ổn định nhiễu loạn nhỏ trong hệ thống điện

3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Chương ỔN ĐỊNH VỚI NHIỄU LOẠN NHỎ (Small Signal Stabiliy - Ổn định với kích động nhỏ) 10/16/2015 Nguyễn Đăng Toản Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.1 Khái niệm chung  Định nghĩa IEEE/CIGRÉ 2004:  Ổn định với nhiễu loạn nhỏ (SSS): Là khả HTĐ (Với nhiều mpđ đồng nối với nhau) giữ đồng hóa sau trải qua kích động nhỏ  Kích động nhỏ phải thỏa mãn đk: tuyến tính hóa phương trình biểu diễn hệ thống điện Tính chất ổn định Thiếu mô men cản n/nhân Kích động nhỏ HTĐ Dao động Hệ phương trình tuyến tính x  A.x  B.u y  C.x  D.u I Giá trị riêng ma trận A 3 1 4 2 R det(s.I  A)  *1 *3 ổn định Phương pháp nghiên cứu 10/16/2015 Nguyễn Đăng Toản không ổn định Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.1 Khái niệm chung Tính chất ổn định I 3 1 4 2 *1 R *3 ổn định không ổn định 10/16/2015 Nguyễn Đăng Toản Khoảng thời gian diễn Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Quá điện áp sét Quá điện áp đóng/cắt đ/d Cộng hưởng tần số thấp Ổn định độ/dao động bé Chế độ động dài hạn Điều chỉnh đ/d liên lạc Điều chỉnh tải ngày 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 0.1 102 10 103 104 105 106 107 Khoảng thời gian (giây: s) 1s , tần số 50Hz 10/16/2015 Khoảng chu kỳ 1s phút Nguyễn Đăng Toản ngày 3.2 Phương trình chuyển động MPĐ  Ở điều kiện làm việc bt     Vị trí tương đối trục rô to trục gốc stato cố định () Góc hai trục gọi góc công suất Đối với bất cố nào, rô to tăng tốc giảm tốc tương ứng với lực từ động chuyển động đồng khe hở sinh chuyển động tương đối Phương trình mô tả dịch chuyển tương đối gọi phương trình chuyển động rô to (swing equation)    Nếu sau khoảng thời gian dao động, rô to trở lại tốc độ đồng MPĐ trì ổn đinh Nếu kích động không làm thay đổi lượng công suất roto trở lại trạng thái ban đầu Ngược lại kích động tạo thay đổi công suất tải MPĐ rô to vận hành góc công suất 10/16/2015 Nguyễn Đăng Toản Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.2 Phương trình chuyển động MPĐ  Xét MPĐ, có mô men điện là: Te , chạy với tốc độ đồng sm, bỏ qua tổn thất, chế độ xác lập thì:    Ta=Tm-Te  (3-2) Gọi J mômen quán tính MPĐ, bỏ qua ma sát ảnh hưởng cuộn cản ta có: 10/16/2015 d 2 m  Ta  Tm  Te (3 - 3) dt đó:  (3-1) Khi có kích động dẫn đến tăng tốc (khi Tm>Te) giảm tốc(Tm sử dụng phương pháp tuyến tính hóa phương trình đặc tính xung quanh điểm làm việc ban đầu Bỏ qua tác động thiết bị điều chỉnh tự động điều chỉnh điện áp, điều tốc tua bin … 11 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Xem xét HTĐ gồm MPĐ cực ẩn nối với góp vô lớn Phương trình chuyển động H d 2  Pm  Pe  Pm  Pmax sin (3 - 23) f dt  G V Phương trình chuyển động p/t vi phân góc công suất Tuy nhiên nhiễu loạn nhỏ pt tuyến tính hóa với sai số cho phép      (3 - 24)  Thay vào (3-23) H d      Pm  Pmax sin     f dt 10/16/2015 12 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Khai triển ta có H d 0 H d    Pm  Pmax sin cos   cos  0sin f dt f dt  Vì  nhỏ, nên cos 1, sin    nên H d 2 H d    Pm  Pmax sin  Pmax (cos  ) f dt f dt  Vì chế độ làm việc ban đầu : H d 20  Pm  Pmax sin f dt 13 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Do phương trình tuyến tính tăng góc công suất trở thành H d   Pmax (cos  )  (3 - 25) f dt  Đại lượng Pmaxcos0 độ dốc đường đặc tính Góc-công suất điểm 0 gọi hệ số đồng hóa Hệ số đóng vai trò quan trọng việc xác định ổn định Ps  dP  Pmax cos  d 0 10/16/2015 (3 - 26) 14 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Thay vào ta có H d   Ps   (3 - 27) f dt d  f   Ps  dt H   s   f H Ps Nghiệm phương trình vi phân bậc hai phụ thuộc vào nghiệm phương trình đặc tính f Ps (3 - 28) H Khi Ps ổn định s2    15 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyếnI tính hóa   Khi Ps >0, ta có hai nghiệm nằm trục tung đáp ứng dao động không tắt HTĐ có giới hạn ổn định với tần số dao động tự nhiên f0 Ps (3- 29) H Từ đường đặc tính công suất thấy Ps >0 00, dao động tắt dần 17 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Nếu xét đến hệ số cản thì: H d  d D  Ps   (3 - 31) f dt dt    Viết dạng hệ phương trình vi phân bậc (3 - 34) Phương trình đặc tính (tt Laplace s  2n s  2 n  (3 - 35) hay d  f d f  D  Ps   (3 - 32) dt H dt H  D f HPs    D f d  d s1,  n  jn -         (3 33) n n dt dt  n  jd d  d     n   2n dt dt  Với d tần số cản  đó: n tần số dao động tự nhiên (3-29)  định nghĩa hệ số cản (vô hướng) 10/16/2015 1 HPs Ở chế độ l/v nghiệm p/t đặc tính d   n -  (3 - 36) (3 - 37) 18 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Viết dạng biến trạng thái:  * Với A ma trận đồng nhất, hai biến trạng thái x1 x2, định nghĩa ma trận đầu x1   x     1 y 0 hay y  C.x x  x x  2 n x1  2n x  Viết dạng ma trận: 0  x  (3 - 41) 1 x  (3 - 42)   x1   x1    (3 38) x     2  x  n  Lấy biến đổi Laplace ta có n    2  hay sX (s)  X(0)  AX(s) x  A.x (3 - 39) hay (3 - 43)  Với   A  (3 - 40) X(s)  (sI  A) 1 X(0)     n n  19 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa   Trong đó: 1   s s.I  A    (3- 44)  n s  2n  Ta có:  ( s )          0 s  2n  s  2n s   n  n   ( s )   s  2 n s   n Thay (sI-A)-1 ta có:  s  2n 1  2 s  n X ( s)  2 s  2n s   n   Lấy biến đổi ngược Laplace    1-  e -n t sin(d t  ) (3 - 45) Khi roto bị kích động n  -n t e sin(d t ) (3 - 46) thay đổi: 0, x1(0)=0,    1-  , x2(0)=0=0 10/16/2015 20 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ: Trường hợp   0   1-   0,2585  e -nt sin(d t   ) (3 - 48) 0,174 - 0,32755 e 0,32755.9, 65.t sin 9,118t  1,236   0,2585  0,184e 3,16.t sin 9,118t  1,236 ( rad) f  n  - t  f0  e sin(d t ) 2 2 -   50 - n 9,65.0,174 3,16.t e sin 9,118t  2.3,14 - 0,327552  50 - 0,283e 3,16.t sin 9,118t  ( Hz ) 27 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa E = 1.29, V= 1.0; H= 3.5; X=0.6; Pm=0.55; D=0.141; f0 = 50; Pmax = E*V/X, d0 = asin(Pm/Pmax) % Max power Ps = Pmax*cos(d0) % Synchronizing power coefficient wn = sqrt(pi*f0/H*Ps) % Undamped frequency of oscillation z = D/2*sqrt(pi*f0/(H*Ps)) % Damping ratio wd = wn*sqrt(1-z^2), fd = wd/(2*pi) %Damped frequency oscill tau = 1/(z*wn) % Time constant th = acos(z) % Phase angle theta Dd0 = 10*pi/180; % Initial