4. VẤN ĐỀ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HTĐ 21
3.3. ÁP DỤNG THUẬT TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH ỔN
PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN
Dựa vào thuật toán ta viết chương trình đánh giá phân tích hệ thống điện. Ởđây ta áp dụng với hệ thống nhỏ bao gồm: - 4 tổ máy - 5 nút - 1 máy biến áp - 3 lộ dây Thông số của các phần tử trong hệ thống điện như hình vẽ g g g g 100 200 201 150 151 0.02+j 0.2 0.01+j 0.1 0.01+j 0.1 3x 5mv a 1x 10mv a h y d r o u n it st r ea m u n it 5+j 1.56 15+j 7.9 mba 1.05 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Hình 3.11. Mô hình hệ thống điện nhỏ
Để khẳng định tính chính xác của phương pháp SIME khi đánh giá khả năng ổn định của hệ thống điện ta dùng 2 phương pháp để phân tích: Phương pháp kinh điển (góc Lệch tương đối giữa các máy phát không vượt quá 3600 thì hệ thống ổn định [2]) và
3.3.1. Sự cố ngừng hoạt động đường dây 100-200.
3.3.1.1. thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s a. phương pháp kinh điển
Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định được góc lệch tương đối lớn nhất giữa các máy phát trong thời gian quan sát:
23 H2 H3 0 0 0 0 max H2 S H3 S 0 (2.5) (2.5) (2.5) (2.5) 1553 1533 20 360 ∆ ∆ δ = δ − δ = ⎧ ⎨ δ = δ − δ = δ − δ = − = < ⎩
Như vậy góc lệch tương đối giữa các máy phát lớn nhất δ∆max =200 <3600 nên hệ
thống ổn định trong trường hợp thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s.
b. phương pháp SIME
Dễ thấy khi phân tích hệ thống điện bằng phương pháp SIME cũng cho kết luận hệ
thống ổn đinh (tín hiệu FSS). Khả năng ổn định của hệ thống được thể hiện rõ qua các
đặc điểm sau:
- Quá trình biến thiên của góc lệch của roto của máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần và có giá trị ổn định tại thời điểm t=11s khi đó 0
OMIB 5.7
δ = .
- Quỹ đạo pha của Omega của OMIB có xu hướng quay về gốc toạ độ khi thời gian quan tiến đến vô cùng.
- Từ đồ thị OMIB Power-Delta và đồ thị OMIB Omega–Delta thì với giá trị 0
r 94.201
δ = thì ta xác định được hệ kết quả sau: aOMIB r
rOMIB r P ( ) 6.09 0 ( ) 0 δ = − < ⎧ ⎨ω δ = ⎩ thoả
mãn điều kiện ổn định theo phương pháp SIME.
→Như vậy cả 2 phương pháp đánh giá đều cho kết quả hệ thống ổn định với thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s.
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: Nghiên cứu xây dựng thuật toán tính toán ổn định quá độ của hệ thống điện Tác giả luận văn: Nguyễn Văn Chiến Khóa: 2008-2010 Người hướng dẫn: TSKH. Trần Kỳ Phúc
Nội dung tóm tắt: a) Lý do chọn đề tài:
- Xuất phát từ hiện trạng và những vấn đề cần được quan tâm của hệ thống điện Việt Nam trong những năm qua, từ ý nghĩa hết sức quan trọng của vấn đề
nghiên cứu ổn định động và nâng cao ổn định trong quá trình phát triển hệ
thống điện hiện đại.
b) Mục đích nghiên cứu của luận văn:
- Dựa trên lý thuyết hiện đại về tính toán phân tích ổn định động của HTĐ phức tạp, nghiên cứu đặc điểm cụ thể của HTĐ Việt Nam đưa ra phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện có tính ưu việt về thời gian nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác. c) Tóm tắt các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả - Mởđầu: +Khái khoát hệ thống điện hiện đại. +Sự phát triển của hệ thống điện Việt Nam. +Lý do chọn đề tài và phương pháp nghiên cứu.
- Chương 1: tổng quan vềổn định động, các phương pháp tính toán ổn định động hệ thống điện.
+ Khái niệm ổn định động trong hệ thống điện. + Các thành phần cơ bản của bài toán ổn định động. + Các phương pháp phân tích tính toán ổn định. + Vấn đề nâng cao ổn định hệ thống điện.
- Chương 2: xây dựng cấu hình chung hệ thống đánh giá ổn định động hệ thống
+ Tổng quan về hệ thống DSA.
+ Xây dựng cấu hình DSA trong hệ thống điện Việt Nam ( nhiệm vụ và cơ chế
hoạt động).
- Chương 3: Phương pháp đẳng trị một máy phát trong hệ thống điện
+ Giới thiệu về phương pháp một máy phát đẳng trị -SIME đểđánh giá ổn định
động của hệ thống điện ( khái niệm, các thông số sử dụng trong phương pháp). + Thuật toán đánh giá ổn định hệ thống điện theo phương pháp SIME.
+ Áp dụng phần mềm xây dựng từ thuật toán đánh giá ổn định của hệ thống
điện nhỏ.
+ Đóng góp mới của tác giả: xây dựng thuật toán đánh giá ổn định theo phương pháp đẳng trị một máy phát.
- Chương 4: Áp dụng phần mềm xây dựng từ thuật toán đểđánh giá ổn định của hệ thống điện 2015.
+ Sự cố ngắn mạch trên đường dây 500kV Hoà Bình –Sơn La +Sự cố ngắn mạch trên thanh cái 500kV của thuỷđiện Sơn La d) Phương pháp nghiên cứu:
+ Ứng dụng các phương tiện phần mềm kết hợp máy tính hiệu năng cao để xét bài toán động hệ thống điện theo mô hình chi tiết, bước đầu đánh giá phân tích một số đặc trưng động của hệ thống điện Việt Nam. Dự kiến sử dụng kết hợp chương trình tính toán phân tích hệ thống PSS/E-29.
+ Dựa trên các tài liệu tham khảo trong nước và nước ngoài về tính toán, phân tích ổn định động của hệ thống điện, từng bước xây dựng thuật toán của phương pháp đẳng trị một máy phát.
e) Kết luận
+ Luận văn đã xây dựng được một phần thuật toán chi tiết để phát triển các modul phần mềm tính toán, và thử nghiệm phần mềm tính toán với một số mô hình lưới điện).
3.3.1.2. thời gian giải trừ sự cố là CT=0.7s
a. phương pháp kinh điển
Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định được góc lệch tương đối lớn nhất giữa các máy phát trong thời gian quan sát:
23 H2 H3 0 0 0 0 max H2 S H3 S 0 (15) (15) (15) (15) 3900 800 3100 360 ∆ ∆ δ = δ − δ = ⎧ ⎨ δ = δ − δ = δ − δ = − = > ⎩
Như vậy góc lệch tương đối giữa các máy phát lớn nhất δ∆max =31000 >3600 nên hệ
thống không ổn định trong trường hợp thời gian giải trừ sự cố là CT=0.7s.
b. phương pháp SIME
Dễ thấy khi phân tích hệ thống điện bằng phương pháp SIME cũng cho kết luận hệ
thống không ổn đinh (tín hiệu FSU). khả năng mất ổn định của hệ thống được thể hiện rõ qua các đặc điểm sau:
- Quá trình biến thiên của góc lệch của roto của máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần và giá trị rất lớn trong khoảng thời gian quan sát 0
OMIB 3600
δ > . - Quỹđạo pha của Omega của OMIB có không xu hướng quay về gốc toạđộ khi
thời gian quan tiến đến vô cùng.
