Nghiên cứu sa thải phụ tải theo tần số trong hệ thống điện

- Nguyễn Chí Thanh NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI THEO TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- 9 CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT SA THẢI PHỤ TẢI THEO TẦN SỐ.
- 10 1.1 Giới thiệu chung về tần số trong hệ thống điện.
- 10 1.2 Lý thuyết sa thải phụ tải theo tần số.
- 11 1.3 Tính toán sa thải phụ tải theo tần số.
- 11 1.3.2 Nguyên lý thực hiện sa thải phụ tải theo tần số.
- 16 CHƢƠNG 2: THUẬT TOÁN SA THẢI PHỤ TẢI THEO TẦN SỐ VÀ GIỚI THIỆU RƠ LE.
- 18 2.1 Thuật toán sa thải phụ tải theo tần số.
- 18 2.1.1 Sa thải phụ tải theo nấc tần số.
- 18 2.1.2 Sa thải phụ tải theo mức và phối hợp với độ dốc tần số.
- 20 2.2 Giới thiệu rơ le sa thải phụ tải theo tần số.
- 28 3.1.1 Xác định giới hạn mức tần số sa thải.
- 29 3.1.3 Xác định mức cắt tải cho từng cấp tần số.
- 30 3.2 Thực hiện chố độ cắt tải theo tần số trong hệ thống điện Việt Nam.
- 19 Hình 2.2 Thuật toán của rơ le sa thải phụ tải theo 2 mức tần số kết hợp với độ dốc tần số.
- 21 Hình 2.4 Sơ đồ logic của bảo vệ tần số.
- 24 Hình 2.5 Sơ đồ logic của bảo vệ theo độ dốc tần số.
- 46 Hình 4.7 Đặc tính tần số hệ thống.
- 54 Hình 4.8 Đặc tính tần số của hệ thống theo kịch bản 2.
- 56 Hình 4.10 So sánh đặc tính tần số kịch bản 1 và 2.
- 57 Hình 4.11 Đặc tính tần số của hệ thống theo kịch bản 3.
- 60 Hình 4.14 Đặc tính tần số trong kịch bản 4.
- 63 Hình 4.17 Đặc tính tần số trong kịch bản 5.
- 64 Hình 4.18 So sánh đặc tính tần số ở kịch bản 3, 4, 5.
- Các cấp rơ-le tần số của nhóm I.
- Chỉnh định rơ-le tần số nhóm II.
- 33 Bảng 3.3 Chỉnh định rơ-le tần số nhóm III.
- 42 Bảng 4.4 Bộ thông số thứ nhất cài đặt cho rơ le sa thải phụ tải theo tần số LDS3AR.
- 46 Bảng 4.5 Bộ thông số thứ 2 cài đặt cho rơ le sa thải phụ tải theo tần số LDS3AR.
- Đó có thể là nguyên nhân làm cho hệ thống bị mất ổn định tần số, suy giảm tần số.
- Biện pháp hữu hiệu duy nhất trong trƣờng hợp này là sa thải phụ tải theo tần số.
- Tần số của hệ thống điện là thƣớc đo năng lực, khả năng đáp ứng công suất phụ tải của các máy phát trong hệ thống.
- Biện pháp khôi phục tần số đƣợc tác giả nghiên cứu là sa thải phụ tải theo tần số sẽ đƣợc tác giả trình bày chi tiết cả về lý thuyết và mô phỏng bằng phần mềm PSS/E.
- Để tránh xảy ra hiện tƣợng này, một biện pháp vô cùng hữu ích hiện nay là sử dụng các rơ le sa thải phụ tải theo tần số.
- Rơ le này làm việc theo nguyên lý đo tần số hệ thống và sẽ tác động cắt các phụ tải (đã đƣợc cài đặt trƣớc) nếu tần số thấp đƣợc duy trì quá thời gian cho phép.
- Việc sa thải phụ tải đủ nhanh, đủ lớn công suất sẽ khôi phục đƣợc tần số [12].
- 1.3 Tính toán sa thải phụ tải theo tần số 1.3.1 Cơ sở lý thuyết A.
- P2(f/fnom)2 + P3(f/fnom)3 + P4(f/fnom)4 (1) Trong đó: 12 fnom là tần số danh định của hệ thống.
- Sự phụ thuộc của phụ tải vào tần số đƣợc mô tả bằng hệ số k= dP/df.
- Ví dụ k = 1,5 thể hiện là khi tần số thay đổi 1% phụ tải sẽ thay đổi 1,5%.
- Mức thay đổi tần số đƣợc xác định từ biểu thức (11) là: f = fnomP0(1- e-t/T)/k (12) f = fnom + f (13) Trong đó: T = 2H/k là hằng số thời gian thay đổi tần số (s).
