Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp trong hệ thống điện

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp trong hệ thống điện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------* --------- Đặng Hoài Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành: Thiế t bị mạ ng và nhà má y điệ n LUẬN VĂN THẠC SĨ: THIẾ T BỊ MẠ NG VÀ NHÀ MÁ Y ĐIỆ N NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Đăng Toản Thái Nguyên - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------* --------- Đặng Hoài Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành: Thiế t bị mạ ng và nhà má y điệ n LUẬN VĂN THẠC SĨ: THIẾ T BỊ MẠ NG VÀ NHÀ MÁ Y ĐIỆ N NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Đăng Toản Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Lời cam đoan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 1 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu. Trong luận văn có sử dụng các tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Thái Nguyên, ngày 24 tháng 8 năm 2010 Tác giả luận văn Đặng Hoài Nam Luận văn Thạc sĩ Lời cảm ơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 2 LỜI CẢM ƠN Tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Nguyễn Đăng Toản đã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ để tác giả hoàn thành luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, các cô Khoa sau đại học, Khoa điện và các bạn đồng nghiệp trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. Thái Nguyên, ngày 24 tháng 8 năm 2010 Tác giả luận văn Đặng Hoài Nam Luận văn Thạc sĩ Tóm tắt luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 3 TÓM TẮT LUẬN VĂN Hệ thống điện (HTĐ) đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia vì nó là một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất của nền kinh tế quốc dân. Do sự phát triển kinh tế và các áp lực về môi trường, sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, cũng như sự tăng nhanh nhu cầu phụ tải, sự thay đổi theo hướng thị trường hóa ngành điện lực làm cho HTĐ ngày càng trở lên rộng lớn về quy mô, phức tạp trong tính toán thiết kế, vận hành do đó mà HTĐ được vận hành rất gần với giới hạn về ổn định. Và đặc biệt là các HTĐ rất “nhạy cảm” với các sự cố có thể xảy ra. Theo kết quả nghiên cứu, HTĐ có thể bị sụp đổ là do sự mất ổn định điện áp trong hệ thống. Một số sự cố tan rã HTĐ gần đây trên thế giới với những hậu quả to lớn là những ví dụ sinh động cho luận điểm này. Chính vì vậy mà trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu về ổn định điện áp, phương pháp nghiên cứu và đặc biệt là phân tích các kết quả mô phỏng, các kinh nghiệm nhằm đưa ra biện pháp ngăn chặn sụp đổ điện áp. Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng các mô hình phụ tải, mô hình máy phát điện, mô hình bộ điều áp dưới tải, mô hình bộ giới hạn kích từ để phân tích cơ chế của quá trình sụp đổ điện áp dài hạn. Từ đó đưa ra rút ra những kinh nghiệm để đưa ra những phương pháp nhằm ngăn chặn sụp đổ điện áp trong hệ thống điện. Một trong những phương pháp được đưa ra thảo luận và cho kết quả tốt đó là sử dụng hệ thống rơle xa thải phụ tải theo điện áp thấp. Các nội dung chính của luận văn: Tính cấp thiết của đề tài được trình bày trong chương I của luận văn. Chương II của luận văn tóm tắt một số sự cố tan rã HTĐ điển hình trên thế giới trong một số năm gần đây. Trong đó, sự mất ổn điện áp là một trong những nguyên nhân chính. Các nguyên nhân chủ yếu dẫn đến các sự cố này, các định nghĩa, cũng như là phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp được trình bày cụ thể trong chương này. Chương III, giới thiệu về các mô hình phụ tải, mô hình máy phát điện, mô hình bộ điều áp dưới tải, mô hình bộ giới hạn kích từ và Luận văn Thạc sĩ Tóm tắt luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 4 các kết quả mô phỏng với HTĐ Bắc Âu được đưa ra phân tích.Và để ngăn chặn sụp đổ điện áp, biện pháp sử dụng hệ thống rơle xa thải phụ tải theo điện áp thấp được trình bày trong chương IV của luận văn. Chương V là các kết luận chủ yếu và các kiến nghị. Luận văn Thạc sĩ Mục lục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 5 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Tóm tắt luận văn 3 Mục lục 5 Danh mục các hình vẽ 9 Danh mục các bảng 12 Thuật ngữ viết tắt 13 Chương 1 Giới thiệu chung 15 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 15 1.2 Các nội dung chính của luận văn 17 1.2.1 Nghiên cứu các sự cố tan rã HTĐ liên quan đến vấn đề mất ổn định do mất ổn định điện áp 17 1.2.2 Tìm hiểu phương pháp nghiên cúu và biện pháp nâng cao ổn định điện áp 18 1.3 Cấu trúc của luận văn 18 1.4 Giới hạn của luận văn 19 Chương 2: Ổn định điện áp 20 2.1 Phân tích các sự cố tan rã hệ thống điện gần đây 20 2.1.1 Những sự cố tan rã hệ thống điện gần đây trên thế giới 20 2.1.2 Các nguyên nhân của sự cố tan ra hệ thống điện 33 2.1.3 Cơ chế xẩy ra sự cố tan rã hệ thống điện 35 2.1.4 Các dạng ổn định hệ thống điện: 38 2.2 Ổn định điện áp 38 2.2.1 Các định nghĩa về ổn địng điện áp 38 2.2.1.1 Định nghĩa ổn định điện áp 38 2.2.1.2 Sự mất ổn định và sụp đổ điện áp 40 2.2.1.3 An ninh điện áp 41 Luận văn Thạc sĩ Mục lục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ 6 2.2.2 Các kịnh bản sụp đổ điện áp 41 2.2.2.1 Kịch bản 1 41 2.2.2.2 Kịch bản 2 42 2.2.2.3 Kịch bản 3 42 2.2.2.4 Kịch bản 4 43 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp 43 2.2.3.1 Hướng tiếp cận dựa trên mô phỏng động 45 2.2.4 Phương pháp phòng ngừa và ngăn chặn sụp đổ điện áp 46 2.2.4.1 Điêù khiển khẩn cấp ULTC 47 2.2.4.2 Xa thải phụ tải 48 2.3 Các đề xuất ngăn chặn các sự cố tan rã hệ thống điện 49 2.4 Kết luận 52 Chương 3 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp trong hệ thống điện 53 3.1 Giới thiệu chung 53 3.2 Phần mềm mô phỏng hệ thống điện – PSS/E 54 3.2.1 Giới thiệu chung 54 3.2.2 Giới thiệu tổng quan về chương trình PSS/E 55 3.2.3 Các thủ tục cơ bản khi tính toán trào lưu công suất 58 3.2.3.1 Kiểm tra dữ liệu 58 3.2.3.2 Chỉnh sửa các số liệu 58 3.2.3.3 Quá trình tính toán với GAUSS-SEIDEL 58 3.2.3.4 Quá trình tính toán với NEWTON-RAPHSON 59 3.2.3.5 Báo cáo kết quả và in ấn 60 3.2.4 Tính toán tối ưu trào lưu công suất 60 3.2.4.1 Hàm mục tiêu 62 3.2.4.2 Các ràng buộc và các điều khiển 62 3.2.4.3 Độ nhạy 63 3.2.4.4 Các mô hình trong tính toán trào lưu công suất thông thường 64 3.2.4.5 Mô phỏng các đại lượng điều khiển trào lưu công suất 67 3.2.5 Tính toán mô phỏng quá trình quá độ, sự cố bằng PSS/E 71 [...]... qui trình tính toán mô phỏng sự cố 71 3.3 Mô phỏng động sự sụp đổ điện áp 75 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sụp đổ điện áp của hệ thống 75 điện “BPA” 3.3.1.1 Mô tả hệ thống điện “BPA” 75 3.3.1.2 Ảnh hưởng của các loại phụ tải khác nhau 77 3.3.1.3 Ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải (ULTC) đến sự sụp đổ 81 điện áp 3.3.1.4 Ảnh hưởng của bộ giới hạn kích từ (OEL) và ULTC đến sụp đổ điện áp 84 3.3.1.5 Ảnh. .. tắt một số sự cố tan rã HTĐ điển hình trên thế giới trong một số năm gần đây Trong đó, sự mất ổn định do sụp đổ điện áp là một trong những nguyên nhân chính Các nguyên nhân chủ yếu dẫn đến các sự cố này, các