ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Đối với hệ thống này sử dụng kết hợp biến áp kích thích và hệ thống chỉnh lưu. Hệ thống sẽ lấy nguồn từ lưới hoặc lấy trực tiếp từ điện áp đầu cực, qua một máy biến áp kích thích, bộ chỉnh lưu điều khiển được, một vành trượt và đưa trực tiếp và rotor máy phát chính.Đối với hệ thống này sử dụng kết hợp biến áp kích thích và hệ thống chỉnh lưu. Hệ thống sẽ lấy nguồn từ lưới hoặc lấy trực tiếp từ điện áp đầu cực, qua một máy biến áp kích thích, bộ chỉnh lưu điều khiển được, một vành trượt và đưa trực tiếp và rotor máy phát chính.

[Type the document title] LỜI CẢM ƠN Được phân công môn Hệ thống điện, Khoa Điện – Điện tử trường đại học Bách Khoa TP HCM đồng ý thầy Đặng Tuấn Khanh, em thực đề tài luận văn tốt nghiệp: “…” Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban giám hiệu nhà trường, thầy cô trường, thầy cô khoa Điện – Điện tử, đặc biệt quý thầy cô môn Hệ thống điện trường đại học Bách Khoa TP HCM tận tình dạy, truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập trường Em đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Đặng Tuấn Khanh tận tình dạy, hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em để hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp Thầy tổng hợp kiến thức kiến thức nâng cao, bổ sung vào kiến thức bị khuyết cung cấp tài liệu quý báu Thầy dành nhiều thời gian động viên em suốt thời gian qua Sự hỗ trợ thầy giúp em nhiều để hồn thành tốt nghiệp Khi thực tốt nghiệp, em cố gắng tham khảo tài liệu nước ngồi lẫn nước, phân tích kết đạt để đưa kết luận tốt Nhưng tài liệu thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em kính mong q thầy có góp ý cho đề tài tốt nghiệp lần em Những góp ý quý thầy cô kiến thức cần thiết cho việc học tập công việc sau em Tp HCM ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực hiện: HOÀNG MINH TRIẾT [Type the document title] Chương KHÁI NIỆM VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Khái niệm ổn định hệ thống điện 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống điện Lịch sử điện có phát minh vượt bậc trội kỉ XIX: phát minh hệ thống điện xoay chiều ba pha (1883), tải điện xa dòng điện xoay chiều (1884) hay đường dây tải điện ba pha vận hành thử nghiệm khoảng cách 175 km (1891) Kể từ đó, hệ thống điện xoay chiều ba pha ngày phát triển, khoảng cách truyền tải ngày tăn, công suất truyền tải ngày lớn Lúc xuất vấn đề cần giải Đối với đường dây truyền tải tồn giới hạn công suất truyền tải theo điều kiện ổn định hệ thống, có thay đổi hệ thống thay đổi chế độ làm việc máy phát, xảy cố làm thay đổi cấu trúc hệ thống hay cố dẫn đến phân bố lại công suất,… Khi hệ thống rơi vào trạng thái khơng giữ cân dẫn tới máy phát quay với tốc độ khác nhau, hay nói cách khác hệ thống bị ổn định đồng Vì lí mà dẫn đến u cầu phát triển lí thuyết ổn định hệ thống điện 1.2 Các chế độ hệ thống điện Hệ thống điện làm việc hai chế độ là: chế độ xác lập (CĐXL) chế độ độ (CĐQĐ) CĐXL chế độ thơng số hệ thống không thay đổi, thay đổi xung quanh giá trị xác lập với sai số nhỏ khoảng thời gian ngắn Chế độ làm việc bình thường lâu dài hệ thống CĐXL Sau cố, hệ thống làm việc trì chế độ định gọi CĐXL CĐQĐ chế độ trung gian chuyển từ CĐXL sang CĐXL khác sau xảy tác động CĐQĐ sau tác động bị biến thiên sau thời gian trở vệ vị trí ban đầu có trị số gần định mức gọi CĐQĐ bình thường Ngược lại, CĐQĐ với thông số biến thiên mạnh sau tăng trưởng vơ hạn bị giảm dần giá trị 0, CĐQĐ gọi CĐQĐ cố [Type the document title] 1.3 Khái niệm ổn định Ổn định hệ thống điện định nghĩa cách tổng quát đặc tính hệ thống điện cho phép trì trạng thái cân chế độ vận hành bình thường đạt đến trạng thái cân với sai số chấp nhận sau chịu tác động nhiễu CĐQĐ gây nhiễu bé lớn Nhiễu bé xảy thường xuyên hệ thống điện dạng thay đổi công suất phụ tải, nhiễu lớn cố ngắn mạch đường dây truyền tải, cố dẫn đến cắt tổ máy phát tải lớn, đường dây kết nối hệ thống,… Ổn định hệ thống điện gồm hai loại ổn định góc lệch rotor máy phát ổn định điện áp 1.3.1 Ổn định tĩnh Ổn định tĩnh (hay gọi ổn định tín hiệu bé) định nghĩa khả ổn định hệ thống tác động tín hiệu nhiễu bé, sau ổn định hệ thống hoạt động trạng thái ban đầu trạng thái gần với lúc trước xảy nhiễu loạn Ổn định tĩnh sử dụng cho hai loại ổn định là: ổn định phi chu kì (Non – oscillatory Instability) ổn định dao động (Oscillatory Instability) Bản chất đáp ứng hệ thống nhiễu bé phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm chế độ làm việc ban đầu, mức tải đường dây hệ thống kích thích sử dụng cho máy phát Nhiễu xem bé phương trình mơ tả đáp ứng hệ thống tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc.Cái tín hiệu nhiễu bé thay đổi phụ tải hay máy phát, cụ thể đóng cắt phụ tải cách đột ngột… Mất ổn định tín hiệu bé chia làm hai loại:  Góc rotor máy phát tăng dần thiếu momen đồng  Góc rotor dao động với biên độ tăng dần thiếu momen cản [Type the document title] 1.3.2 Ổn định động Ổn định động (hay gọi ổn định độ) định nghĩa khả ổn định hệ thống điện chịu tác động nhiễu độ nghiêm trọng Đáp ứng hệ thống liên quan đến thay đổi lớn góc rotor máy phát chịu ảnh hưởng mối quan hệ cơng suất góc phi tuyến Ổn định động hệ thống bao gồm: ổn định ngắn hạn (Transient stability), ổn định trung hạn (Mid – term stability), ổn định dài hạn (Long – term stability) Ổn định động thể đặc tính q trình q độ việc chuyển trạng thái từ điểm cân sang điểm cân khác Hệ thống ổn định độ có:  Tồn điểm cân ổn định sau cố (ứng với chế độ xác lập sau cố)  Thơng số biến thiên q trình q độ hữu hạn tắt dần chế độ xác lập Nhiễu độ nghiêm trọng thường cố ngắn mạch xảy đường dây truyền tải, góp, máy biến áp, cắt đột ngột máy phát điện, đóng – cắt phụ tải lớn… Trong nhiễu nói ngắn mạch nhiễu q độ nghiêm trọng Chương MƠ HÌNH ĐỘNG CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Các phương trình vi phân mô tả phần tử hệ thống điện 2.1 Khái niệm chung Do CĐQĐ có cân công suất momen quay rotor máy phát thay đổi, dẫn đến biến thiên thông số trạng thái hệ thống Góc pha biên độ suất điện động thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào quy luật chuyển động học máy điện quay Vì để phân tích ổn định, người ta dưa sở phương trình vi phân mô tả thay đổi hệ thống xảy biến thiên thông số hệ thống, hay cụ thể phương trình vi phân mô tả phần tử quan trọng hệ thống điện máy phát, máy biến áp, đường dây,… [Type the document title] 2.2 Mơ hình máy phát điện đồng 2.2.1 Lí thuyết mơ hình máy phát điện đồng Máy điện đồng bao gồm phần: phần cảm phần ứng Phần cảm đặt rotor phần ứng đặt stator Cuộn dây phần cảm (cuộn kích từ) cung cấp dòng DC để tạo từ trường quay Phần ứng gồm cuộn dây đặt lệch 120 độ không gian Hình 2.1 Cấu trúc máy điện đồng Ngồi cuộn dây kích từ, rotor có cuộn dây cản có tác dụng làm tắt dần dao động máy phát Mạch thay rotor stator với giả thiết:  Cuộn dây stator phân bố theo quy luật hình sin dọc theo khe hở stator rotor  Rãnh stator không ảnh hưởng đến thay đổi điện cảm rotor theo vị trí rotor  Bỏ qua từ trễ  Bỏ qua tượng bão hòa [Type the document title] Hình 2.2 Mạch thay stator rotor máy phát điện đồng Trong : a, b, c: cuộn dây stator f d : Cuộn dây kích từ kd : Cuộn cản dọc trục kq : Cuộn cản ngang trục k = 1, 2, … n: Là số cuộn cản  : Góc trục d vượt trước trục từ trường cuộn dây pha a, tính rad điện r : Vận tốc góc rotor, tính rad điện/s Trong đó: Trục d thành phần trục với dây quấn kích từ rotor gọi trục dọc, trục q thành phần vượt trước trục d góc 90° theo chiều quay rotor gọi trục ngang Vị trí tương đối rotor so với rotor xác định góc θ hợp trục d trục từ trường pha a Từ mơ hình trên, ta viết phương trình từ thơng móc vòng pha a stator:  a  laa ia  lab ib  lac ic  lafd i fd  lakd ikd  lakq ikq laa : Điện cảm tự thân cuộn dây pha a (2.1) [Type the document title] lab , lac : Hỗ cảm cuộn dây pha a pha b, c lafd : Hỗ cảm cuộn dây pha a cuộn dây kích từ lakd , lakq : Hỗ cảm cuộn dây pha a cuộn dây cản trục d,q Dấu trừ quy ước chiều dòng điện, chiều dương dòng điện stator chiều khỏi cuộn dây, chiều dương dòng điện rotor chiều vào cuộn dây Điện cảm tự thân stator: laa  Laa  Laa cos 2 2 ) 2 lcc  Laa  Laa cos 2(  ) lbb  Laa  Laa cos 2(  (2.2) Hỗ cảm stator: 2 2 )   Lab  Lab cos(2  ) 3 lbc  lcb   Lab  Lab cos(2   ) lab  lba   Lab  Lab cos(2   lca  lac   Lab  Lab cos(2  ) (2.3) Hỗ cảm cuộn dây stator rotor: lafd  Lafd cos  lakd  Lakd cos   lakq  Lakq cos(  )   Lakq sin  (2.4) Thay biểu thức điện cảm vào phương trình từ thơng móc vòng pha a, ta có biểu thức:  a  ia [ Laa  Laa cos 2 ]  ib [ Laa  Laa cos 2(  2 2 )]  ic [ Laa  Laa cos 2(  )] 3 i fd Lafd cos   ikd Lakd cos   ikq Lakq sin  Tương tự ta có biểu thức cho từ thơng pha b c stator: [Type the document title]  b  ia [ Lab  Lab cos 2(  i fd Lafd cos(  2 2 2 )  ikd Lakd cos(  )  ikq Lakq sin(  ) 3  c  ia [ Lab  Lab cos(2  i fd Lafd cos(  2 2 )]  ib [ Laa  Laa cos(2  )]  ic [ Lab  Lab cos(2   )] 3 (2.5) 2 2 )]  ib [ Lab  Lab cos(2   )]  ic [ Laa  Lab cos(2  )] 3 2 2 2 )  ikd Lakd cos(  )  ikq Lakq sin(  ) 3 Phương trình từ thơng móc vòng cuộn dây rotor: 2 2 )  ic cos(  )] 3 2 2  L fkd i fd  Lkkd ikd  Lakd [ia cos   ib cos(  )  ic cos(  )] 3 2 2  Lkkqikq  Lakq [ia cos  ib cos(  )  ic cos(  )] 3  fd  L ffd i fd  L fkd ikd  Lafd [ia cos   ib cos(   kd  kq L ffd , L fkd , Lkkd , Lkkq (2.6) điện cảm tự thân dây quấn kích từ, hỗ cảm dây quấn kích từ cuộn cản trục d, điện cảm tự thân cuộn dây cản trục d điện cảm tự thân cuộn cản trục q Vì hỗ cảm dây quấn stator dây quấn rotor thay đổi theo vị trí rotor (có nghĩa thay đổi theo thời gian), nên việc phân tích hoạt động máy điện trạng thái độ cách giải phương trình vi phân phần ứng với mạch có mối quan hệ hỗ cảm vơ phức tạp Do để dễ dàng cho việc tính tốn, người ta quy đổi đại lượng stator điện áp, từ thông phần ứng thay đại lượng quay với tốc độ rotor Ví dụ dòng điện phần ứng ,, biến đổi thành thành phần dọc trục ngang trục thành phần thứ tự không Như sau biến đổi, đại lượng stator trở nên cố định ta xét hệ trục máy điện đồng hệ trục gắn chặt với rotor, hỗ cảm khơng thay đổi theo thời gian 2.2.2 Phép biến đổi dq0 Đặt S đại lượng stator (từ thơng, dòng điện, điện áp) cần biến đổi Các đại S ,S ,S lượng chưa biến đổi gồm: S a , Sb , Sc đại lượng sau biến đổi: d q [Type the document title] � S d � �cos  � 2� � Sq �  sin  � � � � S0 � � � � � � � cos(  120� ) cos(  120� ) �� Sa � �� �  sin(  120� )  sin(  120� ) �� Sb � �� 1 S � ��c � 2 � Một dạng biến đổi khác viết sau với hệ số (2.7) có mục tiêu đại lượng công suất sau biến đổi phụ thuộc vào đại lượng dq0 so với P P  vd id  vq iq  v0i0 (vd id  vq iq  v0i0 ) phép biến đổi � �cos  S �d � 2� � � S q �  sin  � � 3� � S0 � � � � � � cos(  120) cos(  120) �� S � ��a �  sin(  120)  sin(  120) �� Sb � � � 1 S � ��c � 2 � �  sin  � cos  � Sa � � 2� � � S  cos(  120)  sin(  120) �b � � � � � Sc � � � cos(  120)  sin(  120) � � � 2� �� Sd � �� � Sq �� � �� � S � � 0� 2� � (2.8) Trong sử dụng phép biến đổi có hệ số mục đích biên độ dòng điện trước sau biến đổi Từ phương trình nhận thấy máy làm việc trạng thái đối xứng thành phần thứ tự không bị triệt tiêu Thực phép biến đổi từ thơng móc vòng cuộn dây stator:  d  ( Laa  Lab  Laa )id  Lafd i fd  Lakd ikd  d  ( Laa  Lab  Laa )id  Lakqikq   ( Laa  Lab )i0 (2.9) Ta định nghĩa: Ld  Laa  Lab0  Laa 2 Lq  Laa  Lab  Laa 2 L0  Laa  Lab (2.10) [Type the document title] Ta viết phương trình từ thơng móc vòng sau:  d   Ld id  Lafd i fd  Lakd ikd  q   Lq iq  Lakq ikq    L0i0 (2.11) Tương tự thành phần từ thơng phía rotor biến đơi sang dq0:  fd  L ffd i fd  L fkd ikd  Lafd id  fd  L fkd i fd  Lkkd ikd  Lakd id  kq  Lkkqikq  Lakqiq (2.12) Viết hệ phương trình từ thơng cuộn dây stator rotor sau quy đổi hệ trục dq0 dạng ma trận:   Li � d � � Ld � � � � q � � � � � � � �  fkd � �  kLafd � � kd � � kLakd � � � � kq � � 0 Lafd Lakd  Lq 0 0  L0 0 0 L ffd L fkd 0 L fkd Lkkd  kLakq 0 0 ��id � � � Lakq � ��iq � ��i0 � �� � �� i fkd � �� ikd � �� � Lkkq ��ikq � (2.13) 2.2.3 Xây dựng phương trình mơ tả máy phát từ phương trình điện áp máy phát Hình 2.3 Mạch thay stator rotor máy phát Ta viết phương trình điện áp pha a: d a  ia d af va   Raia  dt    Raia  La dt  dt  (2.14) Phương trình điện áp pha a tổng điện áp điện trở cuộn dây pha sức điện động cảm ứng pha a từ thơng quay dây quấn kích từ 10 [Type the document title] Hình 2.34 Mạch tương đương đường dây trung bình – ngắn thơng số 2.8.2 Đường dây dài  Mơ hình hình  đường dây dài Hình 2.35 Mơ hình hình  đường dây dài Mạch điện Hình 2.35 gọi mơ hình mạch  tương đương Mơ hình thường áp dụng để xấp xỉ đường dây truyền tải khơng 60Hz có chiều dài 250 km Nó có cấu trúc giống hệt mơ hình  định mức, ngoại trừ Z’ Y’ dùng thay cho Z Y Mục tiêu phải tính Z’ Y’ để mạch  tương đương có thơng số ABCD giống mơ hình khác Các thông 40 [Type the document title] số ABCD mô hình  tương đương, có cấu trúc giống mơ hình  định mức, sau: A= D = B = Z’ 1 Y 'Z ' (theo hệ đơn vị tương đối) () � Y 'Z ' � Y '� 1 � C= � � (S) Nó giống hệt mơ hình  định mức, thay Z Y Z’ Y’ Các thông số Z’ Y’ tính theo cơng thức Hình 2.4, đó: Z C  z / y , đơn vị , gọi trở kháng đặc tính đường dây,   zy , đơn vị m-1, gọi số lan truyền Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN Các phương pháp phân tích ổn định động 3.1 Khái niệm chung Những kích động lớn cố ngắn mạch, cắt đột ngột đường dây truyền tải, … làm dòng cơng suất, cơng suất máy phát thay đổi đột ngột Khi trạng thái cân momen quay máy phát bị phá vỡ, xuất gia tốc làm thay đổi mạnh góc lệch rotor Q trình q độ diễn ổn định khơng ổn định tùy thuộc vào tính nặng nề kích động hệ thống Nhắc lại điều kiện để hệ thống có tính ổn định:  Tồn điểm cân ổn định sau cố  Thông số biến thiên CĐQĐ hữu hạn tắt dần CĐXL Yêu cầu điều kiện thứ hai dẫn đến phải áp dụng phương pháp phân tích ổn định động hệ thống điện 3.2 Trạng thái hệ thống xảy kích động  Xét CĐQĐ hệ thống xảy cố cắt đột ngột đường dây mang tải hệ thống 41 [Type the document title] Cho hệ thống đơn giản sau: Hình 3.1 Sơ đồ sợi xét ổn định hệ thống Ở chế độ xác lập trước đường dây bị cắt: X �1  X d'  X B1  X B  XD (3.1) Biên độ công suất điện truyền tải trước hệ thống xảy cố: P1  Ed' U X �1 (3.2) Sau đường dây bị cắt, điện kháng tổng hệ thống thay đổi: X �2  X d'  X B1  X B  X D X �2  X �1 Dẫn tới công suất điện truyền tải sau cố nhỏ công suất điện trước có cố: P2  Ed' U X �2 P2  P1 Như sau đường dây bị cắt công suất đầu vào máy phát Pm lớn công suất điện từ, Pm  P1 42 [Type the document title] Hình 3.2 Tương quan thay đổi góc rotor cơng suất máy phát Điều dẫn tới rotor máy phát gia tốc, rotor máy phát quay nhanh dần Góc rotor thay đổi từ vị trí  � 1 cơng suất điện công suất đầu vào cân d Nhưng qn tính, giá trị dt giá trị dương qn tính, góc lệch  tiếp tục tăng Lúc tương quan công suất đầu vào công suất điện từ thay đổi P2  Pm , dẫn đến giá trị gia tốc Pm  Pe có giá trị âm, làm rotor máy d 0    max dt phát quay chậm lại Giả thiết tức góc lệch rotor khơng tăng Cơng suất điện lúc lớn công suất đầu vào Do góc rotor  bắt đầu giảm Góc lệch rotor giảm đến 1 tương quan cơng suất lại cân qn tính góc rotor lại tiếp tục giảm 43 [Type the document title] Kết thay đổi góc rotor nhận đồ thị có dạng hình sin, có xét đến yếu tố cản hay ma sát góc rotor giảm dần dao động giá trị xác lập xác định, cụ thể giá trị 1 Trường hợp xét trường hợp hệ thống ổn định sau xảy cố Một trường hợp khác xét đến hệ thống ổn định sau cắt đường dây Trường hợp ổn định công suất Pm vận hành với vị trí lớn trị số điện kháng đường dây lớn hơn, CĐQĐ khơng ổn định Cụ thể góc lệch rotor đạt tới giới hạn góc  max d 0 đạo hàm dt , rotor tiếp tục tăng tốc Tương quan cơng suất lúc Pm  Pe , gia tốc góc rotor lúc hồn tồn số dương, rotor máy phát tăng tốc mãi, dẫn đến hệ thống ổn định đồng Trong phân tích ổn định, nội dung cần xác định xác CĐQĐ có ổn định hay khơng Giới hạn ổn định nhận phương pháp sử dụng đồ thị đường đặc tính cơng suất – góc hình 3.2 phương pháp tiêu chuẩn diện tích 3.3 Tiêu chuẩn diện tích Từ công thức (2.22) biến đổi: J d 2 d 2   T  T �  ( Pm  Pe ) m e 2 dt dt 2H Nhân hai vế phương trình cho d dt ta được: d  d 2  ( Pm  Pe ) d d � d �  ( Pm  Pe ) d   � � � dt dt H dt dt �dt � H dt Tiếp tục lấy tích phân hai vế ta nhận biểu thức: d  �  ( Pm  Pe ) � � d � H �dt � � (3.3) 44 [Type the document title] Đối với chế độ vận hành ổn định, độ lệch góc rotor phải có giới hạn thay đổi phân tích phần trước, ngồi ra, hệ thống sau chịu tác động nhiễu, sau d khoảng thời gian, độ lệch tốc độ dt Do đó, từ phương trình (3.3), tiêu chuẩn diện tích viết lại sau:  max   Pe )d   � (P  H m (3.4) 1 �� ( Pm  Pe ) d   0  max ( P  P )d  �  e m Từ ta đặt: 1 E1  A1  � ( Pm  Pe )d  0 E2  A2   max �( P  P )d e m (3.5) 1 Biễu diễn đường đặc tính cơng suất – góc sau: Hình 3.3 Tiêu chuẩn diện tích ổn định 45 [Type the document title] Cụ thể E1 lượng tích lũy rotor lúc tăng tốc, A1 gọi diện tích tăng tốc E2 lượng lúc rotor giảm tốc A2 gọi diện tích hãm tốc Như tiêu chuẩn diện tích lượng lúc tăng tốc phải lượng lúc giảm tốc, hay để diễn tả đồ thị diện tích tăng tốc phải diện tích hãm tốc ( A1  A2 ) Góc rotor cực đại hay giới hạn ổn định hệ thống xác định tiêu chuẩn diện tích Vậy ổn định trì diện tích diện tích A1 nhỏ diện tích A2 Ngược lại, A1  A2 , cơng suất lúc lớn công suất điện, dẫn tới sinh gia tốc dương tiếp tục làm rotor tăng tốc, làm ổn định đồng máy phát Tiêu chuẩn diện tích hữu ích để hiểu tác động thay đổi góc rotor CĐQĐ, nhược điểm tiêu chuẩn diện tích khơng áp dụng cho hệ thống có nhiều máy phát biểu thị mơ hình chi tiết mà áp dụng cho hệ thống có hai máy phát đơn giản Để khắc phục nhược điểm thực tế hệ thống điện có cấu trúc lớn phức tạp, biểu diễn mơ hình chi tiết, người ta phân tích ổn định cách mơ miền thời gian Cụ thể phương trình vi phân mô tả phần tử hệ thống điện giải phương pháp tích phân số liên tiếp 3.4 Phương pháp tích phân số Các phương trình vi phân mô tả phần tử hệ thống điện phương trình phi tuyến với giá trị ban đầu biết có dạng sau: dx  f ( x, t ) dt t  t0 ; x  x0 (3.6) Trong x vector trạng thái n biến độc lập t biến thời gian độc lập giá trị ban đầu biết x0 , t0 46 [Type the document title] Có nhiều phương pháp tích phân số để giải toán ổn định miền thời gian bao gồm: Euler, Euler cải tiến phương pháp áp dụng nhiều gần xác tất phần mềm mô phương pháp Runge – Kutta 3.4.1 Phương pháp Euler Nguyên lí phương pháp Euler cố gắng biểu diễn đường cong phi tuyến đường tiếp tuyến xấp xỉ gần Hình 3.4 Biểu diễn đường cong phi tuyến phương pháp tích phân số Hệ số góc đường thẳng tiếp tuyến với đường cong phi tuyến tính cơng thức: dx dt  f ( x0 , t0 ) x  x0 (3.7) Từ điểm ban đầu ( x0 , t0 ) , với độ dốc tính từ cơng thức bước nhảy tùy vào độ dài t  t1  t2 chọn tùy ý, ta tính giá trị x1 thời điểm t1 công thức: x1  x0  x  x0  dx dt t x  x0 (3.8) Suy đường tiếp tuyến xấp xỉ với đường cong phi tuyến cần giải đoạn thẳng giới hạn hai giá trị x0 x1 Sau tính x1 , ta tính lại hệ số góc (độ dốc đoạn thẳng) cơng thức: dx dt  f ( x1 , t1 ) x  x1 47 [Type the document title] Và lặp lại phép tính để tính tốn giá trị điểm cuối x2 Như lời giải cho phương trình vi phân đường tiếp tuyến xấp xỉ với đường cong cần giải Nhược điểm phương pháp kết nhận khơng xác Đường cong phi tuyến cần giải thường có dạng sau: Hoặc Hình 3.5 Nhược điểm phương pháp Euler Đường thẳng nhận từ phương pháp Euler nhỏ lớn đường cong phi tuyến thực tế, để giảm sai số, thực phương pháp Euler, người ta lấy bước nhảy mức nhỏ (t ) Sai số phương pháp Euler phụ thuộc vào độ lớn bước, viết sau: e : c.(t ) (3.9) 3.4.2 Phương pháp Euler cải tiến Nhưng để nhận kết xác, ta phải thực phép tốn với độ lớn bước nhỏ có thể, đồng nghĩa với việc máy tính thực số phép tính nhiều Và để cải thiện điều này, ta có phương pháp khác hiệu hơn, phương pháp gọi Euler cải tiến Sở dĩ gọi Euler cải tiến ý tưởng phương pháp tương tự với ý tưởng phương pháp Euler, phương pháp cải thiện hệ số góc phương trình đường thẳng tiếp tuyến cách lấy giá trị trung bình hệ số góc hai đường thẳng tiếp tuyến đường tiếp tuyến tiệm cận với đường cong phi tuyến cần giải, kết xác Hình 3.6 Phương pháp Euler cải tiến Với An , Bn hệ số góc 48 [Type the document title] Phương pháp Euler cải tiến có bước (Prediction step Correction step) có phép tính: x1p  x0  dx dt t x  x0 dx x1c  x0  ( dt  dx dt )t x  x1p (3.10) Sai số phương pháp Euler cải tiến hàm theo độ lớn bước, x  x0 hàm bậc hai: e : c(t ) (3.11) Từ phương trình ta thấy rằng, giảm độ lớn bước sai số giảm bình phương lần Do phương pháp Euler cải tiến gọi phương pháp bậc hai, phương pháp Euler gọi phương pháp bậc 3.4.3 Phương pháp Runge – Kutta Phương pháp R-K gồm có R-K bậc R-K bậc Đối với phương pháp R-K bậc 2, phương pháp tương tự phương pháp Euler cải tiến, hệ số góc đường thẳng tuyến tính lấy trung bình, tức hệ số góc tính hai lần, sai số tỉ lệ với bình phương độ lớn bước tính, cơng thức phương pháp R-K bậc sau: xn 1  xn  x  xn  k1  k2 k1  f ( xn , tn )t k2  f ( xn  k1 , tn  t ).t (3.12) Đối với phương pháp R-K bậc 4, hệ số góc tính lần, sai số tỉ lệ với mũ lần độ lớn bước tính, tức đáp án cho lời giải phương trình vi phân xác Và hầu hết máy tính vẽ đồ thị phương trình vi phân áp dụng phương pháp R-K bậc Công thức phương pháp sau: xn 1  xn  ( k1  2k  2k3  k4 ) k1  f ( xn , tn ) t k1 t , tn  ) t 2 k t k3  f ( xn  , tn  )t 2 k4  f ( xn  k3 , tn  t )t k2  f ( xn  (3.13) Sai số phương pháp R-K bậc e : c(t ) Chương 49 (3.14) [Type the document title] GIỚI THIỆU VỀ PHẦM MỀM ETAP Giới thiệu phần mềm Etap 4.1 Tổng quan phần mềm Etap Có nhiều phầm mềm hỗ trợ cho kĩ sư cơng việc mơ phỏng, tính toán hệ thống thiết kế đường dây như: Powerworld, PSS/E, PSS Adept,… Những phần mềm đời từ sớm đồng hành kĩ sư nhà nghiên cứu nên gần hoàn thiện đầy đủ chức cần thiết Cho đến nay, phần mềm ứng dụng rộng rãi chứng tỏ tính hữu ích cần thiết phần mềm Tuy nhiên hệ thống dần phát triển, dần mở rộng số lượng, cấu trúc ngày phức tạp nhu cầu giới ngày nâng cao Do phương pháp quản lí tính tốn, thiết kế bảo trì cần cải thiện Cụ thể phần mềm ứng dụng cho công việc cần phải cập nhật sửa đổi, cần cho đời hệ thống để thích nghi với biến đổi ngày lớn hệ thống Trong bối cảnh đó, đời phần mềm Etap giải pháp hữu ích kịp thời phát triển phức tạp mơ hình đại Mặc dù q trình hồn thiện mẻ, nắm bắt nhu cầu thiết yếu mà Etap đường phù hợp với thay đổi giải pháp thay cho thiết kế, mơ phân tích Phần mềm Etap đời cách 30 năm xem giải pháp toàn diện ứng dụng rộng rãi để giải vấn đề máy phát, đường dây truyền tải, phân phối hệ thống, hệ thống điện công nghiệp,… 50 [Type the document title] 4.2 Giao diện phần mềm Etap Hình 4.1 Giao diện phần mềm Etap Phần mềm Etap có giao diện tương đối đẹp mắt, cụ thể so với phần mềm PSS/E Etap thiết kế kĩ sư, giao diện thể hình ảnh, khiến cho công việc trở nên trực quan hơn, phần tử chi tiết chọn trực tiếp cơng cụ Ngồi hệ thống thiết bị, thơng số, mơ tả phân tích hệ thống thể đầy đủ Phần mềm có sẵn mơ hình tiêu chuẩn giới mạng IEEE bus, 14 bus, 4.3 Thanh cơng cụ Etap Project Toolbar Hình 4.2 Thanh Project Toolbar Một số chức năng:  New: Tạo trang  Open: Mở mục có sẵn  Find: Tìm kiếm 51 [Type the document title]  Power Calculator: Máy tính… Select Etap System Hình 4.3 Thanh Select Etap System Chức năng:  Project View: Mở cửa sổ công việc thực với project  One – line Diagrams: Cửa sổ hiển thị sơ đồ sợi mạng lưới thực  Cable Pulling Systems: Đường dây cáp hệ thống  UDM Graphic Logic Editor: Mạch logic người dùng tự tạo… Base and Revision Toolbar Hình 4.4 Thanh Base and Revision Toolbar     Revision Data: Có thể lưu nhiều thay đổi cài đặt hệ thống xét Current Presentation: Mạch xét New Study Case: Tạo thiết lập cần thực cho hệ thống Edit Study Case: Cài đặt thiệt lập cần thực để nghiên cứu… Select Analysis Mode Hình 4.5 Thanh cơng cụ chế độ phân tích Bao gồm chế độ:     Load Flow Analysis: Phân tích phân bố cơng suất Short – circuit Analysis: Phân tích ngắn mạch hệ thống Motor Acceleration Analysis: Phân tích tăng tốc động Transient Stability Analysis: Phân tích ổn định độ hệ thống… Các phần tử hệ thống 52 [Type the document title] Hình 4.6 Các phần tử hệ thống Các phần tử bao gồm: điện trở, đường dây truyền tải, cái, thiết bị SVC,… 53 [Type the document title] 54 ... loại ổn định góc lệch rotor máy phát ổn định điện áp 1.3.1 Ổn định tĩnh Ổn định tĩnh (hay gọi ổn định tín hiệu bé) định nghĩa khả ổn định hệ thống tác động tín hiệu nhiễu bé, sau ổn định hệ thống. .. Chương KHÁI NIỆM VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Khái niệm ổn định hệ thống điện 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống điện Lịch sử điện có phát minh vượt bậc trội kỉ XIX: phát minh hệ thống điện xoay chiều ba... độ khác nhau, hay nói cách khác hệ thống bị ổn định đồng Vì lí mà dẫn đến yêu cầu phát triển lí thuyết ổn định hệ thống điện 1.2 Các chế độ hệ thống điện Hệ thống điện làm việc hai chế độ là: chế