7. Bố cục luận văn
2.4. Lựa chọn phần mềm tính tốn phân tích các chế độ làm việc của hệ thống điện
2.4.3. Tìm hiểu tính năng phần mềm POWERWORLD SIMULATOR
2.4.3.1. Sơ lược các đối tượng trên phần mềm.
◈Thanh cái (Bus): Bus là nơi mà các thiết bị như đường dây/máy biến
áp,máy phát, tải… nối vào. Có 3 loại Bus:
Slack Bus: Bus cân bằng
Load Bus: Hầu hết trong hệ thống là load Bus
Voltage controlled Bus: điện áp ở Bus được điều chỉnh ở trong phạm vi cho trước
Đường dây/máy biến áp (Transmission line/transformer): thiết bị truyền tải công suất giữa các Bus.
◈Nguồn( Generator): nguồn phát công suất ◈ Tải(load): Thiết bị tiêu thụ công suất ◈ Thiết bị bù:
Swiched shunt: Bù ngang Series capacitor: Bù dọc
◈ Máy cắt (Circuit Breakers): thiết bị đóng/cắt các thiết bị khác như:
DZ/MBA, nguồn,tải…
◈ Biểu đồ hình trịn: thiết bị thể hiện mức độ mang tải của DZ/MBA… ◈ Và một số thiết bị khác: mặt phân cách, hình nền…
2.4.3.2. Tạo một Case mới
Để khởi động chương trình nhấp đôi chuột vào biểu tượng PowerWorld Simulator. Để tạo một Case mới, từ menu chính chọn File > New Case hoặc click lên nút Open simulator Case trên thanh cơng cụ. Màn hình sẽ chuyển sang màu trắng, đây là màu mặc định của một sơ đồ một sợi mới của Powerworld, các sơ đồ một sợi này được dùng trong việc phân tích để tái hiện lại hệ thống điện 3 pha và dùng 1 dây để thể hiện mỗi thiết bị 3 pha.
Để xem một file đã có sẵn chọn File >Open Case từ menu chính hoặc chọn nút Open Case trên thanh công cụ.
a. Chèn thiết bị phân phối( Bus )
Bus là thành phần quan trọng nhất của mơ hình hệ thống điện, nó được dùng để thể hiện các điểm kết nối nơi mà các thiết bị được kết nối với nhau trong hệ thống điện. Trong việc xây dựng mơ hình hệ thống điện dùng PowerWorld Simulator bạn
có thể vẽ các Bus trên sơ đồ một sợi gắn với các thiết bị như máy phát và tải với Bus. Việc chèn các Bus trên sơ đồ một sợi nói chung là đơn giản gồm các bước sau:
- Chọn Insert>Bus từ menu chính hoặc chọn nút Bus trên thanh công cụ. - Click chuột lên nền sơ đồ nơi mà bạn muốn đặt Bus mới. Khi đó sẽ xuất hiện một hộp thoại Bus Options.
Hình 2.17: Hộp thoại Bus options
Từ hộp thoại này chúng ta nhập đầy đủ thơng tin cần thiết như đặt tên, kích cỡ, định hướng vùng, điện áp định mức của Bus cũng như Tải và các thành phần rẽ nhánh nối vào nó.
Trong đó:
“Bus number” và “bus name” là nơi điền số thứ tự và tên của thanh cái. Vùng hiển thị (display) cho phép thanh cái đặt ngang (horizontal bar), đặt dọc(vertical bar), đặt hình vịng (oval), hay hình chữ nhật (rectangle). Các chỉ số“pixel thickness” và “display size” độ dày và kích thước hiển thị của thanh cái.“Area and zone” điền số thứ tự và tên của vùng và hku vực nếu như mạng điện làlớn. “Nominal voltage” là điện áp định mức của thanh cái, “voltage” và “angle”là điện áp (v) và góc pha điện áp (độ) đặt tại thanh cái. “System slack bus” chọn nếu ta muốn bus đó là “slack bus” của hệ thống. Mỗi hệ thống phải có một “slack bus”, và bus được chọn phải là bus được nối với máy phát.
- Click OK để đóng hộp thoại, Bus mới sẽ xuất hiện, nó có hình dạng là một đường thẳng nằm ngang hoặc hình vịng hoặc hình chữ nhật hoặc thẳng đứng trên sơ đồ.
b. Chèn một máy phát
Tiếp theo chúng ta gắn Máy phát với Bus, các Máy phát cũng được chèn theo từng bước tương tự như chèn Bus, trình tự như sau:
- Chọn Insert>Generator từ menu chính hoặc chọn nút Generator trên thanh công cụ.
- Click chuột trái lên Bus trên sơ đồ ở vị trí mà bạn muốn gắn vào, lúc đó hộp thoại Generator Options sẽ xuất hiện.
Hình 2.18: Hộp thoại Generator Options
Từ hộp thoại này chúng ta nhập đầy đủ thông tin cần thiết, như tên và số thứ tự của bus mà máy phát sẽ nối vào, lựa chọn đơn vị của Máy phát, kích thước hiển thị, chiều, công suất tác dụng giới hạn, công suất phản kháng giới hạn, điểm đặt điện áp và bảng giá.
Trạng thái của máy phát “Open” là hở mạch, “Closed” là đóng mạch vào hệ thống. Ta có thể chỉnh kích thước hiển thị của máy phát tại “Display Information”, và cũng có thể thay đổi hướng hiển thị của máy phát là bên trái (left), phải (right), lên (up) hay xuống (down).
Tại “Mw and voltage control”: mục MW control: điền các giá trị P phát (MW output), giá trị nhỏ nhất (Min. MW output) và lớn nhất(Max MW output) của P phát. Các lựa chọn “Available for AGC” và “Enforce MW limit” là tự động điều
chỉnh và giới hạn công suất thực phát. Voltage control: điền các giá trị Q máy phát (Mvar output), giá trị nhỏ nhất (Min Mvar) và giá trị lớn nhất (Max Mvar) của Q máy phát. “Available for AVR” tự đọng điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát, “setpoint voltage” là điện áp đặt đầu cực máy phát.
Tại “Input/Output Curve”: “Fule cots” giá nhiên liệu, “Number of break points” là số điểm mà ta muốn gần đúng đường cong thành những đoạn thẳng.
Tại “Fault Parameters”
Hình 2.19: Hộp thoại Generator Options/Fault Parameters
“Generator MVA Base” là công suất (S) cơ bản của máy phát; “Positive Sequence Internal Impedace” :tổng trở thứ tự thuận; “Negative Sequence Internal Impedace” : tổng trở thứ tự nghịch; “Zero Sequence Internal Impedace” : tổng trở thứ tự không; “Neutral-to-Ground Impedance”: tổng trở nối đất; “Generator Step Transfomer” : tổng trở máy biến áp mơ hình (mặc định là khơng có).
Hình 2.20: Sơ đồ một sợi gồm 1 Bus và 1 Máy phát c. Thêm Bus thứ hai cùng với Tải
Tương tự, để thêm Bus thứ hai chọn Insert>Bus từ menu chính hoặc click vào nút Bus trên thanh công cụ.
- Click chuột lên nền sơ đồ nơi nào đó phía bên phải của Bus thứ nhất.
Khi đó sẽ xuất hiện một hộp thoại Bus Options. Điền đầy đủ các thông số cần thiết như bus 1 và click OK để kết thúc việc chèn Bus thứ hai.
- Để vẽ Tải ta chọn Insert>Load từ menu chính hoặc click vào nút Load trên thanh công cụ. Click chuột trái lên điểm cuối của Bus thứ hai này, ngay lúc đó hộp thoại Load Options sẽ xuất hiện.
Hình 2.21: Hộp thoại Load Options
- Tương tự như các thành phần khác, sau khi thiết lập các thuộc tính hiển thị (kích thước, hướng quay..), ta cần điền vào các giá trị công suất tiêu thụ (“MW Value”: công suất thực và “Mvar Value”: cơng suất phản kháng tiêu thụ). Sau đó
- Click OK để đóng hộp thoại và kết thúc việc chèn Tải. Sơ đồ lúc này có dạng như hình vẽ:
Hình 2.22: Sơ đồ một sợi có 2 Bus, Máy phát và tải d. Chèn đường dây xoay chiều
Để nối hai Bus với nhau, chúng ta sẽ chèn đường dây AC bằng cách: - Chọn Insert>Tranmission Line từ menu chính hoặc click vào nút
Tranmission Line ở trên thanh công cụ. Click chuột trái vào điểm bắt đầu đường dây và kéo chuột đến điểm cuối đường dây. Trong quá trình kéo chuột bạn có thể vẽ từng đoạn đường dây theo ý mình bằng cách click chuột trái một lần cho
một đoạn, và để kết thúc đoạn cuối cùng hình thành đường dây thì nhấp đơi chuột tại điểm cuối đường dây. Hộp thoại Tranmission Line/ Transformer Options sẽ xuất hiện.
Nhập đầy đủ các thông số cần thiết như các thông số đường dây như điện áp định mức (thường mặc định theo bus), công suất truyền tối đa, điện trở, điện kháng, dung dẫn…
Hình 2.23: Giao diện Hộp thoại Tranmission Line / Transformer
- Click OK để kết thúc việc chèn đường dây. Sơ đồ lúc này có dạng như hình vẽ:
Hình 2.24: Sơ đồ đơn tuyến gồm : 2Bus , Máy phát, Tải , Đường dây e. Chèn flow pie chart trên đường dây
Khi đường dây được vẽ xong nó sẽ tự động có 1 flow pie chart, bạn có thể chèn thêm vào line flow pie chart bằng cách click vào nút line flow pie chart sau đó click gần đường dây, hộp thoại sẽ xuất hiện, điền đúng các thông số như số thứ tự, tên các bus mà đường dây nối vào và có thể thay đổi kích cỡ hiển thị.
Hình 2.25: Hộp thoại Line/ Tranformer flow pie chart - Click OK để đóng hộp thoại.
f. Chèn máy cắt
Chọn Insert> Circuit breaker từ menu chính hoặc chọn nút Circuit breaker trên thanh công cụ và click lên đường dây gần Bus muốn chèn. Hộp thoại Circuit breaker Options sẽ xuất hiện. giả sử Bus 1 như sau:
Hình 2.26: Hộp thoại Circuit breaker
- Click OK để kết thúc, và tương tự ta chèn máy cắt ở gần Bus 2. g. Chèn máy biến áp
Để chèn 1 máy biến áp trước hết chúng ta cần chèn 1 Bus thứ 3 khác cấp điện áp.
- Chọn Insert> Tranformer từ menu chính hoặc chọn nút Tranfomer trên thanh cơng cụ, Sau đó sử dụng chuột click vào hai thanh cái mà máy phát nối vào (giống vẽ đoạn thẳng), giả sử click lên Bus 3 và vẽ 1 đường dây tới Bus 2 khi bạn vẽ
xong đường dây thì hộp thoại Tranmission Line /Transformer Option sẽ xuất hiện.
Hình 2.27: Hộp thoại Tranmission Line /Transformer Option
Sau khi điền tên và số thứ tự của 2 bus mà máy biến áp nối vào (thường thì chương trình sẽ tự động làm việc này), ta điền các giá trị tổng trở R,L, C (hay B) vào các ô tương ứng : “Resistance”, “Reactance”, “Charging”. “Limit A”, “Limit B”, “Limit C” là các giới hạn công suất của máy biến áp, chương trình cho phép sử dụng 3 giá trị giới hạn khác nhau.
Click vào “Fault Parameters” sẽ hiện ra hộp thoại sau, điền các giá trị tổng trở thứ tự không vào các ô R, X, C (thông thường chương trình sẽ tự điền các giá trị này khi ta điền tổng trở thứ tự thuận. “Configuration” để chọn kiểu đấu của các cuộn dây biến áp.
Hình 2.28: Hộp thoại Tranmission Line /Transformer Option/Fault Parameters 2.5. Kết luận
Qua phân tích các chế độ làm việc hệ thống kích từ máy phát điện đồng bộ, tìm hiểu hệ thống kích từ EXC9100 NMTĐ Sơng Bung 4 cũng như phân tích thành phần- cấu trúc của các loại PSS, cơng dụng - chức năng chức năng PSS2B trong hệ thống kích từ EXC9100 kết quả cho thấy:
- Hệ thống kích từ EXC9100 là hệ thống kích từ sử dụng công nghệ vi xử lý hiện đại, cho phép tự động điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát nhanh chóng và chính xác ở các chế độ: khơng tải, mang tải, bù đồng bộ và chế độ nạp điện đường dây.
- Bộ ổn định cơng suất PSS có khả năng dập tắt các dao động góc rotor máy phát, dao động điện áp đầu cực máy phát khi có các sự cố xảy ra. Do đó PSS có vai trị quan trọng trong việc nâng cao ổn định cho máy phát điện khi có những nhiễu loạn trong hệ thống điện.
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phần mềm tính tốn phân tích các chế độ làm việc của HTĐ, để sử dụng tính tốn đánh giá ảnh hưởng của bộ PSS đến chế độ làm việc của máy phát điện, luận văn chọn phần mềm POWERWORLD SIMULATOR để sử dụng:
- Powerworld cũng bao gồm các cơng cụ có thể giải quyết rất tốt các vấn đề liên quan đến việc mơ phỏng vận hành hệ thống điện, tính tốn ngắn mạch, phân tích an tồn, vận hành kinh tế,…
- Luận văn sử dụng tính năng vẽ mơ phỏng và chức năng Transient stability cùng các công cụ hỗ trợ trong phần mềm để thực hiện phân tích vai trị của chức năng PSS trong các chế độ vận hành của hệ thống điện.
Để đánh giá vai trò của chức năng PSS trong việc nâng cao khả năng vận hành ổn định cho các tổ máy phát điện của Nhà máy thủy điện Sông Bung 4, trong chương 3 tác giả sẽ tiến hành phân tích các chế độ vận hành bình thường và sự cố của nhà máy khi đấu nối trong HTĐ xét trong hai trường hợp có và khơng có sự tham gia của chức năng PSS.
CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘ PSS TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH VẬN HÀNH
CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4