Phân tích ổn định hệ thống điện sử dụng phần mềm etap

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP Sinh Viên MSSV Phan Văn Tứ 15027561 Nguyễn Thị Mỹ Vui 15064711 LỚP: DHDI111B GVHD: TS Dương Thanh Long TP HCM, ngày tháng , năm 2019 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài Nguyễn Thị Mỹ Vui 15064711 Phan Văn Tứ 15027561 Tên đề tài: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP Nhiệm vụ ⎯ Tổng quan ổn định Hệ Thống Điện ⎯ Giới thiệu phần mềm ETAP ⎯ Tính tốn ổn định mạng điện nút phần mềm ETAP ⎯ Tính tốn ổn định mạng điện 39 nút phần mềm ETAP Kết dự kiến Bảng số liệu, hình ảnh thơng số mô IEEE nút IEEE 30 nút Tài liệu hướng dẫn sử dụng ETAP phân tích ổn định hệ thống điện Báo cáo toàn văn Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên Trưởng môn i năm 20… Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái độ tác phong lúc hoàn thành đồ án tốt nghiệp: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Cách thức trình bày báo cáo ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Đánh giá khác: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Điểm số: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn ii Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Mục Lục CHƯƠNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái Niệm Chung Về Ổn Định Hệ Thống Điện 1.1.1 Khái niệm chung Hệ Thống Điện 1.1.2 Chế độ HTĐ 1.1.3 Yêu cầu chế độ HTĐ 1.2 Định Nghĩa Ổn Định Hệ Thống Điện 1.2.1 Cân công suất 1.2.2 Phân loại ổn định Hệ Thống Điện 1.2.3 Các dạng ổn định 1.2.4 Mục tiêu khảo sát ổn định 1.2.5 Phương pháp khảo sát ổn định 10 1.3 Ổn Định Tĩnh Của Hệ Thống Điện Đơn Giản 13 1.3.1 Định nghĩa ổn định theo lương 13 1.3.2 Hệ thống điện đơn giản 14 1.3.3 Tiêu chuẩn ổn định HTĐ đơn giản 14 1.3.4 Độ dự trữ ổn định 15 1.3.5 Ảnh hưởng điện kháng HTĐ đến ổn định tĩnh 15 1.3.6 Ổn định tĩnh HTĐ gồm NMĐ làm việc song song 16 1.4 Ổn định động hệ thống điện 16 1.4.1 Các kích động lớn HTĐ 16 1.4.2 Sơ đồ thay HTĐ ngắn mạch 17 1.4.3 Chọn điểm ngắn mạch 18 1.4.4 Sự cố pha đột ngột đường dây truyền tải 18 iii Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp 1.4.5 Q trình q độ MF xảy ngắn mạch, tiêu chuẩn ổn định động 29 Các biện pháp nâng cao ổn định hệ thống điện 32 1.5 1.5.1 Cải thiện phần tử HTĐ 32 1.5.2 Các biện pháp phụ 34 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ETAP 35 2.1 Tổng Quát Về Chương Trình Etap 35 2.2 Các Menu ETAP 36 2.2.1 Thanh công cụ File 36 2.2.2 Thanh công cụ Edit 37 2.2.3 Thanh công cụ View 38 2.2.4 Thanh công cụ Project 39 2.2.5 Thanh công cụ Tool 40 2.2.6 Thanh công cụ hệ thống 41 2.2.7 Các phần tử AC ETAP 41 2.2.8 Nguồn ( Power Grid) 42 2.2.9 Máy phát ( Generator) 43 2.2.10 Bus 45 2.2.12 Tải 51 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN NÚT BẰNG PHẦN MỀM ETAP 54 3.1 Mơ hình mạng điện nút 54 3.2 Cài đặt thông số mô phần mềm Etap 56 3.2.1 .Cài đặt thông số cho máy phát G1 56 3.2.2 Cài đặt thông số cho máy phát G2 58 iv Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp 3.2.3 Cài đặt thơng số cho máy phát G3 60 3.2.4 Cài đặt thông số máy biến áp 62 3.2.5 Cài đặt thông số đường dây 63 3.2.6 Cài đặt thông số tải 63 3.3 Giả lập cố mô phỏng: 64 3.4 Chạy mô mạng điện nút: 65 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 39 NÚT BẰNG PHẦN MỀM ETAP 71 4.1 