PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẠNG 5 NÚT BẰNG PHẦN MỀM PSSE

Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆNMẠNG 5 NÚT BẰNG PHẦN MỀM PSS/E

GVHD: ThS Đặng Tuấn Khanh

SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn41204295

Tp.Hồ Chí Minh, 29/12/2016 1

Trang 2

NỘI DUNG

Giới thiệu đề tàiLý thuyết

Mô phỏng mạng 5 nút bằng phần mềm PSS/E

Kết luận và hướng phát triển

Trang 3

NỘI DUNG

Trang 4

Giới thiệu đề tài

Nhu cầu về năng lượng

phục vụ cho sản xuất và đời

năng ngày càng cao

Việc tính toán, phân

tích và nghiên cứu về tính ổn định của

HTĐ trở thành một

yêu cầu cấp bách

PSS/E là một phần mềm phù hợp với

đầy đủ khả năng và công cụ để mô phỏng

HTĐ, từ đó ta có thể

phân tích về tính ổn định của chúng

Trang 5

Sử dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút Qua đó, tìm hiểu được

vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.

Hình 1 Sơ đồ hệ thống mạng 5 nút dùng mô phỏng.

Trang 6

Đóng góp của luận văn:

phân tích ổn định.

6

Trang 7

NỘI DUNG

Trang 8

Các p.pháp phân tích ổn định động.

Nội dung

03

Trang 9

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

● Lịch sử phát triển của HTĐ có những mốc quan trọng đáng ghi nhớ.

Hình 2 Lịch sử phát triển HTĐ.

Phát minh ra HTĐ xoay chiều 3 pha

Tải điện năng đi xa bằng

dòng điện xoay chiều

Phát minh ra MBA điện

Vận hành đường dây tải

điện 3 pha k/cách 175km

Trang 10

● Các chế độ làm việc của HTĐ được chia làm 2 loại cơ bản là chế độ xác lập và chế độ quá độ.

Hình 3 Các chế độ làm việc của HTĐ.

CĐXL: Các thông số làm việc không thay đổi hoặc chỉ thay đổi rất nhỏ trong khoảng thời gian ngắn.

CĐQĐ: Là chế độ trung gian chuyển tiếp từ

CĐXL này sang CĐXL khác, thông số làm việc thay đổi đáng kể.

Trang 11

● Phân loại ổn định HTĐ theo thông số thay đổi.

Hình 4 Phân loại ổn định HTĐ theo thông số.

Trang 12

● Phân loại ổn định HTĐ theo ổn định tĩnh và ổn định động.

Hình 5 Phân loại ổn định HTĐ theo ổn định tĩnh và ổn định động.

Trang 13

Hệ thống có ổn định động nếu có được 2 điều kiện:

Điều kiện cần: Tồn tại điểm cân bằng ổn định sau sự cố (tức là tồn tại CĐXL mới sau sự cố).

Điều kiện đủ: Các thông số thay đổi trong quá trình quá độ có biên độ dao động hữu hạn và tắt dần về thông số CĐXL mới.

 Điều kiện thứ hai dẫn đến các yêu cầu phải áp dụng các phương pháp phân tích ổn định phù hợp.

13

Trang 14

Mô hình các phần tử trong HTĐ

Mô hình máy phát điện.

Hình 6 Cấu trúc của máy điện đồng bộ.

Trang 15

: Góc trục d vượt trước trục từ trường cuộn dây pha a

Mô hình máy phát điện.

Trang 16

Các phương trình vi phân mô tả máy phát điện đồng bộ:

→ Phương trình này gồm 3 ptvp từ thông của rotor:

→ 2 phương trình này là 2 pt biểu thị chuyển động quay của rotor.Ngoài ra, còn có 2 pt đại số dùng để tính công suất điện và điện áp stator:

Trong đó, là các ma trận hằng số phụ thuộc vào thông số của máy phát.

mmmmmmA F B C P Z

Trang 18

Hình 9 Sơ đồ khối bộ điều tốc HYGOV.

x = A x + C + B + D

Trang 20

Mô hình bộ MBAMô hình đường dây

Mô hình tải tổng hợp.

Trang 21

Tổng kết các phương trình vi phân và đại số:

Tổng quát:

 

  

em smrsmrm s



Trang 22

Các p.pháp phân tích ổn định động

Hình 11 Các phương pháp phân tích ổn định động.

Trang 24

Hình 13 Phương pháp Euler cải tiến.

● Phương pháp Euler cải tiến

Các công thức của PP Euler:

Trang 25

● Phương pháp Runge – Kutta

Pp Runge – Kutta bậc 2:Pp Runge – Kutta bậc 4:

Trang 26

Hình 14 Tiêu chuẩn cân bằng diện tích.

● Tiêu chuẩn cân bằng diện tích

Các công thức:

Trang 27

NỘI DUNG

Trang 28

Mô phỏng mạng 5 nútbằng phần mềm PSS/E

Sự cố ngắn mạch ba pha đối xứng

Sự cố ngắn mạch một pha chạm đất

bất đối xứng

Trang 29

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

Sự cố ngắn mạch thoáng qua đường dây 100-200

Sự cố thoáng qua thanh cái 151

Cô lập đường dây 100-200 sau sự cố

Tìm thời gian tới hạn khi cắt đường dây 100-200

Cô lập thanh cái 151 sau sự cố

Trang 30

Hình 15 Sự cố thoáng qua đường dây 100-200.

Trang 31

Hình 16 So sánh điện áp đầu cực – Tác động của bộ kích từ.

0 22.1

Hình 17 So sánh công suất điện từ - Tác động của bộ kích từ.

Trang 32

Hình 18 So sánh tốc độ máy phát – Tác động của bộ điều tốc.

0 22.1

Hình 19 So sánh công suất cơ đầu vào - Tác động của bộ điều tốc.

Trang 33

0 22.1

Hình 20 So sánh góc rotor máy phát - Tác động của bộ ổn định.

Trang 34

Có điều chỉnh kích từ

Không có điều chỉnh kích từ

E UP

Trang 36

Tác động của bộ ổn định

Độ thay đổi momen điện từ máy phát:

thời giảm hệ số moment cản dịu.

Trang 37

Bảng 1 Thời gian tới hạn để hệ thống duy trì sự ổn định.

Trang 38

Hình 21 Sự cố thoáng qua đường dây 100-200, cô lập đường dây sau sự cố.

Trang 39

Hình 22 So sánh góc rotor của hệ thống khi có và không có bộ PSS.

t(s)

Trang 40

Kịch bản: Mạng điện 5 nút vận hành bình thường từ 0 đến 2s, sự cố ngắn mạch 3 pha trên đường dây 100 – 200 xảy ra tại thời điểm 2s, sự cố tồn tại 0.1s, tại thời điểm 2.1s đường dây 100 – 200 được cắt ra Cấu trúc mạng điện đã thay đổi Tiếp tục mô phỏng đến thời điểm 3.1s, đường dây 100-200 được tự đóng lại Cấu trúc mạng điện trở lại như thời điểm ban đầu Tiếp tục mô phỏng đến thời điểm 20s.

Hình 23 Tự đóng lại sau khi cô lập đường dây 100-200 sau sự cố thoáng qua.

Trang 41

Hình 24 So sánh góc rotor của hệ thống khi có và không có bộ PSS.

recloser

Trang 42

Hình 25 Tìm thời gian tới hạn sự cố đường dây 100-200.

Trang 44

Hình 27 Sự cố thoáng qua bus 151.

Trang 45

Hình 28 So sánh góc rotor của hệ thống đối với sự cố thoáng qua bus 151.

0 22.1

t(s)

Trang 46

Hình 29 Cô lập bus 151 sau sự cố thoáng qua.

Trang 47

Hình 30 So sánh góc rotor của hệ thống khi cô lập bus 151 sau sự cố.

0 22.1

disconnect bus20

t(s)

Trang 48

Hình 31 Đáp ứng trong khi cắt đường dây 100-200 sau sự cố 3 pha.

Hình 32 Đáp ứng của hệ thống sau sự cố 3 pha thoáng qua trên bus 151

Trang 49

Mô phỏng mạng 5 nútbằng phần mềm PSS/E

Sự cố ngắn mạch ba pha đối xứng

Sự cố ngắn mạch một pha chạm đất

bất đối xứng

Trang 50

Hình 33 Sự cố thoáng qua đường dây 150-200.

Trang 51

t(s)

Trang 52

NỘI DUNG

Trang 53

Kết luận

➢ Hiểu được khả năng và vai trò của các bộ điều chỉnh kích từ, bộ điều tốc và bộ ổn định đối với việc điều chỉnh đáp ứng góc rotor máy phát khi xảy ra các sự cố.

➢ Hiểu được kết quả mô phỏng và phần nào hình dung được các tình huống xảy ra trong thực tế, có những khác biệt nào.

➢ Khả năng mô phỏng mạnh mẽ, kết quả trực quan và dễ hiểu, phần mềm PSS/E hết sức phù hợp và có đầy đủ khả năng cũng như công cụ để giúp chúng ta phân tích tính ổn định của HTĐ.

53

Trang 54

Hướng phát triển

Nghiên cứu lập trình một phần mềm tự động có thể thay thế con người trong việc điều độ hệ thống điện, cụ thể là phần mềm này sẽ tự động thực hiện các việc:

Tính toán các thông số của hệ thống điện.Cảnh báo các khả năng sự cố có thể xảy ra.

Phân bố lại công suất trong mạng điện sau sự cố để đảm bảo sự ổn định của hệ thống.

54

Trang 55

Tài liệu tham khảo

[1] Hồ Văn Hiến (2013) Hệ thống điện truyền tải và phân phối Nhà Xuất

Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh.

[2] Nguyễn Hoàng Việt – Phan Thị Thanh Bình (2013) Ngắn mạch và ổn

định trong hệ thống điện Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí

[3] Nguyễn Hữu Phúc (2003) Kĩ thuật điện 2 – Máy điện quay Nhà xuất

bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

[4] Lã Văn Út (2001) Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện Nhà

xuất bản Khoa học và kĩ thuật Hà Nội.

[5] Prabha Kundur (1994) Power system stability and control McGraw –

Hill, USA.

[6] P M Anderson, A A Fouad (2003) Power system control and stability

Institude of Electrical and Electronis Engineers.

[7] Hadi Saadat (1998) Power system analysis McGraw – Hill, USA.

[8] Kimbark E W Power System Stability Vol III Synchronous Machines

Trang 56

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠNCÁC THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI!

56

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	2,99 MB