Sa thải phụ tải tối ưu với sự hỗ trợ của bộ điều khiển phát động trong hệ thống điện

2.3 ĐI U KHI N D BÁO MPC 2.3.1 T ng quan v mô hình d báo Đi uăkhi năd ăbáoăđƣăraăđ iăcácăđơyăkho ngăvƠiăth păkỷăt ănh ngănĕmă1960ăvƠăđƣăcóănhi uă ngăd ngăthƠnhăcôngătrongăcôngănghi p.ă

vi HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

M C L C

LỦăl chăkhoaăh c i

L iăcamăđoan ii

L iăc măt iii

Tómăt t iv

M căl c vi

Danhăsáchăcácăt ăvi tăt t ix

Danh sách các hình x

Ch ng 1: T NG QUAN 1

1.1 T NG QUAN V LƾNHăV C NGHIÊN C U 1

1.2 CÁC K T QU NGHIÊN C U TRONGăVĨăNGOĨIăN C 2

1.2.1 K t qu nghiên c u n c ngoài 2

1.2.2 K t qu nghiên c u trongăn c 10

1.2 M C TIÊU NGHIÊN C U C AăĐ TÀI 11

1.3 NHI M V VÀ GI I H NăĐ TÀI 11

1.4ăPH NGăPHỄPăNGHIểNăω U 12

1.5 N I DUNG LU NăVĔN 12

Ch ng 2: C S LÝ THUY T 13

2.1 SA TH I PH T I 13

2.1.1 Sa th i ph t iăd i tần s 13

2.1.1.1 S ph thu c ph t i vào tần s 13

2.1.1.2 S ph thu c tần s vào cân b ng công su t tác d ng 14

2.1.1.3 Vai trò c a sa th i ph t i theo tần s 16

2.1.1.4 Các cách th c hi n sa th i ph t i theo tần s 16

2.1.2 Sa th i ph t iăd iăđi n áp 19

2.2 GI I H N CÔNG SU T PH N KHÁNG C A MÁY PHÁT 21

2.2.1ăMáyăPhátăĐ ng B Ba Pha 21

2.2.2ăĐ c Tuy n Công Su t Máy Phát 22

vii HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

2.2.3 B Gi i H n Quá Dòng Kích T 24

2.2.3.1 H Th ng Kích T 24

2.2.3.2 B Gi i H n Quá Kích T 26

2.2.4 B Đi u T c 28

2.3ăĐI U KHI N D BÁO 29

2.3.1 T ng quan v mô hình d báo 29

2.3.2Mô hình h th ng và mô hình phân b nhi u 35

2.3.2 HƠmăm cătiêu 36

2.3.4ăĐi uăki nărƠngăbu c 38

2.3.5ăV năđ ăt iă uăhóa 40

2.3.6 Mô hình trong đi u khi n d báo 42

2.3.6.1 Mô hình vào ra (Input Output models) 42

2.3.6.2ăMôăhìnhăđápă ngăb căvƠămôăhìnhăđápă ngăxungă(ImpulseăandăStepă response models) 44

2.3.6.3ăMôăhìnhăđaăth că 46

2.3.6.4 Môăhìnhăm ă(FuzzyăModels) 46

Ch ng 3: SA TH I PH T I T I U ÁP D NG MỌ HỊNH ĐI U KHI N D BÁO 49

3.1 SA TH I PH T I T Iă UăỄPăD NGăMÔăHỊNHăĐI U KHI N D BÁO 49 3.1.1 Mô hình t i 49

3.1.2 Các gi i h năđi n áp 51

3.1.3 T iă uăhóaăMPω 51

3.1.4ăĐ nh y quỹ đ o 53

3.2 NG D NGă MÔă HỊNHă ĐI U KHI N D ψỄOă Đ SA TH I PH T I TRONG H TH NGăĐI N 10 BUS 54

3.2.1ăS ăđ h th ngăđi n 10 bus 54

3.2.2 Xây D ngăMôăHìnhăĐi u Khi n D Báo 55

3.2.2.1 Mô Hình T i 55

3.2.2.2ăĐ Nh yăĐi n Áp T i Các Bus 8 Và Bus 9 56

viii HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

3.2.2.3ăPh ngătrìnhăt iă uăsaăth i ph t i 62

3.3 ĐI U KHI NăĐ NG MÁY PHÁT 63

Ch ng 4: MÔ PH NG SA TH I PH T I T I U DỐNG MỌ HỊNH ĐI U KHI N D BÁO B NG MATLAB 64

4.1 MÔ PH NG H TH NG KHI KHÔNG CÓ B ĐI U KHI N MPC 64

4.1.1ăS ăđ mô ph ng 64

4.1.2 K t qu mô ph ng khi không có b đi u khi n MPC 68

4.1.2.1ăTr ng h p không có b gi i h n kích t 68

4.1.2.2ăTr ng h p có b gi i h n kích t 70

4.2 MÔ PH NG H TH NGăĐI NăTRONGăTR NG H P CÓ B ĐI U KHI N MPC 73

4.2.1ăS ăđ mô ph ng 73

4.2.2 K t qu mô ph ng khi có b đi u khi n MPC 75

Ch ng 5: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N Đ TÀI 79

5.1 K T LU N 79

5.2.ăH NG PHÁT TRI N C AăĐ TÀI 79

TÀI LI U THAM KH O 80

ix HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

DANH SÁCH CÁC T VI T T T

DSA Dynamic Security Assessment

PLL Phase Lock Loop

LS Load Shedding

AC Alternating Current

UVLS Under Voltage Load Shedding

MPC Model Predictive Control

AVR Automatic Voltage Regulator

UXL Under eXcitation Limiter

OXL Over eXcitation Limiter

GOV Governor

HTKT H ăth ngăkíchăt

LP Linear programming

QP Quadratic programming

LTC Load Tap Changer

IO direct Input Output models

IIO Increment Input Output models

x HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Gi năđ phaăvectorăđi n áp PLL ba pha 3

Hình 1.2: S ăđ đi u khi n bên trong c a kh i PLL ba pha 3

Hình 1.3: ωácăng ng tần s đ l a ch n các h s sa th i ph t i (LS) vi căđi u khi n sa th i ph t i và khôi ph c t i t đ ngăđ căđ xu t 4

Hình 1.5: S l a ch n các pháp tuy n b c t (F) t các h s sa th i t iăđ c ch n 4

Hình 1.6: M ngăđi năđ năgi năđ c dùngăđ ki m tra kỹ thu t sa th i t iăd i tần s 5

Hình 1.7: Các k t qu mô ph ng 6

Hình 1.8: S ăđ h th ng m tăđ ng dây 8

Hình 1.9: Đápă ngăđi n áp 9

Hình 1.10:K t qu mô ph ng sa th i t i 10

Hình 2.1: Ph c h iăđi n áp do s c h th ng truy n t i 20

Hình 2.2: Đ ng cong kh nĕngăphátăc a máy phát 23

Hình 2.3: S ăđ kh i h th ng kích t 24

Hình 2.4: Mô hình b gi i h n quá kích t 26

Hình 2.5: Dòngăđi n kích t đ căđi u khi n b i b gi i h n quá kích t 27

Hình 2.6: Đ th P-Q c aămáyăphátăđ i s đi u ch nh c a OXL 28

Hình 2.7: 30

Hình 2.8: Thu t toán 33

Hình 2.9: ω uătrúcăc ăb năc aăMPC 34

Hình 2.10: Mô hìnhăt ngăquátăb ăđi uăkhi năd ăbáo 35

Hình 2.11: Chi năl căđi u khi n RHC 41

Hình 3.1: Đápă ng MPC 49

Hình 3.2: S ăđ h th ngăđi n 10 bus 54

Hình 3.3: S ăđ t ngăđ ngăh th ngăđi n 10 bus 55

Hình 4.1: S ăđ mô ph ng h th ngăđi n không có b đi u khi n MPC 64

Hình 4.2: S ăđ m ngăđi n khu v c 1 65

Hình 4.3: S ăđ m ngăđi n khu v c 2 66

xi HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Hình 4.4: S ăđ k t n i máy phát v i h th ngăđi n 67

Hình 4.5: S ăđ kh i gi i h n quá kích t 67

Hình 4.6: Dòngăđi n kích t t i máy phát 3 khi không có b gi i h n dòng kích t 69

Hình 4.7: Công su t ph n kháng t i máy phát 3 khi không có b gi i h n kích t 69

Hình 4.8: D ngăsóngăđi n áp t i các bus khi không có gi i h nădòngăđi n kích t 70

Hình 4.9: Dòngăđi n kích t t i máy phát 3 khi có b gi i h n dòng kích t 71

Hình 4.10: Công su t ph n kháng t i máy phát 3 khi có b gi i h n kích t 71

Hình 4.11: D ngăsóngăđi n áp t i các bus khi có gi i h nădòngăđi n kích t 72

Hình 4.12: S ăđ mô ph ng h th ngăđi n v i b đi u khi n MPC 73

Hình 4.13: S ăđ mô ph ng khu v c 2 khi có b đi u khi n MPC 74

Hình 4.14: Kh i MPC 75

Hình 4.15: D ngăsóngăđi n áp t i các bus khi có b đi u khi n MPC 76

Hình 4.16: Tín hi u sa th i t i t i bus 8 và bus 9 76

Hình 4.17: Dòngăđi n kích t khi có b đi u khi n MPC 77

Hình 4.18: Tín hi u sa th i ph t i t iăbusă8ăvƠăbusă9ăkhiăthayăđ iăđi măđ tăđi năápăđầu c c máy phát 2 và 3 77

Hình 4.19: Dòngăđi n kích t khiăthayăđ iăđi măđ tăđi năápăđầu c c máy phát 2 và 3 78

ωh ngă1 1 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

h năxácăđ nh Tần s ch y u b nhăh ng b i công su t tác d ng,ătrongăkhiăđi n áp ch

y u b nhăh ng b i công su t ph n kháng Khi có nhi u lo n x y ra làm m t cân b ng

gi a công su t phát và nhu cầu ph t i, làm gi m kh nĕngăphátăc aămáyăđi n c a h

th ng Ngoài ra, công su t ph n kháng c a ph t i nhăh ngăđ năbiênăđ đi n áp t i các thanh cái Khi h th ngăđi n không th đápă ng nhu cầu công su t c a ph t i,ăđi n áp và

tần s tr nên m t năđ nh N u nhu cầu công su t c a ph t iăcaoăh năcôngăsu t phát s

d n t i suy gi m tần s vƠăđi n áp

Sa th i ph t i nh m cân b ng công su t gi a công su t phát c a máy phát v i nhu

cầu công su t ph t iăđ khôi ph căđi n áp và tần s đ m b o ch tăl ngăđi nănĕng.ăTùy theo t ng hoàn c nh c th , sa th i ph t i có th đ khôi ph c tần s , ho căđi n áp, ho c

c tần s vƠăđi n áp Ngoài ra, sa th i ph t iăđ c cònăđ c dùngăđ b o v thi t b nh :ăquá t iăđ ng dây, quá t i máy phát, quá t i máy bi năáp…

Ngày nay, các gi iăphápăl iăđi năthôngăminhăđ c công nh n r ngărƣiănh ălƠăt ngălai phát tri n h th ngăđi n c aăchúngăta.ăL iăđi n phát tri nătheoăh ng này có th đápă

ng c hai thách th c quan trong kinh t và an ninh trong khi v n duy trì m t cu c s ng

b n v ng.ăĐ đ tăđ c m cătiêuănh ăv y, các chi năl căđi u khi n tiên ti n cầnăđ c phát tri năđ gi i quy t các r i lo n thông qua vi c phòng ng a,ăngĕnăch n và ph c h i

đ c th c hi n t đ ng[5]

S s păđ và b t năđ nhăđi năápăth ng có th k t h p v i m tăđi n h th ngăđi n quy mô l n, và là m t trong nh ng m i quan tâm an ninh chính cho các ho tăđ ng h

ωh ngă1 2 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

th ngăđi n Vi c quan sát cho th y r ng, sau m t nhi u lo năbanăđầu, r t nhi u nhi u lo n liênăquanăđ n quá trình khôi ph c t i ch m ch p và gi i h n công su t ph n kháng máy phát T căđ t ngăđ i ch m c a quá trình này có kh nĕngăcungăc păđ th iăgianăđ th c

hi n các quy tăđ nh v n hành nh măngĕnăch n s s păđ

M c dù s s păđ đi n áp s p x yăraăth ng có th đ c tránh kh i b iăđi u khi n các t i thích h p, hình th căđi u khi n t i truy n th ng (sa th i ph t i) thì không ph

ti n và các h th ng truy năthôngăđ đoăvƠăgiámăsátăm ngăđi n v i nhi uăthôngătinăh nătrong th i gian th c Các công c và d li u th i gian th c cung c p n n móng t t cho

vi c h i nh p các ng d ng h i nh păt ngălai.ăD aăvƠoămôăhìnhănƠy,ăđi u khi n tr c tuy n có th đ c tìm th y,ăđ c ph i h p và làm cho h p lý t nhi u ngu năvƠătácăđ ng lâu dài c a chúng t i các h th ng

Đ nghiên c u gi i thu t sa th i t i, h c viên sử d ng phần m m Matlab và Simulink c a hãng Mathwork, Inc, phần m m này có r t nhi u thu n l i riêng bi t Matlab cho phép sử d ng ngôn ng c păcaoănh ălƠăω,ăω++.ăMatlabăcóăhƠngătrĕmăhƠmăxơyă

d ng s n và có th sử d ng trong nhi uălƿnhăv c: toán h c, th ng kê, vi c xử lý và thu

nh n nh, vi c xử lý tín hi u, mô ph ng Simulink là n n t ng mà có nhi u hàm gi ng nhau trong Matlab và có nhi u t p kh i chuẩnăchoăphépăng i dùng th c hi n các nhi m

v nh :ăvƠo/ra,ăcácăphépăt ng, hi n th ,ăđ ng tín hi u,

1.2 CÁC K T QU NGHIÊN C U TR ONG VÀ NGOÀI N C

1.2.1 K t qu nghiên c u n c ngoài

ωh ngă1 3 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Trong nh ngănĕmăgầnăđơyăđƣăcóănhi u công trình nghiên c u v sa th i ph t iănh :

1.2.1.1Nghiên c u c a Atputharajah Arulampalam và Tapan Kumar Saha v ắFastăandăAdaptive under Frequency LoadShedding and Restoration Technique using Rate of ωhangeăofăFrequencyătoăPreventăψlackoutsẰă[4].ăψƠiăbáoănêuănênăcácăph ngăphápăsaăth i

ph t i theo tần s vƠăđ xu t vi c sử d ngăvòngăkhóaăphaă(PLL)ăđ đoăxácăđ nh tần s Hình 1.1 trình bày gi năđ pha c aăvectorăđi năápăPLLă3ăphaăvƠăhìnhă1.2ătrìnhăbƠyăs ăđ

kh iăđi u khi n bên trong c a vòng khóa pha PLL

Hình 1.1: Gi năđ phaăvectorăđi n áp PLL ba pha

Hình 1.2: S ăđ đi u khi n bên trong c a kh i PLL ba pha

Trong bài báo này, kỹ thu tăđ cădùngăđ đi u khi n sa th i t i và khôi ph căđi n áp

