Phân tích chuyển động con lắc lò xo gắn trên trục quay để khảo sát ổn định

HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUÝ ĐỀ TÀI: “PHÂN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG CON LẮC LÒ XO GẮN TRÊN TRỤC QUAY ĐỂ KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ” Chun ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện Mã số ngành: 60.52.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2007 Page:1 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Pgs.Ts PHAN THỊ THANH BÌNH Cán chấm nhận xét 1: Pgs.Ts NGUYỄN BỘI KHUÊ Cán chấm nhận xét 2: Pgs.Ts HỒ ĐẮC LỘC Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA,ngày 14 tháng 01 năm 2008 Page:2 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA - Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc -o0o - Tp.HCM, ngày… tháng… năm……… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN QUÝ Ngày, tháng, năm sinh: 18-02-79 Chuyên ngành: thiết bị, mạng nhà máy điện Giới tính: Nam Nơi sinh: Thừa Thiên - Huế Khoá (năm trúng tuyển): 2004 1-TÊN ĐỀ TÀI: “ Phân Tích Chuyển Động Con Lắc Lò Xo Gắn Trên Trục Quay Để Khảo Sát Ổn Định” 2-NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Khảo sát chuyển động rôtor máy phát chuyển động lắc lò xo gắn trục quay - Tìm tương quan hai dạng chuyển động - Ứng dụng để phân tích ổn định hệ thống điện 3-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ………………… 4-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:……………………… 5-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Nội dung đề cương Luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (họ tên chữ ký) PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Page:3 TS VŨ PHAN TÚ HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH LỜI CẢM ƠN! Tác giả xin chân thành cảm ơn Pgs.TS Phan Thị Thanh Bình, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn đến q thầy cô môn hệ thống, đến q thầy cô tham gia phản biện luận văn Trong trình công tác công ty truyền tải điện q lãnh đạo công ty tạo điều kiện thuận lợi cho để hoàn thành tốt luận văn Bên cạnh đó, đồng nghiệp giúp đỡ chia phần công việc đóng góp nhiều ý kiến bổ ích để hoàn thành tốt Tôi nguyện cố gắng nỗ lực để công tác cho công ty Kính chúc q lãnh đạo công ty, anh em đồng nghiệp dồi sức khoẻ hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Xin chân thành cảm ơn đến anh, chị bạn lớp Thiết Bị Mạng Và Nhà Máy Điện k15, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để luận văn hoàn thiện Một lần cho em gửi lời chúc sức khỏe đến q Thầy Cô môn Hệ Thống Điện, q Thầy Cô Khoa Điện-Điện Tử, q Thầy Cô trường Xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2007 Người trình bày Nguyễn Quý Page:4 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH TÓM TẮT LUẬN VĂN! Việc phân tích ổn định hệ thống điện dù đơn giản hay phức tạp luôn công việc khó khăn thiếu Với thời gian thực khoảng 06 tháng, nên luận văn chưa khảo sát đầy đủ vấn đề liên quan đến ổn định hệ thống điện Nhưng qua đó, phản ảnh phần chất vấn đề nghiên cứu ổn định hệ thống điện Đồng thời, làm đơn giản việc nghiện cứu phân tích ổn định hệ thống điện Việc tính toán, khảo sát ổn định hệ thống điện vấn đề phức tạp Đặc biệt việc tính toán hệ thống