- Từ đồ thị OMIB Power-Delta và đồ thị OMIB Omega–Delta thì với giá trị 0
u 178.9
δ = thì ta xác định được hệ kết quả sau: aOMIB u
uOMIB u P ( ) 0.09 0 ( ) 581 0 δ = − ≈ ⎧ ⎨ω δ = > ⎩ thoả
mãn điều kiện mất ổn ổn định theo phương pháp SIME.
→Như vậy cả 2 phương pháp đánh giá đều cho kết quả hệ thống không ổn định với thời gian giải trừ sự cố là CT=0.7s
3.3.2. Sự cố ngắn mạch tại bus 100 đồng thời một máy phát ngừng hoạt động. 3.3.2.1 thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s
a. phương pháp kinh điển
Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định được góc lệch tương đối lớn nhất giữa các máy phát trong thời gian quan sát:
23 H2 H3 0 0 0 0 max H2 S H3 S 0 (15) (15) (15) (15) 18400 4200 14200 360 ∆ ∆ δ = δ − δ = ⎧ ⎨ δ = δ − δ = δ − δ = − = > ⎩
Như vậy góc lệch tương đối giữa các máy phát lớn nhất δ∆max =142000 >3600 nên hệ
thống không ổn định trong trường hợp thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s.
b. phương pháp SIME
Dễ thấy khi phân tích hệ thống điện bằng phương pháp SIME cũng cho kết luận hệ
thống không ổn đinh (tín hiệu FSU). khả năng mất ổn định của hệ thống được thể hiện rõ qua các đặc điểm sau:
- Quá trình biến thiên của góc lệch của roto của máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần và giá trị rất lớn trong khoảng thời gian quan sát 0
OMIB 14000 δ > . - Quỹđạo pha của Omega của OMIB có không xu hướng quay về gốc toạđộ khi
thời gian quan tiến đến vô cùng.
- Từ đồ thị OMIB Power-Delta và đồ thị OMIB Omega–Delta thì với giá trị 0
u 142.54
δ = thì ta xác định được hệ kết quả sau: aOMIB u
uOMIB u P ( ) 0 ( ) 446.5 0 δ = ⎧ ⎨ω δ = > ⎩ thoả
mãn điều kiện mất ổn ổn định theo phương pháp SIME.
→Như vậy cả 2 phương pháp đánh giá đều cho kết quả hệ thống không ổn định với thời gian giải trừ sự cố là CT=0.5s.
3.3.2.2. thời gian giải trừ sự cố là CT=0.3s
Theo đồ thị Generator Delta-Time ta xác định được góc lệch tương đối lớn nhất giữa các máy phát trong thời gian quan sát:
23 H2 H3 0 0 0 0 max H2 S H3 S 0 (0.77) (0.77) (0.77) (0.77) 335 265 70 360 ∆ ∆ δ = δ − δ = ⎧ ⎨ δ = δ − δ = δ − δ = − = < ⎩
Như vậy góc lệch tương đối giữa các máy phát lớn nhất δ∆max =700 <3600 nên hệ
thống ổn định trong trường hợp thời gian giải trừ sự cố là CT=0.3s.
b. phương pháp SIME
Dễ thấy khi phân tích hệ thống điện bằng phương pháp SIME cũng cho kết luận hệ
thống ổn đinh (tín hiệu FSS). khả năng ổn định của hệ thống được thể hiện rõ qua các
đặc điểm sau:
- Quá trình biến thiên của góc lệch của roto của máy phát đẳng trị OMIB có xu hướng tắt dần và có giá trị ổn định tại thời điểm t=7.1s khi đó 0
OMIB 1.4
δ = .
- Quỹ đạo pha của Omega của OMIB có xu hướng quay về gốc toạ độ khi thời gian quan tiến đến vô cùng.
- Từ đồ thị OMIB Power-Delta và đồ thị OMIB Omega–Delta thì với giá trị 0
r 94.201
δ = thì ta xác định được hệ kết quả sau: aOMIB r
rOMIB r P ( ) 4.93 0 ( ) 0 δ = − < ⎧ ⎨ω δ = ⎩ thoả
mãn điều kiện ổn định theo phương pháp SIME.
→Như vậy cả 2 phương pháp đánh giá đều cho kết quả hệ thống ổn định với thời gian giải trừ sự cố là CT=0.3s
Qua 2 ví dụ trên ta thấy rằng trong cả 2 trường hợp sự cố dùng phương pháp kinh điển và dùng phương pháp SIME đểđánh giá khả năng ổn định của hệ thống điện có kết quả
tương đương nhau.
Ngoài ra ta ta dễ nhận thấy đánh giá ổn định theo phương pháp SIME cho kết quả
nhanh hơn vì ta chỉ cần khảo sát đặc tính của một máy phát đẳng trị tại thời điểm tr hoặc tu. Trong kho đó nếu đánh giá theo phương pháp kinh điển thì phải xác định góc lệch tương đối của từng máy phát so với máy phát khác trong cùng một thời điểm trong khoảng thời gian quan sát đểđánh giá.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Từ kết quả nhận được ta thấy rằng:
- Phương pháp SIME cho kết quả nhanh –chính xác- các kết quả hiển thị rõ ràng thuận lợi cho việc theo dõi trong quá trình phân tích đánh giá hệ thống điện. - SIME còn cho ta biết được độ dự trữ ổn định của hệ thống khi có sự cố bất kì
xảy ra từđó biết được khả năng lấy lại trạng thái căn bằng sau sự cố, để có biện pháp thích hợp năng cao ổn định của hệ thống tránh được những hậu quả nặng nề do sự cố gây ra.
- Ngoài ra với hệ thống DSA sử dụng phương pháp phân tích đánh giá SIME thì khả năng giám sát-quản lý sẽ hiệu quả hơn, nâng cao được độ tin cậy của hệ
thống điện.
- Qua ví dụ đánh giá ổn định của hệ thống điện nhỏ ta thấy SIME cho kết quả
CHƯƠNG 4
ÁP DỤNG PHẦN MỀM XÂY DỰNG TỪ THUẬT TOÁN PHƯƠNG PHÁP SIME ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN
VIỆT NAM NĂM 2015.
Trong chương 3 ta thấy đánh giá ổn định hệ thống điện nhỏ theo phương pháp SIME cho ta kết quả tương đương với các phương pháp kinh điển khác nhưng về mặt thời gian thì nhanh hơn rất nhiều. Trong chương 3 ta cũng thấy kết quả của phần mềm xây dựng từ thuật toán của phương pháp SIME cho ta 4 đồ thị. Mỗi đồ thị cho ta thấy một số thông tin cụ thể như sau:
a. Generator Delta –Time: cho thấy quá trình biến thiên của các góc lệch của roto của các máy phát trong hệ thống theo thời gian, xác định được thời điểm các máy phát bắt đầu tách ra 2 nhóm máy phát, số lượng máy phát bị ảnh hưởng nhiều khi có sự cố, xác định được góc lệch tương đối giữa các máy phát trong hệ thống.
b. OMIB Delta-Time: cho thấy quá trình biến thiên góc lệch roto của OMIB theo thời gian, xác định được giá trị cực đại của góc lệch của roto của OMIB hoặc góc lệch tăng vô hạn khi thời gian quan sát sự cố tiến ra vô cùng.
c. OMIB POWER –Delta: cho thấy quá trình biến thiên của công suất cơ, công suất điện và độ chệnh lệch công suất cơđiện của OMIB.
d. OMIB Omega-Delta: cho thấy quỹđạo pha của Omega của OMIB khi góc lệch của roto cua OMIB tăng đến vô cùng thì quỹ đạo đó có xu hướng quay về gốc toạ độ hay không (hệ thống cố ổn định hay không). Trong chương 4 để thể hiện tính chính xác và tính ưu việt về mặt thời gian của phương pháp SIME ta sẽ phân tích ổn định ổn định của hệ thống điện Việt Nam năm 2015 khi có sự cố như sau: