Lưới điện phón phối trung õp lỏ lưới điện trực tiếp chuyển tải điện năng từ cõc trạm biến õp trung gian đến cõc trạm biến õp hạ õp cung cấp cho khõch hỏng, cõc đường dóy phón phối trung
Bộ Giáo dục đào tạo Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi Ngun V¡N H¶I NGHIÊN CỨU TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CY CUNG CP luận văn thạc sỹ khoa học Hà Néi 2010 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113918141000000 Bộ Giáo dục đào tạo Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn văn hải NGHIấN CU TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ NÂNG CAO TIN CY CUNG CP IN Chuyên ngành: Mạng Hệ Thống Điện mà số: luận văn thạc sỹ khoa häc Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN ĐĂNG KHẢI Hà Nội 2010 Lời nói đầu Cùng với phát triĨn cđa nỊn kinh tÕ - x· héi, nhu cÇu sử dụng điện với yêu cầu sản lợng, chất lợng cung cấp điện tăng cao Tuy nhiên để tăng độ tin cậy dẫn đến tăng vốn đầu t Ngành điện Việt Nam phải đối phó với khó khăn vốn đầu t cho việc phát triển điện lực yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện ngày tăng Để giải toán tăng độ tin cậy cho lới điện điều kiện hạn chế vốn đầu t, luận văn này, tác giả đa phơng pháp tính toán độ tin cậy, tính toán lắp đặt thiết bị đóng cắt để tăng cờng độ tin cậy cho lới điện trung dựa mối quan hệ vốn đầu t độ tin cậy dựa hàm mục tiêu l hiệu kinh tế lắp đặt TBĐC đạt giá trị cao nhất, dựa phơng pháp quy hoạch phi tuyến xấp xỉ để giải toán, từ sử dụng chơng trình CONUT tính toán chế độ hệ thống điện lới điện trung áp Viện lợng để xác định vị trí, số lợng, loại TBĐC lắp đặt lới sau đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy cho lới điện trung Việt Nam Để hoàn thành luận văn này, tác giả vô biết ơn hớng dẫn đạo tận tình TS Phan Đăng Khải Xin chân thành cảm ơn trung tâm bồi dỡng sau đại học - Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả mong nhận đợc bổ sung, góp ý hoàn thiện nội dung từ thầy cô, chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp nhằm nâng cao tính khả dụng luận văn nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009 Mục lục Nội dung Mục lục Danh mục chữ viết tắt Mở đầu Chơng I: Hin trng li in phân phối trung áp việt nam 1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối trung áp 1.2 Xu phát triển lưới phân phối trung áp việt nam 1.3 Các thiết bị phân đoạn lưới điện phân phối trung áp 1.3.1 Dao cách ly thường (DS) 1.3.2 Dao cách ly tự động (DCLTĐ) 1.3.3 Dao cắt tải (LSB) 1.3.4 Máy cắt có trang bị thiết bị tự động đóng lại (TĐL) 1.3.5 Tự động đóng nguồn dự phịng (TĐD) 1.3.6 Máy cắt (MC) 1.3.7 DAS Ch¬ng II: Tỉng quan vỊ ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn & Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Hệ Thống Điện 2.1 Đặc trng độ tin cậy cđa hƯ thèng ®iƯn 2.1.1 Độ tin cậy tiêu thường dùng để đánh giá độ tin cậy hệ thống cung cấp điện 2.1.2 Khái niệm trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 2.1.2.1 Trạng thái phần tử 2.1.2.2 Trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 2.1.3 Tổn thất kinh tế điện ảnh hưởng cấu trúc mức độ tin