Đồ án tốt nghiệp ứng dụng phần mềm EMTP mô phỏng quá điện áp áp hệ thống điện

Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất lượng cao. Xuất phát từ thực tế đó việc đảm bảo chất lượng điện năng cũng như độ an toàn của thiết bị điện không gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện. Đồng thời nhằm hoàn thiện kiến thức đã được học và bước đầu làm quen với thực tế em đã được khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: Ứng dụng phần mềm EMTP để mô phỏng, phân tích quá điện áp trong hệ thống điện.

1.2.2 Option Menu 7

1.2.3 Design Menu 7

1.2.4 EMTP Menu 8

1.3 Thiết bị 8

1.3.1 Thông số thiết bị 8

1.3.2 Thăm dò 9

1.3.3 Chuột phải thiết bị 9

1.3.4 Các thiết bị 10

1.3.5 Các kiểu chân thiết bị 10

1.3.6 Thuộc tính thiết bị 11

1.3.7 Tín hiệu 12

1.3.8 Thiết kế trên nhiều trang 13

1.3.9 Mạch phụ 14

1.3.10 Tìm kiếm 15

1.3.11 Sao /Chép 15

1.3.12 Thư viện 16

1.3.13 Mô phỏng 16

1.4 Một số thiết bị trong mạch: 18

1.4.1 R – L - C 18

1.4.2 Đường dây 19

1.4.3 Máy Biến Áp 24

1.4.4 Load – Flow 24

1.4.5 MPLOT 25

1.4.6 Thiết bị ZnO: 27

1.4.7 ZnO 27

1.4.8 PQ Load 28

2.1 Bài 1 29

2.2 Bài 2 30

2.3 Bài 3 34

3.1 Khái niệm quá điện áp 42

3.1.1 Quá điện áp nội bộ 42

3.1.2 Quá điện áp khí quyển 42

3.2 Phân tích quá điện áp trong thao tác bộ tụ bù 3 pha tại trạm biến áp vào 42

3.2.1 Đặt vấn đề 43

3.2.2 Giải quyết vấn đề 43

3.2.3 Kết quả mô phỏng 44

3.2.4 Nhận xét 49

3.2.5 Kết luận 49

3.2.6 Giải pháp 50

3.3 Phân tích quá trình quá điện áp trong lưới phân phối 51

3.3.1 Đặt vấn đề 52

3.3.2 Giải quyết vấn đề 52

3.3.3 Kết quả mô phỏng 53

3.3.4 Nhận xét 59

3.3.5 Kết luận 59

3.3.6 Giải pháp 59

3.4 Ứng dụng phần mềm EMTP mô phỏng, phân tích hệ thống chống sét 60

3.4.1 Đặt vấn đề 60

3.4.2 Giải quyết vấn đề 60

3.4.3 Kết quả mô phỏng 63

3.4.4 Kết luận 66

3.4.5 Giải pháp 66 68

69

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ

áp trong hệ thống điện.

Từ những kiến thức mà em đã tích lũy được cùng với sự giúp đỡ tận tình của các

giáo viên đặc biệt là thầy PGs Ts Đinh Thành Việt em đã hoàn thành bài thuyết

minh của mình Tuy nhiên với những hạn chế về mặt kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn nên em không tránh khỏi những sai sót Qua đây em mong nhận được sự chỉ dẫn của thầy để kiến thức em hoàn thiện hơn và khỏi bỡ ngỡ khi bước vào thực tiễn.

Trong quá trình thực hiện bài viết vì thời gian và kiến thức có hạn nên không tránh được những thiếu sót rất mong được sực đóng góp ý kiến của các thầy cô và các

bạn đồng môn để em có thể hoàn thiện hơn Em xin chân thành cám ơn!

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM EMTP

1

1.1 Giới thiệu

EMTP viết tắt của Electromagnetic Transients Programme nghĩa là chương trình quá

độ và EMTPworks là một phần mềm dùng cho việc mô phỏng và phân tích quá trình quá

độ điện trong hệ thống điện lớn hoặc các mạng điện tùy ý

Phần mền tính toán được sự dao động về điện, điện từ khác nhau từ micro giây đếnvài phút

Thư viện của EMTPWorks có tài liệu chức năng khối mô hình của thiết bị điện chophép người dùng để thực hiện các nghiên cứu về hệ thống điện gồm có :

+ Mô hình máy điện tiên tiến

+ Mô hình chi tiết và chính xác của đường dây và cáp điện

+Mô hình hoàn chỉnh của máy biến áp với các mô hình từ hóa và từ trể của lõi thép + Thư viện chứa nhiều mô hình thiết bị điều khiển

EMTPWorks cho phép làm việc ở các cấp độ khác nhau từ các thiết kế đơn giản đếnthiết kế vô cùng lớn

1.2 Sử dụng phần mềm

Sau khi cài đặt phần mềm ta khởi động chương trình bằng cách Start => EMTPworks.

Hình 1.1: Khởi động phần mềm EMTP

- Với Continue with No Design Open nhấn Cancel ta thoát khỏi chương trình

- Open an Existing Design chọn Open sẽ mở các file mà chương trình đã từng chạy

- Create a New Design a Template có 2 chế độ chọn nếu Create thì chương trình sẽ mởmột Circuit1.ecf còn Example sẽ chọn các ví dụ có sẵn trong chương trình

+ Sau khi nhấn Create tạo cho ta một Circuit1.ecf mới

Hình 1.2: Giao diện thiết kế mạch phần mềm EMTP

- Phần trên cùng của cửa sổ chương trình có thanh công cụ và menu của chương trình

Hình 1.3: Thanh công cụ

- Bên phải cửa sổ chương trình là thư viện và mô hình các khối thiết bị (hình 2)

+ Trong này có ô Filter ô tìm kiếm theo tên thiết bị

+ Preview chế độ cho xem trước khối thiết bị

- Phần đồ họa màu trắng là phần dùng để thiết kế Ciruit

- Muốn đưa một thiết bị vào giao diện thiết kế thì Double click vào tên thiết bị mangvào phần thiết kế chọn vị trí hợp lý click đặt thiết bị nếu nhiều thiết bị thì ta di chuyểnđến nơi hợp lý khác bấm click chuột, sau khi hoàn thành xong thao tác đặt vị trí thiết bị

và đủ số lượng thì bấm ESC hoặc Spacebar để ngừng chọn thiết bị đó để thực hiện cácthao tác khác hoặc click và giữ đưa đối tượng

- Ta dùng các phím duy chuyển để dịch khối thiết bị đến nơi hợp lý

- Với một bản thiết kế thì có thể làm trên một trang hoặc nhiều trang và bản thiết kế cómột hoặc nhiều Subcircuits

- Các thông số, tín hiệu, tên có thể click và right – click để thay đổi dữ liệu và kiểmsoát các vấn đề khác (thay đổi cấu trúc, xoay, thay đổi màu mô hình thiết bị)

- Thanh Tab bên phải và bên trái có thể thay đổi vị trí trong của sổ chương trình Cóthể Zoom In, Zoom Out Right Click để chọn chế độ Zoom phù hợp, dùng các phím tắtCtrl + Shift +E (Zoom In) và Ctrl + Shift + R (Zoom Out).

Hình 1.4: Mạch điện đơn giản

- Kết hợp phím Ctrl và chuột hoặc dùng con lăn của chuột để duy chuyển trang

- Tên thiết bị đưa ra có thể lấy tự động Tại tên thì có thể thay đổi bằng cách Double –click vào tên

- Các tập tin Netlist chỉ chứa tất cả thông tin cần thiết cho EMTP mô phỏng cho thiếtkế

- Toàn bộ thiết kế với tất cả các dữ liệu được lưu và tập tin mở rộng “ecf”

1.2.1 Top Menu

- File => Revert (Ctrl + M) : Lui bản vẽ về save

- File => Libraries : Chức năng thư viện

- Edit => Past Special : Dán Clipboard

- Edit => Name : Dùng để đặt tên cho thiết bị, tín hiệu, chân thiết bị Lựa chọn và kíchvào thiết bị, tín hiệu, chân thiết bị để đặt tên hoặc thay đổi tên

- Edit => Draw Signal : Vẽ tín hiệu

- Edit => Draw Bundle : Vẽ tín hiệu nhiều pha

- Edit => Draw 3 – phase Bus : Vẽ thanh cái 3 pha

- Edit => Draw Phase A : Vẽ pha A

- Edit => Draw Phase B : Vẽ pha B

- Edit => Draw Phase C : Vẽ pha C

- Edit => Zap (Ctrl + H) : Xóa thiết bị, tín hiệu, tên

- Edit => Attribute Probe : Hiển thị thuộc tính và thông tin của đối tượng chọn

- View => Browser : Mở List thuộc tính của tất cả thiết bị

- View => Parts Palette : Hiển thị bảng thư viện thiết bị

- View => Workbook : Hiển thị toàn bộ trang giấy đang vẽ

- Drawing => Find : Tìm kiếm

- Drawing => Go to selection : Zoom đối tượng được chọn

S

- Option => New Breakout : Tạo ra 1 đối tượng kết nối từ thanh cái.

- Option => Design Attribute : Xem và thay đổi thuộc tính đối tượng chọn

- Option => Define Attribute Fields : Tạo hoặc sửa đổi các khái niệm về thuộc tính

- Option => Push Into (Ctrl + Shift + I) : Mở khối đóng gói mạch con(mạch phụ)

- Option => Pop Up (Ctrl +Shilt + U) : Đóng mạch con (mạch phụ)

- Option => Naming : Tùy chọn đặt tên cho thiết bị và tín hiệu

- Options => Part Type => Make Unique Type : Tạo định nghĩa mới cho thiết bị chọn

- Option => Part Type => Update From Lib : Cập nhất các thiết bị trong thư việnđược chọn ra màn hình thiết kế

- Option => Part Type => Save to Lib : Lưu khái niệm và thiết bị được chọn vào thưviện

- Option => Part Type => Library to Circuit : Đặt tất cả thiết bị từ thư viện vào mạch

- Options => Part Type => Circuit to Library : Lưu tất cả các định nghĩa, ký hiệu từbản thiết kế hiện tại vào thư viện

- Options => Subcircuit => New Port Connector : Tạo cổng kết nối của các chân củamạch phụ từ giao diện

- Options => Subcircuit => Attach Subcircuit : Đính kèm một mạch phụ vào đốitượng được chọn

- Option => Subcircuit => Detach Subcircuit : Tách một mạch con liên quan đến đốitượng được chọn, tạo thành một mạch riêng biệt

- Option => Subcircuit => Discard Subcircuit : Loại bỏ một mạch liên quan đến đốitượng được chọn

- Option => Subcircuit => Create Subcircuit Block : Tạo ra một khối mạch con vớithiết bị được chọn

1.2.3 Design Menu

- Design => Exclude Devices : Vô hiệu hóa thiết bị được chọn trong mạch

- Design => Include Devices : Ngừng vô hiệu hóa thiết bị được chọn trong mạch

- Design => Show/Hide : Ẩn/Hiện tên,giá trị thiết bị và tên tín hiệu của đối tượngđược chọn

