Nghiên cứu giải pháp sa thải mạng điện điển hình
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SA THẢI MẠNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH
STUDY SOLUTION LOAD SHEDDING SYSTEM EXAMPLE
PGS.TS. Quyền Huy Ánh (1), Võ Đức Thiên (2)
(1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM.
(2) Trường Cao Đẳng Nghề Tiền Giang.
TÓM TẮT.
Luận văn đề xuất phương pháp sa thải phụ tải trên cơ sở phân tích công suất điều chỉnh sơ
cấp của bộ điều tốc turbine và lượng công suất dự phòng của các máy phát nhằm duy trì tần số
hệ thống điện trong phạm vi cho phép khi có sự cố gây mất cân bằng giữa công suất phát và công
suất tiêu thụ.
Khi xuất hiện sự cố mất máy phát, theo chiến lược điều khiển sơ cấp nhà máy điều tần sẽ
phát thêm lượng công suất bổ xung vào lưới điện và trong trường hợp tần số hệ thống không phục
hồi về giá trị cho phép thì theo chiến lược điều khiển thứ cấp cần sa thải lượng công suất tải tại
các thanh góp. Lượng công suất sa thải này được xác định thông qua công thức tính toán nhanh,
đơn giản và có giá trị thấp hơn so với các phương pháp truyền thống khác.
Hiệu quả của chiến lược sa thải phụ tải đề xuất, áp dụng cho hệ thống điện điển hình IEEE 39
bus 10 máy phát thông qua mô hình hóa và mô phỏng trên phần mềm PowerWorld, cho thấy tổng
lượng công suất sa thải phụ tải giảm 57,2% so với chiến lược sa thải phụ tải dựa trên relay sa thải
dưới tần.
Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu sinh,
học viên cao học ngành Kỹ thuật điện khi nghiên cứu bài toán sa thải phụ tải khi xảy ra sự cố
trong hệ thống điện nhằm duy trì ổn định tần số với lượng tải cần sa thải ở mức hợp lý và rút ngắn
thời gian phục hồi tần số.
Từ khóa: Sa thải tải; distributed generation; islanding operation; Điều chỉnh tần sôds
ABSTRACT.
The thesis proposes the load shedding method based on the analysis of the primary power
of the turbine governor and the reserve power of the generators to maintain the power system
frequency within the allowable range when there is an imbalance between the load and generation.
When the generator is outage, according to the primary control strategy, the adjusted
frequency power plant will increase the power to the grid and in case the system frequency does
not recover to the allowable value, the secondary control strategy need to shed power at buses.
This amount of power load-shedding is determined by a faster, simpler, and less valuable form of
calculation than traditional methods.
The effectiveness of the proposed load shedding strategy, applied on the well-known power
system of IEEE 39 bus 10 generators through modeling and simulation on PowerWorld software,
the total power load shedding was reduced by 57.2% compared to the load shedding strategy
based on under frequency load shedding relay.
The results of the thesis can be used as a reference for PhD student, post graduate students
in electrical engineering when researching the problem of load shedding in the power system to
maintain the frequency stability with the amount of load needed to load shedding is reasonable
and the recovery time is reduced.
1. GIỚI THIỆU
Hiện nay, hệ thống điện ngày càng mở
rộng về qui mô và tăng tính phức tạp trong vận
hành và điều khiển, điều này dẫn đến các
phương pháp truyền thống phân tích, đánh giá
và điều khiển trạng thái hệ thống điện đòi hỏi
nhiều thời gian và gây chậm trễ trong việc ra
1
quyết định, nhất là trong trường hợp sự cố
nghiêm trọng, gây rã lưới.
Sa thải phụ tải (STPT) là một trong
những biện pháp mạnh và hiệu quả để duy trì
ổn định hệ thống điện trong các tình huống sự
cố nghiêm trọng. Tuy nhiên, để không gây
thiệt hại lớn do ngừng cấp điện cần sa thải phụ
tải nhanh với mức sa thải công suất hợp lý.
Hình 2.3. So sánh đặc tính thay đổi công suất
tuốc bin theo sự thay đổi của tần số của tổ
máy có bộ điều tốc và tổ máy không có bộ
điều tốc.
Vì vậy, việc đề xuất chiến lược sa thải
phụ tải với mức công suất sa thải, vị trí sa thải
và thời gian sa thải phụ tải hợp lý khi xuất hiện
sự cố nghiêm trọng như mất tổ máy phát công
suất lớn là yêu cầu bức thiết.
Như vậy, bộ điều tốc của tổ máy phát
đã có tác dụng điều chỉnh tần số và cũng
thường được gọi là bộ điều chỉnh tần số sơ
cấp. Quá trình này được gọi tương ứng là quá
trình điều chỉnh sơ cấp.
2. ĐꢀC TꢁNH ĐIꢂU CHỈNH TꢃN Sꢄ [5]
Hiệu quả của quá trình điều chỉnh sơ cấp
phụ thuộc vào độ dốc đặc tính điều chỉnh của
tổ máy. Trường hợp lý tưởng, đặc tính điều
chỉnh (4) của tổ máy thẳng đứng, tần số sẽ
không thay đổi cho đến giới hạn công suất của
tổ máy Pn (Hình 3.10).
Đặc tính (1) thể hiện tác động của bộ
điều tốc trong việc thay đổi công suất tuốc bin
theo sự thay đổi của tần số. Trong chế độ cân
bằng, ban đầu điểm giao nhau của đặc tính
máy phát (1) với đặc tính tần số của phụ tải Pt
xác định tần số F0. Giả thiết rằng đó là tần số
chuẩn, bằng 50 Hz.
Hình 2.4. Đặc tính công suất dự trữ của máy
Hình 2.1. Đặc tính thay đổi công suất tuốc
phát có bộ điều tốc.
bin theo sự thay đổi của tần số.
Trong trường hợp phụ tải tăng thêm ΔP,
tương ứng sẽ là đường đặc tính mới Pt + ∆P.
Tần số mới F1 là giao điểm của đặc tính máy
phát (1) với đặc tính mới của phụ tải.
.
Hình 2.5. Đặc tính điều chỉnh sơ cấp lý
tưởng trong mối quan hệ giữa công suất và
tần số.
Chính đặc điểm trên của quá trình điều
chỉnh sơ cấp dẫn đến sự cần thiết can thiệp từ
bên ngoài (do thiết bị điều khiển tự động thực
hiện hoặc do trực ban vận hành), đó là quá
trình điều chỉnh thứ cấp
Hình 2.2. Đặc tính thay đổi công suất tuốc
bin theo sự thay đổi của tần số trong trường
hợp phụ tải tăng thêm.
Có thể thấy rõ là F1 < F0 . Theo đường
đặc tính (1) của tổ máy phát, bộ điều tốc không
cản trở được sự suy giảm tần số: ∆F = F0 – F1.
Tuy nhiên, nhờ có bộ điều tốc đã hạn chế được
độ lệch lớn của tần số. Nếu vẽ đặc tính (2) của
tổ máy không có bộ điều tốc thì giao điểm với
đặc tính mới của phụ tải Pt + ∆P sẽ xác định
tần số F’1, lúc này F’1 < F1 < F’0.
Trên đồ thị Hình 3.10, điều chỉnh thứ
cấp được thể hiện bằng cách dịch chuyển song
song đường đặc tính (1) sang thành đặc tính
(3) của tổ máy, với độ dốc vẫn không thay đổi.
Quá trình điều chỉnh này tương đương với việc
tạo ra đường đặc tính điều chỉnh tĩnh thẳng
đứng - đặc tính số (4).
2
푆
P
푛푒푤
푅푛푒푤푝.푢 = 푅표푙푑푝.푢
.
(4.5)
Pt + ∆P
푆
표푙푑
Pn
(4
Từ công thức (4.1), tìm được độ suy
giảm tần số trong chế độ ổn định.
Pt
(3
Trong luận văn này để thuận lợi cho việc
so sánh với các giải pháp sa thải phụ tải khác
thì độ lệch tần số cho phép là (∆fcp = ± 0.3).
(1
P
PG + ∆PG
FF0
F
Hình 2.6. Đặc tính điều chỉnh thứ cấp lý
tưởng trong mối quan hệ giữa công suất và
tần số.
Từ công thức (4.1) trên đề xuất công
thức tính toán lượng công suất sa thải tối ưu
như sau:
3. PHƯƠNG PHÁP Đꢂ XUẤT
훥푓 = (훽1) (훥푝푚푒푐ℎ − 훥푃2)
(4.6)
푐푝
3.1. Xây dựng chương trình sa thải
Từ công thức (4.6) suy ra:
Luận văn này tập trung chủ yếu 2 khía
cạnh của việc sa thải phụ tải là: tối thiểu lượng
công suất sa thải và phân bố công suất sa thải
hợp lý tại các nút.
훥푃2 = 훥푝푚푒푐ℎ − (훥푓 × 훽)
(4.7)
푐푝
Với ΔP là lượng công suất cần thiết để
2
khôi phục tần số về giá trị cho phép.
✓ Tối thiểu lượng công suất sa thải có xét
đến điều khiển sơ cấp, và điều khiển thứ cấp:
Các dữ liệu của hệ thống sẽ được gửi về trung
tâm điều khiển, việc đo tần số hệ thống sẽ được
tiến hành, nếu tần số hệ thống nằm trong
khoảng cho phép 59,7Hz<f<60,3Hz thì hệ
thống ổn định tần số. Ngược lại nếu tần số hệ
thống nằm ngoài khoảng cho phép thì sẽ bắt
đầu thực hiện điều chỉnh thứ cấp. Nếu đã thực
hiện điều khiển thứ cấp chưa đưa hệ thống về
giá trị tần số cho phép thì tiến hành sa thải tải.
- Nếu: ∆P2< ∆Pdự phòng quay: Tổng công
suất máy điều chỉnh công suất thứ cấp.
Suy ra: ∆PLS = 0, khi đó ∆P2 = ∆Pdự phòng
quay : Không sa thải.
- Nếu : ∆P2 > ∆Pdự phòng quay
∆PLS = ∆P2 - ∆Pdự phòng quay: Có sa thải.
Điều kiện: ∆Pdự phòng quay ≤ ∆Pdự phòng quay
cực đại .
3.2. Lưu đồ giải thuật sa thải phụ tải đề
✓ Công suất sa thải tại các nút:
xuất.
Bắt đầu
Việc phân bố lượng công suất sa thải
dựa vào tỷ số 푑푓ꢀ tại các nút bus tải.
Xác định sự cố máy phát thứ i
푑푡
Bỏ qua các tổn thất và sự phụ thuộc tải
vào tần số, trong chế độ ổn định:
Tính các thông số ∆fi, 휷i, Ri, ∆Pmechi, ∆fcb, ∆fnew
Đúng
Nếu ∆fnew
<
∆fcp
훥푓 = −(훽1) 훥푝푚푒푐ℎ
(4.1)
Sai
Tính lượng công suất để tần số về giá trị cho phép (điều khiển thứ cấp)
:
Tần số trong hệ đơn vị có tên cơ bản:
휟풇풄풑
=
ퟏ (휟풑풎풆풄풉
휷
−
휟풑ퟐ
)
휟풑ퟐ
=
(휟풑풎풆풄풉
−
휟풇풄풑풙휷)
훥푓 = 60푥∆푓
(4.2)
푐푏
Đúng
∆P2 < ∆Pdự phòng quay
Không sa thải
Tần số ổn định:
Sai
훥푓
= 60 + ∆푓
(4.3)
푛푒푤
Sa thải
Trong đó: 훥푓 là lượng thay đổi tần số,
có đơn vị Hz; 훥푝푚푒푐ℎ là lượng thay đổi công
suất cơ của tuốc bin, có đơn vị MW.
1
Thực hiện phân bố lượng công suất sa thải tại các bus theo công thức.
∆풇풊
∆푷푳푺풎풊풏
풙
∆풕
∆푷푳푺풊
=
∆풇풊
∆풕풊
σ
훽 = (푅1
+
+ ⋯ )
(4.4)
Kết thúc
푅
2
1
Hình 3.1. Lưu đồ giải thuật sa thải phụ tải đề
xuất.
Ở đây: R là hệ số độ dốc.
Quan hệ công suất cơ của tuốc bin:
3
3.3. Tính toán tần số vꢅ công suất cơ cꢆa
mꢇi máy phát với điều chỉnh sơ cấp, chưa
thực hiện điều chỉnh thứ cấp (điều tần).
Vì vậy:
1
∆푓 = − (
) 2.6579 = −0.011812 퐻푧
225
Hằng số điều chỉnh của mỗi đơn vị
R=0.04pu, ứng với giá trị cơ bản chính là giá
trị của chúng. Khi hệ thống đột ngột mất một
máy phát, giả sử sự cố mất máy phát 30
(Gen_30). Đáp ứng tần số được tính như sau:
Từ biểu thức (4.2), tìm được:
훥푓 = 60 푥 훥푓 = −0.70877 퐻푧
푐푏
Từ biểu thức (4.3), tìm được tần số suy
giảm:
Từ công thức (4.1):
푓
푛푒푤
= 60 + 훥푓 = 59.2912 퐻푧
푐푏
∆푓 = − (훽1) 푥훥푃30푚푒푐ℎ
Khi mất máy phát Gen_30 thì lượng
công suất tăng thêm mỗi máy trong quá trình
điều khiển sơ cấp.
Bỏ qua tuốc bin máy phát sự cố
R30p.u.new
.
Ta có:
1
1
1
훽 =
+
+
+
1
푅
푅
푅
31푝.푢.푛푒푤
32푝.푢.푛푒푤
33푝.푢.푛푒푤
훥푝푚푒푐ℎ = − 푅
× 훥푓
(5.4)
1
1
1
푝.푢.푛푒푤
+
+
+
푅
푅
푅
푅
푅
34푝.푢.푛푒푤
35푝.푢.푛푒푤
36푝.푢.푛푒푤
훥푝31푚푒푐ℎ = 훥푝32푚푒푐ℎ = 훥푝33푚푒푐ℎ
= 훥푝34푚푒푐ℎ = 훥푝35푚푒푐ℎ
= 훥푝36푚푒푐ℎ = 훥푝37푚푒푐ℎ
= 훥푝38푚푒푐ℎ = 훥푝39푚푒푐ℎ
= 29.53 푀푊
1
1
1
+
+
(5.1)
(5.2)
푅
37푝.푢.푛푒푤
38푝.푢.푛푒푤
39푝.푢.푛푒푤
푆
푏푎푠푒 (푛푒푤)
푅푝.푢.푛푒푤 = 푅푝.푢.표푙푑
푆
푏푎푠푒 (표푙푑)
Tìm được:
✓ Kết quả mô phỏng.
푅31푝.푢.푛푒푤 = 푅32푝.푢.푛푒푤 = 푅33푝.푢.푛푒푤
= 푅34푝.푢.푛푒푤 = 푅35푝.푢.푛푒푤
= 푅36푝.푢.푛푒푤 = 푅37푝.푢.푛푒푤
= 푅38푝.푢.푛푒푤 = 푅39푝.푢.푛푒푤
= 0.04푝. 푢
Áp dụng biểu thức (5.1)
1
1
1
훽 =
+
+
Hình 3.2. Tần số của hệ thống khi mất máy
푅31푝.푢.푛푒푤 푅32푝.푢.푛푒푤 푅33푝.푢.푛푒푤
phát Gen_30.
1
1
+
+
+
+
푅34푝.푢.푛푒푤 푅35푝.푢.푛푒푤
1
1
+
푅36푝.푢.푛푒푤 푅37푝.푢.푛푒푤
1
1
+
푅38푝.푢.푛푒푤 푅39푝.푢.푛푒푤
= 225 푝. 푢
Hình 3.3. Góc lệch rotor của các máy phát
khi mất máy phát Gen_30.
Khi mất máy phát Gen_30, các turbine
máy phát khác sẽ huy động công suất dự
phòng của mình để bù lại bằng lượng mất công
suất máy phát đã mất, ∆P30mech = 265.79MW.
Quá trình này gọi là điều chỉnh sơ cấp.
Ta có:
훥푃
30푚푒푐ℎ
훥푃30
=
(5.3)
푆
푏푎푠푒
훥푃30푚푒푐ℎ
265.79
100
Hình 3.4. Đáp ứng công suất cơ theo thời
훥푃30
=
=
= 2.6579 푀푊
푆30푏푎푠푒
gian khi mất máy phát G_30.
4
Bảng 3.1. Thông số máy phát ngay sau quá
trình quá độ sự số mất máy phát Gen_30 trong
thời gian 1s.
chỉnh thứ cấp, do đó không thực hiện sa thải
phụ tải.
Nếu: ∆P2 > ∆Pdự phòng quay thì lúc này
lượng công suất dự phòng không đủ để thực
hiện điều chỉnh thứ cấp, do đó phải thực hiện
sa thải phụ tải thì tần số mới phục hồi về giá
trị cho phép.
Bus
Number
Rotor
Angle
MW
Mech
MW
Mvar
Efd
Ifd
30
31
32
33
34
35
36
37
38
0
0
265.7896
375.7732
365.7896
354.9896
402.1896
365.7896
311.7896
363.8277
287.7896
-13.1512
200.7931
-154.439
-37.5301
66.9822
18.3725
-24.6613
-102.786
-139.968
1.0475
1.9459
1.0997
1.2951
3.0331
1.4068
1.3184
1.2638
0.946
0
33.1099
55.0718
48.1596
64.1093
39.6886
44.2245
53.8143
35.011
375.7732
365.7896
354.9896
402.1896
365.7896
311.7896
363.8277
287.7896
1.9459
1.0997
1.2951
3.0331
1.4068
1.3184
1.2638
0.946
Xét trường hợp đang nghiên cứu :
Công suất tính được lượng công suất
39
-6.3007
355.7896
355.7894
-218.366
0.99
0.99
điều chỉnh thứ cấp: ∆P2 = 153.29MW.
Bảng 3.2. Tổng hợp độ sụt tần số và quyết
định có điều chỉnh thứ cấp hay không khi mất
từng máy phát (∆fcp = ± 0.3).
Công suất dự phòng quay của máy phát
Gen_39: ∆Pdự phòng quay = 744.21 MW.
Vậy: ∆P2 < ∆Pdự phòng quay
.
Tần số sau sự
cố (Tính toán)
Hz
Tần số sau
sự cố (Mô
phỏng) Hz
Quyết định điều chỉnh hay
không điều chỉnh thứ cấp
Tên máy phát
Kết luận: Hệ thống chỉ điều chỉnh sơ
cấp, sau đó điều chỉnh thứ cấp và không sa thải
tải.
Gen_30
Gen_31
Gen_32
Gen_33
Gen_34
Gen_35
Gen_36
Gen_37
Gen_38
59.2
58.9
59.0
59.0
58.9
59.0
59.1
59.0
59.2
59.1
58.8
58.8
58.8
58.7
58.7
59.0
58.8
59.0
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
Điều chỉnh thứ cấp.
✓ Kết quả mô phỏng khi thực hiện
điều chỉnh thứ cấp.
Gen_39
59.0
58.7
Điều chỉnh thứ cấp.
3.4. Tính toán lượng công suất phải điều
chỉnh thứ cấp vꢅ lượng công suất sa thải
phụ tải
Khi hệ thống đang vận hành ở 45% thì
đột ngột mất máy phát Gen_30. Xác định
lượng công suất cơ tăng thêm mỗi máy và
lượng công suất phải thực hiện điều chỉnh thứ
cấp để tần số hệ thống điện nằm trong vùng
cho phép (∆fcp = ± 0.3) theo công thức sau..
Hình 3.5. Tần số của hệ thống sau khi điều
chỉnh thứ cấp trường hợp mất máy phát
Gen_30.
훥푓
=
훽1 (훥푃푚푒푐ℎ − 훥푃2)
(5.7)
푐푝
Mà:
∆푓
푓
0.3
60
훥푓
=
=
= 0.005 퐻푧
(5.8)
푐푝
Suy ra: 훥푃2 = 훥푝푚푒푐ℎ − (훥푓 × 훽)
푐푝
0.3
Hình 3.6. Góc lệch rotor của các máy phát
= 2.6579 − ( 푥225) = 1.5329 푝. 푢
sau khi điều chỉnh thứ cấp.
60
훥푃2 = 1.5329 푝. 푢 = 153.29 푀푊
Vậy khi đạt chế độ ổn định, hệ thống
phải điều chỉnh thứ cấp ứng với lượng công
suất cần bơm vào hệ thống 153.29 MW.
✓ So sánh có sa thải hay không?
Gọi ∆Pdự phòng quay: Tổng công suất máy
điều chỉnh công suất thứ cấp
Hình 3.7. Đáp ứng công suất cơ khi mất máy
phát khi thực hiện điều chỉnh thứ cấp trường
hợp mất máy phát Gen_30.
Nếu: ∆P2 < ∆Pdự phòng quay thì lúc này
lượng công suất dự phòng đủ để thực hiện điều
5
Bảng 3.3. Thông số các máy phát sau quá
trình điều chỉnh thứ cấp khi có sự số mất máy
phát Gen_30.
Công suất tính lượng công suất cần thực
hiện điều chỉnh thứ cấp là: ∆P2=243.29 MW.
Công suất dự phòng quay của máy phát
Gen_39:
Number
Gen
Rotor
Angle
MW
Mech
MW
Mvar
Efd
Ifd
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
0
0
0
0
1.049
2.0207
1.1753
1.3751
3.209
1.4752
1.3913
1.3246
0.9891
1.0031
0
33.1945
54.5432
48.5073
65.1243
39.9582
45.2579
53.0718
35.1935
-7.9623
402.8097
392.8299
382.025
429.2298
392.8276
338.8217
390.8616
314.8223
382.3536
403.874
393.0726
382.8563
428.8775
392.6001
339.357
391.2991
314.5264
403.0648
204.7434
-148.803
-28.5304
65.1402
25.5535
-19.9121
-109.808
-140.222
-220.872
2.0196
1.1747
1.3749
3.2026
1.4737
1.3907
1.3259
0.9915
1.0034
∆Pdự phòng quay=744.21MW.
Tuy nhiên, trong trường hợp này máy
phát Gen_39 bị sự cố nên:
∆Pdự phòng quay=0
Vậy: ∆P2>∆Pdự phòng quay
.
Bảng 3.4. Tổng hợp độ sụt giảm tần số và
lượng công suất cần phải điều chỉnh thứ cấp
khi mất từng máy phát (∆fcp = ± 0.3).
Suy ra:
훥푃퐿푆푚ꢁ푛 = 훥푃2 − 훥푃푑ự 푝ℎò푛푔 푞푢푎푦
=
Tần số sau
sự cố (Tính
toán) Hz
59.291
Tần số sau
sự cố (Mô
phỏng) Hz
59.302
Lượng điều
chỉnh thứ
cấp MW
153.29
Tên máy
phát
Quyết định điều
chỉnh thứ cấp
243.29 − 0 = 243.29 푀푊
(5.9)
Gen_30
Gen_31
Gen_32
Gen_33
Gen_34
Gen_35
Gen_36
Gen_37
Gen_38
Gen_39
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp
58.997
58.958
263.27
Kết luận hệ thống phải sa thải phụ tải
∆PLSmin = -243.29MW.
59.025
58.873
253.29
59.053
58.948
242.49
58.928
58.846
289.69
59.025
58.931
253.29
✓ Kết quả mô phỏng chưa sa thải.
59.169
59.075
199.29
59.029
58.915
251.33
59.233
59.079
175.29
59.051
58.819
243.29
Bảng 3.5. Tóm tắt tính toán và mô phỏng
điều chỉnh tần số thứ cấp.
Number
Gen
Tần số ổn định
(tính toán)
Tần số mô
phỏng
Tần số điều chỉnh
thứ cấp
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
59.291
58.997
59.025
59.053
58.928
59.025
59.169
59.029
59.233
59.051
59.302
58.958
58.873
58.948
58.846
58.931
59.075
58.915
59.079
58.819
59.704
59.734
59.617
59.662
59.700
59.676
59.663
59.649
59.591
58.819
Hình 3.8. Tần số của hệ thống khi mất máy
phát Gen_39.
3.5. Tính toán lượng công suất phải sa thải
phụ tải
Giả sử trường hợp nghiên cứu là sự cố
mất máy phát Gen_39.
1
Hình 3.9. Góc lệch rotor của hệ thống khi
Δfcp = (ΔPmech − ΔP )
2
β
mất máy phát (Gen_39).
Mà:
∆f 0.3
Δfcp
=
=
= 0.005Hz
f
60
Suy ra:
훥푃2 = 훥푃푚푒푐ℎ − (훥푓 × 훽)
푐푝
0.3
= 3.5579 − ( 푥225)
60
Hình 3.10. Đáp ứng công suất cơ theo thời
gian.
훥푃2 = 2.4329 푝. 푢 = 243.29 푀푊
✓ Kết quả mô phỏng khi sa thải.
Vậy khi đạt chế độ ổn định, hệ thống
phải điều chỉnh thứ cấp 243.29 MW.
✓ So sánh:
6
Hình 3.13. Tần số của hệ thống sau khi áp
dụng phương pháp sa thải phụ tải dùng relay
sa thải phụ tải dưới tần số.
Hình 3.11. Tần số của hệ thống khi thực hiện
sa thải trường hợp mất máy phát Gen_39.
Hình 3.14. Góc rotor của các máy phát sau
khi áp dụng phương pháp sa thải phụ tải dùng
relay sa thải phụ tải dưới tần số.
Hình 3.12. Góc lệch rotor của hệ thống sau
khi sa thải phụ tải trường hợp mất máy phát
Gen_39.
Bảng 3.6. Kết quả so sánh phương pháp sa
thải phụ tải đề xuất và phương pháp sa thải
phụ tải dùng relay sa thải phụ tải dưới tần số.
3.6. So sánh phương pháp đề xuất với
phương pháp sa thải phụ tải dùng relay
dưới tần số truyền thống UFLS.
Giá trị tần
số phụ hồi
(Hz)
Lượng công
suất sa thải
(MW)
Thời gian
phục hồi (s)
Để thấy được những ưu điểm cũng như
mặc hạn chế của phương pháp đề xuất, tiến
hành so sánh với các phương pháp hiện đang
áp dụng.
Phương pháp
Phương pháp sa thải đề xuất
Phương pháp sa thải truyền thống
UFLS
59.7
35
50
243.29
60.35
549.32
✓ Nhận xét:
3.6.1. Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất.
Sự cố máy phát Gen_39, phương pháp
đề xuất sa thải có ưu điểm hơn so với phương
pháp sa thải phụ tải dùng relay dưới tần số
truyền thống UFLS như sau:
Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất là
phương pháp sa thải phụ tải khi tần số giảm
xuống dưới 59.7 Hz. Xét trường hợp mất máy
phát Gen_39 ở mức tải 80%, khi sự cố xảy ra
thực hiện sa thải lượng phụ tải 11% và tổng
công suất tải là 243.29MW. Khi đó tần số sẽ
phục hồi về giá trị cho phép là 59.7Hz và thời
gian phục hồi 35 giây, xem Bảng 5.10 [12]
Phương pháp sa thải đề xuất có lượng
công suất sa thải là ít hơn so với phương pháp
sa thải phụ tải dùng relay sa thải phụ tải dưới
tần số truyền thống, cụ thể là phương pháp sa
thải phụ tải dùng relay sa thải phụ tải dưới tần
số truyền thống có lượng công suất sa thải
nhiều gấp 2,2 lần lượng tải sa thải đối với
phương pháp đề xuất. Điều này có thể giải
thích là do phương pháp sa thải đề xuất có xét
đến yếu tố điều khiển sơ cấp và thứ cấp tổ máy
phát điện và lượng công suất sa thải chủ yếu
là để phục hồi tần số về giá trị cho phép. Trong
khi phương pháp sa thải phụ tải dùng relay sa
thải phụ tải dưới tần số chỉ xét đến giá trị
ngưỡng tần số và sa thải phụ tải theo bảng kế
hoạch cắt cố định, điều này làm cho lượng
công suất sa thải phụ tải bị quá mức.
3.6.2. Phương pháp sa thải phụ tải dùng
relay dưới tần số truyền thống UFLS.
Phương pháp sa thải phụ tải truền thống
(UFLS) là phương pháp sa thải phụ tải khi tần
số giảm xuống dưới 59.7 Hz. Xét trường hợp
mất máy phát Gen_39 ở mức tải 80%, khi sự
cố xảy ra thực hiện sa thải lượng phụ tải 16%
(9% + 7%) và tổng công suất tải là
549.3264MW. Khi đó tần số sẽ phục hồi về
giá trị cho phép là 60.355Hz, xem Bảng 5.10
[12]. Kết quả đồ thị tần số sau khi sa thải trình
bày ở Hình 5.24.
7
4. KẾT LUẬN
Luận văn nghiên cứu phương pháp sa
thải phụ tải trên cơ sở phân tích công suất điều
chỉnh sơ cấp của bộ điều tốc tuốc bin và lượng
công suất dự phòng của các máy phát nhằm
duy trì tần số hệ thống điện trong phạm vi cho
phép khi có sự cố gây mất cân bằng giữa công
suất phát và công suất tiêu thụ.
hệ thống điện trong phạm vi cho phép. Vì vậy,
lượng công suất cần sa thải là ít hơn các
phương pháp sa thải phụ tải truyền thống khác.
Công thức và các bước tính toán đề xuất
đã được áp dụng cho hệ thống điện chuẩn 39
bus 10 máy phát và kết quả tính toán phù hợp
với kết quả mô phỏng.
Thử nghiệm chương trình sa thải phụ tải
đề xuất áp dụng cho hệ thống điện điển hình
IEEE 39 bus 10 máy phát, khi mất máy phát
Gen 39 cho thấy lượng công suất cần sa thải
giảm 57,2% so với chương trình sa thải phụ tải
dựa trên relay sa thải dưới tần.
Ngoài ra, luận văn cũng đề xuất công
thức tính toán nhanh và đơn giản để xác định
lượng công suất điều chỉnh thứ cấp và lượng
công suất cần phải sa thải tối thiểu khi xuất
hiện sự cố mất máy phát nhằm duy trì tần số
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] Lê Tấn Thông, Tối ưu sa thải phụ tải trong hệ thống điện, luận văn thạc sĩ, 2012.
[2] Thông tư, quy định hệ thống điện truyền tải số 25/2016/TT-BCT.
[3] Công ty nhiệt điện Na Dương, khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009, Điều khiển tần số và
công suất.
[4] Phòng Điều độ Trung tâm Điều độ HTĐ QG, Báo cáo điều chỉnh tần số trong hệ thống điện
[5] Thông tư, Quy định quy trình điều độ hệ thống điện quốc gia, số: 40/2014/TT-BCT.
BÀI BÁO TIẾNG ANH
[6] Yiping Dai1 ,Ting Zhao2, Yunfeng Tian2 “Research on the Primary Frequency Control
Characteristics of Generators in Power System” Lin Gao 11Dept. of Thermal Power Engineering
, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, China 7100492 North China Electric Power Research
Institute, Beijing, China 100045
.
[7] M. Sobierajski, W. Rojewski “Primary and Secondary Frequency Control in aSmall Power
System (SPS) with Rotating and Static Sources after Islanding” Department of Electrical
Engineering Wroclaw University of Technology Wrocław, Poland.
[8] U. Rudez and R. Mihalic, “Monitoring the First Frequency Derivative to Improve Adaptive
Underfrequency Load-Shedding Schemes” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 2,
pp. 839-846, May 2011.
[9] V. Tamilselvan a,*, T. Jayabarathi “A hybrid method for optimal load shedding and improving
voltage stability” aDepartment of Electrical and Electronics Engineering, Adhiyamaan College of
b
[10] Junjie Tang, Junqi Liu, Ferdinanda Ponci, and Antonello Monti, “Adaptive Load Shedding
Based on Combined Frequency and Voltage Stability Assessment Using Synchrophasor
Measurements” Graduate Student Member, IEEE, SeniorMember, IEEE, IEEE
TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS,VOL.28, NO.2, MAY 2013.
[11] J. Duncan Glover, Thomas J. Overbye, and Mulukutla S. Sarma. Power System Analysis &
Design, Sixth Edition.
[12] FRCC Standards Handbook, FRCC Automatic Underfrequency Load Shedding Program,
Revision Date: July 2003.
[13] Powerworld GSO 19
8
BÀI BÁO KHOA HỌC
THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ
Bài báo khoa học của học viên
có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn
Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ
Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam.
Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý
của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!
Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2018-2019 của Thư viện Trường Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
9 trang
09/01/2024
19120
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu giải pháp sa thải mạng điện điển hình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_giai_phap_sa_thai_mang_dien_dien_hinh.pdf
