Chương 1: Tổng quan ➢ Chương 2: Cở sở lý thuyết ➢ Chương 3: Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất ➢ Chương 4: Thử nghiệm và kiểm tra trên sơ đồ hệ thống điện chuẩn IEEE 37 bus ➢ Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển đề tài 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. QUYỀN HUY ÁNH Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hiệp phương sai Hiệp phương sai là độ đo sự biến thiên cùng nhau của hai biến ngẫu nhiên (phân biệt với phương sai - đo mức độ biến thiên của một biến). Nếu 2 biến có xu hướng thay đổi cùng nhau nghĩa là khi một biến có giá trị cao hơn giá trị kỳ vòng thì biến kia có xu hướng cũng cao hơn giá trị kỳ vọng, thì hiệp phương sai giữa hai biến này có giá trị dương. Mặt khác, nếu một biến nằm trên giá trị kì vọng còn biến kia có xu hướng nằm dưới giá trị kì vọng, thì hiệp phương sai của hai biến này có giá trị âm.
Hiệp phương sai giữa hai biến ngẫu nhiên giá trị thực X và Y, với các giá trị kì vọng E(X) = µ và E(Y) = υ được định nghĩa như sau: Cov ( X , Y ) = E ( ( X − )(Y − ) ) (2.1) Trong đó E là hàm giá trị kì vọng.1) còn có thể được viết lại như sau: Cov ( X , Y ) = E ( X Y ) − (2.2) Nếu X và Y độc lập, thì hiệp phương sai của chúng bằng 0. Đó là do khi có sự độc lập thống kê.3) Thay thế vào biểu thức (2.4) Tuy nhiên, điều ngược lại không đúng. nếu X và Y có hiệp phương sai bằng 0, hai biến này không nhất thiết độc lập. Đơn vị đo của hiệp phương sai Cov(X, Y) là đơn vị của X nhân với đơn vị đo của Y.
Ngược lại, tương quan (correlation), đại lượng phụ thuộc vào hiệp phương sai, là một độ đo không có đơn vị về sự phụ thuộc tuyến tính. 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. QUYỀN HUY ÁNH Nếu X, Y là các biến ngẫu nhiên giá trị thực và a, b là các hằng, thì dưới đây là các hệ quả của định nghĩa hiệp phương sai: Cov ( X , Y ) = Var ( X ) (2.7) Với các dãy biến ngẫu nhiên X1,. Có được tính chất sau: n n m Cov X i , Y j = Cov ( X i , Y j ) m (2.8) i =1 j =1 i =1 j =1 Với dãy biến ngẫu nhiên X1,.
Có được tính chất sau: n n Var X i = Var ( X i ) + 2 Cov ( X i , X j ) (2.9) i =1 i =1 i , j :i j ➢ Ma trận hiệp phương sai Ma trận hiệp phương sai của tập hợp m biến ngẫu nhiên là một ma trận vuông hạng (m × m), trong đó các phần tử nằm trên đường chéo (từ trái sang phải, từ trên xuống dưới) lần lượt là phương sai tương ứng của các biến này (Var(X) = Cov(X,X)), trong khi các phần tử còn lại (không nằm trên đường chéo) là các hiệp phương sai của đôi một hai biến ngẫu nhiên khác nhau trong tập hợp. Ký hiệu X là một vector cột, Xi là các thành phần của vector này.10) X n Nếu các thành phần của vector cột là các biến ngẫu nhiên có phương sai xác định (không quá lớn tới vô cực), thì ma trận hiệp phương sai (covariance matrix) Σ là một ma trận mà có thành phần (i, j) là hiệp phương sai (covariance): ij = cov ( X i , X j ) = E ( X i − i ) ( X j − j ) (2.11) 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. QUYỀN HUY ÁNH Trong đó µi = E(Xi) là giá trị kì vọng của thành phần thứ i của vector X.2 Độ liên tục cung cấp điện [12] Độ liên tục là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành tốt nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định. Đối với những hệ thống lớn như máy bay, phi thuyền, dây chuyền sản xuất công nghiệp, độ liên tục cung cấp điện đóng vai trò quan trọng.
Tất cả các thành phần trong hệ thống được thiết kế đảm bảo độ liên tục riêng nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Trong thực tế tổn thất về độ liên tục không nhất thiết vì sự hư hỏng của những bộ phận phức tạp, có khi chỉ do làm sai chức năng của những bộ phận đơn giản như lắp ráp sai linh kiện điện, thuỷ lực hoặc do sự mất khả năng cung cấp điện đến thiết bị. Xét một hệ thống điện từ khâu phát điện (máy phát) → truyền tải → phân phối và cuối cùng là đến các phụ tải làm việc. Trong từng phụ tải riêng biệt thì lại có các thành phần cấu thành khác nhau và tương ứng với mức độ quan trọng khác nhau.
