Luận văn thạc sĩ nghiên Ứu Ảnh hưởng của Đặc tính phụ tải tới công tác vận hành tối Ưu lưới Điện phân phối thành phố nam Định

đặc tính phụ tái, căn cứ vào đặc tỉnh phụ tải để đưa ra điện áp vận bảnh để tổn thất công suất tác đụng là thấp nhất, điện áp tại tất cả cáo mút đêu năm trong giới hạn cho.. 2- Lịch sử n

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCII KIIOA IIÀ NOI

‘TRUONG ANH TUAN

NGIHÊN CỨU ẢNH HƯỚNG CỦA ĐẶC TÍNII PHỤ TẢI TỚI CÔNG TÁC VẬN HÀNH TÓI ƯU LƯỚI DIỆN PHẦN PHÓI TP NAM DINH

LUẬN VĂN THẠU SĨ KỸ 'THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học :

T8 Nguyễn Iloàng Việt

Hà Nội — Năm 2019

LOI CAM BOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu

trong Tuận văn là trìng thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công Irình

ảo khác

Tà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2019

Người cam đoan

Trương Ảnh Tuấn

to

DANH MUC CAC BANG

DANH MUC CAC BANG BAN VE, DO THL

3- Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của để ic 11

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẺ DỢ

XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN PHẦN PHÓI

lập lưới điện phân phối

1.3.3 Sơ đồ khối tinh lodn chế độ xác lập - 35

CHUONG 2 CAC MO HINH TINH TOAN KHAC NHAU CHO PHU

2.2.1 Trưởng hợp phụ tải thuần công suất không đổi Z„ = 0, lạ= 0, Dạ = 1

45

2.2.2 '1rường hợp phụ tải thuần tổng trở không đối ⁄„ = 1, lạ = 0, P„ = 0 47

2.2.3 Trường hợp phụ tải thuần dòng điện không dỗi 7, = 0, Tp= 1, Pp = 0

48

2.2.4 Trường hợp phụ tải phức tạp Z„ = 0; I,=0,06 ; Pg= 0,94 49

2.2.5 Trường hợp phụ tải phúc tap Z, =0,4, 1, = 0,2, P, =0,4 2 50

CHƯƠNG 3TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG LƯỚI DIỆN PHẦN PHÓI TP

NAM ĐỊNH

3.1 Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội TP Nam Định

1.2 Hiiện trạng và tỉnh hình cung cấp điện thành phố Nam Định 52

3.4 Phương thức vận hành hiện tại của lưới điện phan phối TP Nam Định

#7

CHUONG 4 PHAN TICH ANH HUONG CUA DAC TINH PHU TAI

TOI VAN HANH TOI UU LUOI DIEN PHAN PHOI THANH PHO

NAM DINH

4-4 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới phân phối « 72 4.5 Tổng công suất tác dụng yêu cầu từ nguồn emacs TD)

KET LUẬN

TAI LIEU THAM KHAO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt 'Tên tiếng anh Tên tiếng việt

FACTS Flexible AC Tranmission System | Hé thong truyén tai xoay chiêu linh hoạt

DANII MUC CAC BANG

Bang 2.1: Dic Lính phụ tải hàm mũ của một số phụ tải thực tế 40 Bang 3.1: Bang chiều dài và chủng loại đây dẫn lưới điện trung áp thành phố

Bang 4.2: Bang công suất phụ tải theo chế độ phụ tấi cực đại, trung bình, cực

tiểu trong ngày 64

So dé thay thế nhánh đường dây nối giữa 2 nút 15

Lưới điện vỉ dụ xét phương trình cân bằng công suất nút wn BS

Hình 1 6: Lưới điện 2 nút ví dụ xét tính phi tuyến của bài toán giải tích lưới

điện 31

Dé thi mô tả quá trính giải bai toán F(x)-0 - 32

Sơ đề chương trình tính toán chế độ xác lập 36

Duong dic tinh công suất phụ tải, tên thất công suất, công suất phát

phụ thuộc vảo diện áp trong trường hop phụ tải thuần công suất

Duong đặc tính công suất phụ tải, tổn thất công suất, công suất phát

phụ thuộc vào diện áp trong trường hợn phụ tái thuần tằng trở

Duong dic tinh công suất phụ tải, tổn thất công suất, công suất phát

phụ thuộc vào điện áp trong trường hợp phụ tải thuần dòng điện

Duong dic tinh công suất phụ tải, tên thất công suất, công suất phát

phụ thuộc vào diện áp trong trường hop phụ tải thuần tổng trở

Duong dic tinh công suất phụ tải, tổn thất công suất, công suất phát

phụ thuộc vào diện áp trong trường hợp phụ tải thuần Lằng trở

Tình 3.1 Sơ đỗ lưới điện 22kV Thành phổ Nam Định - 59

Diện áp tại các mút khi cô định điện áp nút 1 bằng 1.0p.u, ứng với

biểu dễ phụ tái ở chế độ phụ tải cực đại - 70

Điện áp tại các nút khi gỗ định điện áp nút 1 bằng 1.0p.u, ứng với

Diện áp tại các mút khi cô định điện áp nút 1 bằng 1.0p.u, ứng với

biểu dé phụ tải ở chế độ phụ tái cực tiểu - 71 Tổng tấn thất công suất tác dụng khi đặc tính tải thay đổi ở chế độ

MỞ ĐẦU 1-Ly do chon dé tai

Lưới điện phân phổi truyền tải điện năng từ các trạm biến áp trung gian đến khách hàng dùng điện Trong khi lưới truyền tải thường được vận hành kín, lưới diện phân phổi luôn dược vận hành hỡ Việc vận hành hở lưới diện phân phối có hiển ưu điểm so với vận hành kín như là đễ dàng bảo vệ lưới, dòng sự có nhỏ, đễ đảng điều chính điện áp và phân bổ công suất Tuy nhiên, do vận hành ở mức điện

áp thấp và dòng diện lớn, lưới điện phân phối thường có tốn thất diện năng và độ

sụt áp lớn Đo đó, rất nhiêu biện pháp đã được sử đụng để giảm tốn thắt điện năng,

tổn thất điện áp trên lưới điện phân phối như nâng cao Hết diện day din, ba cong suất phân kháng, vận bảnh ở cấp diện áp cao hơn vá tái câu hình lưới điện phân phải Việc vận hành điện áp đảu nguồn ở mức cao nhất 1,1 ạ„ vẻ lý thuyết có vẻ giảm tốn thất điện rằng, giãm tổn thất điện áp ở các mút xa đầu nụ uồn

Tuy nhiên, phụ tái cỏ nhiều đặc tỉnh khảo nhau, việc vận hành điện áp dâu nguồn ở mức cao chưa phải là phương pháp tối ưu để giảm tổn thất điện năng, tốn thất điện áp, truyền tất công suất rhận từ đâu nguồn là nhỏ nhất Việc nghiên cứu đặc tính phụ tái, căn cứ vào đặc tỉnh phụ tải để đưa ra điện áp vận bảnh để tổn thất công suất tác đụng là thấp nhất, điện áp tại tất cả cáo mút đêu năm trong giới hạn cho phép, công suất tác dụng nhận từ đâu nguồn là nhỏ nhất nhưng vẫn đáp ứng dược nhu cầu sử dụng của phụ tải lả giải pháp tối ưu

2- Lịch sử nghiên cứu của dé tai:

Đặc tính phụ tãi ãnh hướng đến chế độ vận hành tôi ưu lưới điện đã được nghiên cửu nhiều, hướng nghiên cứu trước day chu yếu là nghiên cửu ảnh hưởng của phụ tãi điện tới chế độ vận hành lưới điện, chưa nghiên cứn sâu ảnh hưởng của đặc tỉnh phụ tâi theo mô hình cụ thể đến chế độ vận hành tốn ¿ru lưới điện phân phối

3- Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của để tài:

Trong luận văn mày, mục đích chính của để lài gồm:

~ Nghiên cứu đặc tính của phụ tải theo mỏ hình phụ tải ZIP.

-_ Căn cử vào đặc tính phụ tải ZIP vận hành trên lưới diện phân phối, đưa ra mức điện áp vận hảnh đầu nguồn để lưới điện vận bành tối ưu nhằm đạt được tổn thất công suất công suất Lắc dụng nhỏ nhải, điện áp tại các nút trên lưới rằm trong giới hạn cho phép, công suất tác dụng nhận từ dầu ngưồn nhỏ nhất

4- Đối tượng và phạm vĩ nghiên cứu

TNghiên cứu dưa ra từng dặo tính phụ tâi áp dụng vào lưới điện phân phối Thành phố Nam Định để đưa ra phương thức vận hành tối ưu

5- Những đóng gp mới củn lậu văn

Đặc tính phụ tải theo mô hình phụ tái ZIP chưa được nghiên cứu ứng dụng nhiều tại Việt Nam, việc nghiên cửu dic tinh phy tai theo mé hinh phu tai ZIP 1a

một hướng mới gớp phần phong phú thêm mô hinh nghiên cứu và ứng đụng vào

thực tế vận hành lưới điện lại Việt Nam

6-Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng chương trinh Miatlab tính toán chế dộ xác lập của lưới diện lộ 478

H3.4 voi phy tai nghiên cứu theo mô hinh phy tai ZLP, ta thay dỗi thông số điện áp đầu nguồn đặt vào đầu đường dây dé tim ra mức điện áp vận hành tối ưu đặt tại đầu đường đây để tấn thất công suất tác dụng trong lưới điện là thập nhật, công suất tác

đụng lây tù nguồn là thấp nhát nhưng vẫn đáp ứng nhú cầu phụ ti, điện áp tại các

nút nằm trong giới hạn cho phép

7- Kết cầu của hiận văn

Với mục dích như trên, kết cấu của luận văn dược chia thành 04 chương:

Chương 1: Tổng quan phương pháp tính toản chế độ xác lập lưới điện phân phổi

Chương 2: Các mê hình tính toán khác nhau cho phụ tài

Chương 3: Tìm hiểu hiên trạng lưới điện phân phỏi thành phd Nam Dinh

Chương 4: Phân tích ânh hướng của đặc tính phụ lãi tới phương thức vận hành tối

sư lưới điện phân phối thành phố Nam Dinh

Luan van được học viên hoàn thành đưới sự hướng dẫn tận tình của thây giáo T8 Nguyễn Hoàng Việt cùng sự góp ý của thầy cô giáo.

Em xin chân thành cam on thay TS Nguyén Hoang Viét cing cae thấy cô trong bộ môn đã giủp em hoản thành tết luận văn nảy,

Hà Nội, ngày O1 tháng 4 năm 2019

Học viên

"Trương Anh Tuần

CIIƯƠNG 1

TONG QUAN PHUONG PHAP TINH TOAN CHE DO XAC LAP LUOT

DIEN PHAN PHOT

Chế độ xáo lập lưới điệu là chế độ làm việc của lưới điện trong một khoảng, thời gian vận hành, trong đó các thông số đặc trưng của chế độ là U,1,P,Q,Š biến thiên rất nhỏ quanh giá trị trung bình, có thế xem như là hằng sẻ

Voi chế dộ làm việc xác lập của lưới diện, bài loán dặt ra nghiên củu chế dộ xác lập để phục vụ công tác lập kế hoạch vận hảnh lưới điện để lưới điện vận hanh tối ưu Đề giải bài toán Lính toàn chế độ xác lập lưới điện ta phải xây dựng mô hình giải tích với các hệ phương trinh mỏ tả chế độ xác lập của lưới điện và xây đựng, phương pháp tính toán cho lưới điện đỏ

1.1Mô hình nút của lưới điện

1.1.1 Hệ phương trùnh mắt

“Trong lưới điện ba pha cân bằng làm việc ở chế độ đối xúng thi ta chỉ cần nghiên cứu trên mô hỉnh lưới điện một pha Đề phân tích lưới điện, nhất là khi áp dụng trên chương trình may tinh, thi mé hinh not là mô hình đuạc sử dụng rộng rãi

Mô bình nút miêu tả quan hệ giữa các đại lượng điện của cáo nút của lưới điện bao

gêm: điện áp nút và đồng điện núi Ta xét sơ đổ lưới điện 4 nút như trên hình] Ì

Trongsơ dễ lưới điện, các mút và các nhánh dược định nghĩa như sau:

- út của lưới điện là giao điểm của tử ba dòng điện độc lập trong mạch

điện, trong thực lế mút có thể là: Phụ tải điện, Máy phát điện, Các loại thiết bi

tủ không diễu khiển hoặc cỏ diễu khiển như: tụ bù, kháng, bú, SVC,

- Nhánh của lưới điện là tập hợp các phản tử có cùng đòng điện chạy qua nói giữa lai nút của mạch điện, trong thực tế một nhánh có thể là: Đường dây

c kháng bù dọc đường đây

trên không hoặc cáp ngầm, Máy biển áp; Tụ hị

Tumới điện cụ thể được cha bởi các thông số đặc trung như sau:

~_ Điện áp định múc của lưới điện

- Số nhánh vả số nút của lưới điện đỏ

-_ Thêng số của các nhánh nếi giữa hai nút của hưới điện, căn cứ vào thêng số

đã cho ta vẽ được sơ đô thay thế của nhánh đó

Ví dụ cho nhánh nói giữa hai nút gém có tụ bù dọc đường dây ở dâu đường dây,

đường dây trên không và máy biến áp cuối đường dây nhự hinh 1.2:

Máy biển áp

Hinh 1.2: So đồ nhành đường đây nỗi gitta hai nit

Ta vẽ được sơ đỗ thay thế đường đây ở hình 1.3

Hình 1.3: Sơ đồ thay thế nhánh dường đây nỗi giữa 2 nút

Trong đó: ¡.j,kịh là các nút của lưới điện

15

Thông số của các nhánh được tính như sau:

+ Nhanh tu bi doc: Cho biết điện dụng hoặc dung kháng Xe

+ Nhánh đường dây trên không: Cho Lổng trở nhảnh đường đây Z4„, sử dụng sơ

đồ thay thể hình 11, trong dó tổng trở Z4 dược đặt giữa dường dây, còn thành phần dung dn nhanh Beg ho&e Beas, [1 /43] chia làm hai đặt ở hai đầu đường dây đối với đường đây truyền tải từ 110 KV trở lên, đối với lưới diện phân phối dưới 110 KV phân dung dẫn nhành cũng được bỏ qua vì nó rất nhỏ Đối với lưới điện truyền tát

110 KV trở lên, dung din nhánh cũng có thể cho đưới dạng công suất phản kháng,

Qeajho&e Qed = U3, Baz MVAR) chia cho 2 rồi đặt ở hai đầu đường dây

n: Cho tổng trổ mày biển ap 7.3 va he

~+ Nhánh máy biến

áp

- Cho biết thông số của nút lä nút máy phát điện hay mứt phụ tải

Nút máy phát điện: Cha công suât phát của máy phát Šr= Ty | jQr

i Sop Per +jQor

Các thông số khác như: ‘Tu bu, khang bu, SVC, cho théng sé đặc trưng,

TÚ, - Là điện úp pha tại nữ 1

J, Lá dòng diện chạy trong các nhảnh j cửa lưới điện, cũng có viết dưởi đạng nút đầu cuối ¡,k của nhánh là đông 1, ký hiệu là đòng nhánh

1,- Là đông điện nguồn đi vào hoặc lây ra từ hệ thống qua nút ¡, kỷ hiệu là dòng nút

hi lập cáo phương trình của lưới điện ta quy uớo đâu của đông điện nhánh Tịnhụ sau:

Nếu đỏng điện I, có chiêu đi ra khối nút ¡ thí đông điện l; mang dấu dương (11), ngược lại nêu đông điện 1, có chiều đi vào nút ¡ thì đòng điện I, mang

dau âm (-Tj)

'Theo dịnh luật Kirchoff 1, căn cử vào quy ước dau dòng diện ở trên, ta lập được hề phương trình mô tã quan hệ giữa đòng nhánh và đông nút

16

Xt vi du lui dién như trên hình 1.1: Lưới diện có 4 nút dánh số 1,2,3,4, và

5 nhánh từ 1 đến 5, ta xây dựng hệ phương trinh mô tả quan hệ giữa dòng nhánh vả động nút như gatz

Với sơ đồ lưới điện như hình 1.1, lưới điện có 41 nút, ta chọn mút 1 là mút cân

bằng, còn lại nút 2, 3, 4 là mút độc lập, dễ giải hệ phương trình trên ta chọn 3

phương trinh, bớ đi phương trình 1 có mắt 1 Tả mút cân bằng

17

Hệ phương trình được viết lại như sau:

h }

Trong hệ thống điện, người ta chọn 1 nút cân bằng là nứt nguồn có công suất

đủ lon dé điều chính cân bằng công suất trên hệ thống, trong, quá trình vận hành hệ thống điện, người ta cho các mút nguồn khác phát công suất có định, nút cần bằng, phát công, suất thay dỗi theo nhu cầu của phụ tái dựa trên cân bằng công suất giữa ngudn phát và phụ tải

Hệ phương trình (1.1) có 5 ân mã chỉ có 3 phương trình, dẻ giải dược hệ phương trình trên ta phấn lập thêm phương trình khác để đám báo đú phương trính

TÚ, là tôn thất điện áp từ nút ¡ đến mút cơ sổ

Nut 1 được chon lả nút cơ sở, ta có thể viết được hệ phương trình điện thé

nit thu sau

“Ta có tốn thải điện áp trên lừng nành A VI phụ thuộc:

AU =Unp - Une

‘Trong dé Usp Une ln luot la dién ap mit dau và nút cuối của đường dây

Theo sơ đồ lưới điện hình 1.1 ta viết đuợc các phương trình tắn thất điện áp trên các hành như sau:

AUI = Uy-U¿ = Uị U¡- Dịa= - Ura

Viết hệ phương trình trên dưới đang 1ua trận :

'Ta viết được (1.3a) dạng rút gọn như sau: AU= Z4 |

Tử (1.1b\(1.2) và (1.36) ta viết được phương trình sau

‘Ma tran tang dfn nhanth 1a ma tran duéng chéo bac 5x5 ( bing sé nhanh ctia

lưới điện đang xéU, trong đó các phần tử trên đường chéo chính lả tống dẫn đường

Tử (1.4a), (1.46), ta có hệ phương trình: Y.U, —J (1.5a)

1iệ (1.5a) gọi lả phương trinh điện thé nút dùng để tính toản điện áp tại các

“Yes Ya Yas + yartyas Yn Yao Yas

Ta thấy ma trận tổng dẫn Y cỏ các dặc diễm sau:

- Vuông bậc 3 x 3 (bằng số nút của lưới điện đang xét -1 rút cân bằng)

~ Đối xứng Yạ, Yy, qua dường chéo chính

2

- Các phân tử năm trên dường chéo chính Y; bing tang tit cd cae tong dan hành nỗi trực tiếp vào nút 1

Yạ_ gọi là tổng dẫn riêng cửa núi ¡

- Cac phan tứ ngoài dường chéo chinh Yq, Yq la âm của tổng dẫn dường, đây j nối 2 nút ¡ và k

Yà gọi là tổng din tương hỗ giữa 2 nút ¡kk

'Từ kết luận trên, ta xây dựng được phương pháp tỉnh thực dụng mua trận tổng dẫn trút Y nhụ sau

a-Tinh lổng dẫn của lừng nhánh đường đây j

Cho dường dây nhánh j có tổng trở đường dây là 4 = R„ ~j.Xz

Tổng dẫn nhánh ¡ được tính rhhư sau

Ra [a điện trổ, Xạ, là điện kháng của đường dây

Nhánh j nỗi hai nút ¡ và mút k thì tổng, dẫn nhánh ik là Yj, được tỉnh như sau

b- Cach tinh téng dan rigng nuit ila Yq

Tông dẫn riềng của múi ¡ được tinh bằng lổng tất cả các tổng dẫn nhánh trực hếp, nồi vào nút ¡

-Ns, (1.10)

o- Téng dan nhanh có tính đến 1ÿ số biến đổi của Máy biến áp

Xét Máy biến áp hai cuộn dây có tý sẽ biến đối N:1, có tổng dân mày biển ap

Yy đặt phía máy biến áp lý trởng nối vào nút f vào mút t Sơ để thay thế như hinh

Hình 1.4: Sơ đồ thay thế máy biên áp hai cuộn đây

Ta lập được hệ phương trình đòng nhánh như sau:

24

1.2 Mô hình cân bằng công suất nút

Xét lưới diện cỏ nút ¡ nỗi với nút j và nút k như trên hinh].5:

Trên sơ để hình 1.5, các nút j, k nỗi với nút ¡ có các thông số như sau :

Tổng dẫn nhánh Yag—

Tụ điện, kháng điện nồi vào rrút ¡, lông đẫn của Lụ điện hoặc kháng điện là Vị

Điện dẫn phản kháng J.Bcn/2 của dường dây tại nút ¡ theo sơ đỗ thay thể hình II

Poi Qi la céng sudt nguén phát ở nút ¡

Pu Qụ; là công suất phụ tãi ở một ï + Diện áp dây

+ Dòng điện nút J;

Tại mắt ¡ khi biết dòng điện và điện áp, ta tính được công suất Sị theo công thức:

Dong điện chạy trên nút i- k 1a:

Công suất chạy trên nút ¡- k là:

[f — Re(S„) —|U, ` Praeh008 Pax —U, Ul Praul 0080, - 0, - Pee) 1.20)

Qe — bm((8,,) - SU, Yel Sin Pare —[E, [Ue Fae Si(®, = 8, — Pare)

ĐẠI : 4, — 6 —đ,, Lừ (1.20) ta có

[, = Ra(S„)=|U, Fan 0052 EL /||Faaleos(đ¿- puồ a2

@¿ — (Su) —— ` Tạ, Si ise EF, Ul bel SiG — Pas)

Phuong trình cần bằng công suất nút | được tính như sau:

= 8y S/U2 ST =PcHQ ache teicher 2 43

Ï 3 Fu|eosg II, 37 J/|V2|eos( ma)! UỈ ReŒ xấu xế ) (1.23)

Gj la tap hop cae mit có nối với nút ¡, tính cá nhánh nồi với nút cân bằng,

Trong đồ Fy = Fags [F,[00s@, = YlFael 00s ee; [E,|sine, = 0 Faa| singe

Các thông sé Yy, Yu, Yau & tran la cdc thanh phần của ma trận tông dẫn Y,

Khi dung din đường day duoe tinh vae ma Iran (ng dan, nd được tính bằng cach

tỉnh thêm vào thành phần tổng dẫn riêng của các nit 8,-1.8, +0 Pow

27

Thanh phin dung din Be, / 2 tính thêm làn giảm giá trị tuyệt đối của Bị

“Khi đó (1.20) tr thánh:

|; = SPI Pane C8Ce — 94) + 17, -ReỮ, )

Je SU Badin, 9.) 1 & THỰ, ) Trong 46 Yq là thành phần của ma trận tổng dẫn Ý, 1.3 Các phương pháp giải tích tính toán chế độ xác lập lưới điện phân phối

1.31 Xác định phan bỗ dòng điện, điện áp và công suất trong lưới điện

a Bai loan dal ra

Xuất phát từ các phương trình đã lập được của lưới điện ở chế độ xác lập dé tim ra điện áp tại các mút, đông điện, công suất trên các đường dây Việc tính toán chế độ xác lâp dễ phục vụ công tác nghiên cứu quy hoạch lưới diễn, tính toán tối ưu

“hóa chế độ làm việc, tính toán ôn định hệ thống điện hay phân tích sự cổ lưới điện

Chế đô làm việo xác lập của lưới điện là ché 46 ma trang đó các thông số chế

độ không thay dỗi hoặc thay déi không dang ké

'Tại mỗi nút ¡ của lưới điện trong chế độ xác lập có 41 thông số đặc trưng sau:

~ Công suất tác dụng tại nút i - gọi là Pi ;

- Công sual phan khẳng tai mit i- goi li Q; ;

- Médun của điện áp tại mút ¡ - gọi là Uị ;

- Góc lệch pha của điện tại áp nút ¡ so với diện áp nút cơ sở - gọi lả 6,

'Tại mỗi mút có bai thông số độc lập chơ biết trước, còn lại hai thông số là ân

số phải tìm Bài toán giải tích lưới điện là bài taán cho biết hai thông số, tính toán bai thông số còn lại

“Trong phân tích chế độ, tính toán trong bai toản giải tích lưới điện, người ta chia cde mit trong hệ thẻng điện thành ba loại như sau:

- Nút phụ tật, gọi là nức P-Q: ở nút này công suất tại nút là P, + jQ, không triển động theo độ lệch nhỏ của điện áp UỊ trong chế độ xác lập, cầu tìm 6; và U,

28

-Nut có điều chỉnh diện áp, gọi là nút P-V: tại nút này công suất tác dụng P,

và Modm điện áp UJ, được cho trước trước, cầu tìm 6; , đây là nứt nguồn có tự động,

điều chỉnh điện áp hoặc nút phụ tải có đặt thiết bị bù công suất phản kháng tự động, cho phép được giữ điện áp tại nút là khổng đổi bằng cách thay đổi lượng công suất

phan khang phat vàa nút Do đặc tính điển chỉnh có giới han ctia dang stator va

đồng kích lừ máy phái hoặc phụ tải điêu chỉnh điện áp tự động, phát ra được lượng

tử Quua đến Quạ„ nên nút này xét đến điều kiện ràng buộc Qiuar< Q¡ < Gee

- Nút cân bằng : Nút nảy cho biết trước môdundiện áp U¿ và góc lệch pha ĐỊ,

đề thuận tiên trong khi tính toán, góc pha điện áp 6; thường lây bằng 0, xem như

gốc để tỉnh góc lệch phá của các điện áp núi khác, cần xác định P¡ và Q¡ Công suất của nứt cân bằng, phụ thuộc vào công suất của các nút cỏn lại Nút này dược chọn trong số nút nguồn, làm nhiệm vụ điều chinh tin sé dé dam bảo cân bằng công suất trong hệ thông điện

Ở chế độ xác lập, lưới điện được mô tá bởi các phương trình cân bằng công, suất nút đã trình bày ở trên Với hệ thẳng điện có K+1 nút, người ta chọn có 1 nút cân bằng, còn lại Ñ nút độc lập, trong dd co Apy nit P-V, Bpg mit P-Q

Mỗi nút P-Q có hai phương trình với hai ấn số là TỊ,, 0; ; Mỗi nút P-V có

âm sẻ là Bị vì vậy cần dùng một phương trình cân bằng công suất tác dụng, vậy số Ẩm

số cân tù là 2.Azo~ Bpy „ để giải được các Ấn số trên cần phải lập 2.Apg + Bạợ

phương trình

Giải bái toán trén, ta tim được nghiệm là Ú;, 6; các nút P-Q, tìm được nghiệm

là Ô¡, Ô; các núi P-V, kin di tin được nghiệm các núi P-Q, P-V, ta tính dược công

ic dung P va phan kháng Q của núi cân bằng,

8o sảnh nghiệm tìm được với ràng buộc điều kiện kỹ thuật của lưới và các

thiết bị

To nguồn phát công suất phản kháng là hữu hạn, nằm trong công suất phin kháng thiết kế trước nên các nút P-V phải thỏa mãn các điều kiện của nguồn công suất phản kháng:

ae > Qị > Qiain (1.26)

29

Qjmin Va Qin 1A nguén eng suat phan khang phat ra nhé nbat va lon nhat theo thiết kế ban đầu tại nút j (mut P-V)

Điện áp vận hành tại mỗi núi ở quanh giá lrị định mức của lưới điện, đã được

tính toàn trước dẻ ôn định hệ thống, diện vả dàm báo chất lượng diện năng, Môdun của điện áp các nút P-Q phải thỏa mãn điều ki

T > Tin (122

Uimin V2 Uses là giới hạn médun cho phép điện áp tại trút ¡ được giao động từ thắp

nhất là U„„ đến giá trị điện ap cao nhat 14 Umer

To điện năng là một đạng răng lượng đặc thù, công suất phụ tai tiêu thụ và công suất phát của các nhà máy phải càn bằng đề đảm báo tân số lưới điện ẩn định

nằm trong giới hạn cha phép Vì vậy tại mút cản bằng oông suát tác đụng và công,

suất phảm kháng thôa mãn điều kiến

Peas? Poy > Petanin (1.28)

Qebmax? Qes 2 Qeomin (1.29)

Đổ dâm bảo chờ lấn số và điện áp trên hệ thống nằm trong giới hạn cho phép,

Mỗi loại dây dẫn điện đều có dòng điện vận hành tôi đa theo thiết kẻ tình trước, dé

đấm bão cho đây dẫn vận hành bình thường, đồng điện đã liên ắc đường đầy nồi

mẹ là góc pha lớn nhật cho phép của dường dây jk

“Trong tỉnh toàn chế độ xác lập, các thông số chế dộ của các nút biển đổi phụ thuộc vào sự biển đổi của thông số phụ tài

Ð Tỉnh phi tuyến của bài toán giải tích luới diện:

Cáo phương trình viết cho chế độ xác lập, sử dựng mỏ hình toán học tuyến tỉnh cha các phần lữ lưới nhưng phi tuyến cho nguồn và phụ tải điện Sụ phí tuyển này do dạng phí tuyến của dịnh luật Kirchboff cho dòng sông suất má ở chế dé xác lập, thường phụ tải điện được cho bởi công suất thực P và phản kháng Q là hằng số, côn nguồn điện thường làm việu với công suất P xác định ổ một điện áp dược điều chính

Ta xét ví đụ hưới điện như hình 1 6

P2,2 Linh 1 6: Lưới điện 2 nútvt đụ xét tính phì hon của bài toán giải tích lưới

điện Chọn nút | làm nút cân bằng với các thông số cho trước U; = 1, 01) = 0; ta cản phải

Sipe) UULF, si: 92)

Với điều kiện ban diu Uy = 1 suy ra

Thỉ (1 32) có dạng Axl=Bx”=C 0

Phương trình (1.32) là phương trình bậc 4 dối với x, dó là phương trình phi tuyên, điều đó cho ta biết được tính phí tuyến của bài toán giải tích lưới điện

Để giải bái toán phí tú in ngudi ta hay ap dung phương pháp lắp Ganss-

Szide] và phương pháp lập Newton-Raphson

Mỗi phương pháp lặp nêu trên có những ưu nhược điểm khác nhau Phương

ngắn, nhược điểm của phương pháp này là làm nhiều buớc lặp, nhiều phép tinh: mới

hội tụ đến kết quả mong muốn Nếu tính toán cho hệ thông điện phúc tạp, cỏ nhiều

mút thí làm tầng nhiều bước lắp và khả năng hội tụ không cao

Phương pháp lặp Newten-Raphson có ưu điểm hội tạ nhanh hơn đến kết quả

mneng muốn, nhược điểm của phương pháp này là không hội tụ khi thông số chọn

bạn đầu khá xe no với giả trị mơng ruuỗn

Do bài toán tỉnh toàn với lưới điện nhỏ va đơn giản với thông số chon ban đầu chi nim trong khong giả trị nhỏ nên trong nghiên cứu này, tác giả sử đựng phương pháp Nowlon-Raphson dễ xây dựng chương trình giải tích lưới điện

1.32 Phương phdp ifp Newton-Raphson

a Bài toán và cách giấy bài toán

Trong dé ham Wd 1a ham khá vị theo biến x

Tình 1.7 mình họa quả trình giải cho trưởng hợp phương Bình WÓx) Ô

W(x)

Fink 1.7: Đồ thị mô tà quá trình giải bài toán FB)=0

32

Giả thiết nghiêm của hàm nay la x” ung voi W(x" ) ~0

‘Tim nghiém của W(@) bằng phương pháp gần đúng như sau:

Ban đầu chọn nghiệm xạ bắt kỳ, la tính được W(xạ ) cô giá trị # Ô

Tại điểm [W’(x,),x,| ta ké tiép tayén T'(x) voi Wx)

Tim được Ax: suy ra 1_xa+ Ax tinh được WŒ)

Từ đồ thị ta thấy xạ gần với giá trix” va W(x, } gan vdi 0 s0 vei xy va WÓxạ } Lặp lại các bước ở trên, tại điểm |W’ (x,),x, | ta lại kể tiếp tiếp tuyến TỶ @), giải

phương trình TẺ (x) —Ó ta sẽ dươc nghiệm x; gắn hơn với giá trị x"

'Tổng quát lại, khi ta thay giả trị k va bing k +1 vdo phương trình trên và biển đổi

W Gy) Amie = -WOS) q3)

(1.34) va (1.35) 1d (hud loan Xewlon-Raplsen để giải phương trình (1.33)

Dé gidi hé phương trinh W(X) = 0 (1.36)

tb dp dụng cho tính toán chế độ xác lập lưới điện

Từ (1.20), thay 0u=0-0,, bố qua Y vá jI3c¡ ta được hệ phương trình:

Dé lập ham cần bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản khang ở

amit i, tử (1.35) ta chuyển P; và Q¡ sang bên phải, ta được

|v — Pi SUU, Ks 003 6 a)

436)

[r= 915 U0.U,ÿ,|sm(8 6 ø,}

Iệ phương trinh (1.36) cần tim cdc dn sé 14 0, OF, Ui Ue

‘Yai méi nur i cia hé théng dién, & ché d6 xac lip cdc ham cn bing công suất bằng Ú

Dé lập hệ phương trình cân bằng công suất cho cả lưới diện, ta phương trinh cân bằng công suất cho tắt cả các nút độc lập:

Để tìm các thông số tại các nút trong chế độ xac lap, ta giai hé W-O theo thuật toán (1.33), với điều kiện biết các thông số phụ tái tại các nút, điện áp ở nút cân bằng,

Lập ma trận cột với Ấn số cần tìm là góc lệch pha va điện áp [Bi , 8;, , Đụ, ÚỊ

„U¿„ , Lư, ] tại cáo nút, không tính đến điện áp U, của các nút P-V và các thông,

aw, 2W, Wy, Wy, Wy,

Ma tran J khéng tinh đạo hàm theo công suất phân kháng Q¡ của các nút D-V,

dao ham theo điện ấp L7 của cáo nút P~V và đạo hàm của các Lành phan TUL eo sé

1.3.3 Sơ đồ khối tính toán chế độ xúc lập

Ta xây dụng được chương trình tính toán chế độ xác lập như sơ đỏ khối sau

Hình 1.8: Sơ đỗ chương trình tỉnh toán chế dộ xác lập

Sử dụng các chương trình con của chương trình Matlab dễ tinh toan ma trận tổng dẫn, tính toán phương pháp Newton-Raphson, kiểm tra điểu kiện giới Thám công suất phái của máy phát và tính toán lại

CIIƯƠNG2 CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN KHÁC NHAU CHO PHỤ TẢI

vụ những mục đích nghiên cứu khác nhau, người la đã xây đụng nhiều rô hình phụ

tải khác nhau để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu của mình, đem lại kết quả nghiên cửu tất nhất,

3.1.1 Mã lrình phụ tai cam teng

Đây là mô hình phụ tài đặc trưng chơ các phụ tâi dộng cơ điện, dược mỏ tả như hình 21:

Rs Xs Xr

Tình 2.1: Mô lành phụ tâi cảm ứng (rong chế độ xác lập

Trong đó R, „R,,X,„ 3, là điện trỏ, điện kháng của stator vả rotor động eơ

Xm la digu khang từ hóa cửa động cơ,

s là hệ số trượt của dộng cơ

Qua mô hình ta có thế nhận thây công suất tiêu thụ của phụ tải động cơ phụ

thuộc vào diện áp vận hành của phụ tải, phụ thuộc vào bệ số trượi của động cơ và

phụ thuộc vào tân số của hệ thông điện

1.2 Mô hình phụ tãi hiun mit

Mô hình phụ tải hảm số mũ diễn đạt công suất tiểu thụ của phụ tải phụ thuộc vào điện áp theo hàm số mũ có dạng,

~Pạy,Qạy là công suất tác dụng và công suất phân kháng tiêu thụ thực của phụ lãi

- Pạ,Q¿ là công suất tác dụng và công suất phản kháng định mức của phụ tải

- Vạ là điện áp vận hành định mức của phụ tãi

- V là diện áp vận hành thực của phụ tải

- ø là hệ số mũi theo điện àp của công suất tác dựng

- B là hệ số mũi theo điện áp của công suất phân khang,

Với mốt phụ tải có đặc tính khác nhau thì các hộ

số mù ơ và ð cũng khác nhau

Trong thục tế có rất nhiều phụ tải khác nhau với những đặc tính khác nhau, ta

có thể chia phụ lãi thành một số loại đặc trưng như sau:

- Phụ tải nhiệt: Dược sử dụng nhiều trong dân dụng, là các thiết bị tạo ra nhiệt

phục vụ đời sống dân sinh như: nội cơm điện, ấm đún nước nóng, lỗ nướng, lò sưởi và tại các nhà máy, xí nghiệp là các thiết bị: máy hàn, nội hơi, lò nhiệt Phụ tâi nay hoat động như một điện trở không đổi

~ Phụ tải động cơ: Tà loại phụ tải phố biến lại các hệ gia đình, các wha may xi nghiệp, các cơ sở sắn xuất, Trong các hộ gia dinh các nha may xi nghiệp, các cơ sở sản xuất, phụ tải dạng này là các thiết bị sử dụng động cơ quay như quạt làm mát, xmấy bơm nước, các ruáy tiện, bảo, khoan, nén không khí, diều hòa và làm lạnh Trong các nhé máy xi nghiệp tại khu công nghiệp, phụ tái nảy là các động cơ cổng,

suất lớn phục vụ đây chuyển sản xuất.

~ Phụ tải chiếu sảng: Lẻ loại phụ tải phổ biến sử dụng mọi nơi, phụ tải này là các loại đến chiếu sảng, cổng suất tiểu thụ của phụ tải loại này phụ thuộc rất nhiều vào điện áp

Đã có những khảo sát và thông kế sử dụng đặc tính phụ tái ham mũ dễ khảo sát các phụ tải thục tế, kết quả thu đuợc cho trong bang 2.1

Bang 2.1: Đặc tỉnh phụ tãi hàm mũ cña một sỗ pÍt rãi thực rễ

'Tên loại phụ tải Hệ sẽ mũ Hệ số mũ j

Thiét bị làm nóng băng điện trở 20 q0

40