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

6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG 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 cịn lại:

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
• Biểu thức tính Cơng suất các nút còn lại:

62


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
• Các dịng Công suất và Tổn thất trên đường dây:

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG 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 J2 và J3 của Ma trận Jacobian có thể lấy bằng 0

63


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
• Một số xấp xỉ đơn giản hóa → Khơng phải tính lại J1 và J4 sau
mỗi bước lặp:
+ Phần tử trên đường chéo chính của J1:

-Là phần ảo của phần tử trên đường chéo chính Ybus.
*) Thơng thường:
*) Giả thiết:

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
*) Trong trạng thái vận hành bình thường:
→ Các phần tử ngồi đường chéo chính của J1:

→ Với giả thiết:

, ta có:

+ Phần tử trên đường chéo chính của J4:

64


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
→ Tương tự: Các phần tử ngồi đường chéo chính của J4:

→ Hệ Phương trình trở thành:
+) B’ và B” là phần ảo của Ybus.
+) 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 CƠNG SUẤT
• Ví dụ 2: Giải bằng Fast Decoupled

65


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG 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 CƠNG SUẤT
• Hệ phương trình:

• Ma trận B” tương ứng để tính
• Phương trình:

là:

• Các giá trị sau bước lặp đầu tiên:

66


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG SUẤT
• Q trình tiếp diễn cho đến khi đạt được độ chính xác u cầu:

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO
LƯU CƠNG 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.

67


6/19/2013

CHƯƠNG 5 – PHÂN TÍCH TRÀO LƯU
CƠNG SUẤT
Bài tập Lớn số 2
• 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
Khơng 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).

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Tổng quan:
– Sự cố: Xác định điện áp nút và dòng điện dây.
– Sự cố đối xứng và khơng đối xứng.
•

•
•
•

Sự cố ba pha.
Sự cố pha-đất.
Sự cố pha-pha.
Sự cố hai pha-đất.

– Tính tốn sự cố → Cài đặt, chỉnh định Relay và
phối hợp hoạt động.

68


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ba q 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 tốn khơng 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 tốn.

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:
→ 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.

– 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.

69


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ví dụ:
 HTĐ có 3 nút, coi là khơng 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:

70


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dịng sự cố tại Nút 3:
• Tìm tổng trở Thévenin Z33:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dịng sự cố tính được:

• Dịng qua vị trí MF:

• Sự thay đổi điện áp nút:

71


6/19/2013

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:

72


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Tìm tổng trở Thévenin Z22:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Dịng sự cố:
• Dịng qua vị trí MF:

• Sự thay đổi điện áp nút:

73


6/19/2013

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 tốn tương tự như với Nút 2.
• Chú ý:
– Điện áp nút trước sự cố: Tìm từ bài tốn Trào lưu Cơng suất.
– Biểu diễn phụ tải bằng tổng trở hằng với điện áp trước sự cố.
– Quy trình tính tốn:
• Tính tốn 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 dịng điện chạy trên các đường dây.

74


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Cơng suất Ngắn mạch:
– Đánh giá mức độ mạnh yếu của một nút.
– Bằng tích của biên độ điện áp định mức với dịng 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 Zbus:

75

6/19/2013

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:

76


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Sự thay đổi điện áp nút:
→ Ma trận Tổng trở Nút

 Điện áp Nút khi sự cố:

 Từ mạch tương đương Thévenin:

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 Zbus, ta sẽ tìm được dịng trên đường dây và
áp tại các nút khi sự cố.
 Xác định Zbus từ Ybus.
 Xác định Zbus bằng Building Algorithm.

77


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Sử dụng Zbus để giải lại Ví dụ trước:
 Tìm được Ybus:

 Suy ra Zbus:

 Dòng sự cố tại Nút 3:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Điện áp các nút khi sự cố:

• Dịng trên các đường dây khi xảy ra sự cố :

78


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Xây dựng Ma trận Tổng trở Nút – Zbus:→ 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)

79


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Cơng thức tính Ma trận Zbus 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

80

6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Cơng thức:
 Thêm 1 hàng và 1 cột:

với

 Khử hàng và cột mới:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
 Nếu q là nút tham chiếu:

với

 Có thể sử dụng để khử nhánh bằng quy trình tương tự nhưng thay bằng
tổng trở âm.

81


6/19/2013

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:

82


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả sau khi đóng nhánh nối Nút 2 và Nút 1:

với

• Khử để giữ nguyên cấp của Ma trận:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Kết quả nhận được:

• Đóng nhánh nối giữa Nút 3 với Nút 2:

83


6/19/2013

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 Ybus!

84


6/19/2013

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Ví dụ về sự khử nhánh:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
• Loại bỏ nhánh có Z13 = j0,56 ↔ Đóng nhánh nối Nút 3 và Nút
1 có tổng trở z13 = -j0,56:

85


6/19/2013

• Khử để giữ nguyên cấp của Ma trận:

• Kết quả nhận được:

CHƯƠNG 6 – SỰ CỐ ĐỐI XỨNG
Bài tập Lớn số 3-1
• Bài tập Chương 6: (Chương 9 GT Power
System Analysis – Hadi Saadat).
9.1 (Tham khảo Ví dụ 3.7), 9.3-9.15.
Khơng 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).

86