(TIỂU LUẬN) TỔNG QUAN về lưới điện SIÊU NHỎ và các NGUỒN NĂNG LƯỢNG tái tạo hệ THỐNG lưới điện SIÊU NHỎ tại PHÒNG THÍ NGHIỆM lưới điện THÔNG MINH

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1............................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ VÀ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
TÁI TẠO................................................................................................................... 3
1.1. Lưới điện siêu nhỏ..........................................................................................3
1.2. Điện gió..........................................................................................................3
1.3. Điện mặt trời...................................................................................................3
1.4. Hệ thống SCADA...........................................................................................3
1.5. Kết luận chương.............................................................................................3
CHƯƠNG 2............................................................................................................... 4
HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM LƯỚI ĐIỆN
THƠNG MINH.........................................................................................................4
2.1. Cấu trúc phần cứng.........................................................................................4
2.1.1. Hệ thống điện gió DFIG..........................................................................4
2.1.2. Hệ thống điện mặt trời.............................................................................7
2.1.3. Nguồn điện lưới.......................................................................................8
2.1.4. Phụ tải điện..............................................................................................8
2.2. Cấu trúc mạng truyền thông...........................................................................8
2.2.1. Ethernet...................................................................................................8
2.2.2. Profibus...................................................................................................8
2.2.3. USB.........................................................................................................8
2.3. Phần mềm thiết kế SCADA Designer.............................................................8
2.3.1. Giao diện chương trình............................................................................8
2.3.2. Các bước thiết lập chương trình...............................................................8
2.4. Kết luận chương.............................................................................................8
CHƯƠNG 3............................................................................................................... 9
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MINISCADA CHO LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ CĨ TÍCH
HỢP ĐIỆN GIĨ, ĐIỆN MẶT TRỜI.........................................................................9

Tieu luan

3.1. Cấu trúc lưới điện siêu nhỏ có tích hợp điện gió, điện mặt trời......................9
3.2. Xây dựng thuật tốn chương trình MiniSCADA............................................9
3.3. Thiết lập các đặc tính......................................................................................9
3.3.1. Đặc tính cường độ bức xạ của mặt trời....................................................9
3.3.2. Đặc tính thay đổi của tốc độ gió..............................................................9
3.3.3. Đặc tính tải tĩnh.......................................................................................9
3.3.4. Đặc tính tải động......................................................................................9
3.4. Các kết quả thực nghiệm................................................................................9
3.4.1. Kết quả giám sát......................................................................................9
3.4.2. Kết quả sóng hài......................................................................................9
3.4.3. Kết quả logging.......................................................................................9
3.5. Kết luận chương.............................................................................................9
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................10
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................11

Tieu luan


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ VÀ
CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
1.1. Lưới điện siêu nhỏ
Lưới điện siêu nhỏ là một nhóm các nguồn và phụ tải điện được phân cấp hoạt động
thường được kết nối và đồng bộ với lưới điện đồng bộ diện rộng truyền thống
(macrogrid), nhưng cũng có thể ngắt kết nối sang "chế độ đảo" - và hoạt động tự
chủ theo điều kiện kinh tế hoặc vật lý quy định. 
Lưới điện nhỏ thông minh (SMG) là mạng lưới phân phối điện thông minh quản lý
các thành phần kỹ thuật khác nhau của hệ thống lưới điện mini. Thường được kết

hợp với việc phát điện , lưới điện mini thông minh hoạt động bằng cách sử dụng bộ
điều khiển thông minh và các kỹ thuật điều khiển tiên tiến, chứa nhiều nguồn năng
lượng khác nhau, lưu trữ và phân phối năng lượng. Lưới điện mini thông minh dựa
trên một hệ thống quản lý cho phép đo lường, giám sát và điều khiển tải điện và có
thể kết hợp với tự động hóa để cho phép vận hành từ xa, đo lường thông minh, giảm
tải và tối ưu hóa hiệu suất. Một thành phần quan trọng khác là khả năng tự phục
hồi, hoặc khả năng lưới điện mini thông minh phát hiện, phản hồi và tự phục hồi
ngay lập tức trong trường hợp có sự cố hoặc thay đổi đối với hệ thống
Một mạng lưới điện thông minh cho phép quản lý năng lượng và cung cấp dự trữ
hoạt động thông qua việc điều khiển tập trung các hệ thống lưu trữ phân tán. Cùng
nhau, chúng tạo thành một "đơn vị lưu trữ ảo" với dung lượng và công suất lưu trữ
cao. Tùy thuộc vào các điều kiện như mức sạc và các hệ số khác có thể, tuy nhiên,
mỗi hệ thống lưu trữ cũng có thể được điều khiển riêng lẻ. Với sự trợ giúp của
SCADA, một điều khiển (từ xa) của hệ thống lưu trữ CO3208-2L được thực hiện
trong nghiên cứu này.

Tieu luan


1.2 . Điện gió
Khai thác, sản xuất và tiêu thụ năng lượng có nguồn gốc hóa thạch (dầu mỏ, than
đá…) là các nguyên nhân chính làm tăng lượng khí nhà kính dẫn đến biến đổi khí
hậu một mối nguy của tồn cầu, nhưng nhu cầu về năng lượng lại ngày càng tăng
nhanh. Trong khi đó, các nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn dần và có tác động
mạnh đến mơi trường, các nguồn thủy điện thì rất nhạy cảm với hệ sinh thái và
thiên tai như lũ lụt và động đất. Năng lượng hạt nhân thì có nhiều nguy cơ mất an
tồn và thiếu biện pháp dài hạn cho các chất thải hạt nhân.
Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận
lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng
biển Đơng Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại biển Đơng khá mạnh

và thay đổi nhiều theo mùa. Theo Ngân hàng Thế giới, Việt Nam có tiềm năng gió

Tieu luan


lớn với tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn
200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của
ngành điện vào năm 2020. Tất nhiên, để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiềm
năng có thể khai thác, đến tiềm năng kỹ thuật, và cuối cùng, thành tiềm năng kinh tế
là cả một câu chuyện dài; nhưng điều đó khơng ngăn cản việc chúng ta xem xét một
cách thấu đáo tiềm năng to lớn về năng lượng gió ở Việt Nam.

Vì thế, cơng nghệ năng lượng ở các nước tiên tiến hiện nay đang chuyển dần sang
các nguồn tái tạo và sạch như mặt trời, gió, khí sinh học, sóng và thủy triều. Trong
đó, khai thác điện từ gió và mặt trời là các cơng nghệ năng lượng tái tạo phát triển
nhanh nhất. Khai thác năng lượng từ gió dường như là khả thi và đáng tin cậy nhất
ở nhiều nước với tỷ lệ phát triển hàng năm khoảng 25-30%. Cơng nghiệp điện gió
với tốc độ đầu tư và phát triển cơng nghệ có thể cung cấp tới 12% nhu cầu về điện
của toàn cầu vào năm 2050. Hơn nữa, điện gió cũng đóng góp lớn cho giảm thiểu
khí nhà kính, dự báo sẽ làm giảm 0.5 tỷ tấn CO2 (9.2%) vào năm 2020 và làm giảm
3 tỷ tấn CO2 (7.8%) vào năm 2050.

Hệ thống điện gió được tạo thành từ một tuabin gió gắn trên tháp để cung cấp khả
năng tiếp cận tốt hơn với gió mạnh hơn. Ngồi tuabin và tháp, các hệ thống điện gió
nhỏ cũng yêu cầu các bộ phận cân bằng của hệ thống.
Ưu nhược điểm của điện gió:
 1.2.1 Ưu điểm:
- Năng lượng gió là nguồn năng lượng có thể tái tạo, trong khi than đá và gỗ là
những nguồn năng lượng khơng thể tái tạo được. Có một điều chắc chắn rằng, năng
lượng gió sẽ ln ln tồn tại. Nếu có sự nỗ lực lớn hơn để đưa năng lượng gió vào

khai thác, sẽ làm giảm việc sử dụng các nguồn không thể tái tạo được, mà việc khai
thác các nguồn năng lượng này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến thế hệ mai sau.

Tieu luan


- Sự nóng lên cảu tồn cầu là một trong những thách thức lớn nhất đối với toàn nhân
loại. Theo các báo cáo được công bố về vấn đề này, một yêu cầu cấp thiết là phải
giảm phát thải các chất ơ nhiễm trong bầu khí quyển của Trái đất. Năng lượng gió là
lựa chọn một thay thế tuyệt vời cho nhu cầu năng lượng của chúng ta, bởi nó không
gây ô nhiễm trên diện rộng như các nhiên liệu hóa thạch.
- Có thể phải khai phá cả một vùng đất lớn để xây dựng một nhà máy điện. Nhưng
với một nhà máy điện sử dụng năng lượng gió, bạn chỉ cần một diện tích nhỏ để xây
dựng. Sau khi lắp đặt các tua bin, khu vực này vẫn có thể được sử dụng cho canh
tác hoặc các hoạt động nông nghiệp khác.
- Một trong những lợi thế lớn nhất của năng lượng gió so với các nguồn năng lượng
tái tạo khác là hiệu quả về mặt chi phí. Khơng có các chi phí liên quan đến việc
mua, vận chuyển nhiên liệu vào tua bin gió, như các nhà máy điện hoạt động bằng
than. Thêm vào đó, với những tiến bộ trong cơng nghệ, năng lượng gió sẽ trở nên rẻ
hơn, do đó sẽ làm giảm được lượng vốn mà các nước phải bỏ ra để đáp ứng nhu cầu
năng lượng.
- Các nước đang phát triển thiếu cơ sở hạ tầng cần thiết để xây dựng một nhà máy
điện, có thể được hưởng lợi từ nguồn năng lượng này. Chi phí lắp đặt một tuabin
gió là thấp hơn so với một nhà máy điện than, các quốc gia khơng có nhiều kinh
phí, có thể lựa chọn sử dụng phương án với hiệu quả chi phí cao mà vẫn đáp ứng
được nhu cầu về năng lượng
1.2.2 Nhược điểm:
- Nhược điểm lớn nhất năng lượng gió là nó khơng liên tục. Điện có thể được sản
xuất và cung cấp đầy đủ khi gió đủ mạnh, cũng có thời điểm gió tạm lắng, việc sản
xuất điện bằng năng lượng gió là khơng thể. Những nỗ lực đã được thực hiện lưu

trữ năng lượng gió thành cơng và sử dụng nó kết hợp với các dạng năng lượng khác,
tuy nhiên, để nguồn năng lượng này trở thành một nguồn năng lượng chính trong
tương lai gần, những nỗ lực này cần phải được nhanh chóng và rộng rãi hơn.
- Do tính chất khơng liên tục của năng lượng gió, nó cần phải được lưu trữ hoặc
phải sử dụng thêm các nguồn năng lượng thông thường. Tuy nhiên, việc lưu trữ nó

Tieu luan


tốn khá nhiều chi phí và các quốc gia phải sử dụng các nhà máy nhiên liệu hóa
thạch để đáp ứng nhu cầu năng lượng.
- Có những báo cáo trước đây về sự nguy hiểm mà cối xay gió đặt ra với các loài
chim. Do chiều cao đáng kể của các cối xay gió nên thường gây ra sự va chạm với
các loài chim đang bay, và một số lượng lớn các lồi chim chết vì lý do này.
- Lắp đặt cối xay gió phải đối mặt với sự phản đối gay gắt từ những người sống
trong khu vực lân cận, nơi mà các nhà máy điện gió đã được dự kiến xây dựng. Các
yếu tố như tốc độ của gió và tần số của nó được đưa vào để tính tốn trước khi lựa
chọn nơi để lắp đặt một cối xay gió và đơi khi người dân địa phương kiên quyết
phản đối kế hoạch này. Một trong những lý do chính gây ra sự phản đối của họ là
cối xay gió sẽ gây ra ơ nhiễm tiếng ồn. Ngồi ra, một số ý kiến cho rằng tua-bin gió
làm ảnh hưởng xấu đến thẩm mỹ của một thành phố và ngành công nghiệp du lịch
trong khu vực của họ.

1.3. Điện mặt trời
Với vị trí địa lý của Việt Nam nằm trong giới hạn giữa xích đạo và chí tuyến Bắc,
thuộc vùng nội chí tuyến có ánh nắng mặt trời chiếu sáng quanh năm, nhất là khu

Tieu luan

vực Nam Bộ. Với tổng số giờ nắng trong năm dao động trong khoảng 1.400-3.000
giờ, tổng lượng bức xạ trung bình năm vào khoảng 230-250 lcal/cm2/ngày tăng dần
từ Bắc vào Nam. Tuy nhiên hiện nay việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng
này còn hạn chế. Trong tương lai khi mà khai thác các nguồn năng lượng khác đã
đến mức tới hạn thì nguồn năng lượng mặt trời là một tiềm năng lớn.[2]
Điện năng lượng mặt trời ngày nay đã được sử dụng nhiều ở các hộ gia đình, nhà
máy, các tòa nhà văn phòng…Theo nhiều khảo sát, Việt Nam là nước có cường độ
bức xạ mặt trời cao, phù hợp để lắp đặt hệ thống Pin mặt trời. Nhiều chuyên gia cho
rằng, hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ đạt hiệu suất tối ưu khi được lắp đặt tại
Việt nam. Hệ thống điện mặt trời sẽ là giải pháp tiết kiệm điện năng hiệu quả và
hoàn toàn miễn phí.
-Hịa lưới điện mặt trời: Loại hình này, hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ không
được trộn với lưới điện. Dù kết nối lưới điện, nhưng về nguyên lý nó sẽ tự động tắt
nếu điện từ các tấm pin không đủ dùng và chuyển sang dùng lưới điện quốc gia. Về
nguyên tắc hệ thống vẫn ưu tiên sử dụng điện mặt trời hoặc lấy điện từ hệ thống lưu
trữ. Khi điện từ Pin mặt trời khơng đủ, nó sẽ lấy thêm điện từ bình lưu trữ. Nếu hệ
thống pin và bình lưu trữ vẫn khơng đủ, nó sẽ chuyển sang dùng lưới điện.
-Ưu nhược điểm của việt hòa lưới điện mặt trời:
+ Không sử dụng hệ thống lưu trữ ắc quy nên chi phí đầu tư và bảo dưỡng
thấp. Hệ thống, thao tác vận hành đơn giản, dễ dàng nâng cấp mở rộng hệ
thống.
+ Tuổi thọ của hệ thống pin năng lượng mặt trời cao 50 năm, bảo hành hiệu
suất tấm pin 25 năm.
+ Nhược điểm là hệ thống tự động ngưng hoạt động trong trường hợp mất
điện để đảm bảo an toàn cho lưới điện và người sử dụng.

