LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI - PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN pdf

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG ViỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
TH: GV. NGUYỄN TRUNG THĂNG
CHƯƠNG V:
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐiỆN
02 Jan 2011 1
MÔN HỌC: LƯỚI TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI
MÃ MÔN: 401018
Chương 5:
Phân bố công suất trong hệ thống điện

5.1 Mở đầu

5.2 Ma trận Ybus, Zbus

5.3 Định nghĩa bài toán phân bố công suất .

5.4 Phân loại các điểm nút trong hệ thống điện

5.5 Các phương trình cơ bản .

5.6 Phân bố công suất dùng Ybus và phép lặp Gauss-Seidel

5.7 Phân bố công suất bằng phép lặp Newton-Raphson

5.8 Phương pháp phân lập nhanh (fast decouple)
02 Jan 2011 2
1. Mở đầu
1. Mở đầu
- Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quy hoach, thiết

kế phát triển hệ thống trong tương lai nhằm xác định chế độ vận
hành tốt nhất của hệ thống hiện hữu.
- Trong chương này sẽ đưa ra các mô hình toán học của mạng
điện, các phương pháp toán số chọn lọc và các phương pháp
phân bố công suất.
02 Jan 2011 3
5.2 Ma trận Y
bus
, Z
bus
Hình (a) : sơ đồ đơn tuyến
3
1
Nguồn, tải
(a)
2
4
1
U
&
3
U
&
4
U
&
2
U
&
1

I
&
2
(b)
1
43
+
-
+
++
-
-
-
Dòng
điện
vào nút
Điệ
n
áp
nút
12
y
2
U
&
13
y
10
y
1

U
&
1
I
&
2
I
&
40
y
4
U
&
20
y
30
y
3
U
&
23
y
24
y
34
y
CHO HỆ THỐNG 4 NÚT
hình (b): sơ đồ thay thế
02 Jan 2011 4
Phương trình dòng điện:

[I]=[Y].[U]
Ma trận trên có thể viết lại dưới dạng:
11 12 13 14
1 1
21 22 23 24
2 2
31 32 33 34
3 3
41 42 43 44
4 4
Y Y Y Y
I U
Y Y Y Y
I U
.
Y Y Y Y
I U
Y Y Y Y
I U
� � � �
� �
� � � �
� �
� � � �
� �
=
� � � �
� �
� � � �
� �

� � � �
� �
� � � �
& &
& &
& &
& &
5.2 Ma trận Y
bus
, Z
bus
02 Jan 2011 5
11 10 12 13
Y y y y
= + +
22 20 12 23 24
Y y y y y
= + + +
33 30 13 23 34
Y y y y y
= + + +
44 40 24 34
Y y y y
= + +
12 21 12
Y Y y
= = −
13 31 13
Y Y y
= = −

14 41 14
Y Y y 0
= = − =
23 32 23
Y Y y
= = −
24 42 24
Y Y y
= = −
34 43 34
Y Y y
= = −
Trong đó:
ii
Y
Mỗi phần tử (i=1, 2, 3, 4)
trên đường chéo chính của ma trận
gọi là tổng dẫn nút đầu vào của nút i
ii
Y
Mỗi phần tử (i=1, 2, 3, 4)
trên đường chéo chính của ma trận
gọi là tổng dẫn nút đầu vào của nút i
5.2
5.2
Ma trận Y
Ma trận Y
bus
bus
, Z

, Z
bus
bus
Các phần tử trong ma trận được tính như sau:
02 Jan 2011 6
5.3 Định nghĩa bài toán phân bố công suất
5.3 Định nghĩa bài toán phân bố công suất

Khảo sát phân bố công suất thường áp dụng cho hệ thống ba pha cân bằng.

Khảo sát phân bố công suất đòi hỏi có tổng trở đường dây và máy biến áp, đầu phân áp
của máy biến áp, điện dung đường dây, số liệu công suất của nguồn và phụ tải.

Cơ sở lý thuyết của bài toán phân bố công suất dựa trên hai định luật Kirchoff về dòng
điện tại nút và điện thế mạch vòng.

Mục đích:

phục vụ cho thiết kế và vận hành hệ thống điện,

khảo sát hệ thống ở chế độ trước và sau sự cố,

điều chỉnh điện áp và công suất, vận hành kinh tế hệ thống điện…
02 Jan 2011 7

Thanh cái cân bằng:
Là thanh cái máy phát điện đáp ứng nhanh chóng với sự
thay đổi của phụ tải.
Đối với thanh cái cân bằng, cho trước giá trị điện áp U và góc
pha chọn làm chuẩn.

0
,U
δ
5.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện
5.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện

Thanh cái máy phát:
Cho biết trước công suất thực P mà máy phát ra và điện U của thanh
cái đó. Thanh cái máy phát còn gọi là thanh cái P,U
0
,U P
02 Jan 2011 8
5.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện
5.4 Các loại điểm nút trong hệ thống điện

Thanh cái phụ tải:
Cho biết công suất P và Q của phụ tải yêu cầu. Thanh cái phụ
tải còn gọi là cái P, Q.
Dòng công suất ở các thanh cái được quy ước theo chiều đi vào
thanh cái.
( )
,
pt pt
P Q−

Nếu không có máy phát hay phụ tải ở một nút nào đó thì coi nút
đó như nút phụ tải với P = Q = 0.
02 Jan 2011 9
5.5 Các phương trình cơ bản

22
.
11
.
nKnKK
UYUYUYI +=
1. PT điểm nút cho nút k:
[ ]






=







UYI
TC
Pt tổng quát
.
I
Với:
: Là dòng điện điểm nút
: Là tổng dẫn thanh cái

TC
Y
Theo quy ước chiều dòng điện vào nút là (+) ra nút là (-)
02 Jan 2011 10
5.5 Các phương trình cơ bản
5.5 Các phương trình cơ bản
.
2
.
2
1
.
1
.
nKnKK
K
IZIZIZE 
+=
2. Phương trình điện áp mạch vòng.
Phương trình tổng quát:
Ma trận tổng quát:































=



















.
.
.
2
1
21
22221
11211
.
.
.
2
1
K
KKKK
K
K
K
I
I

I
ZZZ
ZZZ
ZZZ
E
E
E






Với:
Là ma trận tổng
trở thanh cái
K
Z
02 Jan 2011 11
.
.
.
KK
K
KK
K
UY
U
jQP
I −

−
=
KK
jQP
+
-Trường hợp tổng quát đối với thanh cái K trong n thanh cái
(không kể thanh cái cân bằng).
- Chẳng hạn K là nút phụ tải, công suất đưa vào thanh cái
K là: ( )
- Dòng
- Y
k
là dung dẫn của đường dây tập trung ờ thanh cái hoặc
ở tụ điện của thanh cái K.
5.5 Các phương trình cơ bản
5.5 Các phương trình cơ bản
02 Jan 2011 12
K
K
K
IUS

=
3.Phương trình công suất nút:
Với phương trình nút đã tính ở trên:
Có thể tính công suất đi vào nút K từ phương trình:
.
2
.
2

1
.
1
.
nKnKK
K
UYUYUYI 
+=
5.5 Các phương trình cơ bản
5.5 Các phương trình cơ bản
02 Jan 2011 13
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
phép lặp Gauss - Seidel
Thuật toán lặp Gauss-Seidel gồm các bước










−
−
+=
•

•
=
••
∑
i
i
i
ii
n
i
i
chuân
Uy
U
jQP
zUU
*)0(
1
1
)1(
1
)0()0(
2
)0(
1
, ,,
n
UUU
•••
1) Giả thiết các điện áp ban đầu

)1(
1
•
U
)1(
1
•
U
3) Thay giá trị vào trở lại phương trình trên để tính lại
(coi như một bước phụ, bước này không bắt buộc).
)1(
1
•
U
2) Tính theo các điện áp giả thiết ban đầu
02 Jan 2011 14
4) Tính trong đó sử dụng vừa tính được ở bước 3.
)1(
2
•
U
)1(
1
•
U
Tương tự tính
)1()1(
3
, ,
n

UU
••
5) Lặp lại các bước từ 2 đến 4, luôn luôn dùng các kết quả
điện áp vừa tính được.
Tiếp tục quá trình tính lặp này cho đến khi sai số giữa hai
lần lặp đạt độ chính xác ε cho trước. Bài toán khi đó
được xem như hội tụ.
Quá trình trên đây chỉ thích phối hợp đối với thanh cái phụ
tải ở đó Pi và Qi của phụ tải tại thanh cái i hoàn toàn biết
trước.
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
Thuật toán lặp Gauss-Seidel gồm các bước
02 Jan 2011 15



















−
−
−−+=−
•
•
≠
=
••
•
••
∑
i
i
i
ii
n
ki
i
ki
chuânk
kk
k
k
k
kk
Uy
U
jQP

ZUU
Z
U
UUyjQP
1
*
*
( )


















−
−
−−+=−
•

•
≠
=
••
•
∑
i
i
i
ii
n
ki
i
ki
chuân
k
kk
k
kk
k
kk
Uy
U
jQP
ZUyZU
Z
U
jQP
1
*

1

Như
vậy:
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
5.6 Phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng
phép lặp Gauss - Seidel
phép lặp Gauss - Seidel
02 Jan 2011 16
5.7 Phân bố công suất bằng Newton - Raphson
5.7 Phân bố công suất bằng Newton - Raphson
Bước 1: Với điện áp và góc pha (thông thường δ =0) được cố định tại thanh góp
cân bằng , giá trị |V|, δ tại các thanh góp PQ và giá trị δ tại các thanh góp PV.
Các thông số điện áp ban đầu còn thiếu được yêu cầu.
Bước 2: Tính ∆ P
i
(cho thanh góp PQ và PV) và ∆ Q
i
(cho thanh góp PQ). Nếu tất
cả các giá trị này thấp hơn sai số yêu cầu thì ngừng quá trình lặp. Tính P
1
,Q
1
Bước 3: Nếu tiêu chuẩn hội tụ không thỏa mãn, ước lượng các phần tử của ma
trận Jacobean.
Bước 4: hiệu chỉnh biên độ điện áp và góc pha.
Bước 5: Cập nhật giá trị biên độ điện áp và góc pha bằng cách cộng các giá trị sai
số và các giá trị trước đó và quay trở lại bước 2.
02 Jan 2011 17