Bài giảng giải tích hệ thống điện nâng cao phần kết võ ngọc điều

GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN
NÂNG CAO
PHẦN KẾT: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT
Võ Ngọc Điều
Bộ Môn Hệ Thống Điện
Khoa Điện – Điện tử
Trường ĐH Bách Khoa
1


Chương Trình PowerWorld










PowerWorld® Simulator (Simulator) là chương trình
được thiết kế mô phỏng và phân tích hệ thống điện
dựa trên giao tiếp đồ họa.
Chương trình mô phỏng có thể giải bài toán phân bố
công suất cho các hệ thống tới 100,000 nút.
Dựa trên giao tiếp đồ họa, các thông số các phần tử
trong hệ thống có thể được nhập trực tiếp.
Chương trình đồ họa cho phép người sử dụng quan
sát trực tiếp phân bố công suất trên sơ đồ đơn

tuyến.
Chương trình có các công cụ để điều độ kinh tế,
phân tích các giao dịch kinh tế trong thị trường điện,
tính toán hệ số phân bố công suất truyền tải, phân
tích ngắn mạch, phân tích sự cố …
2


Chương Trình PowerWorld







Ngoài ra, còn có một số công cụ thêm vào:
Voltage Adequacy and Stability Tool
(PVQV): cho phép người sử dụng phân tích đặc
tính ổn định điện áp của một hệ thống.
Optimal Power Flow Tool (OPF): tính toán
cực tiểu hàm chi phí thỏa mãn các ràng buộc hệ
thống sử dụng quy hoạch tuyến tính.
Security Constrained Optimal Power Flow
Tool (SCOPF): cũng giống như OPF nhưng SCOPF
xem xét thêm các sự cố có thể xảy ra trong quá
trình vận hành và bảo đảm rằng ngoài vấn đề cực
tiểu chi phí không để xảy ra tình trạng sự cố mà
khôn g có tiên liệu.
3

Chương Trình PowerWorld








Optimal Power Flow Reserves (OPFR): được sử
dụng để phục vụ các dịch vụ kèm theo trong thị
trường điện.
Available Transfer Capability Analysis Tool
(ATC): xác định công suất thực tối đa có thể
truyền giữa hai phần của một hệ thống điện mà
không có sự vi phạm nào.
Topology Processing: cho phép giải các bài toán
có mô hình topo, công cụ này hữu ích cho những
người quy hoạch để chạy trong thời gian thực.
Transient Stability (TS): cho phép phân tích đáp
ứng động của hệ thống đối với một sự cố trong hệ
thống.
4


Chương Trình PowerWorld

5

Chương Trình PowerWorld
Sơ đồ mô phỏng và kết quả
Line Z = 0.1j

0.941 pu
One
170.0 MW
68.2 MVR

1.000 pu

Line Z = 0.1j

Three

Two

Line Z = 0.1j

-7.469 Deg
200 MW
100 MVR

1.000 pu
30 MW
63 MVR

6

Phần Mềm PSS/ADEPT






PSS/ADEPT (The Power System Simulator / Advanced
Distribution Engineering Productivity Tool) là sản phẩm của
công ty phần mềm Shaw Power Technologies.
Phần mềm được xây dựng nhằm phục vụ cho các kỹ sư và
nhân viên kỹ thuật trong ngành điện, để thiết kế và phân tích
lưới điện phân phối.
Hiện tại Tổng Công ty Điện lực TP. HCM đang sử dụng phiên
bản 5.0.

7


Phần Mềm PSS/ADEPT


Tính năng:
- Với giao diện đồ họa trực quan, PSS/ADEPT cho phép
người dùng thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lưới và các
mô hình lưới điện một cách trực tiếp trên màn hình.
- Khả năng tính toán không hạn chế số nút do tận dụng các
tính năng quản lý bộ nhớ rất mạnh của HĐH Window. Vấn đề

này không phụ thuộc vào khả năng của phần mềm mà phụ
thuộc vào cấu hình phần cứng.
- Có thể trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác cùng chạy
trên môi trường Windows như Excel, Access….
- Các module và tiện ích hỗ trợ của PSS/ADEPT rất đầy đủ
cho công tác quản lý lưới phân phối.

8


Phần Mềm PSS/ADEPT







Các module:
Tính toán trào lưu công suất (Load Flow): phân tích và tính
toán điện áp, dòng điện, công suất thực và công suất phản
kháng cũng như góc pha trên từng nhánh và từng phụ tải cụ
thể.
Tính ngắn mạch (Short Circuit): tính toán ngắn mạch tại tất
cả các nút trên lưới hoặc một nút được chọn, bao gồm các loại
ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 pha.
Tính toán khởi động động cơ (Motor Starting Analysis MSA): tính dòng điện điện áp và cho biết độ sụt áp tại tất cả
các nút và nhánh trong mạng điện khi khởi động một động cơ
trong mạng điện.

9


Phần Mềm PSS/ADEPT
Xác định vị trí đặt tụ bù (Optimal Capacitor Placement CAPO): tìm ra những điểm tối ưu để đặt các tụ bù cố định và
tụ bù ứng động sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
 Phân tích điểm dừng tối ưu (Tie Open Point Optimization TOPO): tìm ra những điểm dừng có tổn hao công suất nhỏ
nhất trên lưới và đó chính là điểm dừng lưới trong mạng vòng
3 pha.
 Phân tích độ tin cậy trên lưới điện (Distribution Reliability
Analysis - DRA): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới
điện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…
 Phân tích sóng hài (Harmonics): phân tích các thông số và
ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trên lưới.


10


Phần Mềm PSS/ADEPT







Các tiện ích hỗ trợ
Line constants: Hỗ trợ người dùng tính toán thông số của
đưòng dây dẫn trên không. Nó có giao diện đồ họa cho phép

thiết kế sơ đồ hành lang lưới điện và nhập số liệu về dây dẫn,
khoảng cách tương quan giữa các dây, độ võng …
Cơ sở dữ liệu thiết bị bảo vệ: PSS/ADEPT cung cấp một thư
viện thiết bị bảo vệ rất phong phú dưới dạng tập tin cơ sở dữ
liệu Access đầy đủ thông tin của nhiều hãng lớn trên thế giới
(Cooper, Bundy, Chance, Westinghouse…) bao gồm recloser,
cầu chì và relay.
Công cụ báo cáo: Đây là công cụ hỗ trợ người dùng lập
report báo cáo về tất cả các thông tin liên quan đến lưới điện
đang phân tích.
11


Phần Mềm PSS/ADEPT


Giao diện của chương trình PSS/ADEPT

12


Matlab Toolbox: Matpower
Matpower là một toolbox sử dụng trong chương
trình Matlab để giải các bài toán phân bố công
suất và phân bố công suất tối ưu.
 Mục đích của toolbox nhằm phục vụ cho công tác
giảng dạy và nghiên cứu.
 Matpower là chương trình miễn phí được phát
triển tại ĐH Cornell (Mỹ), có thể download tại:
/> Cài đặt:

- Download tại địa chỉ trên
- Giải nén và đặt các file vào một thư mục
- Đặt đường dẫn trong Matlab đến thư mục co các
file.


13


Matlab Toolbox: Matpower






Các file dữ liệu được sử dụng trong Matpower là
một file dạng Matlab được format theo một định
dạng có sẵn.
Thực thi phân bố công suất:
Dùng lệnh: runpf(‘tenfile’)
trong đó, tenfile.m là tên file chứa dữ liệu của hệ
thống cần thực hiện phân bố công suất.
Thực thi phân bố công suất tối ưu:
Dùng lệnh: runopf(‘tenfile’)
trong đó, tenfile.m cũng giống như trong thực thi
phân bố công suất, nhưng có thêm những thông
số cần cho bài toán phân bố công suất tối ưu.
14

Matlab Toolbox: Matpower


Format file dữ liệu:

15


Matlab Toolbox: Matpower

16


Matlab Toolbox: Matpower

17


Matlab Toolbox: Matpower

18


Matlab Toolbox: Matpower

19


Matlab Toolbox: Matpower

Ví dụ:

Hệ thống chuẩn
IEEE 14 nút
20


Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

21


Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả:

22


Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả: Điện áp và công suất nút

23


Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả: Phân bố công suất trên đường dây

24