Bài giảng Giải tích mạng - Chương 8: Nghiên cứu tính ổn định của quá trình quá độ - Lê Kim Hùng (Phần 2)

đường dây. Những rơle tốc độ cao và mạch cắt hoạt động xấp xỉ 0,04 
(s). Sự hoạt động của bộ cắt bị ảnh hưởng trong từng bước tính toán quá trình quá độ tại 
thời gian đã ghi trong lịch trình. 
LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TOÁN 
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 
Sau khi nghiên nghiên cứu xong lý thuyết, trong phần này trình bày về các chương trình 
tính toán trong hệ thống điện như: Cách xây dựng các ma trận mạng, bài toán trào lưu 
công suất, ngắn mạch, ổn định ... 
CHỌN NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH: 
 Đối với các bài toán kỹ thuật nói chung và các bài toán tính toán hệ thống điện 
nói nói riêng, thường lập trình bằng các ngôn ngữ như Fortran, Basic, Pascal...Mỗi ngôn 
ngữ lập trình đều có những ưu điểm riêng và được sử dụng trong những ứng dụng thích 
hợp. Chẳng hạn chúng ta thường hay gặp Fortran trong các bài toán có khối lương tính 
toán lớn. Trong số các chương trình tính toán lưới điện đang sử dụng tại điện lực Đà 
Nẵng nói riêng và công ty điện lực 3 nói chung đa số đều sử dụng Fortran, ví dụ chương 
trình tính lưới điện của PC3, môđun tính toán của chương trình SwedNet (Thụy Điển). 
Tuy nhiên, sử dụng thành thạo Fortran là vấn đề không đơn giản. Basic cũng có nhược 
điểm tương tự là khó sử dụng. 
 Riêng đối với Pascal, đây là một ngôn ngữ (hay nói đúng hơn là một trình biên 
dịch) nổi tiếng và quen thuộc với tất cả lập trình viên. Hầu hết các lập trình viên Pascal 
đều yêu thích tính ổn định của trinhg biên dịch, sự uyển chuyển, mức độ dễ hiểu và đặc 
biệt là tốc độ mà Pascal mang đến. 
 Môi trường Windows phát triển, các hãng sản xuất phần mền đã chuyển đổi và 
phát triển các ngôn ngữ nói trên với các phiên bản lập trình ứng dụng Windows trực 
quan (Visual), chẵng hạn, hãng Borland đã đưa ra sản phẩm Delphi mà hiện nay đã có 
đến phiên bản thứ 6 (Delphi 6). Ngoài ra, trong lĩnh vực tính toán kỹ thuật, còn có ngôn 
ngữ Mathlab, cũng có một công cụ rất mạnh phục vụ các tính toán phức tạp. 
 Trong chuyên đề này em chọn ngôn ngữ lập trình Pascal để giải quyết các bài 
toán trong hệ thống điện. 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 136 
Chương trình mô phỏng 
G 
iao diện chính để đi đến các mục của chương trình con. 
Sơ đồ của bài toán mẫu để sử lý tìm các ma trận 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 137 
 Sơ đồ biểu diễn cho 1 mạng riêng, từ đây có thể thêm 1 nhánh cây hoặc 
nhánh bù cây
 Giao diện biểu diễn hình ảnh về các ma trận mạng 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 138 
 Sơ đồ của 1 mạng cụ thể để tính toán ngắn mạch 
 Sơ đồ cụ thể để tính toán ngắn mạch 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 139 
 Biểu diễn dòng ngắn mạch trên sơ đồ. 
 Biểu diễn công suất chạy trên đường dây 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 140 
 Đường đặc tính tốc độ của các máy phát khi trong mạng có sự cố. 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 141 
KẾT LUẬN 
 Trong giải tích mạng, muốn nghiên cứu một mạng điện đầu tiên ta sử dụng 
những kiến thức về đại số ma trận để thành lập nên những ma trận mạng, từ đây có thể 
đưa ra mô hình hóa các phần tử trong hệ thống điện bằng các ma trận như ma trận tổng 
trở z, ma trận nhánh cây...Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cùng với 
công nghệ máy tính ta có thể xây dựng nên các ma trận mạng trên máy tính như ma trận 
A, C, Ynút, Znút, đặc biệt ma trận Znút bằng phương pháp mở rộng dần sơ đồ. Từ đây có 
thể tính được công suất phân bố trong mạng điện như NEWTON - RAPHSON phương 
pháp có độ hội tụ cao, để thấy được giới hạn truyền tải của đường dây và độ lệch điện 
áp tại các nút. Với ma trận Znút, Zvòng xây dựng được vận dụng tính các dạng ngắn mạch 
1 pha, 3 pha cũng như các điểm ngắn mạch của mạng điện. Các phương trình vi phân 
của máy phát trong quá trình quá độ khi mạng có sự cố được giải bằng phương pháp số 
như phương pháp Euler, Runge-Kutta. Để xét tính ổn định động cho các máy phát khi 
có sự cố trong mạng ta dùng phương pháp biến đổi Euler với các bước tính ước lượng 
đưa ra được đường đặc tính của các máy phát tại các nút trong hệ thống điện. 
 Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2003 
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 
1. ĐẶNG NGỌC DINH, TRẦN BÁCH, NGÔ HỒNG QUANG, TRỊNH HÙNG 
THÁM, “Hệ thống điện” Tập 1, 2, NXB, Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà 
Nội, 1981. 
2. LÊ KIM HÙNG, ĐOÀN NGỌC MINH TÚ, “Ngắn mạch trong hệ thống điện”, 
NXB Giáo dục, 1999. 
3. TRẦN BÁCH, “Ổn định của hệ thống điện”, ĐHBK Hà Nội, 2001. 
4. GLENNN.W.STAGG 
AHMED.H.EL-ABIAD 
Computer methods in power system analysis, Mc Graw-Hill, 1988 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 142 
MỤC LỤC 
Lời nói đầu . 
CHƯƠNG 1: ĐẠI SỐ MA TRẬN ỨNG DỤNG TRONG GIẢI TÍCH MẠNG. 4 
 1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. 4 
1.1.1. Kí hiệu ma trận. 4 
1.1.2. Các dạng ma trận. 4 
 1.2. CÁC ĐỊNH THỨC. 6 
1.2.2. Định nghĩa và các tính chất của định thức. 6 
1.2.2. Định thức con và các phần phụ đại số. 7 
 1.3. CÁC PHÉP TÍNH MA TRẬN. 7 
1.3.1. Các ma trận bằng nhau. 7 
1.3.2. Phép cộng (trừ) ma trận. 7 
 1.3.3. Tích vô hướng của ma trận. 8 
1.3.4. Nhân các ma trận. 8 
 1.3.5. Nghịch đảo ma trận. 8 
 1.3.6. Ma trận phân chia. 9 
 1.4. SỰ PHỤ THUỘC TUYẾN TÍNH VÀ HẠNG CỦA MA TRẬN. 10 
1.4.1. Sự phụ thuộc tuyến tính. 10 
1.4.2. Hạng của ma trận. 10 
 1.5. HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH. 10 
CHƯƠNG 2: GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ. 12 
 2.1. GIỚI THIỆU. 12 
 2.2. GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ. 12 
2.2.1. Phương pháp Euler. 12 
2.2.2. Phương pháp biến đổi Euler. 13 
 2.2.3. Phương pháp Picard với sự xấp xỉ liên tục. 15 
 2.2.4. Phương pháp Runge-Kutta. 16 
 2.2.5. Phương pháp dự đoán sửa đổi. 18 
 2.3. GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC CAO. 19 
 2.4. VÍ DỤ VỀ GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ. 19 
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN. 29 
 3.1. GIỚI THIỆU. 29 
 3.2. MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI. 29 
3.2.1. Đường dây dài đồng nhất. 29 
 3.2.2. Sơ đồ tương đương đường dây dài (l > 240). 31 
3.2.3. Sơ đồ tương đương của đường dây trung bình. 32 
3.2.4. Thông số A, B, C, D. 33 
3.2.5. Các dạng tổng trở và tổng dẫn. 33 
 3.3. MÁY BIẾN ÁP. 34 
 3.3.1. Máy biến áp 2 cuộn dây. 34 
 3.3.2. Máy biến áp từ ngẫu. 
35 
 3.3.3. Máy biến áp có bộ điều áp. 37 
 3.3.4. Máy biến áp có tỉ số vòng không đồng nhất. 37 
 3.3.5. Máy biến áp chuyển pha. 39 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 143 
 3.3.6. Máy biến áp ba cuộn dây. 39 
 3.3.7. Phụ tải. 40 
 3.4. KẾT LUẬN. 41 
CHƯƠNG 4: CÁC MA TRẬN MẠNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG. 42 
 4.1. GIỚI THIỆU. 42 
 4.2. GRAPHS. 42 
 4.3. MA TRẬN THÊM VÀO. 44 
 4.3.1. Ma trận thêm vào nhánh -nút Â. 44 
 4.3.2. Ma trận thêm vào nút A. 45 
 4.3.3. Ma trận hướng đường - nhánh cây K. 46 
 4.3.4. Ma trận vết cắt cơ bản B. 46 
4.3.5. Ma trận vết cắt tăng thêm B . 48 ˆ
 4.3.6. Ma trận thêm vào vòng cơ bản C. 49 
 4.3.7. Ma trận số vòng tăng thêm C. 50 ˆ
 4.4. MẠNG ĐIỆN GỐC. 51 
 4.5. CÁCH THÀNH LẬP MA TRẬN MẠNG BẰNG SỰ BIẾN ĐỔI TRỰC TIẾP. 52 
 4.5.1. Phương trình đặc tính của mạng điện. 52 
 4.5.2. Ma trận tổng trở nút và ma trận tổng dẫn nút. 53 
 4.5.3. Ma trận tổng trở nhánh cây và tổng dẫn nhánh cây. 54 
 4.5.4. Ma trận tổng trở vòng và ma trận tổng dẫn vòng. 55 
 4.6. CÁCH THÀNH LẬP MA TRẬN MẠNG BẰNG PHÉP BIẾN ĐỔI PHỨC TẠP. 57 
 4.6.1. Ma trận tổng trở nhánh và ma trận tổng dẫn nhánh. 57 
 4.6.2. Ma trận tổng trở vòng và tổng dẫn vòng. 60 
 4.6.3. Ma trận tổng dẫn vòng thu được từ ma trận tổng dẫn mạng thêm vào. 62 
 4.6.4. Ma trận tổng trở nhánh cây thu được từ ma trận tổng trở thêm vào. 64 
 4.6.5. Thành lập mt tổng dẫn, tổng trở nhánh cây từ mt tổng dẫn và tổng trở nút 
64 
 4.6.6. Thành lập mt tổng dẫn, tổng trở nút từ mt tổng dẫn, tổng dẫn nhánh cây. 65 
CHƯƠNG 5: CÁC THUẬT TOÁN DÙNG THÀNH LẬP NHỮNG MT MẠNG. 
74 
 5.1. GIỚI THIỆU. 74 
 5.2. XÁC ĐỊNH MA TRẬN YNÚT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP. 74 
 5.3. THUẬT TOÁN ĐỂ THÀNH LẬP MA TRẬN TỔNG TRỞ NÚT. 75 
 5.3.1. Phương trình biểu diễn của một mạng riêng. 75 
 5.3.2. Sự thêm vào của một nhánh cây. 76 
 5.3.3. Sự thêm vào của một nhánh bù cây. 79 
CHƯƠNG 6: TRÀO LƯU CÔNG SUẤT. 84 
 6.1. GIỚI THIỆU. 84 
 6.2. THIẾT LẬP CÔNG THỨC GIẢI TÍCH. 84 
 6.3. CÁC PHƯỚNG PHÁP GIẢI QUYẾT TRÀO LƯU CÔNG SUẤT. 85 
 6.4. ĐỘ LỆCH VÀ TIÊU CHUẨN HỘI TU. 85 
 6.5. PHƯƠNG PHÁP GAUSS-SEIDEL SỬ DỤNG MA TRẬN YNÚT. 87 
6.5.1. Tính toán nút P-V. 89 
 6.5.2. Tính toán dòng chạy trên đường dây và công suất nút hệ thống. 90 
6.5.3. Tăng tốc độ hội tụ. 90 
6.5.4. Ưu và nhược điểm của phương pháp dùng Ynút . 91 
 6.6. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG MA TRẬN ZNÚT . 91 
 6.6.1. Phương pháp thừa số zero. 92 
6.6.2. Phương pháp sử dụng ma trận Znút . 92 
 GIẢI TÍCH MẠNG 
Trang 144 
6.6.3. Phương pháp sử dụng ma trận Znút với hệ thống làm chuẩn . 93 
6.6.4. Phương pháp tính luôn cả nút điều khiển áp. 94 
6.6.5. Hội tụ và hiệu quả tính toán. 94 
 6.7. PHƯƠNG PHÁP NEWTON. 94 
6.7.1. Giải quyết trào lưu công suất. 95 
6.7.2. Phương pháp độ lệch công suất ở trong tọa độ cực. 95 
CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. 98 
 7.1. GIỚI THIỆU. 98 
 7.2. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BẰNG CÁCH DÙNG MA TRẬN ZNÚT . 99 
7.2.1. Mô tả hệ thống. 99 
7.2.2. Dòng và áp ngắn mạch. 99 
 7.3. TÍNH TOÁN NM CHO MẠNG 3 PHA ĐỐI XỨNG BẰNG CÁCH DÙNG ZNÚT .
 103 
7.3.1. Biến đổi thành dạng đối xứng. 103 
7.3.2. Ngắn mạch 3 pha chạm đất. 106 
7.3.3. Ngắn mạch 1 pha chạm đất . 109 
 7.4. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BẰNG CÁCH DÙNG ZVÒNG . 111 
 7.5. CHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH . 115 
CHƯƠNG 8: NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ. 117 
 8.1. GIỚI THIỆU. 117 
 8.2. PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG. 118 
 8.3. PHƯƠNG TRÌNH MÁY ĐIỆN. 120 
8.3.1. Máy điện đồng bộ. 120 
8.3.2. Máy điện cảm ứng 122 
 8.4. PHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN . 123 
8.4.1. Đặc trưng của phụ tải. 123 
8.4.2. Phương trình đặc trưng của mạng điện. 124 
 8.5. KỸ THUẬT GIẢI QUYẾT. 127 
8.5.1. Tính toán mở đầu. 127 
8.5.2. Phương pháp biến đổi Euler. 129 
8.5.3. Phương pháp Runge-Kutta. 131 
 8.6. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH VÀ BỘ KÍCH TỪ . 135 
 8.7. RƠLE KHOẢNG CÁCH. 138 
PHỤ LỤC : CÁC HÌNH TIÊU BIỂU CHO CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN . 137 
Kết luận. 146 
Tài liệu tham khảo. 147 
Mục lục.