nghiên cứu phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối có nguồn dự phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        DƯƠNG THỊ LOAN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN CỦA LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI CÓ NGUỒN DỰ PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: ðiện khí hóa SX Nông nghiệp và Nông thôn Mã số: 60.52.54 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Là VĂN ÚT HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ một bản luận văn 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. Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Người cam ñoan Dương Thị Loan Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện luận văn, ñến nay ñề tài “Nghiên cứu phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối có nguồn dự phòng.” ñã ñược hoàn thành. Trong thời gian thực hiện ñề tài tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ quý báu của các cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo GS.TS Lã Văn Út hiện ñang công tác tại Bộ môn Hệ thống ñiện trường ðại học Bách Khoa Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi xây dựng và hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Cung cấp và sử dụng ñiện khoa Cơ - ðiện, trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, các thầy cô giáo trong trường ðại Học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh Cơ Sở Phía Bắc, các cán bộ chi nhánh ñiện lực Thành Phố Thái Bình 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. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv MỤC LỤC Lời cam ñoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục các bảng biểu vii Danh mục các hình vẽ và ñồ thị viii Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu ix MỞ ðẦU 1 1 MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU VÀ LÝ DO CHỌN ðỀ TÀI 1 2 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1 2.1 ðối tượng nghiên cứu 1 2.2 Phạm vi áp dụng 2 2.3 Áp dụng cụ thể 2 3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI 2 3.1 Ý nghĩa khoa học của ñề tài 2 3.2 Tính thực tiễn của ñề tài 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ðỘ TIN CẬY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ðỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ðIỆN 3 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ðỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ðIỆN 3 1.1.1 Hệ thống ñiện và các phần tử 3 1.1.2 ðộ tin cậy của các phần tử hệ thống cung cấp ñiện 3 1.1.3 Các chỉ số ñánh giá ñộ tin cậy của hệ thống cung cấp ñiện 4 1.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ðỘ TIN CẬY CỦA HTCCD 7 1.2.1 ðặc ñiểm của hệ thống ñiện về mặt ñộ tin cậy 7 1.2.2 Các biện pháp chung nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện 8 1.2.3 Các biện pháp thực hiện ñể nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện 8 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v 1.2.4 Biện pháp thực hiện nâng cao ñộ tin cậy trong phạm vi luận văn 11 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ðTCCCð 11 1.3.1 Phương pháp ñồ thị-giải tích 11 1.3.2 Phương pháp không gian trạng thái 12 1.3.3 Phương pháp cây hỏng hóc 12 1.3.4 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo 13 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ðỒ THỊ - GIẢI TÍCH TÍNH TOÁN ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 14 2.1 ðẶT VẤN ðỀ 14 2.2 MÔ HÌNH BÀI TOÁN VÀ CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP TÍNH 15 2.2.1 Mô tả bài toán 15 2.2.2 Mô hình nguồn và phụ tải 16 2.2.3 Mô hình sơ ñồ lưới ñiện theo ðTC 17 2.2.4 Các ma trận cấu trúc 18 2.3 TÍNH TOÁN ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN 22 2.3.1 Lưới ñiện hình tia không nguồn dự phòng 22 2.3.2 Lưới ñiện hình tia có nguồn dự phòng 23 2.4 VÍ DỤ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN 31 2.4.1 Sơ ñồ và số liệu ban ñầu 31 2.4.2 Tính toán ñộ tin cậy xét với các ñiều kiện khác nhau 33 2.5 THUẬT TOÁN TÍNH ðTCCCð 38 2.6 MÔ PHỎNG LƯỚI ðIỆN TRÊN MÁY TÍNH 40 2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 41 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHẾ ðỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG VÀ ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN CHO CÁC PHỤ TẢI THUỘC LỘ 971 E11.3 THÀNH PHỐ THÁI BÌNH 43 3.1 ðặc ñiểm tự nhiên, kinh tế xã hội của Thành phố Thái Bình 43 3.1.1 ðặc ñiểm tự nhiên 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi 3.1.2 ðặc ñiểm kinh tế xã hội 43 3.1.3 ðặc ñiểm lưới ñiện Thành phố Thái Bình 43 3.2 Ứng dụng phần mềm CONUS tính toán chế ñộ làm việc bình thường 54 3.2.1 Cơ sở tính toán 54 3.2.2 Các số liệu ban ñầu 54 3.2.3 Kết quả tính toán 61 3.3 Ứng dụng phương pháp ñồ thị giải tích tính toán ñộ tin cậy cung cấp ñiện cho lộ ñường dây 971E11.3 68 3.3.1 Cơ sở của phương pháp 68 3.3.2 Các số liệu tính toán khác 70 3.3.3 Tính toán ñộ tin cậy xét với các ñiều kiện khác nhau 71 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 79 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên bảng Trang 2.1 Các mức phụ tải, thời gian xuất hiện các mức phụ tải 32 2.2 Tổng hợp kết quả tính toán ðTC cho các khu vực và HTCCð 36 2.3 Tổng hợp kết quả tính toán ðTC cho các khu vực và HTCCð 38 3.1 Số liệu nút phụ tải 54 3-2 Số liệu nhánh 56 3-3 Số liệu các máy biến áp 60 3-4 ðiện áp các nút cao áp khi thanh cái lưới cao áp ñặt 10 kV 62 3-5 ðiện áp một số nút cao áp ñáng lưu ý khi thanh cái lưới cao áp ñặt 10 kV 64 3.6 ðiện áp các nút hạ áp 0,4 kV 65 3-7 Dòng ñiện chạy trên các nhánh của lưới khi thanh cái lưới cao áp ñặt 10 kV 66 3.8 Các mức phụ tải, thời gian xuất hiện các mức phụ tải 70 3.9 Tổng hợp kết quả tính toán ðTC cho các khu vực và HTCCð 74 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán ðTC cho các khu vực và HTCCð 78 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ðỒ THỊ STT Tên hình Trang 2.1 Nguồn dự phòng trong lưới ñiện phân phối 14 2.2 Sơ ñồ HTCCð nghiên cứu 15 2.3 ðồ thị phụ tải ngày theo thời gian 16 2.4 Sơ ñồ HTCCð với phân miền khu vực 17 2.5 Sơ ñồ HTCCð hình tia 22 2.6 Lưới ñiện ñiều khiển tự ñộng có nguồn dự phòng 24 2.7 Quan hệ giữa L k,i,j (t) và P k,i,j (t) 27 2.8 Lượng công suất, thời gian không ñược cấp từ nguồn dự phòng cho khu vực xét 28 2.9 Biểu ñồ phụ tải các khu vực tính toán 32 3.1 Sơ ñồ nguyên lý lộ 971E11.3 Error! Bookmark not defined. 3.2 Nhập số liệu nút 56 3.3 Nhập số liệu nhánh 60 3.4 Nhập số liệu máy biến áp 61 3.5 Sơ ñồ CCð với phân miền khu vực 69 3.6 Biểu ñồ phụ tải các khu vực 69 3.7 Sơ ñồ CCð với phân miền khu vực xét tới nguồn dự phòng 75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU LðPP : Lưới ñiện phân phối HTð : Hệ thống ñiện CCð : Cung cấp ñiện HTCCð : Hệ thống cung cấp ñiện TBðC : Thiết bị ñóng cắt ðTC : ðộ tin cậy MC : Máy cắt DCL : Dao cách ly NMð : Nhà máy ñiện TBA : Trạm biến áp TBPð : Thiết bị phân ñoạn ðTCCCð : ðộ tin cậy cung cấp ñiện KH : Khách hàng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 1 MỞ ðẦU 1. MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU VÀ LÝ DO CHỌN ðỀ TÀI Nền kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, tốc ñộ công nghiệp hóa tăng nhanh, do ñó ngày càng ñòi hỏi nhiều năng lượng ñiện. ðiều ñó ñặt ra cho hệ thống cung cấp một nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thỏa mãn lượng ñiện năng tiêu thụ, vừa phải ñảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng ñiện năng pháp ñịnh và ñộ tin cậy hợp lý. Hệ thống ñiện phải ñược phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất. ðó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn, trong ñó việc nâng cao ñộ tin cậy ở lưới phân phối có ảnh hưởng ñáng kể ñến chất lượng ñiện năng và chỉ tiêu kinh tế của toàn bộ hệ thống cung cấp ñiện. ðộ tin cậy cung cấp ñiện là một trong những chỉ tiêu quan trọng ñể ñánh giá chất lượng ñiện năng. Rõ ràng nếu các chỉ tiêu về ñiện áp, tần số … ñược ñảm bảo nhưng ñiện năng không ñược cung cấp liên tục thì một hệ thống ñiện như vậy không những không ñưa lại hiệu quả kinh tế mà còn gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân. Chính vì vậy vấn ñề ñộ tin cậy cung cấp ñiện phải ñược xét tới trong giai ñoạn thiết kế cũng như vận hành và phải áp dụng nhiều biện pháp ñể giải quyết vấn ñề ñó Với ñề tài: “Nghiên cứu phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối có nