Các phương pháp để mô tả xác suất của các sự cố gây ra cắt dây chuyền hoặc gây ra sự cố cắt một hay nhiều thiết bị không cần thiết khi thiết bị lân cận bị sự cố.VaSA có khả năng tính toá
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ HỮU HÙNG CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN Hà Nội – 2005 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113817001000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ HỮU HÙNG CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS: Trần Bách Hà Nội - 2005 ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống điện Việt Nam phát triển không ngừng theo thời gian, mở rộng theo không gian ngày trở nên phức tạp Các phụ tải ngày nhiều yêu cầu chất lượng phục vụ ngày cao Để đáp ứng thay đổi việc phân tích hệ thống điện ngày trở nên quan trọng Chúng ta cần phân tích nhiều vấn đề hệ thống chẳng hạn ổn định tĩnh, ổn định động, độ tin cậy, phương pháp điều chỉnh vận hành hệ thống… Một vấn đề quan trọng khác phân tích hệ thống điện vấn đề an tồn hệ thống điện Phân tích an tồn hệ thống đưa lại cho người thiết kế vận hành khái niệm số cụ thể để xem xét đánh giá hệ thống, đồng thời từ việc phân tích an toàn đưa lại độ tin cậy cung cấp điện cao cho phụ tải phụ tải quan trọng hệ thống Vì luận văn tơi nghiên cứu đề tài “Các tiêu phương pháp đánh giá an toàn Hệ thống điện” ứng dụng tính tốn an tồn điện áp cho lưới truyền tải 220kV Việt Nam năm 2004 Tuy nhiên nhiều hạn chế thời gian, chuyên môn nên luận văn không tránh khỏi sai sót Vì tơi mong nhận dẫn góp ý thầy giáo đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin bày tỏ biết ơn chân thành đến thầy giáo PGS-TS Trần Bách môn Hệ thống điện, khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tơi xin giử lời cảm ơn đến thầy cô giáo, đồng nghiệp người thân nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25/10/2005 Người thực hiện: Tạ Hữu Hùng -1- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MỤC LỤC Trang Lời mở đầu Danh mục viết tắt Chương 1: Giới thiệu 1.1 Động mục tiêu 1.2 Thành tựu kết luận cơng trình nghiên cứu trước 1.3 Mục đích nghiên cứu 10 Chương 2: Lý thuyết chung an toàn 11 2.1 Giới thiệu chung an toàn hệ thống điện 12 2.2 An toàn hệ thống điện 14 2.2.1 Khái niệm 14 2.2.2 Phân loại 16 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hệ thống điện 20 2.4 Các phương pháp phân tích cố hệ thống điện 21 2.4.1 Phương pháp độ nhạy 23 2.4.2 Phương pháp dịng tải AC 28 Chương 3: Đánh giá an tồn hệ thống điện 3.1 Đánh giá an toàn tĩnh 31 31 3.1.1 Phương pháp tiền định 31 3.1.2 Phương pháp xác suất 32 3.1.3 So sánh phương pháp tiền định phương pháp xác suất 33 3.2 Đánh giá an toàn động 34 3.3 Phương pháp xác suất để tính độ rủi ro an tồn 35 hệ thống điện -2- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 3.4 Phương pháp đánh giá độ rủi ro an toàn hệ thống 38 3.4.1 Độ rủi ro tải đường dây truyền tải 38 3.4.2 Độ rủi ro tải máy biến áp 40 3.4.3 Độ rủi ro tải đường dây máy biến áp năm 42 3.4.4 Độ rủi ro hệ thống bảo vệ đặc biệt 44 3.4.5 Đánh giá an toàn điện áp hệ thống điện 45 3.4.6 Độ rủi ro ổn định độ 47 3.4.7 Độ rủi ro tổng hợp hệ thống điện 50 3.4.8 Đánh giá an toàn độ rủi ro sở thời gian thực 50 3.4.9 Định hướng phương pháp độ rủi ro sở 52 3.5 Lựa chọn phương pháp xác suất 52 3.6 Đánh giá kinh tế an toàn hệ thống điện 54 3.6.1 Đánh giá kinh tế an tồn hệ thống điện 54 3.6.2 Mơ hình đánh giá kinh tế an toàn hệ thống 56 3.6.2.1 Mơ hình mạng điện 56 3.6.2.2 Kiểm tra điều kiện cân trạng thái đầu 58 3.6.2.3 Mơ hình trạng thái ngẫu nhiên 58 3.6.2.4 Mơ hình điều kiện thời tiết 59 3.6.2.5 Kiểm tra vùng cô lập 60 3.6.2.6 Kiểm tra điều kiện cân vùng cô lập 61 3.6.2.7 Tác động người vận hành 62 3.6.2.8 Kiểm tra điều kiện cân 63 3.6.2.9 Khơi phục tải 63 3.6.3 Tính tốn chi phí vận hành 64 3.6.3.1 Chi phí bồi thường thiệt hại cho khách hàng 64 3.6.3.2 Chi phí an tồn 66 3.6.3.3 Chi phí lượng 67 68 3.6.4 Tiêu chuẩn dừng -3- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 4: Tính tốn an tồn chế độ xác lập, ứng dụng tính tốn an tồn điện áp cho lưới điện 220kV Việt Nam 69 4.1 Các phương pháp tiêu chuẩn tính tốn an tồn lưới điện 69 4.2 Giới thiệu chung PSS/E 71 4.2.1 Cách nhập số liệu tính tốn trào lưu cơng suất 72 4.2.1 Ví dụ minh họa 90 4.2.3 Chọn phương pháp giải 94 4.2.4 Đưa kết 95 4.3 Tính tốn an tồn điện áp hệ thống điện Việt Nam năm 2004 97 4.3.1 Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam 97 4.3.2 Tính tốn an tồn lưới điện 220 kV 99 4.3.3 Nhận xét kết luận 105 Kết luận hướng nghiên cứu Tài liệu tham khảo 107 109 Phụ lục -4- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN DANH MỤC VIẾT TẮT CCDF Composite customer damage function Thiệt hại khách hàng cho tất khu vực COC Customer outage costs Giá tiền đền bù phụ tải bị điện DSA Dynamic Security Assessment Đánh giá an toàn động LF Load factor Hệ số điền kín đồ thị phụ tải PSS/E Power system simulator for Chương trình mơ tính tốn hệ thống Engineering điện Supervisory Control and Data Hệ thống thu thập liệu điều khiển giám Acquisition sát Sector Customer Damage Thiệt hại khách hàng cho khu vực SCADA SCDF Function SMP System marginal price Giá cao hệ thống SPS Special protection schemes Phối hợp bảo vệ đặc biệt SSA Static Security Assessment Đánh giá an toàn tĩnh Stress Hệ thống vận hành gần với giới hạn an toàn TSI Transient Stability Index Chỉ số ổn định động VaSA Value of Security Assessor Chương trình tính tốn giá trị an tồn VOLL Value of Lost Load Giá trị tải -5- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Động mục tiêu Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) kết nối với tạo thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện năng.[1] Hệ thống điện phát triển không ngừng theo thời gian, mở rộng theo không gian ngày trở nên phức tạp Do tính chất phức tạp hệ thống nên hệ thống có nhiều trạng thái xảy ra, trạng thái người ta gọi chế độ hệ thống [1] Hệ thống điện hệ thống phục hồi, chế độ hệ thống điện chia thành hai loại chế độ xác lập chế độ độ Chế độ xác lập chế độ mà thông số không thay đổi khoảng thời gian tương đối ngắn biến thiên với lượng nhỏ Chế độ xác lập chế độ làm việc bình thường, lâu dài hệ thống chế độ làm việc sau cố Ngoài chế độ xác lập hệ thống diễn chế độ độ, chế độ làm việc trung gian chuyển từ chế độ xác lập đến chế độ xác lập khác Phân tích chế độ xác lập gọi phân tích trạng thái tĩnh cịn phân tích chế độ độ gọi phân tích trạng thái động hệ thống.[3] Nghiên cứu an toàn hệ thống điện nghiên cứu trạng thái vận hành hệ thống giới hạn của tham số để hệ thống đảm bảo an toàn trước cố ngẫu nhiên mà không bị vi phạm giới hạn hệ thống sa thải phụ tải Từ cạnh tranh cung cấp điện dẫn đến chi phí dự trữ an toàn ngày giảm Tổ chức OFGEM (Office -6- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN of Gas and Electricity Markets-Anh) đặt câu hỏi liệu tiêu chuẩn thường dùng sản xuất tiêu thụ điện có phù hợp với mức an tồn khơng? Như ta biết nguồn cung cấp không đủ công suất làm giảm tần số hệ thống phải sa thải phụ tải Giá trị độ an tồn tính thơng qua tổn thất mà khách hàng hứng chịu phụ tải họ bị sa thải Những lợi ích việc giữ an tồn hệ thống đánh giá thơng qua xác suất, xác suất nghiên cứu nhằm mục đích bảo vệ hệ thống chống lại trạng thái ngẫu nhiên xảy hệ thống mà không cảnh báo trước Các tiêu chuẩn an toàn đưa vào năm 1994 NGT (National Grid Transco-Anh) tiêu chuẩn an toàn theo kinh nghiệm truyền thống, vài trường hợp, kết tìm dư thừa lãng phí Trong nhiều trường hợp khác, tiêu chuẩn đủ xác để ngăn cố nguy hiểm bất ngờ xảy với hệ thống An toàn hệ thống điện thuật ngữ thường dùng để khả hệ thống chống lại cố không dự báo trước tránh được, chẳng hạn việc cắt điện đột ngột đường dây truyền tải cố bất ngờ đường dây truyền tải cố nhà máy điện quan trọng hỏng hóc khí Điện quan trọng đời sống hàng ngày hoạt động sản xuất kinh tế hệ thống điện phải kiểm tra giám sát cách chặt chẽ để hệ thống ln nằm giới hạn an tồn Tiêu chuẩn an toàn tiền định cổ điển sử dụng để đánh giá mức an toàn hệ thống Một hệ thống điện gọi “chắc chắn” đáp ứng tiêu chuẩn an toàn tiền định, tức hệ thống vận hành mà không vi phạm giới hạn tất trạng thái ngẫu nhiên hệ thống Trạng thái ngẫu nhiên định nghĩa cố phần tử hệ thống hai phần tử liên kết với An toàn hệ thống kiểm tra sử -7- ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN dụng cơng cụ phân tích trạng thái ngẫu nhiên, công cụ mô tác động trạng thái ngẫu nhiên lên hệ thống cách sử dụng chương trình phân tính hệ thống Chương trình phân tích hệ thống tính tốn dịng cơng suất, ổn định điện áp trạng thái Ý tưởng phương pháp tiền định nghiên cứu an toàn để tránh cố dây chuyền dẫn đến cố lớn xảy bất ngờ Chẳng hạn, đường dây bị cố cắt dẫn đến tải đường dây khác, đường dây có khả bị cắt theo , lý gây cố gây nhiều tải gây sụp đổ hệ thống Tiêu chuẩn tiền định thực đơn giản giải pháp tối ưu kinh tế Trong số trường hợp chúng hiệu mức an tồn ngăn ngừa phải cắt điện phụ tải Trong trường hợp khác, chẳng hạn điều kiện thời tiết khắc nghiệt tiêu chuẩn tiền định lại không phản ánh mức độ nguy hiểm cố Ý tưởng phân tích an toàn theo xác suất vượt khỏi quan niệm trạng thái ngẫu nhiên hệ thống dẫn đến kiện không mong muốn Nếu không tự giới hạn trạng thái ngẫu nhiên xảy trạng thái hệ thống khơng thể xem an tồn hay khơng an tồn hầu hết cố ngẫu nhiên kết hợp với lý dẫn đến vi phạm giới hạn vận hành Những tác động để ngăn chặn vi phạm nguyên nhân dẫn đến cố không mong muốn Để ngăn chặn hoàn toàn cố điều khơng thể điều dẫn đến giá thành cung cấp cao Nói cách khác đảm bảo hệ thống chống lại tất cố xảy Một cách đo độ an toàn khác phải chấp nhận muốn nghiên cứu rộng trạng thái ngẫu nhiên hệ thống điện -8-