TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PSSE CHO LƯỚI ĐIỆN

Phần mềm PSSE (Power System Simulator for Engineering) là phần mềm môphỏng hệ thống điện của công ty Power Technologies Inc thuộc Siemens. Chươngtrình giúp chúng ta mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa các tính năng của hệ thốngđiện phục vụ cho công tác vận hành cũng như quy hoạch hệ thống điện. Nó sửdụng các phương pháp tính toán hiện đại nhất để: Tính toán trào lưu công suất; Tối ưu hóa trào lưu công suất; Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng: Cho phép tính toánchế độ làm việc của hệ thống ở tình trạng sự cố như ngắn mạch, đứt dây ởbất cứ điểm nào trong hệ thống. Phục vụ cho công việc tính toán chỉnh địnhrơle và tự động hóa trong hệ thống điện; Tương đương hóa hệ thống; Mô phỏng động: Chương trình PSSE cho phép tính toán mô phỏng các chếđộ làm việc của hệ thống khi có các dao động lớn xảy ra, nhằm khắc phụcnguy cơ tan rã hệ thống điện khi mất ổn định.

Trang 1

GVHD: Ths Đặng Tuấn Khanh

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSS/E

1.1 GIỚI THIỆU:

Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) là phần mềm mô phỏng hệ thống điện của công ty Power Technologies Inc thuộc Siemens Chương trình giúp chúng ta mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa các tính năng của hệ thống điện phục vụ cho công tác vận hành cũng như quy hoạch hệ thống điện Nó sử dụng các phương pháp tính toán hiện đại nhất để:

- Tính toán trào lưu công suất;

- Tối ưu hóa trào lưu công suất;

- Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng: Cho phép tính toán chế độ làm việc của hệ thống ở tình trạng sự cố như ngắn mạch, đứt dây ở bất cứ điểm nào trong hệ thống Phục vụ cho công việc tính toán chỉnh định rơle và tự động hóa trong hệ thống điện;

- Tương đương hóa hệ thống;

- Mô phỏng động: Chương trình PSS/E cho phép tính toán mô phỏng các chế

độ làm việc của hệ thống khi có các dao động lớn xảy ra, nhằm khắc phục nguy cơ tan rã hệ thống điện khi mất ổn định

Hiện tại phần mềm đã được phát triển đến phiên bản thứ 33 Để phục vụ mục đích nghiên cứu của sinh viên, chúng ta có thể tải phiên bản PSS/E University miễn phí

từ trang web của công ty Phiên bản này cung cấp đầy đủ các chức năng, tuy nhiên

hệ thống điện mô phỏng không được có số nút vượt quá 50 nút PSS/E đã trở thành công cụ phần mềm chuẩn trong tính toán lưới điện và được hơn 115 quốc gia trên thế giới sử dụng

Trang 2

1.2 KHÁI QUÁT:

Chương trình PSS/E là chương trình mô phỏng hệ thống điện trên máy tính nhằm mục đích tính toán nghiên cứu phục vụ vận hành cũng như quy hoạch hệ thống điện

Chương trình được tổ chức theo sơ đồ khối như sau:

Đưa dữ liệu đầu vào và lấy kết quả đầu ra từ

chương trình PSS/E

 Dữ liệu đầu vào để tính trào lưu công suất

: huy động nguồn,phụ tải của các trạm…

 Các dữ liệu cơ bản:mô phỏng đường

 Trào lưu công suất HTĐ

 Kiểm tra các giới hạn

 Hiển thị kết quả qua sơ

Nghiên cứu hệ thống tuyến

tính:tính toán trào lưu công

suất khi bỏ qua ảnh hưởng của

công suất phản kháng

Biến đổi dữ liệu:

 Biến đổi dữ liệu của máy phát / phụ tải

 Tương đương hóa hệ thống

Trang 3

1.3 CÁC BÀI TOÁN CỦA PSS/E:

Chương trình phần mềm PSS/E có một số bài toán sau:

 Phân bố công suất - Power Flow, Xác định tổn thất

 Phân tích động – Dynamics

 Phân bố công suất cải tiến – Load Flow Enhancement

 Phân tích ngắn mạch bất đối xứng – Unbalanced Fault Analysis (Short Circuit)

 Phân bố công suất tối ưu – Optimal Power Flow (OPF)

1.4 CÁC KHÍA CẠNH QUAN TRỌNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH PSS/E:

Chương trình PSS/E có 3 khía canh quan trọng:

 Cho phép người dùng tạo ra các thư viện để mô tả rõ ràng các điều kiện của

hệ thống và các vấn đề cần khảo sát

 Khả năng thực hiện của từng chức năng giúp ta đạt được những kết quả mong muốn trong bài toán trào lưu công suất,mô phỏng và tính toán ngắn mạch

 Cho ta biết tiến trình cài đặt mô hình động của hệ thống cần mô phỏng

Trang 4

CHƯƠNG 2 HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT PHẦN MỀM PSS/E

2.1 HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT:

Nhấn kép vào file setup để khởi động chương trình cài đặt

Hình 2.1 Giao diện khởi động cài đặt chương trình

 Khi trình khởi động xong màn hình cài đặt xuất hiện cho phép ta lựa chọn kiểu cài đặt mạng hay cục bộ, nhấn chuột vào nút “next” để tiếp tục

Trang 5

Hình 2.2 Các kiểu cài đặt

 Bảng “Release Notes” xuất hiện, nhấn “Yes” để tiếp tục

Hình 2.3 Các thông tin về phiên bản phần mềm

Trang 7

Hình 2.5 Lựa chọn nơi đặt các thư mục cài đặt

 Lựa chọn các tuỳ chọn của chương trình rồi nhấn “Next” để tiếp tục

Hình 2.6 Chọn các thành phần muốn cài đặt

Trang 9

Hình 2.8 Chọn tần số

 Xác nhận lại các tùy chọn đã chọn, nhấn “Next” để tiếp tục

Hình 2.9 Xác nhận lại các tùy chọn

Trang 10

 Màn hình chương trình đang cài đặt

Hình 2.10 Màn hình đang cài đặt

 Lựa chọn việc mà chương trình cài đặt sẽ làm

Hình 2.11 Chọn việc muốn chương trình cài đặt làm

Trang 11

 Lựa chọn “driver” muốn cài đặt, chọn “SuperPro driver”, nhấn “Next” để tiếp tục

Hình 2.12 Chọn loại “Driver” muốn cài đặt

 Cài đặt đã hoàn thành, chọn khởi động lại máy hay khởi động lại sau rồi nhấn

“Finish” để thoát

Trang 12

Chương 3 Phần Ví Dụ Chi Tiết Về Phần Mềm PSS/E Và Cách Sử Dụng

Trang 13

H.6.14

-Tính toán trào lưu công suất ?

-Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng ?

-Trên phần mềm PSS/E

Bài Làm

Trang 14

1 GIAO DIỆN PSS/E :

2 THÀNH LẬP MẠNG ĐIỆN TRÊN PSS/E:

Như đã nêu ở trên, PSS/E đã có những cải tiến về mặt thân thiện với người sử dụng thể hiện qua phân hệ Grid Editor Trong Grid Editor người sử dụng có thể vẽ

sơ đồ đơn tuyến của lưới điện khá dễ dàng và trực quan hơn theo kiểu “kéo thả”

2.1 Các bước mở phân hệ Grid Editor:

 Vào thanh menu “Start” để khởi động phần mềm, chọn phân hệ Power Flow Trên màn hình xuất hiện giao diện của phân hệ Power Flow

Trang 15

 Vào “File” chọn mục “New” để tạo một sự kiện mới Trên màn hình xuất hiện hộp thoại “Build New Case”

Hình 2.16 Hộp thoại “Build New Case”

 Dòng đầu tiên: công suất cơ bản được chọn để tính toán là 100MVA

 Hai dòng còn lại: hai dòng chú thích cho file số liệu (có thể không cần nhập hai dòng này)

 Nhấn “OK” để tạo một sự kiện mới

Trang 16

 Màn hình của phân hệ “Grid Editor” xuất hiện

Hình 2.17 Phân hệ “Grid Editor”

 Nhấp vào biểu tượng , màn hình xuất hiện hộp thoại

 Chọn “Diagram” và nhấn “OK”, màn hình vẽ sơ đồ xuất hiện Có thể nhấp vào biểu tượng để tạo lưới giúp cho việc thể hiện sơ đồ được dễ dàng và chính xác hơn

Trang 17

Hình 2.18 Màn hình vẽ sơ đồ đơn tuyến trong “Grid Editor”

Màn hình “ Grid Editor ” gồm có 4 cửa sổ chính:

 Diagram View (luôn luôn xuất hiện)

 Equipment List View (chúng ta có thể hiển thị hoặc ẩn đi bằng

cách nhấp vào biểu tượng )

 Progress View (chúng ta có thể hiển thị hoặc ẩn đi bằng cách

nhấp vào biểu tượng )

 Report Preview (xuất hiện khi chúng ta thực hiện lệnh

“report”)

Progress View Equipment View

Diagram View

Trang 18

2.2 Ta sẽ nhập thông số vào chương trình trực tiếp

Từ giao diện chính ta chon :

- File/new

-Rồi chon hệ thống và sơ đồ

Trang 19

-Tạo tiêu đề của case

-ok

-Sau đó thanh (network data) hiên ra ta bắt đầu nhập các thông số

-các mục cần nhập thông số như :bus/plant/machine/load/branch/2 winding…

Trang 20

A Bắt đầu vào thông số nút (bus)

-Bài này có tổng cộng 11 nút => nhập từ nút 1 ->11

- “Bus number”: nhập vào số nút (Chương trình sẽ tự ghi vào cột này)

- “Bus name”: nhập vào tên nút (tối đa là 8 ký tự)

- “Base KV”: nhập điện áp cơ bản cho nút đó (ví dụ : 3.3, 15.75, 20, 33, 35,

110, 220…)

- “Code”: nhập vào mã để phân loại các loại nút

 1-Nút phụ tải (không có máy phát gắn vào)

 2-Nút máy phát hoặc nhà máy điện

 3-Nút cân bằng

 4-Nút cô lập

- “Area” và “Area name” chỉ miền và tên miền mà nút đó thuộc vào (giá trị này nhằm quản lí và truy xuất nhanh hơn khi hệ thống có nhiều nút với nhiều cấp điện áp khác nhau)

Trang 21

-“Zone” và “Zone name” chỉ vùng và tên vùng mà nút đó thuộc vào (giá trị

này nhằm quản lí và truy xuất nhanh hơn khi hệ thống có nhiều nút với nhiều cấp

điện áp khác

-“Owner” và “Owner name” chỉ các nút và tên nút do mình làm chủ (có thể

bỏ qua)

Voltage” giá trị điện áp tại nút đó (được nhập trong đvtđ)

-“Angel” giá trị góc pha của điện áp đó (tính theo độ)

B Tiếp là thông số nhà máy (machine)

- “Bus number” và “Bus name” số nút và tên nút gắn với máy phát

- “Id” số thứ tự dùng để phân biệt khi có nhiều máy phát nối vào một nút

- “Pgen” và “Qgen”công suất tác dụng và phản kháng đang phát của máy phát

(MW và MVAr)

- “Pmax”, “Pmin” và “Qmax”, “Qmin” công suất tác dụng và phản kháng cực

đại và cực tiểu của máy phát (Giá trị này để mặc định rất lớn)

- “MBASE” công suất danh định của máy phát (MVA)

Trang 22

- “ZR” điện trở trong của máy phát nhập vào ở đơn vị tương đối với công suất

cơ bản đã chọn

- “ZX” điện kháng trong của máy phát, có thể nhập vào xd’ hay xd’’ ở đơn vị

tương đối với công suất cơ bản MBASE, giá trị này không có tác dụng trong

tính toán trào lưu công suất (chỉ dùng trong tính toán Dynamic)

- “RT” và “XT” điện trở và điện kháng trong của máy biến áp đầu cực máy phát

(nhập vào ở đơn vị tương đối với công suất cơ bản MBASE)

- “GTAP” nấc phân áp của máy biến áp đầu cực máy phát (nhập ở đvtđ)

- “Owner 1”, “Owner 2”, “Owner 3”, “Owner 4”: số chỉ sự sở hữu, mỗi máy

phát có đến 4 chủ sở hữu

“Fraction 1”, “Fraction 2”, “Fraction 3”, “Fraction 4”: hệ số chiếm hữu của

các chủ sở hữu, trước khi nhập và chương trình thì tổng các Fi bằng “1”

C Nhập thông số nhà máy (plant)

- Thường kèm theo với thông số máy phat điện

Trang 23

- “Iload” thành phần tác dụng và phản kháng của phụ tải cho dưới dạng dòng

điện không đổi

- “Yload” thành phần tác dụng và phản kháng của phụ tải cho dưới dạng tổng

dẫn không đổi

Trang 24

E Đường dây (branch)

- “From bus” và “From bus name” số hiệu và tên nút đầu của nhánh

- “To bus” và “To bus name” số hiệu và tên nút cuối của nhánh

- “Id” chỉ số nhánh, dùng để phân biệt khi có nhiều nhánh khác nhau nối song

song giữa hai nút

- “Line R” và “Line X” : Giá trị điện trở và trở kháng của nhánh đường dây

(nhập ở đơn vị pu hay Ohm)

Chú ý: Hai giá trị này bắt buộc phải nhập trong bảng thông số của nhánh Trong

đó giá trị của R có thể bằng “0” nhưng giá trị của X phải luôn khác “0”

- “Charging” giá trị điện dung dẫn của đường dây Nhập vào ở đơn vị có tên

hoặc pu Giá trị mặc định bằng 0

- “Status” chỉ trạng thái của nhánh đó

- “Rate A”, “Rate B”, “Rate C”: các mức mang tải cho phép khác nhau của

nhánh đường dây đó (nhập ở đơn vị MVA) Mặc định bằng 0

Trang 25

Trong đó : “Rate A” là mức tải định mức của đường dây đó, “Rate B” và “Rate C”

có thể biểu diễn giá trị quá tải được sử dụng trong các điều kiện khẩn cấp

- “Line G from” và “Line B from” giá trị Shunt đường dây nối vào nút đầu của

nhánh đó, tính bằng điện dẫn (nhập ở đơn vị tương đối) Mặc định bằng 0

- “Line G to” và “Line B to” giá trị Shunt đường dây nối vào nút cuối của nhánh

đó, tính bằng điện dẫn (nhập ở đvtđ) Mặc định bằng 0

- “Length” chiều dài của đường dây, nhập vào đơn vị tùy người dùng Mặc định

bằng 0

- “Owner 1”, “Owner 2”, “Owner 3”, “Owner 4”: số chỉ sự sở hữu của nhánh

- Fraction 1”, “Fraction 2”, “Fraction 3”, “Fraction 4”: hệ số chiếm hữu của các

chủ sở hữu, trước khi nhập và chương trình thì tổng các Fi bằng “1”

Trang 26

F Thông số MBA ( 2 winding) với bài này : chỉ nhập dữ liệu máy biến áp hai

cuộn dây

- “From bus” và “From bus name” số hiệu và tên nút thứ nhất của máy biến

áp, ở đây có cuộn dây thứ nhất của máy biến áp, chỉ có cuộn dây này có

chứa điều áp dưới tải

- “To bus” và “To bus name” số hiệu và tên nút thứ hai của máy biến áp, ở

đây có chứa cuộn dây thứ hai của máy biến áp

- “Id”: số hiệu của nhánh, dùng để phân biệt khi có nhiều nhánh nối song song

Mặc định bằng Id =‘1’

- “Name”: nhập tên của máy biến áp, tối đa 8 kí tự, đặt trong ngoặc ‘’ Mặc

định có thể để trống

- “Status”: trạng thái ban đầu của máy biến áp

- “Control bus”: tên nút mà máy biến áp tham chiếu đến để điều chỉnh điện áp

Nếu nút đó cùng phía với phía có nấc máy biến áp thì phải thêm dấu “-” vào

phía trước Mặc định cho bằng ‘0’

Trang 27

- “None”: không có điều chỉnh tự động

- “Voltage”: tự động điều chỉnh điện áp

- “Reactive”: tự động điều chỉnh công suất kháng

- “Active” tự động điều chỉnh công suất thực

- “DC line” điều chỉnh số lượng đường dây DC

- “Winding I/O code”: mã vào dữ liệu cho các trường tiếp theo Xác định đơn

vị cho WIND1, WIND2

 “1”: Turns ratio (pu on bus base kV)- vào tỉ số biến áp tương đối

 “2”: điện áp định mức biến áp trong đơn vị có tên (KV)

 Mặc định cho bằng “1” Turns ratio (pu on bus base kV)

- “Impedance I/O code”: mã vào dữ liệu trở kháng máy biến áp

Trang 28

 Mặc định bằng “1” Zpu (system base)

- “Admittance I/O code” xác định đơn vị cho các trường dữ liệu MAG1 và MAG2

1- Điện dung dẫn số phức tương đối theo cơ sở hệ thống

2- Tổn thất không tải tính bằng W và dòng không tải tương đối theo cuộn thứ nhất

- “Magnetic conductance”: độ dẫn từ hoá Mặc định bằng “0”

- “Magnetic susceptance”: điện nạp từ hóa Mặc định bằng “0”

- “Owner 1”, “Owner 2”, “Owner 3”, “Owner 4”: số chỉ sự sở hữu của nhánh

Trang 29

- “Fraction 1”, “Fraction 2”, “Fraction 3”, “Fraction 4”: hệ số chiếm hữu của các chủ sở hữu, trước khi nhập và chương trình thì tổng các Fi bằng “1”

- “P base kV”: giá trị công suất cơ bản (MVA)

- “P winding ratio”: tỉ số biến áp theo giá trị công suất cơ bản (pu)

- “P nominal voltage”: giá trị điện áp danh định theo giá trị công suất cơ bản (pu)

- “Pf Angel”: góc của hệ số công suất

- “S winding ratio”: tỉ số biến áp theo giá trị công suất cơ bản (pu)

- “S nominal voltage”: giá trị điện áp danh định theo giá trị công suất cơ bản (pu)

- “Rmax”: giới hạn trên Mặc định “Rmax” = ‘1.1’

- “Rmin”: giới hạn dưới Mặc định “Rmin”= 0.9

- “Vmax” và “Vmin”: giới hạn điều chỉnh trên và giới hạn điều chỉnh dưới Mặc định “Vmax”= 1.1 và “Vmin”= 0.9

- “Nominal resistance” và “Nominal reactance ”: điện trở và trở kháng danh định Mặc định bằng ‘0’

- “Impedance table”: bảng trở kháng

- “Actual impedance”: giá trị trở kháng thực tế

- “Connect code”: mã kết nối

- “G-Resist”: điện trở nối đất của máy biến áp

- “G-React”: điện kháng nối đất của máy biến áp

- “R-Zero” và “X-Zero”: giá trị điện trở và điện kháng thứ tự không

Trang 30

Nhập số liệu xong ta nhấp vào biểu tượng (auto draw)

Chọn biểu tượng để xem dòng chảy công suất trên các nhánh

Chọn biểu tượng để xem mức độ tải của đường dây

Sơ đồ tuyến tính khi nhập xong

Trang 32

Chọn “Solve” ta được : Kết quả bài toán theo phương pháp Newton-Raphson:

Bảng 4.1 Kết quả sơ bộ của bài toán phân bố công suất

Bài toán hội tụ sau 2 bước lập

- Công suất phát tại nút cân bằng là P= 43.6 MW, Q= 5.9 Mvar

Trang 33

 Ngoài ra, ta có thể xem dòng công suất của các nhánh mà nối với một

nút và các thông số của nút

Kích vào biểu tượng trên màn hình thì ở màn hình xuất hiện hình như

hình dưới (Giả sử ta chọn nút 7, nhấn OK màn hình sẽ hiện ra hình ảnh như

sau):

Hình a Chọn nút cần xem dòng công suất và các thông số của nút

Trang 34

 Xem tổng công suất ta vào Power FlowReportsArea/Owner/zone

totals:

Bảng b Kết quả tổng công suất và tổn thất theo vùng

- Tổng công suất máy phát: P=43.6 MW, Q=20.9 Mvar

- Tổng công suất tải: P=43.0, Q=17.8 Mvar

- Tổng tổn thất: P=0.6 MW, Q=4.0 Mvar

Xem công suất và tổn thất công suất tại các Bus và các nhánh đường dây ta vào

Power FlowReportsBus Based Repors: ( bảng phụ lục 1.1)

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	2,08 MB