Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay các nhà máy điện gió đang gia tăng ở Việt Nam và trong tương lai sẽ còn tăng mạnh hơn nữa. Và việc đưa các nhà máy điện gió kết nối vào hệ thống sẽ gây ra những thay đổi về các thông số chế độ của toàn hệ thống do những đặc tính hoạt động riêng của chúng. Đồ án trình bày một số kết quả tính toán, đánh giá các ảnh hưởng của nhà máy điện gió đến các chế độ làm việc của hệ thống điện mẫu IEEE 24 bus bằng cách sử dụng các công cụ mô phỏng trong phần mềm PSSE.
TÓM TẮT Tên đề tài: Sử dụng phần mềm PSS/E đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Số thẻ SV: 105120074 Lớp: 12D1 Nội dung: Hiện nhà máy điện gió gia tăng Việt Nam tương lai tăng mạnh Và việc đưa nhà máy điện gió kết nối vào hệ thống gây thay đổi thơng số chế độ tồn hệ thống đặc tính hoạt động riêng chúng Đồ án trình bày số kết tính tốn, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến chế độ làm việc hệ thống điện mẫu IEEE 24 bus cách sử dụng công cụ mô phần mềm PSS/E i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN HỮU HÀO Số thẻ sinh viên: 105120074 Lớp: 12D1 Khoa: ĐIỆN Ngành: Kỹ thuật điện-điện tử Tên đề tài đồ án: Sử dụng phần mềm PSS/E đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Lưới điện mẫu - Thông số turbine gió loại Vestas V90-2MW hãng Vestas (Đan Mạch) Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan nguồn lượng gió nhá máy điện gió Chương 2: Giới thiệu tìm hiểu phần mềm PSS/E Chương 3: Phân tích ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Đinh Thành Việt Đinh Thành Việt Chương Chương Đinh Thành Việt Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Chương 07/02/2017 24/05/2017 Đà Nẵng, ngày 07 tháng 02 năm 2017 Trưởng Bộ mơn……………………… Người hướng dẫn ii LỜI NĨI ĐẦU VÀ LỜI CÁM ƠN Năng lượng gió xem nguồn lượng tái tạo quan trọng cho việc giải vấn đề lượng mà đặc biệt điện Do gia tăng mối quan tâm môi trường cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch mà điện gió chiếm tỉ trọng ngày cao đồ lượng giới Hiện nay, nhà máy điện gió lớn với vài trăm megawatt kết nối vào hệ thống điện khắp quốc gia giới Ở Việt Nam, theo quy hoạch điện VII điều chỉnh ban hành vào ngày 18/3/2016 đến năm 2020 đưa nguồn cơng suất điện gió đạt khoảng 1000 MW, tăng 6200 MW vào năm 2030 Với gia tăng cơng suất nhà máy điện gió hệ thống việc phân tích chi tết tác động nhà máy điện gió đến độ tin cậy hoạt động hệ thống cần thiết quan trọng Vì mà hàng loạt nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy điện gió đến hệ thống điện tiến hành thời gian gần nhiều quốc gia Những nghiên cứu đề cập đến nhiều khía cạnh điện gió vị trí phân bố nhà máy điện gió, cơng nghệ turbine gió, điều khiển máy phát điện gió… Đồ án tập trung vào phân tích ảnh hưởng nhà máy điện gió đến chế độ hoạt động, ổn định điện áp, ổn định động hệ thống cách sử dụng công cụ mô phần mềm PSS/E Đồ án chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan nguồn lượng gió nhà máy điện gió Chương 2: Giới thiệu tìm hiểu phần mềm PSS/E Chương 3: Đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến hệ thống điện Sau tháng cố gắng, làm việc khẩn trương em hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đinh Thành Việt tận tình giẫn, giúp đỡ em hồn thành đồ án iii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Hữu Hào Sinh ngày: 20 tháng 10 năm 1994 Sinh viên lớp 12D1 – Khoa điện – Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng Xin cam đoan: Đề tài “Sử dụng phần mềm PSS/E đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện” thầy giáo PGS.TS Đinh Thành Việt hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tơi xin cam đoan tất nội dung đồ án nội dung đề cương yêu cầu thầy giáo hướng dẫn Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội đồng khoa học trước pháp luật Sinh viên thực iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẺ BẢNG 2.1 Thơng số nút hệ thống BẢNG 2.2 Thông số máy phát hệ thống BẢNG 2.3 Thông số đường dây máy biến áp BẢNG 2.4 Các thông số sử dụng mô hình kích từ BẢNG 2.5 Các thơng số sử dụng mơ hình điều tốc IEESGO BẢNG 3.1 Thơng số máy phát hệ thống BẢNG 3.2 Thông số đường dây hệ thống BẢNG 3.3 Thông số máy biến áp hệ thống BẢNG 3.4 Thông số phụ tải hệ thống BẢNG 3.5 Thơng số máy phát điện gió BẢNG 3.6 Thơng số máy biến áp 0.69/35 kV BẢNG 3.7 Thông số cáp 35 kV BẢNG 3.8 Thông số cáp 110 kV BẢNG 3.9 Tổn thất công suất nhánh hệ thống chưa có NMĐG BẢNG 3.10 Tổn thất cơng suất nhánh hệ thống sau kết nối NMĐG BẢNG 3.11 Độ dự trữ công suất tác dụng chế độ bả chế độ cố chưa có NMĐG BẢNG 3.12 Độ dự trữ công suất tác dụng chế độ bả chế độ cố sau kết nối NMĐG BẢNG 3.13 Chỉ số TSI hệ thống trường xét HÌNH 1.1 Biểu đồ tăng trưởng cơng suất điện gió giới HÌNH 1.2 Xếp hạng 10 quốc gia có cơng suất lắp đặt điện gió lớn giới vào năm 2012 HÌNH 1.3 Tổng sản lượng điện gió giới vào năm 2012 HÌNH 1.4 Thị phần cơng ty lượng gió, 2012 HÌNH 1.5 Tiềm năng lượng gió Việt Nam ngân hàng giới khảo sát HÌNH 1.6 Các vị trí xây dựng nhà máy điện gió quy mơ cơng nghiệp Việt Nam HÌNH 1.7 Biểu đồ sản lượng nguồn điện Việt Nam HÌNH 1.8 Cấu tạo turbine gió HÌNH 1.9 Sự thay đổi hệ số Cp theo hệ sơ λ góc pitch θ v HÌNH 1.10 Turbine gió loại HÌNH 1.11 Turbine gió loại HÌNH 1.12 Turbine gió loại HÌNH 1.13 Turbine gió loại HÌNH 2.1 Sơ đồ khối chương trình tính tốn PSS/E HÌNH 2.2 Giao diện phần mềm PSS/E HÌNH 2.3 Các bước tạo Working case HÌNH 2.4 Mơ hình nút PSS/E HÌNH 2.5 Mơ hình nhánh PSS/E HÌNH 2.6 Mơ hình máy biến áp cuộn dây PSS/E HÌNH 2.7 Mơ hình phụ tải PSS/E HÌNH 2.8 Mơ hình máy phát PSS/E HÌNH 2.9 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản HÌNH 2.10 Cửa sổ phương pháp giải Newton-Raphson HÌNH 2.11 Kết tốn phân bố cơng suất HÌNH 2.12 Giao diện cửa sổ phân tích P-V HÌNH 2.13 Giao điện cửa sổ Distribution factor HÌNH 2.14 Hộp thoại P-V result HÌNH 2.15 Cơng suất máy phát cắt đường dây hai đường dây vận hành song song HÌNH 2.16 Sơ đồ thuật tốn tích phân số HÌNH 2.17 Sơ đồ hệ thống kích từ máy phát HÌNH 2.18 Mơ hình hệ thống kích từ IEEEX1 HÌNH 2.19 Mơ hình hệ thống kích từ IEEEX2 HÌNH 2.20 Mơ hình hệ thống kích từ SEXS HÌNH 2.21 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển công suất máy phát HÌNH 2.22 Mơ hình điều tốc IEESGO HÌNH 2.23 Mơ hình động máy phát điện gió loại PSS/E HÌNH 2.24 Giao diện cửa sổ Open file dyr HÌNH 2.25 Các loại mơ hình