Đồ án psse tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện tp hồ chí minh bằng phần mềm pss e

30 Chương III: Bài toán phân bố công suất và ngắn mạch trong hệ thống điện 3.1 Bài toán phân bố công suất ..... Chương IV: Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ

MỤC LỤC

Lời nói đầu 5

Chương dẫn nhập 7

Chương I: Giới thiệu chung về lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh 1.1 Tổng quan 9

1.2 Hiện trạng nguồn, lưới điện hiện hữu 9

1.3 Tình hình nhu cầu phụ tải Thành phố Hồ Chí Minh 12

Chương II: Giới thiệu ứng dụng phần mềm PSS/E 2.1 Khái quát 20

2.2 Cách cài đặt phần mềm PSS/E 21

2.3 Một số lệnh cơ bản 28

2.4 Nhập dữ liệu các phần tử mạng điện vào phần mềm PSS/E 30

Chương III: Bài toán phân bố công suất và ngắn mạch trong hệ thống điện 3.1 Bài toán phân bố công suất 36

3.1.1 Sơ lược lý thuyết bài toán phân bố công suất 36

3.1.2 Ma trận tổng dẫn thanh cái (YTC hay YBUS) và ma trận tổng trở thanh cái (ZBUS hay ZTC) 37

3.1.3 Phương pháp tính phân bố công suất 38

3.2 Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện 42

3.2.1 Khái niệm chung về ngắn mạch 42

3.2.2 Thiết lập sơ đồ tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện 44

3.2.3 Phương pháp tính toán ngắn mạch 51

Chương IV: Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh bằng phần mềm PSS/E

4.1 Các giả thiết tính toán 52

4.2 Số liệu đầu vào tính toán 52

4.2.1 Thông số máy biến áp 52

4.2.2 Thông số máy phát 53

4.2.3 Thông số đường dây 54

4.3 Kết quả tính toán phân bố công suất lưới điện 110-220kV Tp Hồ Chí Minh 4.3.1 Tính toán phân bố công suất bằng phần mềm PSS/E cho hệ thống điện Tp Hồ Chí Minh 59

4.3.2 Tính phân bố công suất theo lý thuyết cho 3 nút Tao Đàn, Đa Kao, Bến Thành 60

4.4 Kết quả tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện Tp Hồ Chí Minh 64

4.4.1 Tính toán ngắn mạch bằng phần mềm PSS/E 64

4.4.2 Tính toán theo lý thuyết ngắn mạch 71

Chương V: Kết luận và kiến nghị 76

Tài liệu tham khảo 77

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các ngành kinh tế Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi quốc gia, xuất hiện nhiều đường dây điện cao áp, siêu cao áp làm nhiệm vụ liên lạc và truyền tải công suất

Để đánh giá khả năng truyền tải trên các đường dây siêu cao áp và tính toán các tiêu chí vận hành hệ thống điện, chúng ta cần phải giải quyết bài toán phân bố công suất truyền tải trên các đường dây và tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện

Từ đó chúng ta có kế hoạch đầu tư dự án mới một cách hiệu quả, cũng như dự đoán được các trường hợp sự cố lưới điện có thể xảy ra để có biện pháp khắc phục và xử lý kịp thời

Để đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, nhóm đã chọn đề tài tính toán cho hệ

thống điện Thành phố Hồ Chí Minh với tên đề tài: “ Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh bằng phần mềm PSS/E”

Nội dung thực được trình bày bao gồm 5 chương :

Chương 1: Giới thiệu chung về lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh

Chương 2: Giới thiệu ứng dụng phần mềm PSS/E

Chương 3: Bài toán phân bố công suất và ngắn mạch trong hệ thống điện

Chương 4 : Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ

Chí Minh

Chương 5 : Kết luận

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin cảm ơn tới gia đình, đã động viên và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn Em cũng gởi lời cảm ơn đến các Thầy/Cô giảng dạy em trong bốn năm học ở trường, đã trang bị những kiến thức quý báu để làm cơ sở cho em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp và trang bị những kinh nghiệm cho em khi ra trường

Với sự nỗ lực tối đa, cố gắng tìm tòi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Nhân Bổn và anh Võ Xuân Hải Công ty CP tư vấn xây dựng điện 3 (PECC3) nhóm thực hiện đã hoàn thành luận

văn tốt nghiệp đúng nội dung và thời hạn Nhưng do điều kiện thời gian thực hiện hạn hẹp cũng như với kiến thức của bản thân, chắc chắn không tránh được những thiếu sót

mà nhóm thực hiện không mong muốn Rất mong nhân sự đóng góp và chỉ bảo của Thầy Cô, tất cả các bạn bè để xây dựng cho luận văn được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG DẪN NHẬP

I Đặt vấn đề

Nghành điện đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của các nghành khác, mọi sinh hoạt lao động sản xuất từ quy mô nhỏ cho đến các xí nghiệp, khu chế xuất … đều phải đề cập đến điện năng Để ngành điện ngày càng hiện đại hóa thì đất nước phải đào tạo bổ sung nguồn nhân có kiến thức có đội ngũ lành nghề phục vụ trong

công tác quản lý, thiết kế và vận hành

Môn học cung cấp điện là một chuyên nghành chính ở ngành Điện Công Nghiệp của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh với đề tài

được chọn thực hiện: “Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh bằng phần mềm PSS/E” là phù hợp với yêu cầu của bộ

môn cũng như khả năng thực hiện Với sự nỗ lực tối đa và cố gắng tìm tòi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, luận văn được hoàn thành đã cũng cố lại kiến thức và những vấn đề mới trong quá trình thực hiện tạo kinh nghiệm khi ra trường

II Giới hạn đề tài

- Luận văn được giới hạn trong phạm vi lưới điện 110-220kV Thành phố Hồ Chí Minh

- Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh năm 2012

- Ứng dụng phần mềm PSS/E trong tính toán

III Mục đích luận văn

- Qua quá trình thực hiện nghiên cứu giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức, nâng cao kỹ năng thiết kế và trao dồi kinh nghiệm cho bản thân

- Giúp sinh viên quen với công tác nghiên cứu khoa học, khả năng phân tích, làm quen với tác phong công nghiệp

- Luận văn hoàn thành sẽ trang bị những kiến thức để phục vụ cho công tác thiết

kế điện sau này, góp phần cung cấp thêm tài liệu tham khảo cho sinh viên nghành điện và những người quan tâm

IV Mục tiêu của luận văn

- Tính toán phân bố công suất và ngắn mạch lưới điện 110-220kV Thành phố Hồ Chí Minh bằng phần mềm PSS/E, theo số liệu vận hành của Trung tâm điều độ

hệ thống điện Miền Nam

- Dựa vào lý thuyết tính toán trào lưu công suất của 3 nút cụ thể bằng phương pháp lặp Newton-Raphson trong hệ thống và so sánh với kết quả tính toán

PSS/E

V Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết tính toán phân bố công suất và ngắn mạch trong hệ thống điện qua các tài liệu đã được học tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh và ứng dụng phần mềm PSS/E trong tính toán cho lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh

VI Đặt tên đề tài

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được đặt tên:

“TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ NGẮN MẠCH LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH”

VII Cơ sở lý luận của luận văn

Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở:

- Phù hợp với mục tiêu đào tạo của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, kế hoạch và chương trình đào tạo của nghành điện công nghiệp

- Các số liệu vận hành hệ thống điện, tham khảo số liệu của Trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Nam tháng 03/2012

- Phần mềm ứng dụng PSS/E được tìm hiểu từ Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng Điện 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN TP.HỒ CHÍ MINH

1.1 Tổng quan

TP Hồ Chí Minh nằm ở tọa độ 10010’ - 10038’ Bắc và 106022’- 106054’ Đông Phía Bắc giáp với tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp với tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp với tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp với tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp với tỉnh Long An và Tiền Giang

Theo thống kê của tổng cục thống kê Việt Nam thì dân số Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 7521 nghìn người chiếm 6,6% dân số cả nước, toàn thành phố có đủ 54 thành phần dân tộc trong đó nhiều nhất là người Kinh

Về thương mại dịch vụ thành phố là trung tâm xuất nhập khẩu lớn nhất nước Kim ngạch xuất nhập khẩu của thành phố ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng kim ngạch xuất nhập khẩu của cả nước

