7. Bố cục đề tài
3.1. Giới thiệu tổng quan chương trình tính tốn DIgSilent PowerFactor
Chương trình tính tốn DIgSilent Power Factory được xây dựng và phát triển bởi DIGSILENT là một cơng cụ kỹ thuật hỗ trợ máy tính để phân tích truyền tải, phân phối điện của hệ thống điện. Nó được thiết kế như một gói phần mềm tích hợp và tương tác tiên tiến dành riêng cho hệ thống điện và phân tích điều khiển nhằm đạt được các mục tiêu chính của việc lập kế hoạch và vận hành tối ưu hóa. [6], [7]
“DIGSILENT” là một từ viết tắt của SI Digital Simulation of Electrical Networks. PF phiên bản 15 là phần mềm phân tích hệ thống điện với giao diện đơn sợi đồ họa tích hợp. Nó bao gồm các chức năng vẽ, khả năng chỉnh sửa và tất cả các tính năng tính tốn tĩnh và động có liên quan.
PF được thiết kế và phát triển bởi các kỹ sư và lập trình viên có trình độ với nhiều năm kinh nghiệm trong cả lĩnh vực phân tích và lập trình hệ thống điện. Tính chính xác và hợp lệ của các kết quả thu được với PF đã được xác nhận trong một số lượng lớn các triển khai, bởi các tổ chức liên quan đến việc lập kế hoạch và vận hành các hệ thống điện trên toàn thế giới.
Để giải quyết các yêu cầu phân tích hệ thống điện của người dùng, PF được thiết kế như một công cụ kỹ thuật tích hợp để cung cấp một bộ toàn diện các chức năng phân tích hệ thống điện trong một chương trình thực thi duy nhất. Các tính năng chính bao gồm:
– Các chức năng cốt lõi của PF: Định nghĩa, sửa đổi và thiết lập các trường hợp, ghi nhớ các thao tác, dữ liệu các hàm số đầu ra.
– Tích hợp xử lý đồ họa đơn sợi và xử lí dữ liệu trong từng trường hợp. – Phần tử hệ thống điện và trường hợp dữ liệu cơ sở.
– Các hàm tính tốn tích hợp (ví dụ: Tính tốn tham số dòng và máy dựa trên thơng tin hình học hoặc bảng tên).
– Cấu hình mạng hệ thống điện với truy cập SCADA tương tác hoặc trực tuyến. – Giao diện chung cho các hệ thống bản vẽ dựa trên máy tính.
Sử dụng một cơ sở dữ liệu, với dữ liệu cần thiết cho tất cả các thiết bị trong hệ thống điện (ví dụ: Dữ liệu đường truyền, dữ liệu máy phát, dữ liệu bảo vệ, dữ liệu sóng hài, dữ liệu điều khiển), có nghĩa là PowerFactory có thể dễ dàng thực hiện tất cả các chức năng mô phỏng nguồn trong một hồn cảnh chương trình duy nhất - các chức năng như tính tốn phân bố cơng suất, tính tốn ngắn mạch, phân tích sóng hài, phối
47
hợp bảo vệ, tính tốn ổn định và phân tích phương thức.
3.2. Giao diện chương trình tính tốn DIgsilent Power Factory
Hình 3.1: Giao diện làm việc của Power Factory Digsilent
3.3. Giới thiệu tổng quan về chức năng của các thanh công cụ trong phần mềm DigSilent PowerFatory mềm DigSilent PowerFatory
3.3.1. Giới thiệu thanh công cụ trên DIgSilent PowerFatory
Trên giao diện làm việc của phần mềm Digsilent, phần góc trái trên cùng đầu tiên với thanh cơng cụ như sau:
Hình 3.2: Thanh cơng cụ trên Digsilent PowerFatory
Trên thanh cơng cụ có tất cả 10 tab chính bao gồm:
– File: Bao gồm các công cụ như: Tạo lập New Project, khởi động hay đóng một Project, khởi động hay đóng một Study Case, xuất và nhập dữ liệu liên quan, lưu lại một Project, In một Project với dữ liệu đồ họa đơn dòng và đăng xuất phần mềm.
– Edit: Bao gồm các công cụ chỉnh sửa như: Undo, Project Data, Single Line Graphic,...
– View: Bao gồm các cơng cụ như: Phóng to hay thu nhỏ bản vẽ, điều chỉnh khổ giấy vẽ, điều chỉnh phơng màu, cài đặt các phương thức trình bày kết quả trên các khối Block của đồ họa Single Line,...
48
đơn vị tuyệt đối ) và các thống số cài đặt cho Project như: Grid, Single Line Diagram, Geographic Diagram,...
– Data: Bao gồm các dữ liệu đã cài đặt hay thực hiện trên phần mềm Digsilent như: Các Project, các Study Case, các Grid,...
– Calculatinon: Bao gồm các phương thức tính tốn như: Tính tốn trào lưu cơng suất ( Load Flow ), phân tích dự phịng ( Contingency Analysis ), tính tốn ngắn mạch ( Short- Circuit ), tính tốn sóng hài chất lượng điện ( Harmonics/ Power Quality ), tính tốn kinh tế kỹ thuật, tính tốn vị trí lắp tụ điện tối ưu, tính tốn phục hồi cấp điện tối ưu, tính tốn trào lưu cơng suất tối ưu ( Optimal Power Flow ), ....
– Output: Bao gồm các công cụ với chức năng xuất các kết quả tính tốn của các phép tính tốn trong mục Calculation.
– Tool: Bao Gồm các công cụ sau: Xác minh dữ liệu, kiểm tra cấu trúc liên kết, thực thi tập lệnh, so sánh và hợp nhất công cụ, vẽ các yếu tố hiện có, cập nhật cơ sở dữ liệu,...
– Window: Bao gồm các công cụ sau: Sắp xếp biểu tưởng, sắp xếp các cửa sổ hiển thị, tối ưu hóa cửa sổ đồ họa, tối ưu hóa cửa sổ đầu ra, lưu cài đặt cửa sổ, tải cài đặt cửa sổ,...
– Help: Bao gồm các công cụ sau: Hướng dẫn sử dụng, tài liệu tham khảo kỹ thuật, giới thiệu thông tin về phần mềm,...
Ngồi các tab chính, thanh cơng cụ trên PF cịn có các nhóm (Group) ở mỗi tab, tập hợp các đối tượng liên quan tới nhau. Chúng cũng được thể hiện trên giao diện làm việc của PF. Từ đó người dùng có thể dễ dàng thực hiện các lệnh thao tác một cách dễ dàng.
3.3.2. Giới thiệu ý nghĩa và chức năng của các biểu tưởng trên thanh công cụ
Open data manager: Quản lý dữ liệu
Edit relavant Objects for Caculation: Chỉnh sửa các đối tượng trong tính tốn
Date/time of study case: Thời gian nghiên cứu trường hợp Trigger of study case: Kích hoạt trường hợp nghiên cứu Data verification: Xác minh dữ liệu
49
Calculation load flow: Tính tốn trào lưu cơng suất Calculation Short- Circuit: Tính tốn ngắn mạch
Edit Short- Circuit: Chỉnh sửa ngắn mạch Execute Script: Thực thi tập lệnh
Output Calculation Analysis: Phân tích tính tốn đầu ra Documentation of Device Data: Tài liệu về dữ liệu thiết bị
Comparing of Result on/off: So sánh kết quả
Edit comparing of result: Chỉnh sửa so sánh kết quả Update Database: Cập nhật cơ sở dữ liệu
Break: Tạm nghỉ
Reset Calculation: Đặt lại tất cả tính tốn về dữ liệu ban đầu. Undo: Quay lại thao tác
User Seting: Người sử dụng cài đặt
