Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Phương pháp sa thải phụ tải dựa vào độ nhạy điện áp và thuật toán AHP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ---------------------------

LÊ THANH PHONG PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA VÀO ĐỘ NHẠY ĐIỆN ÁP VÀ THUẬT TOÁN AHP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ---------------------------

LÊ THANH PHONG PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA VÀO ĐỘ NHẠY ĐIỆN ÁP VÀ THUẬT TOÁN AHP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành: 60520202

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM

ngày … tháng … năm …

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

TT 1 2 3 4 5 Họ và tên Chức danh hội đồng Chủ tịch Phản biện 1 Phản biện 2 Ủy viên Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được

sửa chữa (nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..…

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ THANH PHONG Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 01/10/1982 Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1241830022

I- Tên đề tài:

PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA VÀO ĐỘ NHẠY ĐIỆN ÁP

VÀ THUẬT TOÁN AHP

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Nghiên cứu tổng quan các phương pháp sa thải phụ tải.

 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về sa thải phụ.

 Xây dựng chương trình sa thải phụ tải.

 Tính toán thử nghiệm trên hệ thống.

III- Ngày giao nhiệm vụ: 12- 06 - 2013

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 29 – 12 - 2014

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ

công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã

được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên thực hiện Luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hỗ trợ, tạo điều kiện và hết lòng

động viên về tinh thần lẫn vật chất của các thành viên trong gia đình trong suốt thời

gian qua.

Đồng thời cảm ơn Thầy PGS.TS Quyền Huy Ánh đã hướng dẫn, quan tâm và

tạo thuận lợi cho bản thân học viên trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này.

Bên cạnh đó, xin chuyển lời cảm ơn đến: Thầy Lê Công Thành, Thầy Trần Văn

Hai, Hiệu Trưởng của trường, nơi học viên đang công tác đã tạo điều kiện về thời gian,

hỗ trợ học phí cũng như các điều kiện thuận lợi khác để học viên hoàn thành chương

trình cao học này.

Ngoài ra học viên cũng xin gởi lời cảm ơn đến tất cả những Thầy Cô đã trực

tiếp giảng dạy trong suốt khóa học, những đồng nghiệp đã chia sẽ khó khăn, những

người bạn đã quan tâm, động viên và luôn giữ mối liên lạc tốt trong quá trình học tập

và rèn luyện vừa qua.

Học viên thực hiện Luận văn

iii

TÓM TẮT

Điện áp và tần số là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến việc duy trì ổn

định của hệ thống điện. Điện áp và tần số tại các thanh góp, cả hai đều phải được

duy trì trong giới hạn được thiết lập. Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất tác

dụng, trong khi điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất phản kháng. Khi có sự

nhiễu loạn xảy ra làm cho sự chênh lệch giữa công suất phát và nhu cầu phụ tải, làm

giảm khả năng phát điện của hệ thống. Ngoài ra, công suất phản kháng của phụ tải

ảnh hưởng đến biên độ điện áp tại thanh góp. Khi hệ thống điện không thể đáp ứng

nhu cầu công suất phản kháng của các phụ tải, điện áp trở nên mất ổn định. Do đó

cả hai thông số “tần số” và “điện áp” cần phải được đưa vào để tính toán trong các

chương trình sa thải phụ tải. Phần thứ nhất của nghiên cứu trong đề tài là xem xét cả

hai thông số trong việc thiết kế một chương trình sa thải phụ tải, để xác định số

lượng tải bị sa thải và vị trí thích hợp của nó. Tiếp theo là nghiên cứu chương trình

sa thải phụ tải có xét đến tầm quan trọng, vị trí của phụ tải, chi phí phụ tải và các

điều kiện ràng buộc.

Phương pháp được sử dụng cho đề xuất thuật toán sa thải tải bao gồm tần số

và điện áp là tín hiệu đầu vào. Mức độ nhiễu loạn được ước tính bằng cách sử dụng

tốc độ thay đổi tần số, và xác định vị trí số lượng tải bị sa thải tại mỗi thanh góp đã

được quyết định dựa trên độ nhạy điện áp tính toán tại mỗi vị trí tải ở mỗi chế độ

xác lập. Phương pháp sử dụng chương trình sa thải phụ tải có xem xét tầm quan

trọng và vị trí của phụ tải, chi phí phụ tải và các điều kiện ràng buộc dựa trên thuật

toán phân tích hệ thống phân cấp AHP để xử lý khi hệ thống có nhiều loại phụ tải

khác nhau: phụ tải có tính quyết định, phụ tải quan trọng và phụ tải không quan

trọng, … AHP trợ giúp việc ra các quyết định duy trì hay sa thải và tính toán các hệ

số quan trọng của mỗi phụ tải, có thể đại diện cho tầm quan trọng của các loại phụ

tải khác nhau. Thuật toán đưa ra một cách từng bước và đưa ra thông tin ngắn gọn

về các hệ thống kiểm tra. Phần mềm PowerWorld được sử dụng để mô phỏng sự

nhiễu loạn. Hệ thống thử nghiệm được sử dụng là hệ thống 9 bus 3 máy phát.

ABSTRACT

Voltage and frequency are the two important parameters affecting the

maintenance of stability of the power system. The voltage at all the buses and the

frequency, both of which must be maintained within prescribed limits. Frequency is

mainly affected by the active power, while the voltage is mainly affected by the

reactive power. When disturbances occur makes the difference between power

generation and load demand, reducing the power generation capacity of the system. In

addition, the reactive power of the load affects the amplitude of the voltage at the

buses. When the power system is unable to meet the reactive power of the load, the

voltage become unstable. Therefore both parameters: frequency and voltage needs to

be taken into account in the load shedding program. The first part of the study of the

subject is considered both in the design parameters of a load shedding, to determine

the amount of load was shedded and its appropriate location. Followed by the research

the load shedding program, taking into account the importance and position of the load,

load costs, and the constraints conditions.

The methodology used for the proposed load shedding algorithm includes

frequency and voltage as the inputs. The disturbance magnitude is estimater using the

rate of change of frequency and the location and the amount of load to be shed from

each bus is decided using the voltage sensitivities which calculated at each load in the

steady state. Methods for the load shedding program taking into account the importance

and position of the load, load costs and the constraints conditions based on Analytic

Hyerarchy Process (AHP) algorithm to process when the system there are many

different types of load: the crucial load, important load,... AHP assists in decisions to

maintain or shedding load and calculate the coefficients of importance of each load,

may represent the importance of the different types of load. The algorithm is given a

step-by-step and give brief information about the test system. Software PowerWorld be

used to simulate disturbances. Test system in 9 bus 3 generators system.

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan ............................................................................................................. i

Lời cám ơn ............................................................................................................... ii

Tóm tắt .................................................................................................................... iii

Mục lục ..................................................................................................................... v

Danh sách các bảng ................................................................................................ vii

Danh sách các hình .................................................................................................. ix

Chương 1 Giới thiệu ............................................................................................... 1

1.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 1

1.2 Các yếu tố gây nhiễu loạn hệ thống điện ...................................................... 4

1.3 Mục tiêu của luận văn ................................................................................... 5

1.4 cấu trúc của luận văn ..................................................................................... 5

Chương 2 Nghiên cứu sa thải phụ tải ................................................................... 6

2.1 Tổng quan ..................................................................................................... 6

2.2 Tóm lược các chương trình sa thải tải dang áp dụng ................................... 7

2.3 Tóm lược một số bài báo nghiên cứu dựa trên sa thải tải dưới tần số ........ 12

2.4 Tóm lược một số bài báo nghiên cứu dựa trên sa thải tải dưới điện áp ...... 18

Chương 3 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết ................................................................ 23

3.1 Tổng quan .................................................................................................... 23

3.2 Sa thải phụ tải truyền thống ........................................................................ 23

3.3 Sa thải phụ tải thông minh (ILS) ................................................................. 26

3.3.1 Mô tả ................................................................................................... 26

3.3.2 Sơ đồ khối chức năng ILS ................................................................... 28

3.4 Tối ưu hóa sa thải phụ tải ............................................................................ 29

3.4.1 Hàm mục tiêu – tối ưu hóa hàm lợi ích ............................................... 29

3.4.2 Các điều kiện ràng buộc của sự giảm bớt tải ...................................... 30

3.5 Quá trình phân tích hệ thống phân cấp – thuật toán AHP .......................... 31

3.5.1 Thuật toán AHP................................................................................... 31

3.5.2 Các bước của thuật toán AHP ............................................................. 31

Chương 4 Xây dựng chương trình sa thải phụ tải ............................................ 34

4.1 Xây dựng chương trình sa thải phụ tải dựa trên điện áp và tần số không xét

đến tầm quan trọng của tải và các điều kiện ràng buộc về giảm bớt phụ tải ... 34

4.2 Chương trình sa thải có xét đến tầm quan trọng của phụ tải, chi phí tải, sự

thay đổi của tải theo giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc về giảm bớt

phụ tải .............................................................................................................. 40

Chương 5 Tính Toán thử nghiệm ....................................................................... 42

5.1 Nghiên cứu sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy

điện áp ..................................................................................................................... 42

5.2 Nghiên cứu sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo thuật toán AHP ..... 53

Chương 6. Kết luận và hướng phát triển ........................................................... 59

6.1 Kết luận ...................................................................................................... 59

6.2 Hướng phát triển ........................................................................................ 59

Tài liệu tham khảo .............................................................................................. 60

vii

Danh mục các bảng

Bảng 2.1: Các bước sa thải tải của FRCC .................................................................. 8

Bảng 2.2: Các bước sa thải tải của MAAC ................................................................ 8

Bảng 2.3: Chương trình sa thải tải của ERCOT ....................................................... 10

Bảng 2.4: Công thức sa thải dựa trên SCADA ......................................................... 17

Bảng 2.5: Sa thải tải bởi điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp .............................. 21

Bảng 5.1: Thứ tự sắp xếp dV/dt tại các thanh góp tải .............................................. 44

Bảng 5.2: Giá trị dV/dQ tại các thanh góp tải .......................................................... 44

Bảng 5.3: Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp trong hệ thống ................................. 45

Bảng 5.4: Sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự thay đổi của tần số ................. 48

Bảng 5.5: Kết quả so sánh giữa các phương pháp sa thải phụ tải trong trường hợp

mất một máy phát ..................................................................................................... 53

Bảng 5.6: Dữ liệu tải trong hệ thống 9 bus tại các khoảng thời gian ....................... 53

Bảng 5.7: Ma trận phán đoán A-PI ........................................................................... 54

Bảng 4.8: Ma trận phán đoán A-LD ......................................................................... 54

i của ma trận A-PI và A-LD ................................................... 55

Bảng 5.9: Giá trị Mi của ma trận A-PI và A-LD ...................................................... 55 Bảng 5.10: Giá trị M*

Bảng 5.11: Các giá trị Wi của ma trận A-PI ............................................................. 55

Bảng 5.12: Các giá trị Wdi của ma trận A-LD .......................................................... 55

Bảng 5.13: Giá trị các hệ số quan trọng của tải được tính toán bởi AHP ................ 56

Bảng 5.14: Sắp xếp các đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng của phụ tải Wij

giảm dần ................................................................................................ 56

Bảng 5.15: Sơ đồ sa thải phụ tải tại các thời đoạn ................................................... 57

Bảng 5.16: Công suất tại các nút tải khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải theo

AHP ....................................................................................................... 57

Bảng 5.17: Tổng hợp kết quả phương pháp sa thải phụ tải theo AHP ..................... 58

viii

Danh mục các hình

Hình 3.1: Mô hình đáp ứng tần số ở trạng thái ổn định ........................................... 24

Hình 3.2: Ảnh hưởng của hệ số cản dịu tải trên đường giảm tần số (đường cong ổn

định hệ thống cho các quá tải khác nhau) ................................................ 25

Hình 3.3: Cấu trúc tổng quát của chương trình ILS ................................................. 28

Hình 3.4: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị .............................. 32

Hình 4.1: Thuật toán sa thải tải theo tần số và điện áp............................................. 39

Hình 4.2: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị .............................. 40

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống 9 bus 3 máy phát ............................................................. 42

Hình 5.2: Điện áp tại bus 5 khi xảy ra sự cố mất máy phát tại bus 1 ....................... 43

Hình 5.3: Tần số hệ thống trong trường hợp sự cố máy phát tại bus số 1 ............... 43

Hình 5.4: Điện áp tại bus 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải .............. 45

Hình 5.5: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải ................. 46

Hình 5.6: Điện áp tại bus 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo

thứ tự dV/dt ............................................................................................................... 47

Hình 5.7: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo

thứ tự dV/dt .............................................................................................................. 47

Hình 5.8: Tần số hệ thống sau khi sa thải 9% tổng công suất tải ............................. 49

Hình 5.9: Điện áp tại bus 5 sau khi sa thải 9% tổng công suất tải ........................... 49

Hình 5.10: Tần số hệ thống sau khi sa thải 7% công suất tải ................................... 50

Hình 5.11: Điện áp tại bus 5 sau khi sa thải 7% công suất tải ................................. 50

Hình 5.12: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải ................................... 51

Hình 5.13: Điện áp tại bus 5 sau khi sa thải 5% công suất tải ................................. 51

Hình 5.14: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải ................................... 52

Hình 5.15: Điện áp tại bus 5 sau khi sa thải 5% công suất tải ................................. 52

Hình 5.16: Tổng công suất phát và nhu cầu tải ở các thời đoạn .............................. 54

Chương 1

GIỚI THIỆU

1.1 Giới thiệu.

Hiện nay các ngành công nghiệp đang phát triển đã tạo sức ép lên ngành

công nghiệp năng lượng phải cung cấp đủ công suất điện. Khả năng phát điện sẽ

tăng theo tỷ lệ gia tăng số lượng của tải. Việc truyền tải công suất lớn thông qua

lưới điện dẫn đến điều kiện vận hành của các đường dây truyền tải gần với giới hạn

của nó. Ngoài ra, nguồn dự trữ phát điện thường rất nhỏ và thường là công suất

phản kháng, nhưng cũng không đủ để đáp ứng nhu cầu phụ tải. Vì những lý do này,

các hệ thống điện trở nên dễ bị nhiễu loạn và mất điện gây thiệt hại nặng nề cho các

quốc gia.

Ví dụ, Mất điện tại Ấn Độ tháng 7 năm 2012. Một sự cố mất điện tại miền

Bắc Ấn Độ xảy ra vào ngày 30 tháng 7 năm 2012 ảnh hưởng 14 bang. Sự cố này

kéo dài trong hai ngày, ngày thứ hai khiến 20 trong tổng số 28 bang trong đó có cả

thủ đô New Delhi khoảng hơn 600 triệu dân chịu ảnh hưởng. Ít nhất 300 chuyến tàu

lửa đã bị hoãn. Hệ thống đèn điều khiển giao thông không hoạt động khiến tình

trạng ùn tắc xảy ra vào giờ cao điểm. Các nhà máy xử lý nước cũng phải ngừng

hoạt động khiến người dân không có nước để sinh hoạt, 150 thợ mỏ bị kẹt dưới hầm

khi đang làm việc ở công trường tại huyện Burdwan, bang Tây Bengal, vì bị cắt

thang do mất điện. Chính quyền đã huy động đội cứu hộ với nguồn điện dự phòng

để chạy thang máy giải cứu các thợ mỏ và 60% số công nhân đã được đưa lên mặt

đất an toàn. Các công ty điện lực Ấn Độ thông báo trên trang mạng của họ rằng hệ

thống điện lưới bị quá tải.

“Góc tối châu Âu”, tối thứ bảy ngày 4 tháng11 năm 2006, vầng hào quang

rực rỡ thường thấy của tháp Effel vụt tắt cùng với toàn bộ hệ thống chiếu sáng ở thủ

đô Paris. Không phải chỉ có thành phố hoa lệ của nước Pháp bị mất điện mà còn

một số vùng lân cận của 4 nước láng giềng khác thuộc châu Âu cũng chịu cảnh “tắt

lửa tối đèn có nhau”. Hàng triệu người lâm vào cảnh khó chịu vì bị “cúp điện” bất

ngờ. Hàng nghìn người mắc kẹt trong thang máy hay trong các toa tàu điện ngầm

chưa về đến ga. Nguyên nhân mất điện hoá ra là do trời đột ngột trở lạnh ở nước

Đức, các máy sưởi đột ngột đồng loạt được sử dụng. Lưới điện bị mất cân đối và

trên hai tuyến đường dây dẫn điện bị quá tải. Tiếp đó là aptômat của hệ thống năng

lượng châu Âu tự ngắt để bảo vệ an toàn cho các thiết bị truyền tải và thế là một góc

châu Âu gặp sự cố hy hữu.

Ở Indonesia, sáng ngày 17 tháng 8 năm 2005, sự cố kỹ thuật tại một loạt các

nhà máy điện trên đảo Java (Indonesia) đã gây cúp điện trên diện rộng tại ít nhất 2

tỉnh là Tây Java, Banten, một phần đảo du lịch Bali và thủ đô Jakarta, ảnh hưởng

đến hơn 120 triệu người sinh sống tại các khu vực trên. Các hộ gia đình cùng nhiều

ngành kinh doanh đã phải chuyển sang dùng máy phát điện. Tại Jakarta, điện bị mất

hoàn toàn khiến giao thông trên đường phố bị tắc nghẽn nghiêm trọng trong khi các

dịch vụ giao thông khác như xe lửa phải tạm ngưng và một số chuyến bay nội địa bị

hủy. Cháy nổ xảy ra trên khắp thủ đô Indonesia khi người dân quay sang dùng nến

để thắp sáng. Chính quyền thủ đô đã phải triển khai hàng ngàn cảnh sát để đối phó

với tình hình.

Tại Mỹ, số người bị ảnh hưởng lên tới 50 triệu người ở New York,

Michigan, Ohio của Mỹ và Toronto, Ottawa của Canada. Đợt mất điện lớn nhất

trong lịch sử nước Mỹ ngày 24 tháng 8 năm 2003 đã gây thiệt hại ước tính khoảng 6

tỷ USD. Đáng chú ý, sự cố này bắt nguồn khi một đường điện cao thế tại Northern

Ohio chạm phải những cây mọc quá cao.

Brazil sống trong bóng tối. Sự cố mất điện hàng loạt ở hai thành phố lớn

nhất Brazil là Sao Paulo và Rio de Janeiro khiến hàng chục triệu người chìm trong

đêm tối. Điện bị cúp đột ngột vào khoảng 22h ngày 10 tháng11 năm 2009 (giờ địa

phương). Nguyên nhân bước đầu được xác định sấm sét có thể đã đánh trúng một

trong năm đường dây điện cao thế. Đài phát thanh Bandnews ước tính 50 triệu

người ở chín bang, tức hơn một phần tư dân số Brazil, đã phải sống trong bóng tối.

Sự cố điện tồi tệ này đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến giao thông và thông tin liên

lạc Brazil. Ở Sao Paulo và Rio de Janeiro, đèn tín hiệu giao thông bị tắt gây tắc

nghẽn giao thông, các hệ thống tàu điện ngầm cũng đã bị gián đoạn khiến hàng chục

triệu người dân mắc kẹt dưới lòng đất, trên đường phố, trong thang máy, nhà hàng,

sân bay.

Gần đây nhất, tại miền Nam Việt Nam, lúc 14 giờ 15 ngày 22 tháng 5 năm

2013, đồng loạt nhiều tỉnh thành tại miền Nam bị mất điện. Ngay sau khi xảy ra sự

cố đường dây 500 kV (điện siêu cao áp) tuyến Di Linh - Tân Định gây mất điện tại

các tỉnh phía Nam. Đến 15 giờ 54, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã đưa vào

vận hành trở lại đường dây 500 kV Bắc - Nam. Đến 22 giờ 40, Tập đoàn Điện lực

Việt Nam đã khôi phục lại toàn bộ hệ thống điện của miền Nam. Đến đêm cùng

ngày, EVN đã khôi phục lại toàn bộ phụ tải hệ thống điện miền Nam. Đến thời điểm

16 giờ 00 ngày 23 tháng 5, tổng công suất nguồn điện khu vực phía Nam chưa khôi

phục được là 1,100 MW gồm: GT1 Nhà máy điện Phú Mỹ 1, toàn bộ Nhà máy điện

Phú Mỹ 3. Lúc 22 giờ 40 cùng ngày, Tập đoàn điện lực Việt Nam thông báo: toàn

bộ hệ thống điện miền Nam đã được khôi phục và hoạt động trở lại. Nguyên nhân

của sự cố được cho là do một chiếc xe cẩu chở cây gỗ (dài 10m) vướng vào đường

dây tải điện 500kV làm gây đoản mạch trên hệ thống. Sự đoản mạch này đã kích

hoạt hệ thống ngắt mạch tự động để bảo vệ các tổ máy nguồn phát điện, dẫn tới hệ

thống điện miền Nam mất toàn bộ (với tổng công suất khoảng 9.400 MW).

EVN cho biết, khi sự cố xảy ra vào chiều ngày 22, đã có 15 nhà máy điện với

43 tổ máy phát điện phải tách ra khỏi lưới điện. Việc tái lập lại hệ thống này mất

nhiều thao tác khiến tổng thời gian khôi phục lại mạng lưới kéo dài 8 tiếng. Hậu quả

của vụ việc được đánh giá là rất nghiêm trọng, gây tác động không nhỏ đến đời

sống của người dân, doanh nghiệp lẫn thiệt hại về phía EVN do khắc phục sự cố. Sự

cố cũng khiến hàng loạt nhà máy nước tại miền Nam ngưng hoạt động sản xuất và

cung cấp nước nhiều giờ liền. Thiệt hại chỉ đối với ngành điện ước tính ban đầu là

14 tỉ đồng. Tính đến ngày 25 tháng 5, có tổng cộng 8 triệu khách hàng bị ảnh hưởng

bởi sự cố, trong đó tại thành phố Hồ Chí Minh có 1,8 triệu hộ dân và khách hàng

điện.

Tại Campuchia, điện bị mất lúc 14 giờ 15 ngày 22 tháng 5 năm 2013 ở phần

lớn Phnôm Pênh, đến tối, trung tâm Phnôm Pênh mới có điện trở lại. Campuchia chỉ

tự cung cấp được 30% lượng điện cho nước này, trong khi đó 40% nguồn điện khác

của nước này được cung cấp từ Việt Nam.

1.2 Các yếu tố gây nhiễu loạn hệ thống điện.

Các nhiễu loạn của các hệ thống điện, thường là các sự cố một máy phát

điện, hoặc bất ngờ thay đổi tải. Những nhiễu loạn thay đổi về cường độ của nó, tại

thời điểm này những nhiễu loạn có thể gây ra mất ổn định hệ thống. Ví dụ, khi một

phụ tải công nghiệp lớn đột ngột được đóng, hệ thống có thể trở nên mất ổn định.

Điều này dẫn đến cần thiết đễ nghiên cứu hệ thống và theo dõi nó để ngăn chặn hệ

thống trở nên mất ổn định.

Hai thông số quan trọng nhất để theo dõi là điện áp và tần số hệ thống. Điện

áp và tần số tại tất cả các thanh góp, cả hai đều phải được duy trì trong giới hạn quy

định được thiết lập. Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất tác dụng, trong khi

điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất phản kháng.

Cụ thể, tần số bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch giữa công suất phát và nhu cầu

phụ tải. Sự chênh lệch này được gây ra do nhiễu loạn, nó làm giảm khả năng phát

điện của hệ thống. Ví dụ, do sự cố mất một máy phát điện, khả năng phát điện giảm

trong khi nhu cầu phụ tải còn lại không đổi hoặc gia tăng. Nếu có máy phát điện

khác trong hệ thống không thể cung cấp đủ công suất cần thiết, thì tần số hệ thống

bắt đầu giảm. Để phục hồi lại tần số trong giới hạn định mức, một chương trình sa

thải tải cần được áp dụng cho hệ thống.

Ngoài ra nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải ảnh hưởng đến biên độ

điện áp tại thanh góp. Khi hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu công suất phản

kháng của các phụ tải, điện áp trở nên mất ổn định. Trong tình huống như vậy, các

bộ tụ bù được đóng vào các lưới nhằm cung cấp công suất phản kháng cho các phụ

tải. Tuy nhiên, khi các bộ tụ bù này không thể khôi phục lại các cấp điện áp trong

giới hạn của nó, hệ thống phải sa thải tải.

Sau sự nhiễu loạn, hệ thống phải trở về trạng thái ban đầu của nó, có nghĩa

phụ tải đã bị sa thải được phục hồi một cách có hệ thống mà không gây ra sự sụp đổ

hệ thống. Trong trường hợp sự cố lâu dài, hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu

công suất trong thời gian dài, việc sa thải phụ tải tối ưu cần xem xét đến các chỉ tiêu

kinh tế và tầm quan trọng của phụ tải. Điều này thì quan trọng trong việc duy trì ổn

định hệ thống điện, sa thải tải trở thành một đề tài quan trọng trong nghiên cứu.

1.3. Mục tiêu của Luận văn.

Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải hợp lý, dựa trên cơ sở xem xét tốc

độ thay đổi tần số và độ nhạy điện áp tại các thanh góp tải của hệ thống trong lưới

điện. đồng thời xem xét đến tầm quan trọng của tải, chi phí tải, sự thay đổi của tải

theo giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc về sa thải phụ tải.

1.4 Cấu trúc của luận văn.

 Chương 1: Giới thiệu.

 Chương 2: Nghiên cứu sa thải phụ tải.

 Chương 3: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.

 Chương 4: Xây dựng chương trình sa thải phụ tải.

 Chương 5: Tính toán thử nghiệm.

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.

Chương 2

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI

2.1 Tổng quan.

Có nhiều phương pháp khác nhau để sa thải phụ tải và phục hồi hệ thống đã

được phát triển bởi các nhà nghiên cứu và đã được sử dụng trong ngành công

nghiệp năng lượng trên thế giới. Hầu hết trong số này là dựa trên sự suy giảm tần số

trong hệ thống. Bằng cách xem xét một yếu tố đó là tần số, trong các trường hợp

này thường kém chính xác.

Việc sa thải quá mức đã không được ưa chuộng vì nó gây ra sự bất tiện cho

khách hàng. Các cải tiến về các phương pháp truyền thống này đã dẫn đến sự phát

triển của kỹ thuật sa thải phụ tải dựa trên tần số cũng như tốc độ thay đổi của tần

số. Điều này dẫn đến dự đoán tốt hơn của phụ tải sẽ phải sa thải, và nâng cao độ

chính xác.

Gần đây, việc mất điện đã mang lại sự chú ý tới các vấn đề của sự ổn định

điện áp trong hệ thống. Giảm điện áp có thể là một kết quả của một sự nhiễu loạn.

Đó là nguyên nhân chính, tuy nhiên, còn có thể do cung cấp không đủ công suất

phản kháng. Điều này dẫn đến các nhà nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật để duy trì

sự ổn định điện áp.

Mất điện của một máy phát điện gây ra mất cân bằng giữa công suất phát

điện và nhu cầu phụ tải, điều này ảnh hưởng đến tần số và điện áp. Kế hoạch sa thải

tải phải xem xét cả hai thông số này khi sa thải phụ tải. Bằng cách sa thải đúng số

lượng tải từ những thanh góp, biên độ điện áp tại một số thanh góp chắc chắn được

cải thiện.

Sau khi xem xét các thông số cho sa thải tải, cần thiết phải có các thiết bị phù

hợp cho việc thu thập dữ liệu hệ thống để các dữ liệu đưa vào cho chương trình sa

thải được chính xác như các giá trị thực tế. Thông thường, các bộ phận đo lường

pha được sử dụng để đo dữ liệu thời gian thực.

Sa thải tải được dựa trên một chuẩn ưu tiên, có nghĩa sa thải những phụ tải

quan trọng là ít nhất, các tải công nghiệp đắt tiền vẫn còn được duy trì. Vì vậy,

phương diện kinh tế đóng một phần quan trọng trong các kế hoạch sa thải tải.

Thông thường, một phương pháp tiếp cận thông minh được sử dụng kết hợp. Tổng

số lượng các tải phải sa thải được chia thành nhiều bước riêng biệt, nó được sa thải

theo sự suy giảm của tần số.

Khi tần số giảm đến điểm nhận đầu tiên chắc chắn được xác định trước phần

trăm của tổng phụ tải được sa thải. Nếu có một sự giảm tiếp trong tần số và nó đạt

đến điểm nhận thứ hai, tỉ lệ phần trăm của tải còn lại được sa thải. Quá trình này

diễn ra tiếp tục cho đến khi tần số tăng trên giới hạn dưới của nó. Số lượng tải bị sa

thải trong mỗi bước là một yếu tố quan trọng về hiệu quả của chương trình.

Bằng cách giảm tải trong mỗi bước thì khả năng sa thải tải quá mức sẽ được

giảm. Trong khi xem xét số lượng tải được sa thải và số lượng mỗi bước, cần tính

đến yêu cầu công suất phản kháng của mỗi tải. Thông thường, những nhiễu loạn

như mất một máy phát điện gây ra điện áp giảm. Một cách hiệu quả để khôi phục

lại điện áp là giảm tải công suất phản kháng. Do đó, khi tải tiêu thụ một lượng cao

công suất phản kháng thì sẽ được cắt giảm đầu tiên, biên độ điện áp có thể được cải

thiện.

2.2 Tóm lược các chương trình sa thải tải đang áp dụng.

Hội đồng điều phối độ tin cậy bang Florida (FRCC), có xây dựng kế hoạch

sa thải phụ tải. Các bộ phận cung cấp tải của FRCC phải cài đặt các rơle dưới tần

số, để ngắt xung quanh 56% tổng số tải trong một kế hoạch sa thải tự động. Kế

hoạch có 9 bước để sa thải phụ tải, tần số 59,7Hz cho bước đầu tiên và 59,1Hz cho

bước cuối cùng. Các bước tần số, thời gian và số lượng của tải sẽ bị sa thải được

trình bày trong bảng 1.1. Các bước từ A đến F sa thải khi có sự suy giảm tần số, các

bước L,M và N thì đặc biệt, sa thải tải khi tần số gia tăng. Mục đích của việc này là

để tránh sự trì trệ của tần số tại một giá trị thấp hơn so với danh định. Vì vậy, nếu

tần số tăng lên đến 59,4Hz và tiếp tục duy trì trong vùng lân cận hơn 10 giây, thì

5% phụ tải còn lại được sa thải để tăng tần số và đạt đến giá trị danh định yêu cầu.

Bảng 2.1: Các bước sa thải tải của FRCC.

Các bước UFLS A B C D E F L M N Tần số sa thải tải (Hz) 59,7 59,4 59,1 58,9 58,5 58,2 59,4 59,7 59,1 Thời gian trễ (s) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 10 12 8 Lượng tải sa thải (phần trăm tổng tải) % 9 7 7 6 5 7 5 5 5 Tổng số lượng tải sa thải (%) 9 16 23 29 34 41 46 51 56

Hiệu quả của kế hoạch này kiểm tra mỗi năm bởi nhóm công tác ổn định

FRCC (SWG). Căn cứ vào kế hoạch này chắc chắn chỉ tiêu tần số phải được thành

lập. Tần số phải duy trì trên 57Hz và nên phục hồi trên 58Hz trong 12 giây. Ngoài

ra, tần số không được vượt quá 61,8Hz vì sa thải phụ tải quá mức.

Kiểm soát khu vực giữa Đại Tây Dương MAAC thực hiện một quy trình sa

thải tải từng bước. Bảo vệ các máy phát điện cũng được xem xét khi thiết lập các

điểm cài đặt tần số, và số lượng tải sẽ bị sa thải tại mỗi bước. Các rơle bảo vệ máy

phát điện được thiết lập để ngắt máy phát điện sau bước sa thải tải cuối cùng. Kế

hoạch này có 3 bước sa thải phụ tải cơ bản, được trình bày trong bảng1.2.

Bảng 2.2: Các bước sa thải tải của MAAC.

Số lượng phần trăm tổng tải sa thải Tần số cài đặt sa thải tải (Hz)

10% 10% 10% 59,3 58,9 58,5

Tần số cắt giảm đầu tiên là 59,3Hz. Tại mỗi bước, 10 % của tải trực tuyến tại

đó tức thời được sa thải. Số lượng của các bước sa thải có thể tăng được hơn ba lần

cung cấp trên lịch trình được duy trì. Kế hoạch này là một kế hoạch phân phối khi

nó sa thải tải từ các vị trí phân phối mà trái ngược với kế hoạch tập trung. Các tải bị

ngắt bởi kế hoạch này được phục hồi bằng tay.

Cài đặt thời gian trễ được áp dụng cho rơle dưới tần số và thời gian trễ là

0,1giây. Các rơle này đòi hỏi duy trì ổn định tại điểm đặt tần số 0,2 Hz và trong

thời gian trễ 0,1 giây. Các kiểu và công nghệ chế tạo của các rơle này là yêu cầu

phải đồng nhất để đạt được một cách xắp xỉ giống nhau về tốc độ đáp ứng. Một cơ

sở dữ liệu sa thải tải dưới tần số được duy trì bởi nhân viên lưu trữ thông tin MAAC

đối với việc sa thải tại mỗi bước, tổng số các bước và ghi lại mỗi trường hợp sa thải

tải.

Công ty dịch vụ công cộng New Mexico (PNM) đã phát triển một kế hoạch

sa thải tải dưới điện áp, để bảo vệ hệ thống của họ chống lại mất ổn định điện áp.

Kế hoạch này đã được thiết kế cho hai trường hợp mất ổn định điện áp. Thứ nhất là

được kết hợp với sự mất ổn định tức thời của các động cơ không đồng bộ trong

vòng 0÷20 giây đầu tiên, thứ hai là đến vài phút. Sụp đổ này có thể gây ra vì đang

cố gắng điều chỉnh phân phối để khôi phục lại điện áp tại trạm biến áp phụ tải. Theo

cấu trúc liên kết của hệ thống PNM, chương trình sa thải của phụ tải ngẫu nhiên

quan trọng được phát triển (ICLSS). Kế hoạch này sử dụng SCADA và các PLC.

Hệ thống vùng đã được sử dụng để thử nghiệm phương pháp này. Mười ba bước sa

thải tải được thực hiện để chính xác độ chênh lệch tần số.

Hồ chứa thủy điện Tây Nam SPP có ba bước cơ bản của kế hoạch sa thải tải

dựa trên các rơle dưới tần số. Trong trường hợp suy giảm tần số có thể không được

hạn chế trong ba bước, thêm vào đó các bước sa thải khác được tiến hành. Các sự

tác động khác có thể bao gồm việc mở các đường dây, tăng vùng mất điện. Những

hành động này được thực hiện khi tần số giảm xuống dưới 58,7Hz. Kế hoạch này

thì tự động, trong trường hợp nó không đạt được phục hồi tần số thành công, sa thải

tải bằng tay được kết hợp. Các bộ phận được yêu cầu phải sa thải tải trong ba bước.

Trong bước đầu tiên, lên đến 10% của tải, nhưng không quá 15% là cần thiết để sa

thải. Trong bước thứ hai lên đến 20% của tải, nhưng không quá 25% là cần thiết để

sa thải. Bước thứ ba yêu cầu lên đến 30% nhưng không quá 45% của các phụ tải

hiện có để được sa thải.

Hệ thống TNB của Malaysia đã được sử dụng chương trình sa thải phụ tải.

Chương trình này được dựa trên sự suy giảm của tần số và tải sa thải khi tần số

giảm dưới giá trị danh định của nó. Đó là bốn bước đầu tiên của chương trình sa

thải tải. Nhưng sau sự sụp đổ hệ thống vào tháng 8 năm 1993, nó đã được sửa đổi

với sáu bước chương trình sa thải. Do đây là hệ thống 50Hz, bắt đầu sa thải từ

49,5Hz. Các tần số liên tục cho năm bước tiếp theo là 49,3Hz; 49,1Hz; 49,0Hz;

48,8Hz và 48,5Hz. Tỷ lệ tải lựa chọn để sa thải được lựa trên mức trung bình ba

tháng của các dữ liệu tải được cập nhật hàng năm. Ba bước đầu tiên của sa thải tải

được thiết lập tại ba trạm điện có người kiểm soát hoặc các trạm điện có điều khiển

giám sát từ xa. Số lượng của tải có thể là ít hơn khi tải được sa thải là phân bố đều

trên hệ thống.

Một chương trình tự động sa thải tải dưới tần số được sử dụng bởi các ngành

công nghiệp năng lượng Guam. Chương trình này cố gắng để giảm thiểu tải bị sa

thải dựa trên mức độ của tải mất cân bằng và khả năng huy động các nguồn dự trữ.

Nó được dựa trên tần số giảm trung bình của hệ thống. Một kế hoạch tương tự được

kết hợp giữa Cote D’iVoire-Ghana-Togo-Benin thành lập một chương trình sa thải

tải năm giai đoạn với sự giảm tần số đầu tiên là 49,5Hz và sự giảm tần số của giai

đoạn cuối cùng là 47,7Hz (trên một hệ thống 50Hz).

ERCOT, hội đồng điện tin cậy của Texas, có chương trình sa thải tải dưới

tần số. Nó được xem xét bởi các hướng dẫn điều hành Ercot mỗi 5 năm. Tổng phụ

tải nó sa thải đến 25% tải của hệ thống. Chương trình có ba bước, cắt giảm tần số

cho bước một là 59,3Hz được trình bày trong bảng 1.3.

Bảng 2.3. Chương trình sa thải tải của ERCOT.

Tần số sa thải 59,3Hz 58,9Hz 58,5Hz Tải sa thải 5% tải hệ thống (tổng 5%) Cộng thêm 10% tải hệ thống (tổng 15%) Cộng thêm 10% tải hệ thống (tổng 25%)

Các chương trình trên chưa bao gồm kế hoạch cô lập điện. Chỉ ngẫu nhiên

được xem xét sự ngắt điện của máy phát điện. Trong một sự kiện của tháng 03 năm

2003, chương trình UFLS đã đưa vào thử nghiệm, nó hoạt động tốt bởi ngắt tải

đồng nhất, lên đến 3,900MW của trường hợp của máy phát bị ngắt điện. Nhưng nó

được quan sát thấy rằng một số trong các bộ phận này bị ngắt điện sau sự kiện ban

đầu và sa thải tải của UFLS. Các bộ phận này được phát hiện có rơle bảo vệ hoặc

kiểm soát cài đặt bị sai.

Một chương trình khác sử dụng các mạng trí tuệ nhân tạo để xác định

chương trình bảo vệ sa thải tải thích hợp nhất. Các đầu vào của hệ thống được đòi

hỏi xác suất tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống bảo vệ hoặc số lượng của khách hàng

bị ngắt tải. Chương trình này là một phiên bản được mở rộng của một cách tiếp cận

mô phỏng Monte Carlo liên tiếp hiện có.

Chương trình sa thải tải dưới tần số hợp nhất bởi hệ thống điện Đài Loan,

xem xét các mô hình tải khác nhau. Ví dụ, một mô hình động một động cơ, một mô

hình động hai động cơ và một mô hình động tổng hợp. Đề án này tính toán các hệ

số động học D, đó là các hệ số của các mô hình tải khác nhau tùy thuộc vào tần số

và điện áp của tải.

Chương trình sa thải tải dựa trên thuật toán di truyền, gọi là Iterative

Deepening Genetic Algorithm (IDGA), sa thải tải phù hợp tại mỗi phạm vi lấy mẫu

và giảm thiểu tổng các thiệt hại của hệ thống do không cần thiết sa thải tải.

Một chương trình sa thải tải thông minh được giới thiệu bởi Shokooh và

những cộng sự. Chương trình này đã được lắp đặt tại PT Newmont Batu Hijau một

nhà máy khai thác mỏ ở Indonesia. Chương trình này được máy tính hóa với một

máy chủ liên kết với PLC phân phối trên toàn hệ thống. Những PLC thông báo cho

máy chủ ILS trong trường hợp rối loạn bất cứ nơi nào trong hệ thống.

Một phương pháp khác được áp dụng cho các hệ thống bắc Chile cho mục

đích thử nghiệm, xem xét một tối ưu hóa các vấn đề điều phối kinh tế, nhanh chóng

phục hồi nguồn dự trữ và sa thải tải khi mất một máy phát điện xẩy ra trong hệ

thống. Chương trình này sử dụng thuật toán lập của Bender. Nó cũng sẽ xem xét

phân tích chi phí của hệ thống, xem xét chi phí sa thải tải và chi phí nguồn dự trữ.

Tóm lại, hầu hết các chương trình sử dụng sa thải phụ tải là áp dụng hai

phương pháp đó là: sa thải tải dưới tần số và sa thải tải dưới điện áp.

2.3 Tóm lược một số bài báo nghiên cứu dựa trên sa thải tải dưới tần số.

Sa thải phụ tải dưới tần số chủ yếu cài đặt các rơle để phát hiện những thay

đổi tần số trong hệ thống điện. Khi tần số giảm xuống dưới một giá trị nhất định

một số lượng nhất định của phụ tải điện sẽ cắt giảm, nếu tần số giảm xuống hơn

nữa, lại một số lượng tải bị cắt gảm. Điều này dẫn đến cho một liên kết của các

bước. Số lượng tải sẽ sa thải và vị trí của tải sẽ sa thải được xác định trước.

Terzia nói về sa thải phụ tải dưới tần số trong hai giai đoạn. Trong giai đoạn

đầu tiên, tần số và tốc độ thay đổi của tần số trong hệ thống được ước tính bằng

thuật toán kiểu Newton không đệ quy. Trong thuật toán thứ hai, độ lớn của sự xáo

trộn được ước tính bằng cách sử dụng phương trình chuyển động của rotor máy phát

điện đơn.

Trong cách tiếp cận khác Thalassinakis và những cộng sự đã nhận được kết

quả từ một hệ thống điện tự xử lý trên đảo Grete của Hy Lạp. Phương pháp này sử

dụng cách tiếp cận mô phỏng Monte Carlo cho các thiết lập của tải sa thải dưới tần

số của các rơle và lựa chọn độ dự trữ phục hồi thích hợp cho một hệ thống điện tự

xử lý.

Các thiết lập của các rơle dưới tần số dựa trên bốn thông số, mức độ dưới tần

số, tốc độ thay đổi tần số, thời gian trễ và số lượng tải được sa thải. Có ba thiết lập

các chỉ số hệ thống được xác định. Đây là những thiết lập nhầm mục đích so sánh

giữa các chiến lược sa thải tải. Một phương pháp được phát triển trong đó mô phỏng

cách xử lý của một hệ thống điện. Ba hướng của các hệ thống điện đã được phát

triển trong mô phỏng là:

 Hoạt động của hệ thống điện khi thực hiện bởi trung tâm điều khiển,

 Điều chỉnh sơ cấp của các tổ máy phát điện sau sự cố của một tổ máy phát

điện,

 Điều chỉnh thứ cấp và sử dụng các nguồn dự trữ để phục hồi.

Ba trường hợp khác nhau của so sánh nguồn dự trữ với tải được xem xét.

Thứ nhất là khi nguồn dự trữ là đủ hoặc lớn hơn, tải có thể phục hồi ngay lập tức.

Thứ hai là khi nguồn dự trữ là hơi thiếu và các tổ máy phát điện nhanh, sẽ đòi hỏi

một lượng thời gian nhất định để được bắt đầu, do đó sẽ có 10÷20 phút trước khi tải

có thể được hoàn toàn phục hồi. Thứ ba là nguồn dự trữ không đủ và không có đủ

các tổ máy nhanh như vậy, tải sẽ không được phục hồi trong một thời gian dài đáng

kể.

Wee-Jen Lee thảo luận về sa thải thông minh khác dựa trên các máy tính.

Đặc tính duy nhất về rơle này là xây dựng trong việc thiết lập thời gian trì hoãn. Tần

số cài đặt trong các bộ rơle kiểm tra tình trạng sụp đổ lại hệ thống. Một ví dụ về sụp

đổ trở lại của hệ thống như sau: Xem xét sự cố một máy phát điện và kích hoạt một

bước sa thải tải. Điều này làm cho tần số của hệ thống được phục hồi. Trong thời

gian phục hồi nếu máy phát điện khác bị ngắt dẫn đến sụp đổ trở lại hệ thống. Quy

chuẩn các rơle tần số sẽ không ngắt cho đến khi tổn thất máy phát điện thứ hai đủ

gây ra tình trạng suy giảm tần số. Hệ thống ILS tự động điều chỉnh cài đặt sa thải tải

được ngay lập tức không chậm trễ. Các thiết lập thời gian trễ làm cho chương trình

sa thải tải dẫn đến các tình huống trong thời gian đầu khi một nhiễu loạn gây nên

tần số giảm và giữ ở một giá trị thấp hơn so với định mức. Số lượt các bước sa thải

tải có thể tăng lên mà không có giới hạn. Ưu điểm của nhiều bước sa thải tải là để

ngăn chặn số lượng lớn các sự quá độ, đồng thời cũng ngăn chặn sa thải quá mức.

Một phương pháp đã được thảo luận đó là sử dụng cây hồi quy của Chang và

cộng sự. Cây hồi quy được sử dụng để nội suy giữa các dữ liệu ghi lại để đưa ra một

ước tính của sự suy giảm tần số sau khi một máy phát mất điện. Nó là một phương

pháp phi tham số, có thể lựa chọn các tham số hệ thống, và các mối liên quan của

nó là phù hợp với sự mất cân bằng tải do mất điện máy phát và sự suy giảm tần số.

Các trường hợp được xem xét ở đây là chỉ một máy phát điện mất điện, phương

pháp này có thể được áp dụng cho các hình thức khác của các nhiễu loạn.

Một kỹ thuật lọc cơ bản Kalman bởi A.A.Girgis và cộng sự ước tính tần số

và tốc độ của nó thay đổi có lợi cho sa thải tải. Phép đo điện áp nhiễu được sử dụng

để ước tính tần số và tốc độ của nó thay đổi. Một bộ lọc Kalman mở rộng ba trạng

thái được nối tiếp với bộ lọc Kalman tuyến tính được sử dung trong một thuật toán

sa thải tải hai giai đoạn. Ngõ ra của bộ lọc Kalman ba giai đoạn là đầu vào cho bộ

lọc Kalman tuyến tính. Đây là bộ lọc thứ hai để xác định thành phần tuyến tính của

tần số và tốc độ thay đổi của nó. Số lượng của tải sẽ sa thải được tính bằng cách sử

dụng các thành phần tuyến tính của bộ lệch tần số ước tính.

Một phương pháp sử dụng lọc Kalman để ước lượng tần số và tốc độ của nó

thay đổi từ dạng sóng điện áp. Các thanh góp được xếp hạng dựa trên tốc độ thay

đổi các giá trị điện áp (dV/dt) của nó. Mức độ nhiễu loạn được tính từ phương trình

chuyển động của rotor. Tốc độ thay đổi của tần số cần thiết cho phương trình này

được tính bằng cách sử dụng bộ lọc Kalman. Sau khi tổng số lượng của tải sẽ sa thải

được ước tính, tải sẽ sa thải từ các thanh góp được xác định dựa trên những phân

tích PV.

Li zhang đề nghị một phương pháp được thiết kế các rơle dưới tần số, sử

dụng tần số và tốc độ thay đổi của tần số (df/dt) để sa thải phụ tải, chương trình đã

được thiết kế cho một hệ thống điện miền Đông Bắc Trung Quốc với tần số 50Hz.