Trong tương lai thành phố phát phát triển các nghành chủ lực, là địa phương đầu tiên tập trung phát triển các ngành cơ khí gia dụng, sản xuất phương tiện vận tải, chế tạo máy, các ngành công nghệ cao … vẫn là đầu mối xuất nhập khẩu, du lịch của

cả nước với hệ thống cảng biển phát triển Việc hình thành các hệ thống giao thông như đường Xuyên Á, đường Đông Tây … sẽ tạo điều kiện cho kinh tế thành phố tăng trưởng mạnh mẽ

TP Hồ Chí Minh đang phát triển mạnh, tiến tới một đô thị hiện đại, ngang tầm khu vực và quốc tế Với tầm quan trọng đó, Đảng và Nhà nước luôn quan tâm quá trình xây dựng và phát triển của thành phố Trong đó việc đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy cho thành phố luôn được các cấp, ngành quan tâm và ưu tiên

1.2 Hiện trạng nguồn, lưới điện hiện hữu

TP.Hồ Chí Minh được cung cấp điện từ các nhà máy nhiệt điện, thủy điện đặt trên địa bàn và các vùng phụ cận Ngoài ra, TP.Hồ Chí Minh nhận nguồn từ lưới điện

Nguồn điện cung cấp cho thành phố bao gồm các các nhà máy nhiệt điện khí Phú Mỹ 220kV, Nhơn Trạch công suất (2090MW+450MW), nhiệt điện than Formosa phát 150MW (Biên Hòa), nhiệt điện dầu Hiệp Phước phát 210 MW, nhiệt điện dầu Thủ Đức phát với mức công suất 120MW Các nhà máy thuỷ điện xung quanh khu vực TP Hồ Chí Minh như: thủy điện Trị An phát công suất 400 MW, thủy điện Hàm Thuận phát công suất 300 MW, thủy điện Đa Mi phát công suất 175 MW

Lưới điện truyền tải trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh bao gồm các đường

dây và trạm biến áp cấp điện áp 500 – 220 – 110kV cấp điện cho thành phố (Xem

hình1.2: Sơ đồ đấu nối lưới điện 110-220kV thành phố Hồ Chí Minh)

Hình 1.1: Bản đồ địa lý lưới điện 500-220kV thành phố Hồ Chí Minh và lân cận

AC 400- 8.88km

AC 24 0-5.34km

1.3 Tình hình nhu cầu phụ tải Thành phố Hồ Chí Minh

Điện thương phẩm toàn thành phố đạt 13,810 tỷ kWh, tốc độ tăng trưởng điện

thương phẩm giai đoạn 2008-2012 là 7,86%

Công suất cực đại toàn thành phố năm 2012 là 2826 MW, thời gian sử dụng

công suất cực đại khoảng 6200 giờ

Trong cơ cấu điện thương phẩm năm 2012, thành phần công nghiệp và xây

dựng chiếm tỷ trọng lớn nhất (44,32%), tiếp sau là điện cho quản lý và tiêu dùng dân

cư (38,45%) các thành phần khác đều nhỏ, riêng điện cho nông lâm thuỷ sản là rất

thấp, chiếm tỷ trọng nhỏ nhất

Theo số liệu của Trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Nam, thống kê công

suất trên các xuất tuyến trạm 220kV và phụ tải 110kV vào tháng 03/2013 tại thời điểm

Bảng 1.2: Công suất các phụ tải 110kV

( kV)

19h

P (MW)

Q (MVAr)

Tên trạm / Máy Uđm

( kV)

19h

P (MW)

Q (MVAr)

Tên trạm / Máy Uđm

( kV)

19h

P (MW)

Q (MVAr)

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E

 Tính toán trào lưu công suất

 Mô phỏng quá trình quá độ điện cơ

 Phân tích động- Dynamics

 Tính toán ngắn mạch bất đối xứng - Unbalanced Fault Analysis (Short Circuit)

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

Chương trình PSS/E có ba khía cạnh quan trọng sau:

 Cho phép ta tạo 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

Tính toán trào lưu

công suất Kết quả tính toán

 Các dữ liệu HTĐ

 Trào lưu công suất HTĐ

 Kiểm tra các giới hạn

 Hiển thị kết quả qua sơ đồ

Thay đổi các dữ liệu đầu

vào

Trào lưu công suất

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 đuơng hóa hệ thống

 Đánh số lại các nút

 Tạo ra các ma trận toán học của hệ thống điện

Nghiên cứu các loại sự cố

Chương trình PSS/E được tổ chức theo sơ đồ khối chính sau:

Các chức năng phụ khác:

 khởi tạo file số liệu mới

 xuất dữ liệu ở các dạng khác nhau…

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

2.2 Cách cài đặt phần mềm PSS/E

 Nhấn kép vào file “setup” để khởi động trình cài đặt

Hình 2.1 Giao diện khởi động cài đặt chương trình

 Bảng thoả thuận về cấp giấy phép xuất hiện ta đọc và chọn “Yes” để tiếp tục

Hình 2.2 Thỏa thuận cấp giấy phép

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

Hình 2.3Các thông tin về phiên bản phần mềm

 Bảng xác nhận thông tin khách hàng xuất hiện, điền thông tin cá nhân và

đăng nhập mã số đăng kí rồi nhấn “Next” để tiếp tục

Hình 2.4 Thông tin khách hàng

 Lựa chọn thư mục để cài đặt chương trình PSS/E, nhấn “Next” để tiếp tục

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

 Lựa chọn thư mục đặt chương trình PSS/E trong thanh menu “Start”

Hình 2.7 Chọn thư mục đặt chương trình

 Lựa chọn tần số cho việc khảo sát về sau, chọn tần số 50Hz tương ứng với lưới điện Việt Nam, nhấn “Next” để tiếp tục

Hình 2.8 Chọn tần số

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

 Cài đặt đã hoàn thành chọn khởi động lại máy hay khởi động lại sau rồi nhấn “Finish” để thoát

Hình 2.11 Hoàn thành việc cài đặt

Khởi động chương trình

 Giao diện chính của PSS/E

 Nhấp LOFL xuất hiện giao diện của phân hệ “Power Flow”

Hình 2.13 Phân hệ “Power Flow”

2.3 Một số lệnh cơ bản

Tên lệnh Chức năng

CASE Lấy file đã lưu để làm việc

OUTS Liệt kê các thiết bị không làm việc

BRCH Kiểm tra thông số nhánh

CHNG Thay đổi thông số tính trào lưu

MBID Thay đổi số hiệu của máy điện hoặc nhánh

POUT Xuất kết quả tính trào lưu công suất

RATE Liệt kê nhánh quá tải trên mức chỉ định

Tên lệnh Chức năng

OLTL Liệt kê nhánh máy biến áp quá tải

SCGR Tính toán ngắn mạch và xuất ra dạng đồ họa

HELP Dùng để tra cứu tài liệu của chương trình

MENU Bật tắt bảng chọn của chương trình

STOP Dừng chương trình

IDEV Cho phép người sử dụng thay đổi nguồn vào lệnh

thao tác ODEV Cho phép người sử dụng thay đổi đích kết quả

PDEV Cho phép người sử dụng thay đổi đích xuất dữ liệu

trong quá trình xuất kết quả

ECHO Dùng để kiểm soát quá trình ghi lại các thao tác OPTN Thay đổi các tùy chọn của chương trình

TEXT In lại các lệnh thao tác trên thiết bị đầu ra đã định

trước TIME Tính các thời gian làm việc trên chương trình PSS/E

BMAT Xuất dữ liệu cho chương trình ma trận B

EXTR Xóa nút và các nhánh tương ứng ra khỏi trường hợp

đang tính RAWD Xuất file trường hợp tính toán ra dạng văn bản

READ Nhập dữ liệu dạng thô

Tên lệnh Chức năng

RNFT Thể hiện lại các thay đổi số hiệu nút trong file

BUSN Liệt kê những số liệu nút chưa sử dụng trong khoảng

chỉ định DRAW Vẽ sơ đồ một sợi

GOUT Xuất hiện kết quả dạng đồ họa

GRPG Khởi tạo đồ họa

GRED Khởi tạo giao tiếp đồ họa

Hình 2.14 Hộp thoại “Bus Editor”

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

- “Name” nhập vào tên nút (tối đa là 12 ký tự)

- “Base KV” nhập điện áp cơ bản cho nút đó (ví dụ : 15, 20, 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

Hình 2.15 Hộp thoại “Load Editor”

- “Id” dùng để phân biệt khi có nhiều tải khác nhau nối vào cùng một nút

- “Pload” và “Qload” công suất tác dụng và công suất phản kháng của tải (tính bằng MW và MVAr)

Sau khi nhập xong ta chọn “Apply”

 Nhập dữ liệu về các máy phát điện trong hệ thống

Từ giao diện của phân hệ “Power Flow” ta chọn “Edit” chọn “Loadflow data” chọn “Plant & Machine” Trên màn hình xuất hiện giao diện

Hình 2.16 Hộp thoại “Plant Editor”

Ta chọn “Apply” chọn “Add Mac” hộp thoại “New Machine Creation” xuất hiện

Hình 2.17 Hộp thoại “Plant& Machine Editor”

- “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

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

- “R-Pos” và “Z-Pos” (pu) điện trở và điện kháng thứ tự thuận của máy phát

- “R-Neg” và “X-Neg” (pu) điện trở và điện kháng thứ tự nghịch của máy phát

 Nhập dữ liệu nhánh

Trên giao diện của phân hệ “Power Flow” ta chọn “Branch data” Trên màn hình xuất hiện “Branch Editor”

Hình 2.18 Hộp thoại “Branch Editor”

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

- “To bus number” 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)

- “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

- “R-Pos” và “Z-Pos” (pu) điện trở và điện kháng thứ tự thuận của đường dây nhập vào ở đơn vị tương đối với công suất cơ bản đã chọn

- “R-Neg” và “X-Neg” (pu) điện trở và điện kháng thứ tự nghịch của đường dây nhập vào ở đơn vị tương đối với công suất cơ bản đã chọn

- “R-Zero” và “X-Zero” (pu) điện trở và điện kháng thứ tự không của đường dây nhập vào ở đơn vị tương đối với công suất cơ bản đã chọn

 Nhập dữ liệu máy biến áp ba cuộn dây

Từ giao diện của phân hệ “Power Flow” ta chọn “Edit” chọn “Loadflow data” chọn “3 Winding Transformer” Trên màn hình xuất hiện giao diện

Hình 2.19 Hộp thoại “3 Winding Transformer data”

- “R 1-2” và “X 1-2” giá trị điện trở và điện kháng dây nối cuộn cao – hạ

- “R 3-1” và “X 3-1” giá trị điện trở và điện kháng dây nối cuộn hạ - cao

- “Winding 1-2 MVA base”, “Winding 2-3 MVA base”, “Winding 3-1 MVA base” công suất giữa cuộn cao – hạ; trung – hạ và hạ - cao theo cơ bản

- “Connect code” mã kết nối

 “Wye-Wye-Wye(1)” sao-sao-sao

 “Wye-Wye-Delta(2)”sao-sao-tam giác

 “Non-auto Delta-Wye-Delta(3)” tam giác-sao -tam giác (không tự ngẫu)

 “Delta-Delta-Delta(4)” tam giác-tam giác-tam giác

 “Auto Delta-Wye-Delta(5)” tam giác-sao-tam giác (máy biến áp tự ngẫu)

 “User entered value”

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

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

CHƯƠNG 3 BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

3.1 Bài toán phân bố công suất

3.1.1 Sơ lược lý thuyết bài toán phân bố công suất

Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quyhoạch, thiết kế phát triển hệ thống điện trong tương lai cũng như trong việc xác định chế độ vận hành tốt nhất của

hệ thống hiện hữu

Cơ sở lý thuyết của bài toán phân bố công suất dựa trên hai định luật Kirchoff

về dòng điện điểm nút và điện thế mạch vòng Tuy vậy, các phương trình Kirchoff không còn tuyến tính như trong bài giải tích mạng thông thường nữa mà là phương trình phi tuyến, số liệu ban đầu cho trước đối với hệ thống điện có khác so với một bài giải tích điện thông thường

Đối tượng của khảo sát phân bố công suất là xác định giá trị điện áp và góc pha

ở các điểm nút, dòng công suất trên các nhánh và tổn thất công suất trong mạng điện

Phân biệt các loại điểm nút trong hệ thống điện thường có ba loại nút hay thanh cái trong hệ thống điện:

- Nút cân bằng : chỉ có một nút cân bằng duy nhất trong hệ thống, đây là nút được lấy làm nút chuẩn tại đó giá trị biên độ áp và góc pha đã biết Nút này sẽ

bù trừ sự khác biệt giữa công suất phát và công suất tải cùng với tổn thất công suất trong mạng

- Nút phụ tải : cho biết công suất P và Q của phụ tải yêu cầu Nút này còn gọi là nút P,Q

