GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MÊM PHÂN BỐ CÔNG SUẤT

8/23/2014

GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN
NÂNG CAO
CHƯƠNG 8: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN
MÊM PHÂN BỐ CƠNG SUẤT
Võ Ngọc Điều
Bộ Mơn Hệ Thống Điện
Khoa Điện – Điện tử
Trường ĐH Bách Khoa
1

Chương Trình PowerWorld
PowerWorld® Simulator (Simulator) là chương trình
được thiết kế mơ phỏng và phân tích hệ thống điện dựa
trên giao tiếp đồ họa.
Chương trình mơ phỏng có thể giải bài tốn 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 cơng suất trên sơ đồ đơn tuyến.
Chương trình có các cơng cụ để điều độ kinh tế, phân
tích các giao dịch kinh tế trong thị trường điện, tính tốn
hệ số phân bố cơng suất truyền tải, phân tích ngắn mạch,
phân tích sự cố …
2

1

8/23/2014

Chương Trình PowerWorld
Ngồi ra, cịn có một số cơng 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 tốn 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 q trình vận hành
và bảo đảm rằng ngồi vấn đề cực tiểu chi phí khơng để
xảy ra tình trạng sự cố mà khơng 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 khơng có sự vi phạm nào.
Topology Processing: cho phép giải các bài tốn có mơ
hình topo, cơng 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

2


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

• Power Flow Analysis
• Optimal Power Flow
• ATC
www.powerworld.com

5

Chương Trình PowerWorld

Menu

Mode selection

Power
Simulator
HowWorld
to open
file ?

Drawing tool

Equipment tool

Data viewer tool

Work space
6

3


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

7

Chương Trình PowerWorld

8

4


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

9

Chương Trình PowerWorld

10

5


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

11

Chương Trình PowerWorld
Ví dụ:
dụ: Hệ thống 2 nút
Cách xây dựng một hệ thống mới trong PowerWorld
• Thêm một nút
• Thêm một máy phát
• Thêm một đường dây
• Thêm một tải

12

6


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld
Dữ liệ
liệu nút và đường
ường dây
Bus No.

Type

Volt.

Pgen

Pmin

Pmax

Pload

Qload

1

Slack

1.00

-

100

1000

0

0

2

load

-

-

-

-

200

100

From bus

To bus

R(pu)

X(pu)

B(pu)

Limit(MVA)

1

2

0.05

0.10

0.01

350

13

Chương Trình PowerWorld

14

7


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

15

Chương Trình PowerWorld

16

8


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

17

Chương Trình PowerWorld

18

9


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

19

Chương Trình PowerWorld

20

10


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld

21

Chương Trình PowerWorld

22

11


8/23/2014

Chương Trình PowerWorld
Hệ thống 3 nút
Bus No. Type Volt. Pgen Pmin Pmax Pload Qload
1

Slack 1.05

-

50

200

0

0

2

Gen.

1.05

40

37.5

150

0

0

3

Load

-

-

-

-

70

70

From bus

To bus

R(pu) X(pu) B(pu)

Limit(MVA)

1

2

0.10

0.20

0.02

100

1

3

0.05

0.20

0.02

100

2

3

0.08

0.30

0.03

100
23

Chương Trình PowerWorld
Hệ thống 6 nút

24

12

8/23/2014

Chương Trình PowerWorld
Dữ liệu nút
Bus No.

Type

Volt.

Pgen

Pmin

Pmax

Pload

Qload

1

Slack

1.05

-

50

200

0

0

2

Gen.

1.05

50

37.5

150

0

0

3

Gen.

1.07

60

45

180

0

0

4

Load

-

0

-

-

70

70

5

Load

-

0

-

-

70

70

6

Load

-

0

-

-

70

70
25

Chương Trình PowerWorld
Dữ liệu đường dây

From bus

To bus

R(pu)

X(pu)

B(pu)

Limit(MVA)

1

2

0.10

0.20

0.02

40

1

4

0.05

0.20

0.02

60

1

5

0.08

0.30

0.03

40

2

3

0.05

0.25

0.03

40

2

4

0.05

0.10

0.01

60

2

5

0.10

0.30

0.02

30

2

6

0.07

0.20

0.025

90

3

5

0.12

0.26

0.025

70

3

6

0.02

0.10

0.01

80

4

5

0.20

0.40

0.04

20

5

6

0.10

0.30

0.03

40

26

13


8/23/2014

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.

27

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
mơ hình lưới điện một cách trực tiếp trên màn hình.
- Khả năng tính tốn khơng 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.

28

14

8/23/2014

Phần Mềm PSS/ADEPT
Các module:
Tính tốn trào lưu cơng suất (Load Flow): phân tích và
tính tốn điện áp, dịng điện, cơng suất thực và cơng suất phản
kháng cũng như góc pha trên từng nhánh và từng phụ tải cụ
thể.
Tính ngắn mạch (Short Circuit): tính tốn 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 tốn khởi động động cơ (Motor Starting Analysis MSA): tính dịng 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.

29

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 cơng suất nhỏ
nhất trên lưới và đó chính là điểm dừng lưới trong mạng vịng
3 pha.
Phân tích độ tin cậy trên lưới điện (Distribution Reliability
Analysis - DRA): tính tốn các thơng số độ tin cậy trên lưới
điện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…
Phân tích sóng hài (Harmonics): phân tích các thơng số và
ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trên lưới.

30

15


8/23/2014

Phần Mềm PSS/ADEPT
Các tiện ích hỗ trợ
Line constants: Hỗ trợ người dùng tính tốn thơng số của
đưịng dây dẫn trên khơng. 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.
Cơng 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.
31

Phần Mềm PSS/ADEPT
Giao diện của chương trình PSS/ADEPT

32

16

8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Matpower là một toolbox sử dụng trong chương trình
Matlab để giải các bài tốn phân bố cơng suất và phân
bố cơng 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.
33

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 cơng 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 cơng suất tối ưu:
Dùng lệnh: runopf(‘tenfile’)
trong đó, tenfile.m cũng giống như trong thực thi phân bố
cơng suất, nhưng có thêm những thơng số cần cho bài
tốn phân bố cơng suất tối ưu.

34

17


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Format file dữ liệu:

35

Matlab Toolbox: Matpower

36

18


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower

37

Matlab Toolbox: Matpower

38

19


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower

39

Matlab Toolbox: Matpower
Ví dụ:

Hệ thống chuẩn
IEEE 14 nút
40

20


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

41

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

42

21


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

43

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

44

22


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

45

Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào

46

23


8/23/2014

Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả:

47

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

48

24


8/23/2014

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

49

25