Khảo sát bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối (1)

Vấn đề sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng là một quá trình xuyênsuốt, trong đó giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện, đặc biệt là lưới điệnphân phối luôn là mục tiêu hàng

Vấn đề sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng là một quá trình xuyênsuốt, trong đó giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện, đặc biệt là lưới điệnphân phối luôn là mục tiêu hàng đầu Để giải quyết vấn đề này, đòi hỏi ngành điệnphải tính toán đồng bộ nhiều biện pháp khác nhau, một trong những biện pháp quantrọng và không thể bỏ qua, đó bài toán bù công suất phản kháng

Trên thực tế, việc tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phốitrung hạ áp chưa đạt hiệu quả cao do chương trình tính toán và dữ liệu tính toánchưa chính xác Vì vậy vấn đề đặt ra là làm sao khảo sát và tính toán bù công suấtphản kháng trên lưới điện phân phối trung hạ áp đạt hiệu quả cao nhất đó là lý docủa đề tài

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu các bài toán bù trên lưới điệnphân phối trung áp, đưa ra các biện pháp bù công suất phản kháng mang tính thiếtthực với việc sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab để tính toán mô phỏng

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đưa ra các phương án tính toán bù công suất phảnkháng trên lưới phân phối trung thế một cách có hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tếvới thực trạng thực tế

Nhiệm vụ nghiên cứu:

-Nghiên cứu tính toán bù công suất phản kháng trên từng trường hợp phân bốphụ tải

-Tính toán phân bố công suất, điện áp tại các nút trước và sau khi bù côngsuất phản kháng

-Viết chương trình Matlab để tính toán phân bố suất, điện áp và công suấtphản kháng

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

-Có thể áp dụng vào từng trường hợp lưới điện trên thực tế

-Phương pháp tính toán có độ chuẩn xác cao, sai số tính toán nhỏ

-Kết quả tính toán cho phép lựa chọn vận hành tối ưu các trạm tụ bù, dunglượng tụ, giảm tổn thất đến mức thấp nhất và đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất

Chương 2 LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC VẤN ĐỀ TỔN THẤT

2.1 Giới thiệu chung về lưới điện phân phối

- Lưới điện phân phối (LĐPP) là khâu cuối cùng của hệ thống điện để đưađiện năng trực tiếp đến người tiêu dùng Lưới điện phân phối bao gồm lưới điệntrung áp (có điện áp 6, 10, 15, 22kV) và lưới điện hạ áp (cấp điện cho phụ tải hạ áp380/220v)

MBA nguôn

MBA 3 pha nhánh 3 pha MBA 2 pha nhánh 2 pha

- LĐPP trung áp được sử dụng hiện nay là công nghệ phân phối 3 pha 3 dây(chỉ có 3 dây pha, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây) vàcông nghệ phân phối 3 pha 4 dây ( ngoài 3 dây pha còn có dây trung tính, máy biến

áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây đối với máy biến áp 3 pha và điện ápđối với máy biến áp 1 pha, trung tính của các cuộn dây trung áp được nối đất trựctiếp)

MBA nguôn

MBA 1 pha nhánh 2 pha+trung tính MBA 1 pha nhánh 1 pha+trung tính

trung tính

A B C

Udây = 380V

Upha = 220V

Lưới phân phối điện hạ áp được thực hiện bằng đường dây trên không, cáp ngầm

-Hình 2.1 Lưới điện 3 pha 3 dây

Hình 2.2 Lưới điện 3 pha 4 dây

Hình 2.5 Lưới 5 dây: 3pha+trung tính+dây an toàn

hay cáp treo (cáp vặn xoắn), có 2 cấp điện áp là 380/220V Có 2 loại sơ đồ lưới điện

hạ áp: sơ đồ 4 dây (3 dây pha và dây trung tinh) và sơ đồ 5 dây (3 dây pha + dâytrung tính + dây an toàn)

MBA phân phôi

2.2 Đặc điểm của lưới điện phân phối

- Lưới điện phân phối có cấu trúc kín nhưng vận hành hở

- Lưới điện phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượngphục vụ tải (bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện)

- Phụ tải của lưới điện có độ đồng thời thấp

2.3 Các vấn đề tổn thất trên lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đốixứng và có tổn thất lớn hơn Kinh nghiệm các điện lực trên thế giới cho thấy tổnthất thấp nhất trên lưới phân phối vào khoảng 4%, trong khi trên lưới truyền tải làkhoảng 2% Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan chặt chẽ đến các vấn đề

kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn thiết kế đến vận hành Do đó trên cơ sở các sốliệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất lượng vận hành của lưới điện phân phối

Tổn thất trên lưới điện phân phối bao gồm tổn thất phi kỹ thuật (tổn thấtthương mại) và tổn thất kỹ thuật Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) baogồm 4 dạng tổn thất như sau:

•Trộm điện (câu, móc trộm)

• Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện

• Sai sót tính toán tổn thất kỹ thuật

•Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng

Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lýhành lý.Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện phân phối chủ yếu trên dây dẫn và các máybiến áp phân phối Tổn thất kỹ thuật bao gồm tổn thất công suất tác dụng và tổn thấtcông suất phản kháng Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò và gây từ trong

các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây Tổn thất công suất phản kháng chỉlàm lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng Tổn thất công suất tác dụng cóảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng Thành phần tổn thất điện năng do tổnthất công suất tác dụng được tính toán như sau:

∫ ∆ A = ∆ P( t) dt (2.1) Trong đó, ∆P(t) là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áptại thời điểm t Việc tính toán tổn thất điện năng theo công thức (2.1) thông thườngthực hiện theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ tải hoặctheo thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tổn thất công suất tác dụng bao gồm tổnthất sắt, do dòng điện Foucault trong lõi thép và tổn thất đồng do hiệu ứng Jouletrong máy biến áp Các loại tổn thất này có các nguyên nhân chủ yếu như sau:

•Đường dây phân phối quá dài, bán kính cấp điện lớn

•Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạonâng cấp

•Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải

•Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫnđến sau một thời gian tổn thất tăng lên

•Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên máy biến ápNhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào cáccuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất

•Vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng

Hình 2.6 Sơ đồ tổn thất điện năng trong hệ thông điện

Chương 3

BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

3.1 Vấn đề bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối

-Công suất phản kháng được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, máy biến áp,trên đường dây điện và mọi nơi có từ trường Yêu cầu công suất phản kháng chỉ cóthể giảm tối thiểu chứ không thể triệt tiêu được vì nó cần thiết tạo ra từ trường trongquá trình chuyển hóa năng lượng

-Muốn giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện áp do từ trường gây ra thì đặt

tụ điện ngay sát từ trường đó

-Đặc điểm của công suất phản kháng là biến thiên mạnh theo thời gian cũngnhư công suất tác dụng

-Nhu cầu công suất phản kháng chủ yếu là ở các xí nghiệp công nghiệp(cosφ=0.5÷0.8)

-Nhu cầu công suất phản kháng ở phụ tải sinh hoạt, dân dụng không nhiều(cosφ=0.9)

Như vậy để giảm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trên lướiphân phối trung áp ta có thể thực hiện bù kinh tế

●Lợi ích khi đặt tụ bù:

- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng

- Cải thiện điện áp

- Chi phí đầu tư và vận hành không đáng kể

●Hạn chế: nguy cơ tự kích ở các động cơ của phụ tải, quá điện áp, cộnghưởng với các sóng hài bậc cao của dòng điện

3.2 Bù kinh tế công suất phản kháng trên lưới điện phân phối và bài toán bù kinh tế

Trong lưới điện phân phối có thể có 2 loại bù công suất phản kháng:

-Bù kỹ thuật do thiếu công suất phản kháng để đảm bảo tổn thất điện áp chophép.

