Tên, biểu tượng và mô tả một số phần tử trong Branch Nonlinear

 Lines/Cables (Đường dây/Cáp):

Trong Lines/Cables có nhiều mơ hình đường dây khác nhau, các mơ hình có sẵn là: mơ hình (RLC, cặp RL), tham số đường dây phân bố không đổi, đường dây/cáp không đổi hoặc phụ thuộc tần số (Bergeron, PI, Jmarti, Noda, Semlyen), được tính dựa vào các điều kiện LINE CONSTANTS, CABLE CONSTANTS, CABLE PARAMETERS hổ trợ bởi ATPDraw.

Hình 3.22: Các mơ hình đường dây.

- Lumped Parameter line models (Các mơ hình thơng số đường dây): Bảng 3.2: Tên, biểu tượng và mô tả một số phần tử trong Lines/Cable:

 Các loại công tắc (Switches):

- ATPDraw hỗ trợ nhiều loại công tắc như công tắc điều khiển theo thời gian hoặc điều khiển theo điện áp. Các mơ hình diode, triac, valve cũng như các công tắc thống kê và hệ thống. Các loại công tắc được thể hiện ở bảng sau:

Hình 3.23: Switches. Bảng 3.3: Các loại công tắc:

Switch time controlled Công tắc 1 pha điều khiển theo thời gian Switch time 3-ph Công tắc 3 pha điều khiển theo thời gian,

các pha hoạt động độc lập Switch voltage controlled Công tắc điều khiển theo điện áp  Sources (Các loại nguồn):

Hình 3.24: Sources. Bảng 3.4: Các nguồn điện trong ATPDraw:

 Các loại máy điện (Machines):

ATPDraw hỗ trợ hai loại máy điện: máy điện đồng bộ (Synchronous Machines) và máy điện phổ thông (Universal Machines).

 Máy Biến Áp (Transformers):

ATPDraw cung cấp cho ta một số các mơ hình máy biến áp lí tưởng, MBA bão hịa, MBA tự ngẫu…Các máy biến áp được thể hiện ở Bảng 3.5:

Bảng 3.5: Các máy biến áp:

 MODELS:

Trong MODELS người dùng có thể chọn một thành phần mẫu bằng cách định rõ một file sup( sup-file) hay một file mod (mod-file). Một mod-file là một file văn bản trong ngơn ngữ MODELS. Một mod file phải có tên giống tên của mơ hình.

Type 94: Khi chọn mục này, người dùng được yêu cầu phải định rõ mod file mơ tả cho thành phần các mơ hình type 94. Sau dó ATPDraw sẽ khảo sát các file này và tạo ra sup-file. Các nguyên tắc giống nhau được định rõ dưới ứng dụng MODELS.

Default models: thành phần MODELS mặc định.  TACS:

Hình 3.25: TACS.

- Coupling to circuit: ngõ vào TACS từ mạch điện phải được kết nối với phần tử này.

- Source: có 4 loại nguồn TACS là : DC ( ), AC ( ), Pulse ( ).

- Transfer functions : các hàm truyền: General Laplace ( ), Integral ( ), Derivative ( ), Low pass ( ) và high pass ( ).

- Devices: Các dụng cụ TACS.

- Initial cond: những điều kiện ban đầu cho tất cả các phần tử.

- Fortran statement: General( biểu thức đường dây đơn), Math, Logic.

- Draw relation: các liên kết được vẽ bằng mau xanh và chỉ được dùng để hình dung những liên kết giữa các yếu tố Fortan và các phần tử khác. Những liên kết này sẽ không ảnh hưởng đến file nguồn vào ATP.

Các thành phần tạo ra bởi người sử dụng (User Specified):

- Library: được dùng để nhóm các file lib vào file nguồn.

- Ref 1-ph và Ref 3-ph: các phần tử này không được mô tả trong file dữ liệu nguồn vào ATP và đáp ứng là sự hình dung của các kết nối.

- Files…: người dùng định rõ lib-file vào file nguồn ATP, chuyển các tên nút và các giá trị dữ liệu thơng số.

- HFS Source ( ): nguồn điều hịa dành cho những nghiên cưu quét tần số điều hòa.

- Cigre load 1 pha( ) và Cigre Load 3 pha ( ): 1 pha và 3 pha độc lập trong mơ hình tần số tải Cigre.

- Linear RLC: ( ) : Yếu tố RLC 1 pha với các thông số độc lập tần số.  Các thành phần chuẩn (Standard Components):

- Hoàn thành danh sách của các thành phần chuẩn trong thứ tự theo vần chữ cái được phân loại bởi những tên file hỗ trợ.

3.4 Tổng quan về PlotXY3.4.1 Giới thiệu về PlotXY 3.4.1 Giới thiệu về PlotXY

- PlotXY là một chương trình vẽ đồ thị do Massimo Ceraolo thuộc trường Đại Học Pisa phát minh ra.

- PlotXY có thể vẽ những đồ thị có đặc tính kỹ thuật cao bằng cách sử dụng những dữ liệu lấy từ:

+ Các file *.pl4 được tạo ra từ chương trình ATPDraw. Các file nghiên cứu của IEEE.

+ Các file Matlab ( một số ràng buộc khi sử dụng các file Matlab được trình bày ở tài liệu Appendix).

- PlotXY chạy trên mơi trường Windows và có một số tiện ích sau : + Giao diện đơn giản dễ sử dụng.

+ Mã 32-bit (win32) hỗ trợ cho việc thao tác.

+ Có thể mở cùng lúc 8 cửa sổ PlotXY trên nền Window. + Có thể xem cùng một lúc 8 đồ thị trên cùng một cửa sổ. + PlotXY hỗ trở tỷ lệ trục tuyến tính hay logarit.

+ Tự động xác định tỷ lệ trục và tên của đồ thị.

3.4.2 Gọi chương trình PlotXY

+ Gọi PlotXY từ chương trình ATPDraw sau khi đã cài đặt trong ATPDraw ( cài đặt ở ATPEdit Commands). Sau khi đã chạy mô phỏng mạch điện (nhấn F2). Sau đó, từ Main Menu ta chọn ATPPlotXY. ATPDraw sẽ tự động gọi chương trình PlotXY. Giao diện Của PlotXY sau khi được gọi:

Hình 3.26: Gọi PlotXY từ ATPDraw.

Hình 3.27: Giao diện PlotXY. Ý nghĩa của các kí hiệu và biểu tượng trong giao diện PlotXY:

+ Load: gọi file *.pl4 cần mô phỏng. + Fourier: dùng để xem phân tích Fourier.

Hình 3.28: Phân tích Fourier.

* Đồ thị ở phía trên là phổ biên độ và đồ thị ở phía dưới là phổ pha của chuỗi phân tích Fourier.

 : Fourier Option: có giao diện như hình

Hình 3.29: Giao diện Fourier option.  Initial time: thời gian bắt đầu.

 Final time: thời gian kết thúc.

 Phổ biên độ có thể có thể được điều chỉnh theo biên độ đỉnh(peak), trị hiệu dụng (rms), trị hiệu dụng /hài bậc 0(rms /harm. 0), hệ tương đối của hàm bậc nhất (pu of harm 1).

 Harmonic orders to considers: khoảng thành phần phân tích hài.  Relative size of Amplitude chart: kích cỡ của phổ biên độ.

 : save các giá trị đã được vẽ (save variables).

 : điều chỉnh lại các thơng số của chương trình PlotXY(progam option).  : cho phép mở nhiều file *.pl4 trên 1 cửa sổ PlotXY( tối đa 3 file). Variables: các dữ liệu cần khảo sát. Trong dó:

 C: tín hiệu dịng điện.  T: tín hiệu TACS.  M: tín hiệu MODELS.

 S# hay u#: tín hiệu của máy điện đồng bộ và máy điện cơ bản (dấu ”#” đại diện cho số thứ tự của máy điện.

