5. Phương phỏp nghiờn cứu
3.3. Mụ phỏng hệ thống điện Việt Nam bằng phần mềm PSS/E ver.29
Hệ thống điện là một khối thống nhất, liờn hệ chặt chẽ giữa cỏc cấp điện ỏp từ siờu cao ỏp, cao ỏp tới trung ỏp, giữa cỏc cấp điện ỏp đú cú sự tương hỗ, truyền tải cụng suất lẫn nhau. Đối với lưới điện trung ỏp (từ 35kV trở xuống), do đặc thự cấp điện, lưới trung ỏp thể hiện sự liờn kết giữa cỏc trạm 110kV nhiều hơn là cỏc TBA 220kV. Do vậy tớnh gần đỳng phõn bố cụng suất lưới truyền tải khụng cần xột đến lưới trung ỏp. Để đỏnh giỏ hiện tượng sụt giảm điện ỏp ngắn hạn trờn lưới truyền tải điện 500/220kV, hệ thống điện Việt Nam được mụ phỏng bằng phần mềm PSS/E đến cấp điện ỏp 500/220/110kV dựa trờn Sơ đồ hiện trạng lưới điện Việt Nam năm 2012 và cỏc cơ sở dữ liệu được trỡnh bày ở trờn.
Chương trỡnh PSS/E là phần mềm phõn tớch, tớnh toỏn hệ thống điện của tập đoàn PTI của Mỹ. Kể từ khi ra đời phiờn bản đầu tiờn năm 1976, chương trỡnh đó trở thành phần mềm thương mại được sử dụng nhiều nhất trong cỏc phần mềm tớnh toỏn lưới điện. Cỏc modul tớnh toỏn chớnh của chương trỡnh cú thể thực hiện được gồm cú: tớnh toỏn trào lưu cụng suất; tối ưu hoỏ trào lưu cụng suất; nghiờn cứu cỏc loại sự cố đối xứng và khụng đối xứng; mụ phỏng quỏ trỡnh quỏ độ điện cơ. PSS/E là một cụng cụ hữu dụng trong cỏc bài toỏn tớnh toỏn, phõn tớch lưới điện kinh điển.
Luận văn này sử dụng một chương trỡnh lập trỡnh ứng dụng được viết bằng ngụn ngữ VBA (Visual Basic for Applications) cho phộp tương tỏc với phần mềm PSS/E và đơn giản húa cỏc thao tỏc điều chỉnh file dữ liệu của PSS/E (nguồn, tải, sơ đồ kết lưới) và cho phộp xuất kết quả tớnh toỏn trào lưu cụng suất ra file excel, file AutoCAD. Giao diện chớnh của chương trỡnh được thể hiện trờn hỡnh 3.1.
Chương trỡnh ứng dụng này cú một thư viện cơ sở dữ liệu về cỏc mỏy phỏt, đường dõy, trạm biến ỏp. Điều này khiến cho việc xõy dựng, mụ phỏng lưới điện trở nờn dễ dàng hơn nhiều so với việc thao tỏc trờn PSS/E. Việc xõy dựng file PSS/E mụ phỏng lưới điện Việt Nam đũi hỏi thời gian và tiến hành cập nhật dần dần sơ đồ hệ thống điện vào trong file mụ phỏng. Cỏc điểm nỳt, cỏc nguồn, tải lần lượt được thờm vào trong file theo một số nguyờn tắc chung sau đõy:
Học viờn: Hoàng Mạnh Trớ 44 Lớp cao học Kỹ thuật điện 2012B
Hỡnh 3.1. Giao diện chương trỡnh ứng dụng tương tỏc với PSS/E
− Hệ thống điện Việt Nam được chia thành nhiều vựng, khu vực với cỏc đặc
trưng về truyền tải, cung cấp điện khỏc nhau, bao gồm cỏc tỉnh cụ thể như sau:
Khu vực Đụng Bắc: Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phũng, Bắc Giang,
Lạng Sơn.
Khu vực miền nỳi phớa Bắc: Bắc Kạn, Tuyờn Quang, Cao Bằng, Thỏi
Nguyờn, Phỳ Thọ, Hà Giang.
Khu vực Tõy Bắc: Lào Cai, Sơn La, Lai Chõu, Điện Biờn, Yờn Bỏi, Hũa
Bỡnh.
Khu vực Hà Nội và phụ cận: Hà Nội, Hà Nam, Bắc Ninh, Hưng Yờn,
Vĩnh Phỳc.
Khu vực Nam Hà Nội: Thỏi Bỡnh, Nam Định, Ninh Bỡnh.
Học viờn: Hoàng Mạnh Trớ 45 Lớp cao học Kỹ thuật điện 2012B
Khu vực Trung Trung Bộ: Quảng Ngói, Quảng Trị, Huế, Quảng Nam,
Đà Nẵng.
Khu vực Tõy Nguyờn: Đăk Nụng, Đăk Lắc, Kontum, Gia Lai.
Khu vực Nam Trung Bộ: Bỡnh Thuận, Bỡnh Định, Phỳ Yờn, Khỏnh
Hũa, Lõm Đồng, Ninh Thuận.
Khu vực Đụng Nam Bộ: Vũng Tàu, Bỡnh Dương, Đồng Nai, Bỡnh
Phước, TP. Hồ Chớ Minh, Tõy Ninh.
Khu vực Tõy Nam Bộ: Kiờn Giang, Cà Mau, Súc Trăng, Trà Vinh, Bến
Tre, Bạc Liờu, An Giang, Đồng Thỏp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Hậu Giang, Long An, Tiền Giang.
Cỏc tỉnh, thành trong nước được đỏnh số bởi chỉ số “Zone” và cỏc khu vực được đỏnh số bởi chỉ số “Area”. Mỗi trạm biến ỏp thuộc khu vực và tỉnh thành nào thỡ điểm nỳt mụ phỏng nú trong file PSS/E cú chỉ số Zone và Area tương ứng. Mỗi điểm nỳt trong file PSS/E ver.29 được đặc trưng bởi một mó hiệu nỳt đỏnh số trong khoảng 00001ữ99999. Để dễ làm việc, ta thường đỏnh số mó hiệu nỳt theo quy tắc: hai chữ số đầu của mó hiệu nỳt trựng với chỉ số Zone của nỳt, chữ số cuối đại diện cho cấp điện ỏp (vớ dụ: nỳt 500kV trạm Hiệp Hũa được đỏnh số “24255”, trong đú “24” là chỉ số Zone của tỉnh Bắc Giang, chữ số “5” cuối cựng thể hiện cấp điện ỏp 500kV).
− Chương trỡnh sử dụng trong luận văn này cú khả năng hiển thị cỏc nguồn
điện hoặc phụ tải trờn địa bàn một tỉnh trong một trang sheet. Ta cú thể điều chỉnh cụng suất của từng tổ mỏy phỏt hoặc lượng cụng suất phỏt % cho toàn bộ cỏc tổ mỏy phỏt trờn địa bàn tỉnh trong sheet này, bật tắt cỏc tổ mỏy phỏt trong hệ thống điện. Tương tự, ta cũng cú thể thay đổi phụ tải tại từng điểm nỳt hoặc tăng, giảm toàn bộ phụ tải của một tỉnh theo tỷ lệ. Giao diện này được thể hiện trờn hỡnh 3.2 và 3.3.
Học viờn: Hoàng Mạnh Trớ 46 Lớp cao học Kỹ thuật điện 2012B
Hỡnh 3.2: Điều chỉnh nguồn điện trong chương trỡnh mụ phỏng HTĐ VN
Học viờn: Hoàng Mạnh Trớ 47 Lớp cao học Kỹ thuật điện 2012B
− Cỏc điểm nỳt 500/220/110kV trong hệ thống điện được cập nhật từng nỳt
vào file mụ phỏng và đấu nối lờn lưới theo cỏc đường dõy, mỏy biến ỏp tương ứng như trờn sơ đồ lưới điện. Nhờ thư viện cơ sở dữ liệu, việc thờm một đường dõy mới, một mỏy biến ỏp mới, một tổ mỏy phỏt được đơn giản húa đi rất nhiều: để thờm đường dõy mới, ta chỉ cần nhập mó hiệu nỳt 2 đầu đường dõy, loại dõy và chiều dài; để thờm mỏy biến ỏp, mỏy phỏt mới, ta chỉ việc nhập mó hiệu nỳt cỏc phớa của phần tử và dung lượng mỏy, loại mỏy đó cú trong thư viện. Trong đú, chủng loại dõy dẫn đối với đường dõy mới được giả thiết cú cựng chủng loại với cỏc đường dõy đang đấu nối tại nỳt đú. Cỏc dữ liệu khỏc (chiều dài đường dõy, loại mỏy biến ỏp,...) được nhập theo quy hoạch. Giao diện thực hiện việc thờm cỏc phần tử lưới điện như ở hỡnh 3.4.
Hỡnh 3.4. Thờm cỏc phần tử lưới điện trong chương trỡnh mụ phỏng HTĐVN
− Mụ hỡnh của lưới điện là mụ hỡnh cõn bằng cụng suất nỳt. Do vậy, quỏ trỡnh
cập nhật lưới điện luụn luụn phải đảm bảo cõn bằng cụng suất giữa nguồn và tải: khi thờm một mỏy phỏt mới vào trong hệ thống, ta phải bổ sung một
Học viờn: Hoàng Mạnh Trớ 48 Lớp cao học Kỹ thuật điện 2012B
lượng phụ tải tương ứng trờn lưới. Chớnh vỡ vậy, hệ thống điện cần được cập nhật một cỏch dần dần vào trong file PSS/E mụ phỏng và luụn kiểm tra tớnh hội tụ của cỏc phương phỏp lặp (Gauss-Seidel hoặc Newton-Raphson) tớnh toỏn trào lưu cụng suất trong quỏ trỡnh làm việc.