Đồ án thiết kế mạng điện 14 bus dùng phần mềm powerworld simulator

LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo hướng dẫn bảo tận tình thời gian em làm Đồ án Thiết kế mạng điện 14 Bus dùng phần mềm PowerWorld Simulator vừa qua, đặc biệt Viện Kỹ Thuật Hutech tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Em vô biết ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Hùng người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho em hồn thành Đồ Án Thiết Kế mạng điện 14 Bus dùng phần mềm PowerWorld Simulator Đề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường viện theo tiến độ giáo viên hướng dẫn, đạt kết không nỗ lực thân em mà cịn có giúp đỡ từ phía gia đình bảo thầy giáo bạn công ty nơi em làm việc Vì lần đầu làm đồ án, với kiến thức thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi nhiều sai sót Với mong ước học hỏi, em mong nhận góp ý thầy cô giáo bảo, hướng dẫn thêm để rút kinh nghiệm lần sau thực tốt Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Nguyễn Quốc Huy Mục Lục CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM POWERWORLD .3 1.1 PowerWorld ? 1.2 Ứng dụng PowerWorld CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU SỬ DỤNG POWER WORLD Các bước thành lập phần tử mạng điện 2.1 Thành lập (bus) .4 2.2 Thành lập máy phát (generator) 2.3 Đường dây 11 2.4 Tải .13 2.5 Máy bù 15 2.6 Các vấn đề vận hành 17 2.7 Thay đổi tải: .17 2.8 Thay đổi công suất phát máy phát: 19 2.9 Thay đổi điện áp đầu cực máy phát 21 2.9.1 Cắt phần tử hoạt động mạng điện .22 2.9.2 Các bước tính tốn ngắn mạch 24 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 14 BUS POWERWORLD .28 3.1 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus 28 3.2 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus PowerWorld 30 GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM POWERWORLD 1.1 PowerWorld ? Phần mềm mô powerworld sản phẩm công ty Powerworld với nhiều phiên phát hành Phần mềm dung để thiết kế , mô vận hành hệ thống điện dựa thông số hệ thống, có khả phân tích tính tốn thơng số hệ thống như: dịng cơng suất tối ưu (OPF), đánh giá độ ổn định hệ thống (PVQV), phân tích khả truyền tải (ATC)… 1.2 Ứng dụng PowerWorld Powerworld phần mềm có khả phân tích hệ thống điện lớn với nhiều Là phần mềm cho phép ta thiết kế hệ thống điện cách nhanh chóng, dễ sử dụng với độ tin cậy cao Cho phép phân tích thông số hệ thống điện qua bảng số liệu, biểu đồ đồ thị cụ thể nhờ mà ta dễ dàng kiểm sốt hệ thống, điều chỉnh, sửa chữa kịp thời chánh tổn thất đáng tiếc thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề giảm giá thành điện phải tăng độ tin cậy Và phần mềm cho phép ta tính tốn điều thơng qua tính tốn chi phí sử dụng hệ thống ngồi thực tế Bên cạnh cơng cụ dung việc thiết kế hệ thống, phần mềm có cơng cụ mở rộng khác (Simulator Add-On Tools) - Cơng cụ đánh giá tính ổn định tương thích điện áp (Voltage Adequacy And Stability Tool) - Cơng cụ xác định dịng cơng suất tối ưu (Optimal Power Flow Tool) - Cơng cụ xác định tính an tồn dịng cơng suất tối ưu (Security Constrained Optimal Power Flow Tool) - Cơng cụ phân tích khả truyền tải hệ thống (Available Transfer Capability Analysis Tool) - Khả tự động hóa (Simulator Automation Sever) GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU SỬ DỤNG POWER WORLD Các bước thành lập phần tử mạng điện 2.1 Thành lập (bus) Trên Edit Toolbar click trái vào biểu tượng Sau click trái vào vùng làm việc, chương trình hộp thoại sau: Trong đó: “Bus number” “bus name” nơi điền số thứ tự tên Vùng hiển thị (display) cho phép đặt ngang (horizontal bar), đặt dọc (vertical bar), đặt hình vịng (oval), hay hình chữ nhật (rectangle) Các số “pixel thickness” “display size” độ dày kích thước hiển thị GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY “Area and zone” điền số thứ tự tên vùng khu vực mạng điện lớn “Nominal voltage” điện áp định mức cái, “voltage” “angle” điện áp (v) góc pha điện áp (độ) đặt “System slack bus”chọn ta muốn bus “slack bus” hệ thống Mỗi hệ thống phải có “slack bus”, bus chọn phải bus nối với máy phát Sau hoàn tất bấm OK 2.2 Thành lập máy phát (generator) Trên Edit Toolbar chọn vào biểu tượng máy phát, sau click chuột trái vào vùng làm việc (phải gần bus có sẵn) ta hộp thoại: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Ta điền tên số thứ tự bus mà máy phát nối vào, ta click vào vùng làm việc mà gần bus sẵn có chương trình tự động gắn máy phát vào bus Trạng thái máy phát “Open” hở mạch, “Closed” đóng mạch vào hệ thống Ta chỉnh kích thước hiển thị máy phát “Display Information”, thay đổi hướng hiển thị máy phát bên trái (left), phải (right), lên (up) hay xuống (down) “Mw and voltage control”: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY MW control: điền giá trị P phát (MW output), giá trị nhỏ (Min MW output) lớn (Max MW output) P phát Các lựa chọn “Available for AGC” “Enforce MW limit” tự động điều chỉnh giới hạn công suất thực phát Voltage control: điền giá trị Q máy phát (Mvar output), giá trị nhỏ (Min Mvar) giá trị lớn (Max Mvar) Q máy phát “Available for AVR” tự động điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát, “setpoint voltage” điện áp đặt đầu cực máy phát “Input/Output Curve” GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Chọn “cubic cost model” để xác định đường cong chi phí máy phát dạng: C(Pgi) = (d*Pgi^3 + c*Pgi^2 + b*Pgi + a) * (fuel cost), chọn “piecewise linear” để xác định đường cong chi phí dạng tuyến tính hố “Fule cots” giá nhiên liệu,“Number of break points” số điểm mà ta muốn gần đường cong thành đoạn thẳng “Fault Parameters” GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY “Generator MVA Base” công suất (S) máy phát “Positive Sequence Internal Impedace”: tổng trở thứ tự thuận “Negative Sequence Internal Impedace”: tổng trở thứ tự nghịch “Zero Sequence Internal Impedace”: tổng trở thứ tự không “Neutral-to-Ground Impedance”: tổng trở nối đất “Generator Step Transfomer”: tổng trở máy biến áp mơ hình (mặc định khơng có) Sau thiết lập thông số xong click OK Máy biến áp Trên Edit Toolbar chọn biểu tượng máy biến áp GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Sau sử dụng chuột click vào mà máy phát nối vào (giống vẽ đoạn thẳng) ta hộp thoại sau: Sau điền tên số thứ tự bus mà máy biến áp nối vào (thường chương trình tự động làm việc này), ta điền giá trị tổng trở R, L , C (hay B) vào ô tương ứng : “Resistance”, “Reactance”,“Charging” “Limit A”, “Limit B”, “Limit C” giới hạn công suất máy biến áp, chương trình cho phép sử dụng giá trị giới hạn khác GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 10 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY đổi giá trị mong muốn Cách 2: Click chuột phải vào giá trị P phát hay Q phát máy phát hiển thị Tương tự tải, ta hộp thoại, thay đổi giá trị “Delta Per Mouse Click” Ví dụ thay đổi công suất máy phát “hai”, chọn giá trị “Delta per Mouse Click”là 50, thay đổi P=150 MW Q =50Mvar, ta sau: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 20 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY 2.9 Thay đổi điện áp đầu cực máy phát Để thay đổi điện áp đầu cực máy phát ta click phải vào máy phát cần thay đổi, sau chọn “Information Dialog…” ,khi hộp thoại ta thay đổi giá trị “Desired Reg Bus Voltage” thành giá trị mà ta mong muốn, sau bấm OK Quay lại ví dụ trước, máy phát có điện áp đầu cực 1.05pu, ta giảm 1pu tất máy phát Khi hộp thoại ra, sau thay đổi máy phát đầu tiên, ta bấm nút “save”, bấm nút lên để thiết đặt cho máy phát khác: Kết thu hình sau: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 21 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY 2.9.1 Cắt phần tử hoạt động mạng điện Tất phần tử mạng điện cắt dễ dàng khỏi hệ thông máy cắt, trừ máy phát “System Slack Bus” Cách cắt phần tửcũng thực hai cách Cách 1: Click phải vào phần tử đó, chọn “Information ”, status chọn “Open”, ví dụ máy phát chẳng hạn: Cách 2: Click chuột trái vào máy cắt nối phần tử với hệ thống Sử dụng ví dụ trước, chẳng hạn cắt máy cắt “hai”: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 22 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Cắt tải luôn: Tiếp tục cắt đường dây 5-4: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 23 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Để đóng lại, ta làm tương tự, bấm vào máy cắt (tương tự cho phần tử nào): 2.9.2 Các bước tính tốn ngắn mạch Có hai cách để thực ngắn mạch Cách 1:bấm vào nút “Fault” Toolbar GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 24 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Cách 2: Click chuột phải vào cần tính ngắn mạch, chọn “Fault”, sau ta hộp thoại sau (lấy ví dụ trước): Ta chọn khác, sau chọn loại ngắn mạch bấm nút “Calculate”, ví dụ chọn loại ngắn mạch pha, kết sau: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 25 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Dòng ngắn mạch thể khung “Fautl curent”, với giá trị biên độ “Magnitude” (pu), góc pha “Angle” (độ) Các giá trị khác thể bảng theo thứ tự: Bus: điện áp xảy ngắn mạch Line: Dòng pha đường dây xảy ngắn mạch Generator:dòng pha máy phát xảy ngắn mạch Load:dòng pha tải xảy ngắn mạch Switched Shurts: dòng pha máy bù xảy ngắn mạch Để thấy dòng điện ngắn mạch chạy đường dây, ta thu nhỏ hộp thoại ngắn mạch xuống, nhấn vào mũi tên cạnh nút “fault”, chọn chế đọ hiển thị, ví dụ pha A GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 26 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Kết thu sau: Ta cho pha sau: Làm cách tương tự cho dạng ngắn mạch khác GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 27 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 14 BUS POWERWORLD 3.1 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 28 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY 3.2 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus PowerWorld Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus PowerWorld GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 29 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Bus # 10 11 12 13 14 Voltage Generation Mag (pu) Ang (deg) P (MW) 1.060 1.045 1.010 1.018 1.020 1.070 1.062 1.090 1.056 1.051 1.057 1.055 1.050 1.036 Total: 0.000 -4.983 -12.725 -10.313 -8.774 -14.221 -13.360 -13.360 -14.939 -15.097 -14.791 -15.076 -15.156 -16.034 232.39 40.00 0.00 0.00 0.00 272.39 Load Q (Mvar) P (MW) Q (Mvar) -16.55 43.56 25.08 12.73 17.62 82.44 21.70 94.20 47.80 7.60 11.20 29.50 9.00 3.50 6.10 13.50 14.90 259.00 12.70 19.00 -3.90 1.60 7.50 16.60 5.80 1.80 1.60 5.80 5.00 73.50 Hình 3.3 Điện áp công suất nút GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 30 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Hình 3.4 đường dây máy biến áp Hình 3.5 Thơng số Bus GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 31 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Ngắn mạch pha chạm đất: Điện áp bus Dòng đường dây biến áp: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 32 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Dòng máy phát: Dòng tải: GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 33 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY Nhận xét chung:  Trong trường hợp ngắn mạch có tải ta thấy dòng ngắn mạch pha chạm đất nguy hiểm nhất, dịng ngắn mạch lớn nhất, dòng máy phát đường dây lớn  Các dạng ngắn mạch bus nhìn chung có hậu nghiêm trọng ngắn mạch đường dây Tất trường hợp ngắn mạch có tải có tác hại đến hệ thống nghiêm trọng trường hợp ngắn mạch không tải GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 34 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY ... 3: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 14 BUS POWERWORLD 3.1 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus GVHD: TS NGUYỄN HÙNG 28 SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY 3.2 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus PowerWorld. .. thống điện 14 Bus 28 3.2 Sơ đồ hệ thống điện 14 Bus PowerWorld 30 GVHD: TS NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN QUỐC HUY CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM POWERWORLD 1.1 PowerWorld ? Phần mềm mơ powerworld. .. (OPF), đánh giá độ ổn định hệ thống (PVQV), phân tích khả truyền tải (ATC)… 1.2 Ứng dụng PowerWorld Powerworld phần mềm có khả phân tích hệ thống điện lớn với nhiều Là phần mềm cho phép ta thiết kế