PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẠNG 5 NÚT BẰNG PHẦN MỀM PSSE

Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.Sử dụng phần mềm PSSE để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút. Qua đó, tìm hiểu được vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẠNG 5 NÚT BẰNG PHẦN MỀM PSS/E

GVHD: ThS Đặng Tuấn Khanh

SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn 41204295

Tp.Hồ Chí Minh, 29/12/2016 1

NỘI DUNG

1 2 3 4

Giới thiệu đề tài

NỘI DUNG

1 2 3 4

Giới thiệu đề tài

Giới thiệu đề tài

Yêu cầu cung

cấp điện đòi hỏi

yêu cầu cấp bách

PSS/E là một phần mềm phù hợp với

đầy đủ khả năng và công cụ để mô phỏng HTĐ, từ đó ta có thể

phân tích về tính ổn định của chúng

Giới thiệu đề tài

Sử dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng và phân tích tính ổn định động của mạng 5 nút Qua đó, tìm hiểu được

vai trò của một số phần tử như bộ kích từ, bộ điều tốc,

bộ ổn định đối với tính ổn định động của hệ thống.

5

Hình 1 Sơ đồ hệ thống mạng 5 nút dùng mô phỏng

Giới thiệu đề tài

Đóng góp của luận văn:

phân tích ổn định.

6

NỘI DUNG

1 2 3 4

Giới thiệu đề tài

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

● Lịch sử phát triển của HTĐ có những mốc quan trọng

Phát minh ra MBA điện

lực

Vận hành đường dây tải điện 3 pha k/cách 175km

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

● Các chế độ làm việc của HTĐ được chia làm 2 loại cơ

bản là chế độ xác lập và chế độ quá độ.

10

Hình 3 Các chế độ làm việc của HTĐ

CĐXL: Các thông số làm

việc không thay đổi hoặc

chỉ thay đổi rất nhỏ trong

khoảng thời gian ngắn.

CĐQĐ: Là chế độ trung gian chuyển tiếp từ

CĐXL này sang CĐXL khác, thông số làm việc thay đổi đáng kể

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

● Phân loại ổn định HTĐ theo thông số thay đổi.

11

Hình 4 Phân loại ổn định HTĐ theo thông số

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

● Phân loại ổn định HTĐ theo ổn định tĩnh và ổn định động.

12

Hình 5 Phân loại ổn định HTĐ theo ổn định tĩnh và ổn định động

Giới thiệu chung về ổn định HTĐ

Hệ thống có ổn định động nếu có được 2 điều kiện :

 Điều kiện cần : Tồn tại điểm cân bằng ổn định sau sự cố (tức là tồn tại CĐXL mới sau sự cố).

 Điều kiện đủ : Các thông số thay đổi trong quá trình quá

độ có biên độ dao động hữu hạn và tắt dần về thông số CĐXL mới.

 Điều kiện thứ hai dẫn đến các yêu cầu phải áp dụng các phương pháp phân tích ổn định phù hợp.

13

Mô hình các phần tử trong HTĐ

14

 Mô hình máy phát điện.

Hình 6 Cấu trúc của máy điện đồng bộ

Mô hình các phần tử trong HTĐ

15

Hình 7 Mạch thay thế stator và rotor của máy phát điện đồng bộ

Trong đó a,b,c: Các cuộn dây stator

trục k=1,2,3,…,n: Số cuộn cản

: Góc trục d vượt trước trục từ trường cuộn dây pha a

 Mô hình máy phát điện.

Mô hình các phần tử trong HTĐ

16

Các phương trình vi phân mô tả máy phát điện đồng bộ:

→ Phương trình này gồm 3 ptvp từ thông của rotor :

→ 2 phương trình này là 2 pt biểu thị chuyển động quay của rotor

Ngoài ra, còn có 2 pt đại số dùng để tính công suất điện và điện

áp stator :

Trong đó, là các ma trận hằng số phụ thuộc vào thông số của máy phát

Hình 9 Sơ đồ khối bộ điều tốc HYGOV.

x = A x + C + B + D

Mô hình các phần tử trong HTĐ

20

Mô hình bộ MBA Mô hình đường dây

Mô hình tải tổng hợp.

Các p.pháp phân tích ổn định động

22

Hình 11 Các phương pháp phân tích ổn định động

Các p.pháp phân tích ổn định động

24

Hình 13 Phương pháp Euler cải tiến

● Phương pháp Euler cải tiến

Các công thức của PP Euler:

Các p.pháp phân tích ổn định động

25

● Phương pháp Runge – Kutta

Pp Runge – Kutta bậc 2: Pp Runge – Kutta bậc 4:

Các p.pháp phân tích ổn định động

26

Hình 14 Tiêu chuẩn cân bằng diện tích

● Tiêu chuẩn cân bằng diện tích

Các công thức:

NỘI DUNG

1 2 3 4

Giới thiệu đề tài

sự cố

Tìm thời gian tới hạn khi cắt đường dây 100-200

Cô lập thanh cái

151 sau sự cố

Hình 15 Sự cố thoáng qua đường dây 100-200.

V t

Có điều chỉnh kích từ

Không có điều chỉnh kích từ

sin

t e

VU P

d

E U P

Tác động của bộ ổn định

36

Độ thay đổi momen điện từ máy phát:

thời giảm hệ số moment cản dịu.

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

37

Bảng 1 Thời gian tới hạn để hệ thống duy trì sự ổn định

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

38

ngắn mạch 3 pha trên đường dây 100 – 200 xảy ra tại thời điểm 2s, sự

cố tồn tại 0.1s, tại thời điểm 2.1s đường dây 100 – 200 được cắt ra Cấu trúc mạng điện đã thay đổi Tiếp tục mô phỏng đến thời điểm 20s.

Hình 21 Sự cố thoáng qua đường dây 100-200, cô lập đường dây sau sự cố

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

40

Kịch bản: Mạng điện 5 nút vận hành bình thường từ 0 đến 2s , sự cố ngắn mạch 3 pha trên đường dây 100 – 200 xảy ra tại thời điểm 2s, sự cố tồn tại 0.1s, tại thời điểm 2.1s đường dây 100 – 200 được cắt ra Cấu trúc mạng điện đã thay đổi Tiếp tục mô phỏng đến thời điểm 3.1s, đường dây 100-200 được tự đóng lại Cấu trúc mạng điện trở lại như thời điểm ban đầu Tiếp tục mô phỏng đến thời điểm 20s.

Hình 23 Tự đóng lại sau khi cô lập đường dây 100-200 sau sự cố thoáng qua

recloser

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

42

ngắn mạch 3 pha trên đường dây 100 – 200 Sau đó tìm thời gian tối đa

mà sự cố có thể diễn ra để sau khi cắt đường dây hệ thống vẫn duy trì trạng thái ổn định.

Hình 25 Tìm thời gian tới hạn sự cố đường dây 100-200

mô phỏng đến thời điểm 20s.

Hình 27 Sự cố thoáng qua bus 151

Hình 29 Cô lập bus 151 sau sự cố thoáng qua.

Sự cố ngắn mạch 3 pha đối xứng

48

Hình 31 Đáp ứng trong khi cắt đường dây 100-200 sau sự cố 3 pha

Hình 32 Đáp ứng của hệ thống sau sự cố 3 pha thoáng qua trên bus 151

Hình 33 Sự cố thoáng qua đường dây 150-200.

NỘI DUNG

1 2 3 4

Giới thiệu đề tài

Kết luận

➢ Hiểu được khả năng và vai trò của các bộ điều chỉnh kích

từ, bộ điều tốc và bộ ổn định đối với việc điều chỉnh đáp ứng góc rotor máy phát khi xảy ra các sự cố.

➢ Hiểu được kết quả mô phỏng và phần nào hình dung được các tình huống xảy ra trong thực tế , có những khác biệt nào.

➢ Khả năng mô phỏng mạnh mẽ, kết quả trực quan và dễ hiểu, phần mềm PSS/E hết sức phù hợp và có đầy đủ khả năng cũng như công cụ để giúp chúng ta phân tích tính ổn định của HTĐ.

53

Hướng phát triển

Nghiên cứu lập trình một phần mềm tự động có thể thay thế con người trong việc điều độ hệ thống điện , cụ thể là phần mềm này sẽ tự động thực hiện các việc:

 Tính toán các thông số của hệ thống điện.

 Cảnh báo các khả năng sự cố có thể xảy ra

 Phân bố lại công suất trong mạng điện sau sự cố để đảm

bảo sự ổn định của hệ thống.

54

Tài liệu tham khảo

[1] Hồ Văn Hiến (2013) Hệ thống điện truyền tải và phân phối Nhà Xuất

Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh

[2] Nguyễn Hoàng Việt – Phan Thị Thanh Bình (2013) Ngắn mạch và ổn

định trong hệ thống điện Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí

Minh

[3] Nguyễn Hữu Phúc (2003) Kĩ thuật điện 2 – Máy điện quay Nhà xuất

bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

[4] Lã Văn Út (2001) Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện Nhà

xuất bản Khoa học và kĩ thuật Hà Nội

[5] Prabha Kundur (1994) Power system stability and control McGraw –

Hill, USA

[6] P M Anderson, A A Fouad (2003) Power system control and stability

Institude of Electrical and Electronis Engineers

[7] Hadi Saadat (1998) Power system analysis McGraw – Hill, USA.

[8] Kimbark E W Power System Stability Vol III Synchronous Machines

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

CÁC THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI!

56