Lưới Điện thông minh, Trang bị hệ thống giám sát nhiệt động đường dây trên không, nhằm tăng hiệu quả vận hành của đường dây truyền tải điện

Đường dây tải điện trên không (ĐDK) là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống truyền tải điện quốc gia, là cầu nối để đưa năng lượng điện từ các nguồn điện xa xôi đến được với từng khu vực sử dụng. Hiện trạng nhiều đường dây tải điện DDK tại Việt Nam hiện nay đang phải vận hành quá tải vì nhiều nguyên nhân khác nhau như: phụ tải tăng đột ngột, một số công trình đầu tư xây dựng lưới vào chậm tiến độ; các nguồn thủy điện phát cao ở khu vực miền Bắc; các nguồn năng lượng tái tạo (điện mặt trời) vào vận hành ồ ạt tại khu vực miền Trung và Nam Trung bộ… Dẫn đến tình trạng vận hành đầy tải, quá tải các đường dây, trạm biến áp 220 kV, 500 kV tại miền Bắc và miền Trung trong các năm gần đây, làm gia tăng sự cố, gây mất an toàn và tin cậy cấp điện. Các đường dây thường có độ dài lớn và đi qua nhiều vùng miền với các điều kiện thời tiết khác nhau. Một số DĐK thường vận hành lâu năm, lại thường xuyên vận hành quá tải có thể là mối đe doạ tiềm năng rất lớn đối với sự vận hành ổn định của hệ thống điện truyền tải. Bên cạnh đó, các điều kiện thời tiết (như mưa, tốc độ gió, nhiệt độ môi trường…) ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phát nhiệt của dây dẫn, từ đó ảnh hưởng lớn đến khả năng tải của đường dây. Nếu tận dụng không hết khả năng tải đường dây trên không, sẽ làm lãng phí rất lớn tài nguyên lưới điện. Mặt khác, nếu vận hành ở chế độ quá tải, có thể sẽ là mối đe doạ tiềm năng đối với sự vận hành ổn định của hệ thống điện truyền tải. Đặc biệt nguy hiểm là khi nhiệt độ dây dẫn tăng cao trong những ngày nắng nóng và phụ tải tăng đột ngột gây tụt lèo đường dây, nếu ngăn lộ không có bảo vệ chống tụt lèo thì ngăn lộ không được bảo vệ tác động cắt ra khỏi sự cố, gây mất đối xứng pha trong hệ thống và gây phát triển lan truyền sự cố, dẫn đến sự cố vĩnh cửu nguy hiểm, gây mất ổn định cho hệ thống cung cấp điện, thiệt hại rất lớn cho nền kinh tế. Mặc dù các công ty truyền tải điện đã tăng cường kiểm tra và đưa ra một số các giải pháp đối với các đường dây thường xuyên phải vận hành đầy tải, hoặc quá tải như: cải tạo đường dây thành nhiều mạch, thay dây dẫn có khả năng tải cao hơn, đôn đốc để đẩy nhanh tiến độ các dự án đầu tư xây dựng, phối hợp với với các cơ quan điều độ để có phương thức vận hành phù hợp, đẩy mạnh công tác tuyên truyền vận động toàn dân tham gia bảo vệ hành lang an toàn đường dây truyền tải… Tuy nhiên, vẫn chưa giải quyết được triệt để vấn đề hành lang an toàn lưới điện (đặc biệt là khi đường dây đi qua khu vực đông dân cư). Để giám sát nhiệt độ thực tại một thời điểm nào đó trên đường dây truyền tải, hiện nay tại Việt Nam mới chỉ có các biện pháp kiểm tra đêm, kiểm tra định kỳ soi phát nhiệt đường dây bằng thiết bị kiểm tra phát nhiệt hồng ngoại. Và đặc biệt, sử dụng các thông số mặc định khi thiết kế đường dây ( đã giả định chế độ gió, nhiệt độ môi trường,.. ) cộng với chế độ vận hành để tính công suất hoạt động tối đa của DĐK. Tuy nhiên phương pháp giám sát nhiệt nói trên thường mang tính bị động, đòi hỏi có sự chuẩn bị về nhân lực, thiết bị trước khi giám sát, không mang tính liên tục và không kịp thời (còn gọi là giám định mức nhiệt tĩnh). Khi có hiện tượng nhiệt độ tăng mạnh trên các tuyến đường dây mang tải lớn sẽ không kịp bố trí cán bộ để giám sát thông số nhiệt độ. Vì vậy, hiện nay phải cần một giải pháp mang tính tính đột phá, an toàn, khắc phục được những hạn chế nêu trên và nâng cao hiệu suất truyền tải điện. Lựa chọn tốt nhất trên thế giới hiện nay chính là áp dụng công nghệ giám sát tải động. Lợi ích chính của hệ thống giám sát tải động đường dây là tăng cường sử dụng mạng lưới truyền tải hiện có và giảm tắc nghẽn đường truyền. Các cảm biến lắp trên dây dẫn có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực của mạng lưới cùng các thông số đường truyền và phụ tải hiện tại. Điều này đặc biệt hữu ích đối với những đường dây đầy tải, quá tải do nguồn không ổn định từ các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời đang vận hành ồ ạt như hiện nay. Không những vậy, việc lắp đặt thiết bị giám sát nhiệt động trên các đường dây truyền tải sẽ giúp cán bộ vận hành tính toán, dự báo khả năng tải động của đường dây, tính toán khả năng quá tải ngắn hạn, tính toán độ võng cho lưới điện truyền tải; xác định khả năng tải động của đường dây, qua đó tăng hiệu quả vận hành đường dây; cảnh báo nguy cơ sự cố đường dây do độ võng tăng, nhằm mục tiêu giảm thiểu sự cố trên lưới truyền tải do ảnh hưởng của thời tiết và điều kiện vận hành. Do đó việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ giám sát nhiệt động hay giám sát công suất tải theo thời gian thực trên DDK tại Việt Nam là thật sự rất cần thiết.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

ĐỀ TÀI Trang bị hệ thống giám sát nhiệt động đường dây trên không, nhằm tăng hiệu quả vận hành của

đường dây truyền tải điện

MỤC LỤC

TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỨC NHIỆT/THERMAL RATING CỦA ĐDK 7

1.1 Phương pháp định mức nhiệt tĩnh/Static Thermal Rating 7

1.2 Phương pháp định mức nhiệt theo xác suất/Probablistic thermal rating 7

1.3 Phương pháp định mức nhiệt động/Dynamic Thermal Rating 7

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG (THEO THỜI GIAN THỰC) CỦA ĐƯỜNG DÂY 8

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU KINH NGHIỆM VẬN HÀNH CÁC HỆ THỐNG DLR TRÊN THẾ GIỚI 11

1.Tại các nước hoặc công ty 11

1.1 Tại Công ty Điện và Khí San Diego, California, Mỹ 11

1.2 Tại Công ty Eon Central Networks Vương quốc Anh, Skegness-Boston 11

1.3 Tại Công ty Điện lực Elia, Bỉ 12

1.4 Tại Đức 13

1.5 Oncor, Texas, Mỹ 14

1.6 Tại CANADA 15

2 DLR tích hợp điện gió triển khai trong thực tế 15

2.1 Ví dụ DLR tích hợp điện gió được triển khai trong thực tế 17

CHƯƠNG III GIẢI PHÁP HỆ THỐNG THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘNG (DLR) LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN QUỐC GIA EVNNPT 19

1 Các giải pháp thiết kế và lựa chọn hệ thống DLR cho lưới truyền tải quốc gia 19

2 Cơ sở tính toán lựa chọn vị trí lắp đặt hệ thống DLR 21

CHƯƠNG IV PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BAN ĐẦU HỆ THỐNG DLR VẬN HÀNH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI QUỐC GIA 23

CHƯƠNG V KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

PTC: Công ty truyền tải Điện trực thuộc Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia

EVNNPT/NPT: Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia

GSM/GPRS: Hệ thống thông tin di động toàn cầu/Dịch vụ vô tuyến gói tổnghợp

TSO: Công ty truyền tải điện

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ dòng nhiệt tiêu chuẩn 8

Hình 2 Đường cong theo thời gian của công suất tải/Ampacity là định mức nhiệt động theo thời gian thực so với đường thẳng của định mức nhiệt tĩnh 10

Hình 3 Biểu đồ độ khuếch đại của đường dây ELIA 400 kV (bó đôi) trong tháng 8 năm 2009 và sự xuất hiện tích lũy của công suất hiện tại và khả năng hiện có 13

Hình 4 Quy trình làm việc của các biện pháp cần thiết để thực hiện đánh giá nhiệt động 14

Hình 5 Phân tích SWOT để giám sát và sử dụng DLR liên quan đến kết nối năng lượng gió với hệ thống điện 16

Hình 6 Các lựa chọn kết nối lưới điện của trang trại điện gió (về công suất và quy tắc kết nối), DLR theo tiêu chí N và N-1 và cắt giảm năng lượng gió được nén trong biểu đồ mô tả các tình huống lưu lượng tải quan trọng 16

Hình 7 Phân chia các phương pháp DLR 19

Hình 8 Sơ đồ khối của hệ thống DLR 21

Hình 9 Sơ đồ tuyến đường dây 274 Vân Trì – 272 Chèm (Ảnh chụp vệ tinh) 22

Hình 10 Cảm biến Ampacimon ADR 23

Hình 11 Dự báo tải động trong thời gian ngắn 24

Hình 12 Dự báo tải động trong thời gian dài 24

MỞ ĐẦU

Đường dây tải điện trên không (ĐDK) là một phần tử vô cùng quan trọng trong

hệ thống truyền tải điện quốc gia, là cầu nối để đưa năng lượng điện từ các nguồn điện

xa xôi đến được với từng khu vực sử dụng Hiện trạng nhiều đường dây tải điện DDKtại Việt Nam hiện nay đang phải vận hành quá tải vì nhiều nguyên nhân khác nhaunhư: phụ tải tăng đột ngột, một số công trình đầu tư xây dựng lưới vào chậm tiến độ;các nguồn thủy điện phát cao ở khu vực miền Bắc; các nguồn năng lượng tái tạo (điệnmặt trời) vào vận hành ồ ạt tại khu vực miền Trung và Nam Trung bộ… Dẫn đến tìnhtrạng vận hành đầy tải, quá tải các đường dây, trạm biến áp 220 kV, 500 kV tại miềnBắc và miền Trung trong các năm gần đây, làm gia tăng sự cố, gây mất an toàn và tincậy cấp điện Các đường dây thường có độ dài lớn và đi qua nhiều vùng miền với cácđiều kiện thời tiết khác nhau Một số DĐK thường vận hành lâu năm, lại thường xuyênvận hành quá tải có thể là mối đe doạ tiềm năng rất lớn đối với sự vận hành ổn địnhcủa hệ thống điện truyền tải

Bên cạnh đó, các điều kiện thời tiết (như mưa, tốc độ gió, nhiệt độ môitrường…) ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phát nhiệt của dây dẫn, từ đó ảnh hưởng lớnđến khả năng tải của đường dây Nếu tận dụng không hết khả năng tải đường dây trênkhông, sẽ làm lãng phí rất lớn tài nguyên lưới điện Mặt khác, nếu vận hành ở chế độquá tải, có thể sẽ là mối đe doạ tiềm năng đối với sự vận hành ổn định của hệ thốngđiện truyền tải Đặc biệt nguy hiểm là khi nhiệt độ dây dẫn tăng cao trong những ngàynắng nóng và phụ tải tăng đột ngột gây tụt lèo đường dây, nếu ngăn lộ không có bảo

vệ chống tụt lèo thì ngăn lộ không được bảo vệ tác động cắt ra khỏi sự cố, gây mất đốixứng pha trong hệ thống và gây phát triển lan truyền sự cố, dẫn đến sự cố vĩnh cửunguy hiểm, gây mất ổn định cho hệ thống cung cấp điện, thiệt hại rất lớn cho nền kinhtế

Mặc dù các công ty truyền tải điện đã tăng cường kiểm tra và đưa ra một số cácgiải pháp đối với các đường dây thường xuyên phải vận hành đầy tải, hoặc quá tải như:cải tạo đường dây thành nhiều mạch, thay dây dẫn có khả năng tải cao hơn, đôn đốc đểđẩy nhanh tiến độ các dự án đầu tư xây dựng, phối hợp với với các cơ quan điều độ để

có phương thức vận hành phù hợp, đẩy mạnh công tác tuyên truyền vận động toàn dântham gia bảo vệ hành lang an toàn đường dây truyền tải… Tuy nhiên, vẫn chưa giảiquyết được triệt để vấn đề hành lang an toàn lưới điện (đặc biệt là khi đường dây điqua khu vực đông dân cư)

Để giám sát nhiệt độ thực tại một thời điểm nào đó trên đường dây truyền tải,hiện nay tại Việt Nam mới chỉ có các biện pháp kiểm tra đêm, kiểm tra định kỳ soiphát nhiệt đường dây bằng thiết bị kiểm tra phát nhiệt hồng ngoại Và đặc biệt, sửdụng các thông số mặc định khi thiết kế đường dây ( đã giả định chế độ gió, nhiệt độ

Tuy nhiên phương pháp giám sát nhiệt nói trên thường mang tính bị động, đòi hỏi có

sự chuẩn bị về nhân lực, thiết bị trước khi giám sát, không mang tính liên tục và khôngkịp thời (còn gọi là giám định mức nhiệt tĩnh) Khi có hiện tượng nhiệt độ tăng mạnhtrên các tuyến đường dây mang tải lớn sẽ không kịp bố trí cán bộ để giám sát thông sốnhiệt độ Vì vậy, hiện nay phải cần một giải pháp mang tính tính đột phá, an toàn, khắcphục được những hạn chế nêu trên và nâng cao hiệu suất truyền tải điện

Lựa chọn tốt nhất trên thế giới hiện nay chính là áp dụng công nghệ giám sát tảiđộng Lợi ích chính của hệ thống giám sát tải động đường dây là tăng cường sử dụngmạng lưới truyền tải hiện có và giảm tắc nghẽn đường truyền Các cảm biến lắp trêndây dẫn có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực của mạng lưới cùng các thông số đườngtruyền và phụ tải hiện tại Điều này đặc biệt hữu ích đối với những đường dây đầy tải,quá tải do nguồn không ổn định từ các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió, điệnmặt trời đang vận hành ồ ạt như hiện nay

Không những vậy, việc lắp đặt thiết bị giám sát nhiệt động trên các đường dâytruyền tải sẽ giúp cán bộ vận hành tính toán, dự báo khả năng tải động của đường dây,tính toán khả năng quá tải ngắn hạn, tính toán độ võng cho lưới điện truyền tải; xácđịnh khả năng tải động của đường dây, qua đó tăng hiệu quả vận hành đường dây;cảnh báo nguy cơ sự cố đường dây do độ võng tăng, nhằm mục tiêu giảm thiểu sự cốtrên lưới truyền tải do ảnh hưởng của thời tiết và điều kiện vận hành

Do đó việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ giám sát nhiệt động hay giámsát công suất tải theo thời gian thực trên DDK tại Việt Nam là thật sự rất cần thiết

CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỨC NHIỆT/THERMAL RATING CỦA ĐDK

1.1 Phương pháp định mức nhiệt tĩnh/Static Thermal Rating

Phương pháp định mức nhiệt tĩnh (STR) là phương pháp đánh giá chế độ nhiệtcủa ĐDK trong điều kiện thời tiết xấu nhất STR xác định dòng tải vận hành tối đathấp nhất cố định cho ĐDK STR là giá trị cơ bản khi nói đến đánh giá chế độ nhiệt vàđược sử dụng rộng rãi trong thiết kế, vận hành lưới truyền tải điện Tất cả các biệnpháp nâng công suất ĐDK đều được so sánh với giá trị của STR Ngay cả các kháiniệm về đánh giá chế độ nhiệt kiểu xác suất và đánh giá chế độ nhiệt động đã đượcphát triển; đánh giá nhiệt tĩnh vẫn được sử dụng phổ biến nhất trong ngành côngnghiệp truyền tải điện [4]

Trong vận hành lưới truyền tải điện, điều kiện thời tiết xấu nhất là: tốc độ gióbằng không, nhiệt độ môi trường cao nhất và bức xạ mặt trời cao nhất Nhưng khá khó

để xác định nhiệt độ môi trường cao nhất và bức xạ mặt trời cao nhất Đồng thời, sửdụng tốc độ gió bằng không sẽ làm giảm đáng kể giá trị của đánh giá nhiệt

Vì những lý do đã nêu ở trên, bản chất của định mức nhiệt tĩnh là đánh giá nhiệttrong điều kiện thời tiết tới hạn thay vì điều kiện xấu nhất Điều kiện thời tiết tới hạnthường được xác định bởi dữ liệu lịch sử và phân tích thống kê Thông thường, điềukiện thời tiết tới hạn xấu hơn hầu hết các điều kiện thời tiết khác Vì vậy, STR cũngkhông phải lúc nào cũng có thể áp dụng cho vận hành của ĐDK Tuy nhiên, các công

ty truyền tải điện sẽ phải chịu đựng một rủi ro nhỏ để có được công suất truyền tải hợp

lý và vận hành các cấu trúc ĐDK kinh tế hơn

1.2 Phương pháp định mức nhiệt theo xác suất/Probablistic thermal rating

Phương pháp định mức nhiệt theo xác suất là sự kết hợp của những phép đánhgiá nhiệt tĩnh khác nhau dựa trên các điều kiện thời tiết tới hạn khác nhau Xác suất rủi

ro quá tải trong điều kiện xếp hạng nhiệt cố định này có thể được tính toán

Trong một số trường hợp, rủi ro quá tải tối đa cho phép được đưa ra; và phépđánh giá nhiệt tĩnh tương ứng có thể được tính toán [5]

1.3 Phương pháp định mức nhiệt động/Dynamic Thermal Rating

Phương pháp định mức nhiệt động (DTR) là xác định giá trị dòng tải cực đạicho phép theo thời gian thực của ĐDK Giá trị này cũng được coi là yếu tố quan trọngtrong quy hoạch/thiết kế và vận hành các HTĐ

Trong những thời gian gần đây, khi lưới điện thông minh với nguồn phát từnăng lượng tái tạo (gió, mặt trời) được đưa vào vận hành ngày càng phổ biến thì việcphải thiết lập các hệ thống giám sát nhiệt động trên các ĐDK là cần thiết và phù hợp.

Vì việc đo lường chính xác chế độ nhiệt động là tốn kém, do vậy cần phải xác lập vàthiết kế một hệ thống DLR hiệu quả về chi phí Việc tính toán theo DTR đòi hỏi thôngtin về tốc độ gió thời gian thực, hướng gió, tốc độ bức xạ mặt trời, nhiệt độ môitrường, nhiệt độ và dòng điện dây dẫn [6]

Một hệ thống đánh giá/giám sát nhiệt động cần phải có được tất cả các thông sốnày Đồng thời, phép đo phải đáp ứng các yêu cầu về độ nhạy, độ chính xác Hiện tại,trên thị trường đã có một số hệ thống DLR với những cách tiếp cận khác nhau trongviệc xác định và thu nhận thông tin về nhiệt độ dây dẫn, thông số môi trường theo thờigian thực đã được đưa vào sử dụng để theo dõi tình trạng của ĐDK

Trong phạm vi nghiên cứu này, phương pháp định mức nhiệt động (tính toáncông suất động – theo giời than thực) được sử dụng làm nguyên lý cho giải pháp thiết

kế các hệ thống giám sát nhiệt động đường dây truyền tải

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG (THEO THỜI GIAN THỰC) CỦA ĐƯỜNG DÂY

Phương pháp tính công suất động của đường dây được chia ra làm 2 phươngpháp: trực tiếp và gián tiếp Việc phân định giữa phương pháp trực tiếp và gián tiếpchưa rõ ràng; một số cho rằng chỉ có phương pháp tính độ võng ĐDK là trực tiếp,trong khi hầu hết cho rằng tất cả các phương pháp tính toán các thông số của đườngdây truyền tải là phương pháp trực tiếp [7]

Phương pháp tính công suất động của đường dây được thực hiện theo Tiêuchuẩn CIGRE/IEEE 738:2006 trong đó sử dụng phương trình đối lưu nhiệt mô phỏngthực nghiệm để tính ra dòng đối lưu nhiệt “qc” [8, 9]

Phương trình đối lưu nhiệt tiêu chuẩn:

(1)Trong đó:

m : khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài của dây truyền tài;

Hình 1 Sơ đồ dòng nhiệt tiêu chuẩn

Cp : nhiệt dung riêng của dây dẫn;

Tc : nhiệt độ lõi;

qc : tỉ lệ thất thoát nhiệt do dòng đối lưu lạnh;

qr : tỉ lệ thất thoát nhiệt do dây tự bức xạ;

qs: tỉ lệ tăng nhiệt đo sức nóng từ mặt trời

I : dòng điện đường dây;

R (Tc) : điện trở đường dây trên mỗi đơn vị chiều dài, tại nhiệt độ cụ thể TC;

Phương trình này được dùng để dự đoán khoảng thời gian mà dây có thể chịu đượcứng với tải cho sẵn khi không bị quá tải và nó cũng được dùng trong việc vẽ đồ thị đặctuyến I-T

qc=qs + I2Rac(Tc) – qR – mCpdTc/dt (2)

Từ phương trình tiêu chuẩn này, có thể tính được dòng nhiệt đối lưu “qc” từ nhữngtham số thu thập được từ thực tế:

• Rac được tính bằng cách dùng những thông số kỹ thuật của dây dẫn, nhiệt độ dây dẫn

và nhiệt độ môi trường;

• Tamb : nhiệt độ môi trường có thể đo được bằng cảm biến thời tiết;

• Tc : nhiệt độ lõi, có thể đo bằng thiết bị cảm biến lắp trên đường dây;

• I : dòng điện, có thể đo bằng thiết bị cảm biến lắp trên đường dây;

• m và CP được lấy từ thông số kỹ thuật của cáp;

• qs và qR được tính bằng thuật toán từ những số liệu thực tế;

• dTc/dt : tỉ lệ thay đổi của TC theo thời gian;

Trong đó:

• qc1 được dùng khi gió yếu nhưng sai khi vận tốc gió cao;

• qc2 được dùng khi gió mạnh nhưng sai khi vận tốc gió thấp;

Ở trạng thái ổn định, cụm hàm số trong phương trình cân bằng nhiệt (1) bằng 0, kết quả là phương trình (3) được viết lại để tính dòng định mức:

I=√qc+qr−qs

R(Tc) (4)

Phương trình (4) mô tả dòng điện khi ở trạng thái nhiệt độ ổn định tại Tc cụ thể và điềukiện môi trường cố định Bằng cách thay thế nhiệt độ dây tối đa cho phép, dòng điện định mức có thể được tính ra

Với tính toán công suất động của ĐDK, chúng ta có thể tăng khả năng tải (công suất tải) của đường dây đáng kể tại một số thời điểm cần thiết Các con số thống kê qua sử dụng hệ thống tại một số công ty điện lực hoặc Công ty truyền tải điện, khả năng tải của ĐDK có thể tăng tới 20%

Việc sử dụng định mức nhiệt động cho phép giảm nguy cơ có thể phát sinh trong định mức nhiệt tĩnh và tăng đáng kể công suất tải của đường dây (phần xanh lá cây so với phần da cam của định mức nhiệt tĩnh)

Hình 2 Đường cong theo thời gian của công suất tải/Ampacity là định mức nhiệt động theo thời gian thực so với đường thẳng của định mức nhiệt tĩnh

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU KINH NGHIỆM VẬN HÀNH CÁC HỆ

THỐNG DLR TRÊN THẾ GIỚI

1 Tại các nước hoặc công ty

Trong vài thập kỷ qua, đã có nhiều nghiên cứu, thử nghiệm và sử dụng thực tế

hệ thống giám sát DLR Trong các phần dưới đây, sẽ mô tả ngắn gọn về các kinhnghiệm vận hành các hệ thống DLR

Các số liệu được trích dẫn bởi các nhà cung cấp thiết bị giám sát DLR ngụ ýrằng thiết bị giám sát DLR ngày càng được sử dụng nhiều hơn Tuy nhiên, có thểkhông có thông tin công khai về việc sử dụng thiết bị giám sát DLR tại các địa điểm /công ty sử dụng và ít nhất trong một số trường hợp có thể thiết bị không thực sự được

sử dụng cho DLR

Cần lưu ý rằng, có nhiều loại ứng dụng DLR khác nhau, dựa trên các phươngpháp xác định DLR khác nhau Độ chính xác của các phương pháp khác nhau và cócác mức độ không chắc chắn khác nhau liên quan Đặc biệt trong các phương pháp dựatrên đo lường thời tiết có những sự không chắc chắn lớn liên quan,và do đó , các giảđịnh thận trọng cũng như các giới hạn an toàn thường được sử dụng Công suất thực

tế, nếu có thể đo được (hoặc trong trường hợp được sử dụng một hệ thống đo lườngchính xác và rộng rãi hơn), có thể còn lớn hơn Do đó kết quả của các kinh nghiệmkhác nhau không thể so sánh trực tiếp

1.1 Tại Công ty Điện và Khí San Diego, California, Mỹ

Tính khả thi và độ tin cậy của việc sử dụng giám sát dòng thời gian thực đãđược thử nghiệm ở California vào cuối năm 1990 Một thiết bị CAT-1 đã được lắp đặttrên một đường dây 230 kV quan trọng, hạn chế khả năng nhập khẩu vào hệ thống Khí

và Điện (SDG & E) của San Diego Dữ liệu giám sát được chuyển đến hệ thống quản

lý năng lượng SDG & E (EMS) để làm thông tin cho người vận hành hệ thống và được

sử dụng trong quá trình ra quyết định vận hành

Dự án thử nghiệm đã chỉ ra rằng đường dây được giám sát nhiệt có thể truyềnthêm 40-80% công suất khi sử dụng định mức nhiệt động theo thời gian thực thay vìđịnh mức nhiệt tĩnh Người ta cũng kết luận rằng việc sử dụng định mức nhiệt độngtheo thời gian thực có thể giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vốn trong các dự án đườngtruyền hoãn lại và cải thiện việc sử dụng các nguồn phát hiện có

1.2 Tại Công ty Eon Central Networks Vương quốc Anh, Skegness-Boston

Trong khu vực Skegness ở Đông Bắc nước Anh, có một số trang trại điện gióhiện đang tồn tại cũng như được quy hoạch Khu vực này được kết nối thông qua kếtnối 40 km mạch kép 132 kV đến Boston Kết nối ban đầu được thiết kế để cung cấp

phụ tải tương đối nhỏ trong khu vực, nhưng việc sản xuất điện gió dự kiến sẽ gây radòng điện ngược lớn.

Kể từ mùa thu 2008, Eon Central Networks UK đang sử dụng tính toán tự độngdựa trên CIGRE 207 với định mức nhiệt động theo thời gian thực và Skegness-Bostondựa trên các phép đo thời tiết địa phương Có hai trạm thời tiết được kết nối với điểmcuối của đường Skegness và một trạm thời tiết nằm ở đầu đường Boston Tất cả cáctrạm thời tiết đưa vào hệ thống quản lý phụ tải Do hướng gió thay đổi, giả định thậntrọng về góc 20 ° giữa hướng gió và đường được giả định Ngoài ra, cũng có một giớihạn an toàn được sử dụng để xem xét tất cả các yếu tố không chắc chắn về điều kiệnmôi trường xung quanh (nghĩa là công suất của rơle thấp hơn công suất xác định thựctế)

Ngoài ra, có bốn thiết bị Power Donut TM ở ba vị trí trên đường dây để theodõi trực tiếp nhiệt độ đường truyền

Hệ thống thực hiện các hành động theo hai cấp độ khi cần thiết để bảo đảm hoạtđộng:

- Khi dòng điện đạt tỷ lệ phần trăm nhất định (ví dụ 95%) của công suất đượctính toán động, một tín hiệu được gửi bởi hệ thống quản lý phụ tải đến máyphát điện trang trại gió để giảm công suất

- Như dự phòng, trong trường hợp công suất đầu ra của trang trại gió khônggiảm, rơle bảo vệ (của AREVA, hiện là Alstom) sẽ ngắt một trang trại giósau thời gian trễ

- Các phép đo nhiệt độ đường dây đã được sử dụng để so sánh nhiệt độ đườngdây dựa trên các tính toán từ các phép đo thời tiết và chúng được báo cáo là

có sự tương ứng khá tốt với nhau

Như vậy, việc giám sát DLR được sử dụng trên tuyến ĐDK Skegness-Boston

cho phép tạo ra công suất phát điện gió nhiều hơn 20-50% để kết nối với lưới điện.

1.3 Tại Công ty Điện lực Elia, Bỉ

TSO (Công ty truyền tải điện) Elia của Bỉ đã thực hiện phân tích DLR trênmạng 70 kV của mình ở Đông Nam, Bỉ bằng cách sử dụng các thiết bị giám sát DLRcủa Ampacimon để cho phép kết nối nhiều hệ thống phát điện phân tán hơn trong khuvực và giảm thiểu việc cắt giảm các trang trại điện gió và sản xuất hệ thống phát điệnphân tán khác

Tính toán công suất kết nối có sẵn tại khu vực này theo cách truyền thống, côngsuất đường truyền được sử dụng hết và không còn chỗ để kết nối các nhà máy điện giómới, trong đó có số lượng ứng dụng kết nối đáng kể Từ chối kết nối không phải làmột lựa chọn và gia cố lưới điện không thể thực hiện được trong khung thời gian và

ngân sách được đề cập Thế hệ phân tán hiện tại có các hợp đồng kết nối chắc chắn vàkhông thể bị cắt giảm theo hợp đồng.

Các trang trại điện gió mới sẽ được kết nối với lưới điện với quyền cho TSO cắtgiảm sản lượng điện gió thông qua Quản lý mạng hoạt động (ANM) khi cần thiết và tựđộng để đảm bảo hoạt động mạng an toàn mọi lúc

Một thiết bị DLR Ampacimon được cài đặt trên đường dây ELIA 400 kV và đo

từ tháng 7 năm 2008 đến tháng 11 năm 2009, cho thấy độ tăng công suất thực tế caohơn nhiều so với mức theo đánh giá nhiệt tĩnh, hầu hết thời gian thậm chí là tăng tới25% (xem Hình 3.2) Các dòng ELIA với các thiết bị Ampacimon đã được thửnghiệm trong dự án nghiên cứu Gió truyền qua Twenties của EU Ngoài ra, TSO RTEcủa Pháp đã tham gia vào các nghiên cứu trường hợp tương tự với thiết bị Ampacimonđược lắp đặt tại Bretagne, vùng ven biển phía tây nước Pháp

1.4 Tại Đức

Một TSO/Công ty truyền tải điện Amprion GmbH của Đức (vận hành ở phíatây đất nước) đã thực hiện một nghiên cứu thí điểm về DLR bằng hai phương pháp xác

Hình 3 Biểu đồ độ khuếch đại của đường dây ELIA 400 kV (bó đôi) trong tháng 8 năm

2009 và sự xuất hiện tích lũy của công suất hiện tại và khả năng hiện có.

thời tiết Phân tích dữ liệu thống kê của gần hai năm đo lường cho thấy trên các đường

đo, nhiệt độ của dây dẫn là 30% thời gian dưới 10 ° C và chỉ 10% thời gian trên 30 °

C Nhiệt độ của dây dẫn dao động trong khoảng từ -10 ° C đến 50 ° C bao gồm toàn bộphạm vi hiện tại cho phép trong khoảng từ 0% 100% Do đó, nhiệt độ dây dẫn phổbiến thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép là 80 ° C, và có khả năng tăng cườngcông suất bằng cách theo dõi đường dây trên không

Đã xác định các biện pháp cần thiết được thực hiện để tăng khả năng truyền tảicủa phần lưới điện được đề cập trong nghiên cứu của Đức Quy trình công việc đượchiển thị trong Hình 4