Bài giảng Phần mềm tính toán hệ thống điện

ghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 323/9/2011
Trong tính toán trào lưu công suất, MBA ñược biểu diễn bởi mô hình pi thông thường
Khi tỷ số biến ñổi tương ñối bằng 1 ( ñầu phân áp vận hành ở nấc 0) sơ ñồ tương ñương như hình vẽ
Khi dùng ñầu phân áp (nấc ñiều chỉnh khác 0). Lúc ñó MBA ñược mô tả như sau MBA i j i j yMBA 1:a i j yMBA MBAy a 1a       − MBA2 ya a1       − i yMBA x j Vj Vx MBA i j Ij Ii 2.2.3 Máy biến áp 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 333/9/2011
Giả thiết MBA không có bù pha
Dòng ñiện Ii ñược tính như sau
Thay Vx vào ta có
ðồng thời ta có
Thay vào ta có
Viết dưới dạng ma trận 2.2.3 Máy biến áp j * i jx IaI V a 1V −= = ( ) xiti VVyI −=       −= jiti V a 1VyI i*j Ia 1I −= j2 t i* t j V a yV a yI +−=                   − − =      j i 2 t * t t t j i V V a y a y a yy I I 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 343/9/2011 2.2.4 Máy phát ñiện 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 353/9/2011
Khi tính trào lưu công suất: MPð như là một nguồn bơm công suất tác dụng và phản kháng
Khi tính toán ổn ñịnh, tối ưu, các bài toán khác cần có mô hình chi tiết, ñặc tính tiêu hao nhiên liệu, các bộ ñiều khiển,
Tương tự như vậy ñối với FACTS, HVDC 2.2.4 Máy phát ñiện và HVDC, FACTS 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 363/9/2011
ðịnh nghĩa  ð/L(pu) =(ñ/l thực tế)/(ñ/l cơ bản)
Ví dụ
Thông thường ñối với Scb ba pha, Vcb ñiện áp dây
ðối với HTð, gồm có 4 ñại lượng Scb, Vcb, Zcb ,Icb 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối cb cb cb cb cb cb I3 VZ; V3 SI == Một HTð bao gồm nhiều cấp ñiện áp khác nhau, do ñó cần có sự biến ñổi các ñại lượng về một cấp ñiện áp => dùng hệ ñơn vị tương ñối cb puñvtñ cb puñvtñ cb pu cb puñvtñ Z Z)Z(Z; I I)I(I ; V V)V(V; S S)S(S ñvtñ == == ( ) ( ) )cb(MVA )cb(kV S VZ 2 cb 2 cb cb == 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 373/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
Trong hệ ñơn vị tương ñối, giá trị pha và 3 pha là giống nhau, vẫn dùng các công thức:
Nếu công suất tải ba pha có thể ñược tính theo công thức
Dòng ñiện tải pha:
Thay vào ta có:
Tổng trở tải: cbcbcbcb * cbcb IZV;IVS == cbP * cbP)3(cb IV3S −−Φ = P P P Z VI = )3(cb * 2 LL )3(cb * 2 P P S V S V3 Z Φ − Φ == )3(cb * cb 2 cb 2 LL cb P pu S S V V Z ZZ Φ − == 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 383/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
Thay ñổi các ñại lượng cơ bản  Các thông số của MPð, MBA ñược cho bởi các nhà phân phối, thông thường cho bởi hệ ñvtñ cơ bản ñịnh mức của MPð và MBA.  Khi tính toán HTð thì thường chọn một ñại lượng cơ bản chung, ví dụ Scb=100MVA, Do ñó cần phải chọn ñiện áp cơ bản. Thông thường chọn Vcb cho mỗi cấp là ñiện áp danh ñịnh của mỗi cấp ( ) V SZ Z ZZ 2 cb cu cb cu cb cu pu cu Ω Ω == ( )2cbmoi cb moi cb moipu moi V SZ Z ZZ ΩΩ == 2 cb moi cb cu cb cu cb moi cb cu pu moi V V S SZZ       = 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 393/9/2011
Lợi ích của hệ ñvtñ:  Hệ ñvtñ cung cấp giá trị tương ñối của các ñại lượng S, I, V, Z  Các giá trị trong hệ ñvtñ có giá trị nhỏ  Các giá trị trong ñvtñ của MBA, MPð ñơn giản không cần quan tâm ñến các phía cao áp, hạ áp, …  Rất thuận lợi trong tính toán của một HTð phức tạp  Vẫn áp dụng các công thức tính toán thông thường
Ví dụ ñối với MPð  es_cb : ñiện áp pha cơ bản V  is_cb:dòng ñiện pha cơ bản A  fcb: tần số ñịnh mức Hz  ωcb= 2pifcb e_rad/s  ωm_cb= ωcb (2/pf) m_rad/s  Zs_cb=(es_cb)/is_cb (ôm)  Ls_cb=(Zs_cb)/ ωcb (Henry)  ψs_cb= Ls_cb is_cb W.v  (Ổn ñịnh HTð Trần Bách) 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 403/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 413/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối ñm G ñmG 2 ñm G ñm G cb G d d S VZ,)Z(Z "X "X == Ω
Thông thường chọn ñ/a cơ bản chọn riêng cho từng cấp và bằng ñiện áp tb của các cấp ñó Vcb=Vtb
ðiện kháng MPð
Kháng ñiện
MBA  ðiện áp NM của MBA  MBA hai cuộn dây ñmK ñmK ñmK ñmK K K I.3 V X,100x X X%X == Ω 100x V V %V ñm kV_N N = cb 2 cb Bñm ñm 2 %_N 1B V S S V 100 V X = 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 423/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
Ví dụ 1: cho HTð như hình vẽ, Tính các ñại lượng trong hệ ñvtñ  Trong ñó: Scb=100MVA  Vcb=22kV ở phía MPð  MPð: 90MVA, 22kV, X=18%  B1: 50MVA, 22/220kV, X=10%  B2: 40MVA, 220/11kV,X=6%  B3: 40MVA, 22/110kV, X=6,4%  B4: 40MVA, 110/11kV, X=8%  M: 66,5MVA, 10,45kV, X=18,5%  Tải: 57MVA, cosϕ=0,6 chậm sau, V=10,45kV  Z1=48,4 Ω (ñ/d 220kV) và Z2=65,43Ω ~ B1 Lưới 220kV B2MPð Tải M Lưới 110kV B3 B4 1 2 3 4 5 6 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 433/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
Tính ñiện áp cơ bản các cấp:
MPð: Vcb=22kV
B1:  V2=V3=22.(220/22)=220kV
B2:  V4=220.(11/220)=11kV
B3:  V5=V6=22(110/22)=110kV
Tính các ñại lượng trong hệ ñvtñ  MPð: X=0,18.(100/90)=0.2pu  B1: X=0,1.(100/50)=0,2pu  B2: X=0,06.(100/40)=0,15pu  B3: X=0,064.(100/40)=0,16pu  B4: X=0,08.(100/40)=0,2 pu  M: X=0,185.(100/66,5). (10,45/11)2 = 0,25 pu  ñ/d1: Zcb1= 2200002/100000000=484Ω
X=(48,4/484)=0,1pu  ñ/d2: Zcb2=1100002/100000000=121 Ω
X=65,43/121=0,54pu 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 443/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
ðối với tải, hệ số công suất bằng 0,6 chậm sau  Stải3pha=57∠53,130 MVA
Do ñó tổng trở tải dưới dạng ñơn vị có tên là:  Ztải=(Vdây)2/S*tải3pha =(10,45)2/(57∠-53,130 ) =1,1495+J1,53267 Ω
Tổng trở cơ bản ở nút 4 là:  Z4=(11)2/100=1,21 Ω
Tổng trở tải trong hệ ñvtñ:  Ztải=(1,1495+J1.53267)/1,21=0,95+j1,2667 pu 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 453/9/2011 2.2.6 Hệ ñơn vị tương ñối
Giả sử ñộng cơ vận hành ñầy tải ở hệ số công suất 0,8 vượt trước,ở ñiện áp 10,45kV
Hãy tính ñiện áp ở phía máy phát (nút 1)
Xác ñịnh ñiện áp của ñộng cơ 2. Các mô hình thiết bị trong nghiên cứu bái toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 463/9/2011 3.1 Tổng trở, tổng dẫn và ma trận tổng dẫn
Tổng trở:  Cho ñường dây : z=r+jx
Tổng dẫn:  y=1/z=1/(r+jx)=g+jb
Ma trận tổng dẫn
Ví dụ ( page:191)
Phương trình: Inút=Ynút.Vnút ijjiij n 0j ijii yYY ij voi yY &&& && −== ≠=∑ = 1 2 3 4 I1 I2 y20=-j1,25y10=-j1 y12=-j2,5 y23=-j5 y34=-j12,5 y13=-j5 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 473/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Là phương pháp lặp dùng ñể tính toán nghiệm của pt ñại số phi tuyến: f(x)=0
Biến ñổi dưới dạng: x=g(x)
Nếu gọi x(k) là nghiệm dự ñoán ban ñầu, thì nghiệm tại bước lặp tiếp theo là:
x(k+1) =g(x(k) )
Nghiệm cuối cùng nhận ñược khi mà sai số giữa hai bước lặp nhỏ hơn sai số ε cho phép
| x(k+1) - x(k) |≤ ε 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 483/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Ví dụ: Tính nghiệm của pt f(x)=x3-6x2+9x-4=0
Giải:
Biến ñổi về dạng x=g(x), x=-1/9x3+6/9x2+4/9
Pt thực ra có 3 nghiệm, trong ñó x12=1, x3=4, nếu giả sử lấy giá trị ban ñầu là x(0)=2  Thì x(1)= g(2)=-1/9(2)3+6/9(2)2+4/9=2,222  Bước lặp tiếp theo: x(2)= g(x(1))= g(2,222)=- 1/9(2,222)3+6/9(2,222)2+4/9=2,5173  Tương tự như vậy ñến bước lặp tiếp theo: 2,8966, 3,7398, 3,9568, 3,9933 và 4,000
Như vậy: G-S cần nhiều bước lặp ñể ñạt ñến sai số cần thiết, và nghiệm phụ thuộc vào giá trị dự ñoán ban ñầu, ( nếu x(0)=6 thì có thể không hội tụ
Người ta có thể tăng tốc bằng hệ số α: x(k+1) =x(k) + α [g(x(k) )- x(k) ] 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 493/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Nếu có n phương trình và n biến  f1(x1, x2,…, xn)=c1  f2(x1, x2,…, xn)=c2  ... (*)  fn(x1, x2,…, xn)=cn
Cách giải tương tự, khi biến ñổi thành hệ pt  x1=c1+g1(x1, x2,…, xn)  x2=c2+g2(x1, x2,…, xn)  … (**)  xn=cn+gn(x1, x2,…, xn)
Quá trình lặp diễn ra tương tự với giá trị ban ñầu: (x1(0), x2(0),…, xn(0)) và giá trị bước lặp tiếp theo tính bởi (**) (x1(1), x2(1),…, xn(1))
Cũng có thể dùng hệ số tăng tốc α: xi (k+1) =xi (k) + α[xi_tinh toan (k+1)–xi (k) ] 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 503/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Tính toán cho HTð
Phương trình cần bằng theo ñịnh luật Kirchoff 1
Công suất tác dụng và phản kháng
Thay vào ta có
Phương trình trên dùng ñể tính toán trong Gauss-seidel . .Ii Vi V1 V2 Vn yi0 yi1 yi2 yin ∑∑ == ≠−= n 1j jij n 0j ijii ij VyyVI * i ii i * iiii V jQPI IVjQP − = =+ ij VyyV V jQPI j n 1j ij n 0j iji* i ii i ≠−= − = ∑∑ == 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 513/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Khi tính toán trào lưu công suất, ta phải giải hệ phương trình phi tuyến, với mỗi nút có hai biến chưa biết, nếu dùng Gauss- seidel thì ta giải cho Vi
Với yij là tổng dẫn nhánh, Pisch, Qisch là c/s tác dụng và phản kháng tại nút i. Nếu là nút máy phát thì Pisch, Qisch là công suất bơm vào nút i có giá trị dương, còn nút phụ tải thì Pisch, Qisch là công suất lấy từ nút i , có giá trị âm ij voi y Vy V jQP V ij )k( j n 1j ij)k(* i sch i sch i )1k( i ≠ + − = ∑ ∑ =+ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 523/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Sau khi tính ñược Vi thì ta có thể tính ñược công suất tại các nút
Lưu ý là: nên phương trình trên trở thành ij voiVyyVVImQ ij voiVyyVVRP )k( j n 1j ij n 0j ij )k( i )k(* i )1k( i )k( j n 1j ij n 0j ij )k( i )k(* i )1k( i ≠               −−= ≠               −= ∑∑ ∑∑ == + == + ijijijii yY,yY −==∑ ij voi VYYVVImQ ij voi VYYVVRP )k( j n ij 1j ijii )k( i )k(* i )1k( i )k( j n ij 1j ijii )k( i )k(* i )1k( i ≠                         +−= ≠                         += ∑ ∑ ≠ = + ≠ = + 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 533/9/2011 3.2 Phương pháp tính toán: Gauss-Seidel
Các chú ý: Ở ñiều kiện làm việc bình thường thì ñiện áp của các nút xấp xỉ 1(hoặc gần với nút cân bằng), ñiện áp các nút tải thường nhỏ hơn ñiện áp nút cân bằng một chút tùy thuộc vào công suất phản kháng của tải, các góc pha của nút tải cũng nhỏ hơn góc pha của nút cân bằng
ðối với nút P-Q, thì Pisch và Qisch là biết trước, ðối với nút P-V thì chỉ Pisch và modul |Vi| là biết trước, cần phải tính Qi(k+1) và sau ñó tính Vi(k+1) tuy nhiên thì phần |Vi| biết trước, chỉ phần ảo của Vi giữ lại, còn phần thực cần tính sao cho
Ví dụ (page211) ( ) ( ) ( )2)1k(i2i)1k(i 2 i 2)1k( i 2)1k( i fVe Vfe ++ ++ −= =+ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 543/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
ðược dùng rộng rãi ñể tính toán nghiệm của phương trình ñại số phi tuyến f(x)=c
Nếu gọi x(0)là nghiệm ban ñầu, và ∆x(0) là sai số từ nghiệm ñúng khi ñó ta có
f(x(0)+ ∆x(0) )=c
Khai triển theo chuỗi Taylor ta có
Nếu coi ∆x(0) là rất nhỏ thì các thành phần bậc cao có thể bỏ qua lúc ñó ta có ( ) ( ) c...x dx fd !2 1 x dx df xf 2)0( )0( 2 2 )0( )0( )0( =+∆      +∆      + ( ))0()0()0()0()0( xfcc voi x dx df c −=∆∆      ≈∆ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 553/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Từ ñây ta có
Thuật toán Newton- Raphson ñược tổng kết như sau
Có thể rút gọn như sau
Quá trình lặp kết thúc khi | x(k+1) - x(k) |≤ ε
Tốc ñộ hội tụ khá nhanh khi nghiệm dự ñoán ban ñầu gần với nghiệm chính xác
(Ví dụ page 201) )0( )0( )0()0()0()1( dx df c xxxx       ∆ +=∆+= ( ) )k()k()1k( )k( )k( )k( )k()k( xxx dx df c x xfcc ∆+=       ∆ =∆ −=∆ + )k( )k( )k()k()k( dx dfj xjc       = ∆=∆ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 563/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Ví dụ: Tính nghiệm của pt f(x)=x3-6x2+9x-4=0
Giả sử giá trị ban ñầu x(0)=6, Tính ñạo hàm bậc một df(x)/dx = 3x2-12x+9
Do ñó, kết quả của bước lặp thứ nhất:
Tương tự, ta có kết quả ở các bước lặp tiếp theo ( ) ( ) ( )[ ] ( ) ( ) 1111.1 45 50 dx df c x 4596.126.3 dx df 5046.96.660)x(fcc )0( )0( )0( 2 )0( 23)0()0( −=−=       ∆ =∆ =+−=      −=−+−−=−=∆ 8889,4111,16xxx )0()0()1( =−=∆+= 000,4 0126,9 0095,00011,4xxx 0011,4 2914,9 3748,00405,4xxx 0405,4 5797,12 9981,22789,4xxx 2789,4 037,22 4431,138889,4xxx )4()4()5( )3()3()4( )2()2()3( )1()1()2( =−=∆+= =−=∆+= =−=∆+= =−=∆+= 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 573/9/2011
Với một hệ thống n ẩn cũng tương tự
Mỗi bước lặp phải tính lại ma trận J ( ma trận Jacobian)
Tốc ñộ hội tụ nhanh
Khả năng hội tụ phụ thuộc vào ñiểm dự ñoán nghiệm ban ñầu 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 583/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Xét hpt mô tả HTð
Viết dưới dạng tọa ñộ cực
Công suất phức là
Thay Ii ta có
Công suất phức
Các giá trị P, Q là
P/t trên là một tập các p/t ñại số phi tuyến ∑ = = n 1j jiji VYI &&& ( )∑ = +∠= n 1j jijjiji VYI δθ& i * iii IVjQP &&=− ( ) ( )∑ = +∠−∠=− n 1j jijjijiiii VYVjQP δθδ ( )∑ = +−= n 1j jiijijjii cosYVVP δδθ ( )∑ = +−−= n 1j jiijijjii sinYVVQ δδθ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 593/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Sử dụng khai triển chuỗi Taylor, bỏ qua các ñạo hàm bậc cao ta có kết quả sau:                                                     ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ =                     )k( n 2 )k( n 2 )k( n n )k( 2 n )k( n 2 )k( 2 2 )k( n n )k( 2 n )k( n 2 )k( 2 2 )k( n n )k( 2 n )k( n 2 )k( 2 2 )k( n n )k( 2 n )k( n 2 )k( 2 2 )k( n 2 )k( n 2 V V V Q V Q V Q V Q QQ QQ V P V P V P V P PP PP Q Q P P )k( )k( )k( )k( ∆ ∆ δ∆ δ∆ δδ δδ δδ δδ ∆ ∆ ∆ ∆ M M L MOM L L MOM L L MOM L L MOM L M M 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 603/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
ở ñây giả sử nút 1 là nút cân bằng
Ma trận jacobian cung cấp một mối liên hệ tuyến tính giữa ∆δ(k), ∆|V|(k) với sự thay ñổi ∆Pi(k) và ∆Qi(k)
Viết dưới dạng ngắn gọn ta có:
ðối với nút P-V, thì giả sử có m nút PV, m ptrình bao gồm ∆Q, ∆V tương ứng với các cột của ma trận Jacobian sẽ bị bỏ ñi, và ta có: n-1 ràng buộc về P, n-1-m ràng buộc về Q
Bậc của ma trận Jacobian là: (2n-2-m) x(2n-2-m)             =      VJJ JJ Q P 43 21 ∆ δ∆ ∆ ∆ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 613/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Bậc của J1 là (n-1)x(n-1)
Bậc của J2 là (n-1)x(n-1-m)
Bậc của J3 là (n-1-m)x(n-1)
Bậc của J4 là (n-1-m)x(n-1-m)
Các giá trị của J1, ( ) ( ) ji voi sinYVVP sinYVVP jiijijji j i n 1j jiijijji i i ≠+−−= ∂ ∂ +−= ∂ ∂ ∑ ≠ δδθδ δδθδ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 623/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Các giá trị của J2,
Các giá trị của J3, ( ) ( ) ji voi cosYV V P cosYVcosYVV2 V P jiijiji j i jiij ij ijjijijji i i ≠+−= ∂ ∂ +−+= ∂ ∂ ∑ ≠ δδθ δδθθ ( ) ( ) ji voi cosYVVQ cosYVVQ jiijijji j i n 1j jiijijji i i ≠+−−= ∂ ∂ +−= ∂ ∂ ∑ ≠ δδθδ δδθδ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 633/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Các giá trị của J4,
Các giá trị ∆Pi(k) và ∆Qi(k) là sai số giữa giá trị ñịnh trước và giá trị tính toán ( ) ( ) ji voi sinYV V Q sinYVsinYVV2 V Q jiijiji j i jiij ij ijjijijji i i ≠+−−= ∂ ∂ +−−−= ∂ ∂ ∑ ≠ δδθ δδθθ )k( i chotruoc i )k( i )k( i chotruoc i )k( i QQQ PPP −= −= ∆ ∆ 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 643/9/2011 3.3 Phương pháp tính toán: Newton-Raphson
Góc và ñiện áp sẽ ñược tính
Quá trình tính toán tiếp tục cho ñến khi: )k( i )k( i )1k( i )k( i )k( i )1k( i VVV ∆ δ∆δδ += += + + ε∆ ε∆ ≤ ≤ )k( i )k( i Q P 3. Bài toán trào lưu công suất TS. Nguyễn ðăng Toản 653/9/2011 4. Phần mềm tính toán Powerworld
PowerWorld Simulator (Simulator) là một gói công cụ ñược thiết kế trên nền tảng:  Với lõi của chương trình là một giải pháp tính toán trào lưu công suất một cách tin cậy, cho phép giải bài toán ñến 100.000 nút, dễ sử dụng, giao diện thân thiện.  Powerworld cho phép người dùng quan sát các thiết bị, hay chế ñộ làm việc qua các màu khác nhau. Việc thay ñổi các thông số của HTð như máy phát, MBA, ñường dây, tụ ñiện …một cách rất dễ dàng qua giao diện ñồ họa, bởi một số ít các nhấp con chuột.  Các bài toán tối ưu, ngắn mạch, ổn ñịnh tính ñiện áp …
Powerworld chứng tỏ tính ưu việt trong việc phân tích HTð và có tính minh họa, dễ hiểu ñặc biệt cho những kỹ sư không phải là chuyên ngành hệ thống ñiện. Cho nên rất hữu dụng trong việc giảng dạy và nghiên cứu. 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 663/9/2011 4. Phần mềm tính toán Powerworld
Cài ñặt
Các thanh công cụ
Ví dụ tính toán  Trào lưu công suất  Ngắn mạch trong HTð  Tính toán quá trình quá ñộ
… 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 673/9/2011 4.1 Thông tin về tệp
Thông tin chính về tệp
Thanh công cụ truy cập nhanh 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 683/9/2011 4.2 Thông tin HTð :Case infomation
Khi chạy chương trình:  Với các thông tin online về HTð như dòng công suất, dòng công suất trên các nhánh, MPð, giá trị ñiện áp, giá trị về giá chi phí nhiên liệu …. 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 693/9/2011 4.2 Thông tin HTð :Case infomation
Khi chỉnh sửa số liệu  Với các thông tin tĩnh, ban ñầu, và người dùng có thể nhấp chuột vào các biểu tượng ñể thay ñổi các thông tin về hệ thống ñiện 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 703/9/2011 4.3 Thông tin HTð :Case infomation
Các thông tin về case 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 713/9/2011 4.3 Thông tin HTð :Case infomation
Các thông tin về trao ñổi công suất giữa các khu vực 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 723/9/2011 4.3 Thông tin HTð :Case infomation
Chức năng giám sát lượng giới hạn công suất trên các nhánh 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 733/9/2011 4.3 Thông tin HTð :Case infomation So sánh các thông tin về trào lưu công suất giữa các trường hợp nghiên cứu khác nhau So sánh các thông tin về trào lưu công suất giữa các trường hợp nghiên cứu khác nhau Các lựa chọn về giải thuật tính trào lưu công suất ñối với HTð AC và DC, các lựa chọn khi tính toán online các chế ñộ, ñặt màu hiển thị cho các chế ñộ online, …. 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 743/9/2011 4.3 Thông tin HTð :Case infomation
Xem các thông tin của từng nút cụ thể như ñiện áp, nối các nhánh … 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 753/9/2011 4.4 Một số chức năng ở chế ñộ DRAW Draw Hộp thoại chức năng vẽ màu Vẽ màu cho các lựa chọn khác nhau như: Vùng, miền, các nút, trạm biến áp Chức năng chèn thêm các ñối tượng như ðường dây, MPð, MBA, tải … vào HTð ñang nghiên cứu. 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 763/9/2011 4.4 Một số chức năng ở chế ñộ DRAW Vẽ các phần từ Các lựa chọn về kết nối HTð 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 773/9/2011 4.4 Một số chức năng ở chế ñộ DRAW Các chức năng khác khi tao các trường,vẽ các biểu ñổ hình bánh ñể mô tả phần trăm của lượng công suất tải… Một số chức năng khác như ñịnh dạng, sao chép và phóng to thu nhỏ… 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 783/9/2011 4.5 Một số chức năng của trực tuyến Onliners Onliners Lựa chọn các chức năng cho việc chạy online, lựa chọn các chức năng hiển thị thiết bị, lựa chọn cách hiển thị, phối hợp miền, nhấn mạnh các ñối tượng cần quan tâm, các cách nhìn thực tế … 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 793/9/2011 4.5 Một số chức năng của trực tuyến Onliners Các lựa chọn về miên bao giữa các cùng miền, hiển thị lựa chọn màu cho các miền ñịa lý, hoặc theo giá trị ñiện áp …. Công cụ GIS Liệt kê các theo từng các thiết bị 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 803/9/2011 4.5 Một số chức năng của trực tuyến Onliners Các lựa chọn màu cho các lớp , xem hệ thống ñiện theo 3D hoặc 2D Các chức năng về quan sát, phóng to thu nhỏ htñ Một số chức năng về mô hình ñộng 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 813/9/2011 4.6 Các công cụ :TOOLS Tools Chức năng cho phép tính toán kết quả tại một thời ñiểm bất kỳ dùng phương pháp Newton-Raphson 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 823/9/2011 4.6 Các công cụ :TOOLS Các lụa chọn về việc mô phỏng Các lựa chọn về giải thuật bài toán phân bố trào lưu công suất Phân tích các sự cố ngẫu nhiên Phân tích ñộ nhạy khi một yếu tố trong hệ thống thay ñổi, ví dụ như công suất tải của một nút, ñiện áp,… 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 833/9/2011 4.6 Các công cụ :TOOLS Các chức năng về tính toán ngắn mạch Các chức năng về tính toán ổn ñịnh ñiện áp dựa trên tính toán ñường cong PV, QV Tính toán các bài toán về trao ñổi công suất Các thông tin về ổn ñịnh 4. Phần mềm Power World TS. Nguyễn ðăng Toản 843/9/2011 5. Phần mềm tính toán hạ áp DOCWIN- ABB
Phần mềm tính toán, lựa chọn thiết bị hạ áp
Thông tin tại 5. Phần mềm DOC WIN TS. Nguyễn ðăng Toản 853/9/2011 6. Phần mềm PSS/Adept
Hai tài liệu tham khảo  PSS/Adept Course  ÁP DỤNG PSS/ADEPT 5.0 TRONG LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI 6. PSS/adept TS. Nguyễn ðăng Toản 863/9/2011 7. PSS/E 7. Phần mềm PSS/E TS. Nguyễn ðăng Toản 873/9/2011 7.1 TÓM TẮT MODUL LOADFLOW Dòng lệnh Cửa số chính Các chức năng file Chỉnh sửa thông số HTð Tính toán trào lưu công suất Tính toán ngắn mạch Tối ưu hóa trào lưu công suất ðiều khiển vào ra Một số chức năng khác Giám sát quản lý Transmission system 7. Phần mềm PSS/E TS. Nguyễn ðăng Toản 883/9/2011 7.2 Các lệnh chính trong modul LF
Load flow data input  READ TREA RDCH MCRE RETI CASE PSEB EXEC ROPF
Data base interaction  SAVE CASE SHOW
Load flow data output  RAWD RWCM RWMA RWOP
Load flow data reporting  LIST EXAM SIZE OUTS SHNT BRCH REGB TREE ALPH BUSN  FIND PRTI PSEB EXEC DIFF CMPR LSTO
Load flow data changing  CHNG RDCH MBID CHTI EDTR SCAL CNTB TPCH TFLG ECDI  SPLT JOIN LTAP DSCN RECN MOVE PURG FLAT MODR GCAP  BGEN PSEB EXEC
Load flow solution  SOLV MSLV FNSL FDNS NSOL ORDR FACT TYSL INLF ACCC  PSEB EXEC NOPF
Load flow solution reporting  POUT LOUT LAMP SUBS SHNT AREA ZONE OWNR TIES TIEZ  INTA INTZ DRAW DIFF GDIF CMPR MTDC
Load flow solution limit check  RAT3 RATE OLTL OLTR TLST VCHK GENS GEOL GCAP ACCC 7. Phần mềm PSS/E TS. Nguyễn ðăng Toản 893/9/2011
Những file do người sử dụng ñưa vào: ñầu vào cho chương trình
Những file tạo ra từ máy tính: ñầu ra, hay kết quả 7. Phần mềm PSS/E TS. Nguyễn ðăng Toản 903/9/2011 7.3 Sơ ñồ khối về số liệu ñầu vào cho LF Thông số chung Số liệu NÚT Số liệu TẢI Số liệu MPð Số liệu ð/d Số liệu MBA Trao ñổi khu vực ð/dây 2 cực DC VSC HVDC Tụ ñóng cắt Bù ñiện kháng MBA Nhiều cực DC ð/dây với nhiều phần Sô liệu vùng Trao ñổi liên vùng Cơ quan quản lý FACTS 7. Phần mềm PSS/E TS. Nguyễn ðăng Toản 913/9/2011 7.3 Sơ ñồ khối về số liệu ñầu vào cho LF
IC, SBASE
Trong ñó  IC Change code:  0 - base case (i.e., clear the working case before adding data to it)  1 - add data to the working case  IC = 0 by default.  SBASE System base MVA. S