PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ SƠ CẤP, THỨ CẤP VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TẦM QUAN TRỌNG CỦA
PHỤ TẢI
2.1. Điều khiển tần số sơ cấp và thứ cấp trong hệ thống điện
2.1.1 Đặc tính điều khiển tần số của tua-bin máy phát [18]
Đặc tính thay đổi công suất tua-bin theo sự thay đổi của tần số được biểu diễn bởi đường (1), chỉ được áp dụng khi tổ máy có bộ điều tốc. Đặc tính điều chỉnh máy phát khi không có bộ điều tốc tua-bin được biểu diễn bởi đường đặc tính (2). Trong đó, đường đặc tính (1) cho thấy tác động của bộ điều tốc thay đổi công suất tua-bin theo sự thay đổi của tần số. Trong chế độ vận hành ổn định, điểm giao nhau của đặc tính máy phát (1), (2) với đặc tính tần số của phụ tải Pt xác định xác định tần số làm việc của hệ thống F0, giá trị của F0 bằng 50Hz hoặc 60Hz tùy vào quy định tần số chuẩn của hệ thống, được trình bày ở như Hình 2.1 và Hình 2.2.
Hình 2.1 Đặc tính điều chỉnh máy phát khi có bộ điều tốc
Hình 2.2 Đặc tính điều chỉnh máy phát khi không có bộ điều tốc
Trong trường hợp phụ tải tăng thêm ΔP, tương ứng sẽ là đường đặc tính mới Pt+∆P. Tần số mới F là giao điểm của đặc tính máy phát (1) với đặc tính mới của phụ tải. Khi không có bộ điều tốc thì giá trị tần số mới là F1 là giao điểm của đặc tính máy phát (2) với đặc tính mới của phụ tải.
Hình 2.3 Đặc tính thay đổi công suất tua-bin theo sự thay đổi của tần số của
tổ máy có bộ điều tốc
Hình 2.4 Đặc tính thay đổi công suất tua-bin theo sự thay đổi của tần số của
tổ máy không có bộ điều tốc 2.1.2 Điều khiển sơ cấp và thứ cấp
Khi có sự cố hoặc nhiễu loạn trong hệ thống thì điều khiền sơ cấp sẽ được thực hiện trong vòng vài giây bằng việc điều chỉnh tốc độ các tổ máy dự phòng thông qua việc điều chỉnh lưu lượng nước hoặc khí qua tua-bin máy phát để thay đổi công suất đầu ra cho đến khi thiết lập lại được sự cân bằng giữa công suất phát và nhu cầu phụ tải. Các yêu cầu đối với điều khiển sơ cấp là:
˗ Điều khiển sơ cấp là bắt buộc.
˗ Điều khiển sơ cấp không thể bị hủy bỏ bởi giới hạn phụ tải.
˗ Điều chỉnh sơ cấp càng nhanh càng tốt.
˗ Điều chỉnh sơ cấp phải thực hiện ở từng tổ máy.
˗ Cần tránh dải chết.
Quá trình điều khiển sơ cấp được trình như Hình 2.5 bên dưới:
Hình 2.5 Ảnh hưởng các đường đặc tính trong quá trình điều khiển sơ cấp
Trên Hình 2.5, giả sử phụ tải tăng lên, ta có đường đặc tính Pt+∆P. Nếu các tổ máy không có bộ điều tốc thì điểm làm việc sẽ chuyển từ điểm o sang điểm a, tần số giảm một lượng từ F0 sang F1. Nếu các tổ máy có bộ điều tốc thì điểm làm việc sẽ chuyển từ điểm o sang điểm b, tần số giảm một lượng từ F0
sang F và F0>F > F1. Qua đó, có thể thấy bộ điều tốc không cản trở được sự suy giảm tần số nhưng nhờ có bộ điều tốc đã hạn chế được độ lệch lớn của tần số.
Hiệu quả của quá trình điều khiển sơ cấp phụ thuộc vào độ dốc đặc tính điều chỉnh của tổ máy. Độ dốc điều chỉnh càng lớn thì hệ thống càng ổn định. Trong trường hợp lý tưởng, độ dốc điều chỉnh thẳng đứng như đường
(3) thì tần số sẽ không đổi cho đến giới hạn công suất của tổ máy.
Điều chỉnh thứ cấp là quá trình điều chỉnh sau quá trình điều chỉnh sơ cấp khi quá trình sơ cấp đã dùng hết lượng dự trữ sơ cấp của các tổ máy, khí đó quá trình thực hiện thông qua tác động của hệ thống AGC đối với một số tổ máy phát điện được quy định cụ thể trong hệ thống điện hoặc hệ thống sa thải phụ tải theo tần số hoặc lệnh điều độ. Bộ AGC sẽ điều chỉnh công suất ra máy phát theo đáp ứng tần số của HT điện tử đó khôi phục lại giá trị đặt của các tổ máy không tham gia vào AGC. Trên đồ thị điều chỉnh thứ cấp được thể hiện bằng cách dịch chuyển song song đường đặc tính (1) sang thành đặc tính (4) của
tổ máy, với độ dốc vẫn không thay đổi. Quá trình điều chỉnh này tương đương với việc tạo
ra đường đặc tính điều chỉnh tĩnh thẳng đứng - đặc tính số (3).
Hình 2.6 Ảnh hưởng các đường đặc tính trong quá trình điều khiển
thứ cấp 2.2 Tính toán hệ số tầm quan trọng của dựa trên thuật toán AHP
Thuật toán AHP [19] là một trong những phương pháp ra quyết định đa tiêu chí được phát triển bởi GS Thomas L. Saaty. Nó là một phương pháp dùng để suy ra các thang tỷ lệ
từ các so sánh theo cặp. Phương pháp này trình bày cách thức và tiêu chí đánh giá, cũng như hoạt động chung để đi đến quyết định cuối cùng. AHP đặc biệt thích hợp cho các nghiên cứu điển hình liên quan đến định lượng và phân tích, đưa ra quyết định khi có nhiều lựa chọn thay thế phụ thuộc vào tiêu chuẩn với nhiều tương tác.
Các bước của thuật toán AHP có thể được viết như sau:
Bước 1: Xác định các khu vực trung tâm phụ tải LCi và các đơn vị phụ tải Lj
trong sơ đồ hệ thống điện, việc phân chia các trung tâm phụ tải này dựa trên tiêu chí là các phụ tải ở gần nhau hoặc trong cùng một cụm phụ tải.
Bước 2: Thiết lập mô hình phân cấp dựa trên các khu vực Trung tâm tải và các đơn vị tải được xác định trong Bước 1.
Bước 3: Thiết lập ma trận phán đoán LCi và Lj thể hiện hệ số quan trọng của các tâm phụ tải và hệ số quan trọng giữa các phụ tải trong trung tâm phụ tải với nhau. Giá trị của các thành phần trong ma trận đánh giá phản ánh kinh nghiệm hoạt động của chuyên gia vận hành về tầm quan trọng của mối quan
hệ giữa các cặp yếu tố được trình bày trong phương trình (2.1), (2.2)
Lj
Trong đó, m là số trung tâm phụ tải; n là số tải trong trung tâm tải; WDi / WDj
mô tả tầm quan trọng tương đối của tải thứ i so với tải thứ j; WKi / WKj mô tả tầm
quan trọng tương đối của trung tâm tải thứ i so với trung tâm tải thứ j. Giá trị WDi /
WDj; Wki / Wkj có thể được lấy từ kinh nghiệm của các chuyên gia hoặc người vận
hành hệ thống thông qua việc sử dụng phương pháp chia tỷ lệ “1-9”.
Nếu cả hai phụ tải A và B đều quan trọng như nhau, thì hệ số tỷ lệ sẽ là 1.
Nếu phụ tải A tương đối quan trọng hơn một chút so với phụ tải B, thì
hệ số tỷ lệ của A đối với B sẽ là 2.
Nếu phụ tải A quan trọng hơn một chút so với phụ tải B, thì hệ số tỷ lệ
của A đối với B sẽ là 3.
Nếu phụ tải A tương đối quan trọng hơn phụ tải B, thì hệ số tỷ lệ của A đối với B sẽ
là 4.
Nếu phụ tải A quan trọng hơn phụ tải B, thì hệ số tỷ lệ của A đối với B sẽ là 5.
Nếu phụ tải A tương đối quan trọng hơn nhiều so với phụ tải B, thì hệ
số tỷ lệ của A đối với B sẽ là 6.
Nếu phụ tải A quan trọng hơn nhiều so với phụ tải B, thì hệ số tỷ lệ của
A đối với B sẽ là 7.
Nếu phụ tải A tương đối cực kỳ quan trọng so với phụ tải B, thì hệ số
tỷ lệ của A đối với B sẽ là 8.
Nếu phụ tải A cực kỳ quan trọng so với phụ tải B, thì hệ số tỷ lệ của A đối với B sẽ
là 9.
Ở đây, các hệ số tỷ lệ 2, 4, 6, 8 được xem như là một phán đoán trung
gian của hai phán đoán lân cận
Bước 4: Tính toán hệ số tầm quan trọng của các vùng trung tâm tải với nhau và hệ
số tầm quan trọng của các đơn vị phụ tải trong cùng một vùng phụ tải trên cơ sở
xây dựng ma trận phán đoán. Theo nguyên lý của AHP, các hệ số tầm quan trọng
của tải có thể được tính toán thông qua việc tính toán trị riêng lớn nhất và vector
riêng của ma trận phán đoán. Các bước tính toán trị riêng lớn nhất và vector riêng
của ma trận phán đoán sử dụng phương pháp lấy căn được thực hiện như sau:
- Nhân tất cả các giá trị của mỗi hàng trong ma trận phán đoán
M iiXij , i=1, …, n; j = 1, …, n
- Tính căn bậc n của Mi
Wi* n M1 , i=1, …, n
- Thực hiện xong có được vector sau:
W* W*, W*,..., W* T
1 2 n
- Chuẩn hóa vector W*
Wi n
W
i* , i=1, …, n
Wj*
j 1
(2.3)
(2.4)
(2.5)
(2.6)
- Vectơ riêng của ma trận phán đoán thu được là:
W W1 , W2 ,..., Wn T (2.7)
Bước 5: Tính toán hệ số tầm quan trọng của các đơn vị tải trong toàn hệ thống.
Các hệ số tầm quan trọng của tải Wij đối với toàn hệ thống có thể được tính toán từ biểu thức (2.8).
Wij = WLCi x WLjLj LCi
Trong đó: Lj LCi nghĩa là tải Lj được định vị trong trung tâm tải LCi.