Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối trung áp T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ Sè 4(44)/N¨m 2007 – 84 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP Trương Tuấn Anh – (Trường Đại học Kỹ thu[.]
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 – TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP Trương Tuấn Anh – (Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp – ĐH Thái Nguyên) ĐẶT VẤN ĐỀ Lưới điện phân phối trung áp thường có cấp điện áp 6, 10, 22, 35 kV, phân phối điện cho trạm biến áp phân phối trung áp/ hạ áp phụ tải trung áp Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp thông qua trạm biến áp phân phối, nên xảy cố lưới điện trạm biến áp phân phối ảnh hưởng trực tiếp đến hộ tiêu thụ Mặt khác phát triển phụ tải không ngừng theo thời gian ngày đỏi hỏi cao chất lượng lượng độ tin cậy cung cấp điện Do từ khâu thiết kế vận hành hệ thống điện cần phải đặc biệt quan tâm cách triệt để, đảm bảo cho có phương án dự phịng hợp lý tối ưu chế độ làm việc bình thường xảy cố Như để nâng cao độ tin cậy tính liên tục cung cấp điện dự phòng hợp lý, báo tập trung chủ yếu vào nghiên cứu tính tốn độ tin cậy xây dựng phần mềm tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối trung áp, từ kết tính tốn đề xuất số biện pháp nhằm giảm bớt thiệt hại kinh tế thời gian điện hộ phụ tải TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Các tiêu kinh tế kỹ thuật lưới điện phân phối phụ thuộc nhiều vào sơ đồ nối dây Do sơ đồ nối dây phải chọn cho có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo mức độ tin cậy cung cấp điện cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ phụ tải, thuận tiện an toàn vận hành, khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Sơ đồ nối dây lưới điện phân phối sử dụng hình thức nối dây như: hình tia, phân nhánh mạch vịng kín q trình vận hành hở mạch Như trình vận hành lưới điện phân phối cung cấp từ nguồn, tác giả đề cập đến tính tốn độ tin cậy lưới phân phối máy tính cung cấp điện nguồn trường hợp ngừng điện cố [1,3,6] 2.1 Đẳng trị đoạn lưới liền mà chúng thiết bị phân đoạn thành đoạn lưới có thiết bị phân đoạn [1,6] m - Độ dài đẳng trị m đoạn lưới liền thành đoạn lưới i là: l i = ∑ l j j=1 - Tổng phụ tải đoạn lưới i cấp điện hệ số đồng thời 1: m Pmax i = ∑ Pmax j ; Pmaxj: phụ tải đoạn lưới j j=1 m - Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: 84 Tmax i = ∑ Pmax j Tmax j i =1 Pmax i T¹p chÝ Khoa häc & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 2.2 Thut toỏn tính ma trận đường nối [1,6] Đường nối bao gồm tất đoạn lưới nối từ nguồn đến nút phụ tải cần thiết để tính độ tin cậy lưới phân phối Tất đường nối nằm ma trận đường nối lưới phân phối B(i,j), j nút đích, i đoạn lưới lưới phân phối Nếu B(i,j) = có nghĩa đoạn lưới i nằm đường nối đến nút j, B(i,j) = có nghĩa đoạn lưới i không nằm đường nối đến nút j r=j Ma trận B(i, j) B(r1, j) = j=0 j=j+1 B(j, j) = Đúng r1 = r1 = NĐ(r) r=j 2.3 Tính tốn ma trận ảnh hưởng [1,2,6] 2.3.1 Cường độ hỏng hóc thời gian điện phân đoạn i * Hỏng hóc thân phân đoạn * Do ảnh hưởng phân đoạn khác: - Ảnh hưởng phân đoạn phía trước phân đoạn xét phía nguồn cung cấp Mỗi lần cắt điện phân đoạn dẫn đến điện phân đoạn xét khắc phục xong cố - Ảnh hưởng phân đoạn phía sau phân đoạn xét: + Thiết bị phân đoạn dùng dao cách ly: ảnh hưởng tồn phần số lần cắt, cịn thời gian khơng tồn phần, phân đoạn xét cấp điện trở lại sau thời gian thao tác, nghĩa điện thời gian thao tác tttK, thời gian phụ thuộc vào mức độ tự động hoá lưới điện, ngắn nhiều so với thời gian sửa chữa cố + Thiết bị phân đoạn dùng máy cắt: không ảnh hưởng số lần cắt thời gian cắt - Ảnh hưởng phân đoạn không nằm đường nối: phân đoạn sau phân đoạn đường nối, ảnh hưởng đến phân đoạn đường nối ảnh hưởng đến phân đoạn xét i + Thiết bị phân đoạn dùng dao cách ly: tính tốn trường hợp có khơng đặt thiết bị tự động đóng lại + Thiết bị phân đoạn dùng máy cắt: không ảnh hưởng số lần cắt thời gian cắt 85 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 2.3.2 Cng hng húc v thi gian điện phân đoạn đẳng trị - Cường độ hỏng hóc thời gian điện phân đoạn i: λ i = λ 0i l i + Npd ∑ λ ji ; Tmdi = λ 0i l i t sci + j=1; j≠1 Npd ∑ Tmdji j=1; j≠1 Npd: tổng số phân đoạn - Cường độ hỏng hóc thời gian điện trung bình phụ tải điện: Npd Npd λ tb = ∑ λi i =1 N pd Tmdtb = ; ∑ Tmdi i =1 N pd - Điện phân đoạn i tổng điện mất: A mdji = Tmdi Pi Tmax i ; 8760 Npd A md ∑ = ∑ A mdi i =1 Chỉ tiêu độ tin cậy đoạn lưới j tức phụ tải j (trạm phân phối j) đấu vào đoạn lưới, tổng cột j hai ma trận ảnh hưởng: SL(j) = SLPj = ΣAS(i,j); th(j) = thPj = ΣAH(i,j) A(j) = thPj Pmax(j) Tmax(j) ; 8760 A= ΣA (j) Từ tính tiêu trung bình tồn lưới phân phối 2.3.3 Thuật tốn tính ma trận ảnh hưởng Để lập ma trận ảnh hưởng ta xét cột j ma trận B(i,j) j = đến j = N, với cột ta lại xét i i = đến i = N Có thể xảy trường hợp sau: - B(i,j) = 1: đoạn lưới i nằm đường nối - j, ta có: AS(i,j) = λ(i); AH(i,j) = λ(i) t0(i) - B(i,j) = 0: đoạn lưới i không nằm đường nối - j, cần tìm đoạn lưới nằm đoạn lưới i đoạn lưới j, tức đoạn a, b Trước tiên ta tìm đoạn lưới k đứng trước đoạn lưới i theo điều kiện: NĐ(i) = NC(k) Sau xét B(k,j) nếu: + B(k,j) = 1: đoạn lưới k nằm đường nối - j, ta có: AS(i,j) = λ(i) K(i) AH(i,j) = λ(i) K(i) tC(i) (*) + B(k,j) = 0: đoạn lưới k không nằm đường nối - j, vỡ vy: 86 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 AS(i, j) = AS(k , j) K (i).λ (i) λ(k ) AH(i, j) = AH(k , j) K (i).λ(i).t C (i) λ (k ).t C (k ) (**) Các cơng thức (*) (**) có tác dụng giữ lại AS(k,j) AH(k,j) K(a), K(b) tức mã thiết bị phân đoạn đường nối đoạn lưới k đoạn lưới j đoạn lưới đường nối - j Theo thuật toán với cách đánh số nút nhánh AS(k,j) AH(k,j) tính trước AS(i,j) AH(i,j) k < 2.4 Tính tốn tiêu đánh giá độ tin cậy lưới phân phối - Số lần cắt điện trung bình năm trạm biến áp phân phối: N1 SL tb = ∑ SL Pi i =1 N1 + SLPi: số lần cắt điện trạm biến áp phân phối i năm + N1: số trạm phân phối thuộc lưới phân phối tính - Thời gian cắt điện trung bình cho trạm phân phối năm: N1 t htb = ∑ t hPi i =1 N1 + thPi: thời gian cắt điện trạm biến áp phân phối năm - Điện toàn lưới phân phối: N1 At = ∑ Ai i =1 XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP [4,5] - Giao diện chương trình: Từ giao diện chương trình cho, cho phép người sử dụng lựa chọn: + Phương pháp vào số liệu + Tính tốn độ tin cậy lưới phân phối File số liệu tạo File 87 T¹p chÝ Khoa häc & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 - Giao diện nhập số liệu từ bàn phím: + Nhập số nhánh + Nhập nút nguồn thứ hai (nếu có) + Sau nhập số liệu vào bảng tính, kiểm tra lại số liệu xem nhập có hay khơng (báo lỗi) + Cho phép ghi vào File để sử dụng cho lần - Giao diện xem sửa số liệu: + Xem sửa File số liệu có sẵn + Ghi vào File cũ tạo File sử dụng lần - Giao diện tính tốn độ tin cậy: + Đọc số liệu từ File nhập + Tính tốn độ tin cậy lưới phân phối có hai nguồn cung cấp + Ghi kết tính xem lại kết tính tốn + Tổ chức in ấn kết NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP - Tăng cường khả dự phòng sơ đồ kết dây: + Sơ đồ sử dụng đường dây kép + Sơ đồ mạng kín vận hành hở + Sơ đồ lưới có phõn on 88 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 - T chc tỡm v sửa chữa nhanh cố - Sử dụng thiết bị điện có độ tin cậy cao - Sử dụng thiết bị tự động, thiết bị điều khiển từ xa: TDL, TDN, SCADA - Thay trạm biến áp phân phối treo trạm biến áp phục hồi nhanh [6] - Đường dây trung áp sử dụng máy cắt có tự động đóng lặp lại [6]: Reclosers Máy cắt Reclosers gồm series: N, U W KẾT LUẬN Chương trình ứng dụng để tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Thái Nguyên (với đường dây chưa cải tạo nâng cấp) [6], từ kết tính tốn cho thấy độ tin cậy thấp lưới phân phối chủ yếu mạch hình tia phân nhánh có phân đoạn dao cách ly, thiết bị đóng cắt bảo vệ cũ, công nghệ lạc hậu, độ tin cậy thấp, trạm biến áp phân phối chủ yếu trạm treo dẫn đến thời gian ngừng điện năm cố bảo dưỡng nhiều, điện ngừng điện tương đối lớn, chưa đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho hộ phụ tải [6] Từ tác giả đề xuất số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Thái Nguyên [6] Bài báo chưa đề cập đến vấn đề dự trữ máy biến áp phân phối lưới điện phân phối để nâng cao độ tin cậy giảm thời gian điện hộ phụ tải TĨM TẮT Bài báo trình bày phương pháp nghiên cứu tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối trung áp Áp dụng ngôn ngữ lập trình Delphi xây dựng phần mềm tính tốn đề xuất số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối SUMM ARY This article presents a research method of calculating the confidence of electric medium voltage delivering network It makes use of Delphi programming language to build a calculating software and raise some solutions to enhance the confidence of the delivering network 89 T¹p chÝ Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Trần Bách (2000) “Lưới điện hệ thống điện”, Tập 1, – Nxb Khoa học Kĩ thuật ,Hà Nội [2] Phan Văn Khôi (1987) “Cơ sở đánh giá độ tin cậy” Nxb Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội [3] Bùi Ngọc Thư (2002) “Mạng lưới cung cấp phân phối điện” - Nxb Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [4].Đỗ Xuân Khôi (1998) Tính tốn phân tích hệ thống điện, Nxb Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội [5] Ngôn ngữ lập trình Delphi , , Nxb Giáo dục [6] Nghiên cứu tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối , Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ năm 2007 - Trung tâm học liệu ĐHTN [7] Electric Power Distribution System Engineering-Turan Gonen McGraw-Hill 1986 90 ... phương pháp nghiên cứu tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối trung áp Áp dụng ngơn ngữ lập trình Delphi xây dựng phần mềm tính tốn đề xuất số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối SUMM... pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Thái Nguyên [6] Bài báo chưa đề cập đến vấn đề dự trữ máy biến áp phân phối lưới điện phân phối để nâng cao độ tin cậy giảm thời gian điện hộ phụ... diện tính tốn độ tin cậy: + Đọc số liệu từ File nhập + Tính tốn độ tin cậy lưới phân phối có hai nguồn cung cấp + Ghi kết tính xem lại kết tính tốn + Tổ chức in ấn kết NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI