PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ

Một điểm mới của luận văn được trình bày đó là mô phỏng được các quátrình quá độ của điện áp và công suất phản kháng tại tất cả các nút trên miền thờigian, khi có các kích động nhỏ cho đ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS HUỲNH CHÂU DUY

(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1:

(Ghi rõ họ, tên,, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2:

(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH.

Ngày tháng năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Đề tài này được thực hiện theo chương trình đào tạo thạc sĩ tại trường đạihọc Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, chuyên ngành kỹ thuật điện Xin chân thành cảm

ơn quý thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi để em thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Thầy TS Huỳnh Châu Duy, giảng viên trực tiếphướng dẫn, đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến quý báu và hướng dẫn em

thực hiện đề tài này Nếu không có sự khích lệ, đôn đốc và giám sát tiến độ của

Thầy trong suốt thời gian qua cũng như sự tận tâm giúp đỡ thì luận văn này sẽ

không thể hoàn thành được

Rất cảm kích đến các anh chị và các bạn đồng nghiệp, các kỹ sư, thạc sĩ củacác công ty đã đóng góp ý kiến, truyền đạt kinh nghiệm tham khảo cũng như kiến

thức về thiết kế, vận hành lưới điện truyền tải

Lời tri ân đến gia đình và những người thân đã luôn ủng hộ và động viêntrong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Kính chúc sức khỏe quý thầy cô, các anh chị và các bạn !

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ” được tiến hành trong khoảng thời gian

06 tháng tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Sau thời gian nghiên cứu

đề tài được triển khai và tập trung giải quyết các vấn đề sau:

Trong cuốn luận văn này trình bày những nguyên nhân liên quan đến việc tạisao hệ thống điện lại mất ổn định điện áp bằng cách đưa ra những tình huống cụ thể

và để vấn đề được rõ ràng hơn đó là việc đưa ra các cơ sở lý thuyết các tiêu chuẩn

ổn định điện áp cho từng tình huống trong những trường hợp cụ thể, sau đó sử dụngcông cụ hỗ trợ PSAT chạy trên nền MATLAB để mô phỏng từng tình huống kếthợp với việc phân tích xoay quanh việc ổn định điện áp, làm tiền đề cho việc phântích ổn định điện áp cho hệ thống điện khi có nguồn năng lượng gió

Một điểm mới của luận văn được trình bày đó là mô phỏng được các quátrình quá độ của điện áp và công suất phản kháng tại tất cả các nút trên miền thờigian, khi có các kích động nhỏ cho đến các kích động lớn trong hệ thống điện có kếtnối nguồn năng lượng gió, từ đó gia cố thêm được lượng kiến thức về hệ thống điệngiúp ích cho việc làm nền tảng đưa ra các giải pháp tối ưu nhất giúp ổn định được

hệ thống điện, mặc dù việc nghiên cứu phân tích ổn định điện áp đã trở thành phổbiến và thông thường

Tác giả

Trương Hữu Thương

ABSTRACT

Thesis "VOLTAGE STABILITY ANALYSIS FOR POWER SYSTEMTAKING WIND ENERGY" was conducted over a period of 06 months at theUniversity of Technical Education HCMC After a period of research anddeployment topics focus on the following issues:

In this book presents essays concerning the reasons why the power systemvoltage instability by giving specific situations and to be clearer problem that ismaking the base standard theory of stable voltage for each situation in the particularcase, then use the tool to support the PSAT runs on matlab to simulate eachsituation combined with the analysis hinges on stability voltage, as a prerequisite forthe stability analysis for power system voltage when there is wind energy

A new point of the thesis is presented that is simulated by the transition ofthe voltage and reactive power at all nodes in the time domain, while there are small

to provoke the big incitement power system connected wind energy source, therebyfurther reinforcing the amount of knowledge of electrical systems useful for thefoundation launched the most optimal solution to help stabilize the electricitysystem, although the research analysis voltage stability has become widespread andcommon

Author

Truong Huu Thuong

LỜI CAM ĐOANTôi cam đoan luận văn “Phân tích ổn định điện áp cho hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió” là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 03 năm 2016

(Ký & ghi rõ họ tên)

Trương Hữu Thương

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: TRƯƠNG HỮU THƯƠNG Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 16-07-1988 Nơi sinh: Hà Tĩnh

Quê quán: Thạch Sơn – Thạch Hà – Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 14/10 đường 68, KP2, P Hiệp Phú, Q.9E-mail: Truonghuuthuongptc4@gmail.com SĐT: 0938601002

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Quý

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

18/5/2012 đến

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LÝ LỊCH KHOA HỌC v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

DANH SÁCH CÁC HÌNH xi

CHƯƠNG 1 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.1 Đặt vấn đề tại sao ổn định điện áp hệ thống điện 1

1.1.2 Đặt vấn đề tại sao ổn định điện áp hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió 2

1.2 Các vấn đề nghiên cứu của đề tài 5

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài 5

1.2.2 Tính thực tiễn của đề tài 5

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ 6

1.4 Phương pháp giải quyết 6

1.5 Giới hạn đề tài 6

1.6 Điểm mới của luận văn 6

1.7 Phạm vi ứng dụng 7

1.8 Bố cục của luận văn 7

Chương 2 8

TỔNG QUAN 8

2.1 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 8

2.2.1 Bài báo trong nước 8

2.2.2 Bài báo nước ngoài 13

CHƯƠNG 3 19

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN KHI KHÔNG VÀ KHI CÓ XÉT ĐẾN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ 19

3.1 Phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện 19

3.1.1 Khái niệm ổn định điện áp 19

3.1.2 Mối quan hệ P-U-Q: 20

3.1.3 Các tiêu chuẩn đánh giá ổn định điện áp trong hệ thống điện 25

3.1.4 Hiện tượng sụp đổ điện áp của hệ thống điện 29

3.2 Phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió 33

3.2.1 Mô hình máy điện không đồng bộ tuabin gió loại nguồn kép (DFIG) 33

3.3.4 Nhận xét 37

3.2.2 Các tiêu chuẩn ổn định điện áp trong hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió 37

3.2.3 Hiện tượng sụp đổ điện áp 45

CHƯƠNG 4 47

MÔ PHỎNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN KHI KHÔNG VÀ KHI CÓ XÉT ĐẾN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ 47

4.1 Đặt vấn đề 47

4.2 Sơ đồ hệ thống điện IEEE 14 nút và thông số 47

4.3 Kiểm tra kết quả mô phỏng và phân tích ổn định điện áp các trường hợp đề ra 51

4.3.1 Trường hợp 1: Không DG được cài đặt trong hệ thống 52

4.3.2 Trường hợp 2: 60MVA máy phát điện gió thay thế cho 60MVA máy phát đồng bộ tại nút số 2 67

CHƯƠNG 5 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

5.1 Kết luận 80

5.2 Kiến nghị 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

Phụ Lục B.1.1 87

Phụ Lục B.1.2 88

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 4 1 Thông số của các bộ kích từ 49

Bảng 4 2 Thông số máy phát 50

Bảng 4 3 Thông số các nhánh của lưới điện IEEE 14 nút 50

Bảng 4 4 Thông số các nút của lưới điện IEEE 14 nút 51

DANH SÁCH CÁC Hình 2 1 Mô hình kết nối nguồn năng lượng gió vào HTĐ 11

YHình 3 1 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản 20

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện 20

Hình 3 3 Giản đồ vec tơ 20

Hình 3 4 Mối quan hệ P-Q cho mỗi giá trị của U 21

Hình 3 5 Đường bao biễu diễn mối quan hệ P-Q cho mỗi giá trị của U 22

Hình 3 6 Quan hệ đường cong Pn và Qn khi PL= Pn;QL=Qn 23

Hình 3 7 Quan hệ đường cong Pn và Qn khi PL= Pn; QL= (U/Un)2Qn 23

Hình 3 8 Quan hệ đường cong Pn và Qn khi PL=(U/Un) Pn;QL= (U/Un)2Qn 24

Hình 3 9 Quan hệ đường cong Pn và Qn khi PL=(U/Un)2 Pn; QL= (U/Un)2Qn 25

Hình 3 10 Sơ đồ hệ thống điện 25

Hình 3 11 Đồ thị thể hiện tiêu chuẩn dQL/dU 27

Hình 3 12 Đồ thị thể hiện tiêu chuẩn dQG/dU 28

Hình 3 13 Dạng đường cong P-V điển hình 28

Hình 3 14 Dạng đường cong Q-V điển hình 29

Hình 3 15 Giả lập sự cố trên hệ thống điện 30

Hình 3 16 Đồ thị thể hiện việc mất cân bằng Q 30

Hình 3 17 Đồ thị thể hiện điểm tới hạn khi hệ thống mất cân bằng Q 32

Hình 3 18 So sánh các kết quả phân tích 32

Hình 3 19 Mô hình máy phát điện DFIG 33

Hình 3 20 Mạch điện tương đương máy phát điện DFIG 33

Hình 3 21 Đặc tính moment (a) tốc độ (b) và phân bố công suất (c) trong máy phát điện DFIG 34

Hình 3 22 Sơ đồ tương đương hình T và sơ đồ đơn giản của DFIG 35

Hình 3 23 Mô hình mạng 2 cửa tương đương của DFIG 36

Hình 3 24 Mô hình xây dựng tiêu chuẩn ổn định cho máy phát điện KĐB 38

Hình 3 25 Đặc tính moment theo hệ số trượt của máy phát điện KĐB tuabin gió 39

Hình 3 26 Tiêu chuẩn thực dụng phân tích ổn định 40

Hình 3 27 Máy điện KĐB roto lồng sóc (trái) roto dây quấn (phải) 41

Hình 3 28 Quan hệ điện áp theo hệ số trượt của máy phát điện gió 46

YHình 4 1 Sơ đồ hệ thống điện IEEE 14 nút 48

Hình 4 2 Thông số máy phát điện gió DGIG 51

Hình 4 3 Sơ đồ hệ thống điện IEEE 14 nút trên PSAT 52

Hình 4 4 Bảng kết quả mô phỏng thông số chế độ các nút hệ thống điện IEEE 14 nút 53

Hình 4 5 Đồ thị phân bố công suất trên các nút hệ thống điện IEEE 14 nút 53

Hình 4 6 Đồ thị phân bố điện áp và góc pha điện áp tại các nút hệ thống điện IEEE 14 nút 54

Hình 4 7 Đồ họa 3D thể hiện biên độ điện áp tại các nút hệ thống điện IEEE 14 nút 54

Hình 4 8 Đồ thị biên độ điện áp trên miền thời gian ở chế độ xác lập tại các nút hệ thống điện IEEE 14 nút 55

Hình 4 9 So sánh phân bố công suất tác dụng tại các nút khi cho giảm 30% và 50% tải 56

Hình 4 10 So sánh phân bố công suất phản khác tại các nút khi cho giảm 30% và 50% tải 56

Hình 4 11 So sánh biên độ điện áp các nút khi cho giảm 30% đến 50% tải 57

Hình 4 12 So sánh dao động điện áp tại nút số 2 khi cho giảm 30% và 50% tải 57

Hình 4 13 So sánh phân bố công suất tác dụng tại các nút khi cho tăng 30% và 50% tải 58

Hình 4 14 So sánh phân bố công suất phản khác tại các nút khi cho tăng 30% và 50% tải 58

Hình 4 15 so sánh biên độ điện áp các nút khi cho giảm 30% đến 50% tải 59

Hình 4 16 So sánh dao động điện áp tại nút số 2 khi cho giảm 30% và 50% tải 59

Hình 4 17 Mô phỏng sự cố thoáng qua trên đường dây 02-04 60

Hình 4 18 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại nút 2 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 60

Hình 4 19 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng tại nút số 2 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 60

Hình 4 20 Kết quả mô phỏng dao động sóng điện áp tại nút số 4 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 61

Hình 4 21 Kết quả mô phỏng phỏng dao động quá độ công suất phản kháng tại nút 4 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 61

Hình 4 22 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng truyền qua đường dây 02-04 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 62

Hình 4 23 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại các nút lân cận trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 62

Hình 4 24 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản tại nút 3-5 trên miền thời gian sau tác động của sự số thoáng qua 63

Hình 4 25 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại các nút trên miền thời gian sau tác động của sự cố thoáng qua 63

Hình 4 26 Kết quả mô phỏng qúa độ công suất phản kháng tại các nút trên miềnthời gian sau tác động của sự cố thoáng qua 63Hình 4 27 Kết quả mô phỏng qúa độ điện áp tại nút số 2 trên miền thời gian sau tácđộng của sự số vĩnh cữu 64Hình 4 28 Kết quả mô quá độ công suất phản kháng tại nút số 2 trên miền thời giansau tác động của sự số vĩnh cữu 64Hình 4 29 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại nút số 4 trên miền thời gian sau tácđộng của sự cố vĩnh cửu 65Hình 4 30 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng tại nút số 4 trên miềnthời gian sau tác động của sự cố vĩnh cửu 65Hình 4 31 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp cá nút trên miền thời gian sau tác độngcủa sự cố vĩnh cửu 66Hình 4 32 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng trên miền thời gian tạicác nút sau sự cố vĩnh cữu 66Hình 4 33 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại nút số 2 trên miền thời sau sự cốngắn mạch 67Hình 4 34 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng tại nút số 2 trên miềnthời gian sau tác động của sự cố ngắn mạch 67Hình 4 35 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp trên miền thời gian tại các nút lân cậnsau tác động sự cố ngắn mạch 68Hình 4 36 Kết quả mô phỏng quá độ công suất phản kháng trên miền thời gian tạicác nút lân cận sau tác động sự cố ngắn mạch 68Hình 4 37 Kết quả mô phỏng điện áp các nút trên miền thời gian sau tác động của

sự cố ngắn mạch 69Hình 4 38 Kết quả mô phỏng điện áp các nút trên miền thời gian sau tác động của

sự cố ngắng mạch 69

Hình 4 39 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng các nút trên miền thời gian sau tác động của sự cố ngắn mạch 70

Hình 4 40 Kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 6 trên miền thời gian sau tác động ngắn mạch và sa thải phụ tải 70

Hình 4 41 Sơ đồ hệ thống điện IEEE 14 nút khi có nguồn gió DFIG kết nối vào nút số 2 71

Hình 4 42 Kết quả mô phỏng điện áp tại nút 2 trên miền thời gian sau tác động của việc kết nối DFIG 72

Hình 4 43 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng tại nút 2 trên miền thời gian sau tác động của việc kết nối DFIG 72

Hình 4 44 Kết quả mô phỏng điện áp các nút lân cận trên miền thời gian sau tác động của việc kết nối DFIG 73

Hình 4 45 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng các nút lân cận trên miền thời gian sau tác động của việc kết nối DFIG 74

Hình 4 46 Kết quả mô phỏng công suất điện gió khi tốc độ gió là 3m/s và 15m/s 75 Hình 4 47 Kết quả mô phỏng công suất tác dụng tại nút số 2 khi tốc độ gió là 3m/s và 15m/s 75

Hình 4 48 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng tại nút số 2 khi tốc độ gió là 3m/s và 15m/s 75

Hình 4 49 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng tại nút số 2 khi tốc độ gió là 3m/s và 15m/s 76

Hình 4 50 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng khi cho giảm 50% tải 77

Hình 4 51 So sánh kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 2 khi cho giảm tải 77

Hình 4 52 So sánh kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 2 khi cho tăng tải 78

Hình 4 53 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng khi cho giảm 50% tải 78

Hình 4 54 So sánh điện áp tại nút 2 sau tác động của sự cố sét đánh khi không vàkhi có kết nối nguồn gió DFIG 79Hình 4 55 So sánh điện áp tại nút 2 sau tác động của sự cố sét đánh khi không vàkhi có kết nối nguồn gió DFIG 79Hình 4 56 Kết quả mô phỏng điện áp nút số 2 trên miền thời gian sau tác động sự

cố vĩnh cữu 80Hình 4 57 Kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 4 trên miền thời gian sau tác độngcủa sự cố vĩnh cữu 80Hình 4 58 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng truyền trên nhánh đường dây02-04 sau tác động sự cố vĩnh cữu 81Hình 4 59 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng truyền trên nhánh đường dây04-05 sau tác động của sự cố vĩnh cữu 81Hình 4 60 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại nút số 2 trên miền thời gian sau tácđộng của sự cố ngắn mạch 82Hình 4 61 So sánh kết quả quá độ điện áp tại nút 2 trên miền thời gian khi không vàkhi có kết nối nguồn gió DFIG 82Hình 4 62 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại các nút lân cận trên miền thời giansau tác động của sự cố ngắn mạch 83Hình 4 63 Kết quả mô phỏng quá độ điện áp tại các nút trên miền thời gian sau tácđộng của sự cố ngắn mạch 83Hình 4 64 Kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 2 trên miền thời gian sau tác độngcủa sự cố ngắng mạch 84Hình 4 65 Kết quả mô phỏng điện áp tại các nút trên miền thời gian sau tác độngcủa sự cố ngắng mạch 84Hình 4 66 Kết quả mô phỏng công suất phản kháng tại các nút trên miền thời giansau tác động của sự cố ngắng mạch 85

Hình 4 67 Kết quả mô phỏng điện áp tại nút số 6 trên miền thời gian sau tác độngngắn mạch và sa thải phụ tải 85

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Đặt vấn đề

1.1.1 Đặt vấn đề tại sao ổn định điện áp hệ thống điện

Ổn định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thốngnằm trong một phạm vi cho phép (tùy vào tính chất mỗi nút mà cho phép điện ápdao động năm trong những phạm vi khác nhau) ở điều kiện vân hành bình thườnghoặc sau các kích động

Các thiết bị điện đều được chế tạo để công tác với một điện áp định mức nhấtđịnh Do đó, để phát huy hết tác dụng độ tin cậy, tuổi thọ của thiết bị thì phải đảmbảo thiết bị đó phải được làm việc với điện áp định mức

Mọi nguyên nhân gây ra sai lệch về điện áp qua giới hạn cho phép đều gây ranhững thiệt hại, hư hỏng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị và có thể gây thiệt hại lớncho cả hệ thống và gây nguy hiểm cho con người Có rất nhiều nguyên nhân gây ra

sự dao động điện áp như tốc độ động cơ lai, tính chất tải thay đổi, mức tải thay đổi,nhiệt độ…

Vì vậy, để hạn chế thiệt hại do sự dao động điện áp thì cần phải trang bị hệthống tự động ổn định điện áp cho các máy phát đồng bộ ba pha

Có rất nhiều nguyên nhân gây dao động điện áp: Do dòng tải thay đổi (khi đổitải) Do tính chất tải thay đổi (đối máy phát điện xoay chiều): khi dòng tải thay đổi,điện áp cũng thay đổi theo, do đó phải thay đổi dòng kích từ để giữ điện áp khôngđổi Đối máy phát xoay chiều, với cùng dòng tải, tính chất tải thay đổi cũng làmđiện áp thay đổi (đối tải thuần dung khi tăng tải đến lúc nào đó thì điện áp cũnggiảm) Do nhiệt độ trong cuộn dây máy phát thay đổi: khi nhiệt độ của cuộn dâythay đổi làm cho điện trở của cuộn dây thây đổi, dẫn tới sụt áp trên cuộn dây cũngthay đổi (cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích từ), dẫn tới điện áp máy phát cũngthay đổi Do tốc độ động cơ lai thay đổi: khi tốc độ động cơ lai thay đổi làm suấtđiện động của phần ứng thay đổi, do đó điện áp ra cũng thay đổi Do phân phối tải

giữa các máy làm việc song song không đều, khi các máy phát điện làm việc songsong trên cùng một mạng, nếu xảy ra trường hợp phân bố không đều giữa các máyphát sẽ dẫn tới dòng cân bằng giữa hai máy, dòng điện này có tính chất cảm kháng,nên mang tính khử từ và làm giảm từ trường chính của máy phát điện làm điện ápmạng giảm xuống

Các bộ tự động điều chỉnh làm việc không ổn định, ngắn mạch ở các vị tríkhác nhau trong mạng điện: dòng điện ngắn mạch sẽ gây sụt áp trên mạng, giá trị độgiảm điện áp phụ thuộc vị trí của điểm ngắn mạch Ngoài các yếu tố cơ bản trênđây, cũng còn một số nguyên nhân phụ khác gây nên sự thay đổi điện áp, tính chấtcác mạch từ thay đổi, điện trở tiếp xúc tăng lên, hư hỏng trong máy phát hoặc bộđiều chỉnh

1.1.2 Đặt vấn đề tại sao ổn định điện áp hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió

Cùng với bài toán tái cấu hình LDPP để giảm tổn thất công suất thì một trongnhững mục tiêu quan trọng khi vận hành LDPP là đảm bảo chất lượng điện áp chocác nút trong lưới điện Bài toán này thường được thực hiện ở giai đoạn sau của bàitoán tái cấu hình Các LDPP không có kết nối DG, hiện tượng mất ổn định điện ápthường xảy ra khi tăng tải mạnh hay thay đổi các điều kiện vận hành Các thay đổi

đó làm cho quá trình giảm áp xảy ra và có thể rơi vào tình trạng không thể điềukhiển điện áp, gây ra sụp đổ điện áp Nhân tố chính gây mất ổn định điện áp làLDPP không có khả năng đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng Các thông số cóliên quan đến sụp đổ điện áp là công suất tác dụng và phản kháng của mạng điện.Khi có kết nối DG, như: các nguồn thuỷ điện nhỏ, các cụm máy phát Diezel, cácmáy phát không đồng bộ của tuabin gió thì vấn đề này lại trở nên phức tạp hơn docác DG thường tiềm ẩn nhiều yếu tố gây mất ổn định điện áp Nếu các DG là máyphát đồng bộ thì nó có thể bị mất ổn định đồng bộ (ổn định góc lệch) Nếu DG làloại không đồng bộ thì nó không phát công suất phản kháng (thậm chí tiêu thụ côngsuất phản kháng), cho nên DG có thể ảnh hưởng chung đến ổn định điện áp toànlưới, đồng thời có thể gây mất ổn định tại chính bản thân nó bởi không còn cân

bằng mômen làm việc Dây chính là trường hợp LDPP kết nối nguồn điện gió vớicác máy điện không đồng bộ (KĐB) Do vậy, việc nghiên cứu ổn định điện áp trongLDPP có DG gắn với việc tìm hiểu cơ chế gây mất ổn định điện áp, đồng thời phântích độ tin cậy làm việc ổn định (đủ hệ số dự trữ ổn định) của bản thân các DG.Chương này chủ yếu nghiên cứu các vấn đề đảm bảo ổn định điện áp cho máy điệnKĐB của các tuabin gió làm việc trong

