Đánh giá ổn định điện áp lưới điện trong hệ thống điện

- 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.
- 12 1.2 Tổng quan về ổn định điện áp.
- 14 1.2.2 Phân loại ổn định điện áp.
- 14 1.2.3 Hiện tượng mất ổn định điện áp & sụp đổ điện áp.
- 15 1.2.4 Các biện pháp nâng cao ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- 20 1.3 Tổng quan về các phương pháp phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- 20 1.3.2 Phương pháp xác định khoảng cách nhỏ nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trên mặt phẳng công suất.
- 24 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP QUA ĐẶC TUYẾN PV, QV 28 2.1 Đặc tuyến PV và phân tích ổn định điện áp.
- 28 2.1.2 Phân tích ổn định điện áp qua đường đặc tuyến PV.
- 29 2.2 Đặc tuyến QV và phân tích ổn định điện áp.
- 34 2.2.2 Phân tích ổn định điện áp qua đường đặc tuyến QV.
- 34 2.3 Phương pháp xác định giới hạn ổn định điện áp.
- 37 2.3.2 Ứng dụng tiêu chuẩn mất ổn định phi chu kỳ để xác định giới hạn ổn định điện áp hệ thống điện.
- 49 2.4 Các chỉ tiêu, hệ số đánh giá ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- 55 4 2.4.1 Hệ số dự trữ điện áp.
- 58 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/E ĐỂ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỆN 500KV VIỆT NAM THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TUYẾN PV, QV.
- 59 3.2.1 Ứng dụng đường cong PV, QV đánh giá ổn định điện áp tĩnh.
- 60 3.4 Đánh giá ổn định điện áp lưới điện 500kV Việt Nam năm 2015.
- 22 Hình 1.4 Kỹ thuật xác định khoảng cách nhỏ nhất đến mất ổn định điện áp.
- Mất ổn định điện áp hay sụp đổ điện áp là sự cố nghiêm trọng trong vận hành hệ thống điện, làm mất điện trên một vùng hay diện rộng gây thiệt hại lớn về kinh tế, chính trị, xã hội.
- Giới thiệu về ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- Nghiên cứu, phân tích ổn định điện áp theo đặc tuyến PV, QV.
- Nghiên cứu sử dụng phần mềm PSS/E để đánh giá ổn định điện áp lưới điện 500kV Việt Nam năm 2015 theo đặc tuyến PV, QV.
- 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Đặt vấn đề Hệ thống điện là một hệ thống phi tuyến, vận hành trong điều kiện mà các biến trạng thái của hệ thống như phụ tải, công suất máy phát.
- Điều kiện vận hành không ổn định điện áp có thể mất điện hoặc ngừng cung cấp điện hoàn toàn trong một phạm vi lớn của hệ thống điện.
- Trong luận văn này, tác giả sẽ tập trung trình bày về ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- Nói chung các định nghĩa đều cho rằng ổn định điện áp là khả năng hệ thống điện khôi phục lại điện áp ban đầu hay rất gần ban đầu khi bị các kích động nhỏ ở nút phụ tải.
- Tiêu chuẩn đánh giá ổn định điện áp khi có kích động bé là, tại điều kiện vận hành ban đầu của các nút trong hệ thống, biên độ điện áp nút tăng lên khi công suất phản kháng bơm vào chính nút đó tăng lên.
- Hệ thống là không ổn định nếu biên độ điện áp nút giảm xuống khi công suất phản kháng bơm vào nút tăng lên.
- Mất ổn định điện áp có thể do các nguyên nhân: a) Truyền tải công suất lớn Một trong những nguyên nhân đầu tiên mất ổn định hệ thống điện là sự truyền tải công suất quá lớn trên các đường dây dài.
- Trong ổn định điện áp cần chú ý đến vấn đề truyền tải công suất giữa nguồn phát và các phụ tải lớn.
- Phụ tải thông dụng nhất có liên quan đến sự mất ổn định điện áp khi cố gắng khôi phục công suất phụ tải là động cơ điện không đồng bộ.
- Khi điện áp V giảm xuống 1 cấp thì công suất tác dụng P của phụ tải giảm theo giá trị bình phương của điện áp V.
- Bình thường thì hệ thống điện có đủ nguồn dự phòng công suất phản kháng và giữ được điện áp ở giá trị cho phép.
- Một số phương pháp giúp nâng cao độ ổn định điện áp: 1.2.4.1 Ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng Độ dự trữ ổn định điện áp phụ thuộc vào sự lựa chọn phù hợp các thiết bị bù công suất phản kháng.
- Độ dự trữ ổn định điện áp thường được phân tích dựa vào hệ số dự trữ công suất tác dụng của hệ thống điện và độ dự trữ công suất phản kháng của các nút đến điểm mất ổn định điện áp.
- Điều này rất quan trọng để xác định vùng điều khiển điện áp và khu vực giới hạn truyền tải có thể dẫn đến mất ổn định điện áp.
- Điều này đặc biệt quan trọng nếu các điều kiện vận hành và sự cố ngẫu nhiên của hệ thống điện dẫn đến mất ổn định điện áp có khả năng xảy ra thấp nhưng khi hậu quả xảy ra sẽ rất nghiêm trọng.
- Các đặc tính và vị trí của phụ tải bị sa thải cũng có ý nghĩa quan trọng đối với việc đảm bảo ổn định điện áp.
- 1.2.4.5 Độ dự trữ ổn định điện áp Hệ thống điện nên được vận hành với độ dự trữ ổn định điện áp thích hợp theo chương trình đã lập phù hợp với nguồn công suất khả dụng của hệ thống điện, các phương thức vận hành và các giới hạn cho phép của điện áp.
- 1.2.5 Kết luận và nhận xét Ổn định điện áp đề cập đến khả năng của hệ thống điện vẫn giữ được điện áp ổn định tại tất cả các nút sau khi bị kích động.
- 1.3 Tổng quan về các phương pháp phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện 1.3.1 Phương pháp phân tích đặc tuyến P-V, Q-V Mất ổn định điện áp có ảnh hưởng mở rộng đến toàn hệ thống điện vì nó phụ thuộc vào quan hệ giữa công suất tác dụng truyền tải P, công suất phản kháng Q bơm vào nút và điện áp cuối đường dây V.
- Các quan hệ này đóng vai trò hết sức quan trọng trong phân tích ổn định điện áp và thường được thể hiện dưới dạng các đường đặc tuyến trên đồ thị.
- Trong phân tích ổn định điện áp ta thường sử dụng hai loại đường cong hay còn gọi là đặc tuyến: đặc tuyến P-V và đặc tuyến Q-V.
- Đây là 2 phương pháp được sử dụng rộng rãi để xác định giới hạn ổn định tải, yếu tố liên quan chặt chẽ đến ổn định điện áp.
- Ổn định điện áp hệ thống điện bị ảnh hưởng bởi cả 2 Q (pu) P(pu) Hình 1.4 Kỹ thuật xác định khoảng cách nhỏ nhất đến mất ổn định điện áp 25 thông số P và Q.
- Phần tử đường chéo thứ i của 1RJ là độ nhạy của điện áp đối với công suất phản kháng (QV.
- Nếu độ nhạy tại một nút có giá trị dương thì biểu thị nút đó đạt được sự ổn định về điện áp.
- Giá trị độ nhạy càng nhỏ thì nút đó càng ổn định điện áp.
- Khi ổn định của hệ thống suy giảm, giá trị độ nhạy sẽ tăng lên và tiến tới vô cùng ở điểm giới hạn ổn định điện áp.
- Ngược lại, nếu giá trị độ nhạy có giá trị âm thì biểu thị nút đó không ổn định điện áp.
- (1-19) Nếu 0i, sự thay đổi của điện áp trạng thái thứ i và công suất phản kháng thứ i cùng hướng với nhau, biểu thị rằng hệ thống ổn định điện áp.
- Nếu 0i, sự thay đổi của điện áp trạng thái thứ i và công suất phản kháng thứ i theo các hướng ngược nhau, biểu thị rằng hệ thống không ổn định điện áp.
