Ứng dụng phần mềm PSSE vào vận hành, qui hoạch và đầu tư lưới điện cao thế TP HCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM MAI THANH TUẤN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E VÀO VẬN HÀNH, QUI HOẠCH VÀ ĐẦU TƯ LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM MAI THANH TUẤN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E VÀO VẬN HÀNH, QUI HOẠCH VÀ ĐẦU TƯ LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học : PSG.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 12 tháng 03 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: C h ứ d T T P G P P G b T P S b P G T Ủ S v Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn hiệu chỉnh theo góp ý CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN PGS.TS Quyền Huy Ánh TR Ư Ờ N G C Ộ N G T NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Mai Thanh Tuấn Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/04/1975 Nơi sinh: Tỉnh Bình Định Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện MSHV: 1441830028 I- Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm PSS/E vào vận hành, qui hoạch đầu tư lưới điện cao TP.HCM II- Nhiệm vụ nội dung: - Tham khảo tài liệu (sách, báo, tạp chí tài liệu có liên quan) - Tìm hiểu phần mềm PSS/E - Thu thập số liệu, xây dựng sơ đồ kết lưới khu vực TP.HCM - Cập nhật thông số nguồn, đường dây, trạm mơ hình hóa phần mềm PSS/E - Xử lý số liệu, mơ tính tốn phân bố cơng suất lưới điện TP.HCM - Phân tích kết thu thông số nút nhánh, so sánh đối chiếu thực tế đề xuất ứng dụng III- Ngày giao nhiệm vụ: 18/8/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/12/2015 V- Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Phương CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS TS Nguyễn Thanh Phương PGS TS Nguyễn Thanh Phương i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc HỌC VIÊN THỰC HIỆN Mai Thanh Tuấn ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thanh Phương tận tình hướng dẫn, hổ trợ tơi hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn q Thầy/Cơ Phòng Quản lý khoa học đào tạo sau đại học quý Thầy/Cô tham gia giảng dạy niên khóa 14SMD11 tận tình hướng dẫn, giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM Tôi xin cảm ơn quý Thầy/Cô Hội đồng đánh giá Luận văn nhiệt tình góp ý chỉnh sửa để luận văn hồn chỉnh Tơi xin cảm ơn anh chị học viên đồng nghiệp hổ trợ đóng góp ý kiến để luận văn tơi hoàn thiện Chân thành cảm ơn trân trọng! HỌC VIÊN THỰC HIỆN Mai Thanh Tuấn TÓM TẮT Mục đích đề tài sử dụng phần mềm PSS/E xây dựng chương trình tính tốn trào lưu cơng suất cho lưới điện truyền tải khu vực TP.HCM Kết cuối kiểm chứng thông qua chương trình mơ phần mềm PSS/E Cũng sở phần mềm đánh giá khả cung cấp điện lưới điện TP.HCM Tính tốn phân bố cơng suất tốn quan trọng để xác định chế độ vận hành tốt tình lưới điện hữu phục vụ qui hoạch, phát triển hệ thống điện tương lai Việc lựa chọn xây dựng chương trình PSS/E cho lưới điện TP.HCM phù hợp với hệ thống điện Việt Nam tương thích với trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia (A0) điều độ miền (A1, A2, A3) Đề tài bao gồm chương, giới thiệu sở lý thuyết giải vấn đề sau: - Tìm hiểu hệ thống điện TP.HCM, mối quan