ổn định tĩnh hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP-HCM
--------- oOo ---------

Chương 4:
ỔN ĐỊNH TĨNH HỆ THỐNG ĐIỆN

Mục 4.2: phương pháp dao động bé

GVHD: Ts.VÕ VIẾT CƯỜNG
HVTH:

VŨ ĐỨC TỒN


ĐẶT VẤN ĐỀ



khi có kích động xảy ra trong hệ thống điện tác động đến rotor máy phát => mất bằng công suất, =>
quá độ

cơ - điện trong máy phát (mất ổn định hệ thống).

=> tìm phương pháp ổn định hệ thống

PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ
(ổn định tĩnh hệ thống điện)


 Mục tiêu:

Ổn định tĩnh hệ thống điện

 Nội dung:
Sử dụng pp dao động bé
 Kiểm tra , Khảo sát tính ổn định (có ổn định hay không khi bị nhiễu)

của hệ thống điện (đơn giản hay phức tạp)
 Tính toán được các thông số để hệ thống vận hành ổn định trong giới

hạn


ỔN ĐỊNH TĨNH / ỔN ĐỊNH ĐỘNG

Ổn định tĩnh: là ổn định với kích động bé

Ổn định động: là ổn định với kích động lớn


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Phương trình hệ
thống

Suy ra

Phương trình đặc
trưng

Biện luận

Thông số ổn
định hệ
thống


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

P (δ ) =

E.U
.Sinδ = Pm Sinδ
X

P
Công suất điện
đầu ra

c

Pm

Công suất cơ đầu vào
b

a

0

δ1

P
δ1 = arcsin( T )
PM
Ổn định

π
2

δ2

δ 2 = 1800 − arcsin(
Không ổn định

π

PT
)
PM

δ


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

∆δ
P
∆δ

Pm

∆δ
∆δ

.

C > 0

C < 0

0

π

C = 0

Biến thiên

δ

∆δ


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Xét phương trình vi phân mô tả quá độ với ảnh hưởng của cuộn cản xuất hiện qua
momen cản:

d 2δ
dδ

TJ 2 + K D
= PT − P
dt
dt
Với: Tj : Hằng số quán tính(radian)

( cố định phụ thuộc
vào cấu trúc tuabin
máy phát )

KD : Hệ số cản (có dấu dương).
PT : Công suất cơ của tua-bin.
P : Công suất điện của máy phát.


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Xét phương trình vi phân mô tả quá độ với ảnh hưởng của cuộn cản (Phương trình
chuyển động rotor):

d 2δ
dδ
TJ 2 + K D
= PT − P
dt
dt
Khai triển và lấy đạo hàm :

d 2 ( δ 0 + ∆δ )
d ( δ 0 + ∆δ )

∂P


TJ
+ KD
= PT −  P ( δ 0 ) +
∆δ 
2
dt
dt
∂δ



d 2 ∆δ
d ∆δ
∂P
⇔ TJ
+ KD
=−
∆δ
2
dt
dt
∂δ

Lấy đạo hàm


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Phương trình chuyển động rotor:

d 2 ∆δ
d ∆δ
∂P
TJ
+ KD
=−
∆δ
2
dt
dt
∂δ
 

Pt trở thành :
 

Có nghiệm là :


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Có nghiệm là :

C>0

hệ ổn định

C =0 biên giới ổn định

C < 0 hệ ko ổn định


Khi C > 0
► Nếu :

C
<α2
TJ

Re{p1,p2} < 0 và Δδ(t) sẽ có dao động tắt
dần không chu kỳ

► Nếu :

PT

C
>α2
TJ

Re{p1,p2} < 0 và Δδ(t) sẽ có dao động tắt
2
dần với hệ số tắt
và tần số dao động

α

β.

∆δ ( t ) = Ae

−α t

sin ( β t + φ )


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Có nghiệm là :

C>0

hệ ổn định

C =0 biên giới ổn định

C < 0 hệ ko ổn định


∂P
= 0 = C = Pm cos δ ⇒ δ m = 900
∂δ

Khi C = 0

Nghiệm pt:
p1 = 0 và p2 = - KD/ Tj

PT

Nếu δ > δm thì δ sẽ tăng mãi.
δm

Nếu δ < δm thì lúc đầu δ trở về δm
(hệ mất ổn định)


PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG BÉ

Có nghiệm là :

C>0

hệ ổn định

C =0 biên giới ổn định

C < 0 hệ ko ổn định


p1 , p2 coù 1 nghieäm aâm

Khi C < 0

∆δ ( t ) = A1e k1t + A2e − k2t (k1 , k2 > 0)
Quá trình quá độ tăng trưởng vô hạn nên
hệ thống mất ổn định

PT


KẾT LUẬN

 hệ thống điện sẽ không ổn định khi năng lượng phát lớn hơn
năng lượng tiêu thụ.
0
(miền ổn định 0 – 90 )

K dtEq =

Pgh − PT
PT

100%

 Đối với phương pháp dao động bé:
biến số pt trạng thái là các thông số quyết định sự ổn định của hệ (giải,
biện luận)


Cảm ơn thầy và các anh em đã lắng
nghe !


TIÊU CHUẨN NĂNG LƯỢNG

 Đối với hệ thống điện:

∆PT − ∆P ( δ )
<0
∆δ
P

P(δ ) =

−∆P ( δ )
dP
<0⇔
>0
∆δ
dδ

E.U
.Sinδ = Pm Sinδ
X
Tải thay đổi đột ngột
PT=const

ω

δ
ω0

0

π

δ


Tiêu chuẩn năng lượng

 Một hệ ở chế độ xác lập khi có sự cân bằng giữa năng lượng phát và tiêu
thụ.

 Tiêu chuẩn năng lượng:

∆W
<0
∆Π
∆Π

∆W

-gia số thông số
-năng lượng dư và

∆W = ∆WF − ∆Wt

∆WF , ∆Wt -số gia năng lượng phát và tiêu tán


Phương pháp dao động bé trong hệ thống điện
Phương pháp dao động bé cho hệ 2 máy phát và phụ tải là tổng trở cố định
E1

E2

S1

S2

Vôùi : δ12 = δ1 – δ2

d 2δ1 ∂P1
TJ 1 2 +
∆δ12 = 0
dt
∂δ12
d 2δ 2 ∂P2
TJ 2 2 +
∆δ12 = 0
dt
∂δ12

(1)

(2)


Phương pháp dao động bé trong hệ thống điện

Phương trình đặc trưng ổn định khi:


Phương pháp dao động bé trong hệ thống điện

dP1
>0
dδ12

Nghĩa là trùng với tiêu chuẩn thực dụng

và

dP2
<0
d δ12


Phương pháp dao động bé trong hệ thống điện
( hệ thống phức tạp)


Phương pháp dao động bé trong hệ thống điện
( hệ thống phức tạp)