Điều khiển có giám sát dùng logic mờ ứng dụng điều khiển mô hình robot scara dùng DSP TMS320C50

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC PHÚ

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS
QUẢN LÝ, VẬN HÀNH VÀ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG
SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện
Mã ngành: 2.06.07

LN V¡N TH¹C SÜ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 2 naêm 2004


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến só Hồ Văn Hiến

Cán bộ chấm nhận xeùt 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.

Cán bộ chấm nhận xeùt 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . tháng . . . . năm 2004.

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:

Nguyễn Đức Phú

Ngày, tháng, năm sinh: 29/03/1976
Chuyên ngành:

Phái:

Nam

Nơi sinh:

Tp Hồ Chí Minh

Mạng và Hệ thống điện Mã số:

0511090

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ GIS quản lý, vận hành và tính
tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nhiệm vụ: Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc
quản lý, vận hành lưới điện phân phối. Từ đó, dựa trên lý thuyết bù công suất
phản kháng tính toán bù cho một số đường dây phân phối đặc trưng.
- Nội dung: Phần mềm nghiên cứu, sử dụng để quản lý và vận hành lưới
điện phân phối trong luận văn là phần mềm MapInfo. Lưới điện thực tế để thu
thập và xây dựng cơ sỡ dữ liệu là lưới điện phân phối tại Điện lực Thủ Đức.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ đề cương): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ luận án tốt nghiệp): . . . . . .
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến só Hồ Văn Hiến
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
Ngày
tháng năm 200

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CÁM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn – Tiến só. Hồ

Văn Hiến – Giảng viên Trường Đại Học Bách Khoa đã hướng dẫn cặn kẽ
và tận tình chỉ bảo tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tiếp đến, cho tôi được trân trọng gửi lời cám ơn đến Ban Giám Đốc
Điện Lực Thủ Đức đã hết sức quan tâm, động viên tinh thần và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt
nghiệp.
Tôi cũng xin được gửi lời cám ơn đến lãnh đạo Phòng Kỹ Thuật,
Phòng Kinh Doanh và các anh chị CB-CNV đã nhiệt tình cung cấp tài liệu,
số liệu và giúp đỡ tôi hoàn tất luận văn này. Đặc biệt, tôi cũng xin trân
trọng cám ơn anh Nguyễn Phạm Trí Dũng – Phó Phòng Kỹ Thuật – Điện
Lực Bình Phú – là người thầy đầu tiên hướng dẫn tôi tiếp cận với công nghệ
GIS.
Cho tôi được gửi lời cám ơn sâu sắc nhất cha mẹ và gia đình lúc nào
cũng là chỗ dựa vững chắc, nguồn động viên lớn lao của tôi trên con đường
học vấn.
Xin chúc sức khỏe thầy hướng dẫn và toàn thể quý thầy cô Bộ môn Hệ
Thống Điện – Trường Đại Học Bách Khoa.
Tp HCM, tháng 2 năm 2004
Người thực hiện

Nguyễn Đức Phú


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Luận văn thạc só “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS quản lý, vận
hành và tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối”
được thực hiện từ tháng 8 năm 2003 đến tháng 2 năm 2004. Tuy nhiên, việc
thu thập số liệu và tiếp cận công nghệ GIS đã được chuẩn bị trước đó trong
một thời gian dài.
Luận văn dày 140 trang kể cả phụ lục, gồm 5 chương chính đề cập đến

các vấn đề liên quan đến công nghệ GIS và ứng dụng của nó vào thực tiễn
để quản lý, vận hành lưới điện một cách có hiệu quả. Một nội dung khác đề
cập đến trong luận văn này là tính toán bù công suất phản kháng trên lưới
điện phân phối, xây dựng mô hình, công thức toán học và chạy chương trình
trên máy tính.
Việc quản lý được lưới điện bằng GIS sẽ cung cấp được các thông số
chính xác cho việc tính toán bù công suất phản kháng. Ngược lại, từ kết quả
tính được sau khi nghiên cứu, phân tích (có thể so sánh đối chiếu với những
cách tính khác), chúng ta hoàn toàn có thể chủ động đầu tư, lắp đặt các tụ
bù với dung lượng phù hợp và quản lý chúng trên máy tính.
Một phần quan trọng không thể thiếu của luận văn chính là phần cơ sở
dữ liệu toàn bộ lưới điện phân phối của Điện lực Thủ Đức, bản đồ số tham
chiếu nền và các chương trình ứng dụng.
Rất mong nhận được sự đóng góp và trao đổi kinh nghiệm của các bạn
quan tâm về lónh vực này để bổ sung, khắc phục những thiếu sót không
tránh khỏi trong quá trình thực hiện luận văn này.


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Luận văn thạc só “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS quản lý, vận
hành và tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối”
được thực hiện từ tháng 8 năm 2003 đến tháng 2 năm 2004. Tuy nhiên, việc
thu thập số liệu và tiếp cận công nghệ GIS đã được chuẩn bị trước đó trong
một thời gian dài.
Luận văn dày 140 trang kể cả phụ lục, gồm 5 chương chính đề cập đến
các vấn đề liên quan đến công nghệ GIS và ứng dụng của nó vào thực tiễn
để quản lý, vận hành lưới điện một cách có hiệu quả. Một nội dung khác đề
cập đến trong luận văn này là tính toán bù công suất phản kháng trên lưới
điện phân phối, xây dựng mô hình, công thức toán học và chạy chương trình
trên máy tính.

Việc quản lý được lưới điện bằng GIS sẽ cung cấp được các thông số
chính xác cho việc tính toán bù công suất phản kháng. Ngược lại, từ kết quả
tính được sau khi nghiên cứu, phân tích (có thể so sánh đối chiếu với những
cách tính khác), chúng ta hoàn toàn có thể chủ động đầu tư, lắp đặt các tụ
bù với dung lượng phù hợp và quản lý chúng trên máy tính.
Một phần quan trọng không thể thiếu của luận văn chính là phần cơ sở
dữ liệu toàn bộ lưới điện phân phối của Điện lực Thủ Đức, bản đồ số tham
chiếu nền và các chương trình ứng dụng.
Rất mong nhận được sự đóng góp và trao đổi kinh nghiệm của các bạn
quan tâm về lónh vực này để bổ sung, khắc phục những thiếu sót không
tránh khỏi trong quá trình thực hiện luận văn này.

1


MỞ ĐẦU
Ngày nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ
thông tin trên thế giới thì việc áp dụng những thành tựu của ngành khoa học
này vào các lónh vực khác đang rất được quan tâm. Đặc biệt, sự phát triển
kỳ diệu của Công nghệ thông tin trong những thập kỷ cuối cùng của thế kỷ
20 đã đặt nền móng cho sự ra đời và phát triển nhanh chóng của hệ thống
thông tin địa lý (Geogaphic infomation System – GIS). Ưu điểm của hệ
thống thông tin địa lý là khả năng lưu trữ, thống nhất, phân tích, mô hình
hóa và mô tả được nhiều loại dữ liệu, đặc biệt là khả năng phân tích và liên
kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian.
Đối với ngành điện nói chung và hệ thống lưới điện phân phối nói
riêng thì việc mô phỏng trên máy tính để quản lý tải sản và vận hành lưới
điện là hướng phát triển mới phù hợp với xu thế chung. Từ đó, có thể đưa
đến việc giải quyết tốt các bài toán kinh tế về kế hoạch đầu tư phát triển
theo từng giai đoạn cũng như giảm tổn thất kỹ thuật trên đường dây phân

phối để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất.
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu một phần mềm
quản lý hệ thống thông tin địa lý, từ đó xây dựng cơ sỡ dữ liệu phù hợp để
quản lý, vận hành lưới điện phân phối trên máy tính. Ở đây, phần mềm đề
cập trong luận văn là phần mềm MapInfo hiện đang phổ biến tại Việt Nam,
lưới điện được sử dụng để điều tra, thu thập số liệu, xây dựng cơ sở trên
máy tính là lưới điện phân phối thực tế tại Điện lực Thủ Đức.
Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu: đưa ra một cách
nhìn mới về việc mô phỏng lưới điện – cách nhìn trực quan sinh động trên
nền địa dư thực tế. Dựa trên một số chương trình con có thể phân tích, tổng
hợp, báo cáo một số vấn đề liên quan đến lưới điện phân phối theo yêu cầu
thực tế. Đây cũng là cơ sở tham khảo để vận hành lưới điện và lập các kế
hoạch phát triển lâu dài trong các giai đoạn kế tiếp.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
I. TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC
QUẢN LÝ LƯỚI ĐIỆN:
I.1. Vấn đề đặt ra là tại sao chúng ta lại sử dụng GIS và GIS là gì?

Chúng ta cần sử dụng hệ thống tin tin địa lý là bởi các lý do sau:
1. Thông tin ngày càng nhiều, phức tạp và đang dạng
2. Nhu cầu quản lý thông tin có hiệu quả
3. Xử lý thông tin nhanh
4. Ra quyết định nhanh và đúng
Vậy hệ thống GIS là gì? Đơn giản ta có thể định nghóa: GIS là một
hệ thống được thiết kế để thu nhận, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích

và hiển thị tất cả các dạng thông tin địa lý.
Theo các nhà nghiên cứu trên thế giới thông thường một hệ thống
GIS gồm:
- Phần cứng (Hardware): Chi phí đầu tư chiếm 10%, Tuổi thọ 5 năm.
- Phần mềm (Software): Chi phí đầu tư chiếm 10%, Tuổi thọ 10 năm.
- Dữ liệu (Data): Chi phí đầu tư chiếm 80%, Tuổi thọ 50 năm (nếu
được cập nhật).
I.2. Các chức năng và ứng dụng của GIS:
2.1 Chức năng của GIS: Nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị dữ liệu.
2.2. Lợi ích của GIS:

- Hỗ trợ ra quyết định.
- Chất lượng dữ liệu tốt hơn.
- Dữ liệu cập nhật dễ dàng.
- Hợp tác tốt hơn giữa quản lý và điều hành.
- Thông tin tốt hơn giữa các bộ phận.
- Sản phẩm và dịch vụ hiệu quả hơn.

