Bài giảng Giải tich hệ thống điện - Bài 6: Phân bố công suất trong hệ thống điện - Cô Thái

Nội dung text: Bài giảng Giải tich hệ thống điện - Bài 6: Phân bố công suất trong hệ thống điện - Cô Thái

1. 6.1 Bài toán phân bố công suất 2 . Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong qui hoạch, thiết kế phát triển hệ thống, xác định chế độ vận hành tốt nhất của HTĐ. . Đối tượng khảo sát của bài toán phân bố công suất là trị số điện áp, góc pha tại các thanh cái (nút), dòng công suất tác dụng và phản kháng trên các nhánh, tổn thất công suất trong mạng điện. . Cơ sở lý thuyết của bài toán phân bố công suất dựa trên hai định luật Kirchhoff về dòng điện và điện áp.
2. 6.2 Các loại nút trong HTĐ 4 Nút cân bằng Nút máy phát • Constant: |U|, 0 • Constant: |U|, P • Unknown: P, Q • Unknown: , Q ~ ~ Nút phụ tải Nút phụ tải có P = Q = 0 • Constant: P, Q • Unknown: |U|,  • Unknown: |U|, 
3. 6.2 Các loại nút trong HTĐ 6
4. 6.3 Các phương trình cơ bản 8  Giả sử nút thứ k là nút phụ tải *  ()Pk jQ k P k jQ k Ik UUk k Pk jQ k    * YUYUYUk1 1 k2 2  kn n Uk
5. 6.3 Các phương trình cơ bản 10 2. Phương trình công suất nút     UUYYi i  i, ki ki   ki Công suất đi vào nút k  * SUIk k k (trong đơn vị tương đối)     * Sk Pk jQ k U k Y k1 U 1 Y k 2 U 2  Y kn U n     YUUYUUk1 1 k// k  1  k 1 k 2 2 k  k  2  k 2    YUknU n k/  k  n  kn n    YkiU iU k/  k  i  ki i 1
6. 6.3 Các phương trình cơ bản 12 3. Dòng công suất trên nhánh và tổn thất . Dòng điện đi vào nút p của nhánh pq y I () U  U  y U  pq pq p q pq p 2 . Công suất đi vào đường dây ở thanh cái p   Spq P pq jQ pq U p I pq y U ( U  U  ) y U  U  pq p p q pq p p 2
7. 6.4 PBCS bằng phép lặp Gauss-Seidel 14 1. Phép lặp Gauss-Seidel Xét hệ phương trình a11 x 1 a 12 x 2 a 1n x n y 1 a21 x 1 a 22 x 2 a 2n x n y 2  an1 x 1 a n 2 x 2 a nn x n y n 1 x1  y 1 a 12 x 2 a 1n x n  a 11 1 x2  y 2 a 21 x 1 a 2n x n  a22  1 xn y n a n1 x 1 a n (n 1) x n 1 ann
8. 6.4 PBCS bằng phép lặp Gauss-Seidel 16 Điều kiện dừng vòng lặp của phép lặp Gauss và Gauss - Seidel (k ) ( k 1) xi x i e
9. 6.4 PBCS bằng phép lặp Gauss-Seidel 18 Chú ý:  Đối với nút máy phát (kể cả máy phát cân bằng) có phụ tải hoặc có thiết bị bù cs phản kháng, biến công suất tại nút là tổng đại số của các dòng công suất đi vào nút. PL + jQL PMF + jQMF ~ (k) Qbu . Pk = PMF – PL Bù Công suất . Qk = QMF – QL + Qbu phản kháng
10. 6.4 PBCS bằng phép lặp Gauss-Seidel 20 BT6.1 Cho hệ thống 3 nút như hình vẽ |U3| =1.1 P = 0.4 đvtđ 1 (0.05 + j0.2) đvtđ 3 3 + - 1<0° + - MF cân bằng xc = 3 (0.01 + j0.04) đvtđ 0 2 (0.02 + j0.06) đvtđ 0 P2 = 0.8 đvtđ Q2 = 0.6 đvtđ (tải cảm) Tính trị điện áp ở thanh cái 3 và góc pha sau 3 lần lặp Gauss-Seidel
