Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống kích từ có xét đến bộ ổn định công suất pss đến ổn định của hệ thống điện

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình tơi tổng hợp nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nêu phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Đào Duy Yên DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Ký hiệu, chữ viết tắt Biểu diễn Ghi tiếng anh V Điện áp Voltage PSS Bộ ổn định công suất Power Sýtem Stabilizer AVR Tự động điều chỉnh điện áp Automatic Voltage Regulator HTĐ Hệ thống điện Power Sytem CSTD Công suất tác dụng Active Power CSPK Công suất phản kháng Reactive Power SSG Máy phát đồng tĩnh Static synchronours Generator UEL Khối giới hạn thiếu kích từ Under Excitation Limit OEL Khối giới hạn kích từ Over Excitation Limit HVG Cổng chọn giá trị cao Hight Value Gate LVG Cổng chọn giá trị thấp Low Value Gate DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Hình 1.1 Tên hình vẽ Máy phát đồng kết nối với lưới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang 22 http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 1.2 Đồ thị véc tơ máy phát nối lưới 23 Hình 1.3 Trạng thái ổn định tức thời 24 Hình 1.4 Ảnh hưởng tác động nhanh đến hệ thống kích từ 25 Hình 1.5 Dao động máy phát làm việc song song 26 Hình 1.6 Dao động cục 27 Hình 1.7 Dao động liên khu vực 27 Hình 2.1 Đồ thị sức điện động máy phát điện cực lồi tải có tính cảm có tính dung 34 Hình 2.2 Đồ thị sức điện động máy phát điện cực ẩn tải có tính cảm có tính dung 35 Hình 2.3 Đồ thị đặc tính góc cơng suất tác dụng P=f(δ) máy phát cực ẩn máy phát cực lồi 36 Hình 2.4 Đặc tính góc CSPK máy phát điện cực lồi 37 Hình 2.5 CSTD công suất chỉnh máy phát điện đồng cực lồi 38 Hình 2.6 Điều chỉnh CSPK máy phát điện đồng 40 Hình 2.7 Họ đặc tính hình V máy phát điện đồng 41 Hình 2.8 Đặc tính khơng tải máy phát điện đồng 44 Hình 2.9 Đặc tính ngồi máy phát điện đồng 45 Hình 2.10 Đặc tính điều chỉnh máy phát điện đồng 45 Hình 2.11 Đặc tính tải máy phát điện đồng 46 Hình 2.12 Đặc tính ngắn mạch máy phát điện đồng 46 Hình 2.13 Hệ trục tọa độ dq 49 Hình 3.1 Hệ thống kích từ máy phát điện chiều 59 Hình 3.2 Hệ thống kích từ máy phát điện xoay chiều tần số 61 Hình 3.3 Sơ đồ mơ hệ thống kích từ máy phát điện xoay chiều 61 Hình 3.4 Hệ thống kích từ tĩnh 62 Hình 3.5 Sơ đồ mơ hệ thống kích từ tĩnh 62 Hình 3.6 Bộ ổn định cơng suất dựa vào tín hiệu PSS1A 64 Hình 3.7 Sơ đồ khối ổn định cơng suất PSS2A 66 Hình 3.8 Sơ đồ khối ổn định công suất PSS2B 67 Hình 3.9 Mơ tả PSS2A PSS2B kết nối với hệ thống tuabin – máy phát 67 Hình 3.10 Sơ đồ khối ổn định công suất PSS3B 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.11 Sơ đồ khối ổn định cơng suất PSS4B 68 Hình 3.12 Khâu lọc cao tần 69 Hình 3.13 Khâu lọc cao tần qn tính bậc 69 Hình 3.14 Bộ lọc thành phần xoắn 70 Hình 3.15 Khâu khuyếch đại bù pha 71 Hình 3.16 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh điện áp ổn định công suất máy phát đồng 71 Hình 3.17 Đồ thị véc tơ biểu diễn ổn định cơng suất co PSS 72 Hình 3.18 Sơ đồ mô hệ thống Matlab - Simulink 73 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VỚI HỆ THỐNG KÍCH TỪ DÙNG MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Hình 3.19 Điện áp đầu cực máy phát 75 Hình 3.20 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS 75 Hình 3.21 Sai lệch góc roto 76 Hình 3.22 Cơng suất máy phát 76 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VỚI HỆ THỐNG KÍCH TỪ TĨNH Hình 3.23 Điện áp đầu cực máy phát 78 Hình 3.24 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS 78 Hình 3.25 Sai lệch góc roto 79 Hình 3.26 Cơng suất máy phát 79 MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bì a Lời cam đoan Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hì nh vẽ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Mục lục Lời nói đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH 10 CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Ổn định Hệ thống điện 10 1.1.Chế độ Hệ thống điện 10 1.1.1.Hệ thống điện (HTĐ) 10 1.1.2 Chế độ HTĐ 10 1.1.3 Yêu cầu chế độ HTĐ 11 1.2 Khái niệm Ổn định HTĐ 12 1.2.1 Cân công suất 12 1.2.2 Định nghĩa Ổn định HTĐ 14 1.2.3 Các dạng ổn định 17 1.3 Hệ thống kích từ máy phát 18 1.3.1 Khái niệm chung 18 1.3.2 Thành phần hệ thống kích từ 19 1.3.3 Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát 19 1.3.4 Bộ chỉnh lưu kích từ thyristor 21 1.3.5 Một số hệ thống kích từ cho máy phát điện đồng 21 1.4 Hệ thống ổn định công suất 22 1.4.1 Trạng thái ổn định 22 1.4.2 Trạng thái ổn định tức thời 23 1.4.3 Tác động hệ thống kích từ ổn định 25 1.4.4 ổn định tín hiệu nhỏ 26 1.4.5 Bộ ổn định cơng suất (PSS) 28 1.4.6 Triệt tiêu dao động điện 29 1.4.7 Nguyên lý hoạt động ổn định công suất (PSS) 30 1.4.8 Kết luận chương I 30 CHƢƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ MƠ HÌNH TỐN HỌC MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 31 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 2.1 Máy phát điện đồng 31 2.1.1 Giới thiệu chung 31 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy phát đồng 31 2.1.3 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng 32 2.1.4 Phương trình cân điện áp máy phát điện đồng 33 2.1.5 Công suất điện từ máy phát điện đồng 35 2.1.6 Điều chỉnh công suất tác dụng công suất phản kháng 37 2.1.7 Các đặc tính máy phát đồng 43 2.2 Mơ hình tốn học máy phát điện đồng 47 2.2.1 Phương trình máy điện hệ trục ba pha 47 2.2.2 Phương trình máy điện đồng viết hệ trục vng góc 48 2.2.3 Phương trình vi phân máy phát đồng 55 2.2.4 Phương trình máy điện đồng viết đại lượng tương đối 55 2.3 Kết luận chương II 58 CHƢƠNG 3: CẤU CHÚC HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH 59 CƠNG SUẤT 3.1 Các phương pháp kích từ cho máy phát 59 3.1.1 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện chiều 59 3.1.2 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều tần số cao 60 3.1.3 Hệ thống kích từ tĩnh ( Static Exciter ) 62 3.1.4 Phương án ứng dụng hệ thống kích từ cho máy phát đồng 63 3.2 Phân loại ổn định công suất 64 3.2.1 Các ổn định dựa tốc độ 64 3.2.2 Các phận ổn định đầu vào kép 65 Bộ ổn định đầu vào kép PSS2A 66 Bộ ổn định đầu vào kép PSS2B 67 Bộ ổn định đầu vào kép PSS3B 67 Bộ ổn định đầu vào kép PSS4B 68 3.2.3 Lựa chọn ổn định công suất 68 3.2.4 Phân tích thành phần mơ hình PSS2A 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.3 Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp máy phát (có PSS) 71 3.4 Mơ hệ thống 73 3.4.1 Cấu hình hệ thống mơ 73 3.4.2 Thơng số phần tử 73 3.4.3 Kết mô 74 3.4.4 Kết mô hệ thống kích từ tĩnh 75 3.4.5 Kết mơ hệ thống kích từ dung máy phát điện xoay chiều 78 3.5 Nhận xét kết mô 80 3.6 Kết luận chương III 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm qua, với phát triển mạnh mẽ kinh tế bước cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nhu cầu sử dụng điện nước ta tăng trưởng khơng ngừng.Vì phát triển nhảy vọt công suất hệ thống điện Việt Nam làm tăng yêu cầu cấp thiết phải sâu nghiên cứu đặc tính ổn định Sự ổn định HTĐ thường phụ tải hệ thống thay đổi, công suất làm việc máy phát cần thay đổi theo Do có sụt áp điện kháng trong, điện áp đầu cực máy phát bị biến thiên, lệch khỏi trị số định mức.Nếu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật khơng có biện pháp điều chỉnh, độ lệch đáng kể ảnh hưởng đến chất lượng điện Để đảm bảo cho hệ thống làm việc tốt cần phải loại bỏ làm suy giảm tới mức tối thiểu nhiễu loạn hệ thống, ổn định công suất (PSS) sử dụng cho mục đích Vì tơi chọn luận văn với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng Hệ thống kích từ có xét đến ổn định công suất – PSS đến ổn định Hệ thống điện” Trong phạm vi đề tài giải vấn đề là: - Khảo sát, đánh giá khả năng, phạm vi ứng dụng loại hệ thống kích từ ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, công suất máy phát Dựa sở phân tích kinh tế, kỹ thuật phương án để lựa chọn loại hệ thống kích từ tối ưu - Nghiên cứu cấu trúc, mơ hình PSS HTĐ Các hiệu khả ứng dụng chúng Trong q trình hồn thành luận văn tơi có giúp đỡ dẫn tận tình thầy, giáo Qua tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TS Nguyễn Như Hiển thầy các cô khoa sau đại học, khoa điện khoa điện tử - Trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên Đã giúp đỡ hoàn thành luận văn Tuy với kinh nghiệm trình độ thực tế tơi cịn bị hạn chế nên q trình thiết kế tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Nên luận văn tơi cịn có chỗ chưa hồn thiện Tơi mong dẫn chân thành thầy cô bạn đồng nghiệp để luận văn đạt chất lượng tốt Tôi xin chân thành cám ơn! Thái nguyên, ngày 30 tháng 08 năm 2011 Tác giả luận văn Đào Duy Yên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chƣơng I TỔNG QUAN HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CƠNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Ổn định Hệ thống điện 1.1 Chế độ Hệ thống điện 1.1.1 Hệ thống điện (HTĐ) HTĐ tập hợp phần tử tham gia vào trình sản xuất, truyền tải tiêu thụ lượng Các phần tử HTĐ chia thành hai nhóm: - Các phần tử tự lực làm nhiệm vụ sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối sử dụng điện MF, đường dây tải điện thiết bị dùng điện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Các phần tử điều chỉnh làm nhiệm vụ điều chỉnh biến đổi trạng thái HTĐ điều chỉnh kích từ máy phát đồng bộ, điều chỉnh tần số, bảo vệ rơle, máy cắt điện… Mỗi phần tử HTĐ đặc trưng thông số, thông số xác định lượng tính chất vật lý phần tử, sơ đồ liên lạc chúng nhiều giản ước tính tốn khác Ví dụ: Tổng trở, tổng dẫn đường dây, hệ số biến áp, hệ số khuếch đại phận tự động điều chỉnh kích thích… Các thơng số phần tử gọi thông số HTĐ Nhiều thông số HTĐ đại lượng phi tuyến, giá trị chúng phụ thuộc vào dòng công suất, tần số… X, Y, độ từ hố… phần lớn tốn thực tế coi số ta có hệ thống tuyến tính Nếu tính đến biến đổi thơng số ta có hệ thống phi tuyến, dạng phi tuyến HTĐ, dạng phi tuyến phải xét đến số trường hợp phải tính đến độ bão hồ MF, MBA toán ổn định 1.1.2 Chế độ HTĐ Tập hợp trình xảy HTĐ xác định trạng thái làm việc HTĐ thời điểm hay khoảng thời gian gọi chế độ HTĐ Các q trình nói đặc trưng thơng số U, I, P, Q, f, … điểm HTĐ Ta gọi chúng thông số chế độ, thông số khác với thông số hệ thống chỗ tồn HTĐ làm việc Các thơng số chế độ xác định hồn tồn trạng thái làm việc HTĐ Các thơng số chế độ quan hệ với thông qua thông số HTĐ, nhiều mối qua hệ có dạng phi tuyến Ví dụ P = U2/R Đó dạng phi tuyến thứ hai HTĐ, dạng phi tuyến bỏ qua toán điện lực Các chế độ HTĐ chia thành hai loại: a Chế độ xác lập (CĐXL) chế độ thông số dao động nhỏ xung quanh giá trị trung bình đó, thực tế xem thông số số Trong thực tế khơng tồn chế độ mà thơng số bất biến theo thời gian HTĐ bao gồm số vơ lớn phần tử, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 10 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật độ điều khiển Vị trí trục khơng quan trọng gắn trực tiếp vào trục máy phát Với máy phát thủy lực, việc đo trực tiếp tốc độ trục tương đối khó, đặc biệt trục phải chịu lượng lớn chuyển động biên vận hành bình thường Trên máy phát này, tốc độ lấy từ tín hiệu tần số bù Trong loại máy phát khác, tín hiệu tốc độ bị ảnh hưởng nhiễu, làm che lấp thông tin thay đổi tốc độ mà ta cần đo Trong trường hợp khác, kết tín hiệu phải chuyển sang mức số, tỷ lệ với tốc độ (tần số) Hai đoạn mạch lọc qua cao tần đươcj đưa tín hiệu kết để loại bỏ mức tốc độ trung bình, tạo tín hiệu lệch tốc độ; điều đảm bảo ổn định tác động với thay đổi tốc độ hoàn tồn khơng thay đổi tham chiếu điện áp đầu cực máy phát Mỗi lọc cao tần thực với hàm truyền kèm khoảng điều chỉnh số thời gian 1s ≤ TW ≤ 20s Hình 3.10 thể khối hàm truyền lọc cao tần dạng vùng tần số (chữ s dùng để ký hiệu cho tần số phức hay toán tử Laplace) s t w1 s t w2 + s t w1 + s t w2 Hình 3.12 Khâu lọc cao tần b Tín hiệu cơng suất điện phát High-pass Filters &Intergrator power s t w3 s t w4 + s t w3 + s t w4 k s2 + st Hình 3.13 Khâu lọc cao tần quán tính bậc Đầu công suất điện máy phát lấy từ điện áp thứ cấp máy biến áp đo lường (VT) dòng điện thứ cấp biến dòng đo lường (CT) Công suất lọc qua lọc cao tần để tạo tín hiệu sai lệch cơng suất cần thiết Tín hiệu tích hợp phân chia, sử dụng số quán tính máy phát (2H) để kết hợp với tín hiệu tốc độ.(Hình 3.11) thể tín hiệu đầu vào cơng suất để tạo tín hiệu sai lệch tích hợp cơng suất điện c.Tín hiệu cơng suất Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 67 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Như mô tả trước đây, tín hiệu sai lệch tốc độ sai lệch tích hợp cơng suất điện kết hợp để tạo tín hiệu tích hợp cơng suất Tín hiệu sau lọc cao tần Một lọc cao tần hai dạng thức sau: Bộ lọc thứ nhất, tần thấp cực đơn giản, dùng để tạo hãm thành phần xoắn xuất tốc độ Với máy phát nhiệt điện, số thời gian chọn để tạo hãm tần số xoắn thấp máy phát turbo Tuy nhiên, yêu cầu thiết kế lại xung đột với việc tạo tín hiệu cơng suất hợp lý Đặc biệt vấn đề xảy máy phát thủy điện chúng dễ dàng có tỷ số thay đổi công suất lên tới 10%/giây Vượt qua giới hạn tín hiệu cơng suất dẫn tới thay đổi q mức tín hiệu ổn định trình mang tải khơng mang tải máy Cấu hình lọc tần số thấp thứ hai có vấn đề Bộ lọc này, thường gọi lọc “ bám dốc ”, tạo sai số tĩnh triệt tiêu đầu vào tín hiệu cơng suất điện Điều hạn chế thay đổi đầu ổn định tới mức thấp tỷ lệ thay đổi công suất thường gặp phải trình vận hành máy phát Mức điều chỉnh số thời gian lọc là: 0,02s ≤ 0,2s Ramp-tracking Filter n + S t8 m ( + S t9 ) Hình 3.14 Bộ lọc thành phần xoắn d Bù pha lựa chọn tín hiệu ổn định Như mơ tả dạng sơ đồ khối đơn giản, tín hiệu tốc độ hiệu chỉnh trước đưa tới ổn định cơng suất Tín hiệu lọc để tạo vượt pha trước tần số điện cần dùng, ví dụ 0.1Hz tới 5.0Hz Yêu cầu vượt pha đặc thù theo vị trí, yêu cầu để bù vào trễ pha tạo điều chỉnh điện áp vịng kín Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 68 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật v s tmax Stabilizer Gain&Phase Lead + S t3 + S t4 + S t1 k s1 + St Vst vs tmin Hình 3.15 Khâu khuyếch đại bù pha Sơ đồ (hình 3.13) mơ tả phần bù pha ổn định điện áp số Hàm truyền giai đoạn bù pha kết hợp dạng đơn giản số thời gian trễ vượt điều chỉnh khoảng: 0.01s ≤ T ≤ 6.0s 3.3 Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp máy phát (có PSS) Trên sở nghiên cứu tài liệu hướng dẫn thiết kế, catalog sản phẩm phổ biến thị trường hãng ABB AG [12], General Electric, Basler Electric hãng hang đầu chế tạo hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát đồng ta đưa sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh kích từ máy phát có trang bị PSS [6] Gi? i h?n OEL Gi? i h?n UEL T?o tín hi?u Vđặt Ch? d? t? d?ng AVR B? di?u khi?n PI LV gate HV gate Gi? i h?n V/HZ AVR T?o tÝn hi?u Q d?t B? di?u ch?nh Q Q B? PSS MVR SW2 Gi? i h?n cu? ng b? c Vdk SW1 T?o tÝn hi?u Ikt d?t Ch? d? b?ng tay MVR It Hình 3.16 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh điện áp ổn định công suất máy phát đồng 1- Khối tạo tín hiệu đặt điện áp đầu cực 2- Khối chọn chế độ tự động AVR 3- Khối giới hạn điện áp – tần số 4- Khối giới hạn thiếu kích từ (UEL – Under Excitation Limit) 5- Khối giới hạn kích từ (OEL – Over Excitation Limit) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 69 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 6- Cổng chọn giá trị cao (Hight Value Gate) 7- Cổng chọn giá trị thấp (Low Value Gate) 8- Bộ ổn định công suất PSS 9- Các điều chỉnh tỷ lệ - tích phân (PI) 10- Khối tạo tín hiệu đặt CSPK 11- Bộ điều chỉnh CSPK 12- Khối tạo tín hiệu đặt dịng điện kích từ máy phát 13- Khối chọn chế độ điều khiển tay MVR 14- Khối giới hạn tín hiệu điều khiển kích từ cưỡng Hình 3.17 Đồ thị véc tơ biểu diễn ổn định công suất co PSS 3.4 Mô hệ thống Trên sở kết phần nghiên cứu Ở phần đề tài trình bày trình thực trường hợp mô hiệu ổn định cơng suất máy phát đồng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 70 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.4.1 Cấu hình hệ thống mơ Sơ đồ hệ thống mơ MATLAP – SIMULINK [5] hình 3.18 Hình 3.18 Sơ đồ mô hệ thống Matlab - Simulink 3.4.2 Thơng số phần tử Máy phát điện đồng Mơ hình máy phát điện đồng thư viện Simulink với thông số sau: Loại rotor: cực lồi; Pn=300MVA; Vn=13,8kV; fn=50Hz; Xd=1,03; Xd’= 0,286 Xd’’= 0,253; Xq=0,474; Xq’’=0,242; Td’’0,053s; Tq0=0,1s;Rs=0,00285 Bộ ổn định công suất PSS 2.1 Bộ ổn định công suất PSS2A M=1; N=2; Tw1=1; Tw2=5; T6=0,02; Tw3=10; Tw4=10; T7=6,4; Ks2=1; Ks3=1; T8=4; T9=5; Ks1=0,1; T1=0,05; T2=0,02; T3=0,5; VSTMAX =6,4; VSTMin =0,15 Hệ thống điều tốc governor Ka=10/3; Ta=0,07s; gmin= 0,01pu; gmax= 0,97pu; Vgmin= -0,1pu/s; Vgmax= 0,1s; Rp=0,05; Kp= 1,163; Ki= 0,105; Kd= 0; Td= 0,01s; Tw= 2,67s Hệ thống kích từ Tr=0,02s; Ka= 300; Ta=0,001s; Ke= 1; Te=0; Kf=0,001; Tf=0,1s; Vmin=-11,5; Vmax=11,5 Đường dây dài 60km; R0=0,486Ω/km; L0=4,264H/km; C0=8.716.10-9 F/km Tải tự dung 20 + j5 MVA; tải cuối đường dây: 100 + j50 MVA 3.4.3 Kết mơ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 71 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Công suất chọn chung cho tồn hệ thống Sb=200MVA.Kết mơ bao gồm trường hợp sử dụng PSS2A không sử dụng PSS2A có đóng cắt tải 0,52pu hệ thống thời điểm t=0,8s 3.4.4 Kết mơ với hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 72 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.19 Điện áp đầu cực máy phát Hình 3.20 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 73 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.21 Sai lệch góc delta Hình 3.22 Cơng suất đầu máy phát Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 74 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.21 cho thấy dung PSS2A so với không dùng PSS2A biên độ dao động góc roto nhỏ nhanh đạt ổn định (sau 4s) Tại thời điểm đóng tải dao động góc roto nhanh ổn định Góp phần nâng cao ổn định cho hệ thống Hình 3.20 cho thấy PSS2A đáp ứng điện áp đầu cực máy phát nhanh đạt giá trị ổn định khơng dung PSS, thời điểm đóng tải, nâng cao chất lượng hệ thống 3.4.5 Kết mơ với hệ thống kích từ tĩnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 75 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.23 Điện áp đầu cực máy phát Hình 3.24 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 76 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.25 Sai lệch góc delta Hình 3.26 Cơng suất đầu máy phát 3.5 Nhận xét kết mô - Điện áp đầu cực máy phát Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 77 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật So sánh điện áp đầu cực máy phát dùng hai loại kích từ kích từ tĩnh kích từ dùng máy phát điện xoay chiều (có PSS) ta thấy mức độ dao động thời gian ổn định điện áp dùng kích từ tĩnh nhỏ nhanh dùng kích từ dùng máy phát điện xoay chiều - Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS Đáp ứng điện áp kích từ có PSS khơng có PSS ta thấy kích từ tĩnh biên độ dao động thời gian dao động nhỏ ngắn so với kích từ dùng máy phát điện xoay chiều - Sai lệch góc delta Sai lệch góc delta thời gian sai lệch trường hợp dùng kích từ tĩnh nhỏ so với kích từ dùng máy phát điện xoay chiều - Công suất đầu máy phát Đối với hệ thống kích từ tĩnh ta thấy cơng suất đầu máy phát dao động hơn, cơng suất ổn định thời gian để ổn định ngắn so với hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều 3.6 Kết luận chƣơng III Như vậy, ứng dụng kết nghiên cứu chương trước, chương III phân tích làm rõ, đề xuất việc sử dụng cấu trúc hệ tự động điều chỉnh kích từ máy phát ổn định cơng suất PSS Tiến hành mô hệ thống cách sử dụng PSS2A loại cấu trúc ta xây dựng đề tài với hệ thống khơng có PSS Các kết phân tích mơ cho thấy hiệu rõ rệt ổn định kép PSS2A KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với mục đích nội dung nghiên cứu đề tài đặt ra, đạt số kết sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 78 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Nghiên cứu máy phát điện đồng bộ, mơ hình tốn học máy phát điện đồng - Nghiên cứu hệ thống tự động điều chỉnh điện áp (AVR) ổn định công suất (PSS) máy phát đồng Đề xuất phương án lựa chọn hệ thống ổn định cơng suất (PSS) - Xây dựng mơ hình mơ hệ thống phần mềm Matlab – Simulink, tiến hành kiểm nghiệm số khâu chức mô hình Với kết cho thấy mơ hình thiết kế đảm bảo tốt yêu cầu chức điều khiển, sở quan trọng để tiến hành thử nghiệm với mơ hình thực tế Kết nghiên cứu đề tài góp phần khẳng định cần thiết việc lắp đặt PSS nhằm nâng cao tính ổn định cho hệ thống Kiến nghị Trong thời gian nghiên cứu đề tài giải vấn đề sở lý thuyết hệ thống ổn định công suất PSS nhằm triệt tiêu dao động máy phát Mơ hình mô hoạt động cho kết tốt, nhiên phạm vi nghiên cứu rộng, vấn đề nghiên cứu Để áp dụng cho thực tế cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện kiểm nghiệm mơ hình thực tế để đề tài thực có ý nghĩa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Công Hiền: Hệ thống cung cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Trần Quang Khánh: Vận hành hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật − 2004 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 79 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật [3] Lã Văn Út: Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật − 2001 [4] Phạm Văn Bình: Máy điện tông quát, nhà xuất giáo dục [5] Nguyễn Phùng Quang: Matlab & Simulink, Nhà xuất khoa học kỹ thuật − 2006 [6] Quách Đình Dũng: Nghiên cứu ứng dụng DPS cho hệ điều khiển điện áp nhà máy điện, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, ĐH Bách Khoa Hà Nội 2008 [7].E.V Larsen, and D.A Swann, “Applying power system stabilizers, part I; general concepts” vol PAS-100, 1981 [8] P.Kundur, G.J.Rogers, “ Application of power system stabilizers for enhancement of overall system stabilyti” vol.4,pp.614-626 [9] R.A Lawson, D.A Swann, and G.F Wright, “Minimization of Power System Stabilizer Torsional Interaction on Large Turbine − Generators” IEEE Trans PAS, Vol.97, Feb 1978, pp 183 - 190 [10] IEEE Std.421.5-1992, IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies [11] Segal et al 2000 − Segal, R, Kothari, M.L , and Madnani, S.(2000) Radial basis function (Rbf) network adptive power system stabilizer IEEE Transactions on Power Systems, 15(2):722 − 727 [12] ABB Industrie AG, “Impact of excitation system on power system stability” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 80 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.e 81 ... Hệ thống kích từ có xét đến ổn định công suất – PSS đến ổn định Hệ thống điện? ?? Trong phạm vi đề tài giải vấn đề là: - Khảo sát, đánh giá khả năng, phạm vi ứng dụng loại hệ thống kích từ ảnh hưởng. .. phát điện đồng là: - Hệ thống kích từ máy phát điện chiều - Hệ thống kích từ máy phát điện xoay chiều tần số cao - Hệ thống kích từ khơng chổi than - Hệ thống kích từ tĩnh Những hệ thống kích từ. .. văn thạc sỹ kỹ thuật Chƣơng I TỔNG QUAN HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Ổn định Hệ thống điện 1.1 Chế độ Hệ thống điện 1.1.1 Hệ thống điện (HTĐ) HTĐ tập hợp phần tử