Phân tích an toàn trong PSS/E

2.3. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG PSS/E

2.3.1. Phân tích an toàn trong PSS/E

Các sự cố nhẫu nhiên xảy ra trong HTĐ là các sự cố nhảy máy phát, đường dây, máy cắt, ngắn mạch,… xảy ra ngẫu nhiên đối với một hay nhiều phần tử trong HTĐ.

Các sự cố này có thể ảnh hưởng đến tần số, điện áp, độ an toàn cung cấp điện. Hậu quả xảy ra có thể là quá tải, điện áp thấp/cao hoặc tần số tăng/giảm.

Việc tính toán các sự cố ngẫu nhiên có tác dụng dự báo, phân tích độ nguy hiểm của các sự cố này, đề ra các biện pháp loại bỏ hoặc giảm thiểu nguy cơ tiềm ẩn từ chúng.

Các dạng tính toán sự cố trong PSS/E:

- Sự cố đơn lẻ một phần tử (N-1): Mất một phần tử bất kỳ trong HTĐ. Hình 2.7 mô tả trình tự tính toán thủ công một sự cố đơn lẻ bao gồm các bước chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho đến xuất kết quả tính toán;

- Sự cố hai phần tử (N-2): Mất hai phần tử bất kỳ trong hệ thống điện. Hình 2.8

DUT.LRCC

mô tả quá trình tính toán hệ thống nhiều sự cố;

- Sự cố nhiều phần tử: Sự cố thanh cái, sự cố mất điện toàn trạm, sự cố mất một nhóm nhiều tổ máy.

Để tính toán sự cố ngẫu nhiên có thể sử dụng một trong hai phương pháp sau:

- Phương pháp thủ công: Lần lượt tính toán đối với từng sự cố;

- Phương pháp tự động: Sử dụng phần mềm tính toán tự động.

Đối với phương pháp thủ công ta thiết lập trạng thái vận hành bình thường của hệ thống, sau đó tách một thiết bị ra (đường dây hoặc MBA, máy phát,…). Sau đó giải bài toán trào lưu công suất để xác định các điểm vi phạm giới hạn vận hành.

Phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian tính toán và chưa phản ánh được tính

“ngẫu nhiên” của sự cố.

Hình 2.7. Sơ đồ khối quá trình tính toán thủ công một sự cố đơn lẻ

Phương pháp tự động được sử dụng để khắc phục nhược điểm của phương pháp trên. Nó cho phép tính toán nhiều sự cố đồng thời trên hệ thống bằng cách thiết lập các tập tin liệt kê phạm vi giám sát, đối tượng giám sát và danh sách các sự cố ngẫu nhiên.

Các tập tin (file) dùng trong phần mềm PSS/E như sau:

- File .sub: Định nghĩa các subsystem (chỉ “phạm vi” các thanh cái trong hệ thống được sử dụng để tính toán);

- File .con: Định nghĩa các contingency (chỉ danh sách các sự cố cần phân tích);

- File .mon: Mô tả các phần tử được giám sát (chỉ “phạm vi giám sát” trong hệ thống như điện áp, công suất,…);

- File Dfax: Được tạo ra từ các file .sub, .con, .mon.

Chuẩn bị file tính toán

Mô phỏng chế độ sự cố

Giải bài toán Load Flow

Xuất kết quả tính toán

Kiểm tra dữ liệu đầu vào: Nguồn, lưới phụ tải

Trip phần tử bị sự cố, kiểm tra trào lưu công suất trước sự cố

Sử dụng các lệnh FDNS hoặc FNSL giải bài toán Load flow

Kiểm tra các phần tử quá tải, điện áp các nút vượt ngưỡng cho phép

DUT.LRCC

Hình 2.8. Sơ đồ khối mô tả phương pháp tự động nhiều sự cố a. Cấu trúc câu lệnh trong file subsystem (file .sub)

File .sub dùng để mô tả tất cả các bus trong một hệ thống, mà hệ thống đó đã được định nghĩa trong chương trình PSS/E. Cấu trúc file .sub như sau:

COM

COM SUBSYSTEM description file entry created by PSS(R)E Config File Builder COM

/Các BUS trong ZONE thuộc 'HTĐ' SUBSYSTEM 'NAME_OF_SYSTEM'

/Subsystem 1

ZONE 1 /Các BUS trong ZONE 1 /Subsystem 2

ZONE 2 /Các BUS trong ZONE 2

…

/Subsystem n

ZONE n /Các BUS trong ZONE n END /Kết thúc Subsystem

END /Kết thúc file

b. Cấu trúc câu lệnh trong file contingency (file .con)

File .con được sử dụng để mô tả các sự cố thiết bị trong hệ thống, các thiết bị này (máy biến áp, đường dây, thanh cái, máy phát) có các bus nằm trong phạm vi file .sub.

Trong phần mềm PSS/E có thể liệt kê các sự cố trong một hệ thống bằng hai cách. Cách thứ nhất chỉ liệt kê những sự cố cần quan tâm xem xét (dạng 1) hoặc sử dụng cách thứ

Chuẩn bị thông số tính toán

Chuẩn bị các file .sub, .con Tạo file Dfax

Giải các sự cố

Xuất kết quả tính toán

Thiết lập các file .sub, .con, .mon dựa trên các địa chỉ (ID) của các thanh cái trong hệ thống và mục tiêu giám sát thực tế

Các options

Sử dụng phương pháp ACCC hoặc DCCC

Xuất các kết quả như mức mang công suất, điện áp,… được định nghĩa trong file .mon

DUT.LRCC

hai đó là liệt kê tất cả các sự cố trong hệ thống (dạng 2). Khi những HTĐ phức tạp liên tục được mở rộng chúng ta có thể sử dụng cấu trúc dạng 2 để kiểm soát những tình huống sự cố nguy hiểm đối với các thiết bị chính.

Hình 2.9 thể hiện hai dạng liệt kê các sự cố trong file .con.

Hình 2.9. Các dạng file .con File .con dạng 1:

- Cấu trúc:

/Contingency 1

CONTINGENCY Contingency_label_1 /Đặt tên cho sự cố 1 END /Kết thúc sự cố 1

/Contingency 2

CONTINGENCY Contingency_label_2 /Đặt tên cho sự cố 2 END /Kết thúc sự cố 2

…

/Contingency n

CONTINGENCY Contingency_label_n /Đặt tên cho sự cố n END /Kết thúc sự cố n

END /Kết thúc file - Các dạng sự kiện:

+ Cắt/đóng 1 đường dây:

TRIP LINE FROM BUS number TO BUS number CKT number CLOSE LINE FROM BUS number TO BUS number CKT number

2 dạng

Dạng 2: Liệt kê tất cả các sự cố trong một tập hợp các nút có sẵn Dạng 1: Liệt kê tất cả sự cố đã

được xác định trước Sử dụng cho 1 danh sách các sự cố đã xác định trước.

Ví dụ:

- Case 1;

- Case 2;

- …

Chỉ định nghĩa dạng sự kiện trong 1 tập hợp đã xác định:

- Cắt 1 đường dây trong system 1;

Hoặc:

- Cắt 1 tổ máy trong system 1.

DUT.LRCC

+ Cắt/đóng 1 máy biến áp:

DISCONNECT BRANCH FROM BUS number TO BUS number TO BUS number CKT number

CLOSE BRANCH FROM BUS number TO BUS number TO BUS number CKT number

+ Cắt tất cả các nhánh nối tới 1 bus:

DISCONNECT BUS number /Cắt tất cả các nhánh nối tới nút number + Cắt 1 tổ máy:

REMOVE MACHINE number FROM BUS number /Cắt tổ máy phát number từ nút number

+ Thay đổi công suất của phụ tải:

SET BUS number LOAD TO i MW/PERCENT /Đặt tải tại nút number theo giá trị i MW/PERCENT

INCREASE BUS number LOAD BY i MW/PERCENT /Tăng tải tại nút number một lượng i MW/PERCENT

DECREASE BUS number LOAD BY i MW/PERCENT /Giảm tải tại nút number một lượng i MW/PERCENT

+ Thay đổi công suất phát của tổ máy:

SET BUS number GENERATION TO i MW/PERCENT /Đặt công suất phát tại nút number theo giá trị i MW/PERCENT

File .con dạng 2:

- Cấu trúc:

/Loại sự kiện 1, không có phần định nghĩa tên contingency SINGLE BRANCH IN AREA i /Chỉ có duy nhất 1 data record /Loại sự kiện 2, không có phần định nghĩa tên contingency SINGLE BRANCH IN ZONE i /Chỉ có duy nhất 1 data record /Loại sự kiện n, không có phần định nghĩa tên contingency

…(contingency events)

END /Kết thúc các loại sự kiện END /Kết thúc file

- Chương trình sẽ tính lần lượt các sự kiện trong từng loại sự kiện được định nghĩa.

- Các dạng sự kiện:

+ Cắt 1/2 nhánh từ bus:

SINGLE BRANCH FROM BUS number DOUPBLE BRANCH FROM BUS number

DUT.LRCC

+ Cắt nhánh trong 1 system:

SINGLE BRANCH IN AREA i /system là area i - Phần tử sự cố:

+ SINGLE: Sự cố 1 phần tử;

+ DOUPLE: Sự cố 2 phần tử;

+ BUSDOUPLE: Sự cố 2 nhánh từ 1 bus;

+ PARALLEL: Sự cố 2 đường dây song song.

- System: AREA i, ZONE i, OWNER i, SYSTEM/SUBSYSTEM label.

c. Cấu trúc câu lệnh trong file monitor (file .mon)

File .mon dùng để mô tả “phạm vi” giám sát khi phân tích hệ thống. Ở đây “phạm vi” có thể là điện áp các nút, tỉ lệ hoặc/và độ thay đổi của công suất, dòng điện, điện áp,… qua các thiết bị. Cấu trúc file .mon như sau:

COM

COM MONITORED element file entry created by PSS(R)E Config File Builder COM

MONITOR VOLTAGE RANGE SUBSYSTEM 'NAME_OF_SYSTEM' 0.950 1.100 /Giám sát giới hạn điện áp

MONITOR VOLTAGE DEVIATION SUBSYSTEM 'NAME_OF_SYSTEM' 0.030 0.050 /Giám sát điện áp khi phân kỳ

MONITOR BRANCHES IN SUBSYSTEM 'NAME_OF_SYSTEM' /Giám sát trào lưu trên nhánh

MONITOR TIES FROM SUBSYSTEM 'NAME_OF_SYSTEM' /Tiêu đề cần đưa vào giám sát

END /Kết thúc file

(Với mỗi sự cố được mô tả trong file.con, chương trình giám sát tất cả các phần tử như được mô tả trong file .mon).