Điều khiển công suất đường dây liên kết theo sai lệch điều khiển vùng cho hệ thống điện Việt Nam

Bài viết Điều khiển công suất đường dây liên kết 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 với liên kết có cấu trúc dạng chuỗi và dạng vòng.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT ĐƯỜNG DÂY LIÊN KẾT 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  ACEi  Bi  f  f   Pij  Pij GIỚI THIỆU CHUNG Điều khiển tự động công suất phát (AGCAutomatic Generation Control) theo sai lệch điều khiển vùng (ACE - Area Control Error) giải pháp hiệu cho hệ thống điện (HTĐ) nhiều vùng có đường dây liên kết (tie - lines) [1] HTĐ Việt nam, bối cảnh cần nhanh chóng đáp ứng địi hỏi thị trường điện cạnh tranh, thử nghiệm điều khiển phụ tải tần số theo ACE với vùng Hệ thống truyền tải 500kV, đóng vai trị đường dây liên kết kép, có nhu cầu phát triển mạnh Với cách kết nối hệ thống linh hoạt, mạch liên kết tạo thành mạch vịng Lúc này, để điều khiển tần số công suất đường dây liên kết giá trị đặt, bảo đảm nguồn đáp ứng tất vùng cần bổ sung thêm điều kiện khác [1] [2] Báo cáo trình bày nghiên cứu tính toán AGC theo ACE cho HTĐ Việt Nam chế độ cực đại năm 2017 với liên kết có cấu trúc dạng chuỗi dạng vòng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HTĐ Việt nam chia thành vùng Bắc Trung Nam (A1, A3 A2), (hình 1) Đường dây 500kV trục liên kết vùng Tần số điện thông số điều khiển thông qua cân nguồn - tải toàn hệ thống Để điều khiển đồng thời tần số công suất đường dây liên kết thường dùng AGC theo ACE [1] Công suất phát vùng i điều khiển theo ACEi định nghĩa qua  (1) Trong đó: Pij - công suất liên kết tần số vùng i; Pij0 - công suất liên kết tần số đặt vùng i; Bi - trọng số ưu Biến điều khiển tần số tiên qua trọng số Bi cịn có thêm cơng suất đường dây liên kết Pij HTĐ vùng điều khiển theo hệ phương trình viết dạng sai lệch tần số công suất liên kết  ACE1  B1f  P13  P21  (2) ACE  B2 f  P21  P32  ACE  B f  P  P 3 32 13  Trong đó: Pij Bi - sai lệch cơng suất liên kết trọng số vùng i; f - sai lệch tần số Giả thiết điều khiển tích phân (không đề cập sâu khuôn khổ báo này) đưa tất ACE Lúc hệ (2) có nghiệm f  (3.1)  PT1  P13  P21   PT2  P21  P32  (3.2)   PT3  P32  P13  đó: PTi - sai lệch công suất liên kết vùng Biến tần số đạt mục tiêu điều khiển với (3.1), nhiên với (3.2) khẳng định (tổng) sai lệch công suất liên kết vùng Công suất đường dây liên kết đạt giá trị đặt hay khơng cịn phải xem xét tiếp Nếu vùng liên kết cấu trúc kiểu chuỗi hình Hệ (2) trở thành (4) 266 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8  ACE1  B1f  P13  (4) ACE  B2 f  P23  ACE  B f  P  P 3 13 32  Cùng với luật cân công suất liên kết PT1  PT2  PT3  (5) Hệ (4) (5) có đủ biến vào, mục tiêu điều khiển bảo đảm Tần số cơng suất đường dây liên kết đạt giá trị đặt Hình Cấu trúc liên kết chuỗi Nếu liên kết vùng tạo thành vịng hình Hệ (2) thừa biến điều khiển Với tất ACE zero, tần số giá trị đặt chưa bảo đảm công suất liên kết đường dây giá trị đặt Tất nhiên biến Pij = thỏa mãn (2), nhiên đáng lo ngại Pij = const thỏa mãn (2) có khả tạo dịng cơng suất chạy vịng lưới liên kết Vùng chọn bổ sung thêm điều khiển công suất liên kết thường chứa đường dây liên kết mạnh để sẵn sàng cho thay đổi trình điều khiển theo ACE Cấu trúc liên kết lúc mơ tả hình HTĐ vùng điều khiển theo hệ phương trình viết dạng sai lệch tần số công suất liên kết  ACE1  B1f  P13  P21  ACE  B f  P  P  2 21 32 (6)  ACE  B f   P  3.1 13  ACE3.2  P32 Trong đó: ACE3.1 ACE3.2 - sai lệch điều khiển tiểu vùng 3.1 3.2 Với (6), tất điều khiển theo ACE hoạt động hiệu tần số công suất đường dây liên kết bảo đảm đưa giá trị đặt KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Từ kết xử lí tổng hợp liệu hệ thống điện Việt Nam năm 2017 [3], số liệu tính tốn chế độ cực đại 2017 liệt kê bảng Bảng Chế độ khảo sát [MW] Nguồn Dự trữ quay Phụ tải Cơng suất liên kết Hình Cấu trúc liên kết kiểu vòng Với cấu trúc vòng, để đạt mục tiêu điều khiển tần số công suất đường dây liên kết giá trị đặt trước cần thiết bổ sung thêm điều khiển cho vùng [2] Hình Bổ sung điều khiển cơng suất cho liên kết kiểu vòng A1 162000 1000 14100 2100 A2 9500 800 13600 -4100 A3 5050 250 3050 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 Trọng số [MW/Hz] 9000 5000 3000 Từ số liệu hệ (2) xây dựng mô hình tính tốn dạng tuyến tính hóa cho trường hợp hệ thống có cấu trúc chuỗi hình 267 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8  ACE1  9000f  P13   ACE  5000f  P32  ACE  3000f  P  P 32 13  (7) Sử dụng mơ hình (7) tính cho trường hợp (TH1) nguồn vùng A1 giảm 500MW Kết tính tốn liệt kê bảng cho thấy hiệu kì vọng điều khiển theo ACE: tần số công suất đường dây liên kết trì giá trị đặt Kết tính liệt kê bảng cho thấy: Với việc bổ xung luật điều khiển, tần số công suất tất đường dây liên kết trì giá trị đặt có kích động 100MW cơng suất tải vùng A1 Bảng Kết tính TH2 A1 f [Hz] Bảng Kết tính TH1 A1 A2 0 9500 13600 4100 A3 f [Hz] 0 Pij [MW] 16200 5050 PGi [MW] 14100 3050 PLi [MW] 2100 2000 Pij [MW] Trường hợp hệ thống có cấu trúc chuỗi hình Nếu quan tâm đến tần số công suất tham gia liên kết vùng PTi sử dụng mơ hình:  ACE1  9000f  PT1  (8.1)  ACE  5000f  PT2  ACE  3000f  P T3  Cùng với luật cân công suất liên kết PT1  PT2  PT3  (8.2) Tuy nhiên kết không cho phép mở rộng đến đường dây liên kết Để đưa công suất đường dây liên kết giá trị đặt, với cấu trúc vòng cần thiết phải sử dụng thêm điều khiển ACE công suất cho vùng Mơ hình (6) trở thành  ACE1  9000f  P13  P21  ACE  5000f  P  P  21 32 (9)  ACE  3000  f   P 3.1 13  ACE 3.2  P32 Dễ kiểm nghiệm lại hiệu điều khiển ACE theo mơ hình (9) với trường hợp tải vùng A1 giảm 100MW (TH2), giá trị đặt công suất liên kết bảng Bảng Giá trị đặt công suất liên kết [MW] 1800 P21 -300 P32 3800 A2 A3 Pij [MW] 0 PGi [MW] 16100 9500 5050 PLi [MW] 14000 13600 3050 P13 [MW] 1800 P21 [MW] -300 P32 [MW] 3800 KẾT LUẬN Điều khiển tự động công suất phát theo ACE giải pháp hữu hiệu cho HTĐ có liên kết nhiều vùng kết trình bày bảng bảng Để điều chỉnh công suất đường dây liên kết cần ý đến cấu trúc liên kết vùng hệ thống Trường hợp cần thiết phải thiết lập thêm điều khiển tiểu vùng với ACE khơng có thành phần tần số Các tính tốn cho thấy hiệu điều khiển theo ACE với cấu trúc liên kết khác HTĐ Việt nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Prabha Kundur 1992 Power system stability and control Toronto [2] Chunyu Chen, Kaifeng Zhang, Kun Yuan and Xianliang Teng 2017 Tie-Line Bias Control Applicability to Load Frequency Control for Multi-Area Interconnected Power Systems of Complex Topology Energies 2017, 10(1), 78 [3] 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 268 ... cơng suất chạy vòng lưới liên kết Vùng chọn bổ sung thêm điều khiển công suất liên kết thường chứa đường dây liên kết mạnh để sẵn sàng cho thay đổi trình điều khiển theo ACE Cấu trúc liên kết. .. 3800 KẾT LUẬN Điều khiển tự động công suất phát theo ACE giải pháp hữu hiệu cho HTĐ có liên kết nhiều vùng kết trình bày bảng bảng Để điều chỉnh công suất đường dây liên kết cần ý đến cấu trúc liên. .. vòng, để đạt mục tiêu điều khiển tần số công suất đường dây liên kết giá trị đặt trước cần thiết bổ sung thêm điều khiển cho vùng [2] Hình Bổ sung điều khiển cơng suất cho liên kết kiểu vịng A1 162000