cậy hệ thống điện 2.2 §é tin cËy cđa phần tử 2 Phn t khụng phc hồi 2.2.2 Mơ hình cường độ hỏng hóc 2.2.3 Phần tử phục hồi 2.2.3.1 Sửa chữa cố lý tưởng, có thời gian phục hồi t=0 2.2.3.2 Sửa chữa cố thực tế, thời gian phục hồi 2.2.3.3 Sửa chữa cố thực tế bảo dưỡng định kỳ nguyÔn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009 Trang 3 10 11 11 12 12 13 14 15 16 16 16 18 19 21 23 23 26 27 27 29 31 2.2.4 Các số đánh giá độ tin cậy hệ thống điện (Reliability Evaluation of Power Systems) 2.3 Các giải pháp nâng cao ®é tin cËy cho hƯ thèng 2.4 VÊn ®Ị ®é tin cậy thiết kế phơng án cấp điện Hàm kinh tế đánh giá phơng án cấp điện 2.5 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho líi ph©n phèi 2.5.1 Nâng cao độ tin cậy trạm biến áp phân phối 2.5.2 Nâng cao độ tin cy cho phn li phõn phi 2.6 Các giải pháp tăng cờng độ tin cậy lới điện phân phối điện Việt Nam Chơng III: Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện giải pháp tự động hóa thiết bị đóng cắt phân đoạn lới điện phân phối trung áp 3.1 Hiện trạng Rơle bảo vệ hệ thống phân phối trung áp Việt Nam 32 37 38 40 40 41 44 48 48 3.1.1 Hệ thống rơle bảo vệ cho ngăn máy cắt trung áp lưới điện trung tính nối đất trực tiếp 48 3.1.2 Hệ thống rơle bảo vệ cho ngăn máy cắt trung áp lưới trung tính cách ly qua trở kháng 48 3.1.3 Hiện trạng tự động hóa hệ thống phân phối trung áp Việt nam 3.2 Phèi hợp làm việc thiết bị tự động đóng lại (Recloser) dao cắt có tải (LSB) 3.2.1 Giai đoạn 1: Chưa có hệ thống SCADA 3.2.2 Giai đoạn 1: Khi có hệ thống SCADA 3.3 Giíi thiƯu chung hệ thống tự động hóa phân vùng cố DAS ( Distribution Automatic System) theo giai đoạn 3.3.1 Các thiết bị DAS giai đọan 3.3.2 Các thiết bị hệ thống DAS giai đoạn 3 Các thiết bị hệ thống DAS giai đoạn Ch¬ng IV: Tính tốn lựa chọn vị trí, chủng loại thiết bị đóng cắt phân đoạn tối ưu để nâng cao độ tin cậy cung cp in 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Mô tả toán phơng pháp giải 4.2.1 Mụ t bi toỏn nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009 49 51 51 54 57 57 65 67 73 73 77 77 4.2.2 Bài toán xác định loại thiết bị đóng cắt lắp đặt 4.3 Bài toán xác định loại, số lợng TBĐC 4.3.1 Đặt vấn đề 4.3.2 Bài toán tìm kiếm điểm mở mạch vòng tái cấu hình lới giảm tổn thất (D)P 4.3.3 Bài toán tìm loại, số lợng thiết bị phân đoạn 4.4 Phơng pháp quy hoạch phi tuyến xấp xỉ 4.4.1 Đặt vấn đề 4.4.2 Bài toán QHTT nguyên thực hỗn hợp xấp xỉ 4.5 Giới thiệu chơng trình tính toán 4.6 Kết luận chơng IV Chơng V: Tính toán lựa chọn vị trí, số lợng, chủng loại, thiết bị đóng cắt tối u để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho số lới điện cụ thể 5.1 Đặt vấn đề 5.2 Các giả thiết để tính toán 5.3 áp dụng tính toán cho lới điện cụ thể cho số lới điện cụ thể Kết luận chơng V Kết luận hớng nghiên cứu Tài liệu tham khảo Phụ lục nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật ®iÖn 2007-2009 79 82 82 82 85 86 86 88 90 93 94 94 94 96 105 106 108 Danh mục chữ viết tắt HTCCĐ Hệ thống điện cung cấp điện LĐPPTA Lới điện phân phối trung áp ĐTC Độ tin cậy MBA Máy biến áp TBA Trạm biến ¸p QHPT Quy ho¹ch phi tuyÕn QHTT Quy ho¹ch tuyÕn tính TBĐC Thiết bị đóng cắt Hàm chi phí lắp đặt thiết bị phân đoạn chi phí Z, Z cp có lợi từ việc giảm thiệt hại gián đoạn cung cấp điện mang lại nguyễn văn hải - líp cao häc kü tht ®iƯn 2007-2009 Danh mơc bảng Tên bảng Trang Bảng 5.1: Bảng thông số nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ 476E1.6 97 Bảng 5.2 Bảng kết tính nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ 476E1.6 99 Bảng 5.3: Bảng thông số Lộ 381E1.4 101 Bảng 5.4: Bảng hình ảnh kết chạy chơng trình Lộ 381E1.4 101 Bảng 5.5 Bảng kết lộ 381E1.4 102 Bảng 5.6: Bảng thông số Lộ 373E22.3 103 Bảng 5.7: Bảng hình ảnh kết chạy chơng trình Lộ 373E22.3 104 Bảng 5.8 Bảng kết lộ 373E22.3 104 nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009 Danh mục hình vẽ, đồ thị Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình 2.1 Trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 19 H×nh 2.2 Đồ thị quan hệ hàm phân bố hàm mật độ 24 H×nh 2.3 Mơ hình cường độ hỏng hóc 27 H×nh 2.4 Trạng thái làm việc trạng thái hỏng hóc phần tử 29 H×nh 2.5 Mơ hình trạng thái phần tử 32 H×nh 2.6 Đồ thị phụ tải trung bình phụ tải 36 H×nh 3.1 Sơ đồ phối hợp phân đoạn cố recloser dao cắt có tải 52 H×nh 3.2 Hệ thống điện sử dụng recloser phối hợp với LBS phân đoạn tự động có hệ thống SCADA 55 H×nh 3.3 Sự cố phân đoạn LBS LBS 56 H×nh 3.4 Các thiết bị hệ thống DAS giai đoạn 57 H×nh 3.5 Nguyên lý cấu tạo hợp DPĐTĐ 58 H×nh 3.6 Sơ đồ phối hợp thời gian cài đặt FDR 60 H×nh 3.7 Nguyên tắc hoạt động lưới điện hình tia 61 H×nh 3.8 Nguyên tắc hoạt động lưới điện có nguồn hai phía 63 H×nh 3.9 Giản đồ thời gian tác động với nguồn cung cấp 64 H×nh 3.10 Cấu hình hệ thống DAS giai đoạn 66 H×nh 3.11 Điều khiển thời gian thực hiển thị trạng thái lưới phân phối theo thời gian thực Hình 3.12 Quy trình tự động phục hồi lưới phõn phi nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ tht ®iƯn 2007-2009 68 69 Hình 3.13 DAS cho hệ thống cáp ngầm 71 Hình 3.14 Sơ đồ phát triển hệ thống DAS giai đoạn 72 H×nh 4.1 Mèi quan hệ chi phí độ tin cậy 75 Hình 4.2 Đồ thị hàm ZE = g(n), ZTB = h(n) 78 Hình 4.3 Đồ thị hàm tổng chi phí Z CP 78 Hình 4.4 Lu đồ giải thuật tái cấu hình lới giảm P 84 Hình 4.5 Tuyến tính hóa khúc hàm phi tuyến 87 Hình 4.6 Thông số đầu vào đờng dây 90 Hình 4.7 Thông số đầu vào phụ tải 90 Hình 4.8 Sơ đồ tính toán chế độ lới điện 91 Hình 4.9 Thông số đầu vào tính độ tin cậy 91 Hình 4.10 Lới điện sau tính toán lắp đặt TBĐC 92 Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ 476E1.6 96 Hình 5.2 Nhập thông số đờng dây đoạn từ nút 1- nút (ĐH Cảnh Sát Tân Phơng) 97 Hình 5.3: Nhập thông số đầu vào phụ tải nút (Tân Phơng) 98 Hình 5.4: Sơ đồ kết tính toán chế độ lới điện lộ 476E1.6 98 Hình 5.5 Thông số đầu vào tính độ tin cậy nhập vào nửa trái bảng 99 Hình 5.6 Kết hiển thị nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ 476E1.6 100 Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý lộ 381E1.4 100 Hình 5.8 Sơ đồ kết chơng trình lắp TBĐC cho Lộ 381E1.4 102 Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý lộ 373E22.3 103 nguyễn văn hải - lớp cao học kü tht ®iƯn 2007-2009