Nhận dạng trực tuyến thông số máy phát điện đồng bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN NHẬT HUY NHẬN DẠNG TRỰC TUYẾN THÔNG SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG & NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH: 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH HỒ ĐẮC LỘC Cán chấm nhận xét 1:………………………………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:………………………………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Ngày tháng năm 2005 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc NHIEÄM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN NHẬT HUY Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/06/1978 Nơi sinh: Đà Nẵng Chuyên ngành: Thiết bị, mạng & nhà máy điện MSHV: 01803458 I TÊN ĐỀ TÀI: NHẬN DẠNG TRỰC TUYẾN THÔNG SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xây dựng mô hình phần tử máy phát điện kỹ thuật - Nghiên cứu nhận dạng dòng điện cuộn dây quấn cản (không xét đến bảo hòa mạch từ) - Nhận dạng thông số máy phát điện đồng dựa đo lường điện áp dòng điện đo - Đánh giá nhận xét III NGÀY GIAO NGHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TSKH.HỒ ĐẮC LỘC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH TSKH.HỒ ĐẮC LỘC Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua ĐHBK.HCM, ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC tháng năm 2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Giáo trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đặc biệt Thầy Hồ Đắc Lộc tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn người bạn, người thân gia đình giúp đỡ trình học tập hoàn thành luận văn này… Mục Lục Luận Văn Cao Học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHNG 2: MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 2.1 Xây dựng mô hình toán học máy phát điện đồng 2.1.1 Các phương trình mạch stator 2.1.2 Các phương trình mạch rotor - 10 2.1.3 Pheùp biến đổi PARK 12 2.1.4 Phương trình điện áp Park 14 2.1.5 Mô hình mạch 17 2.1.6 Mô hình xác lập - 21 2.2 Tham số máy điện đồng 25 2.2.1 Điện kháng đồng dọc trục xd ngang trục xq 25 2.2.2 Điện kháng độ (x’d) 25 2.2.3 Điện kháng siêu độ (x”d) 26 2.2.4- Hằng số thời gian độ siêu độ 28 2.3 Mô hình điều khiển kích từ 29 2.4 Tính toám tham số máy điện 35 CHƯƠNG 3: NHẬN DẠNG DÒNG ĐIỆN CUỘN DÂY QUẤN CẢN - 37 3.1 Giới thieäu - 38 3.2 Định nghóa 39 3.3 Bộ quan sát - 40 3.4 Thieát keá quan sát 42 CHƯƠNG 4: ƯỚC LƯNG TRẠNG THÁI - 44 4.1 Giới thiệu 45 4.2 Lý thuyết chuẩn vectơ ma traän - 45 4.2.1 Điềukiện 46 4.2.2 Một số chuẩn thông dụng - 46 4.2.3 Một số chuẩn ma trận thông dụng 47 4.3 Sự chọn lựa chuẩn tối thiểu để áp dụng toán máy phaùt 48 4.4 Tóm tắt - 49 4.5 Một vài ví dụ - 50 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ƯỚC LƯNG TRÊN MATLAB - 57 5.1 Giới thiệu Matlab Simulink 58 i Mục Lục Luận Văn Cao Học 5.2 Mục đích luận văn 5.3 Bài toán -CHƯƠNG 6: HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN 6.1 Mạch lọc -6.2 Sử dụng lọc để lọc dòng điện điện áp -6.3 Sử dụng thiết bị đo - 59 68 97 98 100 102 CHƯƠNG 7: KẾT LUAÄN - 103 PHUÏ LUÏC - 105 ii Muïc Lục stato cản Luận Văn Cao Học CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬNVĂN a, b, c : Các cuộn dây pha stato F : cuộn dây kích từ D : cuộn cản trục d Q : cuộn cản trục q ωr : tần số góc rôto, rad/s θ = ω rt : góc lệch trục d so với trục từ trường cuộn dây pha a theo chiều quay rôto, rad ua, ub, uc điện áp pha tức thời cuộn dây pha = ia, ib, ic uF uD, uQ iF, iD, iQ = = = = dòng điện tức thời pha stato điện áp cuộn kích từ điện áp tức thời cuộn cản dòng điện tức thời mạch kích từ cuộn id, iq dòng điện tức thời cuộn dây tưởng tượng = trục d q thay cuộn dây stato ud, uq điện áp tức thời cuộn dây tưởng tượng = trục d q thay cuộn dây stato λ a, λ b, λ c = từ thông tức thời móc vòng tổng cuộn dây stato λ F, λ D, λ Q = từ thông tức thời móc vòng tổng cuộn dây rôto λ d, λ q từ thông tức thời cuộn dây tưởng tượng = trục d q thay cuộn dây stato rF , rD , rQ điện trở mạch rôto = Laa, Lbb, Lcc = tự cảm cuộn dây stato Lab, Lbc, Lca = điện cảm tương hỗ cuộn dây stato LaF, LaD, LaQ = điện cảm tương hỗ cuộn dây stato rôto LFD điện cảm tương hỗ cuộn dây tho trục d = rôto LFF, LDD, LQQ= tự cảm mạch rôto r điện trở phần ứng pha = p = d/dt toán tử vi phân = iii HÌNH VẼ Hình 2-1 Mạch stato va rôto máy điện đồng Hình 2-2 Mô hình mạch tương đương máy phát điện Hình 2-3 Phương trình mạch tương đương trục d Hình 2-4 Phương trình mạch tương đương trục q Hình 2-5 Sơ đồ vectơ trạng thái xác lập Hình 2-6 Sơ đồ vectơ trạng thái động lực đơn giản Hình 2-7 Mạch tương đương trục d thời gian độ điện cảm Hình 2-8 Mạch điện kháng tương đương theo trục d chu kỳ siêu độ Hình 2-9 Mạch điện kháng tương đương theo trục qtrong chu kỳ siêu độ Hình 2-10 Khối chức hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát đồng Hình 2-11 Máy phát dc kích thích độc lập Hình 2-12 Máy phát dc tự kích Hình 3-1 Sơ đồ graph trạng thái quan sát Hình 3-2 Sơ đồ graph trạng thái điều khiển Hình 3-3.Bộ quan sát hở Hình 3-4.Bộ quan sát vòng kín Hình 3-5.Bộ quan sát Luenberger hệ thống tuyến tính Hình 4.1: Quỹ đạo chuẩn Holder vectỏx∈R3 Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện đơn giản ví dụ Hình 4.3: Sơ đồ hệ thống điện ví dụ Hình 5.1: Cấu hình trạng thái ước lượng Hình 5.2: Sơ đồ mạch điện đơn giản Hình 5.3: Sơ đồ máy phát điện vận hành độc lập với thông số đo lường từ VdqIdq Hình 5.4: Đồ thị điện áp Vd Hình 5.5: Đồ thị điện áp Vq Hình 5.6:Đồ thị dòng điện id iq Hình 5.7: Đồ thị điện áp kích từ không đổi Hình 5.8: Đồ thị dòng điện kích từ Hình 5.8: Các dạng sóng tổng hợp Hình 5.9: Biên độ điện áp dòng điện stator,công suất tác dụng phản kháng máy phát điện Hình 5.10: Chương trình mở file open để chạy chương trình Hình 5.11: Nhận dạng dòng điện iD cuộn dây quấn cản Hình 5.12: Đồ thị điện áp Vd Hình 5.13: Đồ thị điện áp Vq Hình 5.14:Đồ thị dòng điện id iq Hình 5.15: Điện áp Ef thay đổi Hình 5.16: Dòng điện kích từ Hình 5.17: Các dạng sóng tổng hợp Hình 5.18: Nhận dạng dòng điện iD cuộn dây quấn cản Hình 5.19: Nhận dạng dòng điện iQ cuộn dây quấn cản Hình 5.20: Điện áp Ef thay đổi Hình 5.21: Đồ thị điện áp vd vq Hình 5.22: Đồ thị điện áp id iq Hinh 5.23: Dòng điện kích từ Hình 5.24: Các dạng sóng tổng hợp Hình 5.25: Nhận dạng dòng điện iD cuộn dây quấn cản Hình 5.26: Nhận dạng dòng điện iQ cuộn dây quấn cản Hình 5.27: Sơ đồ máy phát với giá trị đo lường từ Van,Vbn,Vcn Hình 5.28: Đồ thị điện áp van,vbn,vcn Chương I Luận Văn Cao Học CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Học viên: Nguyễn Nhật Huy Trang ... nhà máy điện MSHV: 01803458 I TÊN ĐỀ TÀI: NHẬN DẠNG TRỰC TUYẾN THÔNG SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xây dựng mô hình phần tử máy phát điện kỹ thuật - Nghiên cứu nhận dạng. .. dụng rộng rãi máy phát điện đồng cỡ lớn hệ thống điện ngày trở nên quan trọng Cho đến nay, vấn đề mà thông số máy phát quan tâm làm nhận dạng thông số máy phát điện trạng thái trực tuyến ( vận... MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Học viên: Nguyễn Nhật Huy Trang Chương Luận Văn Cao Học MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 2.1 Xây dựng mô hình toán học máy phát điện đồng bộ: Các máy phát điện hệ thống