Đề tài Khảo sát mô hình tải bằng Matlab
ĐỀ TÀI : KHẢO SÁT MÔ HÌNH TẢI BẰNG MATLAB
Hiện nay, cùng với quá trình phát triển của đất nước, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt . ngày càng tăng. Đó là một nhu cầu tất yếu của xã hội. Vấn đề đặt ra là làm sao có thể cân bằng giữa nhu cầu tiêu thụ và khả năng cung cấp điện của các nhà máy điện, hay nói cách khác là làm sao có thể giữ được sự ổn định điện áp trên hệ thống truyền tải điện.
Đối với một hệ thống điện lớn thì sự sụp đổ điện áp quyết định các giới hạn truyền tải. Vì vậy, việc xác định chính xác các giới hạn truyền tải đóng một vai trò rất quan trọng để duy trì hệ thống vận hành đảm bảo an toàn, đồng thời cần phải vận hành có tính hiệu quả kinh tế. Có rất nhiều nghiên cứu đã cho thấy tầm quan trọng của phụ tải liên quan đến vấn đề ổn định điện áp. Vì vậy, việc sử dụng các mô hình phụ tải tĩnh trước đây không đủ độ chính xác để theo kịp tính chất động của hệ thống điện. Do đó, vấn đề đặt ra là phải xây dựng được các mô hình phụ tải động để đáp ứng được yêu cầu đặt ra trong vận hành.
Trong đề tài này, ta sẽ thực hiện mô phỏng một hệ thống điện đơn giản bằng phầm mềm Matlab nhằm quan sát sự phụ thuộc theo điện áp của các loại phụ tải, đặt biệt là phụ tải động. Trong các mô hình mô phỏng trong Matlab, đại lượng điện áp thay đổi theo dạng chuyển nấc. Dưới sự thay đổi điện áp và các dao động trên hệ thống , ta sẽ quan sát được sự thay đổi công suất P, Q theo thời gian của phụ tải. Dựa vào kết quả mô phỏng, ta có thể đưa ra nhận xét hệ thống có ổn định đối với phụ tải hay không và sẽ cho thấy những ưu điểm của phụ tải động cũng như những ưu khuyết của phần mềm này.
ĐỀ TÀI : KHẢO SÁT MÔ HÌNH TẢI BẰNG MATLAB MỤC LỤC
SVTH: ĐẶNG QUỐC BẢO LONG Trang 5
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI ĐỐI VỚI SỰ ỔN ĐỊNH CỦA ĐIỆN ÁP TRONG QUÁ TRINH VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 6
I. SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ PHỤ TẢI 7
II. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH TẢI ĐỐI VỚI VẤN ĐỀ ĐIỆN ÁP 7
III. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHỤ TẢI ĐỘNG 13
IV. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ TRONG MÔ HÌNH PHỤ TẢI ĐỘNG 15
CHƯƠNG 2: CÁC KHỐI CHỨC NĂNG TRONG SIMULINK CỦA PHẦN MỀM MATLAB ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ KHẢO SÁT 17
I. GIỚI THIỆU VỀ CHỨC NĂNG SIMULINK CỦA PHẦN MỀM MATLAB 18
II. GIỚI THIỆU VÀ MÔ TẢ CÁC KHỐI CHỨC NĂNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG SIMULINK 18
1. Khối nguồn áp 3 pha điều khiển (dùng làm nguồn cho hệ thống) 18
2. Khối nguồn ba pha 22
3. Khối phụ tải ba pha RLC trên đường dây 22
4. Khối máy biến áp 23
5. Khối đo điện áp và dòng điện 3 pha 24
6. Khối phụ tải RLC 3 pha mắc nối tiếp 26
7. Khối phụ tải RLC 3 pha mắc song song 27
8. Khối Ground 27
9. Khối đo điện áp pha hoặc điện áp dây 27
10. Khối đo tín hiệu hiệu dụng (RMS) 27
11. Khối Scope 28
12. Khối đo công suất P và công suất phản kháng Q 29
13. Khối Động cơ không đồng bộ ba pha 29
14. Khối Constant 31
15. Khối Terminator 31
16. Khối phụ tải động 31
17. Khối tạo ngắn mạch 33
18. Khối CB 3 pha 35
19. Khối chọn lựa tín hiệu đo (Bus Selector) 36
20. Khối Subsystem 36
21. Khối đường dây truyền tải 36
