BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỀU MÁY PHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG S K C 0 9 MÃ SỐ: T64 - 2008 S KC 0 2 Tp Hồ Chí Minh, 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM ***** ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỀU MÁY PHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MÃ SỐ: T64 - 2008 Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Thò Mi Sa Thành viên NC: KS Lê Thò Hồng Nhung THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 8/ 2009 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM ***** ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỀU MÁY PHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MÃ SỐ: T64 - 2008 Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Thò Mi Sa Thành viên NC: KS Lê Thò Hồng Nhung THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 8/ 2009 KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 I MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu sở lý thuyết xây dựng ổn định hệ thống dùng mạng nơron cho máy phát phục vụ cho nghiên cứu q độ II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp tham khảo tài liệu - Mơ hình mơ - Kiểm tra đánh giá kết đạt III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Đề tài thực gồm nội dung sau: Phần 1: Đặt vấn đề Phần 2: Giải vấn đề Trong phần nội dung giải gồm:  Lý thuyết ổn định hệ thống  Lý thuyết mạng nơron  Thiết kế ổn định hệ thống điện dùng mạng nơron  So sánh PSS nơron PSS Kundur Phần 3: Kết luận đề nghị Phần phụ lục KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trang Lý thuyết ổn định hệ thống Lý thuyết mạng nơron Lý thuyết ổn định hệ thống 14 Thiết kế ổn đinh hệ thống điện dùng mạng nơron 32 Khảo sát PSS nơron so sánh với PSS Kundur 42 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ TÓM TẮT CÔNG TRÌNH Phụ lục Chương trình mơ tạo khối điều khiển nơron ổn định hệ thống điện KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống điện tập hợp phần tử phát, dẫn, phân phối có mối quan hệ tương tác lẫn phức tạp, tồn vơ số nhiễu tác động lên hệ thống Trong hệ thống điện lớn, rotor máy phát điện đồng hệ thống quay tốc độ điện trung bình giống Cơng suất máy phát phát cung cấp đến hệ thống điện tương xứng với cơng suất động sơ cấp, trường hợp bỏ qua tốn thất cơng suất Q trình vận hành trạng thái xác lập, cơng suất tác dụng ngõ máy phát điện ln cân với cơng suất ngõ vào Khi hệ thống điện bị nhiễu lọan cố thay đổi phụ tải nhanh chóng, cơng suất tác dụng ngõ máy phát thay đổi theo Cơng suất tác dụng ngõ máy phát thay đổi nhanh chóng, cơng suất liên quan đặt vào máy phát chậm thay đổi Do khác đáp ứng tốc độ dẫn đến tồn khác cân cơng suất Khơng cân cơng suất gây khác moment tạo trục quay, dẫn đến máy phát tăng tốc giảm tốc, phụ thuộc vào chiều hướng khơng cân tốc độ rotor thay đổi góc rotor góc lệch tương đối trục đồng quay với tốc độ khơng đổi trục rotor máy phát thay đổi theo Các dao động nhiễu lọan giới hạn lượng cơng suất truyền tải mạng điện chí gây đồng hệ thống, dẫn đến cố làm sụp đổ hệ thống điện gây thiệt hại nghiêm trọng cho kinh tế Ứng dụng ổn định hệ thống điện dùng để tạo thêm tín hiệu điều khiển bổ sung cung cấp vào hệ thống kích từ máy phát điện để dập tắt dao động tần số thấp nhiều máy phát dao động liên vùng Phương pháp phổ biến để giải vấn đề sử dụng ổn định hệ thống điện thơng thường, ổn định dùng rộng rãi hệ thống điện góp phần nâng cao ổn định động hệ thống điện Bộ ổn định hệ thống điện thơng thường xác định dựa mơ hình hệ thống điện tuyến tính xung quanh điểm vận hành ban đầu mà thơng số cung cấp hiệu đáng tin cậy Tuy nhiên, hệ thống điện ln thay đổi điều kiện họat động thơng số thay đổi theo tương ứng họat động hệ thống điện Bản chất hệ thống điện liên tục thay đổi làm cho cơng việc thiết kế ổn định hệ thống điện thơng thường khó khăn Khi hệ thống điện thay đổi điều kiện vận hành ổn định hệ thống điện thơng thường u cầu điều chỉnh lại thơng số chúng Để cải thiện hiệu ổn định hệ thống điện thơng thường, ổn định hệ thống điện mạng nơron thiết kế dùng hai tín hiệu ngõ vào độ lệch tốc độ độ lệch cơng suất đưa vào điều khiển nơron Bộ điều khiển nơron dùng để tạo tín hiệu điều khiển bổ sung đưa vào phận kích từ máy phát điện Mạng nơron có ưu điểm tính tóan với tốc độ, tổng hợp, lực học cao ứng dụng thành cơng để nhận dạng hệ thống phi tuyến Tri thức mạng nơron hình thành qua giai đọan học theo mẫu học Mẫu học tốt, đa dạng tri thức ban đầu mạng gần với thực tế, tri thức mạng bổ sung hòan thiện q trình làm việc với hệ thống điện KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I_GIỚI THIỆU VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Khái niệm ổn định: Ổn định hệ thống điện hiểu theo nghĩa rộng hệ thống điện vận hành trạng thái cân điều kiện vận hành bình thường giữ ngun trạng thái cân sau chịu tác động nhiễu lọan Theo cách truyền thống, vấn đề ổn định hiểu phải trì hệ thống họat động điểm vận hành đồng Điều kiện để hệ thống điện họat động ổn định tất máy phát điện đồng trạng thái đồng với Ở khía cạnh này, ổn định hệ thống ảnh hưởng tính động học góc rotor mối quan hệ góc - cơng suất Để đánh giá ổn định xem xét phản ứng hệ thống điện xuất nhiễu lọan q độ Nhiễu lọan lớn nhỏ Nhiễu lọan nhỏ phụ tải thay đổi liên tục hệ thống phải tự điều chỉnh theo thơng số Hệ thống điện phải họat động theo thay đổi cung cấp cơng suất đầy đủ cho số lượng lớn phụ tải Đáp ứng hệ thống điện tới nhiễu lọan kéo theo nhiều thiết bị tác động Ví dụ, ngắn mạch phần tử cố rơle bảo vệ cách ly làm làm biến đổi cơng suất truyền đi; tốc độ rotor máy phát điện áp bus: điện áp khác làm kích thích tự động điều chỉnh điện áp máy phát tác động; tốc độ máy phát điện khác kích thích điều chỉnh tốc độ động sơ cấp; thay đổi đường dây liên lạc phụ tải khởi động (kích thích) điều khiển; thay đổi điện áp tần số ảnh hưởng đến phụ tải theo nhiều cấp độ khác phụ thuộc vào đường đặc tính riêng biệt thiết bị Phân loại : Ổn định hệ thống điện phân làm loại: a) Ổn định tĩnh: Định nghĩa: Ổn định tĩnh khả hệ thống điện trở lại vận hành trạng thái ban đầu sau hệ thống bị nhiễu lọan nhỏ kích thích Nếu cho chế độ xác lập hệ thống điện tương ứng với vị trí cân xét đốn ổn định tĩnh theo điều kiện sau :  Khi hệ thống chịu lực tác động đủ bé thơng số chế độ hệ thống biến đổi đủ bé  Khi độ lệch thơng số chế độ hệ so với vị trí cân đủ bé biến đổi thơng số đủ bé Trong hệ thống điện hai điều kiện tương đương Khi hệ thống vị trí cân bằng, đặt vào lực tác động bé hệ chuyển sang vị trí cân bên cạnh (lực tác động bé, vị trí cân gần vị trí cũ) Đặc điểm điều kiện làm việc hệ thống điện xuất thường xun tác động nhỏ khơng chu kỳ, tác động làm cho thơng số hệ biến đổi chậm khơng có chu kỳ nên coi hệ thống ổn định Đó định nghĩa ổn định tĩnh hệ thống điện KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Vì vậy, xét ổn định hệ thống điện ta dùng hai phương pháp tương đương nhau: khảo sát tác động bé độ lệch thơng số bé trạng thái ban đầu sau hai trường hợp Ổn định điện áp: Định nghĩa: Ổn định điện áp khả hệ thống điện giữ điện áp tất nút hệ thống nằm giới hạn cho phép điều kiện vận hành bình thường có nhiễu lọan nhỏ xảy Ngược lại, ta nói hệ thống điện rơi vào trạng thái ổn định điện áp có nhiễu xảy (sự gia tăng phụ tải, có thay đổi điều kiện vận hành hệ thống) gây nên giảm nhanh khả điều khiển điện áp Ngun nhân gây ổn định điện áp hệ thống khơng thể đáp ứng nhu cầu cơng suất phản kháng tải Trong hệ thống điện ổn định điện áp thể qua mối quan hệ điện áp cơng suất phản kháng V-Q Hệ thống ổn định điện áp điều kiện vận hành cho, tất nút hệ thống biên độ điện áp nút tăng lên cơng suất phản kháng bơm vào nút tăng lên Ngược lại, hệ thống ổn định điện áp có nút hệ thống mà điện áp nút giảm xuống cơng suất phản kháng bơm vào nút tăng lên : V > 0: Hệ thống ổn định Q V < 0: Hệ thống ổn định Q Sụp đổ điện áp: Định nghĩa: Khi nhu cầu cơng suất phản kháng hệ thống gia tăng đột ngột tình trạng khẩn cấp đó, máy phát thiết bị bù hệ thống khơng thể đáp ứng nhu cầu cơng suất phản kháng tăng thêm dẫn đến sụp đổ điện áp, làm rã lưới phần tồn hệ thống Một số trường hợp thường dẫn đến sụp đổ điện áp:  Khi mà máy phát cơng suất lớn gần trung tâm phụ tải tách khỏi vận hành Điều làm cho đường dây truyền tải cao áp bị q tải nguồn cơng suất phản kháng giảm đến mức tối thiểu  Việc cắt số đường dây mang tải dẫn đến phụ tải tăng cao đường dây lân cận Điều làm tăng tổn thất cơng suất kháng đường dây  Khi đường dây truyền tải cao áp bị cắt ra, điện áp gần trung tâm phụ tải giảm xuống nhu cầu cơng suất phản kháng tăng lên Điều làm cho cơng suất tiêu thụ tải giảm xuống cơng suất truyền đường dây cao áp giảm, giúp hệ thống ổn định trở lại Tuy nhiên, tự động điều chỉnh điện áp máy phát nhanh chóng phục hồi lại điện áp đầu cực máy phát cách tăng dòng kích từ Lúc cơng suất phản kháng truyền qua máy biến áp đường dây tăng lên làm cho sụt áp qua phần tử tăng lên  Việc sụt áp đường dây truyền tải cao áp ảnh hưởng đến hệ thống phân phối Máy biến áp có điều áp tải phục hồi lại điện áp phân phối tải trở giá trị ban đầu thời gian đến phút Mỗi lần chuyển đầu phân áp, tải đường dây cao áp tăng lên làm tăng tổn thất đường dây (XI2 RI2), điều làm cho điện áp đường dây cao áp tiếp tục giảm mạnh KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008  Với nấc chuyển đầu phân áp, cơng suất phản kháng phát từ máy phát truyền tải qua hệ thống tăng lên, máy phát đạt đến giới hạn khả phát cơng suất phản kháng (đặc trưng dòng điện kích từ cực đại) Khi máy phát đạt đến kích từ giới hạn, điện áp đầu cực giảm xuống Khi điện áp đầu cực máy phát giảm xuống việc giữ cố định cơng suất tác dụng đầu làm cho dòng điện phần ứng tăng lên dẫn đến giới hạn cơng suất phản kháng máy phát phải giảm xuống để giữ dòng điện phần ứng giới hạn cho phép Do tải kháng chuyển sang máy phát khác làm cho nhiều máy phát nhanh chóng bị q tải Ngun nhân gây ổn định tĩnh biện pháp giữ ổn định tĩnh : Khi thay đổi chế độ làm việc hệ thống, tiến đến giới hạn điều kiện ổn định tĩnh gọi tiến dần đến ổn định hệ thống Trong nhiều trường hợp, q trình tiến dần q trình tăng cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng phụ tải hệ thống Lúc góc lệch rơto số máy phát phận lại hệ thống tăng lên Nếu nguồn dự trữ cơng suất phản kháng hệ thống chưa sử dụng hết trì mức điện áp bình thường Ngược lại, khơng dự trữ cơng suất phản kháng q trình tiến dần này, điện áp giảm xuống làm tăng khả ổn định tĩnh Như trị số dự trữ ổn định tĩnh kiểm tra trị số góc lệch rơto máy phát điện điện áp hệ thống Trong thực tế khả ổn định xảy phụ tải hệ thống tăng lên lúc cố xảy đóng cắt động cắt ngắn mạch Để tránh ổn định tĩnh, chế độ làm việc bình thường, góc lệch rơto máy phát phải hạn chế giới hạn định điện áp nút chủ yếu hệ thống khơng giảm thấp mức độ quy định Do lúc điều chỉnh chế độ làm việc hệ thống xuất vấn đề sau:  Quy định góc lệch giới hạn rơto máy phát giới hạn cơng suất truyền tải  Quy định điện áp giới hạn theo điều kiện ổn định tĩnh nút chủ yếu Các biện pháp ổn định tĩnh hệ thống điện :  Dùng tự động điều chỉnh kích từ  Hạn chế giảm điện áp nút chủ yếu hệ thống  Hạn chế góc lệch rơto máy phát điện  Sa thải phụ tải theo tần số  Dự trữ đủ cơng suất tác dụng phản kháng b) Ổn định động: Định nghĩa: Ổn định động hệ thống khả hệ thống chuyển chế độ xác lập khác mà thơng số chế độ nút gần với giá trị bình thường hệ thống chịu tác động biến đổi lớn tạm thời đột ngột Nếu hệ thống có khả chịu biến đối lớn mà khơng ổn định ổn định với biến đổi nhỏ Do đó, lúc hệ thống có dự trữ ổn định động có dự trữ ổn định tĩnh Nhưng có ngoại lệ, trường hợp muốn nâng cao ổn định động người ta dùng biện pháp đặc biệt tự động cắt số máy phát điện kháng