-Bù kinh tế để giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng

Trong mạng điện xí nghiệp phải bù cưỡng bức để đảm bảo hệ số công suấtcosφ

Giải bài toán bù công suất phản kháng là xác định: số lượng trạm bù, vị trílắp đặt tụ bù, công suất của mỗi trạm và chế độ làm việc của tụ bù sao cho đạt hiệuquả kinh tế cao nhất

Nội dung cụ thể của bài toán bù phục thuộc vào phương thức bù:

Có hai cách đặt bù:

●Bù tập trung ở một số điệm trên trục chính lưới trung áp

●Bù phân tán ở các trạm phân phối hạ áp

Có thể có 3 cách điều khiển tụ bù:

●Đặt tụ cố định

●Tụ điều khiển theo nấc hoặc liên tục theo phụ tải

●Tụ được cắt ra khi công suất phản kháng yêu cầu giảm dưới mức nhất định.Như vậy hàm mục tiêu của bài toán bù là tổng đại số của các yếu tố lợi ích

và chi phí đạt giá trị min

Bài toán bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối là bài toán phứctạp vì:

-Lưới phân phối có cấu trúc phức tạp, một trạm trung gian thường có nhiềutrục chính, mỗi trục cấp điện cho nhiều trạm phân phối và cấu trúc của lưới phânphối phát triển liên tục theo không gian và thời gian

-Chế độ phụ tải không đồng nhất, phụ tải tăng trưởng không ngừng

-Thiếu thông tin chính xác về đồ thị phụ tải phản kháng

-Công suất tụ bù là biến rời rạc, giá tiền đơn vị bù có quan hệ không tuyếntính với công suất bộ tụ

Trước khó khăn đó, để giải bài toán bù phải phân chia bài toán bù thành cácbài toán nhỏ hơn và áp dụng các giả thiết khác nhau và không làm sai lệch quá mứckết quả tính toán, phải đảm bảo lời giải gần với lý thuyết.

3.3 Bài toán bù kinh tế

Với các ẩn số là Qb1, Qb2 Qbn là công suất bù đặt ở n nút, thành lập hàm chiphí tính toán Z để xác định dung lượng bù tối ưu thỏa mãn điều kiện ràng buộc với

Qbù ≥ 0, ẩn số Qbù là nghiệm của phương trình:

Trong quá trình giải, nếu xuất hiện một nghiệm có giá trị âm, giả sử Qbù,k < 0thì nút đó không cần bù và cho nút đó bằng 0, giải lại hệ (n-1) phương trình để tìm(n-1) ẩn còn lại

●Cách thành lập hàm chi phí Z và tính toán Qbù đối với mạng điện gồm mộtđường dây và một phụ tải

Hàm chi phí tính toán gồm ba thành phần:

Z1 : Thành phần liên quan đến vốn đầu tư thiết bị bù:

Z1 = (avh + atc)K0.Qbù (3.2)Với K0 là gía tiền một đơn vị dung lượng bù

Z2 : Thành phần tổn thất điện năng trong thiết bị bù:

Z2 = C0 ΔP0.Qbù.T (3.3) Hình 3.1 Sơ đồ mạng điện đơn giản

Hình 3.2 Sơ đồ dòng công suất kháng

Trong đó: C0 - tiền 1kWh điện năng

ΔP0 – tổn thất công suất trên 1 đơn vị thiết bị bù (0.003÷0.005kW/kVAr)

Qbù = Q - (3.8)Trường hợp Qbù < 0 có nghĩa là đặt tụ thiết bị bù không kinh tế

Đối với đường dây liên thông gồm một nguồn va nhiều phụ tải dọc theođường dây, ẩn số là các dung lượng bù Qb1 , Qb2 ,Qb3 lần lượt tại các nút tải 1, 2,

3 dòng công suất kháng sau khi đặt thiết bị bù như sau:

