Luận văn Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH HOÀNG NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 3 9 6 9 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH HOÀNG NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số ngành: 60 52 50 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH
3. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cán bộ chấm nhận xét 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cán bộ chấm nhận xét 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luận văn thạc sĩ được bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH. Ngày . . . tháng . . . năm 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phan Thanh Hoàng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/04/1979 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Chợ Gạo – Tiền Giang Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 11B/17- Học Lạc – Phường 8 – Thành phố Mỹ Tho – TG Điện thoại cơ quan: 0733851588 Điện thoại nhà riêng: 01698559065 Fax: E-mail: pthoang1979@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quyThời gian đào tạo từ 12/1997 đến 12/ 2003 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 5/2009 đến 5/2011 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, Mạng & Nhà máy điện Tên luận văn: Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 07/01/2013 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 4. Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh B1. Phòng Đào tạo - Bộ phận sau đại học; Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM-ĐT 37225766
5. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Công việc đảm Thời gian Nơi công tác nhiệm 10/2006 Trường Cao đẳng Nghề Tiền Giang). Phòng Đào tạo đến nay XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày tháng 12 năm 2012 (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Phan Thanh Hoàng Phòng Đào tạo - Bộ phận sau đại học; Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM-ĐT 37225766
6. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Phan Thanh Hoàng Phan Thanh Hoàng Page i
7. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Lời cảm ơn Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng, tôi đã hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của mình. Để có đƣợc thành quả này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ từ thầy cô, gia đình, cơ quan và bạn bè. Thông qua luận văn này tôi xin chân thành cám ơn: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình, ngƣời cô mẫu mực, tận tụy, định hƣớng, chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm nghiên cứu trong quá trình tôi thực hiện luận văn này. Quí Thầy/Cô phản biện, đã đƣa ra những quan điểm, đánh giá bổ sung vào lĩnh vực tôi đang nghiên cứu, giúp tôi hiểu rộng hơn về hƣớng nghiên cứu đề tài, và tự đánh giá lại công việc đã thực hiện của mình. Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Điện-Điện tử, Quí Thầy/Cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm, giúp tôi tự tin tìm hiểu kiến thức chuyên ngành, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khoá học. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và học tập. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Phan Thanh Hoàng Phan Thanh Hoàng Page ii
8. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Mục Lục Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Giấy xác nhận của cán bộ hướng dẫn Lý lịch khoa học Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục Lục iii Tóm tắt luận văn .vi Danh sách các hình vii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1 Giới thiệu 1 1.1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.1.2 Mục đích của đề tài 1 1.1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 1 1.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.1.5 Những đề tài đã công bố 2 1.2 Tổng quan về sụp đổ điện áp 7 1.2.1 Phân loại ổn định hệ thống điện 7 1.2.2 Các chế độ làm việc của hệ thống điện 7 1.2.3 Các khái niệm về ổn định hệ thống điện 8 1.2.4 Tổng quan về sụp đổ điện áp 8 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ PHƢƠNG PHÁP NEWTON – RAPHSON VÀ THIẾT LẬP MA TRẬN JACOBIAN 11 2.1 Phƣơng pháp Neuton - Raphson: 11 2.2 Áp dụng tính toán 12 2.3 Thành lập ma trận Jacobian 13 Phan Thanh Hoàng Page iii
9. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình 2.4 Tính toán trị riêng, véc tơ riêng của ma trận vuông 15 2.4.1 Định thức của ma trận vuông 16 2.4.2 Giá trị riêng, véc tơ riêng của ma trận vuông 17 2.4.2.1. Định nghĩa .17 2.4.2.2 Phƣơng pháp tìm giá trị riêng, véc tơ riêng của ma trận vuông 17 2.4.3 Véc tơ riêng phải của ma trận vuông 18 2.4.4 Véc tơ riêng trái của ma trận vuông 20 CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN MẤT ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 22 3.1 Khái niệm về ổn định điện áp 22 3.1.1 Ổn định điện áp khi có dao động nhỏ 23 3.1.2 Ổn định điện áp khi có dao động lớn 23 3.2. Khái niệm về sụp đổ điện áp 23 3.3 Phân bố công suất trong hệ thống điện .23 3.3.1 Thành lập mô hình mạng điện và tìm ma trận tổng dẫn .23 3.3.2 Phân bố công suất bằng phƣơng pháp Newton - Raphson 27 3.4 Phân tích độ nhạy V - Q 31 3.5 Phân tích modal 32 3.6 Hệ số tham gia 34 3.7 Phƣơng pháp xác định khoảng cách kmin .34 3.7.1 Định nghĩa hệ số kmin .34 3.7.2 Lƣu đồ xác định khoảng cách kmin . 35 3.7.3 Giải thích lƣu đồ 35 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG 4.1 Hệ thống điện 2 nút 37 4.2 Hệ thống điện 4 nút 38 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 40 Phan Thanh Hoàng Page iv
10. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình 5.1 Kết luận 40 5.2 Kết quả đạt đƣợc 40 5.3 Hạn chế của đề tài 40 5.4 Hƣớng phát triển của đề tài 40 Phụ lục 1: Phần lập trình 41 Phụ lục 2: Phần kết quả mô phỏng mạng 2 nút, 4 nút 60 Tài liệu tham khảo: 61 Phan Thanh Hoàng Page v
11. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Tóm tắt luận văn Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện là một trong những công việc hết sức cần thiết trong quá trình phân tích ổn định điện áp, đặc biệt là đối với hệ thống điện phức tạp nhƣ Việt Nam, luận văn này đã trình bày trình bày phƣơng pháp xác định khoảng cách ngắn nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trong hệ thống điện, để làm cơ sở cho quá trình vận hành . Thông qua kết quả thu đƣợc từ các ví dụ mẫu đƣợc trình bày trong luận văn cho thấy phƣơng pháp xác định khoảng cách ngắn nhất kmin có khả năng xác định đƣợc lƣợng phụ tải biến động dẫn đến kmin tại các nút trong hệ thống điện. Các giá trị của lƣợng phụ tải này làm cơ sở giới hạn cho các giá trị phụ tải ban đầu trong khi vận hành. Phan Thanh Hoàng Page vi
12. Luận văn Tốt Nghiệp GVHD: PGS TS Phan Thị Thanh Bình Danh sách các hình Hình Trang Hình 1.1: Hệ thống 9 nút và 3 máy phát 2 Hình 1.2. Điện áp tại các bus 3 Hình 1.3. Hệ số tham gia 3 Hình 1.4. Hệ thống điện IEEE 14 nút 4 Hình 1.5. Điện áp tại các bus 4 Hình 1.6. Hệ số tham gia 5 Hình 1.7. Hệ thống điện IEEE 30 nút 5 Hình 1.8. Hệ số tham gia 6 Hình 1.9. Điện áp tại các bus 6 Hình 3.1 Đƣờng cong V -Q 22 Hình 3.2a. Sơ đồ đơn tuyến 25 Hình 3.2b. Mạch điện tƣơng đƣơng 26 Hình 3.2c. Mạch điện gộp lại. 26 Hình 3.3. Nút tiêu biểu của hệ thống điện 27 Hình 4.1. Mạch điện 2 nút . 37 Hình 4.2. Mạch điện 4 nút 38 Phan Thanh Hoàng Page vii
13. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu 1.1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện là một trong những công việc hết sức cần thiết trong quá trình phân tích ổn định điện áp, đặc biệt là đối với hệ thống điện phức tạp như Việt Nam khi phải đối mặt với tình trạng quá tải liên tục trong mùa khô. Khi điện áp tại các nút trong hệ thống điện giảm dưới mức cho phép sẽ làm cho hệ thống điện hoạt động không ổn định và nguyên nhân gây giảm điện áp tại các nút theo như đề tài nghiên cứu là sự thay đổi tải, nếu có sự biến đổi lớn phụ tải trong hệ thống điện gây ra những tác động không mong muốn như sau:  Điện áp, tần số tại các nút trong hệ thống điện giảm xuống thấp quá mức không thể duy trùy trạng thái làm việc bình thường.  Hệ thống điện bị tan rã hoàn toàn, các rơ le điện áp thấp sẽ tự động sa thải phụ tải, máy phát bị cắt khỏi lưới và ngừng làm việc. Từ những lý do trên, sự cần thiết để tìm một khoảng cách ngắn nhất kmin dẫn đến mất ổn định điện áp, hỗ trợ việc vận hành, theo dõi được tình trạng nguy hiểm gây bất lợi cho hệ thống điện. 1.1.2. Mục đích của đề tài: Xác định khoảng cách ngắn nhất kmin dẫn đến mất ổn định điện áp (mất ổn định điện áp sẽ dẫn đến sụp đổ điện áp) để làm cơ sở định hướng vận hành hệ thống điện an toàn. 1.1.3. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài - Nghiên cứu tìm hiểu về phép phân tích modal để xác định giá trị riêng, véc tơ riêng của ma trận Jacobian giản lược của hệ thống. - Ứng dụng để xác định khoảng cách ngắn nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trong hệ thống điện. - Có rất nhiều phương pháp nghiên cứu về hiện tượng sụp đổ điện áp, trong bản Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 1
14. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng luận văn này chỉ dùng các ví dụ cụ thể để mô phỏng cho nghiên cứu, xác định khoảng cách ngắn nhất dẫn đến mất ổn định điện áp cho hệ thống điện điển hình. - Rút ra kết luận và hướng phát triển của đề tài. 1.1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Phân tích tài liệu: Sử dụng phương pháp phân tích vận dụng giá trị riêng, véc tơ riêng của ma trận Jacobian để xác định khoảng cách ngắn nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trong hệ thống điện. Tính toán: Tận dụng khả năng linh hoạt của phần mềm Matlab trong việc xử lý số liệu và biểu diễn các kết quả tính toán. Dữ liệu: Sử dụng số liệu phụ tải điện trong mô hình hệ thống điện cho trước. 1.1.5. Những đề tài đã công bố  Năm 2000, tác giả Amer AL - Hinai có bài báo về: “Voltage collapse prediction interconnected power system”. Kết quả: Dựa vào sự khảo sát trị riêng của ma trận Jacobian được thành lập từ bài toán phân bố công suất tác giả đánh giá được hệ thống điện ổn định hoặc mất ổn định hoặc ở trạng thái sắp sụp đổ. Tiếp theo, căn cứ vào các véc tơ riêng bên phải và véc tơ riêng bên trái, tác giả xác định được vị trí các nút có khả năng gây ra sụp đổ điện áp trong các hệ thống điện mô phỏng. + Đối với hệ thống 9 nút và 3 máy phát. HÌNH 1.1: Hệ thống điện 3 máy phát, 9 nút Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 2
15. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng HÌNH 1.2 : Điện áp tại các bus HÌNH 1.3: Hệ số tham gia tại các bus Sau khi phân bố công suất, tìm được nút 5 có điện áp thấp nhất (Hình 1.2) và hệ số tham gia cao nhất (Hình 1.3). Do đó nút thứ 5 là nút có khả năng dẫn đến sụp đổ điện áp là lớn nhất. Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 3
16. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng + Đối với hệ thống IEEE 14 nút. HÌNH 1.4: Hệ thống điện IEEE 14 nút HÌNH 1.5: Điện áp tại các bus Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 4
17. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng + Đối với hệ thống IEEE 30 nút. HÌNH 1.6: Hệ số tham gia tại các bus Sau khi phân bố công suất, tìm được nút 14 có điện áp tương đối thấp (Hình 1.2) và hệ số tham gia cao nhất (Hình 1.3). Do đó nút thứ 14 là nút có khả năng dẫn đến sụp đổ điện áp là lớn nhất. + Đối với hệ thống IEEE 30 nút. HÌNH 1.7: Hệ thống điện IEEE 30 nút Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 5
18. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng HÌNH 1.8: Hệ số tham gia tại các bus HÌNH 1.9: Điện áp tại các bus Sau khi phân bố công suất, tìm được nút 30 có điện áp thấp nhất (Hình 1.2) và hệ số tham gia cao nhất (Hình 1.3). Do đó nút thứ 30 là nút có khả năng dẫn đến sụp đổ điện áp là lớn nhất. Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 6
19. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng  Tác giả Musthafa có bài báo về: “Transmission line stability improvement using TCSC”. Kết quả: Tác giả Musthafa cũng dựa vào hệ thống điện IEEE 14 nút để dự báo sụp đổ điện áp, bằng phép phân tích modal, đánh giá nút 14 là nút có khả năng dẫn đến sụp đổ điện áp lớn nhất. TCSC được sử dụng như là một bộ tụ bù nhằm cải thiện điện áp sau khi có tiên đoán sụp đổ điện áp. 1.2 Tổng quan về sụp đổ điện áp: 1.2.1. Phân loại ổn định hệ thống điện. Hệ thống điện (HTĐ) là được phân loại ổn định dựa trên các chỉ tiêu như ổn định góc rotor, điện áp và tần số. Quá trình phân loại ổn định trong hệ thống điện được trình bày trong sơ đồ sau: ổn định hệ thống điện ổn định góc rotor ổn định tần số ổn định điện áp ổn định khi mất ổn định quá độ ổn định điện áp ổn định điện áp cân bằng nhỏ khi dao động lớn khi dao động nhỏ Ngắn hạn Dài hạn Ngắn hạn Ngắn hạn Dài hạn Phân loại ổn định trong hệ thống điện 1.2.2. Các chế độ làm việc hệ thống điện. Các chế độ làm việc của hệ thống điện chia làm hai loại chính: chế độ xác lập và chế độ quá độ. Chế độ xác lập: là chế độ trong đó các thông số của hệ thống không thay đổi hoặc trong những khoảng thời gian tương đối ngắn, chỉ biến thiên nhỏ quanh các trị số định mức. Chế độ làm việc bình thường và lâu dài của hệ thống thuộc về chế độ xác lập, mà Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 7
20. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng còn được gọi là chế độ xác lập bình thường. Chế độ sau sự cố hệ thống được phục hồi và làm việc tạm thời cũng thuộc về chế độ xác lập mà còn được gọi là chế độ xác lập sau sự cố. Chế độ quá độ: là chế độ trung gian chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác. Chế độ quá độ thường diễn ra sau những sự cố hoặc thao tác đóng cắt các phân tử mang công suất mà thường được gọi là các kích động lớn. Chế độ quá độ gọi là chế độ quá độ bình thường nếu nó tiến đến chế độ xác lập mới. Trong trường hợp này các thông số hệ thống bị biến thiên nhưng sau một thời gian lại trở về trị số gần định mức và tiếp theo ít thay đổi. Ngược lại, có thể diễn ra chế độ quá độ với thông số hệ thống biến thiên mạnh, sau đó tăng trở lại vô hạn hoặc giảm đến 0. Chế độ quá độ đó được gọi là chế độ quá độ sự cố. 1.2.3. Các khái niệm ổn định hệ thống điện. Trong hệ thống điện, phân chia ổn định hệ thống theo 2 dạng: Ổn định tĩnh và ổn định động. - Ổn định tĩnh: là khả năng của hệ thống sau những kích động nhỏ phục hồi được chế độ ban đầu hoặc rất gần với chế độ ban đầu. - Ổn định động: là khả năng của hệ thống sau những kích động lớn phục hồi được trạng thái ban đầu hoặc rất gần với trạng thái ban đầu (trạng thái vận hành cho phép). Bài toán ổn định trong hệ thống điện là một trong những bài toán cần được quan tâm và nghiên cứu đúng mức để có thể hạn chế trạng thái mất ổn định trong hệ thống điện đến mức thấp nhất có thể. Bài toán ổn định trong hệ thống điện là một bài toán lớn bao gồm nhiều bài toán nhỏ, chẳng hạn như là một bài toán liên quan đến tính ổn định tĩnh trong hệ thống điện, các bài toán liên quan đến tính ổn định động trong hệ thống điện hay cụ thể hơn là bài toán liên quan đến dao động công suất trong hệ thống điện cần phải có thiết bị tự động điều khiển để làm giảm bớt dao động công suất, phục hồi hệ thống nhanh chóng trở về trạng thái làm việc bình thường, góp phần nâng cao hiệu suất truyền tải điện, nâng cao các tiêu chí đánh giá về ổn định hệ thống. 1.2.4. Tổng quan về sụp đổ điện áp. Mất ổn định điện áp hay sụp đổ điện áp là sự cố nghiêm trọng trong vận hành hệ thống điện, làm mất điện trên một vùng hay trên cả diện rộng, gây thiệt hại rất lớn về Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 8
21. GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình HVTH: Phan Thanh Hoàng kinh tế, chính trị, xã hội. Do điện là yếu tố then chốt của sản xuất, nhiều nước trên thế giới không còn tính toán thiệt hại do mất điện theo đơn vị giờ mà là đơn vị phút. Vì vậy, việc phân tích mất ổn định điện áp ở Việt Nam cần được quan tâm nhiều hơn nữa và có những biện pháp để ngăn ngừa sụp đổ điện áp. Hệ thống điện đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc dân. Do sự phát triển kinh tế và các áp lực của môi trường, sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, cũng như sự tăng nhanh nhu cầu phụ tải làm cho hệ thống điện ngày càng trở nên rộng lớn về quy mô, phức tạp trong tính toán thiết kế và vận hành làm cho hệ thống điện làm việc rất gần về giới hạn ổn định. Một hệ thống điện thường được phân chia thành ba phần chính: + Phần phát điện: bao gồm các nhà máy phát điện như: nhiệt điện (than, khí). + Phần truyền tải: bao gồm các đường dây cao áp, máy biến áp truyền tải. + Phần phân phối: đây là phần điện áp được hạ thấp để cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải và cũng là phần thường xuyên gây mất ổn định trong hệ thống điện. Hệ thống điện Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều khó khăn: Thứ nhất: sự tăng quá nhanh phụ tải. Thứ hai: Sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, điển hình như sự khai thác quá mức nguồn thủy điện cũng như than đá. Thứ ba: việc ứng dụng công nghệ mới như điện hạt nhân ở nước ta còn nhiều khó khăn do vấn đề về công nghệ, lo ngại về sự an toàn, vốn đầu tư. Tất cả các vấn đề trên đã làm cho hệ thống điện Việt Nam tiến gần đến giới hạn ổn định và rất nhạy cảm với sự cố xảy ra. Theo các kết quả nghiên cứu, hệ thống điện bị sụp đổ chủ yếu do mang tải quá nặng hoặc mất ổn định điện áp trong hệ thống. Một số sự cố cảnh báo tan rã hoặc tan rã hệ thống điện gần đây, gây ra những hậu quả nghiêm trọng minh chứng cho điều này, điển hình như:  Ngày 08 tháng 07 năm 2012, trên lưới điện quốc gia Việt Nam, do phụ tải tăng cao và nhà máy thủy điện lại phát sản lượng thấp đã gây mất điện đến gần 2 giờ tại các tỉnh miền trung từ Quảng Bình đến Quảng Ngải và các tỉnh Đắc Nông, Đắc Lắc.  Sụp đổ điện áp xảy ra ngày 13 tháng 04 năm 1986 tại Winnipeg, Canada.  Sụp đổ điện áp xảy ra ngày 17 tháng 05 năm 1985 tại Sounth Florida.  Sụp đổ điện áp xảy ra ngày 21 tháng 05 năm 1983 tại Northern California.  Sụp đổ điện áp xảy ra ngày 27 tháng 12 năm 1983 tại Sweden. Nghiên cứu sụp đổ điện áp trong hệ thống điện Trang 9