Ứng dụng phương pháp nhận dạng hàm truyền trong hệ thống điện.

- 11 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN.
- Giới thiệu về ổn định hệ thống điện.
- Vấn đề dao động hệ thống điện.
- Kiểm soát dao động hệ thống điện.
- Phân tích dao động công suất trong hệ thống điện.
- Đặc điểm của dao động công suất trong hệ thống điện.
- Nâng cao ổn định dao động nhỏ của hệ thống điện với PSS.
- Khái quát chung về nhận dạng hệ thống.
- Khái niệm nhận dạng hệ thống.
- Ứng dụng phƣơng pháp nhận dạng trong hệ thống điện.
- Ứng dụng quan trọng của phƣơng pháp TFI trong các hệ thống điện.
- Phƣơng pháp phân tích của hệ thống điện tuyến tính.
- Phân tích dao động hệ thống điện bằng mô phỏng phi tuyến.
- thu Ứng dụng phƣơng pháp nhận dạng hàm truyền trong hệ thống điện (Application of transfer function identification methods in power systems .
- Vì vậy, việc ổn định hệ thống điện ngày càng khó khăn và phức tạp.
- không nằm ngoài mục đích nghiên cứu nhận dạng hàm truyền là cơ sở để thiết kế, điều chỉnh và kiểm soát sự ổn định hệ thống thông qua việc điều chỉnh PSS.
- Áp dụng chƣơng trình tính toán với các kết quả mô phỏng hệ thống điện.
- Sau đó, đáp ứng của hệ thống sẽ đƣợc mô phỏng lại với bộ PSS nhằm đánh giá hiệu quả.
- Chƣơng này cung cấp các công cụ phân tích cơ bản để phân tích sự ổn định kích động nhỏ và phƣơng pháp thiết kế điều chỉnh PSS nhằm giải quyết vấn đề dao động để hệ thống ổn định trong chế độ xác lập.
- Sau đó, áp dụng thuật giải nhận dạng hàm truyền cho một số mô hình hệ thống điện mẫu.
- H p 11 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1.
- Trong thực tế ngƣời ta phân loại ổn định hệ thống điện thành hai dạng: ổn định góc rotor và ổn định điện áp.
- Phân loại chi tiết của hệ thống điện ổn định đƣợc để xuất trong [1].
- Ổn định góc roto là khả năng của các máy phát điện kết nối với hệ thống điện để duy trì trạng thái đồng bộ.
- Vấn đề ổn định này liên quan đến việc nghiên cứu các dao động điện vốn có trong hệ thống điện.
- Ổn định kích động nhỏ là khả năng của hệ thống điện có thể duy trì tính đồng bộ dƣới những nhiễu loạn nhỏ.
- Ổn định dao động nhỏ đƣợc đặc trƣng bởi các dao động công suất trong hệ thống điện.
- Các hiện tƣợng dao động này là đáp ứng tự nhiên của hệ thống.
- Ổn định quá độ (Transient Stability) là khả năng của một hệ thống điện có thể duy trì trạng thái đồng bộ dƣới tác động của một kích động lớn và có liên quan đến giai đoạn quá độ.
- Ổn định đƣợc xác định bởi cả trạng thái hoạt động ban đầu của hệ thống và mức độ nghiêm trọng của kích động.
- Vấn đề dao động hệ thống điện Các hệ thống điện phát triển đang vận hành hiện nay đang gần hơn đến chế độ ổn định giới hạn.
- Đặc điểm ổn định hệ thống bị ảnh hƣởng nhiều bởi mức độ liên kết của lƣới điện truyền tải.
- Tuy vậy, đặc điểm chung của các dao động công suất là chúng trở nên rõ ràng và kém tắt dần hơn khi hệ thống nặng tải.
- Trong hệ thống điện thực tế hiện nay, nhiều bộ điều khiển của hệ thống không đủ khả năng dập tắt dao động, đây chính là vấn đề của sự ổn định kích động nhỏ.
- Vấn đề dao động hệ thống điện có thể là ở các khu vực nhỏ hoặc toàn hệ thống [2].
- Vấn đề ở khu vực liên quan đến một phần nhỏ của hệ thống.
- Chúng có thể liên quan đến dao động góc roto của một máy phát điện duy nhất hoặc một nhà máy duy nhất so với phần còn lại của hệ thống điện.
- Vấn đề ổn định kích động nhỏ toàn hệ thống gây ra bởi sự tƣơng tác giữa các nhóm máy phát điện trên diện rộng.
- Hệ thống kết nối lớn thƣờng có hai hình thức khác nhau của các dao động liên khu vực [2]: a) Một chế độ tần số rất thấp liên quan đến tất cả các máy phát điện trong hệ thống.
- Các hệ thống về cơ bản đƣợc chia thành hai phần, với máy phát điện trong một phần dao động chống lại các máy trong phần khác.
- Kiểm soát dao động hệ thống điện Dao động hệ thống điện có nhiều chế độ của dao động do rotor máy phát điện quay tƣơng đối với nhau.
- Các thành phần mô-men cản làm sự suy giảm các dao động và đóng vai trò quan trọng đối với hệ thống ổn định sau khi phục hồi từ chế độ sự cố [3].
- Các thiết bị trong hệ thống điện có khả năng làm cho các dao động đƣợc dập tắt nhanh hơn , bao gồm bộ ổn định hệ thống điện (PSS), điều chỉnh liên kết HVDC, điều chỉnh SVC, tụ bù có điều khiển (TCSC), các thiết bị FACTS [3.
- Phân tích dao động công suất trong hệ thống điện 1.2.1.
- Đặc điểm của dao động công suất trong hệ thống điện a) ng cc b hong mt h thng máy phát (Local, Intraplant) Các chế độ có liên quan đến dao động của tổ máy phát tại một nhà máy điện đối với với phần còn lại của hệ thống điện.
- Thuật ngữ cục bộ đƣợc sử dụng bởi vì các dao động xuất hiện tại một trạm hoặc một phần nhỏ của hệ thống điện.
- Vấn đề đƣợc quan sát rõ hơn với một hệ thống kích từ phản ứng nhanh [2].
- b) ng liên khu vc (Inter-Area) Các chế độ có liên quan đến dao động của nhiều máy trong một phần của hệ thống chống lại các máy trong các bộ phận khác.
- d) ng xon Các chế độ này đƣợc kết hợp với hệ thống các thành phần trục quay tuabin - máy phát điện.
- Trong số các loại dao động hệ thống điện, thông thƣờng chế độ liên khu vực là loại thách thức lớn nhất hiện nay.
- Hệ thống kích từ và hệ thống điều chỉnh tốc độ cũng có tác động đến chế độ liên khu vực.
- Nâng cao ổn định dao động nhỏ của hệ thống điện với PSS Để giảm thiểu dao động hệ thống điện, có thể sử dụng PSS nhƣ một bộ điều khiển giảm dao động là giải pháp kinh tế hơn việc thêm vào một bộ điều khiển điều chế hoặc các thiết bị bổ sung nhƣ SVC, HVDC hoặc FACTS.
- Các chức năng cơ bản của PSS là thêm vào hệ thống AVR một kênh điều khiển phụ để giảm các dao động của Roto máy phát điện.
- PSS cung cấp một tín hiệu đầu vào bổ sung cho AVR để giảm dao động hệ thống điện.
- Các tín hiệu tần số thƣờng có cả các nhiễu trong hệ thống điện gây ra bởi các phụ tải công nghiệp lớn nhƣ lò hồ quang.
- Đặc điểm này là do tần số của hệ thống điện thƣờng mang tính toàn hệ thống.
- Dựa trên cấu trúc của PSS thƣờng, có một số cân nhắc chung để xác định tham số PSS để tăng cƣờng sự ổn định chung của hệ thống điện.
- Trong chƣơng này trình bày cách tiếp cận xác định hàm truyền bằng phƣơng pháp nhận dạng hệ thống.
- Khái quát chung về nhận dạng hệ thống 2.1.1.
- Hàm truyền cho phép tách rời ba thành phần riêng biệt: tín hiệu vào, hệ thống và tín hiệu ra.
- Ứng dụng phƣơng pháp nhận dạng trong hệ thống điện 2.2.1.
- Ví dụ về các hệ thống điều khiển tuyến tính đƣợc sử dụng trên các bộ điều chỉnh, bộ kích từ, bộ ổn định dao động PSS (Power System Stablizer), SVC, hoặc hệ thống HVDC.
- Các 'mô hình' giới hạn đƣợc đề cập ở đây để tham chiếu dữ liệu sử dụng để mô tả các trạng thái một số phần tử của hệ thống.
- Trong ứng dụng này, nhận dạng các hàm truyền từ các tín hiệu thu đƣợc đo trên một hệ thống thực tế có thể đƣợc so sánh với dữ liệu đang đƣợc sử dụng để mô phỏng.
- Phƣơng pháp ARMA TFI đƣợc xét đến trong miền z của hàm truyền hệ thống gồm các tín hiệu đầu vào và đầu ra.
- G: là hàm truyền hệ thống.
- Khi hệ thống không cón đầu vào thì đầu ra đƣợc thiết lập nhƣ sau.
- Vì vậy, bằng cách ứng dụng phƣơng pháp Prony vào tín hiệu phản hồi và bằng cách sử dụng thông tin của tín hiệu đầu vào, nó có thể giải quyết cho các hàm truyền hệ thống rời rạc giữa các tín hiệu đầu vào và đầu ra của hệ thống.
- Các hàm truyền có thể đƣợc kiểm tra độ chính xác bằng cách so sánh kết quả tính toán của mô hình với kết quả đầu ra thực tế của hệ thống khi tín hiệu đầu vào tƣơng tự có sự tƣơng đồng.
- Nếu đáp ứng hệ thống tính toán là rất gần với đáp ứng thực tế của hệ thống, đây là một dấu hiệu cho thấy các phƣơng pháp Prony đã nhận dạng thành công các chế độ điều chỉnh của hệ thống giảm dao động và các điều chỉnh chính xác cho các chế độ này.
- Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp, ngay cả khi tín hiệu đầu ra gần giống nhau, hàm truyền cũng có thể không dự đoán chính xác tác động của thông tin phản hồi về các nút của hệ thống thực tế.
- Kiểm tra thêm là cần thiết, nhằm kiểm định tính đầy đủ của một hàm truyền đã đƣợc nhận dạng đặc biệt là nếu mục đích sử dụng cho các thiết kế hệ thống điều khiển.
- tần số hệ thống.
- Xử lý mô hình mẫu là phƣơng pháp phổ biến cho các hệ thống rời rạc trong công nghiệp, ứng dụng trong nhiều môi trƣờng khác nhau.
- Phƣơng pháp phân tích của hệ thống điện tuyến tính Phƣơng pháp phân tích tuyến tính là công cụ cơ bản cho phân tích ổn định kích động nhỏ.
- Phân tích dao động hệ thống điện bằng mô phỏng phi tuyến Vấn đề dao động trong hệ thống thƣờng đƣợc nghiên cứu sử dụng mô phỏng phi tuyến trong miền thời gian.
- Phƣơng pháp quỹ tích cho phép đánh giá toàn diện ảnh hƣởng của việc thay đổi hệ số khuếch đại của một bộ điều khiển lên toàn bộ các chế độ dao động trong hệ thống.
- Trong sơ đồ của hệ thống điều khiển hiện trong (Hình 3.1), các bƣớc thiết kế thƣờng dựa trên đáp ứng hở mạch của hệ thống bù G(s).
- Cần lƣu ý rằng các đặc tính pha đƣợc bù thay đổi với các điều kiện của hệ thống.
- Mặt khác, việc tăng hệ số khuếch đại này không đƣợc làm kích động các tần số khác trong hệ thống.
- Lựa chọn phƣơng pháp nhận dạng Trong chƣơng 1 với lý thuyết ổn định kích động nhỏ của hệ thống điện đƣợc xây dựng dựa trên giả thiết hệ thống có đáp ứng tuyến tính khi các thông số thay đổi với biên độ nhỏ xung quanh giá trị cân bằng.
- Với giả thiết trên các phần tử của hệ thống đƣợc mô tả bằng các ma trận trạng thái.
- Các công cụ của hệ thống Identification Toolbox ƣớc tính các ma trận không gian trạng thái A, B, C, D, K và sử dụng để mô hình và dữ liệu đã đƣợc chỉ định.
- Trong khuôn khổ luận văn tác giả sử dụng các kích thích đầu vào là xung step cho các đáp ứng hệ thống.
- Mô hình lƣới điện Kundur Sơ đồ hệ thống điện đƣợc mô phỏng bao gồm 2 nhà máy với 4 tổ máy phát.
- Sơ đồ chi tiết của mô hình mô phỏng cũng nhƣ sơ đồ một sợi của hệ thống điện đƣợc trình bày ở phần phụ lục.
- Hệ thống bị mất ổn định khi không có sự điều chỉnh của PSS hay AVR.
- Hàm truyền hệ thống sau khi nhận dạng là các bộ số (a, b, c, d).
- áp ng xung Step Response u chnh PSS Sau khi có bộ điều chỉnh PSS các đáp ứng của hệ thống nhƣ sau.
- Sau khi có bộ điều chỉnh PSS ta nhận thấy các dao động đều tắt dần và công suất, tốc độ các máy phát đều xác lập về giá trị ban đầu, hệ thống giữ đƣợc ổn định.
- Do hệ thống đã có sự điều chỉnh của PSS1 tại máy 1 lên đáp ứng của hệ thống đã ổn định.
- Tuy nhiên, ta sẽ xem xét đặt thêm một bộ điều chỉnh PSS ở máy 3 để nâng cao hơn mức độ ổn định cho hệ thống.
- Đáp ứng tốc độ và điện áp của hệ thống khi có bộ điều chỉnh PSS3 các đáp ứng của hệ thống cải thiện rõ rệt.
- Đây là hai bƣớc cơ bản trong việc tính toán và chỉnh định nâng cao ổn định của các dao động công suất trong hệ thống điện.
- Mô hình mô phỏng sử dụng trong luận văn đƣợc xây dựng trong phần mềm MATLAB /Simulink, dựa trên một số mô hình hệ thống điện mẫu.
- Phƣơng pháp nhận dạng hàm truyền sử dụng các công cụ tính toán của MATLAB đã cho phép nhận dạng đƣợc chính xác hàm truyền hệ thống điện.
- Các kết quả mô phỏng cho thấy các bộ điều khiển đƣợc tổng hợp đã làm cải thiện vấn đề dao động công suất trong các hệ thống điện đƣợc nghiên cứu.
- Các kết quả nghiên cứu của luận văn có thể đƣợc mở rộng để tính toán cho các sơ đồ hệ thống điện phức tạp hơn.
- Chẳng hạn, mô hình tính toán có xét đến nhiễu, đặc tính của các tín hiệu đầu vào khác nhau, các hệ thống điện có các tần số dao động liên vùng kém ổn định.v.v..
- Mặt khác, phƣơng pháp nhận dạng hàm truyền có thể đƣợc sử dụng cho các mô hình hệ thống điện đƣợc mô hình hóa một cách chi tiết gần với thực tế hơn nhằm thể hiện tốt hơn các ràng buộc thực tế khi thiết kế bộ điều khiển ổn định dao động công suất

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