máy phát điện HÌNH 2.26 Thơng số mơ hình máy phát điện GENROU HÌNH 2.27 Thiết lập thơng số đầu cho mơ động HÌNH 2.28 Cửa sổ thực thi mơ động vi HÌNH 2.29 Giao diện tạo cố HÌNH 3.1 Sơ đồ sợi hệ thống điện IEEE 24 bus HÌNH 3.2 Biểu đồ phụ tải ngày HÌNH 3.3 Cơng suất phát nhà máy điện gió ngày HÌNH 3.4 Tổng tổn thất cơng suất hệ thống theo HÌNH 3.5 Điện áp bus trước sau nhà máy điện gió kết nối vào hệ thống HÌNH 3.6 Điện áp bus hệ thống NMĐG kết nối vào HÌNH 3.7 Đường cong P-V điển hình HÌNH 3.8 Đường cong P-V số bus tải chế độ hệ thống chưa kết nối với hà máy điện gió HÌNH 3.9 Độ dự trữ công suất tác dụng hệ thống chưa kết nối với nhà máy điện gió HÌNH 3.10 Đường cong P-V số bus tải sau nhà máy điện gió kết nối vào hệ thống HÌNH 3.11 So sánh độ dự trữ công suất tác dụng hệ thống chế độ trước sau kết nối với nhà máy điện gió HÌNH 3.12 Góc lệch δ HÌNH 3.13 Góc lệch rotor máy phát hệ thống HÌNH 3.14 Góc rotor máy phát bus bus hai trường hợp HÌNH 3.15 Điện áp bus và điện áp đầu cực máy phát điện gió xảy cố HÌNH 3.16 Cơng suất tác dụng máy phát điện gió HÌNH 3.17 Cơng suất phản kháng máy phát điện gió vii MỤC LỤC TĨM TẮT i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI NÓI ĐẦU VÀ LỜI CÁM ƠN iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẺ v MỤC LỤC viii Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ 1.1 Tầm quan trọng việc phát triển lượng gió 1.2 Hiện trạng phát triển điện gió giới Việt Nam 1.2.1 Hiện trạng phát triển điện gió giới 1.2.2 Điện gió Việt Nam 1.3 Nguyên lý hoạt động turbine gió 1.3.1 Cấu tạo turbine gió 1.3.2 Công suất turbine gió 10 1.3.3 Phân loại turbine gió 12 1.3.3.1 Turbine loại 1: FSIG - Fixed Speed Induction Generator 12 1.3.3.2 Turbine loại 2: PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator 13 1.3.3.3 Turbine loại 3: DFIG - Double Fed Induction Generator 14 1.3.3.4 Turbine loại 4: PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator 15 Chương GIỚI THIỆU VÀ TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PSSE 17 2.1 Giới thiệu phần mềm PSS/E 17 2.2 Giao diện chương trình 18 2.3 Tạo chế độ làm việc hệ thống điện 20 2.4 Nhập liệu 20 2.4.1 Một số kiểu liệu quan trọng PSS/E 20 2.4.2 Các phần tử chương trình PSS/E 21 2.4.2.1 Nút (Bus) 21 2.4.2.3 Máy biến áp cuộn dây ( winding ) 22 viii 2.4.2.4 Phụ tải (Load) 24 2.4.2.4 Máy phát (Machines) 24 2.4.2.5 Nhà máy điện (Plant) 25 2.4.2.6 Máy phát điện gió ( Wind machine ) 26 2.5 Tính tốn trào lưu cơng suất phần mềm PSS/E (Power Flow Analysis) 27 2.5.1 Nhập thông số vào phần mềm PSSE 28 2.5.2 Chạy tính tốn trào lưu cơng suất 28 2.6 Sử dụng PSSE vẽ đường cong P-V để phân tích ổn định điện áp 29 2.6.1 Tạo file subsystem, monitor, contingency 29 2.6.2 Chạy phân tích PV 31 2.7 Ổn định động sử dụng phần mềm PSS/E mô ổn định động hệ thống điện 34 2.7.1 Lý thuyết ổn định động 34 2.7.2 Mơ hình động máy phát phần mềm PSSE 35 2.7.2.1 Mơ hình máy phát điện 36 2.7.2.2 Mơ hình hệ thống kích từ 39 2.7.2.3 Mơ hình hệ thống điều tốc hệ thống điều chỉnh sơ cấp 41 2.7.3 Mơ hình động máy phát điện gió loại 42 2.7.4 Các bước mô ổn định động phần mềm PSS/E 43 Chương 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ (NMĐG) ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN 48 3.1 Các liệu tính tốn ban đầu 48 3.1.1 Hệ thống điện IEEE 24bus 48 3.1.2 Thông số máy phát điện gió 50 3.2 Ảnh hưởng NMĐG đến phương thức vận hành hệ thống 52 3.2.1 Ảnh hưởng đến tổn thất công suất 52 3.2.2 Ảnh hưởng đến dao động điện áp 54 3.2.3 Nhận xét 55 3.3 Ảnh hưởng NMĐG đến ổn định điện áp 55 3.3.1 Khái niệm ổn định điện áp 56 3.3.2 Đường cong P-V 56 ix 3.3.3 Ổn định điện áp hệ thống IEEE 24 chưa kết nối với NMĐG 57 3.3.4 Ổn định điện áp hệ thống IEEE 24 sau kết nối với NMĐG 58 3.4 Ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống điện 60 3.4.1 Khái niệm ổn định động 60 3.4.2 Chỉ số đánh giá ổn định động hệ thống điện (TSI) 61 3.4.3 Kết mô 61 3.4.3.1 Ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống 61 3.4.3.2 Đáp ứng NMĐG có cố xảy 63 3.4.4 Nhận xét 65 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 x Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện 3.3.1 Khái niệm ổn định điện áp Ổn định điện áp thường xem xét toán ổn định tĩnh cho phần tử tĩnh hệ thống, khả hệ thống trì mức điện áp chấp nhận nút sau có nhiễu [6] Hệ thống vào ổn định xuất kích động tăng tải đột ngột hay thay đổi điều kiện mạng lưới hệ thống, Các trình thay đổi làm cho q trình giảm điện áp xảy nặng xảy điều khiển điện áp, gây sụp đổ điện áp Nhân tố gây ổn định điện áp hệ thống khơng có khả đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng mạng Các thơng số có liên quan đến ổn định điện áp công suất tác dụng, công suất phản kháng với điện dung, điện kháng mạng lưới truyền tải Sụp đổ điện áp cố nghiêm trọng vận hành hệ thống điện, làm điện vùng hay diện rộng, gây thiệt hại lớn kinh tế, trị hay xã hội 3.3.2 Đường cong P-V Mối quan hệ công suất truyền tải (P) điện áp (V) minh họa đường cong P-V V Ðộ dự trữ công suất tác dụng Điểm hoạt động Điểm tới hạn 𝐏𝟎 P Hình 3.7 Đường cong P-V điển hình Hình 3.7 thể dạng tiêu biểu đường cong P-V Đường cong thể giảm điện áp theo chiều tăng công suất phụ tải Có thể thấy điểm “mũi” đường cong P-V, điện áp giảm nhanh công suất phụ tải tăng lên Hệ thống bị sụp đổ điện áp công suất vượt điểm “mũi” này, điểm gọi điểm giới hạn Như vậy, đường cong sử dụng để xác định điểm làm việc giới hạn hệ thống để không làm ổn định điện áp sụp đổ điện áp, từ xác định độ dự trữ ổn định dùng làm số để đánh giá ổn định điện áp hệ thống [7] Vì phần ta sử dụng đường cong P-V phần mềm PSS/E để đánh giá ổn định điện áp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 56 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Trong phần mềm PSS/E đường cong P-V vẽ phần phía hệ thống làm việc ổn định, từ điểm làm việc đến điểm “mũi” điểm hệ thống bắt đầu ổn định Trục tung biểu diễn điện áp hệ đơn vị rương đối (pu) Trục hồnh biểu diễn lượng cơng suất truyền hệ thống thêm vào (MW) 3.3.3 Ổn định điện áp hệ thống IEEE 24 chưa kết nối với NMĐG Độ dự trữ công suất tác dụng lượng công suất chênh lệch công suất điểm hoạt động công suất điểm tới hạn Với đường cong vẽ phần mềm PSS/E độ dự trữ cơng suất tác dụng cơng suất điểm tới hạn Trong hình 3.8 đường cong P-V số nút tải chế độ vận hành bản, công suất dự trữ trường hợp 231,25 (MW) Hình 3.8 Đường