3


2.3. Ứng dụng của GIS trong hệ thống điện:
a. Quản lý tài sản lưới điện:

- Cung cấp thông tin đường dây
- Quản lý tài sản: trụ, máy biến áp và các thiết bị điện khác
- Thể hiện các thông tin các thiết bị điện liên quan
b. Vận hành lưới điện:

- Quản lý hàng lang an toàn lưới điện

- Quản lý khách hàng
- Khắc phục nhanh sự cố mất điện
- Tính toán tổn thất điện năng
- Dự báo nhu cầu sử dụng
c. Ý nghóa:

- Tính toán đầy đủ các thông số vận hành trong từng thời điểm cụ thể,
đối chiếu với số liệu thực tế, để vận hành lưới điện trong chế độ linh hoạt,
an toàn, với tổn thất là thấp nhất (trong phạm vi cho phép từ trạm trung
gian đến từng phụ tải).
- Thường xuyên bố trí được điểm dừng hợp lý.
- Vận hành tốt các tụ bù cố định và ứng động.
- Theo dõi cập nhật chính xác các thông số và thao tác theo thời gian.
- Ngăn ngừa và giảm tối đa sự cố, cũng như các thao tác trên lưới.
- Phân tích kinh tế – kỹ thuật mạng lưới điện hiện hữu nhằm đánh giá
các chỉ tiêu và đề ra giải pháp cải tạo, phát triển trong từng bước theo
hướng hiện đại hóa, an toàn, cung cấp điện với chất lượng cao và đặc biệt
là giảm tổn thaát.

4


II. TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI:
A. Vai trò, đặc điểm chung của lưới điện phân phối:
1. Tổng quát:

Lưới điện phân phối là lưới điện có cấp điện áp Ud ≤ 35kV do các
Công Ty Điện Lực và các Điện Lực khu vực trực thuộc quản lý. Lưới điện
phân phối có nhiệm vụ phân phối điện cho một địa phương (một thành phố,

quận, huyện,...) có bán kính cấp điện nhỏ, dưới 50 km.
2. Đặc điểm chung của lưới điện phân phối:

Lưới phân phối có một số đặc điểm chung như sau:
1. Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở,
hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp
điện hiện nay lưới phân phối đã có cấu trúc mạch vòng nhưng vận
hành hở, các tuyến dây liên thông với nhau để tuyến dây này có
thể cấp điện cho tuyến dây kia trong khả năng tải cho phép khi
tuyến dây bị mất nguồn.
2. Trong mạch vòng các phát tuyến trung thế được liên kết với nhau
bằng dao cách ly, hoặc thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit).
Các thiết bị này vận hành ở vị trí mở, trong trường hợp cần sửa
chữa hoặc sự cố đường dây thì việc cung cấp điện không bị gián
đoạn lâu dài nhờ vào việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao
tác đóng dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển nguồn nhờ
các thiết bị nối mạch vòng.
3. Phụ tải của lưới phân phối đa dạng và phức tạp, nhất là đối với các
phụ tải sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần trong
cùng một hộ phụ tải.
Kết quả của các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đưa
đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do
sau: - Vận hành đơn giản hơn; - Trình tự phục hồi lại kết cấu lưới sau sự cố
dễ dàng hơn; - Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.

5


B. Sự tiêu thụ công suất phản kháng:

Công suất phản kháng được tiêu thụ ở: động cơ không đồng bộ, máy
biến áp, trên đường dây tải điện và mọi nơi có từ trường. Yêu cầu công suất
phản kháng chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không thể triệt tiêu được vì nó
cần thiết để tạo ra từ trường, yếu tố trung gian cần thiết trong quá trình
chuyển hóa điện năng.
Sự tiêu thụ công suất phản kháng trên lưới điện phân phối có thể
được chia một cách gần đúng như sau:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 đến 65%.
- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 22 đến 25%.
- Đưởng dây tải điện và các phụ tải khác khoảng 10%.
Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện
tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Việc tạo ra công suất phản
kháng cung cấp cho phụ tải không nhất thiết phải lấy từ nguồn mà có thể
cung cấp trực tiếp cho phụ tải từ tụ bù và máy bù đồng bộ.
* Các ích lợi khi lắp đặt tụ bù:

+ Giảm được công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ cực đại của hệ
thống điện, do đó giảm được dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng độ tin
cậy) của HTĐ.
+ Giảm nhẹ tải cho các máy biến áp trung gian và các đường trục
trung áp do giảm chuyển tải công suất phản kháng và hiệu quả là thời gian
cải tạo nâng dung lượng, tăng tiết diện của dây dẫn được kéo dài hơn.
+ Giảm tổn thất điện năng.
+ Cải thiện chất lượng điện áp cung cấp cho các phụ tải.
+ Cải thiện hệ số công suất.
+ Cân bằng tải.
* Các ích lợi trong việc quản lý công suất phản kháng:

Việc áp dụng chính sách điều phối công suất phản kháng để tăng
cường các hoạt động của hệ thống điện có lợi nhiều cho các Cty Điện lực.

6


1. Tiết kiệm chi phí giảm tổn thất trên HTĐ: giảm tổn thất trên HT
mang đến hiệu quả là giảm chi phí và nhiên liệu cho máy phát.
2. Cải thiện đường cong phân bố điện áp: đường cong điện áp tổng
thể được cải thiện bằng cách làm phẳng ra.
3. Điều khiển điện áp tốt hơn: có thể điều khiển điện áp tốt hơn trên
cơ sở toàn bộ hệ thống. Do vậy hiện nay người ta điều khiển điện
áp chung toàn lưới hơn là điều khiển cục bộ. Để đạt được mục tiêu
này cần phải đầu tư vào thiết bị thông tin đo lường.
4. An toàn hệ thống được tăng cường: an toàn của hệ thống được
tăng cường nhờ vào việc sử dụng tốt hơn nguồn công suất phản
kháng.
5. Khả năng trao đổi qua lại được tăng cường: giảm truyền tải công
suất phản kháng cho phép nâng cao khả năng tải công suất tác
dụng trên đường dây.
6. Hoạt động của hệ thống được tăng cường.
C. Hướng nghiên cứu của đề tài và vấn đề cần tập trung giải quyết:

Hiện nay, các tài liệu đề cập về bù công suất phản kháng trên lưới
điện phân phối khi đưa ra mô hình đường dây để tính toán đều xây dựng lý
thuyết dựa trên mô hình tải phân bố đều và tập trung. Dựa trên nền tảng
này, đề tài đi sâu, phát triển thêm các công thức cụ thể để tính toán bù công
suất phản kháng cho một mô hình phân đoạn tiêu biểu, tính toán giảm tổn
thất điện năng, giảm tổn thất công suất và tiết kiệm chi phí. Lập trình trên
máy tính để tính bù cho từng phân đoạn của lưới phân phối. Số liệu nhập
vào là số liệu thực tế của lưới điện do phần quản lý vận hành lưới điện
bằng phần mềm Mapinfo cung cấp.

Do đó, một nhiệm vụ nữa cần phải đặt ra cho đề tài là phải ứng dụng
được GIS vào việc quản lý VHLĐ bao gồm: đề ra cách xây dựng cơ sở dữ
liệu chuẩn phục vụ cho việc quản lý vận hành lưới phân phối trên máy tính,
lập trình một số chương trình con để quản lý vận hành, tính toán cung cấp
số liệu cho phần tính bù và hiển thị lại kết quả tính được treân MapInfo.

7


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM GIS - MAPINFO
I. GIỚ I THIỆ U CHUNG:

MapInfo là phần mềm công cụ để xây dựng bản đồ trên máy tính
kèm với các chức năng phân tích địa lý.
Phần mềm MapInfo do công ty MapInfo Corporation của Mỹ xây
dựng, công ty ra đời từ 1986 và được biết đến chính thức từ 1994. Phần
mềm MapInfo có giao diện khá thân thiện, dễ sử dụng nên tương đối phổ
biến trên thế giới cũng như ở Việt Nam (theo kết quả một khảo sát thống
kê cho biết có 80% sử dụng phần mềm này trong nghiên cứu và ứng dụng).
II. CÀ I ĐẶ T :

Để cài đặt phần mềm MapInfo 5.5, ta cần một máy tính với cấu hình
tối thiểu là PC 486 vơiù 8 MB RAM, chạy trên nền Window 95, Window 98,
Window 2000 và Window NT. Sử dụng với màn hình VGA 256 màu với độ
phân giải càng cao càng tốt.
III. TỔ CHỨ C THÔ N G TIN TRONG TẬ P TIN:

Thông tin MapInfo quản lý và khai thác là thông tin địa lý, tức là
thông tin có phần thuộc tính và phần không gian.
1. Cấ u trú c dữ liệ u

Phần thông tin không gian có cấu trúc không gian theo mô hình
vector – spaghetti.
Phần thuộc tính của thông tin trong MapInfo được lưu dưới dạng bảng
với các cột và hàng theo kiểu mô hình quan hệ.
2. Về tổ chứ c

Thông tin trong MapInfo tổ chức theo từng table. Mỗi table là một
tập hợp các tập tin về dữ liệu không gian, thuộc tính và mối liên kết giữa
chúng do hệthống tạo ra.
Mỗi table thường được tổ chức theo các tập tin sau: (table). tab,
(table). dat, (table).map, (table).id, (table). ind.

8


IV. TỔ CHỨ C T.TIN ĐỊA LÝ THEO LỚ P ĐỐ I TƯ N G - LAYER

Có thể hiểu layer như một tấùm giấy trong suốt, trên đó thể hiện hình
ảnh của các đối tượng khác nhau. Mỗi layer thường chỉ thể hiện một khía
cạnh nội dung của bản đồ truyền thống, là một tập hợp các đối tượng bản
đồ thuần nhất, thể hiện và quản lý các đối tượng địa lý trong không gian
theo một chủ đề cụ thể. Với việc chồng các layer này lên nhau, ta sẽ có
được một bản đồ đầy đủ như bản đồ truyền thống, nhưng lại rất tiện lợi
trong việc khai thác sau này.
Như vậy, layer chính là hình ảnh cụ thể về dữ liệu không gian của
một table.
V. MENU VÀ CÁ C THANH CÔ N G CỤ

MapInfo giao diện với người sử dụng qua menu và thanh công cụ.

1. Menu:

File, Edit, Tools, Objects, Query, Table, Options, Window, Help,
Browse, Map, Graph.
Caùc menu Map, Browse, Graph chỉ xuất hiện khi cửa sổ Map,
Browse, Graph đang được kích hoạt.
2. Cá c thanh cô n g cụ

MapInfo cung cấp 4 thanh công cụ chính: Tools (Thanh chứa các
công cụ tạo thêm từ MapBasic), Drawing (thanh chứa công cụ vẽ),
Standard (thanh công cụ chuẩn), Main (thanh công cụ chính).

VI. GIỚI THIỆU VỀ TABLE

9


VII. BẢN ĐỒ VÀ LỚP (LAYER)

Layer là hình thức thể hiện phần dữ liệu không gian của một table
trong MapInfo. Như vậy, một table có thể có nhiều nhất là một layer (nếu
table chỉ có phần dữ liệu thuộc tính thì nó không có layer tương ứng).
Trong MapInfo, bản đồ được tạo ra từ các lớp (layer). Các layer thể
hiện một cách độc lập với nhau và tạo thành bản đồ. Sự phối hợp khác nhau
giữa các layer tạo ra các bản đồ khác nhau. Một layer có thể có mặt đồng
thời ở nhiều bộ bản đồ khác nhau.
Ví dụ: Bản đồ lưới điện trung thế thông thường gồm các layer chứa
các đối tượng “Trạm”, “trụ”, “đường dây”, “thiết bị đóng cắt”, “tụ bù”
Bản đồ được mở ra bằng cách đặt lần lượt các layer vào cùng một
khung cửa sổ. Khi các layer đã được đặt trong một bộ bản đồ, có nhiều

động tác người sử dụng sẽ thao tác trên bản đồ và tác động lên các layer
như một khối thống nhất.
VIII. XÂY DỰNG CÁC ĐỐI TƯNG KHÔNG GIAN

Thao tác chọn (select) là một trong các thao tác cơ bản nhất khi làm
việc với các đối tượng trong MapInfo. Việc chọn một hay nhiều đối tượng
có ý nghóa là chỉ ra đối tượng và đặt đối tượng ấy trong trạng thái chờ để
thực hiện các lệnh tiếp theo.
Vẽ đối tượng từ số liệu đo đạc thực tế
Trích dữ liệu từ các layer khác
Số hóa bản đồ
IX. XÂY DỰNG DỮ LIỆU THUỘC TÍNH ĐI KÈM VỚI ĐỐI TƯNG
KHÔNG GIAN
X. MỘT SỐ BÀI TOÁN TRUY VẤN VÀ PHÂN TÍCH

Truy vấn là lựa chọn các đối tượng theo một điều kiện cho trước.
Ngoài ra, còn có thể dùng SQL Select để có thể truy vấn trên nhiều table
khác nhau.

10


CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CSDL ĐỂ QUẢN LÝ, VHLĐ PHÂN PHỐI.
I. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ THAM CHIẾU NỀN:

- Thu thập bản đồ nền địa dư quận Thủ Đức thuộc địa bàn Điện Lực
Thủ Đức quản lý. Gồm khoảng 240 bản đồ A2 tỷ lệ 1/2000.
- Scan các bản đồ thành file hình ảnh *.tif. Lưu trữ lại tọa độ của mỗi
bản đồ theo đúng hệ tọa độ quốc gia.
- Dùng phần mềm Photoshop xử lý, hiệu chỉnh lại các file bản đồ.

Tuy nhiên, đây mới chỉ là các file hình ảnh, MapInfo chưa nhận dạng để sử
dụng làm bản đồ tham chiếu nền được.
- Sử dụng phần mềm DolVector của Công Ty Dolsoft Việt Nam để
số hóa các bản đồ trên, đăng ký tọa độ cho các bản đồ để có thể ráp nối
thành một bản đồ số lớn toàn khu vực mà MapInfo có thể nhận dạng. Đây
là phần mềm có bản quyền phải mua và khi sử dụng phải có khóa cứng.
II. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ QUẢN LÝ LƯỚI TRUNG THẾ:

- Trong lưới điện trung thế yếu tố quan trọng nhất là phải quản lý
được tất cả các trạm biến thế: khách hàng, thuê bao, công cộng...thuộc địa
bàn Điện lực quản lý. Do đó, ta phải xây dựng lớp (layer) trạm biến thế
(Tram.tab) có cấu trúc tương tự tập tin tram.dbf của CTy Điện lực quản lý
để có thể liên kết, truy cập những thông tin liên quan.
- Tiếp đó, ta xây dựng lớp đường dây trung thế (Line.tab) để quản lý
lưới trung thế theo từng phát tuyến của các trạm trung gian (11066KV/15KV). Cấu trúc lớp line gồm: Mã đường dây, tên đường dây, loại
dây dẫn, chiều dài, số pha, trạng thái mang điện, công suất đặt, mã vận
hành,...
- Lớp thiết bị đóng cắt (Tbdc.tab): quản lý các thiết bị đóng cắt trên
lưới (DS, LTD, Recloser, FCO, LBFCO, . . .).
- Lớp trụ trung thế (Tru.tab): xác định vị trí các trụ trung thế theo
đúng thực tế, phân loại trụ.
- Lớp tụ bù trung thế (TubuTT.tab): quản lý vị trí các tụ bù trung thế
trên lưới. Đây là lớp ta rất quan tâm đến trong luận văn này để ứng dụng
tính toán bài toán bù công suất phản kháng để giảm tổn thất kỹ thuaät.

11


III. ĐIỀU TRA, CẬP NHẬT LƯỚI TRUNG THẾ VÀO MÁY TÍNH VỚI CƠ
SỞ DỮ LIỆU CÓ SẴN:

1. Giới thiệu sơ lược về lưới điện do Điện lực Thủ Đức quản lý:

Điện lực Thủ Đức nhận điện từ 3 trạm trung gian:
+ Trạm Thủ Đức công suất:

2 x 63 MVA, điện áp: 110/15kV.

+ Trạm Thủ Đức Bắc công suất: 2 x 63 MVA, điện áp: 110/15kV.
+ Trạm Bình Triệu công suất:

1 x 63 MVA, điện áp: 110/15kV.

(Xem phụ lục sơ đồ nguyên lý các trạm trung gian này)
Với tổng chiều dài các phát tuyến 15kV là: 260,127km trong đó
chiều dài lưới nổi: 221,947km; chiều dài cáp ngầm: 38,180km. Tổng cộng
gần 900 trạm biến thế vừa công cộng vừa khách hàng. (Phụ lục đính kèm)
2. Tổ chức điều tra, cập nhật dữ liệu vào máy tính:

- Photo bản đồ địa dư và cung cấp bảng biểu điều tra để đội QLLĐ
điều tra thực tế vẽ lên bản đồ và điền các thông tin cần thiết vào bảng biểu.
(Phụ lục đính kèm)
- Sau khi có phản hồi từ Đội QLLĐ, ta sẽ vẽ từng lớp: Trụ, Trạm,
Line, Thiết bị đóng cắt, Tụ bù trung thế,... lên máy tính. Việc cập nhật đòi
hỏi phải tuân thủ theo một số nguyên tắc bắt buộc để có thể chạy các
chương trình quản lý, vận hành. (Phụ lục đính kèm)
IV. VIẾT CÁC CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ, VẬN HÀNH THEO TÌNH
HÌNH THỰC TẾ CỦA ĐIỆN LỰC:

Với cơ sở dữ liệu đã có ta có thể viết một số chương trình ứng dụng
bằng ngôn ngữ Map Basic 4.0:

12


1. Tìm kiếm, định vị một đối tượng thuộc lưới điện trung thế, đối
tượng đó có thể là: Trạm biến áp, DS, LTD, Recloser, FCO, trụ trung thế,
...
2. Phạm vi hoạt động của một thiết bị đóng cắt: cho biết số lượng
trạm biến thế do thiết bị này (DS, LTD, Recloser, FCO,. . .) quản lý, khi cắt
điện sẽ giảm bao nhiêu công suất đặt và chiều dài đường trục cũng như
nhánh rẽ từ thiết bị đóng cắt đến phụ tải.
3. Thống kê phân loại số lượng máy biến thế từng tuyến dây hay từng
nhánh rẽ.
4. Vận hành hệ thống điện, giả lập trạng thái hoạt động hiện hữu của
các tuyến trung thế, có thể thao tác chuyển tải, cắt điện các tuyến dây thể
hiện trên máy tính trước khi thao tác thực tế. Đối với các tuyến dây liên
thông đang vận hành có điện khi đóng các thiết bị phân đoạn sẽ báo lỗi
không cho thao tác.

13


CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Lý thuyết bù phụ tải giải thích mối quan hệ giữa hệ thống cung cấp
(ở đây là lưới phân phối, phụ tải và thiết bị bù). Như trên đã nói, chúng ta
sẽ nghiên cứu lý thuyết bù nhằm để đạt ba mục tiêu: điều chỉnh hệ số
công suất, củng cố sự điều áp, cân bằng phụ tải. Trong đó, điều chỉnh hệ số
công suất là quan trọng nhất.
1. Hệ số công suất:

Có thể mô tả một pha có tổng dẫn YL = GL + BL được cung cấp từ
điện áp U. Dòng tải là IL, ta có:
IL = U(GL + j.BL) = U.GL + j.U.BL = IR + j.IX
Công suất biểu kiến S:
S = U.I*L
S = U.(U.GL - j.U.BL) = U2.GL - j.U2.BL = PL + jQL
Công suất biểu kiến có một thành phần thực PL (tức là công suất có
ích để chuyển đổi thành nhiệt, công cơ học, ánh sáng hoặc các dạng năng
lượng khác) và một thành phần QL (công suất phản kháng không chuyển
được thành các dạng năng lượng có ích, nhưng sự hiện diện của nó là một
nhu cầu cần thiết của tải).
Ở đây cosϕL là hệ số công suất:

cos ϕ L =

PL
SL

Như vậy cosϕL là tỷ lệ của công suất biểu kiến có thể chuyển đổi hữu
ích thành các dạng năng lượng khác.
2. Điều chỉnh hệ số công suất:

Nguyên tắc điều chỉnh hệ số công suất là bù công suất phản kháng,
tức là cung cấp tại chỗ bằng cách nối song song tải với một thiết bị bù có
tổng dẫn phản kháng đơn thuần bằng –jBL.
Dòng điện được cung cấp bởi hệ thống tổ hợp tải và thiết bị bù là:
IS = IL + Iγ = U(GL – jBL) – U(jBL) = U.GL = IR
Với

Iγ = U.Yγ = -jU.BL

14


Dung lượng công suất phản kháng của thiết bị có quan hệ với công
suất tác dụng của tải là:
Q L = PL .tgϕ L
Q γ = SL . sin ϕL = SL 1 − cos 2 ϕ L

Minh họa việc hiệu chỉnh hệ số công suất.

Hệ số công suất được cải thiện: cos ϕ1 =

P1
P12 + (Q l − Q c ) 2

II. LI ÍCH CỦA VIỆC LẮP ĐẶT TỤ BÙ

Như ở chương trước đã phân tích, tụ điện có nhiều ưu điểm hơn so với
máy bù đồng bộ. Do vậy, ngày nay ở lưới điên phân phối người ta thường
dùng tụ điện để bù công suất phản kháng.
1. Sử dụng tụ điện:

Nói chung tụ điện có thể sử dụng ở tất cả các cấp điện áp. Một bộ tụ
riêng rẽ có thể thêm vào bằng cách mắc song song để đạt được dung lượng
kVAr cần thiết và có thể mắc nối tiếp để đạt điện áp kV.
Theo số liệu thống kê thu thập được, khoảng 60% tụ điện lắp đặt cho
các xuất tuyến, 30% tại thanh cái các trạm và 10% còn lại cho HT truyền
tải. Việc sử dụng tụ điện ở HT thứ cấp rất hiếm vì lợi ích kinh tế nhỏ.
2. Các kiểu lắp đặt tụ điện:

Nói chung, các tụ điện được lắp đặt trên các phát tuyến là các bộ tụ
được đặt trên cột, đóng cắt bằng cầu dao, cầu chì cho nhóm hoặc nối cứng.
Việc dùng cầu chì hạn chế cỡ tụ được sử dụng. Do vậy, dung lượng tối đa
được dùng ở cấp 15kV là 1800kVAr và 3000kVAr ở cấp điện áp cao hơn.

15


Các công ty Điện Lực thường áp dụng quy tắc đơn giản sau đây để
xác định dung lượng của tụ đóng cắt: thêm tụ đóng cắt cho đến khi:
kVAr(tụ đóng cắt + tụ cố định)
≥ 0,70
kVAr của công suất phản kháng đỉnh xuất tuyến
3. Các kiểu điều khiển dùng cho tụ điện đóng cắt:

Quá trình đóng cắt các tụ điện có thể thực hiện bằng cách điều khiển
bằng tay hay tự động bằng cách sử dụng một số kiểu điều khiển thông
minh. Điều khiển bằng tay (tại vị trí
lắp đặt hay điều khiển từ xa) có thể
áp dụng cho các trạm biến áp phân
phối. Các loại điều khiển thông
minh có thể được sử dụng trong
điều khiển tự động bao gồm: đóng
cắt theo thời gian, điện áp, dòng
điện, điện áp – thời gian, điện áp –
dòng điện, nhiệt độ. Các loại điều
khiển đóng cắt theo thời gian là loại
ít tốn kém nhất, một số tổ hợp của
các loại điều khiển này cũng được

dùng để phân bố gần đúng biểu đồ
công suất phản kháng như minh
họa.
4. Các kiểu đấu nối bộ tụ điện ba pha:

a. Tụ đấu Δ

b. Tụ đấu Y

16


Bộ tụ điện ba pha trên phát tuyến phân phối có thể được đấu nối Δ,
Yo hay Y. Kiểu đấu nối được sử dụng phụ thuộc vào:
1. Kiểu hệ thống: Thí dụ như hệ thống nối đất hay cách điện.
2. Các yêu cầu về dây chảy.
3. Vị trí lắp đặt bộ tụ điện.
4. Các quan tâm về nhiễu.
Tụ đấu Y sẽ được sử dụng nếu có một hay các điều kiện sau đây:
1. Các dòng điện hài bậc cao trong trung tính máy biến áp của trạm
được loại bỏ.
2. Các nhiễu điện thoại có thể giảm được tối thiểu.
3. Việc lắp đặt bộ tụ điện có thể được thực hiện với các thiết bị đóng
cắt bằng hai thiết bị đơn pha hơn là với các thiết bị đóng cắt bằng ba thiết
bị đơn pha.
Thông thường các bộ tụ điện nối Yo chỉ được sử dụng trên các hệ
thống sơ cấp ba pha bốn dây. Ngoài ra nếu một bộ tụ điện nối Yo được sử
dụng trên hệ thống ba pha ba dây không nối đất (nối Δ hay Y), nó cung cấp
nguồn dòng đất có thể gây nhiễu cho các rơle cảm ứng dòng rò.
5. Các lợi ích kinh tế của việc lắp đặt tụ bù:

Lợi ích kinh tế đạt được do việc lắp đặt tụ điện tóm tắt như sau:
1. Giảm công suất phát.
2. Giảm công suất tải.
3. Giảm dung lượng các trạm biến áp phân phối.
4. Các lợi ích phụ trên hệ thống lưới phân phối:
a. Giảm tốt thất điện năng (tổn thất đồng);
b. Giảm độ sụt áp và hệ quả là cải thiện việc điều chỉnh đ.áp;
c. Giảm công suất trên xuất tuyến và các phần tử liên quan;
d. Trì hoãn hoặc giảm bớt chi phí tài chính cho việc cải tạo;
e. Thu nhập tăng lên do việc cải thiện điện áp.

17


CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN
ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI.
I. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN MỘT ĐOẠN CỦA PHÁT TUYẾN PHÂN
PHỐI:

Dòng điện tại vị trí x vào một thời điểm:

i = i1 – (i1 – i2)x

Tổn thất công suất vi cấp trên đoạn dx của phát tuyến do thành phần
dòng điện phản kháng tạo ra: d(ΔP) = 3.[ i1 – (i1 – i2)x]2. R.dx
Tổn thất công suất toàn đoạn đường dây vào một thời điểm của đồ thị
1

phụ tải:

ΔP = ∫ d .ΔP = 3∫ [i1 − (i1 − i2 ) x]2 R.dx = (i12 + i1i2 + i22 ).R
0

Tổn thất công suất lúc phụ tải cực đại do thành phần dòng điện phản
ΔPmax = ( I12 + I1.I 2 + I 22 ).R
kháng tạo ra:
II. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY KHI CÓ TỤ BÙ:

Xét một đoạn
đường dây ab có phụ
tải phân bố đều và phụ
tải tập trung, để giảm
tổn thất công suất và
điện năng đặt tụ bù tại
vị trí cách đầu a một
khoảng cách x1 như
trong hình sau:

18


Dòng trong khoảng từ đầu đường dây đến vị trí đặt tụ bù:
i’= i – IC = i1 – (i1 – i2)x – IC
Tổn thất công suất toàn đoạn đường daây:
x1

1

ΔP' = 3 ∫ [i1 − (i1 − i 2 )x − I C ] Rdx + 3 ∫ [i1 − (i1 − i 2 )x ] Rdx

2

2

x1

0
2

2

ΔP’= (i1 + i1i2 + i2 )R + 3x1[(x1 – 2).i1.Ic – x1. i2.Ic + Ic2].R
Suy ra lượng tổn thất công suất sau khi bù:
Giảm ΔP = ΔP – ΔP’= 3x1[(2 – x1).i1.Ic + x1. i2.Ic - Ic2].R
Nếu gọi x là vị trí đặt tụ bù (thay vì là x1) thì biểu thức giảm tổn thất
được viết lại: Giảm ΔP = ΔP – ΔP’= 3x[(2 – x).i1.Ic + x. i2.Ic - Ic2].R
III. GIAÛM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG KHI ĐẶT TỤ BÙ:

Giảm tổn thất điện năng trong thời gian T (chẳng hạn 1 năm) cho bởi
T
T
T ⎤
⎡
2
3
x
(
2
x
)

I
i
dt
xI
i
dt
I
−
+
−
tích phân: Giảm ΔA = ⎢
C∫ 1
C∫ 2
C ∫ dt ⎥.R
⎢⎣
0
0
0 ⎥
⎦
Giaûm ΔA = 3x.[(2 – x)IC.k’pt.I1.T + x.IC. I2.k’pt. T – IC2.T].R
Trong đo,ù

k’pt là hệ số phụ tải phản kháng
I1, I2 là dòng điện phản kháng cực đại.

Có thể viết: Giảm ΔA = 3RI12.c.x[(2-x)k’pt + x.λ.k’pt – c].T
Trong đó:

IC = c.I1
c=

λ=
=

I2 = λ.I1

I
KVAR tụ bù
= C
Tong KVAR phụ tải I1
Q phụ tải tập trung ở cuối

(λ<1)

Q phụ tải phân bố + Q phụ tập trung ở cuối
I
dòng phản kháng ở cuối
= 2
dòng phản kháng ở đầu đoạn I1

T: thời gian đóng tụ cố định.
x: vị trí đặt tụ.
Vị trí đặt tụ tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng nhiều nhất có được
bằng cách lấy đạo hàm bậc nhất của Giảm ΔA theo x và cho bằng không:
∂ (Giảm ΔA )
= 0 ⇔ 2 k ' pt (λ − 1)x + 2 k ' pt − c = 0
∂x

19

và

∂ 2 (GiảmΔA)

= − 2k' pt (λ − 1) < 0

∂x 2

Suy ra vị trí đặt tụ tối ưu xopt:

xopt =

c
1
−
1 − λ 2(1 − λ )k ' pt

Tương tự, công suất tối ưu của tụ bù (hay hệ số bù c) tìm được như sau:
copt

2
= k ' pt và
3

xopt

2
k ' pt
1

2
3
=
−
=
1 − λ 2(1 − λ )k ' pt 3(1 − λ )

IV. GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT CHI PHÍ ĐẶT TỤ BÙ:

Xét một đoạn đường dây có đặt một vị trí tụ bù. Tổng tiền tiết kiệm
được sau khi đặt tụ bù (chẳng hạn trong một năm):
∑$ = tiền 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 công suất tính theo % tiền đầu tư nguồn phát
- chi phí vận hành hàng năm của tụ bù tính theo % tiền đầu tư.
= 3RI12.c.x[(2-x)k’pt + x.λ.k’pt – c].T.K1
+ 3RI12.c.x[(2-x) + x.λ – c].K2
- c.Qmax∑.K3
VI. GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT, GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHI
PHÍ, VÀ TIẾT KIỆM VỚI N VỊ TRÍ ĐẶT TỤ BÙ:
1. Giảm tổn thất công suất:
n

Giam_ΔP = 3α.c.∑ x i [(2 − x i ) + λ.x i − (2.i −1).c]
i =1

2. Giảm tổn thất điện năng:
n

[

]

Giảm_ΔA = 3α.c.∑ x i (2 − x i )k ' pt + λ.x i k ' pt − (2.i −1).c T
i =1

3. Giảm tổn thất điện năng với n vị trí bù có xét chi phí:

[

n

]

∑ $ = 3K1α.c.∑ x i (2 − x i )k 'pt + x i λk 'pt − (2i −1)c T.k tt .ΔPQ
i =1

n

+ 3K 2 α.c ∑ x i [(2 − x i ) + x i λ − (2i −1).c].ΔPQ − K 3C T Q tổng
i =1

trong đó:

K1 – phí tổn điện năng tổn thất $/kWh.
K2 – chi phí hằng năm đầu tư nguồn phát $/kW/năm.
20