nhận thấy đây là bài toán cần thiết. Ngoài ra việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc vận hành, tối ưu hóa lưới điện đang là vấn đề được đề cập nhiều. Tác giả đã khảo sát các thuật toán, tìm hiểu các ứng dụng trí tuệ nhận tạo cho các bài toán trong ngành điện, và nhận thấy việc áp dụng công nghệ thông tin vào trong các bài toán trong ngành điện là rất tốt, giải quyết nhanh. Do đó, mục đích của việc nghiên cứu trong luận văn này là tác giả tìm hiểu thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) và đề xuất thuật toán áp dụng cho bài toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện. Kiểm tra thuật toán với hệ thống điện 14-bus. 4
1.4. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài  Tìm hiểu về thuật toán di truyền (GA) và áp dụng trong tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện dựa trên nguyên tắc hệ thống mạch vòng và yêu cầu vận hành hình tia, nhằm mục đích giảm tổn thất công suất, tổn thất điện áp, nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện.  Tìm hiểu về thiết bị bù STATCOM và ứng dụng trong hệ thống điện.  Mô phỏng hệ thống điện 14-bus ứng dụng thuật toán di truyền (GA) trong bù công suất phản kháng.  Mô phỏng hệ thống điện 14-bus ứng dụng thuật toán di truyền (GA) trong bù công suất phản kháng có kết hợp với thiết bị bù STATCOM.  Kiểm tra và so sánh độ chính xác của thuật toán trên một số lưới điện mẫu của IEEE (14-bus). 1.5. Phương pháp nghiên cứu  Nghiên cứu về thuật toán di truyền (GA) để xây dựng mô hình toán.  Nghiên cứu về thiết bị bù đồng bộ tĩnh STATCOM.  Từ đó, xây dựng mô hình mô phỏng việc ứng dụng thuật toán trong tính toán kết hợp với thiết bị bù STATCOM để tối ưu công suất bù của hệ thống điện. 1.6. Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Ứng dụng giải thuật di truyền để tính toán tối ưu dung lượng bù cho hệ thống điện Chương 4: Bộ bù đồng bộ tĩnh STATCOM và ứng dụng trong hệ thống điện Chương 5: Kết luận và Hướng phát triển Tài liệu tham khảo 5
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Mục tiêu và lợi ích của bù công suất phản kháng - Giảm công suất phát tại các nhà máy điện. - Giảm công suất truyền tải. - Giảm dung lượng MBA tại các trạm biến áp. - Giảm được công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ cực đại của hệ thống điện (do giảm ∆P), vì vậy giảm được dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng độ tin cậy) của hệ thống điện. - Cải thiện hệ số công suất. - Giảm tổn thất điện năng (tổn thất đồng). - Giảm độ sụt áp và cải thiện việc điều chỉnh điện áp. - Giảm công suất trên các xuất tuyến và các phần tử liên quan. - Trì hoãn hoặc giảm bớt chi phí mở rộng nâng cấp lưới điện. - Tăng lợi nhuận. 2.2. Ổn định điện áp trong hệ thống điện Hệ thống điện được phân loại ổn định dựa trên các chỉ tiêu như: ổn định góc rotor, điện áp và tần số. Quá trình phân loại ổn định trong hệ thống điện được trình bày trong sơ đồ sau: 6
Ổn định hệ thống điện Ổn định điện áp Ổn định tần số Ổn định góc rotor Ổn định điện áp khi Ổn định điện áp khi Ổn định khi dao Ổn định quá độ mất cân bằng nhỏ mất cân bằng lớn động nhỏ Ngắn hạn Dài hạn Ngắn hạn Dài hạn Ngắn hạn Hình 2.1: Phân loại ổn định trong hệ thống điện Khi công suất truyền tải gia tăng, điện áp ở đầu nhận cuối giảm. Cuối cùng, điểm giới hạn (nose), tại điểm giới hạn công suất phản kháng của hệ thống đã được đem ra sử dụng hết, đến đây nếu gia tăng truyền tải công suất tác dụng thì sẽ dẫn đến giảm biên độ điện áp rất nhanh. Trước khi đến điểm giới hạn, độ sụt áp là rất lớn làm cho tổn thất công suất phản kháng trở nên trầm trọng. Chỉ bằng cách bảo vệ hệ thống khỏi bị sụp đổ điện áp là giảm công suất phản kháng của phụ tải hoặc hỗ trợ công suất phản kháng trước khi hệ thống đến điểm sụp đổ điện áp. Các thiết bị FACTS có thể cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu để gia tăng biên độ ổn định điện áp. 2.3. Các giới hạn ổn định trong hệ thống điện 2.3.1. Giới hạn điện áp Các thiết bị điện của điện lực và khách hàng được thiết kế để hoạt động ở công suất định mức hoặc điện áp định mức. Phần lớn, sự lệch áp kéo dài so với mức điện áp định mức có thể gây bất lợi cho đặc tính làm việc của chúng. Nghiêm trọng hơn nữa là có thể phá hủy thiết bị. Dòng điện chạy trong đường dây truyền tải gây ra một sụt áp lớn không mong muốn trên đường dây của hệ thống. Điện áp rơi là nguyên nhân chính gây 7