angle in radian t = 0:.01:2; Dd = Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t + th); d = (d0+Dd)*180/pi; % Load angle in degree Dw = -wn*Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t); f = f0 + Dw/(2*pi); % Frequency in Hz figure(1), subplot(2,1,1), plot(t, d), grid xlabel('t, sec'), ylabel('Delta, degree') subplot(2,1,2), plot(t,f), grid; xlabel('t, sec'), ylabel('f, Hz') 10/16/2015 28 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa Ta thường giả sử kích động tự đi, Mặc dù ta xét có thay đổi nhỏ công suất Giả sử công suất đầu vào bị thay đổi lượng P Lúc phương trình đặc tính trở thành  H d  d D  Ps   P (3 - 53) f dt dt  Viết dạng phương trình vi phân bậc 2: d  d  2 n  2 n   u (3 - 55) dt dt   d  f d f f   D  Ps   P (3 - 54) dt H dt H H Trong f u  P (3 - 56) H Và n tần số dao động tự nhiên (3-29)  hệ số cản (3-34) Biến đổi dạng ma trận biến trạng thái 29 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Ta có  Trong * x1   x     x1  x2 x   n x1  2 n x2  u   hay u s Viết dạng ma trận   x1  0  x1   x      2  x   1 u (3 - 57) n  2    n   hay   A.X  B.U X (3 - 58)  U ( s)  s  2 n 1   2 s  n  X(s)  s  2 n s   n Lấy biến đổi Laplace ta có với biến trạng thái ban đầu sX(s)  AX(s)  BU(s) (s)  hay (s)  (3 - 59) 1 X(s)  (sI  A) BU(s) 10/16/2015 0 u 1   s u  s s  2n s  2 n  u s  2n s  2 n  30 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Lấy biến đổi Laplace ngược ta có   e-n t sin(d t  ) (3- 60) 1 1-    u   e-n t sin(d t) (3- 61) n 1-      u 2 n Trong   cos1  (3- 47) Phương trình chuyển động tần số góc  f P  - n t  (3 - 62)  e sin(  t   ) d  H 2 n  1-    f P 1   0  e - n t sin(d t ) (3 - 63) H n -    0  31 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  Cho MPĐ đồng cực ẩn có thông số:  Xd’=0,3 (pu), H=3,5s, f0 =50Hz D=0,141, P=0,1  MPĐ nối với góp vô lớn có điện áp V=100 (V=1,0230), MPĐ mang tải 0,55 (pu) (0,65) với cos=0,8 chậm sau (0,85)  Viết phương trình mô tả thay đổi góc rôto tần số HTĐ  Khi nối với góp vô lớn qua đường dây song song có Xđd1=Xđd2=0,2(pu)  Trường hợp nối với góp qua MBA có Xmba=0,2 đ/d song song có Xđd1=Xđd2=0,2(pu) 10/16/2015  Gợi ý:    Lập sơ đồ thay thế, tính S, I, E’ Tính Pe, 0 Ps, n, d, ,  Tính ,  theo E' V sin  X  P    sin 1  m   Pmax  Pe  Pmax sin   Ps  dP  Pmax cos  d  f0 n  Ps H (3- 29)  d  n -    cos 1  (3 - 26) D f HPs (3 - 34) (3 - 37) (3 - 47) 32 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa   -n t  e sin(  t   )   (3- 60) d 1-    u   e-n t sin(d t) (3- 61) n 1-    u 2n  f P  -n t  (3 - 62)  e sin(  t   ) d  H 2 n  1-    f P 1   0  e -n t sin(d t ) (3 - 63) H n -    0  33 10/16/2015 Trường hợp  V=100 I Stải E’ Sơ đồ nguyên lý: ~ MPĐ  Sơ đồ thay thế:  Công suất tải là: jXMBA E’ jXd’ V=100 jXdây I Stải P 0,55 S  tai   36,87  0,687536,87 ( pu ) cos  0,8  Dòng điện chạy mạch là: * I  S * V  0,6875  36,87  0,6875  36,87 ( pu ) 10 10/16/2015 V=1,025-30 ??? 34 Ví dụ: Trường hợp  Sức điện động độ là:   E '  V  jX ' d  jX mba  jX dây I  10   j 0,3  j 0,2  j 0,2 / * 0,6875  36,87   0,6900 * 0,6875  36,87   0,4125(900  36,87 )   0,4125(53,130 )   0,4125[cos(53,130 )  j sin(53,130 )]   0,4125 * 0,6  j 0,4125 * 0,8  1,2475  j 0,33  1,2914,820  Đặc tính góc-công suất là: Pe  E' V X' d  X mba  X day sin  1,29 sin  2,15sin 0,3  0,2  0,2 /  Vì hệ thống không tổn thất, nên thời điểm ban đầu ta có: Pm  Ptai  Pe  2,15sin     arcsin( Pt / Pmax )  arcsin(0,55 / 2,15)  14,82  0,2585rad 35 10/16/2015 Ví dụ: Trường hợp  Hệ số đồng hóa  Tần số dao động tự nhiên là: n   Hệ số cản vô hướng:  Tần số cản: d  n -   9,65 - 0,32752  9,118 (rad / s)  1 1 Góc    cos   cos 0,32755  70,88  1,236(rad ) 10/16/2015 Ps  Pmax cos   2,15 * cos(14,82 )  2,078   D f HPs f H  Ps  3,14 * 50 2,078  9,65 3,5 0,141 3,14 * 50  0,32755 3,5 * 2,078 36 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa  3,14.50.0,1  1 e -0,32755.9,65t sin(9,118t  1,236)   3,5 9,65  - 032755  - 3,16 t  0,2585  0,0482  1,058e sin(9,118t  1,236)   0,2585     0,3013  0,0509956 e -3,16 t sin(9,118t  1,236)   314  0,492e -3,16 t sin(9,118t ) 37 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích phương pháp tuyến tính hóa                               Đoạn mã matlab E=1.29; V=1.0; X=0.6; Pm=0.55, Pmax=E*V/X f0=50;H=3.5;D=0.141; d0=asin(Pm/Pmax); Ps = Pmax*cos(d0) wn = sqrt(pi*f0/H*Ps) z = D/2*sqrt(pi*f0/(H*Ps)) wd = wn*sqrt(1-z^2), fd = wd/(2*pi) % Tinh cac ma tran A=[0 1;-37.7050 -2.617]; t=0:0.1:3; %Dp=0.2; Du1=0.1*f0*pi/H; % thay doi deltaP Du2=0.2*f0*pi/H; Du3=0.3*f0*pi/H; B1=[0;1]*Du1;B2=[0;1]*Du2; B3=[0;1]*Du3; C=[1 0; 1]; D=[0; 0]; [y,x1]=step(A,B1,C,D,1,t); [y,x2]=step(A,B2,C,D,1,t); [y,x3]=step(A,B3,C,D,1,t); Dd1=x1(:,1);Dw1=x1(:,2); Dd2=x2(:,1);Dw2=x2(:,2); Dd3=x3(:,1);Dw3=x3(:,2); d1=(d0+Dd1)*180/pi;d2=(d0+Dd2)*180/pi; d3=(d0+Dd3)*180/pi; f1=f0+Dw1/(2*pi); f2=f0+Dw2/(2*pi); f3=f0+Dw3/(2*pi); subplot(2,1,1), plot(t,d1,t,d2,t,d3, 'linewidth', 2), grid; Xlabel('t, (second)'), ylabel('goc (Donvido)'); legend ('d1','d2', 'D3') h1 = legend('deltaP=0,1','deltaP=0,2', 'deltaP=0,3'); subplot(2,1,2), plot(t,f1,t,f2,t,f3, 'linewidth', 2), grid; Xlabel('t, (second)'), ylabel('tanso (Donhz)'); legend ('f1','f2', 'F3') 10/16/2015 h2 = legend('deltaP=0,1','deltaP=0,2', 'deltaP=0,3'); 38 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Ổn định nhiễu loạn nhỏ HTĐ lớn  Là tượng phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố như:      MPĐ đồng bộ, hệ thống kích từ điều tốc tuabin Hệ thống đường dây truyền tải Mô hình tải tĩnh (ZIP) hay tải động (động cơ) Các thiết bị HVDC, FACTS Với HTĐ lớn, cần có công cụ, thuật toán để giải    Số lượng thiết bị, mô hình hóa lớn Yêu cầu tốc độ độ xác Yêu cầu mô hình hóa cách chi tiết MPĐ, thiết bị khác HVDC< FACTS, Kích từ, điều tốc, … đến hàng nghìn biến trạng thái 39 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ địa phương (local mode or machine mode)  Bao gồm phần nhỏ HTĐ Nó bao gồm dao động MPĐ nhà máy toàn phần lại HTĐ: local plan mode oscillation  Phần lớn ổn định với nhiễu loạn nhỏ dạng  Dải tần số dao động khoảng 0,7-2Hz G Nhà máy điện ~ ~ ~ 10/16/2015 HTĐ 40 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ liên vùng (interarea mode)  Bao gồm