Tieu luan


1.2. Hệ thống SCADA

SCADA là từ viết tắt cho supervisory control and data acquisition (SCADA) của
các quy trình kỹ thuật theo thời gian thực. Trong kỹ thuật điện năng SCADA được
triển khai cho một loạt các hoạt động từ máy phát điện, truyền tải và bảo vệ đường
dây đến việc sử dụng điện. SCADA cho phép người sử dụng: theo dõi và nhập dữ
liệu như là một phần của quy trình kỹ thuật. hiển thị các giá trị theo thời gian
thực,điều chỉnh các tín hiệu điều khiển trong các quá trình, các quá trình điều khiển
tự động,ghi lại nhiều giá trị đo được cho phép lập kế hoạch trong tương lai và tối ưu
hóa kinh tế. Hệ thống có thể được điều khiển từ xa bằng các mạng truy cập cục bộ
(LAN). Lab kỹ thuật hệ thống điện SCADA là một chương trình phần mềm được
thiết kế để điều khiển và giám sát các hệ thống kỹ thuật điện. Phần mềm cung cấp
hiển thị thời gian thực của tất cả các giá trị đo được và trạng thái hoạt động của các
thiết bị đo của hệ thống. Các thông số và tín hiệu quan trọng có thể được kiểm sốt
bởi phần mềm. Bằng phương tiện của trình ghi dữ liệu, các giá trị và trạng thái hoạt
động của thiết bị có thể được chọn, lưu, hiển thị và đánh giá theo thời gian và được
xuất ra.
1.3. Kết luận chương

Tieu luan


CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM LƯỚI
ĐIỆN THÔNG MINH
2.1 Cấu trúc phần cứng
CHƯƠNG 2
2.1.1. Hệ thống điện gió DFIG
Hệ thống thí nghiệm máy phát điện gió DFIG tại phịng thí nghiệm (PTN) Lưới
điện thơng minh (LĐTM) thuộc Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Quy
Nhơn là một mơ hình nhà máy điện gió dựa cơ sở của máy phát điện không đồng bộ
nguồn kép DFIG. Nó là một máy điện khơng đồng bộ rotor dây quấn được cấp

nguồn điện xoay chiều thông qua cả stator và rotor. Nó có khả năng điều chỉnh độc
lập công suất phản kháng và công suất tác dụng, điều chỉnh được giá trị điện áp và
tần số phát. Trong ngành công nghiệp điện, DFIG chủ yếu được sử dụng làm máy
phát cho các hệ thống tuabin gió. DFIG có cấu tạo giống máy điện khơng đồng bộ
rotor dây quấn với các cuộn dây stator được nối với lưới thông qua máy biến áp ba
pha và các cuộn dây rotor được nối với bộ biến đổi điện tử công suất AC/DC/AC
thơng qua vành trượt và chổi than như Hình 2 .1.
Máy biến áp

IDFIG

DC-chopper

IGRID

UGRID

Q
Turbine

RB

Gió

IMSC

RB

ILSC
LSC

MSC
UDC

DFIG

Bộ khởi
tạo sụt áp
ngắn hạn

Control

Điều khiển
góc pitch

Bộ chuyển đổi AC/DC/AC
Q
Nguồn
lưới

Bộ tải điện trở
(Crowbar)

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thí nghiệm DFIG.
a) Bộ băm DC (DC-Chopper)

