Trờn cơ sở phõn tớch ở về thực trạng giảng mụn học “Lưới điện” tại trường Cao Đẳng nghề điện tỏc giả cú những nhận xột và đỏnh giỏ như sau:
- Việc học tập, giảng dạy mụn học Lưới điện đang đứng trước những thỏch thức và cơ hội mới. Đẩy mạnh giảng dạy Lưới điện trong dạy nghề là yờu cầu tất yếu trong giai đoạn hiện nay, đặc biệt, trong lĩnh vực hệ thống điện – ngành then chốt của mọi nền kinh tế. Nú gúp phần nõng cao khả năng ứng dụng và phỏt triờ̉n tri thức mới của nhõn loại phục vụ cuộc sống con người.
- Đội ngũ giảng dạy mụn học Lưới điện của trường hiện nay cú tổng số là 12 giỏo viờn thuộc khoa Điện, hầu hết là cỏc giỏo viờn trẻ đó đạt tiờu chuẩn về chuyờn mụn. Nhà trường cú nhiều biện phỏp quan tõm đến phỏt triờ̉n đội ngũ giỏo viờn, hoàn thiện về chuyờn mụn, bổ sung về nghiệp vụ, xõy dựng giỏo viờn đầu đàn trong cỏc lĩnh vực ngành nghề ĐT. Tuy nhiờn theo tiờu chuẩn quy định hiện nay nhà trường cũn thiếu nhiều giỏo viờn và cỏc giỏo viờn chưa cú nhiều kinh nghiệm trong thực tế, chưa tớch cực trong việc đổi mới phương phỏp giảng dạy, chưa thực sự quan tõm chỳ ý đến thỏi độ của SV đối với mụn học.
- Cơ sở vật chất chưa đỏp ứng được yờu cầu của quỏ trỡnh dạy học. Điều kiện học tập của HS – SV bước đầu đó được củng cố xong chưa đỏp ứng được nhu cầu của họ, chưa cú thư viện điện tử, số đầu sỏch chuyờn khảo cũn ớt. HS – SV cũng chưa quen với phương phỏp dạy học tớch cực, cũn thụ động trong học tập. Thời gian luyện tập thực hành, nghiờn cứu của SV cũn hạn chế.
- Cụng tỏc đổi mới phương phỏp dạy học được quan tõm song cũn chuyờ̉n biến chậm do nhiều yếu tố khỏch quan và chủ quan: Trang thiết bị phương tiện dạy học cũn ớt, trỡnh độ sử dụng phương tiện dạy học hiện đại cũn nhiều hạn chế. Phương phỏp giảng dạy của trường cũn quỏ đơn điệu chưa phỏt huy được tớnh tớch cực của SV. Phương phỏp dạy học chưa tận dụng được điều kiện sẵn cú về cơ sở vật chất của trường và hầu như khụng thỳc đẩy được tớnh tự chủ trong học tập của SV.
48
SV cú hứng thỳ đối với mụn học, hầu hết cỏc SV được hỏi đều thống nhất cho rằng mụn học “Lưới điện” là cần thiết. Tuy nhiờn cũng phải thừa nhận rằng một bộ phận khụng nhỏ SV khụng nhận thức rừ hoặc chưa đầy đủ về tầm quan trọng, về vai trũ, vị trớ của mụn học đối với ngành nghề ĐT nờn khụng tập trung nghiờn cứu. Điều đú cú thờ̉ là do phương phỏp dạy học của giỏo viờn chưa thực sự làm SV hứng thỳ và bản thõn người dạy chưa cú sự liờn hệ chặt chẽ giữa kiến thức cơ sở và chuyờn ngành làm cho SV cũn mơ hồ khi học, khụng tự ỏp dụng được kiến thức cho việc học chuyờn ngành.
- í kiến đề xuất:
+ Giỏo viờn cần tớch cực hơn trong việc đổi mới phương phỏp giảng dạy, đưa những phương phỏp dạy học tiờn tiến phự hợp với mục tiờu và nội dung của mụn học, tăng cường sử dụng cỏc phần mềm mụ phỏng vào giảng dạy. Khuyến khớch HS – SV tự học, tự tỡm hiờ̉u nõng cao kiến thức.
+ Trang bị phần mềm mụ phỏng mụn học Lưới điện trong dạy học.
Với mong muốn nõng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cụng nhõn, kỹ thuật viờn cú trỡnh độ, cú kỹ năng, chuyờn mụn và đỏp ứng yờu cầu ĐT và phỏt triờ̉n của nhà trường.
Cỏc biện phỏp đổi mới nội dung mụn học Lưới điện được đề xuất đều xuất phỏt từ thực tế, nhằm giải quyết những yờu cầu của thực tiễn; giữa cỏc biện phỏp cú sự liờn quan mật thiết, cú sự tỏc động qua lại lẫn nhau; mỗi biện phỏp đều cú mức độ cần thiết và tớnh khả thi cao. Cỏc biện phỏp đổi mới nội dung mụn học Lưới điện cần được thực hiện đồng bộ đờ̉ cụng tỏc giảng dạy và nõng cao chất lượng đào tạo tại Trường CĐ nghề điện đạt được kết quả mong muốn.
49
CHƯƠNG III
SỬ DỤNG PHẦN MỀM POWERWORLD TRONG GIẢNG DẠY MễN HỌC LƯỚI ĐIỆN
3.1. Giới thiệu.
3.1.1. Giới thiệu tổng quan phần mềm [10].
PowerWorld Simulator (PWS) là một trong những phần mềm mụ phỏng
hệ thống điện của hóng PTI. Phần mềm cung cấp cỏc cụng cụ mụ phỏng hiệu quả và quan trọng cho phộp khảo sỏt cỏc đối tượng, hệ thống hay quỏ trỡnh kỹ thuật - vật lý giỳp người kỹ sư điện cú khả năng rỳt ngắn thời gian và giảm được chi phớ nghiờn cứu. Điều quan trọng nhất của phần mềm này là khả năng tớnh toỏn bài toỏn giỏ thành điện năng và hiờ̉n thị trực tiếp giỏ thành này tại cỏc thanh cỏi cũng như trờn cỏc đường dõy tải điện. Đõy là một cụng cụ rất hữu ớch trong việc tớnh toỏn thiết kế và định chế độ vận hành cho hệ thống điện và hơn nữa là hướng tới mục tiờu thị trường điện ở Việt Nam.
PWS là một phần mềm tớnh toỏn cho hệ thống điện, đó và đang được sử dụng rộng rói trờn toàn thế giới trong đú cú Việt Nam. Việt Nam là một quốc gia cú hệ thống điện thuộc vào dạng phức tạp, sử dụng nhiều nguồn phỏt, nhiều lưới truyền tải và phõn phối, lại cú nhu cầu tăng tải nhanh chúng khiến cho việc tớnh toỏn thiết kế, quản lý, vận hành cũng như giỏm sỏt, liờn lạc gặp khú khăn, đũi hỏi cú cụng cụ hỗ trợ. PWS là một lựa chọn hợp lý với những ưu điờ̉m như : tớnh chớnh xỏc trong việc mụ hỡnh húa cỏc thiết bị, trong phương phỏp toỏn học mụ tả khi giải bài toỏn, khả năng giải quyết bài toỏn một cỏch nhanh chúng, dễ hiờ̉u, đặc biệt là thõn thiện với người dựng và tuõn thủ được cỏc tiờu chuẩn của hệ thống điện Việt Nam cũng như của quốc tế.
Cỏc tớnh năng chủ yếu của PWS là: Mụ phỏng hệ thống điện; giải bài toỏn phõn bố cụng suất, bài toỏn luồng cụng suất cho hệ thống điện cú số nỳt lờn tới 100000. Việc mụ phỏng cỏc phần tử trong hệ thống điện được thực hiện bằng một thư viện đầy đủ, trực quan, với cỏc thụng số cụ thờ̉, cú giới hạn trờn và giới hạn dưới. Vớ dụ như mụ phỏng mỏy phỏt điện, cú cỏc thụng số đầu vào như cụng suất
50
mỏy phỏt, điện ỏp, khu vực kết nối…Cỏc nỳt cụng suất, đường dõy, tụ điện hay mỏy biến ỏp cũng được mụ tả tương tự về điện trở, điện khỏng, điện dung…Cỏc thụng số cú thờ̉ được thay đổi, bổ sung nhờ vào modul trờn thanh cụng cụ. Hệ thống mỏy phỏt, mỏy biến ỏp, đường dõy bị quỏ tải, non tải cũng đều được phỏt hiện và hiờ̉n thị khi chạy chương trỡnh.
Giải quyết bài toỏn phõn bố cụng suất một cỏch nhanh chúng. Khi thay đổi cỏc thụng số đầu vào của hệ thống, vớ dụ như thay đổi đầu phõn ỏp của mỏy biến ỏp hay thờm bự vào hệ thống thỡ dũng chảy cụng suất cũng lập tức thay đổi theo sao cho cụng suất cỏc nỳt được cõn bằng. Giải quyết bài toỏn luồng cụng suất cũng cú nhiều cụng cụ khỏc nhau. Chỳng ta cú thờ̉ lựa chọn phương phỏp Gauss-Seidel, Newton Raphson …đờ̉ tớnh toỏn tựy thuộc vào yờu cầu về khả năng hội tụ và tốc độ hội tụ nghiệm. Kết quả tớnh toỏn về điện ỏp, dũng điện, cụng suất cỏc nỳt, nhỏnh hay mỏy biến ỏp, mỏy phỏt... được hiờ̉n thị ngay trờn hỡnh vẽ và trong cỏc bảng kết quả.
PWS với cỏc tớnh năng trờn cũn rất thớch hợp cho việc trỡnh chiếu và giảng dạy.
3.1.2. Cỏc đối tượng của phần mềm.
Thanh cỏi (Bus): Bus là nơi mà cỏc thiết bị như đường dõy/ mỏy biến ỏp, mỏy phỏt, tải… nối vào.
Cú 3 loại Bus:
Slack bus(swing): bus dao động
Load bus: bus tải, hầu hết trong hệ thống là load bus
Voltage controlled bus: bus được điều khiờ̉n điện ỏp trong phạm vi cho trước.
Đường dõy/mỏy biến ỏp (Transmission line/transformer): thiết bị truyền tải cụng suất giữa cỏc bus.
Nguồn( Generator): nguồn phỏt cụng suất
Tải(load): Thiết bị tiờu thụ cụng suất
Thiết bị bự:
Swiched shunt: Bự ngang
51
Mỏy cắt (Circuit Breakers ): thiết bị đúng/cắt cỏc thiết bị khỏc như: DZ/MBA, nguồn,tải…
Biờ̉u đồ hỡnh trũn: thiết bị thờ̉ hiện mức độ mang tải của DZ/MBA…
Và một số thiết bị khỏc: mặt phõn cỏch, hỡnh nền…
3.2. Hướng dẫn cơ bản sử dụng phần mềm. 3.2.1. Giao diện chớnh của phần mềm.
Hỡnh 3.1: Giao diện chớnh của PWS
3.2.2. Thao tỏc trong PowerWorld. 3.2.2.1.Tạo một Case mới 3.2.2.1.Tạo một Case mới
Đờ̉ khởi động chương trỡnh nhấp đụi chuột vào biờ̉u tượng PowerWorld Simulator. Đờ̉ tạo một Case mới, từ menu chớnh chọn File>New Case hoặc click lờn nỳt Open simulator Case trờn thanh cụng cụ. Màn hỡnh sẽ chuyờ̉n sang màu trắng, đõy là màu mặc định của một sơ đồ một sợi mới của Powerworld, cỏc sơ đồ một sợi này được dựng trong việc phõn tớch đờ̉ tỏi hiện lại hệ thống điện 3 pha và dựng 1 dõy đờ̉ thờ̉ hiện mỗi thiết bị 3 pha.
Đờ̉ xem một file đó cú sẵn chọn File >Open Case từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Open Case trờn thanh cụng cụ.
3.2.2.2. Chốn thiết bị phõn phối( Bus )
Bus là thành phần quan trọng nhất của mụ hỡnh hệ thống điện, nú được dựng đờ̉ thờ̉ hiện cỏc điờ̉m kết nối nơi mà cỏc thiết bị được kết nối với nhau trong hệ
52
thống điện. Trong việc xõy dựng mụ hỡnh hệ thống điện dựng PowerWorld Simulator bạn cú thờ̉ vẽ cỏc Bus trờn sơ đồ một sợi gắn với cỏc thiết bị như mỏy phỏt và tải với Bus. Việc chốn cỏc Bus trờn sơ đồ một sợi núi chung là đơn giản gồm cỏc bước sau:
- chọn Insert>Bus từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Bus trờn thanh cụng cụ. - Click chuột lờn nền sơ đồ nơi mà bạn muốn đặt Bus mới. Khi đú sẽ xuất hiện một hộp thoại Bus Options.
Hỡnh 3.2: Hộp thoại Bus options
Từ hộp thoại này chỳng ta nhập đầy đủ thụng tin cần thiết như đặt tờn, kớch cỡ, định hướng vựng, điện ỏp định mức của Bus cũng như tải và cỏc thành phần rẽ nhỏnh nối vào nú.
- Click OK đờ̉ đúng hộp thoại, Bus mới sẽ xuất hiện, nú cú hỡnh dạng là một đường thẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng trờn sơ đồ.
3.2.2.3. Chốn một mỏy phỏt
Tiếp theo chỳng ta gắn mỏy phỏt với bus, cỏc mỏy phỏt cũng được chốn theo từng bước tương tự như chốn bus, trỡnh tự như sau:
- Chọn Insert>Generator từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Generator trờn thanh cụng cụ.
- Click chuột trỏi lờn bus trờn sơ đồ ở vị trớ mà bạn muốn gắn vào, lỳc đú hộp thoại Generator Options sẽ xuất hiện.
53
Hỡnh 3.3: Hộp thoại Generator Options
Từ hộp thoại này chỳng ta nhập đầy đủ thụng tin cần thiết, như lựa chọn đơn vị của Mỏy phỏt, kớch thước hiờ̉n thị, chiều, cụng suất tỏc dụng giới hạn, cụng suất phản khỏng giới hạn, điờ̉m đặt điện ỏp và bảng giỏ.
- Click OK, đờ̉ đúng hộp thoại kết thỳc việc tạo lập mỏy phỏt. Sơ đồ sẽ trụng giống như sơ đồ dưới đõy.
Hỡnh 3.4: Sơ đồ một sợi gồm 1 Bus và 1 Mỏy phỏt
3.2.2.4. Thờm Bus thứ hai cựng với Tải
Tương tự, đờ̉ thờm Bus thứ hai chọn Insert>Bus từ menu chớnh hoặc click vào nỳt Bus trờn thanh cụng cụ.
- Click chuột lờn nền sơ đồ nơi nào đú phớa bờn phải của Bus thứ nhất. Khi đú sẽ xuất hiện một hộp thoại Bus Options. Điền đầy đủ cỏc thụng số cần thiết,và click OK đờ̉ kết thỳc việc chốn bus thứ hai.
54
- Đờ̉ vẽ Tải ta chọn Insert>Load từ menu chớnh hoặc click vào nỳt Load trờn thanh cụng cụ. Click chuột trỏi lờn điờ̉m cuối của Bus thứ hai này, ngay lỳc đú hộp thoại Load Options sẽ xuất hiện.
Hỡnh 3.5: Hộp thoại Load Options
- Điền đầy đủ cỏc thụng số cần thiết như tải là cụng suất tỏc dụng (MW), cụng suất phản khỏng (Mvar), hướng của biờ̉u tượng, ..
- Click OK đờ̉ đúng hộp thoại và kết thỳc việc chốn tải. Sơ đồ lỳc này cú dạng như hỡnh vẽ.
sla c k 100 Mvar 200 MW Two One 203 MW 111 Mvar
Hỡnh 3.6: Sơ đồ một sợi cú 2 Bus, Mỏy phỏt và Tải
3.2.2.5. Chốn đường dõy xoay chiều
Đờ̉ nối hai bus với nhau, chỳng ta sẽ chốn đường dõy AC bằng cỏch:
- Chọn Insert>Tranmission Line từ menu chớnh hoặc click vào nỳt
Tranmission Line ở trờn thanh cụng cụ. Click chuột trỏi vào điờ̉m bắt đầu đường dõy và kộo chuột đến điờ̉m cuối đường dõy. Trong quỏ trỡnh kộo chuột bạn
55
cú thờ̉ vẽ từng đoạn đường dõy theo ý mỡnh bằng cỏch click chuột trỏi một lần cho một đoạn, và đờ̉ kết thỳc đoạn cuối cựng hỡnh thành đường dõy thỡ nhấp đụi chuột tại điờ̉m cuối đường dõy. Hộp thoại Tranmission Line / Transformer Options sẽ xuất hiện.
Hỡnh 3.7: Hộp thoại Tranmission Line / Transformer
Nhập đầy đủ cỏc thụng số cần thiết như cỏc thụng số đường dõy như điện trở, điện khỏng, dung dẫn…
- Click OK đờ̉ kết thỳc việc chốn đường dõy.
Hỡnh 3.8: Sơ đồ một sợi gồm : 2 bus , mỏy phỏt, tải , đường dõy
3.2.2.6. Chốn flow pie chart trờn đường dõy
Khi đường dõy được vẽ xong nú sẽ tự động cú 1 flow pie chart, bạn cú thờ̉ chốn thờm vào line flow pie chart bằng cỏch click vào nỳt line flow pie chart sau đú click gần đường dõy, hộp thoại sẽ xuất hiện, điền đỳng và cú thờ̉ thay đổi kớch cỡ .
56
Hỡnh 3.9: Hộp thoại Line/ Tranformer flow pie chart
- Click OK đờ̉ đúng hộp thoại.
3.2.2.7. Chốn mỏy cắt
- Chọn Insert> Circuit breaker từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Circuit breaker trờn thanh cụng cụ và click lờn đường dõy gần Bus 1. Hộp thoại Circuit breaker Options sẽ xuất hiện.
Hỡnh 3.10: Hộp thoại Circuit breaker
- Click OK đờ̉ kết thỳc, và tương tự ta chốn mỏy cắt ở gần Bus 2.
3.2.2.8. Chốn mỏy biến ỏp
Đờ̉ chốn 1 mỏy biến ỏp trước hết chỳng ta cần chốn 1 Bus thứ 3 khỏc cấp điện ỏp.
- Chọn Insert> Tranformer từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Tranfomer trờn thanh cụng cụ, sau đú click lờn Bus 3 và vẽ 1 đường dõy tới Bus 2 khi bạn vẽ xong đường dõy thỡ hộp thoại Tranmission Line /Transformer Option sẽ xuất hiện. Nhập cỏc thụng số cần thiết như điện trở, điện khỏng,dung dẩn, kớch cỡ …
57
Hỡnh 3.11: Hộp thoại Tranmission Line /Transformer Option
- Click OK đờ̉ kết thỳc,và lặp lại tương tự vẽ thờm 1 mỏy biến ỏp giữa Bus 1 và Bus 3 khi đó hoàn thành ta cú sơ đồ dưới đõy:
Hỡnh 3.12: Sơ đồ 3Bus , Mỏy phỏt, Mỏy biến ỏp, Đường dõy, Tải
3.2.2.9. Chốn tụ bự ngang (Swichted Shunt )
Swichted Shunt là gồm cỏc tụ điện ghộp lại đờ̉ cung cấp năng lượng phản khỏng (MVAR) hoặc tiờu thụ cụng suất phản khỏng.
58
- Chọn Insert>Swichted Shunt từ menu chớnh hoặc chọn nỳt Swichted shunt trờn thanh cụng cụ. Click lờn Bus mà bạn muốn đặt khi đú hộp thoại Swichted Shunt Option sẽ xuất hiện.
Hỡnh 3.13: Hộp thoại Swichted Shunt Options
Xỏc định số Bus và nhập giỏ trị định mức vào ụ Nominal Mvar .
- Click OK đờ̉ đúng hộp thoại , giả sử ta đặt tụ bự ở Bus 3 , sơ đồ như sau:
Hỡnh 3.14: Sơ đồ một sợi cú Swichted Shunt
3.2.2.10. Ghi tiờu đề, hiển thị cỏc thụng số cho Bus và đường dõy
Chỳng ta xõy dựng gần như đó xong một Case mới, tuy nhiờn trước khi kết thỳc chỳng ta sẽ nhập một số ụ thụng tin trực tiếp lờn sơ đồ đờ̉ giỳp ta quan sỏt hoạt động của sơ đồ được tốt hơn.
59
- Chọn Insert>text từ menu chớnh đờ̉ đưa hộp thoại text object ra nhập tờn mà ban muốn đặt và click OK. Đờ̉ định dạng nhanh chọn Fromat>Font đờ̉ chọn font, màu, cỡ chữ từ hộp thoại Format Multiple Objects
- Đờ̉ thờm cỏc thụng số hiờ̉n thị như điện ỏp, dũng cụng suất, tổn thất cụng