Bài giảng phân tích thiết kế hệ thống năng lượng power system ad phần 2

6/19/2013
62
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Nghiệm sau bước lặp thứ 3:
 Nghiệm hội tụ: Sự sai lệch về công suất < 2,5.10
-4
 Các giá trị nghiệm của Điện áp các nút còn lại:
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Biểu thức tính Công suất các nút còn lại:
6/19/2013
63
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Các dòng Công suất và Tổn thất trên đường dây:
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Phương pháp Fast Decoupled:
– Tỉ số X/R là lớn ↔ R << X
– P thay đổi theo |V| ít và thay đổi theo δ nhiều.
– Q thay đổi theo |V| nhiều và thay đổi theo δ ít.
 Các phần tử J
2
và J
3
của Ma trận Jacobian có thể lấy bằng 0
6/19/2013
64
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT

• Một số xấp xỉ đơn giản hóa → Không phải tính lại J
1
và J
4
sau
mỗi bước lặp:
+ Phần tử trên đường chéo chính của J
1
:
-Là phần ảo của phần tử trên đường chéo chính Y
bus
.
*) Thông thường:
*) Giả thiết:
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
*) Trong trạng thái vận hành bình thường:
→ Các phần tử ngoài đường chéo chính của J
1
:
→ Với giả thiết: , ta có:
+ Phần tử trên đường chéo chính của J
4
:
6/19/2013
65
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
→ Tương tự: Các phần tử ngoài đường chéo chính của J
4

:
→ Hệ Phương trình trở thành:
+) B’ và B” là phần ảo của Y
bus
.
+) B’ có bậc n-1.
+) B” có bậc n-1-m.
+) Cần nhiều bước lặp hơn N-R.
+) Cần ít thời gian hơn ở mỗi bước lặp.
+) Cho kết quả nhanh.
+) Dùng cho nghiên cứu phân tích nhiễu động.
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Ví dụ 2: Giải bằng Fast Decoupled
6/19/2013
66
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Ma trận Tổng dẫn nút của Hệ thống:
• Ma trận B’ tương ứng để tính và là:
• Các xấp xỉ đầu:
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Hệ phương trình:
• Ma trận B” tương ứng để tính là:
• Phương trình:
• Các giá trị sau bước lặp đầu tiên:
6/19/2013
67
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO

LƯU CÔNG SUẤT
• Quá trình tiếp diễn cho đến khi đạt được độ chính xác yêu cầu:
CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CÔNG SUẤT
• Kết quả nhận được:
• Số lượng bước lặp để đạt được độ chính xác tương đương với
phương pháp N-R: 14
• Tỉ số X/R càng lớn thì phương pháp sẽ càng hội tụ với số bước
lặp ít hơn.
6/19/2013
68
CHƯƠNG 5 –
PHÂN TÍCH TRÀO LƯU
CÔNG SUẤT
• Bài tập Chương 5: (Chương 6 GT Power
System Analysis – Hadi Saadat).
6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8,6.12
Không phải làm những câu hỏi có liên quan
đến các Hàm Matlab.
Thời hạn nộp: Sau 3 tuần kể từ ngày giao bài
(Hạn cuối:06/05/2011).
Bài tập Lớn số 2
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Tổng quan:
– Sự cố: Xác định điện áp nút và dòng điện dây.
– Sự cố đối xứng và không đối xứng.
• Sự cố ba pha.
• Sự cố pha-đất.
• Sự cố pha-pha.
• Sự cố hai pha-đất.

– Tính toán sự cố → Cài đặt, chỉnh định Relay và
phối hợp hoạt động.
6/19/2013
69
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ba quá trình trạng thái của Máy phát:
– Siêu quá độ (Subtransient).
– Quá độ (Transient).
– Xác lập (Steady-State).
• Nghiên cứu sự cố 3 pha đối xứng:
– Tính toán không sử dụng máy tính (Biến đổi sơ đồ).
– Xây dựng Ma trận Tổng trở Nút bằng Building Algorithm
và sử dụng Máy tính để tính toán.
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Sự cố 3 pha đối xứng:
– Sự cố nghiêm trọng nhất.
– Hệ thống vẫn là đối xứng → Phân tích pha.
– Điện kháng máy phát đồng bộ:
– Sự cố: thể hiện sự thay đổi cấu trúc của lưới tương đương
với việc đóng thêm một tổng trở vào điểm sự cố → Giải
bằng phương pháp Thévenin.
→ Điện kháng Siêu Quá độ, cho một vài chu kỳ đầu.
→ Xác định Công suất cắt của Máy cắt.
→ Điện kháng Quá độ, cho (khoảng) 30 chu kỳ tiếp theo.
→ Sử dụng cho việc cài đặt bảo vệ Relay, nghiên cứu ổn
định quá độ điển hình
→ Điện kháng Đồng bộ, cho trạng thái xác lập.
6/19/2013
70
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG

• Ví dụ:
 HTĐ có 3 nút, coi là không tải.
 Máy phát biểu diễn bằng SĐĐ
nối tiếp với điện kháng quá độ.
 Công suất cơ sở: 100MVA.
 Bỏ qua điện trở, điện dung
ngang.
 MF vận hành với tần số và điện
áp định mức.
 Xác định dòng sự cố, điện áp nút
và dòng trên đường dây khi có
sự cố 3 pha ở:
(a) Nút 3. (b) Nút 2. (c) Nút 1.
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
(a) Sơ đồ thay thế và tương đương:
6/19/2013
71
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dòng sự cố tại Nút 3:
• Tìm tổng trở Thévenin Z
33
:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dòng sự cố tính được:
• Dòng qua vị trí MF:
• Sự thay đổi điện áp nút:
6/19/2013
72
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Điện áp nút khi sự cố tìm được bằng phương pháp xếp chồng:

• Dòng điện chạy trên các đường dây khi sự cố:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
(b) Sơ đồ thay thế và tương đương:
6/19/2013
73
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Tìm tổng trở Thévenin Z
22
:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dòng sự cố:
• Dòng qua vị trí MF:
• Sự thay đổi điện áp nút:
6/19/2013
74
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Điện áp nút khi sự cố tìm được bằng phương pháp xếp chồng:
• Dòng điện chạy trên các đường dây khi sự cố:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Với sự cố tại Nút 1 → Tính toán tương tự như với Nút 2.
• Chú ý:
– Điện áp nút trước sự cố: Tìm từ bài toán Trào lưu Công suất.
– Biểu diễn phụ tải bằng tổng trở hằng với điện áp trước sự cố.
– Quy trình tính toán:
• Tính toán điện áp trước khi xảy ra sự cố.
• Chuyển phụ tải thành Tổng trở hoặc Tổng dẫn hằng.
• Đưa mạch sự cố về mạch tương đương Thévenin nhìn từ nút sự cố. Sử dụng Lý
thuyết Thévenin để tính sự thay đổi điện áp nút ở mạch mới.
• Xếp chồng mạch để tìm điện áp nút khi sự cố.
• Tính các dòng điện chạy trên các đường dây.

6/19/2013
75
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Công suất Ngắn mạch:
– Đánh giá mức độ mạnh yếu của một nút.
– Bằng tích của biên độ điện áp định mức với dòng sự cố.
– Dùng để xác định kích cỡ của thanh cái tại nút đó và dung lượng cắt
của Máy cắt.
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Phân tích sự cố sử dụng Z
bus
:
6/19/2013
76
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Sơ đồ thay thế tương đương:
• Điện áp Nút trước khi xảy ra sự cố:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Sự thay đổi điện áp nút:
• Điện áp nút khi sự cố:
• Hệ Phương trình Điện áp Nút cho mạch tương đương:
6/19/2013
77
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Sự thay đổi điện áp nút:
 Điện áp Nút khi sự cố:
 Từ mạch tương đương Thévenin:
→ Ma trận Tổng trở Nút
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Dòng sự cố:

 Điện áp các nút khác trong chế độ sự cố:
 Dòng trên các đường dây khi có sự cố:
 Nếu xác định được Z
bus
, ta sẽ tìm được dòng trên đường dây và
áp tại các nút khi sự cố.
 Xác định Z
bus
từ Y
bus
.
 Xác định Z
bus
bằng Building Algorithm.
6/19/2013
78
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Sử dụng Z
bus
để giải lại Ví dụ trước:
 Tìm được Y
bus
:
 Suy ra Z
bus
:
 Dòng sự cố tại Nút 3:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Điện áp các nút khi sự cố:
• Dòng trên các đường dây khi xảy ra sự cố :

6/19/2013
79
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Xây dựng Ma trận Tổng trở Nút – Z
bus
:
→ Đóng lần lượt
cho tới khi tất cả các nút và nhánh đã ở trong Ma trận.
 Đóng nhánh mới vào lưới cũ:
Đóng 1 nhánh mới nối giữa nút q (mới) vào nút tham chiếu (cũ)
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Đóng nhánh mới vào lưới cũ: <Tiếp>
Đóng 1 nhánh mới nối giữa nút q (mới) vào nút p (cũ)
6/19/2013
80
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Công thức tính Ma trận Z
bus
mới:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Đóng 1 nhánh giữa 2 nút đã có trong lưới:
Đóng giữa 1 nút với nút tham chiếu Đóng giữa 2 nút trong lưới
6/19/2013
81
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Công thức:
 Thêm 1 hàng và 1 cột:
 Khử hàng và cột mới:
với
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG

 Nếu q là nút tham chiếu:
 Có thể sử dụng để khử nhánh bằng quy trình tương tự nhưng thay bằng
tổng trở âm.
với
6/19/2013
82
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ví dụ: Hệ thống đơn giản quen thuộc:
Thứ tự Quy trình
đóng các phần
tử
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Đóng Nút 1 vào Nút tham chiếu: (nhánh mới vào nút cũ)
• Đóng Nút 2 vào Nút tham chiếu: (nhánh mới vào nút cũ)
• Đóng Nút 3 vào Nút 1: (nhánh mới vào nút cũ)
• Đóng nhánh nối giữa Nút 2 và Nút 1:
6/19/2013
83
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả sau khi đóng nhánh nối Nút 2 và Nút 1:
• Khử để giữ nguyên cấp của Ma trận:
với
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả nhận được:
• Đóng nhánh nối giữa Nút 3 với Nút 2:
6/19/2013
84
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả sau khi đóng nhánh nối Nút 3 với Nút 2:
• Khử để giữ nguyên cấp của Ma trận:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả nhận được:
• Nhận xét: Kết quả nhận được giống như kết quả khi nghịch
đảo Y
bus
!
6/19/2013
85
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ví dụ về sự khử nhánh:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Loại bỏ nhánh có Z
13
= j0,56 ↔ Đóng nhánh nối Nút 3 và Nút
1 có tổng trở z
13
= -j0,56:
6/19/2013
86
• Khử để giữ nguyên cấp của Ma trận:
• Kết quả nhận được:
CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Bài tập Chương 6: (Chương 9 GT Power
System Analysis – Hadi Saadat).
9.1 (Tham khảo Ví dụ 3.7), 9.3-9.15.
Không phải làm những câu hỏi có liên quan
đến các Hàm Matlab.
Thời hạn nộp: Sau 3 tuần kể từ ngày giao bài
(Hạn cuối: / /2011).
Bài tập Lớn số 3-1