cong P-V số nút tải chế độ chưa kết nối với NMĐG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 57 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Bằng cách vẽ tương tự đường cong P-V ứng với cố ngẫu nhiên (N-1) đứt đường dây 15-21, 16-19 16-17, đường dây có lượng cơng suất truyền qua lớn hệ thống, ta thu độ dự trữ công suất tác dụng trường hợp bảng sau Bảng 3.11 Độ dự trữ công suất tác dụng chế độ trường hợp cố Các chế độ Độ dự trữ công suất tác dụng (MW) Cơ Đứt đường dây 15-21 Đứt đường dây 16-19 Đứt đường dây 16-17 231.25 193.75 150 112.5 250 ( MW ) 200 150 100 50 Cơ Đứt đường dây 15-21 Đứt đường dây 16-19 Đứt đường dây 16-17 Hình 3.9 Độ dự trữ cơng suất tác dụng hệ thống chưa kết nối với NMĐG Từ hình 3.9 thấy trường cố độ dự trữ cơng suất tác dụng giảm nhiều so với chế độ Ứng với cố đường dây có lượng cơng suất truyền qua lớn độ dự trữ cơng suất tác dụng bé, tức cố đường dây hệ thống tiến gần đến ổn định điện áp 3.3.4 Ổn định điện áp hệ thống IEEE 24 sau kết nối với NMĐG Trong hình 3.10 đường cong P-V chế độ sau hệ thống kết nối với NMĐG, ta thấy độ dự trữ công suất tác dụng lúc 387.5 (MW) tăng đến 67, 57% so với trường hợp hệ thống chưa kết nối với NMĐG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 58 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Hình 3.10 Đường cong P-V số bus tải sau NMĐG kết nối vào hệ thống Cũng tương tự trường hợp ta có đường cong P-V ứng với cố ngẫu nhiên đứt đường dây 15-21, 16-19 16-17 Từ ta thu độ dự trữ cơng suất tác dụng trường hợp bảng sau: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 59 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Bảng 3.12 Độ dự trữ công suất tác dụng chế độ trường hợp cố Các chế độ Độ dự trữ công suất tác dụng (MW) Cơ Đứt đường dây 15-21 Đứt đường dây 16-19 Đứt đường dây 16-17 387.5 365.63 327.34 310.94 400 350 300 ( MW ) 250 200 150 100 50 Cơ Đứt đường dây Đứt đường dây Đứt đường dây 15-21 16-19 16-17 Trước kết nối NMĐG Sau kết nối NMĐG Hình 3.11 So sánh độ dự trữ công suất tác dụng hệ thống chế độ trước sau kết nối với NMĐG Từ hình 3.11 thấy độ dự trữ công suất cải thiện đáng kể tất chế độ với có mặt NMĐG Điều cho thấy NMĐG góp phần tăng độ dự trữ công suất tác dụng hệ thống, từ phần nâng cao ổn định điện áp hệ thống điện 3.4 Ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống điện Trong phần xét ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống điện vào lúc 6h Lúc công suất NMĐG đạt đỉnh 200 (MW), nhiên công suất phụ tải lại thấp 1052 (MW) Có nghĩa lúc công suất NMĐG chiếm phần lớn tổng công suất phát máy phát toàn hệ thống (19%) 3.4.1 Khái niệm ổn định động Ổn định động hệ thống khả hệ thống khả hệ phục hồi lại trạng thái ban đầu gần với trạng thái ban đầu sau kích động lớn ( nhiễu lớn ) Các Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 60 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện kích động lớn hiểu ngắn mạch phần tử lưới điện, đóng cắt phần tử điện, tăng giảm tải đột ngột [6] 3.4.2 Chỉ số đánh giá ổn định động hệ thống điện (TSI) Góc lệch rotor máy phát (δ) góc lệch (điện) tương đối trục đồng quay với tốc độ không đổi ω0 trục rotor máy phát ω Nếu hai trục quay với tốc độ đồng δ khơng thay đổi [6] Hình 3.12 Góc lệch δ Góc rotor máy phát phụ thuộc vào cân momen điện từ máy phát momen động kéo sơ cấp Sự đồng hệ thống trì momen điện từ momen tất máy phát hệ thống cân Nếu lý đó, xảy ngắn mạch hệ thống chẳng hạn, phá cân dẫn đến dao động góc rotor máy phát Khi góc lệch rotor máy phát tăng vượt giới hạn đó, làm giảm công suất tác dụng truyền tải Điều khiến góc lệch tăng nhanh dẫn đến máy phát bị đồng Vì ổn định động đánh giá theo dao động góc lệch rotor máy phát cố xảy Chỉ số đánh giá ổn định động (TSI) định nghĩa theo công thức sau [8]: η= 360− θmax 360+θmax -100 ≤ η ≤ 100 Trong θmax góc lệch rotor tương đối lớn hai máy phát hệ thống thu khoảng thời gian dao động Hệ thống xét ổn định η>0 3.4.3 Kết mô 3.4.3.1 Ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống Xét cố ngắn mạch pha đường dây 15-16 t = 1s, đường dây nối liền hai máy phát bus 15, 16 Vì cơng suất phát hai máy phát chiếm lượng lớn tổng cơng suất phát máy phát tồn hệ thống nên việc cố đường dây 15-16 cố nặng nề hệ thống Sau khoảng thời gian ∆t =0.15s máy cắt cắt đường dây khỏi hệ thống cố loại trừ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 61 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Để nghiên cứu ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống, góc rotor máy phát hệ thống xem xét Sau số đánh giá ổn định động tính tốn từ góc rotor Góc rotor máy phát điều tần bus 21 chọn làm góc rotor tham chiếu Có hai trường hợp đưa để đánh giá, xem xét: + Trường hợp 1: Ổn định động hệ thống chưa có NMĐG + Trường hợp 2: Ổn định động hệ thống sau NMĐG kết nối vào hệ thống Hình 3.13 góc lệch rotor máy phát máy phát hệ thống chưa kết nối với NMĐG Có thể thấy hệ thống ổn định dao động góc lệch rotor máy phát tắt dần theo thời gian có điều khiển hệ thống điều tốc, hệ thống kích từ máy phát Tuy nhiên góc rotor máy phát bus 1,2,7, 13, 23 có dao động mạnh cố xảy Vì vậy, góc lệch rotor máy phát bus 1,7 sử dụng để xem xét đánh giá ổn định động Hình 3.13 Góc lệch rotor máy phát hệ thống Hình 3.14 góc lệch rotor máy phát bus 1,7 đối chiếu hai trường hợp Có thể thấy góc lệch rotor máy phát bus 1, khác trường hợp Bảng 3.13 cho thấy sau NMĐG kết nối vào hệ thống cải thiện ổn định động hệ thống, chứng số η tăng trường hợp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 62 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Hình 3.14 Góc rotor máy phát bus bus hai trường hợp Bảng 3.13 Chỉ số TSI trường hợp TSI Trường hợp Trường hợp η 88.61 91.33 3.4.3.2 Đáp ứng NMĐG có cố xảy Trong phần xét cố ngắn mạch pha thống qua nhánh 6-76, đoạn cáp 110 kV kết nối NMĐG với hệ thống thời điểm t=1s, sau 0.15s cố loại trừ Hình 3.15 Điện áp bus và điện áp đầu cực máy phát điện gió xảy cố Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 63 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Hình 3.15 điện áp bus bus mà NMĐG kết nối vào hệ thống điện áp đầu cực máy phát điện gió Ta thấy điện bus giảm nhanh có cố xảy ra, nhiên điện áp đầu cực NMĐG giảm đến 0.35 (pu) cao đáng kể so với điện áp bus (pu) Điều bus gần điểm xảy cố so với máy phát điện gió Sau cố loại trừ điện áp phục hồi trở lại giá trị trước cố cho thấy NMĐG đủ khả hoạt động trước xuất cố hệ thống Hình 3.16 Cơng suất tác dụng máy phát điện gió Hình 3.16 thể cơng suất tác dụng máy phát điện gió tại, cơng suất đột ngột giảm xuống mức thấp gần cố xảy Sau cố loại trừ công suất trở lại giá trị trước cố 0.13 (pu) tương ứng với 1.3 MW Công suất NMĐG tương tự vậy, giảm xuống gần cố xảy trở lại giá trị 130 MW sau cố loại trừ Hình 3.17 cơng suất phản kháng máy phát điện gió xảy cố Trước xảy cố máy phát điện gió hấp thụ cơng suất phản kháng từ hệ thống, nhiên thời gian xảy cố máy phát điện gió phát cơng suất phản kháng lên lưới sau trở lại trạng thái trước xảy cố cố loại trừ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 64 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Hình 3.17.Cơng suất phản kháng máy phát điện gió 3.4.4 Nhận xét Chỉ số đánh giá ổn định động đưa phần để đánh giá ảnh hưởng NMĐG đến ổn định động hệ thống IEEE 24 bus Từ kết mơ thấy có mặt NMĐG góp phần cải thiện ổn định động cho hệ thống Kết cho thấy NMĐG hoạt động trở lại trạng thái ổn định sau kích động lớn hệ thống Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 65 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện KẾT LUẬN Bằng cách sử dụng phần mềm PSS/E để mơ phỏng, đồ án trình bày kết tính tốn, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến chế độ làm việc hệ thống điện mẫu IEEE 24bus Từ thu kết sau: Trong chế độ xác lập việc kết nối nhà máy điện gió vào hệ thống không ảnh hưởng đến phương thức vận hành hệ thống, đồng thời góp phần giảm tổn thất công suất, tổn thất điện hệ thống Đồ án xét đến ảnh hưởng nhà máy điện gió đến ổn định điện áp hệ thống cho thấy có mặt nhà máy điện gió góp phần cải thiện ổn định điện áp cho hệ thống từ giúp hệ thống vận hành an toàn tin cậy Trong chế độ độ nhà máy điện gió góp phần cải thiện ổn định động cho hệ thống đồng thời chịu kích động lớn hệ thống Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 66 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phòng phương thức – Trung tâm điều độ HTĐ Quốc Gia, Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E [2] Ramasamy Natarajan, Computer-Aided Power System Analysis, New York: Marcel Dekker, 2002 [3] NEPLAN Smater Tools, Exciter models [4] NEPLAN Smater Tools, Turbine - Governor models [5] PSS/E 32 Wind package, Generic WT3 user guide [6] Nguyễn Hoàng Việt Phan Thị Thanh Bình, Ngắn mạch ổn định hệ thống điện, Nhà xuất đại học quốc gia thành phố Hồ Chính Minh, 2011 [7] Nguyễn Tùng Lâm, Trần Thị Hằng Nguyễn Văn Nhật, “Sử dụng đường cong PV/QV phân tích ổn định điện áp hệ thống điện 500KV Việt Nam”, Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ Đại Học Đà Nẵng, 2010 [8] Libao Shi,Shiqiang Dai, Liangzhong Yao, Yixin Ni Masoud Bazargan, ‘‘Impact of wind farms of DFIG type on power system transient stability’’, J Electromagnetic Analysis & Applications, 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 67 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện PHỤ LỤC Các thông số cho mô động mơ hình máy phát Thơng số mơ hình máy phát điện GENROU MVA 86 Base 76 76 226 282 282 167 280 170 226 T′d0 4.767 7.899 7.899 9.480 7.203 7.203 5.941 7.203 9.733 9.480 T′′d0 0.033 0.040 0.040 