Sa thải phụ tải tối ưu với sự hỗ trợ của bộ điều khiển phát động trong hệ thống điện

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit vi HVTH: NguynăĐìnhăωhính MC LC LỦălchăkhoaăhc i Liăcamăđoan ii Liăcmăt iii Tómătt iv Mcălc vi Danhăsáchăcácătăvitătt ix Danh sách các hình x Chng 1: TNG QUAN 1 1.1 TNG QUAN V LƾNHăVC NGHIÊN CU 1 1.2 CÁC KT QU NGHIÊN CU TRONGăVĨăNGOĨIăNC 2 1.2.1 Kt qu nghiên cu nc ngoài 2 1.2.2 Kt qu nghiên cu trongănc 10 1.2 MC TIÊU NGHIÊN CU CAăĐ TÀI 11 1.3 NHIM V VÀ GII HNăĐ TÀI 11 1.4ăPHNGăPHỄPăNGHIểNăωU 12 1.5 NI DUNG LUNăVĔN 12 Chng 2: C S LÝ THUYT 13 2.1 SA THI PH TI 13 2.1.1 Sa thi ph tiădi tần s 13 2.1.1.1 S ph thuc ph ti vào tần s 13 2.1.1.2 S ph thuc tần s vào cân bng công sut tác dng 14 2.1.1.3 Vai trò ca sa thi ph ti theo tần s 16 2.1.1.4 Các cách thc hin sa thi ph ti theo tần s 16 2.1.2 Sa thi ph tiădiăđin áp 19 2.2 GII HN CÔNG SUT PHN KHÁNG CA MÁY PHÁT 21 2.2.1ăMáyăPhátăĐng B Ba Pha 21 2.2.2ăĐc Tuyn Công Sut Máy Phát 22 Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit vii HVTH: NguynăĐìnhăωhính 2.2.3 B Gii Hn Quá Dòng Kích T 24 2.2.3.1 H Thng Kích T 24 2.2.3.2 B Gii Hn Quá Kích T 26 2.2.4 B Điu Tc 28 2.3ăĐIU KHIN D BÁO 29 2.3.1 Tng quan v mô hình d báo 29 2.3.2Mô hình h thng và mô hình phân b nhiu 35 2.3.2 HƠmămcătiêu 36 2.3.4ăĐiuăkinărƠngăbuc 38 2.3.5ăVnăđătiăuăhóa 40 2.3.6 Mô hình trong điu khin d báo 42 2.3.6.1 Mô hình vào ra (Input Output models) 42 2.3.6.2ăMôăhìnhăđápăngăbcăvƠămôăhìnhăđápăngăxungă(ImpulseăandăStepă response models) 44 2.3.6.3ăMôăhìnhăđaăthcă 46 2.3.6.4 Môăhìnhămă(FuzzyăModels) 46 Chng 3: SA THI PH TI TI U ÁP DNG MỌ HỊNH ĐIU KHIN D BÁO 49 3.1 SA THI PH TI TIăUăỄPăDNGăMÔăHỊNHăĐIU KHIN D BÁO 49 3.1.1 Mô hình ti 49 3.1.2 Các gii hnăđin áp 51 3.1.3 TiăuăhóaăMPω 51 3.1.4ăĐ nhy quỹ đo 53 3.2. NG DNGă MÔă HỊNHă ĐIU KHIN D ψỄOă Đ SA THI PH TI TRONG H THNGăĐIN 10 BUS 54 3.2.1ăSăđ h thngăđin 10 bus 54 3.2.2 Xây DngăMôăHìnhăĐiu Khin D Báo 55 3.2.2.1 Mô Hình Ti 55 3.2.2.2ăĐ NhyăĐin Áp Ti Các Bus 8 Và Bus 9 56 Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit viii HVTH: NguynăĐìnhăωhính 3.2.2.3ăPhngătrìnhătiăuăsaăthi ph ti 62 3.3 ĐIU KHINăĐNG MÁY PHÁT 63 Chng 4: MÔ PHNG SA THI PH TI TI U DỐNG MỌ HỊNH ĐIU KHIN D BÁO BNG MATLAB 64 4.1 MÔ PHNG H THNG KHI KHÔNG CÓ B ĐIU KHIN MPC 64 4.1.1ăSăđ mô phng 64 4.1.2 Kt qu mô phng khi không có b điu khin MPC 68 4.1.2.1ăTrng hp không có b gii hn kích t 68 4.1.2.2ăTrng hp có b gii hn kích t 70 4.2 MÔ PHNG H THNGăĐINăTRONGăTRNG HP CÓ B ĐIU KHIN MPC 73 4.2.1ăSăđ mô phng 73 4.2.2 Kt qu mô phng khi có b điu khin MPC 75 Chng 5: KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN Đ TÀI 79 5.1. KT LUN 79 5.2.ăHNG PHÁT TRIN CAăĐ TÀI 79 TÀI LIU THAM KHO 80 Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit ix HVTH: NguynăĐìnhăωhính DANH SÁCH CÁC T VIT TT DSA Dynamic Security Assessment PLL Phase Lock Loop LS Load Shedding AC Alternating Current UVLS Under Voltage Load Shedding MPC Model Predictive Control AVR Automatic Voltage Regulator UXL Under eXcitation Limiter OXL Over eXcitation Limiter GOV Governor HTKT Hăthngăkíchăt LP Linear programming QP Quadratic programming LTC Load Tap Changer IO direct Input Output models IIO Increment Input Output models Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit x HVTH: NguynăĐìnhăωhính DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Ginăđ phaăvectorăđin áp PLL ba pha. 3 Hình 1.2: Săđ điu khin bên trong ca khi PLL ba pha. 3 Hình 1.3: ωácăngng tần s đ la chn các h s sa thi ph ti (LS) vicăđiu khin sa thi ph ti và khôi phc ti t đngăđcăđ xut. 4 Hình 1.5: S la chn các pháp tuyn b ct (F) t các h s sa thi tiăđc chn. 4 Hình 1.6: Mngăđinăđnăginăđc dùngăđ kim tra kỹ thut sa thi tiădi tần s. . 5 Hình 1.7: Các kt qu mô phng. 6 Hình 1.8:Săđ h thng mtăđng dây. 8 Hình 1.9:Đápăngăđin áp. 9 Hình 1.10:Kt qu mô phng sa thi ti. 10 Hình 2.1: Phc hiăđin áp do s c h thng truyn ti. 20 Hình 2.2: Đng cong kh nĕngăphátăca máy phát. 23 Hình 2.3: Săđ khi h thng kích t. 24 Hình 2.4: Mô hình b gii hn quá kích t. 26 Hình 2.5: Dòngăđin kích t đcăđiu khin bi b gii hn quá kích t. 27 Hình 2.6: Đ th P-Q caămáyăphátăđi s điu chnh ca OXL. 28 Hình 2.7: 30 Hình 2.8: Thut toán 33 Hình 2.9: ωuătrúcăcăbnăcaăMPC 34 Hình 2.10: Mô hìnhătngăquátăbăđiuăkhinădăbáo 35 Hình 2.11: Chinălcăđiu khin RHC. 41 Hình 3.1: Đápăng MPC 49 Hình 3.2: Săđ h thngăđin 10 bus. 54 Hình 3.3: Săđ tngăđngăh thngăđin 10 bus. 55 Hình 4.1: Săđ mô phng h thngăđin không có b điu khin MPC. 64 Hình 4.2: Săđ mngăđin khu vc 1. 65 Hình 4.3: Săđ mngăđin khu vc 2. 66 Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit xi HVTH: NguynăĐìnhăωhính Hình 4.4: Săđ kt ni máy phát vi h thngăđin. 