- Nút phát: đối với các máy phát điện khác ngoài máy phát cân bằng, cho biết trước công suất thực P mà máy phát ra và điện áp U ở nút đó Nút phát này còn gọi là nút P,U

 Mục đích bài toán phân phân bố công suất

- Trong giai đoạn thiết kế tính toán phân bố công suất dùng để:

 Chọn thiết bị phân phối điện

 Kiểm tra sụt áp trong điều kiện bình thường và sự cố

 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế của phương án được đề suất xem xét…và trên cơ

sở đó chọn được phương án cung cấp điện hợp lý về kinh tế và kỹ thuật

- Trong giai đoạn vận hành tính toán phân bố công suất dùng để:

 Kiểm tra khả năng tải của đường dây

 Kiểm tra sụt áp trong điều kiện làm việc bình thường và sự cố

 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế của phương án vận hành… và trên cơ sở đó chọn được phương án cung cấp điện hợp lý về kinh tế và kỹ thuật

Phương trình ma trận tổng dẫn của mạng điện n nút có dạng:

III

⋯I

YYY

⋯Y

YYY

⋯Y

⋯Y

UUU

⋯U

Trong đó:

Mỗi phần tử (i=1,2,3, n) trên đường chéo chính của ma trận gọi là tổng dẫn nút đầu vào của nút i và bằng tổng đại số tất cả các tổng dẫn của các nhánh có nối đến nút i

(3.2)

Mỗi phần tử Y với i ≠ j ở ngoài đường chéo gọi là tổng dẫn tương hỗ giữa nút

i và j Tổng quát đối với mạng điện có n nút không kể nút trung tính, định luật Kirchoff về dòng điện viết theo điện áp nút được biểu diễn bởi phương trình:

Ma trận Y là ma trận vuông đối xứng có nhiều số không vì mỗi nút chỉ có một

vài nhánh nối đến các nút khác, vì vậy Y có dạng ma trận thưa

Nếu biết được các dòng điện nút thì suy ra điện áp nút từ phương trình:

⋯Z

ZZZ

⋯Z

⋯Z (3.5)

Vì Y là ma trận đối xứng nên Z cũng là ma trận đối xứng Phần tử trên

đường chéo của ma trận Z là tổng trở nút đầu vào và phần tử ngoài đường chéo là

tổng trở nút tương hỗ

Cách tính Z từ nghịch đảo ma trận Y , ma trận Z có thể được thành lập

trực tiếp mà không cần phải nghịch đảo ma trận (tham khảo giáo trình “Hệ Thống

Điện Truyền Tải Và Phân Phối”- Hồ Văn Hiến) Ma trận Y thường dùng trong bài

toán phân bố công suất trong hệ thống điện

3.1.3 Phương pháp tính phân bố công suất

Để tính phân bố công suất cho hệ thống lưới điện n nút, ta thường dùng các

phương pháp sau:

- Phương pháp lặp Gauss-Seidel

- Phương pháp lặp Newton-Raphson

Trong luận văn sẽ tìm hiểu nghiên cứu phương pháp lặp Newton – Raphson,

được ứng để tính phân bố công suất trong phần mềm tính toán PSS/E

Phương pháp Newton-Raphson:

Do độ hội tụ bậc hai phương pháp này có chất lượng tính toán cao hơn phương

pháp Gauss-Seidel và ít bị phân kỳ với những bài toán phức tạp Với một hệ thống lớn

Phương trình dòng vào nút i được cho bởi phương trình:

Trong phương trình (3.12) nút 1 là nút cân bằng Ma trận Jacobian cho mối

quan hệ tuyến tính hóa giữa sự thay đổi nhỏ góc điện áp ∆δ và biên độ áp ∆ V

với sự thay đổi nhỏ công suất tác dụng và công suất phản kháng ∆P và ∆Q Các

phần tử của ma trận Jacobian là đạo hàm từng phần của, được tính ở ∆δ và ∆ V

Có thể rút gọn như sau:

∆P

Với nút điều chỉnh điện áp, biên độ áp đã cho trước Vì vậy, nếu có m nút trong

hệ thống là nút điều chỉnh điện áp, tồn tại m phương trình và tương ứng có m cột trong

ma trận Jacobian bị khử Tương tự có (n-1) ẩn công suất tác dụng và (n-1-m) ẩn công