BÀI TIỂU LUẬN-Giới thiệu tổng quan về chương trình PSS-E

Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Chương I Giới thiệu tổng quan chương trình PSS/E Chương trình PSS/E chương trình mơ hệ thống điện máy tính nhằm mục đích tính tốn nghiên cứu phục vụ vận hành quy hoạch hệ thống điện Các tính tốn phân tích hệ thống mà chương trình có khả thực bao gồm: Tính tốn trào lưu cơng suất Tối ưu hóa trào lưu cơng suất Nghiên cứu loại cố đối xứng khơng đối xứng Tương đương hóa hệ thống Mơ trình độ điện Chương trình tổ chức theo sơ đồ khối sau: Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E PSSLF Đưa liệu đầu vào lấy kết đầu từ chương trình PSSE Dữ liệu đầu vào để tính trào lưu công suất: huy động nguồn, phụ tải trạm Các liệu bản: mô đường dây, máy biến áp Kết tính tốn trào lưu cơng suất Tính tốn trào lưu cơng suất Kết tính tốn Các liệu HTĐ Trào lưu cơng suất HTĐ Kiểm tra giới hạn Hiển thị kết qua sơ đồ Nghiên cứu hệ thống tuyến tính: Tính tốn trào lưu cơng suất tác dụng bỏ qua ảnh hưởng công suất phản kháng Nghiên cứu loại cố Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Các chức phụ khác: Khởi tạo file số liệu Xuất liệu dạng khác Trào lưu công suất Thay đổi liệu đầu vào Biến đổi liệu: Biến đổi liệu máy phát/phụ tải Tương đương hóa hệ thống Đánh số lại nút Tạo ma trận toán học hệ thống điện Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Các tài liệu chương trình PSS/E: Hướng dẫn cài đặt tiện ích chương trình PSS/E Trình tự cài đặt chương trình cho máy tính cá nhân (PC) Hướng dẫn vẽ hình in ấn Hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E (gồm tập) Giới thiệu tổng quan hướng dẫn sử dụng lệnh chương trình Đưa thảo luận cấu trúc phần mềm mơ tả trình tự hoạt động modul tính tốn Hướng dẫn ứng dụng cho chương trình PSS/E (gồm tập) Mơ tả cấu trúc chương trình mơ hệ thống điện Mô tả phương pháp mô hệ thống điện cho chương trình PSS/E giải thích ý nghĩa kết thu Hướng dẫn sử dụng chương trình vẽ đồ thị PSS/E (PSSPLT) Hướng dẫn cách vẽ đồ thị kết đầu tính tốn q trình q độ điện Tài liệu sử dụng tính tốn q trình q độ Hướng dẫn sử dụng IPLAN Hướng dẫn cách lập trình ngơn ngữ lập trình IPLAN cách biên dịch chương trình Hướng dẫn tính tốn tối ưu hóa trào lưu cơng suất Giới thiệu tổng quan thuật toán Hướng dẫn sử dung lệnh tính tốn tối ưu hóa trao lưu cơng suất Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Chương II Mô phần tử hệ thống điện tính tốn trào lưu cơng suất I Tính toán hệ đơn vị tương đối Z BASE = VBASE ( KV ) S BASE & Z pu = Z ohm Z BASE Thường lấy S BASE = 100 MVA & VBASE KV = Tùy theo cấp điện áp Điện áp dây (kV) 66 110 220 330 500 Điện áp pha (kV) 38.1 63.51 127.02 199.2 288.7 Zbase (ohm) 47.6 121 484 1089 2500 Tính trở kháng đường dây Các thông số cần thiết: Chiều dài đường dây: l (km) Điện trở đơn vị thứ tự thuận thứ tự không: r1 r0 (Ohm/km) Điện kháng đơn vị thứ tự thuận thứ tự không: x1 x0 (Ohm/km) Điện dẫn đơn vị thứ tự thuận thứ tự khơng: b1 b0 (µS/km) Khả mang tải đường dây: S (MVA) Cơng thức tính trở kháng đường dây cho hai thông số thứ tự thuận thứ tự không sau: Z pu = Z ohm * S BASE VBASE _ KV * b * Length *10 V Q & B pu = MVA = BASE _ KV 100 VBASEKV −6 Ngoài điện trở thứ tự thuận đường dây quy đổi nhiệt độ 50oC theo cơng thức sau: R(50oC) = 1.07272* R(20oC) Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Bài tập: Đường dây tải điện có thơng số sau: Cấp điện áp 500 kV Chiều dài: 340.79 km Thông số đơn vị thứ tự thuận: z1 = 0.028 + j0.282 (Ohm/km 20oC), b1 = 4.244 (µS/km) Thơng số đơn vị thứ tự không: z0 = 0.248 + j0.767 (Ohm/km), b0 = 2.653 (µS/km) Hãy tính thơng số đường dây với hệ đơn vị chọn Đáp số Z1 = 0.00421 + j0.03842 (pu), B1 = 3.61549 (pu) Z0 = 0.03375 + j0.10457 (pu), B0 = 2.26063 (pu) Tính tốn máy biến áp hai cuộn dây Các thông số yêu cầu: Công suất định mức: S (MVA) Điện áp định mức cuộn cao: Uh (kV) Điện áp định mức cuộn hạ: Ul (kV) Phía điều áp số nấc điều áp Vị trí nấc Khả điều chỉnh điện áp nấc: step (%) Tổn thất không tải: Pkt (kW) Dịng điện khơng tải: I0 (%) Cơng suất ngắn mạch: Pnm (kW) Điện áp ngắn mạch: Uk (%) Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Tổ đấu dây Các cơng thức tính : Nấc biến áp quy đổi = Nấc - nấc đặt Ratio( pu ) = (1 + qd * step) * Uh U base − h Ratio (kV) = (1 + qd*step)*Uh Ratio max( pu ) = (1 + sonac * step) * U h U base − h Ratiomax (kV) = (1+ sonac*step)*Uh Ratio min( pu ) = (1 − sonac * step) * U h U base − h Ratiomin (kV) = (1 - sonac*step)*Uh Điện trở thứ tự thuận (pu) P (kW) R1 ( pu ) = nm 1000 * S dm  Ul * U  base −l   S base  *  S   dm     Điện kháng thứ tự thuận (pu) U %  Ul X ( pu ) = k *  100  U base −l        S base  *  S   dm Điện trở điện kháng thứ tự khơng (pu) lấy 0.8 lần điện trở điện kháng thứ tự thuận (pu): R0 (pu) = 0.8*R1 (pu) X0 (pu) = 0.8*X1 (pu) Điện dẫn tác dụng GT(pu) điện dẫn phản kháng BT(pu) tính sau (trong trường hợp khơng có số liệu bỏ qua mà khơng ảnh hưởng nhiều đến kết tính tốn): GT ( pu ) = Uh Pkt (kW ) * 10 −3 U *  base − h  S  base 100  U base − h  * BT ( pu ) = I kt %  S base  Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia   Uh *  S   dm         Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Trong đó: qd : Nấc biến áp quy đổi Ratio : Tỷ số biến áp đặt máy biến áp Ratiomax : Tỷ số biến áp đặt cực đại máy biến áp Ratiomin : Tỷ số biến áp đặt cực tiểu máy biến áp sonac : Số nấc điều áp máy biến áp Uh (kV) : Điện áp định mức cuộn cao áp máy biến áp Ul (kV) : Điện áp định mức cuộn hạ áp máy biến áp Sdm (MVA): Công suất định mức máy biến áp Ubase-h (kV): Điện áp ứng với điện áp cuộn cao áp máy biến áp Ubase-l (kV): Điện áp ứng với điện áp cuộn hạ áp máy biến áp Chú ý: Các cơng thức sử dụng để tính tốn cho máy biến áp hai cuộn dây có điều áp đặt phía cao áp Đối với máy biến có nấc điều áp phía hạ áp cơng thức sau: Nấc biến áp quy đổi = Nấc - nấc đặt Ratio( pu ) = (1 + qd * step) * Ul U base −l Ratio (kV) = (1 + qd*step)*Ul Ratio max( pu ) = (1 + sonac * step) * U l U base − l Ratiomax (kV) = (1+ sonac*step)*Ul Ratio min( pu ) = (1 − sonac * step) * U l U base −l Ratiomin (kV) = (1 - sonac*step)*Ul Điện trở thứ tự thuận (pu) P (kW) R1 ( pu ) = nm 1000 * S dm  U h   Sbase    * *    U  base − h   S dm  Điện kháng thứ tự thuận (pu) Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E U %  U h   Sbase    * X ( pu ) = k *  100  U base − h   S dm      Điện trở điện kháng thứ tự khơng (pu) lấy 0.8 lần điện trở điện kháng thứ tự thuận (pu): R0 (pu) = 0.8*R1 (pu) X0 (pu) = 0.8*X1 (pu) Điện dẫn tác dụng GT(pu) điện dẫn phản kháng BT(pu) tính sau (trong trường hợp khơng có số liệu bỏ qua mà khơng ảnh hưởng nhiều đến kết tính tốn): GT ( pu ) = Uh Pkt (kW ) * 10 −3 BT ( pu ) = U *  base− h  S  base 100  U base − h * I kt %  S base    Uh *  S   dm         Bài tập: Máy biến áp có thơng số sau: Cơng suất định mức Sdm = 195 (MVA) Điện áp định mức phía cao áp Uh = 230 ± * 1.25% (kV) Điện áp đinh mức phía hạ áp Ul = 15.75 (kV) Tổn thất ngắn mạch Pnm = 575 (kW) Điện áp ngắn mạch Uk = 13.5 % Bỏ qua tổn thất từ hóa Hãy tính thơng số cho máy biến áp với nấc đặt phía cao áp nấc Đáp số: Ratio (phía cao áp) = 1.0977 pu (241.5 kV) Ratiomax = 1.15 pu (253 kV) Ratiomin = 0.9409 pu (206.998 kV) Ratio (phía hạ áp) = 1.05 pu (15.75 kV ứng với Ubase = 15 kV) R1 = 0.00151 pu, R0 = 0.00121 pu X1 = 0.06923 pu, X0 = 0.05538 pu Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Tính toán máy biến áp ba cuộn dây Z12 Cuộn trung Cuộn cao Z1 Z2 Z13 Z3 Z23 Cuộn hạ Trong : Z1 = Z 12 + Z 13 − Z 23 Z2 = Z 12 + Z 23 − Z 13 Z3 = Z 13 + Z 23 − Z 12 Các thông số cần thiết để mô phỏng: Công suất định mức cuộn: Sdm-h /Sdm-m/Sdm-l (MVA) Điện áp định mức cuộn cao: Uh (kV) Điện áp định mức cuộn trung: Um (kV) Điện áp định mức cuộn hạ: Ul (kV) Phía điều áp số nấc điều áp Vị trí nấc Khả điều chỉnh điện áp nấc: step (%) Tổn thất khơng tải: Pkt (kW) Dịng điện khơng tải: I0 (%) h h m Công suất ngắn mạch cao-trung/cao-hạ/trung-hạ: Pmn− m , Pmn−l , Pmn−l (kW ) Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Điện áp ngắn mạch cao-trung/cao-hạ/trung-hạ: U kh − m (%),U kh −l (%),U km −l (%) Tổ đấu dây a Máy biến áp ba cuộn dây mô thành ba máy biến áp hai cuộn dây (cho chương trình PSS/E version 27 trở xuống) * Cuộn cao áp Điện trở thứ tự thuận (pu) R1− h ( pu ) = Pnm − h (kW) 1000 * S dm − h S *  base S  dm − h     Điện kháng thứ tự thuận (pu) X 1− h ( pu ) = U k − h %  S base * 100  S dm − h      Điện trở điện kháng thứ tự khơng (pu) lấy 0.8 lần điện trở điện kháng thứ tự thuận (pu): R0-h (pu) = 0.8*R1-h (pu) X0-h (pu) = 0.8*X1-h (pu) đó: Pmn − h (kW ) = U k − h (%) = ( h h m * Pmn− m + Pmn−l − Pmn−l ) ( * U kh − m (%) + U kh −l (%) − U km −l (%) ) Điện dẫn tác dụng GT(pu) điện dẫn phản kháng BT(pu) tính sau (trong trường hợp khơng có số liệu bỏ qua mà khơng ảnh hưởng nhiều đến kết tính tốn): Uh GT ( pu ) = Pkt (kW ) * 10 −3 BT ( pu ) =  U base − h  *  S base 100  U base − h * I kt %  S base    Uh *  S   dm         Công thức tính tỷ số biến áp (nếu nấc điều áp đặt phía cao áp) Nấc biến áp quy đổi = Nấc - nấc đặt Ratio( pu ) = (1 + qd * step) * Uh U base − h Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 10 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 81 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E KHÁNG Thành phần thứ tự nghịch kháng Nhập vào thành phần thứ tự nghịch điện dẫn kháng Thành phần thứ tự không kháng Nhập vào thành phần thứ tự không điện dẫn kháng Thành phần thứ tự khơng kháng bao gồm điện kháng thứ tự khơng lưới ngồi lưới khảo sát Kháng điển hình cuộn thứ ba máy biến áp Nhánh với thứ tự nghịch PSSE coi điện kháng thứ tự nghịch giống điện kháng thứ tự thuận Điều áp dụng cho nhánh máy biến áp II CÁCH TÍNH TỐN: Xác định điều kiện trước cố cách tính tốn trào lưu cơng suất (tính chế độ xác lập) Sau nhập số liệu thứ tự nghịch gõ lệnh SEQD Để tính toán ngắn mạch gõ lệnh SCMU ENTER UNBALANCE CODE: FOR NO MORE FOR SECOND L-G FOR SECOND L-L-G FOR PHASES CLOSED FOR ONE END OPENED FOR FOR FOR FOR FOR FIRST L-G FIRST L-L-G PHASE CLOSED THREE PHASE FAULT IN LINE SLIDER: 1: Ngắn mạch pha với đất điểm thứ 2: Ngắn mạch pha với đất điểm thứ hai 3: Ngắn mạch pha với đất điểm thứ 4: Ngắn mạch pha với đất điểm thứ hai 5: Tính tốn đứt dây pha 6: Tính tốn đứt dây pha 7: Tính tốn ngắn mạch pha 8: Tính ngắn mạch với điều kiện đầu đường dây mở 9: Tính tốn ngắn mạch thay đổi theo vị trí tùy ý đường dây Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 82 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E So sánh tương ứng tính tốn ngắn mạch tính tốn trào lưu cơng suất RESQ TRSQ SQLI SQCH SEQD Số liệu tính tốn thứ tự thuận nhớ Số liệu tính tốn thứ tự thuận nhớ, có kèm theo phần số liệu thứ tự khác Trường hợp tính tốn bao gồm đủ số liệu thứ tự Số liệu tính tốn cố hợp lệ nằm nhớ READ TREA LIST CHNG Không phải trường hợp tính tốn rỗng Thay đổi phần tử hệ thống Số liệu tính tốn trào lưu hợp lệ nằm nhớ CONG, CONL, ORDR, FACT CHNG,TYSL, Sau hoàn thành hai thao SOLV, tác ORDR FACT đối FNSL, NSOL, MSLV với trạng thái SCMU Sau kết thúc thành công thao tác SEQD trạng thại lưới SCOP Sau hồn thành thao tác POUT SCMU Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia lưới điện Sau hồn thành tính tốn trào lưu cơng suất 83 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Chương VI Tối ưu hóa trào lưu cơng suất Mở đầu PSS OPF phần chương trình PSS/E nhằm mục đích tối ưu hố hệ thống truyền tải PSS OPF hồn tồn tương thích với phần tính chế độ xác lập Trong q trình tính tốn chế độ xác lập thơng thường người tính tốn phải tính tốn loạt trường hợp cách có hệ thống để đưa lời giải chấp nhận Chương trình PSS OPF, ngược lại, trực tiếp thay đổi thông số điều khiển để xác định giải pháp tốt Từ điểm xuất phát người tính tốn có lời giải tối ưu đảm bảo ràng buộc hệ thống với chi phí nhiên liệu nhỏ Chương trình PSS OPF thiết kế để tính toán số toán thường gặp sau: Nghiên cứu công suất