Điều khiển tần số trong hệ thống điện

Điều khiển tần số trong hệ thống điện
Người soạn: Nguyễn Đức Huy
Bộ môn Hệ thống điện
–
trường ĐHBK Hà Nội
Bộ môn Hệ thống điện
–
trường ĐHBK Hà Nội
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Nội dung
 Mục đích điều khiển tần số
 Điều khiển tần số với các loại máy phát điện
 Sơ đồ khối hệ thống điều tốc
 Điều tần cấp I
 Sa thải phụ tải

Điều tần cấp II
–
AGC

Điều tần cấp II
–
AGC
 Điều tần cấp III
2
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mục đích điều khiển tần số
3
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mục đích điều khiển tần số
 Trong hệ thống điện sử dụng máy phát điện đồng bộ, khi công suất phát

điện cân bằng công suất tải, tần số của hệ thống là không đổi (tốc độ
quay các máy phát ổn định)
 Tần số cần được duy trì ổn định trong một giới hạn cho phép
 Tần số lưới điện Châu Âu
 Tần số lưới điện Ấn Độ
 Khi hệ thống điện vận hành ổn định, tần số đo được tại mọi điểm trong
hệ thống là bằng nhau
 ?
4
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mục đích điều khiển tần số
Dự án FNET: quan sát tần số trên toàn nước Mỹ:
/>5
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mục đích điều khiển tần số
Diễn biến tần số khi hòa hai hệ thống điện
6
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mục đích điều khiển tần số
Diễn biến tần số khi tách lưới
7
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Diễn biến tần số trong ngày (India)
/>50.00
50.05
50.10
50.15
49.85
49.90
49.95

50.00
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00
Chú ý các biến động tần số xảy ra tại thời điểm chuyển giữa các giờ
8
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Khi tần số thay đổi
 Hiệu suất vận hành của các nhà máy điện phụ thuộc rất nhiều vào hệ
thống tự dùng. Các phụ tải chính của hệ thống tự dùng (động cơ, máy
bơm, máy nén) đều là các phụ tải phụ thuộc tần số
 Tần số giảm quá mức sẽ làm tăng dòng điện từ hóa trong các máy
biến áp, các động cơ không đồng bộ

Tần
số tăng/giảm quá mức có ảnh hưởng xấu đến hệ thống tuabin. (ví

Tần
số tăng/giảm quá mức có ảnh hưởng xấu đến hệ thống tuabin. (ví
dụ: hiện tượng cộng hưởng)
9
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Hiện tượng sụp đổ tần số
10
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều khiển tần số sơ cấp
 Các máy phát đồng bộ cần tham gia quá trình điều khiển tần số sơ
cấp
 Số lượng máy phát đồng bộ trong hệ thống lớn  chất lượng điều
khiển tần số càng được cải thiện
11
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN

Điều khiển tần số - nhà máy nhiệt điện
 Chế độ điều khiển boiler-follow
 Chế độ điều khiển turbine-follow
 Chế độ điều khiển sliding-pressure
12
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều khiển tần số - nhà máy thủy điện
13
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều khiển tần số - máy phát tuabin khí
 Công suất cấp cho tuabin phụ thuộc vào áp lực khí trong buồng đốt
 Khi tốc độ tuabin giảm, áp lực khí giảm  công suất máy phát giảm
14
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều khiển tần số - máy phát tuabin khí
15
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều khiển tần số - máy phát điện gió
16
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Đáp ứng tần số của hệ thống điện
17
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Đáp ứng tần số của hệ thống điện
Các giai đoạn của đáp ứng tần số
 Đáp ứng do quán tính của các máy phát điện đồng bộ
 Đáp ứng do hệ thống điều tần sơ cấp (điều tần cấp I)
 Đáp ứng do hệ thống điều tần cấp II (AGC)
 Điều tần cấp III
18

Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Đáp ứng tần số của hệ thống điện
 Đáp ứng quán tính: Quán tính của tuabin và rotor các máy phát đồng
bộ,
 Hệ thống điều tần cấp I: Đóng góp của các máy phát điện (đồng bộ và
không đồng bộ) vào việc duy trì ổn định tần số
 Điều tần cấp II (AGC): Thực hiện tự động hoặc do người điều độ ra
quyết định, đưa tần số về giá tri định mức, khôi phục trào lưu công
suất trên các đường dây liên lạc
suất trên các đường dây liên lạc
19
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Các giai đoạn điều khiển tần số
20
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Đáp ứng quán tính - Lưới điện 4 máy phát
Tăng 300MW tải
21
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Đáp ứng quán tính - Lưới điện 4 máy phát
49.8
49.85
49.9
49.95
50
50.05
Freq (Hz)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
49.75
Time (sec)

20 21 22 23 24 25
49.84
49.86
49.88
49.9
49.92
49.94
49.96
49.98
50
Kết quả mô phỏng sự cố mất cân
bằng công suất, với các giá trị
khác nhau của quán tính máy phát
22
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Điều tần cấp I (primary response)
Đặc tính điều tần cấp I của tổ máy
• 4 – Pmin – tổ máy không tham gia điều tần
• 1, 2: Đặc tính tự
nhiên của tuabin
• 3 - Đặc tính điều tần
cần có
của tổ máy
cần có
của tổ máy
23
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN
Mô hình điều khiển công suất sơ cấp
24
Nguyễn Đức Huy – BM Hệ thống điện, trường ĐHBK HN

Bộ điều tốc
Tham số R (droop) của bộ điều tốc quy
định mức độ tham gia điều tần cấp I
của tổ máy
25