CHƯƠNG 7 GIẢI TÍCH hệ THỐNG điện (NETWORK MATICES)

Chương VII GiẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN (NETWORK MATICES) HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ ĐƠN VỊ CƠ BẢN (PER UNIT) (Hệ đơn vị tương đối)  Hệ thống điện có nhiều đại lượng với các mức giá trị khác nhau  Mức điện áp, góc lệch pha actual quantity quantity in per unit = base value of quantity Ví dụ 1  Có biểu thức sau V = ZI  Biểu thức của đại lượng cơ bản VB = Z B I B  Biểu thức biểu diễn đại lượng đơn vị cơ bản V Z I = or V p.u = Z p.u I p.u VB Z B I B TS. Trần Trung Tính 4 Ví dụ 2 Cho VB = 100, ZB = 0.01 Hãy xác định IB, Vp.u, Zp.u, Ip.u và I Giải VB V 100 4 V p.u = = =1 IB = = 10 VB 100 ZB Z 0.01 + j 0.01 Z p .u = = = 1 + j1 ZB 0.01 I p.u = V p.u Z p.u 1 0 = = 0,707∠ − 45 1 + j1 I = I p.u I B = (0,707∠ − 450 )10 4 = 7070∠ − 450 TS. Trần Trung Tính 5 Tương tự S = VI ∗ S B = VB I B ∗ p .u p .u S p.u = V I Mở rộng S p.u = Pp.u + Q p.u Q p.u Q = SB Pp.u P = SB Tổng trở Z p.u = R p.u + jX p.u R p.u R = ZB X p.u X = ZB IB 1 YB = = VB Z B TS. Trần Trung Tính 6 ĐẶT VẤN ĐỀ CỦA MA TRẬN TỔNG DẪN Trong chương này mô tả hai đặc điểm quan trọng trong hệ thống điện, cung cấp mối quan hệ ảnh hưởng đến hoạt động của những điện áp, dòng điện nút Tổng dẫn nút (Ybus): sẽ ứng dụng rất phổ biến trong giải bài tóan tính xác lập của hệ thống và phân tích những trạng thái thực tế hệ thống Tổng trở nút (Zbus): được sử dụng chủ yếu trong việc phân tích hư hỏng (tính tóan ngắn mạch) của hệ thống. TS. Trần Trung Tính 7 Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) của hệ thống điện (YBus) I2 Bus 2 Z12 Z 23 Bus 1 Bus 3 I3 Z13 I1 I2 Series impedance Bus 2 Z12 y12 2 Bus 1 I1 y23 2 Z 23 Bus 3 y12 2 y13 2 Z13 Shunt capacitance y 23 2 y13 2 I3 I2 V2 Bus 2 I 23 I 21 I 22 y12 Bus 1 I1 V1 I11 I12 y23 y y = 23 + 21 2 2 I13 y 22 y13 y12 y13 y11 = + 2 2 TS. Trần Trung Tính I 32 Bus 3 I3 I 31 I 33 V3 y33 y31 y32 = + 2 2 9 I2 V2 Bus 2 I 23 I 21 I 22 y12 Bus 1 I1 V1 I11 KCL I12 I13 y11 = y23 y y y 22 = 23 + 21 2 2 y13 y12 y13 + 2 2 I 32 Bus 3 I3 I 31 I 33 V3 y33 = y31 y32 + 2 2 I1 = I11 + I12 + I13 = y11V1 + y12 (V1 − V2 ) + y13 (V1 − V3 ) I 2 = I 22 + I 21 + I 23 = y22V2 + y 21 (V2 − V1 ) + y23 (V3 − V2 ) I 3 = I 33 + I 32 + I 31 = y33V3 + y32 (V3 − V2 ) + y31 (V3 − V1 ) I1 = ( y11 + y12 + y13 )V1 − y12V2 − y13V3 I 2 = − y 21V1 + ( y 21 + y 22 + y 23 )V2 − y 23V3 I 3 = − y31V1 − y32V2 + ( y31 + y32 + y33 )V3 TS. Trần Trung Tính 10 − y12 − y13  I1  ( y11 + y12 + y13 )  V1  I  =   V  − y ( y + y + y ) − y 21 21 22 23 23  2   2   I 3   − y31 − y32 ( y31 + y32 + y33 ) V3   I1  Y11 Y12 Y13  V1   I  = Y    Y Y V 2 21 22 23     2   I 3  Y31 Y32 Y33  V3  I =  Ybus  V TS. Trần Trung Tính 11 NÚT TỔNG QUÁT I # i V # i y i1 Bus # i1 Bus # i y Bus # i2 i2 y i... y ik Bus # i... Bus # ik 1.Ybus là ma trận đối xứng 2.Yii là đường chéo chính của ma trận tổng dẫn nút, có giá trị bằng tổng điện dẫn từng phần của tất cả các thành phần liên kết tại nút thứ i. 3. Yij là những thành phần không nằm trên đường chéo chính của ma trận tổng dẫn nút, có giá trị bằng với điện dẫn thành phần liên kết giữa nút thứ i và nút thứ j nhưng ngược nhau về dấu. Nếu giữa nút thứ i và nút thứ j có hai thành phần liên kết song song thì nên tính điện dẫn tương đương trước khi xác định tổng dẫn nút. Ví dụ 3: Mô hình π của đường dây p Ip z + Vp Iq yshunt 2 q + yshunt 2 Vq - -  1   V   I p   1 + yshunt  −   p    z   2  z     = 1  1 yshunt   −  +  Iq  Vq       2    z z TS. Trần Trung Tính 13 Ví dụ 4: Mô hình MBA (giả định bỏ qua dung dẫn) jx Ip p q Iq + Vq Vp + - - 1  I p     jx =    1  I q  −    jx 1  V  −  p jx     1  Vq  jx    TS. Trần Trung Tính 14 Ví dụ 5: 5 4 2 1 T1 T2 3 Tứ nút # Đến nút # R [p.u.] X [p.u.] B [p.u.] 1 2 0,004 0,0533 0 2 3 0,02 0,25 0,22 3 4 0,02 0,25 0,22 2 4 0,01 0,15 0,11 4 5 0,006 0,08 0 Xác định ma trận tổng dẫn Ybus cho hệ thống điện này TS. Trần Trung Tính 15 Ma trận tổng trở thanh cái (nút) của hệ thống điện (ZBus) Cách 1 Z bus 1 = Ybus Cách 2 Phương pháp lắp dần tương đương Cách 3 Đo thực tế Ví dụ 6 Tìm tổng trở của hệ thống điệnnhư hình vẽ 1. Nghịch đảo ma trận tổng dẫn 2. Phương pháp lắp dần tương đương TS. Trần Trung Tính 17 Ma Trận Liên Lạc Nút - Nhánh 5 4 2 1 T1 T2 3  1 −1 0 0 0  line12 1 − 1 − 1 3 − 1 − 1 0  line23 0 1   B =  0 − 1 2 − 1 0  C = line24 0 1   line34 0 0  0 − 1 − 1 3 − 1 line45 0 0  0 0 0 − 1 1  TS. Trần Trung Tính 0 0 0 − 1 0 0  0 −1 0   1 −1 0  0 1 − 1 18 Bài tập 1 Cho hệ thống điện được cung cấp điện từ một máy phát với emf bằng p.u và một tổng trở tại nút 1 là p.u, trong khi một động cơ với điện áp cung cấp là p.u và có tổng trở là p.u được đặt tại nút 5. Biến đổi những nguồn điện áp này dành riêng những dòng điện đưa vào. Bỏ qua những điện trở như trong ví dụ trước. Viết những công thức tính điện dẫn tại những nút của hệ thống I s1 5 4 2 1 T1 T2 ys1 ys 5 I s5 3 TS. Trần Trung Tính 19 Bài tập 2 1. Tính ma trận Ybus 2. Tính ma trận Zbus 3. Tính ma trận B 4. Tính ma trận C TS. Trần Trung Tính 20 [...]... 1 18 Bài tập 1 Cho hệ thống điện được cung cấp điện từ một máy phát với emf bằng p.u và một tổng trở tại nút 1 là p.u, trong khi một động cơ với điện áp cung cấp là p.u và có tổng trở là p.u được đặt tại nút 5 Biến đổi những nguồn điện áp này dành riêng những dòng điện đưa vào Bỏ qua những điện trở như trong ví dụ trước Viết những công thức tính điện dẫn tại những nút của hệ thống I s1 5 4 2 1 T1... 0,006 0,08 0 Xác định ma trận tổng dẫn Ybus cho hệ thống điện này TS Trần Trung Tính 15 Ma trận tổng trở thanh cái (nút) của hệ thống điện (ZBus) Cách 1 Z bus 1 = Ybus Cách 2 Phương pháp lắp dần tương đương Cách 3 Đo thực tế Ví dụ 6 Tìm tổng trở của hệ thống điệnnhư hình vẽ 1 Nghịch đảo ma trận tổng dẫn 2 Phương pháp lắp dần tương đương TS Trần Trung Tính 17 Ma Trận Liên Lạc Nút - Nhánh 5 4 2 1 T1 T2... tổng dẫn nút, có giá trị bằng tổng điện dẫn từng phần của tất cả các thành phần liên kết tại nút thứ i 3 Yij là những thành phần không nằm trên đường chéo chính của ma trận tổng dẫn nút, có giá trị bằng với điện dẫn thành phần liên kết giữa nút thứ i và nút thứ j nhưng ngược nhau về dấu Nếu giữa nút thứ i và nút thứ j có hai thành phần liên kết song song thì nên tính điện dẫn tương đương trước khi xác ... Trong chương mô tả hai đặc điểm quan trọng hệ thống điện, cung cấp mối quan hệ ảnh hưởng đến hoạt động điện áp, dòng điện nút Tổng dẫn nút (Ybus): ứng dụng phổ biến giải tóan tính xác lập hệ thống. ..HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ ĐƠN VỊ CƠ BẢN (PER UNIT) (Hệ đơn vị tương đối)  Hệ thống điện có nhiều đại lượng với mức giá trị khác  Mức điện áp, góc lệch pha actual quantity... Ybus cho hệ thống điện TS Trần Trung Tính 15 Ma trận tổng trở (nút) hệ thống điện (ZBus) Cách Z bus = Ybus Cách Phương pháp lắp dần tương đương Cách Đo thực tế Ví dụ Tìm tổng trở hệ thống điệnnhư