Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động của Hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song

Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động của Hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động của Hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU HIỀN Đề tài: Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động Hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Nguyệt Hạnh Hà Nội – Năm 2011 Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu luận văn Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố luận văn trước Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Hiền Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thiện luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị, đồng nghiệp bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, Viện đào tạo sau đại học, Bộ môn Hệ thống điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giáo TS Nguyễn Thị Nguyệt Hạnh, người tận tình hướng dẫn bảo tơi suốt q trình thực hoàn thành luận văn Mặc dù có cố gắng, thời gian trình độ cịn hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận góp ý chân thành thầy giáo, giáo bạn đồng nghiệp để bổ sung hồn thiện q trình nghiên cứu vấn đề Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 10 Chương TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN 12 T 30T T T 1.1 Chế độ hệ thống điện: 12 1.2 Hậu cố ổn định yêu cầu đảm bảo ổn định HTĐ 16 T T T T 1.3 Các biện pháp nâng cao ổn định động HTĐ 18 T T 1.3.1 Cắt ngắn mạch thiết bị bảo vệ tác động nhanh 18 1.3.2 Đóng trở lại đường dây có ngắn mạch thống qua 19 T T T T 1.3.3 Điều Chỉnh kích từ động sơ cấp 20 1.3.4 Điều khiển dung lượng bù dọc bù ngang đường dây tải điện 22 1.4 Các phương pháp nghiên cứu ổn định động 23 1.4.1 Phương pháp tích phân số 25 1.4.2 Phương pháp diện tích 27 Kết luận: 29 Chương T T T T T T T T T T T 30T T THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT ĐỂ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỒNG ĐIỆN GỒM HAI NHÀ MÁY ĐIỆN LÀM VIỆC SONG SONG 30 2.1 Tổng quan 30 2.2 Cơ sở lý thuyết thuật toán 31 2.3 Thuật toán 34 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu thuật toán: 35 2.3.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển Error! Bookmark not defined 2.3.3 Các thông số sơ đồ: 39 2.3.4 Nguyên lý điều khiển: 39 Kết luận: 40 Chương GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS /E 42 3.1 Giới thiệu chung 42 3.2 Giới thiệu chương trình PSS /E 43 3.3 Mô phần tử hệ thống điện 44 T T 30T T T T 30T T T T T T T T T T T 30T 30T T T T T T T 30T T T T 3 Đại học Bách Khoa Hà Nội 3.3.1 Nút 44 3.3.2 Nhánh 46 3.3.3 Máy biến áp 47 T 30T T 30T T 30T 3.4 Các bước tính tốn mơ động HTĐ sử dụng chương trình PSS/E 48 T T 3.4.1 Tính chế độ xác lập 49 T T 3.4.2 Số liệu động 49 3.4.3 Chạy chương trình mơ 50 3.4.4 Phân tích ổn định động 52 T 30T T T T T Kết luận: 53 Chương T 30T T 30T NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT ĐIỆN ĐỂ TĂNG TÍNH T ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN GỒM HAI NHÀ MÁY ĐIỆN LÀM VIỆC SONG SONG SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E 54 4.1.Thông số hệ thống điện 54 T T 30T 4.1.1 Sơ đồ hệ thống điện: 54 4.1.2 Sơ đồ rút gọn: 57 4.2 Chế độ xác lập 58 4.3.Tính toán ổn định động 60 4.3.1 Mơ hình số liệu tính tốn ổn định động PSS/E 60 T T T 30T T 30T T 30T T T 4.3.2 Quá trình độ khơng áp dụng thuật tốn điều khiển máy cắt điện 62 4.3.3 Kết tính tốn sử dụng thuật tốn điều khiển máy cắt điện 69 Kết luận: 95 KẾT LUẬN CHUNG 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC 98 T T T T T 30T T 30T T T 30T 30T Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU TT Chữ viết tắt Ý nghĩa cụm từ viết tắt MBA Máy biến áp HTĐ Hệ thống điện CĐXL Chế độ xác lập QTQĐ Quá trình độ TĐK Tự động điều chỉnh kích từ TĐT Tự động điều chỉnh tốc độ quay tuabin COI Center of inertia PSS/E Power System Simulation / Engineering Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng TT Trang Bảng 4.1 Thông số máy phát 54 Bảng 4.2 Thông số máy biến áp 55 Bảng 4.3 Thông số đường dây 55 Bảng 4.4 Thơng số tải 56 Bảng 4.5 Kết tính toán nút 57 Bảng 4.6 Kết tính tốn nút 58 Bảng 4.7 Kết tính tốn nút máy phát hệ thống 58 Bảng 4.8 Kết tính tốn nút máy phát hệ thống 58 Bảng 4.9 Dữ liệu máy phát thủy điện 60 10 Bảng 4.10 Tự động kích từ máy phát thủy điện 60 11 Bảng 4.11 Điều tốc máy phát thủy điện 60 12 Bảng 4.12 Thông số máy phát tuabin 59 13 Bảng 4.13 Tự động kích từ máy phát nhiệt điện 60 14 Bảng 4.14 Điều tốc máy phát nhiệt điện 61 Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Trang Hình 2.1 Hệ thống điện đơn giản gồm hai nhà máy điện 31 Hình 2.2 Đồ thị góc lệch δ vecto điện áp hai hệ thống 31 Hình 2.3 Đặc tính điện áp đường dây truyền tải theo góc δ 32 Hình 2.4 Đặc tính cơng cuất tác dụng theo góc δ 32 Hình 2.5 Hệ thống điên đơn giảngồm nhà máy làm việc song song liên kết lộ đường dây 33 Hình 2.6 Mối quan hệ cơng suất (P T) góc (δ) hệ thống 35 Hình 3.1 Mơ nút chương trình PSS/E 43 Hình 3.2 Mơ nút phụ tải chương trình PSS/E 44 Hình 3.3 Mơ nút máy phát chương trình PSS/E 44 10 Hình 3.4 Mơ nhánh chương trình PSS/E 45 11 Hình 3.5 Mơ đường dây chương trình PSS/E 45 12 Hình 3.6 Mơ máy biến áp hai cuộn dây chương trình PSS/E 46 13 Hình 3.7 Mơ máy biến áp ba cuộn dây chương trình PSS/E 47 14 Hình 3.8 Sơ đồ tính tốn bước khơng gian trạng thái 51 15 Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống điện 53 16 Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống điện rút gọn 56 17 Hình 4.3 Sơ đồ thay hệ thống điện 57 18 Hình 4.4 Đường đặc tính cơng suất hai đường dây sau cắt D (t nm =0,25s) 62 R R R R R R Đại học Bách Khoa Hà Nội 19 Hình 4.5 Đặc tính góc hai nhà máy sau cắt D (t nm =0,25s) R R 63 R R 20 Hình 4.6 Điện áp nút sau cắt D (t nm =0,25s) 64 21 Hình 4.7 Đặc tính cơng suất truyền tải hai đường dây sau cắt D (t nm =0,32s) 65 Hình 4.8 Đặc tính góc hai nhà máy sau cắt D (t nm =0,32s) 66 R R 22 R R R R R R R R R R 23 Hình 4.9 Điện áp nút sau cắt D (t nm =0,32s) 67 24 Hình 4.10 Thời điểm cơng suất đường dây liên lạc qua (t nm =0,25s) 69 Hình 4.11 Giá trị góc lệch nhà máy thời điểm t=0,44s (t nm =0,25s) 70 26 Hình 4.12 Giá trị điện áp nút thời điểm t=0,44s (t nm =0,25s) 71 27 Hình 4.13 Đặc tính cơng suất truyền tải hai đường dây cắt D (t nm =0,25s) 73 Hình 4.14 Đặc tính góc hai nhà máy sau D bị cắt khỏi hệ thống (t nm =0,25s) 74 Hình 4.15 Đường đặc tính cơng suất sau đóng trở lại đường dây D (t nm =0,25s) 75 Hình 4.16 Đường đặc tính góc hai nhà máy sau đóng trở lại đường dây D (t nm =0,25s) 76 Hình 4.17 Điện áp nút sau đóng trở lại đường dây D (t nm =0,25s) 77 R R 25 R R R R R R R R R R 31 R R R R 30 R R R 29 R R R 28 R R R R R R R R 32 Hình 4.18 Điện áp nút thời điểm t=1,9s (t nm =0,25s) 78 33 Hình 4.19 Thời điểm cơng suất đường dây liên lạc qua (t nm =0,32s) 79 Hình 4.20 Giá trị góc lệch nhà máy thời điểm t=0,4s (t nm =0,25s) 80 Hình 4.21 Giá trị điện áp nút thời điểm t=0,4s (t nm =0,32s) 81 R R 34 R 35 R R R R R Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 4.22 Đặc tính cơng suất truyền tải hai đường dây cắt D (t nm =0,32s) 82 Hình 4.23 Đặc tính góc hai nhà máy sau D bị cắt khỏi hệ thống (t nm =0,25s) 83 Hình 3.24 Đường đặc tính cơng suất sau đóng trở lại đường dây D lần (t nm =0,32s) 84 Hình 4.25 Đường đặc tính góc hai nhà máy sau đóng trở lại đường dây D lần (t nm =0,32s) 85 Hình 4.26 Thời điểm công suất đường dây liên lạc qua sau đóng trở lại đường dây D (t nm =0,32s) 86 Hình 4.27 Giá trị góc lệch nhà máy thời điểm t=0,97s (t nm =0,32s) 88 42 Hình 4.28 Giá trị điện áp nút thời điểm t=0,97s (t nm =0,25s) 88 43 Hình 4.29 Đặc tính cơng suất truyền tải hai đường dây cắt D lần (t nm =0,32s) 89 Hình 4.30 Đặc tính góc hai nhà máy sau D bị cắt khỏi hệ thống lần (t nm =0,32s) 90 Hình 4.31 Đường đặc tính cơng suất sau đóng trở lại đường dây D lần (t nm =0,32s) 91 Hình 4.32 Đường đặc tính góc hai nhà máy sau đóng trở lại đường dây D lần (t nm =0,32s) 92 Hình 4.33 Điện áp nút sau đóng trở lại đường dây D lần (t nm =0,32s) 93 36 R 37 R R R R R 38 R 39 R R R 40 R R R R R 41 R R R R R R R R R R 47 R R R 46 R R R 45 R R R 44 R R R R R R R R R R ... ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn ? ?Nghiên cứu điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn... 4: Nghiên cứu thuật toán điều khiển máy cắt điện để tăng tính ổn định động hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song sử dụng chương trình PSS/E 11 Đại học Bách Khoa Hà Nội Chương TỔNG... tích ổn định động 52 T 30T T T T T Kết luận: 53 Chương T 30T T 30T NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT ĐIỆN ĐỂ TĂNG TÍNH T ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN GỒM HAI NHÀ MÁY