ĐỒ ÁN TÌM HIỂU PHẦN MỀM PSSADEPT VÀ BÙ CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN MƠN HỌC TÌM HIỂU PHẦN MỀM PSS/ADEPT VÀ TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN CÀ MAU MƠN HỌC: ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khóa: Vĩnh Long, năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Lưới điện phân phối truyền tải không ngừng phát triển mở rộng qui mô phức tạp Theo đó, yêu cầu cung cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lượng điện ngày cao gia tăng Thiết bị lưới điện phân phối vốn có đặc điểm đa dạng chủng loại, phức tạp cấu tạo Quá trình vận hành nhằm thực thao tác mang tính lập lập lại nhiều lần lại đòi hỏi độ xác cao cần thiết phải tự động hóa cách đưa nhiều thiết bị tự động, xử lý thông tin tự động nhằm tăng khả truyền đạt xử lý thông tin Bằng máy tính phần mềm chuyên dùng ngăn chặn trước hạn chế hỏng hóc q trình vận hành lưới điện Những thành tựu Công nghệ Thông tin khả lưu trữ phần cứng, tốc độ tính toán, phương pháp hệ chuyên gia, mạng neuron,…đã cung cấp phương tiện công cụ mạnh để tăng cường nghiên cứu mở rộng ứng dụng lĩnh vực điện Đảm bảo giữ vững mối liên hệ hữu thành phần hệ thống sản xuất truyền tải, phân phối sử dụng điện Phần mềm PSS/ADEPT phát triển dành cho kỹ sư nhân viên kỹ thuật ngành điện Nó sử dụng công cụ để thiết kế phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT cho phép thiết kế, chỉnh sửa phân tích sơ đồ lưới mơ hình lưới điện cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn Tháng 04-2004, hãng Shaw Power Technologies cho đời phiên PSS/ADEPT 5.0 với nhiều tính bổ sung cập nhật đầy đủ thông số thực tế phần tử lưới điện LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT 1 Các chức ứng dụng Các phân hệ PSS/ADEPT Yêu cầu liệu lưới điện cho PSS/ADPET 3.1 Đường dây: 3.2 Thiết bị 3.3 Phụ tải 4 Hướng dẫn cài đặt 4.1 Bắt đầu cài đặt 4.2 Chọn kiểu cài đặt 4.3 Màn hình Welcome 4.4 Đọc khuyến cáo quyền 4.5 Mã nhận diện khách hàng 4.6 Chọn thư mục cài đặt 4.7 Cơ sở liệu bảo vệ phối hợp 4.8 Chọn thư mục đặt chương trình 4.9 Qúa trình cài đặt 4.10 Khoá cứng 10 4.11 Hoàn thành cài đặt 11 CÁC CÔNG CỤ CƠ BẢN CỦA CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT: 12 Vẽ sơ đồ lưới điện PSS/ADEPT 15 6.1 Mơ hình đối tượng PSS/ADEPT 15 6.2 Đường dây 15 6.3 Xác định số dường dây 16 6.4 Máy biến áp 20 6.5 MƠ HÌNH TRẠM BIẾN ÁP Error! Bookmark not defined 6.6 Nguồn 24 6.7 Phụ tải 26 6.8 Các thiết bị khác 28 6.9 Xuất report 32 II TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ 34 Tính tốn dung lượng vị trí bù tối ưu lưới điện – CAPO 34 1.1 Từ sơ đồ lưới điện mô PSS/ADEPT 34 1.2 Tìm vị trí bù tối ưu cho vị trí cố định hữu: 34 1.3 Lập kế hoạch tái bố trí lắp tụ bù 36 1.4 Cách chạy toán tìm vị trí bù tối ưu: 36 1.5 Report sau phân tích tính tốn 37 1.6 Theo dõi, nhận xét đánh giá hiệu việc lắp bù 37 TOPO 37 2.1 Từ sơ dồ lưới điện mô PSS/ADEPT ( nối phát tuyến có mạch vòng liên kết vào file) 39 2.2 Phân tích toán TOPO 39 2.3 Xác định vị trí đóng, mở 39 2.4 Lập kế hoạch thay đổi vị trí điểm tách lưới 39 2.5 Theo dõi, nhận xét đánh giá hiệu 39 Tìm điểm nghi ngờ xảy cố: 39 3.1 Từ sơ đồ lưới điện mô PSS/ADEPT 39 3.2 Tính tốn ngắn mạch cho vị trí sơ đồ 39 3.3 Lập thành bảng tra 39 3.4 Khi xảy cố truy suất dòng ngắn mạch thiết bị bảo vệ so sánh với bảng tra để xác định vị trí có dòng ngắn mạch tương ứng 40 3.5 Xác định điểm nghi ngờ cố để dò tìm 40 III MÔ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI 41 Giới thiệu chung thành phố Cà Mau 41 Tính toán bù cồn suất phản kháng PSS/ADEPT 42 2.1 Nhập thông số sử dụng tuyến 475 - tách lưới thành phố Cà Mau 42 2.2 Xây dựng số kinh tế 43 2.3 Nút nguồn (Source) 44 I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Smulator / Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) hãng Shaw Power Technologies sản xuất cho kỹ sư nhân viên kỹ thuật nghành điện Nó sử dụng cơng cụ để thiết kế phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT cho phép thiết kế, chỉnh sửa phân tích sơ đồ lưới mơ hình lưới điện cách trực quan với giao diện đồ họa với số nút không giới hạn Tháng 04-2004, hãng ShawPower Technologies cho đời phiên PSS/ADEPT 5.0 với nhiều tính bổ sung cập nhật đầy đủ thông số thực tếcủa phần tử lưới điện Các chức ứng dụng PSS/ADEPT cung cấp đầy đủ công cụ (Tools) cho cho việc thiết kế phân tích lưới điên cụ thể Với PSS/ADEPT ta có thể: Vẽ sơ đồ cập nhật lưới điện giao diện đồ họa; Việc phân tích mạch điện sử dụng nhiều loại nguồn không hạn chế số nút Hiển thị kết tính tốn sơ đồ lưới điện; Xuất kết dạng report sau phân tích tính tốn; Và thơng số cập nhật dễ dàng thông qua data sheet thiết bị sơ đồ; Tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện pha dây pha dây Tính tốn loại ngắn mạch hệ thống; Tính tốn phân bố cơng suất (Tổn thất điện áp, cơng suất); Tính tốn xác định vị trí, dung lượng bù tối ưu cho lưới điện trung hạ (CAPO); Tính tốn điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu (TOPO); Tính tốn tìm điểm mở tối ưu; Tính tốn khởi động động cơ; Tính tốn mơ họa tần sóng hài nút; Tính tốn phối hợp lắp đặt bảo vệ; Tính tốn phối hợp lắp đặt bảo vệ; Tính tốn độ tin cậy hệ thống; Với tính kết hợp đầy đủ phần mềm, khả giải tất tốn lưới phân phối PSS/ADEPT đánh giá phần mềm tính tốn lưới phân phối tốt Các phân hệ PSS/ADEPT Nhiều module tính tốn hệ thống điện khơng đóng gói sẵn phần mềm PSS/ADEPT mua từ nhà sản xuất module sau cài đặt chương trình Các module bao gồm: - Bài tốn tính phân bố cơng suất (Load Flow- module có sẵn): phân tích tính tốn cài đặt điện áp, dòng điện, cơng suất nhánh phụ tải cụ thể - Bài toán tính ngắn mạch (All Fault- module có sẵn): tính tốn ngắn mạch tất nút có lưới, bao gồm loại ngắn mạch ngắn