TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSSE CHO LƯỚI ĐIỆN

Phần mềm PSSE (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:Phần mềm PSSE (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:

TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSS/E GIỚI THIỆU: 1.1 Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) phần mềm mô hệ thống điện công ty Power Technologies Inc thuộc Siemens Chương trình giúp mơ phỏng, phân tích tối ưu hóa tính hệ thống điện phục vụ cho công tác vận hành quy hoạch hệ thống điện Nó sử dụng phương pháp tính tốn đại để: - Tính tốn trào lưu cơng suất; - Tối ưu hóa trào lưu cơng suất; - Nghiên cứu loại cố đối xứng khơng đối xứng: Cho phép tính tốn chế độ làm việc hệ thống tình trạng cố ngắn mạch, đứt dây điểm hệ thống Phục vụ cho cơng việc tính tốn chỉnh định rơle tự động hóa hệ thống điện; - Tương đương hóa hệ thống; - Mơ động: Chương trình PSS/E cho phép tính tốn mơ chế độ làm việc hệ thống có dao động lớn xảy ra, nhằm khắc phục nguy tan rã hệ thống điện ổn định Hiện phần mềm phát triển đến phiên thứ 33 Để phục vụ mục đích nghiên cứu sinh viên, tải phiên PSS/E University miễn phí từ trang web cơng ty Phiên cung cấp đầy đủ chức năng, nhiên hệ thống điện mơ khơng có số nút vượt 50 nút PSS/E trở thành công cụ phần mềm chuẩn tính tốn lưới điện 115 quốc gia giới sử dụng SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh 1.2 KHÁI QUÁT: 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 Chương trình tổ chức theo sơ đồ khối sau: PSSLF Đưa liệu đầu vào lấy kết đầu từ chương trình PSS/E Các chức phụ khác: tạo trạm… file số liệu Dữ liệu đầu vào để tính trào lưu cơng suất : huy động nguồn,phụ tải Khởi Xuất liệu dạng khác nhau… 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 công suất HTĐ Kiểm tra giới hạn Hiển thị kết qua sơ đồ Trào lưu công suất Thay đổi liệu đầu vào yến tính:tính tốn trào lưu cơng suất bỏ qua ảnh hưởngBiến đổi côngdữsuất liệu:phản kháng Biến đổi liệu máy phát / phụ tải Tương đương hóa hệ thống Đánh số lại nút SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang Tạo ma trận toán học HTĐ Nghiên cứu loại cố TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh 1.3 CÁC BÀI TỐN CỦA PSS/E: Chương trình phần mềm PSS/E có số tốn sau: • • • • 1.4 Phân bố công suất - Power Flow, Xác định tổn thất Phân tích động – Dynamics Phân bố cơng suất cải tiến – Load Flow Enhancement Phân tích ngắn mạch bất đối xứng – Unbalanced Fault Analysis (Short Circuit) • Phân bố công suất tối ưu – Optimal Power Flow (OPF) CÁC KHÍA CẠNH QUAN TRỌNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH PSS/E: Chương trình PSS/E có khía canh quan trọng: • Cho phép người dùng tạo thư viện để mô tả rõ ràng điều kiện • hệ thống vấn đề cần khảo sát Khả thực chức giúp ta đạt kết mong muốn tốn trào lưu cơng suất,mơ tính tốn ngắn • mạch Cho ta biết tiến trình cài đặt mơ hình động hệ thống cần mô SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh CHƯƠNG HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT PHẦN MỀM PSS/E 2.1 HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT: Nhấn kép vào file setup để khởi động chương trình cài đặt Hình 2.1 Giao diện khởi động cài đặt chương trình  Khi trình khởi động xong hình cài đặt xuất cho phép ta lựa chọn kiểu cài đặt mạng hay cục bộ, nhấn chuột vào nút “next” để tiếp tục SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Hình 2.2 Các kiểu cài đặt  Bảng “Release Notes” xuất hiện, nhấn “Yes” để tiếp tục Hình 2.3 Các thơng tin phiên phần mềm SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh  Bảng xác nhận thông tin khách hàng xuất hiện, điền thông tin cá nhân đăng nhập mã số đăng kí nhấn “Next” để tiếp tục Hình 2.4 Thơng tin khách hàng  Lựa chọn thư mục để cài đặt chương trình PSS/E, nhấn “Next” để tiếp tục SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Hình 2.5 Lựa chọn nơi đặt thư mục cài đặt  Lựa chọn tuỳ chọn chương trình nhấn “Next” để tiếp tục Hình 2.6 Chọn thành phần muốn cài đặt SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh  Lựa chọn thư mục đặt chương trình PSS/E menu “Start” Hình 2.7 Chọn thư mục đặt chương trình  Lựa chọn tần số cho việc khảo sát sau, chọn tần số 50Hz tương ứng với lưới điện Việt Nam, nhấn “Next” để tiếp tục SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Hình 2.8 Chọn tần số  Xác nhận lại tùy chọn chọn, nhấn “Next” để tiếp tục Hình 2.9 Xác nhận lại tùy chọn SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh  Màn hình chương trình cài đặt Hình 2.10 Màn hình cài đặt  Lựa chọn việc mà chương trình cài đặt làm Hình 2.11 Chọn việc muốn chương trình cài đặt làm SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 10 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Nhập số liệu xong ta nhấp vào biểu tượng (auto draw) Chọn biểu tượng để xem dòng chảy cơng suất nhánh Chọn biểu tượng để xem mức độ tải đường dây Sơ đồ tuyến tính nhập xong SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 30 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh  Để giải toán phân bố công suất ta nhấp vào biểu tượng Power Flow chọn Solutionchọn Solve hình xuất bảng chọn lựa: Hình 4.3 Cửa sổ phương pháp giải Newton-Raphson SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 31 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Chọn “Solve” ta : Kết toán theo phương pháp Newton-Raphson: Bảng 4.1 Kết sơ tốn phân bố cơng suất Bài tốn hội tụ sau bước lập - Công suất phát nút cân P= 43.6 MW, Q= 5.9 Mvar SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 32 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh • Ngồi ra, ta xem dòng cơng suất nhánh mà nối với nút thơng số nút Kích vào biểu tượng hình hình xuất hình (Giả sử ta chọn nút 7, nhấn OK hình hình ảnh sau): Hình a Chọn nút cần xem dòng cơng suất thông số nút SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 33 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh • Xem tổng công suất ta vào Power FlowReportsArea/Owner/zone totals: - Bảng b Kết tổng công suất tổn thất theo vùng Tổng công suất máy phát: P=43.6 MW, Q=20.9 Mvar Tổng công suất tải: P=43.0, Q=17.8 Mvar Tổng tổn thất: P=0.6 MW, Q=4.0 Mvar Xem công suất tổn thất công suất Bus nhánh đường dây ta vào Power FlowReportsBus Based Repors: ( bảng phụ lục 1.1) SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 34 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Bảng phụ lục 1.1 SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 35 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh BẢNG C giá trị điện áp, góc pha nút Điện áp Góc pha Biên độ(pu) Độ 1.0000 0.00 0.9968 -1.51 0.9835 -3.86 0.9931 -5.00 0.9882 -2.92 0.9722 -4.88 0.9936 -4.61 0.9744 -5.81 0.9729 -6.24 10 1.0000 -5.00 11 1.0000 -4.61 Nút SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 36 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Hình Biểu đồ thể giá trị biên độ điện áp nút Nhận xét: nhìn vào biểu đồ hình bảng phụ lục 1.1 ta nhận thấy nút có sụt áp khơng lớn (< 5% ) tổn thất khơng đáng kể Vì ta không cần đưa phương án để nâng cao điện áp, hạn chế tổn thất Nhưng nút có sụt áp lớn tổn thất đa số nút trạm cuối nguồn ta cần đưa phương án để nâng cao điện áp, hạn chế tổn thất lưới điện cách đặt tụ bù nút Bù công suất phản kháng (Q): SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 37 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Bù công suất phản kháng biện pháp giảm tổn thất điện có hiệu lực, đặt cơng suất thiết bị bù để đạt hệ số công suất mong muốn, có lợi kinh tế kỹ thuật Xét mạng điện hình dưới, ta có tổn thất công suất trước sau đặt thiết bị bù: Tổn thất công suất trước bù: P +Q ΔP = ×R U P +Q ΔQ = ×X U2 Sau bù: SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 38 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh ∆P = ∆Q = P + (Q− Q bù ) ×R U2 P + (Q− Q bù ) ×X U2 Tương tự, tổn thất điện áp trước sau bù là: ∆U= ∆U= P.R + Q.X U P.R + (Q − Qbù ).X U Hiện nay, có hai loại thiết bị bù cơng suất phản kháng tụ điện máy bù đồng bộ: Tụ điện mắc nối tiếp hay song song với đường dây gọi bù dọc hay bù ngang với mục đích điều chỉnh dòng cơng suất phản kháng điều chỉnh điện áp điểm đặt - Bù nối tiếp (bù dọc): làm giảm điện kháng đường dây Do đó, giảm tổn thất điện áp, tăng khả tải giới hạn ổn định - Bù song song (bù ngang): tăng khả tải đường dây, giảm tổn thất công suất tổn thất điện năng, cải thiện tình trạng điện áp Tóm lại, với tác dụng nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất công suất tổn thất điện áp, việc đặt tụ bù thật cần thiết hữu ích Vấn đề quan trọng xác định dung lượng bù cần thiết vị trí đặt tụ tối ưu SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 39 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Nghiên cứu loại cố đối xứng không đối xứng + Sơ qua phần lý thuyết -Ngắn mạch Tính phần mềm PSS/E Trong hệ thống điện có đại lượng điện áp (U), sức điện động (E), dòng điện (I), cơng suất (S), tổng trở (Z), ta có đại lượng đơn vị tương đối tương ứng: U*cb =U/(U_cb) I*cb =I/(I_cb) S*cb =S/(S_cb) Z*cb =Z/(Z_cb) Trong đó: • U_cb, E_cb, I_cb, S_cb, Z_cb đại lượng chọn trước, • U, E, I, S, Z đại lượng hệ đơn vị có tên cần chuyển sang hệ đơn vị tương đối • U*(cb), E*(cb), I*(cb), S*(cb), Z*(cb) đại lượng hệ đơn vị tương đối SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 40 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh - Tuỳ theo u cầu tốn ta chọn đại lượng phù phợp, thông thường chọn Scb Ucb tính đại tượng khác hệ đơn vị tương đối: SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 41 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh -Ta có kết tính phần mềm PSS/E từ ví dụ : _Từ giao diện chon : Fault/automatic sequencing fault calculation (ASCC) >Xuất Ta tích vào : > three phase fault SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 42 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh > Go Ta xuất dòng điện ngắn mạch nút : select bus từ tới 11 Ta dòng điện ngắn mạch nút hệ thống từ tới 11: SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 43 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh   Ta thông số hệ tương đối S*cb I*cb Z*cb Và ta chuyển sang lại hệ đơn vị có tên cơng thức SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 44 ... 11 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh Chương Phần Ví Dụ Chi Tiết Về Phần Mềm PSS/E Và Cách Sử Dụng SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 12 TÌM HIỂU VÀ ỨNG. .. 4102160 Trang 21 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh - “ZR” điện trở máy phát nhập vào đơn vị tương công suất chọn - “ZX” điện kháng máy phát, nhập vào xd’ hay xd’’... tải cho dạng dòng điện khơng đổi - “Yload” thành phần tác dụng phản kháng phụ tải cho dạng tổng dẫn không đổi SVTH: Phạm Phương Nam ; Mssv: 4102160 Trang 23 TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSS/E CHO LƯỚI ĐIỆN