Khảo sát hàm năng lượng trong đánh giá ổn định động hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN KHOA ĐÌNH Q ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG TRONG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN CAO HỌC CHUYÊN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂM 2004 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: Nguyễn Khoa Đinh Q Ngày, tháng, năm sinh: 04 – 01 – 1974 Chuyên ngành: Mạng & Hệ Thống Điện Phái: Nam Nơi sinh: Sài Gòn Mã số: 2.06.07 I TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HÀM NĂNG LƯNG TRONG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu Hàm lượng đánh giá ổn định Khảo sát thành phần hàm lượng tương ứng với trạng thái hệ thống điện Viết chương tính toán thông số hàm lượng Giới thiệu lý thuyết Hàm lượng cho nhiều máy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 09 – 02 – 2004 09 – 07 – 2004 PGS.TS NGUYỄN BỘI KHUÊ CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH PGS TS Nguyễn Bội Khuê Nội dung đề cương luận văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Luận án Tốt nghiệp Ngày tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Trang 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: PGS TS NGUYỄN BỘI KHUÊ 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 2004 Luận án Tốt nghiệp Trang LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYỄN BỘI KHUÊ tận tình hướng dẫn, động viên em trình thực hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn q thầy cô Bộ môn Hệ Thống Điện nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn tạo điều kiện cho em trình học tập trường Xin chân thành cám ơn bạn bè Lớp Cao học Mạng – Hệ thống điện – Khoá 13 trao đổi góp ý kiến trình học tập hoàn thành luận án Sau bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc gia đình nguồn động viên thời gian qua Luận án Tốt nghiệp Trang MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I – TỔNG QUAN I – KHÁI NIỆM VỀ ỔN ĐỊNH: 1- Mở đầu: 2- Ổn định tónh nguyên nhân ổn định 12 II- ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 16 1-Mở đầu: 16 III – KHÁI QUÁT VỀ HÀM NĂNG LƯNG VÀ ỔN ĐỊNH: 19 - Phát biểu vấn đề ổn định: 19 2- Công thức toán học: 21 - Mô hình 24 IV KẾT LUẬN: 25 CHƯƠNG II - HÀM NĂNG LƯNG 26 I HÀM NĂNG LƯNG CHO MÔ HÌNH HỆ THỐNG MỘT MÁY PHÁT NỐI VỚI THANH CÁI VÔ CÙNG LỚN (SMIB) 26 - Kết hợp hai máy phát: 26 - Những trường hợp đặc biệt: 29 3- Tieâu chuẩn diện tích tương đương hàm lượng cho mô hình máy phát nối với vô lớn: 30 - Mô Hình: 34 II - HÀM NĂNG LƯNG CHO HỆ THỐNG HAI MÁY PHÁT: 49 Mô hình: 50 CHƯƠNG III - KHẢO SÁT HÀM NĂNG LƯNG 59 I - KHẢO SÁT HÀM NĂNG LƯNG: 59 Mô hình 1: 60 Mô hình 2: 64 Mô hình 3: 69 Mô hình 4: 74 II - TÓM TẮT MÔ HÌNH: 76 Luận án Tốt nghiệp Trang CHƯƠNG IV - HÀM NĂNG LƯNG VỚI MÔ HÌNH CHI TIẾT CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ CÓ ĐIỀU KHIỂN 81 I GIỚI THIỆU: 81 II HỆ THỐNG MỘT MÁY VỚI MÔ HÌNH PHÂN RÃ DÒNG: 82 III HỆ THỐNG NHIỀU MÁY VỚI MÔ HÌNH PHÂN RÃ DÒNG 86 (PHƯƠNG PHÁP BIẾN THIÊN THÔNG SỐ) 86 Hệ nhiều máy: 87 Phương pháp thông số: 89 Ví dụ số: [Sasaki (1979)] 92 IV HÀM LYAPUNOV CHO HỆ NHIỀU MÁY VỚI MÔ HÌNH PHÂN RÃ: 94 Tiêu chuẩn ổn định: 94 Mô hình hệ thống điện: [Sauer (1987)] 96 Haøm Lyapunov: 101 V HỆ THỐNG NHIỀU MÁY VỚI NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA PHẦN RÃ DÒNG VÀ AVR: 104 VI HÀM NĂNG LƯNG VỚI MÔ HÌNH CHI TIẾT: 105 Mở rộng phương pháp Sasaki cho mô hình máy phát chi tiết: 106 VII -HÀM NĂNG LƯNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN TỔN THẤT TRUYỀN TẢI 109 1- Giới thiệu: 109 2- Cân lượng cho đường dây R/L: 110 3- Năng lượng chảy đường dây truyền tải: 112 Kết kuận: 122 Nhận xét: 122 Giá trị thực tiễn đề taøi: 124 Luận án Tốt nghiệp Trang Chương I – Tổng Quan ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống Điện vận hành môi trường ngẫu nhiên luôn bị xáo trộn cố môi trường thay đổi vận hành người trình tác động điều khiển gây nên Những cố độ biến đổi tới hạn hệ thống điện dẫn đến vượt qua giới hạn cho phép vận hành, dẫn đến việc gián đoạn cung cấp điện, tải, đợt điện chí rã lưới phạm vi rộng Nhiều phương pháp đề cập để phân tích an ninh tónh đánh giá; nâng cao an ninh động Những phương pháp nhằm vào việc xác định điểm yếu hệ thống điện có cố, đánh giá khả hệ thống để trì vận hành bình thường có cố ngẫu nhiên, gia tăng khả thỏa mãn hiệu suất hệ thống môi trường quy hoạch hệ thống Những phương pháp kinh điển để phân tích tính ổn định độ bao gồm tích phân số phương trình vi phân mô tả điều kiện hệ thống sau cố Tuy nhiên, ứng dụng thời gian thực, có ba mặt hạn chế: (i) Mỗi dự phòng phải xem xét cách riêng biệt; (ii) Đạt giới hạn ổn định phải qua thử nghiệm riêng biệt; (iii) Những khoảng bước thời gian nhỏ cần để trì ổn định xác số Tất điều đưa đến kết gần tích phân số mô tả đặc tính hoá khoảng thời gian tính toán Một phân tích khác phương pháp trực tiếp Lyapunov, phương pháp dựa hàm Lyapunov thích hợp hàm vô hướng liên tục biến trạng thái hệ thống điện Sau xác định vùng ổn định, đường biên xác định hình siêu cầu lượng không đổi, phương trình vi phân hệ thống cố lấy tích phân kết thúc cố Nếu cố kết thúc trước trạng thái hệ thống để lại siêu cầu nhỏ (đặc trưng cho lượng điểm cân Luận án Tốt nghiệp Trang Chương I – Tổng Quan không ổn định), sau hệ thống ổn định đến điểm cân ổn định sau cố Việc ứng dụng phương pháp trực tiếp Lyapunov để đánh giá ổn định độ hệ thống điện dẫn đến việc tiếp cận hàm lượng độ Trong đánh giá ổn định lượng cố, lượng đạt suốt cố so sánh với lượng cực đại mà hệ thống hấp thu Năng lượng biểu diễn dạng điều kiện trước cố, kết thúc cố, điểm cân ổn định cuối sau cố, điểm cân không ổn định tương đối sau cố Mỗi cố tương ứng với thời gian kết thúc ngẫu nhiên xác định điều kiện cho họ hành trình định cho hàm lượng độ Sự phát triển việc tiếp cận với hàm lượng độ, phương pháp mặt phẳng biên hàm giới thiệu Kakimoto, đưa thuận lợi đáng kể việc tránh nhận dạng điểm điều khiển cân không ổn định Theo quan