Ứng dụng vsc trong ổn định hệ thống điện

ỨNG DỤNG VSC TRONG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

TÓM TẮT: Điều khiển ổn định giá trị điện áp trong hệ thống điện luôn là điều cần

thiết để đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tồn thất công suất. Bài viết này trình bày

cách xây dựng và mô phỏng bộ bù VSC liên kết Fuzzy logic trên Matlab đối với việc

nâng cao tính ổn định và chất lượng điện áp của hệ thống điện.

Các bộ điều khiển mờ được liên kết và phối hợp hoạt động điều khiển để tạo thành

một hệ điều khiển mờ thống nhất có khả năng tự động điều khiển điện áp tại các nút

trong hệ thống điện bằng cách giữ điện áp nút nằm trong một khoảng giá trị mong muốn

và thỏa mãn các điều kiện ràng buộc.

Từ khóa: Hệ mờ, ổn định điện áp

Trần Thanh Phong

xác các tham số bộ điều khiển là khó

1. GIỚI THIỆU:

khăn, khó xác định chính xác mô hình

Trong quá trình vận hành hệ thống

toán học của đối tượng.

điện, việc mất ổn định giá trị điện áp như

Để khắc phục nhược điểm này, bài

quá áp, sụt áp … gây ảnh hưởng to lớn

báo này phát triển một hệ mờ điều khiển

đến chất lượng nguồn điện, điều kiện

điện áp và công suất phản kháng đã giải

vận hành, tính an toàn, tính kinh tế. Điều

quyết được khó khăn này.

khiển giá trị điện áp ổn định có nhiều

2. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN

phương pháp [8] trong đó việc ứng dụng

2.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng

SVC trong ổn định hệ thống được trình

thyristor

–

SVC

(static

var

bày tại [5].

Tuy nhiên các phương pháp đều có

compensator)

SVC là thiết bị bù ngang dùng để

tiêu thụ công suất phản kháng có thể

điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc

mở của thyristor. Cấu tạo từ 3 phần tử

chính bao gồm:

những khó khăn khi đường dây tải điện

có dạng thông số thay đổi dẫn đến sự sai

lệch trong tính toán dung lượng bù cần

thiết cho hệ thống. Việc xác định chính

Trang 1

2.3 NGUYÊN TẮC TỔNG HỢP

MỘT BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ

 Kháng điều chỉnh bằng thyristor -

TCR

 Kháng đóng mở bằng thyristor - TSR

 Bộ tụ đóng mở bằng thyristor - TSC

 Xác định các biến vào ra: Trước tiên

phải xác định được tất cả các yếu tố đầu

vào của bộ điều khiển và gán tên biến

cho từng yếu tố đầu vào, và cũng làm

tương tự như vậy cho các yếu tố đầu ra.

 Xác định tập mờ của các biến vào

ra: Sau khi xác định các biến vào ra ta

tiến hành định nghĩa các biến ngôn ngữ

vào/ra tương ứng cho các biến bao gồm

số các tập mờ và dạng hàm thuộc của

chúng. Để làm việc đó cần xác định:

o Miền giá trị vật lý của các biến

ngôn ngữ vào/ra

Hình 1 Cấu tạo của SVC

2.2 Bộ điều khiển mờ:

Trong thực tế nhiều giải pháp tổng

hợp thiết kế bộ điều khiển kinh điển

thường bị bế tắc khi gặp bài toán có độ

phức tạp cao, độ phi tuyến lớn sự thay

đổi

o Số lượng tập mờ

o Xác định hàm thuộc

3. TÁC ĐỘNG CỦA SVC ĐỐI VỚI

HỆ THỐNG ĐIỆN

thường xuyên trạng thái và cấu trúc đối

tượng, ... Những khó khăn đó được giải

quyết khi bộ điều khiển được thiết kế

trên cơ sở logic mờ. Một bộ điều khiển

mờ thường có ba khâu cơ bản sau:

 Khâu fuzzy hóa

Các bộ SVC không trực tiếp đấu

vào nguồn điện cao áp mà chúng được

đấu qua một máy biến áp 220/6, hạ từ

điện áp 220 kV xuống điện áp 6 kV để

nhằm giảm cấp cách điện cho các tụ và

cuộn kháng điện. Trong thực tế, người ta

còn mắc nhiều tụ và cuộn kháng nối tiếp

nhau để giảm điện áp đặt lên chúng.

Để giảm bớt thành phần sóng hài

bậc cao trong qua trình đóng ngắt

 Khâu thực hiện các luật hợp thành

 Khâu giải mờ

Trang 2

thyristor và quá trình phóng nạp của tụ

điện ta phải mắc thêm vào chúng các

điện trở - cuộn cảm nhỏ để giảm bớt tốc

độ biến thiên của dòng và áp trên các

nhánh.

Hệ mờ điều khiển điện áp được ứng

dụng vào HTĐ IEEE 30bus như Hình 2.

SVC được đặt vào các bus 10 và bus 24.

4.1 Xây dựng mô hình

Ngõ vào: Các đầu A, B, C được đấu nối

trực tiếp vào lưới điện.

Khối điều khiển SVC: bao gồm

khối chuẩn hóa tín hiệu điện áp đo, khối

điện áp đặt, khối điều chỉnh điện áp,

khối tuyến tính hóa và khối phát xung

điều khiển.

Ngõ ra: Công suất cảm kháng, dung

kháng cung cấp cho lưới hoặc hấp thụ từ

lưới.

Ta tiến hành đặt các thông số của SVC:

Vrms = 33e3. Pbase = 1000e6.

Td = 4e-3.

Khối phát xung điều khiển: Góc

điều khiển và tín hiệu đồng bộ được đưa

vào khối phát xung để tạo ra các xung

đóng ngắt thyristor.

Bus 10: [Qc Ql] = [60 -60]. Vref = 1.

Bus 24: [Qc Ql] = [18 -18]. Tm = 8e-3.

Bộ phát xung tạo ra các xung điều

khiển có độ rộng 10⁰, từ bộ phát xung các

xung được đưa đến để đóng – mở các

van thyristor.

Khối tuyến tính hóa: chuyển đổi từ

tín hiệu điều khiển Q_bthành góc α cho

bộ phát xung. Ta có B_L(α) = B_SVC– B_C=

B_L0.f(α)

Hình 2. Hệ thống điện thử nghiệm IEEE

30bus

Bộ điều chỉnh điện áp: điện áp

được điều chỉnh thông qua việc bù lại

điện áp sai lệch giữ giá trị đo và giá trị

đặt, qua đó tính toán được dung lượng

bù cần phải điều chỉnh của bộ SVC.

4. THỬ NGHIỆM KẾT QUẢ

4.2 Kết quả mô phỏng:

a. SVC không sử dụng Fuzzy logic

Điện áp tại các bus được hiệu

chỉnh tốt nhất với Ki = 50 .

 Không đặt SVC.

Bus 10 : ΔV = -25%

Bus 24 : ΔV = -35%

Trang 3

Bus 2 : ΔV = -2,5%

Bus 12 : ΔV = -9,5%

Bus 21 : ΔV = -33%

 Sau khi đặt SVC.

Bus 10 : ΔV = 0%

Kp, Ki phù hợp với từng lưới điện cụ

thể.

Tốc độ đáp ứng của hệ thống phụ thuộc

vào Ki và càng nhanh nếu Ki càng lớn.

Mô hình SVC kết hợp với Fuzzy Logic

không phụ thuộc vào các hằng số Kp,

Ki. Tuy nhiên để kết quả chính xác thì

cần phải xác định giá trị công suất

Qcomp cần thiết cũng như các giá trị độ

lệch điện áp tương ứng.

Bus 24 : ΔV = -1% ÷ 1%

Bus 2 : ΔV = -1,8%

Bus 12 : ΔV = -5%

Bus 21 : ΔV = -9% ÷ -8%

b. SVC kết hợp với Fuzzy logic vào

luới

Như vậy, việc sử dụng mô hình SVC

kết hợp với Fuzzy Logic sẽ thực tế và

hợp lý hơn với lưới điện lớn. Nếu xác

định được một cách chính xác và đầy

đủ hơn số liệu tải, sụt áp cũng như dung

lượng tụ bù thì kết quả hiệu chỉnh càng

chính xác hơn nữa. Khối Fuzzy logic

nếu được thiết kế tốt hơn với một tập

mờ đầy đủ, chính xác cũng như kết hợp

thêm một vài đầu vào như dòng điện,

hệ số công suất thì kết quả cũng sẽ tốt

hơn.

