Khảo sát ổn định điện áp và nghiên cứu các phương pháp đánh giá ổn định điện áp

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - PHAN VĂN CƯỜNG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHUYÊN NGÀNH: MÃ SỐ NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2003 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Tiến só HỒ VĂN HIẾN Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn Thạc Só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày………tháng………năm……… ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN VĂN CƯỜNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15 – 04 – 1974 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN I TÊN ĐỀ TÀI: “KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI VÀ DUNG: Khảo sát ổn định điện áp Nghiên cứu phương pháp đánh giá ổn định điện áp Xây dựng chương trình đánh giá ổn định điện áp cho hệ thống điện III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10 – 02 – 2003 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10 – 07 – 2003 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến só HỒ VĂN HIẾN VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:………………………………………………………… VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:.……………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT Nội dung đề cương luận văn thạc só hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày……tháng……năm…… Trưởng phòng QLKH – SĐH CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc Tiến só Hồ Văn Hiến, người thầy tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn q thầy cô bô môn Hệ Thống Điện nhiệt tình giảng dạy em suốt khóa học vừa qua Xin chânh thành cảm ơn Ban Giám Hiệu – Trường Trung Học Điện I tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập thực luận văn Xin cảm ơn thầy, bạn bè, đồng nghiệp Khoa Lưới Điện – Trường Trung Học Điện I tạo điều kiện chia sẻ công việc cho suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn i MỤC LỤC -o0o Lời cảm ôn i Muïc luïc ii PHẦN I: MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề II Mục tiêu nhiệm vụ luận văn III Phạm vi nghiên cứu IV Giá trị thực tiễn đề tài V Nội dung luận văn PHẦN II: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP Chương I CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP I ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI Đặc tính hệ thống truyền tải Tiêu chuẩn ổn định điện áp 12 II ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN PHÁT 18 III ĐẶC TÍNH CỦA TẢI 20 IV ĐẶC TÍNH CỦA CÁC THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 21 Tụ bù ngang 21 Thiết bị bù ngang có điều khiển 21 Tụ bù dọc 22 Ví dụ 22 Chương II HIỆN TƯNG SỤP ĐỔ ĐIỆN AÙP 25 I CÁC YẾU TỐ DẪN ĐẾN SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP 25 II CÁC ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HIỆN TƯNG SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP 26 III PHÂN LOẠI ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 27 ii Chương III PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 29 I PHÂN TÍCH ĐỘNG 30 II PHÂN TÍCH TÓNH 30 Phương pháp phân tích độ nhạy V-Q 30 Phương pháp phân tích modal 40 III KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO MẠNG 30 NÚT IEEE 51 PHẦN III ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MODAL KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO MẠNG TRUYỀN TẢI 220 kV HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 63 I THÔNG SỐ MẠNG TRUYỀN TẢI 220 kV HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 64 II ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP MẠNG TRUYỀN TẢI 220 kV HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 68 III Đánh giá ổn định điện áp cho hệ thống lúc tải đỉnh 68 Khảo sát ổn định điện áp lưới 220 kV công suất phụ tải thay đổi 69 MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 73 Lắp đặt thêm tụ bù dung lượng 50MVAr Bạc Liêu 73 Lắp đặt thêm đường dây song song với đường dây Rạch Giá – Bạc Liêu hữu 74 Lắp đạt máy bù đồng công suất định mức 50MVAr Bạc Liêu 74 PHAÀN IV KẾT LUẬN LUẬN VĂN 76 PHẦN V PHỤ LỤC VÀ CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 79 PHỤ LỤC A MINH HỌA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MODAL TÍNH CHO MẠNG NÚT 80 PHUÏ LUÏC B CÁC CHƯƠNG TRÌNH KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG 82 Chương trình vẽ đường cong I, Vr/Es, Pr/Prmax, Qr/Prmax 82 Chương trình vẽ đường cong P-V với hệ số công suất khác 82 Chương trình vẽ đường cong Q-V với giá trị P khác 82 iii Chương trình vẽ đường cong Pr-V, Qr-V 84 Chương trình vẽ đường cong QS–V, QL–V 84 Chương trình vẽ đặc tính P-V nguồn phát 84 Chương trình vẽ đặc tính Q-V hệ thống tụ bù (mạng nút) 86 PHỤ LỤC C CÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO MẠNG 30 NUÙT IEEE 92 I CÁC CHƯƠNG TRÌNH TẠO ĐƯỜNG CONG P-V, Q-V 92 Chương trình tạo đường cong P-V ôû nuùt 26 92 Chương trình tạo đường cong Q-V nút phụ tải 92 Chương trình tạo đường cong Q-V nút 26 với mức tải khác 93 II CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MODAL 94 III CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘ NHẠY V-Q 103 PHỤ LỤC D KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO MẠNG 30 NÚT IEEE 105 Kết tính toán mức tải bình thường 105 Kết tính toán tăng tải nút 26 đến giá trị P26=24.5 MW, Q26=16.1 MVAr 108 Kết tính toán tải nút 26 mức P26=27.25 MW, Q26=17.91 MVAr 110 Kết tính toán tải nút 26 mức P26=27.3 MW, Q26=17.94 MVAR 113 PHỤ LỤC E CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO LƯỚI TRUYỀN TẢI 220 KV HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 117 PHỤ LỤC F KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO LƯỚI TRUYỀN TẢI 220 KV HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 121 Kết tính toán mức tải ñænh 121 Kết tính toán tải nút 19 mức P19=193.36MW, Q26=76.42MVAR 123 Kết tính toán lắp đặt tụ bù 50 MVAR nút 19 125 iv Kết tính toán lắp thêm đường dây song song 127 Kết tính toán lắp thêm máy bù công suất định mức 50MVAR nút 19 129 TÀI LIỆU THAM KHAÛO 132 v Phần I Mở đầu PHẦN I MỞ ĐẦU Học viên: Phan Văn Cường Phần I Mở đầu I ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề điều khiển ổn định điện áp vấn đề mẻ công ty điện lực đặc biệt quan tâm nghiên cứu nhiều hệ thống điện Đối với hệ thống yếu đường dây dài, vấn đề điện áp quan tâm hàng đầu phát triển hệ thống điện để giải toán tải Trong năm gần đây, ổn định điện áp nguyên nhân dẫn đến tượng sụp đổ điện áp, số ví dụ [2]: • Sư cố hệ thống điện New York ngày 28 tháng 10 năm 1970 • Sự cố hệ thống điện Florida ngày 28 tháng 11 năm 1982 • Sự cố hệ thống điện Pháp ngày 19 tháng 11 năm 1978 ngày 12 tháng năm 1987 • Sự cố hệ thống điện Bắc Bồ Đào Nha ngày tháng năm 1982 • Sự cố hệ thống điện Thụy Điển ngày 27 tháng 11 năm 1983 • Sự cố hệ thống điện Nhật ngày 23 tháng năm 1987 Do việc phân tích, khảo sát ổn định điện áp để đánh giá, xác định giới hạn ổn định điện áp từ đưa giải pháp giúp nâng cao ổn định điện áp ngăn ngừa sụp đổ điện áp hệ thống điện trở thành vấn đề đáng quan tâm Hiện có nhiều phương pháp phân tích đánh giá ổn định điện áp khác phương pháp phân tích động kết hợp với phân tích phân bố công suất mô miền thời gian, phương pháp phân tích độ nhạy Q–V, phương pháp phân tích modal v.v… Ở nước ta điều kiện kinh tế đà phát triển, phụ tải điện gia tăng ngày nguồn phát điện hạn chế việc đánh giá ổn định điện áp công việc cần thiết thiếu Công ty điện lực Bởi giúp cho Công ty điện lực đánh giá mức độ an toàn ổn định điện áp mức độ dự trữ công suất hữu công vô công nguồn phát thời điểm tại, từ đưa giải pháp ngắn hạn chiến lượt lâu dài để phát triển nguồn điện nhằm đáp ứng cho nhu cầu phụ tải Tuy nhiên, Việt Nam chưa có nghiên cứu phương pháp đánh giá ổn định điện áp việc áp dụng để xây dựng chương trình đánh giá ổn định điện áp cho hệ thống điện thực tế Luận văn với đề tài “KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP” tác giả nghiên cứu Học viên: Phan Văn Cường Phần V PHỤ LUÏC 5 8 9 11 11 13 13 14 15 15 16 17 18 10 9 10 11 12 13 10 14 10 16 18 17 18 19 0.00183808 0.00275202 0.0082232 0.00229401 0.0027041 0.00543486 0.00643387 0.00184917 0.0188562 0.01649917 0.00455971 0.02213661 0.00235847 0.01949669 0.00528675 0.02097752 0.00715843 0.00563628 0.01504371 0.01049964 0.014845 0.04435775 0.012088 0.0162663 0.02931682 0.02452504 0.01056302 0.1134281 0.09924959 0.02459607 0.1194097 0.01272211 0.10516942 0.0278579 0.12618876 0.03772051 0.03219607 0.09049436 0.0000000760 0.0000000267 0.0000000797 0.0000000223 0.0000000281 0.0000000527 0.0000000441 0.0000000764 0.0000001957 0.0000001712 0.0000000442 0.0000002145 0.0000000229 0.0000001889 0.0000000514 0.0000002177 0.0000000696 00.0000000583 0.0000001561 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]; Các tập tin: lfybus, jacobi, busout, modal_matrix xem phụ lục C Chương trình vẽ đường cong P-V nút 19: Kết quả: hình 22 a Taäp tin PVcurve_19: % Chuong trinh ve dac tuyen P-V clc clear all basemva = 100; accuracy = 0.001; accel = 1.8; maxiter = 50; Saiso=1; Solanlap=0; Q_V=0; P_V=1; P_load=0.0; Q_load=0.0; nut=input('\n\n NHAP VAO STT NUT CAN KHAO SAT: '); fprintf('\n NHAP VAO HE SO CONG SUAT TAI NUT CAN KHAO SAT\n\n'); cosphi=input(' cos(phi) = '); PVDATA_19; XX1='DIEN AP NUT ' XX2=int2str(nut) XX3=' (pu)'; NhanX=[XX1 XX2 XX3]; axes('fontsize',7); plot(P_test,V_test,'linewidth',1.5); grid; ylabel(NhanX,'fontsize',8) xlabel('CONG SUAT (MW)','fontsize',8) b Taäp tin PVDATA_19 khởi tạo cặp liệu P-V tương ứng, lấy thông số mạng điện từ tập tin DATA_19: lanlap=0; Học viên: Phan Văn Cường 118 Phần V PHỤ LỤC while Saiso >= accuracy & Solanlap = accuracy & Solanlap = accuracy & Solanlap = accuracy & Solanlap