ỨNG DỤNG GRAMIAN ĐIỀU KHIỂN TÌM ĐIỂM ĐẶT TỐI ƯU CỦA TCSC NHẰM NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG VIỆT NAM

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 ỨNG DỤNG GRAMIAN ĐIỀU KHIỂN TÌM ĐIỂM ĐẶT TỐI ƯU CỦA TCSC NHẰM NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG VIỆT NAM OPTIMAL PLACEMENT OF TCSC USING THE CONTROLLABILITY GRAMIAN TO IMPROVE STABILITY OF VIET NAM POWER SYSTEM Nguyễn Hồng Anh Lê Cao Quyền Trần Quốc Tuấn Nguyễn Đăng Toản Trường Đại học Quy Nhơn Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện INPG, Pháp Trường Đại học Điện Lực TÓM TẮT Nguyên nhân gây tượng sụp đổ hệ thống điện có nhiều, nhiên số liên quan đến vấn đề ổn định độ Tụ bù dọc có điều khiển TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitors) xem thiết bị hữu hiệu việc giải vấn đề ổn định lưới điện truyền tải Tuy nhiên để nâng cao khả dập tắt nhanh chóng dao động hệ thống TCSC lại phụ thuộc nhiều vào vị trí lắp đặt thông tin đưa vào điều khiển cho TCSC Bài báo trình bày phương pháp lượng tới hạn dựa lý thuyết lượng Gramian điều khiển việc tìm điểm đặt tối ưu TCSC nhằm để nâng cao ổn định hệ thống Hiệu phương pháp đề xuất kiểm chứng qua khảo sát hệ thống lưới điện 500kV, 220kV Việt Nam năm 2015 thông qua chương trình PSS/E-29 Matlab ABSTRACT The causes of blackouts are not unique and one of them is related to transient stability problem The Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) controller is considered to be a useful device to improve the stability in transmission power systems The effectiveness of the TCSC controller, particularly in damp oscillations depends on its location and the signal input of TCSC in the power system This paper presents an energetic approach based on the controllability Gramian for the optimal placement of TCSC to damp the oscillations The effectiveness of the proposed method has been tested on the 500kV and 220kV power transmission lines of Viet Nam power system in 2015 by using the PSS/E 29 and Matlab softwares Đặt vấn đề Ứng dụng thiết bị FACTs (Flexible AC Transmission System) hệ thống điện (HTĐ) nhằm nâng cao ổn định hệ thống chứng minh nhiều lý thuyết ổn định thực tiễn Tuy nhiên với HTĐ lớn đầu tư lắp đặt FACTs nhiều vị trí khác chưa nâng cao khả trì ổn định hệ thống mà gây phản ứng ngược tác động qua lại thiết bị Bên cạnh chi phí để đầu tư dàn trải tốn không thực tế Vì cần có phương pháp tìm vị trí hợp lý để lắp đặt thiết bị mà vị trí thiết bị FACTs phát huy hết chức vai trò Các phương pháp phân tích ổn định dao động bé nhằm xác định vị trí cần lắp đặt tối ưu thiết bị điều khiển, phần lớn sử dụng phương pháp phân tích trị riêng Vị trí TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 lựa chọn tối ưu thiết bị điều khiển dựa hệ số tham gia mode tới hạn Các phương pháp có số trở ngại: trước tiên việc xác định mode tới hạn có lẽ mơ hồ trường hợp khảo sát với HTĐ có kích thước lớn, mode tới hạn Thứ hai, hệ số tham gia đề cập đến biến trạng thái không bao gồm biến chứa thông tin vào/ra, mà biến chứa thông tin quan trọng việc xác định điểm đặt tối ưu Để khắc phục vấn đề trên, phương pháp lượng tới hạn Gramian điều khiển việc chọn lựa điểm đặt tối ưu đề xuất Các giá trị lượng tới hạn Gramian điều khiển xác định dựa việc phân tích hệ thống với giả thiết kịch khác tình cố, cắt đường dây, thay đổi phụ tải Vị trí lắp đặt tối ưu thiết bị FACTs lựa chọn dựa giá trị Gramian cực đại Gramian kịch tính toán Lý thuyết Gramain điều khiển phương pháp cân giảm bậc Hankel 2.1 Khái niệm Gramian [3, 4] Xem xét hệ thống miêu tả ma trận trạng thái: x(t ) = A.x(t ) + B.u (t) y = C.x(t ) (1) Ở A∈Rnxn, B∈ Rnxm, C∈ Rrxn x∈ Rn Chúng ta giả sử hệ phương trình (1) có tính điều khiển quan sát Các hàm điều khiển, quan sát độ hệ thống tuyến tính với thời gian liên tục xác định sau: LC ( X , T ) = u , x (0) = X u ( τ ) d τ , x ( −T ) = −∫T T LO ( X , T ) = ∫ y ( τ) d τ, x (0) = X , u ≡ 20 (2) Các hàm điều khiển, quan sát độ cho bởi: T −1 X WC (T ) X LO ( X , T ) = X T WO (T ) X LC ( X , T ) = Ở WC (T ) = T (3) At T A t ∫ e BB e dt , WO (T ) = ∫ e A t C T Ce At dt Gramian quan −T T T sát điều khiển độ theo thời gian WC(T) WO(T) có giá trị dương xác định thời điểm t=T theo phương trình vi phân Lyapunov : − WC (t ) + AWC (t ) + WC (t ) AT = − BBT , WC (0) = − WO (t ) + AT WO (t ) + WO (t ) A = −C T C ,WO (0) = (4) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 Nếu hệ thống hệ phương trình (2) ổn định tiệm cận xung quanh giá trị, hàm điều khiển LC hàm quan sát LO xác định cho bởi: LC = u , x (0) = X u (τ) d τ, x(−∞) = ∫ −∞ (5) ∞ LO = ∫ y (τ) d τ, x(0) = X , u ≡ 20 − − − − Ở T→∞: lim WC (T ) = W C lim WO (T ) = W O Giá trị W C W O kết T →∞ T →∞ tính toán từ phương trình Lyapunov giá trị dương nhất: AWC + WC AT + BBT = AT WO + WO A + C T C = (6) Từ hệ phương trình (1) (2) thấy để cực tiểu hóa lượng đầu vào điều khiển cần cực tiểu hóa (WC)-1 hay tương đương với cực đại hóa WC Các tín hiệu đo lường sử dụng tiêu chuẩn tính toán lượng đưa vào việc tính toán cực đại hóa WC 2.2 Phương pháp cân giảm bậc Hankel Một vấn đề khó khăn phân tích HTĐ lớn số lượng biến trạng thái Một HTĐ lớn với trăm máy phát có số lượng biến trạng thái lên đến hàng ngàn Việc tính toán đầy đủ giá trị riêng vectơ riêng liên quan ma trận tốn nhiều thời gian Thực tế cho thấy lấy số nhỏ biến trạng thái quan trọng mà đóng vai trò việc phân tích ổn định dao động bé Trong tất biến trạng thái mà hệ thống tạo ra, thành phần giá trị trạng thái liên quan đến Gramian điều khiển chiếm số lượng thấp, việc thực giảm bậc để loại trừ biến trạng thái không liên quan giữ lại biến trạng thái quan tâm dùng để phân tích gọi phương pháp cân giảm bậc Kỹ thuật cân giảm bậc [2, 3] ứng dụng cho HTĐ lớn sau: ⎡σ1 ⎢0 ⎢ WC = WO = Σ = ⎢0 ⎢ ⎢ ⎢0 ⎣ 0 0⎤ σ2 ⎥⎥ σ3 ⎥ ⎥ ⎥ 0 σn ⎥⎦ (7) Ở σ1 ≥ σ2 ≥ σ3 ≥….≥ σn ≥0 gọi hệ thống cân Trong hệ phương trình (7) σI gọi giá trị suy biến Hankel Xem xét mô hình tuyến tính cho hệ phương trình (1), giả sử ổn định tiệm cận quanh giá trị cân x = P.x (8) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 Ở P ma trận chuyển vị Khai triển phương trình (8) ta có: x = PAP −1 x + PBu = Ax + Bu y = CP −1 x = Cx (9) Để xác định P, thực hiện: Phân tích Cholesky WC: WC = RT R Phân tích giá trị suy biến RTWOR: RWO RT = U Σ 2U T để đạt: Σ = dig (σ21 , , σ n ) Tính toán Gramian theo: WC = PWC PT = Σ WO = ( P −1 )T WO ( P −1 ) = Σ Hệ phương trình (9) gọi phương pháp thực cân Chúng ta giảm khối lượng tính toán việc loại trừ tất biến trạng thái tương ứng đến giá trị suy biến Hankel Các biến trạng thái bị loại trừ thông thường có giá trị nhỏ ngưỡng cho phép (ví dụ nhỏ 10-5) 2.3 Phương pháp Gramian điều khiển chọn điểm đặt tối ưu TCSC Theo [4], giải thuật xác định điểm đặt tối ưu thiết bị TCSC sau: 1) Ứng với vị trí đặt TCSC đường dây thứ j (j=1÷m), tính toán xác lập hệ thống, thông tin đầu vào điều khiển αi tín hiệu công suất đường dây 500kV không lắp bù dọc đưa vào tính toán Xác định thành phần ma trận A, B, C, D phương trình (1) Các kịch tính toán phải đảm bảo hệ thống ổn định Các trường hợp ổn định bị loại trừ việc kiểm tra điều kiện ổn định ma trận đặc tính A Thực cân giảm bậc: * x = Aαi x + Bαi u (10) y = C.x Trong : Aαi Bαi ma trận trạng thái có từ hệ thống sau thực cân giảm bậc với tín hiệu tác động tín hiệu dao động công suất đường dây thứ i đưa vào khảo sát 2) Hệ thống hệ phương trình (10) có Gramian điều khiển thỏa mãn WC = ∑αi (từ phương trình 7) 3) Với tín hiệu công suất đường dây αi đưa vào khảo sát, tính toán Gramian điều khiển hệ thống sau thực cân giảm bậc: Wc thỏa mãn phương trình Lyapunov: Aαi WC + WC AαTi + Bαi BαTi = (11) 4) Tính toán lượng tương ứng dựa Gramian điều khiển có từ bước 2, ứng với tín hiệu điều khiển αi công suất đường dây thứ i: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 ( ) Eαi = trace ∑αi (12) 5) Chọn lựa vị trí tối ưu TCSC dựa tổng lượng cực đại qua kịch tính toán tất trường hợp: n ⎡ ⎤ = E ( X ) Eαi ⎥ ∑ Max ⎢ j j =1, , m ⎣ i =1 ⎦ (13) Tìm điểm đặt tối ưu thiết bị TCSC cho hệ thống điện Việt Nam năm 2015 Hệ thống điện 500kV, 220kV Việt Nam năm 2015 với 29 trạm biến áp 500kV, 162 trạm biến áp 220kV, 16 đường dây mạch kép 500kV, 20 đường dây mạch đơn 500kV, 205 đường dây mạch kép 220kV, 67 đường dây mạch đơn 220kV với 179 tổ máy phát với lượng công suất phát khoảng 31.507MW đưa vào mô Tổng phụ tải hệ thống quy 220kV khoảng 30.539MW Hình kết phân bố công suất lưới điện 500kV Việt Nam năm 2015, có số phụ tải nguồn phía 