Bài giảng Giải tích hệ thống điện nâng cao - Chương 8: Giới thiệu một số phần mềm phân bố công suất - Võ Ngọc Điều

8/23/2014
1
1
GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN 
NÂNG CAO
Võ Ngọc Điều
Bộ Môn Hệ Thống Điện
Khoa Điện – Điện tử
Trường ĐH Bách Khoa
CHƯƠNG 8: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN 
MÊM PHÂN BỐ CÔNG SUẤT
2
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  
8/23/2014
2
3
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 không có tiên liệu. 
4
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.
8/23/2014
3
5
Chương Trình PowerWorld
www.powerworld.com
• Power Flow Analysis
• Optimal Power Flow
• ATC
6
Chương Trình PowerWorld
How to open file ?Power World Simulator
Menu Mode selection
Drawing tool
Equipment tool
Data viewer tool Work space
8/23/2014
4
7
Chương Trình PowerWorld
8
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
5
9
Chương Trình PowerWorld
10
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
6
11
Chương Trình PowerWorld
12
Chương Trình PowerWorld
Ví 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
8/23/2014
7
13
Chương Trình PowerWorld
Dữ liệu nút và đường 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
14
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
8
15
Chương Trình PowerWorld
16
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
9
17
Chương Trình PowerWorld
18
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
10
19
Chương Trình PowerWorld
20
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
11
21
Chương Trình PowerWorld
22
Chương Trình PowerWorld
8/23/2014
12
23
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
24
Chương Trình PowerWorld
Hệ thống 6 nút
8/23/2014
13
25
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
26
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
8/23/2014
14
27
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.
28
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.
8/23/2014
15
29
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.
30
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.
8/23/2014
16
31
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.
32
Phần Mềm PSS/ADEPT

 Giao diện của chương trình PSS/ADEPT
8/23/2014
17
33
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.
34
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.
8/23/2014
18
35
Matlab Toolbox: Matpower

 Format file dữ liệu:
36
Matlab Toolbox: Matpower
8/23/2014
19
37
Matlab Toolbox: Matpower
38
Matlab Toolbox: Matpower
8/23/2014
20
39
Matlab Toolbox: Matpower
40
Matlab Toolbox: Matpower
Ví dụ:
Hệ thống chuẩn 
IEEE 14 nút
8/23/2014
21
41
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
42
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
8/23/2014
22
43
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
44
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
8/23/2014
23
45
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
46
Matlab Toolbox: Matpower
Dữ liệu đầu vào
8/23/2014
24
47
Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả: 
48
Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả: Điện áp và công suất nút
8/23/2014
25
49
Matlab Toolbox: Matpower
Hiển thị kết quả: Phân bố công suất trên đường dây