(Luận văn thạc sĩ hcmute) tái cấu hình lưới giảm tổn thất năng lượng cho lưới 22kv khu vực chợ gạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN THÀNH HIẾU TÁI CẤU HÌNH LƯỚI GIẢM TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CHO LƯỚI 22KV KHU VỰC CHỢ GẠO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN THÀNH HIẾU TÁI CẤU HÌNH LƯỚI GIẢM TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CHO LƯỚI 22KV KHU VỰC CHỢ GẠO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN THÀNH HIẾU TÁI CẤU HÌNH LƯỚI GIẢM TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CHO LƯỚI 22KV KHU VỰC CHỢ GẠO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2018 Luan van Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Thành Hiếu Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/09/1974 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Ấp Tân Tỉnh B, xã Tân Mỹ Chánh, TP Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Điện thoại: 0903 333060 E-mail: hieutt.dlcg1@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học Thời gian đào tạo từ 11/2013 đến 05/2015 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao Đẳng Điện lực TPHCM, TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 05/2015 – Điện lực Chợ Gạo- Công ty Điện 09/2018 lực Tiền Giang i Luan van Quản lý kỹ thuật ii Luan van iii Luan van TÓM TẮT Hiện khu vực địa bàn huyện Chợ Gạo cung cấp điện 17 phát tuyến trung xuất phát từ ba trạm trung gian: Chợ Gạo, Gị Cơng Tây, Mỹ Tho, Mỹ Tho Tân Hương Lưới điện phân phối Điện lực Chợ Gạo có 1.747 trạm biến thế, 4.351 thiết bị đóng cắt bảo vệ (MC, REC, LBS, DS, LBFCO,FCO) Các thiết bị phân bố rải rác lưới điện số thiết bị đóng/cắt có tải phục vụ vận hành khơng nhiều (69 LBS, 12 REC) Cụ thể, trạng lưới điện khu vực sau: * Trạm trung gian: - Khu vực huyện Chợ Gạo cung cấp điện từ trạm trung gian: - Trạm 110/22kV Chợ Gạo: gồm có tuyến trung 471CG, 472CG, 473CG, 474CG, 475CG, 476CG, 477CG, 478CG - Trạm 110/22kV Gị Cơng Tây: tuyến trung 472GCT, 473GCT, 475GCT 477GCT - Trạm 110/22kV Mỹ Tho: gồm tuyến trung 371MT, 475MT - Trạm 110/22kV Mỹ Tho 2: gồm tuyến trung 373MT2, 475MT2 - Trạm 110/22kV Tân Hương: gồm phát tuyến trung 471TH * Lưới trung nổi: Trên hầu hết tuyến giao thông địa bàn huyện Chợ Gạo phủ lưới trung 22kV xuất phát từ trạm trung gian nêu Lưới trung có cấu trúc dạng mạch tia, cấp điện áp 22kV phủ tuyến đường lớn khu vực hẻm Toàn lưới trung chủ yếu cáp nhơm trần/bọc 22kV có tiết diện 185-240mm2 cho đường trục từ 50÷150mm2 cho nhánh rẽ iv Luan van * Khối lượng lưới điện quản lý Điện lực Chợ Gạo STT Khối lượng Tính đến 30 tháng 12 năm 2017 Đường dây trung 206,730 Km Dây 106,799 Km Cáp ngầm 99,931 Km Đường dây hạ 530,175 Km Dây 486,695 Km Cáp ngầm 43,480 Km Trạm ngắt 01 trạm Trạm biến phân phối 1.747 /1.885 / 133.304 Trạm công cộng 468 / 508/35.752,5 (trạm/máy/kVA) Trạm chuyên dùng 76 / 92 / 10.353,5 (trạm/máy/kVA) Trạm khách hàng 1.203 / 1.285 / 87.198 (trạm/máy/kVA) Tụ bù trung 19 /114 /9.100 (vị trí/bộ tụ/ kVAr) Tụ bù ứng động /42 /6.300 (vị trí/bộ tụ/ kVAr) Tụ bù cố định 12 /72 /2.800 (vị trí/bộ tụ/ kVAr) Tụ bù hạ 792 / 5.322 (vị trí/bộ tụ/ kVAr) - Tổng số khách hàng 76.005 khách hàng Hệ thống điện thiết kế theo dạng mạch vòng Tuy nhiên, lưới điện dược vận hành theo kiểu hình tia (hở) Các tuyến trung kết vòng trường hợp cắt điện chuyển tải nhằm tăng độ tin cậy cung cấp điện Tổn thất lưới điện Điện lực Chợ Gạo năm 2017 v Luan van Bảng 4.13 Bảng thông số khóa phần tử tương đương Bảng 14 Bảng thông số tụ bù phần tử tương đương * Cách thức thực - Bước 1: Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình ngày cho trạm + Dựa vào số liệu điện tiêu thụ, phần trăm sinh hoạt, kinh doanh, sản suất trạm đồ thị phụ tải xây dựng ban đầu để tính tốn P Q cho 49 Luan van trạm Tuy nhiên, Điện lực Chợ Gạo có 204 trạm khách hàng đo xa có số liệu ngày nên khơng cần tính tốn lại trạm + Tính dịng điện dựa vào P tổng tuyến dây so sánh với dòng điện thực tế từ số liệu điện lực cung cấp, Bước 2: Nhập P, Q trạm tuyến dây, chạy tốn phân - bố cơng suất, so sánh với thông số đo đạt thực tế điện kế đầu nguồn Các thơng số tính tốn: Bảng 15 Bảng thông số tổn thất công suất trước tái cấu hình TUYẾN DÂY ĐNTT(kWh) 473CG 13.2444,21 TỔN THẤT ĐN CÓ TẢI (kWh) % TỔN THẤT CÓ TẢI 418,517 3,16 Bảng 4.16 Bảng tổn thất lưới điện trước tái cấu hình ngày 4 Tính tốn tởn thất sau tái cấu hình lưới điện * Cách thức thực hiện: - Bước 1: Chạy toán TOPO lưới điện tương đương Tìm vị trí khóa điện thay đổi trạng thái - Bước 2: Xây dựng lại tuyến dây có cầu hình thay đổi 50 Luan van - Bước 3: Chạy tốn phân bố cơng suất với tuyến thay đổi cấu hình, xuất kết tổn thất - Bước 4: Tính tốn lại tổn thất toán lưới sau tái cấu trúc * Kết chạy toán TOPO lưới tương đương: Lưới điện tương đương (Sơ đồ lưới điện tương đương sau chạy Topo) TRẠNG THÁI KHÓA BAN ĐẦU KHÓA LF-4723 WS-1 F-4736 WS-2 NODE NODE NODE 23 24 NODE NODE 38 69 NODE NODE 02 03 NODE NODE 94 06 TRẠNG THÁI KHĨA TÁI CẤU HÌNH TT KHĨA Open LF-4723 Closed WS-1 Closed F-4736 Closed WS-2 NODE TT NODE NODE 23 24 NODE1 NODE 38 69 NODE0 NODE 02 03 NODE1 NODE 94 06 Closed Closed Open Closed Bảng 4.17 Bảng kết khóa thay đổi trạng thái chạy toán TOPO * Từ kết thay đổi trạng thái khóa điện, ta xác định tuyến có thay đổi cấu hình: - Tuyến dây 473CG: chuyển đoạn tải giới hạn từ khóa LF-4723 khóa F4736 vào tuyến dây 471CG Kết xây dựng lại mốt số tuyến dây sau tái cấu hình: - Tuyến 471CG (Sơ đồ tuyến 471CG tái cấu hình) - Tuyến 473CG (Sơ đồ tuyến 473CG tái cấu hình) Kết tổn thất lưới điện thay đổi cấu hình: TUYẾN DÂY ĐNTT(kWh) 473CG 88.944,74 TỔN THẤT ĐN CÓ %TỔN THẤT TẢI (kWh) CÓ TẢI 271,672 3,01 Bảng 18 Bảng Tổn thất điện lưới điện tái cấu hình ngày 51 Luan van Bảng 4.19 Bảng thông số tổn thất công suất sau tái cấu hình Bảng 4.20 Phần tử 479GCT có bù hữu 4 Đánh giá hiệu tính tốn tởn thất lưới sau tái cấu hình -Tỷ lệ tổn thất trung trước tái cấu hình lưới ∆Atrước= 3,16% -Tỷ lệ tổn thất trung sau tái cấu hình lưới ∆Asau= 3,01% -Tỷ lệ tổn thất lưới điện giảm ∆Agiảm= ∆Atrước-∆Asau=3,16-3,01=0,15% -Tỷ lệ phần trăm tổn thất điện giảm so với tổn hao điện ban đầu: %∆𝐴𝑔𝑖ả𝑚 = %∆𝐴𝑡𝑟ướ𝑐 −%∆𝐴𝑠𝑎𝑢 %∆𝐴𝑡𝑟ướ𝑐 𝑥100 = 52 Luan van 3,16−3,01 3,16 𝑥100 = 4,75 % Kết tính tốn tái cấu hình ở cấp điện áp 22kV theo mùa khơ mùa mưa: Khi tính tốn tái cấu hình lưới theo mùa khơ mùa mưa Kết cấu hình lưới tương tự với kết tính tốn cấp 22kV vừa nêu 53 Luan van CHƯƠNG KẾT LUẬN Thành thu Trong trình nghiên cứu thực luận văn tác giả tiếp thu thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm vận hành quản lý lưới điện phân phối sử dụng thành thạo số công cụ, phần mềm quan trọng CMIS, MDAS, PSS/ADEPT, … Một số kết tác giả thu thực luận văn sau: - Tìm hiểu, nghiên cứu chọn giải thuật giảm tổn thất điện thích hợp cho lưới điện phân phối Điện lực Chợ Gạo giải thuật “Thực tái cấu hình lưới hữu cho tổn thất điện bé thông qua lưới điện đơn giản” - Xây dựng nhập thông số lưới điện phân phối thực tế Chợ Gạo phần mềm PSS/ADEPT: Đây tiền đề vô quan trọng mà tốn hay mục đích sử dụng phần mềm PSS/ADEPT điều phải có, liệu quan trọng cho Điện lực trình lưu trữ vận hành lưới điện sau - Thực phân bố cơng suất, tính tốn ngắn mạch lưới điện vừa xây dựng - Tính tốn tổn thất điện lưới điện phân phối Điện lực Chợ Gạo phần mềm PSS/ADEPT - Xây dựng sơ đồ lưới điện phân phối tương đương Điện lực Chợ Gạo để giải toán TOPO (Tie Open Point Optimization) phân tích điểm dừng tối ưu PSS/ADEPT - Tái cấu trúc tính tốn lại tổn thất lưới điện dựa vào kết toán TOPO áp dụng lưới tương đương: Đây cấu trúc xem tối ưu để giảm tổn thất điện kết kiểm chứng cho thấy giảm 1,37 MWh tổn thất ngày Ngoài q trình thực tác giả cịn làm quen thực số cơng cụ, tốn hữu ích phần mềm PSS/ADEPT hồn thiện kỹ quản lý, xuất – nhập liệu PSS/ADEPT cách nhanh xác nhất, 54 Luan van công việc tốn nhiều công sức dễ mắc sai lầm thực thủ cơng kinh nghiệm Hạn chế luận văn Giải thuật độ tin cậy kết thu PSS/ADEPT mặt thực tế khơng xác hồn tồn Nhưng giải pháp tối ưu thời điểm cho lưới điên phân phối Việt Nam Đây luận văn mới, chưa nghiên cứu rộng rãi có kết cụ thể trước đây, nên tính phổ biến chuyển giao công nghệ cho Điện lực khác cần thời gian định Việc tái cấu hình phải xem xét thực lại có thay đổi tuyến dây, phụ tải, nhu cầu sử dụng điện… Hướng phát triển Hiện tác giả luận văn thực đường dây trung cấp điện áp 22kV Điện lực Chợ Gạo Kết nghiên cứu luận văn ứng dụng cho tồn 21 Cơng ty Điện lực thuộc Tổng Công ty Điện lực Miền Nam Tổng tổn thất lưới điện bao gồm tổn thất lưới trung lưới hạ Tỷ lệ tổn thất lưới hạ Điện lực Chợ Gạo khoảng 6,01% lớn Ứng dụng trình TOPO để tái cấu hình lưới hạ hướng phát triển luận văn 55 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C S Chen, C Y Chang, and S Y Jan, “Effect of open-wye open-delta transformers on the