67 Hình 4.5: Săđ khi gii hn quá kích t. 67 Hình 4.6: Dòngăđin kích t ti máy phát 3 khi không có b gii hn dòng kích t. 69 Hình 4.7: Công sut phn kháng ti máy phát 3 khi không có b gii hn kích t. 69 Hình 4.8: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi không có gii hnădòngăđin kích t. 70 Hình 4.9: Dòngăđin kích t ti máy phát 3 khi có b gii hn dòng kích t. 71 Hình 4.10: Công sut phn kháng ti máy phát 3 khi có b gii hn kích t. 71 Hình 4.11: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi có gii hnădòngăđin kích t. 72 Hình 4.12: Săđ mô phng h thngăđin vi b điu khin MPC. 73 Hình 4.13: Săđ mô phng khu vc 2 khi có b điu khin MPC. 74 Hình 4.14: Khi MPC. 75 Hình 4.15: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi có b điu khin MPC. 76 Hình 4.16: Tín hiu sa thi ti ti bus 8 và bus 9. 76 Hình 4.17: Dòngăđin kích t khi có b điu khin MPC. 77 Hình 4.18: Tín hiu sa thi ph ti tiăbusă8ăvƠăbusă9ăkhiăthayăđiăđimăđtăđinăápăđầu cc máy phát 2 và 3. 77 Hình 4.19: Dòngăđin kích t khiăthayăđiăđimăđtăđinăápăđầu cc máy phát 2 và 3 78 Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit ωhngă1 1 HVTH: NguynăĐìnhăωhính ωhngă1: TNG QUAN 1.1 TNG QUAN V LĨNH VC NGHIÊN CU Đin áp và tần s là hai thông s quan trng nhăhngăđn vic duy trì năđnh trong h thngăđin.ăĐin áp và tần s ti tt c các thanh cái phiăđc duy trì trong gii hnăxácăđnh. Tần s ch yu b nhăhng bi công sut tác dng,ătrongăkhiăđin áp ch yu b nhăhng bi công sut phn kháng. Khi có nhiu lon xy ra làm mt cân bng gia công sut phát và nhu cầu ph ti, làm gim kh nĕngă phátăcaămáyăđin ca h thng. Ngoài ra, công sut phn kháng ca ph ti nhăhngăđnăbiênăđ đin áp ti các thanh cái. Khi h thngăđin không th đápăng nhu cầu công sut ca ph ti,ăđin áp và tần s tr nên mt năđnh. Nu nhu cầu công sut ca ph tiăcaoăhnăcôngăsut phát s dn ti suy gim tần s vƠăđin áp. Sa thi ph ti nhm cân bng công sut gia công sut phát ca máy phát vi nhu cầu công sut ph tiăđ khôi phcăđin áp và tần s đm bo chtălngăđinănĕng.ăTùy theo tng hoàn cnh c th, sa thi ph ti có th đ khôi phc tần s, hocăđin áp, hoc c tần s vƠăđin áp. Ngoài ra, sa thi ph tiăđc cònăđc dùngăđ bo v thit b nh:ă quá tiăđng dây, quá ti máy phát, quá ti máy binăáp… Ngày nay, các giiăphápăliăđinăthôngăminhăđc công nhn rngărƣiănhălƠătngă lai phát trin h thngăđin caăchúngăta.ăLiăđin phát trinătheoăhng này có th đápă ng c hai thách thc quan trong kinh t và an ninh trong khi vn duy trì mt cuc sng bn vng.ăĐ đtăđc mcătiêuănhăvy, các chinălcăđiu khin tiên tin cầnăđc phát trinăđ gii quyt các ri lon thông qua vic phòng nga,ăngĕnăchn và phc hi đc thc hin t đng[5]. S spăđ và bt năđnhăđinăápăthng có th kt hp vi mtăđin h thngăđin quy mô ln, và là mt trong nhng mi quan tâm an ninh chính cho các hotăđng h Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit ωhngă1 2 HVTH: NguynăĐìnhăωhính thngăđin. Vic quan sát cho thy rng, sau mt nhiu lonăbanăđầu, rt nhiu nhiu lon liênăquanăđn quá trình khôi phc ti chm chp và gii hn công sut phn kháng máy phát. Tcăđ tngăđi chm ca quá trình này có kh nĕngăcungăcpăđ thiăgianăđ thc hin các quytăđnh vn hành nhmăngĕnăchn s spăđ. Mc dù s spăđ đin áp sp xyăraăthng có th đc tránh khi biăđiu khin các ti thích hp, hình thcăđiu khin ti truyn thng (sa thi ph ti) thì không ph bin do kt qu lƠălƠmăgiánăđon khách hàng. Mt khác, gii hn công sut phn kháng đc thc thi khá bo th trong vn hành h thngăđin. Sử dng ttăhnăcôngăsut phn kháng d tr s cung cp cách hiu qu đ ngĕnăcn spăđ đin áp. Trong nhngănĕmăgầnăđơy,ăngƠnhăcôngănghipăđƣăbtăđầu áp dng công c đánhăgiáă anăninhăđng (DSA) trc tuyn, vi vic sử dngăcácămôăhìnhăđng rõ ràng và mô phng trong min thi gian. Th h mi caăliăđin thông minh s sử dng các cm bin tiên tin và các h thng truynăthôngăđ đoăvƠăgiámăsátămngăđin vi nhiuăthôngătinăhnă trong thi gian thc. Các công c và d liu thi gian thc cung cp nn móng tt cho vic hi nhp các ng dng hi nhpătngălai.ăDaăvƠoămôăhìnhănƠy,ăđiu khin trc tuyn có th đc tìm thy,ăđc phi hp và làm cho hp lý t nhiu ngunăvƠătácăđng lâu dài ca chúng ti các h thng. Đ nghiên cu gii thut sa thi ti, hc viên sử dng phần mm Matlab và Simulink ca hãng Mathwork, Inc, phần mm này có rt nhiu thun li riêng bit. Matlab cho phép sử dng ngôn ng cpăcaoănhălƠăω,ăω++.ăMatlabăcóăhƠngătrĕmăhƠmăxơyă dng sn và có th sử dng trong nhiuălƿnhăvc: toán hc, thng kê, vic xử lý và thu nhn nh, vic xử lý tín hiu, mô phng . . . Simulink là nn tng mà có nhiu hàm ging nhau trong Matlab và có nhiu tp khi chuẩnăchoăphépăngi dùng thc hin các nhim v nh:ăvƠo/ra,ăcácăphépătng, hin th,ăđng tín hiu, . . . 1.2 CÁC KT QU NGHIÊN CU TRONG VÀ NGOÀI NC 1.2.1 Kt qu nghiên cu nc ngoài Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit ωhngă1 3 HVTH: NguynăĐìnhăωhính Trong nhngănĕmăgầnăđơyăđƣăcóănhiu công trình nghiên cu v sa thi ph tiănh: 1.2.1.1Nghiên cu ca Atputharajah Arulampalam và Tapan Kumar Saha v ắFastăandă Adaptive under Frequency LoadShedding and Restoration Technique using Rate of ωhangeăofăFrequencyătoăPreventăψlackoutsẰă[4].ăψƠiăbáoănêuănênăcácăphngăphápăsaăthi ph ti theo tần s vƠăđ xut vic sử dngăvòngăkhóaăphaă(PLL)ăđ đoăxácăđnh tần s. Hình 1.1 trình bày ginăđ pha caăvectorăđinăápăPLLă3ăphaăvƠăhìnhă1.2ătrìnhăbƠyăsăđ khiăđiu khin bên trong ca vòng khóa pha PLL. Hình 1.1: Ginăđ phaăvectorăđin áp PLL ba pha. Hình 1.2: Săđ điu khin bên trong ca khi PLL ba pha. Trong bài báo này, kỹ thutăđcădùngăđ điu khin sa thi ti và khôi phcăđin áp đc trình bày trong hình 1.3 và 1.4. H s sa thi ph tiăđcăxácăđnhănhăsau:  2 =        2  1  =  2  1  2  1 (1.1) Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit ωhngă1 4 HVTH: NguynăĐìnhăωhính Hình 1.3: ωácăngng tần s đ la chn các h s sa thi ph ti (LS) vicăđiu khin sa thi ph ti và khôi phc ti t đngăđcăđ xut. Hình 1.5: S la chn các pháp tuyn b ct (F) t các h s sa thi tiăđc chn. [...]