phản kháng Nghiên cứu tượng sụp đổ điện áp Nghiên cứu giới hạn truyền tải Tính tốn chi phí biên Trong q trình tính tốn PSS OPF đảm bảo mục tiêu sau: Cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu Cực tiểu hố phát cơng suất tác dụng phản kháng Cực tiểu hố tổn thất cơng suất tác dụng phản kháng Cực tiểu hoá điện kháng nhánh thay đổi Cực tiểu hố lượng bù nút thay đổi Giảm lượng trào lưu công suất trao đổi tuân thủ ràng buộc sau đây: Ràng buộc điện áp nút Ràng buộc trào lưu công suất nhánh Ràng buộc trào lưu công suất trao đổi Ràng buộc công suất phát Ràng buộc dự trữ công suất Ràng buộc shunt nút điều chỉnh Ràng buộc điện kháng nhánh có điện kháng điều chỉnh Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 84 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Tối ưu hố trào lưu cơng suất khác biệt với tốn tính tốn phân bổ trào lưu cơng suất thơng thường giải tốn tối ưu với hàm mục tiêu ràng buộc dạng đẳng thức bất đẳng thức Các thuật giải cho toán tối ưu phi tuyến dạng sau: Hàm mục tiêu: Tìm cực tiểu hàm f(x,y) -> Min Với ràng buộc: Ràng buộc dạng đẳng thức Ràng buộc bất đẳng thức Trong đó: Hàm mục tiêu chứa hàm chi phí nhiên liệu, tổn thất truyền tải v.v Ràng buộc đẳng thức bao gồm đại lượng phương trình cân cơng suất, đảm bảo cơng suất nguồn bơm vào nút phải tổng trào lưu cơng suất từ nút nhánh Ràng buộc bất đẳng thức bao gồm nhiều biến khác biên độ, góc pha điện áp nút, cơng suất phát máy phát thay đổi dải giá trị cực tiểu đến cực đại Lời giải tốn tối ưu hố trào lưu cơng suất tìm lời giải thoả mãn tất ràng buộc hệ thống đồng thời lại đạt hàm mục tiêu toàn cục Hàm mục tiêu: Hàm mục tiêu biểu diễn chi phí hàm biến hệ thống điện Chẳng hạn, chi phí nhiên liệu dùng để phát điện hàm công suất phát máy phát vận hành OPF tự động điều chỉnh công suất phát tổ máy phạm vi cho phép nhằm tối thiểu hố chi phí nhiên liệu Hàm mục tiêu có chứa thành phần thành phần ẩn Các thành phần hàm mục tiêu nhận biết liệu mô phụ trợ biểu diễn cách tổng quát hàm biến tối ưu Các hàm ẩn hàm mục tiêu biểu diễn cách gần cho thao tác điều khiển liên tục rời rạc Các hàm mục tiêu ẩn đánh hệ số phạt trọng số bậc hai cho sai lệch biến r(xi - xi0)2 Các đại lượng vơ hướng "trọng số" "chi phí", r, gán Các ràng buộc điều khiển Rõ ràng giảm công suất máy phát đến khơng tối thiểu hố chi phí, khơng cung cấp điện cho khách hàng Do cần phải tăng cường hàm mục tiêu với ràng buộc đẳng thức, bao gồm ràng buộc đẳng thức bất đằng thức Các ràng buộc bất đẳng thức xác định cận cận biến Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 85 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Chẳng hạn cho tốn vận hành kinh tế nhiên liệu, ràng buộc đẳng thức đảm bảo công suất phát tổ máy đáp ứng đủ cho phụ tải tổn thất hệ thống Các phương trình phức hợp tốn tính tốn trào lưu cơng suất thơng thường kể đến Các điều khiển, công suất phát tác dụng, điện áp đầu cực máy phát, nấc biến áp, góc di pha máy biến áp v.v gán giá trị cố định giới hạn Các biến phụ thuộc rõ ràng, biên độ điện áp nút phụ tải trào lưu công suất nhánh, gán cận cận Tuy nhiên xảy trường hợp tất ràng buộc thoả mãn đồng thời Trường hợp dẫn đến tìm phương án Khơng giống tốn phân bổ trào lưu cơng suất thơng thường, khơng có hàm mục tiêu cục độc lập tương ứng với điều khiển Quá trình giải xem điều chỉnh biến điều khiển để tìm kiến trạng thái cho thoả mãn tất ràng buộc, thêm vào lại tối thiểu hoá hàm mục tiêu Các ràng buộc đưa vào hàm mục tiêu viết theo biến Trong mơ hình tính tốn có hai loại biến: biến điều khiển (được gọi biến độc lập hay biến định) biến phụ thuộc (được xem biến trạng thái) Chúng nhận biết thơng qua mơ hình tính tốn trào lưu công suất thông thường liệu phụ trợ cho mơ hình tối ưu hố trào lưu công suất Độ nhạy Mỗi biến, biến độc lập phụ thuộc, có độ nhạy tương ứng với Các giá trị độ nhạy lượng hố thay đổi mong muốn hàm mục tiêu tương ứng với thay đổi biến Độ nhạy âm tăng giá trị biến làm giảm giá trị hàm mục tiêu Giá trị