 Không đặt SVC.

Bus 10 : ΔV = -25%

Bus 24 : ΔV = -35%

Bus 2 : ΔV = -2,5%

Bus 12 : ΔV = -9,5%

Bus 21 : ΔV = -33%

 Sau khi đặt SVC_fuzzy.

Bus 10 : ΔV = 0%

Bus 24 : ΔV = -8%

Bus 2 : ΔV = -1%

Bus 12 : ΔV = -5%

5. KẾT LUẬN

Bài báo này mô tả việc sử dụng

SVC có thể giữ điện áp ổn định trong

một giới hạn cho phép. Kết quả hiệu

chỉnh của SVC là khá tốt. So với việc

sử dụng tụ điện thì SVC có thể hiệu

Bus 21 : ΔV = -10%

4.3 Nhận xét:

Khi sử dụng mô hình SVC với các hằng

số Kp và Ki, để việc hiệu chỉnh đạt kết

quả tốt nhất, phải xác định các giá trị

Trang 4

chỉnh điện áp nhuyễn hơn, không bị

nhảy nấc.

Mặt khác, hàm liên thuộc thường

chọn là hình thức để giảm thiểu thời

gian trong quá trình tính toán. Các

thông số của các bộ điều khiển mờ chủ

yếu là xác định bởi một thử nghiệm và

phương pháp tiếp cận lỗi, nhưng điều

này có thể là một thủ tục tốn nhiều thời

gian và nó có thể là một nhiệm vụ khó

khăn để tìm ra tối ưu tham số trong một

Fuzzy Logic phức tạp.

Bài báo này, chỉ xem xét trong

trường hợp ổn định điện áp, chưa xem

xét các vấn đề khác như tính kinh tế,

khả năng đáp ứng của thiết bị. Để có

thể ứng dụng được hệ thống điều khiển

này vào thực tế thì cần phải xét thêm

các yếu tố đầu vào nữa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[3]

Satish Maram, Hierrachical

[1]

Heikki Koivo (2001), Fuzzy

Fuzzy Control of the UPFC and SVC

located

exercises, Wedsite www.control.hut.fi.

in AEP’s Inez Area, Master of

[2]

Fuzzy Logic Toolbox for use

with MATLAB, User’s Guide

Version 2, The MathWorks, Inc.

Sciences

in

Electrical

Engineering, 2003.

Trang 5

[4]

Nguyễn Phùng Quang (2000),

[7]

Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá

Minh (2001), Bù công suất phản

kháng lưới cung cấp và phân

phối, NXB Khoa học và Kỹ

thuật.

Matlab & Simulink, NXB Khoa học và

Kỹ thuật.

[5]

Lã Văn Út, Phân tích và điều

khiển ổn định hệ thống điện, NXB

Nhà xuất

[8]

[9]

Trần Bách (2002), Lưới điện &

hệ thống điện tập 1, NXB Khoa

học và Kỹ thuật.

bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà

Nội, 2001.

[6]

Bùi Công Cường, Chu Văn Hỷ,

Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn

Phước, Nguyễn Hoàng Phương

(1998), Hệ mờ và ứng dụng,

NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Quyền Huy Ánh, Trương Việt

Anh, Lê Thị Hồng Nhung, Tạp

chí phát triển KH&CN, tập 13,

số K3 – 2010.

Tác giả chịu trách nhiệm bài viết:

Họ tên: Trần Thanh Phong

Đơn vị: Học viên cao học nghành Kỹ Thuật Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM

Điện thoại: 0989118116

Email: tranthanhphong_tcdnag@yahoo.com.vn

XÁC NHẬN CỦA GV HƯỚNG DẪN

Trang 6

BÀI BÁO KHOA HỌC

THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ

Bài báo khoa học của học viên

có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn

Bảnquyềntác phẩm đã được bảo hộ bởiLuậtxuất bảnvà LuậtSở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm

cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!

Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2018-2019 của Thư viện Trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.