Gần đây máy phát điện gió (WG) đã trải qua một sự phát triển nhanh chóngtrong một quy mô toàn cầu Kích thước của tua-bin gió và các trang trại gió đanggia tăng một cách nhanh chóng, một lượng lớn năng lượng gió được tích hợp vào hệthống điện Khi năng lượng gió hòa vào lưới điện tăng nhanh, ảnh hưởng của cáctua bin gió (WT) về chất lượng điện năng và ổn định điện áp ngày càng trở nênquan trọng hơn Nó cũng được biết rằng một sự hòa lưới rất lớn của năng lượng giótrong một hệ thống điện có thể gây ra các vấn đề quan trọng do bản chất ngẫu nhiêncủa gió và các đặc tính của máy phát điện gió Trong các trang trại gió lớn kết nốivới các mạng truyền dẫn các hạn chế kỹ thuật kết nối để đưa vào các tính toán để ổnđịnh quá độ của hệ thống điện có thể bị mất khi, ví dụ, có sự sụt giảm điện áp gây ratình trạng ngắt một số lượng lớn các máy phát điện gió (WG)

Năng lượng gió có đặc tính riêng của nó, giống như tính riêng biệt, tính ngẫunhiên và sự không thể bị bị kiểm soát Với sự gia tăng của điện dung năng lượngcủa nguồn gió tương lai trong hệ thống năng lượng, việc nghiên cứu những nguồngió hợp nhất thực sự rộng lớn tác động sự hoạt động hệ thống năng lượng bắt đầutrở nên phổ biến Bởi lí do này, và để nghiên cứu tác động của nguồn gió lên mạnglưới điện, những model thích hợp phải được sử dụng

Vấn đề mốt ổn định điện áp và sự sụp đổ xảy ra một cách điển hình trên hệthống năng lượng cái mà không thể đòi hỏi năng ượng phản ứng, cho việc nhận thấy

sự vận hành quá tải và điều kiện xấu Khi nguồn gió được kết nối đến mạng lướiyếu, trạng thái ổn định điện áp à một trong những nhân tố quan trọng tác động đếnhoạt động ổn định của nguồn gió Những loại tua-bin gió thông thông thường là tua-bin tốc độ được chỉnh sửa với máy phát điện cảm ứng tận trung vào kết nối tới

mạng lưới điện Máy phát điện cảm ứng kết nối với tua-bin gió để phát điện là sựchìm đi của năng lượng phản ứng Vì thế, sự bù đắp cho năng lượng phản ứng làcần thiết để duy trì tđiện áp được ước lượng của mạng lưới đến nguồn gió được kếtnối

Trong trường hợp các nguồn gió thêm vào nhỏ hơn được kết nối với lưới điệnyếu như mạng lưới phân phối điện trung thế, vấn đề chất lượng điện năng có thể trởthành một mối quan tâm nghiêm trọng vì sự gần kề của các máy phát điện và tải Sựtồn tại của độ lệch điện áp là một trong những rối loạn chính liên quan đến chấtlượng điện năng trong mạng lưới phân phối

Ở các nước phát triển, nó được biết rằng từ 75% lên đến 95% của các khiếukiện ngành công nghiệp cho các công ty phân phối điện có liên quan đến vấn đềnguồn gốc của loại nhiễu này Những vấn đề nảy sinh từ thực tế là nhiều tải điệnkhông được thiết kế để duy trì chế độ sử dụng bình thường của chúng đối với độlệch điện áp

Sự kết nối WPP được phân tích với những giới hạn về nhiệt đường dây, daođộng điện áp thanh cái và tổn thất công suất lưới Tiềm năng sản xuất năng lượngđiện ở một khu vực thực tế có lắp đặt WPP là liên quan đến khả năng của lưới phânphối lân cận Sự khác nhau ở đây chỉ ra sự cần thiết áp dụng một biện pháp đối phógiúp cho việc lắp đặt ở khu vực này có thể thực hiện được để sử dụng hết tiềm năng

có sẵn

Khả năng làm việc ổn định của nhà máy điện gió (WP) trong các hệ thốngcung cấp điện (HTCCĐ) phụ thuộc các điều kiện như: công nghệ máy phát điên gió,dung lượng và công nghệ thiết bị bù công suất phản kháng của điện gió, "độ mạnh"của lưới điện mà chúng kết nối Vấn đề này được đặt ra liên quan đến sự phát triểnngày càng mạnh mẽ, đa dạng của WP và các lưới điện

Với các nút nằm gần WP, điện áp có thể sẽ có nguy cơ giảm thấp và dao độngmạnh, dẫn đến sụp đổ điện áp Đã có rất nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của WPđến ổn định điện áp và chất lượng điện năng trong HTCCĐ, tuy nhiên, các nghiêncứu đó chưa thực sự đề cập đến các đặc trưng ổn định và giới hạn vận hành của các

phần tử đóng vai trò quan trọng trong HTCCĐ Chính vì vậy ,cần tập trung nghiêncứu phân tích ổn định điện áp, để từ đó xác định các khâu "yếu", và đề xuất biệnpháp nâng cao ổn định điện áp trong hệ thống điện có kết nối WP

1.2 Các vấn đề nghiên cứu của đề tài

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài

Việc đưa thêm vào sử dụng nguồn năng lượng điện gió giúp ta từng bước cânbằng lại nguồn năng lượng cung ứng cho hệ thống điện Rõ ràng năng lượng gió lànguồn năng lượng tự nhiên và vô tận nên việc tận dụng một cách hiệu quả nguồnnăng lượng này vào hệ thống điện quốc gia sẽ mang lại rất nhiếu lợi ích kinh tế đikèm là các giải pháp tiết kiệm năng lượng Khi đưa nguồn gió vào hệ thống sẽ cónhững dao động hoặc khi sự cố xảy ra liên quan rất chặt chẽ với điện chính vì vậychúng ta cần có những biện pháp để khắc phục nhanh và giúp hệ thống trở lại hoạtđộng bình thường Đề tài phân tích rõ được việc ổn định điện áp có xét đến nguồnnăng lượng gió để đưa ra những giải pháp đảm bảo sự hoạt động bình thường của hệthống vừa đảm bảo chất lượng điện năng cũng như hiệu quả kinh tế

1.2.2 Tính thực tiễn của đề tài

Hiện nay, nguồn năng lượng chính cung cấp cho hệ thống điện vẫn là thủyđiện, nhiệt điện và phải nhập khẩu từ nước ngoài, cho nên việc nghiên cứu đưa vào

sử dụng nguồn năng lượng điện gió là hết sức cần thiết và thực tế

Ngoài ra, nước ta có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng gió, đồng thời được

sự hỗ trợ giúp đỡ từ chính phủ, các tổ chức năng lượng điện gió, sẽ giúp ta có cơ sở

để quy hoạch phát triển, đầu tư xây dựng các hệ thống điện gió ở các vùng có tiềmnăng về gió tại Việt Nam

Do đó, việc phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện kết hợp nguồn điệngió sẽ giúp hệ thống nâng cao tiềm năng hơn vượt trội hơn

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu:

Hiểu rõ được việc tại sao cần phải phân tích ổn định điện áp cho hệ thốngđiện có xét đến nguồn năng lượng gió

Nhiệm vụ:

Tìm hiểu những bài báo liên quan để nêu lên vấn đề cần giải quyết

Tìm hiểu các bài báo có nội dung liên quan để tổng quan vấn đề

Viết cơ sở lý thuyết:

Phân tích ổn định điện áp hệ thống điệnPhân tích ổn định điện áp cho hệ thống điện có xét đến nguồn gió

Mô phỏng trên Matlab kết hợp PSAT:

Nhận xét các kết quả mô phỏng độ ổn định điện áp của hệ thống điệnNhận xét các kết quả mô phỏng độ ổn định điện áp của hệ thống điện

có xét đến nguồn năng lượng gió

1.4 Phương pháp giải quyết

Tham khảo mô hình trên lưới điện theo tiêu chuẩn IEEE 14 nút, sử dùng phầnmềm Matlab kết hợp PSAT để xây dựng và mô phỏng phân tích các thông số ổnđịnh điện áp hệ thống, sau đó phân tích ổn định điện áp của hệ thống có xét đếnnguồn năng lượng gió

1.5 Giới hạn đề tài

Chỉ xét việc phân tích ổn định điện áp cho hệ thống điện có xét đến nguồnnăng lượng gió

1.6 Điểm mới của luận văn

Mô phỏng được các quá trình quá độ của điện áp và công suất phản kháng tạitất cả các nút trên miền thời gian, khi có các kích động nhỏ cho đến các kích độnglớn trong hệ thống điện có kết nối nguồn năng lượng gió, từ đó gia cố thêm đượclượng kiến thức về hệ thống điện giúp ích cho việc làm nền tảng đưa ra các giảipháp tối ưu nhất giúp ổn định được hệ thống điện, mặc dù việc nghiên cứu phân tích

ổn định điện áp đã trở thành phổ biến và thông thường

1.7 Phạm vi ứng dụng

Ứng dụng cho các mô hình hay lưới điện tương tự

Ứng dụng cho lưới điện 500KV, 220KV tại Việt Nam

Làm tài liệu tham khảo cho các học viên cao học trong môn học ổn định hệthống điện và môn học điện tái tạo và ứng dụng

1.8 Bố cục của luận văn

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương 2: Tổng quan

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Mô phỏng phân tích ổn định điện áp

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 2 TỔNG QUAN2.1 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.1 Bài báo trong nước

Bài báo “Dự báo sụp đổ điện áp trong hệ thống điện” Của tác giả Hồ Đắc

Lộc, Huỳnh Châu Duy, Ngô Cao Cường Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM,

Trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ [1]

Bài báo này giới thiệu một phương pháp dự báo sụp đổ điện áp trong hệ thốngđiện trên cơ sở phân tích trị riêng của ma trận Jacobian được thành lập từ bài toánphân bố công suất Khi ấy, có thể kết luận rằng hệ thống điện là ổn định, mất ổn địnhhay sắp sụp đổ

Dựa vào các vectơ riêng bên phải và bên trái của ma trận Jacobian, chúng ta sẽxác định được vị trí các nút có khả năng gây ra sụp đổ điện áp và bằng các đườngcong Q-V được xây dựng từ phương pháp sẽ xác định được định lượng MVAr đếnđiểm mất ổn định điện áp Tất cả các phân tích này sẽ giúp cho người vận hành hệthống dự báo được các giới hạn an ninh cực đại và đề xuất phương án khắc phục đốivới các nút có giới hạn điện áp thấp nhất trước khi hệ thống bị sụp đổ Phân tích này

sẽ được áp dụng cụ thể cho hệ thống điện 14 nút của I.E.E.E và được kiểm tra bằngcách so sánh trên cơ sở các phần mềm PSS/E và ETAP

Trên cơ sở phương pháp phân tích trị riêng có thể đánh giá được trạng tháicủa hệ thống điện là ổn định, mất ổn định hay sẽ sụp đổ Mặt khác, thuật toán cũngcho phép xác định được các nút có khả năng gây ra sụp đổ điện áp trong hệ thốngđiện Chính từ các kết quả này giúp cho việc vận hành hệ thống đạt được hiệu quảtốt hơn và khắc phục được sụp đổ điện áp xảy ra trong hệ thống điện

Bài báo “Một giải thuật mới để xác định giới hạn ổn định điện áp của hệ thống điện nhiều nguồn với tiêu chuẩn bm” của tác giả Lê Hữu Vinh Quang.

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM [2]

Một giải thuật mới được đề xuất và một chương trình phần mềm được tạo lập

để tính toán giới hạn ổn định điện áp của hệ thống điện nhiều nguồn Các kết quảtiêu biểu về tính toán giới hạn ổn định điện áp đối với các nhiệm vụ khác nhau, như

bù VAR, tăng tải, mất nguồn và thay đổi cấu trúc lưới điện… được thực hiện trênmột hệ thống điện tiêu chuẩn IEEE và trên hệ thống điện miền Nam Việt Nam

Bài báo đã trình bày vài nét tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời và hệthống điện năng lượng mặt trời nối lưới - Bài báo cũng đề xuất một giải pháp điềukhiển hệ thống điện mặt trời nối lưới

Tiến hành mô phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink và đã đưa ra kết quả

mô phỏng Các kết quả mô phỏng thể hiện một cách trung thực, khẳng định tínhđúng đắn của việc xây dựng thuật toán điều khiển

Cần nghiên cứu để tìm cách khắc phục sai lệch mô hình sao cho kết quảnghiên cứu giữa mô hình toán học và mô hình thực tế khác nhau không nhiều để cáckết quả nghiên cứu với mô hình toán học có thể áp dụng trực tiếp cho mô hình thực

Bài báo “Khảo sát quan hệ công suất tác dụng và điện áp tại nút phụ tải để đánh giá giới hạn ổn định điện áp” của tác giả, Lê Hữu Hùng Tổng Công ty Truyền

tải điện Quốc gia, Đinh Thành Việt, Ngô Văn Dưỡng, Nguyễn Tùng Lâm ,TrườngĐại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng [3]

Bài báo này đề xuất cách phân tích ổn định điện áp hệ thống điện 500 kV ViệtNam bằng cách sử dụng kết hợp các công cụ đường cong PV, QV trong phần mềmchuyên dụng PowerWorld Simulator 13 Bằng phương pháp xây dựng các đườngcong PV, QV ứng với trường hợp cơ bản và các trường hợp sự cố N-1, N-2 có thểxác định các nút yếu về ổn định điện áp, các sự cố gây ảnh hưởng lớn đến ổn địnhđiện áp Qua sử dụng công cụ PV, QV với số liệu trong 2 năm 2009 và 2010, có thểnhận thấy được rằng hệ thống 500kV của Việt Nam hiện nay vẫn đảm bảo về ổnđịnh điện áp, song vẫn còn tồn tại một số nút yếu và một số sự cố có thể gây ảnhhưởng lớn đến độ dự trữ ổn định điện áp Trên cơ sở đó có thể có các biện pháp cầnthiết để cải thiện độ dự trữ ổn định điện áp tại các nút yếu

Ổn định điện áp là một vấn đề quan trọng cần được quan tâm trong vận hành

hệ thống điện Việt Nam hiện nay Sử dụng kết hợp các đường cong PV, QV có thểgiúp tìm được các nút yếu về ổn định điện áp trong hệ thống, xác định được các sự

cố dễ gây ra sụp đổ điện áp Qua sử dụng công cụ PV, QV với số liệu trong 2 năm

2009 và 2010, có thể nhận thấy được rằng hệ thống 500kV của Việt Nam hiện nay,vẫn đảm bảo về ổn định điện áp, song vẫn còn tồn tại một số nút yếu như Hà Tĩnh,

Đà Nẵng… và một số sự cố có thể gây ảnh hưởng lớn đến độ dự trữ ổn định điện áp(đứt 1 đường dây, 2 đường dây) Vì vậy cần xem xét đến vấn đề này để bảo đảmvận hành hệ thống truyền tải điện ngày càng tin cậy và ổn định đồng thời có cácbiện pháp cần thiết để tăng độ dự trữ ổn định điện áp tại các nút đó như đặt các thiết

bị bù STATCOM, SVC

Bài báo “Khảo sát quan hệ công suất tác dụng và điện áp tại nút phụ tải để đánh giá giới hạn ổn định điện áp” của tác giả, Đinh Thành Việt – Ngô Văn Dưỡng Đại học Đà Nẵng Lê Hữu Hùng Công ty Truyền tải điện 2 – EVN [4].

Bài báo trình bày phương pháp khảo sát quan hệ công suất tác dụng và điện

áp (PV) tại nút tải để tìm giới hạn ổn định điện áp làm cơ sở xây dựng miền làmviệc cho phép theo điều kiện giới hạn ổn định điện áp tại nút tải

Khảo sát quan hệ giữa điện áp và công suất nút tải (PV) cho thấy tồn tại điểm(P2gh, V2gh), đây chính là điểm giới hạn ổn định điện áp nút tải Điện áp giới hạnV2gh chỉ phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải mà không phụ thuộc vào điệnkháng của đường dây Khi đó, công suất giới hạn P2gh phụ thuộc vào hệ số công suấtcủa phụ tải đồng thời tỉ lệ nghịch với điện kháng của đường dây Hệ số công suấtcàng bé thì công suất tác dụng giới hạn P2gh sẽ càng giảm, như vậy, sử dụng tụ bùngang có thể nâng cao công suất giới hạn của phụ tải Với hệ số công suất khôngđổi tăng công suất phụ tải sẽ làm cho điện áp giảm, khi P2 lớn hơn P2gh theo đồ thịcho thấy khi đó hệ thống không tồn tại chế độ xác lập (hệ thống mất ổn định) Đây

là cơ sở cho phép sử dụng các phần mềm tính toán giải tích mạng điện để xây dựngmiền làm việc cho phép cho nút tải trên mặt phẳng công suất, bằng cách làm nặng

Trong bài báo này tác giả tập trung nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá mức độ

ổn định điện áp, để từ đó xác định các khâu "yếu", và đề xuất biện pháp nâng cao ổnđịnh điện áp trong hệ thống điện có kết nối điện gió (WP)

Các chỉ tiêu đánh giá ổn định điện áp nút khi tính bằng chương trình:

Các chỉ tiêu chung

Độ dự trữ ổn định theo kịch bản điển hình

Độ dự trữ ổn định theo các kịch bản quan

Các chỉ tiêu riêng

Hệ số sụt áp các nút (độ nhạy dao động điện áp)

Mô hình kết nối WP với hệ thống điện :

Hình 2 1 Mô hình kết nối nguồn năng lượng gió vào HTĐ

Khi điện áp tại điểm kết nối suy giảm mạnh thì lúc này WP sẽ hoạt động nhưmột động cơ không đồng bộ và nhận công suất từ phía hệ thống về, điều này dễ gâymất ổn định điện áp và ảnh hưởng lớn đến khả năng phát công suất của chúng Giảipháp thường áp dụng trường hợp này là sử dụng các thiết bù có điều chỉnh như SVC,STATCOM

Bài báo đã phân tích các chỉ tiêu đánh giá ổn định điện áp trong hệ thống cungcấp điện, từ đó lựa chọn chỉ tiêu trong trường hợp hệ thống cung cấp điện có cácnguồn điện gió tham gia Với các chỉ tiêu đã lựa chọn này cho phép xác định đượccác nút yếu, nhánh yếu trong hệ thống điện có kết nối nhà máy điện gió sử dụng loạimáy phát không đồng bộ và đề xuất các biện pháp nâng cao ổn định điện áp Các

WP công suất lớn khi kết nối hệ thống điện, trong quá trình vận hành có gây ảnhhưởng nhất định đến ổn định điện áp của lưới điện Việc mất ổn định điện áp củachúng có thể gây ảnh hưởng đến một số nút lân cận

Việc ứng dụng các tiêu chuẩn ổn định điện áp nút để đánh giá mức độ ổn địnhcủa hệ thống điện có kết nối nguồn điện gió đóng vai trò quan trọng trong quá trìnhthiết kế, cải tạo hay quy hoạch mạng điện, trong đó có các khâu yếu cần quan tâm:các nút kết nối (PCC), các nhánh có nối với nhà máy Giải pháp bù công suất phảnkháng luôn được chú trọng để bù vào phần công suất mà WP nhận về từ phía hệthống, góp phần nâng cao chất lượng điện áp

Bài báo “Khảo sát tính ổn định điện áp của hệ thống liên kết các nông trại gió” của tác giả ,Trịnh Trọng Chưởng trường đại học Công nghiệp Hà Nội [6].

Hiện nay, tìm kiếm các nguồn năng lượng tái tạo rất phổ biến, đặc biệt là nănglượng gió, kết nối với hệ thống phân phối Các tác động của năng lượng gió này trênmức phân phối điện áp đã được đề cập trong các tài liệu Phần lớn các công việcnày để xác định công suất tác dụng và công suất phản kháng tối đa có thể được kếtnối vào một hệ thống các thanh tải, cho đến khi điện áp tại các thanh dẫn mà đạtđiểm sụp đổ điện áp Nó được thực hiện bằng các phương pháp truyền thống củacác báo cáo đường cong P-V trong nhiều tài liệu tham khảo

Các biểu thức lý thuyết về giới hạn công suất tối đa bằng ổn định điện áptruyền tải thông qua một mạng lưới được xây dựng sử dụng một biểu diễn chính xáccủa đường dây phân phối với các thông số ABCD Các biểu thức được sử dụng để

vẽ đường cong PV tại các hệ số công suất khác nhau của một hệ thống hình tia Giátrị giới hạn của công suất phản kháng có thể thu được Bài viết này trình bày mộtphương pháp để nghiên cứu mối quan hệ giữa công suất tác dụng và điện áp (PV)

tại trạm thanh tải truyền dẫn để xác định giới hạn ổn định điện áp Nó là nền tảng đểxây dựng một khu vực hoạt động được phép trong việc tuân thủ các giới hạn ổnđịnh điện áp tại các điểm kết nối chung (PCC) kết nối đến các trang trại gió

Cần những máy phát có thể làm việc ở điện áp tới hạn khi công suất đạt cựcđại (PLmax)

Khi điện áp của trang trại gió giảm xuống thấp thì cần có những hệ thống phátcông suất phản kháng để nâng điện áp lên

Tiết kiệm chi phí trong việc không phải dừng hoạt động của trang trại gió.Xây dựng đường công P-V để chúng ta có thể theo dõi được sự gia tăng côngsuất thực khi góc lệch pha của hệ số công suất tăng từ trễ pha đến sớm pha

2.2.2 Bài báo nước ngoài

Bài báo “Voltage stability calculations in power transmission lines: indications and allocations (ieee 30 nút system)” của tác giả, Bikram Singh Pal, Dr.

A K Sharma Dept of Electrical Engineering, Jabalpur Engineering College,

Jabalpur (M.P), India [7]

Sụp đổ điện áp đã được công nhận như là một mối đe dọa hàng loạt trong sự

ổn định và vận hành hệ thống điện, chỉ định và phân bổ ổn định điện áp trong hệthống điện nhanh và chính xác là một nhiệm vụ đầy thách thức để hoàn thành Viphạm điện áp và ngắn mạch không mong muốn có thể là không thể tránh khỏi khicác hệ thống điện vận hành gần với giới hạn dung lượng truyền dẫn Tải bất ngờtăng hoặc không đủ cung cấp công suất phản kháng có thể góp phần vào sự sụp đổđiện áp hệ thống an ninh đe dọa một phần hoặc toàn phần

Khả năng để vẽ một đồ thị rõ ràng và đầy đủ của hệ thống ổn định điện áp vớichỉ dẫn chính xác và phân bổ sụp đổ điện áp chính xác cho phép các nhà khai thác

để có những hành động cần thiết để ngăn chặn sự cố như vậy Để tránh thành công

hệ thống sụp đổ như vậy là dựa vào độ chính xác của phương pháp, tốc độ của dấuhiệu, và thời gian tính toán rất thấp Bài báo này trình bày một phương pháp hiệuquả để tiến hành phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện

Phương pháp mới phát triển này là chính xác, nhanh chóng, đơn giản, và trên

lý thuyết đã được chứng minh cho việc tìm kiếm điểm sụp đổ điện áp chính xác vàxác định độ ổn định điện áp ở mỗi đường truyền Lợi nhuận ổn định điện áp có thể

dễ dàng tính toán, cung cấp một chỉ dẫn về cách xa các đường dây truyền tải là từđiều kiện tải nặng của nó và cho phép phân tích riêng biệt nếu một đường truyềnđược nhấn mạnh là rất cao

Bài viết này trình bày một phân tích ổn định điện áp đường dây mới mà tínhtoán chính xác phân tích ổn định điện áp ở mỗi đường truyền và chính xác dự báosụp đổ điện áp trên hệ thống điện

Phương pháp đề xuất, VQ, chỉ cách xa các đường dây truyền tải là từ mộtđiều kiện tải nặng hoặc điểm sụp đổ, cho phép phân tích riêng biệt nếu một đườngtruyền được nhấn mạnh cao VQ được thiết kế để có một mối quan hệ trực tiếp giữacác nước gửi điện áp đường dây và dòng nhận quyền phản ứng, cho phép phân tích

ổn định hiệu quả hơn, đặc biệt là khi một hệ thống quyền lực là phải chịu một sự giatăng đột ngột trong nhu cầu công suất phản kháng, độ chính xác VQ tiến hành phântích dòng điện áp ổn định và dự đoán của nó sụp đổ điện áp đã được thử nghiệm,cho thấy lợi nhuận ổn định điện áp rất giống nhau và những điểm sụp đổ hệ thốngđiện áp tương tự khi so sánh với các phương pháp hiện có Một dòng hoặc hơn cóthể thu gọn các đầu như là kết quả của công suất phản kháng là không đủ để hỗ trợcác nhu cầu cần thiết

Kết quả cho thấy VQ là vượt trội so với người tiền nhiệm của nó trong sự đơngiản của nó, tốc độ tính toán, độ chính xác và thời gian tính toán thấp, yếu tố rấtquan trọng để ngăn ngừa các hệ thống điện năng sụp đổ Kết quả cũng cho thấyrằng các sự kiện sụp đổ điện áp xảy ra với tốc độ nhanh hơn khi tải ở tất cả các nútđang gia tăng

Bài báo “Improving voltage stability by reactive power reserve management” của tác giả ,Feng Dong, Student Member, IEEE, Badrul H Chowdhury, Senior

Member, IEEE,Mariesa L Crow, Senior Member, IEEE, and Levent Acar, SeniorMember, IEEE [8]

Độ dự trữ công suất phản kháng tại các trạm phát là một thước đo mức độ ổnđịnh điện áp Với sự phối hợp này, một sơ đồ quản lý dự trữ công suất phản khángtối ưu dựa trên tối ưu hóa dòng công suất được đề xuất Các mô hình chi tiết của các

bộ giới hạn máy phát như phần ứng và việc giới hạn dòng điện kích từ phải đượcxem xét để tận dụng khả năng phát công suất phản kháng tối đa của các máy phát,sao cho đáp ứng được những yêu cầu công suất phản kháng trong những trường hợpđiện áp khẩn cấp Các hệ số tham gia của mỗi máy phát trong sơ đồ quản lý đượcxác định trước dựa theo phương pháp đường cong V-Q Phương pháp phân tích củaBender được áp dụng trong những trường hợp quản lý độ dự trữ công suất phảnkháng Hiệu quả do sự dự trữ mang lại và ảnh hưởng tới ổn định điện áp đượcnghiên cứu trên hệ thống hội đồng liên minh điện phương Tây (Western ElectricCoordinating Council (WECC) giảm Kết quả chứng tỏ rằng phương pháp đưa ra cóthể cải thiện được cả độ ổn định điện áp tĩnh và động

Đây là, bài báo đề cập về vấn đề quản lý việc dự trữ công suất phản khángđộng để cải thiện ổn định điện áp Phương pháp này dựa vào việc tối ưu hóa dòngcông suất và kỹ thuật phân tích của Bender Giải pháp RRMP được phân tích thànhhai chương trình dẫn tới một cấu trúc phân tầng để vấn đề tối ưu thêm tính linhhoạt Cả giới hạn phần ứng và dòng điện kích từ cũng được giới thiệu trong vấn đềtối ưu hóa để làm rõ sự phân tích ổn định điện áp Phương pháp điểm phi tuyến bêntrong được sử dụng để giải quyết vấn đề Các mô hình máy phát chi tiết được xemxét trong quá trình tối ưu hóa

Các máy phát đồng bộ chứa đựng dự trữ công suất phản kháng động có hiệuquả nhất, một sơ đồ tải được thiết kế để lựa chọn các máy phát tham gia có ảnhhưởng nhất trong việc củng cố vùng yếu Các tải được xác định bởi đường cong V-

Q Cả dự trữ ổn định điện áp tĩnh và động được cải thiện bởi việc quản lý dự trữcông suất phản kháng tại các máy phát tham gia này

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng dự trữ công suất phản kháng thì có lợi choviệc duy trì và cải thiện độ ổn định điện áp Tính duy nhất ở giải pháp được đề xuấttrong bài báo này xuất phát từ thực tế liên quan tới quá trình tối ưu hóa công suất

phản kháng, các giải pháp tối ưu nhất được mô tả trong tài liệu với sự hoạch địnhtối ưu hóa dự trữ công suất phản kháng hoặc không Trong vùng giữa chu kỳ ổnđịnh điện áp, dự trữ công suất phản kháng tại máy phát là vô cùng quan trọng bởi vì

nó chỉ định việc đóng cắt của máy phát như thế nào để OEL của máy phát đó hoạtđộng Có thể hình dung, một vùng yếu có thể trở nên yếu hơn nếu OEL của máyphát sẽ hoạt động trong một trạng thái bất ổn định bởi vì lý do đơn giản là khả năng

dự trữ công suất phản kháng của nó đã cạn kiệt Lần lượt, điều này sẽ dẫn tới ảnhhưởng đến công suất phản kháng của các vùng lân cận khác, vì thế tạo ra một tìnhtrạng nặng nề để sụp đổ điện áp xảy ra

Bài báo “Voltage stability in power network when connected wind farm

generator” của tác giả, P.N Boonchiam member IEEE, A Sode – Yome member

IEEE, N Mithulananthan member IEEE [9]

Bài viết này trình bày sự ổn định điện áp trong hệ thống năng lượng khi đượckết nối với máy phát điện Hai model của máy phát điện gió, cụ thể là máy phát điệncảm ứng lồng sóc và máy phát điện cảm ứng nạp tải được sử dụng và dựa trênmodel trạng thái ổn định

Đường cong P-V được sử dụng để biểu thị nhân tố vận hành tồi đa trong quytrình năng lượng khi nguồn gió được thiết lập Hệ thống kênh 14 IEEE kiểm trađược chọn để cho thây thành tích được nhắm đến Kết quả của bài viết này có thểđược cho thấy rằng nhân tố vận hành tối đa trước khi thiết lập máy phát điện nguồngió là 0.70398 p.u nút mạnh nhất là nút thứ 14

Vì thế, nhân tố vận hành của hệ thống cái mà kết nối 2 loại tua-bin gió với tốc

độ gió 7 m/s lần lượt là 0.8688 p.u và 0.7997 p.u để cải thiện sự ổn định điện áp,thiết bị FACTS được lựa chọn Những kết quả cho thấy rằng STATCOM có thể cảithiện nhân tố vận hành tối đa tốt hơn SVC cho cả hai loại máy phát điện nguồn gió Nhân tố vận hành tối đa đã tăng khi STATCOM bắt đầu lên 56.33% và 53.28%trong hệ thống cái cái nối tua-bin gió lần lượt máy phát điện cảm ứng lồng sóc vàmáy phát điện cảm ứng nạp tải Vì thế, hệ phương pháp này có thể cho sự hướngvào lợi ích cho việc tổ chức cái mà chịu trách nhiệm để xây dựng sức thuyết phục

Trong bài báo này, tác dụng của sự điều khiển điện công suất phản kháng từtuabin gió trong độ ổn định của điện áp cục bộ được xét trên nhiều loại tải trọngkhác nhau đã được phân tích dưới đây Cả trạng thái ổn định và phân tích về độnglực đều được phân tích

Sự tích tụ của năng lượng gió trong trạm biến áp có thể ảnh hưởng đến hoạtđộng của khóa thay đổi biến áp ở trạm biến áp Với sự tích tụ nhiều của tuabin giótại các mạng lưới cục bộ, xen lẫn với những tải trọng trọng khác nhau, trường hợpnạp rất ít gió là một tình huống nghiêm trọng từ quan điểm chất lượng tải trọng điệnkhi khu vực bị mất điện áp ở xe tải trọng cao hơn với những kích động tại hệ thốngmạng lưới Để vượt qua kích động về điện áp thấp (mạng lưới điện áp thấp hơn85%) bằng việc tận dụng máy biến đổi nhanh điện năng của các tuabin gió gần đó,việc giữ những sản phẩm điện gió tại trước thời điểm kích động có giá trị, vấn đềnạp rất ít gió là trường hợp khó để giải quyết từ phương diện tuabin gió Sự giảmbớt nhiễu loạn điệp áp rộng hơn với cách này yêu cầu một một máy chuyển đổi vớimạng lưới rộng hơn Thay vì thế, nạp công suất phản kháng vào trong mạng lướigiữ cho việc nạp nhanh hiện tại từ tuabin gió tại mức độ trước khi có lỗi, cho ra hiệusuất tốt đến bất ngờ của tuabin gió từ một điểm của mang lưới

Các kết luận chính rút ra từ nghiên cứu này là:

Tích hợp điện gió vào một nhánh của một trạm biến áp sẽ khó thay đổi điện

áp của trạm biến áp Nhưng hội nhập của điện gió vào một số hoặc tất cả vào lướihiện có của một trạm biến áp có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi nấc máy biến áp,

Trong một sự xáo trộn trong mạng, bơm công suất phản kháng hoạt động ởmức quy định từ tuabin cho hiệu suất dự phòng tốt nhất của tuabin gió.

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN KHI KHÔNG VÀ KHI CÓ XÉT ĐẾN NGUỒN NĂNG

LƯỢNG GIÓ3.1 Phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện

Một hệ thống kinh nghiệm với trạng thái bất ổn định điện áp khi không kiểmsoát được cường độ điện áp sau khi có một sự xáo trộn, gia tăng nhu cầu phụ tảihoặc thay đổi trong điều kiện vận hành Các yếu tố chính, gây ra các cấu hình điện

áp không thể chấp nhận, là sự bất lực của hệ thống phân phối để đáp ứng nhu cầucông suất phản kháng

Trong điều kiện hoạt động bình thường, độ lớn điện áp truyền dẫn (V) tăngkhi them vào Q tại cùng một thanh dẫn được tăng lên Tuy nhiên, khi V của bất kỳmột trong các thanh dẫn của hệ thống giảm với sự gia tăng Q cho rằng cùng mộtthanh dẫn, hệ thống được cho là không ổn định Mặc dù, không ổn định điện áp làmột vấn đề cục bộ, tác động của nó trên hệ thống có thể lây lan rộng vì nó phụthuộc vào mối quan hệ giữa P phát, Q thêm và V nhận Những mối quan hệ đóngmột vai trò quan trọng trong phân tích ổn định và được hiển thị rõ ràng trên đồ thị

đồ họa

3.1.1 Khái niệm ổn định điện áp

Ổn định điện áp là khả năng của hệ thống duy trì mức điện áp chấp nhận tạicác nút sau khi có nhiễu

Nguyên nhân làm mất ổn định điện áp:

Công suất phản kháng nhà máy điện không đáp ứng nhu cầu công suất phảnkháng của tải; sự thay đổi nấc điều chỉnh điện áp của máy biến áp;sự thay đổi củatải, lỗi ; sự cố trên đường dây; kết cấu của mạng điện; chất lượng điện năng khi kếtnối lưới với nguồn tái tạo[13][14][15]

3.1.2 Mối quan hệ P-U-Q:

Hình 3 1 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản.

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện.

Hình 3 3 Giản đồ vec tơ.

Từ phụ tải ta có biểu thức [11][12]:

cos sin( ) cos

Hình 3 4 Mối quan hệ P-Q cho mỗi giá trị của U.

Tìm Pn ; Qn sao cho (3.6) chỉ có 1 nghiệm U duy nhất:

2

n n

P E

Hình 3 5 Đường bao biễu diễn mối quan hệ P-Q cho mỗi giá trị của U.

Với mỗi giá trị U thì công thức (3.6) biểu diễn một đường tròn trên mặt phẳngP-Q Tăng dần các giá trị của U sẽ có đường tròn dịch chuyển dần xuống dưới.Điểm A có hai nghiệm U của (3.6) Điểm B trên đường bao sẽ là nghiệm của (3.6)tương ứng với một trị của U [11][12][13]

Thay PL = Pn , QL = Qn vào phương trình (3.12) dưới đây: