tính toán, vận hành đường dây truyền tải điện
6.2.1. Bước 1
Trong cửa sổ Comand Window của Matlab đánh lệnh lineperf, cửa sổ Comand Window xuất hiện bảng lựa chọn các loại thông số đầu vào cần nhập có năm lựa chọn. Sau đó ta nhập một trong năm lựa chọn đó vào dòng yêu cầu bên dưới.
Nếu nhập vào số 1, thì ta nhập thông số đường dây bằng các giá trị điện trở (r – omhs), điện dẫn (g – siemens), điện cảm (L – mH), điện dung (C – microF).
Nếu nhập vào số 2, thì ta nhập vào các thông số tổng trở toàn phần và tổng dẫn toàn phần trên một đơn vị chiều dài z = r + j * x (/km), y = g + j * b (Siemens/km).
Nếu nhập vào số 3, thì ta nhập các thông số mô hình hình pi hoặc mô hình hình pi thông số rải. Nếu nhập vào số 4, thì ta nhập các hằng số A, B, C, D. Nếu nhập vào số 5, thì ta nhập vào hình dạng và cấu trúc đường dây.
Kết quả tính toán được giá trị z, y toàn phần và các hệ số A, B, C, D dạng ma trận.
6.2.2. Bước 2
Tiếp theo nhấn enter, xuất hiện bảng lựa chọn các loại bài toán phân tích đường dây hiện hành có tám loại bài toán phân tích và yêu cầu nhập vào một trong tám loại bài toán phân tích trên.
6.2.3. Bước 3
Nếu nhập vào số 1 là bài toán xác định các thông số đầu phát khi biết các thông số đầu nhận. Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập vào các thông số điện áp dây (kV), công suất tác dụng đầu nhận, công suất phản kháng đầu nhận.
Kết quả tính được các giá trị đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng điện (Ir – A). Các thông số đầu phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng điện (Is – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr).
6.2.4. Bước 4
Nếu nhập vào số 2 là bài toán xác định các thông số đầu nhận khi biết các thông số đầu phát. Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập các thông số điện áp dây đầu phát (kV), góc pha, công suất tác dụng đầu phát, công suất phản kháng đầu phát. Kết quả tính được các giá trị đầu phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng điện (Is – A). Các thông số đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng điện (Ir – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr).
6.2.5. Bước 5
Nhập vào số 3 là bài toán xác các đại lượng đầu phát khi biết tổng trở đầu nhận, không tải. Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập vào các thông số: điện áp dây (kV), góc pha, tổng trở toàn phần của phụ tải (R + j * X).
Kết quả tính toán được các giá trị đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng diện (Ir – A). Các thông số đầu phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng diện (Is – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr).
6.2.6. Bước 6
Nếu nhập vào số 4 là bài toán tính toán đường dây không tải và bù. Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập các thông số: điện áp dây (kV), góc pha.
Kết quả tính được các giá trị đầu nhận: Điện áp (Vr – kV). Các thông số đầu phát: Điện áp (Vs – kV), dòng điện (Is – A). Dung kháng, công suất phản kháng của tụ (Qc – MVAr).
6.2.7. Bước 7
Nếu nhập vào số 5 là bài toán tính toán ngắn mạch. Chương trình yêu cầu nhập vào các thông số: điện áp dây đầu phát (kV), góc pha.
Kết quả tính được các giá trị đầu nhận: dòng điện (Ir – A), các thông số đầu phát: điện áp (Vs – kV), dòng điện (Is – A).
6.2.8. Bước 8
Nếu nhập vào số 6 là bài toán về tính toán bù. Chương trình xuất hiện các bảng lựa chọn bù: bù ngang nhập số 1, bù dọc nhập số 2, bù hỗn hợp nhập số 3.
6.2.8.1. Bù ngang
Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập điện áp dây đầu phát (kV), điện áp dây đầu nhận (kV), góc pha, công suất tác dụng đầu nhận (Pr – MW), công suất phản kháng đầu nhận (Qr – MVAr).