- 1.3.2 Nguyên lý thực hiện sa thải phụ tải theo tần số A.
- Khác với rơ le chỉ sử dụng mức tần số, ở loại rơ le này sẽ tính thêm độ dốc tần số ROCOF.
- Cũng giống nhƣ trên, 21 chức năng sa thải phụ tải theo tần số chỉ hoạt động nếu nhƣ độ lớn điện áp đƣa vào rơ le lớn hơn ngƣỡng đặt.
- 2.2 Giới thiệu rơ le sa thải phụ tải theo tần số Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất rơ le trên thế giới có những dòng sản phẩm có chức năng sa thải phụ tải theo tần số.
- chức năng bảo vệ quá tần 22 số và tần số thấp.
- Thêm vào đó, rơ le 7RW600 có thêm chức năng sa thải phụ tải theo tần số [9].
- Ngoài ra, nếu muốn sử dụng rơ le này để sa thải phụ tải theo tần số thì tín hiệu cắt của rơ le phải đƣợc kết nối với các máy cắt đầu xuất tuyến đƣờng dây [9].
- Chức năng bảo vệ theo độ dốc tần số: o Có 4 ngƣỡng cài đặt riêng biệt cho chức năng này.
- Vì trong luận văn này chỉ nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của lý thuyết sa thải phụ tải theo tần số đối với tính ổn định của hệ thống, nên dƣới đây tác giả xin đƣợc trình bày kỹ về chức năng bảo vệ tần số thấp của rơ le 7RW600.
- Sau thời gian trễ đƣợc cài đặt, nếu tần số hệ thống không đƣợc khôi phục thì rơ le truyền tín hiệu cắt.
- 24 Hình 2.4 Sơ đồ logic của bảo vệ tần số.
- Trên hình 1.2 là sơ đồ logic của chức năng bảo vệ tần số thấp [9.
- 2.3 Kết luận chƣơng Hai thuật toán sa thải phụ tải theo nấc tần số và theo độ dốc tần số đƣợc giới thiệu ở trong chƣơng hai này sẽ đƣợc sử dụng trong phần thực hiện mô phỏng ở chƣơng 4 của luận văn.
- Dƣới đây là 1 số khía cạnh cần đƣợc quan tâm trong việc tính toán cài đặt cho các rơ le sa thải phụ tải theo tần số.
- Xác định giới hạn mức tần số sa thải.
- Xác định mức cắt tải cho từng cấp tần số.
- Sử dụng thêm tính năng cắt tải theo độ dốc tần số.
- Việc xác định các mức tần số khởi động của rơ le tần số đƣợc thực hiện kỹ lƣỡng để đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
- Hiện này, ngƣỡng trên của rơ le tần số đang đƣợc cài đặt là ftrên = 49,0Hz.
- Cần lƣu ý rằng nhiệm vụ của hệ thống sa thải phụ tải theo tần số là đƣa tần số trở về trong giới hạn điều chỉnh của các tổ máy (trên 49.0Hz).
- 29 3.1.2 Xác định giới hạn lƣợng công suất sa thải: Việc sa thải phụ tải Ptổng (pu) phải ngăn tần số không giảm thấp hơn 47,6Hz.
- Thời gian tác động của các cấp tần số này là 0s.
- Lƣợng phụ tải sa thải ở các cấp hỗ trợ phục hồi tần số phải là 10% trở lên.
- 3.1.4 Sử dụng tính năng sa thải phụ tải theo độ dốc: Ta thấy rằng việc sa thải phụ tải trong các tình huống tần số thấp có khả năng phục hồi tần số hệ thống tránh rã lƣới là hoàn toàn khả thi.
- Việc phân nhóm rơ-le tần số đƣợc thực hiện nhƣ sau.
- Nếu mất đƣờng dây 500kV thì tần số trong từng miền có thể xuống dƣới 48,0Hz.
- Sử dụng cắt tải theo độ dốc tần số cho phép thực hiện sa thải phụ tải một cách chọn lọc để khôi phục tần số trong tình huống này.
- Các nấc tần số đƣợc chọn cách nhau 0,2Hz.
- Tần số định mức của hệ thống là 60Hz.
- Tuy nhiên trong phạm vi 43 nghiên cứu của luận văn tác giả chỉ đề cập đến mô hình rơ le sa thải phụ tải theo đặc tính tần số.
- Nguyên lý hoạt động của rơ le sa thải theo tần số: Mục đích của rơ le sa thải phụ tải theo tần số là phát hiện tình trạng tần số thấp trong hệ thống điện và cắt một số tải tránh cho hệ thống mất ổn định.
- Hình mô tả hoạt động của một rơ le sa thải phụ thải theo tần số cho lƣới điện có tần số định mức là 60 Hz.
- Hầu hết các rơ le sa thải phụ thải theo tần số có nhiều hơn một tầng sa thải phụ tải (thƣờng là từ 3 đến 5 tầng sa thải phụ tải).
- Tất cả các máy phát đều phải có tính năng bảo vệ cắt tần số thấp.
- Điều này sẽ tránh đƣợc việc cắt các máy phát do tần số hệ thống giảm quá thấp.
- Với các sự cố nặng nề, tần số hệ thống có thể giảm xuống rất nhanh trong vòng vài giây.
- Do đó, các đơn vị quản lý lƣới điện sử dụng các rơ le sa thải phụ tải theo tần số thấp hoạt động tự động.
- Mô hình rơ le sa thải phụ tải theo tần số trong PSSE: Trong phần mềm PSSE có khá nhiều mô hình rơ le sa thải phụ tải theo tần số, có tên mã là: AAxx [6].
- o DLSH: là dòng rơ le có sự kết hợp giữa dòng LDSH và độ dốc tần số phải lớn hơn 1 ngƣỡng.
- Trong luận văn này, tác giả đã cố gắng đƣa vào mô phỏng sự tham gia của dòng rơ le này vào sự ổn định của hệ thống khi tần số thấp.
- 50 - df: là độ dốc của tần số theo thời gian (Hz/s).
- Kịch bản 1: Hệ thống mất đi nhà máy 1 và hệ thống bảo vệ không có rơ le sa thải phụ tải theo tần số.
- Kịch bản 2: Hệ thống mất đi nhà máy 1 và hệ thống bảo vệ có rơ le sa thải phụ tải theo nấc tần số với lƣợng phụ tải đƣợc sa thải trong mỗi nấc là 5% (xem bảng 4.4.
- Kịch bản 1 Ở kịch bản 1, hệ thống bảo vệ không có rơ le sa thải phụ tải theo tần số.
- Kịch bản 2 Khác với kịch bản thứ nhất, trong mô phỏng này tác giả sẽ đƣa mô hình các rơ le bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số LDS3AR với mỗi nấc sa tải là 5% các thông số cài đặt đƣợc lấy theo bảng 4.4.
- Kết quả mô phỏng bằng PSS/E đƣợc trình bày chi tiết nhƣ sau: Hình 4.11 Đặc tính tần số của hệ thống theo kịch bản 3.
- Kết quả là tần số hệ thống có đặc tính nhƣ trên hình 4.11.
- Kịch bản 4 Ở kịch bản này, tại các nút phụ tải tác giả đƣa vào mô hình rơ le sa thải phụ tải kết hợp với độ dốc tần số.
- Qua hình vẽ 4.15 có thể thấy sự khác biệt rõ rệt khi sử dụng rơ le sa thải theo độ dốc tần số.
- Đây cũng chính là 1 nhƣợc điểm của rơ le sa thải phụ tải kết hợp giá trị độ dốc tần số.
- Trong cài đặt của các rơ le sa thải phụ tải có sử dụng giá trị độ dốc tần số thì ngƣỡng tần số khởi độngvà lƣợng công suất sa thải trong từng nấc là rất cao.
- Điều này, là do sự kết hợp tốt giữa 2 thông số cài đặt trong rơ le: ngƣỡng tần số khởi động và lƣợng công suất sa thải.
- Nếu đặt tần số khởi động cao thì lƣợng công suất sa thải sẽ đƣợc giảm xuống và ngƣợc lại.
- Có 2 phƣơng pháp sa thải phụ tải đƣợc đề cập trong luận văn này: sa thải phụ tải theo nấc tần số và sa thải phụ tải theo nấc có kết hợp với giá trị độ dốc tấn số.
- Phƣơng pháp sa thải phụ tải theo nấc tần số cho phép chia nhỏ lƣợng phụ tải và ngƣỡng đặt tần số khởi động thấp hơn do đó sẽ đảm bảo đƣợc chọn lọc trong việc cắt tải.
- Bằng việc sử dụng phần mềm PSS/E, đã mô phỏng các kịch bản khi tần số hệ thống bị suy giảm.
- Qua các kết quả mô phỏng có thể thấy rằng phƣơng pháp sa thải phụ tải theo nấc phù hợp với các biến động nhỏ trong tần số hệ thống, đảm bảo tính chọn lọc cho các phụ tải ƣu tiên.
- Còn phƣơng pháp sa thải phụ tải kết hợp với độ dốc tần số là biện pháp mạnh cuối cùng có thể khôi phục tần số của hệ thống sau những biến động lớn gây ra sự suy giảm đột ngột tần số hệ thống.
- Kiến nghị Luận văn đã trình bày chi tiết các phƣơng pháp sa thải phụ tải theo tần số

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