Các chương trình truyền thống chỉ yêu cầu những thông tin suy giảm tần số. Ở đây,

tốc độ thay đổi của tần số được sử dụng như thông tin phụ trợ, các đồ thị cho tốc độ

thay đổi của tần số được dao động trong trạng thái tự nhiên. Do đó, một chương

trình mới được đề xuất trong bài báo này, nó xem xét sự tích hợp của tốc độ thay

đổi tần số (df/dt) để chỉ ra sự suy giảm tần số. Bằng cách tích hợp một phép đo thực

tế vùng giữa hai tần số, fi-1 và fi. Các chương trình được tạo thành từ năm bước sa

thải cho một hệ thống 50Hz. Các bước này là từ 50÷49,2Hz; 49,2÷49Hz;

49÷48,8Hz; 48,8÷48,6Hz; 48,6÷48,4Hz. Số lượng tải bị sa thải trong mỗi bước

được quyết định bằng cách tích hợp giá trị df/dt trong mỗi bước. Các kết quả mô

phỏng khi so sánh với các chương trình cũ với đúng tần số suy giảm cho thấy một

cải tiến nhất định tần số trong hệ thống.

Ý tưởng chính trong bài báo được đề nghị bởi Xiong và cộng sự là bao gồm

các hệ số điều chỉnh tần số trên đường dây truyền tải. Các tải với các hệ số điều

chỉnh tần số nhỏ hơn được sa thải đầu tiên, tiếp theo là các tải với các hệ số điều

chỉnh tần số lớn hơn. Mối quan hệ công suất tác dụng và tần số tải đươc thành lập

dưới hình thức của phương trình sau đây.

(2.1)

Trong đó: là tần số danh định,

PLN là giá trị công suất hoạt động

(i=1,2,…,n) là tỉ lệ phần trăm của tổng tải được liên kết với số hạng

thứ i của tần số.

Các đơn vị theo mẫu của phương trình trên là sự khác biệt để có được sự thay đổi

trong công suất tải như những thay đổi của tần số ( ) đó là hệ số KL hoặc hệ số

điều chỉnh. Các số hạng cao hơn được bỏ qua.

(2.2)

Vì vậy, nó thích hợp để sa thải tải cho các hệ số điều chỉnh nhỏ hơn. Do đó, tải

được đánh dấu dựa trên các hệ số điều chỉnh riêng biệt của nó và phù hợp với các

thời biểu sa thải tải được lên kế hoạch dựa trên các hệ số K tương ứng của nó.

Mạng Nơron được đề xuất để sử dụng cho một chương trình sa thải tải dưới

tần số. Các ý định này để thay thế các mô phỏng động các tác động chậm thông

thường bằng các cơ cấu mạng Nơron nhanh chóng và hiệu quả. Thủ tục nói chung

là xác định các yếu tố đầu vào cho các mạng Nơron. Các biến được sử dụng như

những tín hiệu đầu vào là công suất phát điện hiện tại, biến công suất thực, số lượng

tải thực tế bị sa thải và tỉ lệ phần trăm của tải theo hàm số mũ được sa thải.

Một chương trình dựa trên SCADA đã được đề xuất bởi Parniani và các cộng

sự. Tốc độ thay đổi tần số là có lợi trong việc xác định tình trạng quá tải khi một

nhiễu loạn xảy ra và do đó giúp để ước tính số lượng tải bị sa thải. Chương trình

dựa trên SCADA khắc phục những thiếu sót của chương trình UFLS thích ứng

trước đó. Có nghĩa là tần số hệ thống được xác định như sau:

(2.3)

Trong đó: là tần số của máy phát điện từ 1 ÷ n,

H là hằng số quán tính tương ứng của máy phát trong hệ thống.

Thêm vào phương trình cho mỗi máy phát điện, phương trình vị trí nhiễu loạn

nhận được đối với SCADA là:

(2.4)

Ở đây: PL là độ lớn nhiễu loạn trong đơn vị tương đối.

Bây giờ một biến số khác Pthr được xác định. Nếu một sự nhiễu loạn khác xảy ra

tại máy phát điện yếu nhất là ít hơn giá trị này thì tần số tuyệt đối của máy phát điện

đó là trong giới hạn cho phép. Đối với tình huống mà ở đó độ lớn nhiễu loạn

PLPthr được yêu cầu không sa thải tải. Độ lớn sa thải tải tối đa là bằng sự chênh

lệch giữa độ lớn nhiễu loạn và Pthr : (PL - Pthr). Tải sẽ sa thải được phân bố tỉ lệ

nghịch với hằng số quán tính máy phát điện để làm cho sa thải tải hiệu quả nhất. và

phương trình (1.4) trình bày phân bố này.

(2.5)

Dựa vào công thức này các bước của chương trình sa thải tải được thiết kế. Cả hai

bước sa thải một phần ba tải còn lại. Các bước này được trình bày trong bảng 1.4

với bước đầu tiên tại 59,3Hz.

Bảng 2.4: Công thức sa thải tải dựa trên SCADA.

Tần số Số lượng tải sa thải Thời gian trễ (giây)

59,3Hz 0,3

58,5Hz 0,2

Một chương trình sa thải tải thích nghi nó bao gồm một chiến lược tự phục

hồi được trình bày bởi Vittal và các cộng sự. Chương trình đề xuất được thử nghiệm

trên một hệ thống thử nghiệm với 179 thanh góp, 20 máy phát điện. Chiến lược tự

phục hồi này tự hoạt động khi hệ thống có thể mất ổn định được phát hiện. Hệ thống

sau đó phân chia thành các cụm nhỏ để tự duy trì. Sau cô lập này, sa thải tải dựa

trên tốc độ thay đổi của tần số được áp dụng cho hệ thống. Do sự phân chia này làm

cho dễ dàng hơn để khôi phục lại phụ tải.

Đầu tiên là kiểm soát cô lập, nó được thực hiện bằng cách sử dụng phương

pháp tỉ lệ hai lần. Nó giải quyết với các đặc tính cấu trúc của các hệ thống điện và

xác định các tương tác của các máy phát điện liên kết mạnh hay yếu. Chương trình

giảm động DYNRED 5.0 là phần mềm trong đó mô phỏng được chạy để thực hiện

kỹ thuật này. Thông qua phần mềm này nhóm liên kết của các máy phát điện có thể

nhận được trên hệ thống điện.

Có hai kiểu cô lập được hình thành, cô lập nhiều sự phát điện và cô lập nhiều

tải. Cô lập nhiều tải có thể có một sự suy giảm hơn của tần số. điều này có thể dẫn

đến bộ bảo vệ máy phát điện sẽ ngắt các máy phát, như vậy sự suy giảm tần số hơn

nữa của phần cô lập. Do đó, một chiến lược sa thải tải hai lớp được sử dụng cho các

vùng cô lập nhiều tải. Lớp đầu tiên là dựa trên phương pháp suy giảm tần số, lớp

thứ hai là xem xét tốc độ thay đổi tần số. Do sự chậm trễ thời gian lâu hơn và

ngưỡng tần số thấp hơn để tránh sa thải tải nhầm. Khi hệ thống nhiễu loạn lớn và

vượt quá ngưỡng tín hiệu, lớp thứ hai đưa vào hoạt động. Nó sẽ gửi một tín hiệu để

chấm dứt các lớp đầu hoạt động và tiếp tục với sa thải tải dựa trên tốc độ thay đổi

tần số. Lớp này sẽ sa thải tải nhiều hơn tại những bước đầu tiên để ngăn chặn hiệu

ứng phân tầng. Độ lớn của nhiễu loạn là căn cứ dựa trên công thức:

(2.6)

Nếu tổng hợp các phương trình cho i = 1 ÷ n thì phương trình cuối cùng thu được

là:

(2.7)

đó là giá trị trung bình của tốc độ suy giảm tần số. Ở đây: m0 được xác định như

sắp xếp lại phương trình trên, có được một phương trình mới liên quan đến PL và

m0.

(2.8)

Vì Hi là hằng số, độ lớn của m0 có thể tỉ lệ thuận với tốc độ suy giảm của tần số. Do

đó tốc độ thay đổi của tần số ( ) có thể là một thước đo của sự nhiễu loạn. Một

khi giá trị ngưỡng nhiễu loạn PL cho tần thứ hai của sa thải tải được quyết định, gia

trị m0 được tính toán. Giá trị mi tại mỗi thanh góp được tính toán và so sánh với m0.

Nếu mi  m0 thì lớp thứ hai được kích hoạt, nếu không thì chương trình sa thải tải

thông thường được sử dụng. Chương trình sa thải tải mới này làm tăng sự ổn định

của hệ thống bằng cách sa thải tải ít hơn so với các chương trình thông thường.

2.4 Tóm lược một số bài báo nghiên cứu dựa trên sa thải tải dưới điện áp.

Các rơle sa thải tải dưới điện áp được thiết lập để hoạt động trong trường hợp

các điều kiện điện áp thấp trong hệ thống. Nhiễu loạn ảnh hưởng hệ thống có thể

duy trì ổn định hệ thống ở vị trí nhiễu loạn, nhưng vẫn có điện áp thấp tại các thanh

góp. Sự thiếu hụt công suất phản kháng trong các trường hợp khác nhau có thể dẫn

đến trường hợp điện áp không ổn định. Trong một số trường hợp chắc chắn điện áp

có thể là quá gần với các giới hạn ổn định và sự sụp đổ có thể rất nhanh. Những

điều kiện điện áp thấp này có thể được sửa chữa bằng cách sa thải số lượng thích

hợp của tải từ các thanh góp với sự giúp đỡ của chương trình sa thải tải dưới điện áp

hiệu quả.

Lopes và các cộng sự đề suất một phương pháp mà thực hiện sa thải tải trong

trường hợp hai điều kiện. Thứ nhất là nơi sa thải tải phải xảy ra do một vị trí nhiễu

loạn điều kiện điện áp thấp, thứ hai là nơi mà dẫn đến sa thải do sự bất lực của hệ

thống để đạt được một điều kiện vận hành ổn định vị trí nhiễu loạn. Phương pháp

này sử dụng lưu lượng tải để quyết định những thanh góp từ đó để sa thải tải. Các

thiết lập ban đầu của các hoạt động kiểm soát được thực hiện đầu tiên. Đó là hành

động chuyển mạch tụ bù, điều chỉnh đầu ra máy biến áp và kiểm soát điện áp thứ

cấp.

Jianfeng và các cộng sự đã phát triển một phương pháp với các chỉ số rủi ro

để quyết định các thanh góp phải được làm mục tiêu cho sa thải tải để duy trì sự ổn

định điện áp. Các thanh góp với một rủi ro cao của sự bất ổn định điện áp được xem

xét đầu tiên. Các chỉ số được ước tính từ xác suất xảy ra sụp đổ của điện áp.

Ladhani và Rosehart đề xuất mô hình tải cho một chương trình sa thải tải

dưới điện áp. Đề nghị thông báo tới các khách hàng để không tiếp tục sử dụng công

suất điện trong thời gian kiển soát tải. Bằng cách này, một sự đột ngột sa thải phụ

tải không bị phát sinh. Ngoài ra, hệ thống kiểm soát tải sẽ dẫn đến sự ổn định của hệ

thống ngay cả khi nó không phải đối mặt với một sự nhiễu loạn.

Phương pháp khác để kiểm soát điện áp và thiết lập sa thải tải dưới tần số.

Nó được đề xuất bởi Yorino và các cộng sự đề nghị một phương pháp lập kế hoạch

mới, phân bổ VAR sử dụng các thiết bị FACTS. Ở đây tổng chi phí kinh tế cho một

sự sụp đổ điện áp cùng với nó hiệu chỉnh kiểm soát và sa thải tải được đưa vào tính

toán để đến với các chương trình quy hoạch tối ưu VAR. Do đó, hàm mục tiêu là

giảm thiểu chi phí trong khi vẫn giữ ổn định điện áp của hệ thống.

Mozino bàn về chương trình sa thải tải dưới điện áp hiện tại đang có. Nó

được chia thành hai loại: phân cấp và tập trung. Phân cấp sa thải tải bao gồm sự

điều chỉnh rơle tại các thanh góp với tải được sa thải và ngắt các rơle tương ứng.

chương trình này tập trung được nâng cao hơn. Các rơle được lắp đặt tại các vị trí

thanh góp khóa lại, và các thông tin liên quan mà các rơle ngắt được gửi đến các

rơle này từ một trung tâm kiểm soát chính. Do đó, tải quy định được sa thải từ các

thanh góp phù hợp. Nhiều chương trình này được mệnh danh là chương trình “bảo

vệ đặt biệt” hoặc “diện rộng”.

Cả hai loại nêu trên sử dụng rộng rãi các rơle sa thải tải dưới điện áp. Những

rơle này yêu cầu logic và phải sử dụng có hiệu quả và chính xác. Ngoài ra, những

rơle này phải tránh những hoạt động sai. Vì vậy để đáp ứng các yêu cầu trên, rơle

kỹ thuật số đang được sử dụng cho sa thải tải dưới điện áp. Hai chương trình sử

dụng rơle kỹ thuật số sẽ được thảo luận trong bài báo của Mozina.

Biện pháp logic một pha, UVLS điện áp trên mỗi pha. Chương trình này

phân biệt giữa sự sụp đổ điện áp và lỗi gây ra điện áp thấp. Sự sụp đổ điện áp là một

hiện tượng cân bằng, do kết quả trong một sự giảm điện áp trên tất cả ba pha, điện

áp thứ tự thuận là bằng với điện áp ba pha. Trong trường hợp của một tình trạng sự

cố, điện áp thứ tự nghịch được sử dụng cho rơle ngăn chặn.

Căn cứ vào sự cố mất điện năm 2004, và hệ thống đánh giá điện áp cho sự

bất ổn định điện áp vận hành hệ thống truyền tải Hy Lạp (HTSO) đã quyết định tự

động hóa quá trình sa thải tải. Trong bài báo sau đây hai chiến lược sa thải tải được

mô tả. Đầu tiên là khu vực Athens và sau đó là khu vực bán đảo Peloponnese. Đối

với chương trình đầu tiên tại Athens, một chương trình bảo vệ đặc biệt (SPS) được

thiết lập. Chương trình này sử dụng chương trình bảo vệ hiện có để kiểm tra quá tải

của các mối liên kết phía bắc. Bảng 1.5 mô tả các thiết lập của chương trình này.

Các lệnh ngắt 2 và 3 là dành cho sự mất ổn định điện áp.

Một sự ngắt kết nối đột ngột của một đường dây 400kV gây ra ngày 22 tháng

6 chương trình bảo vệ để kích hoạt tự động sa thải tải như thể hiện trong bảng 1.5.

mặc dù chương trình này đã được thiết lập với 8 bước ngắt, sa thải tải thực sự ít hơn

giá trị ước tính. Ngoài ra, các lệnh ngắt 7 và 8 đã không được sử dụng trong chương

trình tự động. Đối với điện áp vẫn ổn định, số lượng thực tế của tải sa thải ngày 22

tháng 6 đã mất đi một số lượng tải mà không phải giá trị ước tính.

Bảng 2.5: Sa thải tải bởi điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp.

Các lệnh ngắt

1 2 3 4 5 6 7 8 Tổng Ước lượng tải sa thải (MW) 90 170 190 120 100 75 150 80 975 Đo lường tải trong 22/06/2006 (MW) 24 158,6 155,8 120,2 68,4 65,4 N/A N/A 592,4

Trong khu vực Peloponnese tự động sa thải tải xảy ra khi các đường truyền

tải đặc biệt ngắt. Một biện pháp sa thải tải bằng tay là làm theo thiết lập tự động

này. Hiện nay, chương trình sa thải này được thực hiện khi hai đường dây 150kV

bắt nguồn từ khu vực Megalopolis bị ngắt kết nối. Sa thải tải bằng tay làm tăng độ

tin cậy của hệ thống bảo vệ.