điểm lượng, ta lập hàm lượng dùng công cụ để khảo sát ổn định hệ thống tất trạng thái trước cố, cố sau cố Tại trạng thái, hệ thống có mức lượng giới hạn, dùng để so sánh với lượng hữu để biết hệ thống có ổn định hay không sau mộ cố nhỏ hay lớn Một toán ổn định phương pháp hàm lượng đơn giản so với phương pháp khác Luận án Tốt nghiệp Trang Chương I – Tổng Quan CHƯƠNG I – TỔNG QUAN I – KHÁI NIỆM VỀ ỔN ĐỊNH: 1- Mở đầu: Ổn định động hệ thống điện lực khả trì trị số bình thường thông số nút lúc chế độ làm việc hệ thống có biến đổi ngẫu nhiên, đột ngột, bé lớn Khi nói đến ổn định hệ thống điện, xem toàn hệ thống thể thống nhất, xét đến máy phát điện đồng động không đồng Trước ổn định hệ thống định nghóa khả trì làm việc đồng máy phát đồng hệ thống Cách định nghóa hạn chế nguyên tắc không xác, có lý lịch sử nó, giai đoạn đầu nghiên cứu ổn định, yếu tố định làm ổn định phận máy phát hệ thống đồng Mãi sau phụ tải có ý nghóa đáng kể vấn đề ổn định Người ta phân biệt ổn định tónh ổn định động Ổn định tónh hệ thống điện thường định nghóa khả hệ thống trở lại thông số ban đầu lúc thông số bị lệch không đáng kể khỏi trị số ban đầu Trước hết xét ổn định hệ Như biết, trạng thái hệ xác định giá trị số đại lượng độc lập gọi toạ độ hệ Hệ trạng thái cân tác động lực Có lực bé độ lệch không đáng kể hệ khỏi vị trí ban đầu, thường không xét đến, làm cho vị trí cân hệ biến đổi bé lớn Trong trường hợp thứ nhất, vị trí cân hệ ổn định, trường hợp thứ hai không ổn định Luận án Tốt nghiệp Trang Chương I – Tổng Quan Một cách tương tự, cho chế độ xác lập hệ thống điện tương ứng với vị trí cân phán đoán ổn định tónh theo điều kiện sau: Lúc đặt vào hệ lực tác động đủ bé biến đổi thông số chế độ (các toạ độ) đủ bé Những biến đổi thông số làm cho bé xuống đến mức tùy ý cách chọn lực tác động đủ bé Lúc độ lệch thông số chế độ hệ trị số ứng với vị trí cân đủ bé biến đổi thông số đủ bé Những biến đổi làm cho bé xuống đến mức tùy ý cách chọn trị số độ lệch ban đầu đủ bé Đối với hệ thống điện hai điều kiện thực tế tương đương Lúc đặt vào hệ vị trí cân lực tác động bé hệ chuyển sang vị trí cân bên cạnh (lực tác động bé, vị trí cân gần vị trí cũ) Vì giả thiết lực tác động lực tác động vào đột ngột nên thời điểm ban đầu hệ thống lệch khỏi vị trí cân Điều tương đương với thông số chế độ hệ đột ngột lệch khỏi trị số vị trí cân Tình trạng khác với tình trạng lúc thông số chế độ lệch khỏi vị trí cân trạng thái ban đầu chỗ vị trí cân cũ khác Nhưng thực tế chúng gần lúc xét lực tác động vô bé Đặc điểm điều kiện làm việc hệ thống điện xuất thường xuyên tác động nhỏ không chu kỳ Nếu tác động thông số hệ biến đổi chậm không chu kỳ hệ có ổn định tónh Đó định nghóa ổn định tónh hệ thống điện Dựa vào điều trình bày trên, lúc kiểm tra ổn định ta dùng hai phương pháp tương đương nhau: Khảo sát tác động bé độ lệch thông bé trạng thái ban đầu sau hai trường hợp, nghiên cứu tiếp diễn biến chế độ Luận án Tốt nghiệp Trang 10 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển Trong hình công suất chảy vào đường dây để cân tổn thất điện trở Tổng lượng phát bao gồm thành phần lượng tăng lên chứa điện dẫn 3- Năng lượng chảy đường dây truyền tải: Xét gia tốc máy điện phụ thuộc vào hiệu mômen khí mômen tónh d 2δ J = Tm − Te (4) dt Nhân hai vế với ω chia với Srated: Jω d 2δ S rated dt =ω Te Tm −ω S rated S rated Jωsyn H= S rated 2H ω d 2δ ω20 dt = Pm − Pe (5) (6) (7) Trong Pm Pe tính đơn vị Bây đường dây có điện dẫn G + jB dòng điện trạng thái tónh luân chuyển điện áp máy phát E góp vô lớn có điện áp V phân chia δ là: I = (G + jB)(Ecos(δ) + jEsin(δ) - V) (8) Và công suất trạng thái tónh là: Pe-ss = Re ((Ecos(δ) + jEsin(δ))I*) (9) Pe-ss = - Evsin(δ)B + E(E - Vcos(δ))G (10) Trong E, V điện dẫn tính đơn vị Vì : Luận án Tốt nghiệp Trang 112 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển  −1   B =  ω L   Yrated Hình – Mô hình đường dây truyền tải Hãy đường dây đặc trưng nhửng thành phần điện dẫn điện trở mắc song song hình Trong mô hình R/L mắc song song không phù hợp với thực tế mà dùng thay với mô hình mắc nối tiếp độ đường dây không xem xét Đối với trạng thái ổn định tónh cho trước, có lượng chứa điện dẫn cảm kháng thành phần đường dây đơn vị cho sau: LI ENERGY = S rated { } L E + V − 2EV cos(δ) Vrated = S rated    2  ω0 L  1  = − B E + V − 2EV cos(δ)    ω0  Công suất tiêu thụ điện trở cho bởi: PR = G{E2 + V2 – 2Evcos(δ)} { } (11) (12) Khi có thay đổi điều kiện vận hành đường dây, công suất để cung cấp cho thay đổi lượng điện cảm cho bởi: dENERGY Pstore = dt { EV sin(δ)δ& } Pstore = B (13) ω0 Luận án Tốt nghiệp Trang 113 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển Kết hợp dòng đường dây trạng thái tónh với điều chỉnh công suất độ, dòng đường dây thực tế đơn vị tương đối thỏa mãn: Pe = Pstore + Pe-ss Vì phương trình vi phân (7) trở thành: ω d 2δ δ& 2H 2 = Pm + BEV sin(δ) + BEV sin(δ) + GEV cos(δ) − GE (14) ω0 ω0 dt nhöng ω = ω0 + δ& 2H d 2δ  δ& + ω0  1 = + δ T BEV sin( ) − GE ( E − V cos( δ ))   m p u − & (δ& + ω0 ) ω20 dt  ω0  (δ + ω0 ) hoaëc 2H d 2δ ω20 dt = ω0 Tm − p.u + BEV sin(δ) − GE(E − V cos(δ)) ω0 ω0 + δ& (16) Đối với trường hợp máy có vi phân từ phương trình truyền thống công suất không đổi mômen không đổi mô Tuy nhiên ứng dụng chung có số hạng hiệu chỉnh cho công suất tiêu hao 4- Năng lượng nhiều máy Trong hệ thống nhiều máy với mômen không đổi áp dụng cho trục máy phát, đường dây có điện dẫn Gij + jBij phương trình vi phân cho máy thứ i trở thành: Luận án Tốt nghiệp Trang 114 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển 2H ωi d 2δ i ω20 dt j= m j= m δ& i = Ti ωi + ∑ B ijE i E j sin(δ ij ) + ∑ B ijE i E j sin(δ i − δ j ) ω0 j =1; j ≠ i j =1; j ≠ i − m ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ i − δ j )) − j =1 (17) G ii E 2i Chúng ta bao gồm điều tốc hoàn hảo cho máy để chắn cân công suất trục công suất phát để phương trình tập trung vào khác góc Bộ điều tốc cung cấp momen TCOA mà chia tỷ lệ máy với quán tính để giúp giữ tâm