b. Mô hình tải động
BIỆN PHÁP NGĂN CHẶN SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP BẰNG VIỆC DÙNG RƠLE XA THẢI PHỤ TẢI THEO ĐIỆN ÁP THẤP
DÙNG RƠLE XA THẢI PHỤ TẢI THEO ĐIỆN ÁP THẤP
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG:
Trong trường hợp sự cố là không quá nghiêm trọng, hoặc có đủ công suất phản kháng dự trữ, các biện pháp phòng ngừa có thể được áp dụng để tránh xẩy ra sụp đổ điện áp. Tuy nhiên, trong những trường hợp sự cố nặng nề và không có đủ công suất dự phòng thì các biện pháp phòng ngừa chỉ có thể trì hoãn thời gian xẩy ra sụp đổ điện áp trong vài phút. Trong những trường hợp này, phải áp dụng các biện pháp ngăn chặn. Các biện pháp ngăn chặn nhằm khôi phục giá trị điện áp tại các nút về giá trị ban đầu luôn gây những ảnh hưởng đến máy phát điện/hoặc phụ tải, vì thế những biện pháp này chỉ áp dụng khi xẩy ra những sự cố nghiêm trọng trong hệ thống. Nhiều biện pháp ngăn chặn sụp đổ điện áp đã được nêu ra trong chương 2, và một trong những phương pháp có hiệu quả đó là dung rơle xa thải phụ tải theo điện áp thấp (UVLS- undervoltage load shedding). Biện pháp này đã được chứng minh có hiệu quả cao để ngăn chặn sụp đổ điện áp. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về phương pháp này, tuy nhiên đây vẫn là phương pháp được quan tâm đến của nhiều nhà nghiên cứu.
Các mục tiêu chủ yếu của phương pháp này tập chung vào 3 vấn đề sau: 1) Tối thiểu hóa lượng tải bị cắt
2) Xác định vị trí ở đó tải sẽ bị cắt
3) Thời gian thực hiện xa thải phụ tải được mong muốn là càng nhanh càng tốt (có xem xét đến vấn đề dao động)
Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp nghiên cứu về mặt lý thuyết đều dẫn đến giải quyết vấn đề về bài toán tối ưu. Hơn nữa, để có được một bài toán tối ưu hoá áp dụng cho mọi trường hợp thì cần phải có các mô hình của các thiết bị trong hệ
Luận văn Thạc sĩ Chƣơng 4 105
thống điện như: Máy phát điện, phụ tải, các động cơ điện, OEL, ULTC, FACTS, HVDC, và hệ thống bảo vệ. Trong các HTĐ thực tế thường khá phức tạp nên việc ngăn chặn sụp đổ điện áp là một nhiệm vụ rất khó khăn. Bên cạnh đó một số thiết bị/biện pháp không áp dụng được trong thực tế bởi vì quá trình sụp đổ điện áp diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn. Trái lại, một số phương pháp và những kinh nghiệm thực tế trong việc thiết kế rơle xa thải phụ tải theo điện áp thấp đã được chứng minh với khả năng làm việc rất hiệu quả và có độ tin cậy cao để ngăn chặn sụp đổ điện áp được nêu ra trong các tài liệu: [26], [37], [45]. Ví dụ như , C. W. Taylor trong tài liệu [26] đã đề xuất việc sử dụng UVLS cho HTĐ Puget Sound (Vùng Pacific Northwest) đã dùng qui tắc sau:
5% lượng phụ tải được cắt ra khi điện áp giảm 10% so với điện áp bình thường trong thời gian 3.5 (s).
5% lượng phụ tải được cắt ra khi điện áp giảm 8% so với điện áp bình thường trong thời gian 5 (s).
5% lượng phụ tải được cắt ra khi điện áp giảm 8% so với điện áp bình thường trong thời gian 8 (s).
Tác giả trong tài liệu [37] đã thảo luận về hệ thống UVLS dùng trong HTĐ Hydro-Québec dựa trên các qui luật sau:
Cắt 400 MW (R1) phụ tải nếu điện áp giảm xuống 0,94(pu) với khoảng trễ là 11s.
Cắt 400 MW (R1) phụ tải nếu điện áp giảm xuống 0,92(pu) với khoảng trễ là 9s.
Cắt 700 MW (R1) phụ tải nếu điện áp giảm xuống 0,90(pu) với khoảng trễ 6s. Ngoài ra còn có các tiêu chuẩn khác đã được thảo luận trong tài liệu [46].
Tốc độ thay đổi của mô đun điện áp (TEPCO- Nhật Bản)
Đặc tính thời gian ngược theo điện áp thấp (South Africa – Nam Phi)
Giám sát dòng điện trong điều kiện điện áp giảm thấp (Để ngăn chặn quá trình vận hành ở điện áp thấp khi có ngắn mạch) (TVA)
Luận văn Thạc sĩ Chƣơng 4 106
Biện pháp đo lường trên diện rộng điện áp và công suất phản kháng dự trữ (BC Hydro, and Entergy)
Giám sát trên diện rộng điện áp và câu hình hệ thống điện (Saudi Arabia).
Đo lường trên diện rộng nhiều tiêu chí của trạng thái hệ thống, nguồn công suất tác dụng và phản kháng, hệ thống đường dây liên lạc cùng với rơ le tần số thấp (Florida, FALS)
Trên quan điểm điều khiển và giám sát: Hiện nay có hai cơ cấu UVLS đang được áp dụng trên thế giới: đó là cơ cấu phân tán (phi tập trung) (áp dụng ở công ty Puget Sound) và cơ cấu tập trung (dùng ở Hydro Quebec, New Mexico utilities [47], [48]).
Trong cơ cấu phân tán thường có một rơle gắn liền với phụ tải mà có thể bị xa thải. Khi điện áp đặt vào rơle giảm xuống đến ngưỡng mà có thể dẫn đến nguy cơ sụp đổ, hoặc vào vùng nguy hiểm, thì rơle đó sẽ tác động để cắt lượng tải đặt trước. Triết lý này khá giống với cơ chế hoạt động của rơle xa thải phụ tải theo tần số thấp. Trong tương lai gần, người ta quan tâm nhiều đến vấn đề quản lý phụ tải, chúng ta không những điều khiển, giám sát phụ tải mà còn quan tâm đến phụ tải thông minh. Các khách hàng (phụ tải) sẽ linh hoạt và thông minh trong việc chống lại các sự cố nguy hiểm như sụp đổ điện áp. Do đó, cơ cấu này được ưa chuộng hơn trong tương lai với các ưu điểm sau:
Độ tin cậy cung cấp điện của cơ cấu này tăng tỉ lệ thuận với số lượng rơle được lắp đặt. Sự hư hỏng của một vài rơle sẽ không ảnh hưởng đến sự làm việc của các rơle khác trong hệ thống rơle xa thải phụ tải. Trong khi đó trong cơ cấu tập trung thì độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào một số thậm chí một rơle. Việc hư hỏng các rơle này sẽ dẫn đến hư hỏng hệ thống xa thải phụ tải, hoặc cắt quá nhiều lượng tải.
Trong cơ cấu xa thải phụ tải phân tán, lượng tải bị cắt thường được xác định trong vùng mà khả năng xảy ra mất ổn định điện áp là lớn nhất. Đối với cơ cấu tập trung, quyết định xa thải phụ tải được xác định từ trung tâm điều
Luận văn Thạc sĩ Chƣơng 4 107
khiển, từ một số ít rơle do đó, lượng tải có thể bị cắt ở vùng mà chưa có nguy cơ sụp đổ.
