nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH HOÀNG NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 9 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH HOÀNG NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện Mã số ngành: 60 52 50 Cán hướng dẫn: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phan Thanh Hoàng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/04/1979 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Chợ Gạo – Tiền Giang Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 11B/17- Học Lạc – Phường – Thành phố Mỹ Tho – TG Điện thoại quan: 0733851588 Fax: Điện thoại nhà riêng: 01698559065 E-mail: pthoang1979@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quyThời gian đào tạo từ 12/1997 đến 12/ 2003 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 5/2009 đến 5/2011 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, Mạng & Nhà máy điện Tên luận văn: Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 07/01/2013 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh B1 Phòng Đào tạo - Bộ phận sau đại học; Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM-ĐT 37225766 III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2006 đến Công việc đảm Nơi công tác nhiệm Trường Cao đẳng Nghề Tiền Giang) XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC (Ký tên, đóng dấu) Phòng Đào tạo Ngày tháng 12 năm 2012 Người khai ký tên Phan Thanh Hoàng Phòng Đào tạo - Bộ phận sau đại học; Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM-ĐT 37225766 Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Phan Thanh Hoàng Phan Thanh Hoàng Page i Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Lời cảm ơn Sau thời gian học tập nghiên cứu trƣờng, hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp cao học Để có đƣợc thành này, nhận đƣợc nhiều hỗ trợ giúp đỡ từ thầy cô, gia đình, quan bạn bè Thông qua luận văn xin chân thành cám ơn: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình, ngƣời cô mẫu mực, tận tụy, định hƣớng, bảo, truyền đạt kiến thức chuyên môn kinh nghiệm nghiên cứu trình thực luận văn Quí Thầy/Cô phản biện, đƣa quan điểm, đánh giá bổ sung vào lĩnh vực nghiên cứu, giúp hiểu rộng hƣớng nghiên cứu đề tài, tự đánh giá lại công việc thực Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Điện-Điện tử, Quí Thầy/Cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm, giúp tự tin tìm hiểu kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiện tốt cho hoàn thành khoá học Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ cho suốt trình nghiên cứu học tập Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Phan Thanh Hoàng Phan Thanh Hoàng Page ii Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Mục Lục Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Giấy xác nhận cán hướng dẫn Lý lịch khoa học Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục Lục iii Tóm tắt luận văn .vi Danh sách hình vii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài 1.1.2 Mục đích đề tài 1.1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.1.5 Những đề tài công bố 1.2 Tổng quan sụp đổ điện áp 1.2.1 Phân loại ổn định hệ thống điện 1.2.2 Các chế độ làm việc hệ thống điện 1.2.3 Các khái niệm ổn định hệ thống điện 1.2.4 Tổng quan sụp đổ điện áp CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ PHƢƠNG PHÁP NEWTON – RAPHSON VÀ THIẾT LẬP MA TRẬN JACOBIAN…………………………………………… .11 2.1 Phƣơng pháp Neuton - Raphson: 11 2.2 Áp dụng tính toán 12 2.3 Thành lập ma trận Jacobian 13 Phan Thanh Hoàng Page iii Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình 2.4 Tính toán trị riêng, véc tơ riêng ma trận vuông .15 2.4.1 Định thức ma trận vuông 16 2.4.2 Giá trị riêng, véc tơ riêng ma trận vuông 17 2.4.2.1 Định nghĩa .17 2.4.2.2 Phƣơng pháp tìm giá trị riêng, véc tơ riêng ma trận vuông… 17 2.4.3 Véc tơ riêng phải ma trận vuông 18 2.4.4 Véc tơ riêng trái ma trận vuông 20 CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN MẤT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN……………………………………………………………………22 3.1 Khái niệm ổn định điện áp 22 3.1.1 Ổn định điện áp có dao động nhỏ 23 3.1.2 Ổn định điện áp có dao động lớn 23 3.2 Khái niệm sụp đổ điện áp 23 3.3 Phân bố công suất hệ thống điện 23 3.3.1 Thành lập mô hình mạng điện tìm ma trận tổng dẫn 23 3.3.2 Phân bố công suất phƣơng pháp Newton - Raphson 27 3.4 Phân tích độ nhạy V - Q 31 3.5 Phân tích modal 32 3.6 Hệ số tham gia ………34 3.7 Phƣơng pháp xác định khoảng cách kmin ……………………………………….34 3.7.1 Định nghĩa hệ số kmin ………………………………………………………….34 3.7.2 Lƣu đồ xác định khoảng cách kmin …….