hệ thống tốc độ không đổi 2H i d δ i ω20 dt = Tmi + ω0 j= m ∑ j =1; j ≠ i B ijE i E j sin(δ ij ) − G ii E 2i (ω0 + δ& i ) m - ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ i − δ j )) (ω0 + δ& i ) − j =1 Hi m ∑ Hk TCOA (18) k =1 Chúng ta cộng phương trình cho tất máy xác định góc tâm hệ thống η= m ∑ Hiδ i i =1 bao gồm mômen tắt dần Di & δi ω0 Kế cộng tất máy phương trình (18) cho ra: d 2η m m j= m & + ∑ D i δ i = Tmi + ω ∑ ∑ B ijE i E j sin(δ ij ) ω20 dt ω0 i =1 i =1 j =1; j ≠ i m m -∑ j =1 ωi  G ijE i −   ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ i − δ j )) −  j =1 m ∑ Hi i =1 m ∑ Hk TCOA k =1 suy giảm tỷ lệ với quán tính điều giảm đến: Luận án Tốt nghiệp Trang 115 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển ω20 && + η Dx η& = ω0 H x m ∑ Tmi − i =1 m ∑ω i =1 i  G ijE i −   ( ) + δ − δ G E E E cos( ) ∑ ij i i j i j  − TCOA  j =1 m định nghóa : TCOA = m ∑ Tmi − i =1 m ∑ω i =1 i  G ijE i +    m ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ i − δ j )) j =1 (19) Kế chuyển động tâm hệ thống khống chế bởi: ω20 && + η Dx η& = ω0 H x (20) Vì giả sử hệ thống khởi động với η = trì Cho H s = m ∑ Hk k =1 Và dùng quan hệ θi = ω0t + δi kết hợp với phương trình (18) với kết hợp với θi:  2H i d 2δ i D i dδ i  ∫  ω2 dt + ω dt dθ i = Tmi (ω0 t + δ i )   + ω0 - j= m ∑ ∫ B ijE i E j sin(δ ij )dθ i − ∫ G iiE2i (ω j =1; j ≠ i m ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij )) (ω j =1 Luận án Tốt nghiệp dθ i & + δi ) H dθ i − ∫ i TCOA dθ i & Hs + δi ) Trang 116 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển Hi & (θi ) + ∫ D i dδ i dδ i + ∫ D i dδ i = Tmi (ωo t + δ i ) ω0 dt dt ω0 ω0 j= m ∑ ∫ B ijE i E j sin(δ ij )dθ i − ∫ G ii E2j  dθ dθ i  j =1; j ≠ i  i  dt  m H - ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij )) dθ i − ∫ i TCOA dθ i Hs  dθ i  j =1    dt  + (21) Hi & D i dδ i ( ) θ + dδ i + ∫ D idδ i = Tmi (ωo t + δ i ) i ∫ ω dt ω0 + ω0 - j= m ∑ ∫ B ijE iE j sin(δ ij )dθ i − ∫ G iiE2jdt m H ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt − ∫ H i j =1 Hi & ( ) ( ) θ − ω + δ − T t i mi o i ω0 ω20 + m s TCOA dθ i j= m ∑ ∫ B ijE i E j sin(δ ij )dθ i + ∫ G iiE2jdt j =1; j ≠ i H ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt − ∫ H i j =1 (22) j =1; j ≠ i s TCOA dθ i = − ∫ D i dδ i dδ i − D i δ i ω0 dt (23) Hãy để hàm lượng cho tổng số hạng này: Hi &   ω2 (θ i ) − Tmi (ω0 t + δ i )     j= m  ( ) δ θ B E E sin d m − m H ∑ ∫ ij i j ij i   ω  i V = ∑ dθ i j =1; j ≠ i  + ∫ TCOA ∑ H i =1  i = s  + ∫ G ii E i dt   m  + ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt   j =1  (24) Luận án Tốt nghiệp Trang 117 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển Số hạng cuối đơn giản lưu ý rằng: m H m H m H i i θ = δ + d d ∑ H i ∑ H i ∑ H i d(ω0 t ) i =1 s i =1 s i =1 s maø hệ thống điều khiển tâm hệ thống cho ra: m H ∑ H i dθ i = ω0dt i =1 s Bây kết hợp số hạng ij ji có: Hi &   (θ i ) − Tmi (ω0 t + δ i )   ω0   m   j= m ( ) δ θ V = ∑ − B E E sin d ∑ ∫ ij i j  + ∫ TCOA ω0dt ij ij ω i =1  j = i +1    m + ∫ G ii E 2idt + ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt    j =1 lưu ý θij = δij, điều đơn giản về: Hi &  j= m B ijE i E j cos(δ ij ) ∑  (θ i ) +  ω ω j i = +    m  m  V = ∑ + ∫ G ii E i dt + ∑ ∫ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt  + ∫ TCOA ω0dt i =1  j =1  − T (ω t + δ )  i  mi    (25) (26) Số hạng đặc trưng cho động tất máy phát Phần thay đổi lượng chứa điện cảm liên quan đến số hạng thứ hai phương trình (11) 1  Năng lượng điện cảm = − B E Ø + V − 2EV cos(δ )    ω0  { } Số hạng khác với số hạng mà đạt từ tích phân mômen với δS thành phần E2 + V2 không hàm góc Để kết hợp độ xê dịch chắn V hàm xác định dương cộng thêm thành phần: Luận án Tốt nghiệp Trang 118 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển  B ij  E i + E 2j  − i = j = i +  ω0  m ( m ∑ ∑ ) (27) Naêng lượng tổn thất điện trở thể PR=G{E2 + V2 – 2Evcos(δ)}vì số hạng thứ tư tương ứng với tích phân công suất thay đổi thành phần điện trở đường dây Số hạng thứ ba lượng điện trở shunt; dựa vào tổng số hạng ij ji để có dòng công suất xác Số hạng thứ năm tổng tổng lượng phát trục máy phát Số hạng TCOA dạng lượng kết hợp với điều tốc lý tưởng.ì Vì phương trình cân lượng hiểu : V = (năng lượng quay + (năng lượng chứa điện cảm [Σnăng lượng cung cấp trục máy phát - Σnăng lượng cung cấp cho điện trở] Mô tả thay tồn ghi chú: ∫ TCOA ω0dt = m ∑ Tmiω0 t i =1  m ω0 -∫∑  i =1 ωi   G ii E i +  m     ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ i − δ j )) dt j =1 Vì hàm (26) diễn tả sau: Hi &   (θ i ) − Tmi (δ i )  ω     j m = m  V = ∑ + ∑ B ijE i E j cos(δ ij )  i =  ω0 j = i +    δ& i δ& i m + ∫ G ii E i dt + ∫ ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))dt  ωi ωi j =1   (27) Sự biểu diễn lượng bỏ qua số hạng riêng biệt điều tốc lý tưởng mô tả lượng dạng góc lệch Chỉ có Luận án Tốt nghiệp Trang 119 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển thành phần dòng công suất điện trở bị cản lại thành phần mà liên kết lại với góc lệch máy phát Bây hàm (24) đạo hàm lượng biểu diễn sau:  H i && &  &  δ i θ i − Tmi θ i  ω     j m = m m H  i & & + θi V = ∑ − (29) B ijE i E j sin(δ ij )θ j T ∑ ∑  COA H i =1  ω0 j =1; j ≠ i i = s    m + G ii E 2i + ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ ij ))   j =1 Đặt thừa số chung θ& i bao gồm số hạng TCOA ta có:  H i && j= m  ( ) T B E E sin G E δ − − δ + ∑   i mi ij i j ij ii i m ω2 ω0 j=1; j ≠ i ω0 + δ& i   V = ∑ θ& i m H i =1   + ∑ G ijE i (E i − E j cos(δ ij )) + i TCOA &   j =1 ω0 + δ i H s   (30) Đơn giản veà : & = V m ∑ (− D iδ i )θ& i i =1 hoaëc & = V m ∑ D i (δ i ) − i =1 m D ∑ Hi i =1 i (H iδ& i ) (31) Sự diện số hạng TCOA chắn tâm hệ thống m D không tăng theâm − ∑ (H i δ& i ) = Vì giả sử i số, mức Hi i =1 thay đổi lượng dọc theo quỹ đạo luôn âm không Luận án Tốt nghiệp Trang 120 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển m & = − ∑ D (δ& )2 V i i (32) i =1 Điều chứng tỏ chừng mà điều tốc lý tưởng hoạt động hàm nguyên thủy dương, thay đổi hệ thống sau cố, hệ thống kiểm soát hội tụ Hệ thống trở nên không ổn định qua điểm cân không ổn định UEP làm cho hàm V không xác định dương Ghi chú: • Những phương trình cho tổng trở lưới điện máy điện giảm thành điện dẫn nguồn điện áp lý tưởng • Không có tụ điện đặc trưng hệ thống nguyên thủy hệ thống đơn giản Tuy nhiên lượng đường dây có điện dẫn Bij, điện cảm điện dung, cho như: 1  ENERGY = B ij E 2i + E 2j − 2E i E j cos(δ ij )    ω0  { } Điện dẫn đơn giản có điện dung đường dây dạng cho hàm lượng (26) dùng − B ij thay dùng Bij Cũng có thay đổi ký hiệu số hạng dòng công suất để giải thích cho lượng chứa đường dây Số hạng đưa đến biến thiên phương trình chuyển động cho đường dây mang tính dung dẫn dạng bỏ qua điện dẫn Đối với đường dây thế, phương trình (16) trở thành :  ω − δ&  ω0 d 2δ − GE(E − V cos(δ)) 2H 2 = Tm − p.u + BEV sin(δ)  & (δ& + ω0 ) ω0 dt  ω0 + δ  ω0 • Cho trước dạng số hạng tổn thất điện trở, mô tả không tuyến tính phụ tải ma trận suy giảm kết hợp Gij(Ei) Thật mơ hồ bao gồm phụ tải phi tuyến từ hệ thống đơn giản • Người ta thường mong muốn để mô tả lượng dạng thành phần thực ma trân suy giảm Sự hiệu chỉnh Luận án Tốt nghiệp Trang 121 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển lượng dự trữ đòi hỏi dòng luân chuyển thêm vào Số hạng dòng để cung cấp cho tỷ lệ thay đổi cho tỷ lệ thay đổi lượng dây dẫn tính toán điện áp nút cuối Giả sử điện trở giả bao gồm phương trình điện dẫn, cấu trúc bảo toàn mô hình trở nên Điện trở giả mà giá trị lệ thuộc vào tỷ lệ thay đổi điện áp rơi đường dây giới thiệu động mà có ý nghóa tránh việc sử dụng tần số mô • Bộ điều tốc lý tưởng thành phần không thực tế hệ thống hoạt động theo máy phát để trì xác tốc độ trung bình Việc sử dụng điều tốc cho phép phân tích dựa tổng lượng để tập trung vào góc vi phân Thực tế tâm hệ thống có lệch chung góc trung bình ảnh hưởng dao động tần số từ thành phần tổn thất Sự thiết kế điều khiển cho điện trở hãm dựa hàm lượng có lệ thuộc điều khiển tốc độ chỗ máy phát có xét đến tâm hệ thống Đối với hầu hết mục đích điều khiển dựa thay đổi tốc độ trước cố biểu diễn cách thỏa đáng • Năng lượng tổn thất điện trở lệ thuộc vào quỹ đạo điện áp Vì so sánh lượng hữu với lượng điểm nguy kịch đòi hỏi nhận biết quỹ đạo; ổn định dễ dàng đoán Kết kuận: Hàm lượng định nghóa cho phân tích ổn định hệ thống điện dựa lượng vật lý Định nghóa hàm lượng cho nhiều máy có tính đến tổn thất hệ thống cho phép mở rộng cho thiết kế điều khiển đóng cắt hệ thống nhiều máy có tính đến tổn thất Nhận xét: Gij điện điện trở gây nên Khi điện trở Gij = Thực Gij bé, hệ thống nhiều máy: TJ i &θ& i = PTi − E 2iG ii − Luận án Tốt nghiệp n n j =1 j =1 ∑ E iE jB ij sin θ ij + ∑ E i E jG ij cos θ ij Trang 122 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển i = 1, 2, n Bij: điện cảm Gij: điện trở Ta xét lực thành phần cos: Fi = n ∑ E iE jG ij cos θ ij j =1 Fi lực năng, không tham gia vào biến đổi góc rôto hệ thống, lực tiêu tán làm ảnh hưởng đến việc biến đổi tâm hệ thống Ta chứng minh được: N= n n ∑ ∑ (E iE jG ij cos θ ij )θ& i i =1 j =1 ≠i Luaän án Tốt nghiệp =0 Trang 123 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển Giá trị thực tiễn đề tài: Qua phân tích hàm lượng mô hình bản, ta hiểu chất vật lý hàm lượng ứng dụng đánh giá ổn định động hệ thống điện Với đặc điểm hàm lượng, giúp cho ta đánh giá nhanh lượng hệ thống thời điểm để xác định ổn định thời điểm Với giải thuật ngắn gọn nên hàm lượng tính toán ổn định nhanh ứng dụng vào thời gian thực giải hệ thống Ngoài hàm lượng tính toán lượng từ điểm làm việc đến điểm ổn định hệ thống, qua ta có biện pháp thích hợp để cải thiện ổn định điểm ranh giới ổn định Luận án Tốt nghiệp Trang 124 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển TÀI LIỆU THAM KHẢO Energy Function Analysis for power system stability, M A Pai, Kluwer Academic Publisher, 1989; Transient Proces in Electrical Power System, V A Venikov, Mir Publisher, 1980; Power System Dynamics and Stability, Peter W Sauer & M A Pai, Prentice Hall, 1998; Power System Stability – Analysis by Direct method of Lyapunov, M A Pai; North Holland Publishing Company, 1981; Ngắn Mạch Ổn Định Hệ thống Điện, Nguyễn Hoàng Việt & Phan Thị Thanh Bình, NXB ĐHQG TP.HCM, 2003; Phân tích Điều khiển Ổn định Hệ thống Điện, Lã Văn Út, NXB KHKT, 2001; Hệ thống Điện, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái & Trần Bách, NXB ĐH & THCN, 1981; Các chế độ Hệ thống Năng lượng, I M Markovit, NXB KHKT, 1975; Power System Engineering, I J Nagrath & D P Kothari, Tata McGraw-Hill Pulishing Company, 199; 10 Power System Analysis, John J Grainger & Wiliam D Stevenson Jr , McGraw-Hill, 1994; 11 Power system Analysis, Hadi Saadat, WCB MacGraw-Hill, 1999; 12 Energy Function for Power systems with transmission losses, Gerard Ledwich & Ed Palmer, IEEE Transaction on Power System, Vol.12, No.2, May 1997 Luận án Tốt nghiệp Trang 125 Chương IV –Hàm Năng Lượng Với Mô Hình Chi Tiết Của Máy Điện Đồng Bộ Có Điều Khiển LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN KHOA ĐINH Q Ngày, tháng, năm sinh: 04 – 01 – 1974 Nơi sinh: Sài Gòn QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Từ 1992 đến 1997: học Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Từ 1998 đến nay: Nhân viên Công ty Điện lực Luận án Tốt nghiệp Trang 126 ... Lyapunov để đánh giá ổn định độ hệ thống điện dẫn đến việc tiếp cận hàm lượng độ Trong đánh giá ổn định lượng cố, lượng đạt suốt cố so sánh với lượng cực đại mà hệ thống hấp thu Năng lượng biểu... & Hệ Thống Điện Phái: Nam Nơi sinh: Sài Gòn Mã số: 2.06.07 I TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HÀM NĂNG LƯNG TRONG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu Hàm lượng đánh giá. .. việc hệ thống có biến đổi ngẫu nhiên, đột ngột, bé lớn Khi nói đến ổn định hệ thống điện, xem toàn hệ thống thể thống nhất, xét đến máy phát điện đồng động không đồng Trước ổn định hệ thống định