- Như vậy giá trị của ixác định mức độ ổn định của điện áp trạng thái thứ i.
- Khi 0i, điện áp trạng thái thứ i sụp đổ.
- Khi phân tích về sự ổn định điện áp thì quan hệ giữa công suất truyền tải P và điện áp cuối đường dây V rất được quan tâm.
- Áp dụng đường cong P-V là một phương pháp tổng quát để kiểm tra ổn định điện áp.
- Đường cong P-V hữu ích đối với việc phân tích ổn định điện áp trên các sơ đồ hệ thống điện dạng tia.
- Ta có thể thấy rằng tại điểm tới hạn của đường đặc tuyến PV, điện áp sẽ giảm rất nhanh khi có sự tăng công suất tác dụng của phụ tải.
- Như vậy đường đặc tuyến này có thể được sử dụng để xác định điểm làm việc tới hạn của hệ thống để không làm mất ổn định điện áp hoặc sụp đổ điện áp của hệ thống.
- Chi tiết về thuật toán xác định giới hạn ổn định điện áp sẽ được đề cập ở mục sau của chương này.
- 29 2.1.2 Phân tích ổn định điện áp qua đường đặc tuyến PV Quay trở lại với mạng điện đơn giản như hình 1.2, quan hệ giữa công suất truyền tải từ nút máy phát và điện áp tại 2 nút có thể biểu diễn bởi phương trình sau: jRRReIVjQP.
- Nếu công suất tác dụng truyền tải trên đường dây vượt quá giá trị này thì sẽ gây ra mất ổn định điện áp hay sụp đổ điện áp.
- Như vậy khoảng cách từ điểm A đến điểm C (từ điểm vận hành đến điểm tới hạn) chính là độ dự trữ ổn định điện áp của đường đặc tuyến PV.
- Ta khảo sát trường hợp có sự cố trên đường dây truyền tải thì ảnh hưởng thế nào đến sự ổn định điện áp bằng cách khảo sát các biến đổi của đường đặc tuyến PV trong trường hợp này.
- Tại trạng thái này hệ thống vẫn ổn định điện áp, tuy nhiên bây giờ thì độ dự trữ ổn định điện áp đã giảm xuống (khoảng cách từ điểm vận hành tới điểm tới hạn mới đã bé lại).
- Tại đây tuy là hệ thống vẫn có thể vận hành nhưng chỉ cần có một biến động nhỏ (như tăng tải) thì sẽ gây nên mất ổn định điện áp.
- Tuy nhiên, nếu như điểm làm việc ban đầu có PR lớn hơn thì khi có sự cố bất kỳ đường dây nào cũng sẽ gây mất ổn định điện áp.
- Như vậy với điểm A làm việc ban đầu của hệ thống thì khi có sự cố mất bất kỳ đường dây nào cũng gây ra mất ổn định điện áp.
- Điện áp giới hạn Vgh chỉ phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải mà không phụ thuộc vào điện kháng của đường dây.
- Hình 2.7 Các họ đường đặc tuyến PV ứng với hệ số tải khác nhau 34 2.2 Đặc tuyến QV và phân tích ổn định điện áp 2.2.1 Đặc tuyến QV Sự ổn định điện áp được quyết định bởi sự thay đổi công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q tác động như thế nào đến điện áp tại các nút.
- Từ hình 2.8 ta có thể thấy rằng, giới hạn ổn định điện áp chính là tại điểm có đạo hàm dQ/dV = 0.
- Còn nếu ngược lại công suất phản kháng bơm vào tăng mà điện áp nút giảm thì đó là trạng thái không ổn định (điểm vận hành ở bên trái điểm tới hạn).
- Từ đường cong QV ta có thể xác định được độ dự trữ công suất phản kháng tại nút tải là khoảng cách từ điểm vận hành cơ sở (điểm giao cắt của đường cong QV nhánh bên phải với trục hoành với chế độ không bù) theo phương thẳng đứng đến điểm cực tiểu của đường cong QV (Qdt ,Vgh) hay còn gọi là điểm giới hạn ổn định điện áp.
- Như vậy, ổn định điện áp và độ dự trữ công suất phản kháng có tương quan với nhau mạnh mẽ và độ dự trữ này có thể sử dụng như chỉ số hoặc phép đo độ ổn định.
- Khi đó hệ thống ổn định tiệm cận.
- 2.3.2 Ứng dụng tiêu chuẩn mất ổn định phi chu kỳ để xác định giới hạn ổn định điện áp hệ thống điện.
- Với kịch bản thay đổi thông số chế độ hệ thống cho đến khi đổi dấu định thức ma trận Jacobi (hoặc khi ma trận Jacobi suy biến) trong các phương pháp phân tích đường cong PV, QV sử dụng thuật toán trào lưu công suất Newton-Raphson ta có thể xác định được các thông số chế độ giới hạn và đánh giá mức độ dự trữ ổn định điện áp.
- 2.3.3 Phương pháp trào lưu công suất lặp lại (Repeated power flow) 2.3.3.1 Phương pháp Newton-Raphson Để giải bài toán giới hạn ổn định điện áp bằng phương pháp trào lưu công suất lặp lại (RBF) cần phải tính chế độ xác lập của lưới điện.
- 6-Góc và modun điện áp ở bước k+1 tính theo.
- Ưu điểm của phương pháp RBF là đơn giản, dễ tính toán và trong phạm vi luận văn này đây là phương pháp phù hợp để xác định giới hạn ổn định điện áp.
- 0, ghi nhận giới hạn ổn định điện áp.
- iiV là điện áp tại nút i .
- jjV là điện áp tại nút j.
- Điểm G chính là điểm giới hạn ổn định điện áp ứng với phụ tải của HTĐ đạt cực đại hay còn gọi là điểm sụp đổ điện áp.
- (2-28) Trong đó: Vlv : điện áp nút ở chế độ làm việc bình thường.
- Vghmin: là điện áp giới hạn thấp nhất cho phép của HTĐ.
- Do Vghmin là điện áp giới hạn thấp nhất cho phép của HTĐ nên hệ số dự trữ điện áp được dùng để đánh giá chuyên sâu cho mức độ kém ổn định điện áp.
- đặc trưng cho mức độ ổn định điện áp chung của toàn HTĐ.
- 2.4.3 Độ dự trữ công suất phản kháng của nút tải Theo phương pháp phân tích đường cong QV, hiện tượng mất ổn định điện áp bắt đầu xảy ra tại điểm giới hạn vận hành của CSPK tại nút tải (điểm giới hạn ổn 57 định điện áp).
- Đối với phương pháp phân tích đường cong QV truyền thống sử dụng biến điện áp nút thay đổi (hình 2.10).
- HTĐ có dự trữ CSPK của tất cả các nút tải đều đạt giá trị dương trong các chế độ vận hành thì HTĐ đảm bảo vận hành ổn định điện áp.
- 2.5 Kết luận và nhận xét Việc đánh giá ổn định điện áp là tiến hành phân tích ổn định tĩnh trong hệ thống điện.
- Từ đó xác định giới hạn của điện áp vận hành, xác định các điểm ở trạng thái ổn định điện áp và các điểm ở trạng thái mất ổn định điện áp.
- Phân tích đặc tuyến PV với chương trình PSS/E bằng cách tăng dần công suất phụ tải cho đến khi đạt đến điểm tới hạn điện áp.
- 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ổn định điện áp là một vấn đề quan trọng cần được quan tâm trong quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện Việt Nam hiện nay.
- Luận văn đã trình bày lý thuyết chung về ổn định điện áp trong hệ thống điện, nghiên cứu các phương pháp phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện.
- Từ đó xác định được các nút yếu về ổn định điện áp trong hệ thống điện cũng như độ dự trữ ổn định điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và sự cố N-1.
- Kết quả tính toán của luận văn có thể được xem xét, áp dụng trong vận hành và nghiên cứu các biện pháp nâng cao ổn định điện áp cho lưới điện 500kV Việt Nam.
- [4] Lê Hữu Hùng, Nghiên cứu ổn định điện áp để ứng dụng trong hệ thống điện Việt Nam, Luận án tiến sĩ

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt