TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN
PSS/E Software
1
NỘI DUNG Chương 1 ............................................................................................................... 4 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ................................................... 4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS /E ............................................................. 4 I. Giới thiệu chung: ........................................................................................... 4 II. Giới thiệu chương trình PSS /E: ................................................................... 5 III. Cấu trúc chường trình PSS /E: .................................................................... 6 1. Khả năng tính toán của chương trình: ....................................................... 6 2. Các file trong PSS /E: ............................................................................... 7 IV. Các ứng dụng: ............................................................................................. 8 1. Tính phân bổ công suất:(Power Flow Calculaton) ................................... 8 2. Phân tích sự cố trong hệ thống điện: (Fault analysys) .............................. 8 3. Tính toán mô phỏng ổn định động: ........................................................... 9 Chương 2 ............................................................................................................. 10 TÍNH TOÁN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT VÀ CÁC CHẾ ĐỘ SỰ CỐ ................ 10 I. Tổng quan về tính toán phân bổ công suất: ................................................. 10 II. Ma trận tổng dẫn của hệ thống điện: .......................................................... 11 III. Thuật toán tính lặp: ................................................................................... 13 IV. Điều kiện lưới và điều kiện biên: .............................................................. 14 V. Điều kiện biên ở trạng thái bền: ................................................................. 15 1. Phụ tải:..................................................................................................... 15 2. Các điều kiện biên của máy phát: ........................................................... 16 VI. Điều kiện biên động: ................................................................................. 18 1. Các danh mục của việc tính toán lưới đện: ............................................. 18 2. Thông số thứ tự thuận của máy phát: ...................................................... 18 VII. Tính toán các chế độ sự cố: ..................................................................... 20 1. Điều kiện tính toán: ................................................................................. 20 2. Thuật toán tính các chế độ sự cố: ............................................................ 20 Chương 3 ............................................................................................................. 22 MÔ PHỎNG CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E ..................................................................................................... 22 I. Mô phỏng MBA: .......................................................................................... 22 1. Mô phỏng MBA hai cuộn dây:................................................................ 22 2. Mô phỏng máy biến áp ba cuộn dây ....................................................... 26 II. Mô phỏng đường dây truyền tải: ................................................................ 34 III. Mô phỏng kháng điện: .............................................................................. 36 Chương 4 ............................................................................................................. 31 NHẬP VÀ THAY ĐỔI SỐ LIỆU ....................................................................... 31 I. Nhập dữ liệu:................................................................................................ 31 1. Dữ liệu ban đầu: (Identification Data) .................................................... 32 2. Nhập dữ liệu nút (Bus Data) ................................................................... 33 2
3. Nhập dữ liệu tải: (Load Data) ................................................................. 34 4. Nhập dữ liệu máy phát (Generator Data): ............................................... 36 5. Nhập dữ liệu nhánh đường dây (Nontransformer Branch Data): ........... 37 6. Nhập dữ liệu nhánh MBA (Transformer Branch Data): ......................... 39 II. Thay đổi dữ liệu:......................................................................................... 44 1. Thay đổi bằng lệnh: ................................................................................. 44 2. Thay đổi bằng menu: ............................................................................... 46 III. Xuất dữ liệu: .............................................................................................. 46 Chương 5 ............................................................................................................. 47 HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHƯƠNG TRÌNH PSS /E .................................. 47 I. Tính phân bổ công suất: ............................................................................... 47 1. Nạp file dữ liệu:....................................................................................... 48 2. Thay đổi dữ liệu trong file: ..................................................................... 49 3. Tính toán phân bổ công suất: .................................................................. 51 4. Xuất dữ liệu tính toán ra màn hình: ........................................................ 53 II. Tính toán ngắn mạch: ................................................................................. 54 1. Lệnh SEQD: ............................................................................................ 55 2. Tính toán ngắn mạch - lệnh SCMU: ....................................................... 55
3
Chương 1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS /E I. Giới thiệu chung: Hệ thống điện thực hiện công việc chuyển đối năng lượng tự nhiên như nhiệt năng, thủy năng,... thành năng lượng điện từ các nhà máy điện. Từ đây năng lượng sẽ được chuyển tải trên trên đường dây để đưa đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống gồm các nhà máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện và các hộ phụ tải sẽ lập thành một hệ thống điện. Đặc điểm của hệ thống điện là sự cân bằng công suất: Công suất tạo ra tại các nhà máy điện sẽ cân bằng với công suất tiêu thụ tại các phụ tải, công suất tổn hao trên đường dây và thiết bị. Do hiện tượng đáp ứng tức thời và đặc điểm hằng số quán tính điện của các thiết bị điện trong hệ thống là nhỏ nên khi có hiện tượng dao động trong toàn hệ thống hay tại một điểm nào đó của hệ thống sẽ dẫn đến sự dao động của toàn hệ thống điện. Trong quá trình vận hành hệ thống điện cần phải tiến hành các công tác tính toán mô phỏng hệ thống và tính toán các quá trình quá độ và xác lập của hệ thống điện để đảm bảo cho sự vận hành tối ưu, an toàn, liên tục của hệ thống điện: - Quá trình xác lập của hệ thống: tính toán phân bố công suất, điện áp, dòng điện trên các nhánh ở các chế độ làm việc khác nhau và các sơ đồ kết dây khác nhau của hệ thống. Việc này giúp cho tạo một phương thức vận hành kinh tế và chất lượng điện năng tối ưu nhất. - Tính các quá trình quá độ khi có các dao động trong hệ thống: sự cố ngắn mạch, khi có sự cắt /đóng tải đột ngột để có phương án bảo vệ rơle và tiến hành sa thải, huy động nguồn,...để loại trừ các dao động ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống.
4
Một phương tiện để tính toán mô phỏng các chế độ làm việc của hệ thống điện dược dùng ở nhiều nước trên thế giới là chương trình PSS /E của Công ty Power Technologies, Inc (Mỹ). II. Giới thiệu chương trình PSS /E: PSS/E là một chương trình tính toán chuyên dụng được viết bằng ngôn ngữ FORTRAN. Để chạy được chương trình này trên máy tính của bạn phải có dung lượng đĩa 250 MB và 8 đến 16 MB RAM rãnh, đồng thời trên máy phải lắp đặt khóa phần cứng (cắm vào cổng in). PSS/E làm việc trong môi trường Window nên có các giao diện thuận tiện cho người sử dụng. Chương trình PSS /E là hệ thống các file chương trình và dữ liệu có cấu trúc để thực hiện các công việc tính toán mô phỏng hệ thống điện: - Tính toán phân bổ công suất. - Tính toán hệ thống khi xảy ra các sự cố. - Tính toán các mô hình tương đương. - Phân tính ổn định của hệ thống điện. Chương trình PSS /E dựa trên các lý thuyết về năng lượng để xây dựng các mô hình cho các thiết bị trong hệ thống điện. Việc mô hình hóa các thiết bị và thực hiện tính toán phụ thuộc rất nhiều vào giới hạn của các thiết bị tính toán. Trước kia, do các máy tính có khả năng còn hạn chế nên việc tính toán trở nên khó khăn, chỉ thực hiện đối với các hệ thống nhỏ và độ tin cậy tính toán không cao. Ngày nay, với các kỹ thuật hiện đại, máy tính có các tiện nghi như bộ nhớ ảo, bộ nhớ phân trang và tốc độ tính toán rất lớn nên việc tính toán mô phỏng trở nên dể dàng và hiệu quả hơn. Các bước được sử dụng trong PSS /E để tiến hành mô phỏng và tính toán các quá trình xảy ra trong hệ thống là: 1/ Phân tích các thiết bị vật lý (đường dây truyền tải, máy phát, máy biến áp, bộ điều tốc, rơle,...) để thực hiện việc mô phỏng và tính toán các thông số đặc trưng và hàm truyền của nó. 2/ Chuyển các mô hình vật lý đã được nghiên cứu thành dữ liệu đầu vào cho chương trình PSS /E. 5
3/ Sử dụng các chương trình của PSS /E để xử lý dữ liệu, thực hiện tính toán và in kết quả. 4/ Chuyển đổi kết quả tính toán thành các thông số cho các thiết bị thực đã dùng để mô phỏng trong bước 1. III. Cấu trúc chường trình PSS /E: Chương trình PSS /E có các file dữ liệu gọi là Working File và các lệnh tính toán gọi là Activities. 1. Khả năng tính toán của chương trình: Chương trình sẽ mô phỏng các thiết bị, và trong hệ thống điện thì các thiết bị được kết nối với nhau qua các nút gọi là các Bus. Khả năng tính toán tối đa của chương trình như sau: Mô hình cho tính phân bổ công suất:
Buses
2000
Generating Buses
3600
Branches
24000
Generators
4000
Transformers
4800
DC transmission Links
20
Interchange Areas
100
Zero Sequence Mutual Couplings
3000
Branches Per Mutual Coupling Group 121 Zones
999
6
Mô hình cho mô phỏng ổn định động:
Buses
12000
Machines
4000
Branches
24000
Transformers
4800
State Variables
32000
Constants
80000
Variables
32000
Output Channels
8000
ICON’s
30000
2. Các file trong PSS /E: a. Phân loại: Trong PSS/E các file đuợc chia thành các lớp như sau: - Working files. - Data input files. - Output listing files. - Channel output files. - Saved case and snapsot files. b. Working files: Các file này là các file có dạng nhị phân, chứa các lệnh của PSS /E, khi thực hiện các lệnh của PSS /E thì nó sẽ tự động gọi đến các file đó. Người sử dụng không cần biết đến tên và cấu trúc của file này nhưng cần phải nắm vững cách sử dụng của các lệnh tương ứng. Tên và chức năng chung của các file làT: 7
- LFWORK : Chứa dữ liệu đầy đủ của phân bổ công suất, và được tham khảo đến như một phần của Working file. - FMWORK : Chứa Working file cho tất cả các công việc liên quan đến sự phân tích ra hệ thống các ma trận mở rộng. - SCWOR : Các file dùng cho vệc phân tích sự cố. - DSWOR : File xuất phát cho các lệnh mô phỏng ổn định động. c. Các file dữ liệu đầu vào cho PSS /E: Chương trình phải chấp nhận một khối lượng lớn dữ liệu từ các nguồn bên ngoài. Các dữ liệu này sau đó phải được định dạng lại và đưa thẳng vào Working files của PSS /E bằng các lệnh READ, TREA, DYRE. Các file này sau đó sẽ là nguồn dữ liệu vào, cung cấp số liệu cho chương trình làm việc. Tập hợp các file đầu vào từ các nguồn bên ngoài mà chương trình có thể hiểu và chuyển thành các file dữ liệu định dạng bởi chương trình và được xử lý bằng các lệnh của chương trình. d. Các file hiển thị ra: Phần lớn các lệnh trình bày của PSS /E sẽ viết các dữ liệu cần trình bày ra các fle có tên hoặc ra máy in. Các file này có thể xử lý bằng các trình quản lý file chuẩn của máy tính. e. Các file kênh đầu ra: Là những file ở dạng nhị phân, chỉ được hiểu và xử lý bởi các lệnh trong phần mô phỏng ổn định động (PSSPLT). IV. Các ứng dụng: 1. Tính phân bổ công suất:(Power Flow Calculaton) Yêu cầu tính toán: Cho nhu cầu phụ tải ở tất cả các thanh cái của hệ thống điện và công suất phát của các nhà máy trong hệ thống. Tính phân bổ công suất trên tất cả các đường dây và máy biến áp trong hệ thống. 2. Phân tích sự cố trong hệ thống điện: (Fault analysys)
8
Cho phép tính toán chế độ làm việc của hệ thống ở tình trạng sự cố như: các dạng ngắn mạch, đứt dây,... ở bất cứ điểm nào trong hệ thống điện. Phục vụ cho công việc tính toán chỉnh định rơle và tự động hoá trong hệ thống điện. 3. Tính toán mô phỏng ổn định động: Như ta đã biết, mỗi hệ thống điện, thiết bị điện có một khả năng tải nhất định. Khi có các dao động lớn thì hệ thống điện có thể xảy ra các dao động lớn dẫn đến làm mất ổn định của hệ thống. Chương trình PSS /E cho phép tính toán mô phỏng các chế độ làm việc của hệ thống khi có những dao động lớn xảy ra. Từ kết quả tính toán, cho phép kỹ sư điều hành cáo biện pháp khắc chế nguy cơ tan rã hệ thống do mÊt æn ®Þnh.
9
Chương 2 TÍNH TOÁN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT VÀ CÁC CHẾ ĐỘ SỰ CỐ
I. Tổng quan về tính toán phân bổ công suất: Vấn đề tính toán phân bổ công suất dựa vào trạng thái làm việc cân bằng của hệ thống điện. ở trạng thái này, điện áp thứ tự nghịch và không là bằng không, việc tính toán chỉ thực hiện với mô hình thứ tự thuận của tất cả các thành phần của hệ thống. Dữ liệu đầu vào cơ bản của việc tính toán phân bổ công suất là: - Tổng trở đường dây và tổng dẫn. - Tổng trở MBA và các tỉ số phân áp. - Các thiết bị bù tỉnh như tụ, cuộn kháng điện. - Nhu cầu phụ tải ở các thanh cái (BUS) của hệ thống. - Độ lớn điện áp hoặc công suất phản kháng ở các nhà máy điện. - Công suất phản kháng Max, min ở các nhà máy điện. Yêu cầu tính toán phải đạt: - Điện áp ở tất cả các thanh cái (trừ các thanh cái đặc biệt). - Góc pha của điện áp. - Công suất phản kháng đưa ra từ các nhà máy điện. - Phân bổ công suất tác dụng, phản kháng và dòng điện qua tất cả các đường dây và MBA. Hệ thống các đường dây truyền tải và các MBA được mô tả bằng công thức tuyến tính: In=YnnVn
(5.1)
Trong đó: In : Vecto dòng điện thứ tự thuận từ các nút của hệ thống (BUS) chạy vào hệ thống. Vn : Vecto điện áp thứ tự thuận tại các nút của hệ thống. Ynn : Ma trận tổng dẫn của hệ thống.
10
Nếu In hoặc Vn đã biết thì việc tính toán hệ thốn\g trở nên đơn giản. Tuy nhiên trong thực tế, phải tính cả In và Vn từ công thức trên. II. Ma trận tổng dẫn của hệ thống điện: Xét nút thứ i của hệ thống. Nút i được nối 2 đường dây, 2 máy biến áp và một thiết bị bù như hình vẽ. Chú ý rằng thanh cái i chỉ nối đến các thanh cái j, k, m và n và cũng chú ý đến phía có đặt nấc phân áp của MBA. Mỗi đường dây và máy biến áp có các mạch tương đương được tính trong đơn vị tương đối với công suất cơ bản lấy chung cho toàn bộ hệ thống điện. Dòng điện tổng ii đổ vào nút i khi điện áp tại các nút là vi, vj, vk, vm, vn là tổng của các dòng điện đổ về từ các nhánh: i i=
Ysivi
(5.2)
+ (vi-vj)/zij + viBik/2 + (vi-vk)/zik + viBik/2 + viBlik + (vi/tmi - vm)/(zimtim) + (vi - vn/tim)/zin Mở rộng công thức (5.1) cho thành phần thứ i của In: Ii = yihvh
(5.3)
Trong đó: yih : là các thành phần của Ynn vh : là các thành phần của vecto điện áp nút vn.
11
Công thức tính toán các thành phần yih của các khối đường dây và MBA có thể tìm đúng trong công thức (5.2) và so sánh kết quả với (5.3). n
j
Đường dây
i
Phía đặt nấc phân áp
k
m
MBA
Phía đặt nấc phân áp
Tụ và kháng bù
tin : 1
n
j Zim Bij/2
Zim
i
Bij/2
Ysi Zim m
Zim
1 : tin Blik
Bik/2
k Bik/2
Mạch tương đương cho nút i trong mô hình thứ tự thuận của lưới truyền tải
Trong ví dụ (5.2) mô tả rằng chỉ thành phần yii nằm trên đường chéo và 4 thành phần không nằm trên đường chéo của ma trận tổng dẫn là khác không. đó là đường dây hoặc MBA từ thanh cái i đến thanh cái j gây ra các thành phần 12
khác 0 chỉ ở các hàng thứ i và j của ma trận Ynn. Hệ thống điện trong ví dụ này có 1, 5 đến 2 đường dây truyền tải hoặc MBA cho mỗi nút. Một hệ thống truyền tải gồm 2000 Bus phải có đến 4000 nhánh và như vậy sẽ có 8000 thành phần không nằm trên đường chéo của ma trận điện dẫn Ynn là khác 0. Tỉ số số bus /số nhánh làm cho ma trận tổng dẫn rất thưa. trong ví dụ này là 2000/8000 =20% thành phần không nằm trên đường chéo của ma trận Ynn là khác 0. Trong chương trình PSS /E, có sự kết hợp một cách kinh tế giữa hệ số thưa thớt của ma trận tổng dẫn với việc quản lý bộ nhớ máy tính. III. Thuật toán tính lặp: Việc tính toán phân bổ công suất được tính toán theo phương pháp lặp như sau: 1. Xây dựng các thừa nhận ban đầu về điện áp trên mỗi BUS. 2. Xây dựng vecto dòng in ở mỗi BUS từ điều kiện biên: Pk + jQk=vki*k Trong đó: Pk + jQk: Nhu cầu phụ tải và máy phát ở BUS k. vk
: Điện áp được xây dựng trên Bus k.
3. Sử dụng công thức (5.1) để tính toán các vecto điện áp mới vn: In=YnnVn 4. Quay lại bước 2 và lặp lại chu kỳ cho đến khi nó hội tụ đến một giá trị điện áp không thay đổi vn. Phương pháp này thích hợp với việc tính toán cho một số trường hợp đặc biệt. Nó không được tốt cho việc tính toán trào lưu công suất chung mà trong đó độ lớn điện áp được thay cho công suất phản kháng ở các máy phát. PSS/E cho phép người sử dụng chọn 1 đến 5 phương pháp lặp khác nhau: a. Phương pháp lặp Gauss Seidel. b. Phương pháp lặp Gauss Seidel có sửa đổi cho phép sử dụng các tụ bù nối tiếp. 13
c. Phương pháp lặp Newton - Raphson liên kết đầy đủ. c. Phương pháp lặp Newton - Raphson không liên kết. d. Phương pháp lặp Newton - Raphson không liên kết có độ dốc. IV. Điều kiện lưới và điều kiện biên: Ki tính toán phân bổ công suất, điện áp nút thõa mãn công thức: a. Điều kiện lưới: In= Ynn.Vn
(5.1)
Nhận được từ các định luật Kirchoff. b. Các điều kiện biên: Pk + jQk=vki*k
(5.4)
Nhận được từ đặc tính phụ tải và máy phát. Điều kiện lưới (5.1) là liên tục và có thể tính không cần lặp nếu hoặc vecto điện áp hoặc dòng điện là đã biết. Các điều kiện biên có thể chỉ ra một cách tùy ý tùy thuộc vào phụ tải mà người sử dụng điện chọn để nối với hệ thống, và luôn không tuyến tính. Việc không tuyến tính của điều kiện biên bắt buột phải sử dụng các thủ tục lặp để tính toán phân bổ công suất. Có thể sử dụng phương pháp lặp để tính cho cả các điều kiện lưới và điều kiện biên. Năm thủ tục tính lặp được cung cấp trong PSS /E là: - Phương pháp Gauss - Seidel và Gauss - Seidel sửa đổi tính cả điền kiện hệ thống và điều kiện biên bằng phương pháp lặp. - Phương pháp Newton - raphson và cả các phương pháp Newton Raphson không liên kết sẽ tính điều kiện lưới theo cách tính dạng kín và các điều kiện biên theo phương pháp lặp.
14
V. Điều kiện biên ở trạng thái bền: 1. Phụ tải: a. Công suất không đổi: Hầu hết điều kiện biên của phụ tải là công suất tác dụng và phản kháng phụ tải tiêu thụ: Real(vki*k)= - Pk. Imag(vki*k)= - Qk. Đặc tính này là không thực tế khi điện áp xấp xĩ 0, 8 trong đơn vị tương đối. Tất cả các tính toán trong PSS/E sẽ thay đổi công thức (5.5) và (5.6) để xây dựng Pk và Qk là hàm của điện áp như hình 5.3.
b. Dòng điện hằng số: Phụ tải có thể xem như thành phần thực và ảo của dòng điện: Real(vki*k) = - Ipk. /vk/ Imag(vki*k) = - Iqk. /vk/ Đặc tính này không thực tế khi điện áp dưới 0, 5 trong đơn vị tương đối nên sẽ thay đổi công thức (5.7), (5.8) để xây dựng Ipk và Iqk là hàm của độ lớn điện áp như hình 5.4.
c. Tổng trở hằng số: Phụ tải có thể xem như phần thực và ảo của tổng dẫn: vk/ik = Gk + jBk
(5.9)
Chú ý rằng công thức (5.9) không phải là điều kiện biên trong quá trình tính toán mà thích hợp hơn là dùng nó để kết hợp phụ tải với thông số tổng dẫn của đường dây trong mô hình hệ thống điện. 15
d. Phụ tải tổng hợp: Tất cả các tính toán cuả PSS /E cho phép phụ tải ở mỗi nút là tổng hợp của nhiều phụ tải mà mỗi phụ tải được biểu diễn bằng 1 trong 3 đặc tính như trên. Đặc tính tổng hợp trở thành điều kiện biên sử dụng trong các tính toán lặp trào lưu công suất.
e. Bus nối với hệ thống vô cùng lớn: (Swing Bus) Mọi trường hợp mô phỏng trào lưu công suất phải có ít nhất một Bus được thiết lập như một Swing Bus. Tương ứng với điều kiện biên là: vk(Complx) = constant Công suất tác dụng và phản kháng đổ vào hệ thống từ Swing Bus thay đổi tự do từ việc tính toán phân bổ công suất hơn thế nữa, các điều kiện biên được xây dựng từ nó. Trong tính toán phân bổ công suất phải có một Swing Bus ở mỗi phần của hệ thống điện riêng rẽ. Không cần dùng Swing Bus khi tính toán phân tích sự cố, đóng cắt và mô phỏng ổn định động.
2. Các điều kiện biên của máy phát: a. Xem xét chung: Mô phỏng chuẩn cho máy phát được sử dụng trong PSS /E như hình 5.5. Dữ liệu dùng để mô phỏng máy phát như trong bảng 5.1. Máy phát được nối với thanh cái k thông qua máy biến áp nối bộ có tổng trở của MBA là Zt=Rt+jXt ở đơn vị tương đối với đại lượng cơ bản là công suất máy phát.Với MBA nối trực tiếp lên thanh cái k thì tổng trở MBA là 0.
16
Bảng 5.1: Dữ liệu và các thông số máy phát điện: Đại lượng
Tên
Đơn vị
Real Power Output at Bus k
PGEN
MW
Reactive Power Output at Bus k
QGEN
MVAR
Max. Reactive Power Output at Bus k
QMAX MVAR
Min. Reactive Power Output at Bus k QMIN
MVAR
Generator Base MVA
MVA
MBASE
Step up Transformer Tap Position on Bus k Side GENTAP
p.u.
Step up Transformer Impedance
ZTRAN
p.u. (ở cơ bản là MBASE)
Generator Dynamic Impedance
ZSORCE
p.u. (ở cơ bản là MBASE)
Alternative Dynamic Impedance
ZPOS
p.u. (ở cơ bản là MBASE)
Max. Real Power Output at Bus k
PMAX
MW
Min. Real Power Output at Bus k
PMIN
MW
Điều kiện biên máy phát chuẩn là công suất tác dụng phát ra ở thanh cái cao áp, Bus k, và của động lớn điện áp ở Bus chỉ định (không nhất thiết là Bus k): Real(vkik*) = Pk /Vl/ = Vsched Đặc trưng này tùy thuộc vào giới hạn công suất phản kháng máy phát: Qmin Imag(vkik*) Qmax Công suất tác dụng áp gán cho Bus k phải được đo ở thanh cái cao áp chứ không phải bên trong máy phát. Điều này có nghĩa là: Qlimit k = Qlimit g - Xt*MBASE Nếu máy phát thu công suất tác dụng thì: Qlimit k = Qlimit g + Xt*MBASE Trong đó: Xt :
Điện kháng MBA nối bộ máy phát. 17
Qlimit :
Công suất phản kháng giới hạn của máy phát.
Qlimit k : Là Qmin k hoặc Qmax k .
b. Nhiều máy phát làm việc song song: Nhiều máy phát nối với thanh cái k thì được mô hình tương đương bằng 1 máy phát nối với nút k qua một MBA nối bộ (MBA nối bộ này là 1 trong các MBA nối bộ với từng máy phát riêng rẽ). Máy phát tương đương có công suất bằng tổng công suất của tất cả các máy phát nối với k. VI. Điều kiện biên động: 1. Các danh mục của việc tính toán lưới đện: Việc tính toán trào lưu công suất sẽ khảo sát hệ thống điện ở chế độ ổn định, tức là quá trình xảy ra trước thời điểm t, gọi là t -. Các chế độ nhiểu loạn được bắt đầu tại thời điểm t và ngay sau t sẽ xảy ra quá trình quá độ của hệ thống điện (t+). 2. Thông số thứ tự thuận của máy phát: Thông số máy phát dùng để tính toán sự đóng /cắt, ổn định động sẽ sử dụng mạch tương đương là nguồn Thevenin: gồm sức điện động (độ lớn và góc pha) nối tiếp với tổng trở động của máy phát. Tuy nhiên, mô hình này không hiệu quả cho việc tính toán nên được chuyển thành nguồn dòng Norton, ISORCE như hình vẽ. Tổng trở MBA, tỉ số biến áp và tổng trở động của máy phát được xem như thông số của máy phát.
18
Bus k
Pk+ jQk
ek
Mô hình máy phát chuẩn i Zt
tg : 1
et
Zdyn
Eint
ek Mạch tương đương nguồn áp Thevenin của máy phát
tg : 1 ek
Zt
(Eint)/Zdyn
y=1/Zdyn
Mô hình nguồn dòng Norton của máy phát
Hình 5.8
19
VII. Tính toán các chế độ sự cố: 1. Điều kiện tính toán: - Máy phát điện được mô hình hóa dạng nguồn áp Thevenin. - Phụ tải được mô hình hóa dạng tổng trở trong các thứ tự thuận và ngược. Trong thứ tự không, phụ tải xem như hở mạch.
2. Thuật toán tính các chế độ sự cố: Khi tính toán các chế độ sự cố dùng mô hình tương đương thứ tự thuận, ngược và không cho hệ thống điện. Mạch tương đương các thứ tự được vem như mạng 2 cửa: - Thứ tự thuận và ngược: Điểm đầu là trung điểm của máy phát phụ tải trong hệ thống, điểm cuối là điểm ngắn mạch. - Thứ tự không: Điểm đầu là những điểm mà tại đó dòng điện khép vòng qua đất, điểm cuối là điểm ngắn mạch. - ứng với mỗi dạng ngắn mạch ta có một mạch tích hợp các thứ tự (mạng 2 cửa) thành một mạng tích hợp. - Các nguồn điện áp được giữ lại trong sơ đồ thứ tự thuận. Dùng phương pháp tính lặp để tính dòng điện sự cố: 1. Xây dựng các xác lập ban đầu về điện áp trên mỗi BUS: Trước khi tính mạch điện ở chế độ sự cố, cần phải tính mạch điện ở chế độ xác lập (t-) Với các nguồn áp xem như không đổi khi xảy ra sự cố (t) và trong quá trình quá độ (t+). Các xác lập ban đầu của điện áp tại các thanh cái được lấy ở thời điểm t -. 2. Sử dụng công thức (5.1) để tính toán các vecto dòng điện mới In: in=Ynnvn Trong đó Ynn là ma trận tổng dẫn của hệ thống điện trong chế độ sự cố (hệ thống đã tích hợp các thứ tự: thuận, ngược và không). 20
3. Từ điều kiện biên của máy phát: Esk = vk+ik.Zsource.k Trong đó: Esk
: Sức điện động Thevenin của máy phát nối với Bus k.
vk, ik : vecto điện áp và dòng điện qua máy phát ở Bus k. Zsource.k : Tổng trở của bộ máy phát nối với Bus k. tính ra vecto điện áp mới vk. 4. Quay lại bước 2 và lặp lại chu kỳ cho đến khi nó hội tụ đến một giá trị dòng điện không thay ®æi in.
21
Chương 3 MÔ PHỎNG CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E Hệ thống điện được hợp thành từ nhiều phần tử: máy phát, máy biến áp (hai cuộn dây, ba cuộn dây), đường dây truyền tải, tụ điện, kháng điện…. Muốn làm việc trong chương trình PSS /E ta phải mô phỏng các phần tử đó. I. Mô phỏng MBA: 1. Mô phỏng MBA hai cuộn dây: MBA 2 cuộn dây được mô phỏng bằng một điện trở RB, điện kháng XB và một điện dẫn phản kháng BB (ở đây ta bỏ qua điện dẫn tác dụng GB sinh ra do tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của máy biến áp do dòng điện Foucault sinh ra). Ngoài ba đại lượng trên được nhập vào còn có các thông số liên quan đến bộ điều chỉnh nấc phân áp của máy biến áp
GB
RB + jXB
Thông thường, các MBA nhà chế tại cho ta 4 thông số: PCU tổn thất công suất ở dây đồng khi MBA làm việc định mức, U N% của điện áp ngắn mạch so với điện áp định mức, Ikt% của dòng điện không tải I0 (dòng điện từ hoá) so với dòng điện định mức I đm, PFe tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép (tổn thất không tải). Từ các thông số trên nếu ta muốn mô phỏng nó trong chương trình PSS /E ta phải chuyển nó sang đơn vị tương đối. Điện kháng cơ bản được tính dưới công thức tổng quát:
22
Z coban
U 2 coban S coban
Trong đó Zcơ bản tính bằng đơn vị Ohm () Ucơ bản tính bằng đơn vị KV Scơ bản tính bằng đơn vị MVA *Điện trở RB của MBA: Pcu 3.I 2 dm .RB RB
Pcu Pcu .U 2 dm .10 3 3.I 2 dm S 2 dm
Trong đó RB tính bằng đơn vị Ohm () PCU tính bằng đơn vị KW Uđm tính bằng đơn vị KV Sđm tính bằng đơn vị MVA Chuyển sang đơn vị tương đối: RB*
P .U 2 dm .10 3 S coban RB cu 2 . 2 Z coban S dm U coban
*Điện kháng XB của MBA: U N % 100.
UN. 3 I .Z . 3 100. dm B U dm U dm
Do trong MBA có XB >> RB do đó điện áp giáng trong MBA chủ yếu do ảnh hưởng của XB. Vậy ta có thể viết UN %
100.I dm .Z B . 3 100.Id dm . X B . 3 U dm U dm
XB
U N %.U dm 3.I dm .100
U N %.U 2 dm 100.S dm
Trong đó: XB tính bằng đơn vị Ohm () 23
Uđm tính bằng đơn vị KV Sđm tính bằng đơn vị MVA Chuyển sang đơn vị tương đối: X B*
XB UN %.U2 âm S cåbaín . Z cåbaín 100.S âm U2 cåbaín
*Điện dẫn phản kháng BB của MBA: QFe U2 âm 100.I0 100.SFe Ikt % Iâm Sâm BB
Do QFe >> PFe nên Ikt %
100.SFe 100.Q Fe I %.Sâm Q I %.Sâm Q Fe kt BB 2 Fe kt S âm Sâm 100 U âm 100.U2 âm
Trong đó: BB tính bằng đơn vị 1/Ohm (-1) Uđm tính bằng đơn vị KV Sđm tính bằng đơn vị MVA Chuyển sang đơn vị tương đối: BB* BB .Z cåbaín
Ikt %.S âm U2 cåbaín . 100.U2 âm S cåbaín
Tỉ số biến đổi liên quan đến nấc phân áp t
t i Uâ min Ucåbaínj . . tj Ucåbaíni Uâmj
trong đó: Bus “i” là phía có điều chỉnh nấc phân áp của MBA Bus “j” là phía có nấc phân áp được đặt cố định
24
ti = tj =
Ui Ubi Uj Ubj
trong đó: Ubi, Ubj là điện áp của phía i và j khi nấc phân áp đang đặt tại đầu chính (nấc giữa) Ui, Uj là điện áp tương ứng của phía i và j hiện tại ứng với nấc phân áp đang đặt. Để đơn giản ban đầu ta xét các nấc phân áp đều đang ở nấc giữa ti = tj = 1. Ví dụ: Tính thông số MBA T1 Liên Trì (E11) Sđm = 25/25 (MVA) Uđm = 115 9*1.78%/24 (kV) PFe = 18 (kW) PCU = 121 (kW) UN% = 11% I0% = 0.2% Lấy Scơ bản = 100 (MVA), Ucơ bản110 = 110 (kV), Ucơ bản22 = 22 (kV) *Điện trở RB R B*
RB Pcu.U2 âm .10 3 S cåbaín 121.24 2.10 3 100 . 2 . 2 0,023404pu Z cåbaín S 2 âm U cåbaín 25 2 22
*Điện kháng XB X B*
XB UN %.U 2 âmj S cåbaínj . Z cåbaín 100.S 2 âm U 2 cåbaín
11.24 2 100 . 0,52364pu 25 2.100 22 2
25
*Điện dẫn phản kháng BB* BB .Z cåbaín
Ikt %.S âm U 2 cåbaínj . 100.U 2 âmj S cåbaín
0,2.25 22 2 . 0,00042pu 24 2.100 100
Tỷ số biến đổi t
ti Uâmi Ucåbaínj . t j Ucåbaíni Uâmj
1 115 22 . . 0,9583pu 1 110 24
Tỷ số biến đổi cực đại (RMA : Regulation max) tmax = t.(1 + n.step) = 0,9583.(1 + 9.0,01.1,78) = 1,1119 (pu) Tỷ số biến đổi cực tiểu (RMI : Regulation min) tmin = t.(1 – n.step) = 0,9583.(1 – 9.0,01.1,78) = 0,8048 (pu) Bước điều chỉnh tstep = step.t = 0,01.1,78.0,9583 = 0,0171 (pu) 2. Mô phỏng máy biến áp ba cuộn dây Đối với máy biến áp ba cuộn dây ta mô phỏng nó trong chương trình PSS /E dưới dạng ba máy biến áp hai cuộn dây (sử dụng nút dummy).
26
Thông số MBA ba cuộn dây cũng được tính tương tự như trên *Điện trở RB của MBA: Tổn thất đồng tính cho trường hợp bất lợi nhất trong lúc vận hành, tức là lúc một cuộn dây không làm việc còn hai cuộn kia làm việc với phụ tải định mức. Lúc này tương tự máy biến áp hai cuộn dây Pcui.U2 âm .10 3 RB S 2 âm
Trong đó RB tính bằng đơn vị Ohm () PCU tính bằng đơn vị KW Uđm tính bằng đơn vị KV Sđm tính bằng đơn vị MVA Trong công thức trên ta chia 2 vì ta đang tính cho hai nhánh làm việc nối tiếp, ở đây ta tính 1 nhánh. Nếu máy biến áp có dung lượng ba cuộn bằng nhau thì ta có điện trở của ba cuộn bằng nhau. Chuyển sang đơn vị tương đối: R B*
RB Pcu.U2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
27
Nếu như trong số liệu kỹ thuật MBA nhà chế tạo cho đầy đủ ba giá trị tổn thất ngắn mạch PCU(C.H), PCU(C.T), PCU(T.H) thì tổn thất công suất ngắn mạch trên mỗi cuộn dây được tính: PCU.C = 0,5.( PCU(C.H) + PCU(C.T) - PCU(T.H)) PCU.T = 0,5.( PCU(C.T) + PCU(T.H) - PCU(C.H)) PCU.H = 0,5.( PCU(C.H) + PCU(T.H) - PCU(C.T)) Sau đó tính điện trở cho từng cuộn dây và chuyển sang đơn vị tương đối: R BC
R BC Pcuc .U2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
R BT
R BT PcuT .U2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
R BH
R BH PcuH.U2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
*Điện kháng XB của MBA: X BC
X BC UNC %.U2 âm Z cåbaín 100.S âm
X BT
X BT U %.U2 âm NT Z cåbaín 100.S âm
X BH
X BH U %.U2 âm NH Z cåbaín 100.S âm
UN.C% = 0,5.( UN(C.H)% + UN(C.T)% - UN(T.H)%) UN.T% = 0,5.( UN(C.T)% + UN(T.H)% - UN(C.H)%) UN.H% = 0,5.( UN(C.H)% + UN(T.H)% - UN(C.T)%) Trong đó: XB.C, XB.C, XB.C tính bằng đơn vị Ohm () Uđm tính bằng đơn vị KV 28
Sđm tính bằng đơn vị MVA Chuyển sang đơn vị tương đối: X BC
X BC U %.U2 âm S cåbaín NC . Z cåbaín 100.S âm U2 cåbaín
X BT
X BT U %.U2 âm S cåbaín NT . Z cåbaín 100.S âm U2 cåbaín
X BH
X BH U %.U2 âm S cåbaín NH . Z cåbaín 100.S âm U2 cåbaín
*Điện dẫn phản kháng BB của MBA: Tương tự như máy biến áp hai cuộn dây ta có BB
Ikt %.S âm 100.U2 âm
Trong đó: BB tính bằng đơn vị 1/Ohm (-1) Uđm tính bằng đơn vị KV Sđm tính bằng đơn vị MVA Chuyển sang đơn vị tương đối: BB* BB .Z cåbaín
Ikt %.S âm U2 cåbaín . 100.U2 âm S cåbaín
Tỉ số biến đổi liên quan đến nấc phân áp t
ti Uâmi Ucåbaínj . t j Ucåbaíni Uâmj
trong đó: Bus “i” là phía có điều chỉnh nấc phân áp của MBA Bus “j” là phía có nấc phân áp được đặt cố định (nút dummy) ti =
Ui Ubi
29
tj =
Uj Ubj
trong đó: Ubi, Ubj là điện áp của phía i và j khi nấc phân áp đang đặt tại đầu chính (nấc giữa) Ui, Uj là điện áp tương ứng của phía i và j hiện tại ứng với nấc phân áp đang đặt. Để đơn giản ban đầu ta xét các nấc phân áp đều đang ở nấc giữa ti = tj = 1. Ví dụ: Tính thông số MBA T1 Đồng Hới 110 (E2) Sđm = 25/25/25 (MVA) Uđm = 115 9.1,78%/38,5 2.2,5%/24 (kV) PFe = 15,9 (kW) PCU(C.H) = 107,768 (kW) PCU(C.T) = 109,359 (kW) PCU(T.H) = 94,076 (kW) UN(C.H)% = 17,5% UN(C.T)% = 11,46% UN(T.H)% = 6,0% I0% = 0,2% Lấy Scơ bản = 100 (MVA), Ucơ bản110 = 110 (kV), Ucơ bản35 = 35 (kV) Ucơ bản22 = 22 (kV), Ucơ bảndummy = 1.0 (kV) Điện áp ngắn mạch của mỗi cuộn dây: UN.C% = 0,5.( UN(C.H)% + UN(C.T)% - UN(T.H)% ) = 0,5.( 17,5 + 11,46 – 6,0 ) = 11,48% 30
UN.T% = 0,5.( UN(C.T)% + UN(T.H)% - UN(C.H)%) = 0,5.( 11,6 + 6,0 – 17,5 ) = - 0,02% UN.H% = 0.5*( UN(C.H)% + UN(T.H)% - UN(C.T)%) = 0,5.( 17,5 + 6,0 – 11,46 ) = 6,02% Tổn thất công suất ngắn mạch trên mỗi cuộn dây được tính: PCU.C = 0,5.( PCU(C.H) + PCU(C.T) - PCU(T.H)) = 0,5.( 107,768 + 109,359 – 94,076 ) = 61,6255 (kW) PCU.T = 0.5*( PCU(C.T) + PCU(T.H) - PCU(C.H)) = 0,5.( 109,359 + 94,076 – 107,768 ) = 47,8335 (kW) PCU.H = 0,5.( PCU(C.H) + PCU(T.H) - PCU(C.T)) = 0,5.( 107,768 + 94,076 – 109,359 ) = 46,2425 (kW) *Điện trở RB R BC
R BC Pcuc .U 2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
61,6255.12.10 3.100 0,00986pu 25 2.12
R BT
R BT PcuT .U 2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
47,8335.12.10 3.100 0,00765pu 25 2.12
R BH
R BH PcuH.U 2 âm .10 3 S cåbaín . 2 Z cåbaín 2.S 2 âm U cåbaín
46,2425.12.10 3.100 0,0074pu 25 2.12
*Điện kháng XB
31
X BC
X BC U %.U 2 âm S cåbaín NC . Z cåbaín 100.S âm U 2 cåbaín
11,48.12.100 0,4592pu 100.25
X BT
X BT U %.U 2 âm S cåbaín NT . Z cåbaín 100.S âm U 2 cåbaín
- 0,02.12.100 0,0008pu 100.25
X BH
X BH UNH %.U 2 âm S cåbaín . Z cåbaín 100.S âm U 2 cåbaín
6,02.12.100 0,2408pu 100.25
*Điện dẫn phản kháng BB* BB .Z cåbaín
Ikt %.S âm U 2 cåbaínj . 100.U 2 âmj S cåbaín
0,2.25.12 0,0005pu 100.12.100
Ghi chú: - ở đây MBA ba cuộn dây ta đang mô phỏng bằng ba MBA hai cuộn dây được đấu với nhau theo hình sao (Y) thông qua nút dummy (nút giả tưởng). Trong các công thức tính cho MBA ba cuộn dây ở trên nút j chính là nút dummy, ta lấy U đmj = Ucơ bảnj = 1 (kV) - Trong PSS/E v.29 ta có những khác biệt so với các vesion trước của nó: + Ta có ba cách mô phỏng MBA trong chương trình PSS /E: Mô phỏng MBA các bằng thông số sau khi chuyển nó sang đơn vị tương đối với các đại lượng cơ bản là của hệ thống, mô phỏng MBA các bằng thông số sau khi chuyển nó sang đơn vị tương đối với các đại lượng cơ bản của là của chính MBA đó, hoặc mô phỏng MBA bằng thông số có tên mà nhà chế tạo cung cấp. + Khi mô phỏng MBA ba cuộn dây ta có thể xem chúng như ba MBA ha cuộn dây (sử dụng nút dummy) hoặc chỉ xem chúng là một máy biến áp ba cuộn 32
dây (không có nút dummy). Tuy nhiên ta nên sử dụng nút dummy khi MBA ba cuộn dây ta mô phỏng có hai phía điều chỉnh. Tỷ số biến đổi Phía 110: t
ti Uâmi Ucåbaínj . t j Ucåbaíni Uâmj
1.115.1 1,04545pu 1.110.1
Tỷ số biến đổi cực đại (RMA : Regulation max) tmax = t.(1 + n.step) = 1,04545.(1 + 9.0,01.1,78) = 1,2129 (pu) Tỷ số biến đổi cực tiểu (RMI : Regulation min) tmin = t.(1 – n.step) = 1,04545.(1 – 9.0,01.1,78) = 0,878 (pu) Bước điều chỉnh tstep = step.t = 0,01.1,78.1,04545 = 0,0186 (pu) Phía 35: t
ti Uâmi Ucåbaínj . t j Ucåbaíni Uâmj
1.38,5.1 1,1pu 1.35.1
Tỷ số biến đổi cực đại (RMA : Regulation max) tmax = t.(1 + n.step) = 1,1.(1 + 2.0,01.2,5) = 1,155 (pu) Tỷ số biến đổi cực tiểu (RMI : Regulation min) tmin = t.(1 – n.step) = 1,1.(1 – 2.0,01.2,5) = 1,045 (pu) Bước điều chỉnh tstep = step.t = 0,01.2,5.1,1 = 0,0275 (pu) 33
Phía 22 (không điều chỉnh): t
ti Uâmi Ucåbaínj . t j Ucåbaíni Uâmj
1.24.1 1,0909pu 1.22.1
Tỷ số biến đổi cực đại (RMA : Regulation max) tmax = t.(1 + n.step) = 1,1.(1 + 0.0,01.0) = 1,0909 (pu) Tỷ số biến đổi cực tiểu (RMI : Regulation min) tmin = t.(1 – n.step) = 1,1.(1 – 0.0,01.0) = 1,0909 (pu) Bước điều chỉnh tstep = step.t = 0,01.0.0 = 0,0 (pu) II. Mô phỏng đường dây truyền tải: Đường dây truyền tải được mô phỏng bằng một điện trở R L, điện kháng XL, điện dẫn tác dụng GL và một điện dẫn phản kháng BL , nó được mô hình hoá dưới dạng hình
p với tổng trở ZL = RL + XL đặt tập trung ở giữa còn tổng dẫn
YL = GL + BL được chia làm hai phần bằng nhau và đặt ở hai đầu đường dây. Đối với đường dây trên không điện áp 110, 220kV thường không xét đến điện dẫn tác dụng GL. Thông thường nhà sản xuất cho ta các thông số của đường dây trên một đơn vị chiều dài như: điện trở tác dụng r0L, điện kháng x0L, điện dẫn phản kháng b0L từ đó ta tính được điện trở RL, điện kháng XL, điện dẫn phản kháng BL của đường dây.
34
ZL = RL + jXL
YL/2 = (GL + jBL)/2
YL/2 = (GL + jBL)/2
*Điện trở RL của đường dây: RL = r0L.l Trong đó RL tính bằng đơn vị Ohm () r0L tính bằng đơn vị Ohm /km (/km) l chiều dài của đường dây tính bằng đơn vị km Chuyển sang đơn vị tương đối: RL*
r .l.S RL 0 L 2 coban Z coban U coban
*Điện kháng XL của đường dây: XL = x0L.l Trong đó XL tính bằng đơn vị Ohm () x0L tính bằng đơn vị Ohm /km (/km) l chiều dài của đường dây tính bằng đơn vị km Chuyển sang đơn vị tương đối: X L*
x .l.S XL 0 L 2 coban Z coban U coban
*Điện dẫn phản kháng BL của đường dây: BL = b0L.l Trong đó BL tính bằng đơn vị 1/Ohm (1/) 35
b0L tính bằng đơn vị Ohm -1/km (-1/km) l chiều dài của đường dây tính bằng đơn vị km Chuyển sang đơn vị tương đối: BL* BL .Z coban
b0 L .l.U 2 coban S coban
Ví dụ: Tính thông số đường dây truyền tải 110kV từ trạm Đồng Hới220 (E1) đến trạm Đồng Hới110 (E2) r0L = 0,172 (/km) x0L = 0,409 (/km) b0L = 2,78.10-6 (-1/km) l = 2 (km) Lấy Scơ bản = 100 (MVA), Ucơ bản110 = 110 (kV) RL*
0,172.2.100 0,002843 pu 110 2
X L*
r .l.S RL 0 L 2 coban Z coban U coban
x .l.S XL 0L 2 cåbaín Z cåbaín U cåbaín
0,409.2.100 0,00676pu 110 2
BL* BL .Z cåbaín
b 0L .l.U2 cåbaín S cåbaín
2,78.10 6.2.110 2 0,00067pu 100
III. Mô phỏng kháng điện: Kháng điện trong chương trình PSS /E được mô phỏng bằng một điện kháng XK. Nhà sản xuất cho ta biết điện cảm L của kháng điện từ đó ta tính được điện kháng XK của kháng điện 36
XK = 2..f.L Trong đó: XK tính bằng đơn vị Ohm ()
tính bằng đơn vị rad f tính bằng đơn vị Hz L tính bằng đơn vị H Chuyển sang đơn vị tương đối: X k*
2..f.L.S cåbaín XK Z cåbaín U2 cåbaín
Ví dụ: Tính thông số của cuộn kháng lọc sóng hài đặt ở bộ tụ bù ngang tại trạm Quy Nhơn220 (E21) L = 45.10-3 (H) Lấy Scơ bản = 100 (MVA), Ucơ bản110 = 110 (kV) X k*
2..f.L.S cåbaín XK Z cåbaín U2 cåbaín
2.3,14.50.45.10 3.100 0,1168pu 110 2
37
Chương 4 NHẬP VÀ THAY ĐỔI SỐ LIỆU I. Nhập dữ liệu: Để chương trình PSS /E làm việc được thì các dữ liệu về các thành phần của hệ thống và phụ tải phải nằm trong WORKING.FILE. Để thực hiện nhập dữ liệu ta dùng lệnh READ để nhập thông số cho tính toán trào lưu công suất, nó có cấu trúc như sau:
Lệnh READ chứa các chọn lựa READ, OPT như sau: RAED, ALL
: Nhập số liệu đầy đủ của trào lưu công suất 31
RAED, AREA
: Nhập số liệu cho các vùng được chỉ ra.
RAED, ZONES
: Nhập s ố liệu cho Tỉnh được ch ra.
RAED, KV
: Nhập số liệu nằm trong vùng điện áp giới hạn.
RAED, POT
: Nhập số liệu cho hệ thống nhỏ.
Đế nhập dữ liệu cho một hệ thống điện mới, ta sử dụng lệnh READ sau khi đã kích hoạt chương trình PSS /E Power flow. Sau đó màn hình sẽ xuất hiện dòng lệnh: ENTER INPUT FILE NAME (0 TO EXIT, 1 FOR TERMINAL): 1 Gõ phím “1”, các thông tin cần nhập sau đây sẽ xuất hiện: 1. Dữ liệu ban đầu: (Identification Data) ENTER IC, SBASE: Với: IC: code thay đổi: 0 - tất cả dữ liệu trong file làm việc bị xoá 1 - thêm các dữ liệu cần bổ sung vào file đang làm việc IC = 0 là giá trị mặc định. SBASE : Công suất cơ bản của hệ thống, thường chọn SBASE = 100 MVA cũng là giá trị mặc định. Ví dụ nhập: ENTER IC, SBASE 1,100 Sau khi nhập các thông số trên, sẽ xuất hiện dòng lệnh ENTER TWO LINE HEADING Chương trình này yêu cầu nhập 2 dòng thông tin cần thiết về file đang làm việc, các thông tin này có thể cho biết các ghi chú về file số liệu. Mỗi dõng nhập tối đa 60 ký tự. 32
Ví dụ nhập: 2. Nhập dữ liệu nút (Bus Data) Dạng dữ liệu của nút được nhập có dạng như sau: ENTER BUS DATA I, 'BUS NAME', BASKV, IDE, GL, BL, AREA, ZONE, VM, VA, OWNER Với: I
: số của nút (từ 1 đến 99997)
NAME
: tên của nút, có thể dài đến 8 ký tự và không có khoảng trống.
BASEKV
: Điện áp cơ bản của nút, mặc định = 0.
IDE
: Mã của nút. 1- Nút tải (không có máy phát) 2- Nút máy phát (có bộ điều chỉnh điện áp MVAr) 3- Nút Swing (nút hệ thống, có điện áp không thay đổi) 4- Nút cô lập (nút đã tách ra khỏi hệ thống) IDE được mặc định = 1.
GL
: Điện dẫn rò của nút, đơn vị MW. Mặc định GL = 0
BL
: Điện dẫn dung của nút, đơn vị MVAr. Mặc định GL = 0
AREA
: Mã của khu vực. Mặc định AREA = 1
ZONE
: Mã của vùng. Mặc định ZONE = 1
OWNER 1
: Mã của đơn vị sở hữu (các công ty Điện Lực). Mặc định OWNER =
Ví dụ: BUS# NAME BSKV CODE LOADS VOLT ANGLE ZONE OWNER
S H U N T AREA
110 TRAM_A 15.000 3 0 15.000 0.0
0.0
0.0 1 1 1
112 TRAM_A 220.00 1 0 239.31 -0.3
0.0
0.0 1 1 1
120 TRAM_A 15.000 2 1 15.000 1.2
0.0
0.0 1 1 1 33
211 TRAM_B 110.00 1 0 117.63 -5.5
0.0
0.0 2 2 1
212 TRAM_B 220.00 1 0 229.98 -2.1
0.0
0.0 2 2 1
213 TRAM_B 35.000 1 2 38.684 -10.3
0.0
0.0 2 2 1
214 TRAM_B 22.000 1 1 23.404 -11.3
0.0
0.0 2 2 1
217 TRAM_B 1.0000 1 0 1.0066 -10.4
0.0
0.0 2 2 1
218 TRAM_B 1.0000 1 0 1.0066 -10.4
0.0
0.0 2 2
219 TRAM_B 10.000 1 0 11.206 -5.8
0.0
0.0 2 2 1
228 TRAM_B 1.0000 1 0 1.0187 -5.8
0.0
0.0 2 2 1
311 TRAM_C 110.00 1 0 119.03 -3.2
0.0
0.0 3 3 1
312 TRAM_C 220.00 1 0 234.17 -1.3
0.0
0.0 3 3 1
317 TRAM_C 1.0000 1 0 0.9697 -8.1
0.0
0.0 3 3 1
318 TRAM_C 1.0000 1 0 1.0087 -2.6
0.0
0.0 3 3 1
319 TRAM_C 10.000 1 0 10.592 -2.6
0.0
0.0 3 3 1
413 TRAM_C 35.000 1 1 37.249 -8.1
0.0
0.0 3 3 1
414 TRAM_C 22.000 1 0 22.305 -8.1
0.0
0.0 3 3 1
419 TRAM_C 10.000 2 0 10.000 2.6
0.0
0.0
511 TRAM_D 110.00 1 0 116.18 -5.0
0.0
0.0 3 3 1
514 TRAM_D 22.000 1 1 23.303 -8.7
0.0
0.0 3 3 1
611 TRAM_E 110.00 1 0 115.41 -5.6
0.0
0.0 2 2 1
616 TRAM_E 6.0000 1 1 6.6053 -10.3
0.0
0.0 2 2 1
1
3 3 1
3. Nhập dữ liệu tải: (Load Data) Dạng dữ liệu của tải được nhập có dạng như sau: ENTER LOAD DATA I, ID, STATUS, AREA, ZONE, PL, QL, IP, IQ, YP, YQ, OWNER Với: I
: số của nút (từ 1 đến 99997) 34
ID
: ký tự phân biệt các nhánh tải. Mặc định ID = 1
STATUS
: trạng thái của tải 1- đang vận hành 0- tải bị sa thải. Mặc định STATUS = 1.
AREA
: Mã của khu vực. Mặc định AREA = 1
ZONE
: Mã của vùng. Mặc định ZONE = 1
PL
: Công suất tác dụng của tải, đơn vị MW.
QL
: Công suất phản kháng của tải, đơn vị MVAr.
IP IP = 0.
: Dòng tác dụng của tải (trường hợp nhập theo dòng điện). Mặc định
IQ : Dòng phản kháng của tải. (trường hợp nhập theo dòng điện). Mặc định IQ = 0. YP
: Điện dẫn của tải (trường hợp nhập theo tổng dẫn). Mặc định YP = 0.
YQ 0.
: Dung dẫn của tải (trường hợp nhập theo tổng dẫn). Mặc định YQ =
OWNER 1
: Mã của đơn vị sở hữu (các công ty Điện Lực). Mặc định OWNER =
Ví dụ nhập: BUS# ID CD ST PSI ZONE OWNER
MVA-LOAD
CUR-LOAD
Y - LOAD AREA
120 1 2 1 1.000 1.5 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4 401 1 213 1 1 1 1.000 20.0 10.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5 501 1 213 2 1 1 1.000 30.0 25.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5 501 1 214 1 1 1 1.000 15.0 12.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5 501 1 413 1 1 1 1.000 30.0 20.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4 402 1 514 1 1 1 1.000 10.0 5.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4 403 1 616 1 1 1 1.000 20.0 14.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5 502 1 35
4. Nhập dữ liệu máy phát (Generator Data): Dạng dữ liệu của máy phát được nhập có dạng như sau: ENTER GENERATOR DATA I,ID,PG,QG,QT,QB,VS,IREG,MBASE,ZR,ZX,RT,XT,GTAP,STAT,RMPCT,PT, PB,O1,F1,..,O4,F4 Với: I
: số của nút (từ 1 đến 99997)
ID
: ký tự phân biệt các máy phát nối song song. Mặc định ID = 1
PG
: P phát của máy, đơn vị MW. Mặc định PG = 0
QG
: Q phát của máy, đơn vị MVAr. Mặc định QG = 0
QT
: Q phát cực đại của máy, đơn vị MVAr. Mặc định QT = 9999
QB
: Q phát cực tiểu của máy, đơn vị MVAr. Mặc định QB = -9999
VS
: Biên độ điện áp cần điều chỉnh. Mặc định VS = 1
IREG
: Nút cần điều chỉnh điện áp. Mặc định IREG = 0
MBASE : Công suất định mức của máy, nó không tham gia vào việc tính trào lưu công suất, nhưng được sử dụng trong việc tính toán đóng cắt, sự cố và ổn đinh động của hệ thống. Mặc định MBASE = SBASE ZR, ZX : Điện trở điện kháng của máy phát ở đơn vị tương đối với lượng công suất cơ bản là công suất MBASE. Tương tự, nó không tham gia vào việc tính trào lưu công suất mà được sử dụng trong việc tính toán đóng cắt, sự cố và ổn đinh động của hệ thống. Mặc định ZR = 0, ZX = 0 RT, XT : Điện trở điện kháng của máy biến áp tăng áp, đại lượng này bằng không nếu chỉ mô phỏng máy phát. Mặc định RT = 0, XT = 0 GTAP : Tỉ số điều chỉnh bộ điều áp của máy biến áp tăng áp, chỉ dùng khi điện kháng MBA khác không. Mặc định GTAP = 1 RMPCT : Tỉ lệ của công suất phản kháng được yêu cầu để giữ điện áp tại nút điều khiển. Trị số này luôn luôn > 0, chỉ cần thiết khi IREG được định. Mặc định RMPCT = 100 36
PT
: P phát cực đại của máy, đơn vị MW. Mặc định PT = 9999
PT
: P phát cực tiểu của máy, đơn vị MVAr. Mặc định PT = -9999
Oi
: Số đơn vị sở hữu, mỗi máy phát có thể 4 đơn vị sở hữu.
Fi
: Tỉ lệ vốn của đơn vị sở hữu thứ i. Mặc định Fi = 1.
Ví dụ:
BUS# ID PGEN QGEN QMAX QMIN VSCHED VACT. PCT Q REMOTE 110
1 16.0 33.3 120.0 -80.0 15.000 15.000 100.0
120
1 80.0 34.7 120.0 -80.0 15.000 15.000 100.0
419
1 33.0 -7.1 30.0 -20.0 10.000 10.000 100.0
5. Nhập dữ liệu nhánh đường dây (Nontransformer Branch Data): ENTER NON-TRANSFORMER BRANCH DATA I,J,CKT,R,X,B,RATEA,RATEB,RATEC,GI,BI,GJ,BJ,ST,LEN,O1,F1,...,O4,F4 Với: I
: số của nút đầu
J
: số của nút cuối
CKT
: Số mạch vận hành song song
R
: Điện trở
X
: Điện kháng
B
: Dung kháng
RATEA
: Công suất định mức pha A.
RATEB
: Công suất định mức pha B.
RATEC
: Công suất định mức pha C.
GI
: Điện dẫn tại nút I
37
BI
: Dung dẫn tại nút I
GJ
: Điện dẫn tại nút J
BJ
: Dung dẫn tại nút J
ST
: Trạng thái của nhánh 1- Đang vận hành 0- Đang cô lập
LEN
: Chiều dài đường dây
Oi
: Số đơn vị sở hữu, mỗi máy phát có thể 4 đơn vị sở hữu.
Fi
: Tỉ lệ vốn của đơn vị sở hữu thứ i. Mặc định Fi = 1.
Ví dụ:
BUS# BUS# CKT LINE R LINE X CHRGING I T RATEA RATEB RATEC LENGTH OWN1 FRAC1 OWN2 FRAC2 OWN3 FRAC3 OWN4 FRAC4 112 212 1 0.01260 0.08533 0.13262 1 362.0 362.0 362.0 100.0 1 1.000 112 312 1 0.01512 0.10240 0.15914 1 362.0 362.0 362.0 120.0 1 1.000 112 312 2 0.01512 0.10240 0.15914 1 362.0 362.0 362.0 120.0 1 1.000 211 611 1 0.04364 0.13388 0.01360 1 116.0 116.0 116.0 40.0 1 1.000 212 112 1 0.01260 0.08533 0.13262 1 362.0 362.0 362.0 100.0 1 1.000 212 312 1 0.01450 0.07810 0.11935 1 296.0 269.0 296.0 90.0 1 1.000 311 511 1 0.07025 0.16529 0.01664 1 99.0 99.0 99.0 50.0 1 1.000 312 112 1 0.01512 0.10240 0.15914 1 362.0 362.0 362.0 120.0 1 1.000 312 112 2 0.01512 0.10240 0.15914 1 362.0 362.0 362.0 120.0 1 1.000 312 212 1 0.01450 0.07810 0.11935 1 296.0 269.0 296.0 90.0 1 1.000 511 311 1 0.07025 0.16529 0.01664 1 99.0 99.0 99.0 50.0 1 1.000 511 110 1 0.04215 0.09917 0.00998 1 99.0 99.0 99.0 30.0 1 1.000 38
611 110 1 0.04364 0.13388 0.01360 1 116.0 116.0 116.0 40.0 1 1.000 611 511 1 0.04215 0.09917 0.00998 1 99.0 99.0 99.0 30.0 1 1.000 6. Nhập dữ liệu nhánh MBA (Transformer Branch Data): Cả MBA 2 cuộn dây và 3 cuộn dây được nhập ở dạng khối. MBA 2 cuộn dây là một khối gồm 4 dòng dữ liệu, MBA 3 cuộn dây 5 dòng dữ liệu Dạng dữ liệu MBA 2 cuộn dây được nhập vào như sau: ENTER I,J,K,CKT,CW,CZ,CM,MAG1,MAG2,NMETR,'NAME',STAT,O1,F1,...,O4,F4. R1-2,X1-2, SBASE1-2. WINDV1,NOMV1,ANG1,RATA1,RATB1,RATC1,COD,CONT,RMA,RMI,VM A,VMI,NTP,TAB,CR,CX. WINDV2,NOMV2. Dạng dữ liệu MBA 3 cuộn dây được nhập vào như sau: ENTER I,J,K,CKT,CW,CZ,CM,MAG1,MAG2,NMETR,'NAME',STAT,O1,F1,...,O4,F4. R1-2,X1-2, SBASE1-2,R2-3,X2-3,SBASE2-3,R3-1,X3-1,SBASE31,VMSTAR,ANTR. WINDV1,NOMV1,ANG1,RATA1,RATB1,RATC1,COD,CONT,RMA,RMI,VM A,VMI,NTP,TAB,CR,CX. WINDV2,NOMV2, ANG2,RATA2,RATB2,RATC2. WINDV3,NOMV3, ANG3,RATA3,RATB3,RATC3. VớI: Dòng 1: chung cho cả MBA 2 và 3 cuộn dây.
I
: số của nút thứ nhất
J
: số của nút thứ hai
K
: số của nút thư 3 (nếu máy có 3 cuộn dây)
CKT
: số thứ tự của MBA 39
CW dây MBA
: mã của cuộn dây để xác định dạng nhập điện áp định mức các cuộn 1- dạng đơn vị tương đối (p.u) 2- dạng đơn vị KV
CZ
: mã của tổng trở cuộn dây để xác định dạng nhập các điện kháng 1- tổng trở các cuộn dây nhập vào theo lượng cơ bản của MBA 2- tổng trở các cuộn dây nhập vào theo lượng cơ bản của hệ thống
CM
: mã của tổng dẫn các cuộn dây để xác định dạng nhập các tổng dẫn 1- tổng trở các cuộn dây nhập vào theo lượng cơ bản của hệ thống
2- tổng trở các cuộn dây nhập vào theo lượng cơ bản của MBA. Nhập vào tổn thất không tải (W) và phần trăm dòng điện không tải MAG1, MAG2 : tương ứng là điện dẫn và dung dẫn. Nó ở dạng p.u khi CM =1, còn ở dạng có tên khi CM = 2 NMETR
: mã đo lường
NAME
: tên cho MBA
Oi
: Số đơn vị sở hữu, mỗi MBA có thể 4 đơn vị sở hữu.
Fi
: Tỉ lệ vốn của đơn vị sở hữu thứ i. Mặc định Fi = 1.
Dòng 2: R1-2,X1-2
: điện trở và điện kháng của nút 1 và 2
SBASE1-2 : Công suất định mức của nút 1 và 2
R2-3,X2-3 : điện trở và điện kháng của nút 2 và 3 SBASE2-3 : Công suất định mức của nút 2 và 3
R1-3,X1-3 : điện trở và điện kháng của nút 1 và 3
40
SBASE1-3 : Công suất định mức của nút 1 và 3
VMSTAR : biên độ của “nút ẩn” (nút DUM), mặc định =1 ANTR
: góc pha của “nút ẩn”, mặc định = 0
Dòng 3: WINDV1
: tỉ số điều chỉnh NPA của cuộn 1
NOMV1
: điện áp định mức của cuộn 1 ở đơn vị có tên
ANG1
: góc lệch pha cuộn 1 của MBA
RATEA1
: Công suất định mức pha A cuộn 1
RATEB1
: Công suất định mức pha B cuộn 1
RATEC1
: Công suất định mức pha C cuộn 1
CODE
: mã điều chỉnh bộ điện áp của MBA 0- không điều chỉnh ±1- điều chỉnh điện áp ±2- điều chỉnh trào lưu Q ±3- điều chỉnh trào lưu P ±4- điều chỉnh các đại lượng của đường dây 1 chiều
CONT
: nút điều chỉnh điện áp
RMA
: tỉ lệ điều chỉnh lớn nhất của MBA
RMI
: tỉ lệ điều chỉnh nhỏ nhất của MBA
VMA
: điện áp lớn nhất cần điều chỉnh tại nút CONT
VMI
: điện áp nhỏ nhất cần điều chỉnh tại nút CONT
NTP
: số nấc phân áp của MBA, chỉ sử dụng khi COD =1 hoặc 2
TAB
: số lượng của bảng chính xác điện kháng MBA 41
CR,CX
: điện kháng các tổn thất cần bù để điều chỉnh điện áp
Dòng 4:
WINDV3
: tỉ số điều chỉnh nấc phân áp cuộn 3
NOMV3
: điện áp định mức của cuộn 3 ở đơn vị có tên
ANG3
: góc lệch pha cuộn 3 MBA
RATEA3
: Công suất định mức pha A cuộn 3
RATEB3
: Công suất định mức pha B cuộn 3
RATEC3
: Công suất định mức pha C cuộn 3
Ví dụ thông số của MBA 2 cuộn dây: BUS# NAME BSKV BUS# NAME BSKV CKT T T 1 W WINDV1 NOMV1 ANGLE WINDV2 NOMV2 CN RMAX RMIN VMAX VMIN NTPS BUS# NAME BSKV CR CX 110 TRAM_A 15.0 112 TRAM_A 220 1 1 F T 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.2100 0.9900 1.5000 0.5100 17 112 TRAM_A 220 120 TRAM_A 15.0 1 1 T F 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.2100 0.9900 1.5000 0.5100 17 211 TRAM_B 110 217 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 0.9896 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.2129 0.8780 1.5000 0.5100 19 211 TRAM_B 110 218 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 0.9896 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.2129 0.8780 1.5000 0.5100 19 211 TRAM_B 110 228 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.0455 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0455 1.0455 1.5000 0.5100 9999 212 TRAM_B 220 228 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 0.9588 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1250 0.9205 1.5000 0.5100 17
42
213 TRAM_B 35.0 217 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1000 1.1000 1.5000 0.5100 9999 213 TRAM_B 35.0 218 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1000 1.1000 1.5000 0.5100 9999 214 TRAM_B 22.0 217 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.0716 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0977 0.9932 1.5000 0.5100 5 214 TRAM_B 22.0 218 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.0716 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0977 0.9932 1.5000 0.5100 5 219 TRAM_B 10.0 228 TRAM_B 1.00 1 1 F F 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1000 1.1000 1.5000 0.5100 9999 311 TRAM_C 110 317 TRAM_C 1.00 1 1 F F 1 1.0454 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.2129 0.8780 1.5000 0.5100 19 311 TRAM_C 110 318 TRAM_C 1.00 1 1 F F 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1000 1.1000 1.5000 0.5100 9999 311 TRAM_C 110 419 TRAM_C 10.0 1 1 F F 1 1.0563 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1513 0.9612 1.5000 0.5100 13 312 TRAM_C 220 318 TRAM_C 1.00 1 1 F F 1 1.0062 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1500 0.9409 1.5000 0.5100 17 317 TRAM_C 1.00 413 TRAM_C 35.0 1 1 T T 1 1.1000 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.1000 1.1000 1.5000 0.5100 9999 317 TRAM_C 1.00 414 TRAM_C 22.0 1 1 T T 1 1.0455 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0977 0.9932 1.5000 0.5100 5 318 TRAM_C 1.00 319 TRAM_C 10.0 1 1 T T 1 1.0500 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0500 1.0500 1.5000 0.5100 9999 511 TRAM_D 110 514 TRAM_D 22.0 1 1 F F 1 0.9583 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0542 0.8625 1.5000 0.5100 17 611 TRAM_E 110 616 TRAM_E 6.00 1 1 F F 1 0.8930 0.000 0.0 1.0000 0.000 0 1.0386 0.7796 1.5000 0.5100 17 Sau khi nhập dữ liệu tính toán trào lưu công suất bằng lệnh READ sẽ ở dạng phân bố tự nhiên và file vừa nhập có đuôi RAW. Tuy nhiên, chương trình chỉ làm
43
việc với các file có đuôi SAV. Để chuyển đổi file RAW sang file SAV ta dung lệnh: SAVE .SAV Đến đây việc nhập số liệu đã hoàn thành. II. Thay đổi dữ liệu: 1. Thay đổi bằng lệnh: Số liệu của hệ thống trong file WORKING.FILE có thể được gọi ra để thay đổi theo nhu cầu của người sử dụng, đồng thời có thể thay đổi các thông số tính toán. Khi thực hiện ta dùng lệnh CHNG để thay đổi theo yêu cầu của chương trình. Những phần nào trống không thay đổi thì chừa trống, khi đó chương trình sẽ giữ nguyên giá trị củ của thành phần đó. Các chế độ làm việc của các thành phần hệ thống đều được mã hoá như sau: Mã thanh cái (nút): - 1: thanh cái phụ tải - 2: thanh cái máy phát hoặc trạm biến áp - 3: thanh cái vòng - 4: thanh cái cô lập Trạng thái thành phần: - 1: thành phần nối với hệ thống (đang vận hành) - 0: thành phần nằm ngoài hệ thống (đang cô lập hoặc dự phòng) Để thay đổi dử liệu ta dùng lệnh CHNG chương trình sẽ yêu cầu nhập mã của thành phần cần thay đổi như sau: CHNG ENTER CHANGE CODE: 0 = EXIT ACTIVITY
1 = BUS DATA
2 = GENERATOR DATA
3 = BRANCH DATA
4 = 2 WINDING TRANSFORMER DATA
5 = AREA INTERCHANGE DATA
6 = TWO-TERMINAL DC LINE DATA
7 = SOLUTION PARAMETERS
44
8 = CASE HEADING
9 = SWITCHED SHUNT DATA
10 = IMPEDANCE CORRECTION TABLES 11 = MULTI-TERMINAL DC DATA 12 = ZONE NAMES DATA
13 = INTER-AREA TRANSFER
14 = OWNER NAMES
15 = MACHINE OWNERSHIP DATA
16 = BRANCH OWNERSHIP DATA DATA
17 = FACTS CONTROL DEVICE
18 = 3 WINDING TRANSFORMER DATA
19 = VSC DC LINE DATA: 0
Sau khi xác định thành phần cần thay đổi, chương trình sẽ hiện ra các thông số của thành phần đó và yêu cầu xác nhận việc thay đổi: CHANGE IT? Người sử dụng phải trả lời yêu cầu đó như sau: - 1 hoặc Y hoặc Yes để chấp nhận thay đổi. - 0 hoặc N hoặc NO để loại bỏ việc thay đổi đó. Ví dụ:
BUS DATA FOR BUS 112 [TRAM_A 220.00]: CODE OLD 1
SHUNT 0.00
0.00 CHANGE IT? y
ENTER CODE, G, B
NEW 1
0.00
0.00
AREA VOLT ANGLE NAME
BASVLT ZONE OWNER
OLD 1 239.31 -0.30 TRAM_A 220.000 1 1 CHANGE IT?
ENTER LOAD ID (CARRIAGE RETURN FOR NEXT LOAD, -1 FOR NEXT BUS): 45
2. Thay đổi bằng menu:
Hình 1 Để thay đổi dữ liệu ta có thể từ menu: EDIT-CHANGE-…(xem hình 1) III. Xuất dữ liệu: Để xuất dữ liệu ta dùng lệnh LIST bằng cách nhập từ bàn phím hoặc từ menu FILE – LIST - …. (xem hình 2) Để xuất dữ liệu ta dùng lệnh LIST chương trình sẽ yêu cầu nhập mã của thành phần cần xuất như sau: 0 = TO EXIT
1 = CASE SUMMARY
2 = BUS DATA
3 = SWITCHED SHUNT DATA
4 = PLANT DATA
5 = GEN. UNIT DATA
6 = BRANCH DATA
7 = BRANCH DATA
(SINGLE ENTRY)
(DOUBLE ENTRY)
8 = 2W TRANSFORMER IMPEDANCE DATA 9 = LINE SHUNT DATA
46
10 = DC LINE DATA
11 = AREA INTERCHANGE DATA
12 = FULL LISTING
13 = FULL LISTING
(SINGLE ENTRY BRANCH)
(DOUBLE ENTRY BRANCH)
14 = IMPEDANCE CORRECTION DATA GROUPING DATA
15 = MULTI-SECTION LINE
16 = ZONE DATA
17 = INTER-AREA TRANSFER DATA
18 = LOAD DATA
19 = OWNER DATA
20 = FACTS CONTROL DEVICE DATA CONTROL DATA
21 = 2W TRANSFORMER TAP &
22 = 3W TRANSFORMER IMPEDANCE DATA 23 = 3W TRANSFORMER WINDING DATA 24 = 3W TRANSFORMER CONTROL DATA: 2 ENTER 0 TO EXIT, 1 FOR NEW DATA CATEGORY: 0
Hình 2
47
Chương 5 HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHƯƠNG TRÌNH PSS /E
I. Tính phân bổ công suất: Trình tự tính toán được mô tả như sau
CASE (nạp file dữ liệu)
CHNG (thay đổi dữ liệu hệ thống)
SOLV, MSLV, FNSL (Tính toán phân bổ công xuất)
sai
Mismatch <1
đúng POUT, VCHK, RATE, TIES (Xuất dữ liệu)
47
1. Nạp file dữ liệu: Khi khởi đọng chương trình PSS /E phần tính toán trào lưu công suất thì sẽ
xuất hiện màn hình như sau:
- Click chuột vào ô lệnh CASE để bắt đầu thực hiện lệnh. Khi lệnh CASE được thực hiện thì cửa sổ lệnh CASE được mở ra.
48
Trong phần Look in, chọn thư mục chứa file cần nạp, các file có đuôi sav sẽ hiện lên trong bản. Chọn file cần nạp vào, nhấn OK. Như vậy file cần sử dụng đã được nạp vào, sẵn sàng phục vụ cho quá trình tính toán.
2. Thay đổi dữ liệu trong file: - File dữ liệu đã được nạp tương ứng với một trạng thái hệ thống đã định sẵn: phụ tải, phương thức kết dây,...và phân bổ công suất trên hệ thống đó được tính theo các điều kiện của hệ thống tương ứng. - Để tính toán phân bổ công suất cho một trạng thái hệ thống khác với hệ thống đã có sẵn như cắt một đường dây, thay đổi phụ tải, thay đổi nấc phân áp, đóng /cắt tụ,...thì trước hết sử dụng lệnh CHNG để thực hiện các thay đổi đó.
Trong phần dòng lệnh, gõ lệnh CHNG. phần hội thợi của lệnh CHNG sẽ hiện ra: ACTIVITY? chng ENTER CHANGE CODE: 0 = EXIT ACTIVITY 2 = GENERATOR DATA 4 = 2 WINDING TRANSFORMER DATA 6 = TWO-TERMINAL DC LINE DATA 8 = CASE HEADING 10 = IMPEDANCE CORRECTION TABLES 12 = ZONE NAMES
1 = BUS DATA 3 = BRANCH DATA 5 = AREA INTERCHANGE DATA 7 = SOLUTION PARAMETERS 9 = SWITCHED SHUNT DATA 11 = MULTI-TERMINAL DC DATA 13 = INTER-AREA TRANSFER DATA 49
14 = OWNER NAMES 16 = BRANCH OWNERSHIP DATA 18 = 3 WINDING TRANSFORMER DATA
15 = MACHINE OWNERSHIP DATA 17 = FACTS CONTROL DEVICE DATA 19 = VSC DC LINE DATA: 3
Nếu muốn cắt thay đổi thông số của đường dây thì chọn 3 (3 = BRANCH DATA), gõ 3 vào dòng lệnh rồi ấn enter. ENTER FROM BUS, TO BUS, CIRCUIT IDENTIFIER (FROM BUS = 0 FOR NEW CHANGE CODE, -1 TO EXIT): Chương trình yêu cầu nhập đường dây muốn thay đổi biểu thị bằng FROM BUS đến TO BUS và mạch số CIRCUIT IDENTIFIER. Nếu không muốn thay đổi thì gõ số 0, mếu muốn thoát lệnh thì gõ -1. Ví dụ: muốn thay đổi đường dây từ BUS 9001 đến BUS 9091 thì thao tác như sau: Trong dòng lệnh gõ
CHNG
3 9001,9091,1 Các thông số cũ (OLD) của đường dây được hiện ra và người sử dụng được hỏi để xác nhận thay đổi. Nếu muốn thay đổi gõ yes , nếu không thì gõ no BRANCH DATA FOR CKT 1 FROM 9001 [TAMKY [RE_DQUAT110.00]: STATUS LINE R LENGTH
110.00] TO 9091
LINE X CHARGING RATE-A RATE-B RATE-C
OLD 1 0.07025 0.16529 0.01682 97.0
0.0
0.0 50.0 CHANGE IT?
Ta gõ yes để thay đổi: ENTER STATUS, R, X, CHARGING, RATE-A, RATE-B, RATE-C, # OF CIRCUITS, LENGTH 50
Nhập các thông số mới của đường dây rồi nhấn N để xác nhận. Sau khi nhập xong, chương trình hỏi xem có tiếp tục thay đổi đường dây nữa không. Nếu có thì tiếp tục thực hiện như trên, nếu không thì gõ 0 để chọn loại thiết bị cần thay đổi khác (như máy phát) hoặc gõ -1 để kết thúc lệnh CHNG.
3. Tính toán phân bổ công suất: Để tính toán phân bổ công suất cho hệ thống mới sau khi đã được thay đổi bằng lệnh CHNG ta sử dụng các lệnh tính toán NSOL, FNSL hoặc FDNS. Để việc sử dụng lệnh này được thuận lợi, ta dùng lệnh qua hệ thống MENU: chọn lệnh theo đường dẫn Powerflow /solution/Newton solution (NSOL/FNSL/FDNS), phần tuỳ chọn của thuật toán sẽ xuất hiện:
- Chọn thuật toán trong phần Solution method, có thể chọn 1 trong 3 thuất toán: FDNS: Fixed-slop, decoupled Newton-Raphson FNSL: Full Newton-Raphson NSOL: decoupled Newton-Raphson. - Chọn phương pháp điều chỉnh nấc phân áp tự động: Tap adjustment 51
có 3 tuỳ chọn + Lock taps: không điều chỉnh nấc PA. + Stepping: Điều chỉnh nấc tự động theo từng nấc. + Direct: Điều chỉnh nấc phân áp trực tiếp đến vị trí xác lập tối ưu (nhanh hội tụ). - Các tuỳ chọn tính toán: Solution options Phase shift adjustment: Điều chỉnh thay đổi góc pha qua MBA để giữ công suất tác dụng qua bộ thay đổi góc pha nằm trong giới hạn cho phép. Adjust dc taps: điều chỉnh nấc phân áp của bộ chuyển đổi dc. Adjust switched shunts: điều chỉnh bằng các tụ đóng cắt. Flat start: tính toán sử dụng các trạng thái ban đầu. - Điều chỉnh công suất thanh cái máy phát bus swing để giữ vùng liên kết trong giới hạn cho phép: Area interchange control Disabled: không điều chỉnh Ties line only: chỉ đối với đường dây hình T Tie lines and loads: đối với đường dây hình T và phụ tải - Giới hạn các biến: Var limits Apply automatically: áp dụng tự động. Apply intermediately: áp dụng một cách tức thời. Ignore: bỏ qua giới hạn các biến. Apply at: sử dụng.
interations: áp dụng sau số vòng lặp được nhập vào bởi người
- Sau đó chọn SOLVE để bắt đầu tính toán Sau khi tính toán, nếu độ lệch nhỏ hơn 1 là đạt: LARGEST MISMATCH: -0.03 MW -0.03 MVAR 9111 [QUINHON2110.00] SYSTEM TOTAL ABSOLUTE MISMATCH:
Good solution
0.05 MVA AT BUS 0.23 MVA 52
4. Xuất dữ liệu tính toán ra màn hình: Sử dụng lệnh POUT ENTER OUTPUT DEVICE CODE: 0 FOR NO OUTPUT WITH PAGE BREAKS
1 FOR REPORT WINDOW,
2 FOR A FILE HP_LaserJet_5000_Series_PCL6
3 FOR
4 FOR NX-1000 WITH NO PAGE BREAKS
5 FOR REPORT WINDOW,
6 FOR ALTERNATE SPOOL DEVICE (WITH PAGE BREAKS):
7 FOR PROGRESS WINDOW
Chương trình yêu cầu xác định thiết bị để xuất ra, chọn 1 để xuất ra màn hình: gõ 1 vào dòng lệnh: ENTER UP TO 20 BUS NUMBERS
người sử dụng nhập bus n (số) mà muốn xem dữ liệu, giả sử muốn xem ở BUS 9091: 9091
chương trình sẽ mở một cửa số để xuất dữ liệu như sau:
BUS 9091 RE_DQUAT 110 AREA CKT 7 TO 9001 TAMKY
MW
MVAR
111.31KV 110 7 1
7.2
-5.9
9.3 9
TO 9051 DSOI-110 110 7 0
-7.2
5.9
9.3
to From
MVA %I 1.0119PU -5.76 9091
điện áp cơ bản
trào lưu công suất
dòng tải %
điện áp trong đơn vị KV và pu
53
II. Tính toán ngắn mạch: Trình tự tính toán được mô tả như sau
CASE (nạp file dữ liệu)
CHNG (thay đổi dữ liệu hệ thống)
SOLV, MSLV, FNSL (Tính toán phân bổ công xuất)
SEQD (thiết lập hệ thống các thứ tự)
SCMU (tính toán NM)
54
Để tính toán ngắn mạch hệ thống, trước hết phải nạp file dữ liệu, tiến hành các thay đổi nếu cần và thực hiện tính toán phân bổ công suất để có được một hệ thống cần mô phỏng trước sự cố.
1. Lệnh SEQD: Thiết lập các ma trận thư tự thuận, nghịch, không để chuẩn bị cho tính toán các chế độ không cân bằng. Tuỳ chọn của lệnh: Apply transformer imperdance correction to zero sequence Nếu chọn tuỳ chọn này thì tổng trở thứ tự không của MBA sẽ được chọn cùng hệ số với thứ tự thuận, ngược lại thì tổng trở thứ tự không lấy giá trị đã nhập vào file dữ liệu ban đầu. Cú pháp lệnh: SEQD ENTER 1 TO APPLY TRANSFORMER IMPEDANCE CORRECTION TO ZERO SEQUENCE: Gõ 0 để không thực hiện điều chỉnh.
2. Tính toán ngắn mạch - lệnh SCMU: Cú pháp: chọn lệnh trong MENU: Fault/Solve network with unbalance (SCMU), chương trình xuất hiện các tuỳ chọn:
55
Các tuỳ chọn này là các dạng sự cố cần tính toán: - Sự cố 1 pha chạm đất: tuỳ chọn: L-G unbalance Các thông số cần nhập: Fault bus number : thanh cái bị sự cố Fault phase: pha bị sự cố (chọn phase A, phase B hoặc phase C) Fault impedance: R, X (đơn vị pu)
ZF
ZF
ZF Z G
56
- Sự cố 2 pha chạm đất: tuỳ chọn: L-L-G unbalance Các thông số cần nhập: Fault bus number : thanh cái bị sự cố Excluded phase: pha không bị sự cố (chọn phase A, phase B hoặc phase C) Fault impedance: R, X (đơn vị pu) RG, XG (đơn vị pu) - Sự cố 3 pha: tuỳ chọn: Three phases fault Các thông số cần nhập: Fault bus number : thanh cái bị sự cố Ví dụ: để tính sự cố 3 pha ở BUS 9091 thì chọn phần Three phases fault và nhập thanh cái Fault bus number:9091, chọn OK. Chương trình thực hiện tính toán ngắn mạch, sau đó người sử dụng xác định thiết bị để xuất kết quả:
57
Chọn output devices là Progress và nhấn OK để xuất kết quả ra màn hình SEQUENCE THEVENIN IMPEDANCES AT FAULTED BUSES: BUS NAME BSKV
ZERO
9091 RE_DQUAT 110
POSITIVE
0.01116 0.09301
NEGATIVE
0.05361 0.17370
0.05367 0.17375
THREE PHASE FAULT AT BUS 9091 [RE_DQUAT 110]: SEQUENCE
/V0/
PHASE
/VA/
9091 (KV L-G)
/I0/ /IA/
FROM 9001 1 110
0.00
AN(IA)
880.4
FROM 9051 0
0.0
DSOI-110 110
2046.8
0.00
0.00
/I+/ /IB/
/VC/
0.00
AN(IB)
/IC/
-73.27
0.0
880.4 2046.8
166.73 -80.90
2046.8
0.00
0.000 /I-/
159.10
AN(V-)
/3V0/ AN(3V0)
AN(VC)
0.000
AN(I+)
880.4
-80.90
/V-/
AN(VB)
0.000
-73.27 0.00
AN(V+)
0.000
AN(I0)
0.0
/V+/ /VB/
0.00
0.000
SEQUENCE
TAMKY
AN(VA)
0.000
RE_DQUAT 110
PHASE
AN(V0)
0.000
0.00
0.00
AN(I-)
/3I0/ AN(3I0)
AN(IC) 0.00
880.4 0.0
0.0
0.00
46.73 0.00
2046.8
0.0
0.00
39.10
SUM OF CONTRIBUTIONS INTO BUS 9091 [RE_DQUAT 110]:
9091
0.0
RE_DQUAT 110
0.00 2921.7 2921.7
-78.61
-78.61 2921.7
0.0
0.00
161.39
0.0
2921.7
0.00 41.39
FAULT CURRENT AT BUS 9091 [RE_DQUAT 110]:
9091
0.0
RE_DQUAT 110
0.00 2921.7 2921.7
-78.61
-78.61 2921.7
0.0 161.39
0.00
0.0
2921.7
0.00 41.39
58
