Sa thải phụ tải tối ưu với sự hỗ trợ của bộ điều khiển phát động trong hệ thống điện

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
vi HVTH: NguynăĐìnhăωhính

MC LC
LỦălchăkhoaăhc i
Liăcamăđoan ii
Liăcmăt iii
Tómătt iv
Mcălc vi
Danhăsáchăcácătăvitătt ix
Danh sách các hình x
Chng 1: TNG QUAN 1
1.1 TNG QUAN V LƾNHăVC NGHIÊN CU 1
1.2 CÁC KT QU NGHIÊN CU TRONGăVĨăNGOĨIăNC 2
1.2.1 Kt qu nghiên cu nc ngoài 2
1.2.2 Kt qu nghiên cu trongănc 10
1.2 MC TIÊU NGHIÊN CU CAăĐ TÀI 11
1.3 NHIM V VÀ GII HNăĐ TÀI 11
1.4ăPHNGăPHỄPăNGHIểNăωU 12
1.5 NI DUNG LUNăVĔN 12
Chng 2: C S LÝ THUYT 13
2.1 SA THI PH TI 13
2.1.1 Sa thi ph tiădi tần s 13
2.1.1.1 S ph thuc ph ti vào tần s 13
2.1.1.2 S ph thuc tần s vào cân bng công sut tác dng 14
2.1.1.3 Vai trò ca sa thi ph ti theo tần s 16
2.1.1.4 Các cách thc hin sa thi ph ti theo tần s 16
2.1.2 Sa thi ph tiădiăđin áp 19
2.2 GII HN CÔNG SUT PHN KHÁNG CA MÁY PHÁT 21
2.2.1ăMáyăPhátăĐng B Ba Pha 21
2.2.2ăĐc Tuyn Công Sut Máy Phát 22

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
vii HVTH: NguynăĐìnhăωhính

2.2.3 B Gii Hn Quá Dòng Kích T 24
2.2.3.1 H Thng Kích T 24
2.2.3.2 B Gii Hn Quá Kích T 26
2.2.4 B Điu Tc 28
2.3ăĐIU KHIN D BÁO 29
2.3.1 Tng quan v mô hình d báo 29
2.3.2Mô hình h thng và mô hình phân b nhiu 35
2.3.2 HƠmămcătiêu 36
2.3.4ăĐiuăkinărƠngăbuc 38
2.3.5ăVnăđătiăuăhóa 40
2.3.6 Mô hình trong điu khin d báo 42
2.3.6.1 Mô hình vào ra (Input Output models) 42
2.3.6.2ăMôăhìnhăđápăngăbcăvƠămôăhìnhăđápăngăxungă(ImpulseăandăStepă
response models) 44
2.3.6.3ăMôăhìnhăđaăthcă 46
2.3.6.4 Môăhìnhămă(FuzzyăModels) 46
Chng 3: SA THI PH TI TI U ÁP DNG MỌ HỊNH ĐIU KHIN
D BÁO 49
3.1 SA THI PH TI TIăUăỄPăDNGăMÔăHỊNHăĐIU KHIN D BÁO 49
3.1.1 Mô hình ti 49
3.1.2 Các gii hnăđin áp 51
3.1.3 TiăuăhóaăMPω 51
3.1.4ăĐ nhy quỹ đo 53
3.2. NG DNGă MÔă HỊNHă ĐIU KHIN D ψỄOă Đ SA THI PH TI
TRONG H THNGăĐIN 10 BUS 54
3.2.1ăSăđ h thngăđin 10 bus 54
3.2.2 Xây DngăMôăHìnhăĐiu Khin D Báo 55

3.2.2.1 Mô Hình Ti 55
3.2.2.2ăĐ NhyăĐin Áp Ti Các Bus 8 Và Bus 9 56
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
viii HVTH: NguynăĐìnhăωhính

3.2.2.3ăPhngătrìnhătiăuăsaăthi ph ti 62
3.3 ĐIU KHINăĐNG MÁY PHÁT 63
Chng 4: MÔ PHNG SA THI PH TI TI U DỐNG MỌ HỊNH
ĐIU KHIN D BÁO BNG MATLAB 64
4.1 MÔ PHNG H THNG KHI KHÔNG CÓ B ĐIU KHIN MPC 64
4.1.1ăSăđ mô phng 64
4.1.2 Kt qu mô phng khi không có b điu khin MPC 68
4.1.2.1ăTrng hp không có b gii hn kích t 68
4.1.2.2ăTrng hp có b gii hn kích t 70
4.2 MÔ PHNG H THNGăĐINăTRONGăTRNG HP CÓ B ĐIU KHIN
MPC 73
4.2.1ăSăđ mô phng 73
4.2.2 Kt qu mô phng khi có b điu khin MPC 75
Chng 5: KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN Đ TÀI 79
5.1. KT LUN 79
5.2.ăHNG PHÁT TRIN CAăĐ TÀI 79
TÀI LIU THAM KHO 80

