Giới thiệu phần mềm PowerWorld

Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWER WORLD Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 2 Ngày nay, có thể nhận thấy một điều rằng hệ thống điện để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng trong tất cả các lĩnh vực, nó đã phát triển một cách rất nhanh về cả chiều dài lẫn chiều rộng. Chính vì vậy, để có thể vận hành nó đạt hiệu quả cao nhất không thể nào sử dụng các công cụ tính toán và phân tích thông thường mà phải lợi dụng vào các ưu thế phát triển như vũ bảo của công nghệ thông tin trên cơ sở các phần mềm phân tích chuyện dụng. Ngày nay có rất nhiều phần mềm chuyên dụng cho việc phân tích các bài toán vận hành hệ thống điện. Mỗi phần mềm đều có các ưu và nhược điểm của nó, trong tất cả các phần mềm này thì phần mềm PowerWorld là một trong những phần mềm có các ưu điểm của nó mà gần như các phần mềm khác không có được mà sẽ được tác giả giới thiệu trong chương này trên cơ sở các bài toán phân tích, điều khiển và vận hành một hệ thống điện. 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM POWERWORLD 1.1 Tổng quát Phần giới thiệu này sẽ cung cấp những thông tin cần thiết cho người mới bắt đầu sử dụng và làm quen với phần mềm PowerWorld. Phần mềm PowerWorld là một hệ thống phần mềm mô phỏng được đóng gói, được thiết kế thân thiện với người sử dụng và có các tương tác rất cao. Phần mềm mô phỏng này rất hữu ích cho việc phân tích các bài toán vận hành và điều khiển hệ thống điện của những người trực tiếp vận hành hệ thống điện. Ngoài ra, phần mềm này cũng có các tương tác và giao diện rất thân thiện với người sử dụng, một giao diện rất trực quan. Phiên bản của phần mềm PowerWorld được giới thiệu trong luận văn này là phiên bản PowerWorld Simulator 8.0 Glover/Sarma. Hình 1. Phiên bản PowerWorld Simulator 8.0 Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 3 Phần mềm PowerWorld có xuất xứ từ Mỹ, chính là công sức nghiên cứu và hổ trợ xây dựng của các chuyên gia, cũng như của các nhà khoa học trường Đại học Illinois, Mỹ. 1.2 Ưu và khuyết điểm của Phần mềm PowerWorld 1.2.1 Ưu điểm của phần mềm -Phần mềm có khả năng phân tích, tính toán và thể hiện chiều dòng chảy công suất trên các sơ đồ đơn tuyến của các hệ thống điện lớn lên đến 60.000 nút. -Không giống như những phần mềm thương mại khác, phần mềm mô phỏng này cho phép người sử dụng có thể nhìn thấy đầy đủ sơ đồ đơn tuyến một cách sinh động và đầy màu sắc, có thể phóng to thu nhỏ. -Phần mềm cho phép ta đóng cắt dễ dàng các đường dây, máy phát, tụ bù, tải v.v… khi đang vận hành hệ thống điện có nghĩa là cho phép người sử dụng vận hành trực tuyến (on-line) sơ đồ đang vận hành. -Phần mềm cho phép chèn thêm hoặc bớt đi các đường dây truyền tải, máy phát điện, tụ bù v.v… khi muốn chỉnh sửa để thiết lập nên một hệ thống điện mới theo một cách vận hành tối ưu nào đấy. -Phần mềm phân tích, tính toán và điều khiển với các bảng kết quả, các đặc tuyến cho phép người sử dụng nắm vững được các đặc điểm của hệ thống, các vấn đề liên quan đến hệ thống, cũng như những tình huống có thể gặp phải khi vận hành và điều khiển hệ thống và trên cơ sở này có thể đề xuất các cách giải quyết sao cho hiệu quả nhất. Các bài toán mà phần mềm PowerWorld có thể hỗ trợ phân tích mà được tác giả trình bày trong phần Luận Văn bao gồm: ¾ Bài toán phân bố công suất trong hệ thống điện. ¾ Bài toán khảo sát và vận hành đường dây tải điện trên không trong hệ thống điện. ¾ Bài toán giảm tổn thất công suất (tổn thất kỹ thuật) trong hệ thống điện. ¾ Bài toán tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện. ¾ Bài toán điều khiển tần số trong hệ thống điện. ¾ Bài toán điều khiển điện áp trong hệ thống điện. ¾ Bài toán điều phối kinh tế trong hệ thống điện. 1.2.2 Khuyết điểm của phần mềm -Trong phần giải quyết bài toán giảm tổn thất công suất trong hệ thống điện chẳng hạn bằng phương pháp tái cấu trúc lưới điện thì PowerWorld không có khả năng tính toán và xác định ra một cấu trúc tối ưu mà đòi hỏi người sử dụng cần phải kết hợp thêm một phần mềm khác để xác định cấu trúc tối ưu với mục tiêu là giảm tổn thất công suất. Cũng như, người vận hành cũng có thể giảm tổn thất công suất bằng Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 4 phương pháp bù công suất phản kháng và đối với phương pháp này PowerWorld cũng không thể xác định được một cách chính xác dung lượng cũng như vị trí cần đặt tù bù mà cũng đòi hỏi người sử dụng phải kết hợp thêm với một phần mềm khác. 2 GIỚI THIỆU THƯ VIỆN CỦA POWER WORLD Trong thư viện này sẽ giới thiệu khái quát một số phần tử được mô phỏng cần thiết để cấu thành một hệ thống điện. 2.1 Thư viện nút trong hệ thống điện Biểu tượng: Hộp thoại khai báo thông số: Những thông số cần quan tâm để cấu thành nên một nút trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Hình 2 Hộp thoại để tạo nên 1 nút Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 5 2.2 Thư viện đường dây truyền tải xoay chiều Biểu tượng: Hộp thoại: Những thông số cần quan tâm để tạo nên một đường dây truyền tải xoay chiều đi từ nút này đến nút khác trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Hình 3 Hộp thoại để thiết lập 1 đường dây truyền tải 2.3 Thư viện nguồn phát Biểu tượng: Hộp thoại: Những thông số cần quan tâm để tạo nên một nguồn phát trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 6 Hình 4 Hộp thoại để thiết lập 1 nguồn phát trong hệ thống điện 2.4 Thư viện máy biến áp Biểu tượng: Hộp thoại : Những thông số cần quan tâm để tạo nên một máy biến áp trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 7 Hình 5 Hộp thoại để tạo nên 1 máy biến áp cho hệ thống điện 2.5 Thư viện phụ tải Biểu tượng : Hộp thoại : Những thông số cần quan tâm để tạo nên một phụ tải trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Hình 6 Hộp thoại để tạo nên 1 phụ tải cho hệ thống điện Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 8 2.6 Thư viện tụ bù ngang Biểu tượng : Hộp thoại : Những thông số cần quan tâm để tạo nên một tụ bù ngang trong hệ thống điện được thể hiện trong hộp thoại sau: Hình 7 Hộp thoại để tạo nên 1 tụ bù ngang cho hệ thống điện 2.7 Thư viện thiết lập các thông số cần xuất ra bên ngoài cho hệ thống điện Hình 8 Thanh công cụ thiết lập hiển thị các thông số Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 9 3 CÁCH TẠO MỘT SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN -Kích hoạt phần mềm bằng cách nhấp vào biểu tượng khi vào Start/All Program/Power World. Hoặc người sử dụng cũng có thể nhấp đúp vào biểu tượng của Power World trên desktop để khởi động PowerWorld. -Sau đó vào File/New . Hoặc nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ để tạo một sơ đồ đơn tuyến cho một hệ thống điện nào đó. -Chọn các thành phần có trong thư viện của phần mềm bằng cách nhấp vào các biểu tượng tương ứng trên thanh công cụ: Hình 9 Thanh công cụ chèn các phần tử của lưới điện để hình thành lưới điện Hoặc cũng có thể tạo bằng cách vào Insert như hình sau: Hình 10 Một thanh công cụ khác để chèn các phần tử của lưới điện Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 10 Chú ý: -Phần tử quan trọng nhất trong hệ thống điện là nút (Bus) và nó phải được khởi tạo đầu tiên khi hình thành sơ đồ lưới điện. Các Bus được sử dụng đại diện cho những điểm kết nối trong hệ thống, ta sẽ phải vẽ các Bus này lên sơ đồ một dây để gắn kết các thiết bị khác vào nó như máy phát, đường dây, máy biến áp, phụ tải v.v … -Chúng ta có thể kết nối các Bus khác nhau lại với nhau bằng những đường dây truyền tải hoặc máy biến áp. 3.1. Cách tạo một Bus Chọn Insert / Bus từ thanh công cụ chính, hoặc nhấp vào biểu tượng . Nhấp trái chuột vào một chỗ bất kì trên màn hình mà bạn muốn chèn. Khi ấy, Power World sẽ hiển thị bảng thuộc tính của Bus là Bus Option như hình sau: Hình 11 Hộp thoại khai báo thông số của Bus ¾ Đặt tên cho Bus ở cửa sổ Bus Name. Vùng Bus Number hiển thị một cách tự động là ‘1’. Phần mềm đòi hỏi mỗi Bus phải có một tên riêng để phân biệt, không được trùng nhau. Để thuận tiện chúng ta cứ để giá trị mặc định. Nhiều người sử dụng vẫn chọn giới hạn là 8 kí tự cho tên Bus như là một quy ước ngầm để có thể dễ dàng chuyển đổi sang những kiểu định dạng khác (như là .epc hay .raw). Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 11 ¾ Nơi để chúng ta điều chỉnh tên, hướng, hình dạng, kích thước, độ dày, diện tích và vùng ở 2 cửa sổ Display và Area and Zone Hình 12. Hộp thoại thiết lập hướng hiển thị của Bus ¾ Giá trị điện áp danh định trên Bus cũng giống như là tải và mạch bù mắc song song nối với Bus được thể hiện ở cửa sổ sau Hình 13 Hộp thoại thiết lập điện áp (đơn vị có tên, kV và đơn vị tương đối, p.u.) của Bus, cũng như góc pha của Bus. ¾ Ví dụ Đặt tên ‘Bus 1’. Cấp giá trị điện áp là 138kV. Tiếp theo, đánh dấu vào System Slack Bus. Slack Bus là ký hiệu cho nút được chọn làm nút chuẩn, nút này đảm bảo cho hệ thống điện có đủ năng lượng điện cung cấp cho phụ tải. Click OK trên Bus Option để hoàn thành việc tạo Bus và đóng hộp thoại lại. Sau khi hộp thoại đóng lại, một Bus mới sẽ xuất hiện có cấp điện áp 138kV trên sơ đồ một dây và nó có dạng như sau: Hình 14 Kết quả Bus hoàn chỉnh đã được thiết lập 3.2 Cách tạo một máy phát Tiếp theo chúng ta sẽ gắn máy phát vào Bus. Máy phát có thể được gắn vào Bus một cách dễ dàng giống như ta chèn một Bus vậy. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 12 Chọn Insert/Generator ở thanh Menu chính hoặc nhấp trái vào biểu tượng . Nhấp trái chuột vào Bus trên sơ đồ một dây, vị trí mà bạn sẽ gắn máy phát. Bảng thiết lập thông số của máy phát sẽ xuất hiện như hình sau: Hình 15 Bảng thông số máy phát Trong bảng thông số này giúp ta ¾ Đặt tên cho máy phát ở cửa sổ Bus Name ¾ Chọn trạng thái đóng hoặc cắt của máy phát ở cử sổ Status Hình 16. Hộp thoại lựa chọn trạng thái đóng/cắt của máy phát ¾ Nơi để chúng ta điều chỉnh tên, hướng, hình dạng, kích thước, độ dày, diện tích và vùng ở cửa sổ Display Information. Đánh dấu vào hộp chọn Anchored để chọn chế độ máy phát sẽ di chuyển cùng với Bus khi mà chúng ta thay đổi vị trí của Bus trên sơ đồ một dây. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 13 Hình 17 Hộp thoại thiết lập hướng hiển thị của máy phát Ta nhấp vào ô MW and Voltage Control để nhập các giá trị liên quan đến máy phát Hình 18 Tab lựa chọn thiết lập các thông số định mức cho máy phát Khi ấy, hộp thoại khai báo thiết lập các thông số cho máy phát sẽ xuất hiện như sau: Hình 19 Bảng nhập thông số máy phát Trong bảng thông số này cần nhập vào 2 thông số là: ¾ MW Output (Thông số công suất tác dụng). Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 14 ¾ MVar Output (Thông số công suất phản kháng). ¾ Mỗi máy phát lấy ra để đưa vào sơ đồ đơn tuyến phải chắc chắn rằng đã điền đầy đủ vào giá trị MW và MW Control. Chú ý là giá trị MW Output gắn cho máy phát vào hệ thống Slack Bus là tuỳ ý vì giá trị thật của đầu ra máy phát phụ thuộc vào hệ thống tải và tổn thất trên đường dây. ¾ Ví dụ Ta nhập vào bảng thông số này giá trị thông số công suất tác dụng là 300MW và thông số công suất phản kháng 29Mvar. Click OK trên Generator Option. Sau khi hộp thoại đóng lại, một máy phát mới xuất hiện trên sơ đồ một dây và được gắn vào Bus mà đã chọn lúc trước. Sơ đồ một dây sẽ tương tự với hình ảnh mà sẽ được thấy như sau. Hình 20 Kết quả thiết lập máy phát hoàn chỉnh đã được kết nối với Bus 3.3 Tạo Bus thứ hai và tải a) Chèn một Bus thứ hai Chọn Insert/Bus từ thanh Menu chính hoặc nhấp chuột trái vào biểu tượng . Nhấp chuột vào sơ đồ một dây và chọn một chỗ bất kỳ để đặt Bus thứ 2 này. Trong hộp thoại Options Dialog đặt số Bus với giá trị mặc định là 2 và tên Bus 2 ở mục Bus Name. Chúng ta sẽ cho giá trị tải trên Bus này là 200MW và 100 Mvar. Bằng cách chọn mục Attached Devices ở hộp thoại Bus Options Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 15 Hình 21 Bảng nhập giá trị tải cho Bus 2 Ởû cửa sổ Load Summary Information ta nhập 200 vào vùng Base MW và 100 vào vùng Base Mvar. Hình 22 Hướng dẫn nhập thông số tải Nhấp chọn OK để chấp nhận các giá trị vừa thiết lập, đóng cửa sổ Bus Options Diaglog để tạo Bus thứ 2. Hình 23 Kết quả chèn Bus 2 hoàn chỉnh Bây giờ trên sơ đồ một dây chúng ta chưa thấy tải ở Bus 2, mặc dù nó đang hiện diện ( bạn có thể xác nhận bằng cách click chuột phải lên Bus 2, rồi chọn Bus Information Diaglog trên menu vừa hiện ra và bạn có thể xem xét lại giá trị trên Load Summary Information). b) Vẽ tải trên sơ đồ một dây Chọn Insert/Load trên thanh menu chính, hoặc nhấp chuột trái vào biểu tượng Nhấp chuột trái vào giữa Bus. Một hộp thoại The Load Options Diaglog sẽ hiển thị như sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 16 Hình 24 Bảng nhập thông số tải gắn tại Bus 2 Trên vùng Constant Power MW Value và Mvar Value đã xác nhận tải là 200 MW và 100 Mvar. Chọn cửa sổ Orientation để thiết lập huớng của tải. Có những lựa chọn khác nhau, bạn hãy đánh dấu vào chọn lựa tùy ý để chỉnh tải di chuyển trên Bus đã chọn. Hình 25 Hộp thoại thết lập hướng hiển thị cho phụ tải Nhấp chọn OK để chấp nhận các giá trị mà hộp thoại đã yêu cầu, đóng hộp thoại Load Options và một tải được gắn vào Bus và cũng lưu ý rằng khi ấy một kí hiệu máy cắt tự động chèn vào mỗi tải như sau. Hình 26 Kết quả thiết lập phụ tải nối với Bus 2 hoàn chỉnh Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 17 3.4. Cách chèn vào một đường dây truyền tải Những đường dây truyền tải được sử dụng để kết nối các Bus với nhau. Để chèn một đường dây truyền tải tiến hành các bước như sau: Chọn Insert/Transmission Line ở thanh menu chính hoặc nhấp vào biểu tượng của dây truyền tải AC trên thanh Toollbar. Nhấp trái vào một điểm mà bạn muốn bắt đầu (ví dụ Bus 1) Các đường dây truyền tải và các máy biến áp được kéo ra như là sự nối tiếp nhiều đoạn dây. Chúng ta có thể kéo chuột đểû vẽ mà không cần phải giữ chuột. Chú ý là đoạn thẳng được nối từ điểm bắt đầu sẽ đi theo sự di chuyển của chuột tới bất kỳ đâu. Mỗi lần nhấp chuột trái sẽ kết thúc một đoạn thẳng, một đỉnh mới được xác định cho đường dây. Để vẽ đoạn thẳng tiếp theo, di chuyển chuột tới vị trí mong muốn để có một đỉnh. Chú ý là những đỉnh sau đó có thể được di chuyển hay xoá để vẽ lại đường thẳng. Để vẽ một đường cong ta giữ trái chuột trong khi kéo đi. Để kết thúc vẽ một đoạn thẳng, nhấp đôi chuột trái vào điểm muốn dừng lại (ví dụ Bus 2). Điểm cuối này cũng được nằm trên một Bus. Khi ấy, bảng thông số Transmission Line / Transformer Options sẽ xuất hiện như sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 18 Hình 27 Bảng thông số đường dây đi từ Bus 1 đến Bus 2 Bảng này đã chứa số 1 ở vùng From Bus Number và số 2 ở vùng To Bus Number. (Nếu không thấy có lẽ khi tiến hành vẽ ta đã không vẽ trực tiếp vào Bus. Trong trường hợp này, cách đơn giản nhất là sửa số của Bus ở vùng cho phép của nó. Ở chế độ mặc định, đường dây truyền tải sẽ nối cả 2 đầu với Bus, nếu bạn cố gắng di chuyển Bus 2, đường dây cũng sẽ di chuyển theo). Trong bảng thông số này cần nhập vào các thông số như Resistance ® (điện trở đường dây) và thông số Reactance (X) (điện kháng đường dây). Vùng Limit (MVA) chứa giá trị giới hạn tải MVA của đường dây.Tất cả được thể hiện ở cửa sổ Paraments trên hộp thông số. Hình 28 Hướng dẫn thiết lập các thông số cho đường dây Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 19 Ví dụ : Ta nhập giá trị R = 0.02 ; X = 0.08 ; Limit A = 1000 Click OK để chấp nhận các giá trị thiết lập, đóng cửa sổ Transmission Line/Transformer Dialog. Phần mềm sẽ tự thiết lập 1 vòng tròn biểu diễn khả năng truyền tải công suất trên đường dây như hình sau. Hình 29 Sơ đồ 2 nút (1 nút nguồn phát và 1 nút phụ tải) 3.5. Cách chèn một biểu đồ hình tròn biểu diễn khả năng truyền tải công suất trên đường dây truyền tải Khi bạn vẽ một đường dây thì tự động trên nó có một biểu đồ hình tròn biểu diễn khả năng truyền tải công suất trên đường dây truyền tải. Mặt khác, nếu nó không mặc định tự động hiển thị người sử dụng có thể thêm vào biểu đồ hình tròn đó bằng cách chọn vào biểu tượng trên thanh công cụ sau đó nhấp chuột vào đường dây. Và khi ấy hộp thoại Line/Transformer Flow Pie Chart sẽ xuất hiện. Hình 30 Bảng thông số điều chỉnh vòng tròn trên đường dây Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 20 Trong quá trình nhập liệu phải chắc chắn rằng các số liệu ở ô From Bus và To Bus là chính xác, vùng MVA Rating là chính xác và vùng Anchored được đánh dấu. Có thể thay đổi kích thước của biểu đồ tròn bằng cách đánh giá trị vào ô Size hay điều chỉnh bên ngoài bằng cách kéo dãn nó bằng cách dùng chuột. 3.6 Cách chèn một máy cắt Máy cắt được sử dụng để điều khiển trạng thái đóng cắt trên đường dây, nguồn phát, tải, máy biến áp, tụ bù v.v… Để chèn một máy cắt chọn Insert/Circuit Breaker hoặc nhấp vào biểu tượng sau đó nhấp vào một đường dây trên Bus 1 chẳng hạn. Khi ấy, hộp thoại Circuit Breaker Options sẽ xuất hiện như sau: Hình 31 Bảng thông số máy cắt Với các giá trị ở vùng Near Bus và Far Bus được đặt các giá trị ‘1’ và ‘2’. Nếu giá trị là ‘0’ thì có thể chỉnh sửa lại giá trị đó. Đặt giá trị thích hợp cho vùng Size chính là kích cỡ máy cắt. Nhấp chọn OK để chèn máy cắt. Trong quá trình mô phỏng, vị trí của máy cắt không phải là vấn đề, bởi vì chỉ khi thay đổi trạng thái của máy cắt mới thay đổi trạng thái vận hành của đường dây. Và lưu ý rằng mỗi đường dây truyền tải đều có 2 máy cắt ở 2 đầu đường dây. 3.7 Cách chèn một máy biến áp a) Tạo một Bus thứ ba gắn với máy biến áp Để chèn một máy biến áp chúng ta cần phải chèn một Bus có cấp điện áp khác. Chúng ta sẽ chèn một Bus mới ở phía dưới sơ đồ một dây, có tên là Bus 3 và nhập cấp điện áp của nó chẳng hạn là 69 KV vào hộp thoại Bus Options như hình sau. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 21 Hình 32 Bảng thông số Bus 3 có cấp điện áp 69kV b) Chèn một máy biến áp giữa Bus 2 và Bus 3 Để chèn một máy biến áp giữa hai Bus 2 và Bus 3 chúng ta cũng vào Insert/Transformer hoặc click vào biểu tượng trên thanh công cụ. Nhấp vào Bus 3, sau đó vẽ một đường dây tới Bus 2 như đã từng thao tác cho một đường dây truyền tải. Khi ấy, hộp thoại Transmission Line/ Trannsformer sẽ xuất hiện như hình sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 22 Hình 33 Bảng thông số máy biến áp Trong cửa sổ Parameters chẳng hạn có thể nhập giá trị R=0.02 cho điện trở Resistance (R) , và giá trị X=0.08 cho điện kháng Reactance (X), và giới hạn khả năng truyền tải công suất của đường dây Limit A (MVA)=1000 Hình 34 Hướng dẫn thiết lập các thông số cho máy biến áp Có thể chuyển sang thẻ Transformer Control để khai báo các thông số liên quan đến việc điều khiển máy biến áp như hình sau: Hình 35 Thiết lập các thông số tự động điều khiển cho máy biến áp Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 23 Chú ý là giá trị ô Off-nominal Turns Ratio hiển thị 1.000. Tỉ số chuyển đổi thật của máy biến áp không nhất thiết phải chính xác vì nó sẽ tự động được xác định bằng tỉ số điện áp giữa hai giá trị ở From Bus và To Bus. Ngoài ra, trong hộp thoại này còn cho phép người sử dụng lựa chọn các tùy chọn liên quan đến tự động điều khiển trong máy biến áp. Bao gồm các tùy chọn như sau: *No Automatic Control: lựa chọn này không cho phép máy biến áp làm việc ở chế độ tự động điều khiển. *AVR: lựa chọn này cho phép máy biến áp thực hiện chế độ tự động điều khiển điện áp khi có sự thay đổi điện áp vượt quá một giới hạn cho phép nào đó. *Reactive Power Control: lựa chọn này cho phép máy biến áp thực hiện chế độ điều khiển công suất phản kháng. *Phase Shift Control: lựa chọn này cho phép máy biến áp thực hiện chế độ điều khiển sự thay đổi giữa các pha. Tuy nhiên trong đại đa số các trường hợp, máy biến áp được khai báo với tùy chọn mặc định là “No Automatic Control”. Hình 36 Hướng dẫn lựa chọn “No Automatic Control” cho máy phát Cuối cùng, nhấp chọn OK để xác nhận các giá trị cho việc thiết lập chèn một máy biến áp. Khi ấy, hệ thống được thiết lập sẽ được hiển thị như sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 24 Hình 37 Sơ đồ lưới điện 3 nút 3.8 Chèn một tụ bù ngang a)Tạo thêm một Bus thứ tư có gắn một phụ tải và một nguồn phát Các bước hướng dẫn chèn Bus, máy phát và phụ tải như đã hướng dẫn thao tác ở trên • Tiếp tục chèn thêm một Bus mới trên sơ đồ một dây, có tên là Bus 4 và nhập cấp điện áp cho Bus này là 138 KV vào hộp thoại Bus Options. • Đối với phụ tải ta nhập vào giá trị tải ở cửa sổ Load Summary Information thông số Base MW = 800, Base Mvar = 200 Hình 38 Bảng thông số phụ tải gắn với Bus 4 Sau đó chọn biểu tượng phụ tải thiết lập phù hợp với cấu trúc hệ thống, chọn OK để chấp nhận các giá trị đã khai báo. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 25 Đối với thông số máy phát ta sẽ nhập thông máy phát có công suất 300 MW vào Bus 4 bằng cách chọn ô MW and Voltage Control ở hộp thoại Generator Options. Nhập 300 vào vùng MW Out put. Hình 39 Bảng thông số máy phát gắn với Bus 4 Nhấp chọn OK ở hộp thoại Generator Option để xác nhận các giá trị cho tất cả các vùng lựa chọn. Ta tạo thêm 2 đường dây nối từ Bus 3 đến Bus 4 và từ Bus 4 đến Bus 1 để lập thành 1 hệ thống điện mạch vòng như sau. Hình 40 Sơ đồ lưới điện mạch vòng 4 nút hoàn chỉnh Chú ý: Sau khi sơ đồ đã được thiếp lập xong, có thể cho sơ đồ vận hành và khi ấy các thông số được hiển thị trên sơ đồ là các thông số vận hành của hệ thống và tất nhiên các thông số sẽ khác so với các thông số định mức mà đã được khai báo trong các bước thiết lập sơ đồ. Cụ thể như trong sơ đồ lưới điện mạch vòng 4 nút ở trên, các thông số công suất của máy phát sẽ khác so với các thông số định mức mà đã được khai báo. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 26 b)Chèn thêm một tù bù ngang Tụ bù ngang (Switched shunts) thường bao gồm những tụ điện khác nhau để cung cấp công suất phản kháng (MVAR) cho hệ thống hay là những cuộn kháng hấp thụ công suất phản kháng. Máy cắt luôn được kết hợp với tụ bù ngang tương ứng được sử dụng để cho phép xác định trạng thái đóng/cắt của tụ bù ngang. Để chèn một tụ bù ngang vào Bus 4, chọn Insert/Switched Shunt từ thanh Toolbar hoặc nhấp vào biểu tượng . Sau cùng là nhấp vào Bus 4, khi ấy hộp thoại Switched Shunt Options sẽ xuất hiện. Từ hộp thoại này có thể kiểm tra lại số của Bus, nếu không đúng có thể thay đổi nó. Hình 41 Bảng thông số tụ bù ngang gắn với Bus 4 Nhập 10 vào vùng Nominal Mvar, nó chính là giá trị công suất phản kháng định mức của tụ bù ngang. Ngoài ra, trong hộp thoại này cũng cho phép người sử dụng lựa chọn các phương thức bù bao gồm: *Fixed: chính là hình thức bù cố định *Discrete: chính là hình thức bù tương ứng với dung lượng bù được thay đổi rời rạc hay từng nấc. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 27 *Continuous: chính là hình thức bù tương ứng với dung lượng bù được thay đổi một cách liên tục. Với tình hình lưới điện như hiện nay, bù cố định vẫn được sử dụng phổ biến và khi ấy phương thức bù được lựa chọn là “Fixed”. Hình 42 Hướng dẫn thiết lập các thông số cho tụ bù ngang Cuối cùng, nhấp chọn OK để chấp nhận các giá trị khai báo cho việc chèn một tụ bù ngang. Khi ấy, sơ đồ đơn tuyến cần thiết lập sẽ được hiển thị như sau: Hình 43 Sơ đồ lưới điện mạch vòng 4 nút hoàn chỉnh, có tụ bù ngang tại nút 4 3.9 Chèn một Text, Bus và Line Fields Công cụ này cho phép dễ dàng kiểm tra các thông số định mức cũng như vận hành của hệ thống một cách trực quan và dễ dàng khi tiến hành mô phỏng lưới điện. • Để chèn Text có thể thực hiện các thao tác như sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 28 Chọn Insert/Text từ thanh Toolbar. Nhấp trái chuột vào biểu tượng . Tiếp tục, để chọn vị trí tạo Text nhấp trái vào sơ đồ một dây ở vị trí muốn hiển thị. Khi ấy, hộp thoại Text Options sẽ xuất hiện như sau: Hình 44 Hướng dẫn tạo Text cho sơ đồ lưới điện