ωh ngă1 4 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Hình 1.3: ωácăng ng tần s đ l a ch n các h s sa th i ph t i (LS) vi căđi u khi n sa

th i ph t i và khôi ph c t i t đ ngăđ căđ xu t

Hình 1.5: S l a ch n các pháp tuy n b c t (F) t các h s sa th i t iăđ c ch n

ωh ngă1 5 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Ph ngăphápăsa th iăđ c ki m tra trên m ngăđi n hình 1.6 và mô ph ng b ng phần

m m EMTDC/PSCAD K t qu đ c trình bày trong hình 1.7

Hình 1.6: M ngăđi năđ năgi năđ cădùngăđ ki m tra kỹ thu t sa th i t iăd i tần s

a)K t qu mô ph ng khi không có ho tăđ ng sa th i t i

trong su t quá trình c tăl iăđi n chính

ωh ngă1 6 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

b) Tần s ,ăđi n áp, công su t ngu n và t i v i sa th i ph t i trong su t quá trình nhi u

lo n gây ra b i vi c c tăl iăđi n chính

c) Các h s sa th i t i, tín hi u máy c t pháp tuy n và các tín hi u b t PFC v i ho t

đ ng sa th i t i trong su t quá trình nhi u lo n gây ra b i vi c c tăl iăđi n chính

Hình 1.7: Các k t qu mô ph ng

ωh ngă1 7 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

1.2.1.2 Bài vi t c a Luiz Augusto Pereira Fernandes, Alexandre Rocco, Heraldo Silveira

ψarbuyă vƠă Geraldoă ωaixetaă Guimarƣes,ă ắElectrică Poweră Systemă Under-Voltage Load SheddingăProtectionăωanăψecomeăaăTrapẰ.ă

Khi nhu cầu t iătĕng,ăcácăthi t b đ c bi tăđ c l păđ tăđ cung c p công su t ph n kháng yêu cầuăđ gi đi n bus trong gi i h n cho phép

Công su t ph n kháng này có th đ c cung c p b i các b t m c song song, b bù VArătƿnhă(SVω),ăb bùătƿnhă(STATωOM)ăvƠăcácăthi t b truy n t iăđi n AC linh ho t khác (FATCS)

Khi nhu cầu c a m i ngu n công su t ph năkhángătĕngăquáăkh nĕng c căđ i c a nó (bão hòa), hi u ng này có th đ i di n b i m t b t m c song song có tr kháng không

đ i

Trong s bƣoăhòaănh ăv y s păđ đi n áp có th xu t hi n trong kho ng th i gian

ng n, vì v y thi t b sa th i t iăd iăđi n áp có kh nĕngătránhăcác s gi măđi n áp nhanh

Hi năt ng này có th là m t cái b yăchoăng i v n hành n uăanhătaăkhôngătinăt ng vào

s b o v c a thi t b sa th i t iăd iăđi năáp.ăĐ làm rõ v năđ này, sa th i t i t i m t bus

đ c phân tích thông qua phần m m Matlab/SimPowerSystem sử d ng ví d v i 3

tr ng h p:

 Khi không có s h tr công su tănh ătrongăhìnhă1.8a

 V i 25 MVAr công su t ph năkhángăthêmăvƠo,ănóăt ngăđ ngăv i b t bù song songăkhôngăđ i và m tămáyăphátăđ ng b đ c k t n i t i bus t i thông qua bi n áp,ănh ătrong hình 1.8b

 V i c uăhìnhăt ngăt tr ng h pă2,ănh ngăcôngăsu t ph n kháng c a b t đ c tĕngălênă60ăMVAr

K t qu c aă3ătr ng h păđ cătrìnhăbƠyătrongăhìnhă1.10.ăTrongătr ng h păđầu tiên,ăkhiăkhôngăcóăbùăđi n áp, các m ch UVLS ho tăđ ng thành công Trongătr ng h p

2, ta th y UVLS v n ho tăđ ng thành công, m c dù kho ng th i gian suy gi măđi n áp t 0.92 pu t i 0.9pu không l nănh ătr ng h pă1.ăTr ng h p 3, kho ng th i gian tr nh

ωh ngă1 8 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

h nă1săđ đi n áp gi m t 0.92 xu ng 0.9 pu, s păđ đi n áp xu t hi n do UVLS không tácăđ ng

a)S ăđ h th ng m tăđ ng dây không có h tr công su t ph n kháng

b) S ăđ h th ng m tăđ ng dây có h tr công su t ph n kháng

Hình 1.8: S ăđ h th ng m tăđ ng dây

a)Đáp ngăđi n áp khi không có h tr công su t ph n kháng

ωh ngă1 9 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

b)Đáp ngăđi n áp v i t bù song song 25 MVAr và năđ nh c a máy phát

c)Đáp ngăđi n áp v i t bù song song 60 MVAr và năđ nh c a máy phát

Hình 1.9:Đápă ngăđi n áp

1.2.1.3 Bài vi tă ắMPC-Based Load Shedding for Voltage Stability EnhancementẰă c a I.A Hiskens và B Gong Bài vi t trình bày gi i thu t sa th i t iăđ c i thi n năđ nh đi n

áp d aătrênămôăhìnhăđi u khi n d báo M ngăđi nănh ăhìnhă3.2 đ cădùngăđ xem xét

gi i thu t K t qu mô ph ngăđ c trình bày trên hình 1.11

ωh ngă1 10 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

a)ăĐápă ngăđi n áp khi th c hi n mô hình MPC

b) Tín hi u sa th i t i

Hình 1.10:K t qu mô ph ng sa th i t i

1.2.2 K t qu nghiên c u trong n c

Lu năvĕnăth căsƿăc a Trần H Nguyên v ắNghiên c u c i ti n h th ng t đ ng sa

th i và khôi ph c ph t i h th ngăđi n hầmăđ ng b H iăVơnẰătr ngăđ i h căĐƠăN ng

Áp d ngăđi u khi n m đ c i ti n sa th i và khôi ph c ph t i t đ ng

ωh ngă1 11 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Lu năvĕnăth căsƿăc a Lê Tr ngăNghƿaăắNghiên c uăcácăph ngăphápăsaăth i ph t iẰă

tr ngăđ i h căS ăPh m Kỹ Thu t TP HCM

1.2 M C TIÊU NGHIÊN C U C A Đ TÀI

 Nghiên c u, phân tích các y u t nhă h ngă đ n gi i h n phát công suât ph n kháng c a máy phát trong h th ngăđi n

 Nghiên c u, xây d ng gi i thu t sa th i ph t i t iă uăsử d ngămôăhìnhăđi u khi n

d báoăđ khôi ph căđi n áp trong h th ngăđi n

 Mô ph ng gi i thu t sa th i ph t i t iă uădùngă môăhìnhăđi u khi n d báo sử

Nhi m v và gi i h n đ tài nghiên c u:

 Tìm hi u các mô hình toán, các gi i thu tăđ c các nhà nghiên c u công b và đƣăth căthiăđ v n d ngăvƠoăđ tài

 Tìm hi u các y u t nhăh ngăđ n gi i h n công su t ph n kháng c a máy phát

 Tìm hi uăph ngăphápăđi u khi n d báoădùngăđ nh y quỹ đ o

 Nghiên c u, xây d ng gi i thu t sa th i ph t i t iă uădùngămôăhìnhăđi u khi n

d báoăđ khôi ph căđi n áp

 Xây d ngăch ngătrìnhămôăph ng trong Matlab/Simulink

ωh ngă1 12 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

ωh ngă2:ăω ăS LÝ THUY T

ωh ngă3:ăSA TH I PH T I T Iă UăỄPăD NGăMÔăHỊNHăĐI U KHIÊN D BÁO

ωh ngă4:ăMÔ PH NG SA TH I PH T I T Iă UăDỐNGăMÔăHỊNHăĐI U KHI N

D BÁO B NG MATLAB

ωh ngă5:ăK T LU NăVĨăH NG PHÁT TRI N C AăĐ TÀI

ωh ngă2 13 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

fnom

3+ P4 f

fnom

4

(2.1) Trongăđó:

là tần s danhăđ nh c a h th ng

là ph t i nhi t (th c t không ph thu c nhi tăđ )

1 là ph t i các máy c t g t công nghi p, máy nén khí khi f = fnom

2 là t n th t h uăcôngătrênăl i khi f = fnom

3 là ph t iămáyăb m,ăqu t gió khi f = fnom

4 là ph t i t dùng c a các nhà máy nhi tăđi n khi f = fnom

Chia c 2 v bi u th c (2.1) cho công su tăc ăb n c a h th ng Pbase (MW) ta có

đ căđ c tính tần s ph t i h uăcôngătínhătheoăđ năv t ngăđ i (pu) th hi n b ng ch

in nghiêng

ωh ngă2 14 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Trongăđó:ă = f fnompu

S ph thu c c a ph t i vào tần s đ c mô t b ng h s k

P0 là ph t i nhi t (không ph thu c tần s )

Pf là ph t i quay (ph thu c tần s ) khi f = fnom

Theo k t qu th c nghi m thì giá tr kădaoăđ ng trong kho ng t 1.5ăđ n 2.5 (ho c giá tr này là t 1ăđ n 2) Ví d k = 1.5 th hi n là khi tần s thayăđ i 1% ph t i s thay

đ i 1.5% Trên th c t v i ph m vi tần s kh o sát không l n (chẳng h n trong kho ng 50

- 45 Hz) thì có th coi  / =

2.1.1.2 S ph thu c t ần s vào cân b ng công su t tác d ng

Gi sử đ n th iăđi m t = 0- công su t phát c a các ngu năđi n Pphát (MW) b ng t ng công su t tác dung ph t i và t n th t (g i chung là ph t i P, MW)

Tần s h th ng s b ng giá tr danhăđ nh fnom(Hz) và t ngăđ ngănĕngăc a t t c các

phần tử quay s là giá tr đ ngănĕngăh th ng W0 (MWs)

T iăth iăđi mătă=ă0+s ăthayăđ iăph ăt iăPăkhôngăđ căbùăđ păb ngă á t ngă ngă

Pph át + Pph át ≠ P + P

ωh ngă2 15 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

S ăchênhăl chănƠyăs ăd năđ năthayăđ iăđ ngănĕngăW,ătầnăs ăfăvƠăphầnăthayăđ iăph ă

t iătheoătầnăs ăPf nh ăsau

(2H/fnom)df/dt = Pphát - P - kf/fnom (2.11) Trongăđó:ă Hă=ă W0/Pbaselà h ng s quán tính c a h th ng (MWs/MW hay s) bao

ωh ngă2 16 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Kh nĕngăthayăđ i tần s nhi u hay ít có th đ căđánhăgiáăquaăt căđ thayăđ i tần

s banăđầu (Hz/s) khi t = 0+

Đ thu n ti n cho vi c tính toán có th ch n t ng ph t i h u công Pt i (MW)

fnomlàm công su tăc ăb n c a h th ng Pbase (MW)

Khiăđóăbi u th c (2.14) vi t thành

df/dt = fnomP0/(2HPt i) (2.16) TrongăđóăP0 là thi u h t công su tăbanăđầu tính b ng MW

c a b đi u t c (m cửa nh năn c máy phát thuỷ đi n hay m van nhiên li u máy phát nhi tăđi n)ăđ huyăđ ng thêm công su t d phòng c a t máy N u công su t d phòng khôngăbùăđ păđ căl ng công su t thi u ho c b đi u t c ph n ng ch m thì tần s ti p

t c gi m và các máy phát có th s táchăl i do tần s th p, gây m tăđi n toàn h th ng Trong tình hu ngă nh ăv y cần ph i sa th i b t các ph t i l p l i cân b ng công su t

tr c khi các t máy ph iătáchăl i (khái ni măắtáchăl iẰătrongăcácăphầnăd iăđơyăđ c

hi u là do tần s th p)

2.1.1.4 Các cách th c hi n sa th i ph t i theo t ần s

Theo các bi u th c (2.13) và (2.14) hi năt ng s t tần s có th đ c nh n bi t theo

m c tần s f ho c theo t căđ gi m tần s df/dt

ωh ngă2 17 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Nh ăv y vi c sa th i ph t i có th th c hi n b ng các relay tần s tácăđ ng theo

m c tần s ho cătheoăđ d c (t căđ tĕngăgi m) tần s

a Sa th i ph t i theo m c t ần s

Các relay tần s kh iăđ ng khi tần s gi m th păh năm c tần s ch nhăđ nh fcđ và tác

đ ng c t t i sau th i gian ch nhăđ nh tcđ Tần s fcđ n m trong d i tần s ftrên và fd i (Hz), trongăđó:

 ftrên ph i th păh nfnomđ tránh vi c c t t i khi m c s t tần s n m trong ph m vi

mà các t máy có th t khôi ph c v fnom nh các b đi u t c

 fd iph iăcaoăh năgiáătr l n nh t trong các m c tần s táchăl i gi t dùng c a các t máy trong h th ng

Các c p tần s fcđ có th đ c phân b đ u trong ph m vi ftrênđ n fd i v i s c p là

TrongăđóăPt ng (pu) là t ng ph t i cần sa th i t t c các c p fcđăđ ngĕnăch n tần

s không gi m th păh năfd i

Giá tr Pt ng trong bi u th c trên ch có Ủănghƿaăxácăđ nhăl ng t i t iăđaăcóăth b

sa th i Trong t ngătr ng h p m t công su t c th ,ăl ng ph t i sa th iăt ngă ng v i

m c s t tần s , còn m c s t tần s l iăt ngă ng v iăl ng công su t thi u h t và tr ng thái h th ng,ănghƿaălƠăl ng ph t i sa th iăluônăt ngă ng v i s thi u h t công su t

ωh ngă2 18 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

ĐơyălƠăđ c tính t đi u ch nh c a b o v sa th i ph t i V i cùng giá tr Pt ng n u s c p

c t t i n càng l n thì Pcđcàng nh và t ngăl ng t i b sa th i theo các c p tần s càng sát v iăl ng công su t thi u, t c là càng h n ch vi c c t th a t i các c p

Vi c sa th i theo m c tần s cóă uăđi mălƠăkhôngăđòiăh i chính xác cao trong tính toán tr ngătháiăquáă đ , có th áp d ng ngay c khi thông tin v máyă phátăvƠăđi u t c khôngăđầyăđ

Nh căđi m c aăph ngăphápăsaăth i này là ph t i ch b tăđầuăđ c c t sau khi tần

s xu ngăd i ftrên, nên n uăđ d c tần s banăđầu r t l n thì tần s có th gi m xu ng

th păh năfd i tr c khi ph t i k p sa th i các c p fcđ do th i gian m các máy c t khá

l n (nh t là các máy c t thu căl iăđi n phân ph iăđi n áp th p)

b Sa th i ph t i theo đ d c tần s

T bi u th c (2.14) có th xácăđ nhăđ căl ng công su t thi u h t P0 ng v i

t ngăđ d cădf/dt.ăωácăr -le tần s tácăđ ngătheoăđ d căđ c ch nhăđ nh theo các t căđ (df/dt)cđ và th i gian tr tcđăă t i cùng m t m c tần s fcđ.ăL ng t i c t t ng c păđ d c

Pcđ (pu) có th đ c phân b đ uănh ăđƣănêuă trên

V lý thuy t có th đ t fcđ = fnom n u phân bi tăđ căđ d c tần s trong tình hu ng

s t tần s mà b đi u t c kh c ph căđ că(nghƿaălƠăkhôngăcần c t t i) v i tình hu ng n m ngoài kh nĕngăc a b đi u t c (b t bu c ph i c t t i).ăĐi u này cho phép th c hi n c t

t i ngay khi xu t hi n s thi u h t công su t do v y nâng cao kh nĕngăph c h i tần s ĐơyălƠă uăđi măc ăb n so v iăph ngăphápăsaăth i ph t i theo m c tần s Tuy nhiên

vi c c t t iătheoăđ d căđòiăh i s chính xác cao khi tính toán tr ngătháiăquáăđ c a h

th ngăđ xácăđ nhăđ c đ d c tần s theo các giá tr P0 và H khác nhau trong quá trình

v n hành

c Sa th i ph t i h tr ph c h i t ần s

ωh ngă2 19 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Vi c sa th i ph t i theo m c tần s hayăđ d c tần s nói trên nh măngĕnăch n kh nĕngătần s h th ng gi m th păh năfd igơyătáchăl i các t máy Quá trình ph c h i tần

s v giá tr fnom sauăđóănhanhăhayăch m tuỳ thu c vào tr s H và s chênh l ch gi a

l ng t i sa th i so v iăl ng công su t thi u h t.ăTrongătr ng h p s ph c h i tần s quá ch m cần ph i sử d ng c t t i h tr

Vi c c t t iănƠyăđ c th c hi n b ngărelayătácăđ ng theo m c tần s v i m c ch nh

đ nh fcđ n m trong kho ng ftrên  fcđă<fnom Th i gian chnhăđ nhăchoăcácăr -le này ph i l n

h nătcđ c a các relay sử d ngăđ ch ngătáchăl i T ngăl ng t i có th b sa th i theo các

y u t thúcăđẩyămáyăphátămƠăđ t t xa t trung tâm ph t i:

 Chi phí chi tr choănĕngăl ng t các ngu n phát t xa th păh năsoăv i các ngu n phát trong khu v c

 S c ng ép c a công chúng ho c t ch i cho phép xây d ng các nhà máy phátăđi n m iăbênătrongăcácăđô th t i cao, là nguyên nhân xây d ng các nhà máy xa các trung tâm t i

Haiă thayă đ iă c ă b n trong ho tă đ ng c a m ngă l iă đi n hi n nay d nă đ n vi c truy n t iăđi nănĕngătrênăm t kho ngăcáchădƠi.ăĐi uănƠyălƠmăchoăl iăđi n r t ph thu c vào h th ng truy n t iăđ cung c păđi n cho trung tâm ph t i.ăNóăcũngăd năđ nătĕngăt n

th t công su t ph n kháng khi c tăđ ng dây truy n t i

ωh ngă2 20 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

M t y u t quan tr ng khác mà gây ra s păđ đi n áp h th ng nhanh chóng là b n

ch t c a t iăđangăđ c ph c v b i các ti n ích Nhi u t i hi nănayălƠăcácăđ ngăc ăđi u hòa không khí nh m tăpha.ăĐơyăkhôngăph iălƠătr ng h pă35ănĕmătr c,ăkhiăđi u hòa không khí là không ph i là ph bi n Nh ngăđ ngăc ănh d b ch ng l i khi b s tăđi n

áp gây ra b i ng n m ch h th ng truy n t i Trong th i ti t nóng, nh ngăđ ngăc ănƠyăbao g m m t tỷ l cao c a ph các t i ti n ích Các ng t ch m c aăđ ngăc ăb đìnhătr và

kh nĕngătĕngăt c l iăt ngăđ i ch m c aăđ ngăc ăm nh m h năd năđ n h th ngăđi n áp

th p sau khi m t l i h th ng truy n t iăđ c lo i b ăTrũngăđi n áp và nhăh ng c a

nh ngăđ ngăc ăđ c làm trầm tr ngăh năn u các s c h th ng truy n t iăđ c lo i b thông qua m t relay trì hoãn th i gian ho c là m t s c nhi u pha Các s c nh ăv y

d năđ n s s păđ đi n áp có th gây m t đi n

Hình 2.1 cho th y m t ví d v ph c h iăđi n áp cho s c h th ng truy n t i

Hình 2.1: Ph c h iăđi n áp do s c h th ng truy n t i

Vi c th c hi n sa th i ph t iăd iăđi năápăth ngăđ c th c hi n v i các relay sa

th i t iăd iăđi n áp có trì hoãn th i gian

ωh ngă2 21 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

2.2 GI I H N CÔNG SU T PH N KHÁNG C A MÁY PHÁT

2.2.1 Máy Phát Đ ng B Ba Pha

Máyăphátăđi năđ ng b hayămáyăphátăđi n xoay chi u là thi t b bi năđ iăc ănĕngăthƠnhăđi nănĕng.ăMáyăphátăđi n xoay chi uăđ c ch t o theo lo i m t pha hay ba pha, là thành phần ch y u trong h th ng truy n t i và cung c păđi nănĕng

NgƠyănayăcácămáyăphátăđi n công su t l n có công su tăvƠiătrĕmăMVAăv i ngu năc ănĕngădùngăth y l c hình thành các nhà máy th yăđi n cung c p cho khu v c hay qu c gia.ăωácămáyăphátăđi n có công su t nh t 10KVAăđ n 1MVA , v i ngu năc ănĕngălƠă

đ ngăc ăn Diessel, hình thành các nhà máy nhi tăđi n nh hay các t đ ngăc ămáyăphátă

d phòng cho các nhà máy, xí nghi p công nghi p

Máyăphátăđi n còn có kh nĕngăđ u v năhƠnhăsongăsongă(hòaăđ ng b )ăđ nâng công

su t c păđ n t i, hay dùng làm máy bù dùng nâng cao h s công su t V i kh nĕngăvƠă

ph m vi sử d ng r ng rãi c a máy phát, các chuyên-viên kỹ-thu t cần n m v ng các nguyênălỦăc ăb n;ăđ thu n l i trong công tác v n hành và b o qu n

Máyăphátăđi năđ ng b g m hai thành phần chính:

Rotor:ăcònăđ c g i là phần c m dùng t o ra t tr ng kích thích d ng m t chi u (không bi năthiênăbiênăđ theo th i gian)

 Rotor c c t l i: dây qu n trên các c c t đ c qu n t p trung

 Rotor c c t ẩn: dây qu n trên rotor th c hi n theo d ng dây qu n phân b không t p trung

Stator:ăcònăđ c g i là phần ng, k t c u c aăstatorăđ ngăc ăc m ng Trên stator chúng ta b trí m t hay nhi u pha dây qu năđ có th hình thành máy phát m t pha hay nhi u pha V i máy phátăđi năđ ng b xoay chi u 3 pha, trên stator chúng ta b trí ba b dây qu n l ch v trí không gian 120o

ωh ngă2 22 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

2.2.2 Đặc Tuy n Công Su t Máy Phát

Các máy phát là ngu n cung c p chính công su t th c và công su t ph n kháng trong h th ngăđi n Công su t ph n kháng r t quan tr ng trong h th ngăđi n vì nó cung

c p s h tr đi năáp.ăωácămáyăphátăđ ng b tiêu bi u có th t o ra công su t ph n kháng

t i ngõ ra c a nó t 31% công su tăđ nh m căMVAă(đ i v i các máy phát có h s công

su tă0.95)ăđ n 60% công su tăđ nh m căMVAă(đ i v i máy phát có h s công su t 0.8) [10].ăTrongăcácăđi u ki năbìnhăth ng, công su t ph n kháng ngõ ra c aămáyăphátăđ c

đi u ch nh m t cách liên t c b i b t đ ngăđi u ch nhăđi n áp (AVR) Tuy nhiên d c theo quá trình b t năđ nhăđi n áp, kh nĕngăphátăcôngăsu t ph n kháng c a máy phát có

th b gi i h n b i các các y u t khác

ωácămáyăphátăđi năđ ng b trong h th ngăđi năth ngăđ c b o v hayăđ căđi u khi n b i nhi u thi t b khácănhauănh ălƠăAVRă(ψ t đ ngăđi u ch nhăđi n áp), PSS (Thi t b năđ nh h th ngăđi n), GOV (B đi u t c), OXL (B gi i h n quá kích t ), UXL (B gi i h n thi u kích t ) M i m t thi t b sử d ng m tăvƠiăvòngăđi u khi n h i

ti păđ đ m b o máy phát ho tăđ ng trong gi i h n nhi tăđ căxácăđ nhătr c [11] Trong các ho tăđ ng h th ngăđi n, các hi u ngătíchălũyăđ a trên công su t ngõ ra P, Q c a máyăphátăđ c trình bày trong hình 2.2, nóăth ngăđ c g iălƠăđ ngăđ c tính kh nĕngăphát c aămáyăphát.ăĐ ng 1 và 2 th hi n gi i h nădòngăđi n t tr ngăvƠădòngăđi n

phần ng

Trong v n hành h th ngăđi n truy n th ng, kh nĕngăphátăcôngăsu t ph n kháng

c aă máyă phátă th ngă đ c x p x b ng h ng s Nó gi đ nh r ngă đ ngă 1ă lƠă đ ng

thẳng M cădùăđemăl i s thu n ti n l năđ nghiên c u h th ng, s đ năgi n hóa này có

th gi i h n m t cách b o th công su t ph n kháng d tr có th đ aăvƠoăphơnăph i Ví

d , trong su t quá trình s păđ đi năáp,ăđi n áp t t có th yêu cầu công su t ph n kháng

v tă quáă l ngă đangă đ c phát ra Các máy phát có nhi u kh nĕngă ho tă đ ng theo

đ ng 1 Vi c gi m công su t th c phát ra có th cung c p thêm công su t ph n kháng h

tr choăl iăđi n

ωh ngă2 23 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Hình 2.2: Đ ng cong kh nĕngăphátăc a máy phát

ωácăđ ng cong kh nĕngătƿnhălƠăcácăthu cătínhămáyăphátăđ i gi đ nhăđi năápăđ nh

m c Tuy nhiên trong su t quá trình s păđ đi n áp, vi c vi ph m các gi đ nh có th làm

m t hi u l c c a vi c sử d ngăcácăđ ngăcong.ăĐi u này có th đ c gi i thích b ngăđ nh nghƿaătoánăh c c aăđ ng cong 1

Lo i b và trongăph ngătrìnhă(2.19), (2.20) và gi sử m tămáyăđi n rotor vòng

v i = B i th c t 2 = 2 + 2 đơyă lƠăđi n áp t i c c máy phát, chúng ta có

D i các đi u ki năđ nh m c,ăcácăđi năápăđầu c c c aăcácămáyăphátăđ căđi u khi n

m t cách c c b b iăAVRs.ăĐ ngăcongă1ăđ căđ nhănghƿaăb iăph ngătrìnhă(2.21) v i

đi n áp kích t là h ng s vƠăđi n áp ngõ ra là h ng s ≈ 1 tr thành m t phần c a

ωh ngă2 24 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

đ ng tròn có tâm t i 0, − 2 Tuy nhiên, trong quá trình s păđ đi năáp,ăđi năápăđầu

c c máy phát có th đ căđi u khi n b i OXL thay vì AVR T i th iăđi mănƠy,ăđi n áp đầu c c máy phát s khôngăcònăđ c gi là h ng s ăĐ ng cong 1 s tr thành ph thu c vào

2.2.3 B Gi i H n Quá Dòng Kích T

2.2.3.1 H Th ng Kích T

Ch cănĕngăc ăb n c a h th ng kích t (HTKT) là cung c p dòng m t chi u cho

cu n dây t o t tr ng c aămáyăđi năđ ng b H th ng kích t đ căđi u khi n và b o

v nh măđápă ng công su t ph n kháng cho h th ngăđi n thông qua s đi u khi năđi n

ωh ngă2 25 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Các yêu cầuăc ăb n là h th ng kích t cung c p và t đ ngăđi u ch nhădòngăđi n kích t c aămáyăphátăđ ng b đ duyătrìăđi n áp đầuăraăcũngănh ăgi choăđi n áp đầu

ra bi n thiên trong ph măviăắchoăphépăliênăt cẰăc a máy phát

S ăđ kh i c a h th ng kích t đ c trình bày trong hình 2.3

H th ng này g m có các b ph n chính sau:

B kích t : cung c p dòng m t chi u cho cu n dây t o t tr ng c aămáyăphátăđi n

đ ng b , t o nên công su t c a h th ng kích t

B đi u ch nh đi n áp: xử lý và khu chăđ i tín hi uăđi u khi năđầuăvƠoălƠăđi n áp

đầu c cămáyăphátăđ t o ta cách th c thích h păđ đi u khi n h th ng kích t Nó bao

g m c vi căđi u ch nh và ch cănĕngă năđ nh h th ng kích t

B c m bi n đi n áp ra và bù t i: c m nh năđi năápăđầu c c máy phát, ch nhăl uă

và l cănóăthƠnhăđi n m t chi u, so sánh nó v i giá tr chuẩnălƠăđi năápăđầu ra máy phát mong mu n Ngoài ra, b ph n bù t i có th đ c cung c p (do s tăápătrênăđ ng dây

ho c do công su t ph n kháng) n u mu n gi đi năápăkhôngăđ i t iăcácăđi măxaăđầu c c máy phát B nƠyăcònăđ c g i là b t oăđ c tuy năđi u ch nh

B n đ nh h th ng công su t: cung c p thêm m t tín hi u ngõăvƠoăđ h n ch

daoăđ ng công su t c a h th ng Nh ng tín hi u ngõăvƠoăth ngădùngălƠăđ l ch t c

đ rotor, s tĕngăcôngăsu tăvƠăđ l ch tần s

B h n ch và b o v : phần này bao g m m t h th ngăđi u khi n và b o v r ng

nh măđ m b o kh nĕngăc a b kích t vƠămáyăphátăđ ng b khôngăv t quá gi i h n choăphép.ăTh ng sử d ng b h n dòng kích t , b h n ch kích t c căđ i, b h n áp đầu c c, b đi u ch nh và b o v V/Hz và b h n ch thi u kích t Nh ng m ch này

th ng riêng bi t, các tín hi u ngõ ra c a chúng có th đ aăvƠoăh th ng kích t b ng

m t ngõ nh p t ng hay là c ng nh p

ωh ngă2 26 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Qua nhi uănĕmăphátătri n h th ng kích t có nhi u d ng, chúng có th đ c chia thành 3 lo iăc ăb n d a trên ngu nănĕngăl ng mà b kích t sử d ng:

Mô hình b gi i h n quá kích t theo ki uăAω4Aăđ c sử d ng Hình 2.4 trình bày

s ăđ kh i c a mô hình này B ngăcáchăthayăđ iăcácăđi măđ t c aăđi n áp kích t , m c tiêu chính c a vòng l păđi u khi n quá kích t lƠăđi u ch nh dòng kích t đ tránh quá nhi t trên cu n dây kích t Khi máy phát ho tăđ ng, b gi i h n quá kích t c a nó ho t

đ ng m t trong 3 tr ngătháiăsauăđơy:

 N uădòngăđi n t tr ng d i gi i h n nhi t dài h n 1, ngõ ra c a b gi i

h n quá kích t b ngă0.ăNóăkhôngătácăđ ngăđ n các ngõ ra c a máy phát

 N uădòngăđi n kích t v t quá gi i h n nhi t dài h n 1,ănh ngăd i gi i

h n nhi t ng n h n 2, b gi i h n quá kích t khôngălƠmăgìănh ngăch đ n khi s tíchălũyă nhăh ng nhi tăđ t t i m tăl ng nh tăđ nh.ăKhiăđóănóăgửi tín

hi u t i b t đ ngăđi u ch nhăđi năápăđ gi m dòngăđi n kích t xu ng t i d i

an toàn

ωh ngă2 27 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

 N uădòngăđi n t tr ngăv t quá gi i h n nhi t ng n h n 2, ngay l p t c

nó gửi tín hi uăđ gi mădòngăđi n kích t xu ng

Hình 2.5: Dòngăđi n kích t đ căđi u khi n b i b gi i h n quá kích t

Hình 2.5 trìnhăbƠyădòngăđi n kích t d i s đi u ch nh c a b gi i h n quá kích t trong quá trình s păđ đi n áp Có th nh n th y r ngădòngăđi n kích t đ căđi u ch nh quay l i gi i h n nhi t dài h n 1 trongăquáătrình.ăωũngăv y, do h ng s th i gian dài

h n c a hi u ng nhi t, các máy phát có th ch uăđ c quá nhi t trên các cu n dây kích

t trong kho ng th i gian∆

L uăỦăr ngădòngăđi n kích t là h ng s đơyăkhôngăch ra m t tr ng thái năđ nh

ho c tình hu ng năđ nh.ăNg c l i, nó là m t ki u bão hòa gây ra b i các thi t b b o v nhi t Trong [12]ăđƣăbƠnălu năcácăđi u ki n mà m t nhi u lo n nh có th gây ra s păđ

đi năápăđ t ng t khi m tămáyăphátăđ t t i gi i h n công su t ph n kháng c aănó.ăDoăđó,ă

m tăbƣoăhòaănh ăv y có th là m t d u hi u cho kh nĕngăs păđ đi năáp.ăĐ tránh s p

đ đi năápăđ t ng t,ăbiênăđ dòngăđi n kích t nh tăđ nhăđ c dùng làm các m cătiêuăđi u khi n dòng kích t

ωh ngă2 28 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

Cho m căđíchăsoăsánh,ăđ th P-Q c aămáyăphátăđ c trình bày trong hình 2.6 Máy phátăbanăđầu ho tăđ ng t iăđi m 1 Theo sau nhi u lo n,ăđi m v năhƠnhăđ t nhiên thay

đ i t iăđi mă2ăvƠădoăđápă ng t i, công su t ph n kháng c a máy phát ti p t cătĕngăt i

đi m 3 T i th iăđi m này, b gi i h n quá kích t đ c kích ho tăvƠădòngăđi n kích t

đ c năđ nh gi i h n nhi t dài h n 1.ăDoăđi năápăđầu c c máy phát gi m, công

su t ph n kháng Q không còn gi i h n mà ti p t c gi m t đi m 4 t iăđi m 5 Gi i thích lý thuy t cho vi c gi m công su t ph năkhángăđ c trình bày trong [3]

Hình 2.6: Đ th P-Q c aămáyăphátăđ i s đi u ch nh c a OXL

Quáătrìnhăđ ng trên rõ ràng cho th y r ng h ng s gi i h n công su t ph n kháng

c a máy phát là v năđ gi đ nhăchoăcácăđi u khi n s păđ đi n áp M tăkhác,ăđoădòngă

đi n kích t cung c p m t cách t tăh năđ xácăđ nh gi i h n công su t ph n kháng máy phátătrongăkhungăđi u khi năđ ng

2.2.4 B Đi u T c

Nh ă trìnhă bƠyă trongă hìnhă 2.6, khiă máyă phátă đ că đi u khi n b i b đi u t c v i

đi măđ tămômenăc ăc đ nh, công su t th c c aănóăth ngăkhôngăthayăđ i nhi u trong

su t quá trình b t năđ nhăđi n áp Tuy nhiên, t hình 2.2 có th cho th y r ng n u công

ωh ngă2 29 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

su t th c ngõ ra c a máy phát gi m m tăl ng ch c ch n P, gi i h n công su t ph n kháng d cătheoăđ ng 1 có th tĕngăm tăl ng Q Công su t ph n kháng thêm vào này

có th giúp h th ng ch ng ch uăđ c v i b t năđ nhăđi năápănh ălƠăm t bi năphápăđ i phó chi phí th p: b trí l i máy phát [13], [10] N uăđ aăcơnăb ng công su t th c c a t t

c h th ng vào tính toán, s giaătĕngăcôngăsu t th c c a máy phát này có th cần gi m công su t th c c aămáyăkhác.ăω ăch ph i h p vì v y cầnăđ c th c hi n m t cách cẩn

th n

2.3 ĐI U KHI N D BÁO (MPC)

2.3.1 T ng quan v mô hình d báo

Đi uăkhi năd ăbáoăđƣăraăđ iăcácăđơyăkho ngăvƠiăth păkỷă(t ănh ngănĕmă1960ăvƠăđƣăcóănhi uă ngăd ngăthƠnhăcôngătrongăcôngănghi p).ăHi nănayăđi uăkhi năd ăbáoălƠăchi nă

l că đi uă khi nă đ că sửă d ngă ph ă bi nă nh tă trongă vi că đi uă khi nă quáă trình.ă ψ ă đi uăkhi nă d ă báoă dùngă m tă môă hìnhă đ ă đoánă tr că đápă ngă t ngă laiă c aă đ iă t ngă đi uăkhi năt iăcácăth iăđi măr iăr cătrongăph măviăd ăbáoă(Predictionăhorizon)ănh tăđ nh.ăD aăvƠoăđápă ngăd ăbáoănƠy,ăm tăthu tătoánăt iă uăhóaăđ căsửăd ngăđ ătínhătoánăchu iătínă

hi uăđi uăkhi năt ngălaiătrongăph măviăđi uăkhi nă(ωontrolăhorizon)ăsaoăchoăsaiăl chă

gi aăđápă ngăd ăbáoăb iămôăhìnhăv iătínăhi uăchuẩnăchoătr călƠăt iăthi uă(hìnhă2.7)

Ph ngăphápăđi uăkhi năd ăbáoălƠăph ngăphápăt ngăquátăthi tăk ăb ăđi uăkhi nătrongă

mi năth iăgianăcóăth ăápăd ngăchoăh ătuy nătínhăcũngănh ăh ăphiătuy n,ătuyănhiênătrongă

th căt ăvi căápăd ngăchi năl căđi uăkhi năd ăbáoăchoăh ăphiătuy năg pănhi uăkhóăkhĕn

Th ănh tălƠăph iăxơyăd ngăm tămôăhìnhătoánăđ d ăbáoăchínhăxácătr ngătháiăc aăquáătrìnhăcầnăđi uăkhi nătrongăph măviăd ăbáo

Đ iăv iăh ăphiătuy năxơyăd ngăđ cămôăhìnhătoánăchínhăxácălƠăm tăbƠiătoánăkhóăvìă

đ cătínhăphiătuy năr tăđaăd ng

ωh ngă2 30 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

c ăcácăthu tătoánăt iă uăhoáăphiătuy năđ uălƠăthu tătoánăl păđòiăh iăs ăl ngăphépătínhăr tă

l n,ăđi uănƠyălƠmăh năch ăkh ănĕngăápăd ngăchi năl căđi uăkhi năd ăbáoăvƠoăcácăh ă

ωh ngă2 31 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

th ngăt căđ ăcao.ăωácănghiênăc uăthi tăk ăb ăđi uăkhi năd ăbáoăchoăh ăphiătuy năhi nănayă

ch ăy uăt pătrungăvƠoăvi căgi iăquy tă2ăkhóăkhĕnăv aănêuătrên

Khái quái chung về MPC

Thu tăng MPC ch aăch ărõăđ căm tăcáchăchínhăxácăthu tătoánăđi uăkhi nănƠyălà do

kh ănĕngă ngăd ngăr ngărƣiăc aăthu tătoán,ăph ngăphápăsửăd ngămôăhìnhăc aăđ iăt ngăvƠăt iă uăhoáăm tăhƠmăm cătiêuă(ObjectăFuntion)ăđ xácăđ nhătínăhi uăđi uăkhi n.ăωácă

b căc ăb năkhiăxơyăd ngăthu tătoánăđi uăkhi nălƠ:

 Sửăd ngă1ămôăhìnhăđ ăd ăbáoă(d ăđoán)ăgiáătr ăđầuăraăc aăquáătrìnhă ăcácăth iă

đi mătrongăt ngălai

 Tínhătoánălầnăl tăcácătínăhi uăđi uăkhi năb ngăcáchăt iăthi uăhoáăm tăhƠmăm cătiêu

 M iălầnă(t iăth iăđi măhi năt iăt)ăcácătínăhi uăđi uăkhi năđ căd ăbáoăthìăchiăcóătínăhi uăđầuătiênăđ căđ aăđ nătácăđ ngăvƠoăquáătrình

ωóăr tănhi uăcácăthu tătoánăMPωă(Víăd ănh ăLRPω:ăLong-Range Pridictive Control ),ăs ăkhácănhauăgi aăchúngălƠăsửăd ngăcácămôăhìnhăkhácănhauăđ ăbi uădi năquáătrình,ănhi uăvƠăhƠmăm cătiêuăđ căt iă uăhoá.ăPh ngăphápăđi uăkhi nănƠyăđ că ngăd ngăr tă

r ngărƣiătrongănhi uălƿnhăv c.ăωóăr tănhi uă ngăd ngăđƣăthƠnhăcôngănh ăđi uăkhi năquáătrình,ăđi u khi nărobot,ăcôngăngh ăs năxu tăxiămĕng,ăthápăs y,ăthápăch ngăc t ăNh ngă

k tăqu ăđƣăch raăkh ănĕngă ngăd ngăc aăMPωăvƠăkh ănĕngăđ tăđ cănh ngăh ăth ngăđi uăkhi năhi uăqu ăcao,ăcóăkh ănĕngălƠmăvi cătrongăth iăgianădƠiăvƠăđ căth ăhi năquaăcácă uă

đi măsau:

 ωóăkh ănĕngăápăd ngăchoănhi uăl păđ iăt ng,ăt ănh ngăquáătrìnhăđ ngăđ nă

gi năđ năquáătrìnhăph căt p,ăh ăth ngăcóăth iăgianătr ădƠi

 Đ iăv iăcácăh ăđaăbi năcũngăd ădƠngăápăd ng

 ωóăkh ănĕngăt ăbùăth iăgianăch t

 Đ aăraăph ngăphápăđi uăkhi năv tătr c.ă

 ψ ăđi uăkhi nătuy nătínhăd ăth căhi nătrongă tr ngăh păkhôngăcóă đi uăki nă

ωh ngă2 32 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

rƠngăbu căv ătínăhi uăđi uăkhi n

 ωóăkh ănĕngăxửălỦăcácăđi uăki nărƠngăbu c

TuyănhiênăthìăMPωăcũngăcóănhi uăthi uăsót.ăM tătrongănh ngăthi uăsótălƠ:ăm cădùă

lu tăđi uăkhi năth c hi năd ădƠngănh ngătínhătoánăthìăph căt păh năb ăđi uăkhi năPIDăkinhăđi n.ăĐ iăv iăcácăquáătrìnhăđ ngăcóăthamăs ăkhôngăđ iăthìăb ăđi uăkhi năđ căxácă

đ nhătr căm tălần,ănh ngătrongăđi uăkhi năthíchănghiăthìăt tăc ăcácăphépătínhăđ uăph iă

th căhi năt iăm i th iăđi măl yăm u.ăN uăcóăcácăđi uăki nărƠngăbu căthìăph căt păh nănênăcầnăph iăcơnănh cădoăs ăl ngătínhătoánănhi u

M cădùăv yăv iăkh ănĕngăc aăcácăthi tăb ătínhăngƠyănayăthìăđi uănƠyăkhôngăquană

tr ngă n a,ă đ că bi tă lƠă cácă máyă tínhă đi uă khi nă cácă quáă trìnhă côngă nghi p.ă M tă nh că

đi măl năn aăc aăph ngăphápălƠăph iăxácăđ nhăđ cămôăhìnhăc aăquáătrình.ăKhiăxơyă

d ngăthu tătoánăđi uăkhi năph iăd aătrênănh ngăhi uăbi tătr căv ămôăhình,ăđi uănƠyăl iălƠă

s ămơuăthu năgi aăquáătrìnhăth căvƠămôăhìnhă ngăd ng

Trongăth căt ,ăMPωăđƣăch ngăt ălƠăm tăph ngăphápăđi uăkhi năhi uăqu ăđ iăv iănhi uăh ăth ngăđi uăkhi nătrongăcôngănghi p

Thuật toán MPC (MPC stragegy)

Thu tătoánăMPωăđ căth căhi năb iănh ngăb căsauăvƠăđ căth ăhi nătrênăhình 2.8

 ψ că1:ăωácătínăhi uăđầuăraăt ngălaiăn mătrongăkho ngăđ căxác đ nhăN,ăđ că

g iălƠăkho ngăd ăbáoăt iăm iăth iăđi mătănh ăsửăd ngămôăhìnhăc aăquáătrình.ăωácăgiáătr ă

đầuăraăd ăbáoăy (t + k)/t, v iăkă=ă1ă Năph ăthu căvƠoănh ngăgiáătr ătr căth iăđi mătă

cho t i th iăđi m t (các tín hi u vào, ra trong quá kh và hi n t i) và tín hi uăđi u khi n trongăt ngălai:ă ( + | ), = −

 ψ că2:ăωácătínăhi uăđi uăkhi năt ngălaiăđ cătínhătoánăb iăvi căt iă uăhoáă

m tătiêuăchuẩnălƠmăchoăh ăth ngăgi ngănh ăm tăh ăkínăv iăquỹăđ oăđ tătr călƠăw(t+k).ăTiêuăchuẩnănƠyăth ngălƠăm tăhƠmăb căhaiăc aăsaiăl chăgi aăđầuăraăd ăbáoăvƠăquỹăđ oăđ tă(giáătr ăđ t).ăHi uăqu ăc aăquáătrìnhăđi uăkhi năph ăthu căvƠoăhƠmăm cătiêuă(tiêuăchuẩnă

ωh ngă2 33 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

t iă u)ătrongăhầuăh tăcácătr ngăh p

 ψ că3:ăTínăhi uăđi uăkhi nău(t|t)ăđ căđ aăđ năquáătrìnhătrongăkhiătínă hi uă

đi uăkhi năti pătheoău(t+l|t)ăcũngăđ cătínhănh ngăkhôngăsửăd ng,ăb iăvìăt iăth iăđi măl yă

m uăti pătheoăy(t+1)ăđƣăxácăđ nhăvƠăcũngăđ cătínhătoánănh ăb că1ăv iănh ngăgiáătr ă

m i.ăNh ăv yău(t+1|t+1)ăđ cătínhăvƠăkhácăhẳnăv iăuă(t+1|1)ăb iăvìămôăhìnhăcóăc pănh tă

nh ngăthôngătinăm iăv ăđ iăt ng

Hình 2.8: Thu t toán

Nh ăv yăv iăthu tătoánătrên,ăc uătrúcăc ăb năc aăh ăth ngăđ căbi uădi nătrênăhình 2.9.Môăhìnhăd ăbáoăđầuăraăc aăđ iăt ngăcĕnăc ăvƠoăgiáătr ăhi năt i,ăquáăkh ăvƠătínăhi uă

t ngălai.ăTínăhi uăđi uăkhi năđ căxácăđ nhăb iăm tăb ăt iă uăhoá

Kỹăthu tăđi uăkhi năd ăbáoăđ căápăd ngăm tăcáchălinhăho tătrongălƿnhăv căđi uăkhi năquáătrìnhăthôngăquaăvi căhi uăch nhăc uătrúcăb ăđi uăkhi năphùăh păv iăđ iăt ngă

đi uăkhi năđƣăchoătheoăcácăthôngăs ărƠngăbu căvƠăcácăyêuăcầuăho tăđ ngăc aăh ăth ng.ă

M tăb ăđi uăkhi năd ăbáoăbaoăg mă5ăthƠnhăphầnăc ăb năsau:

 Mô hìnhăh ăth ngăvà mô hình phơnăb ănhi u

ωh ngă2 34 HVTH: Nguy năĐìnhăωhính

 HƠmăm cătiêu

 Đi uăki nărƠngăbu c

 Ph ngăphápăgi iăbƠiătoánăt iă uăhóa

 ωhi năl căđi uăkhi năd chădầnăv ăt ngălai

Hình 2.9: ω uătrúcăc ăb năc aăMPC

S ăđ ăm tăb ăđi uăkhi năd ăbáoăt ngăquát đ c môăt ătrongăhìnhă2.10

Trong hình 2.10, r(k) là tín hi u tham chi u c a mô hình t i th iăđi m k và chính là

tr ng thái ngõ ra mong mu n c aăđ iăt ngăđi u khi n; y(k) là tín hi u ngõ ra c a h

th ng th c; yM(k) là ngõ ra c a mô hình; u(k) là tín hi uăđi u khi năđ iăt ng t i th i

đi m k; u , y là tín hi uăđi u khi n d báo và ngõ ra d báoăt ngălaiăt ngă ng c a h

th ng d aătrênăc ăs mô hình