lúc cố KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Như vậy, khác ổn định tĩnh ổn định động khác mức độ biến đổi (mức độ nhiễu kích động) Tuy nhiên hai trường hợp lúc thuận lợi dẫn đến kết giữ thơng số bình thường nút hệ thống Khi nghiên cứu ổn định tĩnh ta xét tính làm việc ổn định hệ thống điều kiện bình thường, nghĩa tồn dao động nhỏ Một hệ thống có ổn định tĩnh chưa khẳng định có ổn định động Những dao động lớn (còn gọi đột biến) xảy hệ thống điện cắt phụ tải đột ngột, cắt đường dây, máy phát máy biến áp mang tải… đặc biệt nguy hiểm cố ngắn mạch loại, ngắn mạch ba pha xảy tính nguy hiểm ổn định nên phải xét đến thiết kế hệ thống điện Mất ổn định tĩnh ổn định động thường gây nên tổn thất lớn kinh tế quốc dân, dẫn đến ngừng cung cấp địên cho nhiều phụ tải Do việc tiến hành biện pháp loại trừ hạn chế đến mức thấp khả ổn định ln ln có lợi mặt kinh tế c) Ổn định trung hạn dài hạn: Ổn định trung hạn dài hạn vấn đề liên quan đến ổn định hệ thống, cần phải xem xét, nghiên cứu tìm lời giải vấn đề liên quan đến đáp ứng động hệ thống kích động nghiêm trọng Các kích động làm thay đổi lớn điện áp, tần số, phân bố cơng suất Đặc tính thời gian diễn tiến thiết bị kích hoạt độ lệch điện áp tần số kéo dài khoảng vài giây (đáp ứng thiết bị hệ thống điều khiển bảo vệ máy phát) đến vài phút (đáp ứng thiết bị hệ thống điều chỉnh động sơ cấp hệ thống điều chỉnh điện áp tải) Trong phân tích ổn định dài hạn giả sử dao động cơng suất máy phát hệ thống dập tắt, tần số hệ thống đồng sau Vấn đề quan tâm tượng kéo dài thu ngắn lại kèm theo kích động lớn cân cơng suất hệ thống Các tượng bao gồm: Đáp ứng động học nồi nhà máy nhiệt điện, đáp ứng động học đường ống áp lực cửa cống nhà máy thuỷ điện, hệ thống điều khiển tự động máy phát, hệ thống điều khiển bảo vệ đường dây truyền tải, tượng bảo hồ mạch từ, ảnh hưởng tần số khác định mức hệ thống tải Đáp ứng trung hạn thể chuyển tiếp đáp ứng ngắn hạn dài hạn Trong khảo sát ổn định trung hạn, vấn đề quan tâm dao động cơng suất máy phát, tính đến ảnh hưởng số tượng diễn tiến ngắn hơn, độ lệch điện áp tần số lớn  Ổn định ngắn hạn q độ: từ 0s đến 10s  Ổn định trung hạn: thời gian kéo dài từ 10s đến vài phút  Ổn định dài hạn: kéo dài từ vài phút đến 10 phút Tuy nhiên cần ý khác biệt ổn định trung hạn dài hạn trước tiên dựa vào diễn tiến phân tích mơ hình hệ thống sử dụng, thơng thường, người ta quan tâm tới dao động máy phát dao động q độ thời gian trì diễn tiến Nói chung, vấn đề ổn định trung hạn dài hạn đáp ứng khơng thỏa mãn thiết bị, phối hợp thiết bị điều khiển bảo vệ, thiếu dự trữ cơng suất KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Qúa trình huấn luyện q trình học với tập mẫu (Xs, Ts) s  1, N để điều chỉnh tập trọng số liên kết Giải thuật huấn luyện phổ biến mạng truyền thẳng đa lớp giải thuật lan truyền ngược sai số Backpropagation Bước 1: Lan truyền xi đầu vào Xs = {x1, x2, ,xn} qua mạng Đầu nơron j lớp ẩn n y i  g(  w ii x i  θ j ) (1) i 1 Đầu nơron k lớp m y k  g(  y j w jk ) j1 m n j1 i 1 y k  g(  w jk g(  w ij x i  θ j ) - θ k ) Bước 2: Lan truyền ngược sai số So sánh phần tử cửa vectơ đầu thực tế Ys với phần tử tương ứng vectơ đầu mẫu Ts để tính sai lệch ek = tk - yk Tổng bình phương sai số mạng ứng với mẫu học (Xs, Ts) Es  p (y k  t k )  k 1 p số phấn tử vectơ Ys Ts Thơng tin sai số lan truyền ngược qua mạng để điều chỉnh lại giá trị trọng số vòng lặp thứ l: - Với liên kết nơron ẩn nơron Δw jk  ηδ k (l)y j (l) Với η hệ số học, yj tính theo cơng thức (1) δ k (l)  e k (l)g' k (y k (l)) w jk (l  1)  w jk (l)  Δw jk - Với liên kết nơron ngõ vào nơron lớp ẩn Δw ij  ηδ j (l)x i m δ j (l)  g' j (y j ) δ k (l)w jk (l  1) k 1 w ij (l  1)  w ij (l)  Δw ij Sau hiệu chỉnh trọng số, mẫu Xs tiếp tục đưa vào mạng lần thứ (l+1) tiếp tục thuật tóan hiệu chỉnh trọng số E < ε cho trước số vòng lặp đạt đến mức định mức Mẫu đưa vào mạng q trình huấn luyện lặp lại mạng học thuộc tất mẫu Lưu cấu hình mạng tạo lại để đưa sử dụng điều khiển KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 40 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Mạng nơron Backpropagation họat động tốt có vài bước xử lý tập giá trị vào, giá trị, trước qua mạng Trước huấn luyện, nên chuẩn hóa ngõ vào, ngõ khỏang [-1, 1] Mạng nơron Backpropagation sử dụng luận văn mạng có lớp ẩn, lớp ẩn có 10 nơron Sử dụng độ lệch tốc độ độ lệch cơng suất tác dụng máy phát để huấn luyện mạng nơron truyền thẳng Backpropagation Mạng nơron Backpropagation gồm: ngõ vào dw [1x10030] dPe [1x10030], ngõ Upss [1x10030] Mạng nơron Backpropagation trường hợp có lớp ẩn, số lượng nơron lớp vào 2, lớp ẩn 10 nơron tansig, lớp ngõ có nơron purelin Huấn luyện mạng nơron Backpropagation lan truyền ngược có đầu vào dw dPe: Hình 4.6:Đường cong sai số biểu diễn q trình huấn luyện mạng nơron Backpropagation lan truyền ngược có đầu vào dw dPe máy KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 41 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 V_ KHẢO SÁT BỘ PSS NƠRON & SO SÁNH VỚI BỘ PSS KUNDUR Các kết mơ phỏng: Tiến hành khảo sát so sánh ổn định hệ thống điện xảy cố ngắn mạch thống qua, lâu dài, trường hợp:  Hệ thống có PSS Kundur [1]  Hệ thống có PSS nơron [2] Xác định thơng số máy phát dựa vào màu: Máy phát số 1: màu xanh dương Máy phát số 2: màu xanh Máy phát số 3: màu đỏ Máy phát số 4: màu xanh ngọc KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 42 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Trƣờng hợp 1: cố ngắn mạch thống qua đƣờng dây L1 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất thống qua, xảy thời điểm t = 1s đến t = + 1/10s, thời gian máy cắt tác động lập cố thời điểm t = + 7/100s, nghĩa máy cắt tác động sau thời điểm xuất cố 0.13s Chọn PSS model giá trị (PSS Kundur) G2 G4 G3 -20 -40 -60 -80 -100 -120 10 10 10 10 1.003 1.002 1.001 0.999 0.998 0.997 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 1.1 1.05 0.95 0.9 0.85 Hình 5.1: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS Kundur KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 43 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Chọn PSS model giá trị (PSS nơron) G2 G3 -20 -40 -60 -80 -100 -120 10 10 10 10 1.003 1.002 1.001 0.999 0.998 0.997 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 1.1 1.05 0.95 0.9 0.85 Hình 5.2: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS nơron Nhận xét: Trường hợp 1: tác động PSS Kundur hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 5.8s trở Trường hợp 2: tác động PSS nơron hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 4.3s trở đi, đồng thời tốc độ máy phát dao động hơn, có xu hướng gần tốc độ đònh mức KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 44 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Trƣờng hợp 2: cố ngắn mạch thống qua L1 cách B1 20km Sự cố ngắn mạch pha chạm đất thống qua vị trí cách Bus 20km, xảy thời điểm t = 1s đến t = + 1/10s, thời gian máy cắt tác động lập cố thời điểm t = + 7/100s, nghĩa máy cắt tác động sau thời điểm xuất cố 1.13s Chọn PSS model giá trị (PSS Kundur) G2 G4 G3 -20 -40 -60 -80 -100 10 10 10 10 1.005 1.004 1.003 1.002 1.001 0.999 0.998 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 1.1 1.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 Hình 5.3: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS Kundur Chọn PSS model giá trị (PSS nơron) KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 45 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 G2 G4 G3 -20 -40 -60 -80 -100 10 10 10 10 1.005 1.004 1.003 1.002 1.001 0.999 0.998 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 1.2 1.1 0.9 0.8 0.7 Hình 5.4: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS nơron Nhận xét: Trường hợp 1: tác động PSS Kundur hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 5.2s trở Trường hợp 2: tác động PSS nơron hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 4.1s trở đi, đồng thời tốc độ máy phát dao động hơn, có xu hướng gần tốc độ đònh mức KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 46 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Trƣờng hợp 3: cố ngắn mạch thống qua L1 cách B2 20km Sự cố ngắn mạch pha chạm đất thống qua vị trí cách Bus 20km, xảy thời điểm t = 1s đến t = + 1/10s, thời gian máy cắt tác động lập cố thời điểm t = + 7/100s, nghĩa máy cắt tác động sau thời điểm xuất cố 1.13s Chọn PSS model giá trị (PSS Kundur) G2 G4 G3 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 10 10 10 10 1.005 0.995 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 1.15 1.1 1.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 Hình 5.5: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS Kundur Chọn PSS model giá trị (PSS nơron) KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 47 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 G2 G4 G3 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 10 10 10 10 1.005 0.995 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 1.15 1.1 1.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 Hình 5.14: Mơ kết máy phát: độ lệch góc cơ, độ lệch tốc độ dw, độ lệch cơng suất cơng suất tác dụng máy phát, điện áp đầu cực máy phát đơn vị tương đối pu theo mơ hình PSS nơron Nhận xét: Trường hợp 1: tác động PSS Kundur hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 6.7s trở Trường hợp 2: tác động PSS nơron hệ thống trở trạng thái ổn định thời điểm 5.7s trở đi, đồng thời tốc độ máy phát dao động hơn, có xu hướng gần tốc độ đònh mức KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 48 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Bảng tổng hợp: STT Vị trí ngắn mạch T64 -2008 PSS Kundur Giữa đường dây L1 ổn định sau 5.8s Cách B1 80 Km Cách B1 50 Km Cách B1 20 Km Cách B2 80 Km Cách B2 50 Km Cách B2 20 Km 5.7s 5.7s 5.2s 5.8s 6.2s 6.7s PSS Nơron 4.3s 4.3s 4.3s 4.1s 4.7s 5s 5.7s Ghi tốc độ máy phát PSS nơron dao động gần định mức NT NT NT NT NT NT Kết quả: Thời gian điều khiển ổn định: cơng việc điều khiển ổn định hệ thống điện có cố gmây ổn định thời gian điều khiển máy phát quay trở lại trạng thái ổn định sớm tốt Về mặt thời gian, ổn định hệ thống điện nơron cho kết điều khiển ổn định sớm ổn định Kundur Điều khiển tắt dần dao động nhanh so với PSS Kundur Qua kết mơ ta thấy PSS neural cho đáp ứng dập tắt dao động nhiều trường hợp khác Tính hiệu PSS nơron hẳn PSS Kundur KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Một thử nghiệm thực đề tài tạo ổn định hệ thống điện bền vững dùng mạng neural, dãi rộng điều kiện vận hành hệ thống điện Các u cầu tính hiệu điều khiển giải quyết, ổn định hệ thống điện mạng neural cho kết dập tắt lọai dao động cố hệ thống điện gây Bộ ổn định hệ thống điện có đáp ứng bền vững theo thay đổi vị trí cố hệ thống Phạm vi rộng kết mơ trình bày lọai cố khác hệ thống điện sáu máy phát chứng minh tính hiệu kỹ thuật thiết kế đề xuất Hiệu thực ổn định hệ thống điện đề xuất hệ thống điện bốn máy phát làm giảm lọai dao động tần số thấp Hơn nữa, hiệu bền vững ổn định hệ thống điện điều kiện họat động khác nói lên tính ưu việt so với ổn định hệ thống điện có khác Bộ ổn định hệ thống điện đề xuất có phương pháp thiết kế cấu trúc xây dựng đơn giản KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 49 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 Phương pháp đề xuất sử dụng mạng neural huấn luyện khơng trực tuyến, khơng cập nhật liên tục trọng số mạng neural hiệu ổn định hệ thống điện dùng mạng neural đề xuất phụ thuộc vào chất lượng mẫu huấn luyện, mẫu dùng để huấn luyện mạng neural nhiều hiệu cao Do đó, để đảm bảo hiệu ổn định hệ thống điện dùng mạng neural, ta cần thiết kế tạo mẫu liệu dùng để huấn luyện mạng neural trực tuyến KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 50 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 TĨM TẮT CƠNG TRÌNH Thơng qua thời gian thự đề tài “ Đánh giá ổn định động hệ thống điện nhiều máy phát phƣơng pháp mơ phỏng”, nhóm nghiên cứu đã thực hiê ̣n nội dung nghiên cứu sau: - Tìm hiểu xây dựng mơ hình hệ thống điện có ổn định PSS Kundur - Đề xuất thay mơ hình hình hệ thống điện có ổn định PSS Nơron Nó có ưu điểm cho thời gian ổn định nhanh dao động máy phát - Mơ hệ thống điều khiển đề xuất mơi trường Matlab Simulink I TỰ NHẬN XÉT Do thời gian có hạn nên nhóm nghiên cứu chưa xây dựng mơ hình hệ thống điện có ổn định PSS Nơron với điều kiện tải khác để phục vụ cho điều kiện mơ khác Song nhóm nghiên cứu thu kết sau: Giá trị lý luận: Nhóm nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống điện có ổn định PSS Nơron với tập học riêng cho máy tập học bao gồm tất trường hợp cố thường xảy hệ thống điện Kết đề tài áp dụng để mơ nghiên cứu q trình q độ hệ thống điện Giá trị thực tế: Kêt đề tài tài liệu cho sinh viên nghiên cứu q độ hệ thống điện Ngồi nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên nhà nghiên cứu quan tâm II HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Trong tương lai, đề tài phát triển theo hướng sau: - Xây dựng mơ hình hệ thống điện có ổn định PSS Nơron với điều kiện tải khác (thay đổi tăng giảm 10%) Lúc tập liệu học lớn gồm nhiều trường hợp ngắn mạch khác Nhóm nghiên cứu dùng thuật toán nhận dạng KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 51 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 giảm bớt số thông số thông tin cần thiết nhằm giảm thời gian huấn luyện thời gian mô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Cơng Cường Nguyễn Dõan Phước, “Hệ mờ, mạng nơron ứng dụng (Tuyển tập giảng)”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, In lần thứ có sửa đổi bổ sung, 2006, Hà Nội [2] P Kundur, Power System Stability and Control, McGraw-Hill, 1994 [3 ] Klein, Rogers, Moorty and Kundur: "Analytical investigation of factors influencing PSS performance," IEEE Trans On EC, Vol , No 3, September 1992 [4 ] Lã Văn Út, “Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001, Hà Nội [5 ] Nguyễn Hòang Việt (Chủ biên) Phan Thị Thanh Bình, “Ngắn mạch ổn định hệ thống điện”, Nhà xuất đại học quốc gia TP HCM, 2005, TP HCM KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 52 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 PHỤ LỤC: Đoạn chương trình mơ tạo khối điều khiển nơron ổn định hệ thống điện Mạng nơron truyền thẳng Backpropagation %Xoa tat ca cac bien clear all; %Xoa man hinh Command window clc; %Lay thoi gian t0=clock %dinh dang cac bien format long %load du lieu dung de huan luyen load dwG1.mat load dPeG1.mat load UpssG1.mat %lay gia tri cua tin hieu a=dwG1(2,:); b=dPeG1(2,:); %tao mang noron truyen thang net=newff([-1 1;-1 1],[2,10,10,1],{'tansig','tansig','tansig','purelin'},'trainlm','learngdm','mse'); net=init(net); net.iw{1,1} net.b{1} %trainlm, trainbfg, trainrp, traingd t=UpssG1(2,:); %Hien thi ket qua sau vong lap net.trainParam.show = 5; %so luong vong lap net.trainParam.epochs = 30000; %sai so huan luyen mang noron net.trainParam.goal = 1e-006; %Gan ma tran p chua tin hieu ngo vao p=[a;b]; %huan luyen mang voi ngo vao p, ngo t net=train(net,p,t); %tao khoi noron gensim(net,1e-005); %mo phong mang theo tin hieu ngo vao p y= sim(net,p); %tinh thoi gian huan luyen mang noron thoigianmophong=etime(clock,t0) KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 53 [...]...  IV THIẾT KẾ BỘ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN DÙNG MẠNG NƠRON 1 Mô hình của hệ thống điện: Mô hình điện dùng để khảo sát ổn định hệ thống điện khi có bộ điều khiển ổn định nơron được mô tả dưới đây Hình 4.1 Mô hình hệ thống điện gồm 2 hệ thống điện 4 máy phát đối xứng Hệ thống thử nghiệm dùng để nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của bộ ổn định hệ thống điện dùng mạng nơron gồm có hai hệ thống hoàn toàn đối... gian máy cắt tác động cắt sự số lúc t = 1 + 7/100s Các trường hợp sự cố ngắn mạch này sẽ làm cho hệ thống mất ổn định sẽ làm tan rã hệ thống, trong thực tế sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng Do đó cần phải đảm bảo giữ ổn định hệ thống khi có những sự cố 3 Phƣơng pháp khắc phục Một trong những phương pháp giữ ổn định hệ thống là chúng ta mắc thêm bộ ổn định hệ thống điện (bộ PSS) vào máy phát Bộ ổn định hệ thống. .. G2 Hệ thống điện số 2 gồm: 2 máy phát đồng bộ có công suất định mức 900MVA /máy phát kết nối với mỗi máy biến áp tăng áp đấu ∆/Y có công suất mỗi máy là 900MVA, 20kV – 230kV, công suất tổng của 2 máy phát cung cấp cho phụ tải 1732MW, hệ thống được lắp bộ tụ bù công suất phản kháng 350Mvar Bộ điều khiển điện áp kích từ cho máy phát là bộ ổn định hệ thống điện PSS Thanh cái B2 nối với hệ thống điện số... đương của hệ một máy phát nối với hệ thống vô cùng lớn Khi máy phát làm việc với hệ thống công suất vô cùng lớn thì điện áp đầu cực máy phát không thay đổi Ở mỗi điểm làm việc, biên độ điện áp của EB luôn giữ là hằng số khi máy phát bị kích thích nhỏ nhưng khi trạng thái xác lập của hệ thống thay đổi, biên độ điện áp EB có thể thay đổi theo Sau đây chúng ta sẽ phân tích ổn định nhiễu nhỏ hệ thống hình... cấp điện áp 230kV) Trong đó: Hệ thống điện số 1 gồm:  2 máy phát đồng bộ có công suất định mức G1: 1500MVA G2: 900 MVA  2 máy biến áp tăng áp đấu ∆/Y có công suất mỗi máy là 1500MVA, 20kV – 230kV và 900 MVA, 20kV – 230kV  Công suất tổng của 2 máy phát cung cấp cho phụ tải 1500MW  Bộ tụ bù công suất phản kháng 300Mvar  Bộ điều khiển điện áp kích từ cho máy phát là bộ ổn định hệ thống điện PSS Hệ thống. .. trường T64 -2008 III_BỘ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN (POWER SYSTEM STABILIZER) 1 Ổn định của hệ thống điện chứa một máy phát làm việc với thanh cái có công suất vô hạn: Khảo sát đáp ứng của hệ một máy phát nối với hệ thống vô cùng lớn (SMIB) qua đường dây truyền tải như hình 3.1 để tìm hiểu các khái niệm cơ bản và các ảnh hưởng: Z4 Z7 Z1 G SMIB Z5 Z2 Z6 Z3 Hình 3.1 Hệ một máy phát nối với hệ thống vô cùng lớn Sử... phát Bộ ổn định hệ thống điện được dùng để tạo thêm các tín hiệu bổ sung cung cấp cho hệ thống kích từ để dập tắt các dao động xảy ra trong hệ thống Hiện nay, có nhiều phương pháp được đề xuất để cải thiện việc thực hiện ổn định hệ thống điện Trong đó, có bộ ổn định hệ thống điện thông thường của tác giả Kundur, bộ PSS thông thường này được dùng rộng rãi trong các hệ thống điện hiện tại và nó cũng... 9-10, 10B2, qua máy biến áp T3, T4 tới 2 máy phát G3 và G4 Mỗi hệ thống điện 1, 2 có các phụ tải được gắn tại thanh cái B1, B2 và tụ bù mắc tại mỗi thanh cái để cải thiện điện áp tại đầu cực các máy phát Hệ thống thử nghiệm dùng để nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của bộ ổn định hệ thống điện theo Kundur và dùng mạng nơron gồm có hai hệ thống hoàn toàn đối xứng được liên kết với nhau bằng các đường dây... tổng của 2 máy phát cung cấp cho phụ tải 1500MW, hệ thống được lắp bộ tụ bù công suất phản kháng 300Mvar Bộ điều khiển điện áp kích từ cho máy KS Nguyễn Thị Mi Sa KS Lê Thị Hồng Nhung Trang 32 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T64 -2008 phát là bộ ổn định hệ thống điện PSS Thanh cái B1 nối với hệ thống điện số 1 qua đường dây truyền tải 7-8, 8-B1, qua máy biến áp T1, T2 tới 2 máy phát G1 và G2 Hệ. .. thái của hê thống bằng cách tối giản các phương trình mô tả máy phát tới dạng thích hợp và sau đó kết hợp với các phương trình mạch ngoài Các thông số thời gian được đo bằng giây, góc đo bằng độ điện và các thông số còn lại đo bằng đơn vị tương đối Phương trình mô tả máy phát: 1 (Tm  Te  K D r ) 2H p  0 r pr  (3.10) (3.11) Chọn E B làm chuẩn, giản đồ điện áp máy phát trong hệ tọa độ d_