Ứng dụng phần mềm matlab giải tích mạng điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  PHẠM NGỌC HANH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật ñiện Mã số ngành: 60.52.02.02 Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh Hà Nội – 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một công trình nghiên cứu nào khác. Tác giả Phạm Ngọc Hanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn, ñến nay ñề tài “Ứng dụng phần mềm MATLAB giải tích mạng ñiện phân phối” ñã ñược hoàn thành. Trong quá trình thực hiện ñề tài Tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ quý báu của các cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo hướng dẫn TS. Trần Quang Khánh về sự quan tâm, giúp ñỡ tôi rất tận tình trong phương pháp và các nội dung của luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ ðiện – Trường ðại học Nông Nghiệp – Hà Nội, Các cán bộ chi nhánh ñiện lực Thành phố Hưng Yên –tỉnh Hưng Yên, ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia ñình, bạn bè ñã ñộng viên và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Phạm Ngọc Hanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC Error! Bookmark not defined. DANH MỤC BIỂU BẢNG Error! Bookmark not defined. DANH MỤC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined. PHẦN MỞ ðẦU Error! Bookmark not defined. 1. ðặt vấn ñề Error! Bookmark not defined. 2. Mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 3. Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 4. Kết quả nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 5. Bố cục luận văn Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP Error! Bookmark not defined. 1.1.Tổng quan về mạng ñiện phân phối Error! Bookmark not defined. 1.2. Hiện trạng của mạng ñiện thành phố Hưng Yên Error! Bookmark not defined. 1.2.1. Vị trí ñịa lý và tình hình kinh tế xã hội của thành phố Hưng Yên Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Vài nét về tình hình sử dụng ñiện năng của thành phố Error! Bookmark not defined. 1.2.3. Tổng quan về mạng ñiện Thành Phố Hưng Yên Error! Bookmark not defined. Kết luận: Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN Error! Bookmark not defined. 2.1. Tầm quan trọng của bài toán giải tích mạng ñiện Error! Bookmark not defined. 2.2. Các phương pháp giải tích mạng ñiện phân phối Error! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iv 2.2.1. Phương pháp lặp Gauss-Seidel Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Phương pháp lặp Newton – Raphson Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Phương pháp kết hợp dựa trên hai ma trận: Dòng nút – dòng nhánh, dòng nhánh – ñiện áp nút và dòng ñiện tương ñương Error! Bookmark not defined. 2.3. Lựa chọn phương pháp giải tích mạng ñiện phân phối Error! Bookmark not defined. 2.3.1. ðặt vấn ñề Error! Bookmark not defined. 2.3.2. So sánh các phương pháp Error! Bookmark not defined. Kết luận: 31 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI TRONG MÔI TRƯỜNG MATLAB 32 3.1. Tổng quan về MATLAB 32 3.1.1. Giao diện của chương trình 32 3.1.2. Các phép toán – tên biến – các hàm cơ bản 33 3.1.3. Số phức trong MATLAB 34 3.1.4. Ma trận và ứng dụng 34 3.1.5. Cấu trúc ñiều kiện 36 3.2. Liên kết giữa MATLAB và Microsorft Excel 41 3.2.1. Ghi một ma trận vào file Excel 42 3.2.2. ðọc dữ liệu từ file Excel 42 3.3. Viết chương trình MATLAB giải tích mạng ñiện phân phối 42 Kết luận: 43 CHƯƠNG 4: GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI LỘ 479-E28.7 CỦA TP HƯNG YÊN 45 4.1. Sơ ñồ mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7 của TP Hưng Yên 45 4.2. Thông số ñường dây và thông số tại các nút 45 4.2.1. Thông số ñường dây 45 4.2.2. Thông số tại các nút 45 4.3. Áp dụng chương trình giải tích mạng ñiện phân phối cho lộ 479-28.7 45 Kết luận: 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… v CHƯƠNG 5: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI LỘ 479 – E28.7 VÀ KIỂM TRA KẾT QUẢ 52 5.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT 52 5.2. Tính toán lộ 479-E28.7 bằng phần mềm PSS/ADEPT 52 5.2.1 Các bước thực hiện 52 5.2.2. Kết quả tính toán 53 Kết luận: 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 1. Kết luận 65 2. Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 Phụ lục 1: Sơ ñồ mạng ñiện thành phố Hưng Yên 68 Phụ lục 2: Các chương trình con của chương trình giải tích mạng ñiện 70 Phụ lục 3: Thông số ñường dây lộ 479-E28.7 87 Phụ lục 4: Thông số tại các nút lộ 479-E28.7 91 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vi DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 4. Kết quả giải tích lộ 479-E28.7 bằng phần mềm MATLAB 46 Bảng 5.1. Bảng kết quả lộ 479-E28.7 dùng phần mềm PSS/ADEPT 53 Bảng 5.2. Bảng so sánh kết quả giữa hai phần mềm 57 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1. Sơ ñồ khối thuật toán lặp Gauss - Seidel Error! Bookmark not defined. Hình 2.2. Lặp Newton-Raphson Error! Bookmark not defined. Hình 2.3. Sơ ñồ khối thuật toán lặp Newton-Raphson Error! Bookmark not defined. Hình 2.4. Sơ ñồ lưới một pha sáu nút Error! Bookmark not defined. Hình 2.5. Xây dựng B2 của ma trận BIBC Error! Bookmark not defined. Hình 2.6. Xây dựng B2 của ma trận BCBV Error! Bookmark not defined. Hình 2.7. Sơ ñồ khối trình tự tính bằng phương pháp kết hợp hai ma trận.Error! Bookmark not defined. Hình 3.1. Các cửa sổ làm việc chính của MATLAB 32 Hình 3.2. Cửa sổ M.file 33 Hình 3.3. Sơ ñồ thuật toán lệnh if ñơn 37 Hình 3.4. Sơ ñồ thuật toán lệnh if - else 38 Hình 3.5. Sơ ñồ thuật toán lệnh while 39 Hình 3.6. Sơ ñồ thuật toán lệnh for ñơn 40 Hình 3.7. Sơ ñồ thuật toán lệnh break 41 Hình 5.1.Thẻ nhập mã dâycho ñường dây. 53 Hình 5.2.Thẻ nhập công suấtcho MBA 53 Hình 5.3.Thẻ thiết lập thông số cho phụ tải. 53 Hình 1.1. Sơ ñồ một sợi mạng ñiện trung áp Thành Phố Hưng Yên 68 Hình 1.2. Sơ ñồ một sợi Lộ 479- E28.7 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 PHẦN MỞ ðẦU 1. ðặt vấn ñề ðiện năng ñã trở thành một phần không thể thiếu trong sự nghiệp Công nghiệp hoá của ñất nước ta. Hệ thống ñiện Việt Nam ñang phát triển nhanh chóng cả về quy mô và chất lượng ñể có thể ñáp ứng yêu cầu tiêu thụ ngày càng cao của các hộ dùng ñiện. Không nằm ngoài xu hướng này, mạng ñiện phân phối, hiện nay chiếm một tỉ trọng rất lớn trong hệ thống ñiện, ñang ñược quan tâm, cải tạo và nâng cấp. Vì vậy, việc nghiên cứu các bài toán kinh tế - kỹ thuật của mạng ñiện phân phối ngày càng quan trọng. ðặc biệt là việc giải tích mạng ñiện phân phối bởi nó là cơ sở cho công tác thiết kế, quy hoạch và vận hành tối ưu chế ñộ làm việc của mạng ñiện phân phối nói riêng và hệ thống ñiện nói chung. Bài toán giải tích mạng ñiện phân phối nhằm xác ñịnh dòng ñiện và dòng công suất trên các nhánh, tính tổn thất ñiện áp và ñiện áp tại các nút, tính tổn thất công suất và tổn thất ñiện năng ñể phục vụ quy hoạch, thiết kế và vận hành mạng ñiện. ðối với mạng ñiện ñơn giản công việc tính toán có thể thực hiện bằng tay, còn ñối với mạng ñiện phức tạp nhiều nguồn, nhiều phụ tải, nhiều cấp ñiện áp với cấu trúc mạng ñiện bất kỳ thì việc tính toán bằng tay không thể thực hiện ñược. Khi ñó cần có các phương pháp tính lập trình theo chương trình máy tính, một trong những phần mềm hữu ích ñó là MATLAB, ngày nay MATLAB ñã và ñang ñược ứng dụng rất hiệu quả ở các ngành khác nhau. Từ những phân tích trên, tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Ứng dụng phần mềm MATLAB giải tích mạng ñiện phân phối”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác ñịnh phương pháp giải tích phù hợp trên cơ sở phân tích ñặc ñiểm, cấu trúc mạng ñiện phân phối; -Xây dựng chương trình giải tích mạng ñiện phân phối trên cơ sởứng dụng phần mềm MATLAB; - ðánh giá hiệu quả của phần mềm xây dựng dựa trên kết quả áp dụng ñối với mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7của TP Hưng Yên. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 2 3. Phương pháp nghiên cứu - Kết hợp phýõng pháp giải tích và phýõng pháp thốngkê; - Áp dụng các phần mềm MATLABvà PSS/ADEPT. 4. Kết quả nghiên cứu - Chương trình giải tích mạng ñiện phân phối dùng phần mềm MATLAB; - Bảng số liệu các thông số của mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7 của TP Hưng Yên. 5. Bố cục luận văn Luận văn gồm 5 chương: Mở ñầu; Chương I: Tổng quan mạng ñiện phân phối trung áp; Chương II: Tổng quan về phương pháp giải tích mạng ñiện; Chương III: Xây dựng chương trình giải tích mạng ñiện phân phối trong môi trường MATLAB; Chương IV: Giải tích mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7 của TP Hưng Yên; Chương V: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT giải tích mạng ñiện phân phối lộ 479 – E28.7 và kiểm tra kết quả; Kết luận và kiến nghị. [...]... NG QUAN M NG ðI N PHÂN PH I TRUNG ÁP 1.1.T ng quan v m ng ñi n phân ph i M ng ñi n phân ph i trung áp là m ng ñi n tr c ti p chuy n t i ñi n năng t các tr m bi n áp trung gian ñ n các tr m bi n áp h áp cung c p cho khách hàng, các ñư ng dây phân ph i trung áp thư ng ñư c v n hành h d ng lư i hình tia không phân ño n, hình tia phân ño n, m ch vòng kín v n hành h … Nhìn chung m ng ñi n phân ph i Vi t Nam... năng h i t trong h u h t các trư ng h p c a lư i phân ph i - K t lu n T nh ng phân tích ưu ñi m và như c ñi m trên, ta th y phương pháp k t h p hai ma tr n BIBC và BCBV có nhi u l i th và ưu ñi m hơn, vì v y lu n văn l a ch n phương pháp gi i tích k t h p hai ma tr n BIBC và BCBV ñ xây d ng chương trình 2.4 Các bư c gi i bài toán gi i tích m ng ñi n phân ph i theo phương pháp k t h p hai ma tr n BIBC... c p, v n hành chýa ñư c h p lý d n t i t n th t công su t, ñi n áp trên lư i phân ph i là r t l n Hi n t i, lư i phân ph i c aVi t Nam bao g m: + Lý i phân ph i trung áp, có ñi n áp 6, 10, 15, 22, 35 kV phân ph iñi n cho các tr m trung áp / h áp và các ph t i trung áp + Lý i h áp, c p ñi n cho các ph t i h áp 380/220 V Lư i phân ph i thư ng có c u trúc hình tia, m t s lư i có c u trúc kín nhưng v n... c, cơ quan hành chính c a t nh và nhân dân 6 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ……………………… CHƯƠNG2: T NG QUAN V PHƯƠNG PHÁP GI I TÍCH M NG ðI N 2.1 T m quan tr ng c a bài toán gi i tích m ng ñi n Gi i tíchm ng ñi n phân ph i là xác ñ nh dòng ñi n và dòng công su t trên t ng nhánh c a lư i, tính t n th t ñi n áp và ñi n áp các nút, tính t n th t công su t và t n th t ñi n... ……………………… K t lu n: Nhìn chung m ng ñi n phân ph i trung áp Vi t Nam có r t nhi u c p ñi n áp, các ñư ng dây quá dài, mang t i hơn kh năng c p ñi n, các thi t b chưa ñư c nâng c p, v n hành chưa ñư c h p lý d n t i t n th t công su t, ñi n áp trên lư i phân ph i là r t l n M ng ñi n phân ph i trung áp c a Thành ph Hưng Yên cũng ñang ngày càng ñư c m r ng, hi n t i m ng ñi n phân ph i có hai c p ñi n áp là 35kV... c a m ng ñi n là m t vi c làm r t c n thi t ñ ki m tra ki m soát ch ñ m ng và tìm ra các gi i pháp h u hi u kh c ph c ñư c tình tr ng m t ñ i x ng c a lư i v dòng và áp 2.2 Các phương pháp gi i tích m ng ñi n phân ph i [1]; [2] 2.2.1 Phương pháp l p Gauss-Seidel * Mô t toán h c Gi s có h phương trình g m n phương trình v i n n x1, x2, …, xn như sau: f1 (x 1 , x 2 ,L, x n ) = 0  f 2 (x 1 , x 2 ,L, x... −1)    *  dlf 2 ( n −1)   P2 + jQ2       U 2     M   M dlf ( n −1)( n −1)   *   P + jQ   n n    U n −1      (2.49) Sau khi tìm hi u k v phương pháp gi i tích ch ñ lư i phân ph i như ñã trình bày trên, ta có th bi u di n chúng dư i d ng sơ ñ kh i t ng quát ñ có th gi i trên máy tính như hình 2.7 24 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t………………... ik=0 k=k+1 Tính toán giá tr ñi n áp m i S ð Tính toán các thông s ch ñ Hi n th k t qu K t thúc Hình 2.7 Sơ ñ kh i trình t tính b ng phương pháp k t h p hai ma tr n 2.3 L a ch n phương pháp gi i tích m ng ñi n phân ph i 2.3.1 ð t v n ñ Vi c l a ch n phương pháp tính toán cũng là m t v n ñ quan tr ng vì các yêu c u c a bài toán ngày càng cao như ñ chính xác, kh i lư ng tính toán, th i gian th c hi n…Trong... p s c ho c s a ch a ñ không làm gián ño n lâu dài vi c cung c p ñi n Ph t i c a lư i phân ph i có tính ñ ng th i th p, d n ñ n ñ th ph t i trên các tr m trung gian r t m t cân b ng gi a các gi trong ngày, các mùa trong năm…chính vì th vi c tính toán các thông s c a m ng ñi n g p nhi u khó khăn, ngoài ra ñ i v i lư i phân ph i ta không th ño ñ c các thông s t tc các nút, nhánh vì v y vi c tính toán chính... - Voltage),và ngu n dòng tương ñương bơm 19 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ……………………… vào nút ñ tính toán * Xây d ng phương pháp + Ngu n dòng tương ñương ð i v i lư i phân ph i, mô hình c a ngu n dòng tương ñương là r t thi t th c V i nút i, công su t ph c Si bi u di n b i: S i = ( Pi + jQi ) i =1 ÷ n (2.37) Dòng nút tương ñương ng v i công su t trên t i bư c l p th . Viết chương trình MATLAB giải tích mạng ñiện phân phối 42 Kết luận: 43 CHƯƠNG 4: GIẢI TÍCH MẠNG ðIỆN PHÂN PHỐI LỘ 479-E28.7 CỦA TP HƯNG YÊN 45 4.1. Sơ ñồ mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7. giải tích mạng ñiện phân phối . 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác ñịnh phương pháp giải tích phù hợp trên cơ sở phân tích ñặc ñiểm, cấu trúc mạng ñiện phân phối; -Xây dựng chương trình giải tích. chương trình giải tích mạng ñiện phân phối trên cơ s ứng dụng phần mềm MATLAB; - ðánh giá hiệu quả của phần mềm xây dựng dựa trên kết quả áp dụng ñối với mạng ñiện phân phối lộ 479-E28.7của