Nghiên cứu ứng dụng của phần mềm PSSE

Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
PHẦN I
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E ĐỂ
MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HTĐ
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
1
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
GIỚI THIỆU VỀ PSS/E
Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) là phần mềm
mô phỏng hệ thống điện của công ty Power Technologies Inc thuộc Siemens.
Chương trỡnh giúp chúng ta mô phỏng, phân tích và tối ưu húa cỏc tính năng của
hệ thống điện phục vụ cho công tác vận hành cũng như quy hoạch hệ thống điện.
Nó sử dụng các phương pháp tính toán hiện đại nhất để:
Tính toán trào lưu công suất;
Tối ưu hóa trào lưu công suất;
Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng: Cho phép tính toán
chế độ làm việc của hệ thống ở tình trạng sự cố như ngắn mạch, đứt dây ở bất cứ
điểm nào trong hệ thống. Phục vụ cho công việc tính toán chỉnh định rơle và tự
động hóa trong hệ thống điện;
Tương đương hóa hệ thống;
Mô phỏng động: Chương trình PSS/E cho phép tính toán mô phỏng các chế
độ làm việc của hệ thống khi cú cỏc dao động lớn xảy ra, nhằm khắc phục nguy
cơ tan rã hệ thống điện khi mất ổn định.
Hiện tại phần mềm đã được phát triển đến phiên bản thứ 33. Để phục vụ
mục đích nghiên cứu của sinh viên, chúng ta có thể tải phiên bản PSSđE
University miễn phí từ trang web của công ty. Phiên bản này cung cấp đầy đủ các
chức năng, tuy nhiên hệ thống điện mô phỏng không được có số nút vượt quá 50
nút. Đề tài này sử dụng chương trình PSSđE University phiên bản 32.0.5.
1.1 Giao diện
Trên Hình 1 là giao diện của phần mềm khi khởi động. Giao diện của phần

mềm gồm các thành phần sau:
Quản lý dữ liệu kiểu cây (Tree View);
Quản lý dữ liệu kiểu bảng (Spreadsheet View);
Quản lý dữ liệu kiểu sơ đồ (Diagram View);
Cửa sổ hiển thị thông tin ra (Output View): hiển thị các thông tin về quá
trình nhập, thay đổi, tính toán dữ liệu và các cảnh báo;
Thanh công cụ (Toolbars);
Menu chính (Main menu);
Thanh trạng thái (Status Bar): cung cấp các thông tin về trạng thái làm việc
của chương trình;
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
2
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Cửa sổ con để nhập lệnh (Command Line Interface Window).
Hình 1: Giao diện của PSS/E
1.2 Cách tạo 1 chế độ làm việc của hệ thống điện (working case)
Để tạo một chế độ làm việc, chúng ta chọn File rồi New. Khi đó một cửa sổ
con hiện ra như Hình 2. Nếu muốn nhập dữ liệu và quản lý dữ liệu kiểu bảng
chúng ta chọn Network case; nếu muốn nhập dữ liệu và quản lý dữ liệu trên cả
bảng và sơ đồ 1 sợi chúng ta chọn Network case and Diagram; nếu muốn nhập dữ
liệu theo sơ đồ 1 sợi chúng ta chọn Diagram. Sau khi chọn, một cửa sổ mới hiện
ra để chúng ta nhập công suất cơ bản (Base MVA), tần số cơ bản (Base
Frequency), đơn vị cho công suất máy biến áp (Units for tranformer ratings) và
đơn vị cho một số đại lượng của đường dây (Units for ratings of non-transformer
branches) .Cỏc dòng Heading line 1 và 2 để nhập những chú thích cho chế độ mà
chúng ta tạo.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
3

Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Hình 2: Các lựa chọn khi tạo 1 chế độ làm việc trong PSS/E
1.3 Dữ liệu vào của các thiết bị cơ bản
Các thông số như điện trở, điện kháng, dung dẫn, điện áp, công suất,… của
các thiết bị trong hệ thống điện được mô phỏng trên chương trình PSS/E được
nhập dưới dạng đơn vị tương đối (pu), cách quy đổi từ đơn vị có tên sang đơn vị
tương đối được viết chi tiết trong mục 1.5.
Như phần trên ta đã biết có nhiều cách để nhập dữ liệu vào chương trình
PSS/E, trong đề tài này ta sử dụng cách nhập trực tiếp dưới dạng bảng. Hình 3
dưới dây là giao diện bảng để nhập dữ liệu trong chương trình PSS/E.
Hình 3:Giao diện bảng nhập dữ liệu trong PSS/E.
Bảng nhập dữ liệu trong Hình 3 chứa các phần tử và những thông số của
mỗi phần tử trong hệ thống điện mà ta cần nhập (cách nhập cụ thể được diễn giải
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
4
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
cụ thể trong phần. Sau đây là các dữ liệu của 1 số phần tử cơ bản trong hệ thống
điện mà ta cần khi tính toán trong PSS/E:
Các thông số của nút (Bus): Tên, điện áp, góc pha của từng nút;
Các thông số của máy phát (Machine): Công suất phát hiện tại và giới hạn công
suất phát của máy phát (lớn nhất và nhỏ nhất của công suất tác dụng và công
suất phản kháng), điện trở và điện kháng của máy phát;
Các thông số của phụ tải (Load): Công suất tác dụng và công suất phản kháng
của phụ tải;
Các thông số của đường dây (Branch): Giá trị điện trở, điện kháng, dung dẫn;
Các thông số máy biến áp 2 cuộn dây (2 Winding): Điện trở và điện kháng cuộn
dây, hệ số điều chỉnh điện áp và công suất đặt của máy biến áp;
Các thông số máy biến áp ba cuộn dây (3 Winding): Điện trở và điện kháng
giữa các cuộn dây, điện áp định mức của mỗi cuộn, hệ số điều chỉnh điện áp

mỗi cuộn dây của máy biến áp.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
5
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
ỨNG DỤNG PSS/E MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ
THỐNG ĐIỆN
1.4 Mục đích của bài toán tính chế độ xác lập HTĐ
Chế độ xác lập là chế độ trong đó các thông số hệ thống không thay đổi
hoặc chỉ biến thiên nhỏ quanh các giá trị định mức trong những khoảng thời gian
tương đối ngắn. Chế độ làm việc lâu dài của hệ thống điện thuộc về chế độ xác
lập, vì vậy việc giải bài toán tính chế độ xác lập hệ thống điện có ý nghĩa rất lớn.
Mục đích của bài toán này là xác định dòng điện trờn cỏc nhỏnh và điện áp
tại cỏc nỳt ứng với mỗi chế độ phụ tải, từ đó ta có căn cứ để chọn dây dẫn hay
các thiết bị như: máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, … Ngoài ra, tính toán chế độ
xác lập còn cho phép xác định dòng công suất trờn cỏc nhỏnh và công suất phát
của các nguồn để kiểm tra tình trạng làm việc của các thiết bị và có biện pháp xử
lý thích hợp.
Trong chương này chúng ta sẽ xét ứng dụng của phần mềm PSS/E để mô
phỏng chế độ xác lập của hệ thống điện. Các bước chính để mô phỏng chế độ xác
lập của hệ thống điện là:
Bước 1: Chuyển các thông số của hệ thống điện sang dạng đơn vị tương đối
- dạng đơn vị mà PSS/E sử dụng. Cách chuyển các thông số của mỗi phần tử của
hệ thống điện sẽ được giới thiệu chi tiết trong mục 1.5;
Bước 2: Nhập dữ liệu của từng phần tử vào trong PSS/E, nội dung của phần
này được giới thiệu chi tiết trong mục . Mỗi phần tử có rất nhiều thông số tuy
nhiên trong phần này chúng ta chỉ tập trung mô phỏng chế độ xác lập nên chúng
ta sẽ chỉ xét những dữ liệu cần nhập phục vụ cho tính toán chế độ xác lập;
Bước 3: Cho chạy mô phỏng và xem kết quả: chi tiết của bước này được
giới thiệu trong mục 1.7.

1.5 Chuyển các thông số của hệ thống điện sang dạng đơn vị tương đối
Phần mềm PSS/E sử dụng đơn vị tương đối để tính toán. Do đó để mô
phỏng được chế độ xác lập của 1 lưới điện bằng PSS/E, người sử dụng phải
chuyển các thông số của lưới điện từ đơn vị có tên sang dạng tương đối.
Trị số trong đơn vị tương đối của một đại lượng vật lý nào đó là tỷ số giữa
nó với một đại lượng vật lý khác cùng thứ nguyên được chọn làm đơn vị đo
lường. Đại lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường được gọi đại lượng cơ bản.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
6
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Muốn biểu diễn các đại lượng trong đơn vị tương đối trước hết cần chọn các
đại lượng cơ bản như: S
cb
, U
cb
, I
cb
, Z
cb
, t
cb
, ω
cb
Một số tính chất của hệ đơn vị tương đối:
Các đại lượng cơ bản dùng làm đơn vị đo lường cho các đại lượng toàn
phần cũng đồng thời dùng cho các thành phần của chúng;
Trong đơn vị tương đối điện áp pha và điện áp dây bằng nhau, công suất 3
pha và công suất 1 pha cũng bằng nhau;
Một đại lượng thực có thể có giá trị trong đơn vị tương đối khác nhau tùy

thuộc vào lượng cơ bản và ngược lại cùng một giá trị trong đơn vị tương đối có
thể tương ứng với nhiều đại lượng thực khác nhau;
Thường tham số của các thiết bị được cho trong đơn vị tương đối với lượng
cơ bản là định mức của chúng.
Để chuyển tổng trở từ đơn vị có tên sang đơn vị tương đối ta sử dụng công
thức sau:
[ ]
cb
pu
2
cb cb
S
Z
Z Z . pu,Ohm,MVA,kV
Z U
Ω
Ω
= =
( 2.0)
Khi tính toán chúng ta thường lấy
cb
S
= 100 MVA còn
cb
U

bằng điện áp
trung bình các cấp (1,05.U
đm
).

Hệ thống điện mô phỏng gồm nhiều loại phần tử (đường dây, máy biến
áp, ), đối với mỗi loại phần tử chúng ta lại biết trước các thông số khác nhau.
Sau đây chúng ta sẽ xột cỏch tính toán các thông số trong đơn vị tương đối từ
những thông số cho trước của phần tử.
1.5.1 Đường dây
Đối với đường dây chúng ta thường biết chiều dài của đường dây L (km) và
các thông số trên 1 đơn vị chiều dài:
Điện trở thứ tự thuận và thứ tự không là
1
r
và
0
r
(
Ω
/km);
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự không là
1
x
và
0
x
(
Ω
/km);
Dung dẫn thứ tự thuận và thứ tự không là
1
b
và
0

b

( S / km)µ
;
Điện dẫn thứ tự thuận và thứ tự không là g
1
và g
0
(1/ Ω.km).
Sơ đồ thay thế đầy đủ của đường dây:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
7
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Hình 4: Sơ đồ thay thế đường dây
Từ các dữ liệu trên ta tính được tổng trở của đường dây trong hệ tương đối
với S
cb
và U
cb
như sau:
[ ]
cb cb
pu
2 2
cb cb
S S
Z Z . (r j.x).L. pu,Ohm / km,km,MVA,kV
U U
Ω