Tieu luan


Nếu dịng cơng suất của tuabin gió bị gián đoạn do lỗi, điện áp mạch trung gian

giữa bộ chuyển đổi phía máy phát và bộ chuyển đổi phía đường dây có thể đạt tới
các giá trị cao khơng thể chấp nhận được. Lúc này năng lượng dư thừa chảy từ
mạch rotor vào bộ chuyển đổi phía máy phát (MSC - Machine Side Converter) có
thể được tiêu tán thơng qua một bộ băm DC. Một bộ băm DC thường bao gồm một
IGBT để xả mạch trung gian thông qua một số điện trở hãm. Năng lượng được lưu
trữ trong mạch này được chuyển thành nhiệt, do đó điện áp giảm xuống.
b) Bộ tải điện trở (Crowbar)
Trong trường hợp xảy ra lỗi nghiêm trọng, bộ băm DC có thể khơng đủ để hạn
chế điện áp mạch trung gian. Với những tình huống như vậy, nên sử dụng một bộ
tải trở ba pha để thay thế. Trong quá trình sử dụng bộ tải trở, các điện trở bên ngoài
được kết nối vào mạch rotor để ngăn khơng cho các dịng điện q cao chạy qua bộ
MSC. Điều này giới hạn điện áp của mạch trung gian, tuy nhiên một bất lợi của
phương pháp này là bộ MSC bị khóa khi bộ tải trở hoạt động, do đó vơ hiệu hóa
việc điều chỉnh của máy phát điện trong thời gian này.
c) Bộ biến đổi AC/DC/AC
Bộ biến đổi AC/DC/AC thường được cấu tạo bởi bộ biến tần nguồn áp sử dụng
các IGBT với các điốt mắc song song, có thể biến đổi cơng suất hai chiều. Bộ biến
đổi gồm có bộ biến đổi phía máy phát (MSC - Machine Side Converter) và bộ biến
đổi phía lưới (LSC - Line Side Converter) được nối phản hồi với nhau thông qua tụ
C. Ở đầu ra của bộ LSC có bộ lọc L để tối thiểu hóa sóng hài cấp vào lưới. Đồng
thời bộ biến đổi AC/DC/AC là bộ biến đổi PWM cơ bản sử dụng công nghệ PWM
sóng sin nên giảm được sóng hài cho hệ thống. Bộ biến đổi phía rotor có thể được
xem như bộ biến đổi nguồn áp điều khiển dịng điện. Mục đích chính của bộ MSC
là điều chỉnh cơng suất tác dụng phía stator (hoặc tốc độ quay của rotor) và cơng
suất phản kháng phía stator một cách độc lập thơng qua điều khiển các thành phần
dòng điện rotor. Đồng thời đảm nhận việc hòa đồng bộ với lưới cũng như điều
chỉnh tách máy phát ra khỏi lưới khi cần thiết. Bộ LSC thường chỉ điều khiển trị số
điện áp một chiều trung gian khơng đổi theo giá tri đặt của nó, phù hợp với bộ
chuyển đổi phái rotor và điều khiển hướng, trị số công suất phản kháng lên lưới. Bộ

Tieu luan


chuyển đổi phía lưới khơng chỉ có nhiệm vụ chỉnh lưu lấy năng lượng từ lưới về mà
còn thực hiện nhiệm vụ hoàn trả năng lượng từ mạch một chiều trung gian trở lại
lưới. Vì vậy, về cấu trúc mạch điện tử cơng suất, bộ chuyển đổi phía lưới hồn tồn
giống như bộ chuyển đổi phía máy phát. Bộ biến đổi cũng có thể được sử dụng để
đảm bảo cơng suất phản kháng khi có sự cố và nâng cao chất lượng điện năng của
lưới. Các mơ đun chính của liên quan đến mục đích thí nghiệm máy phát điện gió
DFIG được trang bị tại Khoa Kỹ thuật và Cơng nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn
bao gồm các phần tử chính được thể hiện như trong Hình 2 .2. Các thông số kỹ
thuật và các chức năng cơ bản của các phần tử chính này được mơ tả như sau:
Nguồn lưới 3 pha
400V, 50Hz

