Tìm hiểu bài toán phân bố công suất và áp dụng cho hệ thống điện miền nam đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện

- GUI Graphical User Interface là giao diện đồ họa có điều khiển bởi nhiều thanh công cụ được người lập trình tạo sẵn, cho tương tác giữa người dùng là giao diện chương trình, mỗi chươ

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM NĂM 2017

SINH VIÊN: NGUYỄN HỮU THÔNG - MSSV: 14020141 NGUYỄN CHÁNH THÀNH -MSSV: 14033711 LỚP: DHDI10B

GVHD: TS NGUYỄN TRUNG NHÂN

TP HCM, NĂM 2018

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên - nhóm sinh viên được giao đề tài

NGUYỄN HỮU THÔNG - MSSV : 14020141

- Tìm hiểu các giải thuật phân bố công suất

- Tìm hiểu về Hệ thống điện Việt Nam và Miền Nam năm 2017

- Xử lý dữ liệu sơ đồ Hệ thống điện Miền Nam năm 2017 phục vụ bài toán PBCS

- Viết chương trình PBCS bằng Matlab dùng giải thuật Newton Rapshon áp dụng cho hệ thống điện Miền Nam năm 2017

- Xuất kết quả và nhận xét

4 Kết quả

- File dữ liệu cho bài toán PBCS của Hệ thống điện Miền Nam Việt Nam năm

2017

- Chương trình PBCS bằng giải thuật Newton-Raphson

- Kết quả chạy chương trình

Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Trung Nhân

Tp HCM, ngày tháng năm 20

Sinh viên

Nguyễn Hữu Thông Nguyễn Chánh Thành

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG (GUIDE)

TRONG MATLAB 1

1.1 GUIDE LÀ GÌ? 1

1.2 BẮT ĐẦU VỚI GUI: 1

1.3 CÁC BƯỚC CẦN THỰC HIỆN TRƯỚC KHI BẮT ĐẦU: 2

1.4 THAO TÁC VỚI GUI 3_Toc515878871 1.5 Mô tả chức năng giao diện GUI 4

1.6 Giới thiệu hộp thoại INSPECTER 8

1.7 Một vài chức năng mở rộng : 10

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHÂN BỐ TRÀO LƯU CÔNG SUẤT 12

2.1 GIỚI THIỆU 12

2.2 PHƯƠNG PHÁP GAUSS –ZIEDEL 12

2.2.1 Giới thiệu phương pháp 12

2.2.2 Thành lập công thức tính 12

2.2.3 Lưu đồ giải thuật 15

2.3 PHƯƠNG PHÁP NEWTON – RAPSHON 18

2.3.1 Giới thiệu phương pháp 18

2.3.2 Thành lập công thức tính 19

2.3.3 Thuật toán Newton-Raphson 25

2.3.4 Lưu đồ giải thuật 26

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 2017 29

3.2 Hiện trạng phụ tải điện 31

3.3 Hiện trạng ngành điện : 35

3.4 Đánh giá hiện trạng lưới điện truyền tải tại miền Nam - Việt Nam 38

3.4.1 Hiện trạng vận hành lưới điện truyền tải 38

3.4.2 Vấn đề đáp ứng tiêu chuẩn điện áp trên lưới truyền tải 41

3 5 Thông số các phần tử trên sơ đồ 42

3.6 DỮ LIỆU VÀ CÁC YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT51 3.6.1 Thông số nút 51

3.6.2 Thông số đường dây 53

3.6.2.2 Yêu cầu của bài toán 55

3.6.3 Máy biến áp điều chỉnh 56

3.6.4 Tập tin chạy của bài toán phân bố công suất 58

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NEWTON – RAPSHON (29/12/2016) 60

4.1 Điện áp ở đơn vị tương đối (pu) 60

4.2 Dòng điện ở đơn vị tương đối (pu) 62

4.3 Tổn thất công suất (MVA) 67

CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 73

5.1 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 73

5.1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 73

5.1.2 BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 73

5.2 KIẾN NGHỊ 74

5.3 KẾT LUẬN 75

PHỤ LỤC 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 882

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Mô tả chức năng của các công cụ cơ bản 6

Bảng 1.2: Một số thuộc tính trong INSPECTOR 8

Bảng 3.1: Danh mục các công trình nguồn điện mới dự kiến vận hành năm 2017 36

Bảng 3.2: Dưới đây thống kê các phần tử quá tải năm 2017 và so sánh với năm 2017 của HTĐ truyền tải Miền nam 38

Bảng 3.3: Thống kê các điểm quá áp tại thanh cái 500 kV các TBA năm 2017 và so sánh với năm 2017 41

Bảng 3.4: Thống kê các điểm quá áp trên lưới 220 kV năm 2017 và so sánh với năm 2017 42

Bảng 3.5: Bảng thông số và các số liệu tính toán cho hệ thống điện miền nam năm 2017 43

Bảng 4.1: Kết quả điện áp ở đơn vị tương đối(pu) 60

Bảng 4.2: Kết quả dòng điện ở đơn vị tương đối (pu) 62

Bảng 4.3: Kết quả chạy chương trinh giá trị tổn thất công suất (MVA) 67

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ khối mô tả hoạt động của GUI khi thao tác trên giao diện 2

Hình 1.2: Khởi động GUI 3

Hình 1.3: Giao diện GUI 4

Hình 1.4: Thanh công cụ GUI 5

Hình 1.5: Hộp thoại INSPECTOR 8

Hình 1.6: Hộp thoại Align Objects 10

Hình 1.7: GUI Options 11

Hình 2.1: Lưu đồ giải thuật phương pháp Gaus-Zeidel 16

Hình 2.2: Lưu đồ thuật toán đối với nút tải PQ 17

Hình 2.3: Lưu đồ thuật toán đối với nút kiểm soát điện áp PU 18

Hình 2.4: Lưu đồ thuật toán của phương pháp Newton-Raphson 28

Hình 3.1: Biểu đồ tăng trưởng điện thương phẩm Viêt Nam giai đoạn 2005-2017 32

Hình 3.2: Diễn biến cơ cấu tiêu thụ điện theo thành phần kinh tế g/đ 2005-2017 33

Hình 3.3: Sản lượng tiêu thụ điện phân theo các TCT Điện lực 33

Hình 3.4: Công suất đỉnh toàn quốc và các miền giai đoạn 2005-2017 34

Hình 3.5: Diễn biến phát triển các loại nguồn điện giai đoạn 1999-2017 35

Hình 3.6: Cơ cấu các loại nguồn điện trong HTĐ Việt Nam hiện trạng 36

Hình 3.7: Công suất nguồn điện tăng thêm các miền giai đoạn 2000-2017 37

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN

NGƯỜI DÙNG (GUIDE) TRONG MATLAB

1.1 GUIDE LÀ GÌ?

- GUI (Graphical User Interface) là giao diện đồ họa có điều khiển bởi nhiều thanh công cụ được người lập trình tạo sẵn, cho tương tác giữa người dùng là giao diện chương trình, mỗi chương trình được người lập trình tạp sẵn giao diện thực hiện một vài chức năng được người lập tình tạo sẵn và giao tiếp với người sử dụng

- ứng dụng của Matlab lập trình giao diện rất mạnh và dễ thực hiện, nó có thể tạo ra giao diện người dùng tương tự VBB, C++

- GUI bao gồm đầy đủ các chương trình hỗ trợ như thực hiện phép toán LOGIC,

mô phỏng không gian 2D, 3D, đọc hiển thị dữ liệu, liên kết đa phương tiện Giao tiếp với người dùng thông qua hình ảnh, các nút nhấn thực thi

- Hầu hết GUI chỉ thực hiện (trả lời) lệnh người dùng thông qua các tác động của người dùng lên giao diện, người sử dụng không cần biết cấu trúc chương trình vẫn có thể thực hiện được GUI được thực hiện thông qua các hàm CALLBACK, khi người dùng tác động lên giao diện bằng các cách khác nhau, hàm CALLBACK sẽ được gọi để thực thi

1.2 BẮT ĐẦU VỚI GUI:

- Có 2 phương pháp để lập trình GUI:

• Cách đơn giản nhất là sử dụng công cụ có sẵn trong GUI Matlab để lập trình Ưu điểm của cách này là dễ thực hiện và các hàm FUNCTION được GUI tự tạo sẵn

• Cách khác được lập tình từ siêu tệp Mfile bằng các hàm FUNCTION do người lập trình tự viết, nó có ưu điểm là tùy biến cao Tuy nhiên cách này khó hơn và đòi hỏi người lập trình phải có hiểu biết sâu và trình độ

- Ở đây với những bài tập đơn giản về giao diện, ta thực hiện cách thứ nhất để lập trình giao diện với nhưng công cụ được hỗ trợ sẵn trong Matlab

- Khi thao tác trên giao diện chúng ta không thể thay đổi các hàm trong nó

1.3 CÁC BƯỚC CẦN THỰC HIỆN TRƯỚC KHI BẮT ĐẦU:

- Trước tiên để bắt đầu lập trình ta cần phải xác định mục đích của chương trình là gì?

- Sau đó tiến hành xác định các bước thực hiện để mô phỏng giao diện người dùng sao cho hợp lí và chính xác

- Bước cuối cùng là viết chương trình và thực thi

- Sơ đồ sau đây mô phỏng trình tự thực hiện với GUI:

như những lệnh thực thi trong Comment Windowns

- Tất cả các hàm callback thực thi những lệnh chứa trong nó

- Chúng ta nên sử dụng chức năng HELP của Matlab để tìm hiểu thêm tất cả cách hàm thực thi trong GUI, cách tạo và thao tác với GUI

1.4 THAO TÁC VỚI GUI

KHỞI ĐÔNG GUI:

- Thực hiện khởi động Matlab đến GUI theo hình sau:

 Khởi động Matlab từ biểu tượng Matlab trên màn hình desktop

 Trong cửa sổ Comment Windowns gõ lệnh “guide” và enter: ta được giao diện màn hình như sau:

Hình 1.2: Khởi động GUI

- Ta có các lựa chọn sau:

 Blank GUI (Default): Hộp thoại GUI uống không có một điều khiển uicontrol nào

cả

 GUI with Uicontrols: Hộp thoại GUI với một vài uicontrol như button,…Chương

trình có thể chạy ngay

 GUI with Axes and Menu: Hộp thoại GUI với một uicontrol axes và button, các

menu để hiển thị đồ thị

 Modal Question Dialog: Hộp thoại đặt câu hỏi Yes, No

 Open Exiting GUI: Để mở 1 file có sẵn

- Nhấp Blank GUI (Default) chọn OK để tạo một giao diện bắt đầu với giao diện trống, ta đuợc hình ảnh giao diện trong GUI như sau:

Hình 1.3: Giao diện GUI

1.5 Mô tả chức năng giao diện GUI

- Trong giao diện trên chúng ta có thể thao tác để tùy biến các thanh công cụ phù hợp với mục đích sử dụng

Hình 1.4: Thanh công cụ GUI

- Mô tả chức năng của các công cụ cơ bản :

Bảng 1.1: Mô tả chức năng của các công cụ cơ bản

Layout editor Chọn các thành phần từ bảng thành phần, trình bày, và sắp xếp chúng

trong các khu vực bố trí (Tùy chỉnh hiện tên các thành phần: File => Preferences)

Align Objects Dùng để sắp xếp các đối tượng điều khiển

Menu Editor Tạo menu cho giao diện

Tab Order Editor Thiết lập các tab và sắp xếp thứ tự của các thành phần trong bố trí của

bạn Toolbar Editor Thanh công cụ tạo ra có chứa các nút bấm được xác định trước và tùy

chỉnh và chuyển đổi nút

Editor Hiển t h ị , trong trình soạn thảo mặc định của bạn , các tập tin mã kết hợp

với giao diện đồ họa M-file editor Mở cửa sổ M-file

Property Inspector Thiết lập các thuộc tính cảu các đối tượng điều khiển Nó cung cấp một

danh sách tất cả các thuộc tính bạn có thể thiết lập và hiển thị các giá trị hiện tại của chúng

Object Browser Hiển thị một danh sách phân cấp của các đối tượng trong giao diện đồ

họa

Run Lưu và chạy giao diện hiện tại

Resize box Tùy chỉnh kích thước giao diện

Position Readouts Liên tục hiển thị vị trí con trỏ chuột và vị trí của các đối tượng được

chọn

- Phía bên trái là nhóm các biểu tượng được Matlab GUI hỗ trợ sẵn:

 Push Button : là nút nhấn, khi nhấn vào sẽ thực thi lệnh trong cấu trúc hàm callback của nó

 Slider : là thanh trượt cho phép người dùng di chuyển thanh trượt để

 Radio Button : nó giống như Check Box nhưng thường được sử dụng để tạo sự lựa chọn duy nhất, tức là 1 lần chỉ được chọn 1 trong số các nhóm nhiều nút Khi một ô được chọn thì các ô còn lại trong nhóm bị bỏ chọn

 Check box : sử dụng đê đánh dâu tích (thực thi) vào và có thê check nhiều ô để thực thi

 Edit Text : là nơi các kí tự được nhập vào từ người dùng, người dùng

có thể thay đổi được

 Static Text : là các kí tự được hiển thị thông qua các callback, hoặc thông thường để viết nhãn cho các biểu tượng, người dùng không thể thay đổi nội dung

 Pop-up Menu : mở ra danh sách các lực chọn khi người dùng nhấp chuột vào Chỉ chọn được 1 mục trong danh sách các mục

 List Box : hộp thoại danh sách cách mục, cho phép người dùng chọn một hoặc nhiều mục

 Toggle Button : là nút nhân có 2 điêu khiên, khi nhâp chuột và nhả ra, nút nhấn được giữ và lệnh thực thi, khi nhấp chuột vào lần thứ 2, nút nhấn nhả ra, hủy bỏ lệnh vừa thực thi

 Table : tạo ra một bảng tương tự trong Excel

 Axes : đây là giao diện đồ họa hiển thị hình ảnh, nó có nhiều thuộc tính bao gồm: không gian 2D (theo trục đứng và trục ngang), 3D (hiển thị không gian 3 chiều)

 Panel : tạo ra một mảng nhóm các biểu tượng lại với nhau giúp ta dễ kiểm soát và thao tác khi di chuyển

 Button Group : quản lí sự lựa chọn của nút Radio Button

 Active Control : quản lí một nhóm các nút hoặc các chương trình liên quan đến nhau trong Active

1.6 Giới thiệu hộp thoại INSPECTER

Hình 1.5: Hộp thoại INSPECTOR

- Một số thuộc tính trong INSPECTOR:

Bảng 1.2: Một số thuộc tính trong INSPECTOR

Thuôc tính Mô tả

B ackgroundColor Màu nền của đối tượng

BeingDeleted Đối tượng đã được xóa

BusyAction Callback thường xuyên gián đoạn

ButtonDownFcn Nút nhấn Callback thường xuyên

CData Hình ảnh màu thật hiển thị trên điều khiển

Callback Điều khiển hoạt động

Clipping Thuộc tính này không có tác dụng trên các đối tượng điều khiển

CreateFcn Thường xuyên thực hiện Callback trong quá trình tạo đối tượng

DeleteFcn Thường xuyên thực hiện Callback trong quá trình xóa đối tượng

Enable Kích hoạt hoặc vô hiệu hóa các đối tượng điều khiến

HandleVisibility Cho dù xử lý có thể truy cập từ dòng lệnh và ảnh minh hoạ

HitTest Lựa chọn bằng cách click chuột Thuộc tính này không có tác dụng

trên các đối tượng điều khiển

Horizontal Alignment Căn ngang của chuỗi nhãn

SliderStep Chế độ Callback gián đoạn thường xuyên

KeyPressFcn Nhấn phím Callback thường xuyên

ListboxTop Chỉ số trên hầu hết các chuỗi hiển thị trong hộp danh sách

Max Giá trị lớn nhất (phụ thuộc vào đối tượng điều khiển)

Min Giá trị nhỏ nhất (phụ thuộc vào đối tượng điều khiển)

Position Kích thước và vị trí của đối tưỡng điều khiển

SliderStep Kích thước bước nhảy của thanh trượt

String Nhãn của các đối tượng điều khiển, các mục hộp danh sách, lựa

chọn trình đơn pop-up

Style Kiểu của đối tượng điều khiển

Tag Dùng để phân biệt giữa các đối tượng điều khiển

TooltipString Tạo tip cho đối tượng điều khiển

UIContextMenu Kết họp một trình đơn ngữ cảnh với đối tượng điều khiển Units Đơn vị đo lường

UserData Dữ liệu liên kết với đối tượng điều khiển

Value Giá trị hiện thời của đối tượng điều khiển

Visible Điều khiển thuộc tính nhìn thấy của các đối tượng

1.7 Một vài chức năng mở rộng :

- Chú ý, để tạo sự thẳng hàng, cột của các hộp thoại cho đẹp mắt ta làm như sau:

 Nhấn giữ phím Ctrl và nhập vào các hộp thoại muốn chỉnh sửa, trên

Menu chọn Align Objects Hộp thoại Align hiện ra như sau :

Hình 1.6: Hộp thoại Align Objects

- Trong hộp thoại trên ta có thể cân chỉnh các nút, nhóm nút sao cho chúng thẳng hàng, thẳng cột và đều nhau Sau khi cân chỉnh nhấn nút Apply để lưu thay đổi

- Bây giờ ta thiết lập thuộc tính chung cho giao diện (toàn bộ vùng thiết kế hay nền giao diện) :

 Nhấp đúp chuột vào bất cứ vị trí nào trên nền giao diện đế vào hộp thoại Inspector (hoặc trên menu chọn View -> Property Inspector), hộp thoại Inspector hiện ra như sau:

 Thiết lập Tag là “exit”

- Tiếp tục tùy chọn nâng cao , vào Menu Tools => GUI Options

- Trên hộp thoại Resize behavior chọn dòng số 2 (Proportional), dòng này cho phép người dùng thay đổi khích thước của giao diện và các đối tượng cũng tự

động thay đổi kích thước phù hợp với nền giao diện, nhấn OK để lưu thay đổi

Hình 1.7: GUI Options

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHÂN BỐ TRÀO LƯU

CÔNG SUẤT

2.1 GIỚI THIỆU

- Phân bố trào lưu công suất là việc tìm dòng công suất chạy trên các nhánh của mạng điện tại một thời điểm xác định nào đó Nghiệm của bài toán là nghiệm gần đúng thỏa điều kiện sai số cho trước Kết quả của bài toán phân bố công suất cho chúng ta điện áp và góc pha tại các nút, cường độ dòng điện chạy trên dây dẫn , máy biến áp,tổn thất công suất …

- Hệ phương trình mô tả hệ thống điện là hệ phi tuyến, do đó việc giải phải dựa trên kết quả của quá trình lặp Có rất nhiều phương pháp giải lặp khác nhau Trong chương này sẽ giới thiệu các phương pháp giải bài toán phân bố trào lưu công suất Tuy nhiên với các hệ phương trình của hệ thông điện , bài toán chỉ hội tụ khi các tham số ban đầu phải thỏa các ràng buộc mang tính vât lý nhất định Tốc độ hội tụ cũng như thời gian tính lặp của các phương pháp là khác nhau

2.2 PHƯƠNG PHÁP GAUSS –ZIEDEL

2.2.1 Giới thiệu phương pháp

- Phương pháp Gauss-Zeidel được thiết lập dựa trên phương trình dòng nút để lập công thức lặp theo điện áp, sử dụng công thức lặp Gauss với hệ số Ziedel

2.2.2 Thành lập công thức tính

- Để giải bài toán phân bố công suất bằng phương pháp GAUSS - ZIEDEL, ta xem xét các trường hợp thường gặp của hệ thống điện Trường hợp thứ nhất ta xem các thanh góp độc lập đều là thanh góp PQ Trường hợp thứ hai ta có xét đến loại thanh góp PU Sau đó, ta xét đến thanh góp điện áp, bằng cách sử dụng máy biến

áp điều chỉnh để điều chỉnh điện áp tại nút đó

Trường hợp 1:

Hệ thống bao gồm n thanh góp PQ được đánh số từ 1 đến n, và thanh góp cân bằng (nút chuẩn) được đánh số n+1 với điện áp được cho trước Công suất ở nút

thứ i:

*

U

jQ P

k i i

i r

1

YU

Y

jQ P

Quá trình lặp được tiếp tục đến khi sự thay đổi biên độ điện áp đối với tất cả

) 1 ( 

i r

U

i =1, 2, , n (2.8) Ngoài ra ta kiểm tra :

min

i

U (nếu U i  U i min) hoặc U i max(nếu U i  U i

max ) Dựa vào yêu cầu của bài toán, ta cũng có thể kiểm tra :

nếu i k  i k max (i =1, 2, , n; k=1, 2, , n ; i k)

Trường hợp hai :

Xét đến thanh góp PU :

Tại nút PU : P và U đã biết còn Q,  chưa biết cần xác định Vì vậy, giá trị của

Q và  được tính trong mỗi bước lặp thông qua các phương trình nút thích hợp Giả sử nút thứ i là nút PU :

1

i r

Y

jQ P A

) 1 ( )

Qmin hoặc Qmax và điện áp thanh góp bị thay đổi, bây giờ thanh góp được coi như một thanh góp PQ

Hình 2.1: Lưu đồ giải thuật phương pháp Gaus-Zeidel

t

PQ nuùt

Kiểm tra nút

i

.1.1.1.1.3 Y

e s

Hình 2.2: Lưu đồ thuật toán đối với nút tải PQ

i r

max

) 1 (

i r

i r

U U

r

 max

) 1 (

i r



) ( ) 1 ( ) (

i r i r

i r

Hình 2.3: Lưu đồ thuật toán đối với nút kiểm soát điện áp PU

2.3 PHƯƠNG PHÁP NEWTON – RAPSHON

2.3.1 Giới thiệu phương pháp

1 (

1 (

i

Y

jQ P A

) 1 ( )

1 (





) 1 ( r

i U

Tính

Tính

Kết thúc tính nút PU

min )

1 (

1 (

i

Y

jQ P A

) 1 ( )

1 (

i angle U



) 1 (

) 1 (

Tính

Tính

Phương pháp tính phân bố công suất Newton – Rapshon thiết lập hệ phương trình cân bằng công suất đối với các nút độc lập, và áp dụng phương pháp lặp Newton – Rapshon tìm nghiệm là các biến trạng thái U và 

U U

, ,,

.

X P U



ta có :

)(,

.

X Q U

Q i dat Q i tinh toan X  0

viết (2.17) cho tất cả các nút tải, ta có dạng ma trận như sau:

0)(

)()

(

)()

X P X

Q Q

X P

P X

f dat tinh toan

toan tinh dat

(2.18)

do hệ thống có n-1 nút độc lập nên f(X)=0 là hệ 2(n-1) phương trình

Theo công thức của phương pháp lặp Newton-Raphson ta có:

12 11

) ( )

(

) ( )

( )

(

) ( )

(

U X

J X J

X J X J X

Q

X P X

1

(

)()

()

(

22 21

12 11

X J X J

X J X

J X

J

(2.21) J(X) là ma trận Jacobie, gồm 4 ma trận con – mỗi phần tử ma trận con là ma trận cấp nxn Từ công thức (2.18) ta có:

X L

i

l

i l

i

U

X Q X Q U

X P X P

.

)(,)(,)(,)(

.)cos(

*2

)()

cos(

)

(

.

.

.

k i Y

Y U

k i U

U U

X

P

i k ik ik

ik ii

i k ik k

.

i l il il l ii

.

.

.

)()sin(

)

sin(

*2

)()

sin(

)

(

n

k i k

i k ik ik

k ik

ii i

i k ik ik

i

k

i

k i Y

U Y

U

k i Y

ma trận Jacobie tương ứng với nút thứ i và k bằng không Như vậy, giống như

ma trận Y, ma trận Jacobie là ma trận thưa thớt, điều đó sẽ giúp ta giảm được một lượng tính toán đáng kể

Công thức (2.19) được sắp xếp lại, liên hệ giữa hai nút tải PQ thứ i và k :

ik

ik ik i

i

U L

J

N H Q

Q J

U

Q L

jk jl

jl

ik il

il

ik il

H

J L

J

H N

H

P

Q P

i

U

P .

i

U

Q L

.

Ui = UiRE+jUiIM

aik + jbik = (Gik +jBik).(UkRE +jUkIM) (2.31)

= (Gik.UkRE –Bik.UkKM)+j(Gik.UkIM+Bik.UkRE) Như vậy, công thức (2.14) được viết lại :

Viết lại biểu thức (2.14) :

n

m im

i

U Y

jU

Q j

 j(U iRE  jU iIM)(a ik  jb ik)

Theo (2.28) ta có:

iRE ik iIM ik k

n

m

m m im im i i i

i i

i

U Y

jU

Q j





i i ii ii i

jU  

) (

)

ii ii i i

i

Y U

U

Q j U

k k ik ik i i k k

i k

k

i

U Y

U U U

Q j U U

iIM ik iRE ik k k

U   

i jU jQ

Nik = Jik =0

Nki = Jki =0

2.3.3 Thuật toán Newton-Raphson

Hệ thống có một nút cân bằng với số thứ tự n+1, điện áp được giữ không đổi

1 1 1

Bước 3:

Kiểm tra điều kiện dừng lặp:

| Pi(0)(Uk(0),k(0))| <

| Qi(0)(Uk(0),k(0))| < (2.41) Nếu không thỏa điều kiện trên ta tính tiếp:

(

)()

(

) 0 ( 22 )

0 ( 21

) 0 ( 12 )

0 ( 11

X J X J

X J X J

đối với nút PQ và PU

Bước 5:

Tìm độ lệch  k(0), Uk(0) (cho nút PQ) hay  k(0) (cho nút PU), nhờ giải hệ phương trình:

) 0 (

) 0 (

X Q

X P

(

)()

(

) 0 ( 22 )

0 ( 21

) 0 ( 12 )

0 ( 11

X J X J

X J X J

) 0 (

r i r ki r i r

r i r ki

( ( )  ) (2.43) với các di(r), Ui(r) (i¹k) đã biết, các phần tử Jki(r), Lki(r) được tính từ (2.32,33) Suy ra:

k i PU nut

r i r ki r

i r ki r i r ki r

k r

k r kk r

J U

L J

Q J

Ukdat moi=Ukdat+Uk(r)

Tương tự, ở nút PQ thứ k nếu điện áp vượt quá giới hạn cho phép thì được giữ cố định tại Umin hoặc Umax bằng cách đặt nút thứ k là nút PU

2.3.4 Lưu đồ giải thuật

Đặt các giá trị ban đầu: [U (0) ] đối với nút PQ và [(0) ] đối với nút

PQ và PU Đặt số lần lặp r=0

Kết thúc

ầu

Đọc dữ liệu:

1 Thông số đường dây: R,X,B/2

2 Thông số nút: P dat và Q dat (nút PQ)

P dat và U dat (nút PU)

) (

) (

) (

]

[

r k

r k r

k

r k

Q

P J

) (

) (

) (

) 1 (

) 1 (

r k

r k r

k

r k r

k

r k

U U

Hình 2.4: Lưu đồ thuật toán của phương pháp Newton-Raphson

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT

NAM VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 2017

3.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

- Giai đoạn 1954 – 1975: Từ chiến tranh đến thống nhất Đất nước :

 Trong giai đoạn này, Cơ quan quản lý nhà nước đầu tiên chuyên trách lĩnh vực điện là Cục Điện lực trực thuộc Bộ Công Thương đã được thành lập 2 nhà máy

nhiệt điện và thủy điện lớn nhất được xây dựng trong giai đoạn này là Uông Bí và

Thác Bà góp phần quan trọng nâng tổng công suất nguồn điện toàn quốc đạt

1.326,3MW, tăng đến 42 lần so với vẻn vẹn 31,5MW vào tháng 10/1954

- Giai đoạn 1976 – 1994: Khôi phục và xây dựng nền tảng

 Ngành Điện đã tập trung phát huy nội lực phát triển nguồn, lưới điện theo quy hoạch, từng bước đáp ứng đủ nhu cầu điện cho sự nghiệp đổi mới, phát triển đất nước Để thực hiện các tổng sơ đồ phát triển điện lực Chính phủ đã phê duyệt, ngành Điện khẩn trương xây dựng Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại (440 MW), Nhà máy Thủy điện Hòa Bình (1.920 MW), tăng nguồn điện ở miền Bắc lên gần 5 lần, tạ bước ngoặt lớn về lượng

và chất trong cung cấp điện ở miền Bắc Ở phía Nam, Nhà máy Thủy điện Trị An (400 MW) đã nâng tổng công suất ở miền Nam lên 1.071,8 MW, đảm bảo nguồn điện cung cấp cho khu vực có mức tăng trưởng cao nhất trong cả nước Về lưới điện, hàng loạt các đường dây và trạm biến áp 220 kV như đường dây 220kV Thanh Hóa – Vinh, Vinh – Đồng Hới, đường dây 110kV Đồng Hới – Huế Đà Nẵng… cũng được khẩn trương xây dựng và vận hành Đặc biệt, trong giai đoạn này, việc hoàn thành đường dây 500 kV Bắc – Nam với tổng chiều dài 1.487 km và 4 trạm biến áp 500 kV đã mở ra một thời kỳ mới cho hệ thống điện thống nhất trên toàn quốc Đây là giai đoạn vô cùng quan trọng khi mà hiệu quả khai thác nguồn điện được nâng cao, nhờ đó lực lượng cơ khí điện, lực lượng xây lắp điện, lực lượng tư vấn thiết kế,… cũng trưởng thành nhanh chóng