0.023 0.046 0.046 0.035 0.046 0.047 0.023 T′q0 0.413 0.597 0.597 0.990 0.800 0.800 0.565 0.800 1.081 0.990 T′′q0 0.070 0.079 0.079 0.035 0.069 0.069 0.070 0.069 0.082 0.035 H 3.000 4.760 4.760 7.500 4.810 4.810 5.025 4.810 6.350 7.500 D 0.000 0.000 0.000 0.000 1.500 1.500 0.000 1.500 0.000 0.000 Xd 2.198 2.287 2.287 2.170 1.873 1.873 1.995 1.873 2.059 2.170 Xq 2.097 2.174 2.174 2.050 1.848 1.848 1.881 1.848 2.006 2.050 X′d 0.311 0.265 0.265 0.220 0.374 0.374 0.250 0.374 0.267 0.220 X′q 0.506 0.464 0.464 0.360 0.548 0.548 0.445 0.548 0.452 0.360 X′′d 0.233 0.193 0.193 0.175 0.289 0.289 0.186 0.289 0.201 0.175 Xl 0.194 0.146 0.146 0.150 0.239 0.239 1.409 0.239 0.171 0.150 S(1.0) 0.036 0.073 0.073 0.087 0.053 0.053 0.067 0.053 0.078 0.087 S(1.2) 0.240 0.395 0.395 0.186 0.462 0.462 0.579 0.462 0.035 0.186 Thông số mơ hình kích từ IEEX1 MVA Base 86 76 76 226 282 282 167 280 170 226 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 TR 0.00 0.00 KA 50.00 60.20 50.0 60.20 40.00 50.00 40.00 50.00 40.00 60.20 TA 0.06 0.05 0.06 0.05 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.05 TB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 TC 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 VR MAX 5.00 5.00 5.00 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào 5.20 6.50 5.00 5.50 Hướng dẫn: Đinh Thành Việt 5.50 5.50 5.20 Trang 68 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện VR MIN -5.00 -5.00 -5.00 -5.00 -6.50 -5.00 -5.50 -5.50 -5.50 -5.00 KE 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 TE 0.25 0.41 0.50 0.41 0.73 0.53 0.40 0.49 0.40 0.41 KF 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 TF1 1.00 0.50 1.00 0.50 1.00 1.26 1.00 1.00 1.00 0.5 E1 1.70 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 S(E1) 0.50 0.66 0.08 0.66 0.03 0.09 0.03 0.03 0.03 0.66 E2 3.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 S(E2) 2.00 0.88 0.31 0.88 0.74 0.28 0.85 0.85 0.85 0.88 Thông số mơ hình điều tốc IEESGO (Các máy phát có chung điều tốc) Ký hiệu Giá trị T1 T2 T3 T4 T5 T6 K1 0.15 0.00 0.03 0.025 4.02 0.00 20.00 K2 K3 0.6 0.5 PMAX PMIN 0.9 0.00 Các thông số cho mô động mơ hình máy phát điện gió Thơng số mơ hình máy phát WT3G1 Ký hiệu Giá trị Xeq 0.8 PLL gain 30 PLL integrator PLL maximum 0.1 Turbine MW rating Nr Or lumped WT-s Thông số mơ hình turbine WT3T1 Ký hiệu Vw H Giá trị 1.25 4.95 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào DAMP Kaero Theta2 0.007 21.98 Htfac Freg1 DSHAFT 0.875 1.8 1.5 Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 69 Sử dụng phần mềm PSSE đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện Thơng số mơ hình điện từ WT3E1 Ký hiệu Giá trị Ký hiệu Giá trị Tfv KQi 0.15 0.05 Kpv 18 VMINCL 0.9 Kiv VMAXCL 1.2 Xc Kqv 40 Tfp 0.05 XIQmin -0.5 Kpp XIQmax 0.4 Kip 0.6 Tv 0.05 PMX 1.12 Fn PMN 0.1 Wpmin 0.69 QMX 0.309 Wp20 0.78 QMN -0.309 Wp40 0.98 IPMAX 1.1 Wp60 1.12 TRV 0.05 Pwp 0.74 RPMX 0.45 Wp100 1.2 RPMN -0.45 T_Power Thơng số mơ hình điều khiển góc Pitch WT3P1 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hào Ký hiệu Tp Kpp Kip Kpc Kic TetaMin Giá trị 0.3 150 25 30 TetaMax 27 RTetaMax PMX 10 Hướng dẫn: Đinh Thành Việt Trang 70