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!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: 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
3
- HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 26 Vũ Xuân Tùng - TBĐ
Hình 5. Mô hình mô phỏng
4.3 Kết quả mô phỏng
Ngắn mạch 3 pha chạm đất Ngắn mạch 2 pha
- Trường hợp 1: - Trường hợp 1:
DIEN AP NGUON DIEN AP NGUON
1 1
[pu]
DIEN AP [pu]
DIEN AP
0 0
-1 -1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
DIEN AP TAI DIEN AP TAI
1 1
DIEN AP [pu]
DIEN AP [pu]
0 0
-1 -1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
TIME [s] TIME [s]
- Trường hợp 2: - Trường hợp 2:
DIEN AP NGUON DIEN AP NGUON
1 1
DIEN AP [pu]
[pu]
0
DIEN AP
0
-1 -1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
DIEN AP TAI DIEN AP TAI
1
1
DIEN AP [pu]
DIEN AP [pu]
0
0
-1
-1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 TIME [s]
TIME [s]
4
- HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 27 Vũ Xuân Tùng - TBĐ
Ngắn mạch 1 pha chạm đất
- Trường hợp 1:
DIEN AP NGUON
1
DIEN AP [pu]
0
-1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
DIEN AP TAI
1
DIEN AP [pu]
0
-1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
TIME [s]
- Trường hợp 2:
DIEN AP NGUON
1
DIEN AP [pu]
0
-1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
DIEN AP TAI
1
DIEN AP [pu]
0
-1
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
TIME [s]
5. KẾT LUẬN
Từ các kết quả mô phỏng trên ta thấy trước các dạng sụt giảm điện áp ngắn
hạn đối xứng hoặc không đối xứng xảy ra trên hệ thống điện, sử dụng DVR không
những đảm bảo điện áp trên tải luôn luôn đối xứng mà còn giữ ổn định gần như
tuyệt đối điện áp tải cả về biên độ và góc pha, đồng thời loại bỏ được hoàn toàn các
thành phần không đối xứng của điện áp với độ trễ rất nhỏ. Các kết quả trên cho
thấy DVR có khả năng phản ứng nhanh chóng, làm việc ổn định, chính xác , hiệu
quả cao, bảo vệ hoàn toàn cho tải ngăn ngừa lại các dạng sụt giảm điện áp ngắn hạn
xảy ra trên hệ thống.
REFERENCES
[1]. Đào Thị Mỹ Linh(2009), Tính toán và điều khiển nghịch lưu đa mức cho truyền động trung áp, Luận văn thạc sỹ khoa
học ngành tự động hóa, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.
[2]. Lã Văn Út (2005) , Ngắn mạch trong hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[3]. Nguyễn Công Thắng (2007), Đánh giá sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối có xét yếu tố thời gian tác động của
thiết bị bảo vệ, Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Hệ thống điện, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội
[4]. Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạch Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao
tầng, Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội,
[5]. Nguyễn Phùng Quang ( 2008), Matlab va Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động,Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội.
[6]. Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (2006), Điện tử công suất, Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội.
[7]. C. Fitzer, M. Barnes, and P. Green (2004), "Voltage Sag Detection Technique for a Dynamic Voltage Restorer," IEEE
Transactions on Industry Applications, vol. 40, pp. 203-212, Jan. - Feb. 2004.
[8]. Chellali BenachaiBa, Brahim Ferdi (2008), “ Voltage Quality Improvement Using DVR,” Electrical Power Quality and
Utilisation, Journal Vol. XIV, No. 1, 2008.
5
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