mạch pha, pha pha - Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization), phân tích điểm dừng tối ưu: tìm điểm có tổn hao cơng suất nhỏ lưới điểm dừng lưới mạng vòng pha - Bài tốn CAPO (Optimal Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu: tìm điểm tối ưu để đặt tụ bù cố định tụ bù ứng động cho tổn thất công suất lưới nhỏ - Bài tốn tính khởi động động - Bài toán phối hợp bảo vệ (Protection and Coordination) - Bài tốn phân tích sóng hài (Hamornics): phân tích thơng số ảnh hưởng thành phần sóng hài lưới - Bài tốn phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA- Distribution Reliability Analysis): tính tốn thơng số độ tin cậy lưới điện như: SAFI, SAIDI, CAIFI, CAI Yêu cầu liệu lưới điện cho PSS/ADPET Để mơ hình lưới điện PSS/ADEPT cần thu thập liệu lưới điện sau: 3.1 Đường dây: - Chiều dài đường dây; - Chủng loại đặc tính kỹ thuật dây dẫn; - Hình thức trụ, chiều cao dây dẫn so với đất, bố trí pha cột 3.2 Thiết bị - Nguồn: Giá trị dòng ngắn mạch pha dòng ngắn mạch pha (hoặc cơng suất ngắn mạch pha công suất ngắn mạch pha) 22kV trạm 110kV 110kV trạm 220kV - Máy biến áp: Vị trí lắp đặt, giá trị Po, Pk, Io%, Uk% MBA (nếu tra cứu từ lý lịch MBA tham khảo TCVN80841994) - Tụ bù: Vị trí lắp đặt, loại (cố định, hay ứng động), dung lượng tụ - Các thiết bị đóng cắt: Vị trí lắp đặt, thơng số liên quan đặc tuyến dòng điện thời gian (TCC) thiết bị 3.3 Phụ tải - Xây dựng biểu đồ phụ tải điển hình ngày cho nhóm phụ tải đặc trưng Ví dụ: Công nghiệp, Sinh hoạt, Bơm Nông nghiệp, … - Xác định công suất, cos tiêu thụ phụ tải Hướng dẫn cài đặt 4.1 Bắt đầu cài đặt - Vào thư mục có chứa Source để cài đặt chương trình PSS theo đường dẫn: pssadept516_tg\PSS-ADEPT516\PSS-ADEPT516 - Kích hoạt file: Setup.exe - Màn hình tự chạy xuất sau: ban đầu, TOPO dóng khố điều khiển để hình thành mạng vòng Thủ tục tối ưu phân bố công suất thực mạng vòng để xác định việc mở khố tổt chuyển mạng điện trở lại dạng hình tia Tiến trình tiếp tục khố mở ln khố đóng, TOPO ngừng lại Kết mạng có mạng hình tia có tổn hao cơng suất thực nhỏ TOPO thực với nhiều tải nhanh (snapshot); định cấu hình mạng điện đơn có tổn hao công suất thực nhỏ tất snapshot Khi việc đặt khố khơng thể tối ưu cho tải đặc biệt snapshot nào, phù hợp cho việc kết hợp khoá Khi phân tích lúc nhiều snapshot, TOPO sử dụng tổn thất công suất tác dụng đồ thị phụ tải với khoảng thời gian liên quan TOPO xuất bảng tổn thất ban đầu cuối mạng điện số tiền tiết kiệm từ tổn hao Lượng tổn hao tiết kiệm tính đơn vị thời gian năm chương trình tính lượng (tác dụng phản kháng) nhu cầu (tác dụng phản kháng), cách sử dụng giá trị ta định mục Network>Economics từ thực đơn (Main Menu) 2.1 Từ sơ dồ lưới điện mô PSS/ADEPT ( nối phát tuyến có mạch vòng liên kết vào file) 2.2 Phân tích tốn TOPO 2.3 Xác định vị trí đóng, mở 2.4 Lập kế hoạch thay đổi vị trí điểm tách lưới 2.5 Theo dõi, nhận xét đánh giá hiệu Tìm điểm nghi ngờ xảy cố: 3.1 Từ sơ đồ lưới điện mô PSS/ADEPT 3.2 Tính tốn ngắn mạch cho vị trí sơ đồ 3.3 Lập thành bảng tra 39 3.4 Khi xảy cố truy suất dòng ngắn mạch thiết bị bảo vệ so sánh với bảng tra để xác định vị trí có dòng ngắn mạch tương ứng 3.5 Xác định điểm nghi ngờ cố để dò tìm 40 III MƠ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI Giới thiệu chung thành phố Cà Mau - Thành phố Cà Mau tỉnh lỵ tỉnh Cà Mau, tỉnh cực nam Việt Nam, thuộc vùng đồng sông Cửu Long - Trước năm 1975, thị xã có tên Quản Long, tỉnh An Xuyên Năm 1999, thị xã Cà Mau Thủ tướng Chính phủ Việt Nam cơng nhận thị loại III Đây quê hương thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng Thành phố nơi hội tụ cư dân người Việt, người Hoa, người Khmer, buôn bán sầm uất Trong lòng thành phố có Cơng viên Tràm chim với hàng ngàn chim đến ngày Vào ngày tháng năm 2010 Thủ tướng Chính phủ Việt Nam có định xếp thành phố Cà Mau đô thị loại II Dân số thành phố Cà Mau thời điểm năm 2018 315.270 người, diện tích 250,3 km² Đa số dân cư người Việt, có khoảng 400 hộ người Hoa, 300 hộ người Khmer Thành phố kết nối giao thông với quốc lộ 1A (khoảng cách đường vào khoảng 360 km so với Thành phố Hồ Chí Minh, 180 km so với Cần Thơ), sân bay Cà Mau 41 Hình 39 Bản đồ Cà Mau Tính tốn bù cồn suất phản kháng PSS/ADEPT 2.1.Nhập thông số sử dụng tuyến 475 - tách lưới thành phố Cà Mau Hình 40 tuyến 475 tách lưới Cà Mau Mở Menu Network  Properties nhập giá trị vào sau: 42 Hình 41 Hộp thoại Network Properties 2.2.Xây dựng số kinh tế Hệ thống sử dụng đơn vị không tên, nên ta nhập giá trị theo tính quán số ( ví dụ ta nhập 1369 nghĩa 1369 đồng) Ta mở Menu Network  Ecomonics nhập giá trị sau: 43 Hình 42 Hộp thoại Ecomonics Trong đó: Giá mua 1kWh 1116 đồng, Giá bán 1kVar 1369 đồng, tỉ lệ gia tăng giá điện 0,06, tỷ số trược giá 0,12, thời gian hoàn vốn 10 năm, giá lắp đặt tụ cố định 68000 đồng/kVar, giá lắp đặt tụ ứng động 200000 đồng/kVar, chi phí bảo trì 1kVar tụ cố định 5000 đồng/năm, chi phí bảo trì 1kVar tụ ứng động 7000 đồng/năm 2.3.Nút nguồn (Source) Ta Double Click vào nút nguồn hộp thoại xuất ta nhập giá trị công suất bản, điện trở thứ tự thuận, điện trở thứ tự không, điện kháng thứ tự thuận, điện kháng thứ tự không sau: 44 Hình 43 Thơng số nút nguồn Trong đó: ( Scb 1000kVA, X TTT 0,00448 (Ohm/km), X TTK 0,000758 Ohm/km)) Dây dẫn (Line) Dây dẫn sử dụng tuyến 471CT sau: - Dây AC-240 sử dụng cho tuyến pha (dây AC-120 làm dây trung tính) - Dây AC-185 sử dụng cho tuyến nhánh pha Kết tính tốn thơng số dây dẫn tính từ tiện ích Line Constants 45 Loại dây AC240120 (3pha) Điện trở thứ tự thuận Kháng trở thứ tự thuận 0.121 3974 3371 1722 0.1643 3937 4084 2511 Điện trở thứ tự không Kháng trở tự không AC185 (3pha) Thông số dây lưu file "pti.con" PSS/ADEPT Để bổ sung dây dẫn vào lưới điện ta làm sau: Menu File  Program setting cửa sổ xuất sau: Chọn đường dẫn đến thư viện 46 Hình 44 - 45 Chọn loại dây từ danh sách có file "pti.con" Các giá trị thuộc tính (thơng số) phần tử mơ hình lưới điện mơ phần mềm PSS/ADEPT lưu trữ bảng liệu mô hình Ta co thể mở 47 bảng liệu mơ hình thao tác: Vào menu Edit\Grid, sau xuất giao diện sau: Hình 46 Bảng liệu nút nguồn mơ hình Hình 47 Bảng liệu nút nguồn mơ hình 48 Hình 48 Bảng liệu phụ tải mơ hình Hình 49 Bảng liệu đoạn dây mơ hình 49 Hình 50 Bảng liệu thiết bị đóng cắt mơ hình Hình 51 Bảng liệu tụ bù mơ hình 50 Hình 52 Để đỡ thời gian em xin thực lưới điện đơn giản gồm nút tải *Bài toán CAPO Kết trạng thái xác lập: U đầu nguồn = 1220 V U cuối nguồn = 1220 V ΔP =55703 ΔQ = 272145 Sau chạy CAPO: U đầu nguồn = 1221 V U cuối nguồn =1616 V ΔP = 121282 ΔQ = 637950 Qua kết cho thấy toán CAPO giúp ta xác định vị trí lắp tụ bù tính tốn thơng số tụ bù cách tối ưu nhất, cải thiện điện áp, giảm tổn hao công suất đường dây 51 *Bài toán TOPO Kết trạng thái xác lập: Switch3 mở Switch4 đóng ΔP = 400332 ΔQ = 635781 Sau chạy TOPO: ΔP = 154511 ΔQ = 209964 Qua kết cho thấy toán TOPO giúp ta xác định đường từ nguồn đến tải cách tối ưu nhất, giảm tổn hao công suất đường dây KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khi bù cơng suất phản kháng ta giảm tổn thất điện áp, giảm tổn thất công suất, nâng cao hệ số cơng suất, từ nâng cao khả truyền tải chất lượng điện nâng cao Kết tính tốn thu luận văn cho kết tương đối xác phụ thuộc nhiều vào thơng số đầu vào thông số đường dây, máy biến áp, số kinh tế Để xác việc thu thập số liệu cần phải xác Khả phân tích số nút PSS/ADEPT hệ thống điện khơng hạn chế nên ta thiết lập loại sơ đồ đa dạng không bị giới hạn Kết tính tốn từ PSS /ADEPT ta xuất nhiều loại file khác phục vụ cho việc in ấn báo cáo Kiến nghị Kết bù mang lại xác phụ tải khơng thay đổi thời gian lắp đặt tụ bù Vì cần phải liên tục cập nhập thông số phụ tải, có thay đổi cần điều chỉnh lại dung lượng vị trí tụ bù để phù hợp với nhu cầu phụ tải ngày tăng Cần có kết hợp bù cố định bù ứng động để việc bù công suất phản kháng chủ động hiệu bù nâng cao Ngồi ta đặt tụ điện áp thấp vào sâu mạng điện hạ áp gần động làm giảm tổn thất công suất tổn thất điện áp nhiều 52 53 ... report 32 II TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ 34 Tính tốn dung lượng vị trí bù tối ưu lưới điện – CAPO 34 1.1 Từ sơ đồ lưới điện mô PSS/ADEPT 34 1.2 Tìm vị trí bù tối ưu cho vị trí... đầy đủ phần mềm, khả giải tất tốn lưới phân phối PSS/ADEPT đánh giá phần mềm tính tốn lưới phân phối tốt Các phân hệ PSS/ADEPT Nhiều module tính tốn hệ thống điện khơng đóng gói sẵn phần mềm PSS/ADEPT... Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu: tìm điểm tối ưu để đặt tụ bù cố định tụ bù ứng động cho tổn thất công suất lưới nhỏ - Bài tốn tính khởi động động - Bài toán phối hợp bảo vệ (Protection