Hình 3.3 Sơ đồ phân bố tổng trở theo Zbus khi chưa bù

Hàm chi phí tính toán Z được viết như sau:

(avh + atc)K0.(Qb1 + Qb2 + Qb3 ) + C0 ΔP0.Qbù.T(Qb1 + Qb2 + Qb3) + [Q3-Qb3)2 R3 +(Q2 + Q3 -Qb2 -Qb3)2 R2 + (Q1 + Q2 + Q3 - Qb1 -Qb2 -Qb2)2 R1] (3.9)

Công suất kháng cần bù là nghiệm của hệ phương trình:

= 0 = 0 = 0 (3.10)Nếu nghiệm Qb,i < 0 thì nút i không cần bù và cho Qb,i = 0 giảm đi một mộttrình ứng với Qb,i và giải lại

3.4 Tính toán bù kinh tế bằng phương pháp ma trận

3.4.1 Lý thuyết

Tổn thất công suất tính theo ma trận Zbus

ΔP+jΔQ = Żijj (3.11)Với nút 1 là nút cân bằng và Ii, Ij lần lượt là dòng điện ở nút i và j (trong đơn

vị tương đối), ta có mạch tương đương như sau:

Để biểu diễn dòng điện nút theo công suất nút, trước hết ta phân tích phươngtrình:

ΔP+jΔQ = Żijj = IiRE –jIiIM)(Rij +jXij)(IjRE + IjIM) (3.12)

Phần thực ΔP:

ΔP = IiRE Rij IjRE – IiRE Xij IjIM + IiIM Xij IjRE + IiIM Rij IjIM) (3.13)

Với Ii = = (cos + jsin) (3.14)

Trong đó là góc pha của điện áp nút Ui

=>Ii = + j = IiRE + jIiIM (3.15)Phương trình (3.15) được viết tương tự cho dòng điện Ij ở thanh cái j bằngcách thay i = j

Thay phần thực và phần ảo của phương trình (3.15) vào (3.14) ta có được: ΔP= +]

(3.16)ΔP=

ΔPdoQ =] (3.20)Biểu thức (3.20) áp dụng được cho đơn vị tương đối và đơn vị có tên.

3.4.2 Các bước tính toán bù kinh tế

-Bước 1: Thành lập ma trận Zbus với thanh cái cân bằng làm chuẩn cóđược:

Áp dụng phương pháp ráp dân từng nhánh để thành lập Zbus

-Bước 2: Viết biểu thức tổn thất công suất tác dụng do thành phần CSPKqua các nhánh của mạng điện sau khi đặt thiết bị bù tại các nút

(3.22)

Với Rij là phần tử của ma trận Rbus

Mạch tương đương dùng để tính tổn thất công suất tác dụng gây ra do phụ tảiphản kháng sau khi bù như sau:

-Bước 3: Viết biểu thức đạo hàm riêng:

(3.23)

-Bước 4: Đạo hàm riêng biểu thức Z = Z1 + Z2 + Z3 theo các biến Qbù,i cóđược hệ phương trình bậc nhất n ẩn số Qbù (giả sử cho n=5 với nút cân bằng là nút1):

Hình 3.4 Sơ đồ phân bố tổng trở theo Rbus khi bù

C2 = -b với Qj là công suất phản kháng của phụ tải tại nút j.

-Bước 5: Giải hệ phương trình trên để xác định Qbù 2, Qbù 3 Qbù n

-Bước 6: Trường hợp có nghiệm âm thì bỏ qua nghiệm âm (cho =0) và giảilại hệ bằng cách bỏ qua hàng và cột của nghiệm đó

Giả sử Qbù 3 < 0 có nghĩa phụ tải 3 không cần đặt bù Khi đó cho Qbù 3 = 0 và giải lại

hệ phương trình trên bằng cách bỏ hàng 3 cột 3 (các trị số Ci vẫn tính theo côngthức tổng quát) Quá trình giải tiếp tục cho đến khi tất cả các nghiệm đều dương,mỗi lần giải lập bảng như trên

