NANG CAO ÓN DINH DÒNG HE THÓNG DIÉN NHIEU MAY PHÀT IMPROVE TRANSIENT STABILITY OF MULTI- MACHINE POWER SYSTEM
NCS. PhUng Due Bào Chàu, PGS.TS. Bdng Vàn Huàng, TS. VòCòngPhuomg Truàng Dgi hQC Giao thóng vàn tài TP HCM Tóm tàt: Bài viét nghién cihi dàp ùng cùa bó bù tình kèt hgp bó òn dinh ^òc cóng suàt cùa càc mày phàt cùng còng tàc trén luói. Tu dò so sành, dành già vài bg bit tình khóng két hgp bó òn dinh góc cóng suàt cùa eàc mày phàt Ly do chinh trong viéc làp dàt bò bù tình eó két hgp bg òn dinh góc còng suàt cùa càc mày phàt là de cài thi^n kiém soàt dièn àp va tài dgng cùa càc mày phot Bài viét này trình bay mó hình hóa va mó phòng bg bù tình két hgp bó òn dinh góc còng suàt cùa càc mày phàt trong MATLAB / Simulink. Két qua mò phòng cho thày ràng bò bù tình két hgp vài bó ón dinh góc còng suàt diéu khién có hièu qua han de tàng cuàng su òn dinh dién àp va cóng suàt truyén lai trong mot he thòng dién.
Abstract: This paper's researehed the performance ofStatic Var Compensator (SVC) with Power system slabilìzer (PSS) ofgenerators online in grid. Comparing, valuating those are with SVC without PSS. The main reasonfor installing SVC with PSS lo slabilize and control voltage and load in transient mode. This paper presenls modeling and simulation ofSVC & PSS in MATLAB/Simulink. Simulation results shows that SVC with PSS controller is more effective to enhance the voltage slability and increase transmission capacity in a power system.
Keywords : Stalìc Var Compensator, Power System Slabilìzer, Mallab/Simulink Multì-Machine System.
1. Tong quan h^ thong dièn nhièu mày phàt.
Trong he thóng dién ngoài nhimg kich dgng nbó thuòng xuyén có tinh chat ngàu nhién, con có nhCmg kich dòng lón dién ra mgt càch dot nggt làm màt càn bang cóng suàt, làm phà vò tinh òn dinh cùa he thóng.
Mpt so kich dgng lón gay ành huóng dén bé thòng dién dugc lièt ké nhu sy cÓ ngàn mach cùa luói dién, dua mgt mày phàt dién hay mgt mày bién thè dang vàn hành ra Idiói he thóng di?n, dóng di?n cho phu tài có còng suàt lón vào bé thóng dién. Mò hinh hóa he thóng nhièu mày phàt trén luói [1], [3] ta có:
Zkd^Si,
iftnh 1- Mó hình h4 thóng nhiéu màypliàt.
Theo [2] vói he thóng n mày phat mó hiiih qua trình qua dò bao góm càc thành phàn sau:
- Phucmg trinh chuyén dóng roto cùa càc mày phàt
dt^
=1,2,. (I)
Trong dò:
Tji=2H : bang sò thòi gian quàn tinh WQ: toc dò quày dòng bó cùa mày phàt.
H: moment i^uàn tinh
PTÌ : cóng suàt co cùa Tuabin mày phàt thù i dugc coi là khòng dòi.
PEÌ : còng suàt tàc dyng mày phàt thù i.
§ : góc còng suàt mày phàt thù i - Phuong trinh qua trinh qua dò dién tu trong cuón day roto.
dÉ.
? ; . - / = ^ , . - £ , - ;^ = l,2,...« (2) Trong dò:
Tdo: hàng sò thòi gian cuòn day kich tu.
Eq : sue dién dòng mày phàt.
E'q: sue dién dòng qua dò ti le vói phàn tu thòng di trong long cuòn day kich tu.
Eqe : tri sò xàc làp cuòng bue cùa sue dién dòng Eq tuong ùng vói dién àp kich thich Uf dà cho.
- Phuang trinh vi phàn càc bp ty dòng diéu chinh còng suàt tuabin va Of dòng dièu chinh kich tu
PT,=M^.X,X...)