……………………………… 35 3.7.3 Giải thích lƣu đồ……………………… ……………………………… 35 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG 4.1 Hệ thống điện nút 37 4.2 Hệ thống điện nút …38 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 40 Phan Thanh Hoàng Page iv Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình 5.1 Kết luận 40 5.2 Kết đạt đƣợc …40 5.3 Hạn chế đề tài 40 5.4 Hƣớng phát triển đề tài …40 Phụ lục 1: Phần lập trình 41 Phụ lục 2: Phần kết mô mạng nút, nút 60 Tài liệu tham khảo: ……………………………………………………………… .61 Phan Thanh Hoàng Page v GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng end thuaso; modun_1=abs(det(thuaso)); thuaso_baitoan_moi=thuaso; U_baitoan=U; gocpha_baitoan=gocpha; solution=thuaso\tich; %giai tim cac gia tri delta for m=1:number_P n=an(m); gocpha(n)=gocpha(n)+solution(m);%tinh lai goc delta end for m=number_P+1:number_Q n=an(m); U(n)=U(n)*(1+solution(m)); end for m=1:sonut if U(m)2001 P_coban(u)=-P_td(u)-((-1)^solan)*solan*buoctang*nuy_chuanhoa(u-1); Q_coban(u)=-Q_td(u)-((Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 50 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng 1)^solan)*solan*buoctang*nuy_chuanhoa(sonut_PQ+u-1); %else %P_coban(u)=-P_td(u)+((solan-2000)*buoctang)*nuy_chuanhoa(u-1); %Q_coban(u)=-Q_td(u)+((solan2000)*buoctang)*nuy_chuanhoa(sonut_PQ+u-1); %end elseif loai(u)==3 %if solan0.01)&(dieukien_U==1) Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 51 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng for m=1:sonut P_tinhtoan(m)=0; Q_tinhtoan(m)=0; delta_P(m)=0; delta_Q(m)=0; end for m=1:sonut for n=1:sonut P_tinhtoan(m)=P_tinhtoan(m)+U(m)*U(n)*abs(Y_bus(m,n))*cos(angle(Y_bus(m,n))+go cpha(n)-gocpha(m)); delta_P(m)=P_coban(m)-P_tinhtoan(m); Q_tinhtoan(m)=Q_tinhtoan(m)U(m)*U(n)*abs(Y_bus(m,n))*sin(angle(Y_bus(m,n))+gocpha(n)-gocpha(m)); delta_Q(m)=Q_coban(m)-Q_tinhtoan(m); end end Q_tinhtoan; for h=1:sonut if loai(h)==3 if Q_tinhtoan(h)Q_dieden_max loai(h)=2; Q_coban(h)=Q_dieden_max; U=U_dutru; U(h)=1; for m=1:sonut P_tinhtoan(m)=0; Q_tinhtoan(m)=0; delta_P(m)=0; delta_Q(m)=0; end for m=1:sonut for n=1:sonut P_tinhtoan(m)=P_tinhtoan(m)+U(m)*U(n)*abs(Y_bus(m,n))*cos(angle(Y_bus(m,n))+go cpha(n)-gocpha(m)); delta_P(m)=P_coban(m)-P_tinhtoan(m); Q_tinhtoan(m)=Q_tinhtoan(m)U(m)*U(n)*abs(Y_bus(m,n))*sin(angle(Y_bus(m,n))+gocpha(n)-gocpha(m)); delta_Q(m)=Q_coban(m)-Q_tinhtoan(m); Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 53 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng end end end end end clear tich clear an number_P=0; thutu_1=0; for m=1:sonut thutu_1=thutu_1+1; if loai(m)==2|loai(m)==3 number_P=number_P+1; tich(number_P,1)=delta_P(m);%tinh tich an(number_P)=thutu_1;%ma hoa an end end number_Q=number_P; thutu_2=0; for m=1:sonut thutu_2=thutu_2+1; if loai(m)==2 number_Q=number_Q+1; tich(number_Q,1)=delta_Q(m); an(number_Q)=thutu_2; end end tich; an; clear thuaso Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 54 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng thuaso_baitoan_cu=thuaso_baitoan_moi; for m=1:number_P%tinh J11 for n=1:number_P h=an(m); g=an(n); if g==h thuaso(m,n)=-Q_tinhtoan(h)-((U(h))^2)*imag(Y_bus(h,g)); else thuaso(m,n)=U(h)*U(g)*abs(Y_bus(h,g))*sin(angle(Y_bus(h,g))+gocpha(g)-gocpha(h)); end end end for m=number_P+1:number_Q%tinh J21 for n=1:number_P h=an(m); g=an(n); if g==h thuaso(m,n)=P_tinhtoan(h)-((U(h))^2)*real(Y_bus(h,g)); else thuaso(m,n)=U(h)*U(g)*abs(Y_bus(h,g))*cos(angle(Y_bus(h,g))+gocpha(g)-gocpha(h)); end end end for m=1:number_P%Tinh J12 for n=number_P+1:number_Q h=an(m); g=an(n); if g==h Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 55 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng thuaso(m,n)=P_tinhtoan(h)+((U(h))^2)*real(Y_bus(h,g)); else thuaso(m,n)=U(h)*U(g)*abs(Y_bus(h,g))*cos(angle(Y_bus(h,g))+gocpha(g)gocpha(h)); end end end for m=number_P+1:number_Q% Tinh J22 for n=number_P+1:number_Q h=an(m); g=an(n); if g==h thuaso(m,n)=Q_tinhtoan(h)-((U(h))^2)*imag(Y_bus(h,g)); else thuaso(m,n)=U(h)*U(g)*abs(Y_bus(h,g))*sin(angle(Y_bus(h,g))+gocpha(g)-gocpha(h)); end end end thuaso; modun=abs(det(thuaso)); thuaso_baitoan_moi=thuaso; U_baitoan=U; gocpha_baitoan=gocpha; solution=thuaso\tich; %giai tim cac gia tri delta for m=1:number_P n=an(m); gocpha(n)=gocpha(n)+solution(m);%tinh lai goc delta end for m=number_P+1:number_Q Nghiên cứu sụp đổ điện áp hệ thống điện Trang 56 GVHD: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng n=an(m); U(n)=U(n)*(1+solution(m)); end for m=1:sonut if U(m)