3.5 Bù công suất kháng trên đường dây phân phối phân phối

3.5.1 Tổn thất công suất trên một đoạn của phát tuyến phân phối

Xét phụ tải kháng của đoạn ab của một phát tuyến có phụ tải tập trung vàphân bố như hình 3.5:

I1: dòng điện phản kháng đầu đoạn đường dây lúc phụ tải cực đại

I2: dòng điện phản kháng của phụ tải tập trung ở cuối đoạn đường dây lúcphụ tải cực đại

i1, i2: dòng điện phản kháng ở đầu đoạn đường dây và của phụ tải tập trung ởcuối đoạn đường dây vào một thời điểm bất kỳ của đồ thị phụ tải.

I, i: dòng điện phản kháng cực đại và dòng vào thời điểm bất kỳ tại vị trícách đầu đoạn đường dây khoảng cách x tính trong đơn vị tương đối (chiều dài đoạnđường dây bằng 1 đvtđ)

Tất cả dòng điện trên là thành phần phản kháng của dòng điện hiệu dụng.Dòng điện i tại vị trí x:

i = i1 – (i1 – i2)x(3.26)

Tổn thất công suất vi cấp trên đoạn dx của phát tuyến do thành phần dòngđiện phản kháng tạo ra:

d(ΔP) = 3.[i1 – (i1 – i2)x]2.R.dx (3.27)Với R: điện trở của đoạn ab

Dx: chiều dài vi cấp (đvtđ)Tổn thất công suất toàn đoạn đường dây vào một thời điểm của đồ thị phụtải:

ΔP = = 3 (3.28)

= (+ i1i2 + )RSuy ra tổn thất công suất lúc phụ tải cực đại do thành phần dòng điện phảnkháng tạo ra:

ΔPmax = (+ I1I2 + )R (3.29)

3.5.2 Tổn thất công suất trên đường dây có đặt tụ bù

Trường hợp có một bộ tụ bù:

Xét một đoạn đường dây ab có phụ tải phân bố đều và phụ tải tập trung, đểgiảm tổn thất công suất và điện năng, đặt tụ bù tại vị trí cách đầu a một khoảng cách

Gọi i là dòng điện ở vị trí x trước khi đặt tụ bù, Ic là dòng điện của tụ bù

Dòng trong khoảng từ đầu đoạn đường dây đến vị trí đặt tụ:

= i – Ic = i1 – (i1 – i2)x - Ic (3.30)Tổn thất công suất trên đoạn ab:

ΔP’ = 3 + 3Rdx (3.31)

= (+i1i2+)R + 3x1[(x1-2)i1Ic-x1i2Ic+]R (3.32)

Suy ra lượng tổn thất công suất sau khi bù:

ΔP = ΔP- ΔP’ = 3x1[(2-x1)i1Ic+x1i2Ic-]R (3.33)

Nếu gọi x là vị trí đặt tụ bù (thay vì là x1) thì biểu thức giảm tổn thất được viết:

Giảm ΔA = 3x[(2-x)Ic + xIc-]R (3.35)

Giảm ΔA = 3x[(2-x)IcI1T + xIcI2T - T]R (3.36)

Công suất tối ưu của tụ bù như sau:

= 0 x[(2-x) + x - c] -cx = 0 (3.45)

↔ 2x - x2 + x2λ - 2cx = 0 (3.46)

↔ 2c = (2-x+ λx) = [2-(1-λ)x] (3.47)Thay x = xopt = -

2c = (1+ ) => λ c = (1+ λ ) (3.51)Công suất tụ bù:

Qc = (Qtt + Qpb) = Qtrungbình∑ (3.52)Các trường hợp riêng:

 Chỉ có phụ tải phân bố: λ = 0

V trí đ t t bù t i u: xị ặ ụ ố ư opt = (3.53)

Hệ số bù: c = (3.54) Công suất tụ bù: Qc = Qpb (3.55)

 Chỉ có phụ tải tập trung ở cuối: λ = 1

V trí đ t t : x = 1 (3.56)ị ặ ụ

Hệ số bù: c = (3.57)Công suất tụ bù: Qc = Qtt (3.58)

3.5.4 Giảm tổn thất điện năng có xét chi phí đặt tụ bù

Trường hợp có một bộ tụ bù:

Xét một đoạn đường dây có đặt một vị trí bù Tổng tiền tiết kiệm được saukhi đặt tụ bù (giả sử trong một năm):

∑$ = tiết kiệm do giảm tổn thất điện năng trong một năm

+ Tiết kiệm chi phí vận hành trong một năm của nguồn phát để bù vào tổn thất côngsuất tính theo phần trăm tiền đầu tư nguồn phát

- Chi phí vận hành hàng năm của tụ bù tính theo phần trăm tiền đầu tư của tụbù

= T.K1 {x[(2-x) +xλ-c]-cx}+ K2{2[(2-x)+ x -c]-cx} - Qλ max∑ K3 = 0(3.63)

↔ [(-T.K1+T.K1λ-K2+K2λ)x2 + 2[T.K1+TK1c+K2-K2c] - K3= 0

(3.64)

Với: U (kV); Qmax (kVAr); R (Ω);

K1 ($/kWh): tiền điện;

K2 ($/kW): chi phí vận hành hàng năm 1kW công suất nguồn phát;

K3 ($/kVAr): chi phí vận hành hàng năm 1kVAr công suất tụ bù

C(A-Bc)2 + 2(D-E.c) (A-Bc) - F= 0C(A2-2ABc+B2c2)+2[AD-(AE+BD)c+EBc2]-F = 0Sắp xếp lại thành phương trình bậc 2 theo c

(B2C+2EB)c2-2[ABC+AE+BD)c+(A2C+2AD-F) = 0

Nếu c < 0 : không cần bù

Nếu c > 1 : có thể chọn c = 1và tính kiểm lại coφ ≤ 0.95

Trường hợp giải x > 1 thì chọn lại x = 1 (tụ đặt ở cuối đoạn) và tìm c từ = 0, có được:

xi,opt : vị trí tối ưu của tụ tại mỗi đơn vị chiều dài

3.6.5.2 Giảm tổn thất công suất tối ưu

ΔPopt = 3c]R (3.75)

3.6.5.3 Giảm tổn thất điện năng khi đặt tụ

Giảm ΔA = 3Rc(2-xi)+ xiλ - (2i-1)c]T (3.76)

= 0 = 3Rc[2(-1)xi + 2 - (2i-1)c] = 0 (3.77)

Và = -2(1-) < 0 (3.78)

Suy ra vị trí đặt tụ tối ưu xi,opt:

Xi,opt = - (3.79)Công suất tối ưu của tụ bù như sau:

CT = () (3.80)

công ty MathWorks MATLAB cho phép tính toán s v iố ớ ma tr n, vẽậ đ th hàmồ ị

s hay bi u đ thông tin, th c hi n thu t toán, t o các giao di n ngố ể ồ ự ệ ậ ạ ệ ười dùng

và liên k t v i nh ng chế ớ ữ ương trình máy tính vi t trên nhi u ngôn ng l pế ề ữ ậtrình khác MATLAB giúp đ n gi n hóaơ ả vi c gi i quy t các bài toán tính toán kĩệ ả ếthu t so v i các ngôn ng l p trình truy n th ng nh C, C++, và Fortran.ậ ớ ữ ậ ề ố ư

nh, truy n thông, thi t k đi u khi n t đ ng, đo l ng ki m tra, phân tích

mô hình tài chính, hay tính toán sinh h c MATLAB là ngôn ng c a tính toánọ ữ ủkhoa h c.ọ

4.2 Ứng dụng hộp công cụ hệ thống điện trong Matlab

Hộp công cụ hệ thống điện bao gồm các file.m, các chương trình nhằm trợgiúp tính toán tiêu biểu hệ thống điện, m t s chộ ố ương trình nh phân b côngư ố

su t, t i u hóa, tính toán ng n m ch và n đ nh h th ng đi n.ấ ố ư ắ ạ ổ ị ệ ố ệ

Các chương trình phân b công su t có s n trong h p h i tho i Powerố ấ ẵ ộ ộ ạsystem toolbox c a MatLab:ủ

- Phương pháp Gauss – Seidel:

Phương pháp Gauss-Seidel có u đi m là đ n gi n, kh i lư ể ơ ả ố ượng tính toán

nh trên m t bỏ ộ ướ ặc l p và yêu c u l u tr nh Nh ng nhầ ư ữ ỏ ư ược đi m l n c aể ớ ủ

phương pháp này là h i t ch m, nh t là khi kích thộ ụ ậ ấ ướ ước l i đi n tăng lên Sệ ố

lượng bướ ặc l p tăng theo s bi n, th i gian tính l n h n nhi u so v i phố ế ờ ớ ơ ề ớ ươngpháp Newton Raphson Do đó, trong th c t thự ế ường s d ng cho tính toán PFử ụtrong vài bài toán n đ nh hay phân tích s c , trong đó yêu c u tính gi i tíchổ ị ự ố ầ ảnhi u l n v i ch m t vài công su t nút ít thay đ i ề ầ ớ ỉ ộ ấ ổ

- Phương pháp Newton – Raphson: có u đi m là t c đ và kh năng h iư ể ố ộ ả ộ

t cao và không ph thu c vào kích thụ ụ ộ ướ ước l i đi n ệ

Phương pháp lý thuy t nh sau:ế ư

N u f(x) = 0 là phế ương trình phi tuy n thì khai tri n f(x) theo giá tr đ uế ể ị ầ

Ti p t c khai tri n t i ế ụ ể ạ x(1) r i tính ồ x(2) c nh th ứ ư ế x(k+1)

( ) ( 1) ( )

bi n thì ta có phế ương pháp Newton – Raphson V i trớ ường h p gi thi t có nợ ả ế

phương trình phi tuy n n bi n, ta có phế ế ương trình nh sau:ư

Gi a dòng đi n nút và đi n áp nút có quan h sau ữ ệ ệ ệ I•nut =Y•nut.U• nut (4.7)

Ta được 2nl + ng phương trình và b ng s bi n c a X Các phằ ố ế ủ ương trình này

vi t dế ướ ại d ng ma tr n : ậ

0

P Q

∆

  (4.14)

L iờ gi i c a bài toán là : Bi t ả ủ ế ∆P( )k ,∆Q( )k , U( )k ,θ( )k ở ướ b c k ta tính được

ma tr n Jậ (k) Sau đó tính ∆θ(k+1),∆U(k+1),U(k+1)cho bước k+1, l y k t qu bấ ế ả ở ướck+1 tính cho bước k+2…cho đ n khi đ sai l ch đi n áp hai bế ộ ệ ệ ở ước liên ti pếkhông l n h n sai s cho phép, ho c là ớ ơ ố ặ ∆ ∆ =P Q, 0 (v i sai s cho phép) thì ớ ố k tế

thúc cách tính

Ta xác đ nh công th c tính công su t và t n th t công su t trên các nhánhị ứ ấ ổ ấ ấ

c a s đ lủ ơ ồ ưới đi n (đệ ường dây, máy bi n áp…) hai đ u nhánh.ế ở ầ

Xét nhánh k-m n i gi a nút k và nút m có t ng d n (d c) ố ữ ổ ẫ ọ Y =1/Z G jB= +

Dòng nhánh và công su t nhánh t i đ u k và đi t k t i m là :ấ ạ ầ ừ ớ

1 3