PHƯƠNG PHÁP MÁY PHÁT ĐẲNG TRỊ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

Bài báo trình bày phương pháp máy phát đẳng trị đánh giá ổn định động của hệ thống điện (HTĐ). Phương pháp kết hợp được ưu điểm của cả hai phương pháp tính toán trực tiếp và mô phỏng theo thời gian được đề xuất vào những năm gần đây. Kết quả áp dụng tính toán cho hệ thống điện gồm 3 máy phát và 9 trạm biến áp, xét trong các trường hợp sự cố khác nhau cho thấy phương pháp này cung cấp những thông tin hữu ích và cần thiết về việc phân tích, đánh giá ổn định động của hệ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
PHƯƠNG PHÁP MÁY PHÁT ĐẲNG TRỊ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN PHƯƠNG PHÁP MÁY PHÁT ĐẲNG TRỊ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN SINGLE MACHINE EQUIVALENT METHOD FOR ASSESSING THE TRANSIENT STABILITY OF POWER SYSTEMS HẠ ĐÌNH TRÚC Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo trình bày phương pháp máy phát đẳng trị đánh giá ổn định động của hệ thống điện (HTĐ). Phương pháp kết hợp được ưu điểm của cả hai phương pháp tính toán trực tiếp và mô phỏng theo thời gian được đề xuất vào những năm gần đây. Kết quả áp dụng tính toán cho hệ thống điện gồm 3 máy phát và 9 trạm biến áp, xét trong các trường hợp sự cố khác nhau cho thấy phương pháp này cung c ấp những thông tin hữu ích và cần thiết về việc phân tích, đánh giá ổn định đ ộng c ủa hệ thống đi ện cho người thiết kế và vận hành hệ thống. ABSTRACT This paper presents an investigation into the single machine equivalent (SIME) regarded as a viable method for both offline and online transient stability assessment. This method takes the advantage of both time simulation and direct methods, which have been proposed recently. The approach is illustrated on a three- machine test system with nine transformer stations. The results from different contingencies show that the SIME provides system operators and analyzers with useful and important information concerning the analysis and assessment of the transient stability of power systems. 1. Đặt vấn đề Đánh giá ổn định động của hệ thống điện là m ột trong nh ững nhi ệm v ụ quan tr ọng nhất trong quá trình thiết kế và vận hành HTĐ. Năm 1920, ổn đ ịnh đ ộng c ủa HTĐ l ần đ ầu tiên được chú ý đến như là một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc thiết kế và vận hành khi các HTĐ nhỏ được nối kết với nhau thành một hệ thống lớn [1]. Qua hơn 50 năm, với nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác gi ả khác nhau trên th ế gi ới cùng v ới s ự phát triển của công nghệ bán dẫn và công nghệ thông tin, lý thuyết cũng nh ư nh ững công c ụ phân tích và đánh giá ổn định động của HTĐ đã c ơ bản hình thành. Tuy v ậy, t ừ năm 1990 do yêu cầu điện năng tăng vượt bậc, nhiều HTĐ lớn liên k ết các HTĐ gi ữa các vùng c ủa một quốc gia hoặc giữa nhiều quốc gia như HTĐ 500 KV Việt Nam, HTĐ Bắc Mỹ đã hình thành. Việc đánh giá ổn định động cho những HTĐ phức tạp này là m ột trong nh ững vấn đề nan giải, đặc biệt khi xét hệ thống vận hành trong thời gian thực. Các phương pháp đánh giá ổn định động đã được đề xuất trước đó như phương pháp mô ph ỏng theo th ời gian hay phương pháp hàm năng lượng đều xuất hiện những nhược điểm nhất đ ịnh. Th ực tế cho thấy việc áp dụng các kết quả tính toán, phân tích và đánh giá ổn đ ịnh đ ộng c ủa HTĐ bằng 2 phương pháp trên vào vận hành các HTĐ lớn đã dẫn đến mất điện của cả khu vực rộng lớn, ví dụ như mất điện vùng đông bắc của n ước M ỹ vào năm 1965 [1] và h ầu hết cả khu vực Bắc Mỹ vào ngày 14 tháng 8 năm 2003 [2]. Phương pháp mô ph ỏng theo thời gian có thể cho kết quả chính xác tuy nhiên thời gian tính toán khá lâu nên không th ể áp dụng đánh giá ổn định theo thời gian thực. Trong khi đó ph ương pháp hàm năng l ượng có thể cho kết quả tính toán nhanh nhưng độ chính xác không cao do nh ững v ấn đề liên quan đến mô hình hóa HTĐ [1] [3] [4]. Để có thể tận d ụng ưu đi ểm c ủa c ả 2 ph ương pháp mô phỏng theo thời gian và phương pháp tính trực tiếp, các nhà nghiên c ứu đã nghĩ đến việc hình thành nên một phương pháp hổn hợp (hybrid method) để đánh giá ổn đ ịnh động của HTĐ. Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5] được xem là m ột ph ương pháp kết hợp có khả năng ứng dụng vào thực tế để đánh giá nhanh đ ộ ổn đ ịnh đ ộng c ủa HTĐ trong quá trình thiết kế và vận hành. 2. Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5] 2.1. Tinh thần của phương pháp SIME được phát triển từ phương pháp tính trực tiếp, đó là phương pháp tiêu chu ẩn diện tích mở rộng (Extended Equal – Area Criterion (EEAC)) [6] và phương pháp mô phỏng theo thời gian. Một cách tổng quát, phương pháp này xác định khả năng m ất đ ồng b ộ c ủa các máy phát trong HTĐ nhờ vào việc quan sát quá trình chia tách các máy phát trong HTĐ thành hai nhóm riêng biệt khi có các tác nhân kích thích như s ự c ố ng ắn m ạch. Hai nhóm máy phát này sau đó được thay thế bằng hai máy phát đẳng trị và cuối cùng đ ược thay th ế bằng một máy phát đẳng trị nối vào một HTĐ có công suất vô cùng lớn. Điểm khác biệt cơ bản giửa SIME và EEAC là phương pháp SIME tính toán đ ường đặc tính công su ất c ủa máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn dựa trên những số li ệu l ấy t ừ chương trình mô phỏng theo thời gian giải hệ phương trình vi phân từ (1-1) đ ến (1-4)- mô hình hóa toán học của các thiết bị trong HTĐ như các máy phát, động cơ, và mạng điện. dδ k = ω k − ω sk = ∆ω k (1-1) dt d∆ω k 1 ( Pmk − Pek − Dk ∆ω k ) = (1-2) dt Mk E ' k Vk sin(δ k − δ Vk ) Pek = (1-3) X ' dk  I 1  Y11 Y12  Y1i  Y1n  V1      I 2  Y21 Y22  Y21  Y2 n  V2            = (1 − 4)   ...