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 CÔNG 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 và 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 CƠNG 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 về Hệ thống điện Việt Nam và TP Hồ Chí Minh năm 2016.
Xử lý dữ liệu sơ đồ Hệ thống điện TP Hồ Chí Minh năm 2016 phục vụ bài
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 quả và nhận xét.
Kết quả
File dữ liệu cho bài toán PBCS của Hệ thống điện TP Hồ Chí Minh Việt Nam
năm 2016.
Chƣơng tr nh PBCS ằng giải thuật Newton-Raphson.
Kết quả 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
1.1.1 GIAO DIỆN GUIDE LÀ GÌ? .............................................................. 1
1.2.1 PHƢƠNG PH P LẬP TRÌNH GUIDE:............................................. 1
1.3.1 THAO TÁC THỰC HIỆN GUIDE: .................................................... 1
1.4.1 KHỞI ĐỘNG GUIDE ......................................................................... 2
1.5.1 CHỨC NĂNG TRONG GIAO DIỆN GUI ......................................... 3

1.6.1 GIỚI THIỆU HỘP THOẠI INSPECTER ........................................... 7
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 tốn 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 về sự 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 hiện trạng ƣới điện truyền tải tại TP Hồ Chí Minh - Việt Nam .
................................................................................................................. 29
3.5 Thông số các phần tử trên sơ đồ .............................................................. 30
3.6 Dữ liệu và các yêu cầu của bài tốn phân bố cơng suất ........................... 41
3.6.1 Thơng 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 bằng cơng suất (Slack – bus ) :.................................. 42
3.6.2 Thông số đƣờng dây .............................................................................. 43
3.6.2.1 Sơ đồ thay thế đƣờng dây................................................................... 43
3.6.2.2 Yêu cầu của bài toán .......................................................................... 44
3.6.3 Máy biến p điều chỉnh: ....................................................................... 45
3.6.4 Tập tin chạy của bài 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 ở đơn v tƣơng đối pu ................................................................ 48
4.2 D ng điện ở 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 tp 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................................................................................. 2
Hình 1.2: Giao diện GUI .................................................................................. 3
Hình 1.3: Thanh cơng cụ GUI……………………………………………….4
Hình 1.4: Hộp thoại INSPECTOR ................................................................... 7
Hình 3.1: Biểu đồ tăng trƣởng điện thƣơng phẩm Viêt N m gi i đoạn 20052016 ................................................................................................................ 24
Hình 3.2: Diễn biến ơ 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 tồn quốc và các miền gi i đoạn 2005-2016 ........ 26
Hình 3.5: Diễn biến phát triển các loại nguồn điện gi i đoạn 1999-2016 ..... 27
H nh 3.6: Cơ ấu các loại nguồn điện trong HTĐ Việt Nam hiện 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 chứ năng ủa các công cụ ơ ản ....................................... 5
Bảng 1.2: Một số thuộc tính trong INSPECTOR ............................................ 8
Bảng 3.1: Danh mục các cơng trình nguồn điện mới dự kiến vận hành năm
2017 ................................................................................................................ 28
Bảng 3.2: Bảng thông số và các số liệu tính tốn cho hệ thống điện TP HCM
năm 2016 ....................................................................................................... 30
Bảng 4.1: Kết quả điện p ở đơn v tƣơng đối pu ........................................ 48
Bảng 4.2: Kết quả ng điện ở đơn v tƣơng đối pu ................................... 50

Bảng 4.3: Kết quả 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 là giao diện đồ họ ó điều khiển bởi nhiều thanh cơng cụ đƣợ ngƣời lập
trình tạo sẵn, ho tƣơng t giữ ngƣời dùng là giao diện hƣơng tr nh, mỗi hƣơng
tr nh đƣợ ngƣời lập trình tạp sẵn giao diện thực hiện một vài chứ năng đƣợc
ngƣời lập tình tạo sẵn và giao tiếp với ngƣời sử dụng.
Ứng dụng của Matlab lập trình giao diện rất mạnh và dễ thực hiện, nó có thể tạo ra
giao diện ngƣời ng tƣơng tự VBB…
GUI bao gồm đầy đủ

hƣơng tr nh hỗ trợ nhƣ thực hiện phép toán LOGIC, giao

tiếp với ngƣời dùng thơng qua hình ảnh, các nút nhấn thực thi...
Hầu hết GUI chỉ thực hiện (trả lời) lệnh ngƣời ng th ng qu
ngƣời dùng lên giao diện, ngƣời sử dụng không cần biết cấu trú

t động của
hƣơng tr nh vẫn

có thể thực hiện đƣợc.

1.2.1 PHƢƠNG PH P LẬP TRÌNH GUIDE:
-Có 2 phƣơng ph p để lập trình GUI:
C h đơn giản nhất là sử dụng cơng cụ có sẵn trong GUI M t
để lập tr nh. Ƣu
điểm của cách này là dễ thực hiện và các hàm FUNCTION đƣợc GUI tự tạo sẵn.
C h kh đƣợc lập tình từ siêu tệp M file bằng các hàm FUNCTION o ngƣời lập
trình tự viết, nó ó ƣu điểm là tùy biến o. Tuy nhiên
h này khó hơn và đ i hỏi
ngƣời lập trình phải có hiểu biết s u và tr nh độ.
1.3.1 THAO TÁC THỰC HIỆN GUIDE:
Để bắt đầu lập trình ta cần phải x
S u đó tiến hành x đ nh
sao cho hợp lí và chính xác.

đ nh mụ đí h ủ

hƣơng tr nh à g ?

ƣớc thực hiện để mô phỏng giao diện ngƣời dùng

Bƣớc cuối cùng là viết hƣơng tr nh và thực thi.
- Khi bắt đầu với GUI, GUI tự động tạo ra các mã tập tin đƣợc thực thi bởi hàm
Callback function. GUI thao tác trên những kí tự mà ngƣời dùng nhập vào vào
chuyển sang dạng số học, nói cách khác, giao diện GUI tƣơng tự nhƣ những lệnh
thực thi trong Comment Windowns.
Tất cả các hàm callback thực thi những lệnh chứa trong nó.

1

Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Chúng ta nên sử dụng chứ năng HELP ủ M t
để tìm hiểu thêm tất cả cách
hàm thực thi trong GUI, cách tạo và thao tác với GUI ...
1.4.1 KHỞI ĐỘNG GUIDE
-Thực hiện khởi động M t

đến GUI theo hình sau:

Khởi động Matlab từ biểu tƣợng Matlab trên màn hình desktop.
Trong cửa sổ Comment Windowns gõ lệnh “gui ” và nt r: t đƣợc giao diện màn
h nh nhƣ s u:

Hình 1.1: Khởi động GUI

Ta có các lựa chọn sau :
Blank GUI (Default): Hộp thoại GUI uống khơng có một điều khiển uicontrol nào
cả.
GUI with Uicontrols: Hộp thoại GUI với một vài ui ontro nhƣ utton,…Chƣơng
trình có thể chạy ngay.
GUI with Axes and Menu: Hộp thoại GUI với một uicontrol axes và button, các
menu để hiển th đồ th .
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, t đuợc hình ảnh giao diện trong GUI nhƣ s u:

2


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Hình 1.2: Giao diện GUI

1.5.1 CHỨC NĂNG TRONG GIAO DIỆN GUI
Trong giao diện trên chúng ta có thể th o t
phù hợp với mụ đí h sử dụng.

3

để tùy biến các thanh công cụ


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Hình 1.3: Thanh cơng cụ GUI

- Mơ tả chứ năng ủa các công cụ ơ ản:

4


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Bảng 1.1: Mô tả chứ năng ủa các công cụ ơ ản

Công cụ
Layout editor

Align Objects
Menu Editor
Tab Order Editor
Toolbar Editor
Editor
M-file editor
Property Inspector

Object Browser
Run
Resize box
Position Readouts

Mô tả
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)
D ng để sắp xếp
đối tƣợng điều khiển.
Tạo menu cho giao diện.
Thiết lập các tab và sắp xếp thứ tự của các thành phần trong
bố trí của bạn .

Thanh cơng cụ tạo ra có chứa các nút bấm đƣợ x đ nh trƣớc
và tùy chỉnh và chuyển đổi nút.
Hiển t h , trong trình soạn thảo mặ đ nh của bạn , các tập tin
mã kết hợp với giao diện đồ họa .
Mở cửa sổ M-file.
Thiết lập các thuộc tính cảu
đối tƣợng điều khiển. Nó cung
cấp một danh sách tất cả các thuộc tính bạn có thể thiết lập và
hiển th các giá tr hiện tại của chúng.
Hiển th một danh sách phân cấp củ
đối tƣợng trong giao
diện đồ họa.
Lƣu và hạy giao diện hiện tại.
Tùy chỉnh kí h thƣớc giao diện.
Liên tục hiển th v trí con trỏ chuột và v trí củ
đối tƣợng
đƣợc chọn.

Phía bên trái là nhóm các biểu tƣợng đƣợc 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
lệnh.

: à th nh trƣợt cho phép ngƣời dùng di chuyển th nh trƣợt để thực thi

Radio Button
: nó giống nhƣ Ch k Box nhƣng thƣờng đƣợc sử dụng để tạo sự
lựa chọn duy nhất, tức là 1 lần chỉ đƣợc chọn 1 trong số các nhóm nhiều nút. Khi

một đƣợc chọn thì các ơ cịn lại trong nhóm b bỏ chọn.
Check box

: sử dụng đê đ nh

u tí h thực thi) vào và có thê check nhiều

để thực thi.
Edit Text
: à nơi
th y đổi đƣợc.

kí tự đƣợc nhập vào từ ngƣời

5

ng, ngƣời dùng có thể


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Static Text
: là các kí tự đƣợc hiển th thông qua các callback, hoặc thông
thƣờng để viết nhãn cho các biểu tƣợng, ngƣời dùng không thể th y đổi nội dung.
Pop-up Menu
: mở ra danh sách các lực chọn khi ngƣời dùng nhấp chuột vào.
Chỉ chọn đƣợc 1 mục trong danh sách các mục.
: hộp thoại danh sách cách mục, ho phép ngƣời dùng chọn một hoặc

List Box
nhiều mục.

Toggle Button

: à nút nh n ó 2 điêu khiên, khi nh p huột và nhả ra, nút nhấn

đƣợc 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 tƣơng tự trong Excel.

Axes
: đ y à gi o iện đồ họa hiển th hình ảnh, nó có nhiều thuộc tính bao
gồm: khơng gian 2D (theo trụ đứng và trục ngang), 3D (hiển th không gian 3
chiều).
Panel
: tạo ra một mảng nhóm các biểu tƣợng 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 hoặ
nhau trong Active .

6

hƣơng tr nh iên qu n đến


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

1.6.1 GIỚI THIỆU HỘP THOẠI INSPECTER

Hình 1.4: Hộp thoại INSPECTOR

Một số thuộc tính trong INSPECTOR:

7


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Bảng 1.2: Một số thuộc tính trong INSPECTOR

Thc tính
B

Mơ tả
Màu nền củ đối tƣợng.

ackgroundColor

BeingDeleted
Đối tƣợng đã đƣợc xóa.
BusyAction

Callback thƣờng xuyên gi n đoạn.

ButtonDownFcn Nút nhấn Callback thƣờng xuyên.
CData

Hình ảnh màu thật hiển th trên điều khiển.

Callback

Điều khiển hoạt động.

Clipping

Thuộc tính này khơng có tác dụng trên

CreateFcn

Thƣờng xun thực hiện Callback trong quá trình tạo đối tƣợng.

DeleteFcn

Thƣờng xuyên thực hiện Callback trong qu tr nh xó đối tƣợng.

Enable

Kích hoạt hoặc vơ hiệu hó

Extent

V trí hình chữ nhật (chỉ đọc).

FontAngle

Kiểu chữ nghiêng.

FontName

Kiểu chữ.

FontSize

Cỡ chữ.

FontUnits

Đơn v kí h thƣớc font chữ.

FontWeight

Nét chữ.

đối tƣợng điều khiển.

đối tƣợng điều khiến.

ForegroundColor Màu chữ.

HandleVisibility Cho dù xử lý có thể truy cập từ dịng lệnh và ảnh minh hoạ.
HitTest

Lựa chọn bằng cách click chuột. Thuộc tính này khơng có tác
dụng trên các đối tƣợng điều khiển.

Horizontal
Alignment
SliderStep
KeyPressFcn
ListboxTop
Max
Min
Position
SliderStep

Căn ng ng ủa chuỗi nhãn.
Chế độ C
k gi n đoạn thƣờng xuyên.
Nhấn phím C
k thƣờng xuyên.
Chỉ số trên hầu hết các chuỗi hiển th trong hộp danh sách
Giá tr lớn nhất (phụ thuộ vào đối tƣợng điều khiển)
Giá tr nhỏ nhất (phụ thuộ vào đối tƣợng điều khiển)
Kí h thƣớc và v trí củ đối tƣỡng điều khiển.
Kí h thƣớ ƣớc nhảy củ th nh trƣợt.

8

Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Nhãn củ
đối tƣợng điều khiển, các mục hộp danh sách, lựa
chọn tr nh đơn pop-up.
Style
Kiểu củ đối tƣợng điều khiển.
Tag
D ng để phân biệt giữ
đối tƣợng điều khiển.
TooltipString
Tạo tip ho đối tƣợng điều khiển.
UIContextMenu Kết họp một tr nh đơn ngữ cảnh với đối tƣợng điều khiển.
Units
Đơn v đo ƣờng.
UserData
Dữ liệu liên kết với đối tƣợng điều khiển.
Value
Giá tr hiện thời củ đối tƣợng điều khiển.
Visible
Điều khiển thuộc tính nhìn thấy củ
đối tƣợng.
String

9


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT PHÂN BỐ TR O LƢU
CÔNG SUẤT
2.1 GIỚI THIỆU PHÂN BỐ TR O LƢU CÔNG SUẤT
Phân bố trào ƣu

ng suất là việc tìm dịng cơng suất chạy trên các nhánh

của mạng điện tại một thời điểm x

đ nh nào đó .Nghiệm của bài tốn là nghiệm

gần đúng thỏ điều kiện sai số ho trƣớc. Kết quả của bài tốn phân bố cơng suất
ho húng t điện áp và góc pha tại

nút, ƣờng độ

ng điện chạy trên dây dẫn ,

máy biến áp,tổn thất công suất ….
Hệ phƣơng tr nh m tả hệ thống điện là hệ phi tuyến, o đó việc giải phải
dựa trên kết quả của q trình lặp. Có rất nhiều phƣơng ph p giải lặp khác nhau.
Trong hƣơng này sẽ giới thiệu

phƣơng ph p giải bài tốn phân bố trào ƣu

cơng suất.
2.2 PHƢƠNG PH P GAUSS –ZIEDEL

2.2.1 Giới thiệu phƣơng pháp
Phƣơng ph p G uss-Z i

đƣợc thiết lập dự trên phƣơng tr nh

ng nút để

lập công thức lặp th o điện áp, sử dụng công thức lặp Gauss với hệ số Ziedel.
2.2.2 Thành lập cơng thức tính
Để giải bài tốn phân bố cơng suất bằng phƣơng ph p GAUSS - ZIEDEL, ta
x m xét

trƣờng hợp thƣờng gặp của hệ thống điện. Trƣờng hợp thứ nhất ta xem

các th nh góp độc lập đều à th nh góp PQ. Trƣờng hợp thứ h i t

ó xét đến loại

th nh góp PU. S u đó, t xét đến th nh 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 th nh góp PQ đƣợ đánh số từ 1 đến n, và thanh góp
cân bằng (nút chuẩn đƣợ đ nh số n+1 với điện p đƣợ
thứ i:
.

*

S i  Pi  jQi  U i * J i

10

ho trƣớc. Công suất ở nút


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng
.

 Ji 

Pi  jQi
*

(2.1)

U

theo công thức củ đ nh luật Ohm ta có :

J  YNUT * U

(2.2)
n

hay

.

J i   Yik * U k
k 1

Ui 

n
. 
1 
ji   Yik * U k 

Yii 
k 1
k i



(2.3)

từ (2.1) và(2.3) ta có:

. 
1  Pi  jQi n
U
  Yik * U k  với i =1,2, . . , n

Yii  U*
k 1
k i
i



.

(2.4)

Ta chọn các giá tr ban đầu U i( 0) , và thay vào công thức (2.4). Sự thay thế
điện áp U i( r )  U i( r 1) đƣợ thƣ hiện trong mỗi phép lặp, tứ

điện áp thay thế ở

công thức (2.4) là các giá tr mới nhất củ nút tƣơng ứng:
. (r 1)

Ui


n
. (r 1)
. (r) 
1  Pi  jQi i 1

  Yik * U k   Yik * U k 

Yii  * (r)
k 1
k i 1
 Ui


(2.5)

Ta có thể đ nh nghĩ :

Ai 

Pi  jQi
Yii

(2.6)
Bik 

Yik
Yii

Bây giờ tại ƣớc lặp thứ r+1 :
. (r 1)

Ui


. 
i 1
n
. (r 1)
A

  (r)i   Bik * U k   Bik * U (r)
k
 *


k 1
k i 1
 Ui


(2.7)

11


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

Quá trình lặp đƣợc tiếp tụ đến khi sự th y đổi iên độ điện p đối với tất cả
U i( r 1) của các thanh góp giữa hai lần lặp liên tiếp nhỏ hơn một giá tr cho phép

nào đó:
U i( r 1)  U i( r 1)  U i( r )  

i =1, 2, . . , n

(2.8)

Ngoài ra ta kiểm tra :

Ui

min

 Ui  Ui

i =1, 2, . . , n

max

Nếu không, ta lấy cố đ nh U i tại một giá tr nhƣ s u :

Ui

min

(nếu U i  U i

Dựa vào yêu cầu củ
nếu  i   k   i   k

min

) hoặc U i

ài to n, t
max

max

(nếu U i

max

 Ui )

ũng ó thể kiểm tra :

(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 iết cịn Q, 

hƣ

iết cần x

và  đƣợc tính trong mỗi ƣớc lặp th ng qu
sử nút thứ i là nút PU :

đ nh. Vì vậy, giá tr của Q

phƣơng tr nh nút thí h hợp. Giả

Ta có:
*

*

*

n

Si  Pi  jQ  Ui * ji  Ui *  Yik * U k
k 1

* n

Qi   Im  Ui *  Yik * U k 
k 1



(2.9)

Giá tr Qi mới ó đƣợc từ cơng thức trên bằng việc thay thế hầu hết giá tr
điện áp mới bên phải. Bƣớc lặp r+1 có thể viết :
* (r) n
 * (r) i 1

Qi(r 1)   Im  Ui *  Yik * U (rk 1)  Ui  Yik * U (r)
k 
k 1
k i 1



Giá tr mới của 

i

ó đƣợc từ công thức (2.7) :

12

(2.10)


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

 i(r 1)  Ui(r 1)

(2.11)

 (r 1) i 1

n
A

i(r 1)  Angle  i (r)   Bik * U (rk 1)   Bik * U (r)
k
 *

1
k i 1
 Ui


(2.12)

trong đó :
Ai( r 1) 

Pi  jQi( r 1)
Yii

(2.13)

-Do những giới hạn vật lý của công suất phản kháng Q phát ra nên Q tải tại
bất kỳ th nh góp nào đều phải nằm trong phạm vi Qmin đến Qmax, nếu tại bất kỳ lúc
nào trong khi lặp, Q tại bất kỳ th nh góp nào vƣợt ra ngồi giới hạn đó, nó đƣợc giữ
cố đ nh tại Qmin hoặc Qmax và điện áp thanh góp b th y đổi, bây giờ th nh góp đƣợc
oi nhƣ một thanh góp PQ.
( r 1)
( r 1)
( r 1)
 Qi max ta cho
Tức là: nếu Qi  Qi min ta cho Qi  Qi min hoặc nếu Qi

Qi( r 1)  Qi max và x m nhƣ th nh góp i à một thanh góp PQ. Ta tính Ai( r 1) và giá tr
đặt

điện p đặt mới U i  U i( r 1) từ các công thứ

2.7 và 2.13 tƣơng ứng.

2.3 PHƢƠNG PH P NEWTON – RAPSHON
2.3.1 Giới thiệu phƣơng pháp
-Phƣơng ph p tính ph n ố cơng suất Newton – Rapshon thiết lập hệ phƣơng
trình cân bằng công suất đối với

nút độc lập, và áp dụng phƣơng ph p ặp

Newton – Rapshon tìm nghiệm là các biến trạng thái U và  .
2.3.2 Thành lập công thức tính
Trƣớc hết ta xét thanh góp tải PQ, cơng suất tại nút tải thứ i cho bởi biểu thức:
n
.
.
 . 
Pi   Ui U k Yik .cos(ik  k  i )  Pi  U ,  


1

(2.14)

.
.
 . 
Qi   Ui U k Yik .sin(ik  k  i )  Qi  U ,  


k 1
n

 . 
với i = (1,n); cả công suất thực và công suất phản kh ng đều là hàm của  U ,   , và



13


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

.
.
 .

U   U 1 , U 2 ,...,U n1 


.

T

(2.15)

    1 ,  2 ,..., n 1 

T

 . 
Pi  U ,    Pi ( X )



 
với X   U. 
 


(2.16)



 . 
Qi  U ,    Qi ( X )



ta có :

với Pi đặt) và Qi đặt) là công suất đặt (dữ liệu) tại nút thứ i, kết quả tính lặp với biến
X sẽ cho ta Pi(tính tốn), Qi(tính tốn) và nghiệm đúng:
Pi dat  Pi tinh toan X   0
dat
i

Q

Q

tinh toan
i

(2.17)

X   0

viết (2.17) cho tất cả các nút tải, ta có dạng ma trận nhƣ s u:
 P dat  P tinh toan ( X )   P( X ) 
f ( X )   dat

0
tinh toan
( X ) Q( X )
Q  Q

(2.18)

do hệ thống có n-1 nút độc lập nên f(X)=0 là hệ 2(n-1 phƣơng tr nh.
Theo cơng thức củ phƣơng ph p ặp Newton-Raphson ta có:
 P( X )    J 11 ( X )  J 12 ( X )   . 
f (X )  
   J ( X )  J ( X ). U 

Q
(
X
)


  21
22
 


.
.
.
 .

với   (1 ,  2 ,...,  n )T ;  U    U 1 ,  U 2 ,...,  U n 



 J ( X )  J 12 ( X ) 
J ( X )   11

 J 21 ( X )  J 22 ( X )

(2.19)
(2.20)

(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 )   J11 

P( X )


(2.22)

14

Báo cáo tốt nghiệp năm 2018
 ( X )   J12 

J ( X )   J 21 

L( X )   J 22 

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng
P( X )
.

U
Q( X )


Q( X )
.

U

Các phần tử -J11, -J12, -J21, -J22 chính là các

Pi ( X ) Pi ( X ) Qi ( X ) Qi ( X )
,
,
,
.
.
 l

 l
U l
U l

với i,k=(1,n).
Từ (2.14) ta có:
.

Pi (X)

l

.

 Ui . U l . Yil .sin(il  l  i )
n

.

U
k 1
k i

.

Pi ( X )
.

U k



(i  l)

.

i

. U k . Yik .sin(ik  k  i )

.

U i .U k . cos(ik   k   i )

(2.23)

(i  l)

(i  k )

(2.24)

.

2 * U .Yii . cos(ik )  Yik . cos(ik   k   i ) (i  k )
.

.

 Ui . U l . Yil .cos(il  l  i )

Qi (X)
 n .
.
l
 Ui . U k .sin(ik  k  i )

(i  l)

(2.25)

(i  l)

k i
k i

.

Qi ( X )
.

U k

 U i . Yik .sin(ik   k   i )


.

n 1

(i  k )
.

 2 * U i . Yii .sin(ik )   U k . Yik .sin(ik   k   i ) (i  k )

(2.26)

k 1
k i

Từ đ y, t thấy đƣợ đặ điểm quan trọng của ma trận Jacobie: nếu
giữa hai thanh góp thứ i và k kh ng ó đƣờng dây nào, tức Yil=0 thì các phần tử của
ma trận J o i tƣơng ứng với nút thứ i và k bằng kh ng. Nhƣ vậy, giống nhƣ ma

15


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng

trận Y, ma trận Jacobie là ma trận thƣ thớt, điều đó sẽ giúp ta giảm đƣợc một
ƣợng tính to n đ ng kể.
Công thứ

2.19 đƣợc sắp xếp lại, liên hệ giữa hai nút tải PQ thứ i và

k:
Pi   H ik N ik
Q    J

 i   ik Lik

  k 


  U k 

(2.27)

Với i,k =(1,n) và :
 ik 

N ik 

J ik 

Lik 

Pi
 k

Pi
.

U k

Qi
 k

(2.28)

Qi
.

U k

Xét thanh góp PU:
Đối với nút PU vì Qi kh ng ho trƣớc và Vi đƣợc giữ kh ng đổi nên ta không
xét đến  Qi và  |Ui| =0, (2.27) có thể viết lại:
H ik   l

J ik   U l


H jk   k

Pi   H il N il
Q   J L
 i    il il

 

 
Pj   H jl N jl

Th ng thƣờng, ta sử dụng độ lệch hiệu chỉnh









Uk

ta có các phần tử ma trận J o i tƣơng ứng :
 ik 

Pi
.

.

.U k

U k

16

Uk

(2.29)

thay vì dùng  U k ; và nhƣ vậy,


Báo cáo tốt nghiệp năm 2018
Lik 

Qi
.

Bùi Duy Trung – Trần văn Hƣng
.

(2.30)

.U k

U k

Để loại bỏ sự tính tốn các thành phần sin, cos ở các phần tử của ma trận
Jacobie, ta tính tốn số phức trong tọ độ đại số, với:
Yik = Gik +jBik
Ui = UiRE+jUiIM
aik + jbik = (Gik +jBik).(UkRE +jUkIM)

(2.31)

= (Gik.UkRE –Bik.UkKM)+j(Gik.UkIM+Bik.UkRE)
Nhƣ vậy, công thứ

2.14 đƣợc viết lại:

n
n


Pi   UiRE  (G ik .U kRE  Bik .U kIM  UiIM  (G ik .U kIM  Bik .U kRE ) 

k 1
k 1



n
n


Qi   UiRE  (G ik .U kIM  Bik .U kRE  UiIM  (G ik .U kRE  Bik .U kIM ) 
k 1
k 1



(2.32)

 Thành lập các phần tử ma trận con của ma trận Jacobie:
Viết lại biểu thức (2.14):
*

*

n

Si  Pi  jQi  Ui 

.

Yim .U m

m1

n

 Ui   i . Yim im .U m m
m 1

với i,k =(1,n).
Khi k  i:
Pi
Q
 j i  jU i    i . Yik  ik .U k  k
 k
 k

 j (U iRE  jU iIM )(aik  jbik )

Theo (2.28) ta có:

17

(2.33)