Tính toán trào lưu công suất

Cân bằng nguồn phát và phụ tải, phân bổ biểu đồ phát cho các nhà máy điện, xác định mức dự trữ công suất phát, dự báo phụ tải. Tính toán, đề xuất phương án kết lưới hệ thống điện, phương án lên xuống các tổ máy tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng, giảm sụt điện áp, tăng độ tin cậy và ổn định của hệ thống điện, giảm quá tải đường dây và máy biến áp. Thực hiện các báo cáo hàng tuần, tháng, quý. Tính toán tổn thất

Trang 1

Tính toán trào lưu công suất

(Load Flow)

PHẦN 1

Trang 2

Mục đích tính toán trào lưu công suất

• Cân bằng nguồn phát và phụ tải, phân bổ biểu đồ phát cho các nhà máy điện, xác định mức dự trữ công suất phát, dự báo phụ tải.

• Tính toán, đề xuất phương án kết lưới hệ thống điện, phương án lên xuống các tổ máy tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng, giảm sụt điện áp, tăng độ tin cậy và ổn định của hệ thống điện, giảm quá tải đường dây và máy biến áp.

• Thực hiện các báo cáo hàng tuần, tháng, quý.

• Tính toán tổn thất lưới điện hàng năm.

Trang 3

Mục đính tính toán trào lưu công suất (tt)

• Tính toán kiểm tra điện áp tại các trạm và đề xuất

phương án lắp đặt tụ bù tại các trạm để đảm bảo điện áp vận hành cho phép tại các trạm xa nguồn phát.

• Kiểm tra phân bổ trào lưu công suất khi đưa công trình mới vào vận hành, khi tiến hành công tác sửa chữa, bảo dưỡng, kiểm tra hoặc thay thế thiết bị trên hệ thống và

đề xuất phương án vận hành tối ưu.

• Tính toán qui hoạch nguồn, đường dây truyền tải, trạm biến áp cho các kế hoạch trung và dài hạn.

Trang 4

Tính toán mô phỏng trong hệ đơn vị tương đối

1

Trang 5

Trào lưu công suất là 1 mô hình toán học phi tuyến bao gồm:

• Các nút (Các thanh cái hoặc các nút trung gian)

• Các điểm lấy và nhận công suất (Mát phát, Phụ tải)

• Các phần tử nhánh và shunt (Đường dây truyền tải, máy biến

áp, tụ điện, v.v )

P+jQ bơm vào

Các nút

P+jQ bơm vào

Nguồn bơm vào

Các nhánh

Hệ thống điện thụ động

Trang 6

P : công suất hữu công

Q : công suất vô công

|V|

P Thanh cái máy phát

Trang 8

Các phần tử thụ động (tiếp theo):

•Điện trở, điện kháng, cảm kháng và phần biến đổi giữa các nút

và từ nút tới đất.

Điện trở

Điện dung

Điện kháng (nối xuống đất)

Shunts

Trang 9

Hệ đơn vị tương đối

• Đơn vị thực: các giá trị có các đơn vị riêng,

như Ohm, kV, Ampere…

• Đơn vị tương đối: các giá trị có đơn vị chung

là Per Unit (viết tắt là pU)

Trong các tính toán về điện, ta dùng 4 đại lượng

cơ bản: dòng điện dây Icb, điện áp dây Ucb, công suất 3 pha Scb, và điện kháng 1 pha Xcb, tất cả các giá trị được qui đổi ra đơn vị tương đối dựa trên 4 đại lượng trên.

Trang 10

Tổng trở cơ bản

Qui đổi R, X, Z ra đơn vị tương đối

cb

cb cb

S

) kV (

U Z

Z )

pU (

Z  

Trang 11

Thông thường chọn Scb = 100MVA và Ucb=Điện

áp ở cấp điện áp tương ứng

Điện áp dây (pha-pha) (kV)

Điện áp pha (pha-đất) (kV)

Zcb( )

Trang 12

Tính toán đường dây và cáp

Các thông số cần thiết:

• Chiều dài đường dây: l(km)

• Điện trở đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: r1 và r0 (/km)

• Điện kháng đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: x1 và x0

(/km)

• Điện dẫn đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: b1 và b0 (S/km)

• Khả năng mang tải của đường dây: S (MVA) hoặc I (A)

Trang 13

Công thức tính trở kháng và điện dẫn đường dây trong đơn vị thực:

Trang 14

Qui đổi các giá trị ra đơn vị tương đối

hoặc

) pU

( U

S

* R

1 10



) pU

( Z

R R

cb

Z

X X

cb

1 10



Trang 15

Ví dụ:

Đường dây truyền tải điện trên không 110kV Thủ Đức – Hỏa Xa

có các thông số như sau:

• Cấp điện áp 110kV

• Chiều dài: 13.77km

• Loại dây dẫn: ACSR 795MCM

• Dòng điện định mức cho phép vận hành lâu dài: 900A

• Thông số đơn vị thứ tự thuận: z1 = 0.08+j0.3879(/km),

b1=2.97(S/km)

• Thông số đơn vị thứ tự không: z0 = 0.3062+j1.1637(/km),

b0=2.1978(S/km)

Trang 16

Tính toán qui đổi:

Cấp điện áp vận hành của đường dây là 110kV, do đó chọn Rcb=121  Qui đổi các giá trị thứ tự thuận:

) pU (

0

) pU (

0

) pU (

*

B1*  2 97 10 6 121  0 0049

Trang 17

Qui đổi các giá trị thứ tự không

) pU (

0

) pU (

1

) pU (

*

B * 2 1978 10 6 121 0 0037

Trang 18

Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây

• Công suất định mức: Sđm (MVA)

• Điện áp định mức cuộn cao: Uh (kV)

• Điện áp định mức cuộn hạ: Ul (kV)

• Cấp điện áp có điều chỉnh điện áp

• Số nấc điều áp

• Vị trí nấc giữa

• Mức điều chỉnh điện áp của mỗi nấc: step(%)

• Tổn thất không tải: PFe hay Po (kW)

• Tổn thất có tải: PCu hay PN (kW)

• Điện áp ngắn mạch: UN(%)

• Tổ đấu dây

Trang 19

Mô hình tương đương: với nấc điều áp được đặt ở phía cao áp

Trang 20

Các công thức tính:

Nấc biến áp qui đổi = Nấc giữa – nấc đặt

h cb

h

U

U step

qd pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

(

h cb

h

U

U step

SoNacTang pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

max(

h cb

h

U

U step

SoNacGiam pu

Ratio



 ( 1 * ) * )

min(

h cb

h

U

U step

pu

Step



 * )

(

Trang 21

cb

l đm

N

S

S U

U S

kW

P pu

* 1000

)

( )

(

2 1

) (

* 9 0 )

cb

l N

S

S U

U

U pu

100

(%) )

(

2 1

) (

* 9 0 )

Trang 22

Trong đó:

• qd : Nấc biến áp qui đổi

• Ratio : Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp

• Ratiomax : Tỷ số biến áp đặt cực đại của máy biến áp

• Ratiomin : Tỷ số biến áp đặt cực tiểu của máy biến áp

• SoNacTang : Số nấc điều áp tăng của máy biến áp

• SoNacGiam : Số nấc điều áp giảm của máy biến áp

• Uh(kV) : Điện áp định mức cuộn cao áp của MBA

• Ul(kV) : Điện áp định mức cuộn hạ áp của MBA

• Ucb-h(kV) : Điện áp cơ bản ứng với điện áp cuộn cao

• Ucb-l(kV) : Điện áp cơ bản ứng với điện áp cuộn hạ

• Sđm(MVA) : Công suất định mức của MBA

Trang 23

Ví dụ:

Một máy biến áp 2 cuộn dây có các thông số như sau:

• Công suất định mức: Sđm = 63MVA

• Điện áp định mức phía cao: Uh = 115 ± 9x1.78% kV

Trang 24

Với các dữ liệu đã cho của bài toán, ta có:

Trang 25

) (

1199

1 110

115

*

%) 78 1

* 4 1 ( )

4 6

10  



qd

) (

2129

1 110

115

*

%) 78 1

* 9 1 ( )

) (

8779

0 110

115

*

%) 78 1

* 9 1 ( )

) (

0186

0 110

115

*

% 78 1 )

Trang 26

) (

0029

0 63

100

* 15

75

15

* 63

* 1000

0026

0 0029

0

* 9

0

) (

2188

0 63

100

* 15

75

15

* 100

5

1969

0 2188

0

* 9

0

Trang 27

• Mức điều chỉnh điện áp của mỗi nấc: step(%)

• Tổn thất không tải: PFe hay Po (kW)

Trang 28

Chương trình PSS/E từ phiên bản 27 trở về trước mô

phỏng máy biến áp 3 cuộn dây thành 3 máy biến áp 2 cuộn dây với tổng cộng 4 nút, gồm 3 nút cho 3 phía và 1 nút dummy (giả)

Trang 29

Các công thức tính cho cuộn cao áp:

h cb

h

U

U step

qd pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

(

h cb

h

U

U step

SoNacTang pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

max(

h cb

h

U

U step

SoNacGiam pu

Ratio



 ( 1 * ) * )

min(

h cb

h

U

U step

pu

Step



 * )

(

Trang 30

cb h

đm

h

N h

S

S S

kW

P pu

* 1000

)

( )

(

1

) (

* 9 0 )

cb h

N h

S

U pu

100

(%) )

(

1

) (

* 9 0 )

) (

* 2

1 )

N

l

h N

m

h N h

N kW P P P



) (

* 2

m

h N h

Trang 31

Trong đó:

Trang 32

• Công thức tính cho các cuộn trung áp, hạ áp cũng áp dụng tương tự như công thức tính cho cuộn cao áp, chỉ thay công suất và điện áp tương ứng.

• Trong trường hợp không có đủ thông số tổn thất ngắn mạch (khi chỉ biết tổn thất ngắn mạch cao-trung) thì

có thể lấy giá trị tổn thất ngắn mạch cao-hạ và tổn thất ngắn mạch trung-hạ bằng tổn thất ngắn mạch cao-

trung

Trang 33

Chương trình PSS/E từ phiên bản 28 trở về sau mô

phỏng máy biến áp 3 cuộn dây thực sự, gồm 3 nút cho 3 phía

Trang 34

cb h

cb

h h

đm

m h N m

h

S

S U

U S

kW

P pu

* 1000

)

( )

(

2 1

) (

* 2

1 )

cb h

cb

h h

đm

l h N l

h

S

S U

U S

kW

P pu

* 1000

)

( )

(

2 1

cb h

cb

h h

đm

l m N l

m

S

S U

U S

kW

P pu

* 1000

)

( )

(

2 1

) (

* 2

1 )

) (

* 2

1 )

Trang 35

cb h

cb

h

m h N m

h

S

S U

U

U pu

100

(%) )

(

2 1

) (

* 2

1 )

) (

* 2

1 )

) (

* 2

1 )

cb h

cb

h

l h N l

h

S

S U

U

U pu

100

(%) )

(

2 1

cb h

cb

h

l m N l

m

S

S U

U

U pu

100

(%) )

(

2 1

Trang 36

Điện trở và điện kháng thứ tự không:

Trang 37

Các công thức tính:

h cb

h

U

U step

qd pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

(

h cb

h

U

U step

SoNacTang pu

Ratio





 ( 1 * ) * )

max(

h cb

h

U

U step

SoNacGiam pu

Ratio



 ( 1 * ) * )

min(

h cb

h

U

U step

pu

Step



 * )

(

Trang 38

Trong đó:

Trang 39

• Khi bộ điều áp đặt ở phía trung áp hoặc hạ áp thì công thức tính cũng áp dụng tương tự như công thức tính cho cuộn cao áp, chỉ thay các điện áp tương ứng với các cuộn dây.

• Trong trường hợp không có đủ thông số tổn thất ngắn mạch (khi chỉ biết tổn thất ngắn mạch cao-trung) thì

có thể lấy giá trị tổn thất ngắn mạch cao-hạ và tổn thất ngắn mạch trung-hạ bằng tổn thất ngắn mạch cao-

trung

Trang 40

Tính toán mô phỏng máy phát

• Công suất định mức của máy phát: Pđm (MW), Qđm (MVAr),

Sđm (MVA)

• Điện áp định mức của máy phát: Uđm (kV)

• Công suất phát cực đại và cực tiểu: Pmax (MW), Pmin (MW),

Qmax (MVAr), Qmin (MVAr)

• Các điện kháng: Xd”, X0 và X2

Các thông số của máy phát điện được nhập trực tiếp vào chương trình PSS/E

Trang 41

Các phần tử cơ bản của chương trình PSS/E

2

Trang 42

Bus Data trong file số liệu RAW:

I, IDE, PL, QL, GL, BL, IA, VM, VA, ‘name’, BASKV, ZONE

Trang 43

Thanh cái phụ tải điển hình

I, 1, PL, QL,,, IA,,, “name”, BASKV, ZONE

P L +jQ L

Số nút (I)

Trang 44

Thanh cái máy phát điển hình

Generator Data trong file số liệu RAW:

siêu quá độ

I, 2, PL, QL,,, IA,,, “name”, BASKV, ZONE

Trang 45

Dữ liệu máy phát

Generator Data trong file số liệu RAW:

I, ID, PG, QG, QT,QB,VS, IREG, MBASE, ZR, ZX, RT, XT, GTAP, STAT, RMPCT, PT, PB

Trạng thái máy phát (STAT):

1 – Vận hành

2 – Không vận hành

Số nút (I)

PT=Max MW PB=Min MW

PG

QT=Max MW QB=Min MW

Trang 46

2 Nhánh

Branch Data trong file số liệu RAW:

I, J, CKT, R, X, B, RATEA, RATEB, RATEC, RATIO, ANGLE, GI, BI, GJ, BJ, ST

Nút “Từ” (I)

2 B

X

Nút “Tới” (J)

Số thứ tự mạch

(CKT)

Trang 47

Thông số đường dây truyền tải

Branch Data trong file số liệu RAW:

I, J, CKT, R, X, B, RATEA,,,,,,,,, 1

R

2 B

Nút “Từ” (I)

2 B

X

Nút “Tới” (J)

Số thứ tự mạch (CKT)

Trang 48

3 Shunt

Switched Shunt Data trong file số liệu RAW:

I, MODSW, VSWHI, VSWLO, SWREM, BINIT, N1, B1, …, N8, B8

Điện áp nút (V) Đóng cắt xảy ra khi V>VSWHI hoặc V<VSWLO (với nút điều khiển xa, dùng SWREM)

Dung lượng đặt (BINIT)

Trang 49

Q1 (MVAr)

Số nút (I)

-QR (MVAr)

Switched Shunt Data trong file RAW:

I, 1, VSWHI, VSWLO,,, 1, -QR,,,,,,,,,,,,,,

Trang 50

Máy biến áp 2 cuộn dây

Dữ liệu MBA 2 cuộn dây trong file số liệu RAW: gổm 4 record

Trang 51

Máy biến áp 3 cuộn dây

Dữ liệu MBA 3 cuộn dây trong file số liệu RAW: gồm 5 record

Trang 52

Trao đổi giữa các miền

Area Interchange Data trong file số liệu RAW:

I, ISW, PDES, PTOL, ‘arnam’

“arnam”

Mức lệch MW

(PTOL)

Công suất trao đổi mong muốn

(PDES)

Thanh cái area “yếu”

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	1,09 MB