TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÍ VÀ MATLAB TRONG
BÀI TOÁN PHÂN TÍCH VÀ QUẢN LÍ HỆ THỐNG ĐIỆN
INTEGRATION OF GIS AND MATLAB INTO ANALYZING AND MANAGING
POWER NETWORK PROBLEMS
Nguyễn Hữu Phúc, Nguyễn Trọng Duy, Đỗ Hồng Phúc
Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM
TÓM TẮT
Bài báo trình bày việc tích hợp công nghệ GIS với công cụ MatLAB vào công việc quản lí và tính
toán lưới điện hệ thống điện trong các trường hợp tổng quát nhất. Trên nền GIS việc quản lí, phân tích
lưới điện cho các kết quả chính xác, nhanh chóng và mang tính trực quan, sinh động, thân thiện với
người vận hành lưới và người quản lí. Các kết quả nghiên cứu được phát triển thành một chương trình
thực tế, áp dụng trong việc quản lí, tính toán các lưới
điện phân phối của các điện lực địa phương cũng
như phục vụ như một công cụ trực quan trong giáo dục.
ABSTRACT
The paper presents a technique integrating the Geographical Information System and the well-
known computing package of MatLAB into to the management and analysis of power networks of
complicated configuration. Good results in terms of accuracy, reasonable time of computing as well as
visual, user-friendly features make the technique a promising approach dealing with power system
analysis and management. The technique was developed into a practical GIS-based program applied to
managing and analyzing distribution network of power companies and may serve as a visual, self-
explanatory tool for power engineering education.
I. GIỚI THIỆU
Việc áp dụng công nghệ thông tin, hệ thống thông tin địa lí (GIS = Geographic Information
System) trong các ngành mang tính hạ tầng (cấp thoát nước, năng lượng điện, …) trong thập niên qua đã
có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ được cung cấp cho xã hội. Mặt khác, sự xâm
nhập của các kĩ thuật mới này trong ngành điện đã làm thay đổi khá sâu sắc việc quản lí cũng như phân
tích hệ thống điệ
n. Trong xu thế hiện đại hoá việc quản lí lưới điện ở các cấp độ khác nhau, từ sản xuất,
truyền tải, đến phân phối, ngành điện Việt Nam đang triển khai việc ứng dụng những kĩ thuật tiên tiến
này trong việc xây dựng các chương trình ứng dụng vào các lãnh vực khác nhau. Đồng hành với tốc độ

phương thức khác nhau. Một trong những hàm này sử dụng phương thức trao đổi dữ liệu động, cho phép
các ứng dụng của Microsoft Windows có thể giao tiếp với nhau bằng cách trao đổi dữ liệu lẫ
n nhau. Việc
tích hợp các chương trình trên Windows là cơ sở để tạo ra chương trình mới có nhiều khả năng tổng hợp.
OLE là một công nghệ hướng đối tượng mới cho phép phát triển bằng cách sử dụng lại các thành phần
của một phần mềm. OLE(Object Linking and Embedding) với ý nghĩa nhúng và liên kết đối tượng, được
hiểu như một mô hình đối tượng để phát triển rộng tối đa các khả năng v
ốn có của một phần mềm. Khác
với lập trình hướng thủ tục truyền thống, OLE cho phép chia sẻ các đối tượng thành phần của một chương
trình có những chức năng chuyên biệt khác nhau (Hình 1).
Hình 2. Sử dụng phương thức giao tiếp DDE
với MATLAB
Hình 1. Sử dụng đối tượng OLE MAPINFO
MAPINFO 7.5

VISUAL BASIC
6.0
GIS
POWER
Các thao tác trên GIS được
xử lí bằng MAPBASIC -
phần mềm chuyên dụng đi
kèm với MAPINFO
DDEOLE

MATLAB 6.5
Giải thuật

ng,
 h học giữa thiết bị với đường dây, giữa thiết bị với thiết bị
, giữa đường hức năng tìm kiếm và trợ giúp sử )
 Tương tác đồ hoạ trên bản đồ với dữ liệu thuộc tính cao.
Quản
dây.
Tra cứ
điện mạnh, tìm kiếm nhanh, đặt biệt hỗ trợ khả năng tìm
kiếm theo bất kỳ điều kiện và hỗ trợ nhập liệu một
cách đơn giản.
Công cụ tìm kiếm th ng và tốc độ nhanh.

Thực hiện giải tích lưới điện mạch vòng, nhiều nguồn trên nền GIS.
 Kết xuất báo cáo dưới dạng văn bản, bản đồ, đồ thị và biểu mẫu quy
dụng.
c năng
 Quản lí thông tin, thông s
địa hình tỷ lệ 1:500.
Xác đị
nh vị trí cột, trạ
 Vẽ biên tập các đối tượng đồ họa, quản lí toàn bộ thiết bị lưới điện với đầy đủ thuộc tính hình dạ
vị trí trực quan trên bản đồ.
Thể hiện quan hệ về mặt hìn
dây với các yếu tố địa hình xung quanh với độ chính xác cao.

năng quản lí Hình 5. Chức


Hình 8. Nhập thông số lưới đi ầu người sử dụng
Hình 6. Chức năng tìm kiế và trợ giúp sử dụng
Hình 7. Thanh công cụ
m
ện theo yêu c
G có khả năng thực hiện các chức năng nhập liệu, hiệu chỉnh s
xuất báo cáo thống kê, thiết kế đường dây, phân tích bản đồ, đặc biệt là khả năng giải quyết các
bài toán thường gặp trên lưới điện như tính phân bố công suất, xác định hướng của dòng chảy công suất,
tính ngắn mạch…Việc phân tích lưới điện mạch vòng, nhiề
u nguồn được thực hiện trên giải thuật
Newton-Raphson đảm bảo kết quả có độ chính xác cao, tin cậy, và thời gian tính toán nhanh với số lần
lặp trước khi hội tụ rất thấp (Hình 9). Hình 9. Tính toán - hiển thị kết quả trên nền GIS và xuất báo cáo hỗ trợ công tác quản lí

Cách thức làm việc
Chương trình sẽ quản lí và tính toán trên lưới điện dựa trên các dữ liệu bản đồ có sẵn hoặc do
người sử dụng tạo ra trên phần mềm khác hoặc ngay trên GIS POWER. Các dữ liệu này được lưu dưới
dạng: raster, vectơ và bảng biểu. Các dữ liệu dạng raster và vectơ chủ yếu dùng để giao tiếp với người sử
dụng một cách trực quan, giúp việc thay đổ
i, cập nhật, nhập, xuất dữ liệu gần gũi với cách suy nghĩ, cách
làm của con người. Mọi việc tính toán, quản lí, xử lí lại được thực hiện trên kiểu bảng biểu - kiểu dữ liệu
gần gũi với cách thức làm việc của máy tính.
Chương trình được áp dụng trên địa bàn một điện lực thuộc thành phố Hồ Chí Minh, việc tính
toán phân tích kiểm tra được thực hiện trên m
ột phát tuyến với 241 nút, 3 nguồn(các trạm biến áp trung
gian). Các kết quả về điện áp tại các nút, dòng chảy công suất trên các nhánh, tổn thất công suất tác dụng,
phản kháng, giá trị các dòng ngắn mạch trong các trường hợp khác nhau… được so sánh với kết quả chạy
trên phần mềm ETAP Power Station Version 4.0 cho thấy độ chính xác cao của các phương pháp, thuật