- Design => Signal Params : Cho phép thiết lập thuộc tính của thiết bị được chọn

- Design => Load load – Flow Solution Data : Tải dữ liệu cho thiết bị tải

- Design => Utilities => Run a Script : Cho phép lựa chọn và chạy một tập lênh hiệntại trên bản thiết kế

- Design => Utilities => Delete generated files : Xóa tất cả các file được tạo ra từ quátrình mô phỏng

- Design => Patch : Chức năng đặc biệt này ứng dụng để hoàn chỉnh bản thiết kế khi

bị lỗi Nâng cấp bản thiết kế mẫu hoặc cập nhật thiết bị Khi mô phỏng bị lỗi thì ta thựchiện lệnh này

- Design => Patch Devices : Chức năng đặc biệt này ứng dụng để hoàn chỉnh mộtthiết bị Tại đây sẽ nâng cấp thiết bị hoặc sửa lỗi thiết bị

1.2.4 EMTP Menu

Sau khi thiết kế xong mạch để chạy chương trình thì ta phải làm theo các bước sau:+ Nhập dữ liệu vào thiết bị vào mạch mô phỏng

+ Chọn Menu EMTP => Sumilation option và nhập dữ liệu cần thiết

+ Chọn Menu EMTP => Start EMTP hoặc Menu EMTP Start để mô phỏng

- Khi chạy chương trình thì bảng điều khiển tiến trình mô phỏng(thanh chờ) xuất hiện

ở dưới cùng bản thiết kế Khi mô phỏng kết thúc kết quả lưu dưới dạng sóng có thể tìmthấy trong EMTP => View scopes Ngoài ra còn xuất dữ liệu ra trang web và thấy địa chỉkhi vào EMTP => View output files

- Công cụ phân tích dạng sóng được gọi là Scopes view Nó cũng có sẵn trongoptions.clt => Input output files

- Khi lựa chọn Menu EMTP => Start EMTP thì EMTPWorks sẽ tạo ra 1file Netlist vàgửi tới EMTP

1.3 Thiết bị

- Thiết bị được lấy từ Prats Palette (View => Prats Palette)

- Mỗi thiết bị được mặc định trong thư viện

- Một thiết bị đã đặt trong mạch muốn duy chuyển thì có thể dùng chuột hoặc các phímduy chuyển.Khi duy chuyển thì sẽ có thể thay đổi sơ đồ nối điện của mạch vì vậy ngườidùng cần kiểm tra lại

- Một thiết bị có thể không có chân, một chân hoặc nhiều chân nối

Hình 1.5: Thiết bị có 2 chân

- Ký hiệu thiết bị có thể thay đổi được bằng cách Right – Click => Edit Symbol Thiết

bị có thể thay đổi màu sắc Right – Click => Line color

1.3.1 Thông số thiết bị

Để thay đổi thông số hay xem thông số(giá trị, đơn vị ) Right – Click => Propertieshoặc Double click

Hình 1.6

+ Tab Values giá trị thông số và đơn vị của thiết bị Khi thay đổi giá trị xong chọn

OK để lưu, nếu nhập sai giá trị thì chương trình tự động chuyển về giá trị trước đó đồngthời hiện màu đỏ báo cho người dùng biết

+ Tab IC là điều kiện ban đầu Dữ liệu này được áp dụng trong miền thời gian, khikhông đặt điều kiện thì các giá trị đặt bằng 0, các chỉ báo cho điều kiện ban đầu là mộtdấu chấm than "!" tiếp theo là "i" cho dòng điện hoặc "v" cho điện áp

+ Tab Scopes là tab ta chọn dạng sóng để phân tích

+Tab Attributer là nơi chọn hiện các thuộc tính và lập trình cho phạm vi của các pha.+Tab Help là giải thích về thiết bị đó

- Công cụ giải thích và siêu liên kết dữ liệu có ở mọi nơi trong các Tab dữ liệu Để tìmhiểu về mô hình thiết bị người dùng duy chuyển chuột đến tham số và chương trình sẽgiải thích cho người dùng tham số đó

1.3.2 Thăm dò

Thuộc tính thăm dò có thể cung cấp thông tin nhanh chóng của thiết bị Để thựchiện thì ta nhấn vào Attributer prove sau đó nhấn vào thiết bị cần xem Trở về bằngphím Spacebar

1.3.3 Chuột phải thiết bị

Hình 1.7: Right click thiết bị

 Coppy/Paste : Tính năng này dùng sao chép dữ liệu (dữ liệu mô phỏng) giữacác dữ liệu cùng loại

 Device data : Dữ liệu của thiết bị

 Extras/Summary :Hiển thị tóm tắt dữ liệu về thuộc tính của thiết bị, có 1 sốthiết bị không có.

 Exclude/Include : Vô hiệu hóa và ngừng vô hiệu hóa thiết bị

 Properties : Hiển thị thông tin thiết bị (Ctrl + I)

 Copy name to clipboard : Sao tên thiết bị để dán vào thiết bị khác (Ctrl + V)

 Attributer : Cho phép truy cập các thuộc tính thiết bị

 Name : Cho phép thay đổi tên thiết bị

 Line Color : Thay đổi màu của thiết bị

 Fill Color : Thay đổi màu nền của thiết bị

 Rotate Left /Rotate Right : Xoay trái, phải (Ctrl +R, Ctrl +Alt +R)

 Flip Horizontal /Flip Vertical : Lấy đối xứng (Ctrl + Y, Ctrl + Alt + Y )

Hình 1.8

- Một khối điều khiển được xây dựng trong EMTPWorks như 1 đồ thị có hướng, chứacác yếu tố tham gia của tín hiệu có hướng Cùng nhau tạo ra khối sơ đồ có hình ảnh đạidiện

- Trong nhiều thiết kế nó thích hợp hơn cho nhiều chức năng thủ tục Điều này có thểlàm được bằng Người dùng có thể thực hiện bằng cách nối ảo

Hình 1.9: Thiết kế nối ảo 1.3.5 Các kiểu chân thiết bị

Hiện tại chương trình thì thiết bị có 3 loại chân(chân chức năng) Chân nguồn, chânvào, chân ra Chân nguồn nuôi thiết bị, điều khiển thiết bị bằng chân vào/ra Tín hiệu điềukhiển kết nối với chân điều khiển và không kết nối trực tiếp tới chân nguồn,

metter(sensor) Như hình 1.10 thì 1 chân nguồn được nối với tín hiệu nguồn còn chân

điều khiển nối với tín hiệu điều khiển

Hình 1.10: Thiết bị nối tín hiệu ảo

- Có vài thiết bị có quyền điều khiển chân nguồn Như thyristor trong thư việnswitches.clf library

- Nó có 2 chân nguồn và 1 chân điều khiển

- Tín hiệu chân ra chỉ có thể nối với tín hiệu chân vào Các chân kết nối được với nhaugọi là các chân tương thích Chân của thiết bị có thể tạo nên bằng Symboy Editor

1.3.6 Thuộc tính thiết bị

- Dùng để quản lý thông số thiết bị.Chúng tạo thành bộ nhớ của thiết bị hình thànhnên đặc tính của thiết bị Thuộc tính thiết bị truy cập được thông qua Menu thiết bị(Right– Click) Nó chỉ sử dụng trong EMTPWorks Sử dụng sai dữ liệu thiết bị làm lỗi và phátsinh các vấn đề khác

- Định dạng dữ liệu thiết bị nằm sẵn trong phần help của thiết bị.Người dùng cấp cao

có thể áp dụng phương pháp lập trình bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu của thiệt bị thôngqua thuộc tính Chỉ dùng cho người dùng cao cấp

- Các thuộc tính của thiết bị

+ Description : Lưu và tạo ra các phạm vi yêu cầu thiết bị hoặc tùy chọn khởi tạo + Drawing Data : Lưu dữ liệu bản vẽ thiết bị

+ Exclude : Dùng để loại bỏ 1 thiết bị trong Netlist

+ FormData : Dùng để lưu các dữ liệu thiết bị không dùng trong Netlist

+ Function : Khi chọn “Option” của 1 thiết bị thì lưu và gửi tùy chọn mô phỏng + Name : Tên thiết bị

+ Name Prefix : Tên gọi chung

+ Part : Xác định thiết bị đặc biệt

+ Script.Info.Dev :Bắt đầu lệnh “Extras/Summry’ mục Menu Right – Click

+ Script.Open.Dev : Bắt đầu lệnh khi Double Click vào thiết bị

+Value : Hiển thị dữ liệu trong trang Circuit

- Người dùng có thể thêm thuộc tính vào thiết bị để có thể sử dụng các vấn đề khác.Thuộc tính là một phần có sẵn trong EMTPWorks Một file mẫu có các đặc tính riêng vàchức năng cụ thể để có thể tạo ra các bản thiết kế khác nhau Một thiết bị có một hoặcnhiều thuộc tính Đây là nơi cung cấp thông tin trực tiếp cho người dùng biết khi nhập dữliệu vào

1.3.7 Tín hiệu

- Tên của tín hiệu được thấy để cho người tìm hiểu dể hiểu hơn Phiên bản hiện tại

EMTPWorks cho phép người dùng thay đổi tên tín hiệu thỏa mái Tuy nhiên trong hệthống EMTPWorks có chức năng đặt tên mặc định

- Chân điều khiển kết nối với tín hiệu điều khiển Chân nguồn kết nối với nguồn điện.Nếu tín hiệu có tên GND thì tự động kết nối với đất (V = 0) Đối với thiết bị điều khiểnnếu tín hiệu vào có tên 0 thì các giá trị là 0 trong toàn bộ mô phỏng

- Nếu tín hiệu đầu vào của một thiết bị không kết nối với tín hiệu đầu ra nào thìchương trình giả định nó bằng 0

+ EMTP cũng cung cấp 1 số thiết bị kết nối Một thiết bị kết

nối tín hiệu là “GROUND”

+ Thiết bị “GROUND” có 1 chân và một tên là Ground

Người dùng có thể tạo ra các thiết bị kết nối khác bằng cách Edit Symbol

a Phương thức kết nối

thiết bị là vẽ tín hiệu(kích vào 1 chân giử và duy chuyển chuột đến chân cần nối thả).Ngoài ra còn có công cụ vẽ cho phép bắt đầu bất cứ nói nào trong bản vẽ

Hình 1.11

b Hiển thị và lựa chọn kết nối

- Nhấp chuột vào tín hiệu thì sẽ cho thấy được sự kết nối của nó với thiết bị Giữ Ctrl

và Double click vào thiết bị sẽ hiện ra toàn bộ mạch được liên kết với thiết bị đó Chọnmạch điện và có thể duy chuyển mạch hoặc dùng các phím duy chuyển

c Loại tín hiệu

- Tín hiệu mặc định là tín hiệu một pha Nó được rút ra từ tín hiệu dòng điện hoặc

chân của thiết bị hoặc từ công cụ vẽ Một tín hiệu nguồn có thể có 3 pha, thanh cái 3 pha,tín hiệu pha A hoặc pha B hoặc pha C Để thay đổi các loại tín hiệu chọn thiết bị =>Right Click => Line type

Hình 1.12: Nối các pha thanh cái

Ex: trong 1 mạch có 3 pha xen lẫn 1 pha có các bước thực hiện sau

1- right-click vào S1 và chọn "Signal Parameters "

2- chọn "Block to 1-phase"

3- click OK và close Tab Data

4- right-click S1 chọn General Signal từ Line Type menu

Hình 1.13 1.3.8 Thiết kế trên nhiều trang

- Thiết kế trên EMTPWorks có thể 1 trang hoặc nhiều trang Các bước để thêm và kết

nối các trang giấy với nhau

+ Right Click trên trang hiện tại và chọn Page

+ Sẽ có tên các trang hiện tại Chọn New sẽ cho ta trang mới Còn Open sẽ mởtrang có sẵn mà ta chọn

+ Chọn New page thì sẽ có trang mới

- Khi mạch được thiết kế trên nhiều trang thì ta cần thực hiện kết nối ảo để thực hiện

Hình 1.14

- Trước khi đặt kết nối giữa các trang ta thực hiện các bước để tự động kết nối vớinhau Drawing => Design Preferences và chọn Tab page Refs Chọn tất cả các yêu cầu.

Để đánh dấu mạch điện đó kết nối với trang khác ta vào thư viện tìm Page thì sẽ có cácthiết bị để đánh dấu

1.3.9 Mạch phụ

- Khi thiết kế các mạch lớn nhiều thiết bị thì với khuôn trang giấy không được lớn vì

vậy phần mềm hổ trợ thu gọn các thiết bị tạo thành các khối mạch nhỏ Đơn giản hóa bản

vẽ, đóng gói thiết bị và tạo ra các modun đơn giản

- Để đóng gói 1 số thiết bị thì ta chọn số thiết bị Menu Option => Subcircuit =>Create Subcircuit Block” (CTRL+SHIFT+Q)

Hình 1.15

- Sau khi đã đóng gói thiết bị để kiểm tra thiết bị bên trong khối đóng gói DoubleClick hoặc Ctrl + Shift + I Còn muốn khóa không cho kiểm tra hay sữa chữa thiết bị bêntrong ta bấm Ctrl + I chọn Lock Opening Subciruit để khóa không cho mở Còn muốnsửa khối đóng gói ta cần mở khóa

Hình 1.16 Dấu X trong hình 1.16 thể hiện mạch đang kết nối với mạch chính qua chân X.

a Nền mạch phụ

- Sau khi tạo ra mạch phụ thì sẽ xuất hiện giao diện của mạch phụ Để thay đổi nềncủa mạch cho phù hợp tương ứng với mạch phụ ta Right – Click chọn Edit Symbol tathay đổi nền của mạch phụ

b Nội dung mạch phụ

- Mạch phụ có thể chứa mạch phụ trong mạch phụ đó còn chứa thêm mạch phụ nữa,

thiết kế như vậy gọi là phân cấp Mạch phụ có thể có bất kỳ số lượng chân Tên chânđược kết nối với tín hiệu với tín hiệu mạch phụ Nó cũng được phép đóng gọi mạch phụ

Hình 1.17 1.3.10 Tìm kiếm

Menu Drawing => Find hoặc Ctrl + F xuất hiện Tab bar Có 4 mục tùy chọn để tìmkiếm

+ EMTP Error Check : Tìm và thông báo các lỗi trong chương trình

+ Find Devices by Name : Tìm thiết bị theo tên trong tất cả các trang

+ Find Devices by Name (cc) : Tìm thiết bị theo tên ở trang hiện hành

+ Find Signals by Name : Tìm tín hiệu theo tên

1.3.11 Sao /Chép

- Trong quá trình thiết kế mạch thì toàn bộ mạch hay một bộ phận của mạch trongcùng thiết kế hoặc thiết kế khác Do phương pháp đặt tên trước nên người dùng cần phảicẩn thận để không tạo nên kết nối ảo hoặc trùng lặp tên ở cấp cùng 1 thiết bị

- Sau khi thực hiện thao tác Coppy thiết bị bằng cách Ctrl + C hoặc Edit => Coppy

- Thao tác dán thiết bị cần thực hiện theo các bước Menu Edit => Pate Special

Hình 1.18

Có 2 chế độ chọn:

+ EMTPWorks Circuit : Sao chép mạch

+ EMTPWorks Picture : Sao chép hình ảnh của mạch

1.3.12 Thư viện

- EMTP – EMTPWorks tích hợp các thiết bị có sẳn trong thư viện Người dùng có thểtạo ra 1 thiết bị mới và lưu trong thư viện để dùng sau này Người dùng không nên lưu dữliệu vào thư viện mặc định mà nên tạo nên một thư viện riêng EMTPWorks cung cấp 1thư viện

Pseudo Devices.clf Thiết bị đặc biệt, như kết nối trang với nhau

RLC branches.clf Cung cấp các loại thiết bị điện RLC

Control Devices of TACS.clf Thiết bị điều khiển truyền thông

Control Function.clf Chức năng điều khiển hệ thống

Control of machinels.clf Thiết bị kích từ của hệ thống máy phát

Filp – Flops.clf Tập hợp các thiết bị Filp – Flop điều khiển hệ thống

Meter periodic.clf Công tơ đo lường

Transformations.clf Biến đổi toán học

1.3.13 Mô phỏng

- Khi thiết kế xong mạch để mô phỏng cần Save và tìm trong thư viện Option.clfchọn MPLOT ra mạch để mô phỏng Menu EMTP =>Start EMTP (Menu EMTP Start

=>Run)

Hình 1.25: Giá trị tụ 3 pha

- Khi ta chọn Balanced thì giá trị thông số từng pha giống nhau, còn nếu bỏ chọn thì

có thể thay đổi giá trị dung lượng tụ của từng pha khác nhau

1.4.2 Đường dây

- Vào thư viện line.clf có các thiết bị.

Cable Data có chức năng tính toán lưu thông số dữ liệu của cáp điện

Double Click vào khối Cable data xuất hiện hộp thoại

Với Tab Location of data có

+ Open an existing cable case data file : mở file dữ liệu thông số cáp có sẵn

+ Open an existing EMTP – V3 data file : mở file dữ liệu thông số cáp đã có trongEMTP

+ Run an existing cable case data file without opening its data: mở và chạy file dữ liệuhiện hành

+ Create a new cable case : tạo một file dữ liệu thông số cáp mới

Khi lựa chọn Create a new cable case nhấn Ok Ta có hộp thoại

Tại Tab này cho phép người dùng xác định đặc trưng về mặt hình học cũng như thông

số của cáp

Cable data:

+ Cable type : cho phép lựa chọn các loại cáp

* Single core : Cáp đồng trục

* Pipe type : Cáp đồng trục được đặt trong ống kim loại

Với Single core thì

+ Number of cables : số lượng dây cáp

+ Cable number : thứ tự cáp

+ Number of conductors : số lớp dây dẫn

+ Vertical distance (m) : khoảng cách thẳng đứng từ mặt đất đến tâm cáp

+ Horizontal distace (m) : khoảng cách từ tâm đến 1 điểm tham chiếu tùy ý

Hình 1.26

+ Outer insulation Radius (m) : Bán kính lớp cách điện cáp từ tâm đến vỏ cáp Nếukhông có thì có giá trị bằng 0 Tâm đến Rout như hình bên dưới

Hình 1.27

Conductor/Insulator data:

+ Conductor number : thứ tự lớp dẫn điện

+ Inside Radius rin (m) : Bán kính trong của lớp dây dẫn (hình 30)

+ Outside Radius rout (m) : Bán kính ngoài của lớp dây dẫn

+ Resistivity Rho (ohm – m) : Điện trở suất của dây dẫn

+ Relative Permeability Mue : Độ thẩm thấu tương đối của dây dẫn

+ Insulator Relative Permeability Mue – In : Độ thẩm thấu của vật liệu cách điện.+ Insulator Relative Permittivity EPS-IN : Hằng số điện môi của vật liệu cách điện.+ Insulator Loss Factor LFCT – IN : Hệ số tổn thất điện năng của vật liệu cách điện

+ Phase Number KPH : Số pha dây dẫn.

Với Pipe Type thì (hình 27)

+ Distance from center of pipe (m) : Khoảng cách từ tâm cáp đến tâm ống dẫn (Dist).+ Inside radius of pipe (Rin) : Bán kính trong của ống

+ Outside radius of pipe (Rout) : Bán kính ngoài của ống

+ Outside radius of tubular insulator (Rext) : Bán kính ngoài của ống có cách điện

Hình 1.28

+ Vertical distace of the pipe’s center from the suface of the each(Vdpth) : Tâm củaống dẫn cáp đến mặt đất

+ Phase number of the pipe (0 if grounded) : Số pha nằm trong ống dẫn

+ Position Angle (deg) : là góc của tâm cáp này với tâm của ống dẫn (ANG)

CP 1 – Phase, CP 3 – Phase, CP Double – Phase, CP m – Phase

Là các khối thiết bị của đường dây có thông số không thay đổi (không phụ thuộc vàotần số)

 FD m – Phase

Là khối thiết bị của đường dây có thông số phụ thuộc vào tần số của lưới

 Line Data

Khối thiết bị dùng để nhập thông số đường dây.(Double – Click ) Và chọn Create

a new line case có hộp thoại

Hình 1.29

- Tab Conductor data dùng để nhập thông số cũng như dữ liệu hình học của đườngdây Các thông tin cần thiết để mô tả đường dây truyền tải như vị trí hình học và đặcđiểm của đường dây Tuy nhiên nếu không biết cụ thể thì nó cũng có thể tạo ra mô hìnhphù hợp chính xác với tần số tương ứng

+ Với Module thì cho phép lựa chọn kiểu dữ liệu đường dây

* Line model : Tạo ra các mô hình đường truyền cho trạng thái ổn định vàcác nghiên cứu trong miền thời gian

* Line Parameters : Dùng để xác định các ma trận điện kháng, điện cảm,điện dung của đường dây nhiều pha trên không với cấu trúc tùy ý Module này có tùychọn mạng hình Pi

* Unit : Lựa chọn đơn vị cho thông số đường dây

 Metric : Đơn vị theo hệ đo lường S.I

 English : Đơn vị đo lường theo Anh

* Input option : Dùng để chọn cấu trúc và dữ liệu của đường dây

 Standard conductor data : Xác định trực tiếp thông số tiêu chuẩn củađường dây

 Conductor data for line Rebuild : Xây dựng thông số đường dây từthông số điện

* Conductor data : Chọn số dây dẫn trong hệ thống điện

 Number of conductor (Wire) : Số dây dẫn

 Number phase : Thứ tự pha, nếu là pha nối đất thì thứ tự là 0

 DC resistance (Ohm/Km): Điện kháng đơn vị

 Outside diameter (cm) : Đường kính bên ngoài của dây dẫn

 Horizontal distance (m) : Khoảng cách từ tâm đến điểm tham chiếutùy ý

 None : Bỏ không chon việc hiệu chỉnh bề mặt dây dẫn.

 Soild conductor : Thanh dẫn

 Galloway Wedepohl : Sử dụng công thức Galloway Wedepohl đểhiệu chỉnh dây cáp bện nhiều sợi

 Bundled conductor : Chỉ định dây dẫn tương tự

 Number of conductor in the bundled : Số dây dẫn tương tự

 Spacing (cm) : Khoảng cách giữa các dây dẫn liền kề.(Speak)

 Angular position (deg) : Góc của dây dẫn đầu tiên hoặc dây bất kỳnhư hình (Anpha)

Hình 1.30

 Relative permeability : độ thẩm thấu của dây dẫn Tiêu chuẩn sửdụng cho cả Line Model và Line Parameter Điện kháng đượctính và và hiệu chỉnh theo hiệu ứng mặt ngoài của dây dẫn

 Permeability of outer strand : Độ thẩm thấu của các sợi bênngoài Người dùng phải xác định được độ từ thẩm của sợi bênngoài cũng như số sợi Dùng ở Line Parameter

 Reactance for unit spacing : Điện kháng (không tự cảm), khôngthay đổi phụ thuộc vào tần số

 Reactance for unit spacing at 60 Hz : Điện kháng tương ứng vớitần số 60 Hz

 GMR : Bán kính trung bình của dây dẫn ( đơn vị là cm khiMetric còn inches trong đơn vị Anh)

 GMR/r : Tỉ số thứ nguyên của bán kính trung bình với bán kínhngoài dây dẫn Đối với thanh dẫn thì tính bằng 0,7788

Để đưa ra các file dùng tương ứng chạy trong EMTPworks thì ta vào tab save and runthis case chọn save this case chọn vị trí lưu file( nên lưu các file trong folder cùng với file

chương trình) và chọn Run this case to create a model data file for the selected cable model và bấm ok

1.4.3 Máy Biến Áp

- Vào thư viện chọn Transformer.clf có các máy biến áp tương ứng với nhiều tổ đấu

dây Double Click vào thiết bị máy biến áp xuất hiện hộp thoại

Hình 1.31

Tab Data

+ Nominal power : Công suất tải của máy biến áp

+ Nominal frequency : Tần số dòng điện

+ Winding 1 Voltage : Điện áp cuộn sơ cấp

+ Winding 2 Voltage : Điện áp cuộn thứ cấp

+ Winding R : Điện trở máy biến áp

+ Winding X : Điện kháng máy biến áp

+ Winding impedance on winding 1: Tỉ lệ điện kháng trên cuộn dây 1

+ Currebt magnitude : Cường độ dòng điện từ hóa

+ Flux magnitude : Cường độ từ thông

+ Magnetization resistance : Kháng từ hóa

Tab IC (Enter 0 khi không có điều kiện ban đầu)

+ Initial flux (φ0) phase A,B,C : Từ dư của các pha A, B, C

1.4.4 Load – Flow

- Vào thư viện Soures.clf chọn Load – Flow Bus Double Click vào thiết bị xuất hiện

hộp thoại.( Đây là khối mô hình 3 phase dùng để điều chỉnh tải thanh cái)

Tab Data

+ Bus type : Chọn kiểu Bus

 Slack Bus

* Frequency : Tần số lưới

* Controlled Voltage : Điện áp điều khiển

* Controlled Phase : Góc Phase

 PQ controlled

* Frequency : Tần số lưới

* Controlled Voltage : Điện áp điều khiển

* Controlled Phase : Góc Phase

* P : Công suất tác dụng của tải

* Q : Công suất phản kháng của tải

 PV controlled

* Frequency : Tần số lưới

* Controlled Voltage : Điện áp điều khiển

* Controlled Phase : Góc Phase

* P : Công suất tác dụng của tải

1.4.5 MPLOT

- Vào thư viện option.clf Có chứ năng dùng để mô phỏng sóng dạng hình sine.

Trước tiên muốn xem được các dạng sóng cần phại chạy chương trình EMTP => Runhoặc Double Click vào thiết bị Start EMTP

Tiếp theo ta Double – Click vào thiết bị MPLOT xuất hiện hộp thoại sau

Hình 1.33

Có 2 trường hợp cung cấp dữ liệu mô phỏng và thống kê dữ liệu mô phỏng

+ Base Case simulation waweforms : Cung cấp dữ liệu mô phỏng

+ Statistical simulation data : Thống kê dữ liệu mô phỏng.