11. 6.4 PBCS bằng phép lặp Gauss-Seidel 22 BT6.3 Cho hệ thống 3 nút như hình vẽ 300 MW U1 = 1.025<0° 1 j0.05 đvtđ ~ 3 ~ |U3| =1.03 MF cân bằng j0.025 đvtđ -300 ≤ QMF3 ≤ 400 MVar j0.025 đvtđ 200 MW 2 150 MVar 400 MW Scb = 100 MVA 200 MVar 1. Tính U2, U3, PMF1, QMF1, QMF3, bằng Gauss-Seildel với e = 0.01 (1%) 2. Tính ∆S12, ∆S13, ∆S23 3. Kiểm tra kết quả bằng lfgauss (CHP6EX9)
12. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 24 1. Phép lặp Newton-Raphson  Một biến f x 0 . Khai triển Taylor (xét đến bậc 1) f '' x f x x f x f' x x ( x)2  2! . Chọn x(0): trị số gần đúng ban đầu y f() x (1) . Tính x : trị số gần đúng thứ 2, với (0) f ()x giả thiết x(1) x(0) x Lời giải thực tế y(1) f x (1) 0 x x(1) x(0)
13. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 26 y1 f 1 x1, x 2 , , xn  Nhiều biến y2 f 2 x1, x 2 , , xn yn f n x1, x 2 , , xn . Khai triển Taylor fi(x1,x2, ,xn) (xét đến bậc 1) f  f  f y f x, x , , x 1 x 1 x 1 x 1 1 1 2nx 1  x 2  x n 1 2 n f2  f 2  f 2 y2 f 2 x 1, x 2 , , xn x 1 x 2 x n x1  x 2  xn fn  f n  f n yn f n x1, x 2 , ,xn x1 x 2 x n x1  x 2  xn
14. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 28 Ma trận Jacobi n×n Vector thặng dư n×1 f  f  f 1 1 1 x  x  x 1 2 n x1 y1 f 1 x 1, x 2 , , xn f  f  f 2 2 2 x y f x, x , , x x  x  x 2 2 2 1 2 n 1 2 n xn yn f n x1, x 2 , , x n f  f f n n n x1 x2 xn Or J XY  
15. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 30 (1) (2) (3) . Tính x1, x 2 , , xn (1) (0) (0) x1 x1 x 1 (1) (0) (0) x2 x2 x 2 Or (1) (0) (0)  X   X   X  (1) (0) (0) xn xn x n (k 1) . Lặp cho đến khi hội tụ (tính  X ()k và X  )
16. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 32 2. PBCS Dùng YBUS Giả sử, HTĐ có . l nút phụ tải (PQ) và . g nút máy phát (PU) . (l +g) biến  Biến số, số lượng biến ? . l biến |U| Số lượng phương trình? . (l +g) pt P = constant . l pt Q = constant
17. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 34  p P P P p   Nút PQ và PU   U  n Pn U p Q p Q Q     U Nút PQ U m Qm Ma trận Jacobi PPischeduled, i ( ,|U |) QQischeduled, i ( ,|U |)
18. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 36 Qi Ui U j Yij cos ij  j  i , i j Q  j n  Qi UUYi j ij cos ij  j  i j 1, j i  i Qi Ui Yij sin ij  j  i , i j Q  U j n  U Qi 2UYUYiii sinii  j ij sin  ij  j  i j 1, j i  Ui
19. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 38 Tính toán các sai số công suất giữa giá trị qui định và giá trị tính toán (trừ nút cân bằng) ()()k k PPPi ischeduled, i ()()k k QQQi ischeduled, i ()()k k Yes max PQi , i  e END No Tính toán các phần tử trong ma trận Jacobi tại (k) và |U|(k)
20. 6.5 PBCS bằng phép lặp Newton-Raphson 40 BT6.5 Cho hệ thống 3 nút như hình vẽ (VD5.9 trang 194) U = 1.05<0° 1 0.02 + j0.04 đvtđ 1 2 400 MW ~ 250 MVar MF cân bằng 0.0125 + j0.025 đvtđ 0.01 + j0.03 đvtđ 3 Scb = 100 MVA |U | =1.04 200 MW ~ 3 1. Tính U2, U3, P1, Q1, bằng Newton-Raphson với e = 0.01 (1%) 2. Tính dòng công suất và tổn thất trên các nhánh 3. Kiểm tra kết quả bằng lfnewton (CHP6EX11)