BÁO CÁO Cán hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS Trần Trung Tính Lâm Văn Được Lê Thành Nhân Nguyễn Mộng Lân Nguyễn Quang Vinh Nguyễn Đức Toàn Nguyễn Tiến Bằng I Giới thiệu:  Trong hệ thống điện có nhiều điểm nút giao điểm pháp tuyến Trong chương mô tả hai đặc điểm quan trọng hệ thống điện, cung cấp mối quan hệ ảnh hưởng đến hoạt động điện áp, dòng điện nút  Hai thông số quan trọng tổng dẫn nút (Ybus) tổng trở nút (Zbus)  Tổng dẫn nút ứng dụng phổ biến giải đăc tính xác lập hệ thống phân tích trạng thái xác lập hệ thống Tổng trở nút sử dụng chủ yếu việc phân tích hư hỏng hệ thống II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống điện (YBus) I2 Xét mạng điện đơn giản có nút dây dẫn Các tổng trở đường dây dịng đưa váo nút trình bày Hình 8.1 Bus Z12 Z 23 Bus I3 Z13 I1 Hình 8.1 I2 Series impedance  Các đặc tính đường dây trinh bày Hình 8.2 Bus Z12 y12 Bus I1 Hình 8.2 Bus y23 Z 23 Bus y12 y13 Z13 Shunt capacitance y 23 y13 I3 II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống điện (YBus) (tt)  Mơ hình hóa đặc tính điện thiết bị điện trở thành mơ hình mạng để xác định tổng dẫn nút mạng trình bày Hình 8.3 I2 V2 Bus I 21 y12 Bus I1 V1 I11 I12 I 23 I 22 y y = 23 + 21 2 I13 y 22 y13 y12 y13 y11 = + 2 Hình 8.3 y23 I 32 Bus I3 I 31 I 33 V3 y31 y32 y33 = + 2 II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống điện (YBus) (tt)  Áp dụng định luật KCL nút 1,2,3 I1 = I11 + I12 + I13 = y11V1 + y12 (V1 − V2 ) + y13 (V1 − V3 ) I2 I = I 22 + I 21 + I 23 = y22V2 + y21 (V2 − V1 ) + y23 (V3 − V2 ) Bus I 21 I = I 33 + I 32 + I 31 = y33V3 + y32 (V3 − V2 ) + y31 (V3 − V1 ) I = − y 21V1 + ( y 21 + y 22 + y 23 )V2 − y 23V3 I = − y31V1 − y32V2 + ( y31 + y32 + y33 )V3 I 23 I 22 y12 Rút gọn biểu thức ta I1 = ( y11 + y12 + y13 )V1 − y12V2 − y13V3 V2 Bus I1 V1 I11 I12 I13 y11 = y y y22 = 23 + 21 2 y13 y12 y13 + 2 y23 I 32 Bus I3 I 31 I 33 V3 y33 = y31 y32 + 2 II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống điện (YBus) (tt) Biểu diễn dạng ma trận − y12 − y13  I1  ( y11 + y12 + y13 )  V1  I  =   V  − y ( y + y + y ) − y 21 21 22 23 23  2     I   − y31 − y32 ( y31 + y32 + y33 ) V3   I1  Y11 Y12 Y13  V1   I  = Y  V  Y Y    21 22 23     I  Y31 Y32 Y33  V3  Trong đó: I I = Ybus V tập hợp dòng điện đưa vào nút Ybus ma trận tổng dẫn nút V tập hợp điện áp nút II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống điện (YBus) (tt)  Các bước xác định ma trận tổng dẫn kiển tra Xét nút thứ i mạng trình bày Hình 8.4 I # i V # i Ybus ma trận đối xứng Yii đường chéo ma trận tổng dẫn nút, có giá trị tổng điện dẫn phần tất thành phần liên kết nút thứ i Yij thành phần không nằm đường chéo ma trận tổng dẫn nút, có giá trị với điện dẫn thành phần liên kết nút thứ i nút thứ j ngược dấu Nếu nút thứ i nút thứ j có hai thành phần liên kết song song nên tính điện dẫn tương đương trước xác định tổng dẫn nút y i1 Bus # i1 Bus # i y Bus # i2 i2 y i y ik Bus # i Hình 8.4 Bus # ik  Ví dụ  Cho mơ hình π chuẩn đường dây trình bày Hình bên Xác định ma trận tổng dẫn nút đường dây liên kết nút p q p Ip Iq z + + yshunt Vp q yshunt Vq - -   ta muốnshunt I I từ V và V,VTrong  IChúng tìm chuẩn  Giải quyết: Đường chéo chính đường chéo củahình tổngπtrở đơn q− giá q p p đảo mô  +  pgóc có  ptrị nghịch    tổng z làdẫn    z đơn  tiếptrận  vịz của dây, tổng dẫn2 nốiMa đơn dâyrabao điện vị đểđường xác định vị tổng dẫnđường Ybus mốigồm quan hệ  = nútđiện và dòng   ứng trở nối tiếp kháng, /2 dẫn điện ápvà điện vào nút.điện đưa yshunt   yshunt  tương  −  Dùng + ta có:  Vq   dầu dây  KCL  nút dung dẫn đặtờI qhai      y z z   Ví dụ  Cho hệ thống điện nút trình bày Hình vẽ Những thơng số cho máy biến áp đường dây cung cấp Bảng Xác định ma trận tổng dẫn Ybus cho hệ thống điện T1 T2 Tứ nút # Đến nút # R [p.u.] X [p.u.] 0,004 0,0533 0,02 0,25 0,22 0,02 0,25 0,22 0,01 0,15 0,11 0,006 0,08 B [p.u.]  Ví dụ (tt)  Giải quyết: Đường dây dẫn mô thành mơ hình π chuẩn Trước thành lập Ybus, trước hết phải xác định điện dẫn đơn vị nhánh T1 T2 11 11 1 y12 = 0,442 −j18 ==1,0400 −,637 657 == y34 = = = = =−,932 0j,6318 −j,12 j 3,43 975 24 45 = 23 ++0j 0,j02 RR++jXjX ,004 ,0533 001,006 +,015 j+0,j08 R + 0jX 0,25  Ví dụ (tt)  Ma trận tổng dẫn có dạng Ybus Y11 Y  21 = Y31  Y41 Y51 Y12 Y13 Y14 Y15  Y22 Y23 Y24 Y25  Y32 Y33 Y34 Y35   Y42 Y43 Y44 Y45  Y52 Y53 Y54 Y55  Y11 = y12 = 1,400 − j18,657 Nút Y12 = Y21 = − y12 = −1,400 + j18,657 Y13 = Y14 = Y15 = Y31 = Y41 = Y51 =  Ví dụ (tt) BB2324 BB2434 YY2244 == yy1224++yy2334++yy2445++j j ++j j 22 22 ==(0(1,442 ,637 ) +) +(0(,0318 )+ ) +) +j 0j,0055 11 ,400−− jj618 ,657 ,318−−j 3j,3975 ,975 ) +(0(,0932 ,442−−j12 j 6,43 637 ,11 ++ jj00,,055 Nút ==1,2692 877 ,16 −− jj22 29,,104 Nút Nút 43 YY2345 = Y32 y4523 == −−00,932 ,318++ j12 j 3,975 54 = − y YY24 ==Yy42 = =0 −,y932 ,442 24 =−−0 j12 ,43+ j 6,637 55 45 Y25 = Y52 =  Tính tất phần tử ma trận tổng dẫn Ybus Thế phầnBtử vàoBta Ybus 23 34 Y33 = y23 + y34 + j + j 0  (1,4 − j18,66) − (1,4 − j218,66)  ( −1,4 +=j18 ) −( 2,j16 j 29),10 ( −0,318 3,98)) + (j−00,11 442++ jj06,11 64)= 0,636 −0 j 7,73  (0,66 ,318 3,−975 + )(0,318 − j+3,j975   Ybus = ( − , 318 + j , 98 ) ( , 636 − j , 73 ) ( − , 318 + j , 98 ) Nút 3  Y34 0= Y43 =(−−0,y442 0,)318 + j , 975 34 +=j 6−,64 ( −0,318 + j 3,98) (1,692 − j 22,88) ( −0,932 + j12, 43)    ( −0,932 + j12, 43) (0,932 − j12, 43)  Y 0= Y = 0 35 53 III Ma trận tổng trở (nhánh) hệ thống ZBus Cách 1: Thông qua ma trận tổng dẫn Z bus = Ybus Cách 2: Đo thực tế Cách 3: Phương pháp lắp dần tương đương Không cần phải tính thơng qua YBus Xét hệ thống có n nhánh với m nút (không kể nút chuẩn) ta lắp dần nút một, thường nhánh có nối đến nút chuẩn, hoàn thành HTĐ dừng Trong trình lắp ghép nhánh, ma trận [ZBus] xây dựng tương ứng Trình tự lắp ghép rơi vào trường hợp sau: III Ma trận tổng trở (nhánh) hệ thống ZBus Trường hợp 4: có tổng trở (Z(Z )) từ từ nút nút cũ cũ kj nút 2: Thêm hợp 3: 1: Thêm nhánh nhánhcó cótổng tổngtrở trở(Z nhánh nhánh nhánh) từ nút p chuẩn cũ cũ 0k nútkchuẩn old Cột k Z old Cột thứ bus p ma trận old [ Z Z col kcol j − col k   busbus Z machZvong   mach=vong  = old   Zoldbus row jrow − row + Z+kkZkk + Z jj − 2Z jk  0k k ZZnhnhanh  new  col k Z =Z ] bus  Z =  Z 0Z Znh   row  Z Z   Z machZvong =  = k2 1 Z nh2 + Z kk  mach vong  Hàng thứ p ma trận Phần tử kk Z  Z3 Z  Z Z 4  Hàng k Z new bus bus old bus −1 new −1 old Z new = Z − Z Z Z Z = Z − Z Z bus bus cấp với Z bus old bus  Ví dụ  Cho hệ thống điện hình vẽ Hãy thành lập ma trận tổng dẫn ma trận tổng trở Hãy xây dựng ma trận tổng dẫn Hãy xây dựng ma trận tổng trở  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng dẫn Hệ thơng có nút nên ta có ma trận vng cấp YBus Y11 Y12 Y13  = Y21 Y22 Y23  Y31 Y32 Y33  Phần tử đường chéo 11 11 11 Y11 = = y y + + y y + + y y = = + ++ + ++ = −==j 5−−,0j8j 3,75 ,25 33 22 11 30 20 12 32 22 13 33 23 00,2,4j0j ,40j0,8,8j0j ,40j0,4,4j j  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng dẫn (tt)  Các phần tử đường chéo Y12 = Y21 = − y12 = −( − 1,25 j ) = 1,25 j Y13 = Y31 = − y13 = −( − 2,5 j ) = 2,5 j Y32 = Y23 = − y23 = −( − 1,25 j ) = 1,25 j  Tổng Ta có quát j−1,y25 j 2,5 − y13 ( y11 + y12 +−y13j8),75  12  [Ybus ] =  [Ybus−] =y21 j1,25 ( y21−+ jy622,25 + y23 )j 2,5 − y23     − y31 j 2,5 −j 2y,325 (5y31 + y32 + y33 ) − j    Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách1: Z bus = Ybus  0,16 0,08 0,12  [ Z bus ] = [Ybus ] −1 = j 0,08 0,24 0,16   0,12 0,16 0,34  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách2: Dùng phương lắp dần tương đương 1) Lắp nhánh từ nút với nút chuẩn có Znh= j0,2 new Z bus = [ j 0,2] j0,2 2) Lắp nhánh từ nút với nút chuẩn có Znh= j0,4 Z new bus  j 0,2 =  0  j 0,4 j0,2 j0,4  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách2: Dùng phương lắp dần tương đương 3) Lắp nhánh từ nút với nút cũ k =1 có Znh= j0,4 (trường hợp 2) Z new bus  j 0,2  =  j 0,2 j 0,4 j 0,2   j 0,6 j0,4 j0,2 j0,4  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách2: Dùng phương lắp dần tương đương 4) Lắp nhánh từ nút cũ = j với nút cũ = k có Znh= j0,8 (trường hợp 4) Z machvong j 0,2 − j 0,2  j 0,2   j , j ,  =  j 0,2 j 0,6 − j 0,2   − j 0,2 j 0,4 − j 0,2 j1,4  j0,4 j0,2 j0,8 j0,4  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách2: Dùng phương lắp dần tương đương 4) Lắp nhánh từ nút cũ = j với nút cũ = k có Znh= j0,8 (trường hợp 4) Z new bus  j 0,2 j 0,2 − j 0,2  j 0,4  −  j 0,4 [ − j 0,2 j 0,4 − j 0,2] −1 = Z1 − Z Z Z =   j1,4    j 0,2 j 0,6 − j 0,2 new Z bus 0,1714 0,0571 0,1714  = j 0,0571 0,2857 0,0571 0,1714 0,0571 0,5714  Ví dụ (tt) Xây dựng ma trận tổng trở Cách2: Dùng phương lắp dần tương đương 5) Lắp nhánh từ nút cũ = j với nút cũ = k có Znh= j0,4 0,08 0,1143 0,12  j0,2  0,160,1714 0,1714 0,0571   0,0571  new −1 , 2857 , 0571 − , 2286 Z bus = Z1 −Z Z Z = j 0,08 0,24 0,16  Z machvong = j 0,1714 0,0571  0,5714 0,5143   , 12 , 16 , 34    1,14  0,1143 − 0,2286 0,5143 j0,4 j0,8 j0,4 j0,4  Cách cách có kết IV Ma trận liên lạc nút - nhánh  Ma trận liêm lạc nút nhánh biểu diễn nốt kết đường dây với nút Ma trận cần thiết cho khảo sát tính ổn định hệ thống tác vận hành T1  −1 0  − − −    B =  −1 −1     − − − 1  0 − 1  T2 line12 1 − 0  line23 0 − 0  C = line24 0 −    line34 0 −  line45 0 0 − 1 .. .I Gi? ?i thiệu:  Trong hệ thống ? ?i? ??n có nhiều ? ?i? ??m nút giao ? ?i? ??m pháp tuyến Trong chương mô tả hai đặc ? ?i? ??m quan trọng hệ thống ? ?i? ??n, cung cấp m? ?i quan hệ ảnh hưởng đến hoạt động ? ?i? ??n áp,... I1 2 I1 3 y11 = y y y22 = 23 + 21 2 y13 y12 y13 + 2 y23 I 32 Bus I3 I 31 I 33 V3 y33 = y31 y32 + 2 II Ma trận tổng dẫn nút (Bus Admittance Matrix) hệ thống ? ?i? ??n (YBus) (tt) Biểu diễn dạng ma trận. .. Admittance Matrix) hệ thống ? ?i? ??n (YBus) (tt)  Mơ hình hóa đặc tính ? ?i? ??n thiết bị ? ?i? ??n trở thành mơ hình mạng để xác định tổng dẫn nút mạng trình bày Hình 8.3 I2 V2 Bus I 21 y12 Bus I1 V1 I1 1 I1 2