Đưa chuỗi ký tự “ He thong dien 4 nut” vào vùng trống và cuối cùng nhấp chọn OK. Ở chế độ mặc định, phần mềm sẽ tự động hiển thị tên Bus, tên máy phát, tên tải, và các giá trị tương ứng với các phần tự này. Ngoài ra, có thể thêm vào các hiển thị cho mỗi Bus bằng cách thực hiện các thao tác sau: -Nhấp phải chuột vào Bus, khi ấy sẽ xuất hiện hộp thoại sau: *Chọn Add New Fields arounnd Bus từ thanh menu. Hình 45 Hướng dẫn thiết lập thêm các hiển thị cho Bus Khi ấy, xuất hiện hộp thoại sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 29 Hình 46 Các vị trí cho phép hiển thị thêm Có thể chọn 8 cách hiển thị trên mỗi Bus và cũng có thể chọn vị trí muốn hiển thị. Ví dụ nhấp vào Pos 2 để thể hiện tên Bus. Hình 47 Lựa chọn hiển thị thêm tại vị trí Pos 2 Khi ấy, hộp thoại Bus Field Options hiện ra, chọn Bus Name để thêm vào vị trí đã chọn, cuối cùng nhấp chuột chọn OK. Hình 48 Hướng dẫn lựa chọn hiển thị thêm tên Bus Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 30 Tương tự có thể chọn Pos 3 để thể hiện cấp điện áp bằng cách nhấp chuột vào Pos 3 và chọn Bus Voltage Thông số và vị trí được hiển thị giống như vị trí nổi bật nhất trong hộp thoại Insert New Fields như hình sau. Hình 49 Hướng dẫn hiển thị thêm điện áp Bus Cuối cùng là thao tác nhấp chọn OK. Kết quả các giá trị được hiển thị ra ngoài ở Bus 2 trên sơ đồ đơn tuyến được hiển thị như sau: Hình 50 Kết quả sau khi thiết lập hiển thị thêm Có thể lặp lại quá trình này cho các Bus khác. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 31 Mặt khác, thao tác này cũng có thể được thực hiện bằng cách chọn Insert/Field như hình sau: Hình 51 Thiết lập hiển thị các thông số trên nhánh đường dây truyền tải Hoặc cũng có thể sử dụng nút Insert Field trên thanh Toolbar như hình sau. Hình 52 Thanh công cụ chèn hiển thị các thông số Tiếp theo, người sử dụng có thể chèn phần biểu diễn các giá trị công suất ở mỗi đầu của đường dây truyền tải với các thao tác có thể được thực hiện như sau: -Nhấp trái chuột chọn đường dây cần thể hiện. Sau đó, nhấp phải chuột chọn Add New Fields Around Line như hình sau: Hình 53 Thiết lập hiển thị thêm các thông số trên đường dây Khi ấy, chương trình sẽ xuất hiện bảng hộp thoại Insert New Fields around selected objects như hình sau: Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 32 Hình 54 Hộp thoại lựa chọn hiển thị thêm các thông số trên nhánh đường dây Trong hộp thoại trên đang hiển thị các thông tin của đường dây truyền tải hoặc máy biến áp, các giá trị công suất luôn được hiển thị ở hai đầu của đường dây hoặc máy biến áp. Với hộp thoại này có thể nhấp trái chuột vào vị trí muốn hiển thị, ở Pos nào đầu hay cuối đường dây truyền tải. Ví dụ: trong trường hợp muốn hiển thị công suất tác dụng, công suất phản kháng ở đầu và cuối đường dây người sử dụng có thể thao tác nhấp chọn vào Pos 1. Khi ấy, hộp thoại Line Field Option sẽ xuất hiện như sau: Hình 55 Hộp thoại hướng dẫn thiết lập hiển thị thông số AC Line MW Flow Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 33 Thao tác kế tiếp là chọn AC Line MW Flow để thể hiện công suất tác dụng đầu đường dây và cuối cùng là nhấp chọn OK. Tương tự có thể tiến hành chọn AC Line Mvar Flow cho Pos 2 để hiển thị giá trị công suất phản kháng đầu đường dây. AC Line MW Flow tương ứng với Pos 7 cho công suất tác dụng cuối đường dây, AC Line Mvar Flow tương ứng với Pos 8 cho công suất phản kháng cuối đường dây. Hình 56 Kết quả hộp thoại sau khi đã thiết lập Các lựa chọn này sẽ được hiển thị trên sơ đồ một dây đúng với vị trí mà người sử dụng đã lựa chọn, các giá trị này cũng có thể di chuyển và hiệu chỉnh nó một cách dễ dàng như các phần tử của sơ đồ. Hình 57 Kết quả hiển thị thêm trên sơ đồ (cụ thể từ Bus 1 đến Bus 2) Tương tự, hoàn toàn có thể thiết lập để hiển thị các giá trị công suất tác dụng MW và công suất phản kháng Mvar trên các nhánh đường dây và máy biến áp nối Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 34 Bus 1 và Bus 3. Chẳng hạn, thiết lặp các hiển thị công suất tác dụng MW và công suất phản kháng Mvar nối giữa Bus 2 và 3 thông qua máy biến áp. Khi ấy, kết quả như hình sau: Hình 58 Kết quả hiển thị thêm trên sơ đồ (cụ thể từ Bus 2 đến Bus 3) 3.10 Tạo thêm 1 vùng mới để có thể điều khiển hệ thống điện được hiệu quả Để tạo một vùng mới, vùng hoạt động thứ hai cho một lưới điện, chức năng thông thường sẽ phát huy tính hiệu quả của nó đối với các hệ thống điện lớn và phức tạp với nhiều nguồn phát được phân bố rải rác. Việc phân vùng như thế này sẽ tạo ra được hiệu quả tối ưu khi điều khiển và vận hành hệ thống điện. Các vùng được liên kết với nhau thông qua các nhánh dây nối. Một nhánh dây nối thông thường là một đường dây truyền tải mà cũng có thể là nhánh máy biến áp. Để có thể phân vùng cho hệ thống điện, người sử dụng cần phải thực hiện các thao tác sau: -Chuyển sang chế độ Edit Mode nếu trong trường hợp hệ thống điện khảo sát đang được vận hành. -Chẳng hạn, có thể chọn Bus 4 thuộc vùng 2. Khi ấy có thể nhấp trái chuột vào Bus 4 và nhấp phải chuột chọn Bus Information Dialog từ thanh menu xổ xuống như hình sau : Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 35 Hình 59 Thanh công cụ lựa chọn hiển thị thông tin Bus -Khi ấy, sẽ xuất hiện bảng thông số của Bus 4. Ta nhập số của vùng, số ‘2’vào Area Numberfield và ‘TWO’ vào Area Name Field, và cuối cùng nhấp chọn OK như hình sau: Hình 60 Hộp thoại điều chỉnh các thông tin Bus -Để kiểm tra xem hệ thống đã được phân vùng chưa, người sử dụng có thể thao tác bằng cách chọn Case Information/Case Summary từ thanh Toolbar. Và trong hộp thoại CaseSummary for Current Case này cho phép người sử dụng xem toàn bộ các thiết lập. Hộp thoại hiển thị số của Bus, máy phát, đường dây, máy biến áp và các vùng đã được thiết lập và lưu ý các giá trị trong bảng tóm tắt này không thể điều chỉnh trực tiếp từ bảng tóm tắt này được. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 36 Hình 61 Hướng dẫn điều chỉnh các vùng cho các Bus -Ngoài các thiết lập trên, người sử dụng còn được PowerWorld cung cấp chức năng thiết lập tự động điều khiển máy phát (AGC), chức năng này liên quan trực tiếp đến bài tóan điều khiển tần số trong hệ thống điện. Bây giờ chúng ta phải chắc rằng cả hai vùng điều khiển lúc đầu đặt như là máy phát tự điều chỉnh (AGC). Để có thể thiết lập chức năng này, yêu cầu người sử dụng cần phải thực hiện thao tác sau: chọn Case Information/Areas như hình sau: Hình 62 Thanh công cụ lựa chọn hiển thị các thông tin của vùng Khi ấy, kết quả của việc thiết lập AGC cho các vùng được hiển thị trong bảng kết quả sau và trong trường hợp này AGC của cả 2 vùng được thiết lập ở chế độ OFF, điều này cũng có nghĩa là cả 2 vùng đều không có khả năng AGC. Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 37 Hình 63 Bảng kết quả hiển thị thông tin của các vùng trong lưới điện Để thiết lập trạng thái ON-AGC cho một trong hai vùng của lưới điện, người sử dụng có thể thực hiện các thao tác sau: -Nhấp phải chuột vào một vị trí bất kỳ của vùng thứ nhất và chọn Area In formation Dialog như hình sau: Hình 64 Thanh công cụ lựa chọn hiển thị thông tin vùng -Khi ấy, hộp thoại các thông số liên quan đến vùng I sẽ xuất hiện như sau: Hình 65 Hộp thoại thiếp lập chế độ tự động điều phối kinh tế nguồn phát giữa các vùng trong lưới điện Giới thiệu phần mềm PowerWorld - TS. Huỳnh Châu Duy 38 Tiến hành lần lượt thay đổi Area Name thành ‘One’ và chọn chế độ tự động điều khiển nguồn phát có gắn kết với bài toán điều phối kinh tế nguồn phát ở Tab Area Control Options, sau đó chọn Economic Dispatch Control và cuối cùng là nhấp chuột trái vào SAVE để lưu các thông tin đã được thiết lập lại. Tương tự, người sử dụng có thể thao tác cho vùng 2 gần Bus 4. Kết quả sau khi thực hiện các thiết lập thì trong vùng AGC Status của cửa sổ Area Records Display lúc bây giờ sẽ hiển thị ED (Economic Dispatch). Hình 66 Bảng kết quả sau khi thiết lập các thông số cho các vùng