Ứng dụng phần mềm matlab trong tính toán phân bố công suất

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

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:

Trưỡng Bộ Môn Giáo Viên Hướng Dẫn

STT MSSV HỌ TÊN LỚP

Thanh Hóa, ngày tháng năm 2015

Giảng viên hướng dẫn

(Của giảng viên phản biện )

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày … tháng …năm 2015

Giảng viên phản biện

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 !

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

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

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

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)

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

1.3.2 Các phép toán cơ bản với số phức

>>A=ones(m,n) (ma trận A gồm toàn các phần tử 1)

Địa chỉ mảng: Để truy xuất đến phần tử nằm ở hàng i cột j của ma trận

A ta dùng lệnh:

>>A(i,j)

>>A(:,i) (Truy xuất tất cả các phần tử của cột i)

>>A(i,:) (Truy xuất tất cả các phần tử của hàng i)

1.4.2 Các phép toán với ma trận trong Matlab

>>X=A.*B Khi nhân theo mảng thì A, B phải cùng kích thước

Với phép nhân này thì các phần tử của hai ma trận này được nhân tương ứng với nhau

Phép chia ma trận:

Nếu X*B=A thì X=A/B

Nếu A*X=B thì X=A\B (phép chia trái)

Chia theo mảng:

>>X=A./B

Phép lũy thừa ma trận:

>>X=A^p (p là một số nguyên dương) Ma trận X có được

bằng cách nhân các ma trận A với nhau p lần

>>X=A.^B

Phép nghịch đảo ma trận:

>>X=inv(A)

1.4.3 Ứng dụng ma trận vào giải hệ phương trình

Nghiệm của hệ phương trình tuyến tính có thể xác định thông qua các phép toán ma trận

Xét hệ : 1.1

Hệ (1.1) biểu diển dưới dạng ma trận: 1.2

Với A là ma trận hệ số, B và X là các vectơ cột Nhân cả hai vế của hệ (1.2) với A-1 ta được:

A-1.A.X = A-1.B hay X = A-1.B

Lúc này ta sử dụng hàm: inv(A) để xác định ma trận nghịch đảo A-1 , như vậy

nghiệm của hệ là:

: tổng dẫn tương hổ giữa nút i và j, bằng tổng các tổng dẫn nối giữa

hai nút i và j nhưng ngược dấu, n = (số nút) -1 Trong đó điện thế của một nút bất kì được chọn làm chuẩn

U là vectơ điện thế tại các nút Trừ thế của nút chọn làm chuẩn, có

dạng:

J là vec tơ dòng điện bơm vào nút Trừ dòng bơm vào nút chọn làm

chuẩn, có dạng:

Giải hệ phương trình Y.U=J ta sẽ tìm được điện thế các nút, khi đã

xác định được điện thế các nút ta sẽ tính được dòng 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

Hình 1.3 Sơ đồ khối cấu trúc if-end

Khi biểu thức điều kiện đúng thì Matlab thực thi lệnh Nếu sai thì thực thi các lệnh phía sau end

Hình 1.4 Sơ đồ khối cấu trúc if-elseif-endNếu điều kiện 1 đúng thì thực hiện khối lệnh 1, nếu sai Matlab sẽ kiểm tra biểu thức điều kiện 2 Nếu điều kiện 2 sai thì Matlab sẽ thực hiện các lệnh nằm trong khối lệnh 3.

Hình 1.5 Sơ đồ khối cấu trúc for-end

Bước tăng có thể được mặc định bằng 1 hoặc có giá trị dương hay âm

nhưng phải phù hợp với giá trị của chỉ số đầu và chỉ số cuối

Phát biểu for-end khi số vòng lặp đã xác định

Hình 1.6 Sơ đồ khối cấu trúc while-end

Phát biểu while-end khi chưa xác định rõ số vòng lặp, quá trình lặp chỉ

kết thúc cùng với điều kiện đi kèm

Nếu điều kiện kiểm tra không rõ ràng thì chương trình có thể không

thoát ra được Trong trường hợp này nhấn tổ hợp phím Ctrl+C để dừng chương trình

<khối lệnh n+1>

end

Nếu giá trị của biểu thức đứng sau switch trùng với giá trị thử i thì Matlab

sẽ thực hiện khối lệnh i rồi chuyển sang các lệnh đứng sau end Trong trường hợp giá trị của biểu thức đứng sau switch không trùng với giá trị thử nào thì Matlab sẽ thực thi các lệnh đứng sau otherwise