operation of distribution systems,” Elect Power Syst Res., vol 10, no 3, pp 167–174, 1986 [2] J Zhu, M Y Chow, and F Zhang, “Phase balancing using mixedinteger programming,” IEEE Trans Power Syst., vol 13, no 4, pp 1487–1492, Nov 1998 [3] J Zhu, G Bilbro, and M Y Chow, “Phase balancing using simulated annealing,” IEEE Trans Power Syst., vol 14, no 4, pp 1508–1513, Nov 1999 [4] T H Chen and J T Cherng, “Optimal phase arrangement of distribution transformers connected a primary feeder for system unbalance improvement and loss reduction using a genetic algorithm,” IEEE Trans Power Syst., vol 15, no 3, pp 994– 1000, Aug 2000 [5] C C Liu, S J Lee, and S S Venkata, “An expert system operation aid for restoration and loss reduction of distribution system,” IEEE Trans Power Syst., vol 3, no 2, pp 619–626, May 1988 [6] J S Wu, K L Tomsovic, and C S Chen, “A heuristic search approach to feeder switching operations for overload, faults, unbalanced flow and maintenance,” IEEE Trans Power Del., vol 6, no 4, pp 1579–1586, Oct 1991 [7] C S Chen, C H Lin, H J Chuang, C S Li, M Y Huang, and C W Huang, “Optimal placement of line switches for distribution automation systems using immune algorithm,” IEEE Trans Power Syst., vol 21, no 3, pp 1209–1217, Aug 2006 [8] G L Ockwell, “Implementation of network reconfiguration for Taiwan power company,” in Proc 2003 IEEE Power Eng Soc General Meeting, Toronto, ON, Canada, Jul 2003 [9] J C Hwang, “Assessment of air condition load management by load survey in Taipower,” IEEE Trans Power Syst., vol 16, no 4, pp 910–915, Nov 2001 56 Luan van [10] C S Chen, J C Hwang, and C W Huang, “Application of load survey systems to proper tariff design,” IEEE Trans Power Syst., vol 12, no 4, pp 1746–1751, Nov 1997 [11] H D Chiang, J C Wang, O Cockings, and H D Shin, “Optimal capacitor placement in distribution systems—Part I: A new formulation and the overall problem,” IEEE Trans Power Delivery, vol 5, no 2, pp 634–642, Apr 1990 [12] , “Optimal capacitor placement in distribution systems—Part II: solution algorithms and numerical results,” IEEE Trans Power Delivery, vol 5, no 2, pp 643– 649, Apr 1990 [13] S Sundhararajan and A Pahwa, “Optimal selection of capacitors for radial distribution systems using a genetic algorithm,” IEEE Trans Power Systems, vol 9, no 3, pp 1499–1505, Aug 1994 [14] Y C Huang, H T Yang, and C L Huang, “Solving the capacitor placement problem in a radial distribution system using tabu search approach,” IEEE Trans Power Syst., vol 11, no 4, pp 1868–1873, Nov 1996 [15] F Glover and M Laguna, Tabu Search: Kluwer Academic Publishers, 1997 [16] R A Gallego, A Monticelli, and R Romero, “Comparative studies of nonconvex optimization methods for transmission network expansion planning,” IEEE Trans Power Systems, vol 13, no 3, pp 822–828, Aug 1998 [17] M E Baran and F F Wu, “Optimal sizing of capacitors placed on a radial distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, no 1, pp 735–743, Jan 1989 [18] , “Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load balancing,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, no 2, pp 1401–1407, Apr 1989 [19] , “Optimal capacitor placement on radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, no 1, pp 725–733, Jan 1989 [20] M Kaplan, “Optimization of number, location, size, control type, and control setting of shunt capacitors on radial distribution feeders,” IEEE Trans Power Apparatus and Systems, vol PAS-103, no 9, pp 2659–2663, Sept 1984 57 Luan van [21] E C Yeh, Sumic, and S S Venkata, "APR: A geographic infodon system based primary router for underground residential distribution design," IEEE Th~acrions on Power System, Vol.10, No.1, pp 400-406, Feb 199% S [22]Blagajac, M Filipec, S Krajcar, and D Slcrlec, 'CADDiN = DATA +GIs + GA [disbibution network design]," in Ptm 1998 EEE hiemtiom1 Conferenre on Energv Mmqement and Power Delivery W M Lin, M T Tsay, and S W Wu, "Application of geographic information system for substation and feeder plauning," In:mrwnal Journal of Electrical Power and Energy Sysrem, Vo1.18, No.3, pp [23] Zhou Mjng and Sun Shudmg, Genetic Algorithms: Theory and Applicnriom, Beijing: National Defence lndustty Press, 1999 K Nara, Y Hayashi, Y Yamafuji, H Tanaka, Ha-, S Muto, S distribution tie lines," in Pmc Jaa 1996 International Confmnce on rnlelllgeat System Applicaiions lo Power Syslems Con$, pp 266-270, [24] The Automatic Routing System of Urban MidVoltage Distribution Network Based on Spatial GIS Chengshan Wang and Saiyi Wang, 2004 lntemationaf Conference on Power System Technology - POWERCON 2004 Slngapore, 2f-24 November 2004 58 Luan van PHỤ LỤC KÈM THEO Phụ lục 1: Bảng tính tổn thất đến cuối năm 2017 phát tuyến Sơ đồ đơn tuyến phát tuyến khu vực Chợ Gạo 59 Luan van Luan van Luan van Đồ thị phụ tải đặc trưng cho loại hình phụ tải tính tốn phân bố cơng suất so sánh với số liệu đo thực tế PT 472CG PT-473CG 350,000 300,000 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 ,000 400,000 300,000 200,000 100,000 ,000 11 13 15 17 19 21 23 Tính toán Thực tế 11 13 15 17 19 21 23 Tính toán Thực tế XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ CÙNG CÁC BẠN! Luan van S K L 0 Luan van ... sau tái cấu hình lưới điện phân phối Điện lực Chợ Gạo 46 4 Tính tốn tổn thất trước tái cấu hình lưới điện 46 4 Tính tốn tổn thất sau tái cấu hình lưới điện 50 4 Đánh giá hiệu tính tốn tổn thất lưới. .. HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN THÀNH HIẾU TÁI CẤU HÌNH LƯỚI GIẢM TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CHO LƯỚI 22KV KHU VỰC CHỢ GẠO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa... luận văn áp dụng giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất điện Điện lực Chợ Gạo Luận văn tiếp cận toán tái cấu hình lưới điện phân phối với mục tiêu giảm tổn thất điện lưới