Để nâng cao ổn định cho hệ thống điện, sử dụng bộ ổn định công suất được thiết kế theo phương pháp truyền thống, tạo nên tín hiệu phụ đưa thêm vào điều khiển hệ thống kích từ, là[r]
(1)Hình 10 Màn hình hiển thị lỗi tổ hợp Diesel - máy phát điện 4 Kết luận
Hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy xây dựng theo cấu trúc đề xuất, ứng dụng công nghệ khả trình mềm hóa, dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng Hệ thống đáp ứng đầy đủ yêu cầu, tính tự động điều khiển cho trạm phát điện tàu thủy Thuật toán điều khiển hệ thống triển khai kiểm nghiệm cho trạm phát điện mô chủng loại tàu 22500 DWT Hơn nữa, hệ thống giám sát hình cảm ứng, máy tính tạo cho người vận hành khai thác theo dõi thông số, trạng thái hoạt động hệ thống cách tổng quan liên tục
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] GS TSKH Thân Ngọc Hoàn,TS Nguyễn Tiến Ban, Trạm phát lưới điện tàu thuỷ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2008
[2] Bùi Thanh Sơn, Trạm phát điện tàu thuỷ, NXB Giao thông vận tải, Hà nội, 2000 [3] Mukund R Patel, Shipboard electrical power systems, CRC Press, 2012
[4] Technical documents of Main switchboard of 22.500 DWT, 53.000DWT, 56.000DWT ship [5] БарановА.П., Судовыеавтоматизированныеэлектроэнергетическиесистемы,
Судостроение, Санкт -Петербург, 2005 Ngày nhận bài: 20/02/2017
Ngày phản biện: 17/06/2017 Ngày duyệt đăng: 20/06/2017
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN ỨNG DỤNG BỘ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT MỜ
DYNAMIC STABILITY IMPROVEMENT OF ELECTRIC POWER SYSTEM BASED ON FUZZY LOGIC POWER SYSTEM STABILIZER
NGUYỄN KHẮC KHIÊM1, HOÀNG ĐỨC TUẤN2, ĐINH ANH TUẤN2
1Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt
(2)bộ ổn định công suất ứng dụng logic mờ, nhằm khắc phục nhược điểm ổn định công suất truyền thống, cải thiện ổn định động cho hệ thống điện
Từ khóa: Phụ tải điện, hệ thống điện, ổn định công suất mờ, ổn định động Abstract
The electric loads of the electric power system is characterized by time-varying, random variation, and depending on the mode of operation, area of operation, and other factors Therefore, during the operation of the electric power system, the load changes frequently occur, causing the system to continuously move from the steady-state mode to another With sudden and large load changes, as well as malfunctioning, the electric power system can lead to instability In order to improve the stability of the electric power system, the conventional power system stabilizer used to create an auxiliary stability signal that adds to the control of the excitation system to reduce low frequency oscillations of angular velocity of rotor generators However, this power system stabilizer, built on the traditional method and the object is linearized, so that the power system stabilizer works just finely under specific operating condition around the permitted working point The electric power system is a system with strong nonlinear characteristics, randomly changing load power, so conventional power system stabilizer will be ineffective when the operating mode changes and the working point changes in wide range To solve this problem, the paper proposes the construction of a fuzzy logic power system stabilizer, to overcome the disadvantages of conventional power system stabilizer, and to improve the dynamic stability of the electric power system
Keywords: Electric loads, electric power system, fuzzy logic powersystemstabilizer, dynamic
stability
1 Giới thiệu
Hệ thống điện tồn phát triển không ngừng quy mô chất lượng Trong trình làm việc hệ thống, thường xuyên dẫn đến thay đổi điểm làm việc hệ không theo quy luật, tạo nên dao động tần số thấp, dẫn đến trạng thái đồng tổ máy phát điện, chí suy sụp hệ thống Vì vậy, địi hỏi cần phải nâng cao ổn định động cho hệ thống điện
Nhằm mục đích nâng cao ổn định động cho hệ thống điện, ổn định công suất sử dụng để đưa thêm tín hiệu điều khiển cấp cho hệ thống kích từ máy phát điện, huy động nhanh lượng điện từ làm giảm dao động tần số thấp cho rotor [1, 2, 3, 5] Bộ ổn định công suất này, sử dụng phổ biến thiết kế theo kỹ thuật điều khiển thông thường Vì vậy, hệ số điều khiển ổn định công suất thiết kế, cài đặt cho điều kiện làm việc cụ thể, đó, điều khiển ổn định công suất làm việc hiệu thiếu xác, điều kiện làm việc thay đổi phạm vi rộng
Để giải vấn đề này, cần ứng dụng lý thuyết điều khiển để tổng hợp điều khiển ổn định công suất Bộ điều khiển ổn định công suất mờ đề xuất, để giải vấn đề không rõ mơ hình tốn, tính phi tuyến mạnh dải thay đổi lớn điều kiện làm việc hệ thống điện
Bài báo đề cập đến việc xây dựng ổn định công suất ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ, nhằm nâng cao ổn định động cho hệ thống điện Kết nghiên cứu trình bày phần sau
2 Mơ hình hệ thống điện
Hình Sơ đồ khối hệ thống điện với máy phát điện Bộ điều
khiển
Hệ thống
Kích từ phát điện Máy Bộ chuyển đổi điện áp
và bù tải
Bộ ổn định công suất mờ
L
ướ
i
điện Ph
ụ
tả
i
Tín hiệu đặt
(3)Mơ hình máy phát điện nối với lưới cứng hệ thống điện, bao gồm phần tử máy phát điện đồng bộ, hệ thống kích từ, điều khiển, chuyển đổi điện áp bù tải, ổn định công suất mờ, mạch giới hạn bảo vệ, hệ thống cái, lưới điện Sơ đồ khối hệ thống trình bày hình [2, 3, 4]
Cấu hình hệ thống điện, thay tương đương theo định lý Thevenin [2, 3], thể hình
Hình Sơ đồ tương đương hệ thống điện với máy phát điện
Mơ hình toán học máy phát điện đồng [1, 2, 3] mô tả hệ tọa độ d-q sau: Phương trình cân điện áp stator đơn vị tương đối
d d q r a d
q q d r a q
e p R i
e p R i
y y w
y y w
= -
-= -
Phương trình cân điện áp rotor đơn vị tương đối
fd fd fd fd
e = py - R i
(3) 1
0= py d- R id d
(4) 1
0= pyq- R iq q
Phương trình cân từ thơng stator đơn vị tương đối
1
( )
d Lad L id L iad fd L iad d
y = - + + +
1
( )
q Laq L iq L iaq q L iaq q
y = - + + +
Phương trình cân từ thông rotor đơn vị tương đối
1
fd L ifd fd Lf did L iad d
y = +
-(7) 1q L i11q1q L iaq2q L iaq q
y = +
-(8) Phương trình cân mơ men
e d q q d
T = y i - y i
(9) Phương trình chuyển động
( ) b b m e d dt d T T dt H d w w w w = -=
-Trong đó: e, i, R, L, ψ, ω điện áp, dịng điện, điện trở, điện cảm, từ thơng, tốc độ góc với số phụ d, q đại điện cho trục dọc, ngang, fd cho cuộn dây kích từ; đại diện cho cuộn cản máy phát điện; H số qn tính; δ góc rotor; Tm, Te mô men mô men điện từ
3 Thiết kế ổn định công suất mờ
Chức ổn định công suất làm giảm dao động rotor tần số thấp cách thêm vào hệ thống kích từ tín hiệu phụ để huy động nhanh lượng điện từ
Để xây dựng cấu trúc điều khiển ổn định công suất mờ, sử dụng hai tín hiệu đầu vào tín hiệu sai lệch tốc độ góc rotor(e) đạo hàm Đầu điều khiển mờ tín hiệu điện áp (U) để cộng thêm vào tín hiệu điều khiển kích từ máy phát điện thể hình
Máy phát điện
Et Eb
Zeq=Re + jXe
Lưới hệ thống
(4)Hình Sơ đồ cấu trúc ổn định cơng suất mờ Mờ hóa tín hiệu đầu vào
Dải thay đổi tín hiệu đầu vào sai lệch tốc độ góc rotor biến đổi từ [-1, 1] đạo hàm biến đổi từ [-3, 3] Dải thay đổi tín hiệu đầu điện áp biến đổi từ [-1, 1]
Tập mờ đầu vào, chọn tương ứng {AL, AV, AN, Z, DN, DV, DL} Dạng hàm liên thuộc tập mờ đầu vào, chọn hàm tam giác số lượng 7, thể hình 4, 5,
Hình Mờ hóa sai lệch tín hiệu đầu vào (e) Hình Mờ hóa đạo hàm sai lệch tín hiệu đầu vào (de)
Hình Mờ hóa tín hiệu đầu (U) Xây dựng luật hợp thành cho ổn định cơng suất mờ
Mỗi tín hiệu đầu vào gồm hàm liên thuộc hàm liên thuộc cho tín hiệu đầu Hai tín hiệu đầu vào chọn toán tử phép nhân “AND”, chọn phương pháp giải mờ phương pháp trọng tâm, tạo nên 49 luật hợp thành bảng
Bảng Luật hợp thành ổn định công suất mờ
Sai lệch tốc độ góc rotor
Đạo hàm sai lệch tốc độ góc rotor
AL AV AN Z DL DV DN
AL DL DL DL DL DV Z Z
AV DL DL DL DL DV Z Z
AN DV DV DV DV Z AN AN
Z DV DV DN Z AN AV AV
DN DN DN Z AV AV AV AV
DV Z Z AV AN DL DV DN
(5)Hình Luật hợp thành cho ổn định công
suất mờ Hình Quan hệ vào ổn định cơng suất mờ 4 Mơ hình hóa mô hệ thống
Để mô hệ thống sử dụng thơng số máy phát điện đồng bộ: S=555MVA; U=24KV; F=50Hz; Et=1; H=4; Lad=1.66; Laq=1.61; L1q=0.7252; L1d=0.1713 ; Ra=0.003
Thông số ổn định công suất truyền thống: Tw=5(s); T1=0.08; T2=0.02; KST=0.001
Giá trị thông số ban đầu máy phát điện đồng tính tốn M-file nhập vào mơ hình mơ Mơ hình nghiên cứu hệ thống với ổn định công suất truyền thống ổn định công suất mờ thể hình
Hình Mơ hình hệ thống điện với ổn định công suất mờ bộ ổn định công suất truyền thống
Sau mô hệ thống điện sử dụng ổn định công suất truyền thống PSS ổn định công suất mờ FPSS, với thay đổi giá trị khác tải hệ thống, ta nhận kết sau:
(6)Hình 10 Đặc tính sai lệch tốc độ góc rotor
1: Là đường đặc tính sử dụng ổn định cơng suất thơng thường 2: Là đường đặc tính sử dụng ổn định công suất mờ
Khi tải hệ thống điện 75% tải định mức:
Hình 11 Đặc tính sai lệch tốc độ góc rotor
1: Là đường đặc tính sử dụng ổn định công suất thông thường 2: Là đường đặc tính sử dụng ổn định cơng suất mờ
Dựa đặc tính sai lệch tốc độ góc rotor thu được, ta thấy có tham gia ổn định công suất mờ vào hệ thống điện, làm cho độ điều chỉnh số lần dao động giảm nhiều, so với hệ thống sử dụng ổn định công suất thông thường
5 Kết luận
Bộ ổn định công suất mờ làm giảm biên độ số lần dao động sai lệch tốc độ góc quay rotor, vậy, nhanh chóng đưa hệ thống điện trạng thái ổn định mới, nâng cao tính ổn định hệ thống điện Việc nghiên cứu mơ hình hệ thống điện với tham gia ổn định công suất mờ, có ý nghĩa lớn việc phát triển nghiên cứu để chế tạo điều khiển thực áp dụng cho hệ thống điện, nhằm mục đích nâng cao ổn định cho hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lã Văn Út, Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2000
[2] Prabha Kundur, Power system stability and control, Mc Greew-Hill, 1994
[3] Jan Machowski, Janusz Bialek, Dr Jim Bumby, Power System Dynamics: Stability and Control, Wiley Press, 2008
[4] A.Al-Hinai, “Dynamic stability enhancement using genetic algorithm power system stabilizer”, Power System Technology, 2010 International Conference, oct.2010, pp.1-7
[5] A.Roosta, H.Khorsand, M.Nayeripour, “Design and analysis of fuzzy power system stabilizer”, in Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe, 2010 IEEE PES, oct.2010, pp.1-7 Ngày nhận bài: 05/6/2017
Ngày phản biện: 23/6/2017 Ngày duyệt đăng: 19/7/2017
0 10
-0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0.005 0.01 0.015 0.02 t S a i le c h t o c d o g o c R o to r
0 10