220kV quy đổi thành nguồn máy phát lên 500kV (thanh 500kV Hòa Bình Pitoong) SonLa MongDuong VungAng 1556.4+j210 646.9+j126.6 756.1+j62.3 92.4-j55.6 NhoQuan 230.3+j168 1197.6-j583.8 509.4kV 1443.8-j369.2 457.4-j221.2 204+j271.6 HaTinh 404.2+j149.1 720+j378.8 553.4-j62 DocSoi 281+j191.7 512.2kV 504kV CauBong 536.7-j145.4 DucHoa PhuLam 720.2+j88.8 -75.4+j231.4 51.9+j74.1 371-j556.3 NhaBe 507.1kV 318.2+j272.2 504.6kV 244.6+j8.2 505.2kV 335.2-j14.2 652.8+j369.2 149.2-j31.4 MyTho TanUyen 1381.6+j653.4 359.7+j129.7 582.6+j124.6 502.2kV 1020.4+j389.8 PhuMy 516.7kV 154.6-j326.5 513.8kV 600+j298.8 240.2+j135.8 227.6-j72.5 1860+j1080 DuyenHai OMon 600+j183.6 500.9kV 294.2+j127.8 502.7kV VinhTan 1022+j345 1028.2-j97.8 1059.4+j353 829.9+j264.1 1168.9-j47.2 508.3kV -8-j122.7 564.2+j125 505.9kV 503kV 1295-j297.3 855.6-j423.4 SongMay 881.2+j108.8 501.9kV DakNong 335+j169.8 1215-j42.8 518kV -538.5+j79.8 1371.1-j731.2 900+j376.5 ThangLong TanDinh 508.8kV 709.6-j367.9 522kV -60.6-j93.8 1200-j145.8 DiLinh 1144.6-j380.9 ThanhMy 510.4kV QuangNinh 600+j159.4 ThuongTin 76.4-j117.5 Pleiku 501.8kV PhoNoi 844.4+j453.2 227+j30.5 1016.7-j243.2 272.9+j112.4 492.3kV 488.8kV 1305.6+j189.6 503.3kV DaNang 825.5-j535.2 872.8+j206.6 495.5-j68.7 491kV 492.4kV 511.4kV 855+j201.2 Pitoong 481.2+j483.6 HiepHoa 1476.6+j238.1 626.4+j137.2 512.9kV HoaBinh 500.8kV VietTri 282.2-j12 2158.8-j1040.4 501.9kV -93.2+j1.6 730+j51.6 499.3kV 1000+j132 831+j115.2 319+j533.8 1200+j5.6 502.1kV 565.7+j0.3 999.6+j45.2 2400+j987.6 513.2kV 841.6+j30.3 549.3+j364.5 0+j0 LongPhu 294.2+j127.9 Hình Phân bố công suất hệ thống điện 500kV Việt Nam năm 2015 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 Hình sơ đồ hàm truyền TCSC lấy từ thư viện chương trình PSS/E [6] thông số TCSC cho bảng VAR (L+1) Input signal VAR(L) 1+ST1 STW 1+ST2 1+STW 1+ST3 XMAX + + K X X MIN Hình Sơ đồ khối hàm truyền điều khiển TCSC-CRANI Bảng Thông số mô hình TCSC Model T1 T2 T3 TW CRANI 0.1 0.1 0.4 100 K Xmax Xmin 0.0075 1.2*X 0.25*X X: điện kháng đường dây Nhằm lựa chọn vị trí lắp đặt TCSC tối ưu hệ thống lưới điện 500kV giai đoạn đến năm 2015, phương pháp lượng tới hạn Gramian đưa vào xem xét Trong để giảm khối lượng tính toán, phương pháp đơn giản hóa mô hình máy phát hệ thống kết hợp với phương pháp cân giảm bậc Hankel thực hiện: + Tương đương hóa tổ máy phát có đấu nối đến thành máy phát tương đương Bước thực không làm thay đổi lớn đến cấu trúc lưới, chế độ làm việc hệ thống, nhiên làm giảm đáng kể kích thước ma trận trạng thái giảm khối lượng tính toán Với hệ thống lưới điện Việt Nam đến năm 2015 có 179 tổ máy phát tạo ma trận trạng thái A có kích thước [2371x2371], qua thực phương pháp tương đương hóa tổ máy phát tạo 45 máy phát tương đương có ma trận trạng thái với kích thước [515x515] Với mô hình lưới điện tương đương có kết hợp tụ bù dọc có điều khiển TCSC, ma trận trạng thái có kích thước [518x518] + Phương pháp cân giảm bậc Hankel rút gọn lại kích thước ma trận trạng thái hệ thống lần thông qua việc loại trừ giá trị suy biến “singular” nhỏ 10-5 Phương pháp cân giảm bậc Hankel thực thông qua hàm “modred ()” “balreal ()” từ Matlab với thông số đầu vào ma trận trạng thái A,B,C,D kết có từ phần mềm tính ổn định dao động bé Lsysan [5] (một module phần mềm PSS/E) Các ma trận A,B,C,D trường hợp tính toán khác tín hiệu tác động (tạm gọi tín hiệu nhiễu) đưa vào khác TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 : Hệ thống ban đầu : Hệ thống sau thực giảm bậc Hình Đáp ứng tần số hệ thống ban đầu hệ thống sau thực phương pháp giảm bậc Hankel Hình Phân phối giá trị singular thực phương pháp cân giảm bậc Hankel cho hệ thống lưới điện 500kV, 220kV Việt Nam Hình trình bày đáp ứng tần số hai trường hợp có thực giảm bậc Hankel, tín hiệu đưa vào khảo sát tín hiệu công suất đường dây 500kV Nho Quan-Hòa Bình Có thể thấy hệ thống hai trường hợp giống tín hiệu đưa vào khoảng dải tần băng thông từ 10-∞ đến 103 Từ dải tần băng thông 103 đến 10∞ đáp ứng tần số trường hợp thực giảm bậc đường thẳng bậc hệ thống trường hợp giảm bậc nhỏ so với bậc trường hợp hệ thống ban đầu Trong hình cho thấy sau giảm bậc số biến trạng thái giữ lại 26 biến trạng thái so với 515 biến trạng thái góc toàn hệ thống Các giá trị suy biến nhỏ 10-5 bị khử sau thực phương pháp cân giảm bậc Hankel Để tính toán lựa chọn vị trí lắp đặt TCSC tối ưu lưới 500kV, đường dây 500kV có lắp đặt tụ bù dọc cố định (các trường hợp đến 11 bảng 3) xem xét, dàn tụ bù dọc cố định đường dây 500kV thay dàn tụ bù có điều khiển TCSC tương ứng với trường hợp tính toán Bảng Các đường dây có tín hiệu nhiễu công suất đưa vào khảo sát TT Tín hiệu công suất đường dây Nho Quan – Hoà Bình Quảng Ninh – Mông Dương Thường Tín – Nho Quan Nho Quan – Sơn La Thường Tín – Phố Nối Vũng Áng – Hà Tĩnh Cầu Bông – Đức Hoà Phú Mỹ – Nhà Bè Nhà Bè – Mỹ Tho Ký hiệu NQ-HB QN-MD TT-NQ NQ-SL TT-PN VA-HT CB-DH PM-NB NB-MT Với tín hiệu công suất đường dây đưa vào khảo sát bảng 2, ứng với vị trí TCSC có tập ma trận trạng thái hệ thống A,B,C,D tạo sau thực giảm bậc Hankel có tập ma trận trạng thái A1,B1,C1,D1 dùng để tính lượng Gramian thông qua hàm “gram ()” từ Matlab TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 Bảng Năng lượng toàn hệ thống ứng với vị trí lắp đặt TCSC khác Giá trị WC theo tác động nhiễu tín hiệu công suất đường dây (x 105) Tổng WC NQ-HB QN-MD TT-NQ NQ-SL TT-PN VA-HT CB-DH PM-NB NB-MT *10 TT Trường hợp TCSC đặt đường dây Không sử dụng TCSC Nho Quan - Hà Tĩnh * 0.1355 0.0361 0.1523 0.0923 0.1173 0.2774 0.0346 0.0369 0.0078 0.890 Đà Nẵng - Vũng Áng * 0.1187 0.0343 0.1368 0.0839 0.1072 0.2883 0.0499 0.0340 0.0114 0.865 Pleiku - Thạnh Mỹ 0.078 0.016 0.085 0.052 0.063 0.166 0.038 0.034 0.010 0.544 Pleiku - Dốc Sỏi 0.052 0.014 0.060 0.035 0.046 0.123 0.033 0.018 0.008 0.389 0.053 0.0216 0.0054 0.0242 0.0152 0.0182 0.015 0.0011 0.0034 0.157 Đà Nẵng - Dốc Sỏi 0.0614 0.0197 0.0766 0.0429 0.0598 0.1616 0.0357 0.0111 0.0089 0.478 Pleiku - Di Linh 0.0693 0.0194 0.0864 0.0458 0.0646 0.1759 0.0347 0.1370 0.0774 0.711 Pleiku - Cầu Bông 0.0780 0.0188 0.0941 0.0502 0.0685 0.1900 0.2696 0.1166 0.0357 0.922 Pleiku - Đăk Nông 0.0626 0.0171 0.0763 0.0418 0.0574 0.1546 0.1048 0.0620 0.0123 0.589 10 Đăk Nông - Cầu Bông 0.0290 0.0082 0.0382 0.0185 0.0279 0.0780 0.3000 0.0931 0.0391 0.632 11 Di Linh - Tân Định 0.037 0.009 0.045 0.024 0.033 0.091 0.060 0.077 0.049 0.426 (*): Lắp đặt TCSC mạch đường dây Bảng cho kết lượng Gramian đạt vị trí lắp đặt TCSC ứng với tín hiệu công suất đường dây tác động đưa vào Kết tổng lượng Gramian điều khiển qua trường hợp tính toán cho giá trị lớn TCSC đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông Như lý thuyết lượng tới hạn Gramian, kết luận vị trí tối ưu TCSC đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông Nhằm để kiểm chứng kết báo tiến hành tính toán khảo sát ổn định độ miền thời gian với số vị trí đặt TCSC khác theo bảng Khảo sát ổn định xem xét trường hợp cố ba pha đường dây 500kV với điểm cố gần cái, đường dây bị cắt sau 0.15s máy cắt hai đầu Các cố trường hợp bảng đánh giá cố nặng nề lượng công suất tải đường dây trước cố cao đường dây truyền tải liên kết miền Bắc-Trung Trung-Nam Đánh giá vị trí lắp đặt TCSC tối ưu đường dây dựa tiêu chí thời gian tắt dần nhanh dao động góc roto nhà máy điển hình miền Bắc Quảng Ninh…, miền Trung Yaly miền Nam tổ máy than công suất lớn (600MW) Vĩnh Tân, Duyên Hải, tổ máy TBKHH Phú Mỹ dao động công suất đường dây 500kV liên kết Bảng Các trường hợp tính toán cố Trường hợp Sự cố gần nút Đường dây cắt sau 0.15sec 500kV Đà Nẵng Đường dây 500kV Đà Nẵng-Vũng Áng 500kV Cầu Bông Đường dây 500kV Tân Định-Cầu Bông 500kV Pleiku Đường dây 500kV Pleiku-Di Linh TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 3.1 Kết khảo sát ổn định độ miền thời gian a) Trường hợp cố đường dây 500kV Đà Nẵng-Vũng Áng: So sánh ba trường hợp lắp đặt TCSC đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông, Pleiku-Thạnh Mỹ không thay tụ bù dọc đường dây TCSC Các kết dao động góc máy phát rôto nhà máy điển hình ba miền hình sau: -15 TCSC:PL-CB TCSC:Ple-TM None TCSC -15 Relativ e A ngle (Degree) -25 R elativ e A ngle (D egree) -10 TCSC:PL-CB TCSC:Ple-TM None TCSC -20 -30 -35 -40 -20 -25 -30 -35 -45 -40 -50 0 10 Time (sec) 12 14 16 18 20 10 Time (sec) 12 14 16 18 26.5 15 TCSC:PL-CB TCSC:NQ-HT TCSC:DN-VA 26 TCSC:PL-CB TCSC:Ple-TM None TCSC 25.5 Relativ e A ngle (Degree) 10 Relativ e A ngle (D egree) Hình Dao động góc roto máy phát Phú Mỹ Xét trường hợp TCSC lắp đặt đường dây Pleiku-Cầu Bông, Pleiku-Thạnh Mỹ không lắp TCSC Hình Dao động góc roto máy phát Yaly Xét trường hợp TCSC lắp đặt đường dây PleikuCầu Bông, Pleiku-Thạnh Mỹ không lắp TCSC -5 -10 25 24.5 24 23.5 23 -15 -20 20 22.5 10 Time (sec) 12 14 16 18 20 Hình Dao động góc roto máy phát Vĩnh Tân Xét trường hợp TCSC lắp đặt đường dây PleikuCầu Bông, Pleiku-Thạnh Mỹ không lắp TCSC 22 10 Time (sec) 12 14 16 18 20 Hình Dao động góc roto máy phát Quảng Ninh Xét trường hợp TCSC lắp đặt đường dây Pleiku-Cầu Bông, Nho Quan-Hà Tĩnh Đà Nẵng-Vũng Áng (mạch không cố) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 b) Trường hợp cắt cố đường dây 500kV Tân Định-Cầu Bông: 40 40 TCSC:PL-CB TCSC:DN-CB TCSC:PL-DN 20 10 -10 -20 -30 TCSC:PL-CB TCSC:DN-CB TCSC:PL-DN 30 Relative Angle (Degree) Relative A ngle (Degree) 30 20 10 -10 -20 10 Time (sec) 12 14 16 18 -30 20 Hình Dao động góc roto máy phát Duyên Hải Xét trường hợp TCSC đường dây Pleiku-Cầu Bông, ĐăkNông-Cầu Bông Pleiku-ĐăkNông 10 Time (sec) 12 14 16 18 20 Hình 10 Dao động góc roto máy phát Vĩnh Tân Xét trường hợp TCSC đường dây PleikuCầu Bông, ĐăkNông-Cầu Bông PleikuĐăkNông c) Trường hợp cắt cố đường dây 500kV Pleiku-Di Linh: 1800 TCSC:PL-CB TCSC:NQ-HT TCSC:DN-VA 800 1600 1400 Ac tive P ower flow (M W ) A c tiv e P ower flow (M W ) 600 400 200 1200 TCSC:PL-CB TCSC:NQ-HT TCSC:DN-VA 1000 800 600 400 200 -200 Time (sec) Hình 11 Dao động công suất đường dây 500kV Cầu Bông-Đức Hoà Xét trường hợp TCSC đường dây Pleiku-Cầu Bông, Nho Quan-Hà Tĩnh Đà Nẵng-Vũng Áng 10 10 Time (sec) 12 14 16 18 20 Hình 12 Dao động công suất đường dây 500kV Pleiku-Thạnh Mỹ Xét trường hợp TCSC đường dây Pleiku-Cầu Bông, Nho Quan-Hà Tĩnh Đà Nẵng-Vũng Áng Các tính toán cố đường dây 500kV cho thấy dao động góc pha máy phát trường hợp TCSC lắp đặt đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông tắt nhanh so với trường hợp không sử dụng TCSC cho bù dọc đường dây 500kV thay tụ bù dọc cố định TCSC mạch đường dây 500kVPleiku-Thạnh Mỹ, Nho Quan-Hà Tĩnh (hình đến 8) So sánh ba trường hợp lắp đặt TCSC đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông, ĐăkNông-Cầu Bông đường dây 500kV PleikuĐăkNông, tương ứng với ba giá trị tổng lượng Gramian điều khiển 9.22x104, 6.32x104 5.89x104, kết tính toán hình 9, 10 cho thấy khả dập tắt dao động góc pha máy phát trường hợp TCSC đặt đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông tốt nhất, kế TCSC đường dây 500kV ĐăkNông-Cầu Bông Các hình 11, 12 cho thấy khả dập tắt dao động công suất đường dây 500kV 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 trường hợp TCSC đặt đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông tốt so với TCSC đặt đường dây 500kV Nho Quan-Hà Tĩnh Đà Nẵng-Vũng Áng Như khảo sát trường hợp cố này, lý thuyết Gramian phù hợp toán xác