Ứng dụng phần mềm tin học đánh giá tổn thất điện năng trên lưới phân phối

2 ðể ñánh giá tổn thất ñiện năng chính xác cần những công cụ hỗ trợ hữu ích nhất và một trong số ñó là các phần mềm tin học, trong ñó ñặc biệt là MATLAB ngày nay ñã và ñang ñược ứng dụng

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

- -

PHẠM VĂN BA

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TIN HỌC ðÁNH GIÁ TỔN THẤT ðIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : ðiện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn

Mã số : 60.52.54

Người hướng dẫn : TS TRẦN QUANG KHÁNH

HÀ NỘI - 2012

Trang 2

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một công trình nghiên cứu nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Phạm Văn Ba

Trang 3

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… ii

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ ðiện – Trường ðại học Nông Nghiệp – Hà Nội, Các cán bộ chi nhánh ñiện lực Thành phố Hưng Yên –tỉnh Hưng Yên, ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia ñình, bạn bè ñã ñộng viên và giúp

ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Trang 4

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… iii

1.2.5.Ứng dụng phần mềm MATLAB trong ñánh giá tổn thất công suất và ñiện

1.2.5.2.Ứng dụng phần mềm Matlab trong ñánh giá tổn thất công suất và ñiện

ðÁNH GIÁ TỔN THẤT ðIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ðIỆN THÀNH PHỐ HƯNG

Trang 5

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… iv

2.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ðÁNH GIÁ TỔN THẤT ðIỆN

2.2.2 Ứng dụng phần mềm Matlab ñánh giá tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện

Trang 6

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… v

Thông số trạm biến áp lộ 371-E287

Thông số các Máy biến áp trên lộ 371-E28.7

Thông số ñường dây trên lộ 371-E28.7

Thông số trạm biến áp lộ 479-E28.7

Thông số các Máy biến áp trên lộ 479-E28.7

Thông số ñường dây trên lộ 479-E28.7

Thông số các trạm biến áp lộ 371 mới

Thông số các Máy biến áp trên lộ 371 mới

Tiết diện dây các ñoạn trên lộ 371-E28.7 mới

Bảng thông số ñường dây cáp hạ ngầm 22kV

Hao tổn ñiện áp trên các ñoạn dây lộ 371-E28.7 mới

Trang 7

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… vi

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình

Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn

Lưới phân phối hình tia có phân ñoạn

Giao diện cửa sổ chính của phần mềm Matlab

Giao diện cửa sổ lập trình của phần mềm Matlab

Giao diện cửa sổ blank M-file của phần mềm Matlab

Giao diện cửa sổ function M-file của phần mềm Matlab

Cửa sổ Blank M-file lưu trữ dữ liệu của bài toán

Cửa sổ Function M-file tạo hàm cho bài toán

Cửa sổ lập trình bài toán tổn thất ñiện năng trên phần mềm Matlab

Báo lỗi khi lập trình phần mềm Matlab

Hình vẽ minh họa

Sơ ñồ một sợi lưới ñiện trung áp Thành Phố Hưng Yên

Sơ ñồ một sợi Lộ 371- E28.7

Sơ ñồ một sợi Lộ 479- E28.7

Biểu ñồ số lượng trạm biến áp trong 10 năm từ 2001 ñến 2011

Cửa sổ nhập dữ liệu máy biến áp lộ 371- E28.7

Cửa sổ hàm tính tổn thất ñiện năng các trạm biến áp lộ 371-E28.7

Cửa sổ dữ liệu ñường dây lộ 371-E28.7

Cửa sổ hàm tính toán tổn thất ñiện năng trên ñường dây lộ

371-E28.7

Cửa sổ nhập dữ liệu trạm biến áp lộ 479-E28.7

Cửa sổ lập hàm tính toán tổn thất ñiện năng trạm biến áp lộ

479-E28.7

Cửa sổ nhập dữ liêu ñường dây lộ 479-E28.7

Cửa sổ lập hàm tính toán tổn thất ñiện năng trên ñường dây lộ

479-E28.7

Cửa sổ nhập dữ liệu trạm biến áp lộ 371-E28.7 mới

Cửa sổ lập hàm tính Tmaxtb của ñường dây lộ 371-E28.7 mới

Cửa sổ lập hàm tính dòng cực ñại và tiết diện dây của ñường dây

Cửa sổ nhập dữ liệu của ñường dây lộ 371-E28.7 mới

Cửa sổ lập hàm kiểm tra tổn thất ñiện áp trên ñường dây lộ

Trang 8

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… vii

Trang 9

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 1

PHẦN MỞ ðẦU 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN

Ngày nay, nước ta ñã và ñang trên con ñường tiến lên xã hội chủ nghĩa, hội nhập quốc tế ña phương trên nhiều lĩnh vực, với nền kinh tế nhiều thành phần và ưu tiên công nghiệp hóa hiện ñại hóa trên mọi lĩnh vực của nền kinh tế, cùng với sự phát triển kinh tế sự ña dạng của các máy móc phục vụ sản xuất cũng như cuộc sống con người vì vậy nhu cầu về năng lượng là một vấn ñề cấp bách ñối với ñất nước ðặc biệt, nhu cầu ñiện năng luôn mang một sức ép lớn ñối với các nhà sản xuất, các nhà quản lý và phân phối ñiện năng, và ngay cả những người sử dụng ñiện

Trên ñà phát triển nền kinh tế, xã hội ñòi hỏi ñẩy mạnh xây dựng cải tạo và phát triển ngành ñiện, tuy nhiên tốc ñộ phát triển ấy chưa tương xứng với nhu cầu sử dụng ñiện năng ngày càng tăng mạnh mẽ cả về số lượng và chất lượng Mặt khác sự phát triển ngành ñiện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và ñòi hỏi một quá trình phát triển lâu dài và bền vững cũng như cân ñối với các yếu tố khác như môi trường, khí hậu, tài nguyên thiên nhiên, ổn ñịnh chính trị và an sinh xã hội

Mục tiêu chung của ngành ñiện là ñẩy mạnh tìm kiếm và xây dựng nhiều loại hình sản xuất ñiện năng, tuy nhiên mục tiêu ấy là lâu dài trong khi phát triển kinh tế ñòi hỏi sản lượng ñiện năng là rất lớn.Vì vậy mục tiêu trước mắt cũng như lâu dài, chúng ta phải cố gắng lỗ lực chung tay trong quá trình tiết giảm tổn thất ñiện năng xuống mức thấp nhất, mục tiêu ñó ñã và ñang là mục tiêu hàng ñầu của ngành ñiện bên cạnh ñó mỗi chúng ta không ngừng tham gia tiết kiệm ñiện năng trong quá trình

sử dụng, vấn ñề tiết kiệm ñiện luôn diễn ra trong các diễn ñàn, trên các phương tiện thông tin ñại chúng, trong các cuộc hội thảo, hội nghị của mọi cấp tiết kiệm ñiện còn là ñề tài thu hút rất nhiều ñối tượng quan tâm từ các nhà lãnh ñạo ñến người sử dụng Do ñó việc nghiên cứu, ñánh giá, tính toán tổn thất ñiện năng trong toàn bộ hệ thống ñiện từ sản xuất, truyền tải, phân phối, và trên các thiết bị tiêu thụ ñiện là hết sức quan trọng Những kết quả thu ñược sẽ là những cơ sở khoa học giúp chúng ta

có thể ñưa ra nhiều giải pháp trong quá trình giảm tổn thất ñiện năng và tiết kiệm ñiện một cách hợp lý nhất

Trang 10

ðể ñánh giá tổn thất ñiện năng chính xác cần những công cụ hỗ trợ hữu ích nhất và một trong số ñó là các phần mềm tin học, trong ñó ñặc biệt là MATLAB ngày nay ñã và ñang ñược ứng dụng rất hiệu quả ở các ngành các lĩnh vực khác

nhau.Từ những phân tích trên, tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Ứng dụng phần mềm tin học ñánh giá tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối”

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu chung

Nghiên cứu thực trạng việc quản lý, ñánh giá tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối ñiện Thành phố Hưng Yên bằng phương pháp sử dụng phần mềm Matlab

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện phân phối

- Nghiên cứu thực trạng tình hình quản lý và ñánh giá tổn thất lưới ñiện phân phối trên ñịa bàn Thành phố Hưng Yên, tỉnh Hưng Yên

- Từ thực trạng nghiên cứu, ứng dụng phần mềm Matlab ñể ñánh giá tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện phân phối Thành phố Hưng Yên, tỉnh Hưng yên

- Ứng dụng phần mềm Matlab ñồng bộ hóa lưới ñiện Thành Phố Hưng Yên

- Từ ñánh giá trên rút ra những kết luận, ñưa ra những kiến nghị ñể quản lý tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện phân phân phối Thành phố Hưng Yên, tỉnh Hưng Yên

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tổng hợp, hệ thống cơ sở lý luận về tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối

- Nghiên cứu thực trạng lưới ñiện Thành phố Hưng Yên,

- Ứng dụng phần mềm Matlab ñánh giá tổn thất ñiện năng và ñồng bộ hóa lưới ñiện Thành phố Hưng Yên

- Tổng hợp, phân tích kết quả rút ra kết luận và ñưa ra những kiến nghị ñể quản lý tổn thất ñiện năng và các vấn ñề khác trên lưới ñiện Thành phố Hưng Yên

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp chọn ñiểm nghiên cứu: ðịa ñiểm nghiên cứu ñược chọn tại Thành phố Hưng Yên, tỉnh Hưng Yên

Trang 11

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 3

- Phương pháp thu thập số liệu

+ Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp, thu thập số liệu thứ cấp

+Phương pháp xử lý số liệu: từ những số liệu cụ thể sử dụng Excel và Matlab

xử lý và lưu trữ số liệu dưới các dạng thắch hợp

5 đỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

5.1 đối tượng nghiên cứu:

đối tượng nghiên cứu của ựề tài là lưới ựiện phân phối, ựi sâu nghiên cứu tắnh toán và ựánh giá tổn thất ựiện năng trên lưới ựiện của một khu vực cụ thể nhằm rút ra những chỉ tiêu chung cho những lưới ựiện chưa ựược xét ựến

5.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thực trạng và ựánh giá tổn thất ựiện năng trên lưới ựiện thành phố Hưng Yên tỉnh Hưng Yên

6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

Từ quá trình nghiên cứu trên lưới ựiện cụ thể là cơ sở cho ta tắnh toán ựánh giá trên các lưới ựiện có cấu trúc tương tự, nhằm cải tạo lưới ựiện đánh giá tổn thất ựiện năng trên lưới phân phối cho ta cơ sở ựể ựưa ra các biện pháp giảm tổn thất ựiện năng trên từng bộ phận, từng phần tử của lưới ựiện mục ựắch chắnh là ựể tiết kiệm ựiện năng trong thời ựiểm mà vấn ựề tiết kiệm ựiện ựang là chủ ựề nóng trên mọi diễn ựàn, hội nghị, ựối với cả nhà sản xuất và hộ tiêu thụ ựiện

Mặt khác luận văn ựề cập tới phần mềm Matlab áp dụng tắnh toán tổn thất ựiện năng, nó sẽ là cơ sở ựể các ựề tài khác khai thác và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thuộc ngành ựiện, nó có thể thay thế cho các phần mềm ựã và ựang ựược sử dụng trong tắnh toán phân tắch mạng lưới ựiện hiện nay

Luận văn bao gồm các nội dung chắnh sau:

đặt vấn ựề

Chương I: Tổng quan về tổn thất ựiện năng trên lưới phân phối

Chương II: đánh giá tổn thất ựiện năng trên lưới ựiện Thành Phố Hưng Yên

Chương III: đánh giá tổn thất ựiện năng sau khi ựã chuyển ựổi Lộ 371-E28.7 về lưới 22kV

Chương IV: Kết luận và kiến nghị

Trang 12

Chương I TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ðIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 1.1.TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI

1.1.1.Các khái niệm chung

Lưới phân phối là bộ phận cấu thành của hệ thống ñiện, lưới phân hối làm nhiệm vụ phân phối ñiện năng từ các trạm biến áp trung gian ñến các phụ tải Lưới phân phối thông thường gồm hai thành phần:

Lưới phân phối trung áp có ñiện áp 6, 10, 15, 22 và 35 kV làm nhiệm vụ phân phối giữa trung áp và hạ áp cũng như các phụ tải trung áp

Lưới phân phối hạ áp cung cấp trực tiếp ñiện hạ áp 380/220V hoặc 220/110

V cho các hộ tiêu thụ phụ tải hạ áp

Tính ñến cuối năm 2005, tổng chiều dài ñường dây trung áp bằng khoảng

115 nghìn km, tổng chiều dài ñường dây hạ áp gần 110 nghìn km, tổng dung lượng các trạm biến áp hạ áp gần 29 nghìn MVA Lưới ñiện phân phối do 3 công ty ñiện lực miền và nhiều công ty ñiện lực tỉnh, thành phố quản lý

ðến tháng 6 năm 2005, lưới ñiện phân phối ñã cung cấp ñiện cho 525 huyện trong tổng số 536 huyện trên 64 tỉnh thành phố Nếu tính theo số xã, có 8689 xã trong tổng số 9024 xã trên cả nước có ñiện ðến nay hầu hết các xã trên cả nước ñã

có ñiện, một số huyện xã vùng xa xôi hải ñảo lưới ñiện quốc gia chưa kéo ñến ñược thì sử dụng các nguồn năng lượng tại chỗ, các máy phát ñiện nhờ sức gió, thủy chiều…

Khối lượng lưới ñiện phân phối dự kiến xây dựng ñến năm 2030 sẽ có quy

mô gấp ñôi hiện tại Khối lượng dự kiến cải tạo và xây dựng sẽ tương ñương với khối lượng lưới phân phối hiện hữu

Lưới phân phối giữ vai trò cung cấp và ñảm bảo chất lượng cũng như ñộ tin cậy cung cấp ñiện cho phụ tải ðồng thời ảnh hưởng trực tiếp ñến mức ñộ an toàn cũng như tuổi thọ của phụ tải

Lưới ñiện phân phối ñược phân bố trên diện rộng, thường vận hành không ñối xứng, cung cấp ñiện trực tiếp cho phụ tải, và hơn thế nữa phụ tải ña dạng phong

Trang 13

phú cộng với hệ thống mạng hạ áp 380/220 V dày ñặc và chưa ñược quy hoạch cho tất cả các vùng, miền cho nên hao tổn ñiện năng trên lưới phân phối là rất lớn

Phụ tải của lưới phân phối có tính ñồng thời thấp, dẫn ñến ñồ thị phụ tải trên các trạm trung gian rất mất cân bằng giữa các giờ trong ngày, các mùa trong năm…chính vì thế việc tính toán tổn thất ñiện năng gặp nhiều khó khăn, ngoài ra ñối với lưới phân phối ta không thể ño ñạc các thông số ở tất cả các nút, nhánh vì vậy tính toán chính xác tổn thất công suất, tổn thất ñiện năng trở lên phức tạp

1.1.2.Cấu trúc của lưới phân phối

Cấu trúc lưới phân phối rất phức tạp và phong phú, tuy nhiên ta thường thấy phổ biến các loại cấu trúc sau:

Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn có ñặc ñiểm là ñơn giản, chi phí cho xây dựng và lắp ñặt hệ thống cũng như các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác tương ñối thấp tuy nhiên ñộ tin cậy thấp mức ñộ an toàn thấp, nó không ñáp ứng ñược các nhu cầu cao của các phụ tải quan trọng như các phụ tải thuộc nhóm phụ tải cấp I và

II

Hình 1.1 - Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn

Lưới phân phối hình tia có phân ñoạn, là lưới phân phối hình tia ñược chia làm nhiều ñoạn nhờ thiết bị phân ñoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ tải, hay máy cắt phân ñoạn và các thiết bị ñóng cắt khác… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc ñược ñiều khiển từ xa nhờ các thiết bị hiện ñại có công nghệ cao Lưới này có

ñộ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị phân ñoạn và thiết bị ñiều khiển chúng, mức ñộ an toàn cao có khả năng ñáp ứng ñược yêu cầu của các phụ tải quan trọng

MC

Trang 14

Hình 1.2 - Lưới phân phối hình tia có phân ñoạn

Lưới ñiện kín vận hành hở, hình 1.3, lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2

nguồn, có các thiết bị phân ñoạn trong mạch vòng Bình thường lưới vận hành hở,

khi có sự cố hoặc sửa chữa ñường dây người ta sử dụng các thiết bị ñóng cắt ñể ñiều

chỉnh hồ sơ cấp ñiện, lúc ñó phân ñoạn sửa chữa bị mất ñiện, các phân ñoạn còn lại

vẫn ñược cấp ñiện bình thường

Hình 1.3 - Lưới ñiện kín vận hành hở

Nói chung sơ ñồ lưới ñiện kín vận hành hở có ñộ tin cậy cao hơn các sơ ñồ

trước, lưới có thể vận hành kín song ñòi hỏi thiết bị bảo vệ cũng như thiết bị ñiều

khiển phải ñắt tiền và hoạt ñộng chính xác vì thế chi phí cho lắp ñặt sửa chữa và bảo

dưỡng cao Sơ ñồ vận hành trong chế ñộ lưới hở ñơn giản và rẻ hơn nhiều

1.2.ðÁNH GIÁ TỔN THẤT ðIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI

1.2.1.Các vấn ñề chung về tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối

Tổn thất ñiện năng (TTðN) trên lưới ñiện là lượng ñiện năng tiêu hao cho

quá trình truyền tải và phân phối ñiện khi tải ñiện từ ranh giới giao nhận với các nhà

Trang 15

máy phát ñiện qua lưới ñiện truyền tải, lưới ñiện phân phối ñến các hộ tiêu thụ ñiện TTðN còn ñược gọi là ñiện năng dùng ñể truyền tải và phân phối ñiện Trong quản

lý, kỹ thuật TTðN có hai dạng là TTðN kỹ thuật và TTðN phi kỹ thuật Tổn thất ñiện năng kỹ thuật là tiêu hao ñiện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối ñiện năng Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới ñều có trở kháng, khi dòng ñiện chạy qua gây tiêu hao ñiện năng do phát nóng máy biến áp(MBA), dây dẫn và các thiết bị ñiện, ngoài ra ñường dây dẫn ñiện cao áp từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang, dòng ñiện qua cáp ngầm, tụ ñiện còn có tổn thất do ñiện môi, ñường dây ñiện ñi song song với ñường dây khác như dây chống sét, dây thông tin Có tổn hao ñiện năng do hỗ cảm giữa chúng Tổn thất ñiện năng ñược tính như sau: ∫∆A=∆P(t).dt Trong ñó, ∆P(t) là tổn thất công suất tác dụng trên phụ tải: ñường dây và máy biến áp…tại thời ñiểm t

Tổn thất ñiện năng phi kỹ thuật hay còn gọi là TTðN thương mại là do tình trạng vi phạm trong sử dụng ñiện như: Lấy cắp ñiện dưới nhiều hình thức (câu móc ñiện trực tiếp, tác ñộng làm sai lệch mạch ño ñếm ñiện năng, gây hư hỏng, chết cháy công tơ, các thiết bị mạch ño lường v.v ), do chủ quan của người quản lý khi công tơ chết, cháy không thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số, do không thực hiện ñúng chu kỳ kiểm ñịnh và thay thế công tơ ñịnh kỳ theo quy ñịnh… dẫn ñến ñiện năng bán cho khách hàng ño ñược qua hệ thống ño ñếm thấp hơn so với ñiện năng khách hàng sử dụng

Tổn thất ñiện năng trên mạng ñiện cũng chính là sự chênh lệch giữa sản lượng ñiện ñầu vào và ñầu ra của mạng ñiện tính theo ñơn vị kWh hoặc bội số của kWh Hay nói cách khác tổn thất ñiện năng là sự chênh lệch giữa ñiện năng thực tế cung cấp trong mạng ñiện so với ñiện năng thương phẩm bán ñược cho các hộ tiêu

thụ ñiện năng trên lưới ñiện khảo sát

Ta ñã biết tổn thất ñiện năng chính là phần ñiện năng vô ích ñã bị mất ñi trong quá trình truyền tải phân phối và sử dụng ñiện năng, suất phát từ tổn thất công suất tác dụng

Trang 16

Trên lưới ñiện phân phối tổn thất ñiện năng rất ña dạng nó là tổng hợp của các thành phần hao tổn trên mỗi bộ phận cấu thành nên nó, mỗi mạng ñiện khác nhau sẽ có những tổn hao ñiện năng khác nhau về mức ñộ nhưng về bản chất tổn thất ñiện năng trên bất kì mạng ñiện nào cũng bao gồm các thành phần cơ bản sau:

Tổn thất trên ñường dây: tổn thất ñiện năng trên ñường dây thường chiếm tỉ

lệ tương ñối cao trong lưới phân phối, ñặc biệt trong mạng phân phối hạ áp vì hệ thống mạng lưới ñiện dày ñặc và rất phức tạp ñồng thời ở lưới ñiện này ñiện áp thường nhỏ và hầu hết sản lượng ñiện thường tiêu thụ tại lưới ñiện này

Tổn thất trong máy biến áp trên các trạm phân phối trung- hạ áp: Trong các trạm biến áp phân phối trung- hạ áp, một phần ñiện năng bị tiêu hao cũng không nhỏ do bản thân các máy biến áp trong các trạm có những hệ số tổn thất nhất ñịnh

Tổn thất trong bản thân các thiết bị tiêu thụ ñiện cũng là thành phần ñáng kể

vì ngay trong các thiết bị tiêu thụ ñiện năng ñều có hiệu suất và mỗi loại ñều vô cùng ña dạng và phong phú

Tổn thất trong các thiết bị phụ (thanh cái, BI, BU, công tơ, mối nối ) Tổn thất do quản lý kỹ thuật

Tổn thất trong kinh doanh

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối

* Yếu tố khách quan

Trong mỗi phần tử của mạng ñiện ñều có thành phần ñiện trở riêng vì thế tổn thất ñiện năng luôn luôn hiện diện trên chúng mỗi khi có dòng ñiện chạy qua nó trong khoảng thời gian nào ñó, ngoài ra mức ñộ tổn thất phụ thuộc nhiều vào chất liệu và công nghệ của các thành phần ñó

* Yếu tố chủ quan

Ngoài yếu tố khách quan còn có những yếu tố chủ quan ñó là những yếu

tố mà ta có thể khắc phục ñể có những biện pháp giảm tổn thất ñồng nghĩa với tiết kiệm ñiện năng Nhìn chung các nguyên nhân chủ quan bao gồm các yếu tố sau:

- Về tổ chức quản lý

Trang 17

Do tổ chức quản lý mạng ñiện chưa khoa học và hợp lý, trong sản xuất và sử dụng ñiện năng, quy cách làm việc cũng như bố trí thời gian làm việc của các thiết

bị ñiện không phù hợp : ví dụ khởi ñộng ñộng cơ ñồng thời dẫn tới dòng ñiện tăng cục bộ, không phân công hoạt ñộng sản xuất theo ca, kíp, ñể thời gian chạy không tải của máy móc, thiết bị trong thời gian lớn, …

Trong quản lý tổ chức phân công lao ñộng cũng như bố trí thiết bị sử dụng ñiện năng không hợp lý dẫn ñến trong những thời ñiểm Cosφ thấp và cao rất khác nhau dẫn ñến hệ thống mất ổn ñịnh gây ra tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện,

- Về kỹ thuật công nghệ

Nguyên nhân về kỹ thuật công nghệ phản ánh trình ñộ kỹ thuật và công nghệ chưa cao Các nguyên nhân loại này có kể ñến như lưới ñiện khi thiết kế không tối ưu , tiết ñiện dây dẫn chưa phù hợp, lựa chọn máy biến áp không hợp lý với công suất sử dụng thực tế, chọn các phụ tải với công suất lớn như ñộng cơ không ñồng bộ ba pha với công suất không phù hợp với nhu cầu sử dụng, các máy móc thiết bị cũ lạc hậu, các thiết bị ñiều khiển ñộng cơ cồng kềnh tiêu thụ công suất lớn…

Lưới ñiện vận hành không ñối xứng liên tục dẫn ñến tăng tổn thất trên máy biến áp, vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng, máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải

Bù công suất phản kháng cũng là yếu tố ảnh hưởng quan trọng tới tổn thất công suất và ñiện năng trên lưới ñiện:

Ta biết rằng tổn thất công suất trên lưới ñiện ñược xác ñịnh :

    (1.1)Nếu ta bù một lượng Qb nào ñó tổn thất ñược tính như sau:

Trang 18

2

2QQ -Q δP=∆P -∆P =R

U

  (1.3)Dung lượng bù ảnh hưởng rất lớn ñến tổn thất công suất và ñiện năng nếu dung lượng bù tối ưu sẽ cho hiệu quả rất tốt tuy nhiên nếu tính toán không hợp lý dẫn tới Qb quá cao lại làm cho tổn thất gia tăng chứ không hề giảm ñi do ñó cần xác ñịnh vị trí cũng như dung lượng bù chính xác và hiệu quả cho hệ thống

- Nguyên nhân về chất lượng ñiện

Chất lượng ñiện không ñảm bảo như: ñiện áp không ñủ, dòng ñiện có nhiều sóng hài, mất ñối xứng… làm cho hiệu suất làm việc của máy móc thiết bị nhỏ hơn so với hiệu suất thực tế của nó dẫn tới hao tổn ñiện năng trong khi năng suất làm việc thấp

- Các nguyên nhân khác

Ngoài các nguyên nhân trên còn có các nguyên nhân chủ quan do chính con người tạo nên như: tiêu thụ ñiện trong những thời gian không hợp lý và sử dụng các thiết bị phát sóng hài lớn làm giảm chất lượng ñiện

Trong sinh hoạt cũng như sản xuất có rất nhiều thiết bị chứa thành phần dung kháng và cảm kháng không tiêu thụ ñiện năng nhưng dòng ñiện qua chúng lại gây hao tổn ñiện năng trên mạng ñiện chứa thành phần ñó

1.2.3.Các phương pháp tính toán tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối

Việc ñánh giá hao tổn ñiện năng và công suất thực tế gặp rất nhiều khó khăn

vì ñại lượng này rất khó xác ñịnh do nó phụ thuộc vào dòng ñiện và ñiện áp, chúng

là các ñại lượng luôn luôn biến ñổi theo thời gian Với hệ thống ñiện phức tạp thì cần có nhiều thiết bị ño ñếm mắc vào hệ thống Tuy nhiên ñối với lưới phân phối việc xác ñịnh chính xác tổn thất ñiện năng phải ñòi hỏi số lượng thiết bị rất lớn do vậy chi phí sẽ vô cùng lớn

Việc xác ñịnh hao tổn ñiện năng, hiện nay ta có thể xác ñịnh với sự trợ giúp của các thiết bị ño theo các phương pháp cơ bản sau:

* Theo chỉ số trên công tơ

Phương pháp này chính là ta ñi xác ñịnh sản lượng ñiện ở ñầu vào trên công

tơ tổng sau trạm phân phối từ lưới truyền tải sang lưới phân phối và ñầu ra các ñiểm

Trang 19

tải sau ñó tổng hợp các số liệu và so sánh sẽ tính ñược hao tổn ñiện năng, tuy nhiên phương pháp này sẽ không chính xác trên thực tế vì một số nguyên nhân dẫn ñến sai

số của phép ño là:

Vấn ñề lấy chỉ số của các công tơ tại ñầu nguồn và ở các ñiểm tiêu thụ ñiện

là không thể ñồng thời do ñiều kiện ñịa lý và vị trí các ñiểm tải khác nhau cũng như thời gian lấy chỉ số trên các vị trí cần xác ñịnh không ñồng nhất

Trên thực tế trên lưới phân phối còn tồn tại các thiết bị ño lường với vô số chủng loại và các mức sai số khác nhau Bên cạnh ñó, việc chỉnh ñịnh ñồng hồ ño thiếu chính xác hoặc không thể chính xác do chất lượng ñiện không ñảm bảo

Có thể ñể nâng cao chính xác của phép ño ngày nay sử dụng các phương pháp ño hiện ñại như dùng ñồng hồ ño tổn thất Tuy nhiên như vậy sẽ rất tốn kém

và phức tạp

*Phương pháp xác ñịnh tổn thất ñiện năng bằng ñồng hồ ño ñếm tổn thất

Thông thường ở các hệ thống cung cấp ñiện lớn người ta có thể xác ñịnh tổn thất ñiện năng trực tiếp bằng ñồng hồ ño ñếm tổn thất mắc ngay trên ñiểm nút cung cấp cần kiểm tra

Cách xác ñịnh tổn thất ñiện năng theo ñồng hồ ño ñếm tổn thất như sau:

Tổn thất ñiện năng trong mạng ñiện ñược xác ñịnh theo công thức

∆A = 3.ki R.N.10-3 (kWh) (1.4) Trong ñó ki – tỷ số máy biến dòng;

R – ðiện trở tương ñương của mạng ñiện;

N – Chỉ số của ñồng hồ ñếm tổn thất ñiện năng ñược ghi trong thời gian T: N = I2.T

Cách xác ñịnh tổn thất này tuy ñơn giản nhưng ñòi hỏi nhiều thiết bị ño ñếm, gây tốn kém, vì vậy chỉ nên áp dụng trong những trường hợp ñặc biệt và quan trọng

*Theo cường ñộ dòng ñiện thực tế

Tổn thất ñiện năng trong mạng ñiện phân phối tỷ lệ với bình phương dòng ñiện chạy trong mạng ñược xác ñịnh theo biểu thức sau:

Trang 20

0

3

2 10

.

3 (kWh) (1.5)

Trong ñó ∆A – Tổn thất ñiện năng trong mạng ñiện 3 pha;

It – Dòng ñiện chạy trong mạng;

R – ðiện trở mạng ñiện;

T – Thời gian khảo sát

Trong thực tế cường ñộ dòng ñiện luôn luôn thay ñổi, phụ thuộc vào rất nhiều yếu

tố vì vậy xác ñịnh tổn thất ñiện năng theo công thức trên là rất phức tạp và không khả thi

* Xác ñịnh tổn thất ñiện năng theo ñồ thị phụ tải

ðể khắc phục ñược sự phức tạp của việc xác ñịnh dòng ñiện thực tế, ta có thể xác ñịnh tổn thất ñiện năng ∆A theo ñồ thị phụ tải bằng cách biểu diễn sự biến thiên của bình phương dòng ñiện hoặc công suất theo thời gian t: I2 = f(t) hoặc S2 = f(t) Khi ñó tổn thất ñiện năng ñược xác ñịnh theo công thức (1.6):

Phương pháp xác ñịnh tổn thất này tuy ñơn giản nhưng ñòi hỏi phải có ñồ thị phụ tải mà không phải bao giờ cũng có thể xây dựng ñược ở tất cả các ñiểm nút cần thiết của hệ thống ñiện

Trang 21

Ngày nay với các thiết bị máy móc và công nghệ ño ñếm hiện ñại, một số phần mềm mô phỏng cho phép xây dựng ñồ thị phụ tải của hệ thống ñiện một cách chính xác và tin cậy

* Xác ñịnh tổn thất ñiện năng theo dòng ñiện cực ñại

ðể khắc phục sự phức tạp của các phương pháp trên ta xác ñịnh tổn thất tương ñương gây ra bởi dòng ñiện cực ñại chạy trong mạch với thời gian hao tổn cực ñại tính theo công thức:

∆A = 3.I2

max.R.10-3.τ (kWh) (1.8) Với: Imax - Dòng ñiện cực ñại chạy trong mạch (A);

τ - Thời gian hao tổn công suất cực ñại (h)

Ở ñây cũng gặp một trở ngại khác là thời gian hao tổn cực ñại phụ thuộc vào tính chất phụ tải, hệ số công suất, thời gian sử dụng công suất cực ñại …Vì vậy việc tính toán tổn thất ñiện năng theo công thức trên cũng thường mắc sai số lớn

Giá trị thời gian hao tổn công suất cực ñại xác ñịnh theo ñồ thị phụ tải ñược tính theo công thức:

T 2

Trong ñó Imax -Dòng ñiện truyền tải lớn nhất trong thời gian tính tổn thất;

Ii - Dòng ñiện tương ứng với khoảng thời gian ∆ti;

T - Khoảng thời gian khảo sát

Tuy nhiên ở ñây giá trị τ không phải bao giờ cũng có thể xác ñịnh ñược một cách dễ dàng, vì không thể có ñủ ñồ thị phụ tải chuẩn, trong thực tế người ta áp dụng một số công thức thực nghiệm ñể tính τ một cách gần ñúng sau:

Công thức Kenzevits: τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (1.10)

Tmax – Thời gian sử dụng công suất cực ñại (h):

Tmax = A/Pmax (1.11)

Trang 22

* Xác ñịnh tổn thất ñiện năng theo dòng ñiện trung bình bình phươngI tb

Itb : Là dòng ñiện quy ước có giá trị không ñổi chạy trên ñường dây trong suốt thời gian T và gây nên lượng tổn thất ñiện năng ∆A bằng lượng tổn thất ñiện năng

∆A do dòng ñiện biến thiên thực tế gây ra

8760 2

∫

(1.15) Dòng ñiện Itb có thể xác ñịnh ñược nếu biết ñồ thị phụ tải năm theo thời gian t Nếu

ñồ thị phụ tải cho dưới dạng công suất thì:

2 tb 2

S

∆A= R.t

U (1.16) Hoặc tính Itbtheo công thức kinh nghiệm:

-4 2

I =I (0,12+T 10 ) (1.17) Hoặc theo công thức kinh nghiệm sau:

tb max max

I =I T /τ (1.18)

* Tính tổn thất ñiện năng trên các Máy biến áp và ñường dây:

- Tổn thất ñiện năng trên Máy biến áp:

+Trong máy biến áp 2 cuộn dây

Ta có công thức tính tổn thất ñiện năng:

Trang 23

2 ax

Smax: Công suất cực ñại qua máy biến áp

∆P0: Tổn thất công suất không tải

∆Pn: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp

+Trong máy biến áp tự ngẫu

Với: - ∆PnC, ∆PnT, ∆PnH là tổn thất công suất ngắn mạch trong cuộn dây ñiện áp

cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, KW

- SiC, SiT, SiH: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp 3 dây quấn vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA

∆P

CH n

∆P CT n

∆P 2

1 nC

TH n

∆P

CH n

∆P 2

1 nH

=

2 α

CH n

∆P CT n

∆P 2

α

TH n

∆P 2

1 nT

α - là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu

Do thông số máy biến áp chỉ cho ∆PnCT nên ta có thể coi

Trang 24

∆PnCH = ∆PnTH = CT

n

∆P 2

-Tổn thất ñiện năng trên ñường dây:

Tổn thất công suất tác dụng gây ra tổn thất ñiện năng trên ñiện trở R của lưới ñiện,

ñó là tích phân của tổn thất công suất theo thời gian vận hành:

Trong ñó: τp, τQlà thời gian tổn thất công suất lớn nhất do công suất tác dụng

và phản kháng gây ra, chúng phụ thuộc vào ñồ thị công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải:

8760 8760

2 2

t i

0 i=1

P dt P

2 2

t i

0 i=1

Q dt Q

Trang 25

∆A= P +Q τ= =∆P τ

Với:

8760 8760

2 2

t

i i

0 i=1

I dt

S ∆tτ= =

∫

∑

(1.32) Hoặc có thể xác ñịnh τtheo các công thức thực nghiệm (công thức 1.10; 1.12; 1.13) Nếu ñường dây có ñộ dài l thì tổn thất công suất và ñiện năng sẽ là:

Trong ñó: ∆P max: tổn thất công suất tác dụng trên ñường dây;

R0: ñiện trở rên 1km ñường dây;

l: chiều dài ñường dây

* Các bước tiến hành giải bài toán tính toán tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối trung áp:

Có rất nhiều phương pháp tính tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện phân phối, mỗi phương pháp có những khó khăn và sai só nhất ñịnh Phương pháp tính tổn thất ñiện năng theo dòng ñiện cực ñại và thời gian hao tổn công suất lớn nhất hiện nay ñược sử dụng rộng rãi và phổ biến ðối với lưới ñiện phân phối ñặc biệt là lưới ñiện phân phối ñô thị, do mật ñộ tập trung phụ tải cao, mặt khác các thiết bị ño ñếm cũng ñược trang bị với số lượng lớn, nên công tác thu thập số liệu sẽ thuận lợi và nhanh chóng cũng như chính xác hơn

Tổn thất ñiện năng trên lưới phân phối trung áp bao gồm 2 thành phần chính: tổn thất ñiện năng trên các trạm biến áp và tổn thất ñiện năng trên ñường dây: Áp dụng phương pháp tính tổn thất ñiện năng theo dòng ñiện cực ñại và thời gian hao tổn công suất lớn nhất tính toán các thành phần hao tổn ñiện năng trên lưới phân phối trung áp

- Tính toán tổn thất ñiện năng trên các trạm biến áp:

Trang 26

Bước 1: Tính toán công suất tính toán cực ñại trên máy biến áp

max ttmax dm

dm

I

S =S

I (kVA) (1.34) Trong ñó:

Sttmax: Công suất tính toán cực ñại trên Máy biến áp;

Idm, Sdm: Dòng ñiện và công suất ñịnh mức của Máy biến áp;

Imax: Dòng ñiện cực ñại trên Máy biến áp lấy từ biểu ñồ phụ tải năm của dòng ñiện theo thời gian

Bước 2: Tính toán công suất tác dụng cực ñại trên máy biến áp:

ttmax ttmax

P =S cosφ (kW) (1.35) Trong ñó:

Pttmax: Công suất tác dụng tính toán cực ñại trên Máy biến áp;

Cosφ: Hệ số công suất của phụ tải

Bước 3: Xác ñịnh thời gian sử dụng công suất lớn nhất:

m ax ttm a x

T = A /P (h) (1.36) Trong ñó :

Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực ñại;

A: ðiện năng ño ñược tại trạm biến áp trong 1 năm;

Bước 4: Xác ñịnh thời gian hao tổn công suất cực ñại trong 1 năm:

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (1.37) Trong ñó :

Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực ñại;

τ: Thời gian hao tổn công suất cực ñại

Trang 27

Bước 5: Tính toán tổn thất ñiện năng trên Máy biến áp :

2 ttmax

∆A: Tổn thất ñiện năng trên Máy biến áp;

t:Thời gian vận hành máy biến áp trong 1 năm;

∆P0: Tổn thất công suất không tải của máy biến áp;

∆Pk: Tổn thất công suất trong cuộn dây của máy biến áp

Bước 6: Tính tỷ lệ tổn thất ñiện năng trên Máy biến áp ∆A%:

∆A

∆A%= 100%

- Tính toán tổn thất ñiện năng trên ñường dây:

Bước 1: Xác ñịnh thời gian sử dụng công suất cực ñại:

Tmax=A/Pttmax (h) (1.40) Trong ñó:

Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực ñại trên ñường dây;

A: tổng ñiện năng ño ñược trên ñường dây trong 1 năm;

Pttmax: Công suất tác dụng tính toán cực ñại xác ñịnh từ biểu ñồ phụ tải năm theo công suất tác dụng

Bước 2: Xác ñịnh thời gian hao tổn công suất cực ñại trong 1 năm:

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (1.41) Trong ñó :

τ: Tời gian hao tổn công suất cực ñại trên ñường dây

Bước 3: Xác ñịnh tổn thất công suất trên ñường dây:

Trang 28

-3 ttmax ttmax

0 2

P +Q

∆P= R l.10

U (kW) (1.42) Trong ñó:

∆P: tổn thất công suất trên ñường dây;

Qttmax: Công suất phản kháng tính toán cực ñại xác ñịnh từ biểu ñồ phụ tải năm theo công suất phản kháng

R0: ñiện trở trên 1km ñường dây (Ω);

l:chiều dài ñường dây (km);

U: ñiện áp trên ñường dây

Bước 4: Tính tổn thất ñiện năng trên ñường dây trong 1 năm:

∆A=∆P.τ (kWh) (1.43)

1.2.4.Các giải pháp giảm tổn thất công suất và ñiện năng trên lưới phân phối

Ta ñã biết tổn thất công suất và ñiện năng trên lưới ñiện nói chung và lưới phân phối nói riêng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố từ nguyên nhân khách quan tới chủ quan, từ tổ chức vận hành tới các chỉ tiêu kỹ thuật trong lưới ñiện Chính vì các yếu

tố ñó ta rút ra các biện pháp chính trong công tác giảm tổn thất công suất cũng như tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện

*Các biện pháp về quản lý kỹ thuật và vận hành

Tăng cường giáo dục nâng cao kiến thức về các biện pháp giảm tổn thất ñiện năng tới từng người dân từng hộ tiêu thụ ñiện, giúp ñánh giá chính xác và lợi ích cũng như tầm quan trọng của việc giảm tổn thất ñiện năng

Tránh không ñể quá tải ñường dây, máy biến áp: thường xuyên theo dõi các thông số vận hành lưới ñiện, kiểm soát hiệu quả tình hình tăng trưởng phụ tải ñể có

kế hoạch vận hành, cải tạo lưới ñiện, hoán chuyển máy biến áp ñầy, non tải một cách hợp lý, không ñể quá tải ñường dây, quá tải máy biến áp trên lưới ñiện

Trang 29

Không ñể các máy biến áp phụ tải vận hành tải lệch pha ðịnh kỳ hàng tháng

ño dòng tải từng pha Ia , Ib , Ic và dòng ñiện dây trung tính Io ñể thực hiện cân pha khi dòng ñiện Io lớn hơn 15% trung bình cộng dòng ñiện các pha

ðảm bảo vận hành phương thức tối ưu: Thường xuyên tính toán kiểm tra ñảm bảo phương thức vận hành tối ưu trên lưới ñiện ðảm bảo duy trì ñiện áp trong giới hạn cao cho phép theo quy ñịnh hiện hành và khả năng chịu ñựng của thiết bị Tính toán lắp ñặt và vận hành tối ưu tụ bù công suất phản kháng: Theo dõi thường xuyên cosφ các nút trên lưới ñiện, tính toán vị trí và dung lượng lắp ñặt tụ

bù tối ưu ñể quyết ñịnh lắp ñặt, hoán chuyển và vận hành hợp lý các bộ tụ trên lưới nhằm giảm TTðN ðảm bảo cosφ trung bình tại ñầu nguồn các trạm phân phối tối thiểu là 0,98

Kiểm tra, bảo dưỡng lưới ñiện ở tình trạng vận hành tốt: Thực hiện kiểm tra bảo dưỡng lưới ñiện ñảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành: Hành lang lưới ñiện, tiếp ñịa, mối tiếp xúc, cách ñiện của ñường dây, thiết bị… Không ñể các mối nối, tiếp xúc (trên dây dẫn, cáp, ñầu cực thiết bị v.v ) tiếp xúc không tốt gây phát nóng dẫn ñến tăng TTðN

Thực hiện tốt công tác quản lý kỹ thuật vận hành ngăn ngừa sự cố: ðảm bảo lưới ñiện không bị sự cố ñể duy trì kết dây cơ bản có TTðN thấp

Thực hiện vận hành kinh tế máy biến áp:

Trường hợp trạm biến áp(TBA) có 2 hay nhiều MBA vận hành song song cần xem xét vận hành kinh tế máy biến áp, chọn thời ñiểm ñóng, cắt máy biến áp theo

ñồ thị phụ tải

ðối với các hộ có TBA chuyên dùng (trạm 110 kV, trạm trung áp) mà tính chất của phụ tải hoạt ñộng theo mùa vụ (trạm bơm thủy nông, sản xuất ñường mía, hàng nông sản theo mùa vụ, v.v ), ngoài thời gian này chỉ phục vụ cho nhu cầu sử dụng ñiện của văn phòng, nhân viên quản lý, ñơn vị kinh doanh bán ñiện phải vận ñộng, thuyết phục khách hàng lắp ñặt thêm MBA có công suất nhỏ riêng phù hợp phục vụ cho nhu cầu này hoặc cấp bằng nguồn ñiện hạ thế khu vực nếu có ñiều kiện ñể tách MBA chính ra khỏi vận hành

Trang 30

Hạn chế các thành phần không cân bằng và sóng hài bậc cao: Thực hiện kiểm tra ñối với khách hàng gây méo ñiện áp (các lò hồ quang ñiện, các phụ tải máy hàn công suất lớnv.v …) trên lưới ñiện Trong ñiều kiện gây ảnh hưởng lớn ñến méo ñiện áp, yêu cầu khách hàng phải có giải pháp khắc phục

Từng bước loại dần các thiết bị không tin cậy, hiệu suất kém, tổn thất cao bằng các thiết bị mới có hiệu suất cao, tổn thất thấp ñặc biệt là ñối với MBA

Tính toán và quản lý TTðN kỹ thuật: Thực hiện tính toán TTðN kỹ thuật của từng trạm biến áp, từng ñường dây, từng khu vực ñể quản lý, ñánh giá và ñề ra các biện pháp giảm TTðN phù hợp

* Các biện pháp về quản lý và kinh doanh

Tổ chức phân công ca kíp hợp lý, tăng cường sử dụng ñiện trong sản xuất vào giờ thấp ñiểm, khuyến cáo tuyên truyền tiết kiệm ñiện năng ñến từng tổ chức, cá nhân, từng hộ tiêu thụ

Lưới phân phối là bộ phận cuối cùng trong hệ thống ñiện, nó cung cấp trực tiếp cho phụ tải, ñể xác ñịnh ño ñếm ñiện năng sử dụng của phụ tải, hộ tiêu thụ thông qua công tơ chính vì thế vấn ñề kiểm ñịnh chất lượng, ñộ chính xác của công tơ là rất quan trọng trong việc giảm TTðN ðối với kiểm ñịnh ban ñầu công tơ: Phải ñảm bảo chất lượng kiểm ñịnh ban ñầu công tơ ñể công tơ ño ñếm chính xác trong

cả chu kỳ làm việc (5 năm ñối với công tơ 1 pha, 2 năm ñối với công tơ 3 pha) ðối với hệ thống ño ñếm lắp ñặt mới: Phải ñảm bảo thiết kế lắp ñặt hệ thống ño ñếm bao gồm công tơ, TU, TI và các thiết bị giám sát từ xa (nếu có) ñảm bảo cấp chính xác, ñược niêm phong kẹp chì và có các giá trị ñịnh mức (dòng ñiện, ñiện áp,…) phù hợp với phụ tải Xây dựng và thực hiện nghiêm quy ñịnh về lắp ñặt, kiểm tra và nghiệm thu công tơ ñể ñảm bảo sự giám sát chéo giữa các khâu nhằm ñảm bảo không có sai sót trong quá trình lắp ñặt, nghiệm thu hệ thống ño ñếm Thực hiện kiểm ñịnh, thay thế ñịnh kỳ công tơ ñúng thời hạn theo quy ñịnh (5 năm ñối với công tơ 1 pha, 02 năm ñối với công tơ 3 pha)

Thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống ño ñếm: Thực hiện quy ñịnh về kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống ño ñếm (công tơ, TU, TI…) ñể ñảm bảo các thiết bị ño ñếm

Trang 31

trên lưới ñược niêm phong quản lý tốt, có cấp chính xác phù hợp ñảm bảo ño ñếm ñúng Thực hiện chế ñộ quản lý, kiểm tra ñể kịp thời phát hiện và thay thế ngay thiết bị ño ñếm bị sự cố (công tơ kẹt cháy, TU, TI cháy hỏng…), hư hỏng hoặc bị can thiệp trái phép trên lưới ñiện Không ñược ñể công tơ kẹt cháy quá một chu kỳ ghi chỉ số

Củng cố nâng cấp hệ thống ño ñếm: Từng bước áp dụng công nghệ mới, lắp ñặt thay thế các thiết bị ño ñếm có cấp chính xác cao, thay thế công tơ ñiện tử 3 pha cho phụ tải lớn Áp dụng các phương pháp ño xa, giám sát thiết bị ño ñếm từ xa cho các phụ tải lớn nhằm tăng cường theo dõi, phát hiện sai sót, sự cố trong ño ñếm Thực hiện lịch ghi chỉ số công tơ: ðảm bảo ghi chỉ số công tơ ñúng lộ trình, chu kỳ theo quy ñịnh, ñúng ngày ñã thỏa thuận với khách hàng, tạo ñiều kiện ñể khách hàng cùng giám sát, ñảm bảo chính xác kết quả ghi chỉ số công tơ và kết quả sản lượng tính toán TTðN Củng cố và nâng cao chất lượng ghi chỉ số công tơ, ñặc biệt ñối với khu vực thuê dịch vụ ñiện nông thôn ghi chỉ số nhằm mục ñích phát hiện kịp thời công tơ kẹt cháy, hư hỏng ngay trong quá trình ghi chỉ số ñể xử lý kịp thời

Khoanh vùng ñánh giá TTðN: Thực hiện lắp ñặt công tơ ranh giới, công tơ cho từng xuất tuyến, công tơ tổng từng TBA phụ tải qua ñó theo dõi ñánh giá biến ñộng TTðN của từng xuất tuyến, từng TBA công cộng hàng tháng và lũy kế ñến tháng thực hiện ñể có biện pháp xử lý ñối với những biến ñộng TTðN ðồng thời so sánh kết quả lũy kế với kết quả tính toán TTðN kỹ thuật ñể ñánh giá thực tế vận hành cũng như khả năng có TTðN thương mại thuộc khu vực ñang xem xét

ðảm bảo phụ tải ñúng với từng ñường dây, từng khu vực có cấu trúc cụ thể ñã ñược thiết kế ngay từ ban ñầu

Kiểm tra, xử lý nghiêm và tuyên truyền ngăn ngừa các biểu hiện lấy cắp ñiện: Tăng cường công tác kiểm tra chống các hành vi lấy cắp ñiện, cần thực hiện thường xuyên liên tục trên mọi ñịa bàn, ñặc biệt là ñối với các khu vực nông thôn, các vùng sau vùng xa, phối hợp với các cơ quan chức năng và chính quyền ñịa phương xử lý nghiêm theo ñúng quy ñịnh ñối với các vụ vi phạm lấy cắp ñiện Phối hợp với các

Trang 32

cơ quan truyền thông tuyên truyền ngăn ngừa biểu hiện lấy cắp ñiện Giáo dục ñể các nhân viên quản lý vận hành, các ñơn vị và người dân quan tâm ñến vấn ñề giảm TTðN, tiết kiệm ñiện năng

Thực hiện tăng cường nghiệp vụ quản lý khác: Xây dựng và thực hiện nghiêm quy ñịnh quản lý kìm, chì niêm phong công tơ, TU, TI , hộp bảo vệ hệ thống ño ñếm, xây dựng quy ñịnh kiểm tra, xác minh ñối với các trường hợp công tơ cháy, mất cắp, hư hỏng… nhằm ngăn ngừa hiện tương thông ñồng với người mua ñiện vi phạm trong sử dụng ñiện, tăng cường phúc tra ghi chỉ số công tơ ñể ñảm bảo việc ghi chỉ số ñúng quy ñịnh của quy trình kinh doanh

Các biện pháp quản lý nêu trên không mới, vấn ñề là cách thức triển khai ñể có hiệu quả cao nhất Tùy theo ñặc ñiểm thực tế, các ñơn vị tiếp tục duy trì và tăng cường các biện pháp quản lý của mình ñể mang lại hiệu quả giảm TTðN

Trong sản xuất và kinh doanh ñiện năng, việc truyền tải ñiện từ nhà máy ñến các hộ tiêu thụ luôn có một lượng tổn hao ñiện năng nhất ñịnh Tổn hao do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị ño lường… gây nên ñược gọi là tồn hao kỹ thuật, còn tổn hao

do con người cố ý làm sai lệch hệ ño ñếm ñiện, trộm cắp ñiện, làm mất sản lượng ñiện… gọi là tổn hao phi kỹ thuật (hay còn gọi là tổn hao thương mại) Bởi vậy, những giải pháp ñể làm giảm tổn hao ñiện năng luôn là là ñề tài khiến các ñơn vị kinh doanh bán ñiện hết sức trăn trở

Công khai giao chỉ tiêu kế hoạch tổn hao, gắn chỉ tiêu này với quy chế lương, thưởng của các ñơn vị trực thuộc Tổn hao ñiện năng lưới trung áp toàn ðiện lực (nay là Công ty) sẽ giảm

ðối với các nhà máy sản xuất gắn hao tổn ñiện năng vào giá thành sản phẩm

ñể quy ra lương bổng và thưởng ñối với công nhân sản xuất vận hành thiết bị sử dụng ñiện Các công ty ðiện lực có những biện pháp cụ thể cho những hộ tiêu thụ ñặc biệt các hộ sản xuất, kinh doanh có Cosφ thấp dẫn ñến hao tổn công suất và ñiện năng cao

1.2.5 Ứng dụng phần mềm MATLAB trong ñánh giá tổn thất công suất và ñiện năng

Trang 33

1.2.5.1.Khái quát chung về MATLAB

* Khái quát chung về MATLAB

Quá trình phát triển: MATLAB lần ñầu tiên ñược soạn thảo bởi C.B Moler từ

năm 1977, ñến năm 1985 nó trở thành thương hiệu lớn và phát triển không ngừng các phiên bản mới liên tục thay thế các phiên bản cũ cho ñến nay ñã có MATLAB version 7.8

Hệ thống MATLAB ñược xây dựng trên cơ sở thuật toán về ma trận chứa ñựng các phương tiện tính toán hiệu quả rất thuận tiện trong tính toán về kỹ thuật ñiện, ñiện tử, cơ học, tài chính…MATLAB có thể làm việc tại hai chế ñộ tương tác và lập trình ở mỗi chế ñộ MATLAB ñều có những chức năng và sự ưu việt riêng MATLAB còn giải quyết các vấn ñề chuyên sâu như: tính toán tối ưu, hệ thống ñiều khiển, mạng nơron, lôgic mờ, phân tích tài chính, mô phỏng dạng sóng… trong một môi trường rất dễ sử dụng trong ñó các bài toán và các lời giải ñược biểu diễn theo các ký hiệu toán học quen thuộc Hệ thống MATLAB cho phép người sử dụng có

sự lựa chọn rộng rãi các phương pháp tính với ñộ chính xác cao và tốc ñộ nhanh

Hệ thống Matlab gồm có 5 phần chính:

+ Ngôn ngữ Matlab: là một ngôn ngữ ma trận, mảng cấp cao với các câu lệnh, hàm, cấu trúc dữ liệu, vào/ ra, các tính năng lập trình hướng ñối tượng Nó cho phép lập trình các ứng dụng từ nhỏ ñến các ứng dụng lớn và phức tạp

+ Môi trường làm việc Matlab: ðây là một bộ các công cụ và phương tiện mà bạn sử dụng với tư cách là người dùng hoặc người lập trình Matlab Nó bao gồm các phương tiện cho việc quản lý các biến trong không gian làm việc Workspace cũng như xuất nhập khẩu dữ liệu Nó cũng bao gồm các công cụ phát triển, quản lý,

gỡ rối và ñịnh hình M-file, ứng dụng của Matlab

+ Xử lý ñồ hoạ: ðây là hệ thống ñồ hoạ của Matlab Nó bao gồm các lệnh cao cấp cho trực quan hoá dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh, ảnh ñộng, Nó cũng cung cấp các lệnh cấp thấp cho phép bạn tuỳ biến giao diện ñồ hoạ cũng như xây dựng một giao diện ñồ hoạ hoàn chỉnh cho ứng dụng Matlab của mình

Trang 34

+ Thư viện toán học Matlab: ðây là tập hợp khổng lồ các thuật toán tính toán

từ các hàm cơ bản như cộng, sin, cos, số học phức, tới các hàm phức tạp hơn như nghịch ñảo ma trận, tìm trị riêng của ma trận, phép biến ñổi Fourier nhanh

+ Giao diện chương trình ứng dụng Matlab API (Application Program Interface): ðây là một thư viện cho phép bạn viết các chương trình C và Fortran tương thích với Matlab

Ngoài ra còn có Simulink, một chương trình ñi kèm với Matlab, là một hệ thống tương tác với việc mô phỏng các hệ thống ñộng học phi tuyến Nó là một chương trình ñồ hoạ sử dụng chuột ñể thao tác cho phép mô hình hoá một hệ thống bằng cách vẽ một sơ ñồ khối trên màn hình Nó có thể làm việc với các hệ thống tuyến tính, phi tuyến, hệ thống liên tục theo thời gian, hệ gián ñoạn theo thời gian,

hệ ña biến,

* Một số cửa sổ thông dụng của Matlab

- Cửa sổ chính của Matlab

Hình 1.4: Giao diện cửa sổ chính của phần mềm Matlab

Trên cửa sổ chính của phần mềm Matlab, ta có thể ñiều chỉnh bất kỳ thông số nào của phần mềm theo yêu cầu của bài toán: ðiều chỉnh màu sắc, phông chữ, các dạng xuất dữ liệu Trên cửa sổ chính ta cũng có thể mở hoặc tắt các cửa sổ khác của phần mềm theo từng yêu cầu của từng bài toán cụ thể

- Cửa sổ lập trình command window

giao diện cửa sổ

chính và vesion

Các thanh công cụ

của phần mềm

Ký hiệu mở Simulink

Trang 35

Hình 1.5: Giao diện cửa sổ lập trình của phần mềm Matlab

ðây là cửa sổ lập trình của phần mềm Matlab, trên thanh chỉ dòng lệnh ta nhập

từ bàn phím các lệnh mặc ñịnh của phần mềm hoặc các hàm mà người dùng ñã lập

trình sẵn lưu dưới dạng M- file ñể tính toán hay phân tích bài toán thực theo yêu cầu

cụ thể Trên cửa sổ này ta cũng có thể thay ñổi một số thông số mặc ñịnh của phần

mềm cũng như mở các cửa sổ có các chức năng khác

- Cửa sổ Blank M-file

Hình 1.6: Giao diện cửa sổ Blank M-file của phần mềm Matlab

ðối với các bài toán lớn ñể thuận tiện cho công tác lập trình, một công dụng hết

sức hiệu quả trong Matlab ñó là ta có thể lưu trữ các dữ liệu của bài toán dưới dạng

ma trận ñược lưu dưới dạng M- file

ðể tạo một M-file trên phần mềm ta tiến hành như sau: Trên một trong hai cửa

sổ chính của phần mềm Matlab ta vào thanh công cụ File chọn New và chọn Blank

M-File hoặc ấn phím tắt trên bàn phím Ctrl-N cửa sổ Editor- Debugger xuất hiện

Tiến hành lưu các dữ liệu của bài toán dưới dạng ma trận, sau ñó ñặt tên cho M-file

