Download miễn phí Phương pháp máy phát đẳng trị đánh giá ổn định động của hệ thống điện



SIME được phát triển từ phương pháp tính trực tiếp, đó là phương pháp tiêu chuẩn diện tích mở rộng (Extended Equal – Area Criterion (EEAC)) [6] và phương pháp mô phỏng theo thời gian. Một cách tổng quát, phương pháp này xác định khả năng mất đồng bộ của các máy phát trong HTĐ nhờ vào việc quan sát quá trình chia tách các máy phát trong HTĐ thành hai nhóm riêng biệt khi có các tác nhân kích thích như sự cố ngắn mạch. Hai nhóm máy phát này sau đó được thay thế bằng hai máy phát đẳng trị và cuối cùng được thay thế bằng một máy phát đẳng trị nối vào một HTĐ có công suất vô cùng lớn. Điểm khác biệt cơ bản giửa SIME và EEAC là phương pháp SIME tính toán đường đặc tính công suất của máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn dựa trên những số liệu lấy từ chương trình mô phỏng theo thời gian giải hệ phương trình vi phân từ (1-1) đến (1-4)- mô hình hóa toán học của các thiết bị trong HTĐ như các máy phát, động cơ, và mạng điện.


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-11-30-phuong_phap_may_phat_dang_tri_danh_gia_on_dinh_don.nby2Fhs4uu.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-48657/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

PHƯƠNG PHÁP MÁY PHÁT ĐẲNG TRỊ
ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
Single Machine Equivalent method for assessING
the transient stability of power systems
HẠ ĐÌNH TRÚC
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo trình bày phương pháp máy phát đẳng trị đánh giá ổn định động của hệ thống điện (HTĐ). Phương pháp kết hợp được ưu điểm của cả hai phương pháp tính toán trực tiếp và mô phỏng theo thời gian được đề xuất vào những năm gần đây. Kết quả áp dụng tính toán cho hệ thống điện gồm 3 máy phát và 9 trạm biến áp, xét trong các trường hợp sự cố khác nhau cho thấy phương pháp này cung cấp những thông tin hữu ích và cần thiết về việc phân tích, đánh giá ổn định động của hệ thống điện cho người thiết kế và vận hành hệ thống.
ABSTRACT
This paper presents an investigation into the single machine equivalent (SIME) regarded as a viable method for both offline and online transient stability assessment. This method takes the advantage of both time simulation and direct methods, which have been proposed recently. The approach is illustrated on a three-machine test system with nine transformer stations. The results from different contingencies show that the SIME provides system operators and analyzers with useful and important information concerning the analysis and assessment of the transient stability of power systems.
Đặt vấn đề
Đánh giá ổn định động của hệ thống điện là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong quá trình thiết kế và vận hành HTĐ. Năm 1920, ổn định động của HTĐ lần đầu tiên được chú ý đến như là một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc thiết kế và vận hành khi các HTĐ nhỏ được nối kết với nhau thành một hệ thống lớn [1]. Qua hơn 50 năm, với nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nhau trên thế giới cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và công nghệ thông tin, lý thuyết cũng như những công cụ phân tích và đánh giá ổn định động của HTĐ đã cơ bản hình thành. Tuy vậy, từ năm 1990 do yêu cầu điện năng tăng vượt bậc, nhiều HTĐ lớn liên kết các HTĐ giữa các vùng của một quốc gia hay giữa nhiều quốc gia như HTĐ 500 KV Việt Nam, HTĐ Bắc Mỹ đã hình thành. Việc đánh giá ổn định động cho những HTĐ phức tạp này là một trong những vấn đề nan giải, đặc biệt khi xét hệ thống vận hành trong thời gian thực. Các phương pháp đánh giá ổn định động đã được đề xuất trước đó như phương pháp mô phỏng theo thời gian hay phương pháp hàm năng lượng đều xuất hiện những nhược điểm nhất định. Thực tế cho thấy việc áp dụng các kết quả tính toán, phân tích và đánh giá ổn định động của HTĐ bằng 2 phương pháp trên vào vận hành các HTĐ lớn đã dẫn đến mất điện của cả khu vực rộng lớn, ví dụ như mất điện vùng đông bắc của nước Mỹ vào năm 1965 [1] và hầu hết cả khu vực Bắc Mỹ vào ngày 14 tháng 8 năm 2003 [2]. Phương pháp mô phỏng theo thời gian có thể cho kết quả chính xác tuy nhiên thời gian tính toán khá lâu nên không thể áp dụng đánh giá ổn định theo thời gian thực. Trong khi đó phương pháp hàm năng lượng có thể cho kết quả tính toán nhanh nhưng độ chính xác không cao do những vấn đề liên quan đến mô hình hóa HTĐ [1] [3] [4]. Để có thể tận dụng ưu điểm của cả 2 phương pháp mô phỏng theo thời gian và phương pháp tính trực tiếp, các nhà nghiên cứu đã nghĩ đến việc hình thành nên một phương pháp hổn hợp (hybrid method) để đánh giá ổn định động của HTĐ. Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5] được xem là một phương pháp kết hợp có khả năng ứng dụng vào thực tế để đánh giá nhanh độ ổn định động của HTĐ trong quá trình thiết kế và vận hành.
Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5]
2.1. Tinh thần của phương pháp
SIME được phát triển từ phương pháp tính trực tiếp, đó là phương pháp tiêu chuẩn diện tích mở rộng (Extended Equal – Area Criterion (EEAC)) [6] và phương pháp mô phỏng theo thời gian. Một cách tổng quát, phương pháp này xác định khả năng mất đồng bộ của các máy phát trong HTĐ nhờ vào việc quan sát quá trình chia tách các máy phát trong HTĐ thành hai nhóm riêng biệt khi có các tác nhân kích thích như sự cố ngắn mạch. Hai nhóm máy phát này sau đó được thay thế bằng hai máy phát đẳng trị và cuối cùng được thay thế bằng một máy phát đẳng trị nối vào một HTĐ có công suất vô cùng lớn. Điểm khác biệt cơ bản giửa SIME và EEAC là phương pháp SIME tính toán đường đặc tính công suất của máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn dựa trên những số liệu lấy từ chương trình mô phỏng theo thời gian giải hệ phương trình vi phân từ (1-1) đến (1-4)- mô hình hóa toán học của các thiết bị trong HTĐ như các máy phát, động cơ, và mạng điện.
(1-1)
(1-2)
(1-3)
Giá trị của góc lệch roto của 2 máy phát đẳng trị cũng như một máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn và đạt được từ việc giải các phương trình (1-5) đến (1-13) với giá trị góc lệch roto của các máy phát trong HTĐ được tính toán từ chương trình mô phỏng theo thời gian.
(1-5)
(1-6)
(1-7)
(1-8)
(1-9)
(1-10)
(1-11)
(1-12)
(1-13)
Trong đó: C ký hiệu cho máy phát đẳng trị có khả năng mất ổn định
N ký hiệu cho máy phát đẳng trị có khả năng ổn định cao
và là giá trị của góc lệch và tốc độ của roto của máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn.
2.2. Sơ đồ thuật toán
Dựa vào các phương trình (1-1) đến (1-13), thuật toán tổng quát cho việc đánh giá ổn định động của HTĐ bằng phương pháp SIME được hình thành như sơ đồ hình 1.1.
Tác nhân kích thích
(ngắn mạch 3 pha)
Trạng thái vận hành của HTĐ
Tính toán δk , ωk,
Phân bố tối ưu công suất
Đúng
Sai
Dữ liệu của HTĐ
Máy phát đẳng trị có khả năng mất ổn định
δCM , ωCM,
Máy phát đẳng trị có khả năng ổn định động cao
δNM , ωNM,
Hệ thống 1 máy phát đẳng trị δeq , ωeq,
Xác định Stt (Aacc)
Đúng
Pa > 0
Sai
Xác định Sgt (Adec)
Đúng
Stt < Sgt
Sai
Hệ thống không ổn định
Xác định
Kết thúc
Sai
Hệ thống ổn định
Xác định
Kết thúc
Hệ thống hoàn toàn mất ổn định
Đúng
Sai
ti < tcl
Bắt đầu
Đúng
Hình 1.1. Thuật toán đánh giá ổn định động của HTĐ bằng SIME
Kết quả tính toán mô phỏng
Dựa vào thuật toán trên hình 1-1, chương trình viết bằng Matlab mô phỏng đánh giá ổn định động của HTĐ được xây dựng. Việc ứng dụng chương trình này để đánh giá ổn định động của HTĐ gồm 3 nhà máy điện và 9 trạm biến áp như hình 1-2 được viện nghiên cứu hệ thống điện Bắc Mỹ (Electric Power Research Institue: EPRI) đề xuất như một HTĐ chuẩn cho việc thử nghiệm đánh giá ổn định động , đã được thực hiện [7]. Kết quả mô phỏng đánh giá ổn định động của HTĐ này tương ứng với trường hợp ngắn mạch 3 pha tại trạm biến áp 7 và thời gian cắt ngắn mạch tcl = 0,12 giây như sau:
G2
G3
G1
163.0
(6.7)
85.0
(-10.9)
6
9
3
1
4
5
7
8
2
16.5 kV
230 kV
230 kV
230 kV
13.8 kV
18 kV
125 + j50 (MVA)
90 + j30 (MVA)
100 + j35 (MVA)
Hình 1.2. Hệ thống điện 3 máy phát – 9 trạm biến áp [5]
Bảng 1.1. Các thông số của HTĐ 3 máy phát thực và hệ thống 1 máy phát đẳng trị
Pm1
MW
Pm2
MW
Pm3
MW
M1
s2/rad
M2
s2/rad
M3
s2/rad
MC
s2/rad
MNC
s2/rad
M
s2/rad
ηst
pu
δm
deg
71,9...

---