Tại điểm b do có công suất cơ lớn hơn công suất điện nên rotor bắt dầu quá trình tăng tốc. Tại điểm e có diện tích tăng tốc bằng với diện tích hãm tốc (A2 = A1) và
27
ω = ω0. Tuy nhiên do công suất điện lớn hơn công suất cơ nên tiếp tục giảm tốc, 𝛅
giảm và trở về vị trí 𝛅1 (tƣơng ứng với điểm c).
Nếu điểm e trùng với điểm f, ta có trừng hợp giới hạn ổn định với góc tại f là:
2.5.1.4. Ảnh hƣởng của tự đóng lại:
Xét 2 đƣờng dây vận hành song song bị sự cố ngắn mạch 1 pha trên 1 đƣờng dây. Trong khi có ngắn mạch, công suất điện là PII
và sau khi có ngắn mạch là PIII. Giả sử do cắt trễ nên Sabcc’ > Sdec’. Nhƣ vậy hệ sẽ mất ổn định. Nếu có trang bị tự đóng lại thì ở thời điểm f sẽ phục hồi lại PI
(tại điểm k trên đƣờng PI).
Kết quả là diện tích hãm tốc max tăng lên và Sc’dfkg > Sabcc’. Khi đó hệ sẽ ổn định.
2.5.2. Phƣơng pháp tích phân số: 2.5.2.1. Phƣơng pháp euler: 2.5.2.1. Phƣơng pháp euler:
Cho phƣơng trình vi phân:
Tại x = x0; t = t0, lấy tiếp tuyến của đƣờng cong x(t) cho ra:
| | Trị của x tại t1 = t0 + Δt là:
Thay đổi Δt và xác định x2 ứng với t2 = t1 + Δt:
Cần lƣu ý tới hiệu ứng lan truyền sai số. Một sai số nhỏ ở những bƣớc đầu có thể trở nên đáng kể ở những bƣớc sau.
2.5.2.2. Phƣơng pháp Runge – Kutta (R - K): 2.5.2.2.1. R – K bậc 2:
28 2.5.2.2.2. R – K bậc 4: Với: ( ) Nhƣ vậy: K1 – độ dốc (slope) ở bƣớc đầu K2 – xấp xỉ bậc 1 của độ dốc ở giữa bƣớc K3 – xấp xỉ bậc 2 của độ dốc ở giữa bƣớc K4 – độ dốc ở cuối bƣớc
2.5.3. Phƣơng pháp phân tích ổn định trực tiếp theo đƣờng cong theo đƣờng cong quá trình quá độ của Lyapunov: đƣờng cong quá trình quá độ của Lyapunov:
Khái niệm ổn định theo Lyapunov dựa trên việc khảo sát đặt tính quỹ đạo chuyển động của hệ thống trong quá trình quá độ. Vì thế, một trong những khả năng đánh giá ổn định là tính toán và xây dựng các đƣờng cong dao động thông số hệ thống. Với hệ phƣơng trình vi phân mô phỏng quá trình quá độ, tƣơng ứng với những kích động đã giả thiết, có thể tìm đƣợc lời giải cụ thể bằng phƣơng pháp khác nhau, trong đó có phƣơng pháp tích phân số. Lời giải thực chất là các đƣờng cong biến thiên thông số trạng thái hệ thống theo thời gian. Đối với hệ thống điện, nói chung cấn sử dụng phƣơng pháp tích phân số bởi hệ phƣơng trình vi phân thƣờng phi tuyến và phức tạp.
Ta sẽ có đƣờng cong dao động góc lệch của các máy phát trong một hệ thống điện phức tạp (nhận đƣợc theo phƣơng pháp tích phân số). Dựa vào dạng các đƣờng cong này có thể phán đoán đƣợc hệ thống điện có ổn định hay không sau khi xảy ra kích động (tại thời điểm t = 1). Với các máy phát, nếu trong quá trình quá độ, góc lệch giữa hai máy phát bất kì chƣa vƣợt quá 3600 thì vẫn đƣợc coi là chƣa mất sự đồng bộ,
29
ngƣợc lại hệ thống đã bị mất ổn định. Điều này dễ dàng kiểm tra đƣợc theo số liệu về các đƣờng cong, từ đó kết luận về tính ổn định.
Ngƣời ta cũng đƣa ra những tiêu chuẩn khác nhau để khẳng định về tính ổn định của hệ thống dựa trên cơ sở đƣờng cong. Một trong những tiêu chuẩn nhƣ vậy, dựa trên cơ sở so sánh động năng tích lũy trong các rotor máy phát với công cản tối đa của momen điện từ có thể tồn tại tiếp theo, còn gọi là phƣơng pháp diện tích. Chính trong mục 2.3.1 đã áp dụng phƣơng pháp này để phân tích quá trình quá độ và đƣa ra khái niêm về ổn định động hệ thống điện.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp phân tích trực tiếp ổn định theo đƣờng cong là khối lƣợng tính toán lớn. Ƣu điểm nổi bật của phƣơng pháp này là có tính vạn năng đối với mọi mô hình hệ thống (nếu áp dụng phƣơng pháp tích phân số). Chính vì thế, cho đến nay để phân tích ổn định động hệ thống điện phƣơng pháp tích phân số hệ phƣơng trình vi phân quá trình quá độ (để xây dựng đƣờng cong) vẫn là phƣơng pháp chủ yếu, đƣợc áp dụng phổ biến trong thực tế.
30
CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSS/E
3.1. Phần mềm PSS/e:
3.1.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/E:
PSS/E là một chƣơng trình tính toán chuyên dụng đƣợc viết bằng ngôn ngữ FORTRAN. Để chạy đƣợc chƣơng trình này trên máy tính của bạn phải có dung lƣợng đĩa 255 MB và 8 đến 16 MB RAM rảnh, đồng thời trên máy phải lắp đặt khóa phần cứng (cắm vào cổng in). PSS/E làm việc trong môi trƣờng Window nên có các giao diện thuận tiện cho ngƣời sử dụng.
Chƣơng trình PSS/E dựa trên các lý thuyết về năng lƣợng để xây dựng các mô hình cho các thiết bị trong hệ thống điện. Việc mô hình hóa các thiết bị và thực hiện tính toán phụ thuộc rất nhiều vào giới hạn của các thiết bị tính toán. Trƣớc kia, do các máy tính có khả năng còn hạn chế nên việc tính toán trở nên khó khăn, chỉ thực hiện đối với các hệ thống nhỏ và độ tin cậy tính toán không cao. Ngày nay, với các kỹ thuật hiện đại, máy tính có các tiện nghi nhƣ bộ nhớ ảo, bộ nhớ phân trang và tốc độ tính toán rất nhanh nên việc tính toán mô phỏng trở nên dể dàng và hiệu quả hơn.
Các chức năng phân tích hệ thông điện mà phần mềm có thể thực hiện:
Tính toán phân bố công suất
Tối ƣu hóa trào lƣu công suất
Tính toán, mô phỏng ổn định điện áp ở chế độ xác lập
Phân tích sự cố ngắn mạch (cân bằng và không cân bằng)
Mô phỏng quá trình quá độ
Phân tích giới hạn tuyển tải
Cụ thể có thể tìm thấy các thông tin hƣớng dẫn trong tài liệu hƣớng dẫn của PSS/E với các nội dung sau đây:
Hƣớng dẫn cài đặt và các tiện ích của chƣơng trình PSS/E - Trình tự cài đặt chƣơng trình cho máy tính cá nhân (PC) - Hƣớng dẫn vẽ hình và in ấn
31
- Giới thiệu tổng quan và hƣớng dẫn sử dụng các lệnh trong chƣơng trình
- Đƣa ra các thảo luận về cấu trúc của phần mềm và mô tả trình tự hoạt động từng module tính toán
Hƣớng dẫn về các ứng dụng cho chƣơng trình PSS/E (gồm 2 tập) - Mô tả cấu trúc của chƣơng trình trong mô phỏng hệ thống điện
- Mô tả phƣơng pháp mô phỏng HTĐ cho chƣơng trình PSS/E và giải thích ý nghĩa của các kết quả thu đƣợc
Hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình vẽ đồ thị của PSS/E (PSSPLT)
- Hƣớng dẫn cách vẽ các đồ thị kết quả đầu ra khi tính toán quá trình quá độ điện cơ
- Tài liệu chỉ đƣợc sử dụng khi tính toán quá trình quá độ
Hƣớng dẫn sử dụng IPLAN
- Hƣớng dẫn cách lập trình bằng ngôn ngữ lập trình IPLAN và cách biên dịch chƣơng trình
Hƣớng dẫn tính toán tối ƣu hóa trào lƣu công suất - Giới thiệu tổng quan về thuật toán
- Hƣớng dẫn các sử dụng các lệnh trong tính toán tối ƣu hóa trao lƣu công suất
Các ứng dụng khác
- Bao gồm một hệ thống các ứng dụng khác, nhƣ tính toán đặc tính của động cơ điện, đặc tính V-P của máy phát điện, các chức năng biến đổi định dạng file
32