NGUYỄN TRUNG THĂNG CHƯƠNG V: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐiỆN MÔN HỌC: LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI MÃ MÔN: 401018... Mở đầu- Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quy ho
Trang 1TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG ViỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
TH: GV NGUYỄN TRUNG THĂNG
CHƯƠNG V:
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐiỆN
MÔN HỌC: LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI
MÃ MÔN: 401018
Trang 2Chương 5:
Phân bố công suất trong hệ thống điện
5.1 Mở đầu
5.2 Ma trận Ybus, Zbus
5.3 Định nghĩa bài toán phân bố công suất
5.4 Phân loại các điểm nút trong hệ thống điện
5.5 Các phương trình cơ bản
5.6 Phân bố công suất dùng Ybus và phép lặp Gauss-Seidel
5.7 Phân bố công suất bằng phép lặp Newton-Raphson
5.8 Phương pháp phân lập nhanh (fast decouple)
Trang 31 Mở đầu
- Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quy hoach, thiết
kế phát triển hệ thống trong tương lai nhằm xác định chế độ vận hành tốt nhất của hệ thống hiện hữu
- Trong chương này sẽ đưa ra các mô hình toán học của mạng
điện, các phương pháp toán số chọn lọc và các phương pháp phân bố công suất
Trang 45.2 Ma trận Ybus, Zbus
Hình (a) : sơ đồ đơn tuyến
3
1
Nguồn, tải (a)
2
4
1
U&
3
U& U& 4
2
U&
1
I&
2
(b)
1
4 3
+
-+
+ +
-Dòng điện vào nút
Điệ
n
áp nút
12
y
2
U&
13 y
10 y
1
U&
1
40
y U&4
20 y
30
y
3
U&
23
y
24 y
34 y
CHO HỆ THỐNG 4 NÚT
hình (b): sơ đồ thay thế
Trang 5Phương trình dòng điện:
[I]=[Y].[U]
Ma trận trên có thể viết lại dưới dạng:
11 12 13 14
21 22 23 24
31 32 33 34
41 42 43 44
.
Trang 611 10 12 13
Y = y + y + y
22 20 12 23 24
Y = y + y + y + y
33 30 13 23 34
Y = y + + y y + y
44 40 24 34
Y = y + y + y
12 21 12
Y = Y = − y
13 31 13
Y = Y = − y
14 41 14
Y = Y = − y = 0
Y = Y = −y
24 42 24
Y = Y = − y
34 43 34
Y = Y = − y
Trong đó:
ii
Y
Mỗi phần tử (i=1, 2, 3, 4) trên đường chéo chính của ma trận gọi là tổng dẫn nút đầu vào của nút i
ii
Y
Mỗi phần tử (i=1, 2, 3, 4) trên đường chéo chính của ma trận gọi là tổng dẫn nút đầu vào của nút i
5.2 Ma trận Ybus, Zbus
Các phần tử trong ma trận được tính như sau:
Trang 75.3 Định nghĩa bài toán phân bố công suất
Khảo sát phân bố công suất thường áp dụng cho hệ thống ba pha cân bằng
Khảo sát phân bố công suất đòi hỏi có tổng trở đường dây và máy biến áp, đầu phân áp của máy biến áp, điện dung đường dây, số liệu công suất của nguồn và phụ tải.
Cơ sở lý thuyết của bài toán phân bố công suất dựa trên hai định luật Kirchoff về dòng điện tại nút và điện thế mạch vòng.
Mục đích:
phục vụ cho thiết kế và vận hành hệ thống điện,
khảo sát hệ thống ở chế độ trước và sau sự cố,
điều chỉnh điện áp và công suất, vận hành kinh tế hệ thống điện…
Trang 8 Thanh cái cân bằng:
Là thanh cái máy phát điện đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi của phụ tải
Đối với thanh cái cân bằng, cho trước giá trị điện áp U và góc pha chọn làm chuẩn
0
,
5.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện
Cho biết trước công suất thực P mà máy phát ra và điện U của thanh cái đó Thanh cái máy phát còn gọi là thanh cái P,U
0
,
Trang 95.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện
Cho biết công suất P và Q của phụ tải yêu cầu Thanh cái phụ
tải còn gọi là cái P, Q
Dòng công suất ở các thanh cái được quy ước theo chiều đi vào
thanh cái
( P Qpt, pt )
−
Nếu không có máy phát hay phụ tải ở một nút nào đó thì coi nút
đó như nút phụ tải với P = Q = 0
Trang 105.5 Các phương trình cơ bản
.
2 2
1 1
.
n Kn K
Y
1 PT điểm nút cho nút k:
=
U Y
Pt tổng quát
.
I
Với:
: Là dòng điện điểm nút
: Là tổng dẫn thanh cái
TC
Y
Theo quy ước chiều dòng điện vào nút là (+) ra nút là (-)
Trang 115.5 Các phương trình cơ bản
2
2 1
1
.
n Kn K
K
2 Phương trình điện áp mạch vòng.
Phương trình tổng quát:
Ma trận tổng quát:
=
2
1
2 22
21
1 12
11
.
2
1
K
K
I
I Z
Z Z
Z Z
Z E
E
Trang 12.
.
K K K
K K
K Y U
U
jQ
P
K
K jQ
-Trường hợp tổng quát đối với thanh cái K trong n thanh cái (không kể thanh cái cân bằng).
- Chẳng hạn K là nút phụ tải, công suất đưa vào thanh cái
K là: ( )
- Dòng
- Yk là dung dẫn của đường dây tập trung ờ thanh cái hoặc
ở tụ điện của thanh cái K.
5.5 Các phương trình cơ bản
Trang 13K K
3.Phương trình công suất nút:
Với phương trình nút đã tính ở trên:
Có thể tính công suất đi vào nút K từ phương trình:
2
2 1
1
.
n Kn K
K
5.5 Các phương trình cơ bản
Trang 145.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
Thuật toán lặp Gauss-Seidel gồm các bước
−
− +
=
•
•
∑ i i
i
i i
n i
i
U
jQ P
z U
U
* ) 0 ( 1
1
) 1 ( 1
) 0 ( )
0 ( 2
) 0 (
1 ,U , ,U n
1) Giả thiết các điện áp ban đầu
) 1 ( 1
•
U
) 1
(
1
•
U
3) Thay giá trị vào trở lại phương trình trên để tính lại
(coi như một bước phụ, bước này không bắt buộc)
) 1 ( 1
•
U
2) Tính theo các điện áp giả thiết ban đầu
Trang 154) Tính trong đó sử dụng vừa tính được ở bước 3.U• (21)
) 1 ( 1
•
U
Tương tự tính
) 1 ( )
1 (
3 , ,U n
U• •
5) Lặp lại các bước từ 2 đến 4, luôn luôn dùng các kết quả
điện áp vừa tính được
Tiếp tục quá trình tính lặp này cho đến khi sai số giữa hai
lần lặp đạt độ chính xác ε cho trước Bài toán khi đó
được xem như hội tụ
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
Thuật toán lặp Gauss-Seidel gồm các bước
Trang 16
−
−
−
− +
=
≠
=
•
•
•
•
•
i
i i
n
k i i
ki chuân
k kk
k k
k k
U
jQ
P Z
U
U Z
U U
U y jQ
P
1
*
*
−
−
−
− +
=
≠
=
•
•
•
i
i i
n
k i i
ki chuân
k kk k
kk
k k
U
jQ
P Z
U y
Z
U Z
U jQ
P
1
*
1
Như
vậy:
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
Trang 175.7 Phân bố công suất bằng Newton - Raphson
Các thông số điện áp ban đầu còn thiếu được yêu cầu
Bước 3: Nếu tiêu chuẩn hội tụ không thỏa mãn, ước lượng các phần tử của ma trận Jacobean.
Bước 4: hiệu chỉnh biên độ điện áp và góc pha.
Bước 5: Cập nhật giá trị biên độ điện áp và góc pha bằng cách cộng các giá trị sai
số và các giá trị trước đó và quay trở lại bước 2.