PHẦN MỀM TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN

PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
HỆ THỐNG ĐIỆN
Ts. NGUYỄN Đăng Toản
Khoa HTĐ-ĐHĐL
Email:
Tel:


Tóm tắt nội dung


Nội dung







09/12/18

Giới thiệu chung
Bài toán trào lưu công suất (POWERWORLD, PSS/E -tính
toán cho lưới truyền tải, PSS/ADEPT – Tính toán cho lưới
điện phân phối)
Bài toán ổn định quá độ (POWERWORLD, PSS/E (tính
toán cho lưới truyền tải)
Bài toán quá độ nhanh ( Fast transient -EMTP RV)

TS. Nguyễn Đăng Toản

2


Các yêu cầu với sinh viên

Hình thức thi: trên máy tính
 Không sử dụng bất cứ tài liệu nào


Không nói chuyện riêng
 Ko sử dụng điện thoại di động trong lớp học


09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

3


1. Giới thiệu chung

1.1 Sự phát triển của HTĐ và sự cần thiết PMTTHTĐ
HTĐ đóng một vai trò
quan trọng và ngày
càng phát triển

IPP

Cạn kiệt tài nguyên

thiên nhiên

Nguồn

Than

Thủy điện

Hạt nhân

Tính toán phức tạp
Nhiều thiết bị công
nghệ mới

Truyền tải

IPP

09/12/18

Hệ thống
khác

Đường dây
Liên lạc

Phi điều tiết

HV/MV

Cần thiết các
công cụ tính toán
(PMTTHTĐ)

Áp lực môi trường

Tải công
nghiệp

Điện phân tán

HV/MV

Tải công
nghiệp

MV/LV

MV/LV

Tòa nhà

Tải dân
dụng

Phân phối

TS. Nguyễn Đăng Toản

4

Tải tăng


1. Giới thiệu chung

1.2 Các loại hiện tượng xảy ra trong HTĐ


Phân loại các hiện tượng theo thời gian
PSS/E,
EUROSTAG,
DIGISLENT…

Quá điện áp do sét

Quá độ điện từ

Quá điện áp do đóng/cắt đ/d

EMTP_RV,

Cộng hưởng tần số thấp

Quá độ điện cơ

NETOMAC
PSCAD,….

Ổn định quá độ/dao động bé

Chế độ động dài hạn
Điều chỉnh đ/d liên lạc

Bài toán offline
Điều chỉnh tải ngày

10-7

10-6

10-5

1s , ở tần số 50Hz

10-4

10-3

10-2

Khoảng 1 chu kỳ

10
1
0.1
Khoảng thời gian (giây: s)
1s

1 phút

102

103

1 giờ

104

105

106

107

1 ngày

5
Cần 09/12/18
chọn đúng công cụ, TS.
tương
ứngĐăng
vớiToản
các hiện tượng cần nghiên
cứu
Nguyễn


1. Giới thiệu chung

1.2 Các loại hiện tượng xảy ra trong HTĐ



Ví dụ: khi nghiên cứu ổn định các phần tử trong HTĐ
Ổn định ngắn hạn

Ổn định dài hạn

Ổn định trung hạn
Giới hạn kích từ

Q/tr động của động cơ điện

Chế độ động do vận hành

Đóng cắt tụ điện

Điều chỉnh dòng công suất trên đ/d liên lạc
Điều khiển bộ tua bin-máy phát

Q/tr động của MPĐ/kích từ

MBA tự động điều áp dưới tải

Quán tính động của MPĐ
SVC

0.1

09/12/18

1

10
100
Khoảng thời gian (giây: s)

TS. Nguyễn Đăng Toản

1000

10000

6


1. Giới thiệu chung

1.3 Vấn đề cần quan tâm khi chọn PMTTHTĐ


Mô hình và phương pháp toán học
 Tuyến tính và phi tuyến
y

y

Tiêu chuẩn tĩnh và động
Góc 


Liên tục và rời rạc


x




x


t/h2

t/h 1



Thông số tổng hợp và thông số dải
R

B

X
G

09/12/18

B

U=Umaxsin



I=Imaxsin(+)



….

Rời rạc
Số nấc của đầu phân áp máy biến áp

Xác định và không xác định








0

t(s)

Liên tục



G

TS. Nguyễn Đăng Toản

Các biến quan sát được và không
quan sát được
Các biến điều khiển được và không
điều khiển được

7


1. Giới thiệu chung

1.3 Vấn đề cần quan tâm khi chọn PMTTHTĐ


Các phương pháp phân tích
 Phân tích chế độ xác lập:





Xác định trào lưu công suất, dòng điện, điện áp, tổn thất…

Phương pháp giả xác lập: tính toán ngắn mạch, và sóng hài.
Phân tích quá trình quá độ:




09/12/18

Mô phỏng sự làm việc theo thời gian thực, bao gồm các mô
hình phi tuyến, sự mất cân bằng điện kháng, thông số phụ
thuộc tần số…
Kiểm tra xem HTĐ có mất ổn định, thậm chí tan rã khi trải qua
các kích động và để xác định giới hạn vận hành của HTĐ

TS. Nguyễn Đăng Toản

8


1. Giới thiệu chung

1.3 Vấn đề cần quan tâm khi chọn PMTTHTĐ


Các dạng mô phỏng




Môi trường mô phỏng






Sự sẵn có của các mô hình thiết bị điện như MPĐ, MBA, kích từ, FACTS..

Sự thân thiện người-máy




Môi trường phụ thuộc thời gian (Time Domain Simulation)-VD: mô phỏng góc
MPĐ hoặc mô phỏng sụp đổ điện áp khi có kích động.
Môi trường phụ thuộc tần sô (Frequency Domain Simulation)- VD: Mô phỏng
quá điện áp phục hồi khi có sét đánh, bão hòa mạch từ trong MBA khi NM

Các thiết bị trong thư viện




Tùy theo mục đích nghiên cứu mà người ta sẽ dùng các mô phỏng khác nhau

Sử dụng dễ dàng, các tính năng phụ trợ như in ấn, xuất ra file số liệu, kết quá..

Sự tuân theo các tiêu chuẩn


Các tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghiệp, ví dụ như IEEE, IEC, ..

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

9


1. Giới thiệu chung

1.4 Một số PMTTHTĐ điển hình
1.

EMTP-RV

10.

CYME

2.

PSCAD

11.

DIgSILENT

3.

EMPT-ATP

12.

SIMPOW

4.

PSS@NETOMAC

13.

POWERWORLD

5.

NEPLAN

14.

EDSA

6.

PSS/E-ADEPT

15.

IPSA

7.

PSLF

16.

ETAP

8.

EUROSTAG

17.

ASPEN

9.

SKM

18.

Easy Power

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

10


1. Giới thiệu chung

1.4 Một số PMTTHTĐ điển hình
19.

DSA-TOOLS

28.

ObjectStab

20.

MATPOWER

29.

SPIRA

21.

PSAT

30.

Quickstab

MICROTRAN

31.

CAPE

32.

DINIS

33.

SPARD

34.

PacDyn

35.

MiPower

36.

TRANSMISSION 2000

37.

DOCWIN

22.
23.
24.

SIMPOWER SYSTEM
UWPFLOW

25.

PQWeb, SuperHarm,

26.

FENDI

27.

HOMER, HYBRID 2

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

11


1. Giới thiệu chung

1.4 Một số PMTTHTĐ điển hình


Các phần mềm:
 Thương mại:




Do các công ty phần mềm phát hành,
Chính xác, dễ dùng, số lượng mô
hình lớn nhưng Đắt tiền,

Miễn phí:






Do các trung tâm nghiên cứu phát
triển, số lượng mô hình ít, khó dùng,
nhưng miễn phí

Các tính năng:
 Quá độ




Các dạng ổn định




điện từ, điện cơ
Góc, tần số, điện áp

Các bài toán tối ưu…

09/12/18

Tìm hiểu thêm
1.

EMTP-RV

2.

PSCAD

3.

EMPT-ATP

4.

EUROSTAG

5.

CYME

6.

DIgSILENT

7.

POWERWORLD

8.

UWPLOW

9.

SIMPOW

TS. Nguyễn Đăng Toản

12


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.1 Các vấn đề chung của bài toán trào lưu công suất


Cần thiết cho mọi các bài toán khác







Cho biết các thông tin






Qui hoạch
Thiết kế
Vận hành
Các bài toán nghiên cứu khác
U (V), I(A), , P (MW), Q (MVAr) trên các nhánh, tổn thất,…
…..

Là bài toán đại số phi tuyến



09/12/18

F(x)=0
Trong đó x là: U, I, P, Q, …..
TS. Nguyễn Đăng Toản

13


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.1 Các vấn đề chung của bài toán trào lưu công suất


Yêu cầu tính toán các thông số






P, Q, V, 
Thường biết 2 trong 4 thông số, phải tính 2 thông số còn lại

Các loại nút






09/12/18

Nút cân bằng: cho biết modul V và  cần tìm P,Q ( nút này thường là
nút nhà máy điện)- Slack hay Swing bus. Trong HTĐ thường chỉ có
một nút cân bằng
Nút PV: hay còn gọi là nút điều chỉnh điện áp, biết P, V, cần tính Q, .
Thường là nút nhà máy điện hoặc nút có máy bù, tụ bù, FACTS
Nút PQ: thường là nút phụ tải, biết PQ, cần tính V và , số lượng nút
PQ là nhiều nhất trong HTĐ

TS. Nguyễn Đăng Toản

14

2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2 Mô hình thiết bị






Đường dây
 Mô hình đường dây dài/ trung
bình/Cáp ngầm…
 Mô hình đường dây hạ áp
Phụ tải
 Thông thường (ZIP)
 Động cơ / khác
Máy biến áp
 MBA thông thường
 Có bộ phận điều áp dưới tải

09/12/18





Máy phát điện
 Cơ bản/Chi tiết
 Thiết bị điều khiển, kích
từ, ARV,PSS..

Các thiết bị khác
 Pin Mặt trời/ HVDC/
FACTS, ….
Chú ý: Mô hình thiết bị
cho mỗi nghiên cứu
khác nhau là khác nhau

TS. Nguyễn Đăng Toản

15


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2.1 Đường dây tải điện


Đ/d ngắn mô hình tập trung/ Đ/d dài thông số dải
R

B



X

G

B

G

Các mô hình đường dây khác






09/12/18

Đường dây có tụ bù dọc
Đường dây có kháng bù ngang
Đường dây có tụ bù ngang
Các đường dây có thiết bị bù linh hoạt FACTS
Các đường dây một chiều HVDC…
TS. Nguyễn Đăng Toản

16




Ví dụ về một số loại cột

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

17

Ví dụ: khả năng mang tải của đường dây cáp ngầm

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

18


Ví dụ về: FACTS

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

19


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

Ví dụ về HVDC link
Bộ biến đổi

Thanh

MC

MBA

góp

Bộ

AC

lọc
Cầu chỉnh/nghịch lưu

Điện cực

Bộ lọc
xoay
chiều

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

20


Ví dụ về HVDC link


Ví dụ về HVDC-Light

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

21


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2.2 Phụ tải điện

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

22


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2.3 Máy biến áp

09/12/18

TS. Nguyễn Đăng Toản

23


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2.3 Máy biến áp





Trong tính toán trào lưu
công suất, MBA được biểu
diễn bởi mô hình pi thông
thường
Khi tỷ số biến đổi tương đối
bằng 1 ( đầu phân áp vận
hành ở nấc 0) sơ đồ tương
đương như hình vẽ



Khi dùng đầu phân áp (nấc
điều chỉnh khác 0). Lúc đó
MBA được mô tả như sau
MBA
i

i Ii

yMBA

Vj

j
Vx

1:a

yMBA

MBA

i

09/12/18

Ij

x
yMBA

i

j

j

i

j

TS. Nguyễn Đăng Toản

j
 a  1


 y MBA
 a 

 1 a 
 2  y MBA
 a 

24


2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất

2.2.3 Máy biến áp


Giả thiết MBA không có bù
pha
1
Vx  Vj
a
I i  a *I j



Dòng điện Ii được tính như
sau
I i y t  Vi  Vx 



Thay Vx vào ta có
1 

I i y t  Vi  Vj 
a 


09/12/18






1
I j  * I i
a

Đồng thời ta có
Thay vào ta có
yt
yt
I j  * Vi  2 Vj
a
a
Viết dưới dạng ma trận
yt 

yt
 


 Ii 
a  Vi 
 I   y t
y t  V 
 j
 j   *
2 
 a
a 

TS. Nguyễn Đăng Toản

25