Luận văn Ổn định hệ thống điện mạng IEEE 9 nút bằng phần mềm ETAP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆNBẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆPĐỀ TÀIỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẠNG IEEE 9 NÚT BẰNG PHẦN MỀM ETAPGVHD:	THẦY ĐẶNG TUẤN KHANHSVTH:	HOÀNG MINH TRIẾTMSSV: 	41204004MỤC LỤCKhái niệm ổn định hệ thống điệnMô hình các phần tử hệ thốngCác phương pháp phân tích ổn địnhGiới thiệu mạng IEEE 9 nútĐánh giá tác động bộ tự điều chỉnhSự cố ngắn mạch đối xứngSự cố ngắn mạch không đối xứngCác trường hợp khảo sát khácCác biện pháp tăng tính ổn định Kết luận Hướng phát triển đề tài.1. KHÁI NIỆM ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆNHệ thống làm việc ở hai chế độ chính:Chế độ xác lậpChế độ quá độỔn định hệ thống có thể chia làm các loại sau:1. KHÁI NIỆM ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆNKhái niệm ổn định quá độ (Ổn định động):→ Là khả năng ổn định của hệ thống điện khi chịu tác động của nhiễu quá độ nghiêm trọng.Hậu quả của mất ổn định hệ thốngCác máy phát mất đồng bộ, cần phải cắt raTần số bị thay đổi, ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ.Điện áp giảm thấp, có thể gây ra hiện tượng sụp đổ điện áp các nút phụ tải.Bảo vệ relay tác động nhầm, cắt phần tử đang làm việc.Làm tan rã hệ thống. 2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG2.1 MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG2.2 MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU CHỈNH KÍCH TỪCó ba loại kích từ được sử dụngPhương trình vi phân mô tả bộ kích từ:Bộ điều chỉnh kích từ IEEE ST1Bộ kích từ một chiềuBộ kích từ xoay chiềuBộ kích từ tĩnh2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG2.3 MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU TỐCChức năng của bộ điều tốc: điều chỉnh tốc độ quay của máy phát theo sự thay đổi trạng thái làm việc của hệ thống để duy trình tần số hệ thống.Phương trình vi phân mô tả bộ điều tốcBộ điều tốc hơi nước2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG2.4 MÔ HÌNH BỘ ỔN ĐỊNH PSSChức năng của bộ PSS: tăng cường hãm dao động của máy phát thông qua hệ thống kích từ máy phát.Phương trình vi phân mô tả bộ ổn định PSS:Mô hình bộ ổn định Power System Stabilizers PSS1A2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG2.5 Mô hình tải2.6 Mô hình đường dây2.7 Mô hình máy biến áp2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNGTỔNG KẾT CÁC PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN:Ngoài ra còn có phương trình đại số: Các phương trình vi phân có dạng tổng quát:3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH3.1 TIÊU CHUẨN DIỆN TÍCH3.2 PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN SỐĐiều kiện ban đầuHệ số góc:P1P3P2True solutionTangent4. GIỚI THIỆU MẠNG IEEE 9 NÚTLoad ALoad BLoad CT1T2T3G2G3G1Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 2Bus 3Bus 4Bus 5Bus 6Bus 7Bus 8Bus 95. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNH5.1 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ ĐIỀU CHỈNH KÍCH TỪKịch bản: Hệ thống ngắn mạch ba pha thanh cái số 1 trong khoảng 0.1s. Sự cố thoáng qua, tự mất đi → Hệ thống có cấu trúc không đổi.Load ALoad BLoad CT1T2T3G2G3G1Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 2Bus 3Bus 4Bus 5Bus 6Bus 7Bus 8Bus 95. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNHGiới hạn truyền tải hệ thống:Hệ thống có bộ điều chỉnh kích từ:Hệ thống không có bộ điều chỉnh kích từ:	Xét hệ thống đơn giản E’dXDXDUX’dXB1VtCó điều chỉnh kích từKhông có điều chỉnh kích từ0180°5. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNH	Đáp ứng góc lệch rotor máy phát	 Điện áp đầu cực máy phát5. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNH5.2 TÁC ĐỘNG BỘ ĐIỀU TỐCQuan hệ công suất điện - cơ máy phát đồng bộ:Đáp ứng góc lệch rotor máy phát	 So sánh công suất cơ 	Công suất cơ – điện khi có sự cố5. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNH5.3 TÁC ĐỘNG BỘ ỔN ĐỊNH PSSĐộ thay đổi momen điện từ máy phát:→ Bộ điều chỉnh kích từ làm tăng hệ số momen đồng bộ, đồng thời giảm hệ số momen cản dịu.5. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BỘ TỰ ĐIỀU CHỈNH Đáp ứng góc lệch rotor máy phát Đáp ứng tần số hệ thống6. SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐỐI XỨNGKịch bản: Hệ thống ngắn mạch ba pha đường dây số 6, sự cố tồn tại trong khoảng thời gian 0.1s, sau đó cô lập đường dây số 6 bằng cách mở máy cắt ở hai đầu đường dây → Cấu trúc hệ thống thay đổiBus 2Bus 3G3Load ALoad BLoad CT1T2T3G1Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 4Bus 5Bus 6G2Bus 7Bus 8Bus 96. SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐỐI XỨNGĐáp ứng góc lệch rotor khi cô lập đường dây số 6So sánh hệ thống khi có thêm bộ ổn định PSSỔN ĐỊNH7. SỰ CỐ NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNGKịch bản: Hệ thống ngắn mạch một pha chạm đất ở thanh cái số 8 trong khoảng 0.1s. Cô lập thanh cái số 8 → Cấu trúc hệ thống thay đổi.Load ALoad BLoad CT1T2T3G2G3G1Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 2Bus 3Bus 4Bus 5Bus 6Bus 7Bus 8Bus 97. SỰ CỐ NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNGĐáp ứng góc lệch rotor sự cố thanh cái số 8ỔN ĐỊNH8. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁC8.1.1 Thời gian tới hạn sự cố ba pha	 Hệ thống vẫn còn ổn định (0.162s)Hệ thống mất ổn định đồng bộ	(0.163s)Line 6Bus 7Bus 88. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁC8.1.2 Thời gian tới hạn sự cố một phaThời gian tới hạn của sự cố một pha chạm đấtỔN ĐỊNH8. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁC8.2 TỰ ĐÓNG LẠI ĐƯỜNG DÂYKịch bản: Hệ thống ngắn mạch ba pha đường dây số 6, sự cố tồn tại trong khoảng thời gian 0.1s, đường dây bị cô lập và tự đóng lại sau đó 1s.Bus 2Bus 3G3Load ALoad BLoad CT1T2T3G1Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 4Bus 5Bus 6Bus 7Bus 8Bus 9G28. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁCSo sánh khi có – không có tự đóng lại8. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁC8.3 CÔ LẬP MÁY PHÁT MẤT ĐỒNG BỘMáy cắt hoạt động ở thời điểm 0.163s, máy phát số 2 bị mất đồng bộ → Cô lập máy phát số 2Bus 2Bus 3G3Load ALoad BLoad CT1T2T3Line 1Line 2Line 4 Line 3Line 5Line 6Bus 1Bus 4Bus 5Bus 6Bus 7Bus 8Bus 9G28. CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT KHÁCĐáp ứng góc lệch rotor của hệ thốngCông suất điện từ máy phátỔN ĐỊNH9. CÁC BIỆN PHÁP TĂNG TÍNH ỔN ĐỊNHCÁC BIỆN PHÁP TĂNG TÍNH ỔN ĐỊNHDập tắt sự cố bằng máy cắtĐiều chỉnh van đóng mở turbine công suất cơ tốc độ caoHệ thống điều chỉnh kích từ đáp ứng nhanhCô lập máy phát mất đồng bộGiảm điện kháng đường dây truyền tảiBù công suất phản kháng Sử dụng thiết bị FACTS10. KẾT LUẬNQua bài luận văn, em đã hiểu được tác động của các bộ tự điều khiển, đáp ứng của rotor máy phát khi xảy ra sự cố và các biện pháp nhằm tăng tính ổn định hệ thống.Em cũng đã có dịp tìm hiểu phần mềm ETAP, qua phần mềm em có thể thấy được các trạng thái hoạt động của hệ thống đang xét, đánh giá được ưu điểm và nhược điểm của chương trình ETAP11. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀIĐánh giá đáp ứng của hệ thống khi thay đổi điện kháng đường dây, bù công suất phản khángĐặc biệt ứng dụng thiết bị FATCS như SVC, TCSC giúp cải thiện ổn định mạng điệnTÀI LIỆU THAM KHẢONguyễn Hữu Phúc (2003). Kĩ thuật điện 2 – Máy điện quay. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.Lã Văn Út (2001). Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội.Prabha Kundur (1994). Power system stability and control. McGraw – Hill, USAP. M. Anderson, A. A. Fouad (2003). Power system control and stability. Institude of Electrical and Electronis Engineers.Hadi Saadat (1998). Power system analysis. McGraw – Hill, USA.Rudy Gianto (2008). Coordination of power system controllers for optimal damping of electromechanical oscillations. Energy system Centre school of Electrical, Electronic and Computer Engineering, The University of Western AustraliaIEEE Power Engineering Society (2005). IEEE Recommended practice for excitation system models Power system Stability studies. Energy Development and Power Generation Committee, New York, USA.LỜI CẢM ƠNEM XIN CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE PHỤ LỤCSự cố ba pha thanh cái số 8Sự cố thoáng qua thanh cái số 8:Cô lập thanh cái sự cố 8:PHỤ LỤCTác động các bộ tự điều chỉnh đến thời gian tới hạn hệ thống:Các trường hợp xétThời gian tới hạn hệ thốngKhông có bộ kích từ, bộ điều tốc0.188Có bộ kích từ0.197Có bộ điều tốc0.191Có bộ kích từ, bộ điều tốc0.2Có bộ kích từ, bộ điều tốc, bộ PSS0.206