- Giai đoạn 1995 – 2002: Hoàn thiện và phát triển

 Thời điểm điện năng được xác định là một ngành kinh tế mũi nhọn, có vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Trong giai đoạn này, nhiều biện pháp huy động vốn trong và ngoài nước được đưa

ra nhằm tăng cường xây dựng và đưa vào vận hành nhiều công trình trọng điểm

như Nhà máy thủy điện Ialy (720 MW), Nhà máy thủy điện Hàm Thuận – Đa mi

(475 MW), nâng cấp công suất Nhà máy nhiệt điện Phả Lại lên 1.000 MW,… Đặc

biệt, việc hoàn thành xây dựng Trung tâm Điện lực Phú Mỹ đã đưa trên 2.000

MW vào vận hành và phát điện, nâng tổng công suất lắp đặt toàn hệ thống điện

lên 9.868 MW, giảm áp lực cung ứng điện cho sự phát triển nhanh chóng của khu

vực miền Nam Mạng lưới truyền tải điện cũng được nâng cấp với hàng ngàn km

đường dây và trạm biến áp 220 kV, 110 kV cùng đường dây 500 kV Bắc – Nam

mạch 2

- Giai đoạn 2003 – nay: Tái cơ cấu

 EVN chuyển đổi mô hình quản lý, trở thành tập đoàn kinh tế mũi nhọn của nền kinh tế, nắm vai trò chủ đạo trong đầu tư, phát triển cơ sở hạ tầng điện lực Khối

lượng đầu tư xây dựng trong giai đoạn này lên đến 505.010 tỷ đồng, chiếm khoảng

7,14% tổng đầu tư cả nước

 Đến cuối năm 2014, cả nước có 100% số huyện có điện lưới và điện tại chỗ;

99,59% số xã với 98,22% số hộ dân có điện lưới Tại các vùng đồng bào dân tộc,

vùng sâu vùng xa, hầu hết nhân dân các khu vực này đã được sử dụng điện: Khu

vực các tỉnh miền núi Tây Bắc đạt 97,55% về số xã và 85,09% số hộ dân có điện;

khu vực các tỉnh Tây Nguyên là 100% và 95,17%; khu vực Tây Nam Bộ là 100%

và 97,71% Nhờ đó, góp phần thay đổi cơ bản diện mạo nông nghiệp, nông thôn

3.2 Hiện trạng phụ tải điện

- Theo báo cáo tổng kết của EVN [1], tổng sản lượng điện thương phẩm năm 2017

là 159,1 tỷ kWh, trong đó điện sản xuất và mua là 175,9 tỷ kWh So với năm

2015, tăng trưởng điện thương phẩm đạt 11% Điện cấp cho Công nghiệp - Xây dựng chiếm 53,6%, tăng 10,75%; Điện cấp cho quản lý tiêu dùng chiếm 34,4%, tăng 8,95%; Điện cấp cho TM-KS-NH chiếm 5,5%, tăng 15,7%; Điện cấp cho nông nghiệp chiếm 2,3%; Thành phần khác chiếm 4,2%, tăng 8,04%

- Theo thống kê, sản lượng điện thương phẩm 9 tháng đầu năm 2017 đạt 129,6 tỷ kWh, tăng 9,07% so với cùng kỳ 2017, và đạt khoảng 73% so với kế hoạch

2017

- Mức sản lượng tiêu thụ 159,1 tỷ kWh năm 2017 là mức cao nhất từ trước tới nay, đồng thời nằm trong xu hướng tăng trưởng điện của Việt Nam trong 11 năm gần đây (xem biểu đồ) Tăng trưởng điện tiêu thụ trung bình hàng năm giai đoạn 2005- 2017 đạt 12,2%, được đánh giá là mức tăng trưởng cao nhất thế giới (xét trong TOP 50 nước có sản lượng lớn nhất)

Hình 3.1: Biểu đồ tăng trưởng điện thương phẩm Viêt Nam giai đoạn 2005-2017

(Nguồn báo cáo tổng hợp Viện Năng Lượng tháng 12/2017)

- Trong 10 năm, cơ cấu tiêu thụ điện của Việt Nam cũng có sự biến động nhẹ Điện sử dụng trong Công nghiệp đã tăng từ 45% năm 2005 lên 54% năm

2017, điện sinh hoạt đã giảm tỷ trọng từ 43% năm 2005 còn 35% năm 2017 (xem biểu đồ dưới) Lĩnh vực Thương mại dịch vụ và nông nghiệp vẫn chiếm tỷ lệ nhỏ 6-8%