I. Tổng quan về ổn định hệ thống điện
Hệ thống điện là những hệ thống phi tuyến phức tạp, với nhiều máy phát điện hoạt động đồng bộ. Ổn định hệ thống điện bao gồm nhiều khía cạnh như ổn định góc lệch rotor, ổn định tần số và ổn định điện áp. Những yếu tố này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Để đảm bảo ổn định hệ thống điện, cần phải có các bộ ổn định như PSS (Power System Stabilizer) để cung cấp tín hiệu ổn định bổ sung vào hệ thống kích từ máy phát. Bộ PSS Kundur là một trong những bộ ổn định phổ biến, nhưng nó có những hạn chế khi không thể cung cấp đường đặc tính tối ưu cho tất cả các điểm vận hành khác nhau. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các bộ ổn định mới như FTDNN-PSS là cần thiết để cải thiện hiệu suất và khả năng thích ứng của hệ thống điện.
1.1. Khái niệm về ổn định hệ thống điện
Ổn định hệ thống điện được định nghĩa là khả năng của hệ thống duy trì trạng thái cân bằng dưới tác động của các nhiễu loạn. Các khái niệm cơ bản về ổn định hệ thống điện bao gồm ổn định tĩnh và ổn định động. Ổn định tĩnh liên quan đến khả năng của hệ thống duy trì trạng thái cân bằng trong điều kiện bình thường, trong khi ổn định động liên quan đến khả năng phục hồi sau khi có sự cố. Các tiêu chuẩn khảo sát ổn định tĩnh và động cũng được đề cập, bao gồm tiêu chuẩn năng lượng và tiêu chuẩn diện tích. Việc hiểu rõ các khái niệm này là rất quan trọng để đánh giá ổn định hệ thống điện trong các tình huống khác nhau.
II. Thiết kế bộ ổn định hệ thống điện
Bộ ổn định hệ thống điện (PSS) đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định hệ thống điện. Thiết kế bộ ổn định PSS cần phải xem xét nhiều yếu tố như ảnh hưởng động học của mạch kích từ và sự thay đổi từ thông kích. Bộ PSS Kundur đã được sử dụng rộng rãi, nhưng không thể đáp ứng tốt trong mọi điều kiện vận hành. Do đó, việc phát triển bộ FTDNN-PSS với hai ngõ vào là độ lệch tốc độ và độ lệch công suất tăng tốc là một bước tiến quan trọng. Bộ FTDNN-PSS có khả năng tự điều chỉnh và cập nhật thông số theo thời gian thực, giúp cải thiện khả năng ổn định hệ thống điện trong các tình huống khác nhau.
2.1. Chức năng và thiết kế bộ PSS
Chức năng của bộ ổn định PSS là cung cấp tín hiệu ổn định cho hệ thống kích từ máy phát, nhằm xóa bỏ dao động điện cơ và nâng cao hiệu suất máy phát. Thiết kế bộ PSS cần phải dựa trên các mô hình động tuyến tính để tối ưu hóa các thông số. Bộ FTDNN-PSS được đề xuất có khả năng thích ứng với các điều kiện vận hành khác nhau, giúp cải thiện sự tắt dần dao động của máy phát. Việc sử dụng mạng nơron trong thiết kế bộ PSS cho phép điều chỉnh thông số một cách linh hoạt, từ đó nâng cao ổn định hệ thống điện trong các tình huống phức tạp.
III. Khảo sát và so sánh bộ PSS
Khảo sát và so sánh giữa bộ PSS Kundur và bộ FTDNN-PSS là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các kết quả mô phỏng cho thấy bộ FTDNN-PSS có khả năng đáp ứng nhanh hơn và hiệu quả hơn trong việc dập tắt dao động liên vùng. Các trường hợp mô phỏng bao gồm sự cố ngắn mạch và thay đổi phụ tải, cho thấy bộ FTDNN-PSS có thể duy trì ổn định hệ thống điện tốt hơn so với bộ PSS Kundur. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ mới trong thiết kế bộ ổn định là cần thiết để nâng cao hiệu suất và khả năng thích ứng của hệ thống điện.
3.1. Kết quả mô phỏng và phân tích
Kết quả mô phỏng cho thấy bộ FTDNN-PSS có khả năng thích nghi tốt hơn với các điều kiện vận hành khác nhau. Trong các trường hợp xảy ra sự cố ngắn mạch, bộ FTDNN-PSS đã thể hiện khả năng dập tắt dao động nhanh chóng và hiệu quả. Các thông số như sai số bình phương trung bình (MSE) được sử dụng để so sánh hiệu suất giữa hai bộ PSS. Kết quả cho thấy bộ FTDNN-PSS không chỉ cải thiện hiệu suất máy phát mà còn nâng cao ổn định hệ thống điện trong các tình huống phức tạp.
