Bài giảng Ổn định hệ thống điện - Chương 4: Ổn định động hệ thống điện

Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.1 Định nghĩa:
• Đặc điểm của kích động lớn
F B1 D B2 H
• Quá trình nghiên cứu ω
ω0
t
Trước k.đ Khi k.đ Sau k.đ
?
Chương 4: Ổn định động HTĐ
F B1 D B2 H
4.2 Cơ sở tính toán
1. Các kích động lớn:
- Cắt MP đang làm việc song song
- Đ/C MBA làm việc song song
- Đ/C đường dây làm việc song song
- Cắt đường dây làm việc song song do NM
Chương 4: Ổn định động HTĐ
F B1 D B2 H
4.2 Cơ sở tính toán
2. Thông số thay thế: ( mục đích ?)
- Phần tử tỉnh : X
- MP: ?
Chương 4: Ổn định động HTĐ
F B1 D B2 H
4.2 Cơ sở tính toán
3. Sơ đồ thay thế: (mục đích ? )
- Sơ đồ TTK
- Sơ đồ TTN
- Sơ đồ TTT
Chương 4: Ổn định động HTĐ
F B1 D B2 H
4.2 Cơ sở tính toán
4. Vị trí điểm NM: thể hiện qua điện kháng NM
- X0Σ
- X2Σ
- X1Σ
Chương 4: Ổn định động HTĐ
X0Σ: 
Sơ đồ TTK
F B1 D B2 H
Y0 Y0
n
XB1
nX0D
XB2
(1-n)X0D
UN0
[ ]
cbnanX
XXX
XnXnXXX
DBB
DBDB
−+−=
++
−++=
∑
∑
2
0
021
0201
0
)1().(
Chương 4: Ổn định động HTĐ
X0Σmin khi n = 0, 1
X2Σmin khi n = 0, 1
X1Σmin khi n = 0
Vị trí tính toán điểm NM:
n = 0 : NM đầu đường dây
F B1 D B2 H
Y0 Y0
n
cbnanX −+−=∑ 20
n10
X0min
X0Σ
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
1. Các đường đặc tính công suất:
- Trước NM:
EF X1Σ UH
δδ sinsin. Im
1
ax
HF
I PX
UEP ==
∑
EF XF XB1 XD XB2 XH UH
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
1. Các đường đặc tính công suất:
- Khi NM:
δδ sinsin. maxII
2
P
X
UEP HFII ==
∑
EF XF XB1 XD XB2 XH UH
X∆
Xa Xb
EF
Xa
UH
Xb
X∆
EF
X2Σ
UHXa0 Xb0
* Đặc điểm của NM đối với vận hành HT
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
1. Các đường đặc tính công suất:
- Trước NM: PI
- Khi NM: PII
N(1)
N(2)
N(1,1)
N(3)
P0
δ
P
PI
PII
0,,0:
:
.
max2
)()3(
max2
)(
)(2
=∞==
↓↑↓
++=
∑∆
∑∆
∆
∑
II
n
II
n
n
ba
ba
PXXN
PXXNM
X
XXXXX
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
1. Các đường đặc tính công suất:
- Sau NM:
maxImaxIII
maxIII
3
sinsin.
PP
P
X
UEP HFIII
<
==
∑
δδ
EF XF XB1 XD XB2 XH UH
EF X3Σ UH
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
1. Các đường đặc tính công suất:
N(1)
N(2)
N(1,1)
N(3)
P0
δ
P
PI
PIII
PII
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
2. Quá trình giao động của roto khi NM:
P0
δ
P
PI
PII
a
b
c
d
e
δ0 δc δd δe
Tình trạng làm việc:
Pc = P0 = hs; Pc /PI
- a(P0,δ0) : ωr = ω0
Khi MN : PI PII : a – b
- b :
- bc : 
- c :
- cd :
Có hai khả năng:
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
2. Quá trình giao động của roto khi NM:
P0
δ
P
PI
PII
a
b
c
d
e
δ0 δc δd δe
Có hai khả năng:
• Có điểm d:
- d:
- dc :
- cb :
Tạo thành giao động chu kỳ
δ : δ0 – δd : 
Điểm làm việc mới :
c (P0, δc)
hệ thống ổn định
δ,ω(t)?
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
2. Quá trình giao động của roto khi NM:
• Không có điểm d:
- e:
- Quá e :
hệ thống mất ổn định
δ,ω(t)?
P0
δ
P
PI
PII
a
b
c e
δ0 δc δe
∆P
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
3. Tiêu chuẩn ổn định động
- Xét trong chu kỳ đầu
của δ(t)
- Khi có kích động lớn
trong quá trình giao
động tối đa khi điểm
làm việc đến e:
δ → δe : ωr→ ω0
∆ω → 0 
P0
δ
P PI
PII
a
b
c e
δ0 δc δe
∆ω
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
3. Tiêu chuẩn ổn định động
Có 2 giai đoạn:
- b – c: tăng tốc : Att
- c – e: hảm tốc : Ahtmax
Tiêu chuẩn năng lượng
P0
δ
P PI
PII
a
b
c e
δ0 δc δe
∆ω
ttht AA ≥max
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
3. Tiêu chuẩn ổn định động
∫
∫∫
∫
∫∫
==−=
∆=∆=
==−=
∆=∆=
e
c
e
c
e
c
c
cc
htcdeII
ht
ttabcII
tt
FFdPP
PdMdA
FFdPP
PdMdA
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δδ
δ
δδ
max0
max
0
)(
)(
0
00
P0
δ
P PI
PII
a
b
c e
δ0 δc δe
FhtmaxFtt
ttht FF ≥max
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
4. Chế độ giới hạn ổn định
P0
δ
P PI
PII
a
b
c e
δ0 δc δe
FhtmaxFtt
ttht FF =max
5. Độ dự trử ổn định động
tt
ht
d F
FK max=
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
6. Bài toán cơ bản tính toán ổn định động
- Cho HTĐ với chế độ làm
việc P0.
- Ứng với một dạng NM 
cần nghiên cứu.
- Tính góc cắt giới hạn
δcgh
- Tính thời gian cắt NM 
giới hạn tcgh
P0
δ
P
PI
PII
a
b
d
e
δ0 δcgh δe
c
PIII
FhtmaxFtt
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
Tính góc cắt giới hạn δcgh
- là góc lệch roto khi cắt NM 
để HT ở chế độ GHOĐ
- Tính theo pp đồ thị
- Tính theo pp giải tích
P0
δ
P PI
PII
a
b
d
e
δ0 δcgh δe
c
PIII
FhtmaxFtt
maxmax
maxmax0
max0max0
max0max0
max
coscos)(
cos
0)cos(cos)()cos(cos)(
0)sin.()sin.(
0
0
ΙΙΙΙΙ
ΙΙΙΙΙ
ΙΙΙΙΙ
∂
∂
∂
∂
ΙΙ
−
−+−=
=−+−+−+−
=−+−
=+
∫∫
PP
PPP
PPPP
dPPdPP
FF
oecghe
cgh
cghecgheocghocgh
IIII
httt
e
cgh
cgh
δδδδδ
δδδδδδδδ
δδδδ
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.2 Ổn định động HTĐ đơn giản:
6. Bài toán cơ bản tính toán ổn định động
- Tính thời gian cắt NM 
giới hạn tcgh
- Là thời gian cắt NM ứng
với δcgh
- sử dụng pp phân đoạn
liên tiếp
- sử dụng phương trình
đvtđ mở rộng
P0
δ
P
PI
PII
a
b
d
e
δ0 δcgh δe
c
PIII
FhtmaxFtt
tcgh
t
0
000.18
.. 2
2
=
==∆
K
dt
dTTPK jj
δγ
p.p phân đoạn liên tiếp
- Ý nghĩa:
11
2
2/32/11
2/3211
2/11
112/32/1
1
1
1
.
)(
.
.
.
)1(
−−
−−−
−−−−
−−
−−−−
−
−
−
∆=∆∆=
∆∆−∆=∆−∆
∆∆=−=∆
∆∆=−=∆
∆∆=∆=∆−∆
∆=
∆−=
nn
j
nnnn
nnnn
nnnn
n
j
nnn
j
n
n
n
PKP
T
t
t
t
t
P
T
tt
T
P
tnt
ωωδδ
ωδδδ
ωδδδ
γωω
γ
∆Pn-2
∆Pn-1
∆Pn
tntn-1tn-2
∆ωn-1/2
∆ωn-3/2
tn-1/2tn-3/2
tn-2 tn-1 tn
δn
δn-1
δn-2
∆δn
∆δn-1
∆t ∆t
Biết các thông số phân đoạn
trước
Tính được thông số phân đoạn
kế tiếp
nn
nnn
nnn
n
nnnn
PP
PK
tnt
Pt
δ
δδδ
δδ
δδ
sin
.
.*
;;;*
0
1
11
1111
−=∆
∆+=
∆+∆=∆
∆=
∆∆
−
−−
−−−−
∆Pn-2
∆Pn-1
∆Pn
tntn-1tn-2
∆ωn-1/2
∆ωn-3/2
tn-1/2tn-3/2
tn-2 tn-1 tn
δn
δn-1
δn-2
∆δn
∆δn-1
∆t ∆t
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.3 Ổn định động HTĐ gồm 2 nhà máy
Các vấn đề:
- Đặc tính công suất
- Khái niêm đồng bộ tương đối
- Tuỳ thuộc vị trí NM
F1 B1 D B2
F2
PT
U
E2E1
ω1
ω2
ω0
δ12
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.4 Ổn định động HTĐ phức tạp
F1 B1 D B2 F2
H
B3
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.5 Ổn định động tại nút PT
- PT là động cơ
- Các kích động lớn:
1. Khởi động động cơ
H Đ
PT
UH EDXDXM Ikd
Thông số thay thế:
- Động cơ đồng bộ
- Động cơ không đồng bộ
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.5 Ổn định động tại nút PT
2. Tự khởi động
• Khái niệm
• Động cơ đồng bộ: = MPĐB
• Đặc tính công suất
• ∆M = ∆P = PM – PT
• Tiêu chuẩn ổn định:
maxhttt FF ≥
P0
δ
P
PI
PII
a
b
d
e
δ0 δph δe
c
PIII
Fht Fttmax
tph
t
0
Chương 4: Ổn định động HTĐ
4.5 Ổn định động tại nút PT
2. Tự khởi động
• Động cơ không đồng bộ
• Tiêu chuẩn ổn định
3. Đóng tải đột ngột
PMmax
s0 s
a
PT
PM(U0 )
PM(U du )
smax se
c
c’
d’
d
e
ess ≤