giải tích hệ thống điện nâng cao - chương 3 phân bố công suất

1 GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN NÂNG CAO NÂNG CAO Võ Ngọc Điều Bộ Môn Hệ Thống Điện Khoa Điện – Điện tử Trường ĐH Bách Khoa CHƯƠNG 3: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 2 Vấn Đề Phân Bố Công Suất  Công cụ quan trong nhất và cũng phổ biến nhất trong phân tích hê thống điện: - Được biết như là lời giải “phân bố tải” (load flow) - Được sử dụng để quy hoạch và điều khiển hệ thống điện. - Giả sử: điều kiện cân bằng và phân tích đơn pha.  Vấn đề: - Xác định biên độ và góc điện áp ở mỗi nút. - Xác định phân bố công suất thực và kháng trên mỗi đường dây. - Mỗi nút có 4 biến trạng thái: + Biên độ điện áp. + Góc điện áp. + Công suất thực bơm vào. + Công suất kháng bơm vào. 3 Vấn Đề Phân Bố Công Suất  Mỗi nút có 2 trong số 4 biến trạng thái là xác định được hoặc đã cho.  Các loại nút trong hệ thống: - Nút tải (nút PQ): Biết: Công suất thực P và công suất kháng Q cấp cho tải. Chưa biết: Biên độ và góc điện áp. - Nút máy phát (nút PV): Biết: Công suất thực P phát vào hệ thống và biên độ điện áp V. Chưa biết: Công suất kháng và góc điện áp. - Nút chuẩn (slack bus, swing bus, reference bus) Biết: Biên độ và góc điện áp. Chưa biết: Công suất thực và công suất kháng. * Phải có 1 MF làm nút chuẩn và bù công suất vào hệ thống do bởi tổn thất. 4 Vấn Đề Phân Bố Công Suất  Việc phân loại nút được thực hiện như sau:  Chú ý: Nếu một máy phát có đủ nguồn công suất để bảo đảm một mức điện áp nào đó, nó được xử lý như là một nút điều tiết điện áp. 5 Phương Trình Phân Bố Công Suất  Định luật Kirchhoff về dòng điện:  Định luật phân bố công suất: 6 Phương Pháp Gauss Seidel  Một công cụ giải phương trình đại số phi tuyến - Đây là phươn pháp thay thê kế thừa. - Các bước lặp:  Chọn một hàm và sắp xếp lại theo dạng x = g(x) (có thể có nhiều cách sắp xếp)  Chọn một điểm đánh giá ban đầu của x: x (0) = giá trị ban đầu.  Tìm sự cải tiến giá trị của x thông quan vòng lặp, tức là x (k+1) = g(x (k) ).  Lời giải tìm được khi sự khác biệt giữa hai vòng lặp nhỏ hơn một giá trị cho trước: |x (k+1) -x (k) |<ε. - Hệ số tăng tốc  Có thể cải thiện tốc độ hội tụ thông qua hệ số tăng tốc: α>1  Bước lặp được hiệu chỉnh như sau: 7 Phương Pháp Gauss Seidel  Một công cụ giải phương trình đại số phi tuyến - Đây là phươn pháp thay thê kế thừa. - Các bước lặp:  Chọn một hàm và sắp xếp lại theo dạng x = g(x) (có thể có nhiều cách sắp xếp)  Chọn một điểm đánh giá ban đầu của x: x (0) = giá trị ban đầu.  Tìm sự cải tiến giá trị của x thông quan vòng lặp, tức là x (k+1) = g(x (k) ).  Lời giải tìm được khi sự khác biệt giữa hai vòng lặp nhỏ hơn một giá trị cho trước: |x (k+1) -x (k) |<ε. - Hệ số tăng tốc  Có thể cải thiện tốc độ hội tụ thông qua hệ số tăng tốc: α>1  Bước lặp được hiệu chỉnh như sau: 8 Ví Dụ Phương Pháp Gauss Seidel  Ví dụ 1: Tìm nghiệm của phương trình: - Bước 1: Chuyền phương trình về dạng chuẩn: x = g(x) 9 Ví Dụ Phương Pháp Gauss Seidel - Bước 2: Từ giá trị ban đầu x (0) = 2, các vòng lặp như sau: 10 Ví Dụ Phương Pháp Gauss Seidel Kết quả mô phỏng trên matlab [...]... Viết các phương trình phân bố công suất: I1 = -j25V1+j10V2+j15V3=(PG 1-2 )-j(QG 1-0 )/V1* I2 = j10V1-j22V2+j12V3= (-2 .5-j0.8)/V2*   I3 = j15V1+j12V2 -j27V3=(2-jQG3)/V3* Nút 1 là nút chuẩn nên không có tính toán nào trước khi quá trình hội tụ Nút 2 ở vòng lặp thứ 1: 1  Pp − jQ p Vp = [ y pp  V p*   n ÷− ∑ y pqVq ] ÷ q =1  q≠ p 31 Lời Giải Gauss Seidel  P2 − jQ2  − { y21V1 + y23V3 }   *  V2  1... Im{1.1[− j15 + 1 .32 − j 13. 08 + j 29.7]} 1 Q3 = 1.62 Q1G3= Q 13+ QD3 = 1.62+0 =1.62 33 Lời Giải Gauss Seidel  Tìm V3 ở vòng lặp thứ 1: 1  Pp − jQ p Vp = [ y pp  V p*   n ÷− ∑ y pqVq ] ÷ q =1  q≠ p  P3 − jQ3 1  − { y31V1 + y32V 2 }   V3*   1  2 − j1.62  V31 = − { j15*1∠0 + j12*1.09 − j 0.11}  − j 27  1.1∠ − 0   1 V31 = [ 1.82 − j1.47 − j15 − 1 .32 − j 13. 08] − j 27 1 V31 = [ 0.5 − 29.55... điện và công suất ở các nút được mô tả như sau: - Đối với nguồn phát: công suất là dương - Đối với tải: công suất là âm - Công suất điều độ (scheduled) là tổng công suất phát và tải  23 Lời Giải Gauss Seidel  Tập các phương trình trở thành: trong đó Pi[sch] và Qi[sch] là các công suất hoạch định đã biết trước ở nút i 24 Lời Giải Gauss Seidel  Viết lại công thức dưới dạng Ybus: 25 Lời Giải Gauss Seidel... D 2 /V 3/ s= 1 1 S G 3 = 2 + jQ G 3 Bus3 G 3 trong đó, nút 1 là slack bus, nút 2 là PQ bus và nút 3 là PV bus 29 Lời Giải Gauss Seidel  Thành lập Ybus:  Xác định các thông số và biến: - Nút 1: /V1/=1, δ1 = 0 ; PD1= 2, QD1= 0 nhưng PG1 và QG1 chưa biết - Nút 2: PD2=2.5, QD2 =-0 .8 ; nhưng /V2/ and δ2 chưa biết - Nút 3: PG3=2, PD3=QD3=0, /V3/=1.1 nhưng QG3 và 3 chưa biết 30 Lời Giải Gauss Seidel  Viết... Các hệ số α và β có thể chọn bằng nhau Theo thực nghiệm, các hệ số tăng tốc α và β giúp phương pháp hội tụ nhanh hơn Giá trị tốt nhất của α và β tùy thuộc vào hệ thống   28 Lời Giải Gauss Seidel  Ví dụ 1: Sử dụng phương pháp Gauss Seidel để tính toán phân bố công suất cho hệ thống sau: Bus2 Bus1 G 1 S y 1 2 = - j1 0 S G 1 V1=1∠0 D 1 = 2 0 = 2 5 - j0 8 y 2 3 = - j1 2 y 1 3 = - j1 5 S D 2 /V 3/ s=... − 29.55 j ] − j 27 1 V = y 33 1 3 V31 = 1.094 + 0.0185 j = 1.094∠0.968 34 Lời Giải Gauss Seidel  Ví dụ 2: Cho sơ đồ như hệ thống cấp 132 kV, nút 1 và 2 là nút máy phát và nút 3 là nút máy đồng bộ Điện áp nút 3 được giữ ở 1pu do may bù đồng bộ và máy phát nút 1 không có khả năng phát công suất kháng (không điều khiển điện áp) 35 Lời Giải Gauss Seidel  Thành lập ma trận Ybus 36 ... tưởng giải hệ phương trình của phương pháp Gauss Seidel: 20 PP Gauss Seidel Cho Hệ PT  Các bước lặp trong không gian thực 2 chiều: 21 Phương Trình Phân Bố Công Suất  Các phương trình được dẫn ra ra như sau:  Viết phương trình dưới dạng Gauss Seidel 22 Công Suất Bơm Vào  Viết lại phương trình công suất để tìm P và Q:  Các công suất thực và kháng cung cấp cho tải được giữ cố định Chiều dòng điện và công. .. Lời Giải Gauss Seidel - Đồi với các nút máy phát, công suất thực và biên độ điện áp là biết được: + Công suất thực đã được hoạch định (scheduled) + Công suất kháng được tính toán dựa trên các giá trị điện áp đã được đánh giá + Điện áp được tính toán bằng phương pháp Gauss Seidel, chỉ phần ảo được giữa lại + Điện áp phức được xác định từ biên độ và phần ảo theo vòng lặp 27 Lời Giải Gauss Seidel  Hệ. .. j 13. 2] − j 22 1 1 V2 = [ −2.5 − 24 j ] − j 22 1 V = y22 1 2 V21 = 1.09 − 0.11 j = 1.096∠ − 5.76 32 Lời Giải Gauss Seidel  Nút 3 ở vòng lặp thứ nhất: n * Q p = Im[ E I ] = Im[ E p (∑ y * Eq ) pq * p p q =1 n Q p = Im[(e p + jf p )∑ ( g pq − jB pq )(eq − jf q )] q =1 1 * * 1* * * Q3 = Im{V3 ( y31E1* + y32 E2 + y 33 E3 )} 1 Q3 = Im{1.1∠0[− j15*1∠ − 0 + (− j12)(1.09 + j 0.11) + ( j 27)(1.1∠ − 0)]} 1 Q3... Seidel  Các đặc tính của hệ thống: - Vì cả hai thành phần (V và δ) là biết trước ở slack bus (nút chuẩn) vì vậy chỉ có 2(n-1) phương trình phải được giải theo cách lặp - Đối với mỗi load bus (nút tải), công suất thực và ào đều biết trước (scheduled): + Biên độ và góc điện áp phải được đánh giá (tính toán) + Trong đơn vị tương đối, biên độ điện áp danh định là 1 + Các góc điện áp ở các nút thường gần . 1 GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN NÂNG CAO NÂNG CAO Võ Ngọc Điều Bộ Môn Hệ Thống Điện Khoa Điện – Điện tử Trường ĐH Bách Khoa CHƯƠNG 3: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 2 Vấn Đề Phân Bố Công. Suất  Công cụ quan trong nhất và cũng phổ biến nhất trong phân tích hê thống điện: - Được biết như là lời giải phân bố tải” (load flow) - Được sử dụng để quy hoạch và điều khiển hệ thống điện. -. trong hệ thống: - Nút tải (nút PQ): Biết: Công suất thực P và công suất kháng Q cấp cho tải. Chưa biết: Biên độ và góc điện áp. - Nút máy phát (nút PV): Biết: Công suất thực P phát vào hệ thống