Bài giảng ổn định hệ thống điện

D PHÒNG NÓNG SPINNING RESERVE57... inertial power flowv n hành khác nhau.

-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0

Real axis (sec -1)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

N Đ NH H TH NG ĐI N

BÀI GI NG SO N CHO KHÓA ĐÀO T O CHUYÊN GIA EVN

GI NG VIÊN PGS TS NGUY N Đ C HUY

B MÔN H TH NG ĐI N VI N ĐI N TR NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I

1

PHÂN LO I N Đ NH H TH NG ĐI N

PH N I

3

CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C TRONG H TH NG ĐI N

 Các quá trình đ ng h c trong h th ng đi n di n ra các thang th i gian khác nhau quá trình truy n sóng

quá trình đi n c quá trình đi n t m i thang th i gian c n có m t mô hình toán h c phù h p

CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C TRONG H TH NG ĐI N

 Quá trình sóng Hi n t ng truy n sóng sét đánh quá đi n áp khi thao tác

 Quá trình đi n t Các quá trình x y ra trong m ch t máy bi n áp máy phát ph n t RLC c a đ ng dây

 Quá trình đi n c T ng tác gi a mô men c tuabine và mô men đi n t trên tr c roto

 Quá trình nhi t Đáp ng c a m t s ph n t ph t i lò h i c a nhà máy nhi t đi n

5

TR NG THÁI LÀM VI C BÌNH TH NG

 Không có ph n t máy phát đ ng dây máy bi n áp b quá t i

 Đi n áp các nút trong ph m vi cho phép

 T n s c a h th ng n m trong ph m vi cho phép

 D tr công su t d phòng nóng đ c đ m b o

 Nguyên t c an toàn N- H h ng b t kỳ m t ph n t nào c a h th ng s không làm h th ng m t n đ nh

NGUYÊN LÝ LYAPUNOV

=

 N u h tuy n tính n đ nh v i các nghi m có ph n th c âm thì h phi tuy n là n đ nh ti m c n

 N u m t trong các nghi m riêng c a h tuy n tính có nghi m th c d ng không n đ nh h phi tuy n là

không n đ nh

 N u h tuy n tính có nghi m riêng v i ph n th c b ng 0 không th k t lu n v m c đ n đ nh c a h phi

tuy n

9

N Đ NH C A H TH NG ĐI N

 Các tiêu chí phân lo i n đ nh

 Phân lo i theo tác đ ng ban đ u n đ nh tĩnh và n đ nh đ ng

 Phân lo i theo hi n t ng c ch d n đ n m t n đ nh IEEE

 Các c ch m t n đ nh

 M t n đ nh t n s T n s tăng gi m quá m c cho phép

 M t n đ nh đi n áp Đi n áp b trôi m t đi u khi n đi n áp d n đ n s p đ đi n áp

 M t n đ nh góc rotor M t n đ nh do các máy phát b l ng t c ho c dao đ ng m t n đ nh

 Trên th c t trong các s c l n các c ch m t n đ nh th ng x y ra đ ng th i

N Đ NH C A CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C

 Phân lo i theo IEEE – d a trên c ch m t n đ nh

11

N Đ NH C A CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C

n đ nh góc l ch rotor angle stability

 Là kh năng các máy phát duy trì tr ng thái đ ng b sau khi b kích đ ng

 Liên quan đ n quá trình cân b ng mô men đi n và mô men c trên tr c rotor Trong CĐXL hai mô men này

 Mô men đi n t có th chia thành ph n mô men đ ng b ch m pha 0

và mô men c n đ ng pha v i

t c đ

N Đ NH C A CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C

n đ nh góc l ch v i kích đ ng nh small signal rotor angle stability

 N u thi u mô men đ ng b s d n đ n m t n đ nh phi chu kỳ góc quay c a máy phát b trôi d n đ n m t

đ ng b Ngày nay hi n t ng thi u mô men đ ng b h u nh không x y ra do s d ng kích t và AVR

 N u thi u mô men c n s d n đ n dao đ ng t c đ trên tr c máy phát hi n t ng dao đ ng công su t

n đ nh góc l ch v i kích đ ng l n large disturbance rotor angle stability transient stability

 Khi ch u kích đ ng l n ng n m ch pha đ u c c MF t c đ c a MF tăng m nh có th không tr v đ c

tr ng thái đ ng b v i các máy phát khác trong h th ng

13

N Đ NH C A CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C

n đ nh t n s

 Kh năng c a HTĐ duy trì t n s n đ nh sau khi có m t cân b ng l n v công su t phát ph t i

 Ch u nh h ng ch y u c a h th ng đi u t n s c p quán tính h th ng d phòng quay b o v sa th i

ph t i

 Vi c phân lo i cho phép xác đ nh rõ c ch gây ra m t n đ nh đi n áp t n s dao đ ng

 Trên th c t các c ch m t n đ nh có th x y ra đ ng th i

N Đ NH C A CÁC QUÁ TRÌNH Đ NG H C

n đ nh đi n áp

 Kh năng HTĐ duy trì m c đi n áp các nút trong h th ng trong ph m vi cho phép sau khi có các kích đ ng

 Hi n t ng m t n đ nh Đi n áp trên l i s t gi m d n đ n khi các r le tác đ ng

 Chú ý Khi máy phát m t đ ng b v i HTĐ cũng s t o nên m t đi m có đi n áp th p swing center

 Đ c phân lo i theo hai quá trình ng n h n và gi i h n

 n đ nh đi n áp ng n h n Liên quan đ n đáp ng c a đ ng c HVDC

 n đ nh đi n áp dài h n T ng tác gi a các ph n t nh ph t i OLTC b o v kích t r le kho ng cách

zone

15

PHÂN LO I N Đ NH VI T NAM

ĐI U KHI N VÀ N Đ NH T N S

PH N II

17

M C ĐÍCH ĐI U KHI N T N S

 Trong h th ng đi n s d ng máy phát đi n đ ng b khi công su t phát đi n cân b ng công su t t i t n s

c a h th ng là không đ i t c đ quay các máy phát n đ nh

 T n s c n đ c duy trì n đ nh trong m t gi i h n cho phép

 T n s l i đi n Châu Âu

 Khi h th ng đi n v n hành n đ nh t n s đo đ c t i m i đi m trong h th ng là b ng nhau

M C ĐÍCH ĐI U KHI N T N S

D án FNET quan sát t n s trên n c M

http fnetpublic utk edu frequencymap html

19

M C ĐÍCH ĐI U KHI N T N S

Di n bi n t n s khi hòa hai h th ng đi n

M C ĐÍCH ĐI U KHI N T N S

Di n bi n t n s khi tách l i

21

DI N BI N T N S TRONG NGÀY INDIA

http wwwnrldc org freqgraph aspx

49.8549.9049.9550.0050.0550.1050.15

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

KHI T N S THAY Đ I

23

KHI T N S THAY Đ I

 T n s s t gi m làm gi m mô men đi n c a đ ng c không đ ng b

 nh h ng gián ti p đ n t dùng c a các nhà máy đi n h th ng làm mát h th ng b m d u áp l c h th ng nén

khí

 V n hành t n s th p có th d n đ n hi n t ng quá kích thích over-excitation

KHI T N S THAY Đ I

25

 S thay đ i t c đ máy phát đi n đ ng b ph thu c vào cân b ng mô men đi n và mô men c trên tr c

e

dt

d J

T

T dt

d

0

ĐI U KHI N CÔNG SU T- T MÁY NHI T ĐI N

27

MÔ HÌNH MÔ PH NG TUABIN H I

ĐI U KHI N T N S - T MÁY TH Y ĐI N

29

ĐI U KHI N T N S - T MÁY PHÁT TUABIN KHÍ

ĐI U KHI N T N S - T MÁY TUABIN KHÍ

31

ĐI U KHI N T N S - OUTER LOOP MW CONTROL

đáp ng đi u t n s c p

ĐÁP NG T N S C A H TH NG ĐI N

35

ĐÁP NG QUÁN TÍNH C A H TH NG ĐI N

 Các máy phát đi n đ ng b tich tr năng l ng d i d ng đ ng năng c a rotor và tuabin

 Khi t n s h th ng s t gi m t c đ c a các máy phát gi m  năng l ng t các máy phát đ c cung c p

cho h th ng

 Đáp ng quán tính góp ph n làm n đ nh t n s cho h th ng

 Khi k t n i nhi u t máy trong h th ng m c đ n đ nh c a h th ng do đáp ng quán tính đ c c i thi n

MÔ HÌNH ĐI U KHI N CÔNG SU T S C P

37

B ĐI U T C

B ĐI U T C

Tham s R droop c a b đi u t c quy

đ nh m c đ tham gia đi u t n s c p

c a t máy

39

Xét riêng s đ đi u khi n c a b đi u t c

B ĐI U T C

KHI QUÁ TRÌNH ĐI U T C K T THÚC

VD MÔ PH NG - L I ĐI N MÁY PHÁT

VD MÔ PH NG - L I ĐI N MÁY PHÁT

49.9 49.92 49.94 49.96 49.98 50 50.02

Công su t máy 1

VD MÔ PH NG - L I ĐI N MÁY PHÁT

i n áp và công su t truy n t i

0.94 0.96 0.98 1

VD MÔ PH NG - L I ĐI N MÁY PHÁT

c tính công su t - t n s c a máy 1

49.92 49.94 49.96 49.98 50 50.02

Giai o n quá

Giai o n n

nh, c tính

f-P bám sát c tính i u t n

f P

VÙNG CH T DEAD BAND C A Đ C TÍNH ĐI U T N

ĐI U T N S C P – T NG K T

51

ĐI U T N S C P – T NG K T

 Có th xác đ nh Kf d a trên thay đ i trào l u công su t

trên đ ng dây liên l c khi s c x y ra m t khu v c

lân c n

 Đ n v MW Hz ho c MW Hz

53

ĐÁP NG T N S S C P

M ho c power-frequency characteristic châu Âu

v c lân c n

THEO DÕI S THAY Đ I C A KF

D PHÒNG NÓNG SPINNING RESERVE

57

XÁC Đ NH M C D PHÒNG CÔNG SU T

XÁC Đ NH M C D PHÒNG CÔNG SU T

máy phát đi n

XÁC Đ NH M C D PHÒNG CÔNG SU T

inertial power flow

v n hành khác nhau

ĐI U T N C P II – H TH NG CÔ L P

ĐI U T N C P II – H TH NG LIÊN K T

t n c p I làm thay đ i trào l u công su t trên các đ ng dây liên l c

l u công su t trên các đ ng dây liên k t quy t c không can thi p – non intervention rule

 Làm th nào xác đ nh đ c khu v c x y ra bi n đ ng m t cân b ng công su t

67

MW

Kf

MWHz

69

SAI S ĐI U KHI N KHU V C ACE

ACE – Area Control Error

ACE Ptrao đ i – Ptrao đ i ref - λR f

CÁCH XÁC Đ NH λ R

th ng nhân v i t l đi n năng phát ra c a khu v c trên t ng đi n năng s n xu t toàn h th ng theo năm

gây ra do các h th ng bên c nh Khi đó ACE  λR Ptrao đ i – Ptrao đ i ref f

-71

ĐI U T N C P II – H TH NG LIÊN K T

40 50 60 70 80 90 100 110 120 49.7

49.75 49.8 49.85 49.9 49.95 50 50.05

∆P - MW

-500 -480 -460 -440 -420 -400

S D NG ACE ĐI U CH NH CÔNG SU T PHÁT

máy tham gia đi u t n c p II

ĐI U T N C P II – H TH NG LIÊN K T

l u công su t trao đ i giá tr đ t Ptrao-đ i đ c đi u ch nh tăng d n ho c gi m d n phase in

75

40 50 60 70 80 90 100 110 120 49.6

49.8 50

750 800 850

700 750 800

720 740 760

0 100

Time (sec)

40 50 60 70 80 90 100 110 120 400

450 500 550

40 60 80 100 120 140 160 180 200 680

700 720 740

720 740 760

740 760 780 800

750 800 850

SA TH I PH T I

đ c C n có bi n pháp sa th i ph t i đ tránh s c lan r ng ho c rã l i

SA TH I PH T I

∆P J dω dt

40 50 60 70 80 90 100 110 120 49.7

49.75 49.8 49.85 49.9 49.95 50 50.05

SA TH I PH T I VÀ SA TH I MÁY PHÁT

đi n

CÁC Y U T C N QUAN TÂM

83

S B T Đ NH C A NGU N VÀ PH T I

v c dân c công nghi p

l ng giá th tr ng

CH NH Đ NH R LE SA TH I PH T I

Ch nh đ nh r le t n s - l i đi n Ireland

85

SA TH I PH T I T I CÁC TR M BI N ÁP

PH NG PHÁP ĐO T N S

87

K T H P V I KI M TRA DÒNG ĐI N VÀ ĐI N ÁP

89

ĐI U T N C P III

ĐI U T N C P III

91

BI N Đ NG T N S KHI T MÁY KH I Đ NG D NG

Di n bi n t n s trong ngày – HTĐ n Đ

49.8549.9550.0550.15

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

BI N Đ NG T N S KHI T MÁY KH I Đ NG D NG

Di n bi n t n s trong ngày – HTĐ Châu Âu

93

BI N Đ NG T N S KHI T MÁY KH I Đ NG D NG

95

BI N Đ NG T N S KHI T MÁY KH I Đ NG D NG

T N S TRÊN L I VI T NAM

49.6 49.8 50 50.2 50.4 50.6 50.8

N Đ NH GÓC L CH

PH N IV

 ch đ xác l p t c đ đi n các máy phát b ng ω 0 rad s

 Góc δ m i máy phát có m t giá tr c đ nh Trào l u công su t ph thu c ph n l n vào

99

N Đ NH GÓC L CH

 n đ nh góc l ch liên quan đ n m t cân b ng t m th i gi a công su t c và công su t đi n trên máy phát

Trong th i gian ng n h n khi tuabine và đi u t c ch a k p đáp ng s m t cân b ng ch y u do mô men

đi n công su t đi n

 Khi kích đ ng là l n máy phát có th b m t đ ng b

 Khi kích đ ng nh t c đ máy phát dao đ ng quanh giá tr cân b ng t o ra hi n t ng dao đ ng công su t

 Dao đ ng công su t ph thu c m nh nh t vào quán tính máy phát vào thông s h th ng kích t và AVR

Ngoài ra nó còn ph thu c thông s h th ng ch đ làm vi c c a máy phát

N Đ NH GÓC L CH

 Các s c đi n đ ng E E và E

 E gi thi t máy c c n là s c đi n đ ng t l v i bi n thiên t thông qua stator E b đ t bi n khi có nhi u lo n

ng n m ch

 E t l v i t thông móc vòng t cu n kích t sang stator

 E t l v i t thông móc vòng qua cu n c n cu n kích t và stator

Cu n kích t

Cu n

c n

101

N Đ NH GÓC L CH

 Các s c đi n đ ng E E và E

 E và E không th thay đ i đ t ng t constant flux linkage theorem Trong các mô ph ng h th ng đi n E và E

đ c s d ng nh các bi n tr ng thái

MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐI N N I V I NÚT VÔ CÙNG L N

103

 Mô hình đ y đ bi n tr ng thái

MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐI N N I V I NÚT VÔ CÙNG L N

 Mô hình bi n b qua stator transient

MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐI N N I V I NÚT VÔ CÙNG L N

105

 Mô hình bi n two-axis model

 B qua quá trình quá đ trong các cu n c n

MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐI N N I V I NÚT VÔ CÙNG L N

 Mô hình bi n flux decay model

 Mô hình kinh đi n classical model Coi t thông móc vòng qua cu n kích thích là không đ i trong quá trình

kh o sát

CÁC K CH B N M T N Đ NH GÓC L CH

 M t n đ nh do dao đ ng có chu kỳ

 M t n đ nh do góc l ch tăng phi chu kỳ

107

MÔ MEN Đ NG B VÀ MÔ MEN C N

N Đ NH GÓC L CH

 Liên quan đ n cân b ng gi a mô men đi n và mô men c trên tr c rotor M t cân b ng mô men t m th i

có th d n đ n m t đ ng b pole slip n u kích đ ng l n ho c d n đ n dao đ ng công su t n u kích

đ ng nh

 M t n đ nh góc l ch v i kích đ ng l n

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0.98

1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1 1.12 1.14

109

N Đ NH GÓC L CH

 Ph ng pháp cân b ng di n tích

Inter-area

 Dao đ ng c c b local mode Khi máy phát n i v i h th ng l n Ch có máy phát b dao đ ng h th ng có

công su t l n và không b nh h ng

 Dao đ ng n i b nhà máy intra-plant mode X y ra gi a các t máy trong cùng m t nhà máy

 Dao đ ng liên khu v c inter-area mode Các máy phát khu v c khác nhau dao đ ng trong cùng m t t n

s

 S c dao đ ng công su t m t n đ nh

 Trong tr ng h p này b o v công su t ng c tác đ ng

DAO Đ NG CÔNG SU T KHÔNG N Đ NH

113