Maximize Graphic Window: Tối ưu hóa cửa sổ đồ họa Maximize Output Window: Tối ưu hóa cửa sổ đầu ra Change Toolbox: Lựa chọn các công cụ
Freeze Mode: Chế độ đóng băng Zoom: Thu phóng đồ họa
Zoom All: Thu phóng tồn bản vẽ Print: In đồ thị Single Line
Drawing format: Định dạng bản vẽ Graphic Options: Tùy chọn đồ họa
Rebuild: Tái tạo lại các cơng trình Insert New Graphic: Chèn đồ họa mới
Insert Existing Graphic: Chèn độ họa hiện có Diagram Colouring: Sơ đồ tơ màu
50 Graphic Layers: Lớp đồ họa
Show Title Block: Hiển thị khối tiêu đề Show Legend Block: Hiển thị khối ghi chú
Colour Legend Block: Hiển thị khối màu ghi chú
3.3.3. Giới thiệu biểu tượng của các thiết bị trên phần mềm
51
3.4. Giới thiệu một số chức năng tính tốn của DIgSilent PowerFatory
3.4.1. Tính tốn trào lưu cơng suất
Để mở tab làm việc của Load Flow ta thực hiện các bước như sau:
– Ở thanh công cụ trên giao diện làm việc của PF vào mục Calculation -> Load Flow
– Hoặc kích vào biểu tượng trên thanh cơng cụ.
Chức năng: Tính trào lưu cơng suất cho dịng xoay chiều, 1 chiều, ở trạng thái cân bằng hay không cần bằng, và đưa ra các cảnh báo về điện áp hay công suất tải trên đường dây, máy biến áp hay máy phát và các phần tử khác trên lưới ở trong cửa sổ kết quả đầu ra (Output Window).
Hình 3.4: Giao diện làm việc Load Flow
Mục đích: Kiểm tra trên lưới có xảy ra tình trạng q tải hay quá áp trên các phần tử điện của lưới hay khơng, từ đó đưa ra các kịch bản phát điện của các máy phát hay các biện pháp khắc phục để khơng xảy ra các tình trạng q tải hay quá áp trên lưới.
3.4.2.Tính tốn độ ổn định và quá độ điện từ
Để mở Tab làm việc của tính tốn sóng hài ta sử dụng các bước như sau:[8] – Ở thanh công cụ trên giao diện làm việc của PF vào mục Calculation -> RMS/EMT Simulation.
52 – EMT : Electromagnetic Transients.
Hình 3.5. Giao diện làm việc của EMS/RMS Simulation
Mục đích: Tính tốn ổn định các chế độ vận hành, mô phỏng tự động các trường hợp làm việc của hệ thống (Sự cố, chuyển mạch, quá độ máy điện, …)
3.4.3. Tính tốn tối ưu trào lưu cơng suất
Để mở Tab làm việc của tính tốn tối ưu trào lưu cơng suất ta sử dụng các bước như sau:
– Ở thanh công cụ trên giao diện làm việc của PF vào mục Calculation -> Optimal Power Flow.[9]
53
Mục đích: Hiệu chỉnh lại công suất đặt, công suất tác dụng, công suất phản kháng của các tổ máy, hiệu chỉnh lại các nút phân áp của các máy biến áp cũng như dung lượng của các bộ tụ để thỏa mãn ràng buộc của hàm mục tiêu, tối ưu hóa về mặt tổn thất, giá thành, hay xa thải phụ tải.
3.4.4. Tính tốn dự phịng cho trường hợp sự cố ngẫu nhiên N-1
Để mở Tab làm việc của tính tốn dự phịng cho trường hợp sự cố ngẫu nhiên N-1 ta sử dụng các bước như sau:
– Trên thanh cơng cụ chính của PF vào mục Calculation -> Contingency Analysis -> Contingency Definition.
