TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM
5.1Nghiên cứu sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy điện áp.
điện áp.
Xem xét sự cố mất một máy phát tại bus số 1. Tính toán mức độ nhiễu loạn, sử dụng phương trình chuyển động của rotor dựa trên giá trị df/dt được xác định là giảm khoảng 72MW. Đồ thị thay đổi điện áp khi sự cố được trình bày ở hình 5.2
Khi không có sa thải tải, giá trị điện áp tại các nút giảm và ổn định ở giá trị thấp hơn điện áp định mức đã xác định trước. Điện áp tại các thanh góp tải khi mất một máy phát điện tại bus 1 được trình bày trong hình 5.2. Khi xảy ra sự cố, điện áp tại bus 5 giảm từ giá trị 0.996pu xuống còn 0.929pu.
Hình 5.2: Điện áp tại bus 5 khi xảy ra sự cố mất máy phát tại bus 1.
Bên cạnh giá trị điện áp giảm, tần số hệ thống cũng giảm xuống giá trị thấp hơn 59.74Hz, thấp hơn so với giới hạn chuẩn yêu cầu. Do đó cần có biện pháp để khôi phục tần số hệ thống trở về giá trị giới hạn cho phép.
Hình 5.3: Tần số hệ thống trong trường hợp sự cố máy phát tại bus số 1.
Bên cạnh tần số, điện áp cũng bị ảnh hưởng do có sự thiếu hụt công suất phát.
Khi áp dụng thuật toán đề suất trên hệ thống thử nghiệm, hệ thống cần trì hoãn thời gian để được xem xét. Thời gian lan truyền và thời gian trễ của hệ thống thực tế có thể được mô phỏng trong quá trình thử nghiệm của thuật toán. Đây là thời gian trễ được chuyển đổi trong các thời gian kích rơle trong khi thử nghiệm hệ thống trên. Vì vậy, ngay khi điện áp bắt đầu giảm dưới giá trị ngưỡng 0,97pu, các rơle bắt đầu hoạt động trong vòng 0,05 giây. Đồng thời, các tính toán cần thiết cho mức độ nhiễu loạn được điều khiển bằng cách sử dụng phương trình chuyển động của rotor và các giá trị df/dt nhận được từ các thiết bị đồng bộ pha.
Các giá trị dV/dt tại các thanh góp tải được tính toán và sắp xếp thứ tự bắt đầu với giá trị âm lớn nhất. Tải sẽ lần lượt được sa thải theo thứ tự của danh sách này. Thứ tự sắp xếp dV/dt được trính bày ở bảng 5.1.
Bảng 5.1: Thứ tự sắp xếp dV/dt tại các thanh góp tải.
Bus Thứ tự sắp xếp Giá trị dV/dt
6 1 -0.191667
5 2 -0.190000
8 3 -0.136667
Ngoài ra, lượng công suất của tải sẽ sa thải từ mỗi thanh góp cũng được ước tính trong khoảng thời gian trễ này. Giá trị công suất sa thải tại các thanh góp sẽ dựa trên các độ nhạy điện áp của nó. Các giá trị dV/dQ đã được tính riêng biệt cho mỗi thanh góp tải khi vận hành ở chế độ xác lập. Các giá trị dV/dQ tại mỗi thanh góp được trình bày trong bảng 5.2.
Bảng 5.2: Giá trị dV/dQ tại các thanh góp tải.
Bus Giá trị dV/dQ
5 0.00789088
6 0.00354715
8 0.00494458
Tổng các giá trị dV/dQ 0.01638261
Từ các giá trị dV/dQ, tổng của tất cả các giá trị dV/dQ này là 0.01638261. Giá trị này được ứng dụng vào công thức độ nhạy điện áp để tính lượng tải sẽ sa
thải tại mỗi thanh góp. Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp được trình bày ở bảng 5.3.
Bảng 5.3: Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp tải trong hệ thống.
Bus Lượng tải bị sa thải (MW)
5 34.67966
6 15.58938
8 21.73095
Tổng công suất tải sa thải 72 (MW)
Tổng phụ tải sa thải là 72MW. Tải được sa thải theo thứ tự sắp xếp dV/dt là gia tăng trong 0,05 giây để một sự mất đột ngột của tải không xảy ra. Bằng cách tăng số lượng các bước và tải sa thải trong các bước nhỏ sẽ tránh được việc sa thải quá nhiều tải. Đồ thị sự thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.4, đồ thị tần số sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.5.
Hình 5.5: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải.
Kết quả nhận được, các giá trị biên độ điện áp cho thấy một sự cải thiện. Điện áp tại bus 5 được cải thiện gần với giá trị danh định ban đầu từ 0.929pu lên 0.992pu. Đồng thời tần số trước khi thực hiện chương trình sa thải phụ tải đề xuất là 59.74Hz, sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải, tần số đã cải thiện đến một giá trị ổn định gần 60Hz (60.005Hz) trong vòng 38 giây.
Trường hợp sa thải tải không theo thứ tự giá trị sắp xếp dV/dt, tổng lượng sa thải là 72MW chiếm khoảng 22.858% so với công suất toàn bộ phụ tải 315MW. Tải được sa tải theo thứ tự: tải có giá trị nhỏ nhất được sa thải trước và theo thứ tự tăng dần và thời gian sa thải gia tăng 0.05 giây để được sự mất đột ngột của tải không xảy ra. Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp là 22.858% so với tổng công suất tại mỗi thanh góp. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.6, đồ thị tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.7.
Hình 5.6: Điện áp tại bus 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo thứ tự dV/dt.
Hình 5.7: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo thứ tự dV/dt.
Kết quả nhận được, sau khi áp dụng chương trình sa thải tải không theo thứ tự dV/dt, điện áp tại bus 5 cải thiện đến giá trị ổn định từ 0.929pu lên 0.989pu trong
vòng 25 giây. Tần số hệ thống phục hồi đến giá trị ổn định 60.01Hz trong vòng 49 giây.
Như vậy trường hợp sa thải phụ tải không theo thứ tự dV/dt, phụ tải có giá trị công suất nhỏ sẽ được sa thải trước thì có giá trị điện áp sau khi sa thải phụ tải đạt giá trị thấp hơn (0.989pu so với 0.992pu). Tần số hệ thống phục hồi cao hơn và xa danh định ban đầu hơn (60.01Hz so với 60.009Hz). Thời gian phục hồi đến giá trị tần số ổn định lâu hơn (49 giây so với 38 giây).
Trường hợp sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự suy giảm của tần số. các bước tần số, thời gian và số lượng của tải sẽ bị sa thải trình bày ở bảng 5.4. Các bước từ A đến F sa thải tải khi có sự suy giảm ở tần số. Các bước L, M và N là đặc biệt khi nó chỉ sa thải phụ tải khi một tần số gia tăng. Mục đích của việc này là để tránh sự trì trệ của tần số tại một giá trị thấp hơn so với danh định. Vì vậy, nếu tần số tăng lên đến 59.4Hz và tiếp tục duy trì trong vùng lân cận cho hơn 10 giây, thì 5% phụ tải còn lại được sa thải để tăng tần số và đạt đến giá trị danh định yêu cầu.
Bảng 5.4: Sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự thay đổi của tần số.
Các bước UFLS Tần số sa thải tải (Hz) Thời gian trễ (giây)
Số lượng tải sa thải (phần trăm tổng tải) Tổng số lượng tải sa thải 1 59.7 0.28 9 9 2 59.4 0.28 7 16 3 59.1 0.28 7 23 4 58.8 0.28 6 29 5 58.5 0.28 5 34 6 58.2 0.28 7 41 7 59.4 10 5 46 8 59.7 12 5 51 9 59.1 8 5 56
Đầu tiên, khi tần số giảm xuống dưới 59.7Hz, hệ thống sa thải với thời gian trễ là 0,28 giây với lượng tải sa thải 9% tổng công suất toàn hệ thống 315MW. Công suất sa thải là 28.35MW. Đồ thị tần số sau khi sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.8. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.9.
Hình 5.8: Tần số hệ thống sau khi sa thải 9% tổng công suất tải.
Hình 5.9: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 9% tổng công suất tải.
Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ hai, sa thải thêm 7% lượng công suất. Công suất sa thải là 22.05MW. Đồ thị tần số sau khi sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.10. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.11.
Hình 5.10: Tần số hệ thống sau khi sa thải 7% công suất tải.
Hình 5.11: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 7% tổng công suất tải.
Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ ba, sa thải thêm 5% lượng công suất. Công suất sa thải là 15.75MW. Đồ thị tần số sau khi sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.12. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.13.
Hình 5.12: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải.
Hình 5.13: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 5% tổng công suất tải.
Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ tư, sa thải thêm 5% lượng công suất. Công suất sa thải là 15.75MW. Đồ thị tần số sau khi sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.14. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.15.
Hình 5.14: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải.
Hình 5.15: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 5% tổng công suất tải.
Sau khi qua bốn lần sa thải, tần số hệ thống đạt 60.058Hz, gần với giá trị danh định ban đầu ở thời điểm 92 giây. Điện áp tại thanh góp tải 5 cũng đạt gần đến giá trị danh định 0.9955pu.
Tổng công suất sa thải sau bốn lần sa thải là:
28.35 22.05 15.75 15.75 79.9
LS
P MW
Bảng 5.5: Kết quả so sánh giữa các phương pháp sa thải phụ tải trong trường hợp mất một máy phát. Tần số phục hồi (Hz) Thời gian phục hồi tần số (s)
Điện áp sau khi sa thải (pu) Công suất sa thải (MW) Phương pháp sa thải phụ tải theo tần số, dV/dt và độ nhạy điện áp 60.005 38 0.996 72 Phương pháp sa thải phụ tải theo tần số 60.01 49 0.989 72 Phương pháp sa thải phụ tải theo các bước dựa
trên sự thay đổi tần số 60.058 92 0.995 79.9
Kết luận: Chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy điện áp có giá trị điện áp ở thanh góp tải gần với giá trị danh định hơn, đồng thời gian trị tần số của hệ thống cũng gần giá trị danh định 60Hz (60.005Hz), thời gian phục hồi tần số cũng nhanh hơn, tổng công suất sa thải ít hơn so với phương pháp sa thải truyền thống.