... m b o máy phát ho tăđ ng trong gi i h n nhi tăđ căxácăđ nhătr c [11] Trong các ho tă đ ng h th ngă đi n, các hi u ngă tíchă lũyă đ a trên công su t ngõ ra P, Q c a máy phát đ c trình bày trong hình 2.2, nóăth phát c aă máyă phát. ă Đ ngăđ c g iălƠăđ ngăđ c tính kh nĕngă ng 1 và 2 th hi n gi i h nă dòngă đi n t tr ngă vƠă dòngă đi n phần ng Trong v n hành h th ngă đi n truy n th ng, kh nĕngă phát côngă... t i sa th i Pcđ = Pt Trong đóăPt ng m i c p (pu) có th đ c phân b đ u theo các c p là ng /n t t c các c p fcđăđ ngĕnăch n tần (pu) là t ng ph t i cần sa th i s không gi m th păh năfd i Giá tr Pt ng trong sa th i Trong t ngătr bi u th c trên ch có Ủănghƿaăxácăđ nhăl ng h p m t công su t c th ,ăl m c s t tần s , còn m c s t tần s l iăt thái h th ng,ănghƿaălƠăl ωh ngă2 ngă ng v iăl ng ph t i sa th... i Vi c th c hi n sa th i ph t iăd th i t iăd ωh ngă2 iăđi năápăth ngăđ c th c hi n v i các relay sa iăđi n áp có trì hoãn th i gian 20 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính Lu năvĕnăth căsƿ GVHD: PGS.TS Nguy n Hoàng Vi t 2.2 GI I H N CÔNG SU T PH N KHÁNG C A MÁY PHÁT 2.2.1 Máy Phát Đ ng B Ba Pha Máy phát đi năđ ng b hayămáy phát đi n xoay chi u là thi t b bi năđ iăc ănĕngă thƠnhăđi nănĕng.ăMáy phát đi n xoay chi... ngăNghƿaăắNghiên c uăcácăph tr ngăpháp sa th i ph t iẰă ngăđ i h căS ăPh m Kỹ Thu t TP HCM 1.2 M C TIÊU NGHIÊN C U C A Đ TÀI nhă h  Nghiên c u, phân tích các y u t ngă đ n gi i h n phát công suât ph n kháng c a máy phát trong h th ngăđi n  Nghiên c u, xây d ng gi i thu t sa th i ph t i t iă uăsử d ngămôăhìnhăđi u khi n d báoăđ khôi ph căđi n áp trong h th ngăđi n  Mô ph ng gi i thu t sa th i ph t i t iă uă dùngă... aămáy phát đ Quáătrìnhăđ ng c trình bày trong [3] i s đi u ch nh c a OXL trên rõ ràng cho th y r ng h ng s gi i h n công su t ph n kháng c a máy phát là v năđ gi đ nhăchoăcácăđi u khi n s păđ đi n áp M tăkhác,ăđoădòngă đi n kích t cung c p m t cách t tăh năđ xácăđ nh gi i h n công su t ph n kháng máy phát trong khungăđi u khi năđ ng 2.2.4 B Đi u T c Nh ă trìnhă bƠyă trong hìnhă 2.6, khiă máyă phát ... i các c p Vi c sa th i theo m c tần s cóă uăđi mălƠăkhôngăđòiăh i chính xác cao trong tính toán tr ngă tháiă quáă đ , có th áp d ng ngay c khi thông tin v máyă phát vƠă đi u t c khôngăđầyăđ Nh căđi m c aăph s xu ngăd th păh năfd ngăpháp sa th i này là ph t i ch b tăđầuăđ c c t sau khi tần i ftrên, nên n uăđ d c tần s banăđầu r t l n thì tần s có th gi m xu ng i tr c khi ph t i k p sa th i l n (nh... c p thêm công su t ph n kháng h tr choăl ωh ngă2 ngă đangă đ c phát ra Các máy phát có nhi u kh nĕngă ho tă đ ng theo iăđi n 22 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính Lu năvĕnăth căsƿ GVHD: PGS.TS Nguy n Hoàng Vi t Hình 2.2: Đ ωácăđ ng cong kh nĕng phát c a máy phát ng cong kh nĕngătƿnhălƠăcácăthu cătínhămáy phát đ i gi đ nhăđi năápăđ nh m c Tuy nhiên trong su t quá trình s păđ đi n áp, vi c vi ph m các gi đ nh có... c aămáy phát đ c trình bày trong hình 2.6 Máy phát banăđầu ho tăđ ng t iăđi m 1 Theo sau nhi u lo n,ăđi m v năhƠnhăđ t nhiên thay đ i t iă đi mă 2ă vƠă doă đápă ng t i, công su t ph n kháng c a máy phát ti p t că tĕngă t i đi m 3 T i th iăđi m này, b gi i h n quá kích t đ đ c năđ nh gi i h n nhi t dài h n su t ph n kháng Q không còn 1 c kích ho tăvƠădòngăđi n kích t ăDoăđi năápăđầu c c máy phát gi... thành máy phát m t pha hay nhi u pha V i máy phát đi năđ ng b xoay chi u 3 pha, trên stator chúng ta b trí ba b dây qu n l ch v trí không gian 120o ωh ngă2 21 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính Lu năvĕnăth căsƿ GVHD: PGS.TS Nguy n Hoàng Vi t 2.2.2 Đặc Tuy n Công Su t Máy Phát Các máy phát là ngu n cung c p chính công su t th c và công su t ph n kháng trong h th ngăđi n Công su t ph n kháng r t quan tr ng trong h... ftrên ph i th păh nfnom đ tránh vi c c t t i khi m c s t tần s n m trong ph m vi mà các t máy có th t khôi ph c v fnom nh các b đi u t c  fd iph iăcaoăh năgiáătr l n nh t trong các m c tần s táchăl i gi t dùng c a các t máy trong h th ng Các c p tần s fcđ có th đ c phân b đ u trong ph m vi ftrên đ n fd iv i s c p là n = (ftrên - f d i)/fcđ Trong đóăfcđ (Hz)ălƠăđ l ch tần s gi a các c p fcđ Trên th c . hin sa thi ph ti theo tần s 16 2.1.2 Sa thi ph tiădiăđin áp 19 2.2 GII HN CÔNG SUT PHN KHÁNG CA MÁY PHÁT 21 2.2.1ăMáy Phát Đng B Ba Pha 21 2.2.2ăĐc Tuyn Công Sut Máy Phát. máy phát trong h thngăđin.  Nghiên cu, xây dng gii thut sa thi ph ti tiăuăsử dngămôăhìnhăđiu khin d báoăđ khôi phcăđin áp trong h thngăđin.  Mô phng gii thut sa thi. rngărƣiănhălƠătngă lai phát trin h thngăđin caăchúngăta.ăLiăđin phát trinătheoăhng này có th đápă ng c hai thách thc quan trong kinh t và an ninh trong khi vn duy trì mt