Trang 36

ñó Khi lập trình ñể lấy số liệu của bài toán ta chỉ cần nhập từ bàn phím tên của M- file ñó trên cửa sổ Command window và ấn Enter các dữ liệu sẽ xuất hiện

Khi tính toán cho các bài toán tương tự nhưng số liệu thay ñổi ta chỉ cần mở file ñã tạo trước ñó ra và thay ñổi số lượng cũng như số liệu mới và lưu lại sau ñó lập trình tương tự bạn sẽ có kết quả mà không phải làm lại các ñộng tác trên, ñây là một trong số các ưu ñiểm lớn nhất của phần mềm

M Cửa sổ Function MM file

ðối với các bài toán lớn ñể tránh cho chương trình quá dài và quá trình tính toán lặp lại tương tự nhau ta tiến hành tạo các hàm tính toán chung cho cả bài toán lớn lưu trữ dưới dạng M-file

Hình 1.7: Giao diện cửa sổ function M-file của phần mềm Matlab

ðể tạo hàm cho bài toán trên phần mềm Matlab ta tiến hành như sau: Trên một trong hai cửa sổ chính của phần mềm Matlab ta vào thanh công cụ File chọn New

và chọn Function M-File cửa sổ Editor- Debugger xuất hiện Tiến hành lập trình tạo

hàm cho bài toán theo cấu trúc như sau: function[tên tham số ra]= tên hàm(tên các biến vào) rồi lưu trữ dưới dạng M- file với tên hàm ñã chọn

Khi lập trình ta chỉ cần viết tên hàm tương ứng các thông số ñược lưu trữ hoặc nhập từ bàn phím và ấn Enter sẽ cho kết quả của bài toán

ðể kết quả hiển thị trên màn hình với ñầy ñủ các thông tin cụ thể ta có thể dung thêm các lệnh Disp, frintf mặc ñịnh sẵn ñối với phần mềm

Các thanh

công cụ

Hàm tính

toán

Trang 37

* Những ưu ñiểm nổi bật của phần mềm Matlab

- Matlab là phần mềm áp dụng cho rất nhiều ngành khác nhau ñặc biệt rất hiệu quả trong các ngành kỹ thuật nói chung và ngành ñiện nói riêng

- Matlab xây dựng trên cơ sở các thuật toán về ma trận, mảng, véc tơ Rất thích hợp trong việc tính toán phân tích các bài toán có nhiều thông số, dữ liệu và các bài toán

ña mục tiêu

- Matlab cho phép lưu trữ các số liệu không giới hạn dưới dạng Ma trận, mảng hay véc tơ Các dữ liệu ñược lưu trong Matlab sẽ ñược ñại diện với một tên M- file cụ thể và tên ñó sẽ ñược Matlab coi như một hàm trong Matlab Khi lập trình hàm ñó

sẽ ñại diện cho toàn bộ dữ liệu lưu trong ñó Khi tính toán cho các bài toán tương tự

ta chỉ cần nhập lại số liệu mà không cần lập trình lại Matlab vẫn cho kết quả mới

- Matlab cũng như tất cả các phần mềm tin học khác, tốc ñộ và thời gian xử lý dữ liệu nhanh và chính xác

- Lập trình trên Matlab ñơn giản, Matlab rất thích hợp với những bài toán lớn với nhiều phép tính và nhiều chỉ tiêu khác nhau

1.2.5.2 Ứng dụng phần mềm Matlab trong ñánh giá tổn thất công suất và ñiện năng

ñược sử dụng rộng rãi tính ñến thời ñiểm này

Phần mềm Matlab là phần mềm ña tác dụng áp dụng cho rất nhiều lĩnh vực khác nhau dựa trên cơ sở toán học ñặc biệt là các phép tính về ma trận, mảng cấp chính vì vậy ñể áp dụng Matlab cho tính toán lưới ñiện nói chung và ñánh giá tổn thất ñiện năng trong lưới ñiện phân phối nói riêng trước nhất ta phải tìm hiểu cấu trúc và các phép toán cũng như các vấn ñề về ma trận, mảng cấp và các lệnh cơ bản

Trang 38

trong Matlab ngoài ra ñể áp dụng phần mềm thực sự hiệu quả trước tiên ta phải hiểu rất kỹ bài toán thực tế Ứng dụng tối ña các ưu ñiểm của Matlab so với các phần mềm khác, một trong những ưu ñiểm nổi bật có thể nói ñến việc ta có thể lưu trữ các số liệu của bài toán trong các tệp M-file, hơn nữa ta có thể tạo ra các hàm cụ thể cho bài toán ñể cấu trúc các câu lệnh ngắn gọn và dễ hiểu hơn

*Các bước tiến hành giải bài toán tổn thất ñiện năng bằng phần mềm Matlab:

Sơ ñồ thuật toán:

Áp dụng phương pháp tính tổn thất ñiện năng theo dòng ñiện cực ñại và thời gian hao tổn công suất lớn nhất, tính toán tổn thất ñiện năng trên lưới ñiện phân phối trung áp Từ các bước tính theo phương pháp ñó ta ñi xây dựng các quy trình tính toán trên phần mềm Matlab theo các bước như sau:

Bước 1: Khởi ñộng Phần mềm Matlab

Bước 2: Lưu dữ liệu bài toán dưới dạng M-file trên cửa sổ Blank M- file

Từ các số liệu thu thập ñược ñã qua xử lý liên quan tới bài toán ñang khảo sát ta tiến hành lưu trữ trên cửa sổ Blank M- file với tên cụ thể (Hình 1.8)

Kết quả

Trang 39

Hình 1.8: Cửa sổ Blank M-file lưu trữ dữ liệu của bài toán

Bước 3: Tạo Hàm cho bài toán

Áp dụng các bước tính toán tổn thất ñiện năng trên các trạm biến áp và ñường dây theo phương pháp dòng ñiện cực ñại và thời gian hao tổn công suất cực ñại trên cửa sổ Function M-file của phần mềm Matlab ta tiến hành tạo hàm cho bài toán tính tổn thất ñiện năng lưu trữ với tên cụ thể (Hình 1.9)

Hình 1.9: Cửa sổ Function M-file tạo hàm cho bài toán

Bước 4: Lập trình cho bài toán

ðối với các bài toán dài và phức tạp sau khi ñã lưu trữ các dữ liệu của bài toán

và tạo hàm dưới dạng M- file, ta tiến hành lập trình cho bài toán trên cơ sở các tên M-file ñã lập trước ñó sẽ cho kết quả theo yêu cầu ñặt ra ðối với các bài toán nhỏ

ta chỉ cần lập trình trực tiếp dựa trên các thuật toán của bài toán thực ñó

ðể lập trình cho bài toán ta tiến hành như sau: trên cửa sổ Command Window

ta nhập tên dữ liệu và hàm ñã lưu dưới dạng M-file trong phần mềm trên các thanh chỉ dòng lệnh sau ñó ấn Enter kết quả sẽ hiển thị trên màn hình (Hình 1.10)

Trang 40

Hình 1.10: Cửa sổ lập trình bài toán tổn thất ñiện năng trên phần mềm Matlab

Trong trường hợp sau khi lập trình mà không có kết quả hoặc phần mềm báo lỗi, ta kiểm tra lại các bước ñã làm trước ñó ñiều chỉnh các lỗi theo chỉ dẫn và lưu lại, sau ñó lập trình lại khi nào có kết quả của bài toán (Hình 1.11)

Hình 1.11: Báo lỗi khi lập trình phần mềm Matlab

Ví dụ: Áp dụng phần mềm matlab, tính toán tổn thất cho một bài toán ñơn giản sau: Giả sử có ñường dây 22kV làm bằng dây dẫn loại AC95 với chiều dài 25km cung cấp cho một nhà máy sản xuất có công suất tính toán là 750 kVA, hệ số công suất cosφ= 0.8, thời gian sử dụng công suất cực ñại Tm= 5200h

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	1,74 MB