GIÁO TRÌNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN_CHƯƠNG 1 pdf

Nếu tính đến sự biến đổi của các thông số ta có hệ thống phi tuyến, đây là một dạng phi tuyến của HTĐ, dạng phi tuyến này chỉ phải xét đến trong một số ít trường hợp như khi phải tính đế

Chương 1 Khái niệm chung về ổn định Hệ thống điện

I Chế độ của Hệ thống điện

1 Hệ thống điện (HTĐ)

HTĐ là tập hợp các phần tử tham gia vào quá trình sản xuất, truyền tải và tiêu thụ năng lượng

Các phần tử của HTĐ được chia thành hai nhóm:

- Các phần tử tự lực làm nhiệm vụ sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng như MF, đường dây tải điện và các thiết bị dùng điện

- Các phần tử điều chỉnh làm nhiệm vụ điều chỉnh và biến đổi trạng thái HTĐ như

điều chỉnh kích từ máy phát đồng bộ, điều chỉnh tần số, bảo vệ rơle, máy cắt điện

Mỗi phần tử của HTĐ được đặc trưng bởi các thông số, các thông số này được xác

định về lượng bởi tính chất vật lý của các phần tử, sơ đồ liên lạc giữa chúng và nhiều sự giản ước tính toán khác Ví dụ: Tổng trở, tổng dẫn của đường dây, hệ số biến áp, hệ số khuếch đại của bộ phận tự động điều chỉnh kích thích Các thông số của các phần tử cũng

được gọi là các thông số của HTĐ

Nhiều thông số của HTĐ là các đại lượng phi tuyến, giá trị của chúng phụ thuộc vào dòng công suất, tần số như là X, Y, độ từ hoá trong phần lớn các bài toán thực tế có thể coi là hằng số và như vậy ta có hệ thống tuyến tính Nếu tính đến sự biến đổi của các thông số ta có hệ thống phi tuyến, đây là một dạng phi tuyến của HTĐ, dạng phi tuyến này chỉ phải xét đến trong một số ít trường hợp như khi phải tính đến độ bão hoà của MF, MBA trong các bài toán ổn định

2 Chế độ của HTĐ

Tập hợp các quá trình xảy ra trong HTĐ và xác định trạng thái làm việc của HTĐ trong một thời điểm hay một khoảng thời gian nào đó gọi là chế độ của HTĐ

Các quá trình nói trên được đặc trưng bởi các thông số U, I, P, Q, f, δ tại mọi

điểm của HTĐ Ta gọi chúng là các thông số chế độ, các thông này khác với các thông

số hệ thống ở chỗ nó chỉ tồn tại khi HTĐ làm việc Các thông số chế độ xác định hoàn toàn trạng thái làm việc của HTĐ

Các thông số chế độ quan hệ với nhau thông qua các thông số HTĐ, nhiều mối

Đó là dạng phi tuyến thứ hai của HTĐ, dạng phi tuyến này không thể bỏ qua trong các bài toán điện lực

Các chế độ của HTĐ được chia thành hai loại:

- Chế độ xác lập (CĐXL) là chế độ các thông số của nó dao động rất nhỏ xung quanh giá trị trung bình nào đó, thực tế có thể xem như các thông số này là hằng số

Trong thực tế không tồn tại chế độ nào mà trong đó các thông số của nó bất biến theo thời gian vì HTĐ bao gồm một số vô cùng lớn các phần tử, các phần tử này luôn luôn biến đổi khiến cho các thông số của chế độ cũng biến đổi không ngừng

CĐXL được chia thành:

+ CĐXL lập bình thường là chế độ vận hành bình thường của HTĐ

+ CĐXL sau sự cố xảy ra sau khi đã loại trừ sự cố

+ Chế độ sự cố xác lập là chế độ sự cố duy trì sau thời gian quá độ ví dụ như chế

độ ngắn mạch duy trì

- Chế độ quá độ là chế độ mà các thông số biến đổi rất nhều Chế độ quá độ gồm có: + Chế độ quá độ bình thường là bước chuyển từ CĐXL bình thường này sang CĐXL bình thường khác

+ Chế độ quá độ sự cố xảy ra sau sự cố

3 Yêu cầu đối với các chế độ của HTĐ

a CĐXL bình thường, các yêu cầu là:

- Đảm bảo chất lượng điện năng: điện năng cung cấp cho các phụ tải phải có chất lượng đảm bảo, tức giá trị của các thông số chất lượng (điện áp và tần số) phải nằm trong giới hạn được quy định bởi các tiêu chuẩn

- Đảm bảo độ tin cậy: các phụ tải được CCĐ liên tục với chất lượng đảm bảo Mức

độ liên tục này phải đáp ứng được yêu cầu của các hộ dùng điện và điều kiện của HTĐ

- Có hiệu qủa kinh tế cao: chế độ thoả mãn độ tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng được thực hiện với chi phí sản xuất điện, truyền tải và phân phối điện năng nhỏ nhất

- Đảm bảo an toàn điện: phải đảm bảo an toàn cho người vận hành, người dùng

điện và thiết bị phân phối điện

b CĐXL sau sự cố, yêu cầu là:

Các yêu cầu mục a được giảm đi nhưng chỉ cho phép kéo dài trong một thời gian ngắn, sau đó phải có biện pháp hoặc là thay đổi thông số của chế độ hoặc là thay đổi sơ

đồ hệ thống để đưa chế độ này để về CĐXL bình thường

c Chế độ quá độ (CĐQĐ), yêu cầu là:

- Chấm dứt một cách nhanh chóng bằng CĐXL bình thường hay CĐXL sau sự cố

- Trong thời gian quá độ các thông số biến đổi trong giới hạn cho phép như: giá trị của dòng điện ngắn mạch, điện áp tại các nút của phụ tải khi ngắn mạch

- Các yêu cầu của HTĐ được xét đến khi thiết kế và được bảo đảm bằng cách

điều chỉnh thường xuyên trong quá trình vận hành HTĐ

II Định nghĩa ổn định HTĐ

1 Cân bằng công suất

Điều kiện cần để CĐXL có thể tồn tại là sự cân bằng công suất tác dụng (CSTD)

và công suất phản kháng (CSPK) Công suất do các nguồn sinh ra phải bằng công suất

do các phụ tải tiêu thụ cộng với tổn thất công suất trong các phần tử của HTĐ

P P P

Q Q Q

Giữa CSTD và CSPK có mối quan hệ:

2 2 2

Q P

Cho nên các điều kiện cân bằng công suất (1.1) và (1.2) không thể xét một cách

độc lập mà lúc nào cũng phải xét đến mối quan hệ giữa chúng

Tuy vậy trong thực tế tính toán và vận hành HTĐ một cách gần đúng có thể xem

sự biến đổi của CSTD và CSPK tuân theo các quy luật riêng biệt ít ảnh hưởng đến nhau Đó là:

- Sự biến đổi CSTD chỉ có ảnh hưởng đến tần số của HTĐ, ảnh hưởng của nó đến điện

áp không đáng kể Như vậy tần số có thể xem là chỉ tiêu để đánh giá sự cân bằng CSTD

- Sự biến đổi của CSPK ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp của HTĐ Như vậy có thể xem điện áp là chỉ tiêu để đánh giá sự cân bằng CSPK

Trong khi vận hành HTĐ các điều kiện cân bằng công suất (1.1) và (1.2) được

đảm bảo một cách tự nhiên Các thông số của chế độ luôn giữ các giá trị sao cho các

điều kiện cân bằng công suất được thoả mãn

Ví dụ, khi xuất phát từ một vị trí cân bằng nào đó ta tăng CSTD của nguồn lên lập tức tần số sẽ tăng lên làm cho công suất tiêu thụ của phụ tải cũng tăng lên theo cho tới khi cân bằng với công suất của nguồn Hay khi đóng thêm một phụ tải CSPK thì lập tức điện áp toàn hệ thống sẽ giảm làm cho các phụ tải phản kháng khác sẽ giảm đi cho tới khi đạt lại sự cân bằng CSPK Tất nhiên sự điều chỉnh này chỉ thực hiện được trong phạm vi cho phép

Các điều kiện cân bằng công suất (1.1) và (1.2) và (1.3) là các cơ sở xuất phát để tính toán các chế độ của HTĐ Từ các điều kiện ấy ta tính được các thông số của chế

độ U, I, P, Q

Để đảm bảo sự làm việc đúng đắn của phụ tải điện và HTĐ, quy định các giá trị cân bằng cho CSTD và CSPK như sau:

- Công suất tác dụng là cân bằng khi tần số của hệ thống bằng tần số đồng bộ f (50 hay 60 Hz) hoặc là nằm trong giới hạn cho phép: fcpmin ≤f ≤fcpmax

- Công suất phản kháng là cân bằng khi điện áp tại các nút của HTĐ nằm trong giới hạn cho phép: Ucpmin ≤ U ≤ Ucpmax

Khi điện áp và tần số lệch khỏi các giá trị cho phép thì xem như sự cân bằng công suất không đảm bảo và cần có biện pháp để bảo đảm chúng

Sự cân bằng CSTD có tính chất toàn hệ thống Vì ở tất cả các điểm trên hệ thống tần số luôn có giá trị chung Việc đảm bảo tần số do đó dễ thực hiện, chỉ cần điều chỉnh công suất tại một nhà máy nào đó

Trái lại, sự cân bằng CSPK mang tính chất cục bộ thừa chỗ này thiếu chỗ khác Việc điều chỉnh CSPK phức tạp không thể thực hiện chung cho toàn bộ hệ thống được Trong HTĐ, máy phát điện (MF) là phần tử quyết định sự làm việc của toàn hệ thống, vì vậy sự cân bằng CSTD trên trục roto của các MF đóng vai trò quan trọng quyết

định sự tồn tại của CĐXL Đây là sự cân bằng Cơ-Điện, nghĩa là sự cân bằng giữa công suất cơ học của tuabin PTBvà công suất điện PMFdo MF phát ra: PTB =PMF

Như trên đã nói, sự cân bằng CSTD có tính chất toàn hệ thống cho nên bất cứ sự mất cân bằng nào xảy ra ở bất cứ đâu cũng đều tức khắc tác động lên MF và gây ra sự mất cân bằng cơ điện ở đây

Đối với CSPK sự cân bằng ở các nút phụ tải lớn có ý nghĩa quan trọng hơn cả Còn đối với các phụ tải quay cũng có sự cân bằng cơ điện công suất điện của lưới

PT

P và công suất cơ PCcủa các máy công cụ: PC =PPT

2 Định nghĩa ổn định HTĐ

Điều kiện cân bằng công suất không đủ cho một CĐXL tồn tại trong thực tế Vì các chế độ trong thực tế luôn bị các kích động từ bên ngoài Một chế độ thoả mãn các

điều kiện cân bằng công suất muốn tồn tại được trong thực tế phải chịu đựng được các kích động mà điều kiện cân bằng công suất không bị phá huỷ

Các kích động đối với chế độ HTĐ được chia làm 2 loại: các kích động nhỏ và các kích động lớn

a ổn định tĩnh

Các kích động nhỏ xảy ra liên tục và có biên độ nhỏ, đó là sự biến đổi của thiết bị

điều chỉnh Các kích động này tác động lên roto của MF, phá hoại sự cân bằng công suất ban đầu làm cho CĐXL tương ứng bị dao động CĐXL muốn duy trì được thì phải chịu được các kích động nhỏ này, có nghĩa là sự cân bằng công suất phải được giữ vững trước các kích động nhỏ, nói đúng hơn là sự cân bằng công suất phải được khôi phục sau các kích động nhỏ, trong trường hợp đó ta nói rằng hệ thống có ổn định tĩnh

Ta có, định nghĩa ổn định tĩnh:

ổn định tĩnh là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ ban đầu hoặc rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động nhỏ

Như vậy ổn định tĩnh là điều kiện đủ để một CĐXL tồn tại trong thực tế

b ổn định động

Các kích động lớn xảy ra ít hơn so với các kích động nhỏ, nhưng có biên độ khá lớn Các kích động này xảy ra do các biến đổi đột ngột sơ đồ nối điện, biến đổi của phụ tải điện và các sự cố ngắn mạch Các kích động lớn tác động làm cho cân bằng công suất Cơ-Điện bị phá vỡ đột ngột, CĐXL tương ứng bị dao động rất mạnh Khả năng của HTĐ chịu được các kích động này mà CĐXL không bị phá hoại gọi là khả năng ổn

định động của HTĐ

Ta có định nghĩa ổn định động:

ổn định động là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu hoặc

là rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động lớn

Như vậy ổn định động là điều kiện để cho chế độ của HTĐ tồn tại lâu dài

c ổn định tổng quát

Khi một chế độ nào đó của HTĐ chịu các kích động nhỏ hoặc lớn, nếu HTĐ có

ổn định tĩnh hoặc động thì sự cân bằng CSTD ban đầu sẽ được khôi phục lại, chế độ làm việc được giữ vững Trong quá trình dao động này tần số bị lệch khỏi giá trị định mức song độ lệch này quá nhỏ cho nên tần số được xem như không thay đổi Vì vậy

đặc trưng quá trình dao động rotor của MF khi chưa mất ổn định là tốc độ góc của chúng vẫn giữ giá trị đồng bộ ω = ω0 ( ω0 = 2 π f = 2 3 , 14 50 = 314 rad / s )chế độ vẫn là chế độ đồng bộ

Nếu hệ thống mất ổn định thì sự cân bằng bị phá huỷ, tốc độ góc của roto bị lệch khỏi giá trị định mức với giá trị lớn, trong hệ thống xuất hiện hệ số trượt s

0

0

s ω

ω

ư ω

=

+ ω0là tốc độ đồng bộ

Khi đó HTĐ rơi vào chế độ không đồng bộ, công suất và các thông số khác của chế độ dao động rất mạnh với biên độ lớn Chế độ không đồng bộ kéo dài sẽ dẫn đến:

- Hệ thống bị tan rã hoàn toàn, các MF bị cắt khỏi lưới và ngừng làm việc

- Chế độ đồng bộ lại được khôi phục, khi đó hệ thống có khả năng ổn định tổng quát

Ta có, định nghĩa ổn định tổng quát:

ổn định tổng quát là khả năng của HTĐ lập lại chế độ đồng bộ sau khi đã rơi vào chế độ không đồng bộ do mất ổn định tĩnh hoặc mất ổn định động

d ổn định điện áp

ở các nút phụ tải, các kích động nhỏ làm cho điện áp biến đổi Sự biến đổi điện

áp này có thể làm cho cân bằng CSTD và CSPK bị phá hoại dẫn đến mất ổn định phụ tải, các động cơ không đồng bộ ngừng làm việc Khả năng của HTĐ chịu được các kích động này mà chế độ làm việc không bị phá hoại gọi là ổn định phụ tải hay là ổn

định điện áp

Ta có, định nghĩa ổn định điện áp (ổn định phụ tải):

ổn định phụ tải là khả năng của HTĐ khôi phục lại điện áp ban đầu hay rất gần ban đầu khi bị các kích động nhỏ ở nút phụ tải

3 Các dạng mất ổn định

Có 2 dạng mất ổn định:

- Mất ổn định tiệm cận

- Mất ổn định dao động, gồm 2 loại:

+ Tự dao động tăng dần

+ Tự kích thích

a Mất ổn định tiệm cận

Khi công suất phát của nhà máy điện lên hệ thống qua đường dây dài vượt quá giới hạn ổn định tĩnh thể hiện bằng Pghhay góc δgh(góc giữa vector sức điện động của máy phát và điện áp trên thanh góp của hệ thống nhận điện) thì hệ thống mất ổn định

đổi mạnh vượt ra ngoài phạm vi cho phép, các MF bị cắt khỏi lưới vận hành làm cho HTĐ tan rã

suất cần phát của nhà máy điện

b Mất ổn định dao động, có 2 dạng:

- Tự dao động tăng dần: nguyên nhân chính có thể xảy ra là không chỉnh định

hạn chế tự dao động tăng dần phải chỉnh định đúng TĐK loại tỷ lệ Khi đường dây dài tải công suất lớn thì nên dùng TĐK loại mạnh có khả năng hạn chế nguy cơ tự dao

động tăng dần cao hơn so với TĐK loại tỷ lệ

- Tự kích là hiện tượng dòng điện kích từ và dòng điện máy phát tự tăng lên kéo theo sự biến đổi của điện áp máy phát Tự kích hay xảy ra trong trường hợp máy phát làm việc với đường dây dài không tải Điện dung của đường dây (do điện dung lớn hơn

điện kháng nên đường dây thể hiện với máy phát như một tụ điện) tạo với điện kháng,

nhất định, năng lượng của roto truyền sang làm cho mạch này dao động, nếu tần số

điện áp máy phát tăng lên Để tránh hiện tượng này khi thiết kế đường dây dài phải chú

ý khi chọn và hiệu chỉnh thông số của đường dây

Nói chung thì sau khi thiết kế và chỉnh định đúng hệ thống với đường dây dài, thì các hiện tượng tự dao động tăng dần và tự kích có thể xem như được loại trừ Trong vận hành chỉ còn phải đối phó với mất ổn định dạng tiệm cận khi mà công suất phát biến đổi mạnh

II Mục tiêu khảo sát ổn định

Như đã trình bày ở trên, một CĐXL muốn tồn tại được trong thực tế tức là có thể thực hiện được nó trong vận hành cần phải có 2 điều kiện:

- Có sự cân bằng công suất theo (1.1) và (1.2)

- Chế độ có ổn định, trước hết là ổn định tĩnh và ổn định phụ tải vì các kích động nhỏ xảy ra thường xuyên

Việc đảm bảo ổn định động và ổn định tổng quát đảm bảo cho các chế độ làm việc lâu dài

Trong thiết kế và vận hành HTĐ, các chế độ thoả mãn về yêu cầu chất lượng điện năng, độ tin cậy, kinh tế, ổn định tĩnh phải được đảm bảo vô điều kiện, còn ổn định

động và ổn định tổng quát được đảm bảo trong những điều kiện nhất định

Mục tiêu khảo sát ổn định của hệ thống là:

Xét khả năng ổn định của các chế độ vận hành có thể xảy ra đối với HTĐ được thiết kế, quy hoạch, cũng như trong vận hành Nếu khả năng đó không đủ yêu cầu thì phải thực hiện các biện pháp tăng cường nó sao cho hệ thống không bị mất ổn định khi rơi vào chế độ đó

Khả năng ổn định của chế độ được biểu diễn bằng độ dự trữ ổn định, đây là đại lượng phản ánh sự so sánh giữa chế độ được xét ổn định và chế độ giới hạn ổn định, tức

là chế độ nào đó thì trước hết phải tính được chế độ giới hạn của HTĐ Chế độ giới hạn

được đặc trưng bởi các thông số giới hạn Pgh, Qgh, Ugh, δgh

Độ dự trữ ổn định của HTĐ là độ dự trữ của chế độ có độ dự trữ bé nhất trong tất cả các chế độ có thể xảy ra của HTĐ

III Phương pháp khảo sát ổn định

Khi xảy ra một kích động nào đó thì kích động này tác động lên roto của MF và gây ra ở đó sự mất cân bằng công suất Sự mất cân bằng này tạo ra quá trình quá độ Cơ-Điện trong MF Nếu quá trình này tắt dần thì có nghĩa là sự cân bằng công suất

được khôi phục và chế độ ổn định, còn trong trường hợp ngược lại quá trình không tắt dần và sự không cân bằng công suất ngày càng tăng lên, chế độ không ổn định, tức là

hệ thống mất ổn định

Việc khảo sát ổn định chính là khảo sát quá trình quá độ Cơ-Điện xảy ra trong

MF khi có các kích động trong HTĐ

Quá trình quá độ Cơ-Điện được diễn tả bằng phương trình chuyển động tương đối của roto của MF, cho nên xét ổn định cũng chính là xét phương trình chuyển động của các MF trong hệ thống khi xảy ra các kích động

Giả sử một MF đang làm việc với CĐXL với các thông số P0, Q0, U0, δ0 thì khi xảy ra một kích động, kích động này gây ra sự mất cân bằng công suất Δ Ptrên trục roto

P P P P

P = T0 ư = 0ư

Trong đó:

- PT0là công suất ban đầu của tuabin

- PT0 =P0 =P là công suất điện của máy phát sau khi xảy ra kích động

nó một gia tốc:

j 2 2

T

P dt

d δ = Δ

=

Trong đó:

- Tj là hằng số quán tính

- δ là góc quay tương đối của roto, nó được xác định bởi vị trí của roto so với một trục tính toán quay với tốc độ đồng bộ ω0 = 2π f0 (hình 1-1)

Ta phải nhớ rằng trước khi bị kích động

roto quay cùng với tốc độ của trục tính toán

cho nên góc δ là hằng số, do đó gia tốc α khi

chưa có kích động là bằng không

Sau khi bị kích động, do xuất hiện công

với tốc độ đồng bộ ω0cho nên sẽ xuất hiện tốc

độ quay tương đối của roto với trục tính toán quay đồng bộ

dt

d

0

δ

= ω

ư ω

= ω

Lúc này tất nhiên α sẽ khác 0

Bây giờ thay (1.7) vào (1.8) ta sẽ được phương trình chuyển động tương đối của

dt

d

2 2

Việc dẫn xuất chính xác phương trình này sẽ được trình bày ở phần sau

Đây là một phương trình vi phân phi tuyến

Giải (1.10) theo các ΔPkhác nhau sẽ rút ra được kết luận về ổn định của HTĐ Giải (1.10) ta sẽ được quan hệ giữa góc quay tương đối theo thời gian δ( )t , xuất phát từ giá trị ban đầu δ0(khi t = 0) Nếu hệ thống có ổn định thì sau một thời gian t nào đó sau khi bị kích động góc δ( )t sẽ trở về giá trị ban đầu δ0(hình 1.2, đường a) hoặc là một giá trị gần

nó để rồi sau đó sẽ là hằng số theo t, lúc đó Δ Ptriệt tiêu, các thông số khác của chế độ P,

Q, U, sau một thời gian dao động sẽ trở về giá bị ban đầu hoặc gần ban đầu

Ngược lại nếu hệ thống mất ổn

định thì góc δ( )t sẽ tăng vô hạn

(hình 1.2, đường b) và các thông số

khác cũng biến đổi không ngừng, hệ

thống rơi vào chế độ không đồng bộ

biểu hiện trực tiếp của sự ổn định

hay không ổn định của HTĐ

ω trục rotor

0

ω trục tính toán

δ

Hình 1-1: Góc quay tương đối của roto

δ

0

δ

b a

Hình 1-2: Đặc tính góc quay của roto

Rõ ràng là để có thể giải được phương trình (1.10) cần phải tìm được quan hệ

Quan hệ (1.11) được gọi là đường đặc tính công suất của MF hoặc là của HTĐ Trong trường hợp hệ thống có nhiều MF thì số góc quay sẽ nhiều và đường đặc tính công suất, các phương trình chuyển động sẽ có dạng phức tạp hơn

Ngoài phương trình chuyển động của các MF còn phải kể đến các phương trình vi phân khác có liên quan đến quá trình quá độ cơ điện, các phương trình này tạo thành hệ phương trình vi phân phức tạp mô tả quá trình quá độ cơ điện xảy ra trong HTĐ khi bị kích động Việc giải hệ phương trình này để xét ổn định của HTĐ được chia làm hai trường hợp ổn định tĩnh và ổn định động

a) Phương pháp khảo sát ổn định tĩnh

tính hoá thành phương trình vi phân tuyến tính, phương trình này có thể khảo sát một cách dễ dàng

Phương pháp tuyến tính hoá này còn được gọi là phương pháp dao động bé vì các phương trình vi phân được tuyến tính hoá trên cơ sở các dao động về công suất và góc quay do các kích động bé gây ra là rất nhỏ

Từ phương pháp dao động bé các tiêu chuẩn toán học và các tiêu chuẩn thực dụng

được áp dụng và xây dựng để xét ổn định tĩnh của HTĐ

b) Phương pháp khảo sát ổn định động

Trong trường hợp này các kích động rất lớn cho nên không thể tuyến tính hoá hệ phương trình vi phân được mà phải để nguyên nó dưới dạng phi tuyến và sử dụng các phương pháp diện tích và phân đoạn liên tiếp để xét ổn định động

Tóm lại phương pháp khảo sát ổn định của HTĐ là:

- Xây dựng đường đặc tính công suất (1.11)

- Xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động (1.10) rồi tuỳ theo bài toán ổn

định tĩnh hay động mà sử dụng các phương pháp riêng để xét

- Sau khi khảo sát rút ra các chế độ giới hạn, đem các chế độ vận hành so sánh với nó để kết luận khả năng ổn định, tính toán các biện pháp đảm bảo và tăng cường khả năng ổn định, tính toán chỉnh định thông số của các thiết bị điều chỉnh

Đối với ổn định tổng hợp phương pháp khảo sát sẽ được nói đến sau này

Đ1.2 Hệ đơn vị tương đối vμ phương trình chuyển động tương đối của MF

I Hệ đơn vị tương đối

Để thuận lợi cho việc tính toán, tất cả các thông số của hệ thống cũng như chế độ

được quy đổi về hệ đơn vị tương đối nghĩa là chúng được biểu hiện dưới dạng tỷ số giữa giá trị tuyệt đối của chúng với các giá trị chọn làm cơ sở Nên nhớ rằng trong hệ

đơn vị tương đối các đại lượng không có thứ nguyên Trong tính toán HTĐ cần bốn đại

lượng cơ sở: dòng điện Ics, công suất Scs, điện áp Ucs và tổng trở Zcs, giữa chúng có mối liên hệ: Scs = 3 UcsIcs;

cs

2 cs cs

S

U

Ta chỉ có thể chọn tuỳ ý 2 đại lượng cơ sở, các đại lượng cơ sở còn lại tính theo (1.12)

Các thông số của chế độ và HTĐ được quy đổi về hệ đơn vị tương đối được tính như sau:

cs

1 q cs

t q cs

t q cs

t q

Z

Z Z I

I I U

U U S

S

Các đại lượng có chỉ số q là ở trong hệ đơn vị tương đối, các đại lượng có chỉ số t

là ở trong hệ đơn vị có tên hay là giá trị thực

Nếu HTĐ có nhiều cấp điện áp thì ngoài việc tính quy đổi về hệ đơn vị tương đối còn phải tính chuyển vị các thông số về cùng một cấp điện áp được chọn làm cơ sở tính toán:

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

=

n 2 1 cs

t qc

n 2 1 cs

t qc

k k k

1 I

I I

k k k U

U U

.

Ký hiệu c chỉ rằng đại lượng đã được tính chuyển vị, k1 knlà hệ số biến áp của các MBA nằm giữa mạch có giá trị cần chuyển vị và mạch có giá trị điện áp được chọn làm cơ sở

vị chuyển dược

số thông phía MBA của

áp iện

Đ

sở co làm chọn dược phía về MBA của

áp iện

Đ

= k

Đối với công suất thì không phải nhân với hệ số biến áp

Từ đây về sau nếu không cần phải phân biệt giữa các đại lượng có tên tương đối

và chuyển vị thì không cần thiết về các ký hiệu q và c nữa

Trong tính toán ổn định hệ đơn vị tương đối được mở rộng cho thời gian và tốc độ góc:

với tốc độ đồng bộ ω0 = 2π f0quay được một góc bằng 1 (rad) Từ đó

0 cs 0

cs

1 t 1

t

ω

=

→

=

và tq =ω0t1; khi f0 = 50 Hz , ω0 = 2 π f0 = 314thì tq =314tt(rad) (1.16) Trong hệ đơn vị tương đối thời gian còn được gọi là radian

- Đối với tốc độ góc: giá trị cơ sở được chọn là tốc độ đồng bộ ωodo đó:

314 f

2

t 0 t cs

t q

ω

= π

ω

= ω

ω

=

Khi ωt=ω0thì ωq=1

II Phương trình chuyển động tương đối của MF đồng bộ