Giới thiệu 71 4.2 Bộ ổn định hệ thống PSS (Power system stabilizer) 72 4.3 Mạng điện 39 nút: 74 4.4 Chạy mô mạng điện IEEE 39 Bus mạng điện hoạt động bình thường: 75 Trường hợp mạng điện cố ngắn mạch pha 77 4.5 4.5.1 Khi mạng điện xảy cố giây thứ 3: 77 4.5.2 Cài đặt relay cắt cô lập điểm cố: 78 4.5.3 Cài đặt thông số cho PSS máy phát 81 4.5.4 Tăng số quán tính H máy phát 81 Trường hợp mạng điện cố lượng công suất phát ( công suất 4.6 phát máy điện lượng tái tạo – Wind Turbine Generator) 85 4.6.1 Mô trường hợp lắp đặt hệ thống WTG BUS25 86 4.7 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG 88 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 LỜI CẢM ƠN 92 v Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tổng quan Hệ Thống Điện Hình 1.2 Hệ thống điện truyền tải Hình 1.3 Phân loại ổn định hệ thống điện Hình 1.4 Góc quay tương đối roto 11 Hình 1.5 Đặc tính quay roto 12 Hình 1.6 Hệ thống điện đơn giản 14 Hình 1.7 Sơ đồ ví dụ tỉ lệ điện kháng phần tử HTĐ 15 Hình 1.8 Quan hệ Pmax X 15 Hình 1.9 Sơ đồ nhà máy điện làm việc song song 16 Hình 1.10 cố pha điểm cuối đường dây truyền tải 19 Hình 1.11 Điều kiện trước cố cuối đường dây cố ngắn mạch cuối đường dây 19 Hình 1.12 Điều kiện lúc xảy cố ngắn mạch cuối đường dây 20 Hình 1.13 Điều kiện sau cố ngắn mạch cuối đường dây 20 Hình 1.14 Biểu đồ thể góc cơng suất trước sau xảy cố đường dây truyền tải 21 Hình 1.15 Sự cố ngắn mạch giữ đường dây truyền tải đường dây truyền tải 21 Hình 1.16 Điều kiện trước cố xảy đường dây truyền tải 21 Hình 1.17 Trong trình xảy cố đường dây truyền tải 22 Hình 1.18 Chuyển đổi mạng điện từ tam giác sang cố đường dây truyền tải 22 Hình 1.19 Chuyển đổi mạch từ sang tam giác cố đường dây truyền tải 22 vi Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 1.20 Điều kiện xảy sau cố đường dây truyền tải 23 Hình 1.21 Biểu đồ góc cơng suất lúc chưa có cân diện tích 23 Hình 1.22 Biểu đồ góc cơng suất có cân diện tích 23 Hình 1.25 Cơng suất điện vào ki động có góc moment thay đổi tải tăng đột ngột 30 Hình 1.26 Cơng suất điện vào làm cho góc monent động tăng đột ngột tối đa tải làm ổn định 30 Hình 1.27 Bài tập ví dụ phương pháp diện tích 31 Hình 1.14 Đồ thị quan hệ Pmax Udd 33 Hình Phần mềm ETAP phiên 12.6 36 Hình 2 Thanh cơng cụ File 36 Hình Thanh công cụ Edit 37 Hình Thanh công cụ View 38 Hình Thanh công cụ Project 39 Hình Thanh công cụ Tool 40 Hình Các chứng nghiên cứu ETAP 41 Hình Các phần tử AC 41 Hình Trang information nguồn 42 Hình 10 Trang Rating nguồn 43 Hình 11 Trang Rating máy phát 44 Hình 12 Trang Imp/Model máy phát 45 Hình 13 Trang information Bus 46 Hình 14 Trang Information đường dây 46 Hình 15 Trang Papameter đường dây 47 Hình 16 Trang configuration đường dây 48 vii Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 17 Trang Impedance đường dây 49 Hình 18 Trang Sag&Tension đường dây 50 Hình 19 Trang Information Tải 51 Hình 20 Trang Nameplate Tải 52 Hình 21 Trang Short Circuit Tải 53 Hình 3.1 Sơ đồ mơ hình mạng điện nút đơn tuyến 54 Hình 3.2 Cài đặt thơng số mơ hình máy phát G1 mạng điện nút 56 Hình 3.3 Cài đặt thơng số kích từ máy phát G1 mạng điện nút 56 Hình 3.4 Cài đặt thông số PSS máy phát G1 mạng điện nút 57 Hình 3.5 Cài đặt thơng số điều tốc (Governor) máy phát G1 mạng điện nút 57 Hình 3.6 Cài đặt thơng số mơ hình máy phát G2 mạng điện