22. Khối Powergui 38
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHỤ TẢI BẰNG CÔNG CỤ SIMULINK VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 40
I. MÔ PHỎNG TRƯỜNG HỢP NGUỒN ĐIỆN ÁP THAY ĐỔI THEO DẠNG NẤC 41
1. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI THUẦN TRỞ 42
1.1 Sơ đồ nguyên lý 42
1.2 Mạch mô phỏng 42
1.3 Kết quả mô phỏng 46
2. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI CÓ TÍNH CẢM KHÁNG 47
2.1 Sơ đồ nguyên lý 48
2.2 Mạch mô phỏng 48
2.3 Kết quả mô phỏng 48
3. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI CÓ TÍNH DUNG KHÁNG 50
3.1 Sơ đồ nguyên lý 50
3.2 Mạch mô phỏng 50
3.3 Kết quả mô phỏng 51
4. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI LÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BO 53
4.1 Sơ đồ nguyên lý 53
4.2 Mạch mô phỏng 53
4.3 Kết quả mô phỏng 55
5. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI ĐỘNG 57
5.1 Sơ đồ nguyên lý 57
5.2 Mạch mô phỏng 58
5.3 Kết quả mô phỏng 59
6. NHẬN XÉT CHUNG 61
II. MÔ PHỎNG TRƯỜNG HỢP XẢY RA SỰ CỐ THOÁNG QUA TRÊN HỆ THỐNG 62
1. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI TĨNH 62
1.1 Sơ đồ nguyên lý 62
1.2 Mạch mô phỏng 63
1.3 Kết quả mô phỏng 68
2. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI ĐỘNG 70
2.1 Sơ đồ nguyên lý 70
2.2 Mạch mô phỏng 70
2.3 Kết quả mô phỏng 72
III. MÔ PHỎNG TRƯỜNG HỢP XẢY RA SỰ CỐ ĐỨT DÂY TRÊN HỆ THỐNG 74
1. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI TĨNH 74
1.1 Sơ đồ nguyên lý 74
1.2 Mạch mô phỏng 74
1.3 Kết quả mô phỏng 77
2. TRƯỜNG HỢP PHỤ TẢI ĐỘNG 79
2.1 Sơ đồ nguyên lý 79
2.2 Mạch mô phỏng 79
2.3 Kết quả mô phỏng 79
IV. NHẬN XÉT CHUNG 81
KẾT LUẬN
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2730 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Khảo sát mô hình tải bằng Matlab, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
SÖÏ TÖÔNG QUAN GIÖÕA OÅN ÑÒNH ÑIEÄN AÙP VAØ PHUÏ TAÛI
Ñoä oån ñònh ñieän aùp theo tieâu chuaån Kundur (naêm1994) ñöôïc phaùt bieåu nhö sau: “Ñoä oån ñònh ñieän aùp laø khaû naêng cuûa heä thoáng ñieän coù theå duy trì ñoä oån ñònh veà giaù trò ñieän aùp trong khoaûng chaáp nhaän ñöôïc taïi caùc nuùt trong heä thoáng ôû ñieàu kieän vaän haønh bình thöôøng, cuõng nhö sau khi coù nhieãu loaïn”.
Ñaây laø ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng ñieän ñeå duy trì söï caân baèng döôùi caùc ñieàu kieän vaän haønh bình thöôøng vaø phaûn öùng phuïc hoài laïi traïng thaùi cuûa heä thoáng döôùi ñieàu kieän chaáp nhaän ñöôïc sau khi coù nhieãu loaïn, töùc laø ñieän aùp sau khi coù söï coá seõ phuïc hoài laïi giaù trò ban ñaàu tröôùc khi coù söï coá. Neáu ñieän aùp cuûa heä thoáng khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc vaø tieáp tuïc giaûm do sai soùt, do caùc yeáu toá beân ngoaøi taùc ñoäng hoaëc do söï thay ñoåi cuûa phuï taûi, heä thoáng seõ rôi vaøo traïng thaùi maát oån ñònh ñieän aùp. Theo CIGRE :“ Traïng thaùi maát oån ñònh ñieän aùp laø vaán ñeà khoâng coøn oån ñònh ñieän aùp , keát quaû laø xuaát hieän quaù trình suïp ñoå ñieän aùp (hoaëc taêng ñieän aùp)”. Lyù do chính daãn heä thoáng ñeán traïng thaùi maát oån ñònh laø vì coâng suaát cuûa heä thoáng khoâng ñaùp öùng ñuû ñoái phuï taûi daïng caûm khaùng.
OÅn ñònh ñieän aùp voán ñöôïc xem nhö laø oån ñònh phuï taûi, ñaëc tính cuûa phuï taûi vaø tính ñoäng hoïc cuûa phuï taûi cho thaáy coù moái quan heä giöõa ñieän aùp vaø ñaëc tính phuï taûi, vaø do ñoù chuùng cuõng seõ lieân quan ñeán söï oån ñònh cuûa ñieän aùp. Khi ñieän aùp thay ñoåi, hieän töôïng sa thaûi ñieän aùp dieãn ra, nhöng sau vaøi giaây, quaù trình phuïc hoài phuï taûi baét ñaàu. Quaù trình phuïc hoài phuï taûi coù theå laøm cho caùc ñieàu kieän taûi trôû neân naëng neà hôn vaø laøm maát oån ñònh ñieän aùp, thaäm chí coù theå laø suïp ñoå ñieän aùp neáu khoâng can thieäp kòp thôøi.
AÛNH HÖÔÛNG CUÛA ÑAËC TÍNH TAÛI ÑOÁI VÔÙI VAÁN ÑEÀ OÅN ÑÒNH ÑIEÄN AÙP
Trong quaù trình vaän haønh, giaù trò ñieän aùp luoân thay ñoåi trong moät giôùi haïn cho pheùp, söï thay ñoåi naøy chuû yeáu do taùc ñoäng cuûa phuï taûi leân heä thoáng. Ñieàu naøy khaùc vôùi söï thay ñoåi ñoät ngoät ñieän aùp do coù söï coá xaûy ra treân heä thoáng ñieän. Söï thay ñoåi ñieän aùp do phuï taûi thöôøng coù bieân ñoä nhoû, vaø phaûi ñöôïc ñieàu chænh kòp thôøi. Coøn thay ñoåi ñieän aùp khi coù söï coá treân heä thoáng dieãn ra nhanh hôn vôùi bieân ñoä roäng, thôøi gian quaù ñoä nhoû. Thoâng thöôøng, khi xaûy ra söï coá thì ít khi duøng moâ hình phuï taûi ñoäng ñeå tính toaùn söï coá vì khi ñoù giaù trò cuûa phuï taûi ñöôïc boû qua vaø khoâng caàn thieát khi tính toaùn doøng ñieän ngaén maïch treân thieát bò, ñöôøng daây ...
Trong muïc naøy, ta seõ chöùng minh raèng döôùi caùc ñieàu kieän gioáng nhau trong heä thoáng ñieän thì phuï taûi seõ taùc ñoäng ñeán vò trí vaän haønh treân ñöôøng cong P-V, laøm heä thoáng ôû gaàn hôn hoaëc xa hôn ñieåm suïp ñoå ñieän aùp.
Ñeå phaân tích aûnh höôûng cuûa phuï taûi ñeán oån ñònh ñieän aùp, ta caàn xem xeùt ñaëc tính oån ñònh vaø quaù ñoä cuûa phuï taûi. Ta coù phöông trình:
(1.1)
phöông trình daïng haøm muõ naøy bieåu dieãn ñoä nhaïy ñieän aùp theo tham soá a.
Ñeå bieåu dieãn ñaëc tính ñoäng cuûa phuï taûi, ta duøng moâ hình phuï taûi ñoäng phi tuyeán cuûa Karlsson-Hill. Phöông trình coù daïng:
(1.2)
(1.3)
Hai phöông trình naøy bieåu dieãn moâ hình döïa treân 3 tham soá:
Heä soá oån ñònh phuï thuoäc ñieän aùp as
Heä soá quaù ñoä phuï thuoäc ñieän aùp at
Thôøi gian phuïc hoài cuûa phuï taûi Tp
Hình 1.1: Ñaùp öùng cuûa phuï taûi khi coù chuyeån naác ñieän aùp
Hình 1.1 bieåu dieãn ñaùp öùng cuûa phuï taûi khi coù dao ñoäng xaûy ra treân heä thoáng. Khi xuaát hieän ñieàu chænh ñieän aùp, ñaùp öùng cuûa phuï taûi coù theå chia laøm hai phaàn: phaàn quaù ñoä Pt(V) xuaát hieän sau khi coù dao ñoäng vaø phaàn oån ñònh Ps(V) sau khi phuï taûi ñöôïc phuïc hoài.
Döïa vaøo phöông trình (1.1), ta bieåu dieãn hai ñaëc tính quaù ñoä vaø oån ñònh ñöôïc xaùc ñònh baèng hai phöông trình sau:
(1.4)
(1.5)
Ta xeùt moät heä thoáng ñieän truyeàn taûi ñôn giaûn ba thanh caùi ñöôïc cho nhö hình 1.2 döôùi ñaây:
Hình 1.2: Heä thoáng truyeàn taûi ñôn giaûn ba thanh caùi
Khi xaûy ra dao ñoäng treân heä thoáng thì rôle baûo veä seõ taùc ñoäng coâ laäp moät trong hai ñöôøng daây. Hình 1.3 moâ taû heä thoáng ñieän sau khi caùc rôle taùc ñoäng, coâ laäp moät trong hai ñöôøng daây.