Bộ khởi tạo sự cố
sụt áp ngắn hạn
Máy biến áp

Bộ điều khiển
động cơ servo

Bộ điều
khiển DFIG
Máy phát
Điện DFIG

Động cơ
servo

Bộ mã hóa
tương đối

Hình 2.2: Hệ thống thí nghiệm máy phát điện gió DFIG.
- Máy phát điện DFIG trong hệ thống thí nghiệm này có cơng suất định mức là
0,8 kW; tốc độ định mức là 1500 vg/ph; điện áp định mức là 400/230 V, 50 Hz;
dòng điện định mức là 2,0 A/3,5 A; hệ số công suất định mức là 0,75; điện áp kích
từ là 130 VAC/24 VDC và dịng điện kích từ là 4 A AC/ 11 A DC.
- Bộ điều khiển DFIG được sử dụng trong hệ thống này cho phép điều khiển và
vận hành máy phát cảm ứng nguồn kép, tốc độ biến đổi trong điều kiện phịng thí
nghiệm. Thiết bị điều khiển tạo ra khả năng có thể mơ phỏng và nghiên cứu tất cả
các tình huống liên quan thực tế. Phần mềm đi kèm cho phép dễ dàng thao tác và
hiển thị trực quan các giá trị đo được. Ngoài ra, bộ điều khiển còn các chức năng:
hoạt động dưới đồng bộ và trên đồng bộ của máy phát cảm ứng; chuyển mạch

Tieu luan


nguồn tích hợp để kết nối máy phát với lưới điện; điều khiển độc lập công suất phản
kháng/tác dụng, tần số và điện áp; đồng bộ hóa bằng tay và tự động.
- Bộ điều khiển động cơ servo là 1 hệ thống kiểm tra hồn chỉnh để thí nghiệm
về đặc tính máy điện cũng như phần điều khiển. Hệ thống này bao gồm phần điều
khiển số, bộ thắng điện và phần mềm servo. Hệ thống này có các tính năng kỹ thuật
tiên tiến, dễ dàng thao tác, có thể thực hành điều khiển bằng tay hay tự động đồng
bộ.
- Bộ mã hóa tương đối để đo được tốc độ quay của rotor của máy phát phản hồi
về bộ điều khiển DFIG, nó được gắn ở đầu trục rotor của máy phát điện gió DFIG.
Để có thể giám sát và điều khiển được các thơng số vận hành của máy phát điện
gió, đồng thời để có thể tiến hành khảo sát các thí nghiệm của máy phát điện gió
DFIG, các chương trình phần mềm điều khiển trung tâm được tích hợp trong hệ

thống thí nghiệm này. Giao diện của một chương trình điều khiển trung tâm để thí
nghiệm máy phát điện gió được thể hiện như Hình 2 .3. Trên giao diện này, ta có
thể nhập tốc độ gió đầu vào, kích hoạt chế độ tự độ lựa chọn góc xoay cánh, giám
sát các thông số vận hành khác như: tốc độ quay của rotor, mômen quay, công suất
phát ra của máy phát,…

Hình 2.3: Giao diện điều khiển trung tâm.
1.3.1. Hệ thống điện mặt trời
Cần mô tả hệ thống điện mặt trời như phần điện gió.
Hệ thống thí nghiệm máy phát điện mặt trời tại phịng thí nghiệm (PTN) Lưới điện
thơng minh (LĐTM) thuộc Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Quy

Tieu luan


Nhơn được mô phỏng thông qua Mô-đun năng lượng mặt trời CO3208-1B với bộ
mô phỏng độ cao mặt trời giúp có thể điều tra nhiều tình huống chiếu xạ khác nhau.
Với sự trợ giúp của cơng cụ tính tốn mắt trời ảo, bạn có thể thiết lập góc độ mặt
trời như một hàm vĩ độ, ngày và thời gian trong ngày.Các mơ đun chính của liên
quan đến mục đích thí nghiệm máy phát điện gió DFIG được trang bị tại Khoa Kỹ
thuật và Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn bao gồm các phần tử chính được
thể hiện như trong hình 2.4. Các thơng số kỹ thuật và các chức năng cơ bản của các
phần tử chính này được mơ tả như sau:

a) Bộ biến đổi CO3208-1N*
Bộ chuyển đổi PV không máy biến áp này được thiết kế đặc biệt cho nguồn điện ba
pha. Thiết bị có màn hình đồ họa để hiển thị các giá trị năng suất năng lượng, công
suất hiện tại và các thông số vận hành của hệ thống quang điện.
Thông số kỹ thuật - CO3208-1N (* CO3208-1N7) Bộ chuyển đổi quang điện công
nghiệp 3-pha Đầu vào DC-PV Điện áp: 250 - 1000 V Điện áp MPP: 300 - 800 V

Dòng điện lớn nhất: 11A Đầu vào AC Điện áp: 3 x 230, 50/60 Hz Hệ số cơng suất:
0.8 - 1 Dịng điện lớn nhất: 7A Công suất lớn nhất : 3200 W Hiệu suất lớn nahats:
98.6% Hiệu suất châu âu: 98.2% MPP-hiệu suất: >99.7% (tĩnh), > 99% (động) Giới
hạn công suất/ sự giảm bỏ xảy ra tự động khi: công suất đầu vào > max. công suất