tối ưu cho biến mà kết độ nhạy không Đối với vài biến, giá trị tối ưu nằm giới hạn biến Trong trường hợp này, OPF đưa giá trị giới hạn đưa giá trị độ nhạy Kích cỡ liên quan biên độ độ nhạy hướng ý đến ràng buộc điều khiển cố định có ảnh hưởng nhiều đến hàm mục tiêu Các mơ hình tính tốn trào lưu cơng suất thơng thường Dữ liệu nút Chỉ có nút làm việc file tính tốn trào lưu cơng suất nhận biết OPF Các điện dẫn điện kháng nút làm việc OPF nhận Biên độ điện áp góc pha nút khởi tạo từ mơ hình thơng thường Góc pha nút cân (loại 3) cố định giá trị ban đầu góc pha tất nút khác phép thay đổi khơng có giới hạn Biên độ điện áp công suất phản kháng phát nút cân thay đổi giới hạn xác định để mơ tả vấn đề cơng suất phát vận hành cho tối thiểu hố chi phí nhiên liệu, công suất tác dụng phát nút cân thay đổi mơ hình chi phí nhiên liệu sử dụng Đối với trường hợp khác cơng suất tác Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 86 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E dụng nút cân thay đổi không giới hạn Dữ liệu phụ tải Mô hình phụ tải tính tốn trào lưu cơng suất hoàn toàn chức OPF nhận biết Dữ liệu máy phát Một số máy phát tương ứng với nút máy phát (mã 2) nút cân (mã 3), công suất tác dụng phản kháng phát giới hạn công suất phản kháng phát khởi tạo từ liệu mô hình tính tốn trào lưu cơng suất thơng thường Nếu tổng giới hạn nút lớn tổng giới hạn nút bị chuyển thành nút phụ tải Các nút xa cho nút điều khiển điện áp trì cho mục đích tạo báo cáo cách tuỳ chọn, để điều khiển điện áp chỗ thiết bị không tối ưu OPF thử tất điều khiển tối ưu nhằm thoả mãn tất ràng buộc dựa tối thiểu hố hàm mục tiêu Công suất MVA máy phát, trở kháng nguồn, trở kháng máy biến áp tăng áp tỷ số biến áp bị OPF bỏ qua Trong tính tốn trào lưu cơng suất thơng thường, thao tác điều khiển máy phát không liên tục Các máy phát điều khiển biên độ điện áp nút, điện áp xem cố định công suất phản kháng phát thay đổi đạt đến giới hạn công suất phản kháng phát, điểm điện áp bắt đầu thay đổi tự theo hướng công suất phản kháng phát cố định giới hạn Nếu điện áp điều khiển quay trở lại điểm đặt điện áp lần lại cố định công suất phản kháng phát tự Biên độ điện áp máy phát biến điều khiển bị thay đổi OPF đến giá trị tối ưu tương ứng với giới hạn Cách xử lý thích hợp cho máy phát khơng tối ưu mơ hình máy phát thơng thường, mơ hình khơng liên tục cản trở nghiêm trọng đến độ tin cậy cảu lời giải OPF OPF khơng trực tiếp chứa mơ hình khơng liên tục, gần thơng qua hai phương pháp: Thông qua việc sử dụng hàm phạt bậc hai sai lệch biên độ điện áp máy phát khỏi giá trị ban đầu Mặc định hệ số phạt 100 sử dụng Hệ số phạt thay đổi thơng qua tuỳ chọn giải OPF điện áp mong muốn gán sai lệch phạt cho tổ máy điều chỉnh chỗ Thông qua sử dụng ràng buộc bất đẳng thức khống chế tổng lỗi điện áp máy phát không tối ưu chống lại đặc tính phát cơng suất phản kháng Dữ liệu điều khiển máy biến áp Sắp xếp biến điều khiển thực cho tất máy biến áp địng nghĩa mơ hình liệu tính tốn trào lưu cơng suất, nhận biết qua nhánh có tỷ số biến áp khác không Trạng thái tối ưu máy biến áp xác định phụ thuộc vào nhánh có nằm miền hay khu vực chọn để tối ưu hố hay khơng Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 87 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Các nhánh thuộc quyền sở hữu miền khu vực tương ứng với nút khơng có điểm đo Các giới hạn nấc biến áp góc di pha, nấc biến áp thiêt lập phần liệu điều chỉnh máy biến áp mơ hình tính trào lưu công suất Nút điều khiển cờ cho phép điều khiển sử dụng OPF, giới hạn giá trị điều khiển (điện áp, trào lưu MW MVar) sử dụng để phân biệt loại mát biến áp, điều khiển nấc điều khiển góc pha, sau bị bỏ qua Trạng thái điều khiển thực theo liệu với PSS/E, thao tác điều khiển tối ưu điều chỉnh để đạt tối ưu tồn cục, khơng đơn giản mục tiêu địa phương Chương trình PSS/E sử dụng mơ hình máy biến áp có nấc biến áp số phức hệ toạ độ cực: tỷ số biến áp biên độ di pha góc Chỉ có hai thành phần máy biến áp chọn điều khiển có sẵn Khi dải điều chỉnh máy biến áp (chẳng hạn RMAX-RMIN) vượt q 1.0 góc di pha biến điều khiển, ngược lại tỷ số biến áp biến điều khiển Trong hai trường hợp, thành phần bị cố định Độ nhạy tính tốn cho biến điều khiển Do đó, máy biến áp có góc di pha cố định nhằm biểu diễn tổ đấu dây sao-tam giác thông báo báo cáo tổng kết tỷ số máy biến áp, ngược với báo cáo tổng kết góc di pha máy biến áp Dữ liệu trao đổi miền Dữ liệu trao đổi miền sử dụng tuỳ chọn Điều chỉnh trao đổi miền? chọn Trong trường hợp này, phương trình ràng buộc sử dụng cho tất ghi trao đổi miền phần liệu trào lưu công suất trường hợp khảo sát Dữ liệu đường dây DC Dữ liệu kháng có đóng cắt Các biến điều khiển shunt nút nhận biết mơ hình liệu shunt nút điều chỉnh OPF mơ hình shunt có đóng cắt liệu tính tốn trào lưu cơng suất thơng thường Đối với shunt có đóng cắt định nghĩa tính tốn trào lưu cơng suất, số nút, phương thức điều khiển, giá trị ban đầu thơng tin đóng cắt cho tám khối trì chương trình Các giới hạn điện áp mong muốn số nút điều khiển xa bị bỏ qua Theo mặc định điện dẫn shunt có đóng cắt điều chỉnh liên tục Các shunt khơng có đóng cắt thiết bị Var hệ thống khơng chọn tính tối ưu hố cố định giá trị ban đầu (BINIT) Dữ liệu hiệu chỉnh điện kháng máy biến áp Việc hiệu chỉnh điện kháng máy biến áp hàm vị trí nấc biến áp khơng có thay đổi PSS/OPF Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 88 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Điện kháng máy biến áp điện kháng điều chỉnh giữ cố định Dữ liệu nhiều đầu kết nối DC Dữ liệu thiết bị điều khiển linh hoạt Mô đại lượng điều khiển trào lưu cơng suất Phần tính toán chế độ xác lập gắn với điện áp đầu cực máy phát, tỷ số biến áp máy biến áp Những đại lượng điều khiển chuyển sang phần tính tốn tốn OPF, khơng phải cố định mà thay đổi Phần lớn đại lượng điều khiển cố định giá trị ban đầu miền lưới xác định trừ phần điện áp máy phát Các hệ số phạt bậc hai vô hướng Một trọng số phạt bậc hai sử dụng cho bốn loại điều khiển trào lưu công suất: biên độ điện áp đầu cực máy phát, tỷ số máy biến áp, góc di pha máy biến áp điện dẫn kháng có đóng cắt OPF điều chỉnh điều khiển để tìm phương án khả thi để cân hệ số phạt với thành phần khác hàm mục tiêu chọn Hàm phạt bậc hai áp dụng tất khơng, khơng thể lựa chọn để áp dụng cho tổ máy không tối ưu Các hệ số phạt bậc hai tồn cục có dạng sau: N ρ ∑ ( xi − xi ) i =1 Trong đó: N = Số biến điều khiển bị phạt ρ = Trọng số phạt bậc hai vô hướng Xi = Giá trị biến điều khiển Xi0 = Giá trị tham chiếu phạt biến điều khiển Theo mặc định, biên độ điện áp đầu cực máy phát không tối ưu bị phạt với trọng số 100 trọng số phạt bậc hai máy biến áp kháng có đóng cắt 0.0 Các giá trị áp dụng tổng thể đến tất biến điều khiển khơng tối ưu thay đổi cách sửa đổi phạt cho điện áp cố định giá trị hệ số phạt bậc hai, cách tương ứng Các tham số truy cập từ cửa sổ tuỳ chọn giải cho OPF Phạt giới hạn mềm Không giống việc phạt bậc hai tổng thể, phạt giới hạn mềm bao gồm trọng số phạt (chi phí) giá trị bù, áp dụng cách có lựa chọn biến ràng buộc xác định Chúng bao gồm ràng buộc điện áp nút trào lưu Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 89 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E nhánh luồng cơng suất trao đổi Theo mặc định, trọng số phạt giới hạn mềm 1.0 sử dụng Các giá trị sửa đổi áp dụng biến xác định, trọng số phạt chung dùng chung cho toàn hệ thống cách sử dụng tính soạn thảo liệu OPF tương ứng Xử lý máy biến áp shunt có đóng cắt Với máy biến áp shunt có đóng cắt nằm miền khu vực chọn để tối ưu hố, "chi phí không" phạt bậc hai áp dụng cách tự động Giá trị trọng số phạt thay đổi qua sai số tính tốn OPF cho "hệ số phạt bậc hai" Các máy biến áp kháng đóng cắt khơng nằm hệ thống chọn để tối ưu hoá, chúng đặt cố định (hoặc mơ hình trào lưu cơng suất thông qua việc đặt "Cố định"), xem không tối ưu Trong trường hợp này, điều khiển cố định giá trị trường hợp tính tốn Các điều chỉnh tỷ số biến áp rời rạc điều chỉnh shunt có đóng cắt gần cách thiết lập điều khiển liên tục Nếu tuỳ trọn Làm tròn tỷ số biến áp và/hoặc Làm chòn lượng var shunt có đóng cắt, điều khiển cố định giá trị rời rạc gần vấn đề giải từ điều kiện Xử lý điều khiển điện áp máy phát chỗ Việc phạt tương tự xử lý cho tồn điều khiển điện áp máy phát, thay đổi phụ thuộc vào việc xử lý áp dụng cho máy phát tối ưu hố hay khơng tối ưu hoá Nếu tuỳ chọn "Treat all generators as non-optimized?" (Xem tất máy phát không tối ưu) kích hoạt, tất máy phát hệ thống xem khơng tối ưu hố, khơng phụ thuộc vào việc chúng có nằm khu vực chọn để tính tối ưu hay khơng Xử lý máy phát tối ưu hoá Các máy phát nằm hệ thống tối hoá xử lý theo giới hạn phạt biên độ điện áp cai điều khiển điện áp Một bốn giới hạn sử dụng: báo cáo (không phạt), giới hạn cứng, giới hạn mềm với hàm phạt tuyến tính bậc hai Các giới hạn cứng đưa "đại lượng chặn" vào hàm mục tiêu Các giới hạn mềm sử dụng "trọng số phạt giới hạn mềm" kết hợp với đường tuyến tính bậc hai nhằm phạt di chuyển điều khiển Chi phí cao, hạn chế biến vi phạm giới hạn chúng Xử lý máy phát không tối ưu hố Các xử lý thích hợp cho máy phát khơng tối ưu hố dùng mơ hình điều khiển điên áp "tại chỗ" lời giải trào lưu công suất thông thường Điều nhiên lại gặp rắc rối mô tối ưu hố trào lưu cơng suất Điện áp điều khiển đầu cực máy phát nút khơng phải máy Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 90 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E phát Cơng suất phản kháng cấp để điều khiển tổng công suất phản kháng phát tất tổ máy tham gia điều chỉnh nút Chú ý không liên tục giới hạn công suất phản kháng phát Một số phương pháp phạt khác để gần mục tiêu điều khiển chỗ máy phát không tối ưu: Phạt giới hạn mềm biên độ điện áp nút (tuyến tính bậc hai), Phạt bậc hai vơ hướng Phương trình ràng buộc ("kẹp") Phương pháp phạt giới hạn mềm Phương pháp phạt giới hạn mềm sử dụng cho nút dựa ràng buộc biên độ điện áp nút định nghĩa nút điều khiển điện áp tương ứng Phạt giới hạn mềm sử dụng thành phần hàm mục tiêu phạt trệch biên độ điện áp điều khiển khỏi khoảng định trước Có hai xử lý hàm phạt giới hạn mềm: tuyến tính phi tuyến Phạt bậc hai vô hướng Phươnhg pháp thứ hai để gần mục tiêu điều khiển chỗ máy phát không tối ưu nhờ vào hàm phạt bậc hai vô hướng Phạt bậc hai vô hướng sử dụng cho tất khơng sử dụng; lựa chọn để áp dụng cho tổ máy không tối ưu định Trừ trường hợp sử dụng phương trình "kẹp", giới hạn phạt sử dụng cho ràng buộc điện áp nút riêng biệt Trọng số phạt mặc định 200 sửa đổi lời giải OPF Khác với trọng số phạt giới hạn mềm định nghĩa cho ràng buộc nút riêng biệt, giá trị áp dụng đại lượng vô hướng cho tồn phương trình phạt bậc hai Xử lý kẹp Cơng cụ tính tốn cho máy phát khơng tối ưu hóa phương trình "kẹp" Phương trình quan hệ độ lệch điện áp công suất phản kháng N (Qmax,i − Qi ) max(0, (Vs ,i − Vi )) + (Qi − Qmin,i ) max(0, (Vi − Vs ,i )) i =1 (Qmax,i − Qmin,i ) ∑ ≤τ Trong đó: Q - phát cơng suất phản kháng V - biên độ điện áp nút điều khiển Vs - điểm đặt điện áp nút điều khiển N - số lượng máy phát khơng tối ưu hóa τ - sai số kẹp (Qmax − Q) max(0, (Vs − V )) ≥ Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 91 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E (Q − Qmin ) max(0, (Vs − V )) ≥ Dự phịng phát cơng suất phản kháng Một thành phần hàm mục tiêu dự phịng phát cơng suất phản kháng đượcc sử dụng Thành phần mục tiêu ảnh hưởng đến độ lớn cơng suất phản kháng phát dùng làm dự phòng Tất máy phát làm việc thành viên hệ thống tối ưu hoá tham gia mục tiêu OPF điều chỉnh công suất phản kháng phát máy phát để đạt lời giải cân chi phí thành phần mục tiêu tương quan với thành phần hàm mục tiêu chọn khác hàm mục tiêu cho dự phịng cơng suất phản kháng có dạng sau: ρ NGEN ∑ (Q i =1 MAX ,i − QGEN ,i ) Trong đó: NGEN = Số tổ máy hoạt động tối ưu hố ρ = hệ số chi phí hàm mục tiêu đơn vị chi phí/Mvar Q MAX = Giới hạn phát công suất phản kháng cực đại Mvar Q GEN = Cơng suất phản kháng phát tính Mvar Dự phịng cơng suất phản kháng phát có xu hướng tối thiểu hoá cách áp dụng hệ số chi phí dương hàm mục tiêu Dự phịng cơng suất phản kháng phát có xu hướng cực đại hoá cách áp dụng hệ số chi phí âm hàm mục tiêu Thành phần hàm mục tiêu áp dụng cách chọn có (Yes) tuỳ chọn tối thiểu hố dự phịng cơng suất phản kháng phát hệ số chi phí gán việc sử dụng trường nhập vào có nhãn chi phí dự phịng cơng suất phản kháng phát ($/MVAR) Cả hai điều khiển truy cập từ cửa sổ tuỳ chọn giải OPF Mở rộng mô OPF Phát công suất tác dụng Công suất tác dụng máy phát không cịn cố định phần tính chế độ xác lập OPF mơ tả hàm số chi phí nhiên liệu Tổng lượng cơng suất huy động tính tốn thoả mãn ràng buộc giảm thành phần chi phí nhiên liệu hàm mục tiêu Phòng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 92 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Shunt nút điều chỉnh Mục tiêu giảm lượng công suất phản kháng cần huy động cần bù nhằm tối thiểu hóa chi phí thành phần hàm mục tiêu Trong q trình tính tốn OPF coi MVAr hàm số liên tục, nhiên sử dụng tuỳ chọn chương trình để làm tròn giá trị Điều chỉnh phụ tải Mục tiêu nhằm tính tốn đến ảnh hưởng thay đổi phụ tải, chí sa thải phụ tải ảnh hưởng điện áp xảy số trường hợp Trở kháng nhánh điều chỉnh Mục đích thơng số để chương trính tính tốn trở kháng nhánh tối ưu Qua có thể xác định dung lượng bù dọc Khả phát công suất phản kháng Thơng số tính tốn lượng cơng suất phản kháng dự phòng phụ thuộc theo giá thành Dự phòng theo thời gian máy phát Thông thường huy động nguồn hệ thống điện người ta cố gắng trì lượng dự trữ cơng suất khoảng thời gian định Điều thể phương trình sau: N ∑ min((P i =1 max,i − Pgen,i ), T Rampi ) ≥ RES Trong Pmax,i - Khả phát cực đại tổ máy theo yêu cầu dự trữ công suất Pgen,i - công suất huy động tổ máy Ramp - tốc độ thay đổi công suất tổ máy T - thời gian yêu cầu N - Số lượng máy phát tham gia yêu cầu dự phòng RES - lượng cơng suất dự phịng u cầu Trao đổi miền điều khiển Mục đích thơng số tối ưu tăng tối ưu giảm lượng cơng suất trao đổi miền Phương trình phụ thuộc ràng buộc tuyến tính Phương trình cho phép người tính tốn đưa ràng buộc tuyến tính vào tính tốn Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 93 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E chương trình  NTERM   ∑ Ci X i  − S =  i =1  S ≤ S ≤ S max Trong đó: C - Hệ số biến X - biến số hệ thống điện (điện áp, góc, trào lưu cơng suất ) S - biến số thay đổi Smin - Giá trị nhỏ biến số Smax - Giá trị lớn biến số NTERM - Số số hạng phương trình Phương trình chứa đến 10 số hạng bao gồm biến số khác hệ thống điện: Modul điện áp Góc lệch điện áp Phát cơng suất tác dụng Phát công suất phản kháng Tỷ số biến áp góc lệch Trào lưu cơng suất nhánh Trào lưu công suất thay đổi Shunt nút điều chỉnh Shunt điều chỉnh Điều chỉnh phụ tải Các giới hạn biến phụ thuộc khác Ngồi thơng số sau có ràng buộc: modul điện áp, trào lưu công suất nhánh trào lưu công suất trao đổi Ràng buộc trào lưu cơng suất nhánh cho theo dạng khác nhau: MW, MVAr, MVA dòng Những nhánh có tổng trở khơng khơng xác định ràng buộc không xét đến q trình tính tốn OPF Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 94 Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Phịng Phương Thức - TT Điều độ HTĐ Quốc Gia 95 ... dụng chương trình PSS/E (gồm tập) Giới thiệu tổng quan hướng dẫn sử dụng lệnh chương trình Đưa thảo luận cấu trúc phần mềm mơ tả trình tự hoạt động modul tính tốn Hướng dẫn ứng dụng cho chương trình. .. thống điện Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E Các tài liệu chương trình PSS/E: Hướng dẫn cài đặt tiện ích chương trình PSS/E Trình tự cài đặt chương trình cho máy tính cá nhân (PC) Hướng... (gồm tập) Mơ tả cấu trúc chương trình mơ hệ thống điện Mô tả phương pháp mô hệ thống điện cho chương trình PSS/E giải thích ý nghĩa kết thu Hướng dẫn sử dụng chương trình vẽ đồ thị PSS/E (PSSPLT)