Hình 1.3: Caét moät ñöôøng daây cuûa heä thoáng ba thanh caùi khi coù söï coá
Hình 1.4: Ñaëc tính cuûa phuï taûi khi tham soá a nhaän caùc giaù trò khaùc nhau
Ñoà thò hình 1.4 bieåu dieãn moái quan heä giöõa P-V tröôùc khi coù dao ñoäng (ñöôøng 1) vaø sau khi coù dao ñoäng coâng suaát treân heä thoáng (ñöôøng 2). Vieäc caét moät trong hai ñöôøng daây song song seõ laøm giaûm coâng suaát truyeàn taûi treân heä thoáng, toång coâng suaát truyeàn taûi seõ cao hôn vaø ñieän aùp taïi caùc ñieåm nuùt giaûm xuoáng. Ñaëc tính oån ñònh cuûa phuï taûi öùng vôùi caùc giaù trò khaùc nhau cuûa a vaø ñöôïc theå hieän treân hình veõ.
Hai phöông trình (1.4) vaø (1.5) ñeàu coù chung moät coâng thöùc laø:
ÔÛ ñaây ta thaáy quan heä giöõa ñieän aùp vaø coâng suaát phuï thuoäc vaøo heä soá muõ a. Neáu ñieän aùp khoâng khoâng aûnh höôûng ñeán coâng suaát cuûa phuï taûi thì phuï taûi coù coâng suaát laø haèng soá vaø a coù giaù trò laø 0. Neáu a nhaän caùc giaù trò khaùc 0 thì phuï taûi seõ chòu taùc ñoäng cuûa ñieän aùp. Treân hình 1.4, neáu a coù giaù trò caøng lôùn thì ñieåm vaän haønh caøng xa ñieåm suïp ñoå ñieän aùp cuûa ñöôøng ñaëc tính P-V môùi. Ñoái vôùi ñaëc tính ñoäng, heä soá muõ a töông öùng vôùi thôøi gian daøi, neáu a > 0 thì coâng suaát phuï taûi ñöôïc hoài phuïc moät phaàn so vôùi luùc tröôùc khi xaûy ra dao ñoäng. neáu a nhaän giaù trò aâm thì coâng suaát phuï taûi ñöôïc phuïc hoài theo thôøi gian daøi do taùc ñoäng cuûa thay ñoåi naác ñieän aùp. Coù nghóa laø khi boä ñoåi naác thay ñoåi thì ñieän aùp ôû phía sau boä ñoåi naác cuûa maùy bieán aùp seõ naèm trong giaù trò cho pheùp. Khi phuï taûi phuï thuoäc vaøo ñoä nhaïy ñieän aùp thì giaù trò cuûa coâng suaát phuï taûi seõ taêng khi ñieän aùp taêng. ÔÛ ñaây, neáu tham soá coù giaù trò caøng aâm thì ñoä voït loá coâng suaát caøng lôùn, töùc heä thoáng seõ tieán gaàn ñeán giôùi haïn oån ñònh ñieän aùp. ÔÛ hình 1.4 cho thaáy heä thoáng maát oån ñònh khi a = -0,5. Qua ñoù cho thaáy ñaëc tính cuûa phuï taûi ñaõ taùc ñoäng ra sao ñoái vôùi ñoä oån ñònh ñieän aùp vaø taïo ra caùc vò trí vaän haønh môùi treân ñöôøng cong P-V, ñieåm vaän haønh naøy coù theå xa hoaëc gaàn hôn ñieåm suïp ñoå ñieän aùp cuûa ñöôøng cong P-V sau khi maát moät ñöôøng daây song song. Ñieàu naøy raát quan troïng trong vieäc vaän haønh vaø döï baùo phuï taûi trong töông lai.
Theo phöông phaùp truyeàn thoáng, coâng suaát cuûa phuï taûi ñoái vôùi vaán ñeà oån ñònh ñieän aùp thöôøng ñöôïc söû duïng baèng moâ hình phuï taûi tónh, vaø trong nhieàu tröôøng hôïp thöôøng duøng moâ hình phuï taûi coù coâng suaát khoâng ñoåi do söû duïng boä ñieàu aùp ñeå thöïc hieän ñieàu chænh ñieän aùp. Nhöng thöïc teá cho thaáy söï phuï thuoäc cuûa phuï taûi vôùi ñieän aùp laø moät vaán ñeà raát quan troïng trong nghieân cöùu oån ñònh ñieän aùp.
Hình 1.5 döôùi ñaây trình baøy ñoä nhaïy ñieän aùp ñoái vôùi phuï taûi coù taùc duïng tích cöïc ñoái vôùi oån ñònh heä thoáng baèng caùch ñöa ra moät soá bieän phaùp nhö ñoùng caùc maùy phaùt coâng suaát nhoû, ñoùng caùc tuï buø taïi choã ... . Hình 1.5 töông öùng vôùi tröôøng hôïp sau khi caét moät ñöôøng daây song song nhö ñaõ ñöôïc mieâu taû trong hình 1.3
Hình 1.5: AÛnh höôûng cuûa ñaëc tính phuï taûi ñoái vôùi ñöôøng cong P-V trong tröôøng hôïp phuï thuoäc ñieän aùp a = 0,6 vaø tröôøng hôïp khoâng phuï thuoäc vaøo ñieän aùp a =0
Baèng caùch söû duïng coâng suaát haèng soá trong tính toaùn phaân boá coâng suaát, giaù trò ñieän aùp seõ thay ñoåi töø ñieåm A ñeán ñieåm B. Tuy nhieân, phaàn lôùn caùc phuï taûi ñeàu phuï thuoäc vaøo giaù trò ñieän aùp, ví duï nhö tröôøng hôïp a = 0,6 trong hình 1.5. Vôùi giaù trò naøy thì keát quaû giaù trò ñieän aùp seõ töông ñöông vôùi ñieåm D. Söï khaùc nhau giöõa ñieåm B vaø ñieåm D raát quan troïng. Vò trí ñieåm D töông öùng vôùi tröôøng hôïp toång coâng suaát phuï taûi seõ nhoû hôn vaø giaù trò ñieän aùp seõ cao hôn so vôùi tröôøng hôïp giaûi baèng phöông phaùp phaân boá coâng suaát. Trong tröôøng hôïp naøy, neáu ta coi coâng suaát laø haèng soá thì söï taùc ñoäng laø khaù roõ raøng vaø coâng suaát truyeàn taûi theo lyù thuyeát seõ giaûm xuoáng maëc duø taêng caùc giôùi haïn bieân an toaøn, cuoái cuøng laøm cho heä thoáng khoâng taän duïng ñöôïc heát khaû naêng söû duïng coâng suaát.
Phuï taûi nhieät ñoä
Phuï taûi nhieät ñoä laø phuï taûi ñaëc bieät do coù ñaëc tính nhieät neân luoân ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn. Tính ñoäng hoïc cuûa loaïi phuï taûi naøy ñöôïc chia laøm hai thaønh phaàn: thaønh phaàn quaù ñoä vaø thaønh phaàn daøi haïn. Söï thay ñoåi ñaëc tính vaø thôøi gian phuïc hoài töø traïng thaùi quaù ñoä sang traïng thaùi oån ñònh raát quan troïng ñoái vôùi oån ñònh ñieän aùp. Neáu hieåu roõ ñöôïc vaán ñeà vaø hieän töôïng naøy thì coù theå ñöa ra ñöôïc caùc quyeát ñònh nhanh choùng vaø chính xaùc nhö sa thaûi phuï taûi, ñoùng caét caùc tuï buø, cho phaùt maùy phaùt ñieän döï phoøng nhaèm ñöa heä thoáng trôû laïi traïng thaùi oån ñònh. Hình 1.6 bieåu dieãn söï thay ñoåi cuûa phuï taûi khi xaûy ra chuyeån naác ñieän aùp taïi caùc khu vöïc coù phuï taûi nhieät taäp trung : moâ hình phuï taûi ñoäng coù thaønh phaàn phuïc hoài veà doøng ñieän haèng soá vaø moâ hình phuï taûi tónh vôùi ñaëc tính doøng ñieän haèng soá.
Khi söû duïng moâ hình tónh thöôøng giaû söû raèng phuï taûi coù doøng ñieän laø haèng soá. Nhöng thöïc teá laø khi ñieän aùp giaûm xuoáng seõ laøm coâng suaát cuûa phuï taûi giaûm. Söï suy giaûm naøy seõ laøm cho ñaëc tính nhieät ñoä vôùi thôøi gian laâu hôn, ñieàu naøy seõ laøm taêng toång coâng suaát chung vaø seõ daãn ñeán giaù trò giôùi haïn treân ñöôøng cong P-V. Do ñoù, ñieåm vaän haønh seõ nguy hieåm hôn so vôùi tröôøng hôïp döï baùo baèng moâ hình tónh do nhu caàu phu taûi taêng leân, ñieàu naøy seõ laøm cho heä thoáng ôû trong tình traïng nguy hieåm. Tuy nhieân, trong thôøi gian phuïc hoài Tp, coù quaù trình sa thaûi phuï taûi vaø moät soá caùc taùc ñoäng nhanh seõ duy trì ñöôïc söï oån ñònh cuûa heä thoáng.
Hình 1.6: Ñaùp öùng cuûa phuï taûi khi ñieän aùp thay ñoåi. Tröôøng hôïp A : phuï taûi ñoäng. Tröôøng hôïp B : phuï taûi tónh
Hình 1.5 moâ taû tröôøng hôïp phuï taûi chuû yeáu laø thaønh phaàn coù ñaëc tính nhieät. Heä thoáng vaän haønh taïi ñieåm A, laø giao cuûa ñöôøng ñaëc tính taûi vaø ñöôøng cong P-V tröôùc khi coù dao ñoäng, giaû söû coù ñieän aùp laø 0,92pu vaø coâng suaát truyeàn taûi ñieän laø 5,3pu. Sau khi xaûy ra dao ñoäng, heä thoáng vaän haønh ôû ñieåm B coù ñieän aùp laø 0,85pu vaø coâng suaát truyeàn taûi laø 4,2pu. Do ñoù, taïi ñieåm vaän haønh naøy thì ñieän aùp ñaõ suy giaûm, ñoàng thôøi coâng suaát taûi cuõng giaûm theo do ñoä nhaïy ñieän aùp theo phuï taûi ñaõ taùc ñoäng ñeán sa thaûi phu taûi. Tuy nhieân, khi ñoù ñaëc tính nhieät ñoä cuûa phuï taûi nhieät seõ laøm taêng giaù trò phuï taûi leân. Ñaëc tính cuûa phuï taûi seõ chuyeån qua traïng thaùi coù daïng coâng suaát haèng soá (a tieán veà 0). Phaàn giao cuûa caùc ñöôøng cong môùi vôùi ñöôøng P-V sau khi söï coá seõ laøm cho heä thoáng vaän haønh taïi ñieåm coù giaù trò ñieän aùp thaáp (ñieåm C) vaø coù theå xaûy ra suïp ñoå ñieän aùp.
Trong quaù trình xaûy ra söï thay ñoåi nhö vaäy, ta coù theå can thieäp baèng moät soá bieän phaùp vaøo nhö sa thaûi phuï taûi, buø coâng suaát khaùng taïi choã cuûa phuï taûi, khôûi ñoäng caùc maùy phaùt döï phoøng ... ñeå ñöa ñieåm vaän haønh veà traïng thaùi oån ñònh thuoäc phaàn treân cuûa ñöôøng cong P-V môùi (ñieåm D).
Nhaän xeùt
Nhö vaäy, trong caùc ñieàu kieän vaän haønh nhö nhau thì phuï taûi seõ taùc ñoäng ñeán ñieåm vaän haønh treân caùc ñöôøng cong P-V laøm cho heä thoáng coù theå vaän haønh gaàn hôn hoaëc xa hôn ñieåm suïp ñoå ñieän aùp. Do ñaëc ñieåm cuûa phuï taûi raát quan troïng ñoái vôùi vaán ñeà oån ñònh heä thoáng neân caàn phaûi coù caùc moâ hình chính xaùc. Vì caùc moâ hình phuï taûi truyeàn thoáng khoâng coù khaû naêng ñeå theå hieän ñöôïc tính ñoäng hoïc cuûa phuï taûi neân ñaõ ñöôïc thay theá baèng caùc moâ hình phuï taûi ñoäng. Hôn nöõa, coù moät soá loaïi phuï taûi daïng nhieät coù taùc ñoäng raát lôùn ñeán vaán ñeà oån ñònh do tính chaát oån ñònh nhieät ñoä. Sau khi xaûy ra dao doäng treân heä thoáng, do aûnh höôûng cuûa tính chaát oån ñònh nhieät seõ laøm cho toång coâng suaát taûi seõõ taêng leân, trôû veà giaù trò ban ñaàu tröôùc khi xaûy ra söï coátaïi giaù trò ñieän aùp thaáp hôn. Ñieàu naøy seõ laøm cho heä thoáng vaän haønh trong ñieàu kieän nguy hieåm. Tuy nhieân, ta coù theå traùnh tình traïng vaän haønh nguy hieåm naøy baèng caùch thöïc hieän moät soá taùc ñoäng kòp thôøi nhö sa thaûi phuï taûi, buø coâng suaát, khôûi ñoäng maùy phaùt döï phoøng ñeå ñöa heä thoáng veà ñieåm vaän haønh oån ñònh.
XAÂY DÖÏNG MOÂ HÌNH PHUÏ TAÛI ÑOÄNG
Moät vaøi ñeà taøi nghieân cöùu treân theá giôùi nhö IEEEStability 1990 vaø Taylor 1994 ñaõ chæ ra raèng phuï taûi coù taùc ñoäng raát lôùn ñeán söï oån ñònh cuûa ñieän aùp. Vì vaäy maø trong vaøi naêm gaàn ñaây, vieäc xaây döïng moâ hình phuï taûi raát ñöôïc quan taâm. Vaán ñeà laø caàn phaûi tìm ñöôïc caùc moâ hình phuï taûi chính xaùc hôn so vôùi caùc moâ hình truyeàn thoáng ñaõ ñöôïc söû duïng tröôùc ñaây.
Hieän töôïng suïp ñoå ñieän aùp trong haàu heát caùc tröôøng hôïp ñeàu naèm trong khoaûng thôøi gian vaøi phuùt, maø vôùi caùc moâ hình phuï taûi tröôùc ñaây ñeàu laø moâ hình maùy ñieän khoâng ñoàng boä coù thôøi gian ñaùp öùng khoaûng vaøi giaây khi xaûy ra söï coá treân heâ thoáng. Moät soá caùc moâ hình phuï taûi tónh khaùc daïng phi tuyeán ñaõ ñöôïc söû duïng ñeå phaân tích quaù trình xaûy ra treân heä thoáng ñieän trong thôøi gian daøi, keát quaû laø phuï taûi coù daïng moät haøm cuûa ñieän aùp. Coøn moâ hình phuï taûi ñoäng coù theå söû duïng ñeå phaân tích heä thoáng trong khoaûng thôøi gian quaù ñoä vaø thôøi gian sau quaù ñoä neân moâ hình naøy laø muïc ñích nghieân cöùu trong nhieàu naêm qua.
Tuy nhieân, vaán ñeà khoâng chæ nghieân cöùu caùc aûnh höôûng cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä maø coøn phaûi nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa boä ñoåi naác maùy bieán aùp, söï thay ñoåi töùc thôøi cuûa phuï taûi cuõng nhö caùc thieát bò khaùc aûnh höôûng ñeán oån ñònh cuûa heä thoáng ñieän ra sao.
Maëc duø aûnh höôûng cuûa phuï taûi trong heä thoáng ñieän ñaõ ñöôïc nghieân cöùu trong vaøi naêm qua nhöng vaán ñeà naøy vaãn ñöôïc coi laø moät vaán ñeà khoù vaø chöa ñöôïc nghieân cöùu moät caùc ñaày ñuû. Lyù do laø coù quaù nhieàu loaïi phuï taûi khaùc nhau, traïng thaùi cuûa phuï taûi laïi thay ñoåi lieân tuïc theo thôøi gian, thay ñoåi theo thôøi tieát vaø cuõng vì thieáu caùc thoâng tin chính xaùc traïng thaùi cuûa phuï taûi. Coù nhieàu phöông phaùp hieän nay coù theå söû duïng cho caùc muïc ñích döï baùo phuï taûi, ñoàng thôøi caùc phöông phaùp môùi cuõng ñang ñöôïc nghieân cöùu ñeå xaùc ñònh caùc ñaëc tính cuûa phuï taûi töø caùc döõ lieäu thu thaäp ñöôïc.
Hieän nay, coù nhieàu moâ hình coù theå ñöôïc aùp duïng ñeå tính toaùn. Trong Matlab, moâ hình phuï taûi ñöôïc duøng laø moâ hình phuï taûi daïng luõy thöøa. Moâ hình naøy moâ taû coâng suaát phuï thuoäc vaøo giaù trò ñieän aùp vaø ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng muõ luõy thöøa, ñöôïc xaùc ñònh theo caùc phöông trình sau:
(1.6)
(1.7)
Caùc heä soá np vaø nq laø caùc tham soá cuûa moâ hình vaø caùc giaù trò coâng suaát thöïc, coâng suaát phaûn khaùng, P0 vaø Q0 laø caùc giaù trò ban ñaàu. Theo taøi lieäu cuûa Taylor vaø Le Dous 1999 thì caùc giaù trò tham soá cuûa moâ hình thay ñoåi khaùc nhau ñoái vôùi töøng loaïi phuï taûi vaø ñöôïc lieät keâ chi tieát theo baûng sau:
STT
Daïng phuï taûi
Tham soá np
Tham soá nq
1
Maùy ñieàu hoøa khoâng khí
0,50
2,50
2
Ñieän trôû söôûi
2,00
0,00
3
Ñeøn huyønh quang
1,00
3,00
4
Quaït, maùy bôm vaø caùc loaïi ñoäng cô khaùc
0,08
1,60
5
Ñoäng cô coâng suaát lôùn söû duïng trong saûn xuaát coâng nghieäp
0,05
0,50
6
Ñoäng cô coâng suaát trung bình söû duïng trong saûn xuaát coâng nghieäp
0,10
0,60
Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät, khi caùc giaù trò np hoaëc nq coù giaù trò laø 0,1 hoaëc 2 thì moâ hình phuï taûi seõ töông öùng vôùi phuï taûi coù coâng suaát khoâng ñoåi, phuï taûi coù doøng ñieän khoâng ñoåi hoaëc phuï taûi coù toång trôû khoâng ñoåi.
Moâ hình phuï taûi ñoäng
Khi caùc moâ hình phuï taûi tónh khoâng ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu moâ taû söï thay ñoåi cuûa phuï taûi thì vieäc caàn thieát phaûi tìm ra caùc moâ hình coù tính khaû thi hôn ñeå moâ taû ñöôïc tính ñoäng hoïc cuûa phuï taûi. Caùc tham soá cuûa caùc moâ hình phuï taûi naøy ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch söû duïng caùc soá lieäu ño ñaïc trong quùa trình vaän haønh bình thöôøng vaø ñoàng thôøi theo doõi quaù trình ñaùp öùng cuûa phuï taûi xaûy ra treân heä thoáng. Ban ñaàu caàn phaûi xaùc ñònh caùc ñaëc ñieåm rieâng cuûa töøng phuï taûi, sau ñoù seõ toång hôïp caùc ñaëc tính naøy ñeå trôû thaønh moät phuï taûi toång quaùt hôn nhaèm muïc ñích xaùc ñònh caùc tham soá trong phöông phaùp döïa treân caùc ñaëc tính cuûa phuï taûi.
Trong ñeà taøi nghieân cöùu phuï taûi ñoäng phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caùc soá lieäu ño ñaïc treân thöïc teá vaän haønh cuûa heä thoáng. Do ñoù, ñeà taøi taäp trung chuû yeáu döïa vaøo caùc taøi lieäu nghieân cöùu Karlsson and Hill (1994) vaø xaây döïng giaûi thuaät ñeå xaùc ñònh caùc tham soá cuûa moâ hình phuï taûi naøy.
PHÖÔNG PHAÙP XAÙC ÑÒNH CAÙC THAM SOÁ TRONG MOÂ HÌNH PHUÏ TAÛI ÑOÄNG
Trong ñeà taøi naøy, ta seõ söû duïng phöông phaùp tuyeán tính hoùa. Nhö ñaõ noùi ôû treân, moâ hình phuï taûi ñoäng goàm caùc phöông trình phi tuyeán, trong ñoù coâng suaát thöïc vaø coâng suaát phaûn khaùng phuï thuoäc phi tuyeán vôùi giaù trò ñieän aùp. Söï phi tuyeán noùi chung raát caàn thieát ñeå moâ taû söï thay ñoåi coâng suaát khi coù thay ñoåi ñieän aùp vôùi giaù trò töông ñoái lôùn, maëc duø thöôøng ít xaûy ra. Hôn nöõa, caùc coâng thöùc moâ phoûng döôùi daïng phi tuyeán seõ laøm phöùc taïp caùc quaù trình xaùc ñònh tham soá, do vaäy khoâng theå aùp duïng ñöôïc vaøo phöông phaùp xaùc ñònh caùc tham soá vì phöông phaùp xaùc ñònh caùc tham soá naøy chæ thöïc hieän ñoái vôùi heä thoáng tuyeán tính. Vieäc tuyeán tính hoùa heä thoáng seõ ñôn giaûn hoùa vieäc xaùc ñònh caùc tham soá.
Töø phöông trình Karlsson Hill :
(1.8)
(1.9)
Giaû söû caùc phöông trình (1.8) vaø (1.9) ñöôïc tuyeán tính hoaù gaàn ñieän aùp vaän haønh U*. Söï thay ñoåi xung quanh ñieän aùp naøy ñöôïc kyù hieäu laø D, ta söû duïng coâng thöùc Taylor f(x) = f(x0) + f’(x) . Dx vaø boû qua caùc thaønh phaàn haèng soá.
Ta coù:
Boû qua caùc thaønh phaàn haèng soá, ta ñöôïc:
(1.10)
(1.11)
Ñaët :
Khi ñoù, bieåu thöùc (1.10) vaø (1.11) seõ coù daïng:
Giaûi hai phöông trình naøy ta seõ tính ñöôïc hai heä soá as vaø at .
Vieäc giaûi hai phöông trình naøy vöôït quaù veà phaïm vi cuõng nhö trình ñoä cuûa ñeà taøi naøy neân ta seõ khoâng tieán haønh giaûi maø seõ döøng ôû ñaây.