hệ với hệ thống điện miền hệ thống điện quốc gia - Giới thiệu sở lý thuyết phân bố trào lưu cơng suất, tìm hiểu thuật toán phương pháp lặp Gauss – Seidel, Newton – Raphson - Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm PSS/E - Thu thập sở liệu hệ thống điện TP.HCM, Miền Nam thông số hệ thống hệ thống điện quốc gia Xây dựng chương trình phân bổ trào lưu cơng suất cho lưới điện TP.HCM, thiết lập sơ đồ sợi, cập nhật sở liệu hệ thống điện vào chương trình - Thực mơ phỏng, phân tích kết mô rút kết luận đề tài ABSTRACT The purpose of this essay is to use the software PSS/E construction program power flow calculation for regional transmission grid HCMC The end result was verified through simulation program is software PSS/E Also on the basis of this software we evaluated the ability of the grid, the power supply HCMC The program power flow calculation is an important problem to determine the best operating mode in every situation of the existing grid and for planning and development of the power system in the future The selection and construction program PSS/E for HCMC grid system is in line with Vietnam's current electricity and is compatible with the National Load Dispatch Centre (A0) and the regional Load Dispatch Centre (A1, A2, A3) The essay include five chapters, introduces the theory and address the following issues: - Learn about the power system HCMC, the relationship with the regional electrical system and the national electrical system - Introduction to the theoretical basis of program power flow, learn about algorithms and iterative methods Gauss - Seidel, Newton - Raphson - Learn how to use the software PSS/E - Collect data base of power system HCMC, Southern and system parameters of the national electricity system Construction program power flow of HCMC, setting a single diagrams, database update of the electrical system in the program - Perform simulation, analysis and simulation results to draw conclusions of the thesis MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC BẢNG ĩ CHƯƠNG 1:MỞ ĐẦU .1 1.1.Tổng quan đề tài: 1.1.1.Hướng nghiên cứu đề tài: .1 1.1.2.Tầm quan trọng việc lựa chọn PSS/E để tính tốn phân bố cơng suất: 1.2.Tính cấp thiết ý nghĩa thực tiễn đề tài: 1.3.Phạm vi nghiên cứu đề tài: 1.4.Phương pháp nghiên cứu đề tài: CHƯƠNG 2:LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT 2.1.Giới thiệu chung: .7 2.2.Khảo sát phân bố công suất dùng ma trận Ybus phép lặp Gauss – Seidel: 2.3.Khảo sát phân bố công suất dùng ma trận Zbus phép lặp Gauss – Seidel: 10 2.4.Phân bố công suất dùng phương pháp Newton – Raphson: 12 CHƯƠNG 3:NGHIÊN 14 CỨU PHẦN MỀM PSS/E 3.1.Giới thiệu chung: .14 3.1.1.Giao diện phần mềm: 14 3.1.2.Cách tạo chế độ làm việc hệ thống điện (Working case): .15 3.1.3.Dữ liệu vào thiết bị bản: 16 3.2.Chuyển thông số hệ thống điện sang đơn vị tương đối: .17 3.3.Mơ hình phần tử PSS/E: 18 3.3.1.Đường dây: 18 3.3.2.Máy biến áp cuộn dây: 19 3.3.3.Máy biến áp cuộn dây: 21 3.3.4.Máy phát: 25 3.3.5.Thiết bị bù (kháng, tụ): 25 3.4.Nhập liệu vào PSS/E: 26 3.4.1.Các thông số nút (Bus): .26 3.4.2.Các thông số nhà máy (Plant): 27 3.4.3.Các thông số máy phát (Machine): 28 3.4.4.Các thông số phụ tải (Load): 29 3.4.5.Các thông số thiết bị bù tĩnh (Fixed Shunt): .30 3.4.6.Các thông số thiết bị bù động (Switched Shunt): .31 3.4.7.Các thông số đường dây (Branch): .31 3.4.8.Các thông số nhập vào máy biến áp cuộn dây (2 Windings): 32 3.4.9.Các thông số nhập vào máy biến áp cuộn dây (3 Windings): 34 3.5.Chạy chương trình xem kết phân bố cơng suất: 36 3.5.1.Phương pháp Newton: .36 3.5.2.Phương pháp Gauss: 38 3.5.3.Kết chạy được: 39 CHƯƠNG 4:ỨNG DỤNG PSS/E VÀO TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT CHO LƯỚI ĐIỆN TP.HCM .42 4.1.Xây dựng sơ đồ sợi cho lưới điện: 42 4.2.Thu thập xử lý thông số nút nhánh lưới điện: 43 4.2.1.Thông số trạm biến áp: 43 4.2.2.Thông số nhánh: 46 4.3.Tính tốn phân bố cơng suất: 46 4.3.1.Thông số nút: 47 4.3.2.Thông số máy phát: 47 4.3.3.Thông số tải: 47 4.3.4.Thông số nhánh: 48 4.3.5.Thông số máy biến áp cuộn dây: 48 B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 BB C V A uas o ol n R 1 , T 1 B , T 1 B , T 1 A , R 1 , T 1 B , T 1 B , B 1 A , B 1 Q , B 1 Q , B 1 A , R 1 , B 1 Q , B 1 Q , B 1 1 Q , B 1 Q , B 1 I , B 1 H , R_ 1 BT , B 1 H , P 1 L , P 2 H P 1 L , P 1 H , P 2 H P 1 L , P 1 L , B BB C V A us uas o ol n P 1 H , 1 , P 1 L , P 1 L , 4 P 1 L , P 1 L , C 1 H , C 1 H , C 1 H , C 1 H , C 1 H , C 1 H , 4T 1 0 3R , T 1 R , T 1 R , 4T 1 0 3R , T 1 R , 4 T 1 R , 4 H 1 X , H 1 X , H 1 X , H 1 O , R_ 1 HX1 , H 1 X , H 1 X , R 1 H , R 1 X , B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 BB C V A uas o ol n B 1 T , R 1 _ , B 1 0 T , B 1 T , T 1 H , , T 1 D , T 1 D , T 1 D , T - H , T - H , T - H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T - H , T - H , T - H , T - H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , T 1 H , B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 BB C V A uas o ol n T D , R 1 , T 1 D , T 1 H , R 1 , T 1 H , T 1 H , V 1 3, I , R 1 3, , V 1 3, K , V 1 3, K , X 1 A , 1 1 , X 1 A , X 1 A , X 1 A , X 1 A , X 1 A , X 1 A , XL 1 O_ , XL 1 O_ , B 1 E , B 1 T , B 1 T , B 1 E , R 1 1 , B 1 T , B BB C V A us uas o ol n B 1 T , 4H 1 4U , H 1 V , H 1 V , 4H 1 4U , H 1 V , H 1 V , A 1 N , R 1 , A 1 K , A 1 K , A 1 1, 4 K A 1 K , A 1 4 K , C 1 AT , C AT , CA2 1 4 TL , CA2 1 4 TL , C 1 4 A , C 1 4 A , C 1 2, L , C 1 2, L , C 1 U , C U , C 1 U , C 1 4 U , C 1 4 U , B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 BB C V A uas o ol n C 1 U , C 1 C , C 1 C , C 1 C , C 1 C , TR 1 U_ , C 1 C , C 1 C , G 1 O , R 1 T , G 1 V , G 1 V , G 1 O , G 1 V , G 1 V , B 1 T , B 1 T , B 1 T , L 1 , L 1 M , L 1 M , L 1 , L 1 M , L 1 1, M L 1 N , L 1 T , L 1 T , B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 BB C V A uas o ol n L 1 N , L 1 T , L 1 T , T 1 A , R_ 1 T , T 1 H , T 1 H , T 1 A , R 1 , T 1 H , T 1 H , P 1 H , P 1 H , R 1 , R2 1 _P , P 1 1 H , TR U5 TD 1 1, IN T 2 D T 1 D , T 1 D , T 2 D L 1 N , L 1 T , L 1 T , L 1 T , L 1 T , B us 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 BB C V A uas o ol n L 1 T , T 1 A , R 1 _ , T 1 A , T 1 A , T 1 A , T 1 A , T 1 A , H 1 0, O , H 1 H , H 1 H , H 1 0, O , H 1 H , H 1 H , K 1 C , K 1 C , K 1 C , K 1 C , R 1 , K 1 C , K 1 C , T 1 H , T 1 N , T 1 1 N , T 1 H , T 1 N , T 1 1 N , B us 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 BB C V A uas o ol n T 1 A , R 1 , T 1 A , T 1 A , T 1 A , R 1 , T 1 B , T 1 4, B , D 1 A , D 1 0, K D 1 1 K , D 1 A , R 1 D , D 1 A , D 1 A , T 1 S , T 1 S , T 1 S , T 1 , R 1 _ , R 1 _ , T 1 S , T 1 S , B 1 I , B 1 I , B 1 I , B 1 I , B BB C V A us uas o ol n T 1 A , T 1 A , R 1 _ , T 1 A , T 1 A , T 1 A , T 1 A , T 1 , T 1 H , T 1 H , T 1 , T 1 D , T 1 D , 4B 1 5N , B I , 4B 1 5I , 4B 1 5I , 4B 1 5I , 4B 1 5N , B I , 4B 1 5I , S 1 A , S 1 M , T 1 A , T 1 N , T 1 N , T 1 A , B us 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 BB C V A uas o ol n R 1 T , T 1 N , T 1 N , C 1 1 A , C 2 A C 1 A , T 1 R , T 1 R , C 1 A , P 1 M , P 1 M , P 1 M , P 1 M , P 1 M , P 1 M , P 1 O , R 1 , P 1 Y , P 1 O , R 1 , P 1 Y , H 1 B , H B , H 1 B , H 1 4, B , H 1 B , H 1 B , B BB C V A us uas o ol n H 1 B , H 1 B , B 1 I , B I , B 1 T , B 1 T , B 1 T , B 1 I , B I , B 1 T , B T , B 1 T , D 1 O , 4D 1 1 6O , 4D 1 1 6O , IN 1 7 T , I 1 6, N , R 1 7 I , I 1 N , IN 1 7 T , I 1 N , R 1 7 I , I 1 N , B 7, I , G 1 4 D , G 1 D , G 1 D , B us 5 5 8 8 8 8 8 8 8 8 BB C V A uas o ol n G 1 O , G 1 D , G 1 D , T H , B 1 4, E , D 1 1 U , D H , D 1 H , D 1 1 U , D H , D 1 H , L 1 A , 1 , L A , L 1 O , T671 1 -68 , F 1 O , R 1 , R 1 C , R 1 1, _ , R 1 _ , Bảng 5: Công suất phát máy phát B u 42 70 42 71 43 21 43 22 43 23 43 65 43 66 43 91 43 92 43 93 43 96 43 97 43 98 43 99 44 75 44 77 45 95 Bus P Q N GG N H N H 6, H P 4, H - P H P 5, P 49 H 1, P H T H T H 9, T H T H T H T H T H T D T D 6 C A 3, TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Thế Thắng, Phương Xuân Nhàn, Lê Văn Bảng, Nguyễn Bình Thành, "Cơ Sở Lý Thuyết Mạch", Nhà xuất ĐH&THCN, 1972 PGS.TS Phạm Văn Hòa, ThS Phạm Ngọc Hùng, "Thiết kế phần điện trạm biến áp nhà máy điện", Nhà xuất KH&KT, 2006 Phòng Phương Thức - Trung tâm điều độ HTĐ Quốc Gia, "Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E" Cơ sở liệu Công ty Lưới Điện Cao TP.HCM, Trung tâm điều độ HTĐ TP.HCM, Trung tâm điều độ HTĐ Miền Nam (A2) Trung tâm điều độ HTĐ quốc gia (A0) PGS.TS Phạm Văn Hòa, "Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện", Nhà xuất KH&KT, 2006 GS.TS Hồ Văn Hiến, “Hệ Thống Điện Truyền Tải Phân phối”, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2002 Tiếng Anh: Frank Mercede, "PSS/E Power Flow Analysis", IEEE 14-bus Test System July 5, 2010 International Electrotechnical Commission, IEC 60909 Hadi Sadat, Power System Analysis, Mc Graw-Hill, 1999 10 Siemens: PSSE version 33: Help ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM MAI THANH TUẤN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E VÀO VẬN HÀNH, QUI HOẠCH VÀ ĐẦU TƯ LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ TP. HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện. .. Ứng dụng phần mềm PSS/E vào vận hành, qui hoạch đầu tư lưới điện cao TP. HCM không sâu vào sở lý thuyết mà nghiên cứu sản phẩm ứng dụng 1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài: Đề tài nghiên cứu Ứng. .. phố, đề tài Ứng dụng phần mềm PSS/E vào vận hành, qui hoạch đầu tư lưới điện cao TP. HCM cần thiết phù hợp với tình hình vận hành HTĐ quốc gia thuận lợi cho Trung tâm Điều độ HTĐ TP. HCM việc khai