các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối huyện phú bình

- 3 - - 4 - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o TRẦN HỮU TIÊN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN PHÚ BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN 2014 - 5 - - 6 - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o TRẦN HỮU TIÊN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI PHÂN PHỐI HUYỆN PHÚ BÌNH Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. ĐẶNG QUỐC THỐNG THÁI NGUYÊN - 2014 - 7 - MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU:……………………………………………………………………… 1 CHƢƠNG 1: CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN…………………………………………………………………………… 3 1.1. Khái niệm về chất lƣợng điện năng………………………………………3 1.2. Các tiêu chuẩn về chất lƣợng điện năng………………………………….4 1.2.1. Chất lƣợng tần số……………………………………………………….4 1.2.2. Chất lƣợng điện áp.…………………………………………………….5 CHƢƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN………………………………………9 2.1. Nâng cao hệ số công suất cosφ………………………………………… 9 2.2. Chế độ vận hành kinh tế của các máy biến áp nhằm giảm tổn thất điện năng…………………………………………………………………………… 9 2.3. Khái niệm về bù công suất phản kháng……………………………… 12 2.3.1. Bù công suất phản kháng…………………………………………… 12 2.3.2. Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng…………………………….13 2.3.3. Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng trong lƣới điện phân phối 15 2.4. Tái cấu trúc lƣới điện để giảm tổn thất điện năng………………………18 2.4.1. Giới thiệu chung về tái cấu trúc lƣới điện…………………………….18 2.4.2. Phƣơng pháp thực nghiệm…………………………………………….20 2.4.2.1. Giải thuật di truyền ( Genetic Algorithms - GA )………………… 20 2.4.2.2. giải thuật mạng Nơron ( Meural Networks ) ……………………….20 - 8 - 2.4.2.3. Giải thuật con kiến………………………………………………… 21 2.4.2.4. Giải thuật dựa trên hệ thống chuyên gia…………………………….22 2.5. Kết luận…………………………………………………………………23 CHƢƠNG 3: TÁI CẤU TRÚC LƢỚI ĐIỆN VÀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG………………………………………………………… 25 3.1. Lƣới điện phân phối trung thế………………………………………… 25 3.1.1. Giới thiệu chung về lƣới phân phối trung thế……………………… 25 3.1.2. Các phần tử phân đoạn trong lƣới điện phân phối…………………….25 3.1.2.1. Dao cách ly………………………………………………………….25 3.1.2.2. Dao cách ly có điều kiện………………………………………… 26 3.1.2.3. Cầu dao phụ tải…………………………………………………… 26 3.1.2.4. Máy cắt…………………………………………………………… 27 3.1.2.5. Máy cắt tự đóng lại ( Recloser )…………………………………….27 3.1.2.6. Hệ thống tự động phân phối (Distriibuted Automation System - DAS) ……………………………………………………………………………… 28 3.1.3. Một số cấu trúc lƣới phân phối……………………………………… 29 3.1.3.1. Lƣới phân phối trung thế hình tia, không phân đoạn……………….29 3.1.3.2. Lƣới phân phối trung thế một nguồn, có phân đoạn……………… 30 3.1.3.3. Lƣới phân phối trung thế hai nguồn, có phân đoạn…………………31 3.2. Tổn thất điện năng trong lƣới phân phối……………………………… 31 3.3. Mô hình toán học bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối…………….32 CHƢƠNG4:ỨNG DỤNG TÁI C PHÚ BÌNH ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG…………………35 4.1. Giới thiệu chung về lƣới điện ph 35 4.2. PSS/ADEPT và khả năng ứng dụng tái cấu trúc lƣới điện phân phối… 35 4.2.1. Giới thiệu chƣơng trình PSS/ADEPT…………………………………35 4.2.1.1. Chức năng của PSS/ADEPT……………………………………… 37 4.3. Tái cấu trúc lƣới điện phân phối……………………………………… 43 4.3.1. Hàm mục tiêu…………………………………………………………44 4.3.2. Giải thuật tìm điểm mở tối ƣu trong lƣới điện mạch vòng……………44 4.3.2.1. Điểm phân công suất trong lƣới điện vòng…………………………44 - 9 - 4.3.2.2. Cách xác định điểm phân công suất……………………………… 45 4.3.2.3. Phƣơng pháp giải bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối……… 47 4.3.2.4. áp dụng giải bài toán mẫu………………………………………… 49 4.3.3. Áp dụng giải bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối huyện Phú Bình…………………………………………………………………………….60 4.4. Kết luận…………………………………………………………………74 KẾT LUẬN CHUNG VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO….…………………… 75 PHỤ LỤC - 10 - MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Trong những năm qua, Điện lực Phú Bình luôn đảm bảo điện ổn định, an toàn với chất lƣợng cao cho các hoạt động chính trị, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng, ngoại giao, các hoạt động văn hóa thể thao, lễ hội của Đảng và Nhà nƣớc diễn ra trên toàn Huyện. Cùng với việc đảm bảo vận hành tốt lƣới điện, Điện lực Phú Bình đã đảm bảo cung cấp đủ điện cho mọi đối tƣợng khách hàng trên địa bàn Huyện Phú Bình, đáp ứng tối đa nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và sinh hoạt của nhân dân trong Huyện. Huyện Phú Bình sau khi mở rộng một số dự án một số khu công nghiệp nhƣ Điềm thụy, Kha sơn trên địa bàn rộng lớn, lƣới điện cũ lát, lạc hậu. Việc giảm tổn thất điện năng trong lƣới điện phân phối không chỉ góp phần đáng kể vào giảm giá thành điện năng mà còn chƣa theo kịp sự phát triển của phụ tải điện thì việc nâng cao chất lƣợng điện năng lƣới điện phân phối không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần đảm bảo khả năng cung cấp điện ổn định cho các phụ tải điện. 2. Lịch sử nghiên cứu: Trên cơ sở nghiên cứu những biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng cho hệ thống cung cấp điện và ứng dụng trong giải bài toán tái cấu trúc lƣới điện giảm tổn thất điện năng từ những báo cáo, tài liệu đã công bố. 3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu: Đề tài " Các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng trong lƣới phân phối huyện Phú Bình" trình bày các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng điện năng, ứng dụng tái cấu trúc lƣới điện phân phối huyện Phú Bình. Úng dụng chạy chƣơng trình mô phỏng tính toán hệ thống điện PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) phiên bản 5.0 ứng dụng cho bài toán mẫu Civanlar 3 nguồn và lƣới điện phân phối huyện Phú Bình. 4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới: Với mục đích nhƣ trên, nội dung cơ bản của luận văn bao gồm: - 11 - - Các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng trong lƣới phân phối huyện Phú Bình. - Tái cấu trúc lƣới điện giảm tổn thất điện năng. - Ứng dụng tái cấu trúc lƣới điện phân phối huyện Phú Bình nâng cao chất lƣợng điện năng. Luận văn đƣa ra tính hiệu quả và sự cần thiết của việc tái cấu trúc lƣới điện phân phối huyện Phú Bình thông qua nghiên cứu với phần mềm PSS/ADEPT 5.0. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu: Luận văn đƣợc thực hiện dựa trên những nghiên cứu tìm hiểu về bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối giảm tổn thất điện năng từ những báo cáo và tài liệu tham khảo đã công bố. Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 ứng dụng mô phỏng tính toán hệ thống cung cấp điện huyện Phú Bình. Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn đã hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS. Đặng Quốc Thống. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội và các thầy cô giáo trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khóa học. Xin chân thành cảm ơn Khoa sau đại học, bạn bè đồng nghiệp và ngƣời thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về thời gian, trình độ nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc những chỉ dẫn, góp ý của các thầy giáo, cô giáo cũng nhƣ các đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn! - 12 - CHƢƠNG 1: CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái niệm về chất lƣợng điện năng. Định nghĩa về chất lƣợng điện năng đƣợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện. sự gia tăng ứng dụng của các thiết bị điện tử đã làm tăng sự quan tâm đến chất lƣợng điện năng trong những năm gần đây. Đảm bảo chất lƣợng điện năng là phải đảm bảo chất lƣợng của điện áp và tần số. Chỉ cần một trong các yếu tố trên không đảm bảo, chất lƣợng điện năng sẽ không đảm bảo. Hệ thống điện Việt Nam gồm có các nhà máy điện, các lƣới điện, các hộ tiêu thụ đƣợc liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong lãnh thổ Việt Nam. Hệ thống điện Việt Nam có nhiều cấp điện áp định mức khác nhau: 500kV, 220kV, 110kV, 63kV, 35kV, 22kV, 15kV, 10kV, 6kV, 0,4kV với tần số định mức là 50Hz. Trong khi tần số là đại lƣợng mang tính hệ thống, điện áp lại không đồng nhất tại các điểm khác nhau trong hệ thống. Trong cùng một cấp điện áp, điện áp ở xa nguồn thƣờng có giá trị nhỏ hơn ở những điểm gần nguồn do tồn tại tổn thất điện áp trong mạng điện. Các thiết bị dùng điện đều đƣợc thiết kế để làm việc với giá trị tần số định mức của hệ thống điện và giá trị điện áp ở lân cận giá trị định mức của một cấp điện áp phân phối nào đó. Chất lƣợng điện năng đƣợc xem là đảm bảo nếu tần số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh giá trị định mức. Phạm vi này đƣợc quy định trên cơ sở đảm bảo điều kiện làm việc bình thƣờng của thiết bị dùng điện và các tiêu chuẩn về độ lệch điện áp và tần số. Khi các giá trị thực tế của điện áp và tần số vƣợt ra ngoài độ lệch cho phép phải tiến hành các biện pháp điều chỉnh. [...]... PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chất lƣợng điện năng đƣợc đặc trƣng bằng các giá trị qui định của điện áp và tần số trong mạng điện Chất lƣợng điện năng ảnh hƣởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các hộ dùng điện Các thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc với hiệu quả tốt trong trƣờng hợp điện năng có chất lƣợng cao Vì vậy để nâng cao chất lƣợng điện năng trong. .. cung cấp điện cần phải có các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng nhƣ sau - Nâng cao hệ số công suất cos - Chế độ vận hành kinh tế của các máy biến áp, nhằm giảm tổn thất điện năng - Tái cấu trúc lƣới điện để giảm tổn thất điện năng 2.1 Nâng cao hệ số công suất cos Nâng cao hệ số công suất cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng Khi hệ số công suất cos đƣợc nâng lên sẽ... dây đến các hộ tiêu thụ sẽ gây nên các tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp trên các phần tử của mạng điện, do đó làm xấu đi chất lƣợng điện năng và giảm thấp điện áp trên các phần tử của mạng điện Để giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy, tăng khả năng làm việc của các phần tử trong mạng điện, một vấn đề đặt ra là giảm sự truyền công suất phản kháng trên các phần tử có dòng điện chạy... chung về lƣới điện phân phối trung thế Lƣới điện phân phối trung thế bao gồm các đƣờng dây: 6, 10, 22, 35 KV làm nhiệm vụ phân phối và cung cấp điện năng từ các trạm biến áp trung gian (hoặc từ thanh cái điện áp thấp của các trạm biến áp giảm áp của các khu vực khi trạm dùng máy biến áp có 3 cuộn dây, hoặc từ thanh cái điện áp máy phát của các nhà máy điện) cho các phụ tải Lƣới phân phối thƣờng có... cứu, tìm ra các phƣơng pháp giải quyết khác nhau cho bài toán tái cấu trúc Phƣơng pháp nghiên cứu cũng đƣợc chia làm nhiều hƣớng khác nhau nhƣ các phƣơng pháp cổ điển, sử dụng giải thích, kết hợp các công thức kinh nghiệm, hay các phƣơng pháp áp dụng trí tuệ nhân tạo, các lý thuyết về thuật toán để giải Hiện nay đã có rất nhiều các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng trong lƣới phân phối Việc ứng... hàng sử dụng điện, nâng cao nhận thức của ngƣời sử dụng điện Để giảm tổn thất thƣơng mại cần thực hiện song song với các nỗ lực giảm tổn thất kỹ thuật Có thể liệt kê các biện pháp chính giảm tổn thất kỹ thuật trong lƣới điện phân phối nhƣ sau: 1 Nâng cao điện áp vận hành của lƣới điện 2 Bù kinh tế trong lƣới phân phối trung áp bằng tụ điện 3 Tăng tiết diện dây dẫn, giảm bán kính cấp điện 4 Chọn đúng... chỉnh điện áp theo độ lệch là nhằm đảm bảo sao cho độ lệch điện áp so với điện áp định mức ở tất cả các thiết bị dùng điện nằm trong phạm vi cho phép Chất lƣợng điện áp phải đƣợc đảm bảo ở mạng điện hạ áp sau TĐL, và phải đƣợc đảm bảo trên các cực thiết bị dùng điện sử dụng điện áp cao hơn nếu có Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau: 1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách... trên các số liệu thu thập đƣợc trên hệ thống 2.5 Kết luận: Dựa trên việc tìm hiểu và phân tích các dạng tổn thất trên lƣới điện phân phối nhận thấy mục tiêu giảm tổn thất trên lƣới điện phân phối chịu tác động của rất nhiều yếu tố và đòi hỏi nhiều biện pháp đồng bộ Để giảm tổn thất thƣơng mại trên lƣới điện phân phối cần có biện pháp quản lý hành chính, các công cụ phần mềm quản lý khách hàng sử dụng điện, ... mạng điện theo điều kiện điện áp lựa chọn đúng và đặt đúng chỗ các thiết bị điều chỉnh điện áp Trong vận hành thƣờng xuyên theo dõi điện áp ở các điểm kiểm tra, đề ra các phƣơng thức điều chỉnh thích hợp để đảm bảo chất lƣợng điện áp, khi phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, cần kịp thời gian đề ra các biện pháp sao cho chất lƣợng điện áp luôn luôn đạt tiêu chuẩn quy định - 18 - CHƢƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP... xuất các thiết bị điện có tổn thất nhỏ (vật liệu siêu dẫn cách điện có chất lƣợng cao) - 33 - 6 Một số các biện pháp kỹ thuật cần thực hiện trong giai đoạn thiết kế, quy hoạch hoặc cải tạo, đầu tƣ xây dựng công trình 7 Áp dụng lƣới điện linh hoạt cho lƣới hệ thống và hệ thống phân phối điện có điều khiển tự động cho lƣới phân phối trung áp 8 Hạn chế vận hành không đối xứng 9 Tái cấu trúc lƣới điện Trong . chất lƣợng điện năng trong lƣới phân phối huyện Phú Bình& quot; trình bày các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng điện năng, ứng dụng tái cấu trúc lƣới điện phân phối huyện Phú Bình. Úng dụng. CÔNG NGHIỆP o0o TRẦN HỮU TIÊN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI PHÂN PHỐI HUYỆN PHÚ BÌNH Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT . KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o TRẦN HỮU TIÊN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN PHÚ BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT