Đánh giá hiệu quả của các biện pháp nâng cao ổn định tĩnh hệ thống điện theo các chỉ tiêu tổng hợp

Trình bày tổng quan về các phương pháp nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống điện. Cơ sở phương pháp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện. Phân tích ổn định tĩnh hệt hống điện trực tiếp theo phương pháp xấp xỉ bậc nhất của Lyapunov. Khả năng đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện thông qua trị số tương đối của số hạng tự do của phương trình đặc trưng. Chương trình tính toán được thiết lập trên nền MATLAB.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH TĨNH HỆ THỐNG ĐIỆN THEO CÁC CHỈ TIÊU TỔNG HỢP NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: ĐÀO QUANG NGỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS LÃ VĂN ÚT Hà Nội 2008 -1Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Mục lục Trang bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng .4 Mở đầu Chương .9 Tổng quan phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống điện .9 1.1 Các chế độ làm việc hệ thống điện Định nghĩa ổn định 1.2 Các phương pháp tiêu chuẩn khảo sát ổn định tĩnh hệ thống điện .12 1.2.1 Định nghĩa ổn định theo Lyapunov 13 1.2.2 Phương pháp xấp xỉ bậc Lyapunov 17 1.2.3 Đánh giá ổn định hệ thống theo nghiệm phương trình đặc trưng 19 1.2.4 Xác định nghiệm phương trình đặc trưng theo giá trị riêng ma trận trạng thái A .22 Chương .27 Cơ sở phương pháp tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện 27 2.1 Đặt vấn đề 27 2.2 Phương pháp lặp Gauss - Seidel 30 2.2.1 Cơ sở toán học 30 2.2.2 Sử dụng phương pháp lặp Gauss - Seidel tính tốn chế độ xác lập 30 2.3 Phương pháp lặp Newton - Raphson 32 2.3.1 Cơ sở toán học 32 2.3.2 Sử dụng phương pháp Newton - Raphson tính tốn chế độ xác lập .32 Chương .35 Phân tích ổn định tĩnh hệ thống điện trực phương pháp xấp xỉ bậc Lyapunov 35 3.1 Đặt vấn đề 35 3.1.1 Ưu nhược điểm phương pháp phân tích ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov 35 3.1.2 Thuật toán chung phương pháp 35 3.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân trình độ 36 3.2.1 Hệ phương trình chuyển động quay rơto máy phát 36 3.2.2 Đặc tính cơng suất máy phát điện 38 3.2.3 Tuyến tính hóa hệ phương trình vi phân chuyển động 42 3.3 Hệ phương trình vi phân trình độ xét đến đặc tính tĩnh phụ tải 46 3.3.1 Đặc tính tĩnh phụ tải hệ thống điện 46 3.3.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân q trình q độ xét đến đặc tính tĩnh phụ tải .48 3.4 Phân tích ổn định theo nghiệm phương trình đặc trưng .54 Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -2Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 3.5 Phần mềm Matlab khả áp dụng phân tích ổn định hệ thống điện 56 3.6 Tính tốn áp dụng 59 3.7 Kết luận chương .72 Chương .73 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng .73 4.1 Mở đầu 73 4.2 Thiết lập biểu thức góc α 77 4.3 Đánh giá ổn định trị số tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng 79 4.4 Tính tốn áp dụng 81 4.5 Kết luận chương .88 Kết luận chung 89 Tài liệu tham khảo 90 Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -3Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt STT Chữ viết tắt HTĐ CĐXL GS NR Tên đầy đủ Hệ Thống Điện Chế độ xác lập Gauss – Seidel Newton – Raphson Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -4Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Danh mục bảng Bảng 3.1: Các hệ số ap, bp, cp Bảng 3.2: Các hệ số aq, bq, cq Bảng 3.3: Dữ liệu nhánh Bảng 3.4: Dữ liệu máy phát Bảng 3.5: Dữ liệu nút hệ số a p , b p , cp , a q , bq , cq nút phụ tải Bảng 3.6: Lời giải chế độ xác lập Bảng 3.7: Kết toán ổn định thay phụ tải tổng trở cố định Bảng 3.8: Kết toán ổn định xét đến đặc tính tĩnh phụ tải Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -5Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Mở đầu Đặt vấn đề Trong năm gần đây, hệ thống điện Việt Nam có bước phát triển vượt bậc, đóng vai trị đặc biệt quan trọng kinh tế quốc dân công đổi mới, đại hóa đất nước Năm 1995, đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Trung - Nam đưa vào vận hành đánh dấu thay đổi lớn lượng chất hệ thống điện Việt Nam Đường dây tạo thành trục xương sống đưa hệ thống điện Việt Nam thành hệ thống điện hợp Không mở rộng quy mơ lãnh thổ, hệ thống điện Việt Nam cịn có nhảy vọt công suất Dự báo nhu cầu điện thương phẩm tăng bình quân 16,3%/năm giai đoạn 2006 – 2010; tổng quy mơ cơng suất nguồn tồn quốc đạt khoảng 19500 MW vào năm 2010 đến năm 2015 đạt khoảng 32000 MW Lưới điện Việt Nam khơng ngừng đổi mới: phát triển tự động hóa, trang thiết bị, hệ thống giám sát, điều khiển phục vụ cho việc vận hành ổn định, tin cậy, linh hoạt tối ưu Mang đầy đủ đặc trưng hệ thống điện lớn, hệ thống điện Việt Nam nâng cao độ tin cậy, cho phép khai thác tối đa khả vận hành kinh tế (vận hành phối hợp nguồn thuỷ nhiệt điện, tối ưu hóa cơng suất nguồn, giảm tổn thất truyền tải…), trục đường dây siêu cao áp 500 kV nối liền trung tâm phụ tải với nhà máy điện có tổ máy công suất lớn tiền đề thuận lợi cho việc mở rộng phạm vi lưới, phát triển nhiều loại nguồn điện để đáp ứng nhu cầu điện khí hóa đất nước Tuy nhiên hệ thống điện lớn phức tạp việc nghiên cứu, quy hoạch xây dựng vận hành Ngồi kích động nhỏ thường xun có tính chất ngẫu nhiên, hệ thống điện cịn có kích động lớn diễn đột ngột khiến cân công suất, ảnh hưởng đến ổn định tồn hệ thống, gây hậu nặng nề Việc tính tốn chế độ hệ thống bắt Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -6Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội buộc không đơn giản, đặc biệt chế độ cố với trình độ điện từ, điện phức tạp Với phát triển nhảy vọt, hệ thống điện Việt Nam tương lai có liên kết với nước khu vực, điều địi hỏi phải nghiên cứu sâu sắc tỉ mỉ phương diện ổn định Vì vậy, cần thiết phải tính tốn kiểm tra điều kiện kỹ thuật vận hành ổn định hệ thống theo điều kiện ổn định tĩnh đánh giá mức độ ổn định tĩnh hệ thống nội dung quan trọng cần phải đề cập đến từ xem xét chuẩn bị đầu tư giai đoạn thiết kế xây dựng đưa vào vận hành Khi phân tích ổn định tĩnh hệ thống điện, toán thường gồm nội dung: Xác định hệ thống có ổn định hay không ứng với chế độ cho hệ thống ổn định cần đánh giá xem mức độ ổn định Do thông số chế độ hệ thống biến động, hệ thống có mức ổn định cao thơng số biến thiên cách xa giới hạn (hệ thống có độ dự trữ ổn định lớn), ngược lại hệ thống có độ dự trữ ổn định thấp Trị số dự trữ ổn định tĩnh có ý nghĩa thực tế quan trọng Khi hệ thống thay đổi chế độ làm việc, tiến tới chế độ giới hạn ổn định theo điều kiện ổn định tĩnh Quá trình tiến đến chế độ giới hạn gọi tiến dần đến ổn định Dự trữ ổn định tĩnh trình xác định khả tiến dần tới ổn định tĩnh hệ thống Tuy nhiên việc đánh giá độ dự trữ ổn định lại nội dung phức tạp lúc thực Các khó khăn chủ yếu là: - Chưa có phương pháp hiệu xác định giới hạn thông số chế độ theo điều kiện ổn định tĩnh - Đối với hệ thống điện phức tạp, có nhiều thơng số biến thiên tự - Diễn biễn thay đổi trị số thông số phức tạp, mang đặc trưng ngẫu nhiên Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -7Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Do việc xây dựng phương pháp tính tốn chương trình tính tốn dựa việc đơn giản hoá hệ thống điện phức tạp cần thiết Lý chọn đề tài mục đích nghiên cứu Mức độ ổn định hệ thống điện đánh giá qua loạt tiêu có tiêu tổng hợp độ dự trữ ổn định, độ lớn phần thực nghiệm phương trình đặc trưng, hệ số độ nhậy thông số chế độ… Như vậy, sử dụng tiêu tổng hợp cho phép đánh giá hiệu biện pháp nâng cao ổn định tĩnh hệ thống điện Hiện tồn nhiều phương pháp nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống điện, đặc biệt phải kể đến định nghĩa ổn định Lyapunov phương pháp xấp xỉ bậc ông áp dụng phổ biến, để phân tích ổn định tĩnh hệ thống điện có điều chỉnh Từ phương pháp dao động bé Lyapunov, xuất nhiều tiêu chuẩn khác cho phép xét dấu nghiệm phương trình đặc trưng mà khơng cần giải trực tiếp phương trình Trong tiêu biểu tiêu chuẩn đại số Hurwitz, Routh,…, tiêu chuẩn tần số Mikhailov, Nyquist… Bên cạnh tiêu chuẩn thực dụng - phân tích khơng hồn tồn đầy đủ tính ổn định hay khơng ổn định hệ thống - nhiều trường hợp, theo tiêu chuẩn thực dụng tính tốn đơn giản kết luận đặc trưng quan trọng, phải kể đến khả đánh giá sơ độ dự trữ ổn định Có hai tiêu chuẩn thực dụng sử dụng phổ biến tiêu chuẩn ổn định phi chu kỳ (tiêu chuẩn Gidanov) tiêu chuẩn Markovits Tiêu chuẩn Gidanov sử dụng thuận tiện có hạn chế lớn không áp dụng xét đến hiệu thiết bị tự động điều chỉnh, điều khiển Tổng quát phải xét hệ phương trình đủ trình q độ (hệ phương trình Gorev - Park) có xét đến ảnh hưởng thiết bị tự động điều chỉnh, điều khiển Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -8Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cụ thể, trình phân tích đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện, luận văn sử dụng phương pháp xấp xỉ bậc Lyapunov phương pháp đánh giá ổn định tĩnh theo số hạng tự phương trình đặc trưng sở tận dụng khả tính tốn mạnh đại số ma trận chương trình Matlab Nội dung luận văn Là đề tài mang tính chất ứng dụng, luận văn áp dụng phương pháp dao động bé Lyapunov đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện phức tạp nói chung có xét đến công suất không đồng tác dụng cuộn cản, ảnh hưởng thiết bị điều chỉnh kích từ cách sơ lược gần Đồng thời đánh giá mức độ ổn định hệ thống trị số tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng Như vậy, luận văn gồm bốn chương Nội dung chương trình bày tổng quan phương pháp nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống điện, tập trung vào nội dung đánh giá ổn định tĩnh hệ thống theo nghiệm phương trình đặc trưng Chương trình bày sở phương pháp tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện Nội dung thiết lập ma trận Jacobian hệ phương trình chế độ xác lập phục vụ cho nội dung chương Nội dung chương phân tích ổn định tĩnh hệ thống điện trực phương pháp xấp xỉ bậc Lyapunov Dựa thông số chế độ xác lập thiết lập hệ phương trình trình độ tuyến tính hóa, thiết lập ma trận trạng thái cho trường hợp phụ tải thay tổng trở cố định đặc tính tĩnh Đánh giá ổn định thơng qua giá trị riêng ma trận trạng thái Chương trình bày khả đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện thông qua trị số tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng Các chương trình tính tốn thiết lập MATLAB Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 -9Tổng quan phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống điện Chương Tổng quan phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống điện 1.1 Các chế độ làm việc hệ thống điện Định nghĩa ổn định Chế độ hệ thống điện tập hợp trình xảy hệ thống điện xác định trạng thái làm việc hệ thống điện thời điểm hay khoảng thời gian Các q trình đặc trưng thông số: U, I, P, Q, f, … thời điểm hệ thống điện Ta gọi chúng thông số chế độ, thông số khác thông số hệ thống chỗ tồn hệ thống điện làm việc Các thơng số chế độ xác định hồn tồn trạng thái làm việc hệ thống điện Các thông số biến đổi theo thời gian, hàm số thời gian Tuỳ theo biến đổi thông số chế độ theo thời gian, ta chia chế độ hệ thống điện thành loại chế độ sau: Chế độ xác lập chế độ thơng số chế độ biến thiên nhỏ quanh giá trị trung bình, xem số Có chế độ xác lập bình thường, chế độ xác lập sau cố chế độ cố xác lập Chế độ xác lập bình thường chế độ làm việc bình thường hệ thống điện Hệ thống điện thiết kế để làm việc với chế độ xác lập Chế độ xác lập sau cố, hệ thống phục hồi làm việc tạm thời Ở CĐXL sau cố thông số biến thiên lệch khỏi trị số định mức tương đối nhiều, cần phải nhanh chóng khắc phục Ngồi chế độ xác lập cịn diễn chế độ độ hệ thống điện Đó chế độ trung gian chuyển từ chế độ xác lập sang chế độ xác lập khác Chế độ độ thường diễn sau cố thao tác Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 76 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Nhận xét rằng, trình góc α vectơ pháp tuyến mặt cong Si vectơ tiếp tuyến đường cong Ci tăng Và Si tiếp xúc Ci góc α 90 độ Hệ phương trình (4.2) có (2n – m) phương trình nên tương ứng ta có (2n – m) góc αi : α = [ α1 α i α 2n − m ] t Để có nhìn cụ thể xác định góc α ý nghĩa ta khảo sát sơ đồ đơn giản sau: phụ tải P, Q nối với hệ thống có cơng suất lớn (hình vẽ) Hệ phương trình cân cơng suất: − BV1V2 sin δ = P V1V2 Bcos δ − ( B − B1 ) V22 = Q Mỗi phương trình biểu diễn đường cong giao điểm hai đường lời giải hệ phương trình chế độ xác lập Từ phương trình suy ra: δ = − arcsin P V1V2 B Q + ( B − B1 ) V22 δ = − arccos V1V2 B (4.4a) (4.4b) Khảo sát hệ trường hợp: • Giữ P cố định, lựa chọn cho Q vài giá trị, sau khảo sát biến thiên δ ( V2 ) Khi đường cong (4.4a) cố định, cịn đường cong (4.4b) thay đổi Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 77 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng • Giữ Q cố định, lựa chọn cho P vài giá trị, sau khảo sát biến thiên δ ( V2 ) Khi đường cong (4.4b) cố định, cịn đường cong (4.4a) thay đổi Kết thu cho hình vẽ Q_th P_th 4.2 Thiết lập biểu thức góc α Vectơ pháp tuyến mặt cong Si điểm ( x ,λ ) là: ⎡ ∂f ∇f i = ⎢ i ⎣ ∂x1 ∂f i ∂x ∂f i ⎤ ⎥ ∂x 2n-m ⎦ t (4.5) Vectơ tiếp tuyến đường cong Ci điểm ( x ,λ ) là: Tag i = [s1 s s 2n −m ] t (4.6) Khi phương trình đường cong Ci là: x1 − x10 x − x 02 x − x 02n −m = = = 2n −m =t s1 s2 s 2n −m Khai triển hệ (4.2) để ý đến (4.7) ta có: Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 (4.7) - 78 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng ⎡f1,x 2n − m ⎤ ⎡ f1,x1 ⎢ ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎢f i−1,x ⎥ ⎢f 2n − m ⎢ ⎥ s 2n −m = − ⎢ i−1,x1 ⎢f i+1,x 2n −m ⎥ ⎢ f i+1,x1 ⎢ ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎢f ⎥ ⎢f ⎣ 2n −m,x 2n −m ⎦ ⎣ 2n −m,x1 ⎤ ⎥ ⎥ ⎡s1 ⎤ f i−1,x 2n − m −1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ f i+1,x 2n − m −1 ⎥ ⎥ ⎢⎣s 2n −m −1 ⎥⎦ ⎥ ⎥ f 2n −m,x 2n − m −1 ⎦ f1,x n − m−1 (4.8) đó: f j,x k = ∂f i ∂x k ( j = 1,2, ,i − 1, i + 1, ,2n − m; k = 1, 2, ,2n − m ) phần tử (j,k) ma trận Jacobian hệ (4.2) Khơng tính tổng qt ta chọn s 2n − m = −1 hệ (4.8) trở thành: AS = b (4.9) đó: ⎡f1,x1 ⎢ ⎢ ⎢f i−1,x A=⎢ ⎢f i+1,x1 ⎢ ⎢ ⎢f ⎣ 2n −m,x1 ⎤ ⎥ ⎥ f i−1,x 2n −m −1 ⎥ ⎥ f i+1,x 2n −m −1 ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ f 2n −m,x 2n − m −1 ⎦ ⎡f1,x 2n −m ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢f i−1,x ⎥ 2n − m ⎥ b=⎢ ⎢f i+1,x 2n − m ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢f ⎥ ⎣ 2n −m,x n −m ⎦ f1,x n − m −1 ⎡s1 ⎤ ⎥ S = ⎢⎢ ⎥ ⎢⎣s 2n −m−1 ⎥⎦ ma trận A ma trận Jacobian sau bỏ hàng Khai triển Cramer cho (4.8) ta có: s1 : s : : s 2n −m = M i1 : M i2 : : M i(2n − m) (4.10) đó: Mij phần phụ đại số phần tử (i, j) ma trận Jacobian hệ (4.2) Như ta có vectơ tiếp tuyến đường cong Ci là: Tag i = ⎡⎣ M i1 M i2 M i(2n −m) ⎤⎦ t (4.11) Từ (4.5) (4.11) ta xác định góc αi sau: αi = arccos ∇f i Tag i ∇f i Tag i Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 (4.12) - 79 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng đó: chuẩn Euclid vectơ Tại điểm sụp đổ điện áp, ma trận Jacobian suy biến, ta có: det(J) = theo công thức khai triển det(J) dễ dàng suy ∇fi Tag i = hay ta có góc αi 90 độ 4.3 Đánh giá ổn định trị số tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng Như trình bày phần tiêu chuẩn Gidanov, điều kiện a n < điều kiện đủ để hệ thống ổn định phi chu kỳ Hệ thống ổn định tiếp tục ổn định a n > Tuy nhiên độ lớn số hạng tự a n biến thiên ÷ ∞ , hay nói khác khơng cho phép đánh giá “mức độ” ổn định hệ thống Tuy nhiên trị số tương đối số hạng tự a n cho phép ta đánh giá mức độ ổn định hệ thống a * = ÷ , cận hệ thống ổn định, cận hệ thống ổn định tuyệt đối Điều giải thích sau: Ta biết biểu thức a n trùng với định thức Jacobian hệ phương trình chế độ xác lập Giả thiết ma trận Jacobian có dạng ⎡⎣a ij ⎤⎦ n x n , giá trị số hạng tự là: n a = ∑ a ijM ij (4.13) j=1 M ij phần phụ đại số phần tử (i, j) ma trận Jacobian Ta định nghĩa giá trị tương đối số hạng tự sau: n a* = ∑a M j=1 ij ij a i Mi đó: Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 (4.14) - 80 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng a i = a i12 + a i22 + + a in2 (4.15a) M i = M i12 + M i22 + + M in2 (4.15b) Dễ dàng nhận thấy tương quan (4.12) (4.14) Điều cho phép ta sử dụng tiêu chuẩn trị số tương đối số hạng tự a * với ý tưởng trình bày phương pháp góc α Như ta có sơ đồ tính tốn: Dữ liệu đầu vào tốn CĐXL: Thơng số nhánh: R, X, Yshunt Thơng số nút: loại nút, P, Q Tính tốn chế độ xác lập Thiết lập ma trận Jacobian bước lặp cuối Xác định chuẩn a i theo ( 4.15a ) M i theo ( 4.15b ) Xác định a * theo (4.14) Đánh giá ổn định Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 81 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng 4.4 Tính tốn áp dụng Chương trình tính tốn thiết lập MATLAB Để minh họa cho việc đánh giá ổn định theo số hạng tự phương trình đặc trưng ta khảo sát sơ đồ hệ thống gồm 30 nút với nút nguồn chương Khảo sát biến thiên trị số tương đối số hạng tự tăng dần công suất tải tất nút Sự biến thiên giá trị tương đối số hạng tự theo hệ số tải Nhận thấy trình tăng dần tải tất nút trị số a * giảm dần Điều phản ánh mức độ dự trữ ổn định giảm dần Độ dự trữ ổn định xác định trường hợp 43.33% Ta khảo sát biến thiên a * nút cụ thể thay đổi dần công suất nút đó, cịn nút khác giữ khơng đổi Khảo sát nút 18 Giá trị tương đối a * giảm dần hướng tăng dần công suất (P Q) nút tương ứng Điều Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 82 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng chứng tỏ độ dự trữ ổn định hệ thống giảm dần hệ thống tiến dần đến điểm sụp đổ điện áp Khảo sát nút : Cho P biến thiên: Cho Q biến thiên: Sự biến thiên giá trị tương đối a * nút Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 83 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Khảo sát nút 18 : Cho P biến thiên: Cho Q biến thiên: Sự biến thiên giá trị tương đối a * nút 18 Xét tác dụng tụ bù dọc: Giả sử bù dọc 50% nhánh nhánh Cũng nhận thấy hiệu bù việc nâng cao ổn định tĩnh thể việc gia tăng giá trị tương đối số hạng tự Giá trị có bù 0.13744 (khi hệ số tải k = 1) không bù 0.13533 Cụ thể độ dự trữ ổn định trường hợp tăng đạt 43.82% Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 84 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Sự biến thiên giá trị tương đối số hạng tự (khi bù dọc 50% nhánh & 5) Cũng khảo sát giá trị tương đối a n nút cụ thể (khi thay đổi công suất tải nút giữ ngun cơng suất tải nút cịn lại) Ví dụ khảo sát nút: nút nút 18 Có thể thấy hiệu nâng cao độ dự trữ ổn định nút đường cong a n (k) (thể mối quan hệ giá trị tương đối hệ số tải) nằm cao vuơn xa so với trước bù Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 85 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Nút 8: Thay đổi P: Thay đổi Q : Sự biến thiên giá trị tương đối a * nút (khi bù dọc 50% nhánh & 5) Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 86 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Nút 18: Thay đổi P: Thay đổi Q : Sự biến thiên giá trị tương đối a * nút 18 (khi bù dọc 50% nhánh & 5) Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 87 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Hiệu nâng cao độ dự trữ ổn định lắp đặt bù tĩnh: Ta biết hệ thống mang tải lớn độ sụt áp lưới tăng làm điện áp số nút giảm thấp (nhất nút xa nguồn có phụ tải cơng suất lớn); qua làm giảm khả truyền tải công suất Để nâng cao độ dự trữ ổn định lắp đặt thiết bù (SVC, tụ bù tĩnh,…) nút Trong khuôn khổ luận văn ta khảo sát tác dụng nâng cao ổn định tĩnh lắp đặt bù tĩnh Phân tích hệ thống nhận thấy nút 18 có điện áp bị giảm mạnh tăng dần phụ tải Vì ta lắp đặt bù tĩnh 10 MVAr nút 18 Điều nâng cao đường cong điện áp theo công suất tải nút 18 (cũng nút khác) Cải thiện điện áp nút 18 lắp đặt bù tĩnh Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 88 Đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Khảo sát biến thiên giá trị tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng cho ta thấy rõ hiệu bù tĩnh việc nâng cao ổn định tĩnh Độ dự trữ ổn định trường hợp 49.56% So sánh giá trị tương đối số hạng tự trước sau bù tĩnh 10 MVAr nút 18 4.5 Kết luận chương Phương pháp đánh giá ổn định theo số hạng tự phương trình đặc trưng có ý nghĩa tổng hợp tồn hệ thống đặc trưng cho mức độ ổn định hệ thống điện Ưu điểm phương pháp dễ dàng đánh giá chế độ giới hạn ổn định thông số biến thiên Phương pháp cho phép đánh giá hiệu thiết bị bù tĩnh phần tử lưới nâng cao ổn định hệ thống điện Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 89 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Kết luận chung Việc phân tích ổn định hệ thống điện đánh giá chế độ giới hạn nhiệm vụ khó khăn khơng phải lúc thực Do cần lựa chọn phương pháp thích hợp áp dụng Kết nghiên cứu cho thấy đánh giá tác dụng điều chỉnh máy phát phương pháp dao động bé Lyapunov thích hợp Tuy nhiên đánh giá chế độ giới hạn ổn định theo thông số vận hành hiệu tụ bù tĩnh thông số lưới nâng cao ổn định tĩnh phương pháp đánh giá ổn định theo số hạng tự phương trình đặc trưng lại tỏ đơn giản hiệu Luận văn vận dụng tiêu chuẩn Lyapunov cho việc nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống điện phức tạp theo mô hình đơn giản, có xét đến tác dụng cách sơ lược gần tác dụng tự động điều chỉnh kích từ tác dụng cuộn cản Đồng thời đánh giá hiệu nâng cao ổn định tĩnh TĐK bù thông số đường dây thông qua việc khảo sát trực tiếp nghiệm phương trình đặc trưng (cũng giá trị riêng ma trận trạng thái) Luận văn thực đánh giá ổn định tĩnh hệ thống điện theo số hạng tự phương trình đặc trưng Khảo sát biến thiên giá trị tương đối số hạng tự nút hệ thống Đánh giá hiệu bù thông số đường dây, bù tĩnh qua giá trị tương đối số hạng tự phương trình đặc trưng Xây dựng chương trình tính tốn MATLAB Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 - 90 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tài liệu tham khảo Lã Văn Út, Phân tích & điều khiển ổn định hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2001 Trần Bách, Ổn định hệ thống điện, Đại học Bách khoa Hà nội 2001 Trần Bách, Tối ưu hóa chế độ hệ thống điện, Đại học Bách khoa Hà nội 2000 Đỗ Xuân Khôi, Tính tốn phân tích hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2001 Nguyễn Công Định, Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển máy tính, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002 Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2004 John J.Grainer & William D.Stevenson, Power system analysis, McGraw-Hill,INC 1994 Liancheng Wang, Adly A Girgis, On-line detection of Power System Small Disturbance Voltage Instability, IEEE Transaction on Power Systems, Vol 11, No 3, August 1996 Học viên: Đào Quang Ngọc - Cao học Hệ Thống Điện Khóa 2005 ... phép đánh giá hiệu biện pháp nâng cao ổn định tĩnh hệ thống điện Hiện tồn nhiều phương pháp nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống điện, đặc biệt phải kể đến định nghĩa ổn định Lyapunov phương pháp. .. nghiên cứu ổn định hệ thống điện 1.1 Các chế độ làm việc hệ thống điện Định nghĩa ổn định Chế độ hệ thống điện tập hợp trình xảy hệ thống điện xác định trạng thái làm việc hệ thống điện thời điểm... khả ổn định tổng quát Ổn định tổng quát: khả HTĐ lập lại chế độ đồng sau rơi vào chế độ không đồng ổn định tĩnh ổn định động 1.2 Các phương pháp tiêu chuẩn khảo sát ổn định tĩnh hệ thống điện