ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THẾ THÀNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV THUỘC ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành Kỹ thuật điện Mã số 8[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THẾ THÀNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV THUỘC ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ THÀNH BẮC Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thế Thành MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ THỰC TRẠNG VẬN HÀNH CÁC ĐƯỜNG DÂY 220KV TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH4 1.1 GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH 1.1.1 Các thông số 1.1.1.1 Đường dây 1.1.1.2 Trạm biến áp 1.1.2 Sơ đồ kết lưới phương thức vận hành 1.1.2.1 Sơ đồ kết lưới 1.2.2.2 Phương thức vận hành 1.1.3 Thông số vận hành đường dây 220kV thời gian qua 1.1.3.1 Đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà 1.1.3.2 Đường dây 220kV Vũng Áng - Đồng Hới 1.1.4 Giá trị điện áp nút thuộc Truyền tải điện Quảng Bình 1.2 THỰC TRẠNG VẬN HÀNH VÀ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CÁC YÊU CẦU VỀ CHỈ TIÊU TỔN THẤT, ĐIỆN ÁP TRONG THỜI GIAN TỚI 10 1.2.1 Chỉ tiêu tổn thất điện 10 1.2.2 Chỉ tiêu điện áp 12 1.3 KẾT LUẬN 13 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ BÙ HIỆN CÓ TRÊN LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN 14 2.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BÙ 14 2.2 CÁC THIẾT BỊ BÙ KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 14 2.2.1 Kháng bù ngang 14 2.2.2 Tụ bù ngang 15 2.2.3 Tụ bù dọc 16 2.2.4 Máy bù đồng 17 2.3 CÁC THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN 18 2.3.1 Bộ bù công suất VAR tĩnh –SVC 18 2.3.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động [8] 18 2.3.1.2 Ứng dụng bù công suất VAr tĩnh – SVC 21 2.3.2 Bộ bù đồng tĩnh – STATCOM 21 2.3.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động [8] 21 2.3.2.2 Ứng dụng bù đồng tĩnh – STATCOM 23 2.3.3 Bộ bù nối tiếp đồng tĩnh – SSSC 24 2.3.4 Bộ bù dọc điều khiển Thyristor –TCSC 24 2.4 PHÂN TÍCH ƯU, NHƯỢC ĐIỂM 25 2.5 KẾT LUẬN 25 CHƯƠNG TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 220KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG BÌNH 26 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ LỰA CHỌN PHẦN MỀM PHÂN TÍCH 26 3.1.1 Đặt vấn đề 26 3.1.2 Giới thiệu phần mềm phân tích hệ thống điện lựa chọn phần mềm sử dụng 26 3.1.2.1 Phần mềm PSS/ADEPT 27 3.1.2.2 Phần mềm PSS/E 27 3.1.2.3 Phần mềm CONUS 29 3.1.2.4 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR 29 3.1.3 Phân tích lựa chọn chương trình tính tốn 30 3.1.4 Xây dựng liệu tính tốn hệ thống điện cho phần mềm PSS/E 30 3.1.4.1 Các file PSS/E 30 3.1.4.2 Xây dựng sở liệu HTĐMT vào phần mềm PSS/E 31 3.1.4.3 Ưu nhược điểm chương trình PSS/E 34 3.2 KHẢO SÁT GIÁ TRỊ ĐIỆN ÁP TẠI CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH 34 3.2.1 Giới thiệu chế độ vận hành 34 3.2.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 35 3.2.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 35 3.2.1.3 Chế độ cố đơn lẻ 35 3.2.2 Khảo sát điện áp nút chế độ làm việc bình thường năm 2018 năm 2020 35 3.2.2.1 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại 35 3.2.2.2 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu 37 3.2.2.3 Biểu đồ điện áp chênh lệch điện áp nút chế độ phụ tải cực đại cực tiểu 38 3.2.2.4 Nhận xét 39 3.2.3 Khảo sát điện áp nút chế độ cố đơn lẻ 40 3.2.3.1 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Vũng Áng Đồng Hới 40 3.2.3.2 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn41 3.2.3.3 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Ba Đồn-Đồng Hới44 3.2.3.4 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Đồng Hới – Đông Hà 45 3.2.3.5 Nhận xét 46 3.3 KHẢO SÁT TỔN THẤT CÔNG SUẤT TẠI CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH 47 3.3.1 Chế độ phụ tải cực tiểu 47 3.3.2 Chế độ phụ tải cực đại 48 3.3.3 Nhận xét 50 3.4 KẾT LUẬN 50 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH Ở HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHU VỰC QUẢNG BÌNH 52 4.1 GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG 52 4.1.1 Cơ sở tính tốn dung lượng bù SVC 52 4.1.2 Tính tốn lựa chọn vị trí dung lượng SVC lắp đặt cho lưới truyền tải điện tỉnh Quảng Bình 52 4.1.2.1 Giới thiệu nút nguy hiểm 52 4.1.2.2 Phương pháp tính tốn xác định vị trí dung lượng bù SVC 53 4.1.2.3 Kết tính tốn dung lượng bù nút đề xuất 54 4.2 KIỂM TRA KẾT QUẢ SAU KHI LẮP ĐẶT THIẾT BỊ SVC 54 4.2.1 Đặt vấn đề 54 4.2.2 Tính toán giá trị điện áp sau lắp đặt thiết bị SVC 54 4.2.2.1 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại 54 4.2.2.2 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu 55 4.2.2.3 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa-Ba Đồn59 4.2.2.4 Nhận xét 62 4.2.3 Tính tốn tổn thất cơng suất sau lắp đặt SVC 62 4.2.3.1 Tổn thất công suất chế độ phụ tải cực đại 62 4.2.3.2 So sánh tổn thất công suất trước sau lắp SVC 64 4.2.3.3 Nhận xét 64 4.2.4 Đánh giá hiệu sau lắp đặt SVC 65 4.2.4.1 Hiệu kỹ thuật 65 4.2.4.2 Hiệu kinh tế 65 4.3 KẾT LUẬN 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 YẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI L ẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV THUỘC ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Nguyễn Thế Thành Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khóa: 2016-2018 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Xuất phát từ yêu cầu ngày khắt khe điện áp tổn thất điện thực tế quản lý vận hành, dựa nghiên cứu trạng lưới điện truyền tải 220kV thuộc địa bàn tỉnh Quảng Bình, luận văn sử dụng phần mềm PSS/E khảo sát điện áp nút giá trị tổn thất đường dây khu vực chế độ vận hành giai đoạn đến năm 2020 Kết cho thấy điện áp nút 220kV Ba Đồn nguy hiểm tổn thất điện đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới đạt giá trị cao so với tiêu giao Để giải vấn đề luận văn tính tốn phân tích đưa đến đề xuất lắp đặt thiết bị SVC nút 220kV Ba Đồn Phân tích kết thu sau thực giải pháp đề xuất cho thấy nâng cao ổn định điện áp nút 220kV Ba Đồn tất nút khác, đồng thời, làm giảm tổn thất điện lưới truyền tải điện 220kV thuộc địa bàn tỉnh Quảng Bình, góp phần ổn định chế độ vận hành lưới điện đáp ứng tốt tiêu giao Từ khóa: Lưới truyền tải 220kV Quảng Bình, tổn thất điện năng, ổn định điện áp, thiết bị bù có điều khiển, SVC RESEARCHING ABOUT APPLIED CONVENTIONAL EQUIPMENT 220kV TRANSMISSION GRID IN QUANG BINH PROVINCE Abstract: Beginning from the strict requirements of the current voltage stabilization, and reduce power losses in actual keep working, basing on the researching of the Transmission grid status 220kV in Quang Binh province, this thesis was used The PSS/E software investigates survey voltage at the nodes and value of the loss on the regional wires in the operating modes for the period up to 2020 The results indicate that the voltage at 220kV Ba Don is the most dangerous and reduce power losses on the wire 220kV Vung A ng– Dong Hoi 220kV line is higher than the assigned target To solve the result from after working given brings the higher analyzed thesis analyzed the proposed installation of SVC equipment at the Ba Don 220kV node the same others Concurrent reducing power losses of the current 220kV transmission grid in Quang Binh province, contributes to operating mode Analysis of the results obtained after implementing the proposed solution shows that the voltage stabilization at the Ba Don 220kV node as well as all other nodes has been improved, at the same time, reducing the power loss on the transmission grid 220kV electricity in Quang Binh province, contributing to stabilize the operation of the power grid and better meet the assigned targets Key words: Quang Binh 220kV transmission grid, power loss, voltage stabilization, compensated compensator, SVC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A0 : Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia A3 CS CSTD CSPK ĐD : Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Trung : Công suất : Công suất tác dụng : Công suất phản kháng : Đường dây E1 EBĐ : Trạm biến áp 220kV Đồng Hới : Trạm biến áp 220kV Ba Đồn HTĐ HTĐMT HTĐQG KBN NMNĐ MBA : Hệ thống điện : Hệ thống điện miền Trung : Hệ thống điện Quốc gia : Kháng bù ngang : Nhà máy nhiệt điện : Máy biến áp PSS/E : Power System Simulator for Engineering SVC TBA : Static Var Compensator (Thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh) : Trạm biến áp TBD TBN : Tụ bù dọc : Tụ bù ngang DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng hiệu 1.1 Thông số vận hành đường dây 220kV Đồng Hới – Đông Hà 1.2 Thông số vận hành đường dây 220kV Vũng Áng - Đồng Hới Tổn thất công suất đường dây 220kV tổn thất chung lưới truyền 1.3 tải 1.4 Điện áp cho phép vận hành lưới điện truyền tải 1.5 Thực trạng điện áp TBA 220kV Đồng Hới 1.6 Thực trạng điện áp TBA 220kV Ba Đồn 1.7 Giá trị tổn thất công suất tiêu tổn thất giao 1.8 Phụ tải khu vực tỉnh Quảng Bình năm 2020 1.9 Điện áp cho phép theo biểu đồ điện áp A3 1.10 Điện áp cho phép theo biểu đồ điện áp A0 3.1 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2018 3.2 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2020 3.3 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2018 3.4 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2020 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng 3.5 Hới năm 2018 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng 3.6 Hới năm 2020 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn 3.7 năm 2018 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn 3.8 năm 2020 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Ba Đồn - Đồng 3.9 Hới năm 2018 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Ba Đồn - Đồng 3.10 Hới năm 2020 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Đồng Hới – Đông 3.11 Hà năm 2018 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Đồng Hới – Đông 3.12 Hà năm 2020 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực tiểu 3.13 năm 2018 Trang 8 9 10 11 12 13 35 36 37 38 40 40 41 42 44 44 45 46 47 Số hiệu 3.14 3.15 3.16 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 Tên bảng Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực tiểu năm 2020 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực đại năm 2018 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực đại năm 2020 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2018 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2020 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2018 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2020 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn năm 2018 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn năm 2020 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực đại năm 2018 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực đại năm 2020 Tổn thất công suất đường dây chế độ phụ tải cực đại năm 2017 Tính tốn thơng số chế độ phụ tải cực đại năm 2017 Tổn thất điện đường dây năm 2018 trước lắp đặt SVC Tổn thất điện đường dây năm 2018 sau lắp đặt SVC Trang 48 49 49 54 55 55 55 59 60 63 63 65 66 66 67 27 thải, huy động nguồn, để loại trừ dao động ảnh hưởng đến làm việc hệ thống Hầu hết phần mềm tính tốn dựa sở thuật tốn lặp NewtonRaphsson Gauss-Seidel Trong phần giới thiệu số phần mềm tính tốn mơ hệ thống điện 3.1.2.1 Phần mềm PSS/ADEPT Phần mềm PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) [17,18,19] phần mềm tiện ích mơ hệ thống điện cơng cụ phân tích lưới điện phân phối với chức sau: Phân bổ cơng suất Tính tốn ngắn mạch 01 điểm hay nhiều điểm Phân tích tốn khởi động động Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (đóng cắt cố định)(CAPO) Bài tốn phân tích sóng hài Phối hợp bảo vệ Phân tích điểm mở tối ưu (TOPO) Phân tích độ tin cậy lưới điện Phần mềm PSS/ADEPT giúp phân tích tính tốn lưới điện phân phối Tính tốn hiển thị thơng số dịng (I), cơng suất (P, Q) đường dây Đánh giá tình trạng mang tải tuyến đường dây thông qua chức Load Flow Analysis Cho biết thông số tổn thất công suất tuyến đường dây từ có phương án bù cơng suất phản kháng để giảm tổn thất thông qua chức CAPO Cho biết thông số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI việc đánh giá độ tin cậy tuyến dây thông qua chức DRA (phân tích độ tin cậy lưới điện phân phối) PSS/ADEPT tính tốn dịng ngắn mạch (3 pha chạm đất, 01 pha chạm đất, 01 pha chạm đất có tính đến thành phần tổng trở đất, 02 pha chạm nhau, 02 pha chạm đất, 03 pha chạm đất) tất trường hợp cho tuyến dây thông qua chức Fault, Fault all TOPO (chọn điểm tối ưu): chương trình cho biết điểm mở tối ưu công suất lưới Motor Starting (khởi động động cơ): Chương trình cho biết thơng số độ sụt áp, tổn thất cơng suất có ảnh hưởng đến tuyến dây tuyến dây đặt động (đồng hay không đồng bộ) với công suất lớn Ngồi chương trình cịn có số chức phân tích sóng hài (harmonic), phối hợp bảo vệ (coordination) tính tốn phối hợp bảo vệ cho hệ thống điện 3.1.2.2 Phần mềm PSS/E a Tổng quan Phần mềm PSS/E Cơng ty Power Technologies, Inc (Mỹ) tính tốn mơ chế độ làm việc hệ thống điện [17,19], dùng nhiều nước 28 giới Chương trình PSS/E hệ thống file chương trình liệu có cấu trúc để thực cơng việc tính tốn mơ hệ thống điện: - Tính tốn phân bổ cơng suất; - Tính toán hệ thống xảy cố; - Phân tích ổn định hệ thống điện Chương trình PSS/E dựa lý thuyết lượng để xây dựng mơ hình cho thiết bị hệ thống điện Việc mơ hình hóa thiết bị thực tính tốn phụ thuộc nhiều vào giới hạn thiết bị tính tốn Trước kia, máy tính có khả cịn hạn chế nên việc tính tốn trở nên khó khăn, thực hệ thống nhỏ độ tin cậy tính tốn khơng cao Ngày nay, với kỹ thuật đại, máy tính có tiện nghi nhớ ảo, nhớ phân trang tốc độ tính tốn lớn nên việc tính tốn mơ trở nên dể dàng hiệu Các bước sử dụng PSS/E để tiến hành mô tính tốn q trình xảy hệ thống là: 1/ Phân tích thiết bị vật lý (đường dây truyền tải, máy phát, MBA, điều tốc, rơle, ) để thực việc mơ tính tốn thơng số đặc trưng hàm truyền nó; 2/ Chuyển mơ hình vật lý nghiên cứu thành liệu đầu vào cho chương trình PSS/E; 3/ Sử dụng chương trình PSS/E để xử lý liệu, thực tính tốn in kết quả; 4/ Chuyển đổi kết tính tốn thành thông số cho thiết bị thực dùng để mô bước b Các ứng dụng chương trình - Tính phân bổ cơng suất: (Power Flow Calculaton) u cầu tính tốn: Cho nhu cầu phụ tải tất hệ thống điện công suất phát nhà máy hệ thống Tính phân bổ cơng suất tất đường dây MBA hệ thống - Phân tích cố hệ thống điện: (Fault analysys) Cho phép tính tốn chế độ làm việc hệ thống tình trạng cố như: dạng ngắn mạch, đứt dây, điểm hệ thống điện - Tính tốn mơ ổn định động: Mỗi hệ thống điện, thiết bị điện có khả tải định Khi có dao động lớn hệ thống điện xảy dao động lớn dẫn đến làm ổn định hệ thống Chương trình PSS/E cho phép tính tốn mơ chế độ làm việc hệ thống có dao động lớn xảy Từ kết tính tốn, cho phép kỹ sư điều hành có biện pháp khắc chế nguy tan rã hệ thống ổn định 29 3.1.2.3 Phần mềm CONUS Conus chương trình tính tốn chế độ xác lập Đại học Leningrad cán khoa Hệ thống điện trường đại học Bách khoa Hà Nội hiệu chỉnh nâng cấp sử dụng từ năm 1985 [14] Các chức thuật tốn áp dụng cho chương trình liên tục bổ sung, cải tiến theo yêu cầu thực tế tính tốn hệ thống điện phát triển kỹ thuật máy tính [4] Chương trình thử thách, ứng dụng hiệu cho nhiều đề tài thực tế nhằm tính tốn phục vụ thiết kế đường dây siêu cao áp 500 kV, quy hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam đến năm 2015 công cụ tốt cho cán bộ, nghiên cứu sinh, sinh viên làm nghiên cứu khoa học [14] Các chức chính: a Soạn thảo số liệu - Gồm công việc sau: soạn thảo file số liệu mới; soạn thảo số liệu từ file cũ; ghi số liệu soạn thảo vào file; vào lại nội dung soạn thảo; soạn thảo số liệu từ file trung gian; ghi số liệu soạn thảo vào file trung gian; xem file số liệu có đĩa; khỏi soạn thảo menu - Số liệu nhập vào dạng bảng Có bảng số liệu sau: Bảng thơng tin nhánh, bảng thơng tin nút, bảng thơng số MBA, bảng thông số chế độ thay đổi, bảng thông tin điều khiển chung, bảng nút cần in kết b Thực tính tốn Khi chọn chức máy tiến hành tính tốn chế độ xác lập hệ thống với số liệu có miền trung gian thư mục ổ đĩa Để làm việc với file số liệu miền trung gian cần tạo file số liệu trung gian (trước thoát khỏi soạn thảo) Để làm việc với số liệu thư mục ổ đĩa cần phải đặt tên file với đầy đủ đường dẫn thư mục file không nằm thư mục hành Nếu nhớ máy nhỏ, chức khơng thực (máy báo) Khi đó, cần khỏi chương trình để xử lý c Xem kết Chức cho phép xem nhanh kết hình file kết Khi xem in kết máy in d Các điều kiện tùy chọn Nhờ chức chọn đặt điều kiện cho máy làm việc Khi lựa chọn hợp lý, khối lượng cơng việc máy hơn, thực nhanh mà yêu cầu đảm bảo 3.1.2.4 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR PowerWorld Simulator phần mềm mô hệ thống điện hãng PTI [14] Phần mềm cung cấp công cụ mô hiệu 30 quan trọng cho phép khảo sát đối tượng, hệ thống hay trình kỹ thuật - vật lý giúp người kỹ sư điện có khả rút ngắn thời gian giảm chi phí nghiên cứu [14] Điều quan trọng phần mềm khả tính tốn toán giá thành điện hiển thị trực tiếp giá thành đường dây tải điện Đây công cụ hữu ích việc tính tốn thiết kế định chế độ vận hành cho hệ thống điện hướng tới mục tiêu thị trường điện Việt Nam PowerWorld Simulator phần mềm ứng dụng thiết kế để mô hoạt động hệ thống điện cao áp[14] Trong chế độ chuẩn Simulator giải tốn tính trào lưu cơng suất thuật tốn Newton – Raphson [6] Khi có tăng cường công suất tối ưu OPF (Optimal Power Flow), Simulator OPF giải phương trình cách sử dụng OPF Đặc biệt Simulator OPF giải toán OPF cách sử dụng thuật toán LP 3.1.3 Phân tích lựa chọn chương trình tính tốn Hiện để tính tốn chế độ hệ thống điện sử dụng nhiều phần mềm khác nhau: PSS/E, PSS/ADEPT, POWERWORLD SIMULATOR, CONUS Mỗi phần mềm có số chức phạm vi ứng dụng khác PSS/ADEPT thường sử dụng tính tốn cho lưới phân phối POWERWORLD SIMULATOR phù hợp cho việc xây dựng hệ thống mơ vận hành hệ thống điện thích hợp cho cơng tác đào tạo CONUS dùng để tính tốn trào lưu công suất đánh giá ổn định hệ thống Ưu điểm phần mềm CONUS nhập trực tiếp thông số đường dây MBA vào file số liệu mà khơng cần tính tốn thơng số sơ đồ thay PSS/E phần mềm mạnh, có nhiều chức như: mơ hệ thống điện, tính toán ngắn mạch, ổn định hệ thống điện Công ty Điện lực Việt Nam sử dụng Chương trình liên kết liệu với phần mềm quản lý phối hợp rơle bảo vệ ASPEN ONELine tiện dụng Để phân tích biến động điện áp tổn thất công suất lưới truyền tải điện 220kV tỉnh Quảng Bình, luận văn sử dụng phần mềm PSS/E [17] ưu điểm 3.1.4 Xây dựng liệu tính tốn hệ thống điện cho phần mềm PSS/E 3.1.4.1 Các file PSS/E * Phân loại: Trong PSS/E file đuợc chia thành lớp sau: - Working files - Data input files - Output listing files - Channel output files 31 - Saved case and snapsot files 3.1.4.2 Xây dựng sở liệu HTĐMT vào phần mềm PSS/E Trên sở file liệu PSS/E có, tiến trình cập nhật phát triển file liệu năm 2018, 2020 sở số liệu có sau: e Nút (buses) Các thơng số mơ phỏng: I, ‘BUSNAME’, BASKV, IDE, GL, BL, AREA, ZONE, VM, VA, OWNER Trong đó: I: số hiệu nút; BUSNAME: Tên nút; BASKV: Điện áp nút đó, ví dụ: 15.75, 20, 35, 110, 220, 500kV; IDE: Mã dùng để loại nút: 1: Nút phụ tải (không có máy phát), -2: Nút máy phát nhà máy điện, -3: Nút cân bằng, -4: Nút cô lập; GL:Thành phần tác dụng shunt tính MW; BL: Thành phần phản kháng shunt tính MVar; AREA: nút thuộc miền nào; ZONE: nút nằm vào vùng nào; VM: Biên độ điện áp hiệu dụng nút đó; VA: Góc pha điện áp nút ; NER: Chỉ nút riêng f Phụ tải (loads) Các thông số mô phỏng: I, ID, STATUS, AREA, ZONE, PL, QL, IP, IQ, YP, YQ, OWNER Trong đó: I: Nhập vào số thứ tự nút mà phụ tải nối vào; ID: dùng để phân biệt có nhiều phụ tải nối vào nút; STATUS: Trạng thái phụ tải: 0: Phụ tải 32 không làm việc, -1: phụ tải làm việc; AREA: Chỉ phụ tải thuộc miền nào; ZONE: Chỉ phụ tải nằm nào; PL: Cơng suất tác dụng phụ tải tính MW; QL: Cơng suất phản kháng phụ tải tính MVAr; IP: Thành phần tác dụng phụ tải cho dạng dòng điện không đổi; IQ: Thành phần phản kháng phụ tải cho dạng dịng điện khơng đổi; YP: Thành phần tác dụng phụ tải cho dạng tổng dẫn không đổi; YQ: Thành phần phản kháng phụ tải cho dạng tổng dẫn không đổi; OWNER: Chủ sở hữu phụ tải, mặc định trùng với chủ nút g Máy phát (machines) Các thông số mô phỏng: I, ID, PG, QG, QB, VS, IREG, MBASE, ZR, ZX, RT, XT, GTAP,STAT, RMPCT, PT, PB, O1, F1, , O4, F4, Trong đó: I: Nhập vào số nút có chưa máy phát; ID: Số thứ tự dùng để có nhiều máy phát nơi vào nút; PG: Công suất tác dụng phát máy phát tính MW; QG: Cơng suất phản kháng phát máy phát tính MVAr; QT: Cơng suất phản kháng cực đại máy phát tính MVAr; QB: công suất phản kháng cực tiểu máy phát tính MVAr; VS: Điện áp nút điều khiển mà máy phát muốn giữ; IREG: Nút mày phát điều khiển điện áp, máy phát điều chỉnh công suất phát vô công để giữ điện áp giá trị mong muốn; MBASE: Cơng suất danh địng máy phát tính MVA; ZR: Điện trở máy phát; ZX: Điện kháng máy phát; RT: Điện trở MBA đầu cực máy phát; XT: Điện kháng MBA đầu cực máy phát; GTAP: Nấc phân áp MBA đầu cực máy phát; START: trạng thái máy phát- 0: Máy phát ngừng làm việc/1: Máy phát làm việc; RMPCT: Lượng phần trăm công suất phản kháng máy phát tham gia điều chỉnh điện áp; PT: Công suất tác dụng cực đại máy phát tính MW; PB: Cơng suất tác dụng cực tiểu máy phát tính MW; Oi: Số sở hữu, máy phát có đến chủ sở hữu; Fi: Hệ số chiếm hữu chủ sở hữu h Đường dây truyền tải (branches) Các thông số mô phỏng: 33 I, J, CKT, R, X, B, RATEA, RATEB, RATEC, GI, BI, GJ, BJ, ST, LEN, O1, F1 Trong đó: I J: nút đầu nhánh nút cuối nhánh; CKT: Chỉ số nhánh, dùng để phan biệt ki có nhiều nhánh nối song song; R: Điện trở nhánh nhập đơn vị ohm pu; X: điện kháng nhánh nhập đơn vị ohm pu; B: Điện dung dẫn đường dây nhập vào đơn vị có tên pu; RATEA, RATEB, RATEC: mức mang tải cho phép khác nhanh đơn vị MVA; GI, BI: Shunt đường dây nối vào nút i, tính điện dẫn (pu); GJ, BJ: Shunt đường dây nối vào nút j, tinh điện dẫn (pu); ST: Trạng thái nhánh đường dây đó; LEN: Chiều dài đường dây; Nhập thành phần thứ tự không đường dây: I, J, ICKT, R, X, B, GI, BI, GJ, BJ… i Thiết bị bù tĩnh (shunt) Các thông số mô phỏng: I, MODSW, VSWHI, VSWLO, SWREM, BINIT, N1, B1, N2, B2,…, N8, B8 Trong đó: I: Số hiệu nút có shunt; MODSW: Phương thức điều khiển đóng cắt: 0: Cố định- 1: Rời rạc-2: Liên tục; VSWHI: Ngưỡng điện áp muốn giữ, nhập vào pu; VSWLO: Ngưỡng điện áp muốn giữ, nhập vào pu; SWREM: Nút cần giữ điện áp giới hạn VSWHI đến VSWLO; BINIT: Công suất ban đầu shunt; Ni: Số lượng bước điều chỉnh khối thứ I; Bi: Lượng gia tăng điện dung dẫn cho bước khối i j MBA cuộn dây (two winding transformers) cuộn dây (three winding transformers) Mỗi MBA sử dụng khối có ghi (riêng MBA cuộn dây cuộn dây ghi thứ bỏ qua) I, J, K, CKT, CW, CZ, CM, MAG1, MAG2, NMETR, ‘NAME’, STAT, O1, F1, Trong đó: I: nút thứ MBA, có cuộn dây thứ MBA, có cuộn dây có chứa điều áp tải; J: Nút chứa cuộn dây thứ hai MBA; K: Nút có chứa cuộn dây thứ ba MBA Bằng MBA cuộn dây; CKT: Số 34 hiệu nhánh; CW: Code vào liệu cho trường tiếp theo; CZ: Code liệu trở kháng MBA; CM: Xác định đơn vị cho trường liệu MAG1 MAG2; MAG1, MAG2: điện dung dẫn MBA; NMETR: code phía khơng đo MBA; NAME: Tên MBA; STAT: Trạng thái ban đầu MBA; R1-2, X1-2, SBASE1, R2-3, X2-3, SBASE2, R3-1, X3-1, SBASE3, VMSTAR, ANSTAR 3.1.4.3 Ưu nhược điểm chương trình PSS/E a Ưu điểm - Có thể thể kết tính tốn dạng bảng sơ đồ lưới điện - Khi có mơ hình kết nối kiểm tra lại thông số, thay đổi thông số cho phần tử, thay đổi công suất cho phần tử cách đơn giản thay đổi mức độ tải số tất phụ tải theo tỷ lệ cho xuất tuyến lưới điện - Cách xuất liệu đa dạng thuận lợi cho tổng hợp - Có thể mở rộng sơ đồ cách dễ dàng theo phát triển lưới điện kết nối nhiều lưới điện, hệ thống điện với cách đơn giản Điều cho phép sử dụng số liệu tính tốn xuất tuyến, trạm để kết nối thành hệ thống chung cần tính tốn miễn khơng trùng số nút b Nhược điểm - Chương trình thiết kế chủ yếu lưới truyền tải, nên đơn vị cơng suất tính theo MW, MVA, MVAr - Sử dụng nhiều mã, lệnh - Do chương trình mang tính tính tổng quát hệ thống lớn (lưới truyền tải), nên phải để ý đến nhiều thông số, mã hiệu nhập 3.2 Khảo sát giá trị điện áp chế độ vận hành 3.2.1 Giới thiệu chế độ vận hành Để xác định biến động điện áp lớn nhất, cần phải xét chế độ phụ tải hệ thống làm việc bình thường chế độ phụ tải cực đại, chế độ phụ tải cực tiểu xét chế độ cố nhằm tìm nút có điện áp dao động nhiều 35 khu vực so với qui định 3.2.1.1 Chế độ phụ tải cực đại Chế độ phụ tải cực đại thời điểm công suất đường dây toàn tỉnh đạt giá trị lớn dựa biểu đồ phụ tải ngày điển hình cho năm Biểu đồ phụ tải xây dựng dựa số liệu vận hành theo Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia Trung tâm điều độ khu vực Việc xây dựng công suất Pmax cho luận văn dựa số liệu trạng thu thập phát triển đến năm 2020 theo số liệu cân nguồn phụ tải đề cập Qui hoạch phát triển điện lực hiệu chỉnh VII 3.2.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu Chế độ phụ tải cực tiểu thời điểm cơng suất đường dây tồn tỉnh đạt giá trị bé dựa biểu đồ phụ tải ngày điển hình cho năm Biểu đồ phụ tải xây dựng dựa số liệu vận hành theo Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia Trung tâm điều độ khu vực Việc xây dựng công suất Pmin cho luận văn dựa số liệu trạng thu thập ứng với chế độ phụ tải cực đại ta xác định hệ số Pmin/Pmax = 0,636 phát triển đến năm 2020 theo xu hướng tăng trưởng GDP miền Trung giai đoạn 2016-2020 6,5% 3.2.1.3 Chế độ cố đơn lẻ Tại chế độ cố đơn lẻ, điện áp tổn thất thay đổi tùy thuộc vào xu hướng truyền tải công suất P, Q nút Luận văn lựa chọn chế độ phụ tải cực khảo sát cho trường hợp cố Chế độ cố đơn lẻ tập hợp cố đứt đường dây phạm vi tỉnh Quảng Bình 3.2.2 Khảo sát điện áp nút chế độ làm việc bình thường năm 2018 năm 2020 3.2.2.1 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại Từ phần mềm PSS/E chạy phân bố trào lưu công suất để xác định điện áp nút khu vực lưới điện 220kV Quảng Bình năm 2018 năm 2020, liệu xuất thể theo bảng 3.1 Bảng 3.1 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2018 Stt Mã nút Tên nút Điện áp (pu) Điện áp (kV) Góc pha (độ) 238017 Formosa 0.9924 218.33 -4.61 238060 Vũng Áng 1.000 220.00 -3.65 250005 Đồng Hới 0.9588 210.94 -8.65 250019 Ba Đồn 0.966 212.52 -7.68 251021 Đông Hà 0.9338 205.44 -11.91 36 Bảng 3.2 Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại năm 2020 Stt Mã nút Tên nút Điện áp (pu) Điện áp (kV) Góc pha (độ) 238017 Formosa 1.0091 222.00 4.57 238060 Vũng Áng 1.0112 222.46 3.98 250005 Đồng Hới 0.9708 213.58 -0.53 250019 Ba Đồn 0.981 215.82 1.13 251021 Đơng Hà 0.9473 208.41 -3.31 Hình 3.1 Hình ảnh phần mềm chạy liệu chế độ phụ tải cực đại năm 2018 37 Hình 3.2 Hình ảnh phần mềm chạy liệu chế độ phụ tải cực đại năm 2020 Nhận xét: Điện áp chế độ phụ tải cực đại nút 220kV khu vực tỉnh Quảng Bình năm 2018, 2020 dao động từ 205,44kV đến 222,35kV (nút thấp Đông Hà - năm 2020 nút có điện áp cao nút Vũng Áng - năm 2020) nằm phạm vi cho phép 3.2.2.2 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu Từ phần mềm PSS/E chạy phân bố trào lưu công suất để xác định điện áp nút khu vực lưới điện 220kV Quảng Bình năm 2018 năm 2020, liệu xuất thể theo bảng đây: Bảng 3.3 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2018 Formosa Điện áp (pu) 1.0293 Điện áp (kV) 226.45 Góc pha (độ) 10.54 238060 Vũng Áng 1.0288 226.34 11.36 250005 Đồng Hới 1.0269 225.92 7.22 250019 Ba Đồn 1.0245 225.39 8.13 251021 Đông Hà 1.0344 227.57 5.05 Stt Mã nút Tên nút 238017 38 Bảng 3.4 Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu năm 2020 Formosa Điện áp (pu) 1.0205 Điện áp (kV) 224.51 Góc pha (độ) -12.64 238060 Vũng Áng 1.0172 223.78 -12.38 250005 Đồng Hới 1.0120 222.64 -14.80 250019 Ba Đồn 1.0125 222.75 -14.29 251021 Đông Hà 1.0124 222.73 -15.38 Stt Mã nút Tên nút 238017 Nhận xét: Điện áp chế độ phụ tải cực tiểu nút 220kV khu vực tỉnh Quảng Bình giai đoạn năm 2018-2020 dao động từ 222,73kV đến 227,57kV (nút thấp Đơng Hà - năm 2020 nút có điện áp cao nút Đông Hà - năm 2020) nằm phạm vi cho phép 3.2.2.3 Biểu đồ điện áp chênh lệch điện áp nút chế độ phụ tải cực đại cực tiểu Từ số liệu tính tốn chế độ phụ tải cực đại cực tiểu, dao động điện áp biểu diễn hình 3.18 Hình 3.3 Biểu đồ điện áp chế độ phụ tải cực đại cực tiểu Độ chênh lệch điện áp chế độ phụ tải cực đại phụ tải cực tiểu thể qua hình 3.19 đây: 39 Hình 3.4 Chênh lệch điện áp chế độ phụ tải cực đại cực tiểu 3.2.2.4 Nhận xét Qua biểu đồ điện áp biểu đồ chênh lệch điện áp chế độ vận hành nút 220kV khu vực tỉnh Quảng Bình năm 2018, 2020 nhận thấy trường hợp vận hành bình thường điện áp nút 220 kV nằm phạm vi cho phép Điện áp cao thường nút phía bắc Formosa Vũng Áng, điện áp thấp thuộc nút Đông Hà Lý xảy tượng phương thức vận hành chủ yếu truyền cơng suất từ phía bắc vào phía nam Lưới truyền tải điện Quảng Bình nhận điện từ nhà máy điện Formosa Vũng Áng, cung cấp cho phụ tải Quảng Bình 02 trạm biến áp Đồng Hới, Ba Đồn, sau đó, tiếp tục truyền tải vào phía nam đến trạm 220kV Đơng Hà) Mặt khác, đường dây 220kV Vũng Áng - Đồng Hới đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà dài (97 km 104,6 km) nên truyền đến nút cuối (nút Đông Hà) điện áp thường bị giảm thấp) Năm 2018, chênh lệch điện áp nút khoảng từ 5,5 kV đến 12,7 kV đó, nút có chênh lệch điện áp cao nút Đơng Hà, nút có chênh lệch Tải FULL (94 trang): https://bit.ly/3QunV7U điện áp thấp nút Vũng Áng Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Chênh lệch điện áp năm 2020 thấp chênh lệch điện áp năm 2018 có thay đổi kết cấu lưới liên quan đưa vào vận hành nhiều dự án điện, cụ thể, năm 2020 đưa vào vận hành đường dây 220kV Đồng Hới – Đông Hà mạch Năm 2020, chênh lệch điện áp nút khoảng từ 1,1 kV đến 10,6 kV đó, nút có chênh lệch điện áp cao nút Đơng Hà, nút có chênh lệch điện áp thấp nút Vũng Áng Trong chế độ vận hành (năm 2018), để đảm bảo điện áp cho phía phụ tải địa phương, yêu cầu điện áp phía 110kV nút Đông Hà, Đồng Hới, Ba Đồn phải nằm khoảng từ 116+2 kV đến 118+2 kV (theo biểu đồ điện áp hàng tuần A3 [3] quy định cho trạm biến áp) Do nút kể 40 nguồn, khơng có thiết bị điều chỉnh điện áp nên việc giữ điện áp phía 110kV chủ yếu phụ thuộc vào điều chỉnh nấc phân áp máy biến áp điện áp phía 220kV nút Theo biểu đồ điện áp hàng tuần A0 [2], để giữ điện áp phía 220kV nút Đông Hà, Đồng Hới, Ba Đồn, điện áp 220kV nút Vũng Áng, Hà Tĩnh phải đạt mức 230+2 kV (Vũng Áng) 231+2 kV (Hà Tĩnh) Đây yêu cầu điện áp khắt khe trình vận hành Theo số liệu phân tích từ phần mềm, chế độ phụ tải cực đại cực tiểu, giá trị điện áp nút Vũng Áng Hà Tĩnh không đáp ứng Điều này, đặt yêu cầu cần có biện pháp nhằm cải thiện giá trị điện áp nút điện áp Đông Hà, Tải FULL (94 trang): https://bit.ly/3QunV7U Đồng Hới, Ba Đồn Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 3.2.3 Khảo sát điện áp nút chế độ cố đơn lẻ 3.2.3.1 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Vũng Áng - Đồng Hới Từ phần mềm PSS/E cắt (off service) đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới sau chạy phân bố trào lưu cơng suất để xác định điện áp nút khu vực lưới điện 220kV Quảng Bình năm 2018 năm 2020, liệu xuất thể theo bảng 3.5 3.6 đây: Bảng 3.5 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới năm 2018 Stt Mã nút Tên nút 238017 238060 250005 250019 251021 Formosa Vũng Áng Đồng Hới Ba Đồn Đông Hà Điện áp (pu) 0.9826 0.9992 0.9093 0.9320 0.9036 Điện áp (kV) 216.17 219.82 200.05 205.04 198.79 Góc pha (độ) -5.28 -3.65 -13.83 -10.75 -15.35 Bảng 3.6 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới năm 2020 Stt Mã nút Tên nút Điện áp (pu) Điện áp (kV) Góc pha (độ) 238017 Formosa 1.0048 221.06 4.10 238060 Vũng Áng 1.0121 222.66 4.03 250005 Đồng Hới 0.9335 205.37 -4.44 250019 Ba Đồn 0.9566 210.45 -1.15 251021 Đông Hà 0.9241 203.30 -6.08 41 * Biểu đồ điện áp nút cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới Từ số liệu tính tốn chế độ phụ tải cực đại cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới, biểu đồ điện áp dao động điện áp biểu diễn hình 3.20 đây: Hình 3.5 Biểu đồ điện áp nút cố đường dây 220kV Vũng Áng – Đồng Hới 3.2.3.2 Điện áp nút cố đứt đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn Từ phần mềm PSS/E cắt (off service) đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn sau chạy phân bố trào lưu công suất để xác định điện áp nút khu vực lưới điện 220kV Quảng Bình năm 2018 năm 2020, liệu xuất thể theo bảng 3.7 3.8 đây: Bảng 3.7 Điện áp nút chế độ cố đường dây 220kV Formosa - Ba Đồn năm 2018 Stt Mã nút Tên nút Điện áp (pu) Điện áp (kV) Góc pha (độ) 238017 Formosa 0.9993 219.85 -3.96 238060 Vũng Áng 0.9982 219.60 -3.9 250005 Đồng Hới 0.912 200.64 -13.14 250019 Ba Đồn 0.8963 197.19 -14.97 251021 Đông Hà 0.9047 199.03 -15.05 7740317 ... định hệ thống truyền tải điện 220kV địa phương, đáp ứng tiêu đề Đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù có điều khiển lưới điện truyền tải 220kV thuộc địa bàn tỉnh Quảng Bình” nghiên cứu đề xuất... TIẾNG VIỆT TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV THUỘC ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Nguyễn Thế Thành Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khóa:... pháp nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Lưới truyền tải điện 220kV tỉnh Quảng Bình năm 2018 năm 2020; - Các loại thiết bị bù khơng có có điều khiển nghiên cứu nước 3.2 Phương pháp nghiên cứu