Tìm hiểu bài toán phân bố công suất và áp dụng cho hệ thống điện tp hồ chí minh năm 2016 đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện

KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU BÀI TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT V P DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2016 SINH VIÊN: BÙI DUY TRUNG -MSSV: 14025211 TRẦN VĂN HƢNG -MSSV: 14044171 LỚP : DHDI10B GVHD : TS NGUYỄN TRUNG NHÂN TP HCM, NĂM 2018 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên - nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài BÙI DUY TRUNG – MSSV : 14025211 TRẦN VĂN HƢNG - MSSV : 14044171 Tên đề tài TÌM HIỂU BÀI TỐN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT V P DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2016 Nội dung T m hiểu giải thuật ph n ố ng suất Tìm hiểu Hệ thống điện Việt Nam TP Hồ Chí Minh năm 2016 Xử lý liệu sơ đồ Hệ thống điện TP Hồ Chí Minh năm 2016 phục vụ toán PBCS Viết hƣơng tr nh PBCS ằng M t ng giải thuật N wton R pshon p ụng ho hệ thống điện TP Hồ Chí Minh năm 2016 Xuất kết nhận xét Kết File liệu cho toán PBCS Hệ thống điện TP Hồ Chí Minh Việt Nam năm 2016 Chƣơng tr nh PBCS ằng giải thuật Newton-Raphson Kết chạy hƣơng tr nh Giảng viên hƣớng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20 Sinh viên TS NGUYỄN TRUNG NHÂN BÙI DUY TRUNG TRẦN VĂN HƢNG I Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN II Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN III Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng MỤC LỤC CHƢƠNG 1: LẬP TRÌNH GIAO DIỆN GUIDE TRONG MATLAB 1.1.1 GIAO DIỆN GUIDE LÀ GÌ? 1.2.1 PHƢƠNG PH P LẬP TRÌNH GUIDE: 1.3.1 THAO TÁC THỰC HIỆN GUIDE: 1.4.1 KHỞI ĐỘNG GUIDE 1.5.1 CHỨC NĂNG TRONG GIAO DIỆN GUI 1.6.1 GIỚI THIỆU HỘP THOẠI INSPECTER CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT PHÂN BỐ TR O LƢU CÔNG SUẤT 10 2.1 Giới thiệu phân bố trào ƣu ng suất 10 2.2 Phƣơng pháp gauss –ziedel 10 2.2.1 Giới thiệu phƣơng ph p 10 2.2.2 Thành lập cơng thức tính 10 2.3 Phƣơng pháp newton – rapshon 13 2.3.1 Giới thiệu phƣơng pháp 13 2.3.2 Thành lập cơng thức tính 13 2.3.3 Thuật toán Newton-Raphson 19 CHƢƠNG 3: TỔNG THỂ VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MNH NĂM 2016 22 3.1 Tổng thể phát triển hệ thống điện việt nam 22 3.2 Hiện trạng phụ tải điện 23 3.3 Hiện trạng ngành điện : 26 3.4 Đ nh gi trạng ƣới điện truyền tải TP Hồ Chí Minh - Việt Nam 29 3.5 Thông số phần tử sơ đồ 30 3.6 Dữ liệu u cầu tốn phân bố cơng suất 41 3.6.1 Thông số nút 41 3.6.1.1 Thanh góp tải PQ (Loadbus ) 41 3.6.1.2 Thanh góp PU ( Voltage controlled bus ) 41 3.6.1.3 Thanh góp cân cơng suất (Slack – bus ) : 42 3.6.2 Thông số đƣờng dây 43 3.6.2.1 Sơ đồ thay đƣờng dây 43 3.6.2.2 Yêu cầu toán 44 3.6.3 Máy biến p điều chỉnh: 45 3.6.4 Tập tin chạy tốn phân bố cơng suất 47 IV Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ CHẠY CHƢƠNG TRÌNH PHÂN BỐ CƠNG SUẤT ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MINH BẰNG PHƢƠNG PH P NEWTON – RAPSHON NGÀY 29-12-2016 48 4.1 Điện p đơn v tƣơng đối pu 48 4.2 D ng điện đơn v tƣơng đối pu 50 4.3 Tổn thất ng suất MVA 73 CHƢƠNG 5: TỔNG KẾT 87 5.1 NHẬN XÉT – Đ NH GI 87 5.1.1 Hệ thống điện hồ chí minh 87 5.1.2 Bài tốn phân bố cơng suất 87 5.2 KIẾN NGH 87 5.3 KẾT LUẬN 89 PHỤ LỤC 90 T I LIỆU THAM KHẢO 100 LỜI CẢM ƠN 101 V Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Khởi động GUI Hình 1.2: Giao diện GUI Hình 1.3: Thanh cơng cụ GUI……………………………………………….4 Hình 1.4: Hộp thoại INSPECTOR Hình 3.1: Biểu đồ tăng trƣởng điện thƣơng phẩm Viêt N m gi i đoạn 20052016 24 Hình 3.2: Diễn biến ấu tiêu thụ điện theo thành phần kinh tế g/đ 20052016 25 Hình 3.3: Sản ƣợng tiêu thụ điện ph n th o TCT Điện lực 25 Hình 3.4: Cơng suất đỉnh toàn quốc miền gi i đoạn 2005-2016 26 Hình 3.5: Diễn biến phát triển loại nguồn điện gi i đoạn 1999-2016 27 H nh 3.6: Cơ ấu loại nguồn điện HTĐ Việt Nam trạng 27 Hình 3.7: Cơng suất nguồn điện tăng thêm miền gi i đoạn 2000-2016 29 VI Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mô tả công cụ ản Bảng 1.2: Một số thuộc tính INSPECTOR Bảng 3.1: Danh mục cơng trình nguồn điện dự kiến vận hành năm 2017 28 Bảng 3.2: Bảng thông số số liệu tính tốn cho hệ thống điện TP HCM năm 2016 30 Bảng 4.1: Kết điện p đơn v tƣơng đối pu 48 Bảng 4.2: Kết ng điện đơn v tƣơng đối pu 50 Bảng 4.3: Kết hạy hƣơng trinh gi tr tổn thất ng suất MVA 73 VII Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng CHƢƠNG 1: LẬP TRÌNH GIAO DIỆN GUIDE TRONG MATLAB 1.1.1 GIAO DIỆN GUIDE LÀ GÌ? GUIDE giao diện đồ họ ó điều khiển nhiều cơng cụ đƣợ ngƣời lập trình tạo sẵn, ho tƣơng t giữ ngƣời dùng giao diện hƣơng tr nh, hƣơng tr nh đƣợ ngƣời lập trình tạp sẵn giao diện thực vài đƣợc ngƣời lập tình tạo sẵn giao tiếp với ngƣời sử dụng Ứng dụng Matlab lập trình giao diện mạnh dễ thực hiện, tạo giao diện ngƣời ng tƣơng tự VBB… GUI bao gồm đầy đủ hƣơng tr nh hỗ trợ nhƣ thực phép toán LOGIC, giao tiếp với ngƣời dùng thơng qua hình ảnh, nút nhấn thực thi Hầu hết GUI thực (trả lời) lệnh ngƣời ng th ng qu ngƣời dùng lên giao diện, ngƣời sử dụng không cần biết cấu trú t động hƣơng tr nh thực đƣợc 1.2.1 PHƢƠNG PH P LẬP TRÌNH GUIDE: -Có phƣơng ph p để lập trình GUI: C h đơn giản sử dụng công cụ có sẵn GUI M t để lập tr nh Ƣu điểm cách dễ thực hàm FUNCTION đƣợc GUI tự tạo sẵn C h kh đƣợc lập tình từ siêu tệp M file hàm FUNCTION o ngƣời lập trình tự viết, ó ƣu điểm tùy biến o Tuy nhiên h khó đ i hỏi ngƣời lập trình phải có hiểu biết s u tr nh độ 1.3.1 THAO TÁC THỰC HIỆN GUIDE: Để bắt đầu lập trình ta cần phải x S u tiến hành x đ nh cho hợp lí xác đ nh mụ đí h ủ hƣơng tr nh g ? ƣớc thực để mô giao diện ngƣời dùng Bƣớc cuối viết hƣơng tr nh thực thi - Khi bắt đầu với GUI, GUI tự động tạo mã tập tin đƣợc thực thi hàm Callback function GUI thao tác kí tự mà ngƣời dùng nhập vào vào chuyển sang dạng số học, nói cách khác, giao diện GUI tƣơng tự nhƣ lệnh thực thi Comment Windowns Tất hàm callback thực thi lệnh chứa Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng Chúng ta nên sử dụng HELP ủ M t để tìm hiểu thêm tất cách hàm thực thi GUI, cách tạo thao tác với GUI 1.4.1 KHỞI ĐỘNG GUIDE -Thực khởi động M t đến GUI theo hình sau: Khởi động Matlab từ biểu tƣợng Matlab hình desktop Trong cửa sổ Comment Windowns gõ lệnh “gui ” nt r: t đƣợc giao diện h nh nhƣ s u: Hình 1.1: Khởi động GUI Ta có lựa chọn sau : Blank GUI (Default): Hộp thoại GUI uống khơng có điều khiển uicontrol GUI with Uicontrols: Hộp thoại GUI với vài ui ontro nhƣ utton,…Chƣơng trình chạy GUI with Axes and Menu: Hộp thoại GUI với uicontrol axes button, menu để hiển th đồ th Modal Question Dialog: Hộp thoại đặt câu hỏi Yes, No Open Exiting GUI: Để mở file có sẵn -Nhấp Blank GUI (Default) chọn OK để tạo giao diện bắt đầu với giao diện trống, t đuợc hình ảnh giao diện GUI nhƣ s u: Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng CHƢƠNG 5: TỔNG KẾT 5.1 NHẬN XÉT – Đ NH GI 5.1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MINH Trƣớ đ y, hệ thống điện hƣ iên kết thành hệ thống điện lớn, hệ thống điện TP Hồ Chí Minh hệ thống điện xấu chất ƣợng điện độ tin cậy, o điểm phải thƣờng xuyên sa thải phụ tải Sự sụt p vƣợt mức cho phép vào o điểm Một nguyên nh n thiếu hụt công suất nguồn phát công suất Từ hệ thống điện hai miền đƣợc kết nối thành một, mà phần tử kết nối đƣờng y siêu o p 500KV vào hoạt động góp phần nâng chất ƣợng điện ên đ ng kể, nhiên gọi hệ thống điện Miền Nam vận hành tốt, tƣợng cắt điện thƣờng xuyên vào o điểm hay bảo trì tổ m y Đặc biệt hệ thống b cố th nguy rã ƣới lớn 5.1.2 BÀI TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT - Bài tốn phân bố cơng suất tốn gần đúng, húng đƣợc giải nhờ phƣơng ph p ặp Lý thuyết phƣơng ph p đƣợc nhà toán họ đƣ từ lâu, phƣơng ph p ó ƣu nhƣợ điểm khác Trong phƣơng ph p đƣợc sử dụng phổ biến vào tốn phân bố cơng suất u n y phƣơng pháp Newton-Raphson Giải thuật ó ƣu điểm giải đƣợc tốn, khơng phụ thuộ điều kiện làm việc hệ thống, tố độ hội tụ củ ài to n nh nh Nhƣng nhƣợ điểm củ húng qu tr nh tính to n u, điều đƣợc khác phục việc dùng công cụ m y tính điện tử Vì tốn Phân bố cơng suất đƣợc giải cách xác, nhanh chóng thỏa mãn điều kiện sai số ho phép Điều đƣợc chứng minh việc dùng ngôn ngữ lập trình Matlab viết hƣơng tr nh ph n ố công suất Và hạy thành công hƣơng tr nh ph n ố công suất áp dụng cho hệ thống điện Miền Nam (344 nút) số ví dụ kh tƣơng đƣơng Ngồi phần hính nói trên, nội dung luận văn n đề cập đến thuật giải kh nhƣ: G uss-Z i , Z nút, phƣơng ph p Gr i nt…, ũng nhƣ hƣơng giới thiệu Matlab, ngôn ngữ lập trình kỹ thuật tƣơng đối mẽ, tiện lợi 5.2 KIẾN NGH Quy hoạch phát triển ƣới phải đảm bảo phát triển hài hòa hệ thống điện, đảm bảo tính đồng phát triển nguồn khả truyền tải điện 87 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng tới trung tâm phụ tải cách tin cậy, hiệu quả, đ p ứng lâu dài lợi ích ngƣời sử dụng Bên cạnh phải áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật độ tin cậy, kinh tế công tác vận hành, bảo vệ, bảo ƣỡng hệ thống, phù hợp với quy hoạch nguồn, ƣới phân phối, công nghệ thông tin, chiến ƣợc phát triển giảm thiểu t động đến m i trƣờng Thừa kế phát triển nghiên cứu quy hoạch Tổng Sơ Đồ VII, sở nhu cầu phụ tải o trƣớ đ y ự kiến Phát triển mạng ƣới chuyên tải nhằm n ng o độ tin cậy cung cấp điện giảm tổn thất điện ƣới chuyên tải, bảo đảm huy động thuận lợi nguồn điện chế độ vận hành đặ trƣng m kiệt m tí h nƣớc Phát triển ƣới 220kV 110kV, hoàn thiện mạng ƣới điện khu vực nhằm n ng o độ ổn đ nh, tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu tổn thất điện Nhất đƣờng dây có chiều dài lớn Tạo điều kiện thuận lợi cho việc cải tạo ƣới trung p s ng điện p 22kV điện khí hố nơng thơn Sơ đồ ƣới điện phải có độ dự trữ tính linh hoạt cao cung cấp điện an toàn, ổn đ nh, bảo đảm chất ƣợng điện điện áp tần số) cho phát triển kinh tế xã 88 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng hội , đặc biệt trung tâm kinh tế trọng điểm nhƣ: thành phố Hồ Chí Minh- Đồng Nai- B nh Dƣơng- Bà R Vũng Tàu, khu hế xuất, khu công nghiệp Trong miền, ƣu tiên ph t triển nguồn Nhiệt Điện gần trung tâm phụ tải để giảm truyền tải xa Trong tƣơng i x húng t phải nghĩ đến Điện Nguyên Tử dạng khác nhƣ: Năng ƣợng mặt trời , ƣợng gió… 5.3 KẾT LUẬN - Phân bố cơng suất, toán mà làm việc, học tập, nghiên cứu ĩnh vực hệ thống điện ũng phải biết Nó khơng thể thiếu vận hành, thiết kế, đ nh gi trạng th i,… Việc khảo sát tốn phân bố cơng suất áp dụng cho hệ thống điện TP Hồ Chí Minh ó đƣợ th ng tin nhƣ : Tr số điện áp góc pha cái, dịng cơng suất tác dụng phản kháng nhánh nhiều thông tin phụ thêm ũng đƣợc tính tốn hƣơng tr nh m y tính Th ng tin góp phần quan trọng qui hoạch, thiết kế hệ thống tƣơng i ũng nhƣ việ x đ nh chế độ vận hành tốt hệ thống hữu 89 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng PHỤ LỤC Code chạy chƣơng trình xuất liệu kết vừa tính đƣợc hình listbox: Code nút nhấn OK : kiểm tra liệu chạy hƣơng tr nh global st2 global st3 global st13 global Vthuc global Vt global c global d global e global f x = get(handles.busdata,'value'); switch x case MienNam2h; case MienNam10h; case MienNam19h; end Code lấy kết xuất liệu hình listbox global st2 90 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng global st3 global st13 global c global d global e global f global st2 set(handles.listbox1,'string',st2) global st3 set(handles.listbox1,'string',st3) global d set(handles.listbox1,'string',d) global st13 set(handles.listbox1,'string',st13) global e set(handles.listbox1,'string',e) global f set(handles.listbox1,'string',f) global c set(handles.listbox1,'string',c) Code lấy kết vẽ đồ th theo V global Vthuc global Vt global Vthuc stem(Vthuc); xlabel('So nut he thong'); 91 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng ylabel('Bien dien ap'); global Vt stem(Vt); xlabel('So nut he thong'); ylabel('Bien dien ap'); 92 Báo cáo tốt nghiệp năm 2018 Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng Code chạy chƣơng trình theo phƣơng pháp Newton-raphson: j=sqrt(-1); i = sqrt(-1); nl = linedata(:,1); nr = linedata(:,2); R = linedata(:,3); X = linedata(:,4); Bc = j*linedata(:,5); a = linedata(:, 6); nbr=length(linedata(:,1)); nbus = max(max(nl), max(nr)); Z = R + j*X; y= ones(nbr,1)./Z; %branch admittance for n = 1:nbr if a(n)