nút 58 Hình 3.7 Cài đặt thông số PSS máy phát G2 mạng điện nút 58 Hình 3.8 Cài đặt thơng số kích từ máy phát G2 mạng điện nút 59 Hình 3.9 Cài đặt thơng số điều tốc (Governor) máy phát G2 mạng điện nút 59 Hình 3.10 Cài đặt thơng số mơ hình máy phát G3 mạng điện nút 60 Hình 3.11 Cài đặt thơng số kích từ máy phát G3 mạng điện nút 60 Hình 3.12 Cài đặt thơng số PSS cho máy phát G3 mạng điện nút 61 Hình 3.13 Cài đặt thơng số điều tốc (Governor) cho máy phát G3 mạng điện nút 61 Hình 3.14 Cài đặt thơng số máy biến áp T1, T2, T3 mạng điện nút 62 Hình 3.15 Cài đặt thơng số mơ hình đường dây số mạng điện nút 63 Hình 3.16 Cài đặt thơng số mơ hình tải A,B,C mạng điện nút 63 Hình 3.17 Tag cài đặt kiện cố 64 Hình 3.17 Cài đặt kiện cố cho mạng điện nút 65 Hình 3.18 Chạy mơ cố đường dây số 3mạng điện nút 65 Hình 3.19 Đồ thị đáp ứng góc lệch máy phát 66 viii Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.20 Tốc độ máy phát số 2, thay đổi sau thời điểm giây thứ mô mạng điện nút 67 Hình 3.21 Cơng suất điện máy phát thay đổi sau thời điểm giây thứ (lần lượt G1 G2 G3) 67 Hình 3.22 Góc lệch máy phát G3 thời điểm giây thứ thời điểm góc lệch đạt giá trị Max 68 Hình 3.23 Góc lệch máy phát G2 thời điểm giây thứ thời điểm góc lệch đạt giá trị Max 68 Hình 3.24 Đồ thị đáp ứng góc lệch máy phát sau cô lập cố thời điểm 5.2s 69 Hình 13.24 Đồ thị đáp ứng góc lệch máy phát sau cô lập cố thời điểm 5.05s 70 Hình 4.1 Mơ hình PSS1A (IEEE Type 1) 72 Hình 4.2 Thơng số PSS1A Sample data 73 Hình 4.3 Mạng điện IEEE 39BUS 74 Hình 4.4 Số liệu ban đầu 75 Hình 4.5 Nhập dự liệu PSS 73 Hình 4.7 Đồ thị cơng suất điện máy khơng có cố 75 Hinh 4.8 Đồ thị tốc độ máy phát khơng có cố 76 Hình 4.9 Đồ thị góc lệch tương đối máy phát khơng có cố 76 Hình 4.10 Đồ thị dịng điện đầu má phát khơng có cố 76 Hình 4.11 Đồ thị cơng suất điện máy xảy cố 77 Hình 4.12 Đồ thị tốc độ máy phát xảy cố 77 Hình 4.13 Đồ thị góc lệch tương đối máy phát khơng có cố 77 Hình 4.14 Đồ thị dịng điện đầu máy phát xảy cố 78 Hình 4.15 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.2s 79 ix Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 4.13 Đồ thị dòng điện đầu máy phát xảy cố Nhận xét: Khi có cố xảy đường dây truyền tải, cố pha chạm đất, pha chạm đất, … ngắn mạch pha, ngắn mạch pha… (ở ta mô ngắn mạch pha đường dây truyền tải) cố ảnh hưởng lớn lên mạng điện Ở ta thấy giây thứ mô phỏng, đồ thị cơng suất điện, góc pha tương đối, góc pha tuyệt đối, tốc độ, dòng điện đầu máy phát bị cân độ nhấp nhô cao dẫn đến ổn định hệ thống điện Nhiệm vụ đặt nhanh chóng đưa đồ thị trạng thái cân khơng cịn độ nhấp nhô, giải vấn đề ta đưa hệ thống trở trạng thái ổn định 4.5.2 Cài đặt relay cắt cô lập điểm cố: Ở đồ án này, ta tập trung nâng cao tính ổn định động mạng điện với ổn định nhanh chóng góc lệch pha tương đối Vì vậy, phương pháp nên tập trung giải tính ổn định góc lệch pha tương đối, từ dẫn đến ổn định cơng suất điện, tốc độ, góc lệch tuyệt đối, dịng điện đầu máy phát Kết mô cô lập cố thời điểm 3.2s 78 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 4.14 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.2s Kết mô cô lập cố thời điểm 3.1s Hình 4.15 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.1s Kết mô lập cố thời điểm 3.05s Hình 4.16 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.05s