Và ta có thể xem dữ liệu mô phỏng trước đó đã được lưu với các bản thiết kế khác thì

ta dùng Extra files Extra tagged files dùng để Tag Designer Name vào MPLOT

Sau khi hoàn thành các bước ta nhấn button Ok xuất hiện hộp thoại

Hình 1.34

Khi lựa chọn giá trị và kích Button Y>> thì biến sẽ xuất hiện trên trục Y Tương tựButton X>>, Z>>

Button Del Y, X, Z dùng để loại bỏ biến trong danh sách

Button Min Max dùng để lựa chọn ra biến khi xuất hiện trong giá trị min và max từmột nhóm mô phỏng Nhấn nút này sẽ tự động chọn ra 2 giá trị min và max Chỉ chọn ramin hoặc max

Button Add Data Files chức năng này dùng để xác định thêm dữ liệu vào phạm vibiến được chọn trong phạm vi tên cho kiểu biến lựa chọn

Button Load Data Files chức năng này dùng để tải dữ liệu đã tạo ra và lưu ở phầntrước

Button Dump chỉ hửu dụng khi MPLOT được sử dụng từ Matlab Nó có thể sử dụngcho các thao tác dữ liệu lớn thông qua chứ năng có sẵn

Button Clear dùng để xóa các biến của X, Y,Z

Button PLOT 3D dùng để biểu diễn giá trị biến trên không gian 3D

Button PLOT dùng để biểu diễn giá trị biến trên tạo độ Descartes 2 chiều

Button SUBPLOT dùng biểu diễn trên nhiều tọa độ

Button ABSDIFF dùng để trừ các giá trị của biến abs(y(1)-y(2)) Lấy trị tuyệt đối.Button MAXBAR dùng để lấy giá trị max(abs(y(1)-y(2))) cùng vecto X Có thể chogiá trị sai nếu không cùng vecto X

Button ABSBAR dùng để trừ các giá trị của biến abs(y(1)-y(2)) Không lấy giá trịtuyệt đối

Button SEACH dùng để tìm kiếm dữ liệu từ Max(abs(y(1)-y(2))) và vecto X

Button CCDF dùng để phân bố khả năng tích lũy năng lượng của vecto y(2)))

max(absButton HISTC dùng để tạo ra các PLOT số biểu đồ cho vecto p = Max( abs y(2)))

(y(1)-quan tâm vì thời gian quá độ là thời gian rất ngắn.

Double – Click vào đối tượng thì xuất hiện hộp thoại

Hình 1.35

(Rss): Điện trở chống sét ở trạng thái ổn định Nó dùng để tạo kết nối hoặc điệu kiện vậnhành ở trạng thái bình thường

Vflash : Điện áp phóng điện

Exponential segments before flashover : Dùng để xác định đặc tính chống sét củathiết bị Ít nhất phải được nhập 1 đoạn Mỗi đoạn được xác định thông qua các hệ phươngtrình

+ Multiplier : Số nhân

+ Exponet : Mũ

+ Vmin : Điện áp bắt đầu phân đoạn Giá trị phải lớn hơn 0

Exponential segments after flashover : Phân đoạn theo cấp số nhân sau khi phóng điện

bề mặt

1.4.7 ZnO

Vào thư viện nonlinear.clf chọn thiết bị ZnO Data function ta được khối thiết bị.Nhiệm vụ tạo ra khối mô hình chống sét thiết bị ZnO Các mô hình dữ liệu dùng để tạo rađặc tính V – A có sẵn do nhà sản xuất thí nghiệm Sử dụng công thức dạng hàm mũ đểxây dựng

Hình 1.36

Tab Main characteristic:

Tab này cho phép nhập dữ liệu đặc tính V – A trước khi phóng điện bề mặt

Để đưa ra các file dùng tương ứng chạy trong EMTPworks thì ta vào tab save and runthis case chọn save this case chọn vị trí lưu file (nên lưu các file trong folder cùng với file

chương trình) và chọn Run this case to create a model data file for the selected cable model và bấm ok

1.4.8 PQ Load

Vào thư viện R – L – C branches.clf chọn thiết bị PQ Load Thiết bị này là mô hình tải

1 pha hoặc 3 pha

Double click vào thiết vị xuất hiện hộp thoại

Hình 1.37

Tab Data:

Voltage : điện áp pha

Active Power : Công suất tác dụng

Reactive Power : Công suất phản kháng

Frequency : Tần số tải

Hình 2.1: Sơ đồ mạch và kết quả trong tài liệu

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện trong phần mềm

Sau quá trình quá độ ta có dạng sóng như hình sau:

Hình 2.3: Điện áp quá độ tại R và L

Như vậy tại thời điểm t = 0.

Ta được phương trình 2 ta được

Với phương trình và dạng sóng mô phỏng ta khi đóng nguồn điện vào tải RL thì điện

áp sẽ có sự thay đổi để chuyển về chế độ xác lập Thì điện áp trên cuộn dây bằng 0 vìnguồn 1 chiều thì điện áp rơi trên cuộn dây bằng 0

2.2 Bài 2

Cho mạch điện như hình vẽ:

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch

Xét mạch điện sau khi đóng Swich 1.

Ở chế độ xác lập sau khi đóng Swich 1

Dòng điện chạy trong mạch là:

u' qdc=u ' xl+u ' td=100 πt√2 cos(100 πtt+89,89 )−10 A e−5 tcos(1324,5 t+θ )−2649 A e−5tsin ⁡(1324,5 t+θ)

Xét tại thời điểm t = 0

Thì ta được {0=100 πt√2 cos( 89,89)−10 Acos (θ )−2649 Asin(θ) 0=1,41+2 Acos(θ)

Giải hệ ta được {θ=0,2423 A=0,707Vậy phương trình quá độ của tụ sau khi đóng Swich 1 là :

Hình 2.9: Biên độ dạng sóng điện áp quá độ đặt lên RL1

Hình 2.10: Dòng quá độ của RL1

Hình 2.11: Biên độ dạng sóng dòng điện C1

Hình 2.12: Các giá trị dòng điện đặt lên tụ C1

Nhận xét : Với kết quả mô phỏng và giá trị của chương trình tính toán ta nhận thấy khi

hệ thống, thông qua quá trình thao tác tụ

2.3 Bài 3

Thực hiện thao tác đóng tụ 1 tụ

Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý mạch

Thông số: