LỜI CẢM ƠNTrong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh cs Thanh Hóa.Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình làm đồ án và cả quá trình học tập CHƯƠNG MỞ ĐẦU1. Tính bức thiết của đề tài MATLAB là khả năng tính toán và biểu diễn đồ hoạ kỹ thuật nhanh chóng, đa dạng và chính xác cao. Thư viện hàm của MATLAB bao gồm rất nhiều chương trình tính toán con. Các chương trình con này giúp người sử dụng giải quyết nhiều loại bài toán khác nhau, đặc biệt là các bài toán về ma trận, số phức, hệ phương trình tuyến tính cũng như phi tuyến. MATLAB cũng cho phép xử lý dữ liệu và biểu diễn đồ hoạ trong không gian 2D và 3D với nhiều dạng đồ thị thích hợp, giúp người sử dụng có thể trình bày kết quả tính toán một cách trực quan và thuyết phục hơn. Thêm vào đó, các phiên bản MATLAB ngày càng phát triển nhiều module phần mềm bổ sung các Toolbox (bộ công cụ) với phạm vi chức năng chuyên dụng cho từng chuyên ngành cụ thể. 2. Mục đích nghiên cứu Tính toán chi tiết phân bố công suất lưới điện Miền Nam phục vụ cho thực tiễn vận hành lưới điện hợp lý nhất3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu phân bố công suất lưới điện Miền Nam, đồng thời nghiên cứu ứng dụng phần mềm Matlab mô phỏng hệ thống điện.Dùng Matlab để xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống điện và tính toán phân bố công suất trên đó.Mục lụcCHƯƠNG MỞ ĐẦU61. Tính bức thiết của đề tài62. Mục đích nghiên cứu63. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài64. Phương pháp nghiên cứu của đề tài.65. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài6CHƯƠNG 17TỔNG QUAN MATLAB71.1. GIAO DIỆN CỦA CHƯƠNG TRÌNH71.2. CÁC PHÉP TOÁN TÊN BIẾN CÁC HÀM CƠ BẢN81.2.1.Các phép toán81.2.2. Cách đặt tên biến81.2.3. Điều khiển vào ra81.2.4. Một số hàm toán học cơ bản91.3. SỐ PHỨC TRONG MATLAB101.3.1. Nhập số phức101.3.2. Các phép toán cơ bản với số phức101.4. MA TRẬN VÀ ỨNG DỤNG101.4.1. Ma trận101.4.2 Các phép toán với ma trận trong Matlab111.4.3. Ứng dụng ma trận vào giải hệ phương trình121.5. CẤU TRÚC ĐIỀU KIỆN141.5.1. Cấu trúc ifend141.5.2. Cấu trúc ifelseifelseend151.6. CẤU TRÚC LẶP161.6.1. Cấu trúc forend161.6.2. Cấu trúc whileend171.6.3. Cấu trúc switchcase181.7. ĐỒ HỌA 2D TRONG MATLAB191.7.1. Lệnh vẽ191.7.2. Đặc tả kiểu đường vẽ191.7.3. Đặc tả kích thước, màu của đường vẽ và kiểu đánh dấu của điểm191.7.4. Thêm đường vẽ vào đồ thị201.7.5. Đặt các thông số cho trục201.8. GIAO DIỆN ĐỒ HỌA GUIDE TRONG MATLAB20CHƯƠNG 223PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP23CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI232.1 MÔ HÌNH NÚT CỦA LƯỚI ĐIỆN232.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN282.2.1 PHƯƠNG PHÁP LẶP GAUSS – SEIDEL (GS)28CHƯƠNG 3.35VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MATLAB ĐỂ PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ35ĐIỆN ÁP CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI353.1. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CHƯƠNG TRÌNH353.2. CHƯƠNG TRÌNH CON TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN38ÁP CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI VIẾT THEO PHƯƠNG PHÁP38GAUSS SEIDEL383.2.1. Giới thiệu khái quát về chương trình con viết theo phương pháp383.2.2. Các chương trình con trong chương trình tính phân bố công suất393.3. CHƯƠNG TRÌNH CON TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN41ÁP CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI VIẾT THEO PHƯƠNG PHÁP41NEWTON RAPSHON413.3.1. Giới thiệu khái quát về chương trình con viết theo phương pháp41Newton Rapshon413.3.2. Các chương trình con trong chương trình tính phân bố công suất423.4. CHƯƠNG TRÌNH CON CHỨA GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN503.5. XUẤT KẾT QUẢ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN51ÁP TỪ MATLAB SANG EXCEL513.6. SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ53ĐIỆN ÁP CHO MẠNG PHÂN PHỐI CÓ 21 NÚT:533.7. ĐẶC ĐIỂM PHƯƠNG PHÁP VÀ ÁP DỤNG VÀO BÀI TOÁN57GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN:57CHƯƠNG 459ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ59ĐIỆN ÁP CHO MẠNG ĐIỆN THỰC TẾ594.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN TÍNH TOÁN594.2. NHẬN XÉT KẾT QUẢ TÍNH TOÁN594.3. NHẬN XÉT PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN60KẾT LUẬN63TÀI LIỆU THAM KHẢO64
Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH Công Nghiệp TP. HCM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Nhóm sinh viên số 1: Hệ đào tạo: ĐH chính quy. Lớp: ĐHDI7TH Nghành: Công nghệ kỹ thuật Điện. Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm Matlab Trong Tính Toán Phân Bố Công Suất Kế hoạch thực hiện: Ngày giao đề tài : Ngày nộp đồ án : Trưỡng Bộ Môn Giáo Viên Hướng Dẫn trang 1 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab DANH SÁCH NHÓM trang 2 Nhóm 1 STT MSSV HỌ TÊN LỚP 1 11010363 Nguyễn Văn Bắc DHDI7TH 2 11014453 Ngô Việt Cường DHDI7TH 3 11010203 Lê Văn Vương DHDI7TH 4 11016173 Nguyễn Khắc Dũng DHDI7TH 5 11014013 Lê Đình Đại DHDI7TH Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Thanh Hóa, ngày tháng năm 2015 Giảng viên hướng dẫn trang 3 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Ngày … tháng …năm 2015 Giảng viên phản biện trang 4 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh cs Thanh Hóa. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình làm đồ án và cả quá trình học tập ! trang 5 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1. Tính bức thiết của đề tài MATLAB là khả năng tính toán và biểu diễn đồ hoạ kỹ thuật nhanh chóng, đa dạng và chính xác cao. Thư viện hàm của MATLAB bao gồm rất nhiều chương trình tính toán con. Các chương trình con này giúp người sử dụng giải quyết nhiều loại bài toán khác nhau, đặc biệt là các bài toán về ma trận, số phức, hệ phương trình tuyến tính cũng như phi tuyến. MATLAB cũng cho phép xử lý dữ liệu và biểu diễn đồ hoạ trong không gian 2D và 3D với nhiều dạng đồ thị thích hợp, giúp người sử dụng có thể trình bày kết quả tính toán một cách trực quan và thuyết phục hơn. Thêm vào đó, các phiên bản MATLAB ngày càng phát triển nhiều module phần mềm bổ sung các Toolbox (bộ công cụ) với phạm vi chức năng chuyên dụng cho từng chuyên ngành cụ thể. 2. Mục đích nghiên cứu Tính toán chi tiết phân bố công suất lưới điện Miền Nam phục vụ cho thực tiễn vận hành lưới điện hợp lý nhất 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu phân bố công suất lưới điện Miền Nam, đồng thời nghiên cứu ứng dụng phần mềm Matlab mô phỏng hệ thống điện. Dùng Matlab để xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống điện và tính toán phân bố công suất trên đó. trang 6 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MATLAB Matlab (Matrix laboratory) là chương trình lập trình ứng dụng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như điện, điện tử, điều khiển tự động…Matlab có thể giải quyết được nhiều bài toán đặt biệt là các bài toán về ma trận. I.1. GIAO DIỆN CỦA CHƯƠNG TRÌNH Các cửa sổ làm việc chính của Matlab gồm có: Hình 1.1. Các cửa sổ làm việc chính của Matlab Command windown: cửa sổ để nhập các lệnh và dữ liệu, đồng thời là nơi xuất các kết quả tính toán. Command history: cửa sổ lưu trữ các lệnh đã thực thi cùng với thời gian sử dụng. Current directory: cho biết các thư mục đang lưu trữ. Help (demo): trợ giúp thông tin về phần mềm. Mfile: cửa sổ để viết các lệnh lập trình, có phần mở rộng là file.m. trang 7 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Hình 1.2. Cửa sổ Mfile 1.2. CÁC PHÉP TOÁN - TÊN BIẾN - CÁC HÀM CƠ BẢN 1.2.1.Các phép toán Các phép toán đại số: +, -, *,^, /, \ (chia trái), ' phép chuyển vị ma trận hay liên hợp phức. Các toán tử quan hệ: <, <=, >, >=, == (bằng) , =~ (khác). Các toán tử logic: & (and), | (or), ~ (not). Các hằng: pi, j, inf (vô cùng), NaN (không xác định). 1.2.2. Cách đặt tên biến Matlab có những quy định về tên biến: tên biến phải bắt đầu bằng chữ và không chứa các kí tự đặt biệt như @, %, /,…Ngoài ra Matlab còn phân biệt chữ hoa với chữ thường. 1.2.3. Điều khiển vào ra Các lệnh sau dùng để đưa số liệu vào và ra: Nhập dữ liệu : input (cú pháp: tên biến = input('chuổi hiển thị')). Hiển thị nội dung của mảng hay chuổi : disp (cú pháp disp(tên biến hoặc trang 8 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab tên chuổi cần hiển thị). Điều khiển xuất kết quả tính toán : format Lưu dữ liệu : save (cú pháp: save 'tên file' 'tên biến' 'kiểu định dạng'). 1.2.4. Một số hàm toán học cơ bản Hàm căn bậc hai của x Hàm sin của x Hàm cos của x Hàm chuyển từ chuổi sang số Hàm chuyển từ số sang chuổi :sqrt(x) :sin(x) :cos(x) : str2num(x) : num2str(x) trang 9 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Trong các hàm lượng giác trên thì biến x có đơn vị là radian nếu x có đơn vị là độ thì ta phải đổi sang radian. 1.3. SỐ PHỨC TRONG MATLAB 1.3.1. Nhập số phức Để nhập số phức z=3+j4 ta có thể nhập từ của sổ Command Windown hoặc từ Mfile: Nhập dưới dạng đại số: >> z=3+j*4 Nhập dưới dạng cực: >> z=5*exp(j*45*pi/180) 1.3.2. Các phép toán cơ bản với số phức Lấy môđun số phức z :abs(z) Lấy acgumen số phức z :angle(z) Lấy phần thực số phức z :real(z) Lấy phần ảo số phức z :imag(z) Số phức liên hợp :conj(z) Các phép toán khác như +, -, *, / cũng giống như số thực. 1.4. MA TRẬN VÀ ỨNG DỤNG 1.4.1. Ma trận Ma trận là một mảng các số liệu gồm có m hàng và n cột: Nhóm 1- DHDI7TH trang 10 [...]... đường dây: Công suất chảy từ nút i đến j và từ nút j đến i: Nhóm 1- DHDI7TH trang 33 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Tổn thất công suất trên đường dây: Nhóm 1- DHDI7TH trang 34 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab CHƯƠNG 3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MATLAB ĐỂ PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CHƯƠNG TRÌNH Chương trình được viết để tính phân bố công suất và điện... điện áp thì cần phải tính S*I do vậy trước tiên phải tính Qi theo công thức: phần thực xác định như sau: Nhóm 1- DHDI7TH trang 32 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Và giá trị của điện áp nút PV là : Nếu CSTD tại một nút chưa biết (nút Vq) thì ta sử dụng công thức: Dòng công suất trên đường dây: Sau khi xác định được điện áp các nút, dòng điện và công suất trên đường dây được tính toán như sau: Hình... và điện áp cho mạng điện phân phối có n nút chương trình con: 1 Chương trình con tính phân bố công suất và điện áp cho mạng điện phân phối viết theo phương pháp Gauss - Seidel 2 Chương trình con tính phân bố công suất và điện áp cho mạng điện phân phối viết theo phương pháp Newton - Rapshon 3 Chương trình con chứa giao diện điều khiển Dữ liệu đầu vào của chương trình được phân làm hai loại là thông... người lập trình sẽ yêu cầu Matlab thực hiện khi click vào đối tượng File.fig chứa giao diện của GUI vừa tạo ra Hình 1.9 File.m do chương trình Matlab tạo ra Nhóm 1- DHDI7TH trang 22 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁPCHO MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 MÔ HÌNH NÚT CỦA LƯỚI ĐIỆN Ta xét lưới điện đơn giản như hình 2.1 Tổng trở được tính đổi sang hệ đơn vị... trang 18 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab otherwise end Nếu giá trị của biểu thức ứng sau switch trùng với giá trị thử i thì Matlab sẽ thực hiện khối lệnh i rồi chuyển sang các lệnh ứng sau end Trong trường hợp giá trị của biểu thức ứng sau switch không trùng với giá trị thử nào thì Matlab sẽ thực thi các lệnh ứng sau otherwise 1.7 ĐỒ HỌA 2D TRONG MATLAB 1.7.1 Lệnh vẽ Đồ họa 2D... , ymin , ymax]) 1.8 GIAO DIỆN ĐỒ HỌA GUIDE TRONG MATLAB GUI cung cấp các công cụ có khả năng liên kết các môi trường tính toán và đồ họa làm tăng tính trực quan và sinh động của vấn đề Để khởi động GUI, từ của sổ Command Windown ta gõ lệnh guide, khi đó cửa sổ GUI xuất hiện: Nhóm 1- DHDI7TH trang 20 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Hình 1.7 Cửa sổ GUIDE – MATLAB Muốn tạo một GUI ta chọn hộp ‘Create... công thức: các nguồn s.đ.đ được thay bằng các nguồn dòng tương đương Nút 0 (nút đất) được chọn làm nút quy chiếu Nhóm 1- DHDI7TH trang 23 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Hình 2.2 Sơ đồ tương đương Giả thuyết chiều các dòng điện như hình vẽ Áp dụng định luật KS1 cho các nút ta được: Biến đổi ta được: Nhóm 1- DHDI7TH trang 24 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Tại (2.1): Hệ (2.1) có thể viết lại Trong. .. trang 26 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Thuật toán thành lập ma trận Ybusbiểu diễn bằng sơ đồ khối: Nhóm 1- DHDI7TH trang 27 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN Đối với HTĐ, dòng điện Ibus tại (2.3) cũng là các biến chưa xác định và liên hệ với điện áp tại các nút (S=U.I) do đó không thể xác định nghiệm Ubus theo (2.4) và (2.5) Việc sử dụng các phương pháp lặp... điện và công suất chảy qua các nhánh Việc giải hệ này rất đơn giản với Matlab, ta sử dụng lệnh: >> U=Y\J Hoặc: >> U=inv(Y)*J 1.5 CẤU TRÚC ĐIỀU KIỆN Cấu trúc điều kiện là một cấu trúc cơ bản trong lập trình 1.5.1 Cấu trúc if-end Cú pháp: if lệnh 1; lệnh 2; ……… lệnh n; end Sơ đồ khối của cấu trúc if - end như hình 1.3: Nhóm 1- DHDI7TH trang 14 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Hình... hình 3.2 Nhóm 1- DHDI7TH trang 35 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng Matlab Hình 3.1 Ma trận linedata chứa thông số đường dây Hình 3.2 Ma trận busdata chứa thông số nút Ta có một số lưu ý khi nhập dữ liệu cho chương trình: Ở ma trận busdata, cột thứ 5 thể hiện loại nút (nút cân bằng công suất hay nút PV, PQ), tại cột này ta nhập 1: cho nút cân bằng công suất, 2: cho nút PV và nhập 3: cho nút PQ Nhóm 1- DHDI7TH . ứng dụng phần mềm Matlab mô phỏng hệ thống điện. Dùng Matlab để xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống điện và tính toán phân bố công suất trên đó. trang 6 Nhóm 1 Đồ Án Chuyên Ngành Ứng dụng. 1: Hệ đào tạo: ĐH chính quy. Lớp: ĐHDI7TH Nghành: Công nghệ kỹ thuật Điện. Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm Matlab Trong Tính Toán Phân Bố Công Suất Kế hoạch thực hiện: Ngày giao đề tài : Ngày. toán chi tiết phân bố công suất lưới điện Miền Nam phục vụ cho thực tiễn vận hành lưới điện hợp lý nhất 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu phân bố công suất lưới điện