Điều khiển tự động công suất phát theo sai lệch điều khiển vùng cho hệ thống điện Việt Nam

Bài viết Điều khiển tự động công suất phát theo sai lệch điều khiển vùng cho hệ thống điện Việt Nam trình bày một nghiên cứu tính toán AGC theo ACE cho HTĐ Việt Nam ở chế độ cực đại năm 2017.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CÔNG SUẤT PHÁT THEO SAI LỆCH ĐIỀU KHIỂN VÙNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Lê Công Thành Bộ môn Kỹ thuật Điện - Điện tử, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Thủy lợi Email: thanhlc@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Điều khiển tự động công suất phát (AGCAutomatic Generation Control) hệ thống điện (HTĐ) mang tính tồn cục Ở phương thức điều khiển hành, thay đổi gây kích động cân nguồn tải tồn HTĐ Việc cịn gây khó khăn cho cơng tác lập kế hoạch, điều độ riêng rẽ vùng môi trường thị trường điện cạnh tranh Vấn đề thường giải thông qua luật điều khiển theo sai lệch điều khiển vùng (ACE - Area Control Error) Báo cáo trình bày nghiên cứu tính tốn AGC theo ACE cho HTĐ Việt Nam chế độ cực đại năm 2017 cân nguồn - tải toàn hệ thống Nguồn điện vùng phân tách theo tính chất thành nguồn thủy điện nhiệt điện Các nguồn điện tham gia điều tốc Khối nguồn điều tần lấy từ thủy điện với dự trữ quay xác định cho vùng Cấu trúc nguồn vùng mô tả hình Trong hệ thống lập, tần số thông số cần điều khiển Những HTĐ độc lập, kết nối với đường dây liên kết, cần quan tâm thêm cơng suất đường dây liên kết Luật điều khiển hiệu thường dùng có trường hợp điều khiển theo sai lệch vùng ACE PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong HTĐ, để đáp ứng nhu cầu thay đổi liên tục phụ tải, công suất phát cần phải điều khiển tự động Điều khiển công suất phát thực tuyến lượng nguồn điện nhờ điều tốc Sơ đồ chức nguồn điện mơ tả hình Hình Sơ đồ tổ máy phát điện HTĐ Việt Nam chia thành vùng Bắc Trung Nam (A1 A3 A2) Đường dây 500kV trục liên kết vùng Tần số điện thông số điều khiển thơng qua Hình AGC vùng i Tài liệu [1] đề cập chi tiết cho trường hợp vùng Phát triển cho hệ thống nhiều vùng, ta định nghĩa sai lệch điều khiển nguồn phát điều tần vùng i qua ACEi  PTi  Bi f (1) Trong đó: PTi f - sai lệch cơng suất liên kết sai lệch tần số; Bi - trọng số Biến điều khiển tần số f ưu tiên qua trọng số Bi cịn có thêm cơng suất đường dây liên kết PTi 209 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Toàn hệ thống điều khiển theo hệ  ACE1  PT1  B1f     ACEi  PTi  Bi f (2)   ACE n  PTn  Bn f Trong đó: PTi Bi - sai lệch công suất liên kết trọng số vùng i; f - sai lệch tần số Cấu trúc hệ thống điện tổ chức AGC theo ACE mơ tả hình Lúc tần số hệ thống phải giảm xuống để huy động công suất liên kết cho vùng thiếu mặt khác bảo đảm ACE vùng lại Mức độ suy giảm tần số tần số phụ thuộc vào trọng số Bi phương trình (2) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Từ kết xử lí tổng hợp liệu hệ thống điện Việt Nam năm 2017 [2], số liệu tính tốn chế độ cực đại 2017 liệt kê bảng Bảng Chế độ cực đại khảo sát [MW] Hình AGC theo ACE Điều kiện để áp dụng thành cơng thuật tốn tất vùng nguồn đáp ứng tải, có nghĩa PGmaxi  PLi  PTi  0; i  1, n (3) Trong đó: PGmaxi , PLi PTi - cơng suất khả phát, công suất tải công suất liên kết Thành phần điều khiển tích phân (hình 2) đưa ACE Lúc hệ (2) có nghiệm  f   PT1     P  (4)  Ti   PTn  Điều có nghĩa điều kiện (3) thỏa mãn kích động nguồn - tải giải nội vùng Các vùng cịn lại khơng bị ảnh hưởng Ví dụ phụ tải vùng tăng lượng P nguồn vùng phát tăng lên lượng cơng suất để đáp ứng Nếu có vùng không đáp ứng điều kiện nguồn tải (thiếu nguồn) ACE vùng không điều khiển A1 A2 A3 Thủy điện điều tốc 6000 1000 2300 Thủy điện điều tần 3000 1000 2000 Nhiệt điện 7200 7500 750 Dự trữ quay 1000 800 250 Phụ tải 14100 13600 3050 Công suất liên kết 2100 4100 2000 Các hệ số tính tốn liệt kê bảng Bảng Hệ số tính tốn A1 A2 A3 Độ dốc điều chỉnh - Thủy điện - Nhiệt điện 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 Độ phụ thuộc f tải 1.3 1.5 1.2 9000 5000 3000 Trọng số [MW/Hz] Từ số liệu hệ (2) xây dựng mơ hình tính tốn dạng tuyến tính hóa  ACE1  PT1  9000f (5) ACE  PT2  5000f  ACE3  PT3  3000f Cùng với luật cân công suất liên kết PT1  PT2  PT3  (6) Sử dụng mơ hình (5), (6) khảo sát trường hợp điển hình: Tải tăng giảm vùng; Nguồn (điều tốc, điều tần chứa dự trữ quay) tăng giảm vùng; Mất đường dây liên kết Trường hợp (TH1) tải A1 giảm 120MW 210 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Bảng Kết tính TH1 A1 f [Hz] A2 A3 PGi [MW] 14185 10300 3067 PLi [MW] 14185 10300 3067 PTi [MW] 0 PGi [MW] 16080 9500 5050 0 PTi [MW] Trường hợp (TH5) liên kết, đưa công suất liên kết đặt PLi [MW] 13980 13600 3050 Bảng Kết tính TH5 2100 2000 4100 PTi [MW] Trường hợp (TH2) nguồn A1 giảm 500MW Bảng Kết tính TH2 A1 f [Hz] A2 A3 PTi [MW] 0 PGi [MW] 16200 9500 5050 PLi [MW] 14100 13600 3050 Bảng Kết tính TH3 A2 A3 0.0123 f [Hz] PTi [MW] 110.3 147.0 36.75 PGi [MW] 16306 9348 5086 PLi [MW] 14096 13600 3049 2210 2037 4247 PTi [MW] Trường hợp (TH4) liên kết giữ cơng suất liên kết đặt Bảng Kết tính TH4 A1 A2 A3 f [Hz] 0.2333 8.088 0.6667 PTi [MW] 2100 4100 -2000 A2 A3 -8.088 PTi [MW] -2100 4100 -2000 PGi [MW] 14100 10300 3050 PLi [MW] 14100 10300 3050 PTi [MW] 0 f [Hz] KẾT LUẬN 2100 2000 4100 PTi [MW] Trường hợp (TH3) nguồn mang dự trữ quay vùng A2 giảm 560MW A1 A1 Các khảo sát từ bảng đến bảng cho thấy hiệu điều khiển qua ACE Các thay đổi nguồn / tải vùng giải chỗ mà không gây ảnh hưởng đến vùng cịn lại Kích động q khả điều chỉnh vùng vùng khác hỗ trợ qua chế thay đổi công suất liên kết Xét dài hạn, điều khiển theo ACE cho phép vùng đường dây liên kết chủ động xây dựng vận hành kế hoạch Điều đặc biệt có ý nghĩa mơi trường thị trường điện cạnh tranh Phù hợp với quan điểm đáp ứng chỗ quan tâm HTĐ nối mạng diện rộng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Prabha Kundur 1992 Power system stability and control Toronto [2] Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia -EVN-NLDC Báo cáo tổng kết vận hành hệ thống điện quốc gia 2017- Annual report 2017 211 ... Toàn hệ thống điều khiển theo hệ  ACE1  PT1  B1f     ACEi  PTi  Bi f (2)   ACE n  PTn  Bn f Trong đó: PTi Bi - sai lệch công suất liên kết trọng số vùng i; f - sai lệch. .. lệch tần số Cấu trúc hệ thống điện tổ chức AGC theo ACE mơ tả hình Lúc tần số hệ thống phải giảm xuống để huy động công suất liên kết cho vùng thiếu mặt khác bảo đảm ACE vùng lại Mức độ suy giảm... PTi - công suất khả phát, công suất tải công suất liên kết Thành phần điều khiển tích phân (hình 2) đưa ACE Lúc hệ (2) có nghiệm  f   PT1     P  (4)  Ti   PTn  Điều có nghĩa điều