Nghiên cứu, ứng dụng mô hình matlab simulink để tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo

ình Matlap Simulink để tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên, có ý nghĩa khoa học và mang tính cấp thiết. 2. Lý do đề xuất đề tài Chất lượng điện năng có quan hệ tới nhiều yếu tố, điều đó đặt ra cho hệ thống cung cấp điện một nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thoả mãn lượng điện năng tiêu thụ, vừa phải đảm bảo chất lượng của nó. Khi thiết kế, vận hành cần phải xét tới các biện pháp đảm bảo và nâng cao chất lượng điện năng vì thế việc đánh giá chính xác các thông số cho mạng, giải quyết hợp lý vấn đề đảm bảo và nâng cao chất lượng điện năng thông qua ứng dụng phần mềm để đánh giá với giải pháp hữu hiệu được đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này. Nâng cao chất lượng điện năng đáp ứng được yêu cầu phụ tải qua đó sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện năng trong lưới điện hạ áp không những mang lại hiệu quả sử dụng thiết bị, kinh tế của hộ tiêu thụ mà còn góp phần giảm tổn thất, nâng cao khả năng truyền tải và ổn định hệ thống điện. Lưới điện hạ áp, trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên hiện tại khi phụ tải tăng làm cho chất lượng điện năng của lưới điện hạ áp của trường không còn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt áp

8644 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Mục lục Danh mục hình Danh mục biểu bảng Mở đầu Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1 Tổng quan phần mềm sử dụng để tính tốn đánh giá lưới điện 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Chương NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH TỐN HỌC CHO CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN 10 CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 2.1 Các phần tử mạng điện hạ áp 10 2.2 Hệ phương trình tốn học cho phần tử mạng hạ áp 10 2.2.1 Phương trình tốn học máy biến áp 10 2.2.2 Phương trình tốn học mạng hạ áp 14 Chương NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MATLAB – 21 SIMULINK ĐỂ TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP PHÚC YÊN 3.1 Khái niệm định nghĩa 21 3.2 Đặc điểm phân loại mơ hình hệ thống 22 3.3 Các phương pháp mô 24 3.4 Xây dựng thư viện mơ hình hố thiết bị điện cáp điện để đánh giá tình 26 trạng kỹ thuật mạng điện hạ áp 3.4.1 Mơ hình máy biến áp 26 3.4.2 Mơ hình cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối 30 3.4.3 Mơ hình cáp nhánh nối từ tủ phân phối đến tủ động lực 34 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 3.4.4 Mơ hình cáp mềm 38 3.4.5 Mơ hình phụ tải điện 42 3.4.6 Tủ phân phối tủ động lực 43 Chương ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH CẢI 46 TẠO LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP PHÚC YÊN 4.1 Tổng quan mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 46 4.1.1 Nguồn Cung cấp 46 4.1.2 Mạng điện hạ áp Trường CĐ Công nghiệp Phúc yên 46 4.2 Ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink tính tốn đánh giá mạng điện hạ áp 52 trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yờn 4.2.1 Xây dựng mô hình mô mạng điện hạ áp 52 4.2.2 ng dng mụ hỡnh Matlab Simulink kiểm tra mạng điện hạ áp trường 52 theo tiêu 4.3 Ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink tính tốn cải tạo mạng điện hạ áp 52 trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 4.3.1 Các giải pháp áp dụng để nâng cao chất lượng điện 52 4.3.2 Cải tạo mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 53 Chương XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ỨNG DỤNG MATLAB - 58 SIMULINK TRONG TÍNH TỐN MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 5.1 Những u cầu chung tính tốn thiết kế cung cấp điện 58 5.1.1 Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện 58 5.1.2 Một số bước để thực phương án thiết kế cung cấp điện 58 5.1.3 Những yêu cầu chung lưới cung cấp điện: 59 5.2 Tính tốn, lựa chọn kiểm tra mạng điện theo điều kiện Kinh tế - Kỹ 60 thuật 5.3 Giới thiệu tổng quát Matlab – Simulink 61 5.3.1 Tổng quan Matlab 61 5.3.2 Tổng quan Simulink 73 5.4 Ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink tính tốn mạng điện hạ áp 74 Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng Nội dung Trang Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật máy biến áp 46 Bảng 4.2 Phụ tải điện trường 47 Bảng 4.3 Phụ tải điện trường 49 Bảng 4.4 Kết tính tốn phụ tải 49 Bảng 5.1 Phụ tải nhóm phân xưởng khí 74 Bảng 5.2 Phụ tải nhóm phân xưởng khí 75 Bảng 5.3 Phụ tải nhóm phân xưởng khí 75 DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình Nội dung Trang Hình 2.1 Sơ đồ thay tương đương đơn giản mạng điện hạ áp 10 Hình 3.1 Sơ đồ khối dạng mơ hình 20 Hình 3.2 Mơ hình máy biến áp với kết tính tốn 26 Hình 3.3 Bảng nhập số liệu máy biến áp 27 Hình 3.4 Mơ hình cáp với kết tính tốn 31 Hình 3.5 Bảng nhập số liệu cáp 31 Hình 3.6 Mơ hình cáp nhánh với kết tính tốn 35 Hình 3.7 Bảng nhập số liệu cáp 36 Hình 3.8 Mơ hình cáp mềm với kết tính tốn 40 Hình 3.9 Bảng nhập số liệu cáp mềm 41 Hình 3.10 Sơ đồ khối phụ tải điện 42 Hình 3.11 Mơ hình động điện 42 Hình 3.12 Bảng nhập số liệu động điện 42 Hình 3.13 Mơ hình tủ phân phối 43 Hình 3.14 Mơ hình tủ động lực 44 Hình 3.15 Thư viện mơ hình kiểm tra mạng điện hạ áp 45 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp vùng Đơng Anh 50 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạng hạ áp 0,4 kV 51 Hình 4.3 Mơ hình mơ mạng điện hạ áp trường 55 Hình 4.4 Kết tính tốn, đánh giá trước cải tạo 56 Hình 4.5 Sơ đồ mơ mạng điện hạ áp trường sau cải tạo 57 Hình 4.6 Sơ đồ mơ mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp 58 Phúc Yên sau cải tạo nâng cấp điện áp Hình5.1 Độ lệch tổn thất điện áp 59 Hình 5.2 Cửa sổ tra cứu thư viện 74 Hình 5.3 Sơ đồ mơ mạng điện hạ áp phân xưởng khí 77 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lưới điện hạ áp - Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên xây dựng từ năm trước 2000 Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng phịng thực hành, thí nghiệm trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ tải làm cho chất lượng điện lưới điện hạ trường khơng cịn đảm bảo tiêu kinh tế - kỹ thuật độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy tượng sụt áp lớn mạng điện làm cho điện áp đặt cực thiết bị điện không đảm bảo chất lượng Do vậy, việc nghiên cứu mơ hình hóa mạng hạ áp xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật cho mạng đề xuất giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện phục vụ công tác quản lý, giảng dạy đồng thời đáp ứng phát triển lên nhà trường nhiệm vụ có ý nghĩa quan trọng Vì đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng mơ hình Matlap - Simulink để tính tốn đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Cơng nghiệp Phúc n, có ý nghĩa khoa học mang tính cấp thiết Lý đề xuất đề tài Chất lượng điện có quan hệ tới nhiều yếu tố, điều đặt cho hệ thống cung cấp điện nhiệm vụ khó khăn vừa phải thoả mãn lượng điện tiêu thụ, vừa phải đảm bảo chất lượng Khi thiết kế, vận hành cần phải xét tới biện pháp đảm bảo nâng cao chất lượng điện việc đánh giá xác thơng số cho mạng, giải hợp lý vấn đề đảm bảo nâng cao chất lượng điện thông qua ứng dụng phần mềm để đánh giá với giải pháp hữu hiệu đề xuất giải vấn đề Nâng cao chất lượng điện đáp ứng yêu cầu phụ tải qua sử dụng hiệu tiết kiệm điện lưới điện hạ áp mang lại hiệu sử dụng thiết bị, kinh tế hộ tiêu thụ mà cịn góp phần giảm tổn thất, nâng cao khả truyền tải ổn định hệ thống điện Lưới điện hạ áp, trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên phụ tải tăng làm cho chất lượng điện lưới điện hạ áp trường khơng cịn đảm bảo tiêu kinh tế - kỹ thuật độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy tượng sụt áp Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi lớn mạng điện làm cho điện áp đặt cực thiết bị điện không đảm bảo chất lượng Do vậy, việc nghiên cứu mơ hình hóa mạng hạ áp xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật cho mạng đề xuất giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng, tiết kiệm điện phục vụ công tác đào tạo trường, cần thiết lý mà tác giả nghiên cứu đề tài Mục đích phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục đích đề tài Mục đích đề tài nghiên cứu mơ hình hóa mạng hạ áp, đánh giá tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng, đưa giải pháp vận hành tối ưu, giải pháp nâng cao hiệu sử dụng điện giảm thiểu chi phí mạng lại hiệu kinh tế Tiến hành nghiên cứu: Xây dựng hệ phương trình tốn học mạng điện hạ áp; Nghiên cứu xây dựng mơ hình Matlap – Simulink ứng dụng mơ hình để tính tốn đánh giá mạng điện há áp nhằm nâng cao chất lượng điện năng; Làm sáng tỏ lợi ích việc sử dụng hiệu quả, tiết kiệm điện với điều kiện thực tế mạng điện trường triển vọng tương lai mạng điện hạ áp, đồng thời nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên chuyên ngành trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung sâu vào nghiên cứu vấn đề là: Nghiên cứu xây dựng mơ hình Matlap – Simulink để tính tốn đánh giá tiêu kỹ thuật mạng điện hạ áp, nâng cao chất lượng sử dụng tiết kiệm điện phục vụ công tác đào tạo; Ứng dụng mơ hình Matlap – Simulink đề xuất giải pháp hữu hiệu cải tạo nâng cao chất lượng điện lưới điện hạ áp; Nghiên cứu xây dựng giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 3.3 Phương pháp nghiên cứu Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu Xây dựng hệ phương trình tốn học, xây dựng mơ hình mơ phỏng, mơ hình hóa mạng hạ áp Mơ tính tốn thơng số cho mục đích phân tích, đánh giá trạng vận hành thực tế sở sử dụng thông số thu thập trường, nghiên cứu đưa giải pháp cải tạo nâng cao chất lượng cung cấp điện xây dựng giảng phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành Nội dung nghiên cứu - Tổng quan tình hình nghiên cứu nước - Nghiên cứu xây dựng hệ phương trình tốn học mạng điện hạ áp - Nghiên cứu ứng dụng mơ hình Matlap – Simulink để tính tốn đánh giá lưới điện hạ áp - Nghiên cứu xây dựng giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa mạng hạ áp nhằm xác định tiêu kỹ thuật, đánh giá trạng vận hành, đưa giải pháp cải tạo vận hành hợp lý, nâng cao chất lượng cung cấp điện điện Trên sở xây dựng giảng phục vụ cơng tác đào tạo * Ý nghĩa thực tiễn đề tài Nâng cao chất lượng cung cấp điện, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm điện nâng cao chất lượng đào tạo chuyên ngành trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên Những đóng góp đề tài Xây dựng mơ hình Matlap - Simulink để đánh giá mạng điện hạ áp theo số tiêu Đề xuất giải pháp hữu hiệu ứng dụng mơ hình Matlap – Simulink cải tạo nâng cao chất lượng điện mạng điện hạ áp Xây dựng giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 1.1 Tổng quan phần mềm sử dụng để tính tốn đánh giá lưới điện 1.1.1 Tình hình ứng dụng phần tính tốn đánh giá lưới điện Kế hoạch phát triển Tổng Công ty Điện lực Việt Nam trước Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đến năm 2015 thách thức lớn cho EVN việc quản lý hiệu hệ thống lưới điện tại, vừa phải mở rộng phát triển Trong vịng năm tới, EVN dự tính xây lắp thêm 280.000 km đường dây điện phân phối, 14.000 km truyền tải, 5.000 trạm biến áp mới; tăng gấp đôi số lượng thiết bị Viễn thông, nhằm đáp ứng việc tăng 360% nhu cầu phụ tải nước Tốc độ tăng trưởng đưa nhu cầu thông tin cấp bách công tác vận hành hệ thống Điện có, dự án nhà quản lý EVN Tự động hóa thơng tin đẩy mạnh cơng suất nhà máy điện, nâng cao độ xác, giảm thiểu nhân cơng quy trình EVN cam kết thực dự án cung cấp thông tin cho việc đưa định tốt Những dự án bao gồm: Hệ thống Thông tin Quản lý Tài (FMIS), Hệ thống Thơng tin chăm sóc Khách hàng (CCIS), Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) triển khai áp dụng phần mềm phân tích tính toán lưới điện Về việc áp dụng phần mềm phân tích tính tốn lưới điện, từ năm 2004 EVN đạo áp dụng phần mềm chuyên ngành để tính tốn lưới điện cho tất đơn vị trực thuộc Trong phần mềm tính tốn phân tích lưới điện nay, có nhiều phần mềm phân tích tính tốn như: Phân bố cống suất, ngắn mạch, đặt tụ bù tối ưu, phối hợp bảo vệ.v.v…Với sản phẩm thương mại như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP, VPro.v.v… Hơn nữa, lưới điện không ngừng phát triển mở rộng, theo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lượng điện ngày cao gia tăng Thiết bị lưới điện phân phối vốn có đặc điểm đa dạng chủng loại, phức tạp cấu tạo Quá trình vận hành nhằm thực thao tác mang tính lập lập lại nhiều lần lại địi hỏi độ xác cao cần thiết phải tự động hóa cách đưa nhiều thiết bị tự động, xử lý thông tin tự động nhằm tăng khả truyền đạt xử lý thơng tin Bằng máy tính phần mềm chuyên dùng ngăn chặn trước hạn chế hỏng hóc q trình vận hành lưới điện Những thành tựu Công nghệ Thông tin khả lưu trữ phần cứng, tốc độ tính tốn, phương pháp hệ chun gia, mạng neuron,…đã cung cấp phương tiện công cụ mạnh để tăng cường nghiên cứu mở rộng ứng dụng lĩnh vực điện Đảm bảo giữ vững mối liên hệ hữu thành phần hệ thống sản xuất truyền tải, phân phối sử dụng điện Như vây, để quản ly, tính tốn phân tích mạng điện ngày có nhiều phần mềm như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP, Vpro, Electronics Workbench, Circuit Maker, Matlab, Ecodial Trong số phần mềm trên, Matlab cơng cụ tính tốn số mạnh, dùng để mơ hình hóa, mơ phân tích hệ thống kỹ thuật qua sơ đồ cấu trúc dạng khối, với giao diện tiện lợi, nhìn nhận hệ thống cách trực quan Vì sử dụng phần mềm mơ để giải tốn mạng điện hạ áp đáp ứng yêu cầu đặt 1.1.2 Matlab khả ứng dụng Matlab (Matrix Laboratory) theo tên gọi nó, cơng cụ phần mềm Math Work, ban đầu phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc mơ tả nghiên cứu kỹ thuật tốn học với phần tử ma trận Trong lĩnh vực kỹ thuật chuyên ngành điện điện tử, vật lý hạt nhân, điều khiển tự động, robot cơng nghiệp, ngành xử ly tốn chun dụng thống kê - kế toán lĩnh vực nghiên cứu gien sinh học hay khí hậu thời tiết… thường gặp liệu rời dạc (discret) ta lưu trữ dạng ma trận Còn hệ liệu liên tục (continuous) âm thanh, hình ảnh đơn giản đại lượng vật ly tương tự (Analog): điện áp, dòng điện, tần số, áp suất, lưu lượng… phải biến đổi thành tín hiệu số (Digital) tập hợp lại file liệu Q trình xử lý hàm tốn học Matlab Mức phát triển Matlab ngày chứng tỏ phần mềm có giao diện cực mạnh nhiều lợi kỹ thuật lập trình để giải vấn đề đa dạng nghiên cứu khoa học kỹ thuật Trước hết, câu lệnh Matlab viết sát với mơ tả kỹ thuật khiến cho việc lập trình ngôn ngữ thực nhanh hơn, dễ so với nhiều Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi ngôn ngữ trở nên thơng dụng Pascal, Fortran… Những hàm sẵn có Matlab có cấu trúc thiết lập gần giống ngôn ngữ C, người sử dụng không nhiều học hỏi nắm vấn đề số ngôn ngữ lập trình thơng dụng Tiếp theo, Matlab khơng cho phép đặt vấn đề tính tốn mà cịn xử lý liệu, biểu diễn đồ họa cách mềm dẻo, đơn giản xác khơng gian 2D 3D, kể khả tạo hoạt cảnh cho mô tả sinh động, công cụ thư viện chuẩn, hàm có sẵn cho ứng dụng đa dạng, tệp lệnh ngày mở rộng 25 thư viện trợ giúp (Tools box) thân hàm ứng dụng tạo lập người sử dụng Không cần nhiều kiến thức máy tính kỹ thuật lập trình có tính xảo thuật, mà cần đến hiểu biết lý thuyết số, toán ứng dụng, phương pháp tính khả lập trình thơng dụng, người sử dụng dùng Matlab cơng cụ hữu hiệu cho lĩnh vực chuyên ngành Sau hết, việc cài đặt Matlab thật dễ dàng Ta cần y đôi chút muốn dùng thêm thư viện trợ giúp Simulink, Fuzzy, Toolbox, DSP (Digital signal Processing) hay muốn tích hợp phần mềm với vài ngôn ngữ quen thuộc người sử dụng C, C++, Fortran… Matlab hoạt động hầu hết hệ máy tính, từ máy tính cá nhân (PC) đến hệ máy tính lớn (SC); với version 3.5 trở trước, chạy môi trường MS – Dos., version 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 chạy mơi trường Windows Cịn lại version Matlab khác cần đến môi trường tương tác Unix Được công ty phần mềm hàng đầu giới phát triển, ngày Matlab trở thành công cụ phổ biến, đắc lực môi trường công tác khác nhau, từ việc giảng dạy, đào tạo nhà trường đại học trung học chuyên nghiệp, đến việc triển khai ứng dụng sở nghiên cứu, sản xuất, dịch vụ thương mại; từ lĩnh vực khoa học toán học, vật lý, hóa học, sinh học… đến lĩnh vực kỹ thuật cơng nghiệp, kinh tế, quốc phịng… Các nhà khoa học, kỹ sư kỹ thuật viên luôn quan tâm đến việc phát triển, nâng cao khả tính tốn xử lý máy tính vấn đề chuyên môn đa dạng họ Nhưng để viết chương trình ngơn ngữ lập trình cấp cao nhằm giải vấn đề vậy, thường phải tốn nhiều công sức thời gian, bên Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 64 b) Các hàm toán học Matlab Matlab sử dụng hàm logarit, hàm lượng giác, hàm mũ, hàm đại số … để tính tốn Các hàm tham số đại lượng vô hướng ma trận Nếu hàm dùng tham số ma trận hàm cho kết ma trận có kích thước phần tử ma trận có giá trị tương ứng với phần tử ma trận cho Tham biến tham trị hàm đặt dấu ngoặc đơn với tên hàm Hàm khơng có có nhiều tham số phụ thuộc vào định nghĩa Nếu hàm có nhiều tham số giá trị tham số truyền đến theo thứ tự Một số hàm địi hỏi truyền tham số theo đơn vị quy định Các hàm không đặt bên phải dấu biểu thức giá trị khơng phải biến Một hàm tham số hàm khác Khi hàm sử dụng làm tham số, phải đặt vị trí Theo mặc định tên hàm viết chữ thường ttruwf bạn sử dụng lệnh case off - Hàm toán học abs (x) Hàm tính giá trị tuyệt đối x sqrt(x) Hàm tính bậc hai x round(x) Làm trịn x số nguyên gần fix(x) Làm tròn phía floor(x) Làm trịn phía - ∞ ceil(x) Làm trịn phía ∞ sign(x) Hàm cho giá trị -1 x nhỏ 0, giá trị x 0, giá trị x lớn rem(x,y) Hàm trả lại số dư pháp chứa x cho y exp(x) Hàm tính giá trị ex log(x) Hàm tính giá trị ln(x) log10(x) Hàm tính giá trị log10 ( x) - Hàm lượng giá Quy đổi radian độ ngược lại dược tính tốn theo lệnh sau: 65 >>angle_degress = angle_radians*(180/pi); >> angle_radians = angle_degress*(pi/180); sin(x) Tính sin cảu góc x, x có đơn vị đo radian cos(x) Tính cos góc x, x có đơn vị đo radian tan(x) Tính tan góc x, x có đơn vị đo radian asin(x) Tính arcsin x, x nằm khoảng [-1,1], hàm trả lại góc có giá trị radian khoảng − π / đến π / acos(x) Tính arccos x x nằm khoảng [-1,1] hàm trả lại góc có giá trị radian khoảng đến π Tính arctang x khoảng − π / đến π / atan(x) atang2(x,y) Tính arctang y/x khoảng − π đến π tùy thuộc vào dấu x y - Các hàm hyperbolic sinh(x) Hàm tính hyperbolic sin x cosh(x) Hàm tính huperbolic cosine x asinh(x) Hàm tính nghịch đảo hyperbolic sin x acosh(x) Hàm tính nghịc đảo hyperbolic cos x atanh(x) Hàm tính nghịch đảo hyperbolic tangent x c) Các dạng file sử dụng Matlab - Script file (M-file) Các chương trình, thủ tục bao gồm dịng lệnh theo người sử dụng viết lưu trữ files có phần mở rộng *.m.File dạng cịn gọi script file File lưu dạng ký tự ASCII cà sử dụng chương trình soạn thảo nói chung để tạo Ta chạy file giống lệnh, thủ tục Matlab Tức gõ tên file khơng cần có phần mở rộng, sau enter Khi sử dụng, nội dung M-file không hiển thị lên hình Một số lệnh hệ thống tương tác với*.m file thường gặp: echo Lệnh cho phép xem lệnh có *.m file chúng thực type Lệnh cho xem nội dung file, ngầm định file dạng M-file Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 66 what lệnh cho biết tất file M-file MAT-file có vùng làm việc hành hay không - Hàm tạo hàm Matlab Các hàm người sử dụng viết lưu M-file Chúng sử dụng giống hàm Matlab file hàm phải viết theo quy định chặt chẽ * Các quy tắc viết hàm M-files FUNCTION: + Hàm phải function, sau tham số đầu ra, dấu bằng, tên hàm Tham số đầu vào viết theo tham số đầu vào bao ngoặc đơn Dòng định nghĩa tham số đầu vào tham số đầu ra; phân biệt khác file hàm file script + Một số dịng nên viết thích cho hàm Khi sử dụng lệnh help với tân hàm, chí thích hàm hiển thị + Các thông tin trả lại hàm lưu vào tham số ( ma trận ) đầu Vì ln kiểm tra chắn ràng hàm có chứa câu lệnh ấn định giá trị tham số đầu + Các biến (ma trận) tên sử dụng hàm chương trình cần đến Khơng có lộn xộn xẩy hàm chương trình thực cách tách biệt Các giá trị tính tốn hàm, tham số đầu không chịu tác động chương trình + Nếu hàm cho nhiều giá trị đầu phải viết tất giá trị trả lại ham thành vector dòng khai báo + Một hàm có nhiều tham số đầu vào cần phải liệt kê chúng khai báo hàm + Các biến đặc biệt nargout xác định số đầu vào, số tham số đầu sử dụng hàm Các tham số biến cục - Files liệu Các ma trận biểu diễn thông tin lưu trữ files liệu Matlab phân biệt hai loại file liệu khác Mat – files ASCII files Mat – files lưu liệu dạng số nhị phân, ASCII file lưu liệu dạng kí tự ASCII Mat – file thích hợp cho liệu tạo sử 67 dụng chương trình Matlab ASCII files dử dụng liệu chia sẻ (export - import) với chương trình khác chương trình Matlab Khi muốn lưu lieeujta dùng lệnh save sau: >>save x,y; Lệnh lưu ma trận x,y vào file có tên , ngầm định files có phần mở rộng *.mat Để gọi ma trận dùng lệnh: >>load ; ASDCII dduwwocj tạo chương trình soạn thảo nói chung hay chương trương trình soạn thảo ngơn ngữ máy Nó tạo chương trình Matlab cách sử dụng câu lệnh sau đây: >> save .dat/ascil; Lúc hàng ma trận lưu dòng file liệu Phần mở rộng *.mat không tự động thêm vào file ASCII Tuy nhiên, phần mở rộng *.dat mà ta thêm vào dễ dàng phân biệt loại Mat-files ASCII files >>load.dat; Lệnh tự động đặt tên cho ma trận trùng với tên file d) Các biểu thức quan hệ logic - Các phép toán quan hệ Toán tử quan hệ Ý nghĩa < Nhỏ Lớn >= Lớn == Bằng ~= Không Phép so sánh hai ma trận phép so sánh phần tử hai ma trận có kích thước, kết sinh ma trận cỡ có phần tử nhận giá trị phép so sánh đúng, ngược lại phần tử nhận giá trị Kết phép toán quan hệ gọi bảng thật (ma trận 0-1) Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 68 - Các phép toán logic Toán tử logic Ký hiệu and & or | not ~ Biểu thức logic cho phép so sánh bảng thật giống toán tử quan hệ Biểu thức logic hợp lệ bảng thật có kích thước Trong biểu thức logic tốn tử not đặt phía trước biểu thức logic nhiều tốn tử Thứ tự toán tử biểu thức logic từ cao đến thấp not, and, or nhiên, dùng ngoặc đơn để thay đổi thứ tự A B ~A A|B A&B FALSE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE Trong Matlab tất giá trị khác coi (true), giá trị coi sai (false) Chính vậy, phải thận trọng điều khiển chương trình biểu thức quan hệ logic - Các hàm quan hệ logic any(x) Hàm cho giá trị phần tử x khác 0, ngược lại cho giá trị all(x) Hàm cho giá trị tất phần tử ma trận x khác 0, ngược lại cho giá trị find(x) Hàm trả lại vector chứa số phần tử khác x Nếu x ma trận số chọn từ x(:) vector cột tạo nên cột x exist(‘A’) Hàm trả lại giá trị A biến, A A.m file, A không tồn vùng làm việc Tên biến phải đặt dấu nháy đơn 69 isnan(x) Giá trị trả ma trận ones phần tử ma trận x NaN, ngược lại trả ma trận zeros finite(x) Giá trị trả ma trận ones phần tử ma trận x giá trị hữu hạn, trả ma trận zeros chúng vô hạn NaN isempty(x) Giá trị trả ma trận x rỗng, ngược lại isstr(x) Giá trị trả x xâu, ngược lại strcmp(y1,y2) So sánh hai xâu y1,y2 Giá trị trả hai xâu giống hệt ngược lại So sánh bao gồm : phân biệt chữ hoa chữ thường, ký tự đầu dịng dấu cách có xâu e) Cấu trúc câu lệnh điều kiện - Lệnh if đơn Cú pháp: if nhóm lệnh ; end Nếu biểu thức logic, nhóm lệnh thực Nếu biểu thức logic sai chương trình nhảy tới lệnh end - Lệnh if lồng Cú pháp: if nhóm lệnh A; if nhóm lệnh B; end nhóm lệnh C; end nhóm lệnh D; Nếu biểu thức điều kiện đúng, chương trình thực nhóm lệnh A C; biểu thức điều kiện đúng, nhóm lệnh B thực trước nhóm lệnh C Nếu biểu thức điều kiện sai, chương trình thực nhóm lệnh D - Lệnh else Cú pháp: if Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 70 nhóm lệnh A; else nhóm lệnh B; end Cho phép thực nhóm lệnh A biểu thức logic đúng, ngược lại thực nhóm lệnh B - Lệnh elseif Khi ta có cấu trúc lồng nhiều câu lệnh if-else, khó xác định nhóm lệnh thực biểu thức logic (hoặc sai) Trong trường hợp này, người ta sử dụng mệnh đề elseif làm chương trình trở nên sáng dễ hiểu Cú pháp: if nhóm lệnh A; elseif< biểu thức logic 2> nhóm lệnh B; elseif< biểu thức logic 3> nhóm lệnh C; end Các mệnh đề elseif dùng nhiều lần Nếu biểu thức thực câu lệnh A, biểu thức sai biểu thức có nhóm lệnh B thực Nếu biểu thức 1,2 sai có nhóm C thực Nếu có từ hau biểu thức logic trở lên biểu thức logic xác định nhóm lệnh thực Nếu khơng có biểu thức điều kiện khơng có lệnh cấu trúc if – elseif thi hành Có thể kết hợp mệnh để else elseif Cú pháp: if< biểu thức logic 1> nhóm lệnh A; elseif< biểu thức logic 2> nhóm lệnh B; elseif< biểu thức logic 3> nhóm lệnh C; 71 else nhóm lệnh D; end Nếu ba biểu thức logic sai nhóm lệnh D thi hành Đơi lúc cấu trúc if-elseif cịn gọi cấu trúc case có số trường hợp kiểm tra Mỗi trường hợp kiểm tra biểu thức logic tương ứng - Cú pháp câu điều kiện break Cú pháp : if < biểu thức logic >, break, end Từ khóa break với câu lệnh if cho phép khỏi vịng lặp < biểu thức logic > câu điều kiện đúng, ngược lại thực nhóm lệnh vịng lặp f) Cấu trúc vịng lặp - Vịng lặp for Cú Pháp: for số = biểu thức nhóm lệnh A; end Biểu thức ma trận ( vector hay đại lượng vơ hướng ), nhóm lệnh A thi hành lặp lặp lại số lần số cột ma trận biểu thức Mỗi lần lặp, số nhận giá trị phần tử ma trận Chú ý: Nếu trường hợp ta khơng biết kích thước vector, ta sử dụng hàm length để xác định số lần ta muốn lặp * Quy tắc sử dụng vòng lặp for + Chỉ số vòng lặp phải biến + Nếu ma trận biểu thức ma trận rỗng vịng lặp for khơng thực Chương trình bỏ qua vịng lặp + Nếu ma trận biểu thức đại lượng vơ hướng Vịng lặp thực lần số nhận giá trị đại lượng vô hướng + Nếu biểu thức ma trận vector hàng, sau lần lặp số lại lấy giá trị vector Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 72 + Nếu biểu thức ma trận ma trận, sau lần lặp số lấy giá trị cột + Khi kết thúc vòng lặp, biến số nhận giá trị cuối cùng: for k = số đầu : gia số : số kết thúc Số lần thực vòng lặp tính theo cơng sức sau: floor ((kết thúc – bắt đầu)/gia số))+1 Nếu giá trị số âm khơng thực vịng lập Nếu muốn khỏi vịng lặp trước vịng lặp thực xong để dị lỗi có vịng lặp, sử dụng lệnh break - Vòng lặp white Cú pháp: white< biểu thức > nhóm lệnh A; end Nếu biểu thức thực nhóm lệnh A Khi thực xong lại kiểm tra điều kiện Nếu điều kiện cịn thù nhóm lện A lại thực Khi điều kiện sai, vòng lặp kết thúc nhóm lệnh A nên có biến biểu thức, giá trị biểu thức không tay đổi Nếu biểu thức ln ln (hoặc có giá trị ln khác 0), vịng lặp bị quẩn Để khỏi vòng lặp quần, ta sử dụng ctrl +C 5.3.2 Tổng quan Simulink Khởi động Simulink - Để làm việc với Simulink trước hết phải khởi động Matlab, có ba cách thường dùng để khởi động Simulink : + Gõ lệnh >> simulink ↵ từ cửa sổ lệnh MATLAB Command Window + Chọn File\New\Model từ cửa sổ lệnh MATLAB Command Window + Hoặc nhấp chuột vào nút công cụ Simulink Library Browser công cụ Toolbar có biểu tượng Khi khởi động xong ta nhận cửa sổ thư viện Simulink hình 5.2 Trong cửa sổ gọi thư viện theo hai cách: Nhấp chuột vào dấu “+” dòng Simulink xuất cửa sổ thư viện hình 2.2 nhấp chuột phải vào dòng 73 Simulink chọn Open the ‘Simulink Library’ cửa sổ hình 2.3 xuất Ở hai cách gọi thư viện là: Hình 5.2 Cửa sổ tra cứu thư viện - Thư viện khối hàm liên tục (Continuous) - Thư viện khối hàm gián đoạn (Discrete) - Thư vịên hàm chức bảng biểu (Functions & Tables) - Thư viện khối hàm toán học (Math) - Thư viện khối hàm phi tuyến (Nonlinear) - Thư viện xử lý tín hiệu hệ thống (Signals & Systems) - Thư viện khối tín hiệu, đầu đo (Sinks) - Thư viện khối nguồn (Sources) Mơ hình Simulink Từ cửa sổ thư viện Simulink hay từ cửa sổ truy cập thư viện, việc tạo cửa sổ mô thật đơn giản: File – New- Model mở files có sẵn: File – Open lưu giữ file hành: File – Save (Save as) - Sao chép: Để sử dụng khối chức thư viện, ta dùng chuột “gắp” khối cần sử dụng thư viện sau “thả” khối vào cửa sổ soạn thảo - Di chuyển: Có thể di chuyển khối cửa sổ soạn thảo cách dễ dàng nhờ phím chuột trái - Đánh dấu: Giữ phím Shift kết hợp với phím chuột trái để đánh dấu khối tùy theo yêu cầu người sử dụng Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 74 - Xóa: xóa khối làm việc cách đánh dấu vào khối cần xóa sau ấn phím Delete - Hệ thống con: Chọn khối có quan hệ chức với nhau, chọn Edit – Create Subsystem để tạo thành hệ thống - Nối khối: Dùng phím chuột trái nháy vào đầu khối, giữ phím chuột trái kéo đến đầu vào khối cần nối 5.4 Ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink tính tốn mạng điện hạ áp Từ mơ hình Matlab – Simulink xây dựng chương 3, ứng dụng để tính tốn mạng điện hạ áp Số liệu phụ tải thống kê bảng sau: TT Bảng5.1 Các thiết bị nhóm Số Thiết bị Công suất Cos lợng Máy doa 1 0,6 Máy khoan đứng 0,8 0,75 Máy hàn 16 0,7 M¸y phay 0,6 M¸y c−a lín 1 0,7 KÝ hiƯu Ghi chó 29 35 60 TD%=25% Bảng 5.2 Các thiết bị nhóm TT Thiết bị Số lợng Công suất Cos Kí hiệu Lò sấy Máy mài thô Bàn quấn dây Máy doa Máy khoan đứng Máy khoan ®øng 1 1 1 2,4 2,8 0,8 0,8 0,6 0,6 0,85 0,6 0,75 0,75 39 12 25 10 14 14 TT Bảng 5.3 Các thiết bị nhóm Thiết bị Số lợng Công suất Cos Máy bào 5,5 0,6 Lò sấy 2,4 0,6 Máy tháo vòng bi 0,6 Lò sấy 10 0,6 Bàn thử điện 18,4 0,8 Quạt 2,5 0,8 Kí hiÖu 39 34 38 37 75 Sơ đồ nguyên ly cung cấp điện sau: L = 20 m PVC-4G35 S=100kVA L3 = 42 m L2 = 60m 4G – Máy Bào 49 55 39 Lò M.Tháo Lò Sấy Vòng Sấy Bi 38 46 Bàn Thử Điện Quạt 4G–1,5 12m 4G–1,5 10m 10m 4G–1,5 15m 4G–1,5 15m 20m 4G–1,5 18m 4G–4 4G–4 22m 4G–1,5 20m 32m Máy Cưa Lớn 15m Máy Phay 4G–1,5 Máy Hàn 23m 60 M.K Đứng 4G–2,5 35 4G–1,5 10m 4G–1,5 14m 4G–1,5 12m 4G–1,5 33m 4G–1,5 29 Máy Doa 4G–1,5 TĐL TĐL 4G–1,5 4G - TĐL1 30m L1 = 56 m 4G - 16 Tủ PP 29 35 60 4 Lò Sấy Máy Mài Thô Bàn Quấn Giấy Máy Doa Máy Khoan Đứng Máy Khoan Đứng Bước B»ng thao t¸c copy c¸c khối có sẵn Th viện mô hình kiểm tra mạng điện áp vào vẽ nh: máy biến áp, cáp điện, phụ tải điện, động điện đà đợc tạo sẵn th viện ghép lại với tạo thành mô hình Matlab Simulink tớnh toán đánh giá mạng điện hạ áp phân xưởng khớ Bc Nhp thông số định mức máy biến áp đợc đa vào khối máy biến áp Các thông số kỹ thuật cáp đợc đa vào phần tử cáp điện mô hình, thụng số phụ tải bảng 1,2,3 vào khối phụ tải Bước Chạy mô phỏng, kết mô hiển thị mơ hình 5.3 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Nghiên cứu, ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink để tính tốn đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên đề tài cấp thiết mặt ly thuyết thực tiễn Đề tài đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu nước, ngồi nước việc ứng dụng mơ hình tính tốn đánh giá lưới điện hạ áp xây dựng hệ phương trình tốn học, qua xây dựng mơ hình mơ mạng điện hạ áp trường nhằm đánh giá tình trạng vận hành thực tế, đề xuất giải pháp tính tốn cải tạo qua nâng cao chất lượng điện năng, đồng thời xây dựng giảng ứng dụng mơ hình Matlab – Simulink để tính tốn mạng hạ áp phục vụ cơng tác đào tạo Mơ hình Matlab – Simulink xây dựng đảm bảo tính linh hoạt, thích ứng với tất mạng điện hạ áp, mang lại tiện ích thiết thực, giảm thời gian tính tốn, đưa kết xác, giúp phân tích nhanh chóng tình trạng vận hành thực tế nhằm đưa giải pháp kỹ thuật tối ưu nhất, giảm chi phí điện mang lại hiệu kinh tế cho nhà trường Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng phịng thực hành, thí nghiệm trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ tải làm cho chất lượng điện lưới điện hạ áp trường khơng cịn đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy tượng sụt áp lớn mạng điện làm cho điện áp đặt cực thiết bị điện không đảm bảo chất lượng, xét mặt kinh tế kỹ thuật nên cải tạo lại mạng điện hạ áp trường II Kiến nghị Cần triển khai áp dụng tin học phần mềm chun dụng vào tính tốn nhằm cải thiện điều kiện kinh tế kỹ thuật Áp dụng giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao chất lượng điện năng, sử dụng hiệu thiết bị, giảm chi phí điện năng, nâng cao chất lượng đào tạo Việc cải tạo mạng điện hạ áp trường cần phải tận dụng tối đa thiết bị có với giải pháp kỹ thuật biện pháp tổ chức thực cụ thể 77 Chủ nhiệm đề tài thành viên nhóm nghiên cứu mong muốn kết nghiên cứu đề tài ứng dụng ngày sâu rộng vào thực tế, góp phần nâng cao chất lượng cung cấp điện, giảm chi phí điện mạng điện Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab&Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Phạm Thị Ngọc Yến, Nguyễn Thị Lan Hương (2009), Cơ sở Matlab&Ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê (1999), Cung cấp điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Đạm (2004), Thiết kế mạng hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Ngô Hồng Quang (2006), 101 tập lưới điện cung cấp điện khí đường dây, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề (1997), Điện khí hóa Mỏ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Nguyễn Hanh Tiến (2005), Tổ chức cung cấp điện mỏ, Bài giảng cho cao học Điện khí hóa mỏ, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (1995), Nâng cao chất lợng mạng điện hạ áp mỏ hầm lò Tạp chí than ViÖt Nam Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC (2001), Người dịch: Phan Thị Thanh Bình người khác NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 П Л СВЕТЛИЧНЫЙ (1971), СПРАВОЧНИК ЭНЕРГЕТИКА УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ, ИЗДАТЕЛЬСТВО “НЕДРА”, МОСКВА