Microsoft Word 00 a loinoidau TV docx ISSN 1859 1531 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 1(110) 2017 7 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KỲ VỌNG THIẾU HỤT ĐIỆN NĂNG CHO HỘ TIÊU THỤ TRÊN BIỂU ĐỒ PHỤ T[.]
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 1(110).2017 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KỲ VỌNG THIẾU HỤT ĐIỆN NĂNG CHO HỘ TIÊU THỤ TRÊN BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI KÉO DÀI A METHOD FOR DETERMINING LOSS OF ENERGY EXPECTATION FOR CUSTOMERS BY USING THE LOAD DURATION CURVE Bounthene Chansamay1, Lê Việt Tiến1, Trần Đình Long1,2 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hội Điện lực Việt Nam Tóm tắt - Kỳ vọng thiếu hụt điện tiêu quan trọng để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải Chỉ tiêu thường sử dụng qui hoạch, thiết kế vận hành hệ thống phân phối điện so sánh lợi ích kinh tế giải pháp tăng cường độ tin cậy sơ đồ cung cấp điện (như xây lắp thêm đường dây, tăng công suất trạm biến áp, thay đổi cấu hình vận hành lưới điện phân phối…) với chi phí đầu tư để thực giải pháp Bài báo đề xuất phương pháp xác định kỳ vọng thiếu hụt điện hộ tiêu thụ cách sử dụng biểu đồ phụ tải kéo dài kết hợp với dãy phân bố xác suất lực tải lưới phân phối Phương pháp minh họa ví dụ tính tốn kì vọng thiếu hụt điện cho sơ đồ cung cấp điện cụ thể hộ tiêu thụ Abstract - Loss of energy expectation is an important index for evaluating the reliability of electricity supply for customers This index is frequently used in planning, designing and operating the distribution power network when comparing the economic benefit of different solutions proposed for increasing the system reliability (such as installation of additional line, extension of capacity of transformer substations, reconfiguration of operational distribution schemes…)with the investment cost to realize those solutions This paper presents the method for determining loss of energy expectation for customers by using the load duration curve in combining with supply capacity of the distribution network The method has been illustrated by an example of determining the loss of energy expectation in a real power supply system for customers Từ khóa - kỳ vọng thiếu hụt điện năng; xác suất làm việc tin cậy; xác suất hỏng hóc; lực tải; đồ thị phụ tải kéo dài Key words - Loss of energy expectation, probability of normal state, probability of failure, supply capacity, load duration curve Đặt vấn đề Xác suất thiếu hụt công suất (Loss of load proba - bility – LOLP) kỳ vọng thiếu hụt điện (Loss of energy expectation – LOEE) tiêu quan trọng để đánh giá độ tin cậy cung cấp cho hộ tiêu thụ lựa chọn giải pháp hợp lý để cải thiện tiêu [2, 3] Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu phương pháp xác định LOEE (chẳng hạn, [2] - [6]) Trong [3], LOEE cho nút phụ tải tính tốn theo biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng, thích hợp cho sơ đồ cung cấp điện có tham gia nguồn điện phân tán với khả phát thay đổi liên tục theo thời gian ngày Trường hợp cơng suất nguồn cấp ổn định, LOEE xác định đơn giản hơn, với khối lượng tính tốn giảm đáng kể cách sử dụng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa kết hợp so sánh với lực tải sơ đồ cung cấp điện trạng thái vận hành khác Nội dung phương pháp giới thiệu minh họa báo qi =1-pi) Số trạng thái phân biệt hệ thống là: N = 2n, tổ hợp trạng thái phần tử nhận cách khai triển biểu thức: Xây dựng dãy phân bố xác suất lực tải sơ đồ cung cấp điện xác định LOEE Hầu hết phụ tải cấp điện từ lưới phân phối hình tia, nguồn Với cấu trúc lưới điện đơn giản việc tính tốn thơng số độ tin cậy lực tải phần tử biến đổi đẳng trị hóa sơ đồ dạng đơn giản cuối để khảo sát khơng gặp nhiều khó khăn [2], [4] 2.1 Xây dựng dãy phân bố xác suất lực tải Giả thiết sơ đồ cung cấp điện đẳng trị đơn giản hóa gồm n phần tử, phần tử i có trạng thái đối lập (làm việc với xác suất pi hỏng hóc với xác suất n ∏ (p + q ) = i i i=1 (1) Các phần tử thường có xác suất hỏng hóc bé (qi Sk ≥ PB: Đường Sk(pk) cắt LMLDC điểm k đoạn AB (Hinh 1) Thời gian có khả thiếu hụt công suất Tk: Tk = (Pmax – Sk)/tgα1 (6) Thơng số hỏng hóc phần tử sơ đồ cấp điện TSC, ω, q Đẳng trị hóa sơ đồ xác định Sđt, pđt Tính tốn xác suật trạng thái hệ thống T 2.3 Xác định lượng thiếu hụt điện δAk Tùy theo trị số lực tải Sk, đường biểu diễn Sk(pk) có vị trí tương đối so với LMLDC khác Phân biệt trường hợp sau: LMLDC đoạn ABCD xây dựng từ LDC thực tế (Hình 1) sở điều kiện sau: (1) Không thay đổi công suất đỉnh (Pmax =PA) đáy (Pmax = PD) LDC (giữ nguyên tọa độ điểm A D) (2) Tọa độ công suất điểm B (PB) C (PC) xác định sở cân diện tích phía đường LDC thực tế đường ABCD với trục hồnh T, nghĩa phép tuyến tính hóa khơng làm thay đổi điện sử dụng hộ tiêu thụ (3) Tọa độ điểm đặc trưng ghi Hình LMLDC xác định theo độ dốc đoạn AB (α1); BC (α2) CD (α3) ( hinh 1) với P -P (3) tgα1 = max B ; TCĐ tgα = (7) Xây dựng dãy phân bố xác suất khả tải Sk (pk)/k =1, Điện thiếu hụt δA = K =1 Điện thiếu hụt δAk δA = δA + δAk k=k+1 k =Nk Xuất δA Stop Hình Lưu đồ thuật tốn xác định LOEE hộ tiêu thụ LMLDC 3) PB > Sk ≥ PC: Điểm k nằm đoạn BC Tk = (PB – Sk)/ tgα2 + TCĐ (8) δAk(BC) = [(Pmax – PB) TCĐ /2 + (PB – Sk)2/ (9) 2tgα2 + TCĐ(PB – Sk)].pk 4) PC> Sk ≥ Pmin: Điểm k nằm đoạn CD Tk = (PC – Sk) / tgα3 + TCĐ + TBT (10) δAk(CD) = [(Pmax – PB) TCĐ /2 + (PB – PC)(2TCĐ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 1(110).2017 + TBT)/2 + (PC – Sk) /2tgα3 + (TCĐ + TBT)(PC – Sk)].pk (11) 5) Sk< Pmin: Đường Sk(pk) nằm LMLDC Tk = T (12) P,MW P max = PA= 30 T C§ 6570 -3 0(0,0499.10 ) T , h 8760 Ptb = 22MW; TCĐ = 1825h; TBT = 4745h; TTĐ = 2190h; tgα1 = 0,00372; tgα2 = 0,000379; tgα3 = 0,00155 Sơ đồ đẳng trị để tính tốn độ tin cậy giới thiệu Hình với phần tử đẳng trị: (I) – mạch máy biến áp T1; (II) – mạch máy biến áp T2 (III) – mạch đường dây Áp dụng công thức biến đổi đẳng trị độ tin cậy cho hệ thống nối tiếp [2] I (T1) MC22D III (D) AC-185 20km 22kV D2, P HT§ Pmax = 30MW T 2, 25MVA 1825 T T§ Các thơng số đặc trưng biểu đồ phụ tải kéo dài hình 4: Pmax = 30MW; Pmin = 18MW; Ví dụ áp dụng Sơ đồ cấp điện giới thiệu Hình Thơng số đô tin cậy phần tử cho Bảng Biểu đồ phụ tải kéo dài năm hộ tiêu thụ cho Hình T 1, 16MVA T BT Hình Biểu đồ phụ tải kéo dài năm hộ tiêu thụ k =1 110kV 20 -3 21(1,2767.10 ) α3 C D 16(0,93791.10-3 ) 10 Trong đó: N – số trạng thái có Sk< Pmax Lưu đồ thuật toán xác định kỳ vọng thiếu hụt điện hộ tiêu thụ LMLDC giới thiệu Hình HT§ α2 P tb =22 PD = Pmin =18 (15) D1, -3 B P C = 21,4 N MC22T MC22D α1 P B =23,2 δAk(0) = AT pk = Ptb.T.pk (14) Tổng điện thiếu hụt hộ tiêu thụ thời gian khảo sát T: MC110 41(0,99684) A 25(0,93791.10 ) δAk(CD) = [(Pmax – PB)2.TCĐ /2 + (PB – PC)(2TCĐ + TBT)/2 + (PC – Pmin)(2TCĐ + 2TBT + TTĐ)/2+ (Pmin– Sk).T].pk (13) 6) Sk = 0: δA = ∑ δA k II (T2) AC-185 III (D) 20km Hình Sơ đồ cấp điện Hình Sơ đồ đẳng trị để tính tốn độ tin cậy Bảng Thơng số độ tin cậy phần tử sơ đồ cấp điện ω (Lần/năm) TS (10-3 năm) q (10-3) p S (MW)* Máy biến áp 0,01 45 0,45 0,99955 16+25 Máy cắt 110kV: MC110 0,25 1,5 0,37 0,99963 ** Máy cắt 22kV, mạch biến áp MC22T 0,1 1,2 0,12 0,99988 ** Máy cắt 22kV, mạch đường dây MC22D 0,2 1,2 0,24 0,99976 ** Đường dây D1, D2 hỏng mạch 0,2 0,8 0,16 0,99984 21 *** Đường dây D1, D2 hỏng mạch 0,02 2,5 0,05 0,99995 Phần tử * Năng lực tải phần tử tính MW (cosϕ =1); ** Năng lực tải nhóm máy cắt (bao gồm dao cách ly) chọn theo lực tải phần tử chính; *** Năng lực tải đường dây chọn theo mật độ dịng điện phát nóng cho phép dây dẫn m Pdt = ∏ P i i=1 Sdt = {Si } i∈m (16) (17) Tính được: pI = pII = 0,99906; qI = qII =0,94.10-3; SI =16MW; SII =25MW; pIII =0,99936; SIII = 21MW qIII = 0,64.10-3; Xác suất trạng thái hệ thống Hình xác định theo (1): (pI + qI)( pII + qII)( pIII + qIII)2 = Khai triển biểu thức bỏ qua trạng thái có số phần tử hư hỏng k ≥ 2, ta có trạng thái cần xem xét: 10 Bounthene Chansamay, Lê Việt Tiến, Trần Đình Long I II III I II III p3 =2p I p II p III q III =1,2767.10-3 I II III p p p +q p p +p q p +2pI pII pIIIqIII; Trong biểu thức số hạng biểu diễn trạng thái: (1) không hỏng phần tử với xác suất S3 = {S I +SII ;S III } =21MW (4) Hỏng phần tử II với: p =p I q II p 2III =0,93791.10 -3và S = {S I ;2S III } =16MW I II III p1 =p p p = 0,99684 khả tải S1 = {S I +SII ;2SIII } =41MW ; Ngoài ra, mạch đường dây kép III lắp cột nên có khả (5): hỏng đồng thời mạch (đổ cột) với xác suất: p =p I p II q 2III =0,0499.10 -3và S5 = (2) Hỏng phần tử I với: = 0,93791.10-3 p =q I p II p III S = {S II ;2S III } =25MW Dãy phân bố xác suất khả tải sơ đồ Hình cho Bảng (3) Hỏng phần tử III với: Bảng Dãy phân bố xác suất khả tải sơ đồ cấp điện kỳ vọng thiếu hụt điện Trạng thái k Không hỏng (1) Hỏng I (2) Hỏng III (3) Hỏng II (4) Mất điện (2.III) (5) Khả tải Sk, (MW) 41 25 21 16 Xác suất pk 0,99684 0,93791x10-3 1,2767x10-3 0,93791x10-3 0,0499x10-3 Thiếu hụt điện δAk (MWh) 3,151 53,780 20,988 9,616 Áp đặt dãy phân bố xác suất khả tải Bảng lên LMLDC hộ tiêu thụ (Hinh 4), theo biểu thức (7), (9), (11), (13), (14) tính lượng thiếu hụt điện δAk tương ứng (Bảng 2) Tổng điện thiếu hụt hộ tiêu thụ năm theo (15): [1] Bounthene Chansamay, Lê Việt Tiến, Trần Đình Long, “Phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa để nghiên cứu thơng số vân hành HTĐ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Năng lượng Trường Đại học Điện lực, số 11, 11-2016, Hà Nội δAk = ΣδAk = 3,151+53,780+20,988+9,616 = 87,535MWh [2] Trần Đình Long, Nguyễn Sỹ Chương, Lê Văn Doanh, Bách Quốc Khánh, Hoàng Hữu Thận, Phùng Anh Tuấn, Đinh Thành Việt, Sách tra cứu chất lượng điện năng, NXB Bách khoa Hà Nội, 2013 Kết luận LOEE hộ tiêu thụ tiêu quan trọng để tính tốn, lựa chọn giải pháp hợp lý nhằm tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho nút phụ tải Bài báo giới thiệu phương pháp xác định LOEE dựa sở xem xét kết hợp LMLDC hộ tiêu thụ với dãy phân bố xác suất khả tải sơ đồ cấp điện Việc sử dụng LMLDC cho phép đơn giản hóa giảm đáng kể khối lượng tính tốn xác định LOEE cho nút phụ tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [3] Trần Đình Long, Lý thuyết hệ thống, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 [4] Nguyễn Duy Khiêm, Trần Đình Long, “Ảnh hưởng nhà máy điện gió đến độ tin cậy lưới điện phân phối địa phương”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường Đại học Kỹ thuật, số 103, tr 12 - 16, Hà Nội; 2014 [5] Roy Billinton & Ronald N Allan, Reliability Evaluation of Power System, New York, 1996 [6] Dugan R.C., Mc Grannaghan M.F., Santoso S and Beaty H.W., Electrical Power Systems Quality Second Edition, Mc Graw – Hill, New York, 2004 (BBT nhận bài: 11/12/2016, hoàn tất thủ tục phản biện: 05/01/2017) ... Mất điện (2.III) (5) Khả tải Sk, (MW) 41 25 21 16 Xác suất pk 0,99684 0,93791x1 0-3 1,2767x1 0-3 0,93791x1 0-3 0,0499x1 0-3 Thiếu hụt điện δAk (MWh) 3,151 53,780 20,988 9,616 Áp đặt dãy phân bố xác... δA k II (T2) AC-185 III (D) 20km Hình Sơ đồ cấp điện Hình Sơ đồ đẳng trị để tính tốn độ tin cậy Bảng Thơng số độ tin cậy phần tử sơ đồ cấp điện ω (Lần/năm) TS (1 0-3 năm) q (1 0-3 ) p S (MW)* Máy... Hình T 1, 16MVA T BT Hình Biểu đồ phụ tải kéo dài năm hộ tiêu thụ k =1 110kV 20 -3 21(1,2767.10 ) α3 C D 16(0,93791.1 0-3 ) 10 Trong đó: N – số trạng thái có Sk< Pmax Lưu đồ thuật toán xác định kỳ