MÔ PHỎNG ỔN ĐỊNH ĐỘNG MẠNG ĐỆN 5 THANH CÁI.

MÔ PHỎNG ỔN ĐỊNH ĐỘNG MẠNG ĐỆN 5 THANH CÁI.
Để qua sát rõ anh hưởng của các sự cố lên sự ổn định của lưới điện, ta khảo sát một
mạng điện nhỏ, vói số lượng thanh cái nhỏ như vậy, mỗi tác động lên một thanh cái
hay một đường dây truyền tải đều gây một ảnh hưởng lớn lên sự ổn định của hệ thống.
Xét một hệ thóng có 5 thanh cái.

Thông số khảo sát phân bố công suất:
Thông số thanh cái.
Thanh cái

Tên

100
150
151
200
201

HYDRO
LOAD
LOAD
STEAM
STEAM

Điện
áp(kV)
33
33
3.3
33
3.3

Code
3
1
1
1
2

Điện
áp(pu)
1.05
1.045
1.0464
1.05
1.0168

góc
pha(deg)
0
-0.55
-2.97
-0.11
3.34

P

Q
0
5
15

0
0

0
1.6
7.9
0
0

Thông số máy phát.
Thanh cái
100
100
100
201

ID
1
2
3
1

Pgen
4
4
4
8

Pmax
9999

9999
9999
9999

Pmin
-9999
-9999
-9999
-9999

Qgen
0
0
0
2

Qmax
2
2
2
4

Qmin
0
0
0
0

Mbase
5

5
5
10

Z1
j0.25
j0.25
j0.25
j0.2

Z2
j0.25
j0.25
j0.25
j0.2

Z0
j0.12
j0.12
j0.12
j0.1


Thông số đường dây
Đường dây
100 150
100 200
150 200

ID

1
1
1

R
0.01
0.02
0.01

X
0.1
0.2
0.1

G
0.018
0.03
0.018

R0
0.03
0.06
0.03

X0
0.3
0.6
0.3

G0

0.01
0.018
0.01

RATE A
15
10

RATE B
20
12

Thông số máy biến áp
sơ cấp
150
201

thứ cấp
151
200

ID
1
1

R
0
0

X

0.3
0.8

RATEC
25
15

tỉ số
1.025
1.025

Thông số mô hình mô phỏng ổn định động.
Thanh
cái
100
100
100
201

ID
1
2
3
1

Mô hình máy
phát
GENSAL
GENSAL
GENSAL

GENROU

Mô hình
kích từ
SCRX
SCRX
SCRX
SEXS

Mô hình
điều tốc
HYGOV
HYGOV
HYGOV
TGOV1

Mô hình
PSS
không có
không có
không có
PSS2A

Thông số máy phát:
Thanh
cái

J
J+7

Mô hình

ID

100

GENSAL

1

100

GENSAL

2

100

GENSAL

3

Mô hình

ID

GENRO
U

1

6
1.35

ID
1
2
3
ID
1

J
0.1
0.1
0.1
J
0.1

Thanh
cái
201

5
0.4
5
0.4
5
0.4
J
J+7

J+1
J+8
0.05
0.25
0.05
0.25
0.05
0.25
J+1
J+8
0.05
0.3

J+2
J+9
0.06
0.12
0.06
0.12
0.06
0.12
J+2
J+9
1
0.6

J+3
J+10
5.084

0.03
5.084
0.03
5.084
0.03
J+3
J+10
0.05
0.2

J+4
J+11
1
0.25
1
0.25
1
0.25
J+4
J+11
3
0.1

J+5

J+6

1.5

1.2

1.5

1.2

1.5

1.2

J+5
J+12
0
0.03

Thông số bộ kích từ:
Thanh cái
100
100
100
Thanh cái
201

Mô hình
SCRX
SCRX
SCRX
Mô hình
SEXS

J+1

10
10
10
J+1
0.1

J+2
200
200
200
J+2
100

J+3
0.05
0.05
0.05
J+3
0.1

J+4

J+5
0
0
0

J+4

5

5
5
J+5

0

3

J+6
0
0
0

J+7
0
0
0

J+6
J+13
1.4
0.4


Thông số bộ điều tốc:
Thanh cái
100
100
100