định nghĩa, cũng như là phương pháp nghiên cứu quá trình mất ổn định điện áp cũng được trình bày trong chương này Chương 3, giới thiệu việc dùng PSS/E để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình. .. luận chủ yếu và các kiến nghị 1.4 GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN: Có rất nhiều phương pháp nghiên cứu về sự sụp đổ điện áp, trong bản luận văn chỉ thảo luận phương pháp dùng mô phỏng động để nghiên cứu, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp cho 2 hệ thống điện điển hình Các thông số của HTĐ được cho trước trong các tài liệu tham khảo Đặc biệt là bản luận văn không tiến hành xa thải tối ưu... định điện áp Trong luận văn này, chúng tôi dùng phương pháp mô phỏng động bằng PSS/E để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp và đề xuất một cách thức xa thải phụ tải theo điện áp thấp Kết quả được tiến hành với hai hệ thống điện của Carson Taylor và hệ thống điện Bắc Âu 1.3 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN: Bản luận văn được trình bày như sau: Tính cấp thiết của đề tài được trình bày trong. .. phƣơng pháp nghiên cứu và biện pháp nâng cao ổn định điện áp: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Học viên: Đặng Hoài Nam http://www.lrc-tnu.edu.vn Lớp: K11 TBM&NMĐ Luận văn Thạc sĩ 18 Chƣơng 1 Sự cố sụp đổ điện áp đã được xem như là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến một số sự cố tan rã HTĐ gần đây Khi phân tích sự cố này, có nhiều yếu tố ảnh hưởng quá trình sụp đổ điện áp như:... nghiên cứu về ổn định điện áp Trong luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định điện áp trong HTĐ, cơ chế xảy ra sự cố, nguyên nhân cũng như dùng một biện pháp xa thải phụ tải theo điện áp thấp để nâng cao ổn định điện áp trong HTĐ 1.2 CÁC NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN: 1.2.1 Nghiên cứu các sự cố tan rã HTĐ liên quan đến vấn đề mất ổn định do mất ổn định điện áp: Sự... định Hệ thống điện 38 Hình vẽ 2-11: Sụp đổ điện áp trong sự cố tan rã HTĐ ở Mỹ 14/08/2003 [14] 41 Hình vẽ 2-12: Các phương pháp nghiên cứu sụp đổ điện áp 45 Chương 3 Hình vẽ 3-1: Sơ đồ khối của chương trình PSS/E 57 Hình vẽ 3-2: Sơ đồ hệ thống điện BPA 75 Hình vẽ 3-3: Mô hình tải động phức hợp (loại LOAD) 80 Hình vẽ 3-4: Điện áp ở nút 11 trong các trường hợp A,B, và C 80 Hình vẽ 3-5: Điện áp ở nút 11 trong. .. về ổn định điện áp là một nhu cầu cấp thiết đối với HTĐ nói chung và HTĐ Việt Nam nói riêng Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu và mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Việc nghiên cứu thành công luận văn sẽ giúp ích cho ngành điện lực, trong tính toán thiết kế, vận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Học viên: Đặng Hoài Nam http://www.lrc-tnu.edu.vn... phút 20 giây, điện áp trên một số nút của một số nhà máy điện đã giảm xuống 0.82pu Vào lúc 4phút 30 giây, hai máy phát khác bị cắt ra bởi rơle tổng trở, dẫn đến sự sụp đổ điện áp do mất ổn định điện áp trong khoảng trung và dài hạn [1], [2], [3]  Sự cố tan rã hệ thống điện ngày 27/12/1983 tại Thụy Điển: Việc hư hỏng một bộ dao cách ly và sự cố ở một trạm biến áp ở phía tây của Stockholm dẫn đến việc ngắt... điện áp giảm xuống trong khoảng từ 8h5-8h10, các nhân viên vận hành đã khóa bộ tự động điều áp dưới tải của các MBA trên lưới cao áp (EHV/HV) Trong khoảng từ 8h20, thì điện áp của các nút trên lưới truyền tải (400kV) đã giảm xuống trong khoảng từ 342kV-374kV Trong khi đó một số đường dây đã bị cắt ra do bảo vệ quá dòng, càng làm điện áp bị giảm thấp thêm nữa, và sảy ra sụp đổ điện áp sau đó Trong quá