Trong điều kiện vận hành thì việc mất cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng sẽ gây ra các thiệt hại lớn về kinh tế, an ninh, quốc phòng, sức khỏe con người,… Vì thế khi một hệ thống điện xảy ra nhiễu loạn mà tình thế bắt buộc phải sa thải phụ tải, người vận hành phải lập tức đưa ra một chiến lược sa thải phụ tải hợp lý vừa khôi phục hệ thống hoạt động bình thường mà phải gây ra thiệt hại ít nhất có thể. Trong một phụ tải thì có 3 phụ tải chính: phụ tải loại 1, phụ tải loại 2 và phụ tải loại 3. Phụ tải loại 1 là loại phụ tải được cung cấp điện liên tục nếu mất điện sẽ gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng. Đối với tính mạng con người thì loại phụ tải này là các hầm mỏ, bệnh viện….Đối với sản xuất kinh doanh: Trong các nhà máy luyện thép, lò cao… Ngoài ra còn làm mất trật tự trị an và ảnh hưởng đến chính trị, quốc tế như các 17 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.
QUYỀN HUY ÁNH loại phụ tải là các đại sứ quán,các công trình văn hoá công cộng…. Phụ tải loại 2 là loại phụ tải nếu mất điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế như sản xuất sản phẩm bị thiếu hụt ,thứ phẩm tăng ,gây ra lãng công và không sử dụng hết công suất thiết bị. Phụ tải loại 3 là loại phụ tải cho phép mất điện,đó là các công trình dân dụng,công trình phúc lợi,khu dân cư… Vì thế mà trong mỗi nút phụ tải sẽ có phần trăm tải quan trọng, tương đối quan trọng và không quan trọng khác nhau. Giả thiết này phù hợp với thực tế vận hành lưới điện.
Thông qua khảo sát của các chuyên gia trên hệ thống điện IEEE 37 nút thì phần trăm đặc tính phụ tải của từng nút tải trong hệ thống được trình bày ở bảng sau.1: Phần trăm đặc tính phụ tải của từng nút tải trong hệ thống điện IEEE 37 nút Phụ tải loại 1 Phụ tải loại 2 Phụ tải loại 3 Nút 3 0.6 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. QUYỀN HUY ÁNH 2.3 Khoảng cách pha trong hệ thống điện [13] Một định nghĩa mở rộng hơn bằng cách sử dụng các phần tử của ma trận [θ/P], định nghĩa của khoảng cách điện về pha giữa hai nút theo công thức sau: P ( i ) D (i, j ) = / P + / P − / P − / P i j j j i i j (2.13) i j j i Trong đó: ; ; ; là các thành phần được trích xuất từ ma trận Jacobi J1 Pi Pj Pi Pi Các điều kiện của khoảng cách này bắt nguồn từ ma trận Jacobian tính đến công suất tác dụng và công suất phản kháng chuyển qua lưới điện. Khoảng cách sau cùng này là một kích thước vật lý của nghịch đảo công suất tác dụng, chính xác hơn là một góc pha trên một đơn vị công suất tác dụng. Bằng cách hoán vị các thành phần của phương trình (2.13), sẽ có 2 sự lý giải về khoảng cách pha.
Phương trình (2.13) được viết lại như sau: j j D (i, j ) = − i + i− (2.14) P P P P P j j i i j i P − P là khoảng cách pha giữa j và i do công suất bơm vào nút j. j j i − j P P là khoảng cách pha giữa i và j do công suất bơm vào nút i. i i Phương trình (2.13) được viết lại theo một cách khác: j j i i D (i, j ) = − + − (2.15) P P P P P j i i j j j P − P là sự biến đổi về góc pha tại j do công suất tác dụng chuyển từ j đến i. j i 19 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.
QUYỀN HUY ÁNH i i P − P là sự biến đổi về góc pha tại i do công suất tác dụng chuyển từ i đến j.1: Sơ đồ khối mối quan hệ giữa máy phát j với các tải về khoảng cách pha. Khoảng cách giữa hai nút điện càng gần thì khoảng cách về góc pha sẽ càng nhỏ. Vì vậy, những nút tải càng gần máy phát bị sự cố hay nói cách khác những nút tải có khoảng cách pha càng nhỏ so với máy phát bị sự cố sẽ được ưu tiên sa thải. Việc sa thải những nút tải gần máy phát bị sự cố thì hệ thống sẽ được phục hồi nhanh hơn những nút tải ở xa.4 Khoảng cách điện áp trong hệ thống điện Có thể xác định được biểu thức toán học của khoảng cách điện áp giữa tất cả các nút trong hệ thống điện từ các yếu tố khác nhau của ma trận mạng [13].
Ma trận suy giảm giữa tất cả các nút của hệ thống, với các số hạng được ký hiệu là aij. Mỗi số hạng aij của ma trận đưa ra một thước đo về sự suy giảm tại nút i khi sự nhiểm loạn xảy ra tại nút j. Độ suy giảm được tính toán như sau: 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. QUYỀN HUY ÁNH Vi = ij V j với ij = ( X ij X jj ) (2.
