Tần số là tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện năng. Độ dao động tần số cho phép trong khi vận hành hệ thống là ±0.2Hz. Do đó, đối với tần số chuẩn trong hệ thống IEEE là 60 Hz thì tần số hoạt động bình thường của hệ thống là 59.8 đến 60.2 Hz và giới hạn của tần số để sa thải tải là 59.7Hz, còn đối với tần số chuẩn của Việt Nam là 50Hz thì độ ổn định tần số sẽ dao động từ 49.8 đến 50.2 Hz và giới hạn của tần số để sa thải tải là 49.7 Hz.
Việc sản suất và tiêu thụ công suất tác dụng xảy ra đồng thời. Vì thế, trong chế độ làm việc bình thường thì tổng công suất phát bằng tổng công suất tiêu thụ và tổn thất công suất trên đường dây
PG = PL + ∆𝑃 (3.1) Khi có sự cân bằng công suất thì tần số sẽ ổn định. Ngược lại, khi lượng tải tiêu thụ thay đổi tăng nhanh, lượng công suất dự trữ không đáp ứng kịp thời thì sẽ gây mất ổn định về tần số. Để duy trì tần số, buộc phải thay đổi công suất tác dụng một cách tương ứng và kịp thời. Điều này nói lên vấn đề điều chỉnh tần số có liên quan chặt chẽ với việc điều chỉnh sự phân phối công suất tác dụng.
Khi thực hiện việc cắt giảm tải cần tính đến các trường hợp thực tế. Công suất thiếu hụt càng lớn thì lượng tải cắt ra cũng sẽ tương ứng để giữ các thông số của hệ thống trong phạm vi cho phép. Việc cắt giảm tải có thể được chia thành nhiều đợt hay cũng có thể cắt một lần.
Đối với trường hợp nghiên cứu được trình bày dưới đây là tần số làm việc ổn định của hệ thống là 60 Hz thì khi tần số giảm xuống đến giá trị 59.7 Hz thì giá trị
Ptổng giảm dẫn điều này dẫn đến giá trị df/dt tại các nút giảm, và giá trị điện áp sẽ giảm theo. Do đó việc cắt giảm tải là biện pháp tối ưu.
Việc cắt giảm tải được thực hiện dựa trên tổng công suất tải và độ lệch của tần số tại điểm xảy ra sự giao động của tần số.
Chương trình cắt giảm tải thực hiện theo các bước:
- Bước 1: Xác định các trường hợp hư hỏng: máy phát, nút, đường dây….. Nội dung trong bước này là thông qua giá trị thu được từ các thiết bị đo lường để đưa ra các trường hợp có thể xảy ra sự cố tại các máy phát, tại vị trí của từng nút hay sự cố có thể xảy ra tại từng nhánh.
- Bước 2: Ước tính tổng công suất chênh lệch giữa công suất máy phát và công suất tải dựa trên phương trình chuyển động của rotor.
Phương trình chuyển động rotor: Đối với 1 máy phát:
2𝐻𝑒𝑞
𝑓01 𝑥𝑑𝑓1
𝑑𝑡 = 𝑃𝑑𝑖𝑓𝑓 = 𝑃𝑚1 − 𝑃𝑒1 (3.2)
Trong đó: He là hằng số quán tính của máy phát; f0 là tần số định mức của máy phát là 60 Hz; Pdiff là công suất chênh lệch giữa công suất máy phát và công suất tải; Pm là công suất cơ của máy phát; Pe là công suất điện của máy phát.
Đối với trường hợp nhiều máy phát:
diffn mn en n o n P P P dt df x f H 2 (3.3) - Bước 3: Tính giá trị dV/dt
Sau khi độ lớn của nhiễu loạn được xác định bằng cách sử dụng các phương trình chuyển động của rotor tương đương ở trên, vị trí và số lượng của tải sẽ sa thải từ mỗi nút sẽ được quyết định. Để làm được điều này, số lượng tải sẽ được xếp hạng theo các giá trị độ lớn dV/dt tại thời điểm phát hiện suy giảm tần số. Với độ lớn dV/dt lớn nhất tính theo giá trị âm thì sẽ được liệt kê ở đầu danh sách và sau đó xếp theo thứ tự giảm dần.
- Bước 4: Tiến hành cắt giảm tải đồng thời lượng tải đã xác định để tần số phục hồi về gần hoặc bằng giá trị ban đầu.