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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu nhằm 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 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 Họ và tên Chức danh hội đồng 1 Chủ tịch 2 Phản biện 1 3 Phản biện 2 4 Ủy viên 5 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 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH 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)
i 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)
ii 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.
iv 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.
v 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
vi 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 Bảng 5.9: Giá trị Mi của ma trận A-PI và A-LD ...................................................... 55 Bảng 5.10: Giá trị M*i của ma trận A-PI và A-LD ................................................... 55 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
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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.
6 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,
7 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.
8 Bảng 2.1: Các bước sa thải tải của FRCC. Các bước Tần số sa Thời gian Lượng tải sa thải (phần Tổng số lượng UFLS thải tải (Hz) trễ (s) trăm tổng tải) % tải sa thải (%) A 59,7 0.28 9 9 B 59,4 0.28 7 16 C 59,1 0.28 7 23 D 58,9 0.28 6 29 E 58,5 0.28 5 34 F 58,2 0.28 7 41 L 59,4 10 5 46 M 59,7 12 5 51 N 59,1 8 5 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% 59,3 10% 58,9 10% 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.