Trong cơ cấu phân tán, thường không yêu cầu nhiều hệ thống thông tin liên lạc từ trung tâm điều khiển. Các rơle và máy cắt tại các nút phụ tải có thể hoạt động độc lập nếu có hư hỏng trong hệ thống thông tin liên lạc từ trung tâm điều khiển. Ngược lại, cơ cấu tập trung phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thông tin liên lạc không những cho việc ra quyết định xa thải, mà còn để thực hiện các quyết định đó. Điều này làm cho cơ cấu tập trung trở lên đắt đỏ hơn cơ cấu phân tán. Tuy nhiên, thì hệ thống thông tin liên lạc này lại rất hữu ích trong trường hợp yêu cầu cho việc khôi phục lại phụ tải từ trung tâm điều khiển.
Độ tin cậy của hệ thống điện tập chung có thể tăng lên bằng cách sử dụng các
chỉ số khác bất kỳ từ một phần của hệ thống điện để tăng cường khả năng dự
đoán sự mất ổn định điện áp của hệ thống điện.
Trong chương này, một quy tắc đối với UVLS có thể được sự dụng để tránh sụp đổ điện áp được đề xuất phù hợp với giả định phụ tải thông minh trực tiếp điều khiển được. Phương pháp này dựa trên các lợi thế của cả hai quy tắc thảo luận ở trên. Những “Hệ thống điện Bắc Âu” được coi là trường hợp thử nghiệm và phần mềm PSS/E được sử dụng để mô phỏng động dài hạn.
Cơ cấu xa thải phụ tải tập trung sẽ lấy tín hiệu tại một hoặc nhiều thanh cái chính trong khu vực, và phát tín hiệu xa thải phụ tải đến các điểm khác nhau trong khu vực giám sát. Vì việc mất ổn định điện áp có thể được cảm nhận do việc quan sát sự giảm điện áp trong cả khu vực, cơ sở đo lường của cơ cấu tập trung là khái niệm nếu điện áp thấp tại một số điểm quan trọng, nó có thể sẽ còn thấp hơn nữa trong cả khu vực. Cơ cấu này sử dụng hệ thống thông tin liên lạc và sử dụng các thông số khác để tiến hành xa thải phụ tải. Cơ cấu tập chung cũng có một số ưu điểm sau:
Trong cơ cấu tập trung, vị trí của các rơle kém áp không bắt buộc phải gần phụ tải. Tín hiệu điện áp được lấy từ những thanh cái quan trọng trong hệ
Luận văn Thạc sĩ Chƣơng 4 108
thống điện. Thông thường các thanh cái mà điện áp sẽ được giám sát một cách chặt chẽ trong điều kiện làm việc bình thường.
Bằng cách sử dụng các phương tiện thông tin liên lạc và lấy tín hiệu điện áp tại những điểm quan trọng trong hệ thống, từ đó đưa ra quyết định xa thải phụ tải. Điều này sẽ giúp tránh thực hiện việc xa thải phụ tải tại những khu vực có sự dao động lớn về điện áp. Khi so sánh với sự giảm áp ở các nút khác ít quan trọng hơn trong HTĐ, thì chỉ cần có sự giảm điện áp một chút ở những nút quan trọng này cũng có thể được xem là sự mất ổn định điện áp.
Độ tin cậy của phương pháp này có thể tăng lên nhờ việc sử dụng hệ thống thông tin sẽ lấy tín hiệu không chỉ là điện áp mà còn có thể lấy các thông số khác, từ đó có thêm cách tiếp cận với vấn đề về mất ổn định điện áp. Điều này giúp cho việc đưa ra quyết định xa thải phụ tải chính xác hơn.
Thời gian trễ ngắn liên quan đến sự suy giảm một chút điện áp thường được phối hợp với các thiết bị loại trừ sự cố tại các nút quan trọng. Do đó, có thể dễ dàng hơn để nhận được các thông số cài đặt của các rơle ở các nút quan trọng. Trong phần này, quy tắc dùng UVLS có thể tránh được sụp đổ điện áp, đồng thời giả sử rằng ta có các phụ tải thông minh. Phương pháp này dựa trên những ưu điểm của hai nguyên tắc đã thảo luận ở trên. Hệ thống điện Bắc Âu được dung để thực hiện các mô phỏng động lâu dài trên phần mềm PSS/E.
