Tự động điều khiển tần số và điện áp trong hệ thống điện

Tần số và điện áp là các nhân tố quan trọng trong sự quyết định chất lượng điện cung cấp, điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng là sự sống còøn để thỏa mãn hiệu suất của

PHẠM THỊ XUÂN HOA

TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ VÀ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ HỒ VĂN HIẾN

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2006

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHẠM THỊ XUÂN HOA Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 10 tháng 12 năm 1977 Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Mạng và hệ thống điện MSHV: 01804483

I-TÊN ĐỀ TÀI: Tự động điều khiển tần số và điện áp trong hệ thống điện

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 06 tháng 02 năm 2006

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 06 tháng 07 năm 2006

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến sĩ Hồ Văn Hiến

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2006

TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

Lời cảm ơn

Qua quá trình học tập tại trường Đại học Bách khoa T.p Hồ Chí Minh, cuối cùng em đã hoàn thành khóa học này Qua đó em muốn bài tỏ lòng biết ơn của mình tới Thầy Cô phòng Đào tạo Sau đại học và các phòng ban của trường Đại học Bách khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc học tập của em

Đồng thời em cảm ơn các Thầy Cô trong bộ môn Hệ thống điện và Thiết bị điện của trường, đặc biệt là em cảm ơn thầy Hồ Văn Hiến đã chỉ bảo tận tình bằng cả nhiệt quyết và lòng yêu nghề của mình, và em cũng xin cảm ơn các Anh Chị trong lớp đã giúp đỡ

em trong quá trình học tập

Phạm Thị Xuân Hoa

TÓM TẮT NỘI DUNG

Như chúng ta đã biết, sự thay đổi công suất tác dụng làm ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, trong khi sự thay đổi công suất phản kháng làm ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Tần số và điện áp là các nhân tố quan trọng trong sự quyết định chất lượng điện cung cấp, điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng là sự sống còøn để thỏa mãn hiệu suất của các hệ thống điện Vì vậy nội dung của luận văn đưa ra phương pháp “tự động điều khiển tần số và điện áp trong hệ thống điện”

Sự tương tác trong điều khiển tần số và điện áp thường chủ yếu có thể phân tích riêng rẽ: điều khiển công suất tác dụng thì liên kết chặt chẽ với điều khiển tần số, điều khiển công suất phản kháng thì liên kết chặt chẽ với điều khiển điện áp

Khi công suất tác dụng của phụ tải thay đổi liên tục, nguồn phát được điều chỉnh tự động để phục hồi tần số về trị số định mức gọi là điều khiển tự động phụ tải- tần số

Khi công suất phản kháng của phụ tải thay đổi làm ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Các nguồn công suất kháng là máy phát, tụ điện, cuộn kháng Công suất kháng của máy phát được điều khiển bởi kích từ, phương tiện chủ yếu trong điều khiển công suất máy phát là điều khiển kích từ máy phát bằng bộ điều chỉnh tự động AVR Vai trò của bộ điều chỉnh tự động AVR là để giữ điện áp ở đầu cực máy phát đồng bộ ở một trị số đã định gọi là điều khiển tự động điện áp - công suất kháng

Phương tiện để phân tích và thiết kế một hệ thống điều khiển là mô hình toán học cho hệ thống để có thể dùng hàm truyền và các phương trình trạng thái Công cụ để khảo sát, thiết kế hệ thống điều khiển là sử dụng các hàm chức năng của Matlab Các đáp ứng của công suất tác dụng thì được minh họa bằng cách sử dụng kỹ thuật mô phỏng bằng Matlab Simulink

As we have seen, a change in the real power demance affects essentially the frequency, whereas a change in the reactive power affects mainly the voltage magnitude As constancy of frequency and voltage are important factors in determining the quality of power supply, the control of active power and reactive power is vital to the satisfactory performance of power systems Thus, the content of dissertation has given method

“automatic voltage and frequency controls in power system”

The interaction between voltage and frequency controls is generally weak enough to justify their analysis separately: active power control is closely related to frequency control, and reactive power control is closely related to voltage control

As the real power of load changes continuously, the generation is adjusted automatically to restore the frequency to the nominal value It is called automatic control load – frequency

whereas a change in the reactive power affects mainly the voltage magnitude The sources of reactive power are generators, capacitors, and reactors The generator reactive powers are controlled by field excitation The primary means of generator reactive power control is the generator excitation control using automatic voltage regulator (AVR) The role of an (AVR) is to hold the terminal voltage magnitude of a synchronous

The primary means of analysis and design of a control system is mathematical modeling of the system The two most common methods are the transfer function method and the state variable approach The Matlab control toolbox functions is used to control and design system Typical responses to real power demand are illustrated using the latest simulation technique available by the Matlab Simulink

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI- TẦN SỐ (LFC) 1

1.1 Giới thiệu chung về điều khiển phụ tải- tần số 1

1.2 Mô hình của bộ điều khiển LFC 2

1.2.1 Mô hình của máy phát 2

1.2.2 Mô hình của phụ tải 3

1.2.3 Mô hình của động cơ sơ cấp 4

1.2.4 Mô hình của bộ điều tốc 4

1.2.5 Mô hình của toàn bộ mạch LFC 6

1.2.6 Mô hình của mạch LFC trong hệ thống gồm nhiều đơn vị nguồn phát cấp cho 1 tải 9

CHƯƠNG 2: TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN NGUỒN PHÁT (AGC) 31

2.1 AGC trong hệ thống 1 vùng 31

2.2 AGC trong hệ thống nhiều vùng 47

2.2.1 Khảo sát sự thay đổi của phụ tải trong vùng 1 49

2.2.2 Khảo sát sự thay đổi của phụ tải trong vùng 2 50

Áp dụng vào đề tài 52

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH THIÊN ĐƯỜNG DÂY NỐI 89

3.1 Giới thiệu phương pháp điều khiển định thiên đường dây nối 89

3.2 Áp dụng vào đề tài 92

CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP - CÔNG SUẤT KHÁNG 121

4.1 Giới thiệu chung về phương pháp 121

4.2 Mô hình của bộ điều chỉnh 121

4.2.1 Mô hình bộ khuếch đại 121

4.2.2 Mô hình máy kích thích 122

4.2.3 Mô hình máy phát 122

4.2.4 Mô hình mạch cảm biến 122

CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ KẾT HỢP VỚI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN

ÁP 136

5.1 Giới thiệu chung về phương pháp 136

5.2 Điều khiển tần số và điện áp trong hệ thống 1 vùng 138

5.3 Điều khiển tần số và điện áp trong hệ thống 2 vùng 143

Áp dụng vào đề tài 146

CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN LFC BẰNG MÔ HÌNH TRẠNG THÁI 156

6.1 Giới thiệu chung về phương pháp 156

6.1.1 Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp gán cực 157

6.1.2 Thiết kế bộ điều khiển theo tiêu chuẩn tích phân tối ưu 159

6.2 Thiết kế bộ điều khiển tần số bằng mơ hình trạng thái 162

6.2.1 Thiết kế bộ điều khiển tần số bằng mơ hình trạng thái trong hệ thống 1 vùng 162

6.2.2 Thiết kế bộ điều khiển tần số bằng mơ hình trạng thái trong hệ thống 2 vùng 172

6.2.2.1 Thiết kế bộ điều khiển tần số bằng mơ hình trạng thái trong hệ thống 2 vùng với điều khiển LFC 172

6.2.2.2 Thiết kế bộ điều khiển tự động nguồn phát AGC bằng mơ hình trạng thái trong hệ thống 2 vùng 180

Áp dụng vào đề tài 181

6.3 Thiết kế bộ điều khiển điện áp bằng mơ hình trạng thái 185

6.3.1 Thiết kế bộ điều khiển AVR bằng mơ hình trạng thái 185

6.4 Thiết kế bộ điều khiển tần số và điện áp bằng mơ hình trạng thái 191 Áp dụng vào đề tài 192

CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ THỰC HIỆN HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ

TÀI 196

Chương 1 ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI-TẦN SỐ (LFC)

1.1 Giới thiệu chung về điều khiển phụ tải- tần số:

Hình 1.1 Sơ đồ khối điều khiển LFC của một máy phát đồng bộ

Để thỏa mãn sự vận hành của một hệ thống thì tần số có lẽ gần như không đổi, tần số của hệ thống thì phụ thuộc vào sự cân bằng công suất tác dụng Một sự thay đổi trong công suất tác dụng yêu cầu tại một thời điểm thì sẽ làm ảnh hưởng cả hệ thống do sự thay đổi tần số

Khi công suất yêu cầu của phụ tải thay đổi thì LFC nhằm giữ độ thay đổi công suất của máy phát điện, độ thay đổi công suất trên đường dây nối và độ thay đổi tần số trong một sai số cho phép Vậy mục đích của điều khiển LFC là duy trì một tần số đồng nhất, hợp lý, phân chia tải giữa các máy phát, kiểm soát trao đổi công suất trên đường dây nối Sự thay đổi của tần số và công suất tác dụng trên đường dây nối được nhận biết và là thước đo của sự thay đổi góc δ của rô to, nghĩa

là sai số Δδ sẽ được điều chỉnh Các tín hiệu sai số Δf và ΔP đườngdâynối được khuếch đại, tổng hợp và biến đổi thành tín hiệu về công suất tác dụng ΔPV đưa đến động cơ

sơ cấp sẽ yêu cầu tăng thêm ngẩu lực

Động cơ sơ cấp làm thay đổi công suất của máy phát điện một lượng ΔPG và làm thay đổi Δf và ΔP đườngdâynối trong một sai số cho phép

Bước đầu tiên của phân tích và thiết kế một mô hình điều khiển là mô hình toán học cho hệ thống Để có thể dùng hàm truyền và các phương trình trạng thái, hệ thống trước hết phải được tuyến tính hoá

1.2 Mô hình của bộ điều khiển LFC:

Xét một nguồn phát độc lập cung cấp cho một tải độc lập như hình sau:

Tm: mô men cơ Pm: công suất cơ

Te: mô men điện Pe: công suất điện PL: công suất tải

Mô hình của bộ điều khiển LFC gồm các mô hình sau:

1.2.1 Mô hình của máy phát:

Khi có sự thay đổi đột ngột của tải, nó được phản ánh ngay lập tức bằng một sự thay đổi trong mô men điện của máy phát Đây là nguyên nhân sinh ra sự không tương xứng giữa mô men điện và mô men cơ Sự thay đổi tốc độ của máy phát thì được quyết định bởi phương trình động học

Aùp dụng phương trình chuyển động của rô to máy phát điện đồng bộ với biến động nhỏ:

e m S

P P dt

Tốc độ

Hay viết theo biến đổi nhỏ của tốc độ:

Quan hệ trên được trình bày trong sơ đồ khối:

1.2.2 Mô hình phụ tải:

Phụ tải của hệ thống bao gồm nhiều thiết bị điện Đối với tải điện trở thì công suất điện độc lập với tần số Sự nhạy cảm đối với tần số phụ thuộc vào đặc tính tổng hợp tải-tần số của tất cả thiết bị điện Đặc tính tải theo tốc độ của phụ tải tổng hợp gần đúng cho bởi phương trình:

ω

Δ+

Δ

=

ΔPL : sự thay đổi của phụ tải không phụ thuộc tần số

DΔω : sự thay đổi của phụ tải phụ thuộc tần số

D được biểu diễn theo phần trăm thay đổi của phụ tải theo phần trăm thay đổi của tần số

Mô hình của phụ tải trong mô hình của máy phát cho ở sơ đồ khối sau:

Khử đường hồi tiếp và ta có sơ đồ khối dạng:

1.2.3 Mô hình động cơ sơ cấp:

Mô hình của tua bin quan hệ sự thay đổi công suất cơ ΔP mở đầu ra với sự thay đổi vị trí van hơi hay van nước ΔP v

Mô hình đơn giản một động cơ sơ cấp của một tua bin hơi không có gia nhiệt có thể gần đúng với hằng số thời gian τTduy nhất có hàm truyền:

S S

P

S P S G

T v

(

) ( )

(Và sơ đồ khối tương ứng:

Hằng số thời gian τT khoảng từ 0.2 đến 2s

1.2.4 Mô hình của bộ điều tốc:

Khi công suất điện của máy phát đột ngột tăng lên, công suất điện vượt quá công suất cơ Sự thiếu hụt công suất này được cung cấp bởi động năng tích chứa trong hệ thống quay Sự sụt giảm của động năng gây ra sự sụt giảm tốc độ của tua bin dẫn đến tần số của máy phát giảm xuống Sự thay đổi tốc độ được cảm biến bởi bộ điều tốc của tua bin và tác động để điều chỉnh van đầu vào của tua bin nhằm thay đổi công suất cơ ở đầu ra của động cơ sơ cấp để đưa tốc độ về trị số xác lập mới

Để vận hành ổn định, bộ điều tốc được thiết kế để cho phép tốc độ giảm khi phụ tải tăng và đặc tính xác lập của một bộ điều tốc được trình bày trong hình vẽ:

τ

+1

ΔPV(S)

Độ dốc của đường đặc tính biểu diễn cho độ điều chỉnh R Bộ điều tốc có độ điều chỉnh R từ 5% - 6%, từ không tải đến đầy tải Cơ chế của bộ điều tốc tác động như một bộ so sánh mà đầu ra ΔPg bằng hiệu số giữa công suất chuẩn được cài đặt

ΔPref với công suất đầu ra thay đổi ΔP = Δω

=

Δ

R P

P g ref 1

Trong miền S:

)()

()

R S P S

P g =Δ ref − ΔΩ

Tín hiệu ΔPg được biến đổi qua bộ khuếch đại thuỷ lực đến ΔPv của vị trí van hơi, giả thiết quan hệ là tuyến tính với một hằng số thời gian duy nhất τg, quan hệ trong miền S như sau:

) ( )

S S

τ

1 1

ω

P

1.06 1.04 1.02 1.00 0.98 0.96

τ+ 1 1

1.2.5 Mô hình của toàn bộ mạch LFC:

Kết hợp các mô hình của máy phát, phụ tải, động cơ sơ cấp và bộ điều tốc, ta

có được mô hình đầy đủ của hệ thống điều khiển phụ tải- tần số của một nhà máy

điện riêng rẻ Với tín hiệu đầu vào là sự thay đổi công suất của phụ tải và tín hiệu

đầu ra là độ lệch tần số:

Hình 1.2 Mô hình mạch LFC của một nhà máy điện với tua bin hơi không có gia nhiệt

Hình 1.3 Mô hình mạch LFC của một nhà máy điện với tua bin hơi có gia nhiệt

τ

+1

S g

τ+ 1 1

ΔPg(S)

-

Bộ điều tốc

Tua bin Mô hình phụ tải trong

mô hình máy phát

RH HP ST ST

T SF

+ +

+ 1 1

S g

τ+ 1 1

Bộ điều tốc

Tua bin Mô hình phụ tải trong

mô hình máy phát

R

1

Hình 1.4 Mô hình mạch LFC của một nhà máy điện với tua bin nước

Trong luận văn này, tôi chọn mô hình của nhà máy điện với tua bin hơi không có gia nhiệt để khảo sát LFC:

τ

+1

S g

τ+ 1 1

ΔPg(S)

-

Bộ điều tốc

Tua bin Mô hình phụ tải trong

mô hình máy phát

-

ΔP L (S)

R P T

R T R

R S

ST

)(+

+11

ΔP m (S)

S g

τ+ 1 1

ΔPg(S)

-

Bộ điều tốc

Tua bin Mô hình phụ tải trong mô hình máy phát

P R

1

W

W ST

ST

5 0 1

1 +

−

Vẽ lại sơ đồ khối với sự thay đổi phụ tải ΔP L (S) là tín hiệu đầu vào và độ lệch tần số ΔΩ(S) là tín hiệu đầu ra:

Sơ đồ khối với đầu vào ΔP L (S) và đầu ra ΔΩ(S)

Hàm truyền mạch hở:

) )(

)(

( ) ( ).

(

D HS S S

R S G

1

1ττ

Hàm truyền mạch kín:

)

()

)(

)(

(

))(

()

()(

)()

(

)

R S S

D HS

S S

S H S G

S H S

P

S

T g

T g

L

=+++

+

++

=+

=Δ

−

ΔΩ

11

12

11

ττ

) ( ).

( )

R D

P S

T P S

S S

SS

1

1

0 0

+

Δ

−

=Δ

−

=ΔΩ

) )(

1.2.6 Mô hình của mạch LFC trong hệ thống gồm nhiều đơn vị

nguồn phát cấp cho một tải:

Trong sự phân tích của điều khiển phụ tải- tần số (LFC), chúng ta đã được xem xét đến đặc tính chung của tất cả các máy phát trong hệ thống Sự dao động của các máy phát trong hệ thống thì không được xem xét Chúng ta ngầm giả sử rằng đáp ứng liên kết của tất cả các đơn vị nguồn phát trong hệ thống tải và tượng trưng chúng bởi một máy phát tương đương Máy phát tương đương có một hằng số quán tính bằng tổng các hằng số quán tính của tất cả các máy phát đơn vị, và nó được xây dựng bởi sự liên kết các đầu ra của các tua bin của các máy phát riêng rẽ, được minh họa trong hình sau:

Hình 1.5 Hệ thống tương đương cho sự phân tích LFC

Ghép các đặc tính tần số của một hệ thống, như vậy nó phụ thuộc vào việc kết nối các độ điều chỉnh của các bộ điều tốc máy phát đơn vị Mặt khác nó luôn luôn phụ thuộc vào sự thay đổi của phụ tải trong hệ thống theo sự thay đổi tần số Đối với hệ thống có n máy phát có độ điều chỉnh tốc độ của bộ điều tốc R1, R2,…, Rn

và có một hệ số giảm tải chung là D, được nối đến hệ thống thì độ lệch tần số xác lập cho bởi:

n

L ss

R R

R D

P

1 1

1 1

2 1

+ + + +

Σ

D S

H tđ +2

VÍ DỤ 1

Khảo sát một đơn vị nguồn phát độc lập cấp cho 1 tải, thông số nguồn phát:

a) Dùng Routh-Hurwitz tìm điều kiện R để hệ ổn định

b) Sử dụng hàm chức năng vẽ quỹ đạo điểm cực trong Matlab để vẽ quỹ đạo điểm cực của vòng điều chỉnh

c) Độ điều chỉnh tốc độ của bộ điều tốc được chọn là R = 0.05 pu, công suất

ra của tua bin là 100 MW tại f=60Hz Tải đột ngột thay đổi 10MW (ΔP L = 0 1pu)

* Tìm độ lệch tần số xác lập

* Sử dụng Matlab để tìm đáp ứng bước nhảy của độ lệch tần số

d) Vẽ sơ đồ khối Simulink và tìm đáp ứng độ lệch tần số với điều kiện trong phần c

Giải:

Sơ đồ khối của hệ thống:

Hàm truyền mạch hở:

60921041

705150120160510

1

2

.).)(

.)(

()()

(

++

+

=+

++

=

S S

S

K S

S S

R S G

Hệ số độ nhạy phụ tải theo f D = 0.6

Hằng số thời gian của bộ điều tốc τg = 0.2 sec

Hằng số thời gian của tua bin τT = 0.5 sec

60510

1 +S

).)(

R1 02 1 05

1++

Hàm truyền mạch kín:

K S

S S

S S

S S

S

K

S S

H S

G

S H

+ + +

+

+ +

= + +

+ +

+

=

1 7 0 1 0

6 0 92 10 41

7 05 1 1

6 0 5 10 1

2

2 3

.

.

.

.

.

.

)

( ).

(

) (

a) Dùng Routh-Hurwitz tìm điều kiện R để hệ ổn định:

Phương trình đặc trưng của vòng kín thì được cho bởi:

06

0921041

705

051

417

77

600

14083

10

06

0

K K

K K

Kết quả vẽ quỹ đạo điểm cực:

Hình 1.6 Quỹ đạo điểm cực của vòng điều chỉnh

c)

* Tìm độ lệch tần số xác lập:

Hàm truyền mạch kín của hệ thống:

)(

)()

(

)()

(

)

S S

S

S S

S H S G

S H S

P

S L

=+

++

+

++

=+

=Δ

−

ΔΩ

62060921041

7051

17010

2

) ( ).

( )

R D

P S

S SS

Suy ra độ lệch tần số khi phụ tải thay đổi 10 MW là:

Hz f

f =Δ ss =−0.00485.60=−0.291

⇒ Tần số thực tế:

(Hz) 291 5970

đvtđ .

.

7 9 097

0 05 0

00485 0

-0.291đvtđ

−

=

×Δ

=

Vậy: Đơn vị nguồn cấp thêm: 9.7 MW

Như vậy tải nhận thêm được : 9.7 MW ở f=59.7Hz

Ít hơn so với dự kiến ban đầu (10 MW) là : 10 -9.7 = 0.291 MW là do việc giảm tải khi tần số giảm

* Sử dụng Matlab để tìm đáp ứng bước nhảy của độ lệch tần số:

Các lệnh của Matlab:

Hình 1.7 Đáp ứng bước nhảy của độ lệch tần số

Nhận xét: Khi phụ tải thay đổi 10 MW thì độ lệch tần số xác lập là

ss

ω

Δ = -0.00485pu sau 8 giây

d) Vẽ sơ đồ khối Simulink và tìm đáp ứng độ lệch tần số với điều kiện trong phần c:

Sơ đồ khối mô phỏng:

Kết quả mô phỏng:

Hình 1.8 Độ thay đổi công suất phát của nguồn

Nhận xét: Khi tải tăng đột ngột 10 MW thì nguồn phải cấp thêm 9.7 MW ở

tần số 59.7Hz Ít hơn so với dự kiến ban đầu (10 MW) là : 10 -9.7 = 0.291 MW, là do việc giảm tải khi tần số giảm

Δ

0.0971

0.0970

0.0970

Hình 1.9 Đáp ứng độ lệch tần số

Nhận xét: Dùng sơ đồ khối Simulink thì cũng thu được kết quả giống như

trong câu c (Khi phụ tải thay đổi 10 MW thì giá trị xác lập của độ lệch tần số là

Hằng số quán tính H1 = 5.25pu H2 = 5.25pu

Hằng số thời gian của bộ điều tốc τg1 = 0.2 sec τg2 = 0.2 sec

Hằng số thời gian của tua bin τT1 = 0.5 sec τT2 = 0.5 sec

Hai đơn vị nguồn phát thì mắc song song, chia nhau cấp 900MW cho một phụ tải ở tần số 60Hz, đơn vị 1 thì cấp 500MW và đơn vị 2 cấp 400MW

Tải tăng thêm 90MW, tải thay đổi 1.5% cho 1% thay đổi tần số(D=1.5) Tìm độ lệch tần số xác lập và tìm công suất phát mới cho mổi đơn vị

Giải:

Độ điều chỉnh tốc độ của bộ điều tốc của mổi đơn vị nguồn phát tính trong đơn vị tương đối là:

pu R

pu R

0800405001000

10060600

1000

2

1

Độ thay đổi tải: ΔP L = 0 09pu

Khi có 2 máy phát có độ điều chỉnh tốc độ của bộ điều tốc R1, R2 được nối đến hệ thống thì độ lệch tần số xác lập cho bởi:

pu R

R D

P L

080

110

151

109

01

11

2 1

).()

++

−

=++

Δ

−

=

Δω

Suy ra độ lệch tần số khi phụ tải thay đổi 10 MW là:

Hz f

f =Δ ss =−0.00375.60=−0.225

⇒ Tần số thực tế:

(Hz)

.225 597750

đvtđ

(tăng)(MW)

3đvtđ

87546046785

0080

003750

570375

01

0

003750

2 2

1 1

−

=

Δ

R P

R P

ss m

ss m

ωω

Độ thay đổi phụ tải khi tần số thay đổi:

(giảm)(MW)

-5.625đvtđ

−

=

×Δ

=

Vậy: Đơn vị 1 cấp thêm: 37.5 MW

Đơn vị 2 cấp thêm: 46.875 MW Như vậy tải nhận thêm được : 46.875 + 37.5=84.375 MW ở f=59.775Hz

Ít hơn so với dự kiến ban đầu (90 MW) là : 90-84.375 = 5.625 MW là do việc giảm tải khi tần số giảm

Dùng các lệnh của Matlab để tìm đường đặc tính tần số:

Hình 1.10 Đường đặc tính của sự thay đổi tần số theo sự thay đổi công suất của phụ tải