TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSSE PHỤC VỤ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN

1
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH
HỆ THỐNG ĐIỆN
PSS/E Software


2
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

3
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


4
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.

5
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.

6
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




7

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:

8
- 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)

9
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.

10
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:
I
n
=Y
nn
V
n
(5.1)
Trong đó:
I
n
: Vecto dòng điện thứ tự thuận từ các nút của hệ thống (BUS) chạy vào
hệ thống.
V
n
: Vecto điện áp thứ tự thuận tại các nút của hệ thống.

Y
nn
: Ma trận tổng dẫn của hệ thống.

11
Nếu I
n
hoặc V
n
đã biết thì việc tính toán hệ thốn\g trở nên đơn giản. Tuy
nhiên trong thực tế, phải tính cả I
n
và V
n
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 i
i
đổ vào nút i khi điện áp tại các nút là v
i
, v
j
, v
k

, v
m
, v
n
là
tổng của các dòng điện đổ về từ các nhánh:
i
i
= Y
si
v
i
(5.2)
+ (v
i
-v
j
)/z
ij
+ v
i
B
ik
/2
+ (v
i
-v
k
)/z
ik

+ v
i
B
ik
/2 + v
i
B
lik

+ (v
i
/t
mi
- v
m
)/(z
im
t
im
)
+ (v
i
- v
n
/t
im
)/z
in

Mở rộng công thức (5.1) cho thành phần thứ i của I

n
:
I
i
= y
ih
v
h
(5.3)
Trong đó:
y
ih
: là các thành phần của Y
nn

v
h
: là các thành phần của vecto điện áp nút v
n
.


12
Công thức tính toán các thành phần y
ih
của các khối đường dây và MBA có
thể tìm đúng trong công thức (5.2) và so sánh kết quả với (5.3).

Trong ví dụ (5.2) mô tả rằng chỉ thành phần y
ii
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
MBA
n
m
i
j
k
Phía đặt nấc
phân áp
Phía đặt nấc
phân áp
Đường dây
Tụ và kháng
bù
B

ij
/2
m
n
i
j
k
t
in
: 1
1 : t
in

Z
im

Z
im

Z
im

Z
im

Y
si

B
lik

B
ik
/2
B
ik
/2
B
ij
/2
Mạch tương đương cho nút i trong mô hình thứ tự thuận
của lưới truyền tải

13
khác 0 chỉ ở các hàng thứ i và j của ma trận Y
nn
. 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 Y
nn
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 Y
nn
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:
P
k
+ jQ
k
=v
k
i*
k

Trong đó:
P
k
+ jQ
k
: Nhu cầu phụ tải và máy phát ở BUS k.
v
k
: Điện áp được xây dựng trên Bus k.
3. Sử dụng công thức (5.1) để tính toán các vecto điện áp mới v
n
:
I
n
=Y
nn
V
n

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 v
n
.
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.

14
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:
I
n
= Y
nn
.V
n
(5.1)

Nhận được từ các định luật Kirchoff.
b. Các điều kiện biên:
P

k
+ jQ
k
=v
k
i*
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.


15
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(v
k
i*
k
)= - P
k
.
Imag(v
k
i*
k
)= - Q
k
.
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 P
k
và Q
k
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(v
k
i*
k
) = - I
pk

.
/v
k
/
Imag(v
k
i*
k
) = - I
qk
.
/v
k
/
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 I
pk
và I
qk
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:
v
k
/i
k
= G
k

+ jB
k
(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.

16

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:
v
k(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 Z
t
=R
t
+jX
t
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.





17
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 MBASE MVA
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
/V
l
/ = V
sched

Đặc trưng này tùy thuộc vào giới hạn công suất phản kháng máy phát:
Q
min
 Imag(v
k
i
k
*
)  Q
max


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:
Q
limit k
= Q
limit g
- Xt*MBASE

Nếu máy phát thu công suất tác dụng thì:
Q
limit k
= Q
limit g
+ Xt*MBASE
Trong đó:
Xt : Điện kháng MBA nối bộ máy phát.

18
Q
limit
: Công suất phản kháng giới hạn của máy phát.
Q
limit k
: Là Q
min k
hoặc Q
max 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.


19
Mạch tương đương nguồn áp Thevenin của máy
phát
Mô hình nguồn dòng Norton của máy phát
i
e
k

t
g
: 1
Z
dyn

e

t

E
int

Z
t
e
k
t
g
: 1
Z
t
y=1/Z
dyn

(E
int
)/Z
dyn



Hình 5.8

Mô hình máy phát chuẩn
Bus k
e
k

P
k
+ jQ
k

20
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:
i
n
=Y
nn
v
n
Trong đó Y
nn
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).

21

3. Từ điều kiện biên của máy phát:
E
sk
= v
k
+i
k
.Z
source.k

Trong đó:
E
sk
: Sức điện động Thevenin của máy phát nối với Bus k.
v
k
, i
k
: vecto điện áp và dòng điện qua máy phát ở Bus k.
Z
source.k
: Tổng trở của bộ máy phát nối với Bus k.
tính ra vecto điện áp mới v
k
.
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.


22
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 R
B
, điện kháng X
B
và
một điện dẫn phản kháng B
B
(ở đây ta bỏ qua điện dẫn tác dụng G
B
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

Thông thường, các MBA nhà chế tại cho ta 4 thông số: P
CU
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, I
kt
% của dòng điện không tải I
0
(dòng điện từ hoá) so với
dòng điện định mức I
đm
, P
Fe
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:
R
B
+
jX
B
G
B

23
coban
coban
coban
S
U
Z
2


Trong đó Zcơ bản tính bằng đơn vị Ohm ()
U
cơ bản
tính bằng đơn vị KV
S
cơ bản
tính bằng đơn vị MVA
*Điện trở R
B

của MBA:
dm
dm
cu
dm
cu
BB
dm
cu
S
UP
I
P
RRIP
2
32
2
2
10
.3
3






Trong đó RB tính bằng đơn vị Ohm ()
P
CU

tính bằng đơn vị KW
U
đm
tính bằng đơn vị KV
S
đm
tính bằng đơn vị MVA
Chuyển sang đơn vị tương đối:
coban
coban
dm
dm
cu
coban
B
B
U
S
S
UP
Z
R
R
22
32
*
.
10





*Điện kháng X
B
của MBA:
dm
Bdm
dm
N
N
U
ZI
U
U
U
3
.100
3.
.100% 

Do trong MBA có X
B
>> R
B
do đó điện áp giáng trong MBA chủ yếu do ảnh
hưởng của X
B
. Vậy ta có thể viết
dm
dm

N
dm
dmN
B
dm
Bdm
dm
Bdm
N
S
UU
I
UU
X
U
XId
U
ZI
U
.100
%.
100 3
%.
3 1003 100
%
2



Trong đó: XB tính bằng đơn vị Ohm ()

24
U
đm
tính bằng đơn vị KV
S
đm
tính bằng đơn vị MVA
Chuyển sang đơn vị tương đối:
cåbaín
cåbaín
âm
âm
N
cåbaín
B
*B
U
S
.
S.
U%.U
Z
X
X
2
2
100


*Điện dẫn phản kháng B
B
của MBA:
âm
Fe
âm
kt
âm
Fe
B
S
S.
I
I.
%I
U
Q
B




100
100
0
2

Do Q
Fe
>> P

Fe
nên
âm
âmkt
âm
Fe
B
âmkt
Fe
âm
Fe
âm
Fe
kt
U.
S%.I
U
Q
B
S%.I
Q
S
Q.
S
S.
%I
22
100
100
100100









Trong đó: BB tính bằng đơn vị 1/Ohm (-1)
U
đm
tính bằng đơn vị KV
S
đm
tính bằng đơn vị MVA
Chuyển sang đơn vị tương đối:
cåbaín
cåbaín
âm
âmkt
cåbaínB*B
S
U
.
U.
S%.I
Z.BB
2
2
100



Tỉ số biến đổi liên quan đến nấc phân áp
âmj
cåbaínj
cåbaíni
minâi
U
U
.
U
U
.
tj
t
t 

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

25
t
i
=
bi
i
U
U

t

j
=
bj
j
U
U

trong đó: U
bi
, U
bj
là điện áp của phía i và j khi nấc phân áp đang đặt tại đầu
chính (nấc giữa)
U
i
, U
j
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

t
i
= t
j
= 1.
Ví dụ: Tính thông số MBA T1 Liên Trì (E11)
S
đm
= 25/25 (MVA)

U
đm


= 115  9*1.78%/24 (kV)
P
Fe
= 18 (kW)
P
CU
= 121 (kW)
U
N
% = 11%
I
0
% = 0.2%
Lấy S
cơ bản
= 100 (MVA), U
cơ bản110
= 110 (kV), U
cơ bản22
= 22 (kV)
*Điện trở R
B

pu,.

U

S
.
S
.U.P
Z
R
R
cåbaín
cåbaín
âm
âm
cu
cåbaín
B
*B
0234040
22
100
25
1024121
10
22
32
22
32






*Điện kháng X
B

pu,.
.
.
U
S
.
S.
U%.U
Z
X
X
cåbaín
cåbaínj
âm
âmj
N
cåbaín
B
*B
523640
22
100
10025
2411
100
22

2
22
2