dao động nhóm MPĐ với nhóm MPĐ khác, phần lại HTĐ- thường gọi dao động liên vùng Vùng Vùng ~ ~ ~   ~ ~ ~ ~ Vùng ~~ ~ HTĐ Với tượng đầu, dải tần số thấp nằm khoảng 0,1-0,3Hz, bao gồm tất MPĐ HTĐ, HTĐ phân chia thành hai nhóm dao động so với Với tượng sau dải tần số cao 0,3-0,7 41 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ điều khiển (controlled mode)   Liên quan đến điều khiển tổ máy thiết bị điểu khiển Việc lựa chọn thông số không thiết bị điều khiển kích từ, điều tốc tuabin, chỉnh/nghịch lưu đ/d HVDC, thiết bị FACTS nguyên nhân dẫn đến định chế độ Chế độ xoắn (subsynchronous resonance)  Liên quan đến xoắn trục Tuabin-máy phát hệ thống quay Chủ yếu diễn HTĐ có đường dây với tụ bù dọc, tác động kích từ, điều tốc, điều khiển HVDC 10/16/2015 42 Small Signal Stability Nature of mode  Swing Modes      Area of Prime Interest Near the Imaginary Axis (0.1 to 3Hz) Damping Factor >= 5% Satisfactory Damping Factor < 3% Unsatisfactory Controller Modes Voltage/Speed Regulators  FACTS Controllers  Monotonous with Strong Damping  Many modes near the Origin (Low Da mping) are due to Elements with long time constants not an indication of instability 43  10/16/2015 Small Signal Stability Swing modes  Local Modes Frequency Range (0.8 to 3Hz)  Small Number of Generators in a Small Area  High Frequency/Strong Dampi ng Inter-Area Modes  Frequency Range (0.1 to 0.8 Hz)  Large Number of Generators  Generators in one Area swing against Other Areas  Weak Inter-Area Tie Lines  Low Frequency/Weak Damping   10/16/2015 44 3.4 Các tính chất ổn định với nhiễu loạn nhỏ  HTĐ sau tuyến tính hóa xung quay điểm làm việc ban đầu mô tả hệ pt: x  Ax  Bu y  Cx  Du  đó:        x : véc tơ biến trạng thái có kích thước nx1 y : véc tơ đầu có kích thước mx1 u : véc tơ biến điều khiển đầu vào có kích thước rx1 A : ma trận biến trạng thái có kích thước nxn B : ma trận biến điều khiển có kích thước nxr C : ma trận đầu có kích thước mxn D : ma trận liên hệ biến điều khiển đầu có kích thước mxr 45 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Tiêu chuẩn ổn định – Lyapunov I  Tính chất ổn định HTĐ xác định nghiệm phương trình đặc tính I det(s.I  A)     Nếu phần thực tất giá trị riêng pt âm HTĐ ổn định tiệm cận Nếu có nghiệm pt với phần thực dương HTĐ ổn định Nếu có nghiệm phức với phần thực HTĐ dao động ko thể kết luận HTĐ ổn định hay không 3 1 R *3 *1 ổn định 10/16/2015 4 2 không ổn định 46 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.5 Các biện pháp nâng cao ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Trên quan điểm điều khiển      Thiết bị ổn định công suất (PSS= power system stabilizer) (với MPĐ >=50MW bắt buộc có PSS) Kích từ nhanh, hệ số độ khuếch đại lớn, (K lớn (gain lớn) (loại kích từ tĩnh dùng chỉnh lưu ) HVDC FACTS Trên quan điểm qui hoạch phát triển   Xây dựng thêm đường dây ( kể HVDC, FACTS, Tụ bù) Xây dựng thêm nhà máy điện 47 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 10 August 1996 WSCC  ETMSP was Used to Replicate Disturbance in Time Domain MEASURED RESPONSE SIMULATED RESPONSE 10/16/2015 48 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 10 August 1996 WSCC  SSAT 49 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Blackout 1996- US: Tác dụng PSS With existing controls Eigenvalue = 0.0597 + j 1.771 Frequency = 0.2818 Hz Damping = -0.0337 With PSS modifications Eigenvalue = -0.0717 + j 1.673 Frequency = 0.2664 Damping = 0.0429 10/16/2015 50 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ  PSS modification tuning to improve oscillation, case study:WSCC, August 1996 disturbance Tutorial : Power grid blackout: Cause and mitigation Presented by P Kundur Ontario Canada San Onofre (Addition) Palo Verde (Tune existing) 51 10/16/2015 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ FACTS  Ping Lam So, Yun Chung Chu, and Tao Yu “ Coordinated Control of TCSC and SVC for System Damping Enhancement” Không có FACTS 10/16/2015 Có FACTS 52 Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ HVDC  WSCC-1996 Tutorial : Power grid blackout: Cause and mitigation Presented by P Kundur Ontario Canada Without HVDC Modulation Eigenvalue = 0.0597 + j 1.771 Frequency = 0.2818 Hz Damping = -0.0337 With HVDC Modulation Eigenvalue = -0.108 + j 1.797 Frequency = 0.2859 Damping = 0.0602 53 10/16/2015 Tổng kết chương  Định nghĩa    Định nghĩa, nguyên nhân, p/p nghiên cứu, t/c Lyapunov I Phương trình chuyển động Phương pháp tuyến tính   H d 2  Pm  Pe (3 - 21) f dt Khi kích động nhỏ, thay đổi đầu vào (khi cho 0)- 3-48, 3-49 Khi có thay đổi lượng công suất đầu vào (khi cho P) 3-62, 3-63  - n t   0  e sin(d t  ) (3 - 48) 1- 2   0  n  1- 2 e - n t sin(d t ) (3 - 49)  f P  1 e-n t sin(d t  ) (3 - 62)   H  n 1-    f P 1   0  e-n t sin(d t ) (3 - 63) H n -    0  10/16/2015 54 Tổng kết chương  Ổn định nhiễu loạn nhỏ HTĐ lớn    Chế độ địa phương, liên vùng, điều khiển, c/hưởng t/số thấp Tiêu chuẩn ổn định Lyapunov I Các biện pháp nâng cao ổn định   Điều khiển: thêm PSS, kích từ tĩnh, HVDC/Facts Quy hoạch phát triển: 10/16/2015 55 [...]... HVDC, FACTS, Tụ bù) Xây dựng thêm các nhà máy điện mới 47 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 10 August 1996 WSCC  ETMSP was Used to Replicate Disturbance in Time Domain MEASURED RESPONSE SIMULATED RESPONSE 10/16/2015 48 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 10 August 1996 WSCC  SSAT 49 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Blackout 1996- US: Tác dụng của PSS... 10/16/2015 50 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ  PSS modification tuning to improve oscillation, case study:WSCC, August 1996 disturbance Tutorial : Power grid blackout: Cause and mitigation Presented by P Kundur Ontario Canada San Onofre (Addition) Palo Verde (Tune existing) 51 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Ví dụ Nâng cao Ổn định với nhiễu loạn nhỏ bằng FACTS... bằng 0 thì HTĐ dao động và ko thể kết luận là HTĐ ổn định hay không 3 1 R *3 *1 ổn định 10/16/2015 4 2 không ổn định 46 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.5 Các biện pháp nâng cao ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Trên quan điểm điều khiển      Thiết bị ổn định công suất (PSS= power system stabilizer) (với MPĐ >=50MW bắt buộc có bộ PSS) Kích từ nhanh, hệ số độ khuếch đại lớn, (K lớn (gain lớn) (loại... 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất của ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ địa phương (local mode or machine mode)  Bao gồm một phần nhỏ của HTĐ Nó bao gồm sự dao động của một MPĐ hoặc của một nhà máy đối với toàn bộ phần còn lại của HTĐ: local plan mode oscillation  Phần lớn các ổn định với nhiễu loạn nhỏ là dạng này  Dải tần số dao động trong khoảng 0,7-2Hz G Nhà máy điện ~ ~... hệ giữa biến điều khiển và đầu ra có kích thước mxr 45 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ Tiêu chuẩn ổn định – Lyapunov I  Tính chất ổn định của một HTĐ được xác định bởi nghiệm của phương trình đặc tính I det(s.I  A)  0    Nếu phần thực của tất cả các giá trị riêng của pt trên là âm thì HTĐ là ổn định tiệm cận Nếu có ít nhất một nghiệm của pt trên với phần thực là dương thì HTĐ mất ổn định. .. (Donhz)'); legend ('f1','f2', 'F3') 10/16/2015 h2 = legend('deltaP=0,1','deltaP=0,2', 'deltaP=0,3'); 38 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Ổn định nhiễu loạn nhỏ trong HTĐ lớn  Là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố như:      MPĐ đồng bộ, hệ thống kích từ và điều tốc tuabin Hệ thống các đường dây truyền tải Mô hình tải tĩnh (ZIP) hay tải động (động cơ) Các thiết bị như HVDC, và FACTS... 10/16/2015 HTĐ 40 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất của ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ liên vùng (interarea mode)  Bao gồm sự dao động của một nhóm các MPĐ này với nhóm các MPĐ khác, hoặc phần còn lại của HTĐ- thường gọi là dao động liên vùng Vùng 1 Vùng 2 ~ ~ ~   ~ ~ ~ ~ Vùng 1 ~~ ~ HTĐ Với hiện tượng đầu, dải tần số thấp nằm trong khoảng 0,1-0,3Hz, bao gồm tất cả các MPĐ trong HTĐ, HTĐ... 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.4 Các tính chất của ổn định với nhiễu loạn nhỏ  Chế độ điều khiển (controlled mode)   Liên quan đến sự điều khiển của các tổ máy và các thiết bị điểu khiển Việc lựa chọn thông số không đúng của các thiết bị điều khiển như kích từ, bộ điều tốc tuabin, bộ chỉnh/nghịch lưu của các đ/d HVDC, thiết bị FACTS chính là nguyên nhân chính dẫn đến sự mất định của các...3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích bằng phương pháp tuyến tính hóa  Trong đó: d là tần số cản dao động và  được tính như sau:   cos1   (3- 47) Chuyển động quay của góc rotor đối với từ trường quay đồng bộ là   0  e 1-  2 n  0 1-  2 - n t sin(d t  ) (3 - 48) e -n t sin(d t ) (3 - 49)  Hằng số đáp ứng thời gian  1 2H  (3 - 50) n f 0 D Thời gian để hệ thống ổn định. .. 3,5 * 2,078 36 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích bằng phương pháp tuyến tính hóa  3,14.50.0,1 1  1 1 e -0,32755.9,65t sin(9,118t  1,236)  2  2 3,5 9,65  1 - 032755  - 3,16 t  0,2585  0,0482 1  1,058e sin(9,118t  1,236)   0,2585     0,3013  0,0509956 e -3,16 t sin(9,118t  1,236)   314  0,492e -3,16 t sin(9,118t ) 37 10/16/2015 3 Ổn định với nhiễu loạn nhỏ 3.3 Phân tích