định điểm đặt tối ưu thiết bị TCSC Kết luận Phương pháp phân tích lượng tới hạn Gramian phương pháp cân giảm bậc ứng dụng cho toán tìm điểm đặt tối ưu thiết bị TCSC hệ thống điện phức tạp Với phương pháp đề xuất cho thấy vị trí tìm thỏa mãn yêu cầu đề đảm bảo dập tắt (damping) nhanh dao động góc sau cắt cố qua khảo sát ổn định độ miền thời gian Tuy giá trị lượng tới hạn tính toán toán phân tích ổn định dao động bé kết tìm thỏa mãn khảo sát ổn định độ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B C Moore, "Principle Component Analysis in Linear Systems: Controllability, Observability and Model Reduction," IEEE Transactions on Automatic and Control, vol AC-26, 1981 [2] Hahn J Edgar T F (2002), "Balancing Approach to Minimal Realization and Model Reduction of Stable Nonlinear Systems," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 41, pp 2204-2212 [3] Hahn J Edgar T F., Marquardt W (2003), Controllability and Observability Covariance Matrices for the Analysis and Order Reduction of Stable Nonlinear Systems, Journal of Process Control, 13(2), pp 115-127 [4] Nguyen D T., Georges D., Tuan T.Q (2008), An Energy Approach to Optimal Selection of Controllers/Sensors in Power System, International Journal of Emerging Electric Power Systems, (8) [5] Power technologies (2002), PSS/E29: Program Application Guide, Power technologies INC, USA [6] Power technologies (2002), PSS/E29: Program Operation Manual, Power technologies INC, USA (BBT nhận bài: 13/04/2011, phản biện xong: 28/04/2011) 11 [...]... giảm bậc có thể ứng dụng cho bài toán tìm điểm đặt tối ưu của thiết bị TCSC đối với hệ thống điện phức tạp Với phương pháp đề xuất cho thấy các vị trí tìm được đều thỏa mãn các yêu cầu đề ra là đảm bảo dập tắt (damping) nhanh các dao động góc sau khi cắt sự cố qua các khảo sát ổn định quá độ trong miền thời gian Tuy các giá trị năng lượng tới hạn được tính toán trong bài toán phân tích ổn định dao động... KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011 trường hợp TCSC đặt trên đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông là tốt hơn so với TCSC đặt trên đường dây 500kV Nho Quan-Hà Tĩnh và Đà Nẵng-Vũng Áng Như vậy khảo sát đối với các trường hợp sự cố này, lý thuyết Gramian là phù hợp trong bài toán xác định điểm đặt tối ưu thiết bị TCSC 4 Kết luận Phương pháp phân tích năng lượng tới hạn Gramian và phương pháp... khi cắt sự cố qua các khảo sát ổn định quá độ trong miền thời gian Tuy các giá trị năng lượng tới hạn được tính toán trong bài toán phân tích ổn định dao động bé nhưng các kết quả tìm được ở đây đều thỏa mãn khi khảo sát ổn định quá độ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B C Moore, "Principle Component Analysis in Linear Systems: Controllability, Observability and Model Reduction," IEEE Transactions on Automatic