Sự suy giảm điện áp trên một ví dụ đơn giản

Để chuyển đổi kết quả trên thành tổng, ta có thể lấy logarit của thơng số suy giảm αij.

Dv(i,j) =  Log(αij)

Tuy nhiên, để thu được kết quả Dv(i,j) = Dv(j,i), ta có thể dùng biểu thức dưới đây như là cơng thức dùng để tính khoảng cách điện áp.

Dv(i,j) = Dv(j,i) =  Log(αij*αji ) (3.2) Khi dùng ma trận [XBus] để tính khoảng cách điện áp, cơng thức trên có thể được viết lại thành dạng:

( , ) = ( ) + − 2. (3.3)

3.2.2 Khoảng cách điện pha

Trong tính tốn phân bố cơng suất, ta thường tách rời mối liên hệ vật lý giữa cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng. Có sự khác nhau về độ thay đổi của các đại lượng vất lý này. Do đó, ở phần trên chúng ta xem xét khoảng cách điện áp là mối liên quan giữa công suất phản kháng và điện áp; ở phần này ta sẽ tìm hiểu khoảng cách pha thể hiện mối liên hệ giữa cơng suất tác dụng và góc pha.

Xem xét thông số của các ma trận [Xbus], [Zbus] và [δθ/δP] dùng để xác định tính liên quan các nút về pha. Gọi Dp(i,j) là khoảng cách điện pha giữa hai nút i và nút j. Cơng thức tính Dp(i,j) được đề nghị như sau:

Ổn định tần số hệ thống điện trong điều kiện sự cố

GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Trang 30

HVTH: Nguyễn Hồng Nhật

Cơng thức trên định nghĩa khoảng cách pha là khoảng cách vật lý của điện kháng. Khi xem xét thành phần tổng trở lưới, ta dùng các phần tử của ma trận [Zbus], định nghĩa khoảng cách điện pha có thể được viết lại dưới dạng:

Dp(i,j) = Zii + Zjj  2.Zij (3.5)

Nếu xét thêm sự tham gia của cơng suất tác dụng và góc lệch pha trên lưới. Một định nghĩa tốt hơn được đưa ra dùng các phần tử của ma trận [δθ/δP]. Ma trận [δθ/δP] là ma trận nghịch đảo của ma trận [δP/δθ] được viết tắc là [J1], một thành phần của ma trận Jacobian trong phương pháp Newton-Raphson khi tính phân bố cơng suất [21]. Trong trường hợp này, ta dùng định nghĩa khoảng cách điện pha:

Dp(i,j) =(δθi/δPi)+ (δθj/δPj)- (δθj/δPi)- (δθi/δPj) (3.6) 3.3 Chọn tải sa thải theo khoảng cách điện pha

Từ ý tưởng khoảng cách điện giữa các nút trên lưới, ý tưởng về chọn tải sa thải theo khoảng cách điện được đưa ra.

Theo như tài liệu [3], khi xuất hiện nhiễu loạn tại một vùng trên lưới điện, việc điều chỉnh lưới điện lưới điện tại vùng nhiễu loạn sẽ đạt được hiệu quả tốt nhất. Bằng việc làm tối thiểu sai số điều khiển vùng (ACE) nhiễu loạn tại vùng xuất hiện nhiễu loạn sẽ ít ảnh hưởng tới các vùng khác trên hệ thống nhất. Trong sa thải phụ tải cũng vậy, khoanh vùng sự cố nghiêm trọng và sa thải tải xung quanh vùng sự cố sẽ làm cho ảnh hưởng của sự cố tới hệ thống nhỏ hơn, phương án sa thải tải hiệu quả hơn.

Trong lưới điện hiện nay, khi mà các thông số hệ thống được chia sẻ với nhau trên hệ thống SCADA [22], thông tin về phần tử bị sự cố trên hệ thống có thể dễ dàng được chia sẻ với các phần tử khác qua hệ thống thơng tin tin liên lạc [23]. Việc tìm ra các thiết bị gần vị trí sự cố để điều chỉnh là cần thiết. Bằng cách tính và phân vùng khoảng cách điện giữa các nút trong mạng điện, việc tìm ra vị trí tải để cắt trong phương án sa thải tải sẽ mang lại hiệu quả cao.

Trong giới hạn khi chỉ xét tới ổn định tần số của hệ thống trong điều kiện khẩn cấp, ta dùng khoảng cách điện pha sử dụng các thông số của ma trận [Xbus] để tính

tốn. Dùng ma trận [Xbus] thì khoảng cách điện pha sẽ khơng bị ảnh hưởng của cơng suất và góc lệch pha giữa các nút mà khi quá độ giá trị này thay đổi rất khó tính trước. Ngồi ra, khi trên lưới điện được tối ưu hóa phân bố cơng suất thì độ lớn tương đối của khoảng cách điện pha thay đổi không nhiều nếu dùng các thông số từ các ma trận [J1] hay [Xbus] trong các cơng thức tính tương ứng. Vì vậy, các số liệu khoảng cách điện pha được sử dụng trong nghiên cứu này đều được tính theo cơng thức:

Dp(i,j) = |Xii + Xjj – 2.Xij| 3.4 Phân vùng các tải theo khoảng cách tới nguồn

Một phương án sa thải tải hiệu quả sẽ sa thải những tải gần vị trí sự cố nhất rồi đến những tải xa. Một thứ tự ưu tiên cần được tính tốn để định tỉ lệ của tải sa thải so với tải hiện tại của những nút gần vị trí sự cố. Ví dụ trong trường hợp mất nguồn điện, dựa vào khoảng cách điện pha từ tải tới nguồn, các tải được phân vùng ưu tiên bằng các số thứ tự 0, 1, 2… (thứ tự 0 là tải nằm cùng với nút máy phát). Ứng với mỗi vùng một lượng tải định sẵn sẽ được đưa ra.

Sau khi tính khoảng cách điện từ nguồn tới tải, các tải được sắp xếp từ gần

nguồn tới xa nguồn theo thứ tự i, i+1, i+2,… Gọi Di là khoảng cách điện pha từ tải thứ i tới máy phát đang xét; Tải i và i+1 được xem là cùng vùng với nhau khi chúng

thỏa điều kiện:

∆ , < ∆ , × (3.7)

Trong đó:

∆ , = − : Độ lệch khoảng cách từ tải i + 1 tới tải i

∆ , = − : Độ lệch khoảng cách từ tải i + 2 tới tải i + 1

α < 1 : Hệ số sai lệch (hệ số này càng nhỏ thì sai lệch khoảng cách giữa các vùng tải càng ít)

Ổn định tần số hệ thống điện trong điều kiện sự cố

GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Trang 32

HVTH: Nguyễn Hoàng Nhật

Hình 16: Biểu diễn của hai tải cùng vùng (tải số 2 và tải số 3) 3.5 Chọn lượng tải sa thải theo vùng

Giả định rằng ta đã tính được tổng lượng cơng suất tải cần sa thải khi sự cố bằng các phương pháp tính sa thải phụ tải đã được xuất bản. Khi đã xác định được vị trí tải cần sa thải bằng việc phân vùng và định thứ tự ưu tiên của vùng tải cần sa thải, ta cần phân bố tổng lượng công suất cần sa thải vào các tải theo thứ tự ưu tiên sa thải. Vùng tải có số thứ tự càng nhỏ thì càng bị sa thải tải nhiều. Việc chọn tải cần cắt cũng phải chú ý đến tầm quan trọng của phụ tải cũng như giá trị kinh tế của phụ tải như trong tài liệu [24].

Việc cắt lượng lớn cơng suất tải tại vùng có số thứ tự nhỏ tức là cắt tải ở gần vị trí sự cố nhất đảm bảo được ảnh hưởng của sự cố lên lưới là bé nhất. Mục đích chia tải thành vùng là để sa thải nhằm tránh việc một tải ở gần nguồn vị cắt quá nhiều kể cả các tải quan trọng và tải có giá trị kinh tế cao trong khi đó một tải cũng ở gần tương đương lại bị cắt quá ít. Điều này đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cao cho lượng lớn các tải quan trọng.

Gọi δ là hệ số sa thải tải (0 ≤ δ ≤ 1). Đây là đại lượng thể hiện độ ưu tiên bị cắt

khi cần giảm công suất của tải. Trên hệ thống khi mà nhiều tải nhỏ được gom thành một nhóm tải lớn. Một tải cụ thể có hệ số δ càng gần 1 chứng tỏ nó là tải ít quan trọng trong hệ thống. Đối với một tải lớn gồm nhiều tải nhỏ kết nối vào một bus của hệ

thống, mối quan hệ giữa lượng cơng suất có thể cắt giảm của tải và hệ số δ được biểu

diễn bằng đường công suất sa thải của tải ở hình 3.4.

Trong hình 3.4, tải i là tải khơng quan trọng vì ứng với một hệ số sa thải tải thì

i+1 là một tải cân bằng giữa lượng tải có thể cắt giảm và tầm quan trọng của tải. Khi

sa thải tải, để giữa lại những tải quan trọng, ta sẽ khơng cắt hết tồn bộ tải ở vùng gần

sự cố. Hệ số sa thải vùng δk, (0 ≤ δk ≤ 1), được dùng để xác định lượng tải cần cắt ở vùng k. Hệ số δk đối với vùng gần sự cố nhất là lớn nhất rồi giảm dần khi ra xa hơn.

Hệ số này càng lớn càng tăng hiệu quả của sa thải tải tuy nhiên lượng tải sa thải của những vùng gần sự cố sẽ rất lớn.

Giao điểm giữa đường thẳng δk và đường công suất sa thải của tải tương ứng chính là cơng suất cần cắt của vùng k. Trên hình 2, P1(i) là lượng cơng suất cần cắt của tải i cũng là lượng công suất cần cắt của vùng 1 P1. Lượng công suất cần cắt của

vùng 2 là P2  P2(i1) P2(i2).

Trong mơ phỏng tìm cơng suất sa thải tối ưu, ta sẽ ưu tiên sa thải tải ở vùng k gần vị trí sự cố nhất trước. Khi sa thải hết lượng Pk công suất rồi mà hệ thống vẫn

chưa ổn định thì mới sa thải tải ở vùng kế tiếp. Bằng cách mô phỏng này, lượng công suất sa thải tối thiểu sẽ được tính ra giúp cho phương án sa thải đạt kết quả tốt hơn.