Phần mềm Phân bố dòng 

Hiện nay sẵn có nhiều phần mềm giải bài toán Phân bố dòng (Power Flow Analysis software, Power System Load Flow software), cho phép tính toán chế độ làm việc xác lập của lưới điện từ đơn giản đến phức tạp một cách chính xác, tuy nhiên cách dùng cũng như bản thân chúng có nhiều điểm rất khác nhau. Việc lựa chọn sử dụng chương trình nào đáp ứng đúng nhu cầu trước mắt của mỗi người dùng là rất quan trọng, giúp tránh lãng phí thời gian và công sức. 

LFE là một phần mềm tính phân bố dòng chạy trên hệ điều hành Windows, có giao diện trực quan và đơn giản dễ sử dụng. Do định hướng chính là phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu nên chương trình theo sát những nội dung lí thuyết cơ bản trong lĩnh vực này, thường được giới thiệu trong các sách vở, chương trình đào tạo về Phân tích Hệ thống điện.

Tổng quan về tính năng chương trình:

• Giải bài toán phân bố dòng dùng một trong các thuật toán lặp:

  • • Newton-Raphson đầy đủ, 

    • Newton-Raphson tách biến, 

    • Gauss-Seidel.

    Thuật toán Newton có thể được khởi tạo bằng vài bước Gauss-Seidel. 

     Thuật toán Gauss-Seidel có thể dùng hệ số tăng tốc.

• Lưới điện có thể được xây dựng, thay đổi và hiển thị dùng công cụ đồ họa trực quan. Dữ liệu lưới và kết quả tính toán được hiển thị trên sơ đồ lưới cũng như trong các bảng biểu.

• Dữ liệu nút xét 3 loại chuẩn:  Loại 1 (nút VD: nút nguồn cho biết U và góc), Loại 2 (nút PV: nút nguồn điều chỉnh điện áp, cho P và U), Loại 3 (nút PQ: nút tải hay nguồn không điều chỉnh, cho P và Q). Có thể đánh số các nút một cách bất kì (dùng số nguyên dương bất kì), nhưng sau khi kết thúc phải bao gồm các số liên tục (bắt đầu từ 1). Lưới điện có thể bao gồm các phần cô lập (mỗi phần cần có ít nhất một nút loại 1).

• Nút PV có thể chịu ràng buộc về giới hạn nguồn Q.

• Nhánh được nhập liệu như đường dây biểu diễn bởi mạch Pi đối xứng (đường dây dài-thông số rải- cần chuyển trước về mạch Pi tương đương hay tách thành một số đường dây ngắn). Nhánh Pi thông số tập trung có thể coi như đường dây có độ dài bằng 1, nhưng nếu mạch Pi là không đối xứng (ví dụ biểu diễn máy biến áp) thì các nhánh sun của nó cần chuyển tới loại phần tử tổng dẫn đặt ở nút. Loại phần tử này cũng có thể dùng để mô tả phụ tải tổng trở hằng đặt tại nút hay thiết bị bù...

• Có thể sử dụng đơn vị có tên hay tương đối (p.u) trong tính toán. Trường hợp sau dữ liệu nhánh vẫn có thể nhập dùng đơn vị có tên, kèm theo một giá trị điện áp cơ sở dùng để quy đổi về p.u.

• Các nhánh có thể ở trạng thái làm việc hay bị cắt. Giữa 2 nút có thể có nhiều nhánh song song với thông số khác nhau, mỗi nhánh trong đó có thể có nhiều mạch (giống nhau).

• Nhánh máy biến áp có thể kèm theo phần tỉ số biến áp khác thường (off-nominal). Tỉ số biến áp này có thể là thực hay phức, cho phép mô tả cả các máy biến áp điều chỉnh (Regulating Transformer) đặt trong lưới (điều chỉnh biên độ hay góc pha điện áp, hay cả hai).

• Tính lập các ma trận nút Y và Z.

• Giải bài toán phân bố dòng có ràng buộc (Constrained Power Flow) (khi dùng thuật tóan Newton-Raphson đầy đủ): Bao hàm việc tính toán thông số điều chỉnh của các thiết bị điều chỉnh (gồm nguồn Q, các máy biến áp điều chỉnh biên độ và pha điện áp) nhằm thỏa mãn các ràng buộc chế độ (gồm yêu cầu về giá trị điện áp và dòng công suất tác dụng tại một số nơi trong lưới). Tính năng này bao gồm lời giải một số dạng đặc biệt của bài toán phân bố dòng, trong đó xuất hiện loại nút PQV (cho biết 3 thông số) và loại nút P hay Delta (cho 1 thông số).

Tổng quan về vào-ra và trợ giúp của chương trình:

• Cấu hình lưới có thể lập bằng cách vẽ sơ đồ lưới rồi tự động chuyển sang bảng để nhập dữ liệu nút và nhánh. Cũng có thể hoàn toàn nhập liệu dùng 2 bảng này, trực tiếp vào dữ liệu khi chạy chương trình hay lập ngoài chương trình dùng một phần mềm xử lí văn bản.

• Dữ liệu vẽ lưới điện có thể được ghi đĩa cùng với các dữ liệu khác để gọi lại về sau. Nếu không thì sau khi đọc 2 bảng dữ liệu nút-nhánh, chương trình có thể vẽ các nhánh lưới điện một cách tự động. Dữ liệu có thể được xuất ra sơ đồ lưới.

• Kết quả được xuất ra các biểu mẫu và trên sơ đồ, sau đó ghi đĩa ở dạng văn bản. Cũng có thể ghi đĩa các kết quả tính toán trung gian, phục vụ mục đích nghiên cứu. Có thể biểu diễn trên đồ thị điện áp nút và góc pha hay đặc tính hội tụ của phương pháp lặp. Một số tiện ích cho phép tính toán nhanh một dãy bài toán với sự thay đổi nhỏ dữ liệu, chẳng hạn như làm nặng phụ tải hay đóng cắt các nhánh của lưới. Việc chỉnh sửa dữ liệu khi loại bỏ một số nút, nhánh của lưới cũng có thể tiến hành tự động nhanh chóng...

• Dữ liệu và kết quả tính toán có thể được xuất sang bảng tính Excel, từ đó cũng dễ dàng chuyển sang Matlab. Bảng dữ liệu lập trong Excel cũng có thể chuyển trở lại dạng văn bản (tệp .TXT) để nhập vào chương trình.

• Chương trình khá trực quan và dễ dàng sử dụng. Các biểu mẫu nhập liệu đều được cài đặt phần trợ giúp. Hướng dẫn sử dụng chi tiết có trên trang web này. Chương trình sử dụng tiếng Anh nhưng khá đơn giản, tuy nhiên phần trợ giúp là bằng tiếng Việt. Ngoài ra cũng có nhiều trợ giúp trực tuyến khi nhập liệu và chạy chương trình; đặc biệt chương trình thường xuyên giám sát, điều khiển quá trình nhập dữ liệu và báo lỗi nếu dữ liệu không hợp thức hoặc sai... nhằm hạn chế tối đa các lỗi nhầm lẫn có thể dẫn đến kết quả sai, đôi khi rất khó phát hiện.

Download: Version 7.2.10

Tải thư mục LFE7210 dưới đây về máy tính và chạy trình Setup để cài đặt chương trình. 

Phiên bản 7 bổ sung bài toán phân bố dòng với ràng buộc (Constrained Power Flow), cho phép tính thông số các thiết bị điều chỉnh để thỏa mãn một số ràng buộc chế độ. Thiết bị điều chỉnh gồm nguồn công suất phản kháng, máy biến áp điều chỉnh biên độ điện áp (LTC) và máy biến áp điều chỉnh pha (PS). Ràng buộc bao gồm giá trị yêu cầu của điện áp và dòng công suất tác dụng tại một số nơi trong lưới. Lưới điện vẫn có thể đồng thời chứa các máy biến áp điều chỉnh khác đã cho trước thông số làm việc (tỉ số biến áp phức- Transformer Tap Settings). Tệp dữ liệu so với phiên bản trước (6.8.5) cần bổ sung thêm dữ liệu về các ràng buộc và thiết bị điều chỉnh, đặt ở sau dữ liệu Transformer Tap Settings. Ngoài ra dữ liệu Transformer Tap đươc bổ sung thêm thông số Status, nếu bằng 0 sẽ coi như không có đầu phân áp khác thường.

Phiên bản 7.1 bổ sung tính năng kiểm tra khả năng tải của các nhánh và một số tính năng tìm kiếm nút, nhánh trong bảng dữ liệu và trên sơ đồ. Dữ liệu nhánh cần bổ sung thông số dòng điện giới hạn (đặt bằng 0 để bỏ qua). Phiên bản 7.2 cho phép lập trực tiếp các nhánh song song có thông số khác nhau.

Lưu ý: Nếu bạn thấy chương trình có lỗi, xin kiểm tra Version mới hơn trên trang này, nếu không vui lòng thông báo cho tác giả qua email khoi.doxuan@gmail.com. Tác giả cũng mong nhận được các ý kiến hay câu hỏi khác của bạn. Xin cảm ơn.