E,„=ip,(x,x,x...) (3)
(4) - Còng suàt tàc dung cho n mày phàt
J'',J*l
cC;, : Góc pha tòng tró va 8, = 8i - 8 j .
- Tinh theo sue di?n dpng EQ, là sue dièn dòng già tuóng, ehi có y nghla tinh toàn khi mò hinh hóa mày phàt di?n, ta eó biéu thùc xàc dinh còng suàt tàc dung cho n mày phàt nhu sau:
PEI = ^ei •'^Qiyn SiniS, - ^, - «il )
+EQrEgiy,iSin(,S, -S, -a^)+... (5) +E^,.y„.Sin(aa)
- D^c tinh còng suàt tinh theo sue di^n dóng EQ nhung phuong trinh qua trinh qua dò dién tu trong cuón day roto mày phàt chiia dimg càc sue di?n dóng E'q va Eq, do dò ta có quan he sau:
£„,=£„/'"''^"'-£:/'" "^"z.,
'* x„ " x„-x:,
(7)vói Idi thành phàn dóng di?n dgc truc ldi=FQ,y,:Cosa^,- Y, ^e;.»'(,.cos((S;.-(!'^.-a,;,) (8)
2. Bg ón dinh góc còng suàt (PSS) Nhiém vy cùa PSS là uóc lugng dao dgng A5(t) gùi tin hièu dién àp Vpss tàc dòng lén mgch kich tu de tao ra mot thành phàn mò men dién tu dgp dao dóng dò. Thay vi phài do tryc tiép góc tài, nguòi ta thuòng do bién thién toc dg rotor Acù(t) hoac còng suàt dién mày phàt Pe(t) dàng trj vói A5(t) ròi lày hai tin hi?u dò de làm dàu vào cho PSS. De cài thién sy tàt dàn càc dao dgng, PSS phài tgo ra thành phàn mò men dién cùng pha vói sai léch toc dg rotor Aco. Hon
nùa, PSS phài có mach bù pha thich hgp de bù vào su tré pha giùa dàu vào kich tu va dàu r a m ò men dién tu. [1-3]
mU alia
XVI^ 1 + ^ 1 + ^ 1+;^
i+j"^'i+r^
;^/i
Hình 2 - Càu trùc co bàn cùa PSS Càu trùc co bàn cùa mot loai PSS dya trén tin hiéu toc do thuòng gòm có:
- Do toc dò dàu truc bang càch dùng mot cyc tu va càch bó tri bành ràng.
- Chuyén dòi toc dò do dugc sang dgng dièn àp mot chiéu ti le vói toc dp.
- Khàu Ipc thóng cao de loai bò mùc toc dò trung bình, dièu này dàm bào ràng' PSS chi phàn img vói nhùng thay dói trong toc dò ma khòng thay dòi dièn àp dat dàu cyc mày , phàt.
- Àp dyng vugt pha de tgo ra tin hièu bù chgm pha trong mach vòng dièu khién dién
^P- ,
- Dièu chinh he sò khuéch dai cùa tin hiéu cuòi cìmg kèt hgp vói AVR , theo [3], dièu chinh kich tu mày phàt.
Terminal volile '"f
Gain
I tQ) _LiÌL;(4) ui::i^(S) Power system slabilìzer
Hình 3- Sa dò khói bó kich tir két nói A Ì^R va PSS 3. Dièu khién dung lirgng bù tinh (SVC)
Theo [4] càc duòng day dai dién àp siéu cao thuòng dugc bù thòng sò. Muc dich chù yéu cùa vièc dat càc thiét bj bù là nàng cao khà nàng tài va san bang dién àp phàn bò dgc duòng day. Giói bgn truyén tài theo diéu kién ón dinh tmh tàng lén do bù dgc làm tàng dièn dàn lién kèt. Mot càch giàn tiép giói bgn ón dinh dòng cùng tang do nàng cao thém duòng cong cóng suàt dièn tu. Tuy nhién ón dinh dòng he thóng con có thè dugc cài thi?n dàng ké néu dat thiét bi bù có dièu khién.
39
e-
I Caaol L j SVC I Hình 4- He thòng có thiél hi bit doc vàbii ngang SVC
Diém quan trong eùa eàc thiét bi bù càu tao vói thyristor là có tàc dòng diéu khién làm thay dòi dièn khàng gàn nhu nlc thòi, do dò hiéu qua dièu khién rat cao. Khàng bù ngang có dièu khièn thuòng duoc tlùng nhu nguón còng suàt phàn khàng diéu chình nhanh cho myc dich ón dinh dién àp, nàiig cao ón dinh tình, con thiét bi bù doc có dièu khién dùng vào muc dich giàm dao dóng cóng suàt va nàng cao ón dinh dòng, theo [2],[4].
thòng ehmh òn dinh sau su có, duòng day truyén tài chuyén huóng bù ó trung tàm cùa nò bòi mày bù tình (SVC) 200Mvar.
Theo [4-7] mò hmh hóa hai mày dièn dugc trang bi vói Turbine va mày dièu toc, he thóng kich tu va bó òn dinh góc còng suàt (PSS) két hgp vói mày bù tinh SVC dugc thire hién nhu sau:
Hình 5- Mò hình he thòng SVC.
SVC CÓ khà nàng dièu khién lugng còng suàt phàn khàng trao dói vói he thóng tu Qmin (<0) dèn Qmax (>0)
4. Két hgp b§ bù ttnb (SVC) va bó ón dinh góc còng suàt (PSS) nàng cao òn dinh he thong dién hai mày phàt.
Mò hình minh hga he thóng dièn hai mày phàt theo [4] nhu sau:
Ul ISBkVNOIiV lUO INA Dffg
MOkVmskV lU VjiOMOOMVA
Hình 6- Mó hình he thóng dién 2 mày phàt
May phàt lOOOMVA (MI) nói dén tài tmng tàm xuyén qua chiéu dai duòng day truyén dàn 500 kV, 700 km. Tài tmng tàm 5000 MW.Tài biéu dién trén he thóng này vói mày phàt MI phàt còng suàt 950 MW, mày phàt M2 tgo ra 4046 MW. Bé he
-3
i?-
issum
"1 fF
" - n ^ ^ J B 1 IBS»*»
4 *
InMl
Hình 7- Mó hình he thóng dién hai mày phàt
Hmh 8- He thóng kich tu mày phàt
4.1. Két qua mò hình bé thóng chua có SVC va PSS khi có sy có ngàn mach 1 pha.
Hmh 9- Góc dtheia 12 vai mò hình he thòng chua có
40
SVC va PSS khi có sif co ngàn mgch I pha. khóng có SVC khi có su có ngàn mgch I pha.
3 4 S 6 7 6 9 10
- y ^ ^ 1 iJn-y^V;^
0 1 3 3 4 S
^''""W-'
7 10
Hình 10- Toc dò góc mày phàt 1 va 2 vài he thóng Hmh 13- Toc dò góc mày phàt l va 2 va he thóng e chua có SVC va PSS khi có sjf có ngàn mgch 1 pha. PSS, khòng có SVC khi có su co ngàn mgch 1 pha.
. c v
I "
Hmh II- Dién àp tgi 2 dàu cuc mày phàt vói he thong chua có SVC va PSS khi có su có ngàn mgch I pha.
DÒ thi hình 9 là góc léch khàc nhau cùa roto, dthetal2, giila 2 mày phàt. Góc dthetal2 này ban dàu dao dóng trong khoàng 38 dén 55 dò sau dò màt òn dinh khi có sy có tgi t=3,5s dén 3,7s.
Dò thi hình 10 chi toc dò 2 mày phàt.
Toc dò mày phàt 1 thay dòi trong suòt thòi gian lòi bòi vi thòi gian này còng suàt dién cùa nò thi thàp hon còng suàt mày difn, sau khi xù ly lòi xong he thòng vàn tiép tyc màt òn dinh.
DÒ thi hình 11 là dién àp tai dàu cyc cùa 2 mày phàt, dién àp Vtl màt òn dinh khi co sy có.
4.2. Két qua md hình he thong có PSS, khòng có SVC khi có su- có ngàn mach 1 pha.
Hmh 14- Dién àp tgi 2 dàu cuc mày phot vói he thòng có PSS, khòng có SVC khi có s>f có ngàn mgch ! pha.
GÓC dthetal2 ban dàu ón dinh ó già tri 45 dò, sau dò màt òn dinh dao dòng tu 0 dén 92 dò khi CÓ sy có tgi t^3,5s dèn 3,7s. Khi khàc phyc sy co, he thòng òn dinh tró Igi sau 4s.
4.3. Ket qua mò hình he thong có PSS, có SVC khi có sy ed ngàn mach 1 pha.
Hmh 15- Góc dtheta 12 vói mó hình h? thóng có PSS, có SVC khi có su co ngàn mgch ! pha.
Hmh 12- Góc dtheta 12 vói mó hinh he thóng có PSS, Hmh 16- Toc dò góc mày phàt 1 và2 vói mó hình he
41
thóng có PSS, có SVC khi có su có ngàn mgch I pha.
Hmh 17- Dièn àp tgi 2 dàu cifc mày phàt vói he ihÒng có PSS, có SVC khi có su có ngàn mgch 1 pha.
GÓC dthetal2 ban dàu ón dinh a già trj 45 dò, sau dò màt òn dinh dao dgng tu 15 dén 72 dò khi có sy có tai t=3,5s dén 3,7s.
Khi khàc phuc sy có, he thóng ón dinh trò lai sau 3s.
4.4. Ket qua md hình bé thong có PSS, co SVC khi CÓ sy có ngàn mach 3 pha.
Hmh 18- Góc dtheta 12 vói mó hình he thóng có PSS, có SVC khi có su có ngàn mgch 3 pha.
Hinh 19- Toc dg góc mày phàt I va 2 vói mó hinh he thóng có PSS, có SVC khi có sir có ngàn mgch 3 pha.
Hmh 20- Dién àp tgi 2 dàu cuc mày phàt vói he thóng có PSS. có SVC khi có su có ngàn mgch 3 pha.
GÓC dtheta 12 ban dàu òn dinh ó già tri 45 dò, sau dò màt òn dinh dao dpng tu 10 dèn 82 dò khi có sy có ngàn mach 3 pha tgi t=3,5s dén 3,6s. Khi khàc phyc sy có, he thòng òn dinh tró lai sau 3s.
KJii thòi gian sy có ngàn mach 3 pha
càng làu thi khà nàng he thóng sé màt dÒng bò càng tang, dàn dén tan rà luói dién.
5. Ket lu^n
Tu két qua mò phòng cùa mó hmh de xuàt chùng ta thày ràng néu khóng có su dyng PSS va SVC, he thóng sé màt ón djnh khi có sy có. Khi có su dyng PSS va SVC se làm tàng tinh òn dinh cùa he thòng khi có sy có xày ra, tu dò duy tri sy dòng bg giùa càc mày phàt dugc két nói cbung he thóng luói dién. Huóng phàt trién de he thóng ón dinh, càc mày phàt hogt dgng dòng bp hon sau khi có sy co là két hgp càc giài thuàt diéu khién trugt, thich nghi, tói uu... nhùng vào bé thòng.
Tài liéu tham khào:
[1] Jan Machowski, Power System Dynamics and Stability, Me GrawHill, 1997.
[2] Là Vàn Ut, Phàn tich va diéu khién òn dinh he thóng dièn, NXB KHKT, 2001 [3] P. Kundur, Power System Stability and
Control, Me GrawHill, 1994 [4] Rahul Kumar and Shashi Minz, Transient
stability of two machine transmission system with static var compensator and power system stabilizer using matlab simulink, VSRDUEECE, Voi. lU (Vili), p. 379-382, August 2013.
[5] Phung Due Bao Chau, Dong Van Huong and Vo Cong Phuong, Modeling and simulation of transmission line 380Vfor soft power grid system, Scientific conference of Facuity of Electrical and Electronic, HCM city University ofTransport, 05/2013.
[6] Damir SUMINA, Neven BULIC and Mario VRAZIC, Load Angle Control of a Synchronous Generator, ISSN 0033- 2097, R. 88 NR T, pp -225-231, 2012.
t?] Ramnarayan Patel, T. S. Bhatti and D. P.
Kothari, Matlab/Simulink-based transient stabilityanalysis of a multimachine power system, hitemational Journal of Electrical Engineering, pp. 320-335, 2012.
Ngày nhan bài; 29/04/2014 Ngày chàp nhSn dàng: 12/05/2014 Phàn Bien: TS Pham Cdng Thành
42