Một chương trình sa thải tải chống lại sự mất ổn định điện áp dài hạn được

đề xuất trong bài báo này với Van Cutsem và các cộng sự. Nó sử dụng các bộ điều

khiển phân phối được ủy quyền, một điện áp truyền tải và một nhóm tải được kiểm

soát. Mỗi bộ điều khiển hành động trong một vòng lặp kín, các tải sa thải thay đổi

về độ lớn dựa trên sự phát triển của điện áp giám sát. Mỗi bộ điều khiển hành động

trên một cài đặt đóng điện các tải và giám sát điện áp V của thanh góp truyền tải

đóng trong khu vực đó. Bộ điều khiển dựa trên nguyên tắc, ở đó nguyên tắc là câu lệnh đơn giản “nếu – thì”. Ví dụ, nếu điện áp giảm dưới Vth, thì tải sẽ sa thải bằng

lượng Psh. Thực tế chương trình được giải thích như sau. Bộ điều khiển quyết định sa thải tải dựa trên sự so sánh giữa điện áp V của khu vực đó với giá trị ngưỡng Vth.

Giá trị ngưỡng này có thể được quyết định trước bởi nhân viên vận hành dựa trên

kinh nghiệm hệ thống dữ liệu. Nếu V là thấp so với giá trị ngưỡng, thì bộ kiểm soát

sa thải Psh của công suất tải sau một thời gian trì hoãn . Cả hai Psh và  phụ thuộc vào sự phát triển động của V. Nếu t0 là thời gian khi V giảm dưới Vth, khối

đầu tiên của tải sẽ sa thải là tại một thời gian t0+ sao cho:

(2.9)

Sự khác biệt về điện áp thực tế và giá trị ngưỡng khoảng thời gian  là được

cài đặt sẵn. Ở đây giá trị của  sẽ được xác định, C là một hằng số xác định trước

bởi các dữ liệu thực nghiệm phụ thuộc thời gian trì hoãn . Giá trị lớn của C, thời

gian nhiều hơn nó cần cho việc tích hợp để đạt được giá trị này và do đó nhiều hơn

là thời gian trễ. Tương tự như vậy đối với một sụt giảm lớn trong điện áp từ giá trị

ngưỡng, việc tích hợp mất ít thời gian hơn để đạt được C, do đó thời gian trễ cũng ít

hơn. Số lượng của tải sẽ sa thải bởi bộ điều khiển tại thời gian t0+ là:

(2.10)

Trong đó:  là quá điện áp trung bình trong khoảng (t0, t0+)

K là hệ số kinh nghiệm,

Có liên quan đến số lượng tải sẽ sa thải để có được điện áp trung bình có thể được

tính toán như sau:

(2.11)

Vì độ lớn Vth – V(t) khác nhau, lớn hơn giá trị  và như vậy khi lớn hơn thì sa

thải tải.

Kết luận: Các chương trình thông thường khác nhau, các chương trình sa thải

tải dưới tần số và dưới điện áp đã được thảo luận trên cho thấy sự tiến bộ công nghệ

đạt được trong lĩnh vực này.

Chương 3

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Tổng quan.

Sa thải phụ tải có thể được xác định như là lượng phụ tải phải cắt ra từ một

hệ thống điện để giữ duy trì một phần còn lại của hệ thống hoạt động. Sa thải phụ là

một hoạt động điều khiển khẩn cấp. Việc giảm phụ tải này nhằm đáp ứng lại một sự

nhiễu loạn của một hệ thống. Các kết quả đó là do thiếu hụt khả năng phát điện hoặc

là tình huống quá tải của lưới. Các nhiễu loạn nói chung có thể gây nên các điều

kiện này bao gồm: Sự cố máy biến áp hay là sự cố đường dây truyền tải, mất tổ máy

phát, lỗi thiết bị đóng ngắt, đóng cắt lượng tải lớn đột ngột. Khi một hệ thống điện

bị nhiễu loạn, đáp ứng quá độ và đáp ứng động học của nó được điều khiển chính

thông qua hai mạch vòng động học chính. Mạch thứ nhất là mạch kích từ (bao gồm

AVR ) sẽ điều khiển điện áp hệ thống và công suất phản kháng máy phát. Mạch thứ

hai là mạch động lực sơ cấp (bộ điều tốc), mạch sẽ khiển công suất tác dụng của

máy phát và tần số hệ thống.

3.2 Sa thải phụ tải truyền thống.

Sa thải phụ tải bằng rơle tần số là phương pháp chung nhất cho việc điều

khiển tần số của lưới điện và duy trì tính ổn định của lưới trong các điều kiện cần

thiết. Trong các phương pháp sa thải phụ tải thông thường, khi tần số giảm xuống

dưới điểm làm việc, các rơle tần số của hệ thống phát tín hiệu cắt từng mức phụ tải,

do đó ngăn cản sự giảm tần số và các ảnh hưởng của nó.

Tần số là chỉ số của tính an toàn và chất lượng hệ thống cho phép:

 Một sự biến động chung của lưới điện liên kết có cùng giá trị.

 Là sự biểu thị sự cân bằng giữa nguồn cung cấp có cùng giá trị.

 Yếu tố quan trọng hàng đầu cho sự vận hành suông sẽ của khách hàng, các

ngành sản xuất đặc biệt và công nghiệp.

Hình 3.1: Mô hình đáp ứng tần số ở trạng thái ổn định.

Một trong những vấn đề chính của lưới điện liên kết là rã lưới toàn bộ bởi vì

sự giảm tần số như là kết quả của một vài sự cố nhà máy điện hoặc là sự cố đường

truyền. Hiện nay, trong các hệ thống điện và truyền tải điện trên thế giới, cách phù

hợp nhất để ngăn sự mất điện một phần hay là toàn bộ do sự sụt giảm tần số là sa

thải phụ tải tự động và nhanh.

Để nghiên cứu các tình huống mất cân bằng giữa năng lượng cung cấp và

tiêu thụ, kết quả giao động tần số dưới các tình huống xấu và sự nhiễu loạn lớn, một

mô hình đơn giản của trạng thái ổn định là thành phần chính của đơn vị nhiệt được

sử dụng, được trình bày ở Hình 3.1 và mô hình được biểu diễn ở phương trình sau:

(3.1)

Trong đó: H là hằng số quán tính của hệ thống.

D là hệ số cản dịu phụ tải.

Km là độ khuếch đại mạch điều khiển tần số.

FH là một phần năng lượng của tuabin tái hâm lại áp suất cao.

TR là hằng số thời gian.

Pm là năng lượng cơ của tuabin (pu).

là năng lượng van điều tiết.

là sự thay đổi tốc độ (pu).

Phương trình (3.1) mô tả hệ thống ở các điều kiện ban đầu của sự nhiễu loạn

lớn khi ảnh hưởng của bộ điều chỉnh tăng lên suốt các giây đầu tiên của nhiễu loạn

dẫn đến đáp ứng của bộ điều khiển chậm trễ và hằng số thời gian vận hành của nó.

Nó không thể tác dụng trong việc ngăn ngừa sự suy giảm tần số.

Theo phương trình (3.1), các thông số và yếu tố chính điều khiển trạng thái

của tần số và sự quá tải là lượng quá tải và các thông số H và D. Ảnh hưởng của 2

thông số này sẽ được tính toán kỹ trong bất kỳ sự kết hợp sa thải phụ tải nào.

Hệ thống cản dịu phụ tải (D) là một thông số thực biểu diễn mối quan hệ

giữa tải và tần số. Nó không bị bỏ qua trong kế hoạch kết hợp sa thải phụ tải. Trong

kế hoạch sa thải phụ tải, hệ số cản dịu phụ tải thường được diễn đạt qua đơn vị như

được chỉ ra trong phương trình sau:

(3.2)

Giá trị của D biến thiên từ 0†7 và được xác định một lần cho mỗi hệ thống,

được sử dụng trong tất cả các trường hợp của kế hoạch. Các nghiên cứu cuối cùng

đã chỉ ra D=3,3 cho trường hợp mạng lưới điện.

Ảnh hưởng của D đối với tốc độ suy giảm tần số là khá rõ ràng như là một sự

gia tăng, trong trường hợp D là một sự giảm trong tốc độ giảm tần số. Trong bất kỳ

sự quá tải xác định nào, hệ thống với một giá trị cao hơn của D sẽ có một sự ổn định

cao hơn và tần số hệ thống sẽ được ổn định ở một cấp độ cao hơn. Hình 3.2 chỉ ra

ảnh hưởng của D đối với đường giảm tần số.

Trong các phương pháp được sử dụng chung, kế hoặc sa thải phụ tải có mối

quan hệ không đáng kể tới mức độ quá tải. Bất kỳ sự quá tải nào đều có cùng chiến

lược sa thải phụ tải, vì mức độ quá tải không xác định số lượng hoặc chất lượng của

việc sa thải phụ tải.

Hình 3.2 : Ảnh hưởng của hệ số cản dịu tải trên đường giảm tần số

( đường cong ổn định hệ thống cho các quá tải khác nhau ).

Khi một trong những bước sa thải phụ tải đã được xác định, nếu ở bất kỳ

bước nào mà tần số tiếp tục giảm (với sự quan tâm tới thời gian rơle đã xác định),

bước tiếp theo sẽ khởi động tự động sa thải phụ tải cho đến khi tần số ngừng giảm.

Trong nhiều chiến lược, bước đầu tiên của sa thải phụ tải là được điều chỉnh theo

một phương pháp mà với bất cứ sự giảm tần số nào dưới điểm làm việc, bước này

là khởi động hoạt động trong sự chậm trễ với thời gian riêng của nó. Khoảng thời

gian cho tần số giảm từ thông thường cho tới dưới điểm làm việc là không được

đưa vào xem xét, mặc dù thực tế tốc độ giảm tần số là tỷ lệ trực tiếp với lượng quá

tải và sự dao động của lưới. Bởi vậy, nó có thể trở thành cơ sở để quyết định chỉ

một bước thực hiện thì có đủ hay không.

3.3 Sa thải phụ tải thông minh (ILS).

3.3.1 Mô tả.

Hệ thống sa thải phụ tải thông thường chỉ tin cậy trên hệ thống đo lường tần

số không thể được lập trình với lợi ích sự hiểu biết của người thiết kế hệ thống điện.

Kỹ sư hệ thống phải thi hành nhiều nghiên cứu hệ thống bao gồm tất cả các hệ và

các điều kiện vận hành hệ thống có thể hiểu được để thiết kế đúng hệ thống điện. Sự

hiểu biết về hệ thống của kỹ sư đạt được thông qua các nghiên cứu là không được

tận dụng hết. Ngoài ra, hầu hết dữ liệu và các kết quả nghiên cứu đã bị mất hoàn

toàn. Sự không khả dụng của thông tin cho sự cải tiến và các thay đổi tương lai của

hệ thống sẽ làm giảm dần tầm quan trọng cho sự bảo vệ đặc tính hệ thống.

Hệ thống sa thải phụ tải hiện đại sử dụng thu thập dữ liệu rộng lớn, cập nhật

liên tục mô hình hệ thống thời gian thực bằng máy tính. Giải pháp tối ưu này cho

sự duy trì hệ thống bằng cách sa thải chỉ với lượng phụ tải cần thiết và được gọi là

sa thải phụ tải thông minh (ILS).

Đó là phương pháp kích hoạt những rơle dưới tần số dựa trên một chương

trình sa thải tải thông minh thay đổi động. Các thành phần chính của chương trình

này là: các cơ sở tri thức, danh sách nhiễu loạn và các công cụ tính toán ILS.

Hệ thống này phải có các khả năng sau:

 Khả năng bản đồ một hệ thống năng lượng phi tuyến phức tạp với một số

lượng giới hạn các điểm tập hợp dữ liệu tới một khoảng không gian xác định.

 Cấu hình hệ thống nhớ tự động, các điều kiện vận hành như là tải được thêm

vào hay loại ra, và đáp ứng hệ thống tới các nhiễu loạn với tất cả các cấu

hình hệ thống.

 Nhận dạng các mẫu hệ thống khác để dự đoán đáp ứng hệ thống cho các

nhiễu loạn khác.

 Tận dụng vào sự hiểu biết ban đầu có thể cải thiện được các trường hợp đã

xác định được khách hàng.

 Khả năng thích nghi huấn luyện tự động và hệ tự học của cơ sở kiến thức hệ

thống dẫn đến các thay đổi hệ thống.

 Ra các quyết định nhanh, đúng và tin cậy trong việc ưu tiên sa thải phụ tải

dựa vào tình trạng tải thực tế của mỗi máy cắt.

 Sa thải lượng phụ tải nhỏ nhất để duy trì sự ổn định của hệ thống và tần số

thông thường.

 Sự kết hợp tối ưu để sa thải các máy cắt với sự hiểu biết đầy đủ vào các ràng

buộc của hệ thống.

Trong việc bổ sung thêm danh sách các khả năng, hệ thống sa thải phụ tải

thông minh phải có một cơ sở trí thức. Để cơ sở trí thức trở nên hiệu quả, nó phải có

thể nắm được các thông số hệ thống then chốt, thông số mà có tác động trực tiếp

vào đáp ứng tần số hệ thống các nhiễu loạn.

Các thông số này bao gồm:

 Năng lượng đã thay đổi giữa hệ thống và lưới điện kể cả trước và sau nhiễu

loạn.

 Khả năng phát điện trước và sau nhiễu loạn.

 Động học của máy phát điện tại chỗ.

 Tải thực tế và các tình trạng được cập nhật của mỗi phụ tải có thể sa thải.

 Đặc điểm động học các phụ tải của hệ thống. Đặc điểm này bao gồm các

máy điện quay, các tải trở kháng không đổi, các tải dòng điện không đổi, các

tải năng lượng không đổi, các tải phụ thuộc tần số hoặc là các dạng khác của

tải.

 Một vài yêu cầu bổ sung phải được trao đổi trong suốt quá trình thiết kế và

hoạt động của kế hoạch sa thải phụ tải thông minh.

 Kiến thức cơ sở đã được cấu hình và được lựa chọn cẩn thận.

 Khả năng để đảm bảo sự hiểu biết cơ bản hệ thống một cách đầy đủ, đúng, và

đã được trải nghiệm.

 Khả năng để thêm tính logic xác định khách hàng.

 Một hệ thống giám sát trực tuyến có thể có được sự liên kết với dữ liệu hệ

thống thực.

 Khả năng để thực hiện một phương pháp dự báo và ngăn ngừa để có thể đưa

ra một kiểu sa thải phụ tải động tương ứng với các thay đổi cấu hình hệ

thống và các nhiễu loạn đã được xác định trước đó .

 Một hệ thống điều khiển tại chỗ phân phối cho hệ thống năng lượng trung

tâm giám sát hệ thống sa thải phụ tải thông minh.

3.3.2 Sơ đồ khối chức năng ILS.

Hình 3.3: Cấu trúc tổng quát của chương trình ILS.

Trong sơ đồ Hình 3.3, các cơ sở trí thức là các khối quan trọng nhất. Cơ sở

trí thức được kết nối với công cụ tính toán, gửi các tín hiệu ngắt đến các rơle. Các

mô hình mạng có thể được truy cập bởi các cơ sở trí thức trong khi giám sát hệ

thống.

Cơ sở trí thức được huấn luyện và đầu ra của nó bao gồm các diễn biến động

của hệ thống và các đáp ứng tần số trong khi nhiễu loạn. Cơ sở trí thức được huấn

luyện này cũng giám sát hệ thống liên tục cho tất cả các điều kiện vận hành.

Danh sách nhiễu loạn bao gồm các nhiễu loạn hệ thống đã xác định trước đó.

Căn cứ vào các yếu tố đầu vào cho hệ thống và cập nhật hệ thống liên tục, các cơ sở

trí thức thông báo và gửi định kỳ các yêu cầu tới bộ phận tính toán sa thải phụ tải

thông minh ILS để cập nhật các kiểu sa thải phụ tải. Vì vậy, nó đảm bảo rằng sa thải

tải luôn luôn là nhỏ nhất và tối ưu khi một nhiễu loạn xuất hiện. Các kiểu sa thải

phụ tải được truyền xuống các bộ điều khiển phân phối đã được định vị kết nối tới

mỗi phụ tải có thể sa thải. Khi một nhiễu loạn xảy ra, hành động sa thải phụ tải

nhanh có thể được thực hiện.

3.4 Tối ưu hóa sa thải phụ tải.

3.4.1 Hàm mục tiêu - Tối đa hóa hàm lợi ích.

Trong điều kiện cấp phát nguồn dữ liệu có so sánh, các hệ thống trợ giúp

quyết định mua/bán là cần thiết tìm ra hướng kinh tế để phục vụ các phụ tải quan

trọng với các nguồn có hạn dưới các trạng thái không chắc chắn. Một phương pháp

sa thải phụ tải được dự kiến cho mục đích này. Mô hình toán học của sa thải phụ tải

được trình bày như sau:

Max

hoặc Min (-Hi) (3.3)

Trong đó :

là biến số quyết định (tính bằng 0 hoặc1) trên thanh dẫn tải j ở mức thời

gian thứ i.

ND(K) là tổng số lượng các vị trí tải ở trung tâm phụ tải K.

wij là độ ưu tiên phụ tải chứng tỏ tính quan trọng của vị trí phụ tải thứ j ứng

với mức thời gian thứ i.

vij là giá trị tải (hoặc chi phí) của phụ tải thứ j ở mức thời gian i ($/kW hoặc

$MW).

H là hàm lợi ích.

Trong hàm mục tiêu (3.3), biến số quyết định bằng „1‟ nếu nhu cầu tải Pij

được thỏa mãn, ngược lại bằng „0‟ nếu nhu cầu tải không được thỏa mãn, sa thải

phụ tải thực hiện tại vị trí phụ tải thứ j ở thời gian i. Có nhiều loại phụ tải khác nhau

trong một hệ thống điện, như là phụ tải có tính quyết định, phụ tải quan trọng và

phụ tải không quan trọng,…, và wij có thể đại diện cho tầm quan trọng của các loại

phụ tải khác nhau. Phụ tải vị trí quan trọng hơn (ví dụ như phụ tải quan trọng nhất)

thì wij của phụ tải sẽ lớn hơn. Hơn nữa, mỗi phụ tải riêng thì có giá trị chi phí riêng

vij, tính bằng giá tiền/kW ở vị trí phụ tải này. Bởi vậy đơn vị của vij là $/kW.

3.4.2 Các điều kiện ràng buộc của sự giảm bớt phụ tải.

Các điều kiện ràng buộc của sự rút ngắn phụ tải phản ánh trường hợp quá tải

của hệ thống. Các điều kiện ràng buộc này bao gồm công suất giới hạn trong mỗi

trung tâm phụ tải và toàn bộ hệ thống, cũng như khả năng truyền tải hiện có của các

đường dây then chốt (đường dây kết nối nguồn hoặc trung tâm tải khác).

Các điều kiện này có thể được trình bày như sau:

(3.4)

(3.5)

(3.6)

Ở đây:

Pij là nhu cầu phụ tải của vị trí tải thứ j ở thời gian thứ i.

PiK là tổng lượng tải trung tâm K có sẵn ở mức thời gian thứ i.

PD là tổng lượng phụ tải hệ thống có sẵn ở mức thời gian thứ i.

PSK là công suất truyền tải trên đường dây kết nối tâm phụ tải K.

PSKATC là khả năng truyền tải của đường dây kết nối tâm phụ tải K.

Chú ý rằng phương trình công suất hoặc là định luật dòng Kirchhoff phải

được thỏa mãn suốt quá trình sa thải phụ tải. (3.7)

(3.8)

Ở đây: n là tổng số lượng nút ở trong hệ thống; mô tả máy phát G có

liên quan tới nút ; mô tả đường dây truyền tải T có liên quan tới nút ; và

mô tả phụ tải j là có liên quan tới nút .

Hướng của dòng công suất được thỏa mãn khi công suất đi vào nút, và không

thỏa mãn khi công suất đi ra khỏi nút. Phương trình (3.8) trình bày các điều kiện

ràng buộc an ninh lưới điện hệ thống.

3.5 Quá trình phân tích hệ thống phân cấp – Thuật toán AHP.

Phương pháp tiếp cận này hỗ trợ việc ra quyết định sắp xếp các đơn vị trong

các chuỗi các giá trị bằng cách sử dụng các kỹ thuật của quá trình phân tích hệ

thống phân cấp Analytic Hierarchy Process ( AHP ).

3.5.1 Thuật toán AHP.

AHP là phương pháp tiếp cận việc thực hiện các quyết định. Nó trình bày các

phương pháp và tiêu chí đánh giá cân bằng, và thực hiện một cách tổng hợp để đi

đến một quyết định cuối cùng. AHP đặc biệt thích hợp cho các trường hợp có liên

quan đến phân tích và định lượng. Quá trình phân tích hệ thống Analytic Network

Process ( ANP ) là phần mở rộng của AHP. Nó thực hiện các quyết định khi có

nhiều phương án phụ thuộc vào tiêu chuẩn với nhiều tương tác.

3.5.2 Các bước của thuật toán AHP.

Các bước của thuật toán AHP có thể được trình bày như sau:

Bước 1: Thiết lập mô hình hệ thống phân cấp.

Hình 3.4: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị.

Bước 2: Xây dựng ma trận phán đoán.

Giá trị của các thành phần trong ma trận phán đoán phản ánh tri thức của

người sử dụng về tầm quan trọng mối liên hệ giữa các cặp hệ số.

Ma trận phán đoán có thể được dựa trên phương pháp tỷ lệ như là “phương

pháp tỷ lệ 9”. Trong việc biểu diễn hai chỉ số A và B, mối quan hệ giữa chúng có

thể được thể hiện như sau nếu “phương pháp tỷ lệ 9” được sử dụng:

 Nếu cả hai chỉ số A và B quan trọng như nhau thì hệ số tỷ lệ là “1”.

 Nếu biểu diễn chỉ số A quan trọng hơn chỉ số B một chút thì hệ số tỷ lệ của

A so với B là “3”.

 Nếu biểu diễn chỉ số A quan trọng hơn chỉ số B thì hệ số tỷ lệ của A so với B

là “5”.

 Nếu biểu diễn chỉ số A quan trọng khá nhiều hơn chỉ số B thì hệ số tỷ lệ của

A so với B là “7”.

 Nếu biểu diễn chỉ số A cực kỳ quan trọng hơn chỉ số B thì hệ số tỷ lệ của A

so với B là “9”.

 Một cách tương tự, “2”, “4”, “6”, “8” là giá trị trung bình của những phán

đoán kề cận tương ứng.

Bước 3: Tính toán trị riêng lớn nhất và vector riêng tương ứng của ma trận

phán đoán.

Để tính trị riêng lớn nhất của ma trận phán đoán, có thể sử dụng phương pháp lấy

căn.

(1) Nhân tất cả các thành phần trong mỗi hàng của ma trận phán đoán.

(3.9)

Ở đây: n là hạng của ma trận phán đoán A, là phần tử của ma trận A.

(2)Tính căn bậc n của

(3.10)

Vector: :

(3.11)

(3) Chuẩn hóa vector

(3.12)

Bằng cách này có được vector riêng của ma trận A,

(3.13)

(4) Tính Toán trị riêng lớn nhất của ma trận phán đoán

(3.14)

Ở đây: đại diện cho thành phần thứ i của vector AW.

Bước 4: Sắp xếp phân cấp và kiểm tra tính nhất quán của các kết quả.

Việc sắp xếp phấn cấp có thể thực hiện theo giá trị của các thành phần trong

vector riêng, đại diện cho tầm quan trọng của mối liên hệ của các hệ số tương ứng.

Chỉ số nhất quán của việc sắp xếp phân cấp được xác định như sau :

(3.15)

Ở đây : là trị riêng lớn nhất của ma trận phán đoán.

n là hạng của ma trận phán đoán.

Chƣơng 4

XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH SA THẢI PHỤ TẢI

4.1 Chƣơng trình sa thải phụ tải dựa trên điện áp và tần số không xét đến tầm

quan trọng của tải và các điều kiện ràng buộc về giảm bớt phụ tải.

Chương trình sa thải tải đề xuất kết hợp hai tham số: tần số và điện áp tại

thanh góp, cho quyết định tức thời, số lượng và vị trí của tải phải sa thải. Các tải ở

đây giả sử là tương đương nhau về tầm quan trọng và các chỉ tiêu kinh tế. Chương

trình phát triển ở đây sử dụng phương pháp tiếp cận từng bước.

Bước đầu tiên là giai đoạn đo lường. Khi một nguyên nhân gây nhiễu loạn,

sự chênh lệch tần số hoặc thay đổi điện áp thanh cái hoặc cả hai, nó được ghi lại và

độ lớn của sự nhiễu loạn là được ước tính bằng cách sử dụng các phương trình

chuyển động của rotor. Ước tính này xác định số lượng tải được sa thải. Ngay khi số

lượng tải bị sa thải được quyết định, các thanh góp được xếp hạng theo các giá trị

độ lớn dV/dt của nó. Sự xếp hạng này quyết định thứ tự tải sẽ sa thải. Do đó, thanh

góp ở nơi điện áp đang giảm với mức độ nhanh hơn có một giá trị độ lớn dV/dt cao

hơn thì được xếp ở vị trí cao hơn.

Một khi thứ tự của tải sa thải được quyết định, giai đoạn tiếp theo tính toán

bao nhiêu tải cần thiết phải sa thải từ mỗi thanh góp tải. Điều này được quyết định

bởi một công thức dựa trên độ nhạy điện áp.

Bước đầu tiên của quy trình sa thải tải là đo lường và tính toán tốc độ thay

đổi của tần số. Tùy thuộc vào các rơle, các phép đo tần số hoặc tốc độ thay đổi tần

số được ghi lại bằng các đồng hồ so pha trong hệ thống. Đối với các trường hợp

nghiên cứu trình bày dưới đây, giá trị trung bình của df/dt được tính toán tại điểm

mà ở đó có tần số giảm dưới 59,7Hz. Giá trị tuyệt đối sẽ không ghi nhận đúng giá

trị df/dt tại điểm đó. Do đó, mức trung bình của các giá trị từ thời gian nhiễu loạn

xảy ra tới điểm mà ở đó tần số giảm xuống dưới 59,7Hz được xem xét để lấy giá trị

trung bình df/dt. Giá trị trung bình của sự thay đổi biểu đồ tần số được sử dụng để

tính toán biên độ nhiễu loạn ước tính.

Ban đầu hệ thống tại trạng thái xác lập ổn định tất cả các dQ/dV, độ nhạy

điện áp có thể được tính toán. Từ đó, các giới hạn ổn định điện áp được biết đến.

Bây giờ, trong khi một nhiễu loạn điện áp hoặc tần số có thể bắt đầu giảm xuống

dưới mức giới hạn. Trong trường hợp này giới hạn tần số được coi là ở 59,7Hz,

dưới đó sa thải tải sẽ bắt đầu. Lý do để chọn lấy giá trị này là một cuộc khảo sát của

các kỹ thuật sa thải phụ tải hiện có đã được thực hiện và được trình bày trong phần

tổng quan. Dựa trên điều này, các tần số tiêu chuẩn nhận giá trị trong ngành công

nghiệp để bắt đầu một quá trình sa thải tải là 59,7Hz trên hệ hống điện có tần số

60Hz và 49,7Hz trên hệ thống điện có tần số 50Hz.

Việc ước tính tổng chênh lệch giữa công suất máy phát và công suất phụ tải.

Điều này có thể được xác định như sau:

 Xét trường hợp một máy phát đơn, phương trình chuyển động của rotor là :

(4.1)

Ở đây: f0 là tần số danh định của hệ thống.

Pdiff là độ chênh lệch giữa công suất phát và công suất phụ tải.

Trong phương trình trên ω được thay thế bằng f bởi vì ω = 2πf. Do đó, nhận

được mối quan hệ giữa tần số mà độ lệch công suất. Đây là mối quan hệ thiết lập

ước tính độ lớn của sự nhiễu loạn này.

Phương trình chuyển động của rotor trên là cho một máy đơn. Trong một hệ

thống công suất lớn có nhiều máy phát điện, nó có thể cách xa nhau về địa lý từ mỗi

máy khác nhau. Trong trường hợp này, xuất hiện mong muốn để giảm số lượng các

phương trình chuyển động của rotor. Vì vậy, các máy phát điện quay đồng thời có

thể được liên kết đồng thời và một phương trình chuyển động của rotor tương

đương duy nhất được thiết lập cho nó. Các máy phát điện này được biết như là máy

phát điện liên kết.

 Xét một hệ thống n máy phát.

Ở đây là khoảng cách địa lý trên một diện tích lớn, như trường hợp với một lưới

điện thực tế. Nhưng khi hệ thống này bị ảnh hưởng bởi một nhiễu loạn như là một

sự cố, tất cả các rotor máy phát điện quay đồng bộ. Các phương trình chuyển động

của rotor riêng lẻ của chúng được xác định dưới đây.

Hằng số quán tính H cho mỗi máy được biểu diễn như H1, H2, H3, …, Hn.

Công suất cơ và công suất điện cho mỗi máy được thể hiện như Pm1, Pm2, Pm3, …,

Pmn và Pe1, Pe2, Pe3, …,Pen.

Các phương trình chuyển động của rotor cho từng máy riêng lẻ:

cho máy 1 (4.2)

cho máy 2 (4.3)

cho máy 3 (4.4)

Tương tự:

cho n máy (4.5)

Hằng số quán tính tương đương của hai máy là tổng các quán tính riêng lẻ của mỗi

máy.

Heq = ∑các quán tính riêng lẻ của mỗi máy cho tất cả các máy trong hệ thống

Ngoài ra, công suất cơ và công suất điện tương đương được cho là:

Pm = ∑công suất cơ riêng lẻ của mỗi máy cho tất cả các máy trong hệ thống

Pe = ∑công suất điện riêng lẻ của mỗi máy cho tất cả các máy trong hệ thống

Điều này có thể được biểu diễn toán học sau. Hằng số quán tính tương đương là:

(4.6)

Công suất cơ và công suất điện tương đương được đưa ra như sau:

(4.7)

(4.8)

Khi độ lớn của nhiễu loạn được xác định bằng cách sử dụng các phương

trình chuyển động của rotor tương đương ở trên, vị trí và số lượng của tải sẽ sa thải

từ mỗi thanh góp sẽ được quyết định. Để làm được điều này, các thanh góp được

xếp hạng theo các giá trị độ lớn dV/dt tại thời điểm phát hiện suy giảm tần số.

Thanh góp với độ lớn dV/dt lớn nhất được liệt kê ở đầu danh sách và sau đó xếp

theo thứ tự giảm dần. Một khi thứ tự được quyết định, bước tiếp theo là quyết định

số lượng tải sẽ sa thải tại mỗi thanh góp.

Đây là quyết định dựa trên độ nhạy điện áp tại mỗi thanh góp. Do đó, thanh

góp với độ nhạy điện áp thấp, rất gần với giới hạn mất ổn định, sẽ có một tải lớn bị

sa thải dựa trên giá trị nghịch đảo của độ nhạy điện áp của nó, như là một phần của

tổng các giá trị nghịch đảo của tất cả các độ nhạy thanh góp tải. Bây giờ, các phân

tích QV được thực hiện theo cách sau đây.

Các phương trình cho công suất phản kháng, công suất tác dụng, và độ nhạy điện áp

là:

(4.9)

(4.10)

(4.11)

Như vậy với mỗi thanh góp, hệ thức dQ/dV liên quan có thể được viết là:

(4.12)

(4.13)

(4.14)

Để ước tính số lượng tải cần phải sa thải, cần xem xét giá trị nghịch đảo của

độ nhạy điện áp, như là một phần nhỏ của tổng tất cả các giá trị nghịch đảo độ nhạy

điện áp của hệ thống. Bởi vì đối với trường hợp điện áp ổn định hơn, giá trị nghịch

đảo sẽ nhỏ hơn. Do đó, một số lượng nhỏ của tải sẽ được sa thải. Như vậy, nó có thể

nói rằng:

(4.15)

Phương trình trên đưa ra một giá trị phân số của độ nhạy điện áp cho mỗi

thanh góp. Ta có, tổng các giá trị dV/dQ của tất cả các thanh góp là:

(4.16)

Phương trình trên cho tổng các giá trị dV/dQ ở tất cả các thanh góp tải. Tải

sa thải tại mỗi thanh góp là một phần nhỏ so với tổng số tải yêu cầu sẽ sa thải để

duy trì sự cân bằng công suất. Đây là một phần nhỏ của tải tại mỗi thanh góp là tỷ lệ

với một phần giá trị dV/dQ tại mỗi thanh góp. Độ nhạy điện áp của từng thanh góp

so với tổng độ nhạy điện áp.

cho mỗi thanh góp (4.17)

Khi đó, lượng tải được sa thải từ mỗi thanh góp sẽ dựa vào công thức sau:

(4.18)

Lưu đồ thuật toán sa thải được đề xuất trình bày ở Hình 3.1.

.1 .

4.2 Chƣơng trình sa thải phụ tải c xét đến tầm quan trọng của phụ tải chi ph

tải sự tha đ i của tải theo gi trong ngà và các điều kiện ràng buộc về giảm

bớt phụ tải.

Chương trình sa thải phụ tải kết hợp các tham số: tầm quan trọng của tải, chi

phí phụ tải, sự thay đổi của phụ tải theo giờ trong ngày, các điều kiện ràng buộc về

công suất từ đó đưa ra các biến quyết định và tính toán lợi ích đạt được tối đa thông

qua hàm mục tiêu.

Việc đầu tiên là tính toán các hệ số quan trọng của tải bởi HP. Rất khó để

tính toán chính xác hệ số quan trọng của mỗi tải. Lý do là tính quan trọng tương đối

của các loại tải này không giống nhau, cái mà liên quan đến các điều kiện hoạt động

thị trường n ng lượng. Theo nguyên lý của AHP, các hệ số quan trọng của tải có thể

được xác định thông qua việc tính toán các phán đoán cơ bản, phản ảnh sự so sánh

và phán đoán của một chuỗi cặp hệ số. Mô hình phân cấp cho việc tính toán các hệ

số quan trọng của tải được chỉ ra trong Hình 4.2, nơi ma trận PI biểu diễn các hệ số

của trung tâm tải k.

.2: .

Ma trận phán đoán cơ bản A-LD của vấn đề sa thải có thể được viết như sau:

(4.19)

Trong đó: WDi là chưa biết; WDi/WDj là thành phần của phán đoán cơ bản -

LD, mô tả tương đối tầm quan trọng phụ tải thứ i được so sánh với tải thứ j. Giá trị

của WDi/WDj có thể đạt được theo kinh nghiệm của các kỹ sư điện hoặc người vận

hành hệ thống sử dụng một vài phương pháp cân bằng tỷ lệ. Ví dụ, phương pháp tỷ

lệ 1-9 có thể được sử dụng.

Tương tự, ma trận phán đoán cơ bản -PI có thể được viết như sau :

(4.20)

là thành phần của phán Trong đó: WKi là chưa biết; WKi/WKj

đoán cơ bản A-PI, mô tả tương đối quan trọng của tâm phụ tải thứ i được so sánh

vơi tâm phụ tải thứ j. Giá trị của WKi/WKj có thể c ng đạt được theo kinh nghiệm của

các kỹ sư điện hoặc là các nhà vận hành hệ thống sử dụng các phương pháp cân

bằng tỷ lệ.

Bởi vậy, hệ số quan trọng duy nhất của tải Wi có thể đạt được từ phương

trình sau :

Wi =WKj * WDi Di  Kj (4.21)

Trong đó Di  Kj ngh a là tải Di được định vị trong tâm tải Kj.

Sau khi tính toán các hệ số quan trọng của tải và trung tâm tải, kế hoạch sa

thải phụ tải tối ưu và lợi ích đạt được tối đa được tính toán và có được bằng phương

pháp tiếp cận đã đề xuất.

Chương 5

TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM

Hệ thống được tính toán thử nghiệm gồm 9 bus, 3 máy phát điện có tần số

60Hz. Trong đó có 3 bus tải lần lượt là 5, 6, 8 và 3 bus máy phát là 1,2,3. Nghiên

cứu trường hợp hệ thống bị mất một máy phát điện. Hệ thống có sơ đồ trình bày ở

hình 5.1.

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống 9 bus 3 máy phát.

5.1 Nghiên cứu sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy

điện áp.

Xem xét sự cố mất một máy phát tại bus số 1. Tính toán mức độ nhiễu loạn,

sử dụng phương trình chuyển động của rotor dựa trên giá trị df/dt được xác định là

giảm khoảng 72MW. Đồ thị thay đổi điện áp khi sự cố được trình bày ở hình 5.2

Khi không có sa thải tải, giá trị điện áp tại các nút giảm và ổn định ở giá trị

thấp hơn điện áp định mức đã xác định trước. Điện áp tại các thanh góp tải khi mất

một máy phát điện tại bus 1 được trình bày trong hình 5.2. Khi xảy ra sự cố, điện áp

tại bus 5 giảm từ giá trị 0.996pu xuống còn 0.929pu.

Hình 5.2: Điện áp tại bus 5 khi xảy ra sự cố mất máy phát tại bus 1.

Bên cạnh giá trị điện áp giảm, tần số hệ thống cũng giảm xuống giá trị thấp

hơn 59.74Hz, thấp hơn so với giới hạn chuẩn yêu cầu. Do đó cần có biện pháp để

khôi phục tần số hệ thống trở về giá trị giới hạn cho phép.

Hình 5.3: Tần số hệ thống trong trường hợp sự cố máy phát tại bus số 1.

Bên cạnh tần số, điện áp cũng bị ảnh hưởng do có sự thiếu hụt công suất

phát.

Khi áp dụng thuật toán đề suất trên hệ thống thử nghiệm, hệ thống cần trì

hoãn thời gian để được xem xét. Thời gian lan truyền và thời gian trễ của hệ thống

thực tế có thể được mô phỏng trong quá trình thử nghiệm của thuật toán. Đây là thời

gian trễ được chuyển đổi trong các thời gian kích rơle trong khi thử nghiệm hệ

thống trên. Vì vậy, ngay khi điện áp bắt đầu giảm dưới giá trị ngưỡng 0,97pu, các

rơle bắt đầu hoạt động trong vòng 0,05 giây. Đồng thời, các tính toán cần thiết cho

mức độ nhiễu loạn được điều khiển bằng cách sử dụng phương trình chuyển động

của rotor và các giá trị df/dt nhận được từ các thiết bị đồng bộ pha.

Các giá trị dV/dt tại các thanh góp tải được tính toán và sắp xếp thứ tự bắt

đầu với giá trị âm lớn nhất. Tải sẽ lần lượt được sa thải theo thứ tự của danh sách

này. Thứ tự sắp xếp dV/dt được trính bày ở bảng 5.1.

Bảng 5.1: Thứ tự sắp xếp dV/dt tại các thanh góp tải.

Bus 6 5 8 Thứ tự sắp xếp 1 2 3 Giá trị dV/dt -0.191667 -0.190000 -0.136667

Ngoài ra, lượng công suất của tải sẽ sa thải từ mỗi thanh góp cũng được ước

tính trong khoảng thời gian trễ này. Giá trị công suất sa thải tại các thanh góp sẽ dựa

trên các độ nhạy điện áp của nó. Các giá trị dV/dQ đã được tính riêng biệt cho mỗi

thanh góp tải khi vận hành ở chế độ xác lập. Các giá trị dV/dQ tại mỗi thanh góp

được trình bày trong bảng 5.2.

Bảng 5.2: Giá trị dV/dQ tại các thanh góp tải.

Bus 5 6 8 Tổng các giá trị dV/dQ Giá trị dV/dQ 0.00789088 0.00354715 0.00494458 0.01638261

Từ các giá trị dV/dQ, tổng của tất cả các giá trị dV/dQ này là 0.01638261.

Giá trị này được ứng dụng vào công thức độ nhạy điện áp để tính lượng tải sẽ sa

thải tại mỗi thanh góp. Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp được trình bày ở bảng

5.3.

Bảng 5.3: Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp tải trong hệ thống.

Lượng tải bị sa thải (MW) 34.67966 15.58938 21.73095 72 (MW) Bus 5 6 8 Tổng công suất tải sa thải

Tổng phụ tải sa thải là 72MW. Tải được sa thải theo thứ tự sắp xếp dV/dt là

gia tăng trong 0,05 giây để một sự mất đột ngột của tải không xảy ra. Bằng cách

tăng số lượng các bước và tải sa thải trong các bước nhỏ sẽ tránh được việc sa thải

quá nhiều tải. Đồ thị sự thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng chương

trình sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.4, đồ thị tần số sau khi áp dụng chương trình

sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.5.

Hình 5.4: Điện áp tại bus 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải.

Hình 5.5: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải.

Kết quả nhận được, các giá trị biên độ điện áp cho thấy một sự cải thiện.

Điện áp tại bus 5 được cải thiện gần với giá trị danh định ban đầu từ 0.929pu lên

0.992pu. Đồng thời tần số trước khi thực hiện chương trình sa thải phụ tải đề xuất là

59.74Hz, sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải, tần số đã cải thiện đến một

giá trị ổn định gần 60Hz (60.005Hz) trong vòng 38 giây.

Trường hợp sa thải tải không theo thứ tự giá trị sắp xếp dV/dt, tổng lượng sa

thải là 72MW chiếm khoảng 22.858% so với công suất toàn bộ phụ tải 315MW. Tải

được sa tải theo thứ tự: tải có giá trị nhỏ nhất được sa thải trước và theo thứ tự tăng

dần và thời gian sa thải gia tăng 0.05 giây để được sự mất đột ngột của tải không

xảy ra. Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp là 22.858% so với tổng công suất tại mỗi

thanh góp. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải

trình bày ở hình 5.6, đồ thị tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ

tải trình bày ở hình 5.7.

Hình 5.6: Điện áp tại bus 5 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo

thứ tự dV/dt.

Hình 5.7: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo

thứ tự dV/dt.

Kết quả nhận được, sau khi áp dụng chương trình sa thải tải không theo thứ

tự dV/dt, điện áp tại bus 5 cải thiện đến giá trị ổn định từ 0.929pu lên 0.989pu trong

vòng 25 giây. Tần số hệ thống phục hồi đến giá trị ổn định 60.01Hz trong vòng 49

giây.

Như vậy trường hợp sa thải phụ tải không theo thứ tự dV/dt, phụ tải có giá trị

công suất nhỏ sẽ được sa thải trước thì có giá trị điện áp sau khi sa thải phụ tải đạt

giá trị thấp hơn (0.989pu so với 0.992pu). Tần số hệ thống phục hồi cao hơn và xa

danh định ban đầu hơn (60.01Hz so với 60.009Hz). Thời gian phục hồi đến giá trị

tần số ổn định lâu hơn (49 giây so với 38 giây).

Trường hợp sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự suy giảm của tần số.

các bước tần số, thời gian và số lượng của tải sẽ bị sa thải trình bày ở bảng 5.4. Các

bước từ A đến F sa thải tải khi có sự suy giảm ở tần số. Các bước L, M và N là đặc

biệt khi nó chỉ sa thải phụ tải khi một tần số gia tăng. Mục đích của việc này là để

tránh sự trì trệ của tần số tại một giá trị thấp hơn so với danh định. Vì vậy, nếu tần

số tăng lên đến 59.4Hz và tiếp tục duy trì trong vùng lân cận cho hơn 10 giây, thì

5% phụ tải còn lại được sa thải để tăng tần số và đạt đến giá trị danh định yêu cầu.

Các bước UFLS 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tần số sa thải tải (Hz) 59.7 59.4 59.1 58.8 58.5 58.2 59.4 59.7 59.1

Thời gian trễ (giây) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 10 12 8

Số lượng tải sa thải (phần trăm tổng tải) 9 7 7 6 5 7 5 5 5

Tổng số lượng tải sa thải 9 16 23 29 34 41 46 51 56

Bảng 5.4: Sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự thay đổi của tần số.

Đầu tiên, khi tần số giảm xuống dưới 59.7Hz, hệ thống sa thải với thời gian

trễ là 0,28 giây với lượng tải sa thải 9% tổng công suất toàn hệ thống 315MW.

Công suất sa thải là 28.35MW. Đồ thị tần số sau khi sa thải phụ tải trình bày ở hình

5.8. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp dụng sa thải phụ tải trình bày

ở hình 5.9.

Hình 5.8: Tần số hệ thống sau khi sa thải 9% tổng công suất tải.

Hình 5.9: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 9% tổng công suất tải.

Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ hai, sa

thải thêm 7% lượng công suất. Công suất sa thải là 22.05MW. Đồ thị tần số sau khi

sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.10. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi

áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.11.

Hình 5.10: Tần số hệ thống sau khi sa thải 7% công suất tải.

Hình 5.11: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 7% tổng công suất tải.

Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ ba, sa

thải thêm 5% lượng công suất. Công suất sa thải là 15.75MW. Đồ thị tần số sau khi

sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.12. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi

áp dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.13.

Hình 5.12: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải.

Hình 5.13: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 5% tổng công suất tải.

Do tần số chưa đạt đến giá trị danh định nên tiếp tục sa thải lần thứ tư, sa thải

thêm 5% lượng công suất. Công suất sa thải là 15.75MW. Đồ thị tần số sau khi sa

thải phụ tải trình bày ở hình 5.14. Đồ thị thay đổi điện áp tại thanh góp 5 sau khi áp

dụng sa thải phụ tải trình bày ở hình 5.15.

Hình 5.14: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải.

Hình 5.15: Điện áp tại thanh góp 5 sau sa thải 5% tổng công suất tải.

Sau khi qua bốn lần sa thải, tần số hệ thống đạt 60.058Hz, gần với giá trị

danh định ban đầu ở thời điểm 92 giây. Điện áp tại thanh góp tải 5 cũng đạt gần đến

giá trị danh định 0.9955pu.

Tổng công suất sa thải sau bốn lần sa thải là:

Bảng tổng hợp kết quả các trường hợp nghiên cứu trình bày ở bảng 5.5.

Bảng 5.5: Kết quả so sánh giữa các phương pháp sa thải phụ tải trong trường hợp mất một

máy phát.

Tần số phục hồi (Hz)

Thời gian phục hồi tần số (s)

Điện áp sau khi sa thải (pu)

Công suất sa thải (MW)

60.005 38 0.996 72

60.01 49 0.989 72

Phương pháp sa thải phụ tải theo tần số, dV/dt và độ nhạy điện áp Phương pháp sa thải phụ tải theo tần số Phương pháp sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự thay đổi tần số

60.058 92 0.995 79.9

Kết luận: Chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy điện áp có giá

trị điện áp ở thanh góp tải gần với giá trị danh định hơn, đồng thời gian trị tần số

của hệ thống cũng gần giá trị danh định 60Hz (60.005Hz), thời gian phục hồi tần số

cũng nhanh hơn, tổng công suất sa thải ít hơn so với phương pháp sa thải truyền

thống.

5.2 Nghiên cứu sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo thuật toán AHP.

Nghiên cứu trường hợp hệ thống 9 bus 3 máy phát có sơ đồ trình bày ở hình

5.1. Dữ liệu tải theo thời gian trong ngày được trình bày ở bảng 5.6. Dữ liệu tải bao

gồm các giá trị chi phí tải độc lập tại mỗi thanh góp và được phân chia thành 2

trung tâm tải. Trường hợp nghiên cứu trong đề tài là trường hợp mất một máy phát,

tổng công suất phát của hệ thống chỉ còn 243MW làm cho tổng công suất nguồn

phát bị giới hạn trong một số khoảng thời gian. Tổng công suất phát của nguồn và

công suất nhu cầu của tải ở các khoảng thời gian được trình bày ở hình 5.16.

Bảng 5.6: Dữ liệu tải trong hệ thống 9 bus tại các khoảng thời gian.

Trung tâm tải

Nút tải

Chi phí tải Vij ($/pu.h)

Load t2 4.01- 8.00 (MW)

Load t4 12.01- 16.00 (MW)

Load t3 8.01- 12.00 (MW)

Load t5 16.01- 20.00 (MW)

CK1 CK1 CK2

5 6 8

1000 1000 1000

Load Load t6 t1 20.01- 0.00- 24.00 4.00 (MW) (MW) 124.50 180.00 330.75 185.00 180.00 145.12 91.50 150.00 158.34 150.25 150.00 140.00 99.00 145.00 162.37 145.15 145.00 110.25

Hình 5.16: Tổng công suất phát và nhu cầu tải ở các thời đoạn.

Đầu tiên, thành lập các ma trận phán đoán A-PI và A-LD cho biết tầm quan

trọng giữa các trung tâm phụ tải với nhau và tầm quan trọng giữa các tải trong trung

tâm tải với nhau. Ma trận phán đoán A-PI và A-LD được trình bày ở bảng 5.7 và

bảng 5.8.

Bảng 5.7: Ma trận phán đoán A-PI.

PI CK1 CK2 CK1 1 1/3 CK2 3 1

Với CKi: là trung tâm tải thứ i.

Bảng 5.8: Ma trận phán đoán A-LD.

5 1 1/3 1/5 6 3 1 7 8 5 1/7 1 LD 5 6 8

Từ các giá trị của ma trận A-PI và A-LD, tính toán trị riêng lớn nhất và

vector riêng. Sử dụng phương pháp nhân để tính trị riêng lớn nhất và ma trận vector

riêng. Thực hiện các bước:

Bước 1: Nhân các giá trị trong cùng một hàng của từng ma trận A-PI và A-LD với

nhau. Kết quả các giá trị Mi trình bày ở bảng 5.9.

Bảng 5.9: Giá trị Mi của ma trận A-PI và A-LD.

A-PI A-LD

*. Với n lần lượt là hạng của

M1 M2 3 0.33333 M1 M2 M3 15 0.04762 1.4

* trình bày ở bảng 5.10.

Bước 2: Lấy căn bậc n của các giá trị Mi có được Mi

* của ma trận A-PI và A-LD.

các ma trận A-PI và A-LD. Kết quả các giá trị Mi

Bảng 5.10: Giá trị Mi

A-PI A-LD

*của ma trận A-PI và A-LD.

W1* W2* 1.73205 0.57735 W1* W2* W3* 2.46621 0.36246 1.11869

Bước 3: Tính tổng các giá trị Wi

Tổng các giá trị Wi

*của ma trận A-PI: Lj = 2.3094 *của ma trận A-LD: Lj = 3.94736

Tổng các giá trị Wi

Bước 4: Chuẩn hóa ma trận, tìm được các giá trị Wi, Wdi lần lượt của ma trận A-PI */ Lj. Kết quả các giá trị Wi và Wdi được trình bày ở bảng 5.11 và và A-LD. Wi = Wi

bảng 5.12.

Bảng 5.11: Giá trị Wi của ma trận A-PI.

W1 W2 0.75 0.25

Bảng 5.12: Giá trị Wdi của ma trận A-LD.

W1 W2 W3 0.62477 0.09182 0.28340

Sau khi có được các giá trị Wi và Wdi, tính toán các giá trị hệ số quan trọng

tổng hợp Wij của mỗi phụ tải. Giá trị Wij = Wkj .Wdi. Trong đó, Wkj ở cùng một trung

tâm tải giống nhau và bằng giá trị Wi. Kết quả giá trị các hệ số quan trọng của tải

trình bày ở bảng 5.13.

Bảng 5.13: Giá trị các hệ số quan trọng của tải được tính toán bởi AHP.

Nút tải Chi phí tải Vij

Trung tâm tải

($/pu.h)

CK1 CK1 CK2

Hệ số quan trọng Wkj (A-PI) 0.75 0.75 0.25

Hệ số quan trọng Wdi (A-LD) 0.62477 0.09182 0.28340

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.06887 0.07085

1000 1000 1000 5 6 8

Sau khi tính toán các giá trị hệ số quan trọng tổng hợp của mỗi đơn vị phụ tải

tại mỗi thời đoạn có được từ tính toán AHP, tiến hành sắp xếp các đơn vị phụ tải

theo thứ tự ưu tiên giảm dần được trình bày ở bảng 5.14. Phụ tải quan trọng hơn thì

có hệ số Wij lớn hơn.

Bảng 5.14: Sắp xếp các đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng của phụ tải Wij

giảm dần.

Nút tải Chi phí tải Vij

Trung tâm tải

($/pu)

CK1 CK2 CK1

Hệ số quan trọng Wkj (A-PI) 0.75 0.25 0.75

1000 1000 1000

Hệ số quan trọng Wdi (A-LD) 0.62477 0.28340 0.09182

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.07085 0.06887

5 8 6

Phương pháp AHP được sử dụng để quyết định việc sắp xếp các đơn vị phụ

tải theo thứ tự ưu tiên tại các thời đoạn và hệ thống cơ sở tri thức quyết định việc

duy trì tải hoặc ngắt tải ra khỏi hệ thống điện. Dãy thứ tự ưu tiên trên chưa bao gồm

những ràng buộc về công suất khi tăng tải hoặc giảm tải. Vì vậy, kết quả cuối cùng

của việc duy trì tải hoặc ngắt tải ra có được thông qua việc phối hợp giữa sắp xếp

theo AHP và kiểm các điều kiện ràng buộc. Do đó, cơ sở tri thức được sử dụng phối

hợp với AHP để giải quyết vấn đề này và thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Chọn đơn vị số 1 từ dãy các đơn vị ưu tiên tại thời đoạn t.

Bước 2: Kiểm tra các điều kiện ràng buộc của việc tăng/giảm tải. Nếu các

điều kiện ràng buộc được thỏa thì đi đến bước 4.

Bước 3: Nếu các điều kiện ràng buộc của việc tăng hoặc giảm của đơn vi

không được thỏa, hủy bỏ đơn vị này ở thời điểm t. Lựa chọn đơn vị kế tiếp từ dãy

sắp xếp của các đơn vị ưu tiên và đi tới bước 2.

Bước 4: Kiểm tra việc cân bằng công suất và đảm bảo lượng công suất cắt là

nhỏ nhất. Nếu công suất của hệ thống được cân bằng, đi đến bước 5. Ngược lại,

thêm một đơn vị từ dãy sắp xếp của các đơn vị ưu tiên và đi đến bước 2.

Bước 5: Kết thúc, tất cả những đơn vị không được lựa chọn cũng như những

đơn vị đó bị hủy bỏ trong việc lựa chọn sẽ không tham gia vào tải ở thời gian t.

những đơn vị khác sẽ được đưa vào ở thời điểm t.

Kết quả tính toán được trình bày ở bảng 5.15 và bảng 5.16.

Bảng 5.15: Sơ đồ sa thải phụ tải tại các thời đoạn.

Nút tải

Thời đoạn t1 1 1 1

Thời đoạn T3 1 0 0

Thời đoạn T4 1 1 0

Thời đoạn T5 1 1 0

Thời đoạn t6 1 1 0

5 8 6

Thời đoạn t2 1 1 0

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.07085 0.06887

Bảng 5.16: Công suất tại các nút tải khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải

theo AHP.

Nút tải

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij

5 8 6

Load t3 8.01- 12.00 (MW) 330.75 0 0

Load t4 12.01- 16.00 (MW) 185.00 150.25 0

Load t5 16.01- 20.00 (MW) 180.00 150.00 0

Load t6 20.01- 24.00 (MW) 145.12 140.00 0

0.46858 0.07085 0.06887

Load t2 Load t1 4.01- 0.00- 8.00 4.00 (MW) (MW) 124.50 180.00 91.50 150.00 99.00 0

Trong bảng 5.15, biến quyết định xij = 1 có nghĩa là tải được duy trì tại thời

đoạn t, và xij = 0, có nghĩa là tải được sa thải tại thời đoạn t. Cụ thể, tải tại nút 6

được sa thải tại thời đoạn t2,t3,t4,t5,t6; tải tại nút 8 sa thải tại thời đoạn t3. Vì chí

phí giữa các tải tương đương nhau, nên chỉ xét đến hệ số quan trọng Wij.

Bảng 5.17: Tổng hợp kết quả phương pháp sa thải phụ tải theo AHP.

t1

t2

t3

t4

t5

t6

330

315.00

475.00

651.46

480.65

475.00

395.37

150.00

320.71

150.25

150.00

140.00

608.3

539.43

468.58

539.43

Thời đoạn Công suất phát cực đại của hệ thống (MW) Nhu cầu công suất của hệ thống (MW) Tổng công suất sa thải (MW) Giá trị hàm mục tiêu Hi

Lợi ích

315000

475000

615460

480650

475000

395370

(x103)$

Kết luận: phương pháp sa thải phụ tải thông thường không đề cập đến tầm

quan trọng các phụ tải cũng như mối liên hệ của các vị trí tải với nhau. Kết quả chỉ

ra rằng phương pháp sa thải phụ tải theo AHP thì tối ưu hơn. Nó không chỉ tối đa

lợi ích của tải mà còn quan tâm đến tầm quan trọng và vị trí của tải.

Chương 6

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1 Kết luận

Luận văn được trình bao gồm 6 chương với các nội dung như sau:

 Chương 1: Giới thiệu.

 Chương 2: Nghiên cứu sa thải phụ tải.

 Chương 3: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.

 Chương 4: Xây dựng chương trình sa thải phụ tải.

 Chương 5: Tính toán thử nghiệm.

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.

Luận văn này đề xuất chương trình sa thải phụ tải trên cơ sở không chỉ dựa

trên tần số và tốc độ thay đổi của tần số mà còn dựa trên độ nhạy điện áp tại các

thanh góp của hệ thống điện. Nó đã được chứng minh là thành công trong việc cải

thiện biên độ điện áp tại một số thanh góp cũng như khôi phục lại các tần số trong

giới hạn của nó được xác định trước so với các phương pháp sa thải phụ tải truyền

thống.

Chương trình sa thải phụ tải đề xuất sử dụng thuật toán AHP còn xem xét bài

toán sa thải phụ tải có tính đến tầm quan trọng của mỗi loại phụ tải, chi phí tải, vị trí

tải, sự thay đổi của tải theo giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc. Chương trình

đề xuất cơ bản đơn giản và không liên quan đến tính toán phức tạp.

6.2 Hướng phát triển.

Tải được nghiên cứu là mô hình tải tĩnh, trong khi thực tế thì tải động và

luôn biến đổi. Vấn đề sa thải phụ tải chỉ mang tính tối ưu cục bộ. Hướng nghiên cứu

phát triển trong thời gian tới là xem xét bài toán sa thải phụ tải đối với tải động, và

vấn đề sa thải tối ưu là tối ưu toàn cục tất cả cả các trường hợp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS Nguyẽn Hoàng Việt, Bảo Vệ Rơle và Tự Động Hóa Trong Hệ Thống

Điện, Nhà xuất bản ĐHQG Tp.HCM, 2005.

[2] PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt, TS. Phan Thị Thanh Bình, Ngắn Mạch Và Ổn

Định Trong Hệ Thống Điện, Nhà xuất bản ĐHQG Tp.HCM, 2005.

[3] PGS.TS Trịnh Hùng Thám, Vận Hành Nhà Máy Điện, Nhà xuất bản Khoa Học

Và Kỹ Thuật, 2007.

[4] Trần Quang Khánh, Vận Hành Hệ Thống Điện, Nhà xuất bản Khoa Học Và Kỹ

Thuật, 2009.

[5] Florida Reliability Coordinating Council, (2001) FRCC standards handbook.

[6] Hamish H. Wong, Joaquin Flores, Ying Fang, Rogelio P. Baldevia,Jr, (2000)

Guam Power Authority Under Frequency Load Shedding Study.

[7] ERCOT, Underfrequency Load Shedding 2006 Assessment and Review.

[8] Emmanuel J. Thalassinakis, Evangelos N. Dialynas, Demosthenes Agoris,

(2006) Method Combining ANNs and Monje__'carlo Simulation for the Selection

of the Load Shedding Protection Strategies in Autonomous Power Systems, IEEE

Transactions on Power Systems, Vol. 21, No.4.

[9] Ying Lu, Wen-Shiow Kao, Associate Member, IEEE, Yung-Tien Chen, (2005)

Study of Applying Load Shedding Scheme With Dynamic D-Factor Values of

Various Dynamic Load Models to Taiwan Power System, IEEE TRANSACTIONS

ON POWER SYSTEMS, VOL. 20, NO.4.

[10] Leehter Yao, Senior Member, IEEE, Wen-Chi Chang, and Rong-Liang Yen,

(2005) An Iterative Deepening Genetic Algorithm for Scheduling of Direct Load

Control, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 20, NO.3.

PL1

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Thông số máy phát trong hệ thống 9 bus 3 máy phát

1 2 3 Máy phát

PMin 0 0 0 (MW)

PMax 450 240 90 (MW)

PL2

Phụ lục 2: Thông số đường dây trong hệ thống 9 bus 3 máy phát

PL3

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Phương pháp sa thải phụ tải dựa vào độ nhạy điện áp và thuật toán AHP

LÊ THANH PHONG PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA VÀO ĐỘ NHẠY ĐIỆN ÁP VÀ THUẬT TOÁN AHP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014

LÊ THANH PHONG PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA VÀO ĐỘ NHẠY ĐIỆN ÁP VÀ THUẬT TOÁN AHP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành: 60520202

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

MỤC LỤC

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

Chương 1

GIỚI THIỆU

Chương 2

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI

Chương 3

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chƣơng 4

XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH SA THẢI PHỤ TẢI

Chương 5

TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM

Trung tâm tải

Nút tải

Chi phí tải Vij ($/pu.h)

Load t2 4.01- 8.00 (MW)

Load t4 12.01- 16.00 (MW)

Load t3 8.01- 12.00 (MW)

Load t5 16.01- 20.00 (MW)

Load Load t6 t1 20.01- 0.00- 24.00 4.00 (MW) (MW) 124.50 180.00 330.75 185.00 180.00 145.12 91.50 150.00 158.34 150.25 150.00 140.00 99.00 145.00 162.37 145.15 145.00 110.25

Nút tải Chi phí tải Vij

Trung tâm tải

($/pu.h)

Hệ số quan trọng Wkj (A-PI) 0.75 0.75 0.25

Hệ số quan trọng Wdi (A-LD) 0.62477 0.09182 0.28340

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.06887 0.07085

Nút tải Chi phí tải Vij

Trung tâm tải

($/pu)

Hệ số quan trọng Wkj (A-PI) 0.75 0.25 0.75

Hệ số quan trọng Wdi (A-LD) 0.62477 0.28340 0.09182

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.07085 0.06887

Nút tải

Thời đoạn t1 1 1 1

Thời đoạn T3 1 0 0

Thời đoạn T4 1 1 0

Thời đoạn T5 1 1 0

Thời đoạn t6 1 1 0

Thời đoạn t2 1 1 0

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij 0.46858 0.07085 0.06887

Nút tải

Hệ số quan trọng tổng hợp Wij

Load t3 8.01- 12.00 (MW) 330.75 0 0

Load t4 12.01- 16.00 (MW) 185.00 150.25 0

Load t5 16.01- 20.00 (MW) 180.00 150.00 0

Load t6 20.01- 24.00 (MW) 145.12 140.00 0

Load t2 Load t1 4.01- 0.00- 8.00 4.00 (MW) (MW) 124.50 180.00 91.50 150.00 99.00 0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

Thời đoạn Công suất phát cực đại của hệ thống (MW) Nhu cầu công suất của hệ thống (MW) Tổng công suất sa thải (MW) Giá trị hàm mục tiêu Hi

Chương 6

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Chế tạo và nghiên cứu tính chất điện, từ của vật liệu multiferroic Ba₀.₇Ca₀.₃TiO₃/ NiFe₂O₄

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu vật liệu biến hóa dạng chuỗi một chiều chế tạo từ kim loại đồng trên đế FR-4 hoạt động tại tần số MHz ứng dụng trong truyền năng lượng không dây