 A: tín hiệu đo góc pha.  Vr: phần thực của số phức.  Vi: phần ảo của số phức.

 Khi muốn xem dạng đồ thị của dữ liệu nào , ta nhấp chuột vào dữ liệu đó, nó sẽ xuất hiện ở cột bên cạnh. Sau đó nhấn nút Plot, đồ thị sẽ được vẽ ở cửa sổ Plot với các màu sắc khác nhau như hình:

Hình 3.30: Cửa sổ Plot (dạng đồ thị của dữ liệu). Nút Show Curor : xác định một điểm bất kì trên đồ thị. Nút Manual Scale : điều chỉnh tọa độ giữa hai trục. Nút Title : ghi tên cho đồ thị.

 Nút Plot Option : xác định tỉ lệ cho các trục X Y, vẽ lưới, cách thể hiện đồ thị là đường liền nét hay chấm (dots).

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM ATP



4.1. Xây dựng mơ hình mơ phỏng4.1.1 Mơ hình đường dây cần mơ phỏng 4.1.1 Mơ hình đường dây cần mơ phỏng

Mơ hình mơ phỏng được xây dựng dựa trên sơ đồ lưới điện truyền tải Việt Nam năm 2015 [7]. Mục đích lựa chọn xây dựng mơ hình mơ phỏng theo giai đoạn này nhằm khảo sát lại đúng hiện trạng xảy ra trở ngại bất thường của máy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar tại trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn [3].

Các kết quả mô phỏng bằng phần mềm ATP về việc phân tích ảnh hưởng quá độ xảy ra khi đóng cắt kháng bù ngang được thực hiện ở chế độ vận hành bình thường. Đề tài chỉ tập trung phân tích đóng cắt máy cắt kháng bù ngang KH502 – 128 MVar đặt tại trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn thuộc ngăn lộ đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn có chiều dài 152,83 km. Trong mơ hình mơ phỏng này nguồn được cấp từ trạm Nhà Bè về trạm Ơ Mơn, đây là trào lưu công suất trong chế độ vận hành bình thường trên đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn. Điện áp đầu nguồn là điện áp

VS tại trạm Nhà Bè, điện áp cuối nguồn là điện áp VR tại trạm Ơ Mơn.

Đường dây trong mơ hình mơ phỏng có chiều dài thực tế là 152,83 km, thuộc loại đường dây có chiều dài trung bình, mơ hình mạch π tương đương (LCC) được sử dụng trong mô phỏng cho loại đường dây này. Đặc điểm chính của đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn như sau:

- Cấp điện áp : 500 kV.

- Điện áp đầu nguồn (VS) : Phía ngăn lộ 565-575 Nhà Bè.

- Điện áp cuối nguồn (VR) : Phía ngăn lộ 562-572 Ơ Mơn.

- Chiều dài đường dây : 152,83 km.

- Dây dẫn : 4xACSR 666,6MCM (phân pha 4 dây).

- Dây chống sét : PHLOX-116.

- Dây cáp quang : OPGW-90.

Hình 4.1: Đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn.

Phụ tải trong mơ hình mơ phỏng đại diện cho các phụ tải của khu vực Miền Tây Nam Bộ được cung cấp từ lưới điện 500 kV Bắc - Nam cho phân bố phụ tải thông qua 02 máy biến áp đặt tại trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn. Do q áp phía cuối đường dây chỉ xảy ra ở trường hợp non tải hoặc không tải nên trong mô phỏng các thông số phụ tải của 03 pha phải cài đặt cho phù hợp.

Hình 4.2: Ngăn lộ kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar tại TBA 500 kV Ơ Mơn.

Hình 4.3: Mơ hình đóng cắt kháng bù ngang đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn bằng phần mềm ATP.

4.1.2 Các phần tử sử dụng trong mơ hình mơ phỏng

Trong mơ hình mơ phỏng đóng cắt kháng bù ngang đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn bằng phần mềm ATP như Hình 4.3 trên gồm các khối chức năng sau:

- SOURCE : Khối nguồn.

- LCC : Mơ hình đường dây trung bình.

- CB_1, CB_2, CB_3 : Máy cắt 03 pha rời.

- Shunt_React : Kháng bù ngang (Shunt reactor).

- Neutra_react : Kháng trung tính (Neutral reactor).

- Neutral_Res : Điện trở trung tính (Neutral resistor).

- LOAD : Tải.

- VS, VR, I : Đầu dị để đo điện áp, dịng điện. Khối nguồn:

Kí hiệu:

+ Nguồn điện tĩnh là dạng nguồn điện cho trước giá trị biên độ (điện áp hoặc dịng điện), góc pha, thời điểm bắt đầu và thời điểm kết thúc.

+ Nguồn điện động là các dạng máy điện quay (đồng bộ hay khơng đồng bộ).

- Nguồn được mơ phỏng trong mơ hình này là một dạng nguồn điện tĩnh có dạng hình sin 3 pha bình thường với ký hiệu loại 14. Loại nguồn này có thể hoạt động trong suốt q trình xác lập.

- Thông số nguồn điện:

+ Type of source: Voltage.

+ Amplitude: Giá trị cấp điện áp 500 kV phía đầu nguồn. Mục đích của việc mơ phỏng là phân tích điện áp quá độ TRV xảy ra khi cắt máy cắt tải có tính cảm với dịng điện nhỏ nên dựa theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 (trình bày ở chương 5) để nhập vào giá trị điện áp mơ phỏng.

Hình 4.4: Thí nghiệm cắt kháng theo tiêu chuẩn IEC 62271-110. Trong đó:

Ur : điện áp định mức. Ls : điện cảm phía nguồn.

Lb1, Lb2 : điện cảm hai phía máy cắt. L : điện cảm của kháng bù ngang. Cs : điện dung phía nguồn.

CL : điện dung phía tải. R: tổn thất của cuộn kháng.

Do đó điện áp của khối nguồn trong mơ hình mơ phỏng phải nhập theo điện áp pha Ut = 550/ với Ur = 550 kV là điện áp định mức được mô phỏng theo tiêu chuẩn IEC 62271-110. Như vậy Amplitude = 317 (kV).

+ f: là tần số nguồn điện, f = 50 (Hz).

+ pha: là thơng số góc pha của nguồn tính bằng độ hoặc giây phụ thuộc vào giá trị A1.

 A1 = 0: góc pha tính bằng độ; f(t) = Amp.cos{2.π.f.t + pha}.  A1 > 0: góc pha tính bằng giây; f(t) = Amp.cos{2.π.f.(t + pha)}.

 Với nguồn hình sin xoay chiều ba pha, thứ tự pha được quy ước như sau:

Pha A có góc pha bằng 0 độ nếu A1 = 0 và 0 giây nếu A1 > 0

Pha B có góc pha bằng -120 độ nếu A1 = 0 hoặc -1/3.f giây nếu A1 > 0 Pha C có góc pha bằng 120 độ nếu A1 = 0 hoặc 1/3.f giây nếu A1 > 0 + Tstart: là thời điểm tại đó nguồn bắt đầu hoạt động. Bất kỳ thời điểm nào trước thời điểm “Tstart” thì giá trị của nguồn điện đều bằng không.

+ Tstop: là thời điểm tại đó nguồn ngừng hoạt động. Bất kỳ thời điểm nào sau thời điểm “Tstop” thì giá trị của nguồn điện đều bằng khơng.

Hình 4.5: Số liệu khối nguồn.

 Mơ hình đường dây: Kí hiệu:

- Dây dẫn: sử dụng loại dây 4 x ACSR 666,6MCM có phân pha, mỗi pha có 4 dây nằm trên tiết diện hình vng liên kết với nhau bằng khung định vị, khoảng cách giữa các dây là 450 mm.

Bảng 4.1: Các đặc tính kỹ thuật của dây dẫn ACSR 666.6MCM:

Mã hiệu

Đường kính (mm)

Cấu tạo dây Số sợi x đường kính sợi (mm) Lực kéo đứt nhỏ nhất (kN) Điện trở 1 chiều ở 200C (Ω/km) Dịng điện phụ tải cho phép (A) Trọng lượng dây dẫn không mỡ (kg/km) Dây Lõi Phần nhôm Phần thép ACSR 666,6MC M 25,4 8,46 26 x 4,23 7 x 2,82 119 0,0855 764 1.365

-Dây chống sét: thiết kế treo 2 dây chống sét trên tồn tuyến, trong đó một dây chống sét bằng hợp kim nhôm lõi thép mã hiệu PHLOX116.2, một dây chống sét kết hợp cáp quang mã hiệu OPGW90.

Bảng 4.2: Các đặc tính kỹ thuật của dây chống sét PHLOX-116:

TT Đặc tính của dây Thơng số

1 Tiêu chuẩn chế tạo: Tiêu chuẩn IEC 61089 hoặc tương đương

2 Kết cấu dây 18/2 + 19/2

3 Tiết diện phần hợp kim nhôm (mm2) 56,55

4 Tiết diện phần thép (mm2) 59,69

5 Tiết diện tổng (mm2) 116,24

6 Đường kính tổng (mm) 14

7 Điện trở với dòng một chiều ở mức 200C (Ω/km) 0,59

8 Lực kéo đứt nhỏ nhất (daN) 10.490

9 Khối lượng dây (kg/km) 624

10 Modun đàn hồi (daN/mm2) 12,4 x 103

Bảng 4.3: Các đặc tính kỹ thuật của dây cáp quang OPGW-90:

Thông số Loại cáp OPGW 90

Kết cấu dây (số sợi/đường kính) 13/2,54 Tiết diện tổng (mm2) 90 Đường kính tổng (mm) 13,38 Điện trở một chiều (Ω/km) ở 200C 0,64 Lực kéo đứt nhỏ nhất (N)

Trọng lượng (kg/km) Modun đàn hồi (Mpa) Hệ số giãn nở dài (1/0C) 160.000 584 17 x 103 12 x 10-6 Dòng ngắn mạch (kA2.s) ≥103

Đường dây được mơ phỏng dưới dạng mơ hình LCC - 3 pha. Đây là mơ hình đường dây có thơng số rải với các thơng số phụ thuộc tần số. Mơ hình này mơ phỏng đầy đủ các thành phần tổng trở dọc đường dây, dung dẫn của đường dây với đất và có tính đến điện trở rị của dây dẫn đối với đất ở dạng sai số do hiệu ứng của mặt đất.

- Ph.no (Phase number): số thứ tự pha là 1, 2, 3. Dây chống sét được quy ước là 0.

- Rin: bán kính bên trong của 1 dây dẫn hoặc dây chống sét (cm).

+ Dây dẫn : Rin = 0,423 (cm).

+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Rin = 0,5 (cm). OPGW-90 : Rin = 0,53 (cm).

- Rout: bán kính bên ngoài của 1 dây dẫn hoặc dây chống sét (cm).

+ Dây dẫn : Rout = 1,27 (cm).

+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Rout = 0,7 (cm). OPGW-90 : Rout = 0,669 (cm).

- Resis: điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài có tính đến hiệu ứng bề mặt của dây dẫn (Ω/km).

+ Dây dẫn : Resis = 0,0855 (Ω/km).

+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Resis = 0,59 (Ω/km). OPGW-90 : Resis = 0,64 (Ω/km).

-Horiz: khoảng cách nằm ngang từ tâm một pha được chọn làm làm gốc đến những pha khác. Do 3 pha được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang nên ta chọn dây pha giữa làm gốc.

+ Khoảng cách từ 2 pha bên cạch tới pha giữa: Horiz = ± 12,7 m. + Khoảng cách từ 2 dây chống sét tới pha giữa: Horiz = ± 9,8 m.

- Vtower: chiều cao thẳng đứng tại dàn cột. + Dây dẫn : Vtower = 53 (m).