1.7 ĐỒ HỌA 2D TRONG MATLAB

Các kiểu đường vẽ xác định như sau:

Đường liền : -Đường nét đứt : Đường chấm chấm: :

Đường chấm gạch : -

1.7.3 Đặc tả kích thước, màu của đường vẽ và kiểu đánh dấu của điểm

Kích thước đường vẽ được xác định bằng các hàm:

Độ rộng đường thẳng :LineWidth

Màu của khối đánh dấu :MarkerFaceColor

Màu các cạnh của khối đánh dấu :MarkerEdgeColor

Kích thước khối đánh dấu :MarkerSize

Màu của đường vẽ xác định bằng các tham số:

1.7.4 Thêm đường vẽ vào đồ thị

Để thêm đường vẽ vào đồ thị mà vẫn giữu nguyên đồ thị cũ ta dùng lệnh

hold on

1.7.5 Đặt các thông số cho trục

Ta có thể quy định giá trị của các trục theo ý riêng Để thực hiện ta dùng

lệnh axis Cú pháp:axis ([ xmin , xmax , 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:

Hình 1.7 Cửa sổ GUIDE – MATLAB

Muốn tạo một GUI ta chọn hộp ‘Create New GUI’ Không gian làm việc xuất hiện:

Hình 1.8 Vùng không gian làm việc của GUI

Một số công cụ (đối tượng) của GUI như:

Push button: tạo nút ấn

Edit text : tạo khung, tại khung này cho phép truy xuất dữ liệu

Static text : cho phép hiển thị chuổi văn bản Popup

menu: tạo menu đổ xuống

Axes: tạo hệ trụ tọa độ, cho phép hiển thị các hình vẽ…

Để xây dựng GUI ta click chuột và kéo các đối tượng cần sử dụng vào vùng không gian thiết kế Mỗi đối tượng GUI có hai thuộc tính quan trọng:

Thuộc tính String: hiển thị một chuổi kiểu văn bản'text' ngay trên vị trí đặt đối

tượng

Thuộc tính Tag: tên của đối tượng, tên Tag do người lập trình đặt

Sau khi đã xác định thuộc tính cho các đối tượng, ta click RUN để kiểm tra kết quả Lúc này Matlab sẽ tự động tạo hai file có phần mở rộng là file.m và file.fig

File.m chứa các chương trình con 'callback' mà 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

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 tương đối:

Sơ đồ tương đương như hình 2.2: tổng trở thay bằng tổng dẫn theo

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

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:

Ibus : vectơ dòng điện bơm vào các nút Quy ước chiều dòng điện đi

vào nút có giá trị dương, dòng điện đi ra khỏi nút có giá trị âm

Ubus : vectơ điện áp tại các nút.

Ybus : ma trận tổng dẫn nút Các phần tử của ma trận Ybus gồm có:

Các phần tử nằm ngoài đường chéo chính: Yij = Yjilà tổng dẫn tương hổ giữa nút i và nút j, có giá trị Yij = Yji = -yij

Các phần tử nằm trên đường chéo chính: Yii

là tổng dẫn riêng của nút i, bằng tổng các tổng dẫn nối vào nút i Yii = ∑yij

Thuật toán thành lập ma trận Ybusbiểu diễn bằng sơ đồ khối:

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 sẽ giải quyết được vấn đề tìm nghiệm Ubus của hệ (2.3)

Phân loại các nút:

Nút PQ (nút tải) là nút mà CSTD và CSPK đã biết (giả thuyết bỏ qua

ảnh hưởng của tần số và điện áp đến phụ tải)

Nút PV (nút điều chỉnh điện áp) là nút có CSTD xác định, độ lớn

điện áp giữ không đổi bằng cách phát CSPK vào nút

Nút Vq (nút cân bằng công suất – nút hệ thống), ở nút này điện áp đã

biết cả về độ lớn và góc pha CSTD và CSPK tại nút Vq không cố định, đây cũng là nút có công suất phát lớn nhất

2.2.1 PHƯƠNG PHÁP LẶP GAUSS – SEIDEL (GS)

2.2.1.1 Giải phương trình bằng phương pháp lặp GS

Cho hàm số f(x) = 0 Thuật toán GS để giải phương trình như sau:

Biến đổi phương trình f(x) = 0 về dạng x = g(x)

Nếu chọn x(0)là giá trị xấp xĩ ban đầu của nghiệm thì giá trị x

(1)của bước lặp thứ nhất là x(1)= g(x(0))

Quá trình lặp cứ tiếp tục cho đến khi thỏa mản điều kiện: |x(k+1)-x(k)| ≤ ε Với ε là giá trị chính xác mong muốn

Hình 2.4 Phương pháp GS giải phương trình

2.2.1.2 Giải hệ phương trình bằng phương pháp lặp GS

Lặp GS dùng để giải hệ (2.6) cũng giống như giải phương trình f(x)=0:

Chuyển các phương trình của hệ về dạng:

Chọn các giá trị xấp xĩ ban đầu (x1

Quá trình lặp tiếp diễn cho đến khi thỏa mản điều kiện:

2.2.1.3 Áp dụng GS vào giải tích lưới điện:

Để đơn giản ta xét lưới điện mà tất cả các nút là nút PQ trừ nút hệ

thống Vq Vì điện áp của nút hệ thống đã biết nên không có vòng lặp nào

tính cho nút này Ta chọn nút Vq (nút s) làm nút quy chiếu Do đó Ui

coi là

áp của nút i so với nút hệ thống Với tất cả các nút trừ nút s là nút hệ thống ta đều có:

là công suất toàn phần đã biết tại nút PQ thứ i (i#s) (2.9)

Trong công thức (2.10) j bao gồm cả nút i Từ (2.9) và (2.10) ta có:

Từ (2.12) ta tính được điện áp Ui

Từ đây các vòng lặp của phương pháp GS được thành lập Trước tiên cần

chọn các giá trị xấp xĩ ban đầu của điện áp và thứ tự lặp GS như sau:

Viết dưới dạng tổng quát:

Quá trình lặp cứ tiếp diễn cho đến khi độ hội tụ nằm trong phạm vi cho phép:

||Ui(k+1)-Ui(k)|| ≤ εε là độ chính xác mong muốn Với điện áp: ε=(0,00001- 0,00005)pu

Thông thường ở bước lặp đầu tiên ta lấy trị số ban đầu Ui(0) bằng Uđm hay ở

hệ đơn vị tương đối là (Ui(0)=1.0+j0.0 pu)

Đối với nút PV đã biết CSTD Pichovà môđun điện áp |Ui| Để tính vectơ điện

áp thì cần phải tính S*I do vậy trước tiên phải tính Qi theo công thức:

phần thực xác định như sau:

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 2.5: Sơ đồ thay thế của đường dâyDòng điện trên đường dây:

Công suất chảy từ nút i đến j và từ nút j đến i:

Tổn thất công suất trên đường dây:

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 áp cho mạng điện phân phối có n nút

Dữ liệu đầu vào của chương trình được phân làm hai loại là thông số của đường dây và thông số tại các nút:

Thông số đường dây bao gồm: vị trí nút đầu, vị trí nút cuối của

nhánh, chiều dài đường dây (mét), điện trở và điện kháng đơn vị (Ω/km)

Thông số tại các nút bao gồm: công suất phụ tải (S-KVA), hệ số công suất cosφ, điện trở (Ω), điện kháng (Ω), tỷ số biến của MBA, tổn thất

không tải MBA (KW, KVAr), điện áp định mức của mạng điện Uđm (KV)

Các dữ liệu được thể hiện dưới dạng ma trận, đó là hai ma trận:

linedata : ma trận chứa thông số đường dây Có dạng như hình 3.1 busdata : ma trận chứa thông số nút Có dạng như hình 3.2

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

Nếu nút i là nút đặt tụ bù thì nút i được xem là nút phụ tải

(loại nút nhập giá trị là 3), vì tụ bù phát CSPK vào lưới nên công suất nhập vào mang giá trị âm, xem như tổn thất CSTD trên tụ bù bằng 0 do đó hệ số

công suất cosφi = 0

Nếu nút i là nút điều chỉnh điện áp (nút PV cho trước P) thì khi nhập giá trị công suất cho nút i, ta nhập Si = Pi với hệ số công suất

cosφi = 1 (vì CSPK tại nút PV chưa biết)

Do đặc điểm của mạng điện phân phối nên quá trình phân bố công

suất bỏ qua CSPK do dung dẫn đường dây sinh ra Nút 1 (nút Vq) là nút cân bằng công suất (tại thanh góp của trạm biến áp)

Để khởi động chương trình, từ cửa sổ Command Windown của Matlab

ta đánh lệnh 'program' Giao diện của chương trình như hình 3.3

Hình 3.3 Giao diện chương trình tính PBCS và điện áp cho mạng điện

phân phối

Các chức năng của chương trình tính toán phân bố công suất và điện áp cho mạng điện phân phối được thể hiện trên hình 3.4