MỤC ĐÍCH:Hướng dẫn phương pháp thu thập dữ liệu, và mô hình lưới điện bằng chương trình PSS/ADEPT dùng để tính toán mô phỏng các bài toán lưới điện như: Tính toán phân bố công suất Tổn
Trang 1KIỂM SOÁT SỬA ĐỔI:
Stt Phần sửa đổi Trang Nội dung sửa đổi Ngày ban hành Phê duyệt
CHỦ TRÌ SOẠN THẢO:
- Phòng Kỹ thuật sản xuất
THAM GIA XEM XÉT VÀ GÓP Ý KIẾN
- Xí nghiệp Điện cao thế miền Nam;
- Các Điện lực tỉnh/thành phố trực thuộc
Đinh Hoài Phương
TP.Kỹ thuật sản xuất
Quách Lâm Hưng
KT GIÁM ĐỐC Phó Giám đốc
Hồ Quang Ái
Trang 2I MỤC ĐÍCH:
Hướng dẫn phương pháp thu thập dữ liệu, và mô hình lưới điện bằng chương trình PSS/ADEPT dùng để tính toán mô phỏng các bài toán lưới điện như:
Tính toán phân bố công suất (Tổn thất điện áp, công suất);
Tính toán vị trí, dung lượng bù tối ưu cho lưới điện trung hạ thế (CAPO);
Tính toán điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu (TOPO);
Phối hợp bảo vệ;
Các bài toán khác (phân tích sóng hài, độ tin cậy lưới điện)
II PHẠM VI ÁP DỤNG:
Phương pháp này áp dụng thống nhất cho Xí nghiệp Điện cao thế miền Nam và các Điện lực tỉnh/thành phố trực thuộc Công ty Điện lực 2 trong việc tính toán các bài toán trên lưới điện sử dụng chương trình PSS/ADEPT
III TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/ADEPT (Tài liệu kèm theo chương trình);
Tài liệu giảng dạy, hướng dẫn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT (Tài liệu do Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh biên soạn);
Hệ thống điện Truyền tải và phân phối (Tác giả Hồ Văn Hiến, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2005);
Electrical Distribution System Protection (Cooper Power Systems, 1990);
Các file lưu tại thư mục //server/data/ktsx/hoaiphuong/HD.PSS-ADEPT
IV ĐỊNH NGHĨA, THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT:
PSS/ADEPT : Power System Simulator/Advanced Distribution
Engineering Productivity Tool
V TRÁCH NHIỆM:
Các Điện lực tỉnh/thành phố trực thuộc, Xí nghiệp Điện cao thế miền Nam áp dụng phương pháp này vào việc triển khai PSS/ADEPT tại đơn vị mình
VI NỘI DUNG:
Trang 3 Yêu cầu dữ liệu lưới điện cho PSS/ADEPT;
Mô hình các đối tượng lưới điện bằng PSS/ADEPT;
Yêu cầu đối với các bài toán tính toán mô phỏng lưới điện;
Các lưu ý để khai thác chương trình đạt hiệu quả
1 YÊU CẦU DỮ LIỆU LƯỚI ĐIỆN CHO PSS/ADEPT
Để mô hình lưới điện trên PSS/ADEPT cần thu thập dữ liệu lưới điện như sau:
1.1 Dữ liệu đường dây:
Chiều dài đường dây;
Chủng loại và đặc tính kỹ thuật của dây dẫn;
Hình thức trụ, chiều cao của dây dẫn so với đất, bố trí các pha trên cột
Cách xác định hằng số đường dây bằng môdun của chương trình trình bày ở phần 2.
1.2 Dữ liệu thiết bị chính
Nguồn:
Giá trị dòng ngắn mạch 1 pha và dòng ngắn mạch 3 pha tại thanh cái 22kV trạm 110kV và thanh cái 110kV trạm 220kV
Cách xác định các thông số nguồn trình bày phần 2.
Máy biến áp:
Vị trí lắp đặt, các giá trị Po, Pk, Io%, Uk% của MBA (nếu không thể tra cứu được từ lý lịch MBA thì có thể tham khảo TCVN8084-1994)
Cách xác định các thông số MBA trình bày phần 2.
Tụ bù:
Vị trí lắp đặt, loại (cố định, hay ứng động), dung lượng tụ
Các thiết bị đóng cắt:
Vị trí lắp đặt, các thông số liên quan đặc tuyến dòng điện thời gian (TCC) của thiết bị
1.3 Dữ liệu phụ tải
Xây dựng biểu đồ phụ tải điển hình ngày cho các nhóm phụ tải đặc trưng Ví dụ: Công nghiệp, sinh hoạt, bơm Nông nghiệp, …
Xác định công suất, cos tiêu thụ của từng phụ tải
Cách xác định thông số của phụ tải trình bày phần 2.
Trang 42 MÔ HÌNH CÁC ĐỐI TƯỢNG LƯỚI ĐIỆN BẰNG PSS/ADEPT:
2.1 Đường dây:
2.1.1 Yêu cầu hằng số đường dây
Tên đường dây, số pha (1 pha, 3 pha);
Chiều dài đường dây;
Tổng trở thứ tự thuận, tổng trở thứ tự không của đường dây
Đối với đường dây trên không sẽ dùng môdun Line Constants của chương trình để tính các hằng số đường dây, đường dây cáp ngầm và cáp ABC trung thế có thể tính toán theo lý thuyết hoặc tra từ catalogue của nhà sản xuất.
2.1.2 Xác định hằng số đường dây
Sử dụng môdun Line Constants của chương trình để tính toán hằng
số đường dây từ các dữ liệu yêu cầu tại mục 1
Sử dụng chức năng Line Constants
a Mở chức năng Line Constants từ menu [Tools] chương trình
Menu chính của môdun line constants
Tạo mới cấu trúc đường dây (c)
Các tùy chọn của chức năng “line constants” (b)
Tính toán “line constants” (e) (a)
Trang 5b Thiết lập các tùy chọn của chức năng line constants.
c Tạo mới 1 cấu trúc đường dây
d Thiết lập các thông số của cấu trúc đường dây
Tần số của HTĐ,
chọn = 50hZ
Chọn units là đơn vị SI
Click đôi chuột vào đây để thiết lập cấu trúc đường dây (d)
Trường hợp muốn chọn đặc tính kỹ thuật dây dẫn từ file bên ngoài thì có thể xác định đường dẫn của file cần sử dụng tại đây
Tham khảo file thư viện chuẩn của chương trình nz-austconductors.csv
Trang 6e Chạy chức năng Line constants để xác định hằng số đường dây.
f Cập nhật hằng số đường dây vào file thư viện của chương trình (*.con)
Số pha của đường dây
Chủng loại dây dẫn trên từng pha.
- Đặc tính kỹ thuật của các loại dây dẫn có thể tham khảo từ catalogue của các nhà sản xuất trong nước hoặc từ thư viện chuẩn của chương trình.
Bố trí pha của đường dây
Cập nhật giá trị tổng trở thứ tự thuận và tổng trở thứ tự nghịch vào thư viện đường dây
Trang 7File thư viện thông số đường dây và thiết bị của PSS/ADEPT là 1 file dạng text có phần mở rộng là *.con (file mẫu của chương trình là pti.con) Cấu trúc *.con file này cho phép người dùng thêm vào các bộ thông số mẫu của dây dẫn hoặc thiết bị nhằm thuận tiện cho việc sử dụng
Cấu trúc của *.con file tham khảo thêm tài liệu hướng dẫn sử dụng của chương trình
Lưu ý:
Khi đặt tên 1 cấu trúc đường dây cần thể hiện rõ cấu trúc dây dẫn (Vd: 3×A150+A95) để thuận tiện khi xem sơ đồ;
Đối với lưới điện trung thế không tính ảnh hưởng của thành phần dung của đường dây lên lưới điện (cho thành phần dung trong hằng số đường dây =0);
Đối với lưới điện hạ thế không tính ảnh hưởng của thành phần dung và kháng của đường dây lên lưới điện (cho thành phần dung, kháng trong hằng số đường dây =0).
2.2 Máy biến áp
Yêu cầu dữ liệu:
Tên MBA;
Pha (1pha, 3 pha), tổ đấu dây;
Công suất định mức (lưu ý: nhập công suất trên mỗi pha );
Tổng trở tương đương của MBA
Trang 8Tổng trở tương đương của MBA tính theo công thức sau:
n n
P R
Sdm
và Z n U n% /100 khi đó 2 2
Trong đó giá trị Pn và Un% lấy từ kết quả thí nghiệm ngắn mạch gần nhất hoặc lấy theo TCVN 1984-1994
Để xác định một cách gần đúng nhất ảnh hưởng của một TBA lên lưới điện, tổn thất không tải của MBA cần thiết được đưa vào mô hình TBA
MÔ HÌNH TRẠM BIẾN ÁP
a TBA công cộng sẽ được mô hình như sau:
Trong đó:
Po là tổn hao không tải của MBA và
2 2
%*
100
O
Po và Io% được lấy từ thí nghiệm không tải gần gần nhất hoặc lấy theo TCVN 1984-1994
Giá trị tải được tính toán từ chỉ số điện kế tổng của trạm biến áp (trình bày tại mục 2.4)
b TBA khách hàng đo đếm trung thế: được mô hình bằng 1 phụ tải
c TBA khách hàng đo đếm hạ thế: được mô hình giống như trạm công cộng
Lưu ý:
Khi đặt tên cho TBA và thành phần không tải của MBA cần lưu ý thêm tiếp đầu ngữ phía trước để thuận tiện cho việc cập nhật và tra cứu và sau này;
Máy biến áp 3 pha loại có 1 MBA tổ đấu dây là Delta Wye -30 deg (tương ứng với tổ đấu dây /Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàY-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA và TBA 1 pha tổ đấu dây là Wye Wye.
Tổng trở tương đương cho MBA 3 pha (loại 3 MBA 1 pha) và MBA
1 pha là giống nhau.
VD: - TBA 1 pha MBA lắp trên pha A nên đặt tên là A.xxxxxxxxxx;
- TBA 3 pha 3 MBA nên đặt tên là Y.xxxxxxxxxx;
- TBA 3 pha 1 MBA nên đặt tên là T.xxxxxxxxxx;
- thành phần không tải của MBA 1 pha 25kVA lắp trên pha A nên
có tên là Po25-A.xxxxx(không cần thiết quản lý theo tên trạm vì không thường xuyên cập nhật số liệu).
Tải
Po + jQo MBA
Trang 9Yêu cầu dữ liệu:
Tên nguồn (nên đặt là: tên trạm+phát tuyến, Vd: TanHung431);
Loại, điện áp định mức;
Công suất định mức;
Tổng trở thứ tự thuận và thứ tự nghịch của nguồn
Trong đó
Tổng trở thứ tự thuận và thứ tự nghịch của nguồn được tính toán từ giá trị Công suất định mức, dòng ngắn mạch 1 pha và 3 pha tại nút nguồn theo công thức sau:
1 3
f
Udm Z
I
1
3*
2
f
Udm
I
Thông thường do ta chỉ có được giá trị biên độ của dòng ngắn mạch
1 pha và 3 tại nút nguồn và R1<< X1, Ro<< Xo nên chấp nhận X1~Z1
và Xo~Zo nghĩa là R1 = Ro = 0
Quy ước khi mô hình lưới điện 22kV thanh cái 22kV của trạm 110kV được mô hình bằng 1 nguồn với công suất của nguồn là Sdm của MBA nối với thanh cái 22kV đó.
2.4 Phụ tải
2.4.1 Yêu cầu dữ liệu cho phụ tải gồm:
Tên phụ tải (nên lấy mã trạm để đặt tên cho phụ tải trạm);
Nhóm phụ tải (Load Categories);
Trang 10 Biểu đồ phụ tải (Load Snapshots);
Loại phụ tải (cân bằng và không cân bằng);
Công suất thực (P);
Công suất phản kháng (Q)
Lưu ý:
Để thuận tiện cho việc cập nhật dữ liệu tải cho chương trình từ file excel, nên chọn mọi loại phụ tải (1 pha và 3 pha) là không cân bằng;
Việc đặt tên cho phụ tải (Name) cần phân theo nhóm để thuận tiện cho việc cập nhật và theo dõi phụ tải.
Ví dụ: Trên lưới điện có 5 nhóm phụ tải đặc trưng (qua theo dõi,
đánh giá từ thực tế quản lý vận hành), khi đó TBA có mã trạm là A thuộc nhóm phụ tải (1) thì nên đặc tên là 1.A.
Trang 112.4.2 Xác định công suất của tải
Trình tự thực hiện
a Xây dựng biểu đồ phụ tải đặc trưng cho từng nhóm phụ tải (qua QLVH), tham khảo cách xây dựng biểu đồ phụ tải cho các nhóm phụ tải trong phần phụ lục
b Xác định công suất tiêu thụ của phụ tải, tham khảo 2 phương pháp sau:
b.1 Dựa vào kết quả đo tải định kỳ hàng tháng (phương pháp này đơn giản, nhưng dễ gây sai số do thời điểm đo tải là không đồng thời).
b.2 Dựa vào sản lượng của từng khách hàng (hoặc TBA) trong tháng (có thể truy xuất từ chương trình CMIS) và đánh giá hệ số công suất (cos) của khách hàng (hoặc TBA) thông qua QLVH.
Ví dụ:
Khảo sát khách hàng (hoặc TBA) A có sản lượng là 100kWh/tháng (tháng có 30 ngày), cos = 0,8 và thuộc nhóm phụ tải (1) có biểu đồ phụ tải điển hình như sau:
Khi đó nhóm phụ tải (1) được chia thành 4 load snapshots như sau:
Snapshot Relative duration (pu) Scale Factor
Lúc đó tại mức Base P = 100/30/(0,3*7+0,8*3+0,5*9+1,0*5) ~ 0,238.
Q tương ứng với cos = 0,8 là Q = P*tan(arccos(0,8)) ~ 0,179.
Khi đó giá trị nhập vào cho phụ tải là:
Name: 1.A
Trang 12Categories: 1
Type: Constant Power, Unbalanced
Load:
P (kW) Q (kVar) P (kW) Q (kVar)
Lưu ý: Khi nhập tải vào chương trình cần phải chỉnh Load Snapshots về
mức Base
2.5 Các thiết bị khác
2.5.1 Node
Yêu cầu dữ liệu:
Tên node;
Điện áp tại node đó
Lưu ý:
Tên node nên đặt theo nhóm (thêm tiếp đầu ngữ phía trước) thể thuận tiện trong việc loại bỏ một số nhóm node không mong muốn khi phân tích các bài toán cụ thể (như loại bỏ các node hạ thế khi phân tích bài toán CAPO cho lưới trung thế)
Ví dụ: lưới điện có 2 node trung thế và 4 node hạ thế khi đặt tên nên
có tiếp đầu ngữ phía trước tên node (trung thế là T, hạ thế là H) các node hạ thế sẽ được loại bỏ (nhằm tối ưu thời gian tính toán) khi phân tích bài toán CAPO
Trang 132.5.2 Switch
Yêu cầu dữ liệu:
Tên thiết bị đóng cắt bảo vệ;
Đặc tuyến dòng điện thời gian (TCC) của thiết bị bảo vệ
Trang 14Thêm mới và thiết lập TCC cho thiết bị bảo vệ.
2.5.3 Tụ bù
Yêu cầu dữ liệu:
Tên tụ bù;
Điện áp;
Dung lượng;
Loại (ứng động hay cố định)
Click vào đây để thêm đặc tuyến TCC cho thiết bị BV
MÔ HÌNH 1 THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT BẢO VỆ
Trang 153 YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC BÀI TOÁN TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG LƯỚI ĐIỆN:
3.1.Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện trung hạ thế:
3.1.1 Mô hình lưới điện trên PSS/ADEPT: (phát tuyến trung thế thuộc 1
MBA 110kV nên vẽ trên cùng 1 file PSS/ADEPT, trường hợp đặc biệt có thể vẽ mỗi phát tuyến trung thế 1 file)
3.1.2 Phân tích bài toán phân bố công suất (loadflow)
3.1.3 Nhận xét đánh giá, nếu cần thiết phải hiệu chỉnh lại dữ liệu sao cho
kết quả phân tích từ PSS/ADEPT tương đối gần đúng với kết quả vận hành (sai số ≤5%)
3.1.4 Xuất các Report và đánh giá tổn thất, trên đường dây trung hạ thế
và TBA
3.2 Tính toán dung lượng, vị trí bù tối trên lưới điện trung hạ thế -CAPO:
3.2.1 Sử dụng sơ đồ lưới điện xây dựng từ bước 3.1
Trang 163.2.2 Tìm vị trí bù tối ưu cho các vị trí bù cố định hiện hữu:
In service tất cả các vị trí bù cố định, ứng động hiện hữu(1);
Nhập các chỉ tiêu kinh tế cho chương trình;
Phân tích bài toán CAPO cho các phát tuyến (trạm biến áp), khi phân tích bài toán CAPO cho lưới trung thế, các node hạ thế cần được loại bỏ, không đưa vào tính toán như đã trình bài ở mục 2.5.1,
để giảm thời gian tính toán của chương trình
3.2.3 Lập kế hoạch tái bố trí và lắp mới tụ bù
3.2.4 Theo dõi, nhận xét đánh giá hiệu quả của việc lắp bù
Lưu ý: Để việc lắp bù đạt hiệu quả, nên tính toán bù trên lưới điện hạ
thế trước khi tính toán bù trên lưới điện trung thế.
3.3 Tính toán phối hợp bảo vệ lưới điện:
3.3.1 Sử dụng sơ đồ lưới điện xây dựng từ bước 3.1
3.3.2 Cập nhật TCC của các thiết bị bảo vệ vào sơ đồ
3.3.3 Xem xét phối hợp giữa các đặc tuyến TCC của các thiết bị trên trục
chính (nên chọn cấp chọn lọc về thời gian t=0,2-0,3s)
3.3.4 Lập kế hoạch thay đổi trị số cài đặt thiết bị bảo vệ nếu có
3.4.Tính xác định các điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu - TOPO:
3.4.1 Sử dụng sơ đồ lưới điện xây dựng từ bước 3.1 (nối các phát tuyến
có mạch vòng liên kết vào cùng 1 file)
3.4.2 Phân tích bài toán TOPO
3.4.3 Lập kế hoạch thay đổi vị trí các điểm tách lưới
3.4.4 Theo dõi, nhận xét đánh giá hiệu quả
4 CÁC LƯU Ý ĐỂ KHAI THÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐẠT HIỆU QUẢ
Các phát tuyến 22kV thuộc trạm 110kV nên được vẽ trên cùng 1 file PSS/ ADEPT, việc cập nhật dữ lưới điện sẽ hoàn toàn thực hiện trên file này, file này sẽ được dùng để chạy bài toán TOPO, phối hợp bảo vệ Khi phân tích
Check vào đây để in service các tụ bù hiện hữu (1)
Trang 17các bài toán khác như CAPO hay Loadflow sẽ tách mỗi phát tuyến thành một riêng file để thuận tiện hơn cho việc phân tích, đánh giá;
Lưu ý việc đặt tên cho các đối tượng trên sơ đồ, nên đặc tên theo nhóm để
dễ dàng cho việc cập nhật theo dõi khi cần thiết Tránh việc đặt tên trùng lắp vì dể gây lỗi khi chạy chương trình;
Sau khi mô hình lưới điện cần tiến hành kiểm tra lại kết quả mô phỏng từ chương trình với giá trị vận hành thực tế bằng cách chạy bài toán phân bố công suất (loadflow) cho từng thời điểm (load snapshots) và so sánh với giá trị vận hành thực tế tại một số node trong hệ thống, nếu sai số quá lớn cần kiểm tra việc nhập liệu hoặc có hiệu chỉnh lại biểu đồ phụ tải của các nhóm phụ tải để có được lưới điện mô phỏng gần đúng nhất;
Để tránh sai sót trong quá trình nhập liệu, nên lập thư viện cho các đối tượng chính như đường dây, MBA để tránh nhầm lẫn khi nhập bằng tay
Đối với dữ liệu phụ tải, nên chuẩn bị liệu dưới dạng file dữ liệu excel sau
đó đưa vào chương trình để hạn chế sai sót;
Khi chạy bài toán phần bố công suất (loadflow), số lần lặp để bài toán hội
tụ thường ≤ 4, nếu số lần lặp để bài toán hội tụ > 4 cần tiến hành kiểm tra lại tính chuẩn xác của dữ liệu đầu vào như MBA, phụ tải
VII PHỤ LỤC:
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỂN HÌNH CHO CÁC NHÓM PHỤ TẢI ĐẶC TRƯNG
Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ tải cho phát tuyến trung thế
Thu thập giá trị công suất đầu phát tuyến trong nhiều ngày (không cắt tiết giảm) và lấy giá trị trung bình để có biểu đồ phụ tải đặc trưng cho phát tuyến
Bước 2: Xây dựng biểu đồ phụ tải cho các nhóm phụ tải
Đánh giá các nhóm phụ tải đặc trưng;
Tiến hành đo đạt 2-3 phụ tải điển hình cho từng nhóm phụ tải;
Lấy trung bình cộng các giá trị đo được để có biểu đồ phụ tải điển hình cho các nhóm phụ tải cần khảo sát
Bước 3: Cân đối, hiệu chỉnh lại biểu đồ phụ tải của các phụ tải đặc trưng
nếu cần thiết
Ví dụ:
Tham khảo sơ đồ lưới điện như hình dưới, gồm 3 nhóm phụ tải đặc trưng 1, 2,
3 Giả sử biểu đồ phụ tải điển hình và công suất tại đầu phát tuyến như sau
(xem files đính kèm tại /Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA và/Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàserver/Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàdata/Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàktsx/Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàhoaiphuong/Y-11) TBA 3 pha loại có 3 MBA vàHD.PSS-ADEPT):
Snapshot Relative duration (pu) Scale Factor P (kW) Q (kVar)