Xây dựng chương trình tính toán phân tích lưới điện

Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta tiếp tục tăng trưởng cách ấn tượng, đòi hỏi nhu cầu điện phải tăng nhanh mức 15%, chí cao Để đáp ứng nhu cầu trên, nước ta cần phải mở rộng lớn hệ thống điện thập kỷ tới Vốn cho đầu tư cần huy động từ tất nguồn, gồm vốn tự có EVN khoản đầu tư lớn từ bên vào nhà máy điện độc lập Đồng thời với đáp ứng nhu cầu phát triển, EVN tiến hành chương trình cải cách lớn, nhằm thiết lập cấu trúc quản lý mới, tái cấu công ty điện lực thống lĩnh ngành điện bước xây dựng thị trường điện cạnh tranh Áp lực phải đáp ứng nhu cầu điện tăng nhanh cao, cấp bách phải huy động nguồn vốn đầu tư cho nguồn điện đồng thời bảo đảm cấu trúc cấu hình thành trình cải cách tái cấu đáp ứng yêu cầu dài hạn Sự đồng thời diễn tạo thách thức thời điểm nói kịch tính ngành điện ViệtNam Tăng trưởng nhu cầu điện Việt Nam chủ yếu gia tăng nhu cầu điện ngành công nghiệp gia tăng sử dụng điện cho sinh hoạt người dân Trong giai đoạn 2011-2015, nhu cầu điện dự kiến tiếp tục tăng cao mức 11%/năm Chương trình cải cách ngành điện dài hạn Việt Nam bắt đầu triển khai với Luật Điện lực thông qua vào cuối năm 2004, Cục Điều tiết Điện lực thành lập hoạt động giám sát Bộ trưởng Bộ Cơng thương Lộ trình cải cách Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đầu năm 2006 Những nỗ lực tái cấu ngành điện phát triển thị trường điện cạnh tranh mục tiêu dài hạn Điều quan trọng cần bảo đảm định tái cấu cổ phần hóa loạt đơn vị trực thuộc EVN thỏa thuận phát triển nhà máy điện độc lập phải bước tiến phù hợp tương lai lực, uy tín, hiệu lực Cục Điều Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khố - Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên tiết Điện lực cần thiết lập để ban hành khung điều tiết để bảo đảm khả dự báo trước cho chủ đầu tư Đó nhiệm vụ khó khăn ngành điện, việc nâng cao chất lượng điện lưới điện phân phối có ảnh GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin hưởng đáng kể đến chất lượng điện tiêu kinh tế chung toàn hệ thống Với lưới điện phân phối việc đáp ứng yêu cầu chất lượng điện gặp khơng khó khăn, đặc biệt đường dây sử dụng cấp điện áp kV, 10kV, 22kV, lấy qua trạm trung gian 35/6 kV 35/10kV khơng có hệ thống điều áp tải Sự phát triển mạnh mẽ phụ tải điện ảnh hưởng chất lượng điện lưới điện phân phối thể dễ nhận thấy chất lượng điện áp Xuất phát từ thực tiễn tác giả mong muốn đóng góp phần tìm tịi, nghiên cứu vào việc trì tiêu chất lượng điện áp lưới điện phân phối có nhiều cấp điện áp khơng có hệ thống điều áp tải trạm trung gian Việc áp dụng công nghệ thông tin, hệ thống thơng tin địa lí (GIS = Geographic Information System) ngành mang tính hạ tầng (cấp nước, lượng điện, …) thập niên qua có tác dụng to lớn việc nâng cao chất lượng dịch vụđược cung cấp cho xã hội Mặt khác, xâm nhập kĩ thuật ngành điện làm thay đổi sâu sắc việc quản lí phân tích hệ thống điện Trong xu đại hố việc quản lí lưới điện cấp độ khác nhau, từ sản xuất, truyền tải, đến phân phối, ngành điện Việt Nam triển khai việc ứng dụng kĩ thuật tiên tiến việc xây dựng chương trình ứng dụng vào lãnh vực khác Đồng hành với tốc độ phát triển đại hoá ngành điện- đặc biệt, hệ thống lưới phân phối ngầm với cấu trúc mạch vịng thị lớn- vấn đề quản lí, phân tích, thiết kế …lưới điện thống liệu GIS địa bàn trở nên thời sự, cấp bách yêu cầu có phương pháp tiếp cận cung cấp kết nhanh chóng, xác,cũng khả quản lí cập nhật, chi tiết hướng tới tức thời theo thời gian thật Tận dụng khả quản lí, khả thể sinh động cấu trúc lưới điện đồđịa lí khả phân tích, tính tốn ma trận cơng cụ MatLAB báo trình bày nghiên cứu hướng tới kết chương trình ứng dụng quản lí- giải tích lưới điện GIS Các liệu liên quan đến quản lí hệ thống điện, kết quảđược tính tốn cho tốn phân bố cơng suất, ngắn mạch lưới điện sẽđược thể trực tiếp đồ làm cho cơng việc quản lí, phân tích, đánh GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin giá định trở nên hữu hình, sinh động gần gũi nhiều so với sơđồđơn tuyến khô khan, vốn thường dành cho nhà chuyên mơn kĩ thuật KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÍ & TÍNH TỐN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Trong thực tế nay, tính tốn lưới điện thường thực sơ đồ đơn tuyến, việc quản lí thường đồ giấy Việc sử dụng sở thể khác công việc làm cho công việc phận quản lí phận tiến hành phân tích lưới khơng tiếng nói chung, thiếu hình ảnh trực quan địa bàn mà phận quan tâm, điều phần gây khó khăn cho người vận hành người quản lí Do việc tích hợp tính tốn giải tích lưới điện phân phối GIS vấn đề có tính thời sự, mang lại nhiều lợi ích người vận hành quản lí lưới điện Trong nhu cầu phát triển lưới điện, đặc biệt việc ngầm hố lưới điện thị lớn tương lai, việc quản lí, tiến hành dự án phát triển, phân tích, dựđốn phát triển phụ tải không gian cho trước với ràng buộc hệ thống phục vụ hạ tầng kèm (đường sá, hệ cấp nước, điện thọai,…) địi hỏi cơng cụ quản lí-phân tích thống hết Bên cạnh đó, phương diện giáo dục đại học, phương pháp nghiên cứu chương trình phát triển có thểđược sử dụng với nỗ lực giúp cho việc tiếp cận tốn giải tích lưới điện thực tế, trực quan, nữa, giúp người học cảm nhận sinh động gợi lên suy nghĩ, sáng tạo trình tiếp thu áp dụng GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thơng tin PHẦN I MƠ HÌNH LƯỚI ĐIỆN Phần mềm PSS/ADEPT 5.0 công cụ hiệu giúp cho đơn vị Điện lực phân tích tính tốn lưới điện địa bàn quản lý Qúa trình áp dụng phần mềm cho thấy, phần mềm sử dụng tốt cho qui trình phân tích lưới điện phân phối Chương đầu giáo trình tập trung giới thiệu hai chủ đề lưới điện phân phối mơ hình thể phần tử lưới điện phân phối phần mềm Phần kiến thức lưới phân phối trở nên quen thuộc với Điện lực khu vực thuộc Công ty Điện lực, trình bày ngắn gọn Phần mơ hình hố phần tử lưới điện trình bày chi tiết Khối kiến thức quan trọng, giúp bước đầu tìm hiểu q trình mơ hình hố lưới điện máy tính Đảm bảo tính xác mặt tốn học q trình mơ khơng máy tính mà cịn thể đầy đủ tính chất điện học mơ hình phần tử lưới điện mơ Mơ hình hóa mơ máy tính kỹ thuật áp dụng cho tất ngành khoa học kỹ thuật kinh tế Nếu trước việc thiết lập mơ hình, triển khai dự tốn, tính tốn thống kê trình bày số liệu, địi hỏi có kiến thức tốn ứng dụng nhiều, giải phương trình vi phân, tính tính tích phân, phương pháp thống kê với giúp đỡ máy tính ngơn ngữ lập trình bậc cao (như Matlab, Mapple…), kiến thức tốn tích hợp hồn tồn hàm lệnh ngôn ngữ, tạo điều kiện cho người dùng tiếp cận trực tiếp tập trung vào vấn đề nghiên cứu mà khơng phải dành nhiều thời gian cho kỹ thuật lập trình hay cơng cụ tốn lý thuyết Hiện có hai phương pháp mơ để mơ hình hóa phần tử kỹ thuật mơ hình hóa máy tính Đó mơ qua mơ hình tính tốn qua mơ hình đồ họa trực quan Về phương pháp mơ qua mơ hình tính tốn cho phép người dùng thiết kế thành sơ đồ đơn tuyến, thường dùng phần mềm kỹ thuật, đòi hỏi người sử dụng có hiểu biết lĩnh vực họ nghiên cứu Đối với mô GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin qua mô hình đồ họa trực quan ngược lại, phần lớn phần mềm theo hướng tập trung vào tính phổ biến, dễ sử dụng cho người dùng Tuy nhiên, hai phương pháp có đặc điểm chung người dùng cần tập trung sâu vào nội dung kỹ thuật thuật toán giải toán Điều làm cho nhiều người khơng có chun mơn sâu cơng nghệ thơng tin giải vấn đề chun mơn máy tính Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng phương pháp mô qua mơ hình tính tốn Các phần tử lưới điện mơ hình người làm việc ngành sử dụng đuợc Người sử dụng cần hiểu sâu vấn đề kỹ thuật thuật toán tính tốn phân bố cơng suất, ngắn mạch, bù cơng suất v.v Và mạnh phương pháp mơ thơng qua mơ hình máy tính 1.1 Lưới điện phân phối Lưới hệ thống: Lưới hệ thống bao gồm đường dây tải điện trạm biến áp khu vực, nối liền nhà máy điện tạo thành hệ thống điện, có đặc điểm: - Lưới có nhiều mạch vịng kín để ngắt điện bảo quản đường dây cố l đến đường dây đảm bảo liên lạc hệ thống Vận hành kín để bảo đảm liên lạc thường xuyên chắn nhà máy điện với với phụ tải - Điện áp từ 110 kV đến 500 kV Lưới truyền tải: Lưới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ trạm khu vực đến trạm trung gian (TTG) Các đặc điểm lưới truyền tải: - Sơ đồ kín có dự phịng: lộ song song, có dự phịng lưới phân phối Vận hành hở lý hạn chế dịng ngắn mạch có thiết bị tự đóng nguồn dự trữ cố Điện áp 35, l10, 220 kV Thực đường dây khơng chính, trường hợp khơng thể làm đường dây khơng dùng cáp ngầm Phải bảo quản định kỳ hàng năm GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin Lưới phân phối: Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện từ trạm trung gian (hoặc TKV nhà máy điện) cho phụ tải + Lưới phân phối gồm phần - Lưới phân phối trung áp có điện áp 6,10,15,22kV phân phối điện cho trạm phân phối trung áp / hạ áp phụ tải trung áp Lưới hạ áp cấp điện cho phụ tải hạ áp 380/220 V Đối tượng quan tâm giáo trình tập huấn lưới điện phân phối, sau trình bày kiến thức ơn tập lưới điện phân phối Hình 1: Sơ đồ khối cấp điện áp Hình 2: Lưới điện truyền tải cao GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hoàng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin 1.1.1 Lưới điện phân phối Đặc điểm hệ thống lưới phân phối cung cấp điện trực tiếp đến người sử dụng Trong công phát triển đất nước nay, việc cung cấp điện ngành quan tâm hàng đầu Chính Phủ nói chung Thành Phố nói riêng Vì để đảm bảo chất lượng điện việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống lưới điện phân phối quan trọng Hệ thống phân phối điện xây dựng lắp đặt phải đảm bảo nhận điện từ hay nhiều nguồn cung cấp phân phối đến hộ tiêu thụ Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10,15,22, 35kV phân phối điện cho trạm phân phối trung hạ áp, lưới hạ áp 220/380V cấp điện cho phụ tải hạ áp Hình 3: Lưới điện phân phối trung GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:cơng nghệ thơng tin Hình 4: Lưới điện phân phối hạ Hình 5: Trạm hạ Đảm bảo cung cấp điện tiêu thụ gây điện Bằng biện pháp cụ thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phịng, có nguồn thay máy phát … GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thông tin Lưới điện phân phối vận hành dễ dàng linh hoạt phù hợp với việc phát triển lưới điện tương lai Đảm bảo chất lượng điện cao ổn định tần số ổn định điện áp.Độ biến thiên điện áp cho phép  5% Uđm Đảm bảo chi phí tu, bảo dưỡng nhỏ 1.1.2 loại sơ đồ hệ thống lưới phân phối: Khi thiết kế xây dựng lưới phân phối chọn hệ thống điện sau: Hệ thống hình tia đơn giản Hệ thống hình vịng phía cao áp – hình tia phía hạ áp Hệ thống chọn lọc phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp Hai nguồn phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp Hệ thống mang hình nút 1.1.3 Sơ đồ hình tia: * Điều thuận lợi hình tia đơn giản nhận điện cấp điện áp trạm đơn hạ điện áp xuống cấp sử dụng Trong trường hợp khách hàng nhận điện từ hệ thống cao áp thông qua cấu đóng cắt cao áp, máy biến áp với tủ phân phối phía hạ áp, thiết bị tháo cầu dao, cách ly phía cao áp, cách ly máy biến áp cách ly tủ phân phối phía hạ áp Đường dây phía hạ áp chạy từ tủ phân phối nối với Panelboard, nơi tiếp nhận tải Mỗi đường dây nối với tủ phân phối thông qua máy cắt hay thiết bị q dịng Từ đường tồn tải cung cấp điện từ nguồn đơn, điều thuận lợi cấp điện cho nhiều loại tải khác làm giảm tối đa việc lắp đặt máy biến áp Tuy nhiên độ sụt áp cao hiệu sử dụng lại thấp đường dây cấp điện bên hạ áp nguồn cung cấp đơn Giá thành đường dây máy cắt bên hạ áp cao dây dẫn công suất MBA 1000KVA GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011 Nhóm 3_c8lt_cntt2 Hồng Thị Thu Nguyễ Thị Phương Nguyễn Duy Thắng Cao Thuỳ Dung Đại Học Điện Lực Khoa:công nghệ thơng tin Khi có cố thứ cấp hay máy biến áp nguồn cắt tồn tải Khơng thể phục vụ cấp điện việc sửa chữa kết thúc Sự cố đường dây hạ áp cắt toàn tải đường dây Một sơ đồ hình tia cải tiến để cung cấp điện tốt cho hộ tiêu thụ trình bày sơ đồ sau đây: Máy cắt 52 52 52 52 52 52 52 Máy cắt đường dây phía sơ cấp Trạm biến áp phía thứ cấp Cáp truyền tải Hình 6: Một sơ đồ hình tia cải tiến 1.1 Sơ đồ hình tia cải tiến Từ máy biến áp chính, đường dây nối đến trạm hạ áp thông qua máy cắt phân phối Mỗi vùng phụ tải nhận điện từ trạm hạ áp đơn vị Điện áp cao bước hạ xuống cấp điện áp thấp phù hợp với phụ tải Máy biến áp nối đến phụ tải chúng thông qua máy cắt Mỗi trạm hạ áp đơn vị kết hợp máy biến áp ba pha, cầu chì bên cao áp tủ phân phối bên hạ áp Tất nối với máy cắt cầu chì Những mạch kết nối với tải qua thiết bị bảo vệ Mỗi máy biến áp xác định rõ vùng phụ tải phải có khả đáp ứng trường hợp tải lớn Nếu có thay đổi vùng phụ tải, đòi hỏi máy biến áp phải có cơng suất lớn so với trường hợp sơ đồ hình tia đơn giản Tuy nhiên công suất phân phối đến tải điện áp cao nên tổn thất điện năng, chi phí lắp đặt giảm xuống, độ ổn định điện áp cải thiện GVHD:Nguyễn Tùng Linh Hà Nội:2011