Kết quả tính toán được các giá trị đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng điện (Ir – A). Các thông số đầu phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng điện (Is – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr). Dung kháng, công suất phản kháng của tụ (Qc – MVAr), dòng điện qua tụ bù (A).
6.2.8.2. Bù dọc
Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập điện áp dây đầu phát (kV), điện áp dây đầu nhận (kV), góc pha, công suất tác dụng đầu nhận (Pr – MW), công suất phản kháng đầu nhận (Qr – MVAr), phần trăm công suất bù.
Kết quả tính toán được các giá trị đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng điện (Ir – A). Các thông số đầu phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng điện (Is – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr). Dung kháng, công suất phản kháng của tụ (Qc – MVAr), dòng điện qua tụ bù (A).
6.2.8.3. Bù hỗn hợp
Chương trình tiếp tục yêu cầu nhập điện áp dây đầu phát (kV), điện áp dây đầu nhận (kV), góc pha, công suất tác dụng đầu nhận (Pr – MW), công suất phản kháng đầu phát (Qs – MVAr), phần trăm công suât bù.
Kết quả tính toán được các giá trị đầu nhận: điện áp (Vr – kV), công suất tác dụng (Pr – MW), công suất phản kháng (Qr – MVAr), dòng điện (Ir – A). Các thông số đầu
phát: điện áp (Vs – kV), công suất tác dụng (Ps – MW), công suất phản kháng (Qs – MVAr), dòng điện (Is – A). Tổn thất: công suất tác dụng (Pl – MW), công suất phản kháng (Ql – MVAr). Dung kháng, công suất phản kháng của tụ (Qc – MVAr), dòng điện qua tụ bù (A).
6.2.9. Bước 9
Nhập vào số 7 là bài toán vẽ đồ thị vòng tròn công suất đầu nhận. Chương trình yêu cầu nhập vào điện áp dây đầu nhận (kV).
6.2.10. Bước 10
Nếu nhập vào số 8 là bài toán vẽ đường cong khả năng tải và trắc đồ điện áp. Chương trình xuất hiện bảng các lựa chọn.
Vẽ trắc đồ điện áp nhập số 1: Chương trình yêu cầu nhập tiếp giá trị điện áp phát (kV), công suất tác dụng đầu phát (MW), hệ số công suất. Kết quả là trắc đồ điện áp tải.
Vẽ đường cong khả năng tải nhập số 2: Chương trình yêu cầu nhập tiếp giá trị điện áp phát (kV), điện áp đầu nhận (kV), công suất tác dụng đầu phát (MW), dòng điện cho phép dẫn của một pha, dãy điện áp. Kết quả là đường cong khả năng tải.
6.3. Kết quả bài toán ứng dụng
6.3.1. Chương trình mô phỏng và vận hành đường dây
Tra phụ lục 2:
6.3.2. Các thông số đường dây
Khoảng cách trung bình hình học hình học tương hỗ các pha: GMD = 1742.543(m). Bán kính hình học tự thân điện cảm: GMRL = 20.752(cm).
Bán kính hình học tự thân điện dung: GMRC = 21.98405(cm). Điện cảm đường dây: L = 0.886(mH/km).
Điện dung đường dây: C = 0.0127(uF/km). Cảm kháng đường dây: x0 = 0.337(omh/km).
Cảm kháng đường dây: b0 = 0. 211044.055 (omh/km).
6.3.3. Câu a
Xác định các đại lượng đầu phát khi biết các đại lượng đầu nhận: 735 0 0
(kV),
Điện áp đầu phát: Vs = 903.416(kV), góc pha = 17.7230. Dòng điện đầu phát: IS = 1102.57(A), góc pha = - 2.0610. Công suất đầu phát: Ps = 1623.431(MW), Qs = 583.952(MVAr).
Tổn thất công suất đầu phát: PL = 23.431(MW), QL = - 616.048(MVAr). Phần trăm sụt áp: U% 40.541%.
Hiệu suất truyền tải: 0.98
6.3.4. Câu b
Xác định các đại lượng đầu nhận khi biết các đại lượng đầu phát: 765 0 0
(kV),
1920(MW), 600(MVAr).
