Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC 4
1.1. Tổng quan về các phần mềm đang sử dụng để tính toán đánh giá lưới điện 4
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 8
Chương 2. NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH TOÁN
HỌC CHO CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN
CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
10
2.1. Các phần tử cơ bản của mạng điện hạ áp 10
2.2. Hệ phương trình toán học cho các phần tử cơ bản của mạng hạ áp 10
2.2.1. Phương trình toán học của máy biến áp 10
2.2.2. Phương trình toán học mạng hạ áp 14
Chương 3. NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MATLAB –
SIMULINK ĐỂ TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP PHÚC YÊN
21
3.1. Khái niệm và các định nghĩa cơ bản 21
3.2. Đặc điểm và phân loại mô hình hệ thống 22
3.3. Các phương pháp mô phỏng 24
3.4. Xây dựng thư viện mô hình hoá các thiết bị điện và cáp điện để đánh giá tình
trạng kỹ thuật mạng điện hạ áp
26
3.4.1. Mô hình máy biến áp 26
3.4.2. Mô hình cáp chính nối từ máy biến áp đến tủ phân phối 30
3.4.3. Mô hình cáp nhánh nối từ tủ phân phối đến tủ động lực 343.4.4. Mô hình cáp mềm 38
3.4.5. Mô hình các phụ tải điện 42
3.4.6. Tủ phân phối và tủ động lực 43
Chương 4. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH CẢI
TẠO LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP
PHÚC YÊN
46
4.1. Tổng quan về mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 46
4.1.1. Nguồn Cung cấp 46
4.1.2. Mạng điện hạ áp Trường CĐ Công nghiệp Phúc yên 46
4.2. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink tính toán đánh giá mạng điện hạ áp
trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
52
4.2.1. X©y dùng m« h×nh m« pháng m¹ng ®iÖn h¹ ¸p 52
4.2.2. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink kiểm tra mạng điện hạ áp của trường
theo các chỉ tiêu chính
52
4.3. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink tính toán cải tạo mạng điện hạ áp
trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
52
4.3.1. Các giải pháp có thể áp dụng để nâng cao chất lượng điện năng 52
4.3.2. Cải tạo mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 53
Chương 5. XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ỨNG DỤNG MATLAB -
SIMULINK TRONG TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
58
5.1. Những yêu cầu chung về tính toán thiết kế cung cấp điện 58
5.1.1. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện 58
5.1.2. Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện 58
5.1.3. Những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện: 59
5.2. Tính toán, lựa chọn và kiểm tra mạng điện theo các điều kiện Kinh tế - Kỹ
thuật
60
5.3. Giới thiệu tổng quát về Matlab – Simulink 61
5.3.1. Tổng quan về Matlab 61
5.3.2. Tổng quan về Simulink 73
5.4. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink trong tính toán mạng điện hạ áp 74
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng Nội dung Trang
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của máy biến áp 46
Bảng 4.2 Phụ tải điện của trường 47
Bảng 4.3 Phụ tải điện của trường 49
Bảng 4.4 Kết quả tính toán phụ tải 49
Bảng 5.1 Phụ tải nhóm 1 phân xưởng cơ khí 74
Bảng 5.2 Phụ tải nhóm 2 phân xưởng cơ khí 75
Bảng 5.3 Phụ tải nhóm 3 phân xưởng cơ khí 75
DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình Nội dung Trang
Hình 2.1. Sơ đồ thay thế tương đương đơn giản của mạng điện hạ áp. 10
Hình 3.1 . Sơ đồ khối các dạng mô hình 20
Hình 3.2. Mô hình máy biến áp với kết quả tính toán. 26
Hình 3.3. Bảng nhập số liệu máy biến áp. 27
Hình 3.4. Mô hình cáp chính với kết quả tính toán. 31
Hình 3.5. Bảng nhập số liệu cáp chính. 31
Hình 3.6. Mô hình cáp nhánh với kết quả tính toán. 35
Hình 3.7. Bảng nhập số liệu cáp chính. 36
Hình 3.8. Mô hình cáp mềm với kết quả tính toán. 40
Hình 3.9. Bảng nhập số liệu cáp mềm. 41
Hình 3.10. Sơ đồ khối phụ tải điện. 42
Hình 3.11. Mô hình động cơ điện 42
Hình 3.12. Bảng nhập số liệu động cơ điện. 42
Hình 3.13. Mô hình tủ phân phối. 43
Hình 3.14. Mô hình tủ động lực. 44
Hình 3.15. Thư viện mô hình kiểm tra mạng điện hạ áp 45Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp vùng Đông Anh 50
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý mạng hạ áp 0,4 kV 51
Hình 4.3 Mô hình mô phỏng mạng điện hạ áp của trường 55
Hình 4.4 Kết quả tính toán, đánh giá trước cải tạo 56
Hình 4.5. Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp trường sau cải tạo 57
Hình 4.6. Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp
Phúc Yên sau cải tạo nâng cấp điện áp.
58
Hình5.1. Độ lệch và tổn thất điện áp 59
Hình 5.2. Cửa sổ tra cứu thư viện 74
Hình 5.3 Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp phân xưởng cơ khí 77
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lưới điện hạ áp - Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên được xây dựng từ
những năm trước 2000. Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng
phòng thực hành, thí nghiệm và các trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ
tải làm cho chất lượng điện năng của lưới điện hạ thế của trường không còn đảm bảo các
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt
áp lớn trong mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất
lượng.
Do vậy, việc nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật cho mạng và đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện
năng phục vụ công tác quản l ý, giảng dạy đồng thời đáp ứng được sự phát triển đi lên của
nhà trường là một nhiệm vụ có ý nghĩa hết sức quan trọng. Vì vậy đề tài: Nghiên cứu,
ứng dụng mô hình Matlap - Simulink để tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công
tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên, có ý nghĩa khoa học và
mang tính cấp thiết.
2. Lý do đề xuất đề tài
Chất lượng điện năng có quan hệ tới nhiều yếu tố, điều đó đặt ra cho hệ thống cung
cấp điện một nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thoả mãn lượng điện năng tiêu thụ, vừa phải
đảm bảo chất lượng của nó. Khi thiết kế, vận hành cần xét tới các biện pháp đảm bảo
và nâng cao chất lượng điện năng vì thế việc đánh giá chính xác các thông số cho mạng,
giải quyết hợp lý vấn đề đảm bảo và nâng cao chất lượng điện năng thông qua ứng dụng
phần mềm để đánh giá với giải pháp hữu hiệu được đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này.
Nâng cao chất lượng điện năng đáp ứng được yêu cầu phụ tải qua đó sử dụng hiệu
quả và tiết kiệm điện năng trong lưới điện hạ áp không những mang lại hiệu quả sử dụng
thiết bị, kinh tế của hộ tiêu thụ mà còn góp phần giảm tổn thất, nâng cao khả năng truyền
tải và ổn định hệ thống điện.
Lưới điện hạ áp, trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên hiện tại khi phụ tải tăng
làm cho chất lượng điện năng của lưới điện hạ áp của trường không còn đảm bảo các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt áp2
lớn trong mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất
lượng. Do vậy, việc nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật cho mạng và đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, tiết
kiệm điện năng phục vụ công tác đào tạo của trường, là rất cần thiết và đây là lý do mà tác
giả nghiên cứu đề tài.
3. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
3.1 . Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài là nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp, đánh giá các chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật của mạng, đưa ra giải pháp vận hành tối ưu, giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng điện năng giảm thiểu chi phí mạng lại hiệu quả kinh tế.
Tiến hành nghiên cứu: Xây dựng hệ phương trình toán học mạng điện hạ áp;
Nghiên cứu xây dựng mô hình Matlap – Simulink và ứng dụng mô hình để tính toán đánh
giá mạng điện há áp nhằm nâng cao chất lượng điện năng; Làm sáng tỏ lợi ích của việc sử
dụng hiệu quả, tiết kiệm điện năng với điều kiện thực tế hiện tại mạng điện của trường và
triển vọng tương lai trên các mạng điện hạ áp, đồng thời nâng cao chất lượng đào tạo sinh
viên chuyên ngành tại trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung đi sâu vào nghiên cứu 3 vấn đề chính đó là: Nghiên cứu xây dựng
mô hình Matlap – Simulink để tính toán đánh giá các chỉ tiêu chính về kỹ thuật của mạng
điện hạ áp, nâng cao chất lượng và sử dụng tiết kiệm điện năng phục vụ công tác đào tạo;
Ứng dụng mô hình Matlap – Simulink đề xuất các giải pháp hữu hiệu và cải tạo nâng cao
chất lượng điện năng lưới điện hạ áp; Nghiên cứu xây dựng bài giảng phục vụ công tác
đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
3.3. Phương pháp nghiên cứu
Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu. Xây dựng
hệ phương trình toán học, xây dựng mô hình mô phỏng, mô hình hóa mạng hạ áp. Mô
phỏng tính toán các thông số cho mục đích phân tích, đánh giá hiện trạng vận hành thực tế
trên cơ sở sử dụng các thông số thu thập được tại trường, nghiên cứu đưa ra các giải pháp
cải tạo nâng cao chất lượng cung cấp điện và xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo
chuyên ngành.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
- Nghiên cứu xây dựng hệ phương trình toán học mạng điện hạ áp.
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình Matlap – Simulink để tính toán đánh giá lưới điện
hạ áp.
- Nghiên cứu xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công
nghiệp Phúc Yên.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa mạng hạ áp nhằm xác định các chỉ tiêu kỹ
thuật, đánh giá hiện trạng vận hành, đưa ra các giải pháp cải tạo vận hành hợp lý, nâng
cao chất lượng cung cấp điện điện. Trên cơ sở đó xây dựng bài giảng phục vụ công tác
đào tạo.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Nâng cao chất lượng cung cấp điện, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm điện năng và nâng
cao chất lượng đào tạo chuyên ngành ở trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên.
6. Những đóng góp mới của đề tài
Xây dựng được mô hình Matlap - Simulink để đánh giá mạng điện hạ áp theo một
số chỉ tiêu chính.
Đề xuất các giải pháp hữu hiệu và ứng dụng mô hình Matlap – Simulink cải tạo
nâng cao chất lượng điện năng mạng điện hạ áp.
Xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc
Yên.4
Chương 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.1. Tổng quan về các phần mềm đang sử dụng để tính toán đánh giá lưới điện
1.1.1. Tình hình ứng dụng các phần trong tính toán đánh giá lưới điện
Kế hoạch phát triển của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam trước đây nay là Tập
đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đến năm 2015 là thách thức lớn cho EVN trong việc quản
lý hiệu quả hệ thống lưới điện hiện tại, vừa phải mở rộng phát triển. Trong vòng 5 năm
tới, EVN dự tính sẽ xây lắp thêm 280.000 km đường dây điện phân phối, 14.000 km
truyền tải, 5.000 trạm biến áp mới; tăng gấp đôi số lượng thiết bị Viễn thông, nhằm đáp
ứng được việc tăng 360% nhu cầu phụ tải trong nước. Tốc độ tăng trưởng này đưa ra nhu
cầu thông tin cấp bách về công tác vận hành hệ thống Điện hiện có, và về các dự án mới
đối với các nhà quản lý của EVN. Tự động hóa thông tin sẽ đẩy mạnh công suất các nhà
máy điện, nâng cao độ chính xác, và giảm thiểu nhân công trong các quy trình. EVN đã
cam kết thực hiện những dự án cung cấp thông tin cho việc đưa ra các quyết định tốt hơn.
Những dự án này bao gồm: Hệ thống Thông tin Quản lý Tài chính (FMIS), Hệ thống
Thông tin chăm sóc Khách hàng (CCIS), Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và triển khai áp
dụng các phần mềm phân tích tính toán lưới điện. Về việc áp dụng các phần mềm phân
tích và tính toán lưới điện, từ năm 2004 EVN đã chỉ đạo áp dụng các phần mềm chuyên
ngành để tính toán lưới điện cho tất cả các đơn vị trực thuộc.
Trong các phần mềm tính toán và phân tích lưới điện hiện nay, có nhiều phần mềm
phân tích tính toán như: Phân bố cống suất, ngắn mạch, đặt tụ bù tối ưu, phối hợp bảo
vệ.v.v…Với các sản phẩm thương mại như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP,
VPro.v.v…
Hơn nữa, do lưới điện không ngừng phát triển mở rộng, theo đó các yêu cầu cung
cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lượng điện năng ngày càng cao cũng gia tăng.
Thiết bị trên lưới điện phân phối hiện nay vốn có đặc điểm là đa dạng về chủng loại, phức
tạp về cấu tạo. Quá trình vận hành nhằm thực hiện những thao tác mang tính lập đi lập lại
nhiều lần nhưng lại đòi hỏi độ chính xác cao vì vậy rất cần thiết phải tự động hóa bằng
cách đưa nhiều thiết bị tự động, xử lý thông tin tự động nhằm tăng khả năng truyền đạt và
xử lý thông tin. Bằng máy tính và các phần mềm chuyên dùng chúng ta có thể ngăn chặn
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
trước và hạn chế hỏng hóc trong quá trình vận hành lưới điện. Những thành tựu mới về
Công nghệ Thông tin như về khả năng lưu trữ của phần cứng, tốc độ tính toán, các
phương pháp hệ chuyên gia, mạng neuron,…đã cung cấp những phương tiện và công cụ
mạnh để tăng cường nghiên cứu mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực điện năng. Đảm bảo và
giữ vững mối liên hệ hữu cơ của các thành phần trong hệ thống sản xuất truyền tải, phân
phối và sử dụng điện năng.
Như vây, để quản ly, tính toán phân tích mạng điện ngày nay có nhiều phần mềm
như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP, Vpro, Electronics Workbench, Circuit
Maker, Matlab, Ecodial...
Trong số các phần mềm trên, Matlab là công cụ tính toán số mạnh, được dùng để
mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống kỹ thuật qua sơ đồ cấu trúc dạng khối,
với giao diện tiện lợi, có thể nhìn nhận hệ thống một cách trực quan. Vì vậy sử dụng phần
mềm mô phỏng này để giải bài toán mạng điện hạ áp sẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.
1.1.2. Matlab và khả năng ứng dụng
Matlab (Matrix Laboratory) theo tên gọi của nó, là một công cụ phần mềm của
Math Work, ban đầu nó được phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc mô tả các nghiên
cứu kỹ thuật bằng toán học với những phần tử cơ bản là ma trận. Trong các lĩnh vực kỹ
thuật chuyên ngành như điện và điện tử, vật lý hạt nhân, điều khiển tự động, robot công
nghiệp, trong các ngành xử ly toán chuyên dụng như thống kê - kế toán và ngay cả lĩnh
vực nghiên cứu về gien sinh học hay khí hậu và thời tiết… thường gặp những dữ liệu rời
dạc (discret) ta có thể lưu trữ dưới dạng ma trận. Còn đối với hệ dữ liệu liên tục
(continuous) như âm thanh, hình ảnh hay đơn giản như các đại lượng vật ly tương tự
(Analog): điện áp, dòng điện, tần số, áp suất, lưu lượng… phải được biến đổi thành các
tín hiệu số (Digital) rồi mới tập hợp lại trong các file dữ liệu. Quá trình đó có thể được xử
lý bằng các hàm toán học của Matlab.
Mức phát triển của Matlab ngày nay đã chứng tỏ nó là một phần mềm có giao diện
cực mạnh cùng nhiều lợi thế trong kỹ thuật lập trình để giải quyết những vấn đề rất đa
dạng trong nghiên cứu khoa học kỹ thuật.
Trước hết, các câu lệnh của Matlab được viết rất sát với các mô tả kỹ thuật khiến
cho việc lập trình bằng ngôn ngữ này được thực hiện nhanh hơn, dễ hơn so với nhiều6
ngôn ngữ đã trở nên thông dụng như Pascal, Fortran… Những hàm sẵn có trong Matlab
có cấu trúc thiết lập gần giống như ngôn ngữ C, bởi vậy người sử dụng không mất nhiều
thì giờ học hỏi khi đã nắm được những vấn đề cơ bản của một số ngôn ngữ lập trình thông
dụng.
Tiếp theo, Matlab không chỉ cho phép đặt vấn đề tính toán mà còn có thể xử lý dữ
liệu, biểu diễn đồ họa một cách mềm dẻo, đơn giản và chính xác trong không gian 2D
cũng như 3D, kể cả khả năng tạo hoạt cảnh cho những mô tả sinh động, bởi những công
cụ như các thư viện chuẩn, các hàm có sẵn cho các ứng dụng đa dạng, các tệp lệnh ngày
càng được mở rộng bởi 25 thư viện trợ giúp (Tools box) và bản thân các hàm ứng dụng
được tạo lập bởi người sử dụng. Không cần nhiều kiến thức về máy tính cũng như kỹ
thuật lập trình có tính xảo thuật, mà chỉ cần đến những hiểu biết cơ bản về lý thuyết số,
toán ứng dụng, phương pháp tính và khả năng lập trình thông dụng, người sử dụng đã có
thể dùng Matlab như một công cụ hữu hiệu cho lĩnh vực chuyên ngành của mình.
Sau hết, việc cài đặt Matlab thật là dễ dàng. Ta chỉ cần chú y đôi chút nếu muốn
dùng thêm các thư viện trợ giúp như Simulink, Fuzzy, Toolbox, DSP (Digital signal
Processing) hay muốn tích hợp phần mềm này với một vài ngôn ngữ quen thuộc của
người sử dụng như C, C++, Fortran… Matlab có thể hoạt động trên hầu hết các hệ máy
tính, từ máy tính cá nhân (PC) đến các hệ máy tính lớn (SC); với các phiên bản 3.5 trở về
trước, nó chạy trong môi trường MS – Dos., các phiên bản 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 chạy trong môi
trường Windows. Còn lại các phiên bản Matlab khác cần đến môi trường tương tác Unix.
Được các công ty phần mềm hàng đầu trên thế giới phát triển, ngày nay Matlab đã
trở thành công cụ phổ biến, đắc lực trong các môi trường công tác rất khác nhau, từ việc
giảng dạy, đào tạo trong các nhà trường đại học và trung học chuyên nghiệp, đến việc
triển khai ứng dụng trong các cơ sở nghiên cứu, sản xuất, dịch vụ và thương mại; từ các
lĩnh vực khoa học cơ bản như toán học, vật lý, hóa học, sinh học… đến các lĩnh vực kỹ
thuật công nghiệp, kinh tế, quốc phòng….
Các nhà khoa học, các kỹ sư và kỹ thuật viên luôn luôn quan tâm đến việc phát
triển, nâng cao khả năng tính toán và xử lý trên máy tính những vấn đề chuyên môn rất đa
dạng của họ. Nhưng để viết được một chương trình bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao nhằm
giải quyết những vấn đề như vậy, thường phải tốn nhiều công sức và thời gian, nhất là bên
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
cạnh những kiến thức sâu sắc của chuyên ngành khoa học kỹ thuật, người lập trình còn
phải có hiểu biết tường tận về hệ thống máy tính, về bản thân bộ môn toán học và những
xảo thuật của kỹ thuật lập trình. Đôi khi điều đó là nan giải đối với các nhà chuyên môn
kỹ thuật.
Để tạo điều kiện ứng dụng nhanh chóng và hiệu quả cho các nhà chuyên môn
ngoài ngành tin học, các chuyên gia phát triển phần mềm đã thiết lập những công cụ trợ
giúp cho những mục đích sử dụng đa dạng trên nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau.
Matlab cũng chính là một trong những phần mềm như vậy.
Matlab là chương trình phần mềm trợ giúp cho việc tính toán và hiển thị. Matlab
được điều khiển bởi tập các lệnh, tác động qua bàn phím trên cửa sổ điều khiển. Nó cũng
cho phép một khả năng lập trình với cú pháp thông dịch lệnh- còn gọi là script file. Các
lệnh hay bộ lệnh của Matlab lên đến con số hàng trăm và ngày càng được mở rộng bởi
các phần Toolbox (thư viện trợ giúp) hay thông qua các hàm ứng dụng được tạo lập bởi
người sử dụng.
Các lệnh của Matlab rất mạnh và hiệu quả, nó cho phép giải các loại hình toán
khác nhau và đặc biệt hữu dụng cho các hệ phương trình tuyến tính hay các bài toán ma
trận. Cùng với 25 Toolbox khác nhau, Matlab cho bạn một sự lựa chọn hoàn chỉnh và
phong phú các công cụ trợ giúp đắc lực cho những lĩnh vực nghiên cứu chuyên môn khác
nhau.
Với Matlab, các vấn đề cần giải quyết sẽ được phân tích và sử ly theo các bước:
Bước 1. Đặt vấn đề
Bài toán đưa ra cần được phân tích, biểu diễn một cách rõ ràng và cụ thể. Đây là
bước mở đầu rất quan trọng, nó quyết định toàn bộ hướng giải quyết tiếp theo của bài
toán đặt ra.
Bước 2. Mô tả các giá trị dữ liệu vào/ra.
Việc mô tả các thông tin cần giải đáp có liên quan trực tiếp đến các tham số được
sử dụng trong tính toán, bởi vậy bước này cần được tiến hành cẩn trọng. Trong nhiều
trường hợp, sơ đồ khối được sử dụng để xác định vị trí các luồng vào ra, tuy nhiên đôi khi
chúng chỉ là các hộp đen vì không thể xác định được luồng ra tại một điểm nào đó trong
các bước. Mặc dầu vậy, ta vẫn chỉ ra được những thông tin để tính toán luồng ra.8
Bước 3. Các tính toán bằng tay với các tập dữ liệu đầu vào đơn giản.
Đây là bước tiến hành để nhằm tìm kiếm những giải pháp cụ thể, không nên bỏ qua
kể cả với các bài toán đơn giản. Nếu trong bước này chưa lấy được dữ liệu hay chưa tính
được đầu ra thì có thể chuyển sang bước kế tiếp.
Bước 4. Chuyển bài toán sang giải pháp bằng Matlab.
Ở bước này bạn sẽ sử dụng các hàm toán, cũng là các lệnh để mô tả bài toán theo
Matlab.
Bước 5. Kiểm tra.
Đây là bước cuối cùng trong tiến trình giải bài toán. Bài toán được kiểm tra bằng
các dữ liệu đầu vào. Matlab thực hiện bài toán và cho kết quả ở đầu ra.
Trong trường hợp không có kết quả hay kết quả sai thì điều đó có nghĩa là Matlab
chưa thực hiện được bài toán, cần kiểm tra lại cả tính toán bằng tay và thao tác bằng
Matlab.
Matlab ngày nay đã trở nên thông dụng và là một công cụ trợ giúp hữu hiệu cho
các nhà chuyên môn, những sinh viên đang theo học trong các trường Đại học, Cao đẳng
và các trường trung học chuyên nghiệp, các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật… nhằm giải quyết các
vấn đề rất đa dạng trong công việc.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Công tác tính toán đánh giá lưới điện là khâu quan trọng trong lĩnh vực Hệ thống
cung cấp điện, đặc biệt đối với các mạng điện hạ áp. Cho đến nay, trong và ngoài nước
việc đánh giá lưới điện vẫn chưa được giải quyết thoả đáng vì nhiều lý do khác nhau.
Hiện tại, ở Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu, tính toán đánh giá chất lượng
điện năng; chất lượng điện áp; hiệu quả sử dụng điện năng và nghiên cứu phương pháp
mô hình hóa mạng hạ áp. Đồng thời có nhiều tác giả bàn về vấn đề nâng cao chất lượng
cung cấp điện, vấn đề tiết kiệm điện năng, vấn để mô hình hóa như:
Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa mạng hạ áp mỏ hầm lò nhằm giảm chi phí
điện năng cho khu khai thác mỏ - Phạm Trung Sơn, Luận văn thạc sỹ chuyên ngành Mạng
và Hệ thống điện, Cung cấp điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01. Năm 2006.
Nghiên cứu đánh giá và đề xuất các giải pháp hứu hiệu nhằm nâng cao chất lượng
điện áp các mạng hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh - Trần Quốc Hoàn, Luận văn thạc
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
sỹ chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện, Cung cấp điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01.
Năm 2006.
Nghiên cứu hiện trạng sử dụng thiết bị điện mỏ hầm lò và đề xuất các giải pháp
hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh -
Nguyễn Đình Thống, Luận văn thạc sỹ chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện, Cung cấp
điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01. Năm 2005.
Tác giả Tống Thị Phương “Phân tích sự ảnh hưởng của các thiết bị điện tử công suất
đến chất lượng cung cấp điện hạ áp mỏ và giải pháp khắc phục” - Trường Đại học Công
Nghiệp Quảng Ninh – 2010.
Sử dụng Matlab/Simulink để mô hình hóa và mô phỏng tụ bù tĩnh nhằm giảm nhẹ
ảnh hưởng của lò hồ quang đến lưới điện, Tuyển tập báo cáo hội nghị Nghiên cứu khoa
học lần 7 Đại học Đà Nẵng .
Nhìn chung, các đề tài, bài viết trên đều chưa đề cập cụ thể tới việc xây dựng mô
hình và ứng dụng mô hình Matlap - Simulink để tính toán đánh giá lưới điện hạ áp phục
vụ công tác đào tạo. Vì vậy, nội dung nghiên cứu của đề tài nhằm nâng cao hiệu quả của
việc tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công
nghiệp Phúc Yên là hoàn toàn mới và mang tính cấp thiết, có ý nghĩa thời sự.10
Chương 2
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌC
CHO CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
2.1. Các phần tử cơ bản của mạng điện hạ áp
Đối với mạng điện hạ áp, các phần tử cơ bản của mạng bao gồm: Máy biến áp,
đường dây cung cấp và động cơ điện. Vậy để mô hình hóa mạng hạ áp trên quan điểm
nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật, cần lập mô hình mạch và thiết lập phương trình
toán học cho từng phần tử, sau đó lập mô hình tổng quát để mô hình hóa chúng.
Với giả thiết mạng điện hạ áp là mạng ba pha đối xứng có trung tính nối đất thì mô
hình mạch tương đương đơn giản như sau:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Kết luận
1. Nghiên cứu, ứng dụng mô hình Matlab – Simulink để tính toán đánh giá lưới
điện phục vụ công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên là một đề tài
cấp thiết cả về mặt ly thuyết và thực tiễn. Đề tài đã đánh giá tổng quan về tình hình
nghiên cứu trong nước, ngoài nước về việc ứng dụng mô hình tính toán đánh giá lưới điện
hạ áp và xây dựng hệ phương trình toán học, qua đó xây dựng mô hình mô phỏng mạng
điện hạ áp của trường nhằm đánh giá tình trạng vận hành thực tế, đề xuất các giải pháp và
tính toán cải tạo qua đó nâng cao chất lượng điện năng, đồng thời xây dựng bài giảng ứng
dụng mô hình Matlab – Simulink để tính toán mạng hạ áp phục vụ công tác đào tạo.
2. Mô hình Matlab – Simulink được xây dựng đảm bảo tính linh hoạt, thích ứng
với tất cả các mạng điện hạ áp, mang lại tiện ích thiết thực, giảm thời gian tính toán, đưa
ra kết quả chính xác, giúp phân tích nhanh chóng tình trạng vận hành thực tế nhằm đưa ra
các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhất, giảm chi phí điện năng mang lại hiệu quả kinh tế cho
nhà trường.
3. Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng phòng thực hành,
thí nghiệm và các trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ tải làm cho chất
lượng điện năng của lưới điện hạ áp của trường không còn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế -
kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt áp lớn trong
mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất lượng, xét
về mặt kinh tế kỹ thuật nên cải tạo lại mạng điện hạ áp của trường.
II. Kiến nghị
1. Cần triển khai áp dụng tin học và các phần mềm chuyên dụng vào tính toán
nhằm cải thiện các điều kiện kinh tế kỹ thuật.
2. Áp dụng các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao chất lượng điện năng, sử dụng
hiệu quả thiết bị, giảm chi phí điện năng, nâng cao chất lượng đào tạo.
3. Việc cải tạo mạng điện hạ áp của trường cần tận dụng tối đa thiết bị hiện có
với giải pháp kỹ thuật và các biện pháp tổ chức thực hiện cụ thể.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi77
4. Chủ nhiệm đề tài và các thành viên trong nhóm nghiên cứu mong muốn những
kết quả nghiên cứu của đề tài được ứng dụng ngày một sâu rộng vào thực tế, góp phần
nâng cao chất lượng cung cấp điện, giảm chi phí điện năng trong các mạng điện.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC 4
1.1. Tổng quan về các phần mềm đang sử dụng để tính toán đánh giá lưới điện 4
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 8
Chương 2. NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH TOÁN
HỌC CHO CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN
CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
10
2.1. Các phần tử cơ bản của mạng điện hạ áp 10
2.2. Hệ phương trình toán học cho các phần tử cơ bản của mạng hạ áp 10
2.2.1. Phương trình toán học của máy biến áp 10
2.2.2. Phương trình toán học mạng hạ áp 14
Chương 3. NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MATLAB –
SIMULINK ĐỂ TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP PHÚC YÊN
21
3.1. Khái niệm và các định nghĩa cơ bản 21
3.2. Đặc điểm và phân loại mô hình hệ thống 22
3.3. Các phương pháp mô phỏng 24
3.4. Xây dựng thư viện mô hình hoá các thiết bị điện và cáp điện để đánh giá tình
trạng kỹ thuật mạng điện hạ áp
26
3.4.1. Mô hình máy biến áp 26
3.4.2. Mô hình cáp chính nối từ máy biến áp đến tủ phân phối 30
3.4.3. Mô hình cáp nhánh nối từ tủ phân phối đến tủ động lực 343.4.4. Mô hình cáp mềm 38
3.4.5. Mô hình các phụ tải điện 42
3.4.6. Tủ phân phối và tủ động lực 43
Chương 4. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH CẢI
TẠO LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP
PHÚC YÊN
46
4.1. Tổng quan về mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 46
4.1.1. Nguồn Cung cấp 46
4.1.2. Mạng điện hạ áp Trường CĐ Công nghiệp Phúc yên 46
4.2. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink tính toán đánh giá mạng điện hạ áp
trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
52
4.2.1. X©y dùng m« h×nh m« pháng m¹ng ®iÖn h¹ ¸p 52
4.2.2. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink kiểm tra mạng điện hạ áp của trường
theo các chỉ tiêu chính
52
4.3. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink tính toán cải tạo mạng điện hạ áp
trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
52
4.3.1. Các giải pháp có thể áp dụng để nâng cao chất lượng điện năng 52
4.3.2. Cải tạo mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên 53
Chương 5. XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ỨNG DỤNG MATLAB -
SIMULINK TRONG TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
58
5.1. Những yêu cầu chung về tính toán thiết kế cung cấp điện 58
5.1.1. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện 58
5.1.2. Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện 58
5.1.3. Những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện: 59
5.2. Tính toán, lựa chọn và kiểm tra mạng điện theo các điều kiện Kinh tế - Kỹ
thuật
60
5.3. Giới thiệu tổng quát về Matlab – Simulink 61
5.3.1. Tổng quan về Matlab 61
5.3.2. Tổng quan về Simulink 73
5.4. Ứng dụng mô hình Matlab – Simulink trong tính toán mạng điện hạ áp 74
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng Nội dung Trang
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của máy biến áp 46
Bảng 4.2 Phụ tải điện của trường 47
Bảng 4.3 Phụ tải điện của trường 49
Bảng 4.4 Kết quả tính toán phụ tải 49
Bảng 5.1 Phụ tải nhóm 1 phân xưởng cơ khí 74
Bảng 5.2 Phụ tải nhóm 2 phân xưởng cơ khí 75
Bảng 5.3 Phụ tải nhóm 3 phân xưởng cơ khí 75
DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình Nội dung Trang
Hình 2.1. Sơ đồ thay thế tương đương đơn giản của mạng điện hạ áp. 10
Hình 3.1 . Sơ đồ khối các dạng mô hình 20
Hình 3.2. Mô hình máy biến áp với kết quả tính toán. 26
Hình 3.3. Bảng nhập số liệu máy biến áp. 27
Hình 3.4. Mô hình cáp chính với kết quả tính toán. 31
Hình 3.5. Bảng nhập số liệu cáp chính. 31
Hình 3.6. Mô hình cáp nhánh với kết quả tính toán. 35
Hình 3.7. Bảng nhập số liệu cáp chính. 36
Hình 3.8. Mô hình cáp mềm với kết quả tính toán. 40
Hình 3.9. Bảng nhập số liệu cáp mềm. 41
Hình 3.10. Sơ đồ khối phụ tải điện. 42
Hình 3.11. Mô hình động cơ điện 42
Hình 3.12. Bảng nhập số liệu động cơ điện. 42
Hình 3.13. Mô hình tủ phân phối. 43
Hình 3.14. Mô hình tủ động lực. 44
Hình 3.15. Thư viện mô hình kiểm tra mạng điện hạ áp 45Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp vùng Đông Anh 50
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý mạng hạ áp 0,4 kV 51
Hình 4.3 Mô hình mô phỏng mạng điện hạ áp của trường 55
Hình 4.4 Kết quả tính toán, đánh giá trước cải tạo 56
Hình 4.5. Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp trường sau cải tạo 57
Hình 4.6. Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp trường Cao đẳng Công nghiệp
Phúc Yên sau cải tạo nâng cấp điện áp.
58
Hình5.1. Độ lệch và tổn thất điện áp 59
Hình 5.2. Cửa sổ tra cứu thư viện 74
Hình 5.3 Sơ đồ mô phỏng mạng điện hạ áp phân xưởng cơ khí 77
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lưới điện hạ áp - Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên được xây dựng từ
những năm trước 2000. Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng
phòng thực hành, thí nghiệm và các trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ
tải làm cho chất lượng điện năng của lưới điện hạ thế của trường không còn đảm bảo các
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt
áp lớn trong mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất
lượng.
Do vậy, việc nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật cho mạng và đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện
năng phục vụ công tác quản l ý, giảng dạy đồng thời đáp ứng được sự phát triển đi lên của
nhà trường là một nhiệm vụ có ý nghĩa hết sức quan trọng. Vì vậy đề tài: Nghiên cứu,
ứng dụng mô hình Matlap - Simulink để tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công
tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên, có ý nghĩa khoa học và
mang tính cấp thiết.
2. Lý do đề xuất đề tài
Chất lượng điện năng có quan hệ tới nhiều yếu tố, điều đó đặt ra cho hệ thống cung
cấp điện một nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thoả mãn lượng điện năng tiêu thụ, vừa phải
đảm bảo chất lượng của nó. Khi thiết kế, vận hành cần xét tới các biện pháp đảm bảo
và nâng cao chất lượng điện năng vì thế việc đánh giá chính xác các thông số cho mạng,
giải quyết hợp lý vấn đề đảm bảo và nâng cao chất lượng điện năng thông qua ứng dụng
phần mềm để đánh giá với giải pháp hữu hiệu được đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này.
Nâng cao chất lượng điện năng đáp ứng được yêu cầu phụ tải qua đó sử dụng hiệu
quả và tiết kiệm điện năng trong lưới điện hạ áp không những mang lại hiệu quả sử dụng
thiết bị, kinh tế của hộ tiêu thụ mà còn góp phần giảm tổn thất, nâng cao khả năng truyền
tải và ổn định hệ thống điện.
Lưới điện hạ áp, trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên hiện tại khi phụ tải tăng
làm cho chất lượng điện năng của lưới điện hạ áp của trường không còn đảm bảo các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt áp2
lớn trong mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất
lượng. Do vậy, việc nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật cho mạng và đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, tiết
kiệm điện năng phục vụ công tác đào tạo của trường, là rất cần thiết và đây là lý do mà tác
giả nghiên cứu đề tài.
3. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
3.1 . Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài là nghiên cứu mô hình hóa mạng hạ áp, đánh giá các chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật của mạng, đưa ra giải pháp vận hành tối ưu, giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng điện năng giảm thiểu chi phí mạng lại hiệu quả kinh tế.
Tiến hành nghiên cứu: Xây dựng hệ phương trình toán học mạng điện hạ áp;
Nghiên cứu xây dựng mô hình Matlap – Simulink và ứng dụng mô hình để tính toán đánh
giá mạng điện há áp nhằm nâng cao chất lượng điện năng; Làm sáng tỏ lợi ích của việc sử
dụng hiệu quả, tiết kiệm điện năng với điều kiện thực tế hiện tại mạng điện của trường và
triển vọng tương lai trên các mạng điện hạ áp, đồng thời nâng cao chất lượng đào tạo sinh
viên chuyên ngành tại trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung đi sâu vào nghiên cứu 3 vấn đề chính đó là: Nghiên cứu xây dựng
mô hình Matlap – Simulink để tính toán đánh giá các chỉ tiêu chính về kỹ thuật của mạng
điện hạ áp, nâng cao chất lượng và sử dụng tiết kiệm điện năng phục vụ công tác đào tạo;
Ứng dụng mô hình Matlap – Simulink đề xuất các giải pháp hữu hiệu và cải tạo nâng cao
chất lượng điện năng lưới điện hạ áp; Nghiên cứu xây dựng bài giảng phục vụ công tác
đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
3.3. Phương pháp nghiên cứu
Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu. Xây dựng
hệ phương trình toán học, xây dựng mô hình mô phỏng, mô hình hóa mạng hạ áp. Mô
phỏng tính toán các thông số cho mục đích phân tích, đánh giá hiện trạng vận hành thực tế
trên cơ sở sử dụng các thông số thu thập được tại trường, nghiên cứu đưa ra các giải pháp
cải tạo nâng cao chất lượng cung cấp điện và xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo
chuyên ngành.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
- Nghiên cứu xây dựng hệ phương trình toán học mạng điện hạ áp.
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình Matlap – Simulink để tính toán đánh giá lưới điện
hạ áp.
- Nghiên cứu xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công
nghiệp Phúc Yên.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa mạng hạ áp nhằm xác định các chỉ tiêu kỹ
thuật, đánh giá hiện trạng vận hành, đưa ra các giải pháp cải tạo vận hành hợp lý, nâng
cao chất lượng cung cấp điện điện. Trên cơ sở đó xây dựng bài giảng phục vụ công tác
đào tạo.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Nâng cao chất lượng cung cấp điện, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm điện năng và nâng
cao chất lượng đào tạo chuyên ngành ở trường CĐ Công nghiệp Phúc Yên.
6. Những đóng góp mới của đề tài
Xây dựng được mô hình Matlap - Simulink để đánh giá mạng điện hạ áp theo một
số chỉ tiêu chính.
Đề xuất các giải pháp hữu hiệu và ứng dụng mô hình Matlap – Simulink cải tạo
nâng cao chất lượng điện năng mạng điện hạ áp.
Xây dựng bài giảng phục vụ công tác đào tạo trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc
Yên.4
Chương 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.1. Tổng quan về các phần mềm đang sử dụng để tính toán đánh giá lưới điện
1.1.1. Tình hình ứng dụng các phần trong tính toán đánh giá lưới điện
Kế hoạch phát triển của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam trước đây nay là Tập
đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đến năm 2015 là thách thức lớn cho EVN trong việc quản
lý hiệu quả hệ thống lưới điện hiện tại, vừa phải mở rộng phát triển. Trong vòng 5 năm
tới, EVN dự tính sẽ xây lắp thêm 280.000 km đường dây điện phân phối, 14.000 km
truyền tải, 5.000 trạm biến áp mới; tăng gấp đôi số lượng thiết bị Viễn thông, nhằm đáp
ứng được việc tăng 360% nhu cầu phụ tải trong nước. Tốc độ tăng trưởng này đưa ra nhu
cầu thông tin cấp bách về công tác vận hành hệ thống Điện hiện có, và về các dự án mới
đối với các nhà quản lý của EVN. Tự động hóa thông tin sẽ đẩy mạnh công suất các nhà
máy điện, nâng cao độ chính xác, và giảm thiểu nhân công trong các quy trình. EVN đã
cam kết thực hiện những dự án cung cấp thông tin cho việc đưa ra các quyết định tốt hơn.
Những dự án này bao gồm: Hệ thống Thông tin Quản lý Tài chính (FMIS), Hệ thống
Thông tin chăm sóc Khách hàng (CCIS), Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và triển khai áp
dụng các phần mềm phân tích tính toán lưới điện. Về việc áp dụng các phần mềm phân
tích và tính toán lưới điện, từ năm 2004 EVN đã chỉ đạo áp dụng các phần mềm chuyên
ngành để tính toán lưới điện cho tất cả các đơn vị trực thuộc.
Trong các phần mềm tính toán và phân tích lưới điện hiện nay, có nhiều phần mềm
phân tích tính toán như: Phân bố cống suất, ngắn mạch, đặt tụ bù tối ưu, phối hợp bảo
vệ.v.v…Với các sản phẩm thương mại như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP,
VPro.v.v…
Hơn nữa, do lưới điện không ngừng phát triển mở rộng, theo đó các yêu cầu cung
cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lượng điện năng ngày càng cao cũng gia tăng.
Thiết bị trên lưới điện phân phối hiện nay vốn có đặc điểm là đa dạng về chủng loại, phức
tạp về cấu tạo. Quá trình vận hành nhằm thực hiện những thao tác mang tính lập đi lập lại
nhiều lần nhưng lại đòi hỏi độ chính xác cao vì vậy rất cần thiết phải tự động hóa bằng
cách đưa nhiều thiết bị tự động, xử lý thông tin tự động nhằm tăng khả năng truyền đạt và
xử lý thông tin. Bằng máy tính và các phần mềm chuyên dùng chúng ta có thể ngăn chặn
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
trước và hạn chế hỏng hóc trong quá trình vận hành lưới điện. Những thành tựu mới về
Công nghệ Thông tin như về khả năng lưu trữ của phần cứng, tốc độ tính toán, các
phương pháp hệ chuyên gia, mạng neuron,…đã cung cấp những phương tiện và công cụ
mạnh để tăng cường nghiên cứu mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực điện năng. Đảm bảo và
giữ vững mối liên hệ hữu cơ của các thành phần trong hệ thống sản xuất truyền tải, phân
phối và sử dụng điện năng.
Như vây, để quản ly, tính toán phân tích mạng điện ngày nay có nhiều phần mềm
như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP, Vpro, Electronics Workbench, Circuit
Maker, Matlab, Ecodial...
Trong số các phần mềm trên, Matlab là công cụ tính toán số mạnh, được dùng để
mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống kỹ thuật qua sơ đồ cấu trúc dạng khối,
với giao diện tiện lợi, có thể nhìn nhận hệ thống một cách trực quan. Vì vậy sử dụng phần
mềm mô phỏng này để giải bài toán mạng điện hạ áp sẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.
1.1.2. Matlab và khả năng ứng dụng
Matlab (Matrix Laboratory) theo tên gọi của nó, là một công cụ phần mềm của
Math Work, ban đầu nó được phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc mô tả các nghiên
cứu kỹ thuật bằng toán học với những phần tử cơ bản là ma trận. Trong các lĩnh vực kỹ
thuật chuyên ngành như điện và điện tử, vật lý hạt nhân, điều khiển tự động, robot công
nghiệp, trong các ngành xử ly toán chuyên dụng như thống kê - kế toán và ngay cả lĩnh
vực nghiên cứu về gien sinh học hay khí hậu và thời tiết… thường gặp những dữ liệu rời
dạc (discret) ta có thể lưu trữ dưới dạng ma trận. Còn đối với hệ dữ liệu liên tục
(continuous) như âm thanh, hình ảnh hay đơn giản như các đại lượng vật ly tương tự
(Analog): điện áp, dòng điện, tần số, áp suất, lưu lượng… phải được biến đổi thành các
tín hiệu số (Digital) rồi mới tập hợp lại trong các file dữ liệu. Quá trình đó có thể được xử
lý bằng các hàm toán học của Matlab.
Mức phát triển của Matlab ngày nay đã chứng tỏ nó là một phần mềm có giao diện
cực mạnh cùng nhiều lợi thế trong kỹ thuật lập trình để giải quyết những vấn đề rất đa
dạng trong nghiên cứu khoa học kỹ thuật.
Trước hết, các câu lệnh của Matlab được viết rất sát với các mô tả kỹ thuật khiến
cho việc lập trình bằng ngôn ngữ này được thực hiện nhanh hơn, dễ hơn so với nhiều6
ngôn ngữ đã trở nên thông dụng như Pascal, Fortran… Những hàm sẵn có trong Matlab
có cấu trúc thiết lập gần giống như ngôn ngữ C, bởi vậy người sử dụng không mất nhiều
thì giờ học hỏi khi đã nắm được những vấn đề cơ bản của một số ngôn ngữ lập trình thông
dụng.
Tiếp theo, Matlab không chỉ cho phép đặt vấn đề tính toán mà còn có thể xử lý dữ
liệu, biểu diễn đồ họa một cách mềm dẻo, đơn giản và chính xác trong không gian 2D
cũng như 3D, kể cả khả năng tạo hoạt cảnh cho những mô tả sinh động, bởi những công
cụ như các thư viện chuẩn, các hàm có sẵn cho các ứng dụng đa dạng, các tệp lệnh ngày
càng được mở rộng bởi 25 thư viện trợ giúp (Tools box) và bản thân các hàm ứng dụng
được tạo lập bởi người sử dụng. Không cần nhiều kiến thức về máy tính cũng như kỹ
thuật lập trình có tính xảo thuật, mà chỉ cần đến những hiểu biết cơ bản về lý thuyết số,
toán ứng dụng, phương pháp tính và khả năng lập trình thông dụng, người sử dụng đã có
thể dùng Matlab như một công cụ hữu hiệu cho lĩnh vực chuyên ngành của mình.
Sau hết, việc cài đặt Matlab thật là dễ dàng. Ta chỉ cần chú y đôi chút nếu muốn
dùng thêm các thư viện trợ giúp như Simulink, Fuzzy, Toolbox, DSP (Digital signal
Processing) hay muốn tích hợp phần mềm này với một vài ngôn ngữ quen thuộc của
người sử dụng như C, C++, Fortran… Matlab có thể hoạt động trên hầu hết các hệ máy
tính, từ máy tính cá nhân (PC) đến các hệ máy tính lớn (SC); với các phiên bản 3.5 trở về
trước, nó chạy trong môi trường MS – Dos., các phiên bản 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 chạy trong môi
trường Windows. Còn lại các phiên bản Matlab khác cần đến môi trường tương tác Unix.
Được các công ty phần mềm hàng đầu trên thế giới phát triển, ngày nay Matlab đã
trở thành công cụ phổ biến, đắc lực trong các môi trường công tác rất khác nhau, từ việc
giảng dạy, đào tạo trong các nhà trường đại học và trung học chuyên nghiệp, đến việc
triển khai ứng dụng trong các cơ sở nghiên cứu, sản xuất, dịch vụ và thương mại; từ các
lĩnh vực khoa học cơ bản như toán học, vật lý, hóa học, sinh học… đến các lĩnh vực kỹ
thuật công nghiệp, kinh tế, quốc phòng….
Các nhà khoa học, các kỹ sư và kỹ thuật viên luôn luôn quan tâm đến việc phát
triển, nâng cao khả năng tính toán và xử lý trên máy tính những vấn đề chuyên môn rất đa
dạng của họ. Nhưng để viết được một chương trình bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao nhằm
giải quyết những vấn đề như vậy, thường phải tốn nhiều công sức và thời gian, nhất là bên
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
cạnh những kiến thức sâu sắc của chuyên ngành khoa học kỹ thuật, người lập trình còn
phải có hiểu biết tường tận về hệ thống máy tính, về bản thân bộ môn toán học và những
xảo thuật của kỹ thuật lập trình. Đôi khi điều đó là nan giải đối với các nhà chuyên môn
kỹ thuật.
Để tạo điều kiện ứng dụng nhanh chóng và hiệu quả cho các nhà chuyên môn
ngoài ngành tin học, các chuyên gia phát triển phần mềm đã thiết lập những công cụ trợ
giúp cho những mục đích sử dụng đa dạng trên nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau.
Matlab cũng chính là một trong những phần mềm như vậy.
Matlab là chương trình phần mềm trợ giúp cho việc tính toán và hiển thị. Matlab
được điều khiển bởi tập các lệnh, tác động qua bàn phím trên cửa sổ điều khiển. Nó cũng
cho phép một khả năng lập trình với cú pháp thông dịch lệnh- còn gọi là script file. Các
lệnh hay bộ lệnh của Matlab lên đến con số hàng trăm và ngày càng được mở rộng bởi
các phần Toolbox (thư viện trợ giúp) hay thông qua các hàm ứng dụng được tạo lập bởi
người sử dụng.
Các lệnh của Matlab rất mạnh và hiệu quả, nó cho phép giải các loại hình toán
khác nhau và đặc biệt hữu dụng cho các hệ phương trình tuyến tính hay các bài toán ma
trận. Cùng với 25 Toolbox khác nhau, Matlab cho bạn một sự lựa chọn hoàn chỉnh và
phong phú các công cụ trợ giúp đắc lực cho những lĩnh vực nghiên cứu chuyên môn khác
nhau.
Với Matlab, các vấn đề cần giải quyết sẽ được phân tích và sử ly theo các bước:
Bước 1. Đặt vấn đề
Bài toán đưa ra cần được phân tích, biểu diễn một cách rõ ràng và cụ thể. Đây là
bước mở đầu rất quan trọng, nó quyết định toàn bộ hướng giải quyết tiếp theo của bài
toán đặt ra.
Bước 2. Mô tả các giá trị dữ liệu vào/ra.
Việc mô tả các thông tin cần giải đáp có liên quan trực tiếp đến các tham số được
sử dụng trong tính toán, bởi vậy bước này cần được tiến hành cẩn trọng. Trong nhiều
trường hợp, sơ đồ khối được sử dụng để xác định vị trí các luồng vào ra, tuy nhiên đôi khi
chúng chỉ là các hộp đen vì không thể xác định được luồng ra tại một điểm nào đó trong
các bước. Mặc dầu vậy, ta vẫn chỉ ra được những thông tin để tính toán luồng ra.8
Bước 3. Các tính toán bằng tay với các tập dữ liệu đầu vào đơn giản.
Đây là bước tiến hành để nhằm tìm kiếm những giải pháp cụ thể, không nên bỏ qua
kể cả với các bài toán đơn giản. Nếu trong bước này chưa lấy được dữ liệu hay chưa tính
được đầu ra thì có thể chuyển sang bước kế tiếp.
Bước 4. Chuyển bài toán sang giải pháp bằng Matlab.
Ở bước này bạn sẽ sử dụng các hàm toán, cũng là các lệnh để mô tả bài toán theo
Matlab.
Bước 5. Kiểm tra.
Đây là bước cuối cùng trong tiến trình giải bài toán. Bài toán được kiểm tra bằng
các dữ liệu đầu vào. Matlab thực hiện bài toán và cho kết quả ở đầu ra.
Trong trường hợp không có kết quả hay kết quả sai thì điều đó có nghĩa là Matlab
chưa thực hiện được bài toán, cần kiểm tra lại cả tính toán bằng tay và thao tác bằng
Matlab.
Matlab ngày nay đã trở nên thông dụng và là một công cụ trợ giúp hữu hiệu cho
các nhà chuyên môn, những sinh viên đang theo học trong các trường Đại học, Cao đẳng
và các trường trung học chuyên nghiệp, các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật… nhằm giải quyết các
vấn đề rất đa dạng trong công việc.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Công tác tính toán đánh giá lưới điện là khâu quan trọng trong lĩnh vực Hệ thống
cung cấp điện, đặc biệt đối với các mạng điện hạ áp. Cho đến nay, trong và ngoài nước
việc đánh giá lưới điện vẫn chưa được giải quyết thoả đáng vì nhiều lý do khác nhau.
Hiện tại, ở Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu, tính toán đánh giá chất lượng
điện năng; chất lượng điện áp; hiệu quả sử dụng điện năng và nghiên cứu phương pháp
mô hình hóa mạng hạ áp. Đồng thời có nhiều tác giả bàn về vấn đề nâng cao chất lượng
cung cấp điện, vấn đề tiết kiệm điện năng, vấn để mô hình hóa như:
Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa mạng hạ áp mỏ hầm lò nhằm giảm chi phí
điện năng cho khu khai thác mỏ - Phạm Trung Sơn, Luận văn thạc sỹ chuyên ngành Mạng
và Hệ thống điện, Cung cấp điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01. Năm 2006.
Nghiên cứu đánh giá và đề xuất các giải pháp hứu hiệu nhằm nâng cao chất lượng
điện áp các mạng hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh - Trần Quốc Hoàn, Luận văn thạc
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
sỹ chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện, Cung cấp điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01.
Năm 2006.
Nghiên cứu hiện trạng sử dụng thiết bị điện mỏ hầm lò và đề xuất các giải pháp
hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh -
Nguyễn Đình Thống, Luận văn thạc sỹ chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện, Cung cấp
điện và điện khí hóa, mã số 2.03.01. Năm 2005.
Tác giả Tống Thị Phương “Phân tích sự ảnh hưởng của các thiết bị điện tử công suất
đến chất lượng cung cấp điện hạ áp mỏ và giải pháp khắc phục” - Trường Đại học Công
Nghiệp Quảng Ninh – 2010.
Sử dụng Matlab/Simulink để mô hình hóa và mô phỏng tụ bù tĩnh nhằm giảm nhẹ
ảnh hưởng của lò hồ quang đến lưới điện, Tuyển tập báo cáo hội nghị Nghiên cứu khoa
học lần 7 Đại học Đà Nẵng .
Nhìn chung, các đề tài, bài viết trên đều chưa đề cập cụ thể tới việc xây dựng mô
hình và ứng dụng mô hình Matlap - Simulink để tính toán đánh giá lưới điện hạ áp phục
vụ công tác đào tạo. Vì vậy, nội dung nghiên cứu của đề tài nhằm nâng cao hiệu quả của
việc tính toán đánh giá lưới điện phục vụ công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công
nghiệp Phúc Yên là hoàn toàn mới và mang tính cấp thiết, có ý nghĩa thời sự.10
Chương 2
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌC
CHO CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
2.1. Các phần tử cơ bản của mạng điện hạ áp
Đối với mạng điện hạ áp, các phần tử cơ bản của mạng bao gồm: Máy biến áp,
đường dây cung cấp và động cơ điện. Vậy để mô hình hóa mạng hạ áp trên quan điểm
nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật, cần lập mô hình mạch và thiết lập phương trình
toán học cho từng phần tử, sau đó lập mô hình tổng quát để mô hình hóa chúng.
Với giả thiết mạng điện hạ áp là mạng ba pha đối xứng có trung tính nối đất thì mô
hình mạch tương đương đơn giản như sau:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Kết luận
1. Nghiên cứu, ứng dụng mô hình Matlab – Simulink để tính toán đánh giá lưới
điện phục vụ công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên là một đề tài
cấp thiết cả về mặt ly thuyết và thực tiễn. Đề tài đã đánh giá tổng quan về tình hình
nghiên cứu trong nước, ngoài nước về việc ứng dụng mô hình tính toán đánh giá lưới điện
hạ áp và xây dựng hệ phương trình toán học, qua đó xây dựng mô hình mô phỏng mạng
điện hạ áp của trường nhằm đánh giá tình trạng vận hành thực tế, đề xuất các giải pháp và
tính toán cải tạo qua đó nâng cao chất lượng điện năng, đồng thời xây dựng bài giảng ứng
dụng mô hình Matlab – Simulink để tính toán mạng hạ áp phục vụ công tác đào tạo.
2. Mô hình Matlab – Simulink được xây dựng đảm bảo tính linh hoạt, thích ứng
với tất cả các mạng điện hạ áp, mang lại tiện ích thiết thực, giảm thời gian tính toán, đưa
ra kết quả chính xác, giúp phân tích nhanh chóng tình trạng vận hành thực tế nhằm đưa ra
các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhất, giảm chi phí điện năng mang lại hiệu quả kinh tế cho
nhà trường.
3. Khi nhà trường phát triển lên thành trường cao đẳng số lượng phòng thực hành,
thí nghiệm và các trang thiết bị điện tăng đồng nghĩa với việc tăng phụ tải làm cho chất
lượng điện năng của lưới điện hạ áp của trường không còn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế -
kỹ thuật và độ tin cậy cung cấp điện, thường xuyên sảy ra hiện tượng sụt áp lớn trong
mạng điện làm cho điện áp đặt trên cực các thiết bị điện không đảm bảo chất lượng, xét
về mặt kinh tế kỹ thuật nên cải tạo lại mạng điện hạ áp của trường.
II. Kiến nghị
1. Cần triển khai áp dụng tin học và các phần mềm chuyên dụng vào tính toán
nhằm cải thiện các điều kiện kinh tế kỹ thuật.
2. Áp dụng các giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao chất lượng điện năng, sử dụng
hiệu quả thiết bị, giảm chi phí điện năng, nâng cao chất lượng đào tạo.
3. Việc cải tạo mạng điện hạ áp của trường cần tận dụng tối đa thiết bị hiện có
với giải pháp kỹ thuật và các biện pháp tổ chức thực hiện cụ thể.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi77
4. Chủ nhiệm đề tài và các thành viên trong nhóm nghiên cứu mong muốn những
kết quả nghiên cứu của đề tài được ứng dụng ngày một sâu rộng vào thực tế, góp phần
nâng cao chất lượng cung cấp điện, giảm chi phí điện năng trong các mạng điện.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links