Chương 9: Tự dùng trong trạm biến áp:...11 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT..... Do vậy, việc tính toán thiết kế trạm biến áp đã được đưa vào các trường
GIỚI THIỆU
Thiết kế trạm biến áp là một kỹ thuật nền tảng và thiết yếu trong lĩnh vực điện Hiểu biết về thiết kế trạm biến áp là điều cần thiết đối với các kỹ sư điện, đặc biệt là những người mới vào nghề Do tầm quan trọng của vấn đề này, thiết kế trạm biến áp đã được đưa vào chương trình giảng dạy của các trường đại học đào tạo ngành điện.
Hiện nay, trong phạm vi trường đại học, việc thiết kế trạm biến áp có các áp dụng sau:
- Đồ án 2: Đồ án thiết kế trạm biến áp
- Luận văn đại học: Thiết kế trạm biến áp
Tuy nhiên, do lượng tính toán khổng lồ dẫn đến sinh viên thường mắc sai sót trong quá trình thực hiện, ảnh hưởng đến tính chính xác của kết quả Việc chỉnh sửa nhiều lần là phổ biến do các lỗi sai Giáo viên hướng dẫn cũng gặp khó khăn trong việc kiểm tra do hướng dẫn nhiều sinh viên, không thể kiểm tra từng phép tính Điều này dẫn đến nguy cơ sinh viên sao chép báo cáo của người khác.
Từ những khó khăn đó, nhóm tác giả đã nghiên cứu và cố gắng từng bước hoàn chỉnh chương trình Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV với các mục đích sau:
- Giúp cho giáo viên dễ dàng theo dõi, kiểm tra đồ án, luận văn của sinh viên (nhờ sự hỗ trợ của phần kết quả chi tiết theo từng chương)
- Giúp cho sinh viên có thể phát hiện và chỉnh sửa sai sót của mình dễ dàng (nhờ phần tính toán viết trên C để tính toán cho từng bài toán nhỏ)
- Tuy mới ứng dụng trong phạm vi trạm biến áp 220/110/22kV với các yêu cầu tính toán cơ bản, chương trình trạm biến áp 220/110/22kV có thể phát triển sau này lên để ứng dụng cho cho thực tế (đáp ứng nhu cầu của các công ty Tư vấn 2, Tư vấn 3, )
Chương trình Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV có đặc điểm nổi bật là rất dễ sử dụng, và là chương trình tự động hoàn toàn Người sử dụng chỉ cần nhập đề bài và các thông số của mạng điện muốn thiết kế là chương trình sẽ tự động chạy từng chương, in ra kết quả từ chương đầu tới chương cuối dưới hai dạng: kết quả chi tiết và kết quả tóm tắt
Tuy nhiên, chương trình được viết dưới ngôn ngữ Matlab, chưa có thể chuyển đổi thành file exe Do vậy, chương trình hiện tại còn phải được bảo mật và chưa đưa ra phổ biến rộng rãi
Chương trình này được thiết kế chủ yếu dựa theo tài liệu Thiết kế Nhà máy điện và trạm biến áp Chương trình gồm phần viết trên ngôn ngữ Matlab dành cho giáo viên sử dụng để kiểm tra phần bài làm của sinh viên và phần chương trình viết bằng ngôn ngữ C dành cho sinh viên để hỗ trợ sinh viên tính toán, kiểm tra bài làm của mình
Chương trình đã được áp dụng thử nghiệm cho nhiều sinh viên làm luận văn và đồ án của bộ môn hệ thống điện.
GIỚI THIỆU VỀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV
Chương 1: Tổng quan và tổng hợp đồ thị phụ tải
Tổng hợp đồ thị phụ tải có thể dùng phương pháp vẽ tổng hợp các đồ thị phụ tải đã cho hay thành lập bảng tổng hợp đồ thị phụ tải theo phương pháp lập bảng cho P và Q để tính S nếu hệ số công suất cosϕ khác nhau
Cấp 110kV: Cấp 22kV: Phía tự dùng 110 110 110
* td td td td td td
Công thức tổng quát tổng hợp đồ thị phụ tải:
Chương 2: Sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp
Đưa ra các sơ đồ cấu trúc khác nhau, đánh giá ưu khuyết điểm để chọn sơ bộ những phương án đưa vào thiết kế Ở đây đưa ra 4 phương án:
Hình 2.1 Các phương án sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp
Chương 3: Chọn máy biến áp điện lực
Chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố, và phải thỏa 3 điều kiện sau:
Chương 4: Chọn sơ đồ nối điện
Đưa ra các sơ đồ nối điện cho các phương án
Chương 5: Tính toán ngắn mạch
• Vẽ sơ đồ hệ thống cần tính toán ngắn mạch và xác định các điểm cần tính toán ngắn mạch
• Từ sơ đồ nguyên lý thay thế các phần tử bằng mô hình hoá của các phần tử, ghi và đánh số thứ tự của các điện kháng
• Chọn các thông số trong hệ cơ bản: Scb, Ucb suy ra Icb ở các cấp cần tính dòng ngắn mạch
• Tính trị số cơ bản tương đối của các điện kháng
• Lần lượt biến đổi sơ đồ về sơ đồ đẳng trị chỉ có một nguồn và điện kháng tổng tương đương cho từng điểm ngắn mạch
• Tính dòng ngắn mạch của từng điểm ngắn mạch theo biểu thức: trong đơn vị tương đối: Ni * 1 i
I = x ∑ trong đơn vị có tên: Ni kA ( ) * Ni cb cb i
= Với Icb: trị cơ bản của dòng ngắn mạch tương ứng với điện áp tại điểm ngắn mạch
• Dòng điện xung kích, kxk =1.8 hệ số xung kích:
Chương 6: Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
- Công thức tính tổn thất điện năng với máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:
- Công thức tính tổn thất điện năng với máy biến áp tự ngẫu:
* * 1 N c ic N t it N h ih i dm dm dm
- Công thức tính tổn thất điện năng với máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây:
Chương 7: Tính toán kinh tế kỹ thuật
Vốn đầu tư của một phương án xác định theo biểu thức:
Phí tổn vận hành hằng năm gồm có ba phần:
P P= +P +Y Nếu chỉ xây dựng trong một năm thì:
C p V P= V + Trong đó: pV: hệ số hiệu quả sử dụng vốn đầu tư của ngành kinh tế
P: phí tổn vận hành tổng
Phương án tối ưu là phương án có chi phí C bé nhất
- Về kỹ thuật: Đánh giá về mặt kỹ thuật một phương án là vấn đề rất phức tạp, phụ thuộc vào quan điểm, kinh nghiệm, thời điểm và thực tế của từng nước.
Chương 8: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Chương này tính toán, lựa chón các khi cụ điện như máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn, thanh góp, dây dẫn, biến dòng, biến áp, …
Chương 9: Tự dùng trong trạm biến áp
Chương này có nhiệm vụ tính toán, chọn máy biến áp tự dùng, tính ngắn mạch, chọn áp – tô – mát, …
GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
Ngôn ngữ Matlab
Về ngôn ngữ Matlab, Matlab là từ viết tắt của MATRIX và LABORATORY, được công ty MATHWORDS viết cho máy tính cá nhân nhằm hỗ trợ các tính toán kỹ thuật tương ứng với các phần tử cơ bản là ma trận Với Matlab, người sử dụng có thể thao tác một cách dễ dàng để tính toán, đồ họa và lập trình vì Matlab có giao diện gần gũi và nhiều công cụ hỗ trợ (như Toolbox, Simulink)
Matlab được áp dụng nhiều trong các lĩnh vực như: tính toán toán học, phát triển giải thuật, mô hình, mô phỏng, phân tích, khai thác dữ liệu, đồ họa, …
Matlab có nhiều version khác nhau:
- Matlab 3.5 trở xuống hoạt động trong môi trường MS-DOS
- Matlab 4.0 trở hoạt động trong môi trường WINDOWS
Matlab hỗ trợ rất tốt cho tính toán toán học, đặc biệt là với các biến ma trận Do vậy, việc lập trình bằng Matlab rất phù hợp khi thiết kế mạng truyền tải.
Ngôn ngữ C#
Ngôn ngữ C# khá đơn giản, chỉ khoảng 80 từ khóa và hơn 16 kiểu dữ liệu được xây dựng sẵn Tuy nhiên, ngôn ngữ C# có ý nghĩa cao thực thi những khái niệm lập trình hiện đại C# bao gồm tất cả những hỗ trợ cho cấu trúc, thành phần component, lập trình hướng đối tượng Và ngôn ngữ C# được xây dựng trên nền tảng của hai ngôn ngữ mạnh nhất là C++ và Java
Ng ngôn ngữ lập trình C# cung cấp các từ khóa để khai báo lớp đối tượng mới, các phương thức hoặc thuộc tính của lớp Ngoài ra, C# còn hỗ trợ đóng gói, kế thừa và đa hình - ba tính chất cơ bản của bất kỳ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng nào.
Trong ngôn ngữ C# mọi thứ liên quan đến khai báo lớp điều được tìm thấy trong phần khai báo của nó Định nghĩa một lớp trong ngôn ngữ C# không đòi hỏi phải chia ra tập tin header và tập tin nguồn giống như trong ngôn ngữ C++ Hơn thế nữa, ngôn ngữ C# hỗ trợ kiểu XML, cho phép chèn các tag XML để phát sinh tự động các document cho lớp
C# cũng hỗ trợ giao diện interface, nó được xem như một cam kết với một lớp cho những dịch vụ mà giao diện quy định Trong ngôn ngữ C#, một lớp chỉ có thể kế thừa từ duy nhất một lớp cha, tức là không cho đa kế thừa như trong ngôn ngữ C++, tuy nhiên một lớp có thể thực thi nhiều giao diện Khi một lớp thực thi một giao diện thì nó sẽ hứa là nó sẽ cung cấp chức năng thực thi giao diện
Trong ngôn ngữ C#, những cấu trúc cũng được hỗ trợ, nhưng khái niệm về ngữ nghĩa của nó thay đổi khác với C++ Trong C#, một cấu trúc được giới hạn, là kiểu dữ liệu nhỏ gọn, và khi tạo thể hiện thì nó yêu cầu ít hơn về hệ điều hành và bộ nhớ so với một lớp
Một cấu trúc thì không thể kế thừa từ một lớp hay được kế thừa nhưng một cấu trúc có thể thực thi một giao diện
Ngôn ngữ C có các đặc tính sau:
- C# là ngôn ngữ đơn giản
- C# là ngôn ngữ hiện đại
- C# là ngôn ngữ hướng đối tượng
- C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và mềm dẻo
- C# là ngôn ngữ có ít từ khóa
- C# là ngôn ngữ hướng module
- C# sẽ trở nên phổ biến.
Cấu trúc giải thuật
1 Cấu trúc giải thuật chính
Hình 3.2 Cấu trúc giải thuật chính của chương trình
2 Cấu trúc giải thuật nhập thông số
Hình 3.3 Cấu trúc giải thuật nhập thông số
3 Cấu trúc giải thuật thuật tính đồ thị phụ tải
Hình 3.4 Cấu trúc giải thuật tính đồ thị phụ tải
4 Cấu trúc giải thuật chọn máy biến áp
Hình 3.5 Cấu trúc giải thuật chọn máy biến áp
5 Cấu trúc giải thuật tính tổn thất trong trạm biến áp
Hình 3.6 Cấu trúc giải thuật tính tổn thất trong trạm biến áp
6 Cấu trúc giải thuật tính ngắn mạch trong trạm biến áp
Hình 3.7 Cấu trúc giải thuật tính ngắn mạch trong trạm biến áp
7 Cấu trúc giải thuật tính toán kinh tế kỹ thuật
Hình 3.8 Cấu trúc giải thuật tính toán kinh tế kỹ thuật
8 Cấu trúc giải thuật chọn máy cắt
Hình 3.9 Cấu trúc giải thuật chọn máy cắt
9 Cấu trúc giải thuật chọn dao cách ly
Hình 3.10 Cấu trúc giải thuật chọn dao cách ly
10 Cấu trúc giải thuật chọn thanh góp
Hình 3.11 Cấu trúc giải thuật chọn thanh góp
11 Cấu trúc giải thuật chọn cáp ngầm
Hình 3.12 Cấu trúc giải thuật chọn cáp ngầm
12 Cấu trúc giải thuật chọn dây dẫn
Hình 3.13 Cấu trúc giải thuật chọn dây dẫn
13 Cấu trúc giải thuật chọn biến dòng
Hình 3.14 Cấu trúc giải thuật chọn biến dòng
14 Cấu trúc giải thuật chọn biến điện áp
Hình 3.15 Cấu trúc giải thuật chọn biến điện áp
15 Cấu trúc giải thuật chọn máy biến áp tự dùng
Hình 3.16 Cấu trúc giải thuật chọn máy biến áp tự dùng
GIỚI THIỆU CÁCH SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH
Chương trình tự động sử dụng ngôn ngữ Matlab
Giao diện chính của chương trình:
Hình 4.1 Giao diện chính của chương trình thiết kế sử dụng ngôn ngữ Matlab
Từ giao diện này, người sử dụng bấm vào nội dung “1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ” để xem các thông số thiết kế:
Hình 4.2 Phần 1 – Thông số thiết kế
Người sử dụng có thể nhấn nút “XEM” để xem giá trị các thông số hay nút “>>” để xem các thông số tiếp theo hay nút “CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH” để quay về giao diện chính của chương trình Các bảng thông số tiếp theo gồm có:
Hình 4.3 Phần 1 – Thông số thiết kế (tiếp theo)
Hình 4.4 Phần 1 - Thông số thiết kế (tiếp theo)
Tương tự, bấm nút “>>” để đi đến các nội dung tiếp theo hoặc bấm nút “CHƯƠNG
TRÌNH CHÍNH” để quay trở lại giao diện chính của chương trình để đi đến các nội dung tiếp theo.
Chương trình tính toán từng phần sử dụng ngôn ngữ C#
Giao diện chính của chương trình tính toán phần điện trạm biến áp 220/110/22kV như sau:
Hình 4.5 Giao diện chính của chương trình sử dụng ngôn ngữ C#
Bấm vào nội dung cần tính toán để thực hiện Ví dụ cần tính toán đồ thị phụ tải tổng qua các vị trí có thể lắp máy biến áp, bấm vào “Đồ thị phụ tải” để tính toán:
Hình 4.6 Phần 1 – Tổng hợp đồ thị phụ tải
Nhập các giá trị yêu cầu rồi bấm vào nút “KẾT QUẢ” để có các giá trị cần xác định
Tương tự cho các nội dung cần thực hiện khác.
TỔNG KẾT
- Chương trình đã đáp ứng với yêu cầu đề ra Tuy nhiên điểm còn hạn chế là chương trình chỉ tính toán được tương ứng nội dung yêu cầu của luận văn, đồ án trong phạm vi trường đại học, chưa sử dụng được để tính toán cho các công trình, dự án thực tế Và chương trình chưa thể chuyển sang dạng tập tin exe để có thể phổ biến rộng rãi hơn
- Kết quả của chương trình tính toán là chính xác, đã được áp dụng thử nghiệm cho các lứa sinh viên làm đồ án và luận văn như BK04HTĐ, BK05HTĐ, BK06HTĐ, luận văn chính quy (Nguyễn Phước Quý Hữu), ….