điện phức tạp Một số phương pháp phổ biến như: phương pháp tích phân số, phương pháp diện tích… giải nhu cầu phân tích ổn định Tuy nhiên, hạn chế khả tính toán tính hiệu Khi phân tích ổn định hệ thống điện có cấu trúc đơn giản phức tạp với việc mô tả trình độ phương trình vi phân làm cho toán trở nên khó khăn việc tìm lời giải tối ưu Từ số vấn đề nêu trên, tác giả đưa phương pháp khảo sát ổn định hệ thống sau: Qua phân tích chuyển động lắc lò xo gắn trục quay Nếu xem lò xo ban đầu có khối lượng không đáng kể hệ số đàn hồi xác định, vật có khối lượng cho trước gắn vào đầu lò xo Tiến hành cho quay trục quay hệ lò xo vật quay theo Đến trục quay quay với tốc độ cố định (có vận tốc góc ω ), lò xo có chiều dài tổng chiều dài ban đầu (l0) độ giản ( Δl ) Nếu tốc độ quay giữ nguyên chiều dài lò xo cố định Điều giải thích dựa vào định luật II Newton Liên hệ đến hệ thống điện, xem chế độ xác lập hệ thống ng với chế độ xác lập công suất máy phát, phụ tải hoàn toàn xác định Page:5 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH tương đương hệ lò xo, vật gắn trục quay với lò xo có hệ số đàn hồi, độ giản hoàn toàn xác định Với trình độ xảy mô men máy điện quay không cân Điều làm cho rôtor thay đổi tốc độ quay so với lúc cân bằng, dẫn đến hệ thống xảy ổn định Tương ứng với hệ trục quay có ngoại lực tác dụng vào vật Mục tiêu việc nghiên cứu ổn định ngăn chặn không cho ổn định xảy khả cho phép Cũng với phân tích hệ lò xo, trục quay vật trường hợp khảo sát khả giới hạn đàn hồi lò xo Mỗi lò xo có giới hạn đàn hồi, tăng tốc độ quay trục quay hay có tác động ngoại lực lớn vào vật điều dẫn đến độ giản lò xo tăng Tiếp tục tăng tốc độ quay hay lực tác động lên vật dẫn đến lò xo vượt qua giới hạn đàn hồi Như vậy, tính toán để khắc phục không cho lò xo vượt giới đàn hồi Hay hệ lò xo-vật quay giả sử có lực tác động vào vật làm cho vật dao động quanh điểm cân bằng, dao động dừng vị trí trước có lực tác động làm cho lò-xo tăng vô hạn Từ đó, tác giả thấy có liên hệ chất hệ lò xo- vật với việc phân tích ổn định hệ thống điện Page:6 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH ABSTRACT OF THE THESIS! Stability studies which evaluate the impact of disturbances on the electromechanical dynamic behavior of the power system are of two typestransient and steady state Transient stability studies are very commonly undertaken by electric utility planning departments responsible for ensuring proper dynamic performance of the system A power system is in a steady-state operating condition if all the measured physical quantities describing the operating condition of the system can be considered constant for purposes of analysis When operating in a steady-state condition if a sudden change or sequence of changes occurs in one or more of the parameters of the system, or in one or more of its operating quantities, we say that the system has undergone a disturbance from its steady-state operating condition Disturbances can be large or small depending on their origin A large disturbance is one for which the nonlinear equations descrbing the dynamics of the power system cannot be validly linearized for purposes of analysis Transmission system faults, sudden load changes, loss