Nghiên cứu xây dựng thuật toán tính toán ổn định quá độ của hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TỐN TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH Q ĐỘ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành mạng hệ thống điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TSKH Trần Kỳ Phúc Hà Nội – 2011 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng em Các số liệu luận văn hồn tồn xác trung thực Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2011 Nguyễn Văn Chiến DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt HTĐ : Hệ thống điện QTQĐ : Quá trình độ CĐXL : Chế độ xác lập TĐK : Tự động điều khiển kích từ SĐĐ : Suất điện động Tiếng Anh FACTS : Flexible AC Transmission Systems IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers PSS : Power System Stabilyzer DSA : Dynamic Security Assessment TSA : Transient Security Assessment VSA : Voltage Security Assessment TS : Training Simulator MS : Market Simulator SIME : SIngle Machine Equivalent OMIB : One-Machine Infinite Bus CT : Clearing times FSU : First-Swing Unstable FSS : First-Swing Stable MỞ ĐẦU 4  ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN HIỆN ĐẠI VÀ CÁC YÊU CẦU LIÊN QUAN ĐẾN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 4  SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIÊT NAM VÀ CÁC VẤN ĐỀ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG .4  LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 6  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7  LĨNH VỰC ÁP DỤNG 7  CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ỔN ĐỊNH ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 8  1.2. C ÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CUẢ BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG 11  1.2.1.  Phương trình vi phân mơ tả chuyển động q độ roto máy phát điện đồng bộ.11  1.2.2.  Hệ phương trình vi phân QTQĐ điện từ máy phát điện 14  1.2.3.  Hệ phương trình cân cơng suất lưới 16  1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐỘNG 18  1.3.1.Phương pháp Ơle 18  1.3.2.Phương pháp Ơle biến thể 19  1.3.3 Phương pháp Runge - Kutta (R - K) 20  4. VẤN ĐỀ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HTĐ .21  KẾT LUẬN CHƯƠNG 22  CHƯƠNG II XÂY DỰNG CẤU HÌNH CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN .23  2.1 TỔNG QUAN .23  2.1.1 Đặt vấn đề 23  2.1.2 Các bước xây dựng hệ thống DSA 24  1    2.1.3 Cấu trúc toán đánh giá ổn định HTĐ 25  2.1.4 Cơng cụ tính tốn đánh giá ổn định HTĐ 26  2.1.5 Hạ tầng thông tin - đo lường phục vụ đánh giá ổn định HTĐ 27  2.2 XÂY DỰNG CẤU HÌNH CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ GIÁM SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG DSA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 28  2.2.1 Nhiệm vụ phương pháp giải 28  2.2.1.1 Nhiệm vụ tính yêu cầu hệ thống DSA 28  2.2.1.2 Phương pháp giải toán hệ thống DSA 29  2.2.2 Thiết kế định hướng hệ thống DSA hệ thống điện Việt Nam 30  2.2.3 Cấu hình phần cứng hệ thống đánh giá ổn định động 31  2.2.4 Cấu hình phần mềm 32  2.2.4.1 Mô tả chất phần mềm DSA 32  2.2.4.2 Các thành phần hệ thống DSA 33  2.2.4.3 Cấu hình phần mềm hệ thống DSA 34  2.2.4.4 Thu thập liệu 35  2.2.4.5 Ví dụ biểu đồ thuật toán vận hành online hệ thống DSA 37  2.2.4.6 Vận hành off-line hệ thống DSA 38  2.2.4.7 Các phần mềm chức ứng dụng hệ thống DSA 39  KẾT LUẬN CHƯƠNG 41  CHƯƠNG III THUẬT TỐN MƠ HÌNH ĐẲNG TRỊ MỘT MÁY PHÁT TRONG TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN-PHƯƠNG PHÁP SIME .42  3.1 PHƯƠNG PHÁP SIME 42  3.1.1 Phân loại tổ máy thành nhóm Critical non-Critical 43  3.1.2 Xác định thơng số nhóm máy phát 45  3.1.3 Xác định thông số máy phát đẳng trị tương đương 47  3.1.4 Đánh giá khả ổn định hệ thống dựa vào đặc tính OMIB 49  3.1.4.1 Điều kiện không ổn định 50  2    3.1.4.2 Xác định thông số: t u , ωu , δ u 52  3.1.4.3 Điều kiện ổn định 54  3.1.4.4 Xác định thông số: δ r , t r 56  3.2 THUẬT TỐN TÍNH-TỐN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN THEO PHƯƠNG PHÁP SIME… 57 3.3 ÁP DỤNG THUẬT TỐN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN 58  3.3.1 Sự cố ngừng hoạt động đường dây 100-200 60  3.3.1.1 thời gian giải trừ cố CT=0.5s 60  3.3.1.2 thời gian giải trừ cố CT=0.7s 62  3.3.2 Sự cố ngắn mạch bus 100 đồng thời máy phát ngừng hoạt động 64  3.3.2.1 thời gian giải trừ cố CT=0.5s 64  3.3.2.2 thời gian giải trừ cố CT=0.3s 66  KẾT LUẬN CHƯƠNG 69  CHƯƠNG ÁP DỤNG PHẦN MỀM XÂY DỰNG TỪ THUẬT TOÁN PHƯƠNG PHÁP SIME ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM NĂM 2015 70  4.1. SỰ CỐ NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY 500kV HỒ BÌNH-SƠN LA 71  4.1.1. phương pháp kinh điển 71  4.1.2. phương pháp SIME 71  4.2. SỰ CỐ NGẮN MẠCH TRÊN THANH CÁI 500kV CỦA THUỶ ĐIỆN SƠN LA 74  4.2.1. phương pháp kinh điển 74  4.2.2. phương pháp SIME 75  KẾT LUẬN CHƯƠNG 77  3    MỞ ĐẦU ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN HIỆN ĐẠI VÀ CÁC YÊU CẦU LIÊN QUAN ĐẾN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Cùng với phát triển đời sống xã hội hệ thống điện quốc gia có quy mơ công suất ngày lớn, cấu trúc lưới ngày phức tạp Hầu khơng cịn tồn hệ thống điện khu vực hoạt động độc lập với vài nhà máy điện Đặc điểm làm thay đổi chất hệ thống điện đại: mang đặc trưng hệ thống lớn phức tạp [23] Hệ thống điện Việt Nam sau hợp đường dây siêu cao áp 500 KV Bắc – Trung – Nam trở thành HTĐ hợp liên kết số lượng lớn nguồn phụ tải miền Nhiều toán thiết kế vận hành HTĐ trước đòi hỏi phải xem xét lại với thay đổi mơ nội dung phương pháp giải Chẳng hạn tính đa dạng chủng loại nguồn (thủy điện; nhiệt điện than; dầu; nhiệt điện khí chu trình hỗn hợp…) HTĐ địi hỏi giải toán vận hành kinh tế hệ thống theo mơ hình tổng qt Các đường dây dài điện áp siêu cao bị giới hạn công suất truyển tải theo điều kiện ổn định tĩnh làm phức tạp thêm đáng kể thuật toán giải (cần xét đến ràng buộc giới hạn công suất trao đổi khu vực) … Đặc biệt, toán đánh giá độ tin cậy, phân tích tính ổn định hệ thống cần phải có phương pháp phân tích đánh giá thích hợp (nhanh-chính xác) tài liệu trước [24].Trong yêu cầu đảm bảo tính ổn định, độ tin cậy làm việc hệ thống lại đòi hỏi ngày cao Những thay đổi làm phức tạp thêm nhiều cho tốn phân tích điều khiển hệ thống điện SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIÊT NAM VÀ CÁC VẤN ĐỀ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG Hệ thống 500kV gồm đường dây truyền tải dài gần 1500 km trạm biến áp Hịa Bình, Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Pleiku, Phú Lâm liên kết hệ thống điện Việt Nam thành hệ thống hợp từ năm 1994 Hệ thống 500kV làm thay đổi đáng kể 4    mặt cấu trúc hệ thống điện Việt Nam [1], [3] Bên cạnh ưu việt hệ thống lớn tạo điều kiện hỗ trợ công suất tác dụng khu vực, nâng cao hiệu vận hành kinh tế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện đến hộ tiêu thụ; hệ thống điện Việt Nam ngày trở nên phức tạp mặt cấu trúc, đa dạng công nghệ phát điện quy mô công suất nguồn, đặc biệt bao gồm tổ máy có cơng suất lớn Ngồi tính phức tạp sơ đồ lưới xác suất xảy cố lớn từ đường dây dài 500kV ảnh hưởng nhiều đến tính chất chung ổn định hệ thống điện Nhận rõ vai trò quan trọng vấn đề từ giai đoạn thiết kế đường dây siêu cao áp 500kV nhiều quan thiết kế tư vấn nước tiến hành tính tốn phân tích đặc trưng ổn định hệ thống điện hợp Việt Nam Ngồi tính toán chuyên gia Việt Nam, nghiên cứu tư vấn Nippon Koei (Nhật Bản), PPI/SECVI (Úc) ổn định độ HTĐ Việt Nam sau liên kết đường dây 500kV đưa kết quan trọng, giúp lựa chọn hợp lý phương án kết dây lắp đặt hệ thống thiết bị bù Tuy nhiên tính tốn thực dựa mơ hình có mức độ đơn giản hóa hệ thống định Hơn nữa, từ sau đường dây đưa vào vận hành đến cấu trúc hệ thống điện Việt Nam thay đổi nhiều quy mô công suất nguồn sơ đồ lưới điện, ảnh hưởng nhiều đến tính chất ổn định hệ thống điện QTQĐ sau cố hệ thống nhiều tổ máy lớn nước ta diễn phức tạp Trong thực tế vận hành, có tượng nhiều cố mà sau dẫn đến hệ thống bị tan rã, nguyên nhân chắn có liên quan nhiều đến vấn đề ổn định hệ thống Mặt khác theo tổng sơ đồ phát triển HTĐ Việt Nam (đến năm 2015) lưới 500kV Việt Nam tăng trưởng phạm vi rộng: Từ nhà máy thủy điện Sơn La đến Cà Mau với tổng chiều dài lên tới 5000km Nhiều nhà máy điện lớn đưa vào vận hành Sơn La, Nhơn Trạch, Ơ Mơn… 5    Những đặc điểm vừa nêu thể yêu cầu cấp thiết phải có nghiên cứu cụ thể vấn đề ổn định hệ thống, đặc biệt nghiên cứu để đưa phương pháp phân tích đánh giá đặc trưng động hệ thống điện phức tạp tương ứng với sơ đồ HTĐ Việt Nam phát triển tương lai Có thể nói, tính tốn nghiên cứu nội dung cịn hạn chế, thiếu nghiên cứu sâu ổn định động hệ thống tương ứng với thông số sơ đồ đặc trưng HTĐ Việt Nam LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Từ trạng nhiều vấn đề hệ thống điện Việt Nam cần quan tâm phân tích thấy vấn đề nghiên cứu ổn định động nâng cao ổn định nội dung có ý nghĩa quan trọng trình phát triển hệ thống điện đại (tốc độ tínhtốn- trực tuyến-nhanh- khả tin cậy cao) Đề tài nghiên cứu luận án: “Nghiên cứu xây dựng thuật tốn tính tốn ổn định q độ hệ thống điện” lựa chọn xuất phát từ mong muốn đóng góp phần nhỏ bé hướng nghiên cứu nói Mục đích luận án là: - Dựa lý thuyết đại tính tốn phân tích ổn định động HTĐ phức tạp, nghiên cứu đặc điểm cụ thể trang thiết bị sơ đồ đầy đủ HTĐ Việt Nam xây dựng thuật đánh giá ổn định độ hệ thống điện có cố theo phương pháp SIME - Áp dụng thuật toán với sơ đồ cụ thể HTĐ Việt Nam giai đoạn, đánh giá mức độ ổn định hệ thống tương ứng với tình cố điển hình phổ biến diễn hệ thống 6    PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài theo hướng nghiên cứu là: - Ứng dụng phương tiện phần mềm kết hợp máy tính hiệu cao để xác định thơng số tốn phân tích ổn định động thống điện, bước đầu đánh giá phân tích số đặc trưng động hệ thống điện Việt Nam Dự kiến sử dụng kết hợp chương trình tính tốn phân tích hệ thống PSS/E-29 - Dựa tài liệu tham khảo nước nước ngồi tính tốn, phân tích ổn định động hệ thống điện, bước xây dựng thuật đánh giá ổn định theo phương pháp mơ hình đẳng trị máy phát Sau đó, sở thuật toán xây dựng phần mềm để ứng dụng thực tế - Áp dụng phần mềm với mơ hình hệ thống điện đơn giản, từ hồn thiện phần mềm để áp dụng cho sơ đồ cụ thể toàn hệ thống điện Việt Nam 2015 LĨNH VỰC ÁP DỤNG Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế HTĐ Việt Nam, kết có ý nghĩa thực tiễn, áp dụng cho giai đoạn quy hoạch, thiết kế vận hành hệ thống Nơi ứng dụng: Các viện nghiên cứu quy hoạch phát triển HTĐ, Trung tâm Điều độ HTĐ quốc gia, Các công ty tư vấn thiết kế xây dựng điện 7    3.3 ÁP DỤNG THUẬT TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN Dựa vào thuật tốn ta viết chương trình đánh giá phân tích hệ thống điện Ở ta áp dụng với hệ thống nhỏ bao gồm: - tổ máy - nút - máy biến áp - lộ dây Thông số phần tử hệ thống điện hình vẽ 100 g 200 1.05 0.02+j 0.2 g 201 mba g g 3x 5mv a h y d r o un it 1x 10mv a st r ea m un it 0.01+j 0.1 0.01+j 0.1 150 5+j 1.56 151 15+j 7.9 Hình 3.11 Mơ hình hệ thống điện nhỏ Để khẳng định tính xác phương pháp SIME đánh giá khả ổn định hệ thống điện ta dùng phương pháp để phân tích: Phương pháp kinh điển (góc Lệch tương đối máy phát khơng vượt q 3600 hệ thống ổn định [2]) phương pháp SIME 59    3.3.1 Sự cố ngừng hoạt động đường dây 100-200 3.3.1.1 thời gian giải trừ cố CT=0.5s a phương pháp kinh điển Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định góc lệch tương đối lớn máy phát thời gian quan sát: ⎧δ∆ 23 = δH − δ H3 =   ⎨ 0 0 ⎩δ∆max = δ H (2.5) − δS (2.5) = δ H3 (2.5) − δS (2.5) = 1553 − 1533 = 20 < 360 0 Như góc lệch tương đối máy phát lớn δ∆max = 20 < 360     nên hệ thống ổn định trường hợp thời gian giải trừ cố CT=0.5s b phương pháp SIME Dễ thấy phân tích hệ thống điện phương pháp SIME cho kết luận hệ thống ổn đinh (tín hiệu FSS) Khả ổn định hệ thống thể rõ qua đặc điểm sau: - Quá trình biến thiên góc lệch roto máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần có giá trị ổn định thời điểm t=11s δ OMIB = 5.7 - Quỹ đạo pha Omega OMIB có xu hướng quay gốc toạ độ thời gian quan tiến đến vô - Từ đồ thị OMIB Power-Delta đồ thị OMIB Omega–Delta với giá trị ⎧PaOMIB (δr ) = −6.09 < thoả ( ) ω δ = ⎩ rOMIB r δr = 94.2010 ta xác định hệ kết sau: ⎨ mãn điều kiện ổn định theo phương pháp SIME.  →Như phương pháp đánh giá cho kết hệ thống ổn định với thời gian giải trừ cố CT=0.5s 60    TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu xây dựng thuật tốn tính tốn ổn định q độ hệ thống điện Tác giả luận văn: Nguyễn Văn Chiến Khóa: 2008-2010 Người hướng dẫn: TSKH Trần Kỳ Phúc Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài: - Xuất phát từ trạng vấn đề cần quan tâm hệ thống điện Việt Nam năm qua, từ ý nghĩa quan trọng vấn đề nghiên cứu ổn định động nâng cao ổn định trình phát triển hệ thống điện đại b) Mục đích nghiên cứu luận văn: - Dựa lý thuyết đại tính tốn phân tích ổn định động HTĐ phức tạp, nghiên cứu đặc điểm cụ thể HTĐ Việt Nam đưa phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện có tính ưu việt thời gian đảm bảo độ xác c) Tóm tắt nội dung đóng góp tác giả - Mở đầu: +Khái khoát hệ thống điện đại +Sự phát triển hệ thống điện Việt Nam +Lý chọn đề tài phương pháp nghiên cứu - Chương 1: tổng quan ổn định động, phương pháp tính tốn ổn định động hệ thống điện + Khái niệm ổn định động hệ thống điện + Các thành phần toán ổn định động + Các phương pháp phân tích tính tốn ổn định + Vấn đề nâng cao ổn định hệ thống điện - Chương 2: xây dựng cấu hình chung hệ thống đánh giá ổn định động hệ thống điện + Tổng quan hệ thống DSA + Xây dựng cấu hình DSA hệ thống điện Việt Nam ( nhiệm vụ chế hoạt động) - Chương 3: Phương pháp đẳng trị máy phát hệ thống điện + Giới thiệu phương pháp máy phát đẳng trị -SIME để đánh giá ổn định động hệ thống điện ( khái niệm, thông số sử dụng phương pháp) + Thuật toán đánh giá ổn định hệ thống điện theo phương pháp SIME + Áp dụng phần mềm xây dựng từ thuật toán đánh giá ổn định hệ thống điện nhỏ + Đóng góp tác giả: xây dựng thuật toán đánh giá ổn định theo phương pháp đẳng trị máy phát - Chương 4: Áp dụng phần mềm xây dựng từ thuật toán để đánh giá ổn định hệ thống điện 2015 + Sự cố ngắn mạch đường dây 500kV Hồ Bình –Sơn La +Sự cố ngắn mạch 500kV thuỷ điện Sơn La d) Phương pháp nghiên cứu: + Ứng dụng phương tiện phần mềm kết hợp máy tính hiệu cao để xét tốn động hệ thống điện theo mơ hình chi tiết, bước đầu đánh giá phân tích số đặc trưng động hệ thống điện Việt Nam Dự kiến sử dụng kết hợp chương trình tính tốn phân tích hệ thống PSS/E-29 + Dựa tài liệu tham khảo nước nước ngồi tính tốn, phân tích ổn định động hệ thống điện, bước xây dựng thuật toán phương pháp đẳng trị máy phát e) Kết luận + Luận văn xây dựng phần thuật toán chi tiết để phát triển modul phần mềm tính tốn, thử nghiệm phần mềm tính tốn với số mơ hình lưới điện) 3.3.1.2 thời gian giải trừ cố CT=0.7s a phương pháp kinh điển Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định góc lệch tương đối lớn máy phát thời gian quan sát: ⎧δ∆ 23 = δH − δ H3 =   ⎨ 0 0 δ = δ (15) − δ (15) = δ (15) − δ (15) = 3900 − 800 = 3100 > 360 H2 S H3 S ⎩ ∆max Như góc lệch tương đối máy phát lớn δ∆max = 31000 > 3600   nên hệ thống không ổn định trường hợp thời gian giải trừ cố CT=0.7s b phương pháp SIME Dễ thấy phân tích hệ thống điện phương pháp SIME cho kết luận hệ thống không ổn đinh (tín hiệu FSU) khả ổn định hệ thống thể rõ qua đặc điểm sau: - Q trình biến thiên góc lệch roto máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần giá trị lớn khoảng thời gian quan sát δOMIB > 36000 - Quỹ đạo pha Omega OMIB có khơng xu hướng quay gốc toạ độ thời gian quan tiến đến vô - Từ đồ thị OMIB Power-Delta đồ thị OMIB Omega–Delta với giá trị ⎧PaOMIB (δu ) = −0.09 ≈ thoả ( ) 581 ω δ = > uOMIB u ⎩ δu = 178.90 ta xác định hệ kết sau: ⎨ mãn điều kiện ổn ổn định theo phương pháp SIME.  →Như phương pháp đánh giá cho kết hệ thống không ổn định với thời gian giải trừ cố CT=0.7s 62    3.3.2 Sự cố ngắn mạch bus 100 đồng thời máy phát ngừng hoạt động 3.3.2.1 thời gian giải trừ cố CT=0.5s a phương pháp kinh điển Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định góc lệch tương đối lớn máy phát thời gian quan sát: ⎧δ∆ 23 = δH − δ H3 =   ⎨ 0 0 (15) (15) (15) (15) 18400 4200 14200 360 δ = δ − δ = δ − δ = − = > H2 S H3 S ⎩ ∆max 0 Như góc lệch tương đối máy phát lớn δ∆max = 14200 > 360   nên hệ thống không ổn định trường hợp thời gian giải trừ cố CT=0.5s b phương pháp SIME Dễ thấy phân tích hệ thống điện phương pháp SIME cho kết luận hệ thống khơng ổn đinh (tín hiệu FSU) khả ổn định hệ thống thể rõ qua đặc điểm sau: - Quá trình biến thiên góc lệch roto máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần giá trị lớn khoảng thời gian quan sát δOMIB > 140000 - Quỹ đạo pha Omega OMIB có khơng xu hướng quay gốc toạ độ thời gian quan tiến đến vô - Từ đồ thị OMIB Power-Delta đồ thị OMIB Omega–Delta với giá trị ⎧PaOMIB (δu ) = thoả ⎩ωuOMIB (δu ) = 446.5 > δu = 142.540 ta xác định hệ kết sau: ⎨ mãn điều kiện ổn ổn định theo phương pháp SIME.  →Như phương pháp đánh giá cho kết hệ thống không ổn định với thời gian giải trừ cố CT=0.5s 64    3.3.2.2 thời gian giải trừ cố CT=0.3s Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định góc lệch tương đối lớn máy phát thời gian quan sát: ⎧δ∆ 23 = δH2 − δH3 =   ⎨ 0 0 (0.77) (0.77) (0.77) (0.77) 335 265 70 360 δ = δ − δ = δ − δ = − = < max H2 S H3 S ∆ ⎩ 0 Như góc lệch tương đối máy phát lớn δ∆max = 70 < 360     nên hệ thống ổn định trường hợp thời gian giải trừ cố CT=0.3s b phương pháp SIME Dễ thấy phân tích hệ thống điện phương pháp SIME cho kết luận hệ thống ổn đinh (tín hiệu FSS) khả ổn định hệ thống thể rõ qua đặc điểm sau: - Q trình biến thiên góc lệch roto máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần có giá trị ổn định thời điểm t=7.1s δOMIB = 1.40 - Quỹ đạo pha Omega OMIB có xu hướng quay gốc toạ độ thời gian quan tiến đến vô - Từ đồ thị OMIB Power-Delta đồ thị OMIB Omega–Delta với giá trị ⎧PaOMIB (δr ) = −4.93 < thoả ( ) ω δ = ⎩ rOMIB r δr = 94.2010 ta xác định hệ kết sau: ⎨ mãn điều kiện ổn định theo phương pháp SIME.  →Như phương pháp đánh giá cho kết hệ thống ổn định với thời gian giải trừ cố CT=0.3s 66    Qua ví dụ ta thấy trường hợp cố dùng phương pháp kinh điển dùng phương pháp SIME để đánh giá khả ổn định hệ thống điện có kết tương đương Ngồi ta ta dễ nhận thấy đánh giá ổn định theo phương pháp SIME cho kết nhanh ta cần khảo sát đặc tính máy phát đẳng trị thời điểm tr tu Trong kho đánh giá theo phương pháp kinh điển phải xác định góc lệch tương đối máy phát so với máy phát khác thời điểm khoảng thời gian quan sát để đánh giá 68    KẾT LUẬN CHƯƠNG Từ kết nhận ta thấy rằng: - Phương pháp SIME cho kết nhanh –chính xác- kết hiển thị rõ ràng thuận lợi cho việc theo dõi trình phân tích đánh giá hệ thống điện - SIME cịn cho ta biết độ dự trữ ổn định hệ thống có cố xảy từ biết khả lấy lại trạng thái sau cố, để có biện pháp thích hợp cao ổn định hệ thống tránh hậu nặng nề cố gây - Ngoài với hệ thống DSA sử dụng phương pháp phân tích đánh giá SIME khả giám sát-quản lý hiệu hơn, nâng cao độ tin cậy hệ thống điện - Qua ví dụ đánh giá ổn định hệ thống điện nhỏ ta thấy SIME cho kết tương với phương pháp đánh giá ổn định kinh điển 69    CHƯƠNG ÁP DỤNG PHẦN MỀM XÂY DỰNG TỪ THUẬT TOÁN PHƯƠNG PHÁP SIME ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM NĂM 2015 Trong chương ta thấy đánh giá ổn định hệ thống điện nhỏ theo phương pháp SIME cho ta kết tương đương với phương pháp kinh điển khác mặt thời gian nhanh nhiều Trong chương ta thấy kết phần mềm xây dựng từ thuật toán phương pháp SIME cho ta đồ thị Mỗi đồ thị cho ta thấy số thông tin cụ thể sau: a Generator Delta –Time: cho thấy trình biến thiên góc lệch roto máy phát hệ thống theo thời gian, xác định thời điểm máy phát bắt đầu tách nhóm máy phát, số lượng máy phát bị ảnh hưởng nhiều có cố, xác định góc lệch tương đối máy phát hệ thống b OMIB Delta-Time: cho thấy q trình biến thiên góc lệch roto OMIB theo thời gian, xác định giá trị cực đại góc lệch roto OMIB góc lệch tăng vơ hạn thời gian quan sát cố tiến vô c OMIB POWER –Delta: cho thấy q trình biến thiên cơng suất cơ, công suất điện độ chệnh lệch công suất điện OMIB d OMIB Omega-Delta: cho thấy quỹ đạo pha Omega OMIB góc lệch roto cua OMIB tăng đến vơ quỹ đạo có xu hướng quay gốc toạ độ hay không (hệ thống cố ổn định hay không) Trong chương để thể tính xác tính ưu việt mặt thời gian phương pháp SIME ta phân tích ổn định ổn định hệ thống điện Việt Nam năm 2015 có cố sau: 70    4.1 SỰ CỐ NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY 500kV HỒ BÌNH-SƠN LA 4.1.1 phương pháp kinh điển Theo đồ thị Generator-Delta ta thấy sau t=0, góc lệch roto máy phát hệ thống có xu hướng tách làm nhóm, sau thời điểm t=3s tách làm nhóm máy phát khơng cịn mạnh mẽ nữa, góc lệch máy phát khơng dao động mạnh, dao động dao động tắt dần góc lệch lớn góc lệch tương đối máy phát hệ thống là: δtdmax = δ(t = 2.9) − δtb = 148.50 − (−480 ) = 196.50 < 3600 Như ta có: + Dao động góc lệch roto máy phát hệ thống dao động tắt dần theo thời gian + Góc lệch tương đối góc lệch roto máy phát hệ thống không vượt 3600 Từ điều ta kết luận hệ thống ổn định với thời gian giải trừ cố CT=0.2s 4.1.2.phương pháp SIME Theo kết phần mềm ta thấy với cố đánh giá theo phương pháp SIME cho kết hệ thống không ổn định: + Sự cố thuộc vào loại cố FSS ( khơng gây ổn định hệ thống) + Góc lệch roto OMIB bắt đầu giảm thời điểm tr =0.495s, góc lệch δr = 112.3870   Tính chất ổn định hệ thống cịn thể qua đồ thị OMIB sau: 71    + đồ thị OMIB Delta-Time ta thấy góc lệch roto OMIB biến thiên mạnh từ thời điểm t=0 đ ến t=6s có giá trị lớn δ = 1350 , sau thời điểm t=6s bắt đầu giảm nhanh dần ổn định + đồ thị OMIB Power-Delta cho thấy quỹ đạo chuyển động Omega OMIB có xu hướng quay gốc toạ độ ta xác định giá trị ωr (δr ) =   + đồ thị OMIB Power-Delta ta xác định giá trị Pa (δr ) = 695 >   Các giá trị thông số xác định từ đồ thị thoả mãn điều kiên ổn định đưa chương Như vây đánh giá khả ổn định hệ thống phương phap SIME có kết tương đương với phương pháp kinh điển 72    4.2 SỰ CỐ NGẮN MẠCH TRÊN THANH CÁI 500kV CỦA THUỶ ĐIỆN SƠN LA 4.2.1.phương pháp kinh điển Từ đồ thị Generator Delta –Time ta dễ thấy bắt đầu có cố thời điểm t=0 tới thời điểm t=0.1s máy phát hệ thống bắt đấu tách làm nhóm nhóm bị ảnh hưởng nhiều (Sơn La1, 2, 3, 4, 5, 6; Bản Chát 1,2; Nậm Chiến 1, 2; Hồng Quảng 1, 2) nhóm nhóm gần khơng bị ảnh hưởng (gồm tất máy phát lại hệ thống) Đến thời điểm t=0.3s phân tách thàng nhóm thấy rõ ràng (qua đồ thị ta thấy góc lệch tương đối nhỏ nhóm máy phát lúc 860-560=300) Ngoài dễ thấy thời gian quan sát tăng góc lệch roto nhóm tăng nhanh, goc lệch nhóm thay đổi Khi thời gian quan sát t=7 góc lệch roto nhóm tăng 150000, góc lệch nhóm nhỏ 00 Do góc lệch tương đối máy phát thuộc nhóm nhỏ 150000>3600 Như ta có: + góc lệch tương đối roto máy phát thuộc nhóm máy phát lớn 3600 nhiều + góc lệch roto máy phát thuốc nhóm có xu hương tăng nhanh theo thời gian, góc lệch nhóm xu hướng ổn định Theo lý thuyết kinh điển từ lý ta kết luận: Hệ thống khơng ổn định thời gian giải trừ cố CT=0.14s 74    4.2.2 phương pháp SIME Theo kết phần mềm ta thấy với cố đánh giá theo phương pháp SIME cho kết hệ thống không ổn định: + Sự cố thuộc vào loại cố FSU (gây ổn định hệ thống) + Hệ thống bắt đầu ổn định thời điểm tu =0.555s, góc lệch roto OMIB δ u = 137.0830   Tính chất khơng ổn định hệ thống thể qua đồ thị OMIB sau: + đồ thị OMIB Delta-Time ta thấy góc lệch roto OMIB tăng vô hạn thời gian quan sát tăng + đồ thị OMIB Power-Delta ta xác định giá trị ωu (δu ) = 182 >   + đồ thị OMIB Power-Delta ta xác định giá trị Pa (δu ) = ;   •           Pa (δ = 136) = 1.2 < Pa (δ u ) < Pa (δ = 138) = 3.8 → P a (δ) >   Các giá trị thông số xác định từ đồ thị thoả mãn điều kiên ổn định đưa chương Như vây đánh giá khả ổn định hệ thống có cố cho kết tương đương với phương pháp kinh điển 75    KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua ví dụ nhứng cố điển hình hệ thống điện Việt Nam ta thấy: - Phương pháp đánh giá ổn định SIME cho kết tương đương với kết phương pháp kinh điển - Thời gian phân tích đanhg giá ổn định hệ thống nhanh - Là phương pháp đánh giá thích hợp hệ thống điện có quy mơ khác ( có quy mơ lớn hay nhỏ, đơn giản hay phức tạp 77    ... ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN   1.1 ỔN ĐỊNH ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Ổn định động hay ổn định độ (Transient Stability) hệ thống điện (HTĐ) ổn định hệ thống sau kích động lớn Các kích động cố ngẫu... trình phát triển hệ thống điện đại (tốc độ tínhtốn- trực tuyến-nhanh- khả tin cậy cao) Đề tài nghiên cứu luận án: ? ?Nghiên cứu xây dựng thuật tốn tính tốn ổn định q độ hệ thống điện? ?? lựa chọn xuất... tính ổn định động hệ thống Chính điều kiện dẫn đến yêu cầu phải áp dụng phương pháp phân tích ổn định động hệ thống điện 8    δ δ δ δ δ δ δ δ δ a) b) Hình 1.1 Đánh giá ổn định động hệ thống điện