Kết mô cô lập cố thời điểm 3.02s 79 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 4.17 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.02s Hình 4.18 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s Nhận xét: Từ hình từ 4.17 đến hình 4.21 ta nhận thấy việc cắt cô lập nhanh cố thời gian ngắn có cải thiện độ nhấp nhơ đồ thị chưa thể đưa mạng điện trở trạng thái ổn định Khác với mạng điện nhỏ nút, với mạng điện lớn có nhiều máy phát, đường dây truyên tải phụ tải mạng điện 39 cần phối hợp nhiều phương pháp để tăng hiệu ổn định động 80 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp 4.5.3 Cài đặt thơng số cho PSS máy phát Hình 4.19 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s cài đặt thông số cho PSS 4.5.4 Tăng số quán tính H máy phát Với mơ hình mạng điện 39 nút xét, số quán tính H(s) mặc định máy phát ban đầu H(s) = 10, sau ta mô với H(s) = 30 Cài đặt H(s) = 30 Hình 4.20 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 30 81 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Cài đặt H(s) = 80 Hình 4.21 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 80 Cài đặt H(s) = 230 Hình 4.22 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 230 Cài đặt H(s) = 500 Hình 4.23 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.01s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 500 82 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Tăng H(s) = 1000 đặt thời gian relay tác động 3.005 sec Hình 4.24 Đồ thị góc lệch pha tương đối cắt nhanh cố thời điểm 3.005s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 1000 Nhận xét: Sau cài đặt thông số Governor, PSS, tăng H(s) = 1000 đặt thời gian tác động relay 3.005 giây đồ thị góc lệch pha cải thiện rõ rệt mạng điện có xu hướng trở lại trạng thái cân ổn định Tuy nhiên để đáp ứng lâu dài đảm bảo chất lượng điện tốt cần có thêm giải pháp để đồ thị góc lệch pha tương đối máy phát phẳng (khơng cịn độ nhấp nhơ) hay góc lệch pha trở trạng thái ổn định Hình 4.25 Đồ thị cơng suất điện đầu máy phát cắt nhanh cố thời điểm 3.005s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 1000 83 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 4.26Đồ thị tốc độ máy phát cắt nhanh cố thời điểm 3.005s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 1000 Hình 4.27 Đồ thị dòng điện đầu máy phát cắt nhanh cố thời điểm 3.005s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 1000 Kết luận: Từ việc khảo sát xử lí cố phương pháp trên, qua đồ thị ta rút kết luận Với mạng điện quy mơ nhỏ đơn giản xảy cố cần cài đặt relay tác động nhanh để lập vị trí cố Tuy nhiên, với mạng điện lớn, phức tạp cấu tạo từ nhiều thành phần thiết bị việc cắt nhanh relay bảo vệ chưa thể đưa mạng điện trở trạng thái cân sau cố Vì mà cần nghiên cứu đến nhiều phương pháp để mang lại hiệu cao việc ổn định hệ thống Qua đồ thị trên, ta rút kết luận phương pháp tác động nhanh relay bảo vệ phối hợp với việc tăng số quán tinh H(s) mang lại hiệu tốt Đặc biệt hình 4.27 đến 4.31 ta thấy rõ góc lệch pha tương đối máy phát trở lại vị trí cân 84 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp cắt nhanh cố thời điểm 3.005s, cài đặt thông số cho Governor, PSS tăng H(s) = 1000 dẫn đến cân trở lại Công suất điện đầu ra, tốc độ máy phát dòng điện đầu 4.6 Trường hợp mạng điện cố lượng