1
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH
HỆ THỐNG ĐIỆN
PSS/E Software 2
NỘI DUNG
Chương 1 4
GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN 4
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS /E 4
I. Giới thiệu chung: 4
II. Giới thiệu chương trình PSS /E: 5
III. Cấu trúc chường trình PSS /E: 6
1. Khả năng tính toán của chương trình: 6
2. Các file trong PSS /E: 7
IV. Các ứng dụng: 8
1. Tính phân bổ công suất:(Power Flow Calculaton) 8
2. Phân tích sự cố trong hệ thống điện: (Fault analysys) 8
3. Tính toán mô phỏng ổn định động: 9
Chương 2 10
TÍNH TOÁN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT VÀ CÁC CHẾ ĐỘ SỰ CỐ 10
I. Tổng quan về tính toán phân bổ công suất: 10
II. Ma trận tổng dẫn của hệ thống điện: 11
III. Thuật toán tính lặp: 13
IV. Điều kiện lưới và điều kiện biên: 14
V. Điều kiện biên ở trạng thái bền: 15
1. Phụ tải: 15
2. Các điều kiện biên của máy phát: 16

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHƯƠNG TRÌNH PSS /E 47
I. Tính phân bổ công suất: 47
1. Nạp file dữ liệu: 48
2. Thay đổi dữ liệu trong file: 49
3. Tính toán phân bổ công suất: 51
4. Xuất dữ liệu tính toán ra màn hình: 53
II. Tính toán ngắn mạch: 54
1. Lệnh SEQD: 55
2. Tính toán ngắn mạch - lệnh SCMU: 55 4
Chương 1
GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS /E

I. Giới thiệu chung:
Hệ thống điện thực hiện công việc chuyển đối năng lượng tự nhiên như
nhiệt năng, thủy năng, thành năng lượng điện từ các nhà máy điện. Từ đây
năng lượng sẽ được chuyển tải trên trên đường dây để đưa đến các hộ tiêu thụ.
Hệ thống gồm các nhà máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện và các hộ
phụ tải sẽ lập thành một hệ thống điện.
Đặc điểm của hệ thống điện là sự cân bằng công suất: Công suất tạo ra tại
các nhà máy điện sẽ cân bằng với công suất tiêu thụ tại các phụ tải, công suất
tổn hao trên đường dây và thiết bị.
Do hiện tượng đáp ứng tức thời và đặc điểm hằng số quán tính điện của các
thiết bị điện trong hệ thống là nhỏ nên khi có hiện tượng dao động trong toàn hệ
thống hay tại một điểm nào đó của hệ thống sẽ dẫn đến sự dao động của toàn hệ
thống điện.
Trong quá trình vận hành hệ thống điện cần phải tiến hành các công tác

thực hiện tính toán phụ thuộc rất nhiều vào giới hạn của các thiết bị tính toán.
Trước kia, do các máy tính có khả năng còn hạn chế nên việc tính toán trở nên
khó khăn, chỉ thực hiện đối với các hệ thống nhỏ và độ tin cậy tính toán không
cao. Ngày nay, với các kỹ thuật hiện đại, máy tính có các tiện nghi như bộ nhớ
ảo, bộ nhớ phân trang và tốc độ tính toán rất lớn nên việc tính toán mô phỏng trở
nên dể dàng và hiệu quả hơn.
Các bước được sử dụng trong PSS /E để tiến hành mô phỏng và tính toán
các quá trình xảy ra trong hệ thống là:
1/ Phân tích các thiết bị vật lý (đường dây truyền tải, máy phát, máy biến
áp, bộ điều tốc, rơle, ) để thực hiện việc mô phỏng và tính toán các thông số
đặc trưng và hàm truyền của nó.
2/ Chuyển các mô hình vật lý đã được nghiên cứu thành dữ liệu đầu vào
cho chương trình PSS /E.

6
3/ Sử dụng các chương trình của PSS /E để xử lý dữ liệu, thực hiện tính
toán và in kết quả.
4/ Chuyển đổi kết quả tính toán thành các thông số cho các thiết bị thực
đã dùng để mô phỏng trong bước 1.
III. Cấu trúc chường trình PSS /E:
Chương trình PSS /E có các file dữ liệu gọi là Working File và các lệnh
tính toán gọi là Activities.
1. Khả năng tính toán của chương trình:
Chương trình sẽ mô phỏng các thiết bị, và trong hệ thống điện thì các thiết
bị được kết nối với nhau qua các nút gọi là các Bus. Khả năng tính toán tối đa
của chương trình như sau:
Mô hình cho tính phân bổ công suất:

Buses 2000
Generating Buses 3600

- Output listing files.
- Channel output files.
- Saved case and snapsot files.
b. Working files:
Các file này là các file có dạng nhị phân, chứa các lệnh của PSS /E, khi
thực hiện các lệnh của PSS /E thì nó sẽ tự động gọi đến các file đó. Người sử
dụng không cần biết đến tên và cấu trúc của file này nhưng cần phải nắm vững
cách sử dụng của các lệnh tương ứng.
Tên và chức năng chung của các file làT:

8
- LFWORK : Chứa dữ liệu đầy đủ của phân bổ công suất, và được tham
khảo đến như một phần của Working file.
- FMWORK : Chứa Working file cho tất cả các công việc liên quan đến
sự phân tích ra hệ thống các ma trận mở rộng.
- SCWOR : Các file dùng cho vệc phân tích sự cố.
- DSWOR : File xuất phát cho các lệnh mô phỏng ổn định động.
c. Các file dữ liệu đầu vào cho PSS /E:
Chương trình phải chấp nhận một khối lượng lớn dữ liệu từ các nguồn bên
ngoài. Các dữ liệu này sau đó phải được định dạng lại và đưa thẳng vào
Working files của PSS /E bằng các lệnh READ, TREA, DYRE. Các file này
sau đó sẽ là nguồn dữ liệu vào, cung cấp số liệu cho chương trình làm việc.
Tập hợp các file đầu vào từ các nguồn bên ngoài mà chương trình có thể
hiểu và chuyển thành các file dữ liệu định dạng bởi chương trình và được xử lý
bằng các lệnh của chương trình.
d. Các file hiển thị ra:
Phần lớn các lệnh trình bày của PSS /E sẽ viết các dữ liệu cần trình bày ra
các fle có tên hoặc ra máy in. Các file này có thể xử lý bằng các trình quản lý
file chuẩn của máy tính.
e. Các file kênh đầu ra:

Dữ liệu đầu vào cơ bản của việc tính toán phân bổ công suất là:
- Tổng trở đường dây và tổng dẫn.
- Tổng trở MBA và các tỉ số phân áp.
- Các thiết bị bù tỉnh như tụ, cuộn kháng điện.
- Nhu cầu phụ tải ở các thanh cái (BUS) của hệ thống.
- Độ lớn điện áp hoặc công suất phản kháng ở các nhà máy điện.
- Công suất phản kháng Max, min ở các nhà máy điện.
Yêu cầu tính toán phải đạt:
- Điện áp ở tất cả các thanh cái (trừ các thanh cái đặc biệt).
- Góc pha của điện áp.
- Công suất phản kháng đưa ra từ các nhà máy điện.
- Phân bổ công suất tác dụng, phản kháng và dòng điện qua tất cả các
đường dây và MBA.
Hệ thống các đường dây truyền tải và các MBA được mô tả bằng công thức
tuyến tính:
I
n
=Y
nn
V
n
(5.1)
Trong đó:
I
n
: Vecto dòng điện thứ tự thuận từ các nút của hệ thống (BUS) chạy vào
hệ thống.
V
n
: Vecto điện áp thứ tự thuận tại các nút của hệ thống.

, v
m
, v
n
là
tổng của các dòng điện đổ về từ các nhánh:
i
i
= Y
si
v
i
(5.2)
+ (v
i
-v
j
)/z
ij
+ v
i
B
ik
/2
+ (v
i
-v
k
)/z
ik

n
:
I
i
= y
ih
v
h
(5.3)
Trong đó:
y
ih
: là các thành phần của Y
nn

v
h
: là các thành phần của vecto điện áp nút v
n
. 12
Công thức tính toán các thành phần y
ih
của các khối đường dây và MBA có
thể tìm đúng trong công thức (5.2) và so sánh kết quả với (5.3).

ij
/2
m
n
i
j
k
t
in
: 1
1 : t
in

Z
im

Z
im

Z
im

Z
im

Y
si

B
lik

sau:
1. Xây dựng các thừa nhận ban đầu về điện áp trên mỗi BUS.
2. Xây dựng vecto dòng in ở mỗi BUS từ điều kiện biên:
P
k
+ jQ
k
=v
k
i*
k

Trong đó:
P
k
+ jQ
k
: Nhu cầu phụ tải và máy phát ở BUS k.
v
k
: Điện áp được xây dựng trên Bus k.
3. Sử dụng công thức (5.1) để tính toán các vecto điện áp mới v
n
:
I
n
=Y
nn
V
n

k
+ jQ
k
=v
k
i*
k
(5.4)
Nhận được từ đặc tính phụ tải và máy phát.
Điều kiện lưới (5.1) là liên tục và có thể tính không cần lặp nếu hoặc vecto
điện áp hoặc dòng điện là đã biết.
Các điều kiện biên có thể chỉ ra một cách tùy ý tùy thuộc vào phụ tải mà
người sử dụng điện chọn để nối với hệ thống, và luôn không tuyến tính. Việc
không tuyến tính của điều kiện biên bắt buột phải sử dụng các thủ tục lặp để tính
toán phân bổ công suất. Có thể sử dụng phương pháp lặp để tính cho cả các điều
kiện lưới và điều kiện biên.
Năm thủ tục tính lặp được cung cấp trong PSS /E là:
- Phương pháp Gauss - Seidel và Gauss - Seidel sửa đổi tính cả điền kiện
hệ thống và điều kiện biên bằng phương pháp lặp.
- Phương pháp Newton - raphson và cả các phương pháp Newton -
Raphson không liên kết sẽ tính điều kiện lưới theo cách tính dạng kín và các
điều kiện biên theo phương pháp lặp. 15
V. Điều kiện biên ở trạng thái bền:
1. Phụ tải:
a. Công suất không đổi:
Hầu hết điều kiện biên của phụ tải là công suất tác dụng và phản kháng phụ
tải tiêu thụ:

.
/v
k
/
Imag(v
k
i*
k
) = - I
qk
.
/v
k
/
Đặc tính này không thực tế khi điện áp dưới 0, 5 trong đơn vị tương đối nên
sẽ thay đổi công thức (5.7), (5.8) để xây dựng I
pk
và I
qk
là hàm của độ lớn điện
áp như hình 5.4.

c. Tổng trở hằng số:
Phụ tải có thể xem như phần thực và ảo của tổng dẫn:
v
k
/i
k
= G
k

Mô phỏng chuẩn cho máy phát được sử dụng trong PSS /E như hình 5.5. Dữ
liệu dùng để mô phỏng máy phát như trong bảng 5.1. Máy phát được nối với
thanh cái k thông qua máy biến áp nối bộ có tổng trở của MBA là Z
t
=R
t
+jX
t
ở
đơn vị tương đối với đại lượng cơ bản là công suất máy phát.Với MBA nối trực
tiếp lên thanh cái k thì tổng trở MBA là 0. 17
Bảng 5.1: Dữ liệu và các thông số máy phát điện:

Đại lượng Tên Đơn vị

Real Power Output at Bus k PGEN MW
Reactive Power Output at Bus k QGEN MVAR
Max. Reactive Power Output at Bus k QMAX MVAR
Min. Reactive Power Output at Bus k QMIN MVAR
Generator Base MVA MBASE MVA
Step up Transformer Tap Position on Bus k Side GENTAP p.u.
Step up Transformer Impedance ZTRAN p.u. (ở cơ bản là MBASE)
Generator Dynamic Impedance ZSORCE p.u. (ở cơ bản là MBASE)
Alternative Dynamic Impedance ZPOS p.u. (ở cơ bản là MBASE)

Nếu máy phát thu công suất tác dụng thì:
Q
limit k
= Q
limit g
+ Xt*MBASE
Trong đó:
Xt : Điện kháng MBA nối bộ máy phát.

18
Q
limit
: Công suất phản kháng giới hạn của máy phát.
Q
limit k
: Là Q
min k
hoặc Q
max k .

b. Nhiều máy phát làm việc song song:
Nhiều máy phát nối với thanh cái k thì được mô hình tương đương bằng 1
máy phát nối với nút k qua một MBA nối bộ (MBA nối bộ này là 1 trong các
MBA nối bộ với từng máy phát riêng rẽ). Máy phát tương đương có công suất
bằng tổng công suất của tất cả các máy phát nối với k.
VI. Điều kiện biên động:
1. Các danh mục của việc tính toán lưới đện:
Việc tính toán trào lưu công suất sẽ khảo sát hệ thống điện ở chế độ ổn định, tức
là quá trình xảy ra trước thời điểm t, gọi là t
-

t

E
int

Z
t
e
k
t
g
: 1
Z
t
y=1/Z
dyn

(E
int
)/Z
dyn
Hình 5.8

Mô hình máy phát chuẩn
Bus k
e
k

) Với các nguồn áp xem như không đổi khi xảy ra sự cố (t) và trong
quá trình quá độ (t
+
). Các xác lập ban đầu của điện áp tại các thanh cái được lấy
ở thời điểm t
-
.
2. Sử dụng công thức (5.1) để tính toán các vecto dòng điện mới In:
i
n
=Y
nn
v
n
Trong đó Y
nn
là ma trận tổng dẫn của hệ thống điện trong chế độ sự cố (hệ
thống đã tích hợp các thứ tự: thuận, ngược và không).

21

3. Từ điều kiện biên của máy phát:
E
sk
= v
k
+i
k
.Z
source.k

MBA 2 cuộn dây được mô phỏng bằng một điện trở R
B
, điện kháng X
B
và
một điện dẫn phản kháng B
B
(ở đây ta bỏ qua điện dẫn tác dụng G
B
sinh ra do
tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của máy biến áp do dòng điện Foucault
sinh ra). Ngoài ba đại lượng trên được nhập vào còn có các thông số liên quan
đến bộ điều chỉnh nấc phân áp của máy biến áp

Thông thường, các MBA nhà chế tại cho ta 4 thông số: P
CU
tổn thất công
suất ở dây đồng khi MBA làm việc định mức, U
N
% của điện áp ngắn mạch so
với điện áp định mức, I
kt
% của dòng điện không tải I
0
(dòng điện từ hoá) so với
dòng điện định mức I
đm
, P
Fe
tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép (tổn thất

của MBA:
dm
dm
cu
dm
cu
BB
dm
cu
S
UP
I
P
RRIP
2
32
2
2
10
.3
3






Trong đó RB tính bằng đơn vị Ohm ()
P
CU



*Điện kháng X
B
của MBA:
dm
Bdm
dm
N
N
U
ZI
U
U
U
3
.100
3.
.100% 

Do trong MBA có X
B
>> R
B
do đó điện áp giáng trong MBA chủ yếu do ảnh
hưởng của X
B
. Vậy ta có thể viết
dm
dm


24
U
đm
tính bằng đơn vị KV
S
đm
tính bằng đơn vị MVA
Chuyển sang đơn vị tương đối:
cåbaín
cåbaín
âm
âm
N
cåbaín
B
*B
U
S
.
S.
U%.U
Z
X
X
2
2
100



Fe
nên
âm
âmkt
âm
Fe
B
âmkt
Fe
âm
Fe
âm
Fe
kt
U.
S%.I
U
Q
B
S%.I
Q
S
Q.
S
S.
%I
22
100
100
100100



Tỉ số biến đổi liên quan đến nấc phân áp
âmj
cåbaínj
cåbaíni
minâi
U
U
.
U
U
.
tj
t
t 

trong đó: Bus “i” là phía có điều chỉnh nấc phân áp của MBA
Bus “j” là phía có nấc phân áp được đặt cố định

25
t
i
=
bi
i
U
U

t

U
đm= 115  9*1.78%/24 (kV)
P
Fe
= 18 (kW)
P
CU
= 121 (kW)
U
N
% = 11%
I
0
% = 0.2%
Lấy S
cơ bản
= 100 (MVA), U
cơ bản110
= 110 (kV), U
cơ bản22
= 22 (kV)
*Điện trở R
B

pu,.

U


*Điện kháng X
B

pu,.
.
.
U
S
.
S.
U%.U
Z
X
X
cåbaín
cåbaínj
âm
âmj
N
cåbaín
B
*B
523640
22
100
10025
2411
100
22