of generating units, and line switching are examples of large disturbances If the power system is operating in a steady-state condition and it undergoes change which can be properly analyzed by linearized versions of its dynamic and algebraic equations, we say that a small disturbance has occurred A change in the gain of the automatic voltage regulator in the excitation system of a large generating unit could be an example of a small disturbance The power system is steady-state stable for a particular steady-state operating condition if, following a small disturbance, it returns to essentially the same steady-state condition of operation However, if following a large disturbance, a significantly different but Page:7 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH acceptable steady-state operating condition is attained, we say that the system is transiently stable Steady-state stability studies are usually less extensive in scope than transient stability studies and often involve a single machine operating into an infinite bus or just a few machines undergoing one or more small disturbances Thus, steady-state stability studies examine the stability of the system under small incremental variations in parameters or operating conditions about a steady-state equilibrium point The nonlinear differential and algebraic equations of the system are replaced by a set of linear equations which are then solved by methods of linear analysis to determine if the system is steady-state stable To facilitate computation, three fundamental assumptions therefore are made in all stability studies: - Only synchronous frequency currents and voltages are considered in the stator windings and the power system Consequently, dc offset currents and harmonic components are neglected - Symmetrical components are used in the representation of unbalanced faults - Generated voltage is considered unaffected by machine speed variations With the swing spring-pendulum analyses fix on the rotational spindle to analyse power system stability When the spring-pendulum rotated with an angle velocity ω is constant, that is correspond to the steady-state in power system The Forces influence on the matter is equilibrium If have the impact of disturbances on the matter then the spring system are of two types-stable and unstable state Page:8 HVTH: Nguyeãn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang I: Đặt Vấn Đề 11 II Muïc Tiêu Và Nội Dung Luận Văn Mục Tiêu 12 Nhiệm Vụ Luận Văn 13 III Những Đóng Góp Mới, Ý Nghóa Khoa Học Và Thực Tiễn Của Luận Văn 13 CHƯƠNG I Tổng Quan Về Ổn Định I Những Khái Niệm Và Định Nghóa 15 I.1 Ổn Định Góc 16 I.2 Ổn Định Và Sụp Đỗ Điện p 24 I.3 Ổn Định Trung Hạn Và Dài Hạn .31 II Định Nghóa Ổn Ñònh Theo Lyapunov 32 Định Nghóa 32 Phương Pháp Đánh Gía Ổn Định Theo Lyapunov 34 III Phân Loại Ổn Định 39 IV Một Số Tiêu Chuẩn Và Phương Pháp Đánh Gía Ổn Định Hệ Thống 41 Tiêu Chuẩn Đại Số 41 Tiêu Chuẩn Tần Số Mikhailov 44 Phương Pháp Tích Phân Số 48 Phương Pháp Diện Tích 56 Page:9 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH CHƯƠNG II Mô Tả Các Phương Trình Toán Và Sự Tương Quan II.1 Khái Niệm Chung 63 II.2 Phương Trình Mô Tả Chuyển Động Quá Độ Rôtor 64 II.2.1 Tổng Quát Về Chuyển Động Cơ Học 64 II.2.2 Phương Trình Chuyển Động Của Rôtor 66 III.3 Phương Trình Chuyển Động Của Con Lắc Lò Xo Gắn Trên Trục Quay 71 III.3.1 Các Thông Số .72 III.3.2 Phương Trình Chuyển Động Của Con Lắc Lò Xo .73 Xác Định Hệ Số Đàn Hồi .73 Phương Trình Chuyển Động 75 IV.4 Sự Tương Quan Trong Hai Dạng Chuyển Động…………… 78 IV.4.1 Kích Động Nhỏ……………………….…….……………… 78 IV.4.2 Kích Động Lớn.……………………….………………………84 CHƯƠNG III Ứng Dụng Để Khảo Sát Và Phân Tích Ổn Định I Khảo Sát Ổn Định Nhiễu Nhỏ 102 II Khảo Sát Ổn Định Kích Động Lớn 113 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ I Kết Luận………………………………………………………………… ……137 II Đánh Giá………………………………………………………………………138 III Kiến Nghị…………………………………………………………………….139 Page:10 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Thay số vào, ta được: Pe = (1.065) (0.1362) + (1.065)(1.0)(5.1665) cos(δ − 90.755 ) = 0.1545 + 5.5023 sin(δ − 0.755 ) Do đó, độ lệch công suất là: Pa = Pm − Pe = 1.6955 − 5.5023 sin(δ − 0.755 ) Taïi thời điểm cố xảy t=0+ độ lệch công suất máy hai là: Pa = 1.6955 − 5.5023 sin(16.19 − 0.755 ) = 0.231 Giá trị trung bình độ lệch công suất khoảng thời gian xét là: 0.231 = 0.1155 , kPa=3.375.0.1155=0.38980 Tại thời điểm đầu của khoảng thời gian đầu ta có độ lệch góc rôtor sau: Δδ = + 0.3898 = 0.3898 Cuoái thời gian khoảng có: δ = δ + Δδ = 16.19 + 0.3898 = 16.5798 Vaø δ − 0.755 = 15.8248 Taïi t= Δt = 0.05( s) , có: [ kPa ,1 = 3.375 ( Pm − Pc ) − Pmax sin(δ − 0.755 ) ] =0.65830 Và gia tăng góc rôtor khoảng thời gian thứ hai xét là: Δδ = Δδ + kPa ,1 = 0.3898 + 0.6583 = 1.04810 Tại thời điểm kết thúc khoảng thời gian thứ hai xét có góc lệch sau: δ = δ + Δδ = 16.5798 + 1.04810 = 17.6279 Tiếp tục bước có kết trình cho bảng (3-6) Khi cố loại bỏ cấu trúc hệ thống thay đổi Tức góc γ tổng dẫn Page:128 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH sức điện động thay đổi, độ lệch công suất xảy không liên tục Trong hình (3-7) thể biến thiên góc lệch máy phát với thời gian Nó cho thấy độ biến đổi góc lệch rôtor máy hai hoàn toàn nhỏ, cố kéo dài đến 13.5 chu kỳ Do đó, tính xấp xỉ tần số dao động máy hai Hệ số công suất đồng máy hai sau cố sau: Khi cố loại trừ cấu trúc mạng thay đổi, dẫn đến ma trận tổng tính cho bảng (3-5) Kéo theo công suất điện từ máy thay đổi, phương trình công suất phải tính lại 0.5005-j7.7897 0.0+j0.0 -0.2216+j7.6291 (7.8058 ∠ − 86.3237 ) 0.0+j0.0 (7.6323 ∠91.6638 ) 0.1591-j6.1168 -0.0901+j6.0975 (6.1189 ∠ − 88.51010 ) (6.0982 ∠90.8466 ) -0.2216+j7.6291 -0.0901+j6.0975 1.3927-j13.8728 (7.6323 ∠91.66380 ) (6.0982 ∠90.8466 ) (13.9426 ∠ − 84.2672 ) Bảng 3-5 Công suất điện từ máy 1: Pe1 = E1' G11 + E1' E3 Y13 cos(δ 13 − θ 13 ) = 0.6056 + 8.3955 sin(δ − 1.664 ) Công suất điện từ máy 2: Pe = E 2' G22 + E 2' E3 Y23 cos(δ 23 − θ 23 ) = 0.1804 + 6.4934 sin(δ − 0.847 ) Hệ số công suất đồng máy là: Sp = [ ] dPe d = 0.1804 + 6.4934 sin(δ − 0.847 ) = 6.4934 cos(δ − 0.847 ) dδ dδ Page:129 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Theo kết bảng (3-6) độ lệch góc rôtor biến đổi từ 10.430 đến 21.090 Giá trị trung bình độ lệch là: 15.760, thay vào có hệ số công suất đồng là: Sp=6.274(đvtđ điện/rad-điện) Tần số dao động là: fn = 2π 377 × 6.274 = 1.935 Hz 2×8 Chu kỳ dao động tính: T= 1 = = 0.517( s ) f n 1.935 Page:130 HVTH: Nguyễn Quý t(s) CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH (δ n − γ ) Pmaxsin( độ ñieän ñvtñ (δ n − γ ) ) Pa ñvtñ kPa,n-1 độ điện Δδ n độ điện δn độ điện 0- - - 0.00 - 16.19 0+ 15.8248 1.4644 0.2310 - 16.19 av - - 0.1155 0.3898 - 16.19 0.3898 0.05 15.8248 1.5005 0.1950 0.6583 - 16.5798 1.0481 0.10 16.8729 1.597 0.0985 0.3323 - 0.15 18.2533 1.7234 -0.0279 -0.0942 - 17.6279 1.3804 19.0083 1.2862 0.20 19.5395 1.8403 -0.1448 -0.4886 - 20.2945 0.7976 0.25 20.2451 2.247 -0.5774 -1.9487 - 21.0921 -1.1511 0.30 19.094 2.1241 -0.4545 -1.534 - 19.941 -2.6852 0.35 16.4088 1.8343 -0.1647 -0.5559 - 17.2558 -3.241 0.40 13.1678 1.4792 0.1904 0.6425 - 14.0148 -2.5985 0.45 10.5693 1.1911 0.4785 1.6151 - 0.50 9.586 1.0813 0.5883 1.9854 - 0.55 10.5693 1.1931 0.4765 1.6081 - 11.4163 -0.9833 10.433 1.002 11.435 2.6101 0.60 13.1981 1.4826 0.1870 0.6312 - 14.0451 3.2414 0.65 16.4395 1.8376 -0.1680 -0.5672 - 17.2865 2.6742 0.70 19.1137 2.1262 -0.4566 -1.5411 - 19.9607 1.1331 0.75 20.2468 2.2471 -0.5775 -1.9492 - 0.80 19.4307 2.1601 -0.4905 -1.6556 - 0.85 - - - - - 21.0938 -0.8161 20.2777 -2.4716 17.8061 Bảng 3-6 Dao động góc rôtor máy phát theo thời gian khảo sát biễu diễn hình sau: Page:131 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH 400 Máy 35 300 δ 250 0.52(s) 200 150 Maùy 10 ≈ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t(s) Hình 3-8 Phương pháp Runge-Kutta bậc 4: Cách tính giá trị x cho bước (n+1) là: xn+1=xn+ (k1+2k2+2k3+k4) Trong đó: k1=f(xn,tn) Δt k2=f(xn + k1 Δt ,tn + ) Δt 2 k3=f(xn + k2 Δt ,tn + ) Δt 2 Page:132 0.7 0.8 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH k4=f(xn +k3,tn + Δt ) Δt Sự giải thích vật lý cho phương pháp tên sau: k1 =độ dốc bước đầu k2=xấp xỉ bậc độ dốc bước k3=xấp xỉ bậc độ dốc bước k4=độ dốc cuối bước p dụng ví dụ cho kết bảng sau máy phát: Δt = 0.05( s) , cố trì thời gian 0.225(s) 0.05(s) thời gian loại bỏ cố t=0.225(s) thời gian loại bỏ cố t=0.05(s) thời gian góc máy góc máy thời gian góc máy góc máy 0.00 20.8 16.2 0.00 20.8 16.2 0.05 25.1 16.6 0.05 25.1 16.6 0.1 37.7 17.6 0.1 32.9 17.2 0.15 58.7 19.0 0.15 37.3 17.2 0.20 88.1 20.3 0.20 36.8 16.7 0.25 123.1 20.9 0.25 31.7 15.9 0.30 151.1 19.9 0.30 23.4 15.0 0.35 175.5 17.4 0.35 14.6 14.4 0.40 205.1 14.3 0.40 8.6 14.3 0.45 249.9 11.8 0.45 6.5 14.7 0.50 319.3 10.7 0.50 10.1 15.6 0.55 407.0 11.4 0.55 17.7 16.4 0.60 489.9 13.7 0.60 26.6 17.1 0.65 566.0 16.8 0.65 34.0 17.2 0.70 656.4 19.4 0.70 37.6 16.8 0.75 767.7 20.8 0.75 36.2 16.0 Bảng 3-7 B Bằng phương pháp luận văn: xét hệ trục quay hình (2-4) Bài toán đặt là: có kích động bên làm cho lò xo nối vào vật m1 không liên kết với trục quay Nhưng sau thời gian t vật m1 nối với lò xo có hệ số đàn hồi Kc1, vật m2 thay lò xo Page:133 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Kc2 Các thông số khác coi không đổi chế độ ban đầu Bỏ qua ma sát trượt Hãy đánh giá cân vật với khoảng thời gian xác định Biết: Chế độ ban đầu: - Khối lượng vật m1=0,0594 - Khối lượng vật m2=0,0424 - Hệ số đàn hồi K1=9,2136(đvtđ) - Hệ số đàn hồi K2=6,3677 (đvtđ) - Chiều dài l1=0.001167 - Chiều dài l2=0.0011 - Góc δ 01 = 20,8 - Goùc δ = 16,2 - Tần số dao động vật quanh trục f=60(hz) Trường hợp 1: xét t=0.20(s) Với vật m1: Chỉ có lực quán tính ban đầu tác dụng lên vật khoảng thới gian xét - Theo phương trình (2-70) gia tốc vật là: m1ω l1 sin δ 01 a1 = = = 58,90 m1 m1 Fqt1 - Từ phương trình chuyển động (2-71), vị trí vật sau khoảng thời gian là: 2 δ c1 = a1t + δ 01 = × 58,90 × (0.20 ) + - 20,8 × π = 1,541(rad − dien) = 88,30 180 Theo phương trình (2-72), hệ số đàn hồi Kc1 là: K c1 = m1ω l1 cos δ c1 = 0,2936(dvtd ) Theo phương trình (2-46) ta có hệ số đàn hồi giới hạn là: Page:134 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Kgh1= m1ω l1 cos δ gh1 = m1ω l1 (sin δ )(δ max − δ ) − m1ω l1 (cos δ ) = 0,76(dvtd ) Với vật m2: Lực tác dụng lên vật bao gồm: lực quán tính ban đầu Fqt2 lực đàn hồi lò xo l’2 Trong trường hợp lò xo nối vật với trục quay có thông số sau: - l’2 = 0,000912 - δ 2' = 17,95 - Theo phương trình (2-74) gia tốc vật là: a2 = Fqt − Fdh m2 m2ω l sin δ 2' − m2ω l 2' (sin δ 2' ) 1,85 − 1,6955 = = = 3,644 0,0424 m2 - Từ phương trình chuyển động (2-75), vị trí vật sau khoảng thời gian là: 2 δ c = a t + δ 02 = × (3,644) × (0,20 ) + - 16,2 × π = 0,3556(rad − dien) = 20,375 180 Heä số đàn hồi Kc2 là: K c = m2ω l 2' cos δ c = 5,157(dvtd ) Theo phương trình (2-46) ta có hệ số đàn hồi giới hạn là: Kgh2= m2ω l cos δ gh = m2ω l (sin δ )(δ max − δ ) − m2ω l (cos δ ) = 0,889(dvtd ) Nhaän xét: Với khoảng thời gian xét t=0,20(s) vật m1 không đảm bảo cân hay hệ số đàn hồi Kc1< Kgh1 Còn vật m2 có Kc2>Kgh2 nên đảm bảo vật có điểm cân Liên hệ đến hệ thống điện ta có tương đồng sau: phương pháp tích phân số có kết trên, với kết phản ảnh máy phát không ổn định, máy ổn định Bằng phương pháp luận văn cho kết góc cắt δ c giống kết phương pháp tích phân số Page:135 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Trường hợp 2: xét t=0.050(s) Sau khoảng thời gian vật liên kết với lò xo sau: Vật m1: Chiều dài lò xo l’1=0,001 Góc δ 1' = 20,17 Vật m2: Chiều dài lò xo l’2=0,001 Góc δ 2' = 14,9 Với vật m1: Lực tác dụng lên vật bao gồm: lực quán tính ban đầu lực đàn hồi lò xo l’1 - Theo phương trình (2-70) gia tốc vật laø: a1 = - Fqt1 − Fdh1 m1 m1ω l (sin δ 01 ) − m1ω l1' sin δ 1' 3,5 − 2,8944 = = = 10,195 m1 0,0594 Từ phương trình chuyển động (2-71), vị trí vật sau khoảng thời gian là: 2 δ c1 = a1t + δ 01 = × (10,195) × (0.050 ) + - 20,8 × π = 0,3758(rad − dien) = 21,530 180 Theo phương trình (2-72), hệ số đàn hồi Kc1 là: K c1 = m1ω l1' cos δ c1 = 7,81 Theo phương trình (2-46) ta có hệ số đàn hồi giới hạn là: Kgh1= m1ω l1 cos δ gh1 = m1ω l1 (sin δ )(δ max − δ ) − m1ω l1 (cos δ ) = 0,76(dvtd ) Với vật m2: Trong trường hợp lò xo nối vật với trục quay có thông số sau: - l’2 = 0,00108 - δ 2' = 14,9 Lực tác dụng lên vật bao gồm: lực quán tính ban đầu lực đàn hồi lò xo l’2 Page:136 HVTH: Nguyễn Quý - CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Theo phương trình (2-74) gia tốc vật là: a2 = Fqt − Fdh m2 = m2ω l sin δ 02 − m2ω l 2' (sin δ 2' ) 1,85 − 1,6696 = = 4,255(dvtd ) 0,0424 m2 - Từ phương trình chuyển động (2-75), vị trí vật sau khoảng thời gian là: 2 δ c = a t + δ 02 = × (4,255) × (0,050 ) + - 16,2 × π = 0,288(rad − dien) = 16,5 180 Heä số đàn hồi Kc2 là: K c = m2ω l 2' cos δ c = 6,226(dvtd ) Theo phương trình (2-46) ta có hệ số đàn hồi giới hạn là: Kgh2= m2ω l cos δ gh = m2ω l (sin δ )(δ max − δ ) − m2ω l (cos δ ) = 0,889(dvtd ) Nhaän xét: Với khoảng thời gian xét t=0,050(s) vật m1 đảm bảo cân hay hệ số đàn hồi Kc1> Kgh1 vật m2 có Kc2>Kgh2 nên đảm bảo vật có điểm cân Liên hệ đến hệ thống điện ta có tương đồng sau: phương pháp tích phân số có kết bảng (3-7), với kết phản ảnh máy phát ổn định máy ổn định Bằng phương pháp luận văn cho kết góc cắt δ c gần giống kết phương pháp tích phân số Phép tính đơn giản so với phương pháp tích số trước Page:137 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN I KẾT LUẬN Với việc phân tích chuyển động vật hệ trục quay luận văn trình bày cho thấy tương quan việc phân tích ổn định hệ thống Với chế độ xác lập hệ thống điện tương đồng với vật vị trí cân hệ trục quay Cấu trúc máy phát, liên kết với hệ thống, chế độ xác lập trước kích động mô tả hệ trục quay có lò xo, vật liên kết với lò xo chế độ cân Trong hệ thống vận hành chế độ xác lập có tần số chung hệ thống (fht), hệ trục quay vật có tần số trục quay (f) Trong phân tích ổn định hệ thống điện đơn giản, kết theo phương pháp luận văn giống với phương pháp hữu Khi phân tích ổn định tónh (nhiễu nhỏ) hệ thống điện đơn giản việc khảo sát hệ trục quay lò xo cho thấy hệ số đàn hồi lò xo tương quan với công suất đồng máy phát Như biết máy phát phát công suất vào hệ thống nhỏ nhiều so với công suất cực đại khả dự trữ ổn định lớn Tương tự với điều đó, với hệ trục quay lò xo quay với tần số góc cố định lò xo có hệ số đàn hồi lớn khả đảm bảo vật trở lại vị trí cân ban đầu dễ dàng Page:138 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Trong phân tích ỗn định động (kích động lớn) hệ thống điện với số giả thiết ban đầu cho phương pháp luận văn có kết gần giống với phương pháp hữu Qua đó, phương pháp luận văn đưa để đánh giá ổn định máy phát phù hợp với phương pháp hữu Góc cắt phương pháp luận văn có kết gần giống phương pháp tích phân số II ĐÁNH GIÁ Phân tích ổn định hệ thống điện theo mô hình hoá, phương pháp trước phức tạp Sự phức tạp thể vấn đề sau: - Khảo trình độ máy phát - Xét ảnh hưởng thiết bị bảo vệ, điều khiển kèm máy phát - Cấu trúc hệ thống - Giải phương trình toán phức tạp, nhiều thời gian - Gây khó hiểu cho người đọc, trừu tượng cách name bắt vấn đề - … Từ khó khăn trên, tác giả đưa việc phân tích ổn định hệ thống việc khảo sát phân tích chuyển động hệ trục quay có gắn lò xo-vật Qua số toán giải phần trứơc cho thấy tính phương pháp luận văn Tuy nhiên, phương pháp luận văn số nhược điểm, hạn chế chưa giải Một số ưu điểm phương pháp luận văn: - Việc phân tích chuyển động vật hệ trục quay có kích động phương trình học để khảo sát ổn định hệ thống điện đơn giản, dễ hiểu Page:139 HVTH: Nguyễn Quý - CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Từ tương quan công suất đồng máy phát với hệ số đàn hồi lò xo mà luận văn đưa cho thấy việc đánh giá ổn định máy phát xác, dễ hiểu so với số phương pháp hữu - Thời gian tính toán theo phương pháp luận văn số trường hợp ngắn so với phương pháp hữu - … Một số nhựơc điểm hạn chế phương pháp luận văn: - Với trường hợp phân tích đòi hỏi phải thành lập tương quan tương ứng - Trong trường hợp phân tích ổn định động xét máy phát có phát công suất vào hệ thống lúc cố phương pháp luận văn thành lập sau xây dựng lại ma trận tổng dẫn hệ thống, tính toán phân bố công suất máy - Hệ trục quay có gắn lò xo mà luận văn sử dụng để phân tích ổn định trừu tượng, khó mô thực tế - … III KIẾN NGHỊ Từ kết đánh giá trên, cho thấy phương pháp phân tích ổn định hệ thống điện có nhiều hướng để phát triển cho hệ thống phức tạp Cần có thời gian để xây dựng hệ tục quay hoàn thiện cho việc phân tích ổn định hệ thống điện Muốn đạt điều đó, cần áp dụng phương pháp luận văn cho nhiều toán khảo sát, phân tích để đánh giá ổn định hệ thống Bên cạnh đó, cần phải xây dựng chương trình tính toán máy tính dùng phần mềm máy tính để mô chuyển động vật hệ trục quay Page:140 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] John J.Grainger- Power System Analysis-example 16.6 page 716 [2] John J.Grainger- Power System Analysis-example 16.9 page 729 [3] John J.Grainger- Power System Analysis-example 16.7 page 723 [4] John J.Grainger- Power System Analysis-example 16.8 page 726 [5] John J.Grainger- Power System Analysis-example 16.11 page 737 Power System Analysis -McGRAW-Hill Electrical Power Systems Quality- McGRAW-Hill 8.Electric Power Applications Of Fuzzy System-Mohamed E.El-Hawary Neural Networks Applications In Power System-Thram S.Dillon 10.Power System Stability And Control-Prabha Kunder 11.Power Generation, Operation, And Control-John Wiley &Sons 12.Nhà Máy Điện Và Trạm Biến p-NXBKH KỸTHUẬT 13 Các Tài Liệu Vận Hành Hệ Thống Của EVN 14 Tài Liệu Về Các Máy Biến p Của ABB 15 C.P Steinmetz,”Power Control And Stability Of Electric Generating Stations” 16 R.D Evans and R.C, Bergvall”Experimental Analysis Of Stability And Power Limitations” 17 R.Wiikins, “Practical Aspects Of System Stability” 18 R.D Evans and C.F Wagner,”Further Studies Of Transmission System Stability” 19 AIEE Subcommitee on Interconnections And Stability Factors,”First Report Of Power System Stability” 20 Một Số Bài Báo Và Các Trang Web Khác Page:141 HVTH: Nguyễn Quý CBHD:PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Lý Lịch Trích Ngang: Họ tên: Nguyễn Quý Ngày, tháng, năm sinh: 18/02/79 Nơi sinh: Thừa Thiên – Huế Địa liên lạc: 528/05/106 Điện Biên Phủ, phường 11 quận 10, Tp HCM Điện thoại: 08.8330800, DĐ: 0916707251 - Từ năm 1995 đến 2000 học Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hcm - Từ năm 2001 đến công tác công ty Truyền Tải Điện - Năm 2004 trúng tuyển sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hcm với chuyên ngành Thiết Bị, Mạng Và Nhà Máy Điện Page:142 ... 1-TÊN ĐỀ TÀI: “ Phân Tích Chuyển Động Con Lắc Lò Xo Gắn Trên Trục Quay Để Khảo Sát Ổn Định? ?? 2-NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Khảo sát chuyển động rôtor máy phát chuyển động lắc lò xo gắn trục quay - Tìm tương... vấn đề ổn định với kiến thức Nhiệm Vụ: Nhiệm vụ trọng tâm luận văn thực hai chương là: - Chương II trình bày khảo sát chuyển động hệ trục quay gắn lắc lò xo Từ chuyển động quay lắc lò xo thành... Nhỏ……………………….…….……………… 78 IV.4.2 Kích Động Lớn.……………………….………………………84 CHƯƠNG III Ứng Dụng Để Khảo Sát Và Phân Tích Ổn Định I Khảo Sát Ổn Định Nhiễu Nhỏ 102 II Khảo Sát Ổn Định Kích Động Lớn 113 CHƯƠNG