Phân tích ảnh hưởng của hiện tượng trồi sụt điện áp (flicker) tới chất lượng điện năng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----o0o-----

NGÔ THÀNH MẠNH

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN
TƯNG TRỒI SỤT ĐIỆN ÁP (FLICKER)
TỚI CHẤT LƯNG ĐIỆN NĂNG

CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ĐIỆN
MÃ SỐ NGÀNH : 2.06.07

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH,Tháng 07 năm 2005


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------o0o------

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
------o0o------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên

: Ngô Thành Mạnh

Ngày tháng năm sinh : 25 - 02 - 1980

Phái

: Nam

Nơi Sinh : Bắc Ninh

Chuyên Ngành

: Thiết Bị, Mạng Và Nhà Máy Điện

Mã Ngành

: 2.06.07

I. Tên đề tài: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯƠNG TRỒI
SỤT ĐIỆN ÁP (FLICKER) ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
II. Nhiệm vụ và nội dung:
1. Tìm hiểu ảnh hưởng của hiện tượng trồi sụt điện áp tới chất lượng điện năng.
2. Tìm hiểu lý thuyết Wavelet và ứng dụng của Wavelet trong hệ thống điện.
3. Ứng dụng phép biến đổi Wavelet vào bài tốn nhận dạng tín hiệu điện áp
4. Sử dụng phần mềm ATP-EMTP để mô phỏng và chuyển dạng sóng qua
Matlab.
5. Chương trình nhận dạng hiện tượng trồi sụt điện áp.
III. Ngày giao nhiệm vụ

: 01 – 02 – 2005

IV. Ngày hoàn thành

: 01 – 07 – 2005

V. Họ và tên CB hướng dẫn :

Tiến Sĩ NGUYỄN HỮU PHÚC

Cán Bộ Hướng Dẫn

Chủ Nhiệm Ngành

Bộ Môn Quản Lý Ngành

-------------------------

-------------------------

-------------------------

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chun ngành thơng qua.
Phịng Đào Tạo SĐH

Ngày …… tháng ……. Năm 2005
Khoa Quản Lý Ngành


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.
Nguyễn Hữu Phúc, người đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện hoàn
thành luận văn tốt nghiệp này.

Với những kiến thức có được ngày hôm nay, đó là kết quả của một quá
trình học tập và rèn luyện lâu dài; nhưng trên tất cả vẫn là những công
ơn của tất cả q Thầy, Cô Trường Đại Học Bách Khoa đã đem đến
hành trang kiến thức cho tôi vào đời. Đặc biệt xin chân thành biết ơn
tới các Thầy Cô của Bộ môn Hệ Thống Điện đã tạo điều kiện thuận
lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, cũng như trong
thời gian làm luận văn tốt nghiệp.

Cuối cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến bạn bè, đồng
nghiệp và gia đình đã tạo cho tôi niềm tin và nỗ lực cố gắng để hoàn
thành luận văn này.

TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2005
Người thực hiện

Ngô Thành Maïnh


BK
TPHCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----o0o-----

PHÂN TÍCH ẢNH
HƯỞNG CỦA HIỆN
TƯNG TRỒI SỤT
ĐIỆN ÁP

(FLICKER) TỚI
CHẤT LƯNG
ĐIỆN NĂNG

GVHD:TS. NGUYỄN HỮU PHÚC
HVTH : NGƠ THÀNH MẠNH
MSHV : 01803470


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
• Việc nghiên cứu, phân tích ngun nhân
gây ra các dao động điện áp trong hệ
thống điện đóng một vai trị quan trọng.
• Các dao động điện áp, gây ảnh hưởng đến
tình trạng làm việc bình thường của các
thiết bị trong hệ thống điện.
• Tìm hiểu những đặc điểm của chúng để từ
đó có thể nhận biết và đưa ra những
phương án khắc phục.


LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• Hiện tượng trồi sụt điện áp sẽ làm
giảm chất lượng điện năng, làm cho
điện áp khơng ổn định.
• Hiện nay EVN cũng đã có những quan
tâm đến hiện tượng trồi sụt điện áp,
cụ thể là đối với các nhà máy thép có
cơng suất lớn khi đưa vào hoạt động
EVN đã yêu cầu độ trồi sụt nhỏ hơn

10%.


A1

KẾT QUẢ & MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• Mục đích chính của Luận Văn là nhằm
giới thiệu một cơng cụ mới có khả năng
mơ phỏng được các loại sóng điện áp tồn
tại trong hệ thống điện.
• Nhờ việc chuyển các dữ liệu mô phỏng từ
ATP-EMTP qua Matlab để thực hiện các
phân tích tiếp theo.
• Wavelet vốn có thể được tính toán trên
từng mẫu dữ liệu – sẽ cho ra các kết quả
ngay lập tức.


Dạng sóng điện áp

A3


A4

Dạng sóng điện áp
• Giá trị hiệu dụng của điện áp ở thời
điểm t1:
2 t1+TF / 4 2
U (t)dt

• UF(t1) =

TF

∫

t1−TF / 4

• Với TF = 20 ms và ω F = 2π /TF khi
đó giá trị hiệu dụng UF là:
T

• Ufm =

1
Lim [ ∫ U F ( t ) dt ]
T →∞ T
0

= U*


Các ngun nhân gây ra hiện
tượng(Flicker)
• Đóng và cắt các tải lớn.
• Khởi động các động cơ có cơng
suất lớn (đặc biệt là các động cơ
hoạt động theo chu kỳ tuần hồn).
• Dao động bất thường của tải.
• Các thiết bị hàn.

• Lị hồ quang.

A5


BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ẢNH HƯỞNG
CỦA HIỆN TƯỢNG FLICKER TỚI CLĐN
™
•
•
•
™
•
•
™
•
•

1. VẬN HÀNH SONG SONG:
Các động cơ lớn: tăng cơng suất ngắn mạch bằng
điện kháng quá độ.
Bù động (TSC, TSR, TCR).
STATCOM.
2. VẬN HÀNH NỐI TIẾP
Mắc tụ nối tiếp.
Bù tĩnh.
3. ĐIỆN ÁP THẤP
Bù VAR thích nghi (Adaptive VAR CompensatorAVC).
Bù thích nghi.

BỘ SVC

A6

• Bộ SVC làm ổn định điện áp bằng cách
thay đổi lượng công suất phản kháng
cung cấp cho nhà máy và nạp vào lưới
theo yêu cầu của điện lực.
• Giảm sự thay đổi điện áp trên đường dây
truyền tải do giảm lượng công suất phản
kháng từ nhà máy hút từ lưới .
• Bộ SVC cũng làm cho hồ quang cháy ổn
định hơn


Ví dụ
• Nhà máy thép Lukens ở bang
Washington Mỹ có sản lượng: 220000
tấn sử dụng 2 lò nung hồ quang AC.
• Trong suốt q trình nung thép lưỡi của
lưỡi hồ quang thay đổi một cách nhanh
chóng và thất thường gây nên hiện
tượng sụt điện áp trên tuyến đường dây
điện cung cấp cho nhà máy thép .
• Tải của lị nung hồ quang từ 0 đến đầy
tải nhiều lần trong một giờ


Ví dụ

• Khi nhà máy tăng sản lượng, nên đã
thay một lị hồ quang mới có cơng suất
35MVA , 55 tấn một lần nung.
• Điện lực và nhà máy cùng làm việc để
tìm cách giảm hiện tưởng flicker lớn.
• xây dựng đường dây 138kv tới trạm biến
áp cung cấp cho nhà máY.
• Xây dưng trạm biến áp 500kv.
• Cải tạo lại đường dây điện 138kv hiện
hữu.
• Phương án lắp đặt bộ bù công suất tĩnh
(SVC).


Ví dụ
• Tám tháng sau khi lắp bộ SVC , nhà máy
thép có thể hoạt động hết cơng suất mà
khơng xảy ra hiện tượng Flicker,
• Các kết quả kiểm tra cũng cho thấy khơng
có phụ tải nào trên hệ thống điện phân phối
bị ảnh hưởng trong khi nhà máy hoạt động
hết cơng suất ,
• Bộ SVC cũng làm cho hồ quang cháy ổn
định hơn
• Chiều dài của lưỡi hồ quang được rút ngắn
(có thể điều khiển điện cực thấp hơn) nên
dễ dàng điều khiển lò hồ quang .


A7

CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG
• Tiêu chuẩn IEC61000-2-2 cho phép mức
chập chờn là 3% cho mỗi sự thay đổi điện
áp riêng biệt
• Tiêu chuẩn EN 50160 cho phép 95% trị số
chập chờn dài hạn PIt là nhỏ hơn 1.0 trong
thời gian 1 tuần.
• Tiêu chuẩn EN50160 là 5% cho mỗi loại
gây chập chờn, nhưng đề cập thêm rằng sự
thay đổi có thể lớn hơn (đến 10%) trong
các sự kiện đóng cắt.


A8

CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG
• Vấn đề này khơng được đề cập trong các
tiêu chuẩn IEEE nhưng thường các công
ty in lc ly khong 4ặ7%
ã Theo ANSI C84.1 thỡ gii hạn biên độ
của Voltage Flicker trong khoảng 0.9
đến 1.1 p.u.

• Đối với các nhà máy thép có cơng
suất lớn khi đưa vào hoạt động EVN
yêu cầu độ trồi sụt nhỏ hơn 10%.


ATP-EMTP

phần mềm mô phỏng quá độ
ATP là phần mềm
mô phỏng quá độ.
Cho phép xuất dữ
liệu mô phỏng sang
Matlab.
Gồm 4 chương trình
chính:
ATP Control Center.
ATPDraw.
PlotXY.
GTPPLOT.


ATP Control Center

Là phần mềm
trung tâm điều
khiển và kích
hoạt 3 module
phần mềm kể
trên .
Vào menu
Settings để cài
đặt và chọn các
chương trình
cần điều khiển.


ATPDraw 3.6

Là phần mềm để
tạo mạch mô
phỏng quá độ.
Mở tập tin
“All.adp” để tham
khảo tất cả linh
kiện, thiết bị mà
ATPDraw hỗ trợ.
Vào menu
ATP\Settings… để
cài đặt các thông
số về bước thời
gian và tổng thời
gian mơ phỏng.
Kích chuột vào
menu ATP\run
ATP để bắt đầu mô
phỏng.


PlotXY
Là phần mềm để xem tín hiệu mơ phỏng được xuất ra từ ATPDraw.
Chọn Load, chọn tập tin *.pl4 vừa được tạo ra từ tập tin mơ phỏng.
Kích chuột vào những biến cần vẽ. Nhấn Plot.
Để phân tích phổ Fourier của tín hiệu thì kích vào Four.

B


GTPPLOT

Là phần mềm để xem tín hiệu mơ phỏng được xuất
ra từ ATPDraw nhưng thực thi trên giao diện DOS.
GTPPLOT cịn hỗ trợ xuất dữ liệu mơ phỏng thành
dữ liệu Matlab.
Gõ lệnh pl4 , sau đó gõ đường dẫn tập tin cần vẽ.
Gõ lệnh Choice để xem tất cả các biến trong tập
tin. Gõ #1,2,.. để chọn biến cần vẽ hoặt xuất thành
dữ liệu khác. Gõ lệnh Matlab để chuẩn bị xuất
thành dữ liệu của Matlab (còn hỗ trợ xuất sang các
chương trình khác, xem Help để biết thêm chi tiết).
Gõ lệnh Go để xuất dữ liệu.


GTPPLOT (t.t)


Mô phỏng Capacitor Switching:
Isolated Bank
1 .2

Mạch mô phỏng

[V ]
0 .8

17.2mH

0 .4

Vc=0

0 .0
- 0 .4

K1

- 0 .8

10.96uF

- 1 .2
0 .0 0
( f ile

C

. p l4 ;

0 .0 2
x - v

a r

t )

v

: U

0 .0 4

v

0 .0 6

0 .0 8

0 .1 0

: B E G

[s ]

0 .1 2

2 .0
[V ]
1 .5
1 .0

U=1p.u

0.68ohm

0 .5

Vc=1

0 .0
- 0 .5
- 1 .0

- 1 .5
- 2 .0
0 .0 0
( f ile

Ls nguồn:17.2mH
Công suất tụ: 50MVAR
Điện áp hệ thống: 110 kV
Đóng tụ C tại vị trí đỉnh của
áp nguồn.

C . p l4 ;

0 .0 2
x -v a r

t )

v : U

0 .0 4

0 .0 6

0 .0 8

0 .1 0

v : B E G

[s ]

0 .1 2

3
[V ]
2
1

Vc=-1

0
- 1
- 2
- 3
0 .0 0
( f ile

C . p l4 ;

0 .0 2
x -v a r

t )

v : U

0 .0 4
v : B E G

0 .0 6

0 .0 8

0 .1 0

[s ]

0 .1 2


Mô phỏng Capacitor Switching:
Voltage Magnification
Mạch mô phỏng

1 .2
[V ]

0 .8

17.2mH

0 .4

10.96uF

321mH

- 0 .4

- 0 .8

- 1 .2
0 .0 0
( f ile

M . p l4 ;

t )

v : U

0 .0 8

0 .0 6

0 .0 4

0 .0 2
x -v a r

0 .1 0

v : B E G

[s ]

0 .1 2

2 .0

[V ]
1 .5

0.438uF

U=1p.u

Vc=0

0 .0

K1

1 .0

0.68ohm

0 .5

Vc=1

0 .0
- 0 .5
- 1 .0

Ls nguồn:17.2mH
MBA 110/22kV, 50MVA,
x = 10%
Tụ sơ cấp: 50MVAR
Tụ thứ cấp : 2MVAR

Đóng tụ tại vị trí đỉnh của áp
nguồn.

- 1 .5
- 2 .0
0 .0 0
( f ile

M . p l4 ;

0 .0 3
x -v a r t)

v :U

0 .0 6

0 .0 9

0 .1 2

[s ]

v :B E G

0 .1 5

3
[V ]

2

1

Vc=-1

0

-1

-2

-3
0 .0 0
( f ile

0 .0 2

M . p l4 ; x - v a r t )

v :U

0 .0 4
v :B E G

0 .0 6

0 .0 8

0 .1 0

[s ]

0 .1 2