= = +
( 2.0)
Dung dẫn và điện dẫn của đường dây trong hệ tương đối:
[ ]
2
cb 0
pu
cb cb
U .b .L
B
B pu,kV,S/ km,km,MVA
Y S
= =
[ ]
2
cb 0
pu
cb cb
U .g .L
G
G pu,kV,1/ .km,km,MVA
Y S
= = Ω
( 2.0)
( 2.0)
Ví dụ: Đối với đường dây tải điện cấp 220kV có chiều dài 200km, tổng trở
đơn vị là
1
Z 0,02 j0,26 / km
= + Ω

và dung dẫn đơn vị là
1
b 4,5 S/ km
= µ
thì tổng trở
và dung dẫn đường dây trong hệ đơn vị tương đối khi
cb
S =100MVA
và U
cb
= 230
kV được tính như sau:
Tổng trở thành phần thứ tự thuận và thứ tự không:
cb
1pu 1 1
2 2
cb
S
100
Z (r j.x )L. (0,02 j0,26).200. 0,0075 j0,0983 pu
U 230
= + = + = +
cb
0pu 0 0
2 2
cb
S
100
Z (r j.x ).L. (0,18 j0,73).200. 0,00034 j0,276 pu
U 230

= + = + = +
Dung dẫn thành phần thứ tự thuận và thứ tự không:
2
2 6
cb 1
1pu
cb
U .b .L
230 .4,5.200.10
B 0,4761 pu
S 100
−
= = =
2
2 6
cb 0
0pu
cb
U .b .L
230 .2,7.200.10
B 0,2856 pu
S 100
−
= = =
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
8
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
1.5.2 Máy biến áp 2 cuộn dây
Các thông số cho trước của máy biến áp thường là: công suất định mức S

[MVA], điện áp định mức cuộn cao và cuộn hạ là
C
U
[kV] và
H
U
[kV], tổn thất
không tải
0
P
[kW], tổn thất ngắn mạch
N
P
[kW], dòng điện không tải
0
I
[%] và
điện áp ngắn mạch
N
U
[%].
Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây dưới dạng có tên bao gồm tổng trở
B B B
Z = R +jX
, điện trở R
0
và điện kháng X
0
đặc trưng cho tổn hao từ của máy
biến áp, ngoài ra cú thờm một máy biến áp lý tưởng với hệ số biến áp

Cdm
Hdm
U
k =
U
Hình 5: Sơ đồ thay thế đầy đủ của máy biến áp hai cuộn dây
Cách chuyển sơ đồ trên về dạng tương đối khi công suất cơ bản là S
cb
, điện
áp cơ bản phía cao áp
cbC
U

và phía hạ áp là
cbH
U
. Chú ý khi chọn các điện cơ bản
cần thỏa mãn điều kiện:
cbC C cbC cbH
cbH H C H
U U U U
hay
U U U U
= =
Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây và các thông số trong hệ tương
đối:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
9
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E

Hình 6: Sơ đồ thay thế của máy biến áp hai cuộn dây trong hệ tương đối
Điện trở thứ tự thuận (pu):
2 2
N cb N C cb
H
1pu
dm cbH dm dm cbC dm
P S P U S
U
R . . . .
1000.S U S 1000.S U S
       
= =
 ÷  ÷  ÷  ÷
       
( 2.0)
Trong đó: [pu, kW, kV, MVA, MVA, kV, MVA]
Điện kháng thứ tự thuận:
2 2
% %
N cb N C cb
H
1pu
cbH dm cbC dm
U S U U S
U
X . . . .
100 U S 100 U S
       

= =
 ÷  ÷  ÷  ÷
       
( 2.0)
Trong đó: [pu, %, kV, MVA, kV, MVA]
Điện trở và điện kháng thứ tự không có thể lấy bằng 0,8 lần điện trở và điện
kháng thứ tự thuận:

0pu 1pu
R 0,8.R
=
( 2.0)

0pu 1pu
X 0,8.X
=
( 2.0)
Điện dẫn tác dụng và điện dẫn phản kháng (có thể bỏ qua vì không ảnh
hưởng nhiều đến tính toán):
2
0 cbC
(pu)
2
C cb
P U
G . [pu, MW, kV, kV, MVA]
U S
=
( 2.0)
% 2

kt dm cbC
(pu)
2
C cb
I .S U
B . [pu, %, MVA,kV, kV, MVA]
100.U S
=
( 2.0)
Trong trường hợp máy biến áp có điều chỉnh điện áp với khả năng điều
chỉnh của mỗi nấc là s ta cần tớnh thờm tỉ số biến áp đặt như sau:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
10
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
C
H
(pu) (pu)
cbC cbH
U
U
k = (1+a.s). hay k = (1+a.s).
U U
( 2.0)
(kV) C
k (1 a.s).U
= +
( 2.0)
a là nấc biến áp quy đổi = Nấc giữa - nấc đặt
Nấc giữa = (tổng số nấc: 2) +1

Ví Dụ: Xét máy biến áp cú cỏc thông số sau đây:
dm
S
= 250 [MVA],
C
U
= 230± 8.1,3 % [kV],
H
U
= 115 [kV],
N
P
= [480] kW,
N
U
= 15,4 [%].
Nếu bỏ qua tổn thất từ hóa và đặt nấc phân áp là 3 phía cao áp, ta có các
thông số của máy biến áp trong hệ tương đối có S
cb
= 100 [MVA] và
cbC
U
= 230
[kV],
cbH
U
= 115 [kV].
Nấc biến áp quy đổi a = Nấc giữa - nấc đặt = 9 - 3 = 6
Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp là:
C

cbC
U
230
k(pu) (1 a.s). (1 6.1,3%). 1,078 pu
U 230
= + = + =
(kV) C
k (1 a.s).U (1 6.1,3%).230 247,94 kV
= + = + =
Điện trở và điện kháng thứ tự thuận (pu):
2
2
N cb
H
1pu
dm cbH dm
P S
U 480 115 100
R . . . . 0,000768 pu
1000.S U S 1000.250 115 250
   
 
= = =
 ÷  ÷
 ÷
 
   
2
2
%

N cb
H
1pu
cbH dm
U S
U 15,4 115 100
X . . . . 0,0616 pu
100 U S 100 115 250
   
 
= = =
 ÷  ÷
 ÷
 
   
Điện trở và điện kháng thứ tự không:
0pu 1pu
R 0,8.R 0,8.0,000768 0,0006144 pu
= = =
0pu 1pu
X 0,8.X 0,8.0,0616 0,04928 pu
= = =
1.5.3 Máy biến áp 3 cuộn dây
Các thông số của máy biến áp 3 cuộn dây là:
Công suất định mức từng cuộn dây
dmC
S
,
dmT
S

,
dmH
S
[MVA]
Điện áp định mức của từng cuộn dây:
dmC dmT dmH
U ,U và U
Tổn thất không tải P
0
[kW], tổn thất ngắn mạch P
N
[kW]
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
11
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Dòng điện không tải I
0
%, điện áp ngắn mạch
C T C H T H
N N N
U ,U , U %
− − −
Công suất ngắn mạch
[ ]
C T T H T H
N N N
P , P ,P kW
− − −
Phía điều áp và số nấc điều chỉnh

Sơ đồ thay thế máy biến áp ba cuộn dây dưới dạng có tên bao gồm các tổng
trở cao, trung, hạ lần lượt là
C C C
Z = R +jX
,
T T T
Z = R +jX
,
H H H
Z = R +jX
; điện trở R
0
và điện kháng X
0
đặc trưng cho tổn hao từ của máy biến áp, ngoài ra cú thờm hai
máy biến áp lý tưởng:
Một máy được nối với phía trung của máy biến áp với hệ số biến áp
C
T
U
k =
U
Một máy được nối với phía hạ của máy biến áp với hệ số biến áp
C
H
U
k =
U
Hình 7: Sơ đồ thay thế đầy đủ của máy biến áp ba cuộn dây
Khi tính toán trong PSS/E, các giá trị R, X, B, G cần chuyển về giá trị

tương đối. Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây và các thông số trong hệ
tương đối:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
12
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Hình 8: Sơ đồ thay thế của máy biến áp ba cuộn dây trong
hệ đơn vị tương đối
Cỏc công thức tính toán:
Điện trở thứ tự thuận của các cuộn Cao-Trung; Cao-Hạ và Trung-Hạ (pu):
2
C T
N C cb
1C T
dmC cbC dmC
P U S
R . .
1000.S U S
−
−
 
=
 ÷
 
( 2.0)
2
C H
N C cb
1C H
dmC cbC dmC

P U S
R . .
1000.S U S
−
−
 
=
 ÷
 
( 2.0)
2
T H
N C cb
1T H
dmC cbC dmC
P U S
R . .
1000.S U S
−
−
 
=
 ÷
 
( 2.0)
Trong đó: [pu, kW, kV, MVA, MVA, kV, MVA]
Điện trở thứ tự thuận các cuộn cao, trung, hạ (pu):
1C 1C T 1C H 1T H
1
R .(R R R )

2
− − −
= + −
( 2.0)
1H 1C H 1T H 1C T
1
R .(R R R )
2
− − −
= + −
( 2.0)
1T 1C T 1T H 1C H
1
R .(R R R )
2
− − −
= + −
( 2.0)
Điện kháng thứ tự thuận của các cuộn: Cao-Trung; Cao-Hạ và Trung-Hạ
(pu):
2
C T
N C cb
1C T
cbC dmC
U % U S
X . .
100 U S
−
−

 
=
 ÷
 
( 2.0)
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
13
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
2
C H
N C cb
1C H
cbC dmC
U % U S
X . .
100 U S
−
−
 
=
 ÷
 
( 2.0)
2
T H
N C cb
1T H
cbC dmC
U % U S

X . .
100 U S
−
−
 
=
 ÷
 
( 2.0)
Trong đó: [pu, %, kV, MVA, kV, MVA]
Điện kháng thứ tự thuận các cuộn cao, trung, hạ (pu):
1C 1C T 1C H 1T H
1
X .(X X X )
2
− − −
= + −
( 2.0)
1H 1C H 1T H 1C T
1
X .(X X X )
2
− − −
= + −
( 2.0)
1T 1C T 1T H 1C H
1
X .(X X X )
2
− − −

= + −
( 2.0)
Điện dẫn tác dụng và điện dẫn phản kháng:
2
0 cbC
(pu)
2
C cb
P U
G . [pu,MW, kV,kV, MVA]
U S
=
( 2.0)
% 2
kt dm cbC
(pu)
2
C cb
I .S U
B . [pu,%, MVA, kV,kV, MVA]
100.U S
=
( 2.0)
Điện trở và điện kháng thứ tự không được lấy bằng 0,8lần thành phần thứ tự
thuận.
Tương tự MBA 2 cuộn dây, thành phần G và B có thể bỏ qua.
Gọi U
cbC
, U
cbT

, U
cbH
lần lượt là điện áp cơ bản phía cao áp, trung áp và hạ áp
của MBA

Trong trường hợp MBA có điều áp đặt phía cao áp, ta cú cỏc công thức tính sau:
Nấc biến áp quy đổi a = Nấc giữa
−
nấc đặt
Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp là:
C
(pu)
cbC
U
k (1 a.s).
U
= +
( 2.0)
(kV) C
k (1 a.s).U
= +
( 2.0)
Với a là nấc biến áp quy đổi, s (%) là khả năng điều chỉnh điện áp của mỗi
nấc

Trường hợp máy biến áp có điều áp đặt phía trung và hạ áp, ta vẫn sử dụng các
công thức trên nhưng thay U
C
và U
cbC

thành U
T
và U
cbT
hay U
H
và Ucb
H
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
14
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Khi đề bài chỉ cho
C T
N
P
−
thì ta có thể lấy:
C H
N
P
−
=
T H
N
P
−
=
C T
N

P
2
−
.
Ví dụ:
Xét máy biến áp cú cỏc thông số sau:
Công suất định mức S
C
/ S
T
/ S
H
= 125/ 95/ 50 [MVA]
Điện áp định mức U
C
/ U
T
/ U
H
= 230/ 121± 8.2,3 %/ 10,5 [kV]
Công suất ngắn mạch
C T C H T H
N N N
P / P / P
− − −
= 583/ 470/ 329 [kW]
Điện áp ngắn mạch
C T C H T H
N N N
U / U / U 10,1/ 40 / 25,7 %

− − −
=
Bỏ qua tổn thất từ hóa, với nấc đặt phía hạ áp là 5, ta có các thông số của
máy biến áp là:
Nấc biến áp quy đổi a = 9 – 5= 4.
Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp là:
(pu)
10,5
k (1 4.2,3%). 1,092
10,5
= + =
(kV)
k (1 4.2,3%).10,5 11,466
= + =
Điện trở thứ tự thuận và không của các cuộn Cao- Trung, Cao- Hạ và
Trung- Hạ (pu):
2
1C T 0C T
583 230 100
R . . 0,00373 pu R 0,00298 pu
1000.125 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷
 
2
1C H 0C H
470 230 100
R . . 0,003 pu R 0,0024 pu

1000.125 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷
 
2
1T H 0T H
329 230 100
R . . 0,00211 pu R 0,00169 pu
1000.125 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷
 
Điện trở thứ tự thuận và không của các cuộn cao, trung, hạ (pu):
1C 1C T 1C H 1T H 0C
1
R .(R R R ) 0,00231 R 0,00185 pu
2
− − −
= + − = ⇒ =
1H 1C H 1T H 1C T 0H
1
R .(R R R ) 0,00069 pu R 0,000552pu
2
− − −
= + − = ⇒ =
1T 1C T 1T H 1C H 0T

1
R .(R R R ) 0,00142 pu R 0,00136 pu
2
− − −
= + − = ⇒ =
Điện kháng thứ tự thuận và không của các cuộn Cao-Trung, Cao-Hạ và
Trung-Hạ (pu):
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
15
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
2
1C T 0C T
10,1 230 100
X . . 0,0808 pu X 0,0646 pu
100 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷
 
2
1C H 0C H
40 230 100
X . . 0,32 pu X 0,256 pu
100 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷

 
2
1T H 0C T
25,7 230 100
X . . 0,2056 pu X 0,1645 pu
100 230 125
− −
 
= = ⇒ =
 ÷
 
Điện kháng thứ tự thuận và không của các cuộn cao, trung, hạ (pu):
( )
1C 1C-T 1C-H 1T-H 0C
1
X = X +X + X =0,0976 pu X = 0,0781pu
2
⇒
1H 1C H 1T H 1C T 0H
1
X .(X X X ) 0,2224 pu X 0,1779pu
2
− − −
= + − = ⇒ =
1T 1C T 1T H 1C H
1
X .(X X X ) 0,0168 pu 0
2
− − −
= + − = − ≈

1.5.4 Máy phát
Số liệu cần thiết để mô phỏng máy phát là:
Các thông số định mức
dm dm dm Fdm
S , P , Q , U
Công suất phát cực đại và cực tiểu.
Các điện kháng ở dạng tương đối cơ bản X
d
,
'
d
X
,
''
d
X
.
Với mỗi loại tính toán chế độ, ta chọn 1 điện kháng tương ứng, cụ thể:
Tính toán chế độ duy trì chọn X
d.
Tính toán chế độ quá độ chọn
'
d
X
.
Tính toán ngắn mạch chọn
''
d
X
.

Điện kháng máy phát là:
[ ]
2
dmF cb
F d
cb Fdm
U S
X X . . pu,pu,kV, MVA,kV,MVA
U S
 
=
 ÷
 
( 2.0)
Ví Dụ: Cho máy phát có:
'
d
X
= 0,3;
dmF
U
= 10,5 [kV];
Fdm
S
= 195 [MVA].
Vậy điện kháng tương đối khi tính toán trong chế độ quá độ là:
Giả sử
[ ]
cb
S 100 MVA

=
còn
cb
U
là điện áp trung bình các cấp, ta có:
2
2
dmF cb
F d'
cb Fdm
U S
10,5 100
X X . . 0,3. . 0,1538 pu
U S 10,5 195
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
16
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
1.5.5 Thiết bị bù (kháng, tụ)
Kháng điện được mô phỏng bằng 1 điện kháng, ta cần biết điện cảm L của
kháng. Khi đó ở dạng đơn vị có tên, ta có:
[ ]
K

X 2. .f.L Ohm,Hz,H
= π
( 2.0)
Chuyển sang hệ đơn vị tương đối:
[ ]
cb
K
2
cb
S
X 2. .f.L. pu,Hz, H,MVA,kV
U
= π
( 2.0)
Tương tự thì tụ điện cũng được mô phỏng bằng 1 điện kháng, khi biết giá trị
của tụ ta có điện kháng dạng đơn vị tương đối là:
[ ]
cb
K
2
cb
S
X pu,MVA,Hz, F,kV
2. .f.C.U
=
π
( 2.0)
Ví dụ: Tính thông số của cuộn lọc sóng hài đặt ở trạm 220 [kV], biết:
L =53.
3

10
−
[H], tần số f= 50 [Hz], coi S
cb
= 100 [MVA], U
cb
= 230 [kV] ta có:
3
cb
K
K
2 2
cb cb
2. .f.L.S
X ( ) 2. .50.53.10 .100
X 0,0315 pu
X U 230
−
π
Ω π
= = = =
1.5.6 Áp dụng cho 1 lưới điện đơn giản
Trong phần này chúng ta sẽ áp dụng các tìm hiểu ở trên để chuyển một lưới
điện đơn giản gồm 5 nút từ đơn vị có tên sang đơn vị tương đối. Lưới điện xét
gồm đầy đủ các phần tử tiêu biểu của hệ thống như máy phát, máy biến áp 2 cuộn
dây, máy biến áp 3 cuộn dây, đường dây và phụ tải như hình vẽ:
Hình 9: Sơ đồ lưới
Các thông số của các phần tử của lưới như sau:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang

17
MF
1
2
3
4 5
pt
220kV
B1
B2
C
T
H
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Máy phát: Có công suất 141 [MVA], U
đm
= 10,5 [kV],
''
d
X
= 0,214 pu,
Q
max
= 100 [MVAr], Q
min
= 0 [MVAr], P
max
= 120 [MW], P
min
= 80 [MW],

P
gen
= 110 [MW].
Máy biến thế đầu cực B1:
Công suất S
đmC
= 250 [MVA];
Điện áp U
C
/ U
T
/ U
H
= 230/ 121/ 10,5 [kV];
Công suất ngắn mạch:
CT
N
P
/
CH
N
P
/
TH
N
P
: 520/ 470/ 460 [kW];
Điện áp ngắn mạch:
CT
N

U
/
CH
N
U
/
TH
N
U
%: 10,5/ 32,4/ 20,3 %;
Tổn thất không tải P
0
= 120 [kW], dòng điện không tải I
0
= 0,5 %
Máy biến thế B2:
Công suất 100 [MVA], S
đm
= 100 [MVA]
Điện áp U
C
= 230 [kV], U
H
= 10,5 [kV]
Công suất ngắn mạch và điện áp ngắn mạch: P
N
= 360 [kW], U
N
= 12 %
Tổn thất không tải P

0
= 115 [kW], dòng điện không tải I
0
= 0,7 %
Đường dây truyền tải 2-4 có:
Chiều dài 200 km
Tổng trở đơn vị:
[ ]
1
Z 0,02 j0,26 / km
= + Ω
,
[ ]
0
Z 0,18 j0,73 / km
= + Ω
Dung dẫn đơn vị:
[ ] [ ]
1 0
b 4,5 S / km ; b 2,7 S/ km= µ = µ
Phụ tải: S= 100+ j 50 [MVA]
Ta có sơ đồ thay thế của lưới điện như hình vẽ sau. Để chuyển từ đơn vị có
tên sang đơn vị tương đối ta chọn công suất cơ bản cho toàn bộ lưới là 100 MVA
và điện áp cơ bản ở các cấp bằng điện áp trung bình các cấp.
Hình 10: Sơ đồ thay thế
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
18
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Điện kháng máy phát là:

2
2
''
dmF cb
F d
cb Fdm
U S
10,5 100
X X . . 0,214. . 0,152 pu
U S 10,5 141
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
Tính toán cho máy biến áp B1: U
cbC
= 230 kV
Điện trở thứ tự thuận dạng đơn vị tương đối của các cuộn: C-T; C-H và T-
H:
2
2
C_ T
C_ T
N C cb
1.pu
dmC cbC dmC
P (kW) U S

520 230 100
R . . . .
1000.S U S 1000.250 230 250
0,000832 pu
   
   
= =
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
   
=
2
2
C_ H
C_ H
N C cb
1.pu
C
dm cbC dmC
P (kW) U S
470 230 100
R . . . .
1000.S U S 1000.250 230 250
0,000752 pu
   
   
= =
 ÷  ÷
 ÷  ÷

   
   
=
2
2
T _ H
T _ H
N C cb
1.pu
C
dm cbC dmC
P (kW) U S
460 230 100
R . . . .
1000.S U S 1000.250 230 250
0,000736 pu
   
   
= =
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
   
=
Điện trở thứ tự thuận dạng đơn vị tương đối của các cuộn cao, trung và hạ
là:
( ) ( ) ( )
1C 1CT 1CH 1TH
1 1
R pu . R R – R . 0,000832 0,000752 – 0,000736

2 2
0,000424 pu
= + = +
=
( ) ( ) ( )
1T 1CT 1TH 1CH
1 1
R pu . R R – R . 0,000832 0,000736 – 0,000752
2 2
0,000408 pu
= + = +
=
( ) ( ) ( )
1H 1CH 1TH 1CT
1 1
R pu . R R – R . 0,000736 0,000752 – 0,000832
2 2
0,000328 pu
= + = +
=
Điện kháng thứ tự thuận (pu) của các cuộn cao trung, cao hạ và trung hạ:
2
2
C _ T
C_ T
N C cb
1.pu
cbC dmC
U (%) U S
10,5 230 100

X . . . .
100 U S 100 230 250
0,042 pu
   
   
= =
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
   
=
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
19
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
2
2
C _ H
C_ H
N C cb
1.pu
cbC dmC
U (%) U S
32,4 230 100
X . . . .
100 U S 100 230 250
0,1296 pu
   
   
= =

 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
   
=
2
2
T _H
T _ H
N C cb
1.pu
cbC dmC
U (%) U S
20,3 230 100
X . . . .
100 U S 100 230 250
0,0812 pu
   
   
= =
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
   
=
Điện kháng thứ tự thuận và không (pu) của các cuộn cao, trung và hạ:
( )
( )
( )
1_C 1_CT 1_ CH 1_ TH

1 1
X pu . X X – X . 0,042 0,1296 – 0,0812
2 2
0,0452 pu
= + = +
=

( )
( )
( )
1_T 1_ CT 1_TH 1_CH
1 1
X pu . X X – X . 0,042 0,0812 – 0,1296
2 2
– 0,0032 pu
= + = +
=

( )
( )
( )
1_ H 1_ CH 1_ TH 1_ CT
1 1
X pu . X X – X . 0,1296 0,0812 0,042
2 2
0,0844 pu
= + = + −
=
Điện dẫn và dung dẫn của máy biến áp:
2

3 2
0 cbC
(pu)
2 2
C cb
P U
120.10 230
G . . 0,0012
U S 230 100
−
= = =
% 2
2
kt dm cb
(pu)
2 2
cb
C
I .S U
0,5.100 230
B . . 0,005
S 100
100.U 100.230
= = =
Tính toán cho máy biến áp B2:
Điện trở và điện kháng thứ tự thuận (pu):
2
2
N cb
H

1.pu
dm cbH dm
P (kW) SU
360 10,5 100
R . . . .
1000.S U S 1000.100 10,5 100
0,0036 pu
   
 
= =
 ÷  ÷
 ÷
 
   
=
2
2
N cb
H
1.pu
cbH dm
U S
U 12 10,5 100
X . . . .
100 U S 100 10,5 100
0,12 (pu)
   
 
= =
 ÷  ÷

 ÷
 
   
=
Điện dẫn và dung dẫn của máy biến áp:
2
3 2
0 cbC
(pu)
2 2
C cb
P U
115.10 230
G . . 0,00115
U S 230 100
−
= = =
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
20
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
% 2
2
kt dm cb
(pu)
2 2
cb
C
I .S U
0,7.100 230

B . . 0,007
S 100
100.U 100.230
= = =
Tính cho đường dây truyền tải 220 kV:
Điện kháng đường dây trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:
cb
1pu 1 1
2 2
cb
S
100
Z (r jx ).L. (0,02 j0,26).200. 0,00756 j0,0983 pu
U 230
= + = + = +
Dung dẫn đường dây trong hệ đơn vị TĐCB là:
2 6
2 6
cb 1
1pu
cb
U .b .L.10
230 .4,5.200.10
B 0,4761 pu
S 100
−
−
= = =
Bảng 1: Bảng tổng kết thông số lưới
Z

1
pu Dung dẫn Điện dẫn
Máy phát 0+ j0,152
Máy biến áp
B1
C Z=0,000424+ j0,0452
0,005 0,0012
T Z=0,000408– j0,0032
H Z= 0,000328+ j0,0844
Máy biến áp
B2
Z= 0,0036+ j.0,12 0,007 0,00115
Đường dây Z= 0,00756+ j.0,0983 0,4761
1.6 Nhập dữ liệu vào PSS/E
Sau khi chuyển các thông số của một hệ thống điện sang dạng tương đối
chúng ta tiến hành nhập dữ liệu vào trong PSS/E. Chúng ta có thể nhập dữ liệu
vào PSS/E bằng cỏc cỏch sau:
Nhập dạng bảng;
Nhập ở dòng command;
Nhập theo file định dạng sẵn của PSS/E.
Cỏc cách nhập trên đều có 1 điểm chung là khi nhập chúng ta phải nhập
theo từng phần tử (nút, nhánh, máy phát, máy biến áp, tải hay các thiết bị bù, )
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
21
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Trong tính toán chế độ xác lập ta cần nhập các thông số về nút (Bus), đường
dây (Branch), nhà máy (Plant), máy phát (Machine), phụ tải (Load), thiết bị bù
tĩnh (Fixed Shunt), thiết bị bù động (Switched Shunt), máy biến áp 2 cuộn dây (2
Winding transformer), máy biến áp 3 cuộn dây (3 Winding transformer).

1.6.1 Các thông số nút (Bus)
Trong tính toán ở chế độ xác lập, đối với thanh cái chỉ cần nhập các thông
số sau:
Bus Number: Số của nút (từ 1 đến 9999).
Bus Name: Tờn nút có nhiều nhất là 8 ký tự.
Base kV: Điện áp cơ bản của nút nhập dưới dạng có tên, nếu không cho hay
cho dưới dạng đơn vị tương đối thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá
trị mặc định là 0.
Area Number/Name: Chỉ nỳt đú thuộc vào miền nào (ví dụ Nam, Trung,
Bắc), nếu không cần phân biệt thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá
trị mặc định là 1.
Zone Number/ Name: Chỉ nút thuộc vào vùng nào, không có thì để trống và
chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1.
Owner Number/Name: Mã của đơn vị sở hữu: công ty điện, nhà máy
Code: Có 4 loại nút, ứng với mỗi loại nỳt cú một giá trị code khác nhau:
Nút phụ tải (không có máy phát ) nhập giá trị là 1;
Nút máy phát hoặc nhà máy điện (nút PV) nhập giá trị là 2;
Nút cân bằng (có điện áp không đổi) nhập giá trị là 3;
Nút cô lập (nỳt đó tách khỏi hệ thống) nhập giá trị là 4;
Voltage (pu): Biên độ điện áp hiệu dụng của nút ở dạng đơn vị tương đối
pu, nếu đề bài không cho số liệu hay là nút phụ tải thì không cần nhập và chương
trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1, cũn nỳt PV và nỳt cõn bằng thì phải
nhập.
Angle (deg): Góc pha của điện áp nút, nếu đề bài cho thì nhập, nếu không
thì để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 0.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
22
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Các thông số còn lại không cần thiết cho tính toán chế độ xác lập, ta có thể

để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định.
1.6.2 Các thông số của nhà máy (Plant)
Vsched (pu): Biên độ điện áp nút mà máy phát muốn giữ, nếu không có thì
chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1.
RMPCT: Lượng phần trăm công suất phản kháng của máy phát có thể tham
gia điều chỉnh điện áp, thường để trống và chương trình sẽ tự động nhập giá trị
mặc định là 100%.
Các thông số còn lại được chuyển vào sau khi nhập các thông số đó ở
machine.
1.6.3 Các thông số của máy phát (machine)
Khi tính toán chế độ xác lập, với machine cần nhập các thông số sau:
Bus Number: Số của nút có chứa máy phát.
Id: Được dùng để phân biệt từng máy phát trong trường hợp có nhiều mỏy
cựng nối vào một thanh cái, nếu chỉ có một máy nối vào thì để trống và chương
trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
23
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Pgen (MW): Công suất tác dụng đang phát của máy phát, nếu không cho thì
để trống, chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 0.
Pmax (MW): Công suất tác dụng phát cực đại của máy phát, không cho thì
để trống.
Pmin (MW): Công suất tác dụng phát cực tiểu của máy phát, không cho thì
để trống.
Qgen (MVAr): Công suất phản kháng đang phát của máy phát, nếu không
thì để trống, chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 0.
Qmax (MVAr): Công suất phản kháng phát cực đại của máy phát, không
cho thì để trống.
Qmin (MVAr): Công suất phản kháng phát cực tiểu của máy phát, không

cho thì để trống.
Mbase (MVA): Công suất định mức của máy phát, không sử dụng trong
tính toán trào lưu công suất mà được sử dụng trong tính toán sự cố, ổn định
R Source (pu): Điện trở trong của máy phát, nhập vào ở đơn vị pu ứng với
công suất định mức của máy phát, không có thì để trống, chương trình sẽ tự động
nhập giá trị mặc định là 0.
X Source (pu): Điện kháng trong của máy phát ở đơn vị tương đối pu ứng
cới công suất định mức của máy phát, giá trị này dùng trong tính toán dynamic,
không có ảnh hưởng khi tính toán trào lưu công suất, chương trình sẽ tự động
nhập giá trị mặc định là 1.
Gentap (pu): Hệ số máy biến áp đầu cực máy phát.
Owner 1,2,3,4: Số chỉ đơn vị sở hữu, không có thường nhập Owner 1 là 1;
Owner 2,3,4 là 0.
Fraction 1,2,3,4: Tỉ lệ vốn của đơn vị sở hữu thứ 1,2,3,4; không cho thì để
là 1.
Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định.
1.6.4 Các thông số của phụ tải
Tính toán ở chế độ xác lập thì cần nhập các thông số sau đối với phụ tải:
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
24
Đồ án tốt nghiệp – Phần mềm PSS/E
Bus Number: Số nút mà phụ tải nối vào.
Id: Được dùng để phân biệt từng tải trong trường hợp có nhiều tải cùng nối
vào một thanh cái, nếu chỉ có một tải nối vào thì để trống và chương trình sẽ mặc
định sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1.
Pload (MW): Công suất tác dụng của phụ tải.
Qload (MVAr): Công suất phản kháng của phụ tải.
Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định…
1.6.5 Các thông số của Fixed Shunt

Tính chế độ xác lập, cần nhập các thông số sau của Fixed Shunt:
Bus Number: Số nút nối với thiết bị bù.
Id: Được dùng để phân biệt từng thiết bị trong trường hợp có nhiều thiết bị
cùng nối vào một thanh cái, nếu chỉ có một thiết bị nối vào thì để trống và
chương trình sẽ tự động nhập giá trị mặc định là 1.
G- Shunt (MW): Điện dẫn của thiết bị bù.
B- Shunt (MVAr): Dung dẫn của thiết bị bù.
Các thông số còn lại để trống và chương trình sẽ nhập mặc định.
1.6.6 Các thông số của Switched Shunt
Bus Number: Số hiệu nỳt cú Shunt.
Control Mode: Phương thức điều khiển đóng cắt:
0: Cố định;
1: Rời rạc;
2: Liên tục.
GVHD: TS. Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Thị Thu
Trang
25