Điện áp đầu nhận: Vr = 641.299(kV), góc pha = - 29.420. Dòng điện đầu nhận: Ir = 1748.56(A), góc pha = - 43.4090. Công suất đầu nhận: Ps = 1623.431(MW), Qs = 583.952(MVAr). Tổn thất công suất đầu nhận: PL = 35.577 (MW), QL = 150.530(MVAr). Hệ số công suất đầu phát: = 0.97
Phần trăm sụt áp: U% 36.412%. Hiệu suất truyền tải: 0.98
6.3.5. Câu c
Xác định các đại lượng đầu phát khi biết tổng trở đầu nhận: 282.38() ở 735(kV). Điện áp đầu phát: Vs = 734.688(kV), góc pha = 27.2250.
Dòng điện đầu phát: IS = 1530.26(A), góc pha = - 30.8940. Công suất đầu phát: Ps = 1943.295(MW), Qs = - 124.594(MVAr). Tổn thất công suất đầu phát: PL = 30.182(MW), QL = - 142.594(MVAr). Hệ số công suất đầu phát: = 0.997
Phần trăm sụt áp: U% 14.293%. Hiệu suất truyền tải: 0.98
6.3.6. Câu d
Tìm điện áp đầu nhận khi đường dây hở mạch ở đầu nhận (không tải) và điện áp đầu phát là 765(kV). Xác định điện kháng và công suất kháng của cuộn kháng bù
ngang đặt ở đầu nhận để giới hạn điện áp đầu nhận ở 765(kV). Vẽ trắc đồ điện áp với đường dây có bù và không bù.
Điện kháng của cuộn kháng bù ngang đặt ở đầu nhận: 1030().
Công suất kháng của cuộn kháng bù ngang đặt ở đầu nhận: 568181(MVAr).
Hình 6.1: Trắc đồ điện áp với đường dây có bù và không bù.
6.3.7. Câu e
Tìm dòng điện đầu nhận và đầu phát khi đường dây ngắn mạch ba pha ở đầu nhận. Dòng điện đầu nhận khi đường dây ngắn mạch ba pha ở đầu nhận: Ir = 3449.13(A), góc pha: - 88.1960.
Dòng điện đầu phát khi đường dây ngắn mạch ba pha ở đầu nhận: Is = 3016.5(A), góc pha: -87.9310.
6.3.8. Câu f
Đối với đường dây mang tải như câu a. xác định điện dung và công suất kháng của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận để giữa điện áp ở đầu nhận 735(kV), khi điện áp đầu phát 765(kV). Cho biết đặc tính của đường dây sau khi bù.
Điện kháng của cuộn kháng bù ngang đặt ở đầu nhận: 626.157(). Điện dung của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận: 4.236(F).
Công suất kháng của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận: 862.763(MVAr). Dòng điện đầu phát: IS = 1226.89(A), góc pha = 26.406 0.
Dòng điện đầu nhận: Ir = 1284.43(A), góc pha = - 11.9020. Hệ số công suất đầu phát: = 0.996.
Hệ số công suất đầu nhận: = 0.978.
Công suất đầu phát: Ps = 1620.156 (MW), Qs = -133.494(MVAr). Tổn thất công suất đầu phát: PL = 20.156(MW), QL = - 470.731(MVAr). Phần trăm sụt áp: U% 19.036%.
Hiệu suất truyền tải: 0.98
6.3.9. Câu g
Xác định tình trạng vận hành của đường dây được bù dọc với độ bù dọc 40% và cung cấp cho tải như trong câu a. ở 765(kV).
Điện kháng của cuộn kháng bù dọc đặt ở đầu nhận: 51765(). Điện dung của tụ bù dọc đặt ở đầu nhận: 51.243(F).
Công suất kháng của tụ bù dọc đặt ở đầu nhận: 96.380(MVAr). Dòng điện đầu phát: IS = 1167.07(A), góc pha = - 3.6170. Dòng điện đầu nhận: Ir = 1571.02(A), góc pha = - 36.8690. Hệ số công suất đầu phát: = 0.965.
Hệ số công suất đầu nhận: = 0.8.
Công suất đầu phát: Ps = 1623.373(MW), Qs = 437.571(MVAr).
Tổn thất công suất đầu phát: PL = 23.373(MW), QL = - 762.429(MVAr). Phần trăm sụt áp: U% 22.387%.
Hiệu suất truyền tải: 0.98.
6.3.10. Câu h
Đường dây đã được bù dọc 40% và cung cấp cho tải như trong câu a. Xác định điện dung và công suất kháng của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận để giữ điện áp đầu nhận ở
Điện kháng của cuộn kháng bù dọc đặt ở đầu nhận: 826.783(). Điện dung của tụ bù dọc đặt ở đầu nhận: 3.208(F).
Công suất kháng của tụ bù dọc đặt ở đầu nhận: 653.406(MVAr). Điện kháng của cuộn kháng bù ngang đặt ở đầu nhận: 51.765(). Điện dung của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận: 51.243(F).
Công suất kháng của tụ bù ngang đặt ở đầu nhận: 81.821(MVAr). Dòng điện đầu phát: IS = 1229.9(A), góc pha = - 19.0250. Dòng điện đầu nhận: Ir = 1328.13(A), góc pha = - 18.8610. Hệ số công suất đầu phát: = 0.994.
Hệ số công suất đầu nhận: = 0.946.
Công suất đầu phát: Ps = 1619.898(MW), Qs = -177.883(MVAr).
Tổn thất công suất đầu phát: PL = 19.898(MW), QL = - 724.477(MVAr). Phần trăm sụt áp: U% 12.566%.
Hiệu suất truyền tải: 0.98.
6.3.11. Câu i
Vẽ đồ thị vòng tròn.
6.3.12. Câu j
Vẽ trắc đồ điện áp khi điện áp đầu phát là 765(kV).
Hình 6.3: Trắc đồ điện áp khi điện áp đầu phát là 765(kV).
6.3.13. Câu k
CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1. Kết luận
Qua quá trình học tập, nghiên cứu về phần mềm Matlab cùng với những vấn đề phân tích ở đồ án này, người thực hiện có một số kết luận như sau:
Việc tính toán các bài toán phân tích hệ thống điện bằng tay dài dòng, phức tạp, dễ bị sai sót do thực hiện nhiều lần lặp và sai số do cách làm tròn.
Đối với các chương trình MatLap thì việc tính toán đơn giản hơn nhiều, kết quả chính xác hơn nhiều, sai số cho phép lại nhỏ.
Từ một chương trình viết bởi M.file trên Matlab ta có thể giải được nhiều bài toán cùng dạng bằng cách thay các thông số theo yêu cầu đầu vào của bài toán.
Việc ứng dụng M file trong MatLap đã góp phần giải quyết các bài toán phân tích hệ thống điện trở nên đơn giản hơn nhiều, giúp người vận hành, thiết kế hệ thống điện tính toán được các thông số trước khi thi công. Kết quả tính toán lại khá chính xác nên rất hữu dụng.
Matlab là phần mềm ứng dụng mạnh có thể sử dụng được trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật. Riêng trong lĩnh vực điện – điện tử nó có đầy đủ các chức năng cho việc tính toán, thiết kế một hệ thống truyền tải, phân phối điện hoàn chỉnh …. Ngoài ra, nó còn có thể xuất nhập dữ liệu với các phần mềm thiết kế khác và quản lý dữ liệu một cách thông minh.
7.2. Kiến nghị
Sau gần ba tháng tích cực thực hiện Đồ án tốt nghiệp, người thực hiện thấy việc ứng dụng phần mềm MatLab trong các bài toán phân tích hệ thống điện rất hay, rất có ích. Matlab là phần mềm tính toán mới xuất hiện ở Việt Nam ở những năm gần đây và việc ứng dụng nó đang dần trở nên được phổ biến. Với lĩnh vực điện – điện tử nó được ứng dụng nhiều và rất hay. Trên cơ sở muốn đẩy nhanh việc ứng dụng phần mềm này trong ngành truyền tải và phân phối điện người thực hiện có ý kiến đề xuất như sau:
Đưa ra những hướng giải quyết các hệ thống lớn hơn, thực tế hơn, phân tích các vấn đề chi tiết hơn.
Nghiên cứu khai thác thêm những điều bổ ích từ phần mềm, tìm hiểu thêm tài liệu tiếng Anh.
Giới thiệu cho sinh viên tìm hiểu sâu hơn về phần mềm MATLAB và các khả năng của nó, để từ đó tăng số lượng người nghiên cứu học tập phần mềm này.
Do thời gian thực hiện còn giới hạn nên đồ án vẫn có nhiều phần bị hạn chế. Nếu được tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài này thì người thực hiện sẽ đi theo hướng tính toán giải quyết một hệ thống điện lớn hơn, tìm hiểu sâu về các thế mạnh khác, thực tế hơn, phân tích và tìm hiểu chi tiết hơn nữa về phần mềm Matlab nhằm giúp ích cho bước đầu chuẩn bị làm việc trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Hồ Văn Hiến (2005), “Hệ thống điện truyền tải và phân phối”, nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
[2] TS. Quyền Huy Ánh (2006), “Giáo trình cung cấp điện”, nhà xuất bản trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh.
[3] TS. Trần Quang Khánh, “Cung cấp điện”, nhà xuất bản khoa học và kỷ thuật. [4] Nguyễn Vinh Quang (2004), “Nhập môn Matlab 6.5”, nhà xuất bản khoa học và kỷ thuật.
[5] Bùi Ngọc Thư (2002), “Mạng cung cấp và mạng phân phối”, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[6] Trần Bách (2008), “Lưới điện và hệ thống điện”, nhà xuất bản trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
[7] TS. Quyền Huy Ánh (2005), “Giáo trình giải tích mạng điện trên máy tính”,
nhà xuất bản trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh.
[8] Trang web hỗ trợ online về MATLAB: http://www.mathworks.com/
[9] http://www.dientuvietnam.net.vn
[10] http://www.webdien.com
[11] http://www.tailieu.com.vn [12] Và một số trang web khác.
PHỤ LỤC 2
1. Chương trình tính toán thông số đường dây
%Chuong trinh tinh toan thong so duong day
clc, clear nc = -1;
while nc ~= 1 & nc ~= 2 & nc ~= 3 & nc ~= 0 nc = input('Chon ma so duong day: '); if nc ~= 1 & nc ~= 2 & nc ~= 3 & nc ~= 0 disp ('Enter 1, 2, 3 or 0'), end
end fprintf ('\n') clc if nc == 0, return, end if nc == 1 space = 0; while length(space) ~= 3
space = input('Nhap vao vector hang [D12, D23, D13] =');
if length(space) ~= 3
Disp('Gia tri D12, D23, D13 phai nam trong dau
ngoac [], nhap lai'), end
end
D12 = space (1); D23 = space (2); D13 = space (3); GMD = (D12*D23*D13)^1/3;
elseif nc == 2 nph = 0;
while nph ~= 1 & nph ~= 2
nph = input('Nhap vao kieu bo tri (1 or 2) -> '); end
fprintf('\n') S = 0;
while length(S) ~= 3
S = input('Nhap vao vector hang [S11, S22, S33] = '); if length (S) ~= 3
disp('Gia tri S11, S22, S33 phai nam trong dau
ngoac [], nhap lai'), end
end H = 0;
while length(H) ~= 2
H = input('Nhap vao vector hang [H12, H23] = '); if length (H) ~= 2
Disp ('Gia tri H12, H23 phai trong ngoac [], nhap lai'), end
end
S11 = S(1); S22 = S(2); S33 = S(3); H12 = H(1); H23 = H(2); a1 = - S11/2 + j*H12;
c1 = - S33/2 - j*H23; if nph == 1 a2 = S33/2 - j*H23;