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ix HVTH: NguynăĐìnhăωhính

DANH SÁCH CÁC T VIT TT
DSA Dynamic Security Assessment
PLL Phase Lock Loop
LS Load Shedding

AC Alternating Current
UVLS Under Voltage Load Shedding
MPC Model Predictive Control
AVR Automatic Voltage Regulator
UXL Under eXcitation Limiter
OXL Over eXcitation Limiter
GOV Governor
HTKT Hăthngăkíchăt
LP Linear programming
QP Quadratic programming
LTC Load Tap Changer
IO direct Input Output models
IIO Increment Input Output models

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
x HVTH: NguynăĐìnhăωhính

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Ginăđ phaăvectorăđin áp PLL ba pha. 3
Hình 1.2: Săđ điu khin bên trong ca khi PLL ba pha. 3
Hình 1.3: ωácăngng tần s đ la chn các h s sa thi ph ti (LS) vicăđiu khin sa
thi ph ti và khôi phc ti t đngăđcăđ xut. 4
Hình 1.5: S la chn các pháp tuyn b ct (F) t các h s sa thi tiăđc chn. 4
Hình 1.6: Mngăđinăđnăginăđc dùngăđ kim tra kỹ thut sa thi tiădi tần s. . 5
Hình 1.7: Các kt qu mô phng. 6
Hình 1.8:Săđ h thng mtăđng dây. 8
Hình 1.9:Đápăngăđin áp. 9
Hình 1.10:Kt qu mô phng sa thi ti. 10
Hình 2.1: Phc hiăđin áp do s c h thng truyn ti. 20
Hình 2.2: Đng cong kh nĕngăphátăca máy phát. 23

Hình 2.3: Săđ khi h thng kích t. 24
Hình 2.4: Mô hình b gii hn quá kích t. 26
Hình 2.5: Dòngăđin kích t đcăđiu khin bi b gii hn quá kích t. 27
Hình 2.6: Đ th P-Q caămáyăphátăđi s điu chnh ca OXL. 28
Hình 2.7: 30
Hình 2.8: Thut toán 33
Hình 2.9: ωuătrúcăcăbnăcaăMPC 34
Hình 2.10: Mô hìnhătngăquátăbăđiuăkhinădăbáo 35
Hình 2.11: Chinălcăđiu khin RHC. 41
Hình 3.1: Đápăng MPC 49
Hình 3.2: Săđ h thngăđin 10 bus. 54
Hình 3.3: Săđ tngăđngăh thngăđin 10 bus. 55
Hình 4.1: Săđ mô phng h thngăđin không có b điu khin MPC. 64
Hình 4.2: Săđ mngăđin khu vc 1. 65
Hình 4.3: Săđ mngăđin khu vc 2. 66
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
xi HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Hình 4.4: Săđ kt ni máy phát vi h thngăđin. 67
Hình 4.5: Săđ khi gii hn quá kích t. 67
Hình 4.6: Dòngăđin kích t ti máy phát 3 khi không có b gii hn dòng kích t. 69
Hình 4.7: Công sut phn kháng ti máy phát 3 khi không có b gii hn kích t. 69
Hình 4.8: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi không có gii hnădòngăđin kích t. 70
Hình 4.9: Dòngăđin kích t ti máy phát 3 khi có b gii hn dòng kích t. 71
Hình 4.10: Công sut phn kháng ti máy phát 3 khi có b gii hn kích t. 71
Hình 4.11: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi có gii hnădòngăđin kích t. 72
Hình 4.12: Săđ mô phng h thngăđin vi b điu khin MPC. 73
Hình 4.13: Săđ mô phng khu vc 2 khi có b điu khin MPC. 74
Hình 4.14: Khi MPC. 75
Hình 4.15: Dngăsóngăđin áp ti các bus khi có b điu khin MPC. 76

Hình 4.16: Tín hiu sa thi ti ti bus 8 và bus 9. 76
Hình 4.17: Dòngăđin kích t khi có b điu khin MPC. 77
Hình 4.18: Tín hiu sa thi ph ti tiăbusă8ăvƠăbusă9ăkhiăthayăđiăđimăđtăđinăápăđầu
cc máy phát 2 và 3. 77
Hình 4.19: Dòngăđin kích t khiăthayăđiăđimăđtăđinăápăđầu cc máy phát 2 và 3 78


Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 1 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

ωhngă1:
TNG QUAN
1.1 TNG QUAN V LĨNH VC NGHIÊN CU
Đin áp và tần s là hai thông s quan trng nhăhngăđn vic duy trì năđnh
trong h thngăđin.ăĐin áp và tần s ti tt c các thanh cái phiăđc duy trì trong gii
hnăxácăđnh. Tần s ch yu b nhăhng bi công sut tác dng,ătrongăkhiăđin áp ch
yu b nhăhng bi công sut phn kháng. Khi có nhiu lon xy ra làm mt cân bng
gia công sut phát và nhu cầu ph ti, làm gim kh nĕngă phátăcaămáyăđin ca h
thng. Ngoài ra, công sut phn kháng ca ph ti nhăhngăđnăbiênăđ đin áp ti các
thanh cái. Khi h thngăđin không th đápăng nhu cầu công sut ca ph ti,ăđin áp và
tần s tr nên mt năđnh. Nu nhu cầu công sut ca ph tiăcaoăhnăcôngăsut phát s
dn ti suy gim tần s vƠăđin áp.
Sa thi ph ti nhm cân bng công sut gia công sut phát ca máy phát vi nhu
cầu công sut ph tiăđ khôi phcăđin áp và tần s đm bo chtălngăđinănĕng.ăTùy
theo tng hoàn cnh c th, sa thi ph ti có th đ khôi phc tần s, hocăđin áp, hoc
c tần s vƠăđin áp. Ngoài ra, sa thi ph tiăđc cònăđc dùngăđ bo v thit b nh:ă
quá tiăđng dây, quá ti máy phát, quá ti máy binăáp…
Ngày nay, các giiăphápăliăđinăthôngăminhăđc công nhn rngărƣiănhălƠătngă
lai phát trin h thngăđin caăchúngăta.ăLiăđin phát trinătheoăhng này có th đápă
ng c hai thách thc quan trong kinh t và an ninh trong khi vn duy trì mt cuc sng

bn vng.ăĐ đtăđc mcătiêuănhăvy, các chinălcăđiu khin tiên tin cầnăđc
phát trinăđ gii quyt các ri lon thông qua vic phòng nga,ăngĕnăchn và phc hi
đc thc hin t đng[5].
S spăđ và bt năđnhăđinăápăthng có th kt hp vi mtăđin h thngăđin
quy mô ln, và là mt trong nhng mi quan tâm an ninh chính cho các hotăđng h
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 2 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

thngăđin. Vic quan sát cho thy rng, sau mt nhiu lonăbanăđầu, rt nhiu nhiu lon
liênăquanăđn quá trình khôi phc ti chm chp và gii hn công sut phn kháng máy
phát. Tcăđ tngăđi chm ca quá trình này có kh nĕngăcungăcpăđ thiăgianăđ thc
hin các quytăđnh vn hành nhmăngĕnăchn s spăđ.
Mc dù s spăđ đin áp sp xyăraăthng có th đc tránh khi biăđiu khin
các ti thích hp, hình thcăđiu khin ti truyn thng (sa thi ph ti) thì không ph
bin do kt qu lƠălƠmăgiánăđon khách hàng. Mt khác, gii hn công sut phn kháng
đc thc thi khá bo th trong vn hành h thngăđin. Sử dng ttăhnăcôngăsut phn
kháng d tr s cung cp cách hiu qu đ ngĕnăcn spăđ đin áp.
Trong nhngănĕmăgầnăđơy,ăngƠnhăcôngănghipăđƣăbtăđầu áp dng công c đánhăgiáă
anăninhăđng (DSA) trc tuyn, vi vic sử dngăcácămôăhìnhăđng rõ ràng và mô phng
trong min thi gian. Th h mi caăliăđin thông minh s sử dng các cm bin tiên
tin và các h thng truynăthôngăđ đoăvƠăgiámăsátămngăđin vi nhiuăthôngătinăhnă
trong thi gian thc. Các công c và d liu thi gian thc cung cp nn móng tt cho
vic hi nhp các ng dng hi nhpătngălai.ăDaăvƠoămôăhìnhănƠy,ăđiu khin trc
tuyn có th đc tìm thy,ăđc phi hp và làm cho hp lý t nhiu ngunăvƠătácăđng
lâu dài ca chúng ti các h thng.
Đ nghiên cu gii thut sa thi ti, hc viên sử dng phần mm Matlab và
Simulink ca hãng Mathwork, Inc, phần mm này có rt nhiu thun li riêng bit.
Matlab cho phép sử dng ngôn ng cpăcaoănhălƠăω,ăω++.ăMatlabăcóăhƠngătrĕmăhƠmăxơyă
dng sn và có th sử dng trong nhiuălƿnhăvc: toán hc, thng kê, vic xử lý và thu
nhn nh, vic xử lý tín hiu, mô phng . . . Simulink là nn tng mà có nhiu hàm ging

nhau trong Matlab và có nhiu tp khi chuẩnăchoăphépăngi dùng thc hin các nhim
v nh:ăvƠo/ra,ăcácăphépătng, hin th,ăđng tín hiu, . . .
1.2 CÁC KT QU NGHIÊN CU TRONG VÀ NGOÀI NC
1.2.1 Kt qu nghiên cu nc ngoài
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 3 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Trong nhngănĕmăgầnăđơyăđƣăcóănhiu công trình nghiên cu v sa thi ph tiănh:
1.2.1.1Nghiên cu ca Atputharajah Arulampalam và Tapan Kumar Saha v ắFastăandă
Adaptive under Frequency LoadShedding and Restoration Technique using Rate of
ωhangeăofăFrequencyătoăPreventăψlackoutsẰă[4].ăψƠiăbáoănêuănênăcácăphngăphápăsaăthi
ph ti theo tần s vƠăđ xut vic sử dngăvòngăkhóaăphaă(PLL)ăđ đoăxácăđnh tần s.
Hình 1.1 trình bày ginăđ pha caăvectorăđinăápăPLLă3ăphaăvƠăhìnhă1.2ătrìnhăbƠyăsăđ
khiăđiu khin bên trong ca vòng khóa pha PLL.

Hình 1.1: Ginăđ phaăvectorăđin áp PLL ba pha.

Hình 1.2: Săđ điu khin bên trong ca khi PLL ba pha.
Trong bài báo này, kỹ thutăđcădùngăđ điu khin sa thi ti và khôi phcăđin áp
đc trình bày trong hình 1.3 và 1.4.
H s sa thi ph tiăđcăxácăđnhănhăsau:

2
=

 
 


2


1

=

2

1

2

1

(1.1)

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 4 HVTH: NguynăĐìnhăωhính


Hình 1.3: ωácăngng tần s đ la chn các h s sa thi ph ti (LS) vicăđiu khin sa
thi ph ti và khôi phc ti t đngăđcăđ xut.

Hình 1.5: S la chn các pháp tuyn b ct (F) t các h s sa thi tiăđc chn.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 5 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Phngăphápăsa thiăđc kim tra trên mngăđin hình 1.6 và mô phng bng phần
mm EMTDC/PSCAD. Kt qu đc trình bày trong hình 1.7.

Hình 1.6: Mngăđinăđnăginăđcădùngăđ kim tra kỹ thut sa thi tiădi tần s.

a)Kt qu mô phng khi không có hotăđng sa thi ti
trong sut quá trình ctăliăđin chính.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 6 HVTH: NguynăĐìnhăωhính


b) Tần s,ăđin áp, công sut ngun và ti vi sa thi ph ti trong sut quá trình nhiu
lon gây ra bi vic ctăliăđin chính.

c) Các h s sa thi ti, tín hiu máy ct pháp tuyn và các tín hiu b t PFC vi hot
đng sa thi ti trong sut quá trình nhiu lon gây ra bi vic ctăliăđin chính.
Hình 1.7: Các kt qu mô phng.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 7 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

1.2.1.2 Bài vit ca Luiz Augusto Pereira Fernandes, Alexandre Rocco, Heraldo Silveira
ψarbuyă vƠă Geraldoă ωaixetaă Guimarƣes,ă ắElectrică Poweră Systemă Under-Voltage Load
SheddingăProtectionăωanăψecomeăaăTrapẰ.ă
Khi nhu cầu tiătĕng,ăcácăthit b đc bităđc lpăđtăđ cung cp công sut phn
kháng yêu cầuăđ gi đin bus trong gii hn cho phép.
Công sut phn kháng này có th đc cung cp bi các b t mc song song, b bù
VArătƿnhă(SVω),ăb bùătƿnhă(STATωOM)ăvƠă cácăthit b truyn tiăđin AC linh hot
khác (FATCS).
Khi nhu cầu ca mi ngun công sut phnăkhángătĕngăquáăkh nĕng ccăđi ca nó
(bão hòa), hiu ng này có th đi din bi mt b t mc song song có tr kháng không
đi.
Trong s bƣoăhòaănhăvy spăđ đin áp có th xut hin trong khong thi gian
ngn, vì vy thit b sa thi tiădiăđin áp có kh nĕngătránhăcác s gimăđin áp nhanh.
Hinătng này có th là mt cái byăchoăngi vn hành nuăanhătaăkhôngătinătng vào

s bo v ca thit b sa thi tiădiăđinăáp.ăĐ làm rõ vnăđ này, sa thi ti ti mt bus
đc phân tích thông qua phần mm Matlab/SimPowerSystem sử dng ví d vi 3
trng hp:
 Khi không có s h tr công sutănhătrongăhìnhă1.8a.
 Vi 25 MVAr công sut phnăkhángăthêmăvƠo,ănóătngăđngăvi b t bù song
songăkhôngăđi và mtămáyăphátăđng b đc kt ni ti bus ti thông qua bin
áp,ănhătrong hình 1.8b.
 Vi cuăhìnhătngăt trng hpă2,ănhngăcôngăsut phn kháng ca b t đc
tĕngălênă60ăMVAr
Kt qu caă3ătrng hpăđcătrìnhăbƠyătrongăhìnhă1.10.ăTrongătrng hpăđầu
tiên,ăkhiăkhôngăcóăbùăđin áp, các mch UVLS hotăđng thành công. Trongătrng hp
2, ta thy UVLS vn hotăđng thành công, mc dù khong thi gian suy gimăđin áp t
0.92 pu ti 0.9pu không lnănhătrng hpă1.ăTrng hp 3, khong thi gian tr nh
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 8 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

hnă1săđ đin áp gim t 0.92 xung 0.9 pu, spăđ đin áp xut hin do UVLS không
tácăđng.


a)Săđ h thng mtăđng dây không có h tr công sut phn kháng.

b) Săđ h thng mtăđng dây có h tr công sut phn kháng.
Hình 1.8:Săđ h thng mtăđng dây.

a)Đáp ngăđin áp khi không có h tr công sut phn kháng.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 9 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

b)Đáp ngăđin áp vi t bù song song 25 MVAr và năđnh ca máy phát.

c)Đáp ngăđin áp vi t bù song song 60 MVAr và năđnh ca máy phát.
Hình 1.9:Đápăngăđin áp.
1.2.1.3 Bài vită ắMPC-Based Load Shedding for Voltage Stability EnhancementẰă ca
I.A. Hiskens và B. Gong. Bài vit trình bày gii thut sa thi tiăđ ci thin năđnh đin
áp daătrênămôăhìnhăđiu khin d báo. Mngăđinănhăhìnhă3.2 đcădùngăđ xem xét
gii thut. Kt qu mô phngăđc trình bày trên hình 1.11.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 10 HVTH: NguynăĐìnhăωhính


a)ăĐápăngăđin áp khi thc hin mô hình MPC

b) Tín hiu sa thi ti
Hình 1.10:Kt qu mô phng sa thi ti.
1.2.2 Kt qu nghiên cu trong nc
Lunăvĕnăthcăsƿăca Trần H Nguyên v ắNghiên cu ci tin h thng t đng sa
thi và khôi phc ph ti h thngăđin hầmăđng b HiăVơnẰătrngăđi hcăĐƠăNng.
Áp dngăđiu khin m đ ci tin sa thi và khôi phc ph ti t đng.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 11 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Lunăvĕnăthcăsƿăca Lê TrngăNghƿaăắNghiên cuăcácăphngăphápăsaăthi ph tiẰă
trngăđi hcăSăPhm Kỹ Thut TP. HCM.
1.2 MC TIÊU NGHIÊN CU CA Đ TÀI
 Nghiên cu, phân tích các yu t nhă hngă đn gii hn phát công suât phn
kháng ca máy phát trong h thngăđin.
 Nghiên cu, xây dng gii thut sa thi ph ti tiăuăsử dngămôăhìnhăđiu khin
d báoăđ khôi phcăđin áp trong h thngăđin.

 Mô phng gii thut sa thi ph ti tiăuădùngămôă hìnhăđiu khin d báo sử
dng phần mm Matlab/Simulink.
1.3 NHIM V VÀ GII HN Đ TÀI
Đ tƠiă ắSaăThi Ph Ti TiăuăVi S H Tr Ca B Điu Khină PhátăĐng
Trong H ThngăĐinẰănghiên cu gii thut sa thi ph ti tiăuăđ khôi phcăđin áp
ti các bus.
Nhim v và gii hn đ tài nghiên cu:
 Tìm hiu các mô hình toán, các gii thutăđc các nhà nghiên cu công b và
đƣăthcăthiăđ vn dngăvƠoăđ tài.
 Tìm hiu các yu t nhăhngăđn gii hn công sut phn kháng ca máy
phát.
 Tìm hiuăphngăphápăđiu khin d báoădùngăđ nhy quỹ đo.
 Nghiên cu, xây dng gii thut sa thi ph ti tiăuădùngămôăhìnhăđiu khin
d báoăđ khôi phcăđin áp.
 Xây dngăchngătrìnhămôăphng trong Matlab/Simulink.

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă1 12 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

1.4 PHNG PHÁP NGHIểN CU
 Nghiên cu tài liu
 Mô phng trên phần mm
1.5 NI DUNG LUN VĂN
ωhngă1:ăTNG QUAN
ωhngă2:ăωăS LÝ THUYT
ωhngă3:ăSA THI PH TI TIăUăỄPăDNGăMÔăHỊNHăĐIU KHIÊN D BÁO
ωhngă4:ăMÔ PHNG SA THI PH TI TIăUăDỐNGăMÔăHỊNHăĐIU KHIN
D BÁO BNG MATLAB
ωhngă5:ăKT LUNăVĨăHNG PHÁT TRIN CAăĐ TÀI

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 13 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Chng 2:
C S LÝ THUYT
2.1 SA THI PH TI
2.1.1 Sa thi ph ti di tần s
2.1.1.1 S ph thuc ph ti vào tần s
Đc tính tần s ca ph ti P (MW) có th đc mô t nhăsau:
P = P
o
+ P
1

f
f
nom

+ P
2

f
f
nom

2
+ P
3

f

f
nom

3
+ P
4

f
f
nom

4

(2.1)
Trongăđó:


là tần s danhăđnh ca h thng


là ph ti nhit (thc t không ph thuc nhităđ)

1
là ph ti các máy ct gt công nghip, máy nén khí khi f = f
nom


2
là tn tht huăcôngătrênăli khi f = f
nom


3
là ph tiămáyăbm,ăqut gió khi f = f
nom


4
là ph ti t dùng ca các nhà máy nhităđin khi f = f
nom

Chia c 2 v biu thc (2.1) cho công sutăcăbn ca h thng P
base
(MW) ta có
đcăđc tính tần s ph ti huăcôngătínhătheoăđnăv tngăđi (pu) th hin bng ch
in nghiêng
= 

+ 
1
+ 
2

2
+ 
3

3
+ 
4


4

(2.2)

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 14 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Trongăđó:ă= f f
nom

pu.
S ph thuc ca ph ti vào tần s đc mô t bng h s k
k = dP/df
(2.3)
(vi f = f
nom
thì k = dP/df = P
1
+ 2P
2
+ 3P
3
+ 4P
4
)
Mt cách tng quát có th biu din ph tiănhăsau:
P = P
0
+ P

f
(f/f
nom
)
k

(2.4)
Trongăđó:
P
0
là ph ti nhit (không ph thuc tần s)
P
f
là ph ti quay (ph thuc tần s) khi f = f
nom

Theo kt qu thc nghim thì giá tr kădaoăđng trong khong t 1.5ăđn 2.5 (hoc
giá tr này là t 1ăđn 2). Ví d k = 1.5 th hin là khi tần s thayăđi 1% ph ti s thay
đi 1.5%. Trên thc t vi phm vi tần s kho sát không ln (chẳng hn trong khong 50
- 45 Hz) thì có th coi 

/

 = .
2.1.1.2 S ph thuc tần s vào cân bng công sut tác dng
Gi sử đn thiăđim t = 0
-
công sut phát ca các ngunăđin P
phát
(MW) bng tng

công sut tác dung ph ti và tn tht (gi chung là ph ti P, MW)
P
ph át
= P
(2.5)
Tần s h thng s bng giá tr danhăđnh f
nom
(Hz) và tngăđngănĕngăca tt c các
phần tử quay s là giá tr đngănĕngăh thng W
0
(MWs).
Tiăthiăđimătă=ă0
+
săthayăđiăphătiăPăkhôngăđcăbùăđpăbngă


á
tngăngă
P
ph át
+ P
ph át
 P + P
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 15 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

SăchênhălchănƠyăsădnăđnăthayăđiăđngănĕngăW,ătầnăsăfăvƠăphầnăthayăđiăphă
tiătheoătầnăsăP
f
nhăsau

W = W
0

f
f
nom

2

(2.6)
f = f
nom
+ f
(2.7)
P
f
= k P
base
f
f
nom

(2.8)
Khiăđóăbiu thc cân bng công sută(2.5)ăđc vit thành
P
ph át
= P +
dW
dt
+ k P

base
f
f
nom

(2.9)
Vi f nh thì
f
f
nom
biu thc (2.9) vit thành
P
ph át
= P + (2W
0
/f
nom
)df/dt + k Pbasef/fnom
(2.10)
Chuyn biu thc (10) sang h đnăv tngăđiătaăcóăphngătrìnhăquayăca h thng
(2H/f
nom
)df/dt = P
phát
- P - kf/f
nom

(2.11)
Trongăđó:ă Hă=ă W
0

/P
base
là hng s quán tính ca h thng (MWs/MW hay s) bao
gm máy phát và ph ti quay.
Mcăthayăđi tần s (Hz)ăđcăxácăđnh t biu thc (2.11) là
f = f
nom
P
0

1 e
t/T

k

(2.12)
f = f
nom
+ f
(2.13)
Trongăđó:
T = 2H/k là hng s thiăgianăthayăđi tần s (s)
P
0
= P
ph át
P là mc chênh lch công sut tác dng  thiăđim t = 0
+

(pu).

Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 16 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Kh nĕngăthayăđi tần s nhiu hay ít có th đcăđánhăgiáăquaătcăđ thayăđi tần
s banăđầu (Hz/s) khi t = 0
+

df/dt = f
nom
P
0
/(2H)
(2.14)
Đ thun tin cho vic tính toán có th chn tng ph ti hu công P
ti
(MW) 
f
nom
làm công sutăcăbn ca h thng P
base
(MW)


= 
ả

(2.15)
Khiăđóăbiu thc (2.14) vit thành
df/dt = f
nom

P
0
/(2HP
ti
)
(2.16)
TrongăđóăP
0
là thiu ht công sutăbanăđầu tính bng MW.
2.1.1.3 Vai trò ca sa thi ph ti theo tần s
T biu thc (2.14) có th thy khi ph tiătĕngăcaoă(chẳng hn vào gi caoăđim)
hay mt công sut phát do s c thì P
0
< 0 nên df/dt < 0 tc là tần s gim.
V bn cht vt lý ti thiăđim xut hin P
0
< 0, mt phần s thiu ht công sut
nƠyăđc bù đp t đngănĕngătíchătr ca h thng dnăđn vn tc quay ca các phần tử
(máy phát và ph ti) gimăđi.ăVic gim tcăđ quay ca các máy phát dnăđn phn ng
ca b điu tc (m cửa nhnănc máy phát thuỷ đin hay m van nhiên liu máy phát
nhităđin)ăđ huyăđng thêm công sut d phòng ca t máy. Nu công sut d phòng
khôngăbùăđpăđcălng công sut thiu hoc b điu tc phn ng chm thì tần s tip
tc gim và các máy phát có th s táchăli do tần s thp, gây mtăđin toàn h thng.
Trong tình hungănhăvy cần phi sa thi bt các ph ti lp li cân bng công sut
trc khi các t máy phiătáchăli (khái nimăắtáchăliẰătrongăcácăphầnădiăđơyăđc
hiu là do tần s thp).
2.1.1.4 Các cách thc hin sa thi ph ti theo tần s
Theo các biu thc (2.13) và (2.14) hinătng st tần s có th đc nhn bit theo
mc tần s f hoc theo tcăđ gim tần s df/dt.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit

ωhngă2 17 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Nhăvy vic sa thi ph ti có th thc hin bng các relay tần s tácăđng theo
mc tần s hocătheoăđ dc (tcăđ tĕngăgim) tần s.
a. Sa thi ph ti theo mc tần s
Các relay tần s khiăđng khi tần s gim thpăhnămc tần s chnhăđnh f
cđ
và tác
đng ct ti sau thi gian chnhăđnh t
cđ
. Tần s f
cđ
nm trong di tần s f
trên
và f
di
(Hz),
trongăđó:
 f
trên
phi thpăhnf
nom
đ tránh vic ct ti khi mc st tần s nm trong phm vi
mà các t máy có th t khôi phc v f
nom
nh các b điu tc.
 f
di
phiăcaoăhnăgiáătr ln nht trong các mc tần s táchăli gi t dùng ca
các t máy trong h thng.

Các cp tần s f
cđ
có th đc phân b đu trong phm vi f
trên
đn f
di
vi s cp là
n = (f
trên
- f
di
)/f
cđ

Trongăđóăf
cđ
(Hz)ălƠăđ lch tần s gia các cp f
cđ
.
Trên thc t f
cđ
ti thiuăđc lyălƠă0,1Hz.ăĐ tit kim s lng relay có th chn
f
cđ
lnăhn.
Lng ph ti sa thi  mi cp (pu) có th đc phân b đu theo các cp là
P
cđ
= P
tng

/n
TrongăđóăP
tng
(pu) là tng ph ti cần sa thi  tt c các cp f
cđă
đ ngĕnăchn tần
s không gim thpăhnăf
di
.
Giá tr P
tng
trong biu thc trên ch có Ủănghƿaăxácăđnhălng ti tiăđaăcóăth b
sa thi. Trong tngătrng hp mt công sut c th,ălng ph ti sa thiătngăng vi
mc st tần s, còn mc st tần s liătngăng viălng công sut thiu ht và trng
thái h thng,ănghƿaălƠălng ph ti sa thiăluônătngăng vi s thiu ht công sut.
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 18 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

ĐơyălƠăđc tính t điu chnh ca bo v sa thi ph ti. Vi cùng giá tr P
tng
nu s cp
ct ti n càng ln thì P
cđ
càng nh và tngălng ti b sa thi theo các cp tần s càng
sát viălng công sut thiu, tc là càng hn ch vic ct tha ti  các cp.
Vic sa thi theo mc tần s cóăuăđimălƠăkhôngăđòiăhi chính xác cao trong tính
toán trngă tháiăquáă đ, có th áp dng ngay c khi thông tin v máyă phátăvƠă điu tc
khôngăđầyăđ.
Nhcăđim caăphngăphápăsaăthi này là ph ti ch btăđầuăđc ct sau khi tần
s xungădi f

trên
, nên nuăđ dc tần s banăđầu rt ln thì tần s có th gim xung
thpăhnăf
di
trc khi ph ti kp sa thi  các cp f
cđ
do thi gian m các máy ct khá
ln (nht là các máy ct thucăliăđin phân phiăđin áp thp).
b. Sa thi ph ti theo đ dc tần s
T biu thc (2.14) có th xácăđnhăđcălng công sut thiu ht P
0
ng vi
tngăđ dcădf/dt.ăωácăr-le tần s tácăđngătheoăđ dcăđc chnhăđnh theo các tcăđ
(df/dt)
cđ
và thi gian tr t
cđăă
ti cùng mt mc tần s f
cđ
.ăLng ti ct  tng cpăđ dc
P
cđ
(pu) có th đc phân b đuănhăđƣănêuă trên.
V lý thuyt có th đt f
cđ
= f
nom
nu phân bităđcăđ dc tần s trong tình hung
st tần s mà b điu tc khc phcăđcă(nghƿaălƠăkhôngăcần ct ti) vi tình hung nm
ngoài kh nĕngăca b điu tc (bt buc phi ct ti).ăĐiu này cho phép thc hin ct

ti ngay khi xut hin s thiu ht công sut do vy nâng cao kh nĕngăphc hi tần s.
ĐơyălƠăuăđimăcăbn so viăphngăphápăsaăthi ph ti theo mc tần s. Tuy nhiên
vic ct tiătheoăđ dcăđòiăhi s chính xác cao khi tính toán trngătháiăquáăđ ca h
thngăđ xácăđnhăđc đ dc tần s theo các giá tr P
0
và H khác nhau trong quá trình
vn hành.
c. Sa thi ph ti h tr phc hi tần s
Lunăvĕnăthcăsƿ GVHD: PGS.TS Nguyn Hoàng Vit
ωhngă2 19 HVTH: NguynăĐìnhăωhính

Vic sa thi ph ti theo mc tần s hayăđ dc tần s nói trên nhmăngĕnăchn kh
nĕngătần s h thng gim thpăhnăf
di
gơyătáchăli các t máy. Quá trình phc hi tần
s v giá tr f
nom
sauăđóănhanhăhayăchm tuỳ thuc vào tr s H và s chênh lch gia
lng ti sa thi so viălng công sut thiu ht.ăTrongătrng hp s phc hi tần s
quá chm cần phi sử dng ct ti h tr.
Vic ct tiănƠyăđc thc hin bngărelayătácăđng theo mc tần s vi mc chnh
đnh f
cđ
nm trong khong f
trên
 f
cđă
<f
nom
. Thi gian chnhăđnhăchoăcácăr-le này phi ln

hnăt
cđ
ca các relay sử dngăđ chngătáchăli. Tngălng ti có th b sa thi theo các
cp ct h tr này là 10% hocăcaoăhn.
2.1.2 Sa thi ph ti di đin áp
H thngăđin hin nay ngày càng d b spăđ đinăápăhnăsoăviă35ănĕmătrc khi
chúng ta ngày càng ph thuc vào ngunăphátăđcăđt t xa trung tâm ph ti. Máy phát
đin  minăđôngăωanadaăvƠătrungătơyăHoaăKỳ cung cp mtălng lnănĕngălng cho
trung tâm ph ti b binăphíaăđôngăthƠnhăph NewăYork.ăMáyăphátăđin ti Washington,
Oregon và min tây Canada cung cpănĕngălngăđángăk cho min nam California. Hai
yu t thúcăđẩyămáyăphátămƠăđt t xa t trung tâm ph ti:
 Chi phí chi tr choănĕngălng t các ngun phát t xa thpăhnăsoăvi các
ngun phát trong khu vc.
 S cng ép ca công chúng hoc t chi cho phép xây dng các nhà máy
phátăđin miăbênătrongăcácăđô th ti cao, là nguyên nhân xây dng các nhà máy  xa
các trung tâm ti.
Haiă thayă điă că bn trong hotă đng ca mngă liă đin hin nay dnă đn vic
truyn tiăđinănĕngătrênămt khongăcáchădƠi.ăĐiuănƠyălƠmăchoăliăđin rt ph thuc
vào h thng truyn tiăđ cung cpăđin cho trung tâm ph ti.ăNóăcũngădnăđnătĕngătn
tht công sut phn kháng khi ctăđng dây truyn ti.