– Sau khi tạo dựng trường hợp lỗi ta chạy Execute để bắt đầu tính tốn, các kết quả tính tốn sẽ được liệt kê trên cửa sổ kết quả đầu ra của phần mềm Output Window. – Mục đích: Tính tốn các trường hợp sự cố ngẫu nhiên có thể xảy ra trên lưới, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục nhằm tạo độ tin cậy cho lưới điện.
Hình 3.7: Giao diện làm việc trên tab Contingency Definition
3.4.5. Tính tốn sự cố ngắn mạch
Để mở tab làm việc của Short-Circuit Calculation ta thực hiện các bước như sau:
– Ở thanh công cụ trên giao diện làm việc của PF vào mục Calculation -> Short- Circuit
54
– Hoặc kích vào biểu tưởng trên thanh công cụ.
– Chức năng: Tính tốn các dạng ngắn mạch ba pha, hai pha, 1 pha chạm đất, 2 pha chạm đất, … theo các tiêu chuẩn quốc tế như IEC60909, ANSI, IEEE,… Chỉnh định thời gian xảy ra ngắn mạch, tính tốn dịng điện ngắn mạch xung kích, cơng suất ngắn mạch. Có thể tính tốn ngắn mạch cho từng thanh cái, toàn bộ các thanh cái (khơng đồng thời), hoặc trên dây dẫn.
Hình 3.8: Giao diện làm việc Short-Circuit Calculation
Mục đích: Kiểm tra trên lưới khi có sự cố ngắn mạch xảy ra, tính tốn các đại lượng ngắn mạch cần thiết, từ đó đưa các biện pháp chỉnh định rơ-le, tính chọn máy cắt, dao cách ly, recloser,.. để khắc phục và cô lập sự cố.
3.5. Lý do chọn phần mềm
Phần mền tính tốn Power Factory là phần mềm chuyên dụng trong việc mơ phỏng phân tích hệ thống điện, đặc biệt có nhiều ưu điểm trong việc tích hợp sẵn các cơng cụ để mơ phỏng phân tích lưới điện khi có sự kết nối với nhà máy điện năng lượng tái tạo.
Lưới điện giả định sẽ được xây dựng, tính tốn và mơ phỏng trên phần mềm Power Factory, những kết quả đầu ra sẽ được phân tích, đánh giá nhận xét rút ra kết luận, nhằm mục đích có cơ sở để áp dụng phân tích lưới điện thực tế phức tạp hơn nhiều. Phần mềm có độ tin cậy cao và các kết quả tính tốn có độ chính xác cao.
55
CHƯƠNG 4
TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI
PHÁP VẬN HÀNH NĂM 2022
4.1. Tình hình vận hành lưới điện hiện trạng trong năm 2021
4.1.1. Tình hình phụ tải trong năm 2021
Dựa trên số liệu thực tế công suất của các phụ tải lưới điện 110kV Quảng Nam năm 2021 được cung cấp bởi Công ty Điện lực Quảng Nam, ta có Biểu đồ phụ tải điển hình trong ngày của 02 mùa như sau:
Hình 4.1: Biểu đồ phụ tải điển hình mùa khơ 2021
Trong mùa khơ:
- Phụ tải sẽ đạt đỉnh trong khoảng thời gian 21h đến 23h. - Phụ tải thấp nhất lúc 7h. 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỂN HÌNH MÙA KHƠ
56
Hình 4.2: Biểu đồ phụ tải điển hình mùa mưa 2021
Trong mùa mưa:
- Phụ tải sẽ đạt đỉnh trong khoảng thời gian 17h đến 18h. - Phụ tải thấp nhất trong khoảng thời gian từ 0h đến 01h.
Ta có số liệu mang tải của các TBA 110kV khu vực Quảng Nam trong 11 tháng đầu năm của 2021 như bảng sau:
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỂN HÌNH
57
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ
Bảng 4.1: Số liệu mang tải của các TBA 110kV khu vực Quảng Nam trong 11 tháng đầu năm 2021
TT Tên TBA MBA 110kV Điện áp (kV) Sđm (MVA) Pmax (MW) Pmax năm (MW) Mang tải (%) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 1 Tam Kỳ T1 110//22 63 28,9 30,4 32,4 36,2 41,8 43,9 43,2 41,8 35,6 36,1 35,5 43,9 69,0 T2 110/35/22 25 22,7 22,7 23,1 22,4 11,1 19,3 12,1 12,4 11 21,1 11,6 23,1 91,5 2 Kỳ Hà T1 110/35/22 40 18,5 19 21,7 23 22,6 22,5 21,7 21,3 19,1 20,3 35,8 35,8 88,6 T2 110/22 40 24,6 23,1 24,7 17,3 27,4 27,8 26,9 25,2 24,3 25,9 26,7 27,8 68,8 3 Thăng Bình T1 110/35/22 25 8,3 10,3 8,1 11,3 11,1 9,5 9,4 9,3 13,1 15,3 15,3 15,3 60,6 T2 110/35/22 25 14,9 14,5 13,1 15,8 16,1 18,9 17,9 18,2 19,3 21,5 21 21,5 85,1 4 Đại Lộc T1 110/35/22 40 13,2 18,6 17,6 17,9 20,2 21,3 27,6 21,3 17,2 15,6 14,8 27,6 68,3 T2 110/35/22 25 11,4 9,6 13,7 13,9 19,1 17 16,3 17,9 10 11,5 14 19,1 75,6 5 Điện Nam Điện Ngọc T1 110/22 63 22,9 20,8 34,5 27,5 28,4 27,5 13,8 10,9 13,4 14 12,5 34,5 54,2 T2 110/22 40 14,7 13,2 15,9 17,5 18,3 23,1 22,9 22,8 21,3 23,7 25 25 61,9 T3 110/22 25 0 0 0 0 0 8,2 9,2 5,6 6,1 8,9 9,2 9,2 36,4 6 Hội An T1 110/22 40 20,5 20,1 21,3 22,4 23,5 29,6 26,4 26,6 19,8 20,1 19,3 29,6 73,3 T2 110/22 40 19,4 14,1 7,2 9,9 11,2 12,1 13 23,4 9,1 7,9 17,3 23,4 57,9 7 Duy Xuyên T1 110/35/22 25 18,1 20,1 16,4 16 17 17,9 18,1 18,5 17,4 18 17,1 20,1 79,6 T2 110/22 40 16,1 15,7 15,1 16,3 19,5 17,3 17,2 17,7 24,3 24,3 16,9 24,3 60,1 8 Điện Bàn T1 110/22 40 19,5 15,8 16,5 16 21,7 22 18,5 17,7 19,1 16,9 16,6 22 54,5 9 Tam Thăng T1 110/22 40 18,5 19,5 22,4 24,2 26,7 27,4 28,9 29,2 29,3 29,1 29,8 29,8 73,8 10 Thăng Bình 2 T1 110/22 40 18,2 15,2 17,7 18,1 18,3 19,9 19,6 18,7 15 16,8 16,8 19,9 49,3 11 Tam Anh T1 110/22 40 8,8 0,8 10,8 12,7 11,9 13 12,4 12,4 12,2 12,4 10,7 13 32,2 12 Đại Đồng T1 110/22 40 10 10,1 10,7 10,7 13,4 8,4 12 15,7 11,1 9,6 10 15,7 38,9
58
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ
59
4.1.2. Tình hình vận hành hệ thống Điện mặt trời khu vực tỉnh Quảng Nam trong năm 2021 trong năm 2021
Công suất phát của các ĐMT phụ thuộc vào bức xạ của mặt trời, do đó để đánh giá tình hình vận hành lưới điện này, ta chọn tháng 06 (mùa khô) và tháng 11 (mùa mưa) để có số liệu chính xác. Theo đó, cơng suất phát trung bình của tất cả các nguồn