công suất phát ( công suất phát máy điện lượng tái tạo – Wind Turbine Generator) Trong thời đại ngày nay, vấn đề bảo vệ môi trường trở đặt lên hàng đầu, ngày nhiều điện tao từ nguồn lượng tái tạo Năng lượng tái tạo góp phần đảm bảo nguồn cung cấp lượng làm giảm phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, thay máy phát điện sử dụng nhiên liệu thông thường Năng lượng tái tạo cung cấp 19% cơng suất điện tồn giới, cơng nghệ điện gió công nghệ lượng tái tạo phát triển nước có tài nguyên gió dồi Trong năm gần đây, cơng nghệ máy phát gió cải tiến nhiều công nhận thân thiện với mơi trường, quy mơ turbine gió trang trại gió tăng lên nhanh chóng , lượng lượng gió lớn hịa vào lưới điện Sự thâm nhập lượng gió vào hệ thống điện gây vấn đề nghiêm trọng tính chất ngẫu nhiên gió đặc điểm máy phát gió, trang trại gió lớn kết nối với mạng truyền tải gây cố ổn định thống qua Ví dụ, dao động điện áp ngắt số lượng lớn máy phát gió Mục tiêu nghiên cứu dùng mơ hình turbine gió DFIG xây dựng phầm mềm ETAP để mô đánh giá tác động WTG (Wind Turbine Generator) lên ổn định hệ thống điện bao gồm phản ứng hệ thống có cố với có mặt WTG mức độ can thiệp công suất phát WTG đến việc ổn định hệ thống Kịch mô khảo sát ổn định hệ thống điện IEEE 39bus có thêm nút phát lượng gió WTG 20s, thời điểm giây thứ 5s số lí mà hệ thống phát lượng gió bị ngắt Ở ta đánh giá mức độ can thiệp hệ thống máy phát gió mạng điện khả đáp ứng công suất máy phát truyền thống cịn lại mạng điện bị thiếu hụt cơng suất 85 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp 4.6.1 Mô trường hợp lắp đặt hệ thống WTG BUS25 WTG phát lượng công suất phụ cho máy phát G8, trường hợp khảo sát sau đây: G8: 240MW WTG: 300MW G8: 340MW WTG: 200MW G8: 440MW WTG: 100MW G8: 475MW WTG: 65MW Hình 4.28 Đồ thị cơng suất điện đầu WTG 300 MW G8 240 MW, với WTG đặt Bus 25 Hình 4.29 Đồ thị cơng suất điện đầu WTG 200 MW G8 340 MW, với WTG đặt Bus 25 Hình 4.30 Đồ thị công suất điện đầu WTG 100 MW G8 440 MW, với WTG đặt Bus 25 86 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp Hình 4.31 Đồ thị cơng suất điện đầu WTG 65 MW G8 475 MW, với WTG đặt Bus 25 Nhận xét: Với đồ thị hình 4.35 ta thấy với với lượng công suất 65MW hệ thống điện có khả ổn định WTG bi ngắt ra, ta thấy máy phát G1 nơi chịu tác động nhiều mạng điện, sau ta tăng số quán tính máy phát G1 từ 230 lên 1000 để khảo sát tự phục hồi sau cố máy phát mạng điện Hình 4.32 Đồ thị công suất điện đầu WTG 65 MW G8 475 MW, với WTG đặt Bus 25, số qn tính G1 tăng lên 1000 Hình 4.33 Đồ thị công suất điện đầu WTG 65 MW G8 475 MW, với WTG đặt Bus 25, số quán tính G1 tăng lên 1000 G8 lên 500 87 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp • Nhận xét: Khi tăng số quán tính máy phát số lên 1000 (hình 4.36) ta thấy đồ thị cơng suất tác dụng máy phát G1 bắt đầu trạng thái ổn định tăng thêm số quán tính máy phát G8 lên 500 đồ thị cơng suất điện máy phát lại bắt đầu trạng thái ổn định • Kết luận: Năng lượng tái tạo dạng lượng sạch, không tốn tài nguyên đầy tiềm Nhưng để sử dụng dạng lượng quy mô lớn lâu dài cịn nhiều khuyết điểm cần khắc phục Năng lượng tái tạo nói chung lượng gió nói riêng phụ thuộc nhiều thời tiết nên để đảm bảo tính liên tục dạng lượng mạng điện điều cần thiết Như trường hợp mô ta thực Turbine gió bị ngắt quảng trình sản xuất lượng điện cung cấp cho hệ thống ổn định hệ thống mạng điện chịu tác động không nhỏ, lúc máy phát cịn lại phải phát lượng cơng suất lớn bình thường tăng cách đột ngột để cung cấp cơng suất cho hệ thống, dẫn đến lượng từ WTG thay phần không lớn (khoảng 10% đến 15%) công suất máy phát mà hịa đồng vị trí Bên cạnh đó, có cố máy phát gió khơng phát cơng suất cần máy phát truyền thống có số qn tính lớn để nhanh chóng đưa hệ thống điện trở trạng thái ổn định 4.7 KẾT LUẬN CHUNG Kết hai trường hợp mô cố cho ta thấy hiệu suất cao việc lựa chọn máy phát có số quán tính cao Tuy nhiên, số quán tính lớn dẫn đến giá thành máy phát lớn việc lắp đặt phức tạp, ưu tiên đầu tư vào relay tác động bảo vệ nhanh Một số relay cho mạng điện cao, trung thị trường có thời gian tác động khác nhanh, đến ¼ chu kỳ Ngồi cịn nhiều phương pháp khác để tối ưu việc ổn định hệ thống như: Giảm điện kháng máy phát (điện kháng máy phát điện chiếm 2/3 điện kháng mạng điện, lớn gấp nhiều lần điện kháng MBA đường dây) Từ xảy cố cơng suất máy phát khơng bị suy giảm nhiều, dẫn đến máy phát 88 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp cịn lại gánh lượng công suất lớn dẫn đến đồng tốc độ, tần số góc lệch pha tương đối Tăng cường cơng suất dự phòng nguồn điện dự phòng hệ thống lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời…) Tuy nhiên lượng điện loại nguồn điện lúc đảm bảo cung cấp cho hệ thống, nên việc đưa nguồn điện vào hệ thống chiếm từ 10% đến 30% nguồn cấp điện cho hệ thống Việc tăng cường công suất lượng tái tạo vào mạng điện quy mô lớn nghiên cứu Sử dụng Power system stabilizer (PSS) gorvener để điều khiển tốc độ máy phát, giảm tình trạng vượt tốc thiếu tốc dẫn đến đồng cục mạng điện Tuy nhiên, với phần mềm ETAP hỗ trợ số mơ hình PSS Gorverner có sẵn kèm với loại máy phát mà phần mềm hỗ trợ, thực tế có nhiều lựa chọn cho loại thiết bị thông số hãng khác nhau, mục đích cuối giảm việc tăng giảm tốc độ đột ngột turbine nhanh chóng điều khiển kích từ đáp ứng cho việc ổn định hệ thống Bên cạnh đó, xu hướng phát triển hệ thống điện sử dụng nguồn phân tán lượng tái tạo thủy điện, lượng gió lượng mặt trời… thay cho loại lượng truyền thống dầng can kiệt,các dạng lượng mang lại nhiều lợi ích kinh tế môi trường, đồng thời giảm áp lực tài nguyên để biến đổi thành lượng điện phục vụ người Ngoài việc sử dụng máy phát lượng tái tạo làm nguồn phát có nhiều nghiêng cứu việc nâng cao ổn định hệ thống điện mơ hình máy phát hồn tồn 89 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong năm trở lại đây, ổn định hệ thống điện vấn đề mà kĩ sư Việt Nam mà nhiều quốc gia giới quan tâm ln nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu cho hệ thống điện Tuy nhiên, hệ thống điện Việt Nam nhiều khó khăn để đáp ứng ổn định hệ thống khơng đồng thiết bị, ngun nhân q trình lịch sử có nhiều lần nâng cấp không đồng bộ, mặc khác hệ thống điện nước ta đà phát triển nâng cấp nên việc Ổn định cho hệ thống điện đề tài nghiên cứu để đưa giải pháp thực tế, từ nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo độ tin cậy đem lại hiệu kinh tế cao Trong luận văn này, tập trung chủ yếu vào việc mô làm việc đưa giải pháp nâng cao khả ổn định hệ thống điện cố xảy Mạng điện 39 chạy mô phỏng, điều chỉnh thông số giải trừ cố dựa sở lí thuyết hổ trợ phần mềm ETAP Bên cạnh đó, phần mềm ETAP phát huy ưu điểm cho người dùng khả tự dựng lên mạng điện, can thiệp vào nhiều thông số hệ thống, giả lập giải trừ cố qua việc chạy mơ hình mơ phỏng, khảo sát nhiều thông số đồ thị trực quang… Tuy nhiên, việc giới hạn đồng modul thiết bị theo liệu phần mềm phần hạn chế việc đưa phần mềm vào hệ thống điện thực tế Vì vậy, việc ứng dụng phần mềm ETAP để đưa vào thực tế ổn định hệ thống điện cần nghiên cứu phát triển thêm 90 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hussain Hassann Al Marhoon A Practial Method For Power Systems Transient Stability And Security (University of New Orlean), 2014 [2] Yogesh Kumar Study Of Power And Renewable Systems Modeling And Simulation Tools (University Of Toledo), 2015 [3] Nguyễn Hoàng Việt, Phan Thị Thanh Bình Ngắn mạch ổn định hệ thống điện, NXB ĐHQG, 2013 [4] TS Đinh Hữu Thuân Hệ thống truyền điện, NXB KHKT, 2014 [5] Võ Ngọc Điều (chủ biên) Etap ứng dụng phân tích hệ thống điện, NXB ĐHQG, 2016 [6] Trần Hữu Thiện Đánh giá ổn định Hệ thống điện có tham gia máy phát gió DFIG, năm 2018 91 Phan Văn Tứ Nguyễn Thị Mỹ Vui Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Qua năm học tập rèn luyện trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM, bảo giảng dạy nhiệt tình quý thầy cô, đặc biệt quý thầy cô khoa Công nghê Điện truyền đạt cho em kiến thức lí thuyết thực hành chuyên ngành suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường quý thầy cô phịng thư viện tận tình tạo điều kiện tốt giúp Em tìm kiếm tài liệu bổ ích suốt q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin kính chúc q thầy ngày khỏe mạnh, đạt thành tích cao q trình làm việc trường Chúc Trường Đại học Công nghiêp Tp.HCM niềm tin, tảng vững cho hệ sinh viên bước đường học tập nghiên cứu Để đạt kết em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Công nghệ Điện nhiệt tình truyền đạt kiến thức chuyên ngành thực tế, giúp em có kiến thức tảng chuyên ngành ngành Điện công nghiêp xã hội Đặc biệt, Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Dương Thanh Long giúp em việc nghiên cứu đề tài “Phân tích ổn định hệ thống điện sử dụng phần mềm Etap” Những lời khuyên, phân tích đề tài hướng dẫn nhiệt tình em gặp khó khăn vấn đề tìm kiếm tài liệu giải khó khăn kiến thức Cảm ơn thầy động viên, nhắc nhở tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin kính chúc thầy ln mạnh khỏe thành cơng việc truyền đạt kiến thức đào tạo kỹ sư tương lai Do thời gian thực hiện, nghiên cứu hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót cách hiểu, lỗi trình bày Em mong nhận đóng góp ý kiến q thầy để khóa luận tốt nghiệp đạt kết tốt Em xin chân thành cảm ơn ! 92 ... ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP Nhiệm vụ ⎯ Tổng quan ổn định Hệ Thống Điện ⎯ Giới thiệu phần mềm ETAP ⎯ Tính toán ổn định mạng điện nút phần mềm ETAP ⎯ Tính tốn ổn định mạng điện 39 nút phần mềm ETAP. .. 1.2 Định Nghĩa Ổn Định Hệ Thống Điện Hình 1.2 Hệ thống điện truyền tải Những năm gần đây, ổn định hệ thống điện vấn đề mà kỹ sư điện quan tâm không ngừng nghiên cứu Hệ thống điện ổn định hệ thống. .. CHƯƠNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái Niệm Chung Về Ổn Định Hệ Thống Điện 1.1.1 Khái niệm chung Hệ Thống Điện Hình 1.1 Tổng quan Hệ Thống Điện Hệ thống điện (HTĐ) mạng lưới thành phần điện dùng để