Tieu luan


PV đã đề cập làm mát là khơng đủ dịng điện đầu vào là quá cao dòng điện lưới điện
là quá cao sự loại bỏ bên trong hoặc bên ngoài được thực hiện tần số lưới điện là
quá cao (theo như cài đặt quốc gia) tín hiệu giới hạn được nhận thơng qua một giao
diện bên ngồi cơng suất đầu ra bị giới hạn (cài đặt ở bộ chuyển đổi) Các giao diện
truyền thông: 1 x chân RJ45 (RS485) 2 x chân RJ45 (Meteocontrol WEB log hoặc
solar log; giao diện Ethernet) Quản lý đầu cung cấp như ư trên EEG 2012: sẵn sàng
cho quản lý đầu cung cấp thông qua giao diện RS485

b) Bộ giả lập CO3208-1P*

Thông số kỹ thuật CO3208-1P (*CO3208-1P7) bộ giả lập bảng điều khiển
mặt trời, 1.5 kW / 500 V AC-Đầu vào Điện áp đầu vào 90...264 V AC Tần số

Tieu luan


đầu vào 50/60 Hz DC-Đầu ra Điện áp đầu ra: 0...500 V DC Dịng điện đầu
ra: 0...10 A Cơng suất lớn nhất: 1500 W Kích vào đây để hiển thị các hướng
dẫn vận hành. (phiên bản tiếng anh từ trang 93) Bộ giả lập bảng điều khiển
mặt trời Lucas Nülle và thiết bị đo ảo bảng điều khiển mặt trời Bộ giả lập
bảng điều khiển năng lượng mặt trời bao gồm nguồn cấp điện DC có thể
được điều khiển. Nó cung cấp điện áp DC, dịng điện và cơng suất yêu cầu

cho bộ chuyển đổi tương tự tới các mô-đun PV. Bộ giả lập bảng điều khiển
năng lượng mặt trời có thể được điều khiển từ xa bằng cách sử dụng công cụ
ảo "Solar Panel", cho phép mô phỏng hành vi của một hệ thống quang điện.

Thông qua bảng điều khiển người dùng (bên phải), có thể điều chỉnh độ
chiếu sáng, sự che nắng của các mô-đun và số lượng mơ-đun bị che. Ngồi
ra, hành vi của bảng điều khiển năng lượng mặt trời có thể được mơ phỏng
trong một khoảng thời gian cụ thể bằng phương pháp của hồ sơ đường dẫn
mặt trời.

Tieu luan


c) Đồng hồ CO5127-1S
Đồng hồ đo chất lượng điện ba pha cho phép đo và hiển thị tất cả các thơng
số lưới liên quan. Nó có thể thực hiện các phép đo đơn, hai pha hoặc ba pha.
Hiển thị và vận hành được thực hiện thông qua điều hướng menu với màn
hình LC hoặc giao diện Ethernet tích hợp. Phần mềm SCADA tùy chọn cung
cấp để hiển thị tất cả các giá trị và cho phép thực hiện và phân tích lưới điện
thơng minh (lưới điện thơng minh). “Đồng hồ thông minh” hoạt động như
đồng hồ điện kỹ thuật số ở các điểm đầu cuối của lưới điện để đo mức tiêu
thụ điện và có thể được sử dụng để bật và tắt thiết bị tiêu dùng tùy theo hoàn
cảnh.

Tieu luan


Thông số kỹ thuật - CO5127-1S đồng hồ đo chất lượng điện 3-pha Điện áp
cung cấp 95...230 V AC ( 50/60 Hz) Các biến đo: Điện áp Dịng điện Cơng
suất tác dụng Công suất biểu kiến Công suất phản kháng Cosine φ Công tác

dụng, phản kháng và biểu kiến Tần số và hệ số biến dạng đối với dòng điện
và điện áp Các giá trị đo lớn nhất Điện áp: L-L: 690 V Dòng điện: 5A Lớp
bảo vệ II Giao diện: Ethernet Các đặc tính đặc biệt: Phát hiện các dao động
mạng sóng hài và các dịng điện dây trung tính Phép đo xung Phát hiện giá
trị đỉnh và trung bình Ghi lại hồ sơ tải và event logging đồng hồ thời gian
thực Hiển thị hình ảnh độ tương phản cao, rộng với độ sáng nền Hiển thị dữ
liệu theo bảng, đồ thị và đồ thị véc tơ 2 đầu vào và đầu ra số cho phép gán
tự do các chức năng
1.3.2. Nguồn điện lưới
Nguồn điện lưới lấy từ lưới điện 3 pha phịng thí nghiệm thơng minh trường đại học
Quy Nhơn
Thông số:
U= 380V
f=50 Hz
1.3.3. Phụ tải điện
a) Phụ tải tĩnh
Tải trở:

Tieu luan


Ba bộ lưu biến hình trịn có thể điều chỉnh đồng bộ với tỷ lệ 100 - 0%, mỗi bộ đều
có cầu chì trong kết nối tiếp điểm trượt.
mạch song song, nối tiếp, sao và tam giác
Điện trở: 3 x 750 Ohm
Hiện tại: 3 x 2 A ZBDERT63GH12
Đầu vào / đầu ra: ổ cắm an tồn 4mm
Kích thước: 297 x 456 x 125mm (HxWxD)
Trọng lượng: 8kg
cho 

Tải cảm:

Tieu luan


Bao gồm ba tải cảm ứng với các vòi sau:
1,2H (0,65A), 1,6H (0,5A), 2H (0,45A), 2,4H (0,35A), 2,8H (0,30A), 3,2H (0,25A)
cho mạch song song, nối tiếp, sao và tam giác
Đầu vào / đầu ra: ổ cắm an tồn 4mm
Kích thước: 297 x 456 x 125mm (HxWxD)
Trọng lượng: 8kg
Tải dung:

Ba nhóm tụ điện MP, mỗi nhóm bao gồm bốn tụ điện.

Tieu luan


cho mạch song song, nối tiếp, sao và tam giác
công suất: 3 x 2/4/8/30 µF, 450 V
Đầu vào / đầu ra: ổ cắm an tồn 4mm
Kích thước: 297 x 228 x 125mm (HxWxD)
Trọng lượng: 3kg
Phụ tải động;
Động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Động cơ khơng đồng bộ ba pha có mơmen kéo ra rõ rệt.
Điện áp danh định: 690 / 400V, 50Hz
Dòng điện danh định: 1.2A / 2.1A
Tốc độ danh nghĩa: 2900rpm

Công suất danh nghĩa: 1kW
cos phi: 0,83
Kích thước: 380 x 220 x 250mm (WxHxD)
Cân nặng: 13kg
1.4. Cấu trúc mạng truyền thông
1.4.1. Ethernet
Thiết bị sử dụng cho truyền thông Ethernet

Tieu luan


Để kết nối một PC tới một vài thiết bị bằng một đường liên kết Ethernet, sử
dụng bộ chuyển đổi USB-Ethernet LM9056, network switch LM9988 và LM9057
cáp kết nối.
Kết nối thiết bị này tới switch mạng qua cổng Ethernet của nó. Bộ switch nên
cũng được kết nối tới
PC. Có thể kết nối switch mạng đa năng với nhau.

Hình 1: Các thành phần cho truyền thông qua Ethernet
1.4.2. Profibus
Cung cấp hướng dẫn cài đặt để kết nối các thiết bị thông qua CAN bus tới hệ
thống SCADA.
Sử dụng bộ chuyển đổi LM9024 và cáp kết nối LM9040 để kết nối thiết bị tới
máy tính PC thơng qua CAN bus.

Hình 1: CAN-Bus bộ chuyển đổi LM9024 và cáp nối tiếp LM9040
Cho đĩa CD driver đi kèm vào ổ đĩa CD.
Lựa chọn trình đơn nên lựa chọn tự động, sau đó bạn có thể cài đặt driver. Có
thể phải khởi động lại máy tính sau khi cài đặt.
Kết nối giao diện chuyển đổi LM9024 tới cổng USB trên máy tính PC.

Kết nối giao diện được đặt nhãn "CAN" trên rơ le đa chức năng CO3301-5X
thông qua cáp LM9040 tới bộ chuyển đổi LM9024:

Tieu luan


Hình 2: Rơ le đa chức năng CO3301-5X
1.4.3. USB
Các hướng dẫn cài đặt sau đây giải thích cách kết nối thiết bị qua USB với hệ
thống SCADA.
Cài đặt driver USB từ đĩa CD đi kèm thiết bị.
Kết nối thiết bị thông qua giao diện USB tới một cổng USB tự do trên PC.
Thiết bị sau đó được phát hiện và xác định bởi Windows.

Tieu luan


1.5. Phần mềm thiết kế SCADA Designer
1.5.1. Giao diện chương trình

1.5.2. Các bước thiết lập chương trình
Chạy SCADA cho PowerLab bằng cách kích vào nút này trong LabSoft:
Khởi động SCADA trong Labsoft
Cấu hình SCADA cho PowerLab
Để được giao diện như trên chúng ta cần phải thêm tất cả các thiết bị và đồng hồ đo
như hình bên dưới.

Tieu luan

Tieu luan