Bước 1: Xác định thông số thuộc tính của lưới điện
Bước này, nhằm khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT thiết lập ngay từ đầu các thuộc tính của lưới điện như: Điện áp qui ước là điện áp pha hay điện áp dây và trị số, tần số, công suất biểu kiến cơ bản…
Cách thực hiện: Vào Menu Network \Properties hộp thoại Network Properties xuất hiện
Hình 2. 3: Hộp thoại Network Properties.
Ở đây ta chọn dạng điện áp đầu vào là điện áp pha (line to neutral). Nút gốc (Root node) là nút ở thanh cái 22kV. Công suất biểu kiến cơ bản, điện áp cơ bản của hệ thống và tần số ta chọn như trong hộp thoại. Sau đó ta bấm OK.
Bước 2: Vẽ sơ đồ lưới điện vào chương trình PSS/ADEPT và nhập thông số cho từng thiết bị:
- Nhập thông số cho nguồn – Source:
Ta nhấp kép vào nguồn hộp thoại sau sẽ xuất hiện.
Hình 2. 4: Thiết lập thông số cho nguồn.
Ở hộp thoại này ta nhập vào những giá trị như trong hộp thoại trên. Sau đó bấm OK.
Trong đó
Tổng trở thứ tự thuận và thứ tự nghịch của nguồn được tính toán từ giá trị Công suất định mức, dòng ngắn mạch 1 pha và 3 pha tại nút nguồn theo công thức sau:
và
Thông thường do ta chỉ có được giá trị biên độ của dòng ngắn mạch 1 pha và 3 pha tại nút nguồn và R1<< X1, Ro<< Xo nên chấp nhận X1~Z1 và Xo~Zo nghĩa là R1 = Ro
= 0.
- Nhập thông số cho nút (Node) : Nhấp kép vào nút ta được hộp thoại sau:
Hình 2. 5: Thiết lập thông số cho nút.
Ở hộp thoại này ta nhập các giá trị điện áp nút, tên nút, vị trí nút, dạng nút như trên hộp thoại trên. Sau đó bấm OK. Các nút còn lại ta làm tương tự.
- Nhập thông số cho tải (Load) : Nhấp kép vào tải ta được hộp thoại sau:
Hình 2. 6: Thiết lập thông số cho tải.
Ở đây ta nhập vào Type (dạng tải) : Dạng trở kháng không đổi (Constant power), nếu tải đối xứng ta chọn: Balanced, nếu tải không đối xứng ta chọn: Unbalanced. Nếu tải đấu theo kiểu: Sao – Nối đất thì ta chọn Grounded - wye, nếu đấu theo kiểu tam giác thì ta chọn: Delta. Nếu tải đấu ba pha cân bằng thì ta nhập các giá tị P và Q vào hàng Total.
Nếu tải đấu một pha thi ta nhập giá trị P và Q vào từng pha ta muốn đấu vào. Sau đó bấm OK.
Những tải còn lại ta làm tương tự như trên.
- Nhập thông số cho dây dẫn (Line):
Nhấp kép vào dây dẫn hộp thoại sau sẽ xuất hiện:
Hình 2. 7: Thiết lập thông số cho dây dẫn.
Trong hộp thoại này ta nhập vào tên dây dẫn vào ô Name và chọn dây dẫn loại ba pha (ABC) hay loại một pha A,B,C. Ta nhập vào chiều dài của dây dẫn (line length) và giá trị tổng trở (Impedance). Ở đây các giá trị điện trở, điện kháng và dung dẫn của thứ tự thuận và thứ tự không và cũng như ở hộp thoại này các giá trị dòng định mức quá tải dây dẫn ở (Rating (A)) đã cho trong thư viện dây dẫn. Sau đó bấm OK.
- Nhập thông số cho thiết bị đóng cắt (Switch):
Nhấp kép vào thiết bị đóng cắt, hộp thoại sau sẽ xuất hiện.
Hình 2. 8: Thiết lập thông số cho thiết bị đóng cắt.
Trong hộp thoại này ta nhập vào tên thiết bị đóng cắt (Name), số pha (phasing). Nếu thiết bị đóng cắt đấu trên lưới ba pha thì ta chọn ABC, nếu đấu một pha thì ta chọn pha A hoặc pha B hoặc pha C. Ở thiết bị đóng cắt ta quan tâm nhiều đến trạng thái (Status) đóng (Closed) hoặc mở (Open) và giá trị dòng định mức quá tải của thiết bị. Sau đó bấm OK.
Hình 2. 9: Sơ đồ mạng điện.
Bước 3: Chạy các chức năng tính toán
Có tám phân hệ tính toán trong phần mềm PSS/ADEPT 5.0. Trước khi thực hiện giải các bài toán ta cần thiết lập các tuỳ chọn bằng cách mở hộp thoại Analysis/Option như hình dưới đây.
Hình 2. 10: Hộp thoại option – Thẻ general: Các chọn lựa tổng quát cho các bài toán phân tích.
- Chọn thẻ Load Flow cho bài toán phân bố công suất.
Hình 2. 11: Hộp thoại option – Thẻ load flow các lựa chọn cho bài toán phân bố công suất.
Trong bảng Load Flow:
Nhập vào số vòng lặp mà ta muốn thực hiện.
Ở hộp thoại này ta giới hạn chỉ dừng lại việc tính toán sau khi đã lặp được 200 lần (Stop calculation after 200 iterations).
- Voltage Precision: Sai số về điện áp giữa hai lần lặp hay còn gọi là độ lệch điện áp cho phép. Điều chỉnh độ lệch điện áp bằng giá trị chuẩn 0.00001 pu (mặc định) sẽ không ảnh hưởng đến sự hội tụ của phép lặp. Một số tuyến dây có thể có sự phối hợp giữa nhánh có tổng trở cao và nhánh có tổng trở rất nhỏ nhưng lớn hơn không, làm cho tuyến dây này rất nhạy dù điện áp thay đổi rất nhỏ, sự thay đổi điện áp rất nhỏ này làm cho sai số cho phép của máy tính ngăn không cho hội tụ đến sai số hội tụ đã chỉ định. Để cho hợp lý hơn ta hãy tăng sai số đến giá trị lớn hơn.
- Power Precision: Độ lệch công suất là sai số lớn nhất cho phép giữa công suất vào và ra khỏi một nút.
- Transformer Taps Locked: Nếu ta chọn mục này thì sẽ khoá tất cả đầu phân áp của máy biến áp tức là không quan tâm tới trạng thái riêng của mỗi máy biến áp.
- Capacitors Locked: Nếu ta chọn mục này thì trạng thái của dãy tụ bù ứng động sẽ không thay đổi trong quá trình tính phân bố công suất. Nếu tụ không khoá (không đánh dấu ), bài toán phân bố công suất sẽ điều chỉnh dung lượng của giàn tụ bù ứng động. Trị số này được điều chỉnh dựa trên độ tăng của nấc điều chỉnh của tụ bù, phạm vi điều chỉnh điện áp và nút có điều chỉnh. Trong bài toán phân bố công suất nếu điện áp tại nút có điều chỉnh không nằm trong phạm vi điện áp cho phép, thì dung lượng bù sẽ tăng lên bởi hệ số tăng của nấc điều chỉnh cho đến khi điện áp tại nút đó nằm trong phạm vi điện áp cho phép.
- Show detailed convergence information: Kích chọn để hiển thị trong Progress View thông tin về quá trình phân bố công suất.
Kết quả cho biết độ lệch điện áp lớn nhất của mỗi lần lặp tại một nút trên pha nào đó.
Khi độ lệch này nhỏ hơn độ lệch cho phép (mặc định là 0.00001 pu) thì bài toán đã chạy xong. Nếu muốn ngừng tính sau bao nhiêu vòng lặp thì ta nhập số vòng lặp N vào. Khi cho chạy bài toán phân bố công suất, nếu N vòng lặp mà bài toán chưa hội tụ thì bài toán sẽ tạm ngừng và xuất hiện hộp thoại Solution Paused Dialog:
Hình 2. 12: Hộp thoại ngừng vòng lặp.
Để tiếp tục ta kích vào Continue Solution thì bài toán sẽ lặp thêm lần nữa trước khi tiến đến một trạng thái tạm ngừng khác: ví dụ: Nếu N=5 thì sau 5 lần lặp hộp thoại
“solution Paused…” sẽ xuất hiện. Nếu ta tiếp tục nhấp vào Continue Solution thì bài toán sẽ lặp đến lần thứ 10, sau đó sẽ tiếp tục tạm ngừng nếu bài toán hội tụ trước khi tiến đến giới hạn lặp thì sẽ báo dừng trong Progress view.
Phân bố công suất hội tụ sau “X” lần lặp, với X là số lần lặp thực sự được thực hiện.
Để tiếp tục một vòng lặp kế tiếp, ta kích vào Single iteration.
Để thay đổi tuỳ chọn Load Flow ta kích vào Analysis option.
Để huỷ bỏ ngang việc tính toán, ta kích vào Abort solution để thoát khỏi thuật toán và quay về trạng thái bình thường của PSS/ADEPT. Có nghĩa là bài toán phân bố công suất chưa được làm xong.
- Graphical convergence monitor: Nếu ta chọn mục này thì ta sẽ xem được biểu đồ biểu diễn độ hội tụ trong quá trình phân tích.
Hình 2. 13: Biểu đồ hội tụ.
- Monitored node: Chọn nút muốn giám sát độ hội tụ điện áp.
- Phase: Chọn pha của nút mà ta muốn kiểm tra.
- Polar Plot Radius: Chọn bán kính vẽ.
Chọn cách hiển thị kết quả trên sơ đồ lưới ta làm như sau:
Trước tiên ta nhấp chuột vào biểu tượng Results trong vùng Equiptment List View.
Ta lần lượt đánh dấu như sau:
Hình 2. 14: Chọn danh sách để hiển thị.
Vùng nút (nodes): Đánh dấu vào voltage magnitude để hiển thị giá trị điện áp nút trên sơ đồ. Nếu ta không chọn ô này thì các ô khác như: Loại điện áp, điện áp cơ bản sẽ không thể hiện được. Chọn kiểu điện áp hiển thị là điện áp pha, đơn vị là kV. Đánh dấu vào Voltage angle (deg) để hiển thị giá trị góc của điện áp, giá trị này hiển thị với đơn vị là độ.
Vùng nhánh (Branches): Đánh dấu vào Real power,P(kW) để hiển thị công suất thực và đánh dấu vào Reactive power,Q(kWAr) để hiển thị công suất
(upstream), ở cuối đoạn đường dây (downstream) hay ở cả đầu và cuối (at both ends).
Vùng dành cho các phần tử nối song song (Shunts) như tải, tụ, máy điện …và ta cũng đánh dấu giống như của nhánh.
Vùng của cả nhánh và các thiết bị nối song song (Branches and Shunts): Muốn xem được chiều công suất ta chọn “power”. Ngoài ra ta có thể cho hiển thị các giá trị công suất tổng (Total), theo pha (By phase) và tổn hao trên từng nhánh (Branches losses).
Chọn màu sắc hiển thị kết quả tính toán:
Cách thực hiện: Diagram\properties hộp thoại sau sẽ xuất hiện:
Hình 2. 15: Hộp thoại chọn lựa màu sắc.
Ở hộp thoại này ta chọn lựa màu sắc để thể hiện cho các thành phần của cả sơ đồ hay cho để thể hiện chiều phân bố của các thành phần công suất P,Q. Để thể hiện chế độ hoạt
hình, chạy và nhấp nháy ta đánh dấu vào mục “Animate”. Trong hộp thoại Diagram properties. Chọn thẻ “Color coding”, ở đây ta thấy các chủ đề có thể được thể hiện với các màu sắc khác nhau. Sau khi chọn được chủ đề muốn thể hiện màu ta bấm vào nút mở màu, hộp thoại chọn lựa màu sẽ mở ra cho ta chọn màu sắc thể hiện mong muốn.
Hình 2. 16: Hộp thoại chọn lựa màu sắc theo chủ đề.
Để giải bài toán phân bố công suất, ta nhấp vào biểu tượng Load Flow Calculation .
Kết quả bài toán được hiển thị như sau:
Hình 2. 17: Kết quả tính phân bố công suất.
1.7.2 Cách xuất kết quả tính toán
Trước khi xem kết quả của bài toán, ta phải thiết lập các kiểu đơn vị của các thành phần sẽ được xuất ra. Để làm việc này ta vào Menu Report\Units. Khi đó cửa sổ sau sẽ xuất hiện:
Hình 2. 18: Cửa sổ Report Units.
Ở ô trong vùng điện áp Voltage là vùng để xác định kiểu điện áp xuất ra tại mỗi nút.
Ta chọn theo kiểu Kilovolts (kV). Ngoài ra ta cũng phải xác định kiểu điện áp xuất ra là điện áp pha (Line-to-neutral) hay điện áp dây ( Line-to-line). Ở ô vùng power and losses , ta cần xác định đơn vị của công suất là Volt-Amperes (VA), Kilovolt-Amperes (kVA) hay Megavolt-Amperes (MVA). Ngoài ra ta cũng xác định công suất xuất ra theo kiểu P,Q (R ectangular (P+jQ) hay Polar (S,pf). Ở trên ta chọn xuất ra kiểu Kilovolt-Amperes và xuất theo kiểu P,Q. Ở các vùng còn lại ta cũng chọn như trong hộp thoại trên, như chọn đơn vị góc (Angle), dòng (Current) và tổng trở tương đương Thevenin (Thevenin Impedance).
Lưu ý : Trong mỗi ô vùng đều có vùng để nhập số thập phân sau dấu phẩy là Decimal precision. Trong bài này ta chọn là 3. Sau khi thiết lập xong ta bấm OK để kết thúc.
Xem kết quả:
Để xem kết quả điện áp tại các nút: Vào Report\Node voltage\by phases ta được giao diện sau.
Hình 2. 19: Hộp thoại xuất báo cáo.
Chọn Tree, nhấp vào OK ta thu được kết quả:
Hình 2. 20: Cửa sổ báo cáo điện áp nút.
Phần mềm PSS/ADEPT này còn hỗ trợ chúng ta xuất kết quả này ra các file khác để làm báo cáo. Muốn làm được việc đó ta chọn File\Export trên thanh công cụ và thu được.
Hình 2. 21: Cách xuất báo cáo dưới các định dạng khác.
Như đã thấy ở bảng trên có nhiều loại định dạng file có thể chọn xuất. Ở đây chọn xuất thành file.PDF sau đó bấm OK.
Phân tích các thiết bị và những nhánh dây bị quá tải:
Sau khi chạy bài toán phân bố công suất, phần mềm PSS/ADEPT sẽ cho biết được những nhánh nào hay những thiết bị nào sẽ bị quá tải, bằng cách làm như sau:
- Vào Menu Diagram\Properties. Ở cửa sổ Diagram Properties ta chọn thẻ Color Coding, ở mục Mode ta chọn Overloaded branches
Hình 2. 22: Cách lựa chọn hiển thị theo quá tải.
- Ở hộp thoại trên chọn nhánh quá tải sẽ có màu hồng, tiến hành giải lại bài toán phân bố công suất cho thấy những thiết bị và những nhánh dây bị quá tải sẽ có màu hồng.
Hình 2. 23: Bài toán hiển thị khi chọn nhánh quá tải
Nhận xét:
Nhìn trên sơ đồ ta thấy lưới điện hiện nay đã có thiết bị đóng cắt từ NODE1 đến NODE2 quá tải.
Để những thiết bị không bị quá tải, phải tiến hành thiết lập lại thông số cho các thiết bị đó bằng cách:
Tại thiết bị đóng cắt Switch1, vào phần cấu trúc của thiết bị tăng giới hạn dòng định mức của thiết bị đóng cắt lên (tại phần Rating (A) của thiết bị nâng giới hạn dòng từ 100;
120; 140; 120 lên thành 630; 630; 630; 630 (dòng định mức của Dao cách ly 24kV)).
Tiến hành chạy lại bài toán phân bố công suất, cho thấy những thiết bị và những đoạn đường dây trên sẽ không còn bị quá tải nữa.
Hình 2. 24: Bài toán hiển thị sau khi đã chỉnh định thông số của thiết bị đóng cắt.