Điều khiển hệ thống điện trở lại đồng bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA XUW HỒ VĂN THÁI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRỞ LẠI ĐỒNG BỘ CHUYÊN NGÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2005 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN BỘI KHUÊ Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH - ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : HỒ VĂN THÁI Phái : Ngày sinh : 03-01-1978 Nơi sinh : Quảng Ngãi Chuyên ngành : Mạng hệ thống điện MSHV 01803490 : Nam I TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRỞ LẠI ĐỒNG BỘ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan phương pháp đánh giá ổn định điều khiển hệ thống điện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ FACTS vào việc điều khiển ổn định hệ thống điện Nghiên cứu lý thuyết ổn định để đánh giá điều khiển hệ thống điện trở lại đồng Lập trình tính tốn, mơ áp dụng cho ví dụ hệ thống điện 500kV Việt Nam đến năm 2012 III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày tháng năm 2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 30 tháng 06 năm 2005 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS NGUYỄN BỘI KHUÊ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS Nguyễn Bội Khuê TS Nguyễn Hữu Phúc TS Nguyễn Hoàng Việt Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua Ngày tháng .năm 2005 PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH TÓM TẮT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRỞ LẠI ĐỒNG BỘ Luận văn nghiên cứu tổng quan phương pháp phân tích ổn định, qua xét đến phương pháp phân tích đánh giá ổn định độ hệ thống điện phương pháp hàm lượng phương pháp Hybrid.Ứng dụng công nghệ FACTS vào việc điều khiển hệ thống điện trở lại đồng Luận án xây dựng thiết lập hàm lượng cho hệ thống điện có ảnh hưởng thiết bị FACTS, từ giúp ích cho việc điều khiển hệ thống điện trở lại đồng Qua chương trình thiết lập phần mềm MATLAB, luận án áp dụng vào ví dụ tạp chí hệ thống điện 500kV Việt Nam ABSTRACT CONTROLLING POWER SYSTEM BACK TO SYNCHRONISM This thesis generally studies methods of stability analysis, considering modern methods to analysis and evaluate transient stability in power system, such as energy function method and Hybrid method, is used FACTS technology in controlling the power system back to synchronism The thesis develops and establishes the energy function for power system in which FACTS devices are used and helps to control the power system back to synchronism All the programs from this thesis are based on Matlab software and applied to examples illustrated in magazines as well as the 500kV EHV system of Viet Nam LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên Ngày, tháng, năm sinh Nơi sinh Địa liên lạc Điện thoại quan Điện thoại di động : Hồ Văn Thái : 03/01/1978 : Quảng Ngãi : 05-Cao Bá Quát, Phường Bến Nghé, Q1, TP.HCM : 84-8-8247 318 : 84-91-8 531 334 Q trình học tập - cơng tác: Năm 1996 – 2001: Sinh Viên ngành Hệ thống Điện, khoa Điện – Điện Điện Tử – ĐH Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Tháng 01/2001: Tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Năm 2003 – 2005: Học viên cao học khóa 14 ngành Mạng hệ thống điện – ĐH Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Năm 2001 đến nay: Cơng tác Phịng Thiết Kế (Tổ Trạm)- Trung tâm Tư vấn Thiết kế Điện- Công ty Điện Lực (PC2) thuộc Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) HỒ VĂN THÁI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRỞ LẠI ĐỒNG BỘ LV THẠC SĨ 2005 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Bội Khuê Người Thầy tận tình trực tiếp hướng dẫn, đề phương hướng, hết lòng bảo, động viên, truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập thực luận văn với tất lòng biết ơn kính yêu em Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Thầy Cô khoa Điện-Điện Tử Đặc biệt Bộâ Môn Hệ Thống Điện Phòng quản lý sau Đại Học- Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Ban Giám Đốc lãnh đạo Phòng Thiết kế Trung Tâm Tư Vấn Thiết Kế Điện-Công Ty Điện Lực Đã tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho nhiều suốt trình học tập, công tác thời gian thực luận án với tất lòng Xin vô cảm ơn Mẹ tôi, hai em Sơn, Hà mà chịu khó khăn vất vả động viên, chia sẻ khó khăn thử thách, tạo nhiều điều kiện thuận lợi để nuôi khôn lớn vượt qua chặng đường Đại Học hoàn thành luận văn Và cuối xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp, cảm ơn người giúp đỡ gắn bó với tôi, người giành tình cảm sâu sắc nhất, động viên khích lệ, tạo cho niềm tin nỗ lực để thực luận văn Xin cảm ơn tất ! T.p Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2005 Người thực Hồ Văn Thái LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên Ngày, tháng, năm sinh Nơi sinh Địa liên lạc Điện thoại quan Điện thoại di động : Hồ Văn Thái : 03/01/1978 : Quảng Ngãi : 05-Cao Bá Quát, Q1, TP.HCM : 84-8-8247 318 : 84-91-8 531 334 Q trình học tập - cơng tác: Năm 1996 – 2001: Sinh Viên ngành Hệ thống Điện, khoa Điện – Điện Điện Tử – ĐH Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Tháng 01/2001: Tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Năm 2003 – 2005: Học viên cao học khóa 14 ngành Mạng hệ thống điện – ĐH Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Năm 2001 đến nay: Công tác Phòng Thiết Kế (Tổ Trạm)- Trung tâm Tư vấn Thiết kế Điện- Công ty Điện Lực (PC2) thuộc Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) Phụ lục chương trình %th=angle(Y_red); end %P_g=trans2(I,delta,eprime); %P_g=tinh_pg(eprime,delta,nmac) P_g=tinh_pg(psi,delta,nmac,Y); domega_p(:,1)=cons(:,1).*(P_mech(:,1)-P_g(:,1).*ratio); ddelta_p(:,1)=(omega(:,1)-omega_s); omega_p=omega+h*domega_p; delta_p=delta+h*ddelta_p; ref_ang=delta_p(1,:); delta_p=delta_p-ref_ang; %corrector step psi=trans1(delta_p,eprime); %Network solution if n>=k2 %post fault condition %I=Y_red_pf*psi; Y=Y_red_pf; %Y=abs(Y_red_pf); %th=angle(Y_red_pf); elseif n>=k1 %fault on condition %I=Y_red_f*psi; Y=Y_red_f; else %I=Y_red*psi; Y=Y_red; %Y=abs(Y_red); %th=angle(Y_red); end P_g=tinh_pg(psi,delta_p,nmac,Y); domega_c(:,1)=cons(:,1).*(P_mech(:,1)-P_g(:,1).*ratio); ddelta_c(:,1)=(omega_p(:,1)-omega_s); omega=omega+1/2*(domega_p+domega_c)*h; delta=delta+1/2*(ddelta_p+ddelta_c)*h; ref_ang=delta(1,:); %update ref machine angle************** delta=delta-ref_ang; mac_spd(:,n+1)=omega(:,1); mac_ang(:,n+1)=delta(:,1); for i=1:nmac if (mac_ang(i,n+1)>=2*pi)|(mac_ang(i,n+1)n1 break end end t4=(n-1)*h-t1; t = [0:h:t4]; % time figure plot(t,mac_ang*180/pi) title(['Multimachine Trajectory (fault cleared at ', num2str(t3),'s)']) xlabel('time in seconds') ylabel('angle in degrees') max_ang=max((mac_ang')); Luận văn Thạc Sĩ 32 Phụ lục chương trình Chương trình Hybrid phân biệt máy phát tới hạn ổn định % Day la chuong trinh tinh toan ma tran rut gon theo phuong phap Kron % la mot chuong trinh de tinh on dinh cua he thong nhieu may phat % Copyright (c) 03-2005 by Ho Van Thai % GVHD: GS.TS Nguyen Boi Khue %This is sub function for identification of critical machine function [sre_mac,scri_mac]=idcm(mac_ang) %m.file to identify the critical machine and machines are %separated into two group %sorting severity of machines [a b]=sort((mac_ang)); smac_ang(:,1)=b; smac_ang(:,2)=a; %finding the maximum gap r=length(smac_ang(:,1)); for i=1:(r-1) gap(i,1)=i; gap(i,2)=smac_ang(i,1); gap(i,3)=smac_ang(i+1,1); gap(i,4)=smac_ang(i+1,2)-smac_ang(i,2); end [x,y]=max(gap(:,4)); %identify critical machines gl=length(gap(:,1)); cri_mac=gap(y:gl,3); %critical machine re_mac=gap(1:y,2) ; %remaining machine sre_mac=sort(re_mac); scri_mac=sort(cri_mac); Chương trình Hybrid tính biên độ ổn định % Day la chuong trinh tinh toan bien on dinh duong cua he thong % la mot chuong trinh de tinh on dinh cua he thong nhieu may phat % Copyright (c) 03-2005 by Ho Van Thai % GVHD: GS.TS Nguyen Boi Khue clear smib_tra garmar=0:pi/360:pi; %identification of critical machines lsmac_ang=mac_ang(:,n); % the least unstable trajectory [sre_mac,scri_mac]=idcm(lsmac_ang); %[sre_mac,scri_mac]=idcm(mac_ang); nre=length(sre_mac(:,1)); ncri=length(scri_mac(:,1)); %Prefault Condition %Aggregation of machine group to equivalent single machine [cri_m,cri_ang,cri_Pm,CPc,cri_v,cri_spd]=eq_mac1(scri_mac,Y_red); [re_m,re_ang,re_Pm,RPc,re_v,re_spd]=eq_mac1(sre_mac,Y_red); %single machine infinite bus model smib_ang=cri_ang-re_ang; %om_s=ones(size(smib_ang)); %omega_s=om_s*(2*pi*60); smib_spd=cri_spd-re_spd; Luận văn Thạc Sĩ 33 Phụ lục chương trình M=cri_m*re_m/(cri_m+re_m); Mt=cri_m+re_m; smib_Pm=((re_m*cri_Pm)-(cri_m*re_Pm))/Mt; %smib_Pm=abs(smib_Pm); C=0; D=0; for i=1:ncri for j=1:nre C=C+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*real(Y_red(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1)))+0.00000001; %D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); end end C=(re_m-cri_m)*C/Mt; Pre_pmax=sqrt(C.^2+D.^2); Pre_Pc=((re_m*CPc)-(cri_m*RPc))/Mt; Pre_nu=-atan(C/D); Pre_P=Pre_Pc+Pre_pmax*sin(garmar-Pre_nu); %During fault Condition %Aggregation of machine group to equivalent single machine [cri_m,cri_ang,cri_Pm,CPc_f,cri_v,cri_spd]=eq_mac1(scri_mac,Y_red_f); [re_m,re_ang,re_Pm,RPc_f,re_v,re_spd]=eq_mac1(sre_mac,Y_red_f); %single machine infinite bus model C=0; D=0; clear i clear j for i=1:ncri for j=1:nre C=C+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*real(Y_red_f(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red_f(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1)))+0.00000001; %D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red_f(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); end end C=(re_m-cri_m)*C/Mt; Dur_pmax=sqrt(C.^2+D.^2); Dur_Pc=((re_m*CPc_f)-(cri_m*RPc_f))/Mt; Dur_nu=-atan(C/D); Dur_P=Dur_Pc+Dur_pmax*sin(garmar-Dur_nu); %Post Fault Condition %Aggregation of machine group to equivalent single machine [cri_m,cri_ang,cri_Pm,CPc_pf,cri_v,cri_spd]=eq_mac1(scri_mac,Y_red_pf); [re_m,re_ang,re_Pm,RPc_pf,re_v,re_spd]=eq_mac1(sre_mac,Y_red_pf); %single machine infinite bus model C=0; D=0; for i=1:ncri for j=1:nre C=C+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*real(Y_red_pf(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red_pf(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1)))+0.00000001; %D=D+cri_v(i,1)*re_v(j,1)*imag(Y_red_pf(scri_mac(i,1),sre_mac(j,1))); end end Luận văn Thạc Sĩ 34 Phụ lục chương trình C=(re_m-cri_m)*C/Mt; Post_pmax=sqrt(C.^2+D.^2); Post_Pc=((re_m*CPc_pf)-(cri_m*RPc_pf))/Mt; Post_nu=-atan(C/D); Post_P=Post_Pc+Post_pmax*sin(garmar-Post_nu); figure plot(garmar,Pre_P,'-.',garmar,Dur_P,' ',garmar,Post_P,garmar,smib_Pm,'k.') xlabel('delta,rad'); ylabel('Pmax,W'); legend('Prefault','During fault','Postfault','Input mech power'); title('Power-Angle Curve'); ini_ang=asin((smib_Pm-Pre_Pc)/Pre_pmax)+Pre_nu; f_ang=pi-asin((smib_Pm-Post_Pc)/Post_pmax)+Post_nu; t=[0:h:t4]; smib_tra(:,1)=t'; smib_tra(:,2)=smib_ang'; smib_tra(:,3)=smib_spd'; %dini_ang=ini_ang-smib_ang(1,1);%Error angle differenc bt TD and SMIB ini_ang=(smib_ang(1,1)); %f_ang=f_ang-dini_ang; cl_time=sw_con(1,2); %finding the clearing time for j=1:length(smib_ang) error1=abs(cl_time-smib_tra(j,1)); if error1