Mô hình
HYGOV
HYGOV
HYGOV

ID
1
2
3

Thanh cái
Mô hình
201 TGOV1

ID
1

J

J+1

0.05
0.05
0.05

0.75
0.75
0.75

J

J+1

0.05

0.5

J+
2
8
8
8
J+
2
1

J+3

J+4

J+5

0.05
0.05
0.05

0.5
0.5
0.5

0.2
0.2
0.2

J+3

J+4

J+5

0.3

1

1

J+
6
1
1
1
J+
6
0

J+7

J+8

J+9

J+10

J+11

0
0
0

1.3
1.3
1.3

1.1
1.1
1.1

0.5
0.5
0.5

0.08
0.08
0.08

Thông số bộ ổn định PSS:
Thanh
cái

Mô

hình

ID

100

PSS2A

1,2,3

201

PSS2A

1

J
J+9
2
0.1
2.5
0.1

J+1
J+10
2
30
2.5
6.5

J+2
J+11
0
0.15
0
0.44

J+3
J+12
2
0.03
2.5
0.08

J+4
J+13
4
0.15
0
0.2

J+5
J+14
2
0.03
2.5
0.98

J+6
J+15

0.25
-0.1
0.4
0.1

J+7
J+16
1
-0.1
1
-0.1

J+8
0.5
0

MÔ PHỎNG NGẮN MẠCH 3 PHA TRÊN ĐƯỜNG DÂY
ĐƯỜNG DÂY 100-200
Tìm giới hạn cắt đường dây để mạng điện ổn định.
Khi ngắn mạch 3 pha trên đường dây, công suất điện thông thường sẽ giảm về 0, khi
đó công suất cơ quá lớn sẽ làm tăng tốc độ rotor máy phát,trong trường hợp đó, các bộ
điều tốc, bộ kích từ sẽ làm việc để cân bằng hai đại lượng công suất điện và công suất
cơ, tuy nhiên, các turbine thông thường có hắng số quấn tính nên giảm công suất cơ về
0 đẻ cân bắng với công suất điện ngay lập tức là điều không thể. Vì vậy, nếu ngắn
mạch xảy ra trong thời gian dài sẽ là tăng tốc độ rotor máy phát quá lớn, phá vỡ kết
cấu cơ khí. Nếu cắt đường dây kịp thời, công suất điện tăng lên lớn hơn công suất cơ (
do công suất cơ đã giảm) làm giảm tốc rotor máy phát. Qua quá trình khảo sát trên
đường dây 100-200, ta tìm được thời gian tới hạn đẻ cách ly đường dây được thể hiện
trong hình 1.
Theo hình 1, néu đường dây được cắt tại thời điểm 1.09s sau khi ngắn mạch thì góc

rotor máy phát 201 sẽ bị giảm rất lớn. qua đó hệ thống sẽ mất đồng bộ. Ngược lại, nếu
cắt tại thời điểm 1.08s sau ngắn mạch thì góc rotor máy phát 201 sẽ dần trở về rất nhỏ.
Có thể rút ra kết luận, thời gian tới hạn để cách ly đường dây 100-200 khi đường dây
này xảy ra ngắn mạch là 1.08s.


Hình 1: thời gian tới hạn khi ngắn mạch đường dây 100-200
So sánh đáp ứng góc rotor máy phát 201 trong trường hợp có và không có PSS.
Để so sánh ta cho ngắn mạch trong 2 trường hợp .
Trường hợp thứ nhất: ngắn mạch 3 pha và cách ly đường dây sau 0.2s.

Hình 2: cách ly đường dây sau 0.2s ngắn mạch đường dây 100-200


trường hợp thứ hai: ngắn mạch 3 pha có tự đóng lại sau 1s.

Hình 3: tự đóng lại sau 1s cách ly đường dây 100-200
Trong cả hai trường hợp khi hệ thống có PSS, đáp ứng góc rotor máy phát 201 lâu đi
đến ổn định hơn, tuy nhiên, dộ dao động góc ít hơn, từ đó điện áp, tần số máy phát
cũng dao động ít hơn.
ĐƯỜNG DÂY 100-150
Tìm giới hạn cắt đường dây để mạng điện ổn định.
Tương tự trường hợp đường dây 100-200. Khi nắn mạch quá lâu sẽ gây mất ổn định
hệ thống. qua quá trình khảo sát, ta tìm được giới hạn cắt đường dây là 0.98s

Hình 4: thời gian tới hạn cắt đường dây khi ngắn mạch 3 pha tại đường dây 100-150


Trên hình 4 thể hiện góc rotor máy phát 201 khi xảy ra ngắn mạch 3 pha tại đường
dây 100-150 sau đó cách ly đường dây trong hai thời điểm khác nhau. Đặc tuyến màu

xanh là khi cách ly đường dây tại thời điểm 0.98s sau ngắn mạch, đường màu đỏ là
cách ly đường dây thời điểm 0.99s sau ngắn mạch. Theo dặc tuyến màu xanh, góc
rotor sau khi cách ly đường dây đã quay về góc nhỏ, và giữ ổn định với giá trị không
đổi. trái lại, đường màu đỏ sau khi ngắn mạch, góc rotor hạ thấp ( nhỏ hơn -8000 0).
Qua đồ thị có thể tạm kết luận thời gian tới hạn để cắt đường dây 100-150 khi xảy ra
ngắn mạch 3 pha tại đường dây 1005-150 là 0.98s.
So sánh đáp ứng góc rotor máy phát 201 trong trường hợp có và không có PSS.
Để so sánh ta cho ngắn mạch trong 2 trường hợp .
Trường hợp thứ nhất: ngắn mạch 3 pha và cách ly đường dây sau 0.2s.

Hình 5: cách ly đường dây sau 0.2s ngắn mạch đường dây 100-150
Dựa vào hình 5, khi hệ thống có PSS dao động góc rotor máy phát 201 có biên dộ thấp
hơn, tuy nhiên, thời gian dao đọng dài hơn, qua đó tính ổn định cao hơn, điện áp, công
suất, tần số cũng ít dao động hơn.
trường hợp thứ hai: ngắn mạch 3 pha có tự đóng lại sau 1s.


Hình 6: tự đóng lại sau 1s ngắn mạch

trong trường hợp này, chúng ta càng thấy rõ tác dụng giảm dao động của PSS. Khi
không có PSS, sau khi cách ly đường dây góc rotor máy phát tăng vọt, điều này có
nghĩa là tốc đọ của rotor máy phát tại thanh cái 201 tăng nhanh, dẫn đến các thông số
khác như tần số cũng tăng lên nhanh. Khi có sự tham gia của PSS, góc rotor máy phát
dao động nhỏ, tăng từ từ, qua đó kiẻm soát tốt hơn tần số, điện áp, công suất đầu ra
của máy phát.
ĐƯỜNG DÂY 200-150
Tìm giới hạn cắt đường dây để mạng điện ổn định.
Qua khảo sát, chúng ta tìm được thời gian tới hạn cắt đường dây 200-150 là 1.11s

Hình 7: thời gian tới hạn cách ly đường dây 200-150
Tương tự 2 đường dây trên, tuy nhiên đường dây 200-150 có thời gian tới hạn lâu hơn.
So sánh đáp ứng góc rotor máy phát 201 trong trường hợp có và không có PSS.


Trường hợp thứ nhất: ngắn mạch 3 pha và cách ly đường dây sau 0.2s

trường hợp thứ hai: ngắn mạch 3 pha có tự đóng lại sau 1s.

KẾT LUẬN
Cả ba đường dây có thời gian tới hạn tương đối giống nhau, do mạng điện nhỏ nên tất
cả các đường dây đều đóng vai trò quan trọng như nhau trong việc truyền tải công suất
đến tải.
Khi các máy phát được gắn têm bộ PSS, khi xảy ra ngắn mạch tên các đường dây. Đọ
dao đôngh góc rotor máy phát 201 nhỏ hơn khi không có PSS, từ đó làm giảm các dao
động kkhacs như tần số, điện áp, công suất máy phá này cung cấp vào hệ thống. Tuy
nhiên, mặc dù làm giảm doa dộng nhưng thời gian tiến tới ổn định của máy phát 201
lại lâu hơn khi không gắn PSS.


MÔ PHỎNG ỔN ĐỊNH ĐỘNG MẠNG ĐỆN IEEE9 THANH
CÁI.
Xét mạng điện IEEE 9 thanh cái.