huong dan su dung PSSe

huong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSehuong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSehuong dan su dung PSSe huong dan su dung PSSe

Table of Contents

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PSS/E 4

1.1 Giao diện 4

1.2 Cách tạo 1 chế độ làm việc của hệ thống điện (working case) 5

1.3 Dữ liệu vào của các thiết bị cơ bản 6

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PSS/E MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ THỐNG ĐIỆN 8

2.1 Mục đích của bài toán tính chế độ xác lập HTĐ 8

2.2 Chuyển các thông số của hệ thống điện sang dạng đơn vị tương đối 8

2.2.1 Đường dây 9

2.2.2 Máy biến áp 2 cuộn dây 11

2.2.3 Máy biến áp 3 cuộn dây 14

2.2.4 Máy phát 18

2.2.5 Thiết bị bù (kháng điện, tụ điện) 19

2.2.6 Áp dụng cho 1 lưới điện đơn giản 20

2.3 Nhập dữ liệu vào PSS/E 24

2.3.1 Cách nhập các thông số của nút (Bus) 24

2.3.2 Các thông số của nhà máy (Plant) 25

2.3.3 Các thông số của máy phát (machine) 26

2.3.4 Các thông số của phụ tải 27

2.3.5 Các thông số của Fixed Shunt 27

2.3.6 Các thông số của Switched Shunt 28

2.3.7 Các thông số của đường dây (Branch) 28

2.3.8 Các thông số nhập vào 2 Winding 30

2.3.9 Các thông số nhập vào máy biến áp ba cuộn dây 32

2.4 Chạy chương trình và xem kết quả ở chế độ xác lập 34

2.5 Áp dụng 39

2.5.1 Bài toán 1 39

2.5.2 Bài toán 2 44

CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA CHI PHÍ NHIÊN LIỆU VÀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 56

3.1 Tối ưu hóa chi phí nhiên liệu 56

3.1.1 Giới thiệu bài toán tối ưu hóa chi phí nhiên liệu 56

3.1.2 Hàm chi phí 56

3.1.3 Hàm mục tiêu và phương pháp giải 57

3.2 Tối ưu hóa tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện 57

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PSS/E TÍNH TỐI ƯU HÓA CHI PHÍ NHIÊN LIỆU VÀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 59

4.1 Bài toán 60

4.2 Giải bài toán ở chế độ xác lập 62

4.3 Tối ưu hóa tổn thất công suất tác dụng 67

4.3.1 Cách nhập dữ liệu 67

4.3.2 Cách tính tối ưu hóa tổn thất công suất tác dụng trong chương trình PSS/E 68

4.4 Tối ưu hóa chi phí nhiên liệu 71

4.4.1 Cách nhập hàm chi phí 72

4.4.2 Cách gán hàm chi phí cho các máy phát 75

4.5 Kết hợp tối ưu hóa chi phí nhiên liệu và tối ưu hóa tổn thất công suất tác dụng 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHẦN I NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E ĐỂ MÔ

PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HTĐ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PSS/E

Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) là phần mềm mô phỏng hệ thống điện của công ty Power Technologies Inc thuộc Siemens Chương trình giúp chúng ta mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa các tính năng của hệ thống điện phục vụ cho công tác vận hành cũng như quy hoạch hệ thống điện Nó sử dụng các phương pháp tính toán hiện đại nhất để:

- Tính toán trào lưu công suất;

- Tối ưu hóa trào lưu công suất;

- Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng: Cho phép tính toán chế độ làm việc của hệ thống ở tình trạng sự cố như ngắn mạch, đứt dây ở bất cứ điểm nào trong hệ thống Phục vụ cho công việc tính toán chỉnh định rơle và tự động hóa trong hệ thống điện;

- Tương đương hóa hệ thống;

- Mô phỏng động: Chương trình PSS/E cho phép tính toán mô phỏng các chế

độ làm việc của hệ thống khi có các dao động lớn xảy ra, nhằm khắc phục nguy cơ tan rã hệ thống điện khi mất ổn định

Hiện tại phần mềm đã được phát triển đến phiên bản thứ 33 Để phục vụ mục đích nghiên cứu của sinh viên, chúng ta có thể tải phiên bản PSS®E University miễn phí từ trang web của công ty Phiên bản này cung cấp đầy đủ các chức năng, tuy nhiên hệ thống điện mô phỏng không được có số nút vượt quá 50 nút Đề tài này sử dụng chương trình PSS®E University phiên bản 32.0.5

1.1 Giao diện

Trên Hình 1 là giao diện của phần mềm khi khởi động Giao diện của phần

mềm gồm các thành phần sau:

- Quản lý dữ liệu kiểu cây (Tree View);

- Quản lý dữ liệu kiểu bảng (Spreadsheet View);

- Quản lý dữ liệu kiểu sơ đồ (Diagram View);

- Cửa sổ hiển thị thông tin ra (Output View): hiển thị các thông tin về quá trình nhập, thay đổi, tính toán dữ liệu và các cảnh báo;

- Thanh công cụ (Toolbars);

- Menu chính (Main menu);

- Thanh trạng thái (Status Bar): cung cấp các thông tin về trạng thái làm việc của chương trình;

- Cửa sổ con để nhập lệnh (Command Line Interface Window)

Hình 1: Giao diện của PSS/E

(Hình được chụp từ giao diện của chương trình PSS/E)

1.2 Cách tạo 1 chế độ làm việc của hệ thống điện (working case)

Để tạo một chế độ làm việc, chúng ta chọn File rồi New Khi đó một cửa sổ con hiện ra như Hình 2 Nếu muốn nhập dữ liệu và quản lý dữ liệu kiểu bảng chúng ta

chọn Network case, nếu muốn nhập dữ liệu và quản lý dữ liệu trên cả bảng và sơ đồ 1 sợi chúng ta chọn Network case and Diagram, nếu muốn nhập dữ liệu theo sơ đồ 1 sợi chúng ta chọn Diagram Sau khi chọn, một cửa sổ mới hiện ra để chúng ta nhập

công suất cơ bản (Base MVA), tần số cơ bản (Base Frequency), đơn vị cho công suất máy biến áp (Units for tranformer ratings) và đơn vị cho một số đại lượng của đường dây Các dòng Heading line 1 và 2 để nhập những chú thích cho chế độ mà chúng ta tạo

Hình 2: Các lựa chọn khi tạo 1 chế độ làm việc trong PSS/E

1.3 Dữ liệu vào của các thiết bị cơ bản

Các thông số như điện trở, điện kháng, dung dẫn, điện áp, công suất,… của thiết

bị trong hệ thống điện được mô phỏng trên chương trình PSS/E được nhập dưới dạng đơn vị tương đối (pu), cách quy đổi từ đơn vị có tên sang đơn vị tương đối được viết chi tiết trong mục 2.2

Như phần trên ta đã biết có nhiều cách để nhập dữ liệu vào chương trình PSS/E, tuy nhiên trong đề tài này ta sử dụng cách nhập trực tiếp dưới dạng bảng Hình 3 dưới dây là giao diện bảng để nhập dữ liệu trong chương trình PSS/E

Hình 3:Giao diện bảng nhập dữ liệu trong PSS/E

Bảng nhập dữ liệu trong Hình 3 chứa các phần tử và những thông số của mỗi phần tử trong hệ thống điện mà ta cần nhập (cách nhập cụ thể được diễn giải cụ thể trong phần 2.3) Sau đây là các dữ liệu của 1 số phần tử cơ bản trong hệ thống điện

mà ta cần khi tính toán trong PSS/E:

- Các thông số của nút (Bus): Tên, điện áp, góc pha của từng nút;

- Các thông số của máy phát (Machine): Công suất phát hiện tại và giới hạn công suất phát của máy phát (bao gồm công suất tác dụng và công suất phản kháng), điện trở và điện kháng của máy phát;

- Các thông số của phụ tải (Load): Công suất tác dụng và công suất phản kháng của phụ tải;

- Các thông số của đường dây (Branch): Giá trị điện trở, điện kháng, dung dẫn và chiều dài đường dây;

- Các thông số máy biến áp 2 cuộn dây (2 Windings): Điện trở và điện kháng cuộn dây, hệ số điều chỉnh điện áp và công suất đặt của máy biến áp;

- Các thông số máy biến áp ba cuộn dây (3 Windings): Điện trở và điện kháng giữa các cuộn dây, điện áp định mức của mỗi cuộn, hệ số điều chỉnh điện áp mỗi cuộn dây của máy biến áp

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PSS/E MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 Mục đích của bài toán tính chế độ xác lập HTĐ

Chế độ xác lập là chế độ trong đó các thông số hệ thống không thay đổi hoặc chỉ biến thiên nhỏ quanh các giá trị định mức trong những khoảng thời gian tương đối ngắn Chế độ làm việc lâu dài của hệ thống điện thuộc về chế độ xác lập, vì vậy việc giải bài toán tính chế độ xác lập hệ thống điện có ý nghĩa rất lớn

Mục đích của bài toán này là xác định dòng điện trên các nhánh và điện áp tại các nút ứng với mỗi chế độ phụ tải, từ đó ta có căn cứ để chọn dây dẫn hay các thiết

bị như: máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, … Ngoài ra, tính toán chế độ xác lập còn cho phép xác định dòng công suất trên các nhánh và công suất phát của các nguồn để kiểm tra tình trạng làm việc của các thiết bị và có biện pháp xử lý thích hợp

Trong chương này chúng ta sẽ xét ứng dụng của phần mềm PSS/E để mô phỏng chế độ xác lập của hệ thống điện Các bước chính để mô phỏng chế độ xác lập của hệ thống điện là:

- Bước 1: Chuyển các thông số của hệ thống điện sang dạng đơn vị tương đối

- dạng đơn vị mà PSS/E sử dụng Cách chuyển các thông số của mỗi phần

tử của hệ thống điện sẽ được giới thiệu chi tiết trong mục 2.2

- Bước 2: Nhập dữ liệu của từng phần tử vào trong PSS/E, nôi dụng của phần này được giới thiệu chi tiết trong mục 2.3 Mỗi phần tử có rất nhiều thông

số tuy nhiên trong phần này chúng ta chỉ tập trung mô phỏng chế độ xác lập nên chúng ta sẽ chỉ xét những dữ liệu cần nhập phục vụ cho tính toán chế độ xác lập;

- Bước 3: Cho chạy mô phỏng và xem kết quả: chi tiết của bước này được giới thiệu trong mục 2.4

2.2 Chuyển các thông số của hệ thống điện sang dạng đơn vị tương đối

Phần mềm PSS/E sử dụng đơn vị tương đối để tính toán Do đó để mô phỏng được chế độ xác lập của 1 hệ thống điện bằng PSS/E, người sử dụng phải chuyển các thông số của hệ thống điện từ đơn vị có tên sang dạng tương đối

Trị số trong đơn vị tương đối của một đại lượng vật lý nào đó là tỷ số giữa nó với một đại lượng vật lý khác cùng thứ nguyên được chọn làm đơn vị đo lường Đại

lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường được gọi đại lượng cơ bản

Muốn biểu diễn các đại lượng trong đơn vị tương đối trước hết cần chọn các đại lượng cơ bản như: S

Một số tính chất của hệ đơn vị tương đối:

- Các đại lượng cơ bản dùng làm đơn vị đo lường cho các đại lượng toàn phần cũng đồng thời dùng cho các thành phần của chúng;

- Trong đơn vị tương đối điện áp pha và điện áp dây bằng nhau, công suất 3 pha và công suất 1 pha cũng bằng nhau;

- Một đại lượng thực có thể có giá trị trong đơn vị tương đối khác nhau tùy thuộc vào lượng cơ bản và ngược lại cùng một giá trị trong đơn vị tương đối

có thể tương ứng với nhiều đại lượng thực khác nhau;

- Thường tham số của các thiết bị được cho trong đơn vị tương đối với lượng

2.2.1 Đường dây

Đối với đường dây chúng ta thường biết chiều dài của đường dây L (km) và các thông số trên 1 đơn vị chiều dài:

- Điện trở thứ tự thuận và thứ tự không là r1 và r0(/km);

- Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự không là và (/km);

- Điện dẫn thứ tự thuận và thứ tự không là b1 và b0 ( S / km)  ;

- Điện dẫn thứ tự thuận và thứ tự không là g1 và g0 (1/Ω.km)

Sơ đồ thay thế đầy đủ của đường dây:

X

G2

B2

G2

B2

B

Hình 4: Sơ đồ thay đường dây

Từ các dữ liệu trên ta tính được tổng trở của đường dây trong hệ tương đối với

U b LB

U g LG

2.2.2 Máy biến áp 2 cuộn dây

Các thông số cho trước của máy biến áp thường là: công suất định mức S (MVA), điện áp định mức cuộn cao và cuộn hạ là UC(kV) và UH(kV), tổn thất không tải P0(kW), tổn thất ngắn mạch PN(kW), dòng điện không tải I0(%) và điện áp ngắn mạch UN(%)

Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây dưới dạng có tên bao gồm tổng trở

Z = R +j.X , điện trở R0 và điện kháng X0 đặc trưng cho tổn hao từ của máy biến

áp, ngoài ra có thêm một máy biến áp lý tưởng với hệ số biến áp Cdm



Hình 5 : Sơ đồ thay thế đầy đủ của máy biến áp hai cuộn dây

Cách chuyển sơ đồ trên về dạng tương đối khi công suất cơ bản là Scb, điện áp

cơ bản phía cao áp UcbCvà phía hạ áp là UcbH Chú ý khi chọn các điện cơ bản cần thỏa mãn điều kiện:

Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây và các thông số trong hệ tương đối:

Trong đó: Đơn vị của từng thống số lần lượt là [pu,%,kV,MVA,kV,MVA]

- Điện trở và điện kháng thứ tự không có thể lấy bằng 0,8 lần điện trở và điện kháng thứ tự thuận:

Nếu bỏ qua tổn thất từ hóa và đặt nấc phân áp là 3 phía cao áp, ta có các thông

số của máy biến áp trong hệ tương đối có Scb= 100 MVA và UcbC= 230 kV, UcbH=

115 kV

- Nấc biến áp quy đổi a = Nấc giữa- nấc đặt= 9 - 3= 6

- Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp là:

- Điện trở và điện kháng thứ tự thuận (pu):

2.2.3 Máy biến áp 3 cuộn dây

Các thông số của máy biến áp 3 cuộn dây là:

- Công suất định mức từng cuộn dây SdmC, SdmT, SdmH [MVA];

- Điện áp định mức của từng cuộn dây: UdmC, UdmT và UdmH [kV];

- Phía điều áp và số nấc điều chỉnh

Sơ đồ thay thế máy biến áp ba cuộn dây dưới dạng có tên bao gồm các tổng trở cao, trung, hạ lần lượt là Z = R +j.XC C C, Z = R +j.XT T T, Z = R +j.XH H H ; điện trở R0 và điện kháng X0 đặc trưng cho tổn hao từ của máy biến áp, ngoài ra có thêm hai máy biến áp lý tưởng:

- Một máy được nối với phía trung của máy biến áp với hệ số biến áp

U k U



C H

U k U



Hình 7: Sơ đồ thay thế đầy đủ của máy biến áp 3 cuộn dây

Khi tính toán trong PSS/E, các giá trị R, X, B, G cần chuyển về giá trị tương đối Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây và các thông số trong hệ tương đối:

Trong đó: Đơn vị các đại lƣợng lần lƣợt là [pu, %, kV, MVA, kV, MVA]

- Điện kháng thứ tự thuận các cuộn cao, trung, hạ (pu)

- Tương tự MBA 2 cuộn dây, thành phần G và B có thể bỏ qua vì không ảnh hưởng nhiều đến tính toán

Gọi UcbC, UcbT, UcbH lần lượt là điện áp cơ bản phía cao áp, trung áp và hạ áp của MBA 3 cuộn dây, ta xét các trường hợp sau:

 Trường hợp MBA có điều áp đặt phía cao áp, ta có các công thức tính sau:

- Nấc biến áp quy đổi a = Nấc giữa nấc đặt;

- Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp là:

C (pu )

Với a là nấc biến áp quy đổi, s (%) là khả năng điều chỉnh điện áp của mỗi nấc

 Trường hợp máy biến áp có điều áp đặt phía trung và hạ áp, ta vẫn sử dụng các công

thức trên nhưng thay U C và U cbC thành U T và U cbT hay U H và U cbH.

Khi đề bài chỉ cho C T



Ví dụ: Xét máy biến áp có các thông số sau:

 Công suất định mức SC/ST/SH= 125/95/50 MVA;

Số liệu cần thiết để mô phỏng máy phát là:

- Các thông số định mức Sđm [MVA], Pđm [kW], Qđm [kVAr], Uđm [kV];

- Công suất phát cực đại và cực tiểu;

- Các điện kháng ở dạng tương đối cơ bản Xd, Xd’, Xd’’;

- Với mỗi loại tính toán chế độ, ta chọn 1 điện kháng tương ứng, cụ thể:

2.2.5 Thiết bị bù (kháng điện, tụ điện)

Kháng điện được mô phỏng bằng 1 điện kháng, ta cần biết điện cảm L của kháng Khi đó ở dạng đơn vị có tên, ta có:

3 cb

2.2.6 Áp dụng cho 1 lưới điện đơn giản

Trong phần này chúng ta sẽ áp dụng các tìm hiểu ở trên để chuyển một lưới điện đơn giản gồm 5 nút từ đơn vị có tên sang đơn vị tương đối Lưới điện xét gồm đầy đủ các phần tử tiêu biểu của hệ thống như máy phát, máy biến áp 2 cuộn dây, máy biến áp 3 cuộn dây, đường dây và phụ tải như hình vẽ:

Hình 9: Sơ đồ lưới

Các thông số của các phần tử trong lưới điện như sau:

- Máy phát: Có công suất 141 MVA, Uđm= 10,5 kV, Xd”= 0,214 pu, Qmax=

100 MVAr, Qmin= 0 MVAr, Pmax= 120 MW, Pmin= 80 MW, Pgen= 110MW

- Máy biến thế đầu cực B1:

 Công suất SđmC = 250 MVA;

 Điện áp UC/UT/UH= 230/121/10,5 kV;

 Công suất ngắn mạch:

CT N

P /

CH N

P /

TH N

P : 520/470/460 kW;

 Điện áp ngắn mạch: UCTN /

CH N

U /

TH N

 Tổn thất không tải P0= 115 kW, dòng điện không tải I0= 0,7 %

- Đường dây truyền tải 2-4: Có chiều dài 200 km, tổng trở đơn vị là:

- Tính toán cho máy biến áp B1: UcbC= 230 kV

 Điện trở thứ tự thuận dạng đơn vị tương đối của các cuộn: C-T ; C-H và T-H lần lượt là:

- Tính toán cho máy biến áp B2:

 Điện trở và điện kháng thứ tự thuận (pu):

- Tính cho đường dây truyền tải:

 Điện kháng đường dây trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

2.3 Nhập dữ liệu vào PSS/E

Sau khi chuyển các thông số của một hệ thống điện sang dạng tương đối chúng

ta tiến hành nhập dữ liệu vào trong PSS/E Chúng ta có thể nhập dữ liệu vào PSS/E bằng các cách sau:

- Nhập dạng bảng;

- Nhập ở dòng command;

- Nhập theo file định dạng sẵn của PSS/E

Các cách nhập trên đều có 1 điểm chung là khi nhập chúng ta phải nhập theo từng phần tử (nút, nhánh, máy phát, máy biến áp, tải hay các thiết bị bù, )

Trong tính toán chế độ xác lập ta cần nhập các thông số về nút (Bus), đường dây (Branch), nhà máy (Plant), máy phát (Machine), phụ tải (Load), thiết bị bù tĩnh (Fixed Shunt), thiết bị bù động (Switched Shunt), máy biến áp 2 cuộn dây (2 Winding transformer), máy biến áp 3 cuộn dây (3 Winding transformer)

2.3.1 Cách nhập các thông số của nút (Bus)

Trong tính toán ở chế độ xác lập, đối với nút ta chỉ cần nhập các thông số sau:

- Bus Number: Số của nút (từ 1 đến 9999)

- Bus Name: Tên nút, có nhiều nhất là 8 ký tự

- Base kV: Điện áp cơ bản của nút nhập dưới dạng có tên, nếu không cho hay cho dưới dạng đơn vị tương đối thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 0

- Area Number/Name: Chỉ nút đó thuộc vào miền nào (ví dụ Nam, Trung, Bắc), nếu không cần phân biệt thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Zone Number/ Name: Chỉ nút thuộc vào vùng nào, không có thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Owner Number/Name: Mã của đơn vị sở hữu: công ty điện, nhà máy,

- Code: Có 4 loại nút, ứng với mỗi loại nút có một giá trị code khác nhau:

 Nút phụ tải (không có máy phát ) nhập giá trị là 1;

 Nút máy phát hoặc nhà máy điện (nút PV) nhập giá trị là 2;

 Nút cân bằng (có điện áp không đổi) nhập giá trị là 3;

 Nút cô lập (nút đã tách khỏi hệ thống) nhập giá trị là 4

- Voltage (pu): Biên độ điện áp hiệu dụng của nút ở dạng đơn vị tương đối

pu, nếu đề bài không cho số liệu hay là nút phụ tải thì không cần nhập và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1, còn nút PV và nút cân bằng thì phải nhập

- Angle (deg): Góc pha của điện áp nút, nếu đề bài cho thì nhập, nếu không thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 0

Các thông số còn lại không cần thiết cho tính toán chế độ xác lập, ta có thể để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định

2.3.2 Các thông số của nhà máy (Plant)

- Vsched (pu): Biên độ điện áp nút mà máy phát muốn giữ, nếu không có thì chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- RMPCT: Lượng phần trăm công suất phản kháng của máy phát có thể tham gia điều chỉnh điện áp, thường để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 100%

- Các thông số còn lại được tự động chuyển vào sau khi ta nhập các thông số

đó ở machine

2.3.3 Các thông số của máy phát (machine)

Khi tính toán chế độ xác lập, với machine cần nhập các thông số sau:

- Bus Number: Số của nút có chứa máy phát

- Id: Được dùng để phân biệt từng máy phát trong trường hợp có nhiều máy

cùng nối vào một nút, nếu chỉ có một máy nối vào thì để trống và chương

- Mbase (MVA): Công suất định mức của máy phát, không sử dụng trong

tính toán trào lưu công suất mà được sử dụng trong tính toán sự cố, ổn định,

- R Source (pu): Điện trở trong của máy phát, nhập vào ở đơn vị pu ứng với

công suất định mức của máy phát, không có thì để trống, chương trình sẽ tự

động nhập giá trị mặc định là 0

- X Source (pu): Điện kháng trong của máy phát ở đơn vị tương đối pu ứng

cới công suất định mức của máy phát, giá trị này dùng trong tính toán

dynamic, không có ảnh hưởng khi tính toán trào lưu công suất, chương trình

sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Gentap (pu): Hệ số máy biến áp đầu cực máy phát

- Owner 1,2,3,4: Số chỉ đơn vị sở hữu, không có thường nhập Owner 1 là 1

- Owner 2,3,4 là 0

- Fraction 1,2,3,4: Tỉ lệ vốn của đơn vị sở hữu thứ 1,2,3,4; không cho thì để

là 1

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.3.4 Các thông số của phụ tải

Tính toán ở chế độ xác lập thì cần nhập các thông số sau đối với phụ tải:

- Bus Number: Số nút mà phụ tải nối vào

- Id: Được dùng để phân biệt từng tải trong trường hợp có nhiều tải cùng nối

vào một thanh cái, nếu chỉ có một tải nối vào thì để trống và chương trình sẽ

mặc định sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Pload (MW): Công suất tác dụng của phụ tải

- Qload (MVAr): Công suất phản kháng của phụ tải

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.3.5 Các thông số của Fixed Shunt

Tính chế độ xác lập, cần nhập các thông số sau của Fixed Shunt:

- Bus Number: Số nút nối với thiết bị bù

- Id: Được dùng để phân biệt từng thiết bị trong trường hợp có nhiều thiết bị

cùng nối vào một thanh cái, nếu chỉ có một thiết bị nối vào thì để trống và

chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- G- Shunt (MW): Điện dẫn của thiết bị bù

- B- Shunt (MVAr): Dung dẫn của thiết bị bù

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.3.6 Các thông số của Switched Shunt

Trong đó:

- Bus Number: Số hiệu nút có Shunt

- Control Mode: Phương thức điều khiển đóng cắt:

 0: Cố định;

 1: Rời rạc;

 2: Liên tục

- Vhi (pu): Ngưỡng điện áp trên muốn giữ, không có để trống

- Vlo (pu): Ngưỡng điện áp dưới muốn giữ, không có để trống

- VSC Name: Nút cần được giữ điện áp trong giới hạn Vhi đến Vlo, không có

để trống

- Binit (MVAr): Công suất ban đầu của shunt

- Blki: Lượng gia tăng điện dung dẫn cho từng bước của khối i

2.3.7 Các thông số của đường dây (Branch)

Giả sử đường dây từ nút thứ i tới nút thứ j, ta có các thông số cần nhập sau:

Khi tính trong chế độ xác lập, nhánh cần nhập các thông số sau:

- From Bus Number và To Bus Number : Tên của hai nút nối đường dây (i và

j)

- Id: Được dùng để phân biệt từng nhánh trong trường hợp có nhiều nhánh

cùng nối vào hai thanh cái, nếu chỉ có một nhánh nối vào thì để trống và

chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Line R (pu): Giá trị điện trở của đường dây

- Line X (pu): Giá trị điện kháng của đường dây

- Charging (pu): Giá trị điện dung dẫn của đường dây, không có thì bỏ trống

- Line G From (pu), Line B From (pu): Shunt đường dây nối vào nút i

- Line G To (pu), Line B To (pu): Shunt đường dây nối vào nút j

- Length: Chiều dài đường dây, nhập vào đơn vị tùy ý, thường để trống vì các

giá trị điện trở, điện kháng và điện dung dẫn của đường dây đã được tính

theo chiều dài đường dây, chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là

1

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.3.8 Các thông số nhập vào 2 Winding

Để tính chế độ xác lập, đối với máy biến áp 2 cuộn dây, chỉ cần nhập các thông số:

- From Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ nhất của máy biến áp, nếu có điều

áp dưới tải chỉ có ở cuộn dây này

- To Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ hai của máy biến áp

- Last Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ ba của máy biến áp ba cuộn dây

- Id: Được dùng để phân biệt từng máy biến áp trong trường hợp có nhiều máy cùng nối vào những thanh cái đó, nếu chỉ có một máy nối vào thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Name: Tên đặt cho máy biến áp, chứa tối đa 8 ký tự và đặt trong ngoặc ‘’

- Winding Data I/O Code: Mã của cuộn dây dùng để xác định đơn vị nhập vào của điện áp các cuộn dây là đơn vị tương đối pu hay đơn vị có tên

- Impedance I/O Data: Mã của trở kháng máy biến áp, dùng xác định tính trở kháng của máy biến áp theo công suất cơ bản của toàn hệ thống (Zpu system base), theo công suất của từng cuộn dây (Zpu Winding base) hay theo tổn thất không tải và phần trăm dòng điện không tải (Load loss and Z)

- Admittance I/O Data: Mã của tổng dẫn các cuộn dây, dùng xác định giá trị tổng dẫn nhập vào được tính theo công suất cơ bản của hệ thống (Y system base) hay tổn thất không tải và phần trăm dòng điện không tải

- Specified R (pu or watts): Giá trị điện trở của máy biến áp

- Specified X (pu): Giá trị điện kháng của máy biến áp

- Wnd 1 Ratio (pu or kV): Hệ số điều chỉnh điện áp ở cuộn dây 1

- Wnd 1 Nominal kV: Điện áp định mức của cuộn dây 1

- Wnd 1 Angle: Góc lệch pha của máy, tính bằng độ

- Wnd 2 Ratio (pu or kV): Hệ số điều chỉnh điện áp ở cuộn dây 2

- Wnd 2 Nominal kV: Điện áp định mức của cuộn dây 2

- Wnd 3 Ratio (pu or kV): Hệ số điều chỉnh điện áp ở cuộn dây 3 của máy biến áp

ba cuộn dây và tự ngẫu

- Wnd 3 Nominal kV: Điện áp định mức của cuộn dây 3 của máy biến áp ba cuộn dây và tự ngẫu

- Winding MVA: Công suất đặt của máy biến áp, nếu không cho thì để trống, chương trình sẽ nhập bằng giá trị công suất cơ bản của hệ thống

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.3.9 Các thông số nhập vào máy biến áp ba cuộn dây

Khi tính toán ở chế độ xác lập, với máy biến áp ba cuộn dây, ta cần nhập các thông số sau:

- From Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ nhất của máy biến áp, nếu có điều áp dưới tải chỉ có ở cuộn dây này

- To Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ hai của máy biến áp

- Last Bus Number: Nút nối với cuộn dây thứ ba của máy biến áp ba cuộn dây

- Id: Được dùng để phân biệt từng máy biến áp trong trường hợp có nhiều máy cùng nối vào những thanh cái đó, nếu chỉ có một máy nối vào thì để trống và chương trình sẽ sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Name: Tên đặt cho máy biến áp, chứa tối đa 8 ký tự và đặt trong ngoặc ‘’

- Winding Data I/O Code: Mã của cuộn dây dùng để xác định đơn vị nhập vào của điện áp các cuộn dây là đơn vị tương đối pu hay đơn vị có tên

- Impedance I/O Data: Mã của trở kháng máy biến áp, dùng xác định tính trở kháng của máy biến áp theo công suất cơ bản của toàn hệ thống (Zpu system base), theo công suất của từng cuộn dây (Zpu Winding base) hay theo tổn thất không tải và phần trăm dòng điện không tải (Load loss and

Z)

- Admittance I/O Data: Mã của tổng dẫn các cuộn dây, dùng xác định giá trị tổng dẫn nhập vào được tính theo công suất cơ bản của hệ thống (Y system base) hay tổn thất không tải và phần trăm dòng điện không tải

- W1-2 R (pu or watts): Điện trở giữa hai cuộn dây 1 và 2 của máy biến áp

- W1-2 X (pu or watts): Điện kháng giữa hai cuộn dây 1 và 2 của máy biến

áp

- W2-3 R (pu or watts): Điện trở giữa hai cuộn dây 2 và 3 của máy biến áp

- W2-3 X (pu or watts): Điện kháng giữa hai cuộn dây 2 và 3 của máy biến áp

- W3-1 R (pu or watts): Điện trở giữa hai cuộn dây 3 và 1 của máy biến áp

- W3-1 X (pu or watts): Điện kháng giữa hai cuộn dây 3 và 1 của máy biến áp

- Winding 1-2 MVA Base: Công suất đặt giữa cuộn 1 và 2 của máy biến áp

- Winding 2-3 MVA Base: Công suất đặt giữa cuộn 2 và 3 của máy biến áp

- Winding 3-1 MVA Base: Công suất đặt giữa cuộn 3 và 1 của máy biến áp

- Star Point Bus: modul điện áp tương đối của nút trung tính (nút giả), chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1

- Star Point Bus Angle: Góc pha điện áp của nút trung tính

- Nominal (kV): Điện áp định mức của mỗi cuộn dây

Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định

2.4 Chạy chương trình và xem kết quả ở chế độ xác lập

- Cách chạy chương trình ở chế độ xác lập:

Sau khi nhập xong dữ liệu, ta chọn Ctrl+Shift+S (hoặc vào Power Plow chọn Solution rồi chọn Solve hay chọn biểu tượng trên màn hình) để giải bài toán ở

chế độ xác lập, sau khi chọn xuất hiện cửa số như Hình 11 Trong cửa sổ này là các

tùy chọn để ta giải 1 bài toán ở chế độ xác lập, có 2 phương pháp giải để ta lựa chọn

là Newton và Gauss Các tùy chọn cho từng phương pháp giải như sau:

 Phương pháp Newton:

Hình 11: Giải bài toán bằng phương pháp Newton

Trong đó:

- Solution method: Chọn phương pháp giải, có 3 phương pháp:

 Fixed slope decoupled Newton-Raphson;

 Full Newton-Raphson: Newton-Raphson đầy đủ;

 Decoupled Newton-Raphson: Newton-Raphson tách riêng

- Solution options: Lựa chọn đáp án

 Tap adjustment: Điều chỉnh nấc phân áp

 Lock taps: Khóa chặn các nấc điều chỉnh;

 Stepping: Sử dụng nấc điều chỉnh;

 Direct: Trực tiếp

 Switched shunt adjustment: Điều chỉnh các thiết bị bù động

 Lock all: Khóa tất cả;

 Enable all: Kích hoạt tất cả;

 Enable continuous, disable discrete: Kích hoạt tính năng duy trì, ngăn chặn gián đoạn

- Area interchange control: Điều khiển phạm vi chuyển đổi

 Disabled: Không sử dụng;

 Tie lines only: Chỉ có các đường dây liên kết;

 Tie lines and loads: Các đường dây liên kết và tải;

 Flat start: Bắt đầu bằng phẳng;

 Non-divergent solution: Nghiệm không phân kỳ;

 Adjust phase shift: Điều chỉnh sự lệch pha;

 Adjust DC taps: Điều chỉnh nấc phân áp DC

- VAR limits: Giới hạn VAR:

 Apply automatically: Áp dụng tự động;

 Apply immediately: Áp dụng tức thời;

- Solution method: Phương pháp giải

 Gauss-Seidel: Phương pháp Gauss-Seidel;

 Modified Gauss-Seidel: Phương pháp Gauss-Seidel sửa đổi

- Solution options: Lựa chọn đáp án

 Switched shunt adjustment: Điều chỉnh các thiết bị bù động;

 Lock all: Khóa tất cả;

 Enable all: Kích hoạt tất cả;

 Enable continuous, disable discrete: Kích hoạt tính năng duy trì, ngăn chặn gián đoạn

- Area interchange control: Điều khiển phạm vi chuyển đổi

 Disabled: Không sử dụng;

 Tie lines only: Chỉ có các đường dây liên kết;

 Tie lines and loads: Các đường dây liên kết và tải;

 Flat start: Bắt đầu bằng phẳng;

 Non-divergent solution: Nghiệm không phân kỳ;

 Adjust phase shift: Điều chỉnh sự lệch pha;

 Adjust DC taps: Điều chỉnh nấc phân áp DC

Bài toán ở chế độ xác lập cho ta kết quả tính toán công suất phát và điện áp ở các nút (kết quả này xem trực tiếp trên bảng mà ta đã nhập dữ liệu trước khi tính toán), thường thì ở Progress sẽ hiện kết quả công suất phát và giới hạn công suất của

nút cân bằng, chẳng hạn như hình Hình 13 dưới đây:

Hình 13: Bảng kết quả chạy PSS/E ở chế độ xác lập

Trong bảng này:

- Reached tolerance in 6 iterations nghĩa là kết quả có được với sai số cho phép sau 6 bước lặp;

- Largest mismatch: Sự không phù hợp lớn nhất;

- System total absolute mismatch;

- Swing bus summary: Tóm tắt các thông số của nút cân bằng:

 Bus # X—Name –X: Số thứ tự của nút và tên nút;

 BaskV: Cấp điện áp cơ bản ở nút đó;

 Pgen: Công suất tác dụng phát của nút;

 Pmax: Công suất tác dụng lớn nhất có thể của nút;

 Pmin: Công suất tác dụng nhỏ nhất có thể của nút;

 Qgen: Công suất phản kháng phát của nút;

 Qmax: Công suất phản kháng lớn nhất có thể của nút;

 Qmin: Công suất phản kháng nhỏ nhất có thể của nút

Khi giải bài toán ở chế độ xác lập trong phần mềm PSS/E ta thu được ở các bảng mà ta đã nhập dữ liệu trước khi tính toán các giá trị về công suất phát (công suất tác dụng và công suất phản kháng) của nút cân bằng và giá trị điện áp (biên độ và góc pha) của các nút

Ngoài ra ta có thể xem dòng công suất ở các nhánh bằng cách vào Diagram chọn Generate graphical power flow bus display (hay chọn Ctrl+Shift+G hay kích vào biểu tượng trên màn hình) rùi điền tên nút mà ta muốn xem Cách làm cụ thể

như Hình 14 và Hình 15 sau đây:

Hình 14: Giao diện chương trình PSS/E khi chọn chức năng Generate graphical power flow bus display

Hình 15: Chọn nút cần xem dòng công suất

Sau khi điền tên nút vào ô Select bus trong Hình 15, giả sử chọn nút 1 ta có kết quả có dạng như Hình 16 dưới đây:

Hình 16: Kết quả dòng công suất đi đến nút 1

Ucb=230 kV, Scb=100MVA

Để việc theo dõi và nhập số liệu vào chương trình PSS/E được dễ dàng ta tóm tắt lại các thông số của lưới, bao gồm các thông số cần nhập vào chương trình mà đề bài đã cho và các thông số sau khi chuyển sang hệ đơn vị tương đối trong 2 bảng dưới đây:

Bảng 1: Các thông số mà đề bài đã cho

Điện áp

(kV)

P gen (MW)

Q gen (MVAr)

Pmax (MW)

Pmin (MW)

Q max (MVAr)

Q min (MVAr)