Luận Văn Phương pháp máy phát đẳng trị đánh giá ổn định động của hệ thống điện

1. Đặt vấn đề
Đánh giá ổn định động của hệ thống điện là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong quá trình thiết kế và vận hành HTĐ. Năm 1920, ổn định động của HTĐ lần đầu tiên được chú ý đến như là một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc thiết kế và vận hành khi các HTĐ nhỏ được nối kết với nhau thành một hệ thống lớn [1]. Qua hơn 50 năm, với nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nhau trên thế giới cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và công nghệ thông tin, lý thuyết cũng như những công cụ phân tích và đánh giá ổn định động của HTĐ đã cơ bản hình thành. Tuy vậy, từ năm 1990 do yêu cầu điện năng tăng vượt bậc, nhiều HTĐ lớn liên kết các HTĐ giữa các vùng của một quốc gia hoặc giữa nhiều quốc gia như HTĐ 500 KV Việt Nam, HTĐ Bắc Mỹ đã hình thành. Việc đánh giá ổn định động cho những HTĐ phức tạp này là một trong những vấn đề nan giải, đặc biệt khi xét hệ thống vận hành trong thời gian thực. Các phương pháp đánh giá ổn định động đã được đề xuất trước đó như phương pháp mô phỏng theo thời gian hay phương pháp hàm năng lượng đều xuất hiện những nhược điểm nhất định. Thực tế cho thấy việc áp dụng các kết quả tính toán, phân tích và đánh giá ổn định động của HTĐ bằng 2 phương pháp trên vào vận hành các HTĐ lớn đã dẫn đến mất điện của cả khu vực rộng lớn, ví dụ như mất điện vùng đông bắc của nước Mỹ vào năm 1965 [1] và hầu hết cả khu vực Bắc Mỹ vào ngày 14 tháng 8 năm 2003 [2]. Phương pháp mô phỏng theo thời gian có thể cho kết quả chính xác tuy nhiên thời gian tính toán khá lâu nên không thể áp dụng đánh giá ổn định theo thời gian thực. Trong khi đó phương pháp hàm năng lượng có thể cho kết quả tính toán nhanh nhưng độ chính xác không cao do những vấn đề liên quan đến mô hình hóa HTĐ [1] [3] [4]. Để có thể tận dụng ưu điểm của cả 2 phương pháp mô phỏng theo thời gian và phương pháp tính trực tiếp, các nhà nghiên cứu đã nghĩ đến việc hình thành nên một phương pháp hổn hợp (hybrid method) để đánh giá ổn định động của HTĐ. Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5] được xem là một phương pháp kết hợp có khả năng ứng dụng vào thực tế để đánh giá nhanh độ ổn định động của HTĐ trong quá trình thiết kế và vận hành.

2. Phương pháp máy phát đẳng trị (SIME) [5]
2.1. Tinh thần của phương pháp
SIME được phát triển từ phương pháp tính trực tiếp, đó là phương pháp tiêu chuẩn diện tích mở rộng (Extended Equal – Area Criterion (EEAC)) [6] và phương pháp mô phỏng theo thời gian. Một cách tổng quát, phương pháp này xác định khả năng mất đồng bộ của các máy phát trong HTĐ nhờ vào việc quan sát quá trình chia tách các máy phát trong HTĐ thành hai nhóm riêng biệt khi có các tác nhân kích thích như sự cố ngắn mạch. Hai nhóm máy phát này sau đó được thay thế bằng hai máy phát đẳng trị và cuối cùng được thay thế bằng một máy phát đẳng trị nối vào một HTĐ có công suất vô cùng lớn. Điểm khác biệt cơ bản giửa SIME và EEAC là phương pháp SIME tính toán đường đặc tính công suất của máy phát đẳng trị nối vào HTĐ công suất vô cùng lớn dựa trên những số liệu lấy từ chương trình mô phỏng theo thời gian giải hệ phương trình vi phân từ (1-1) đến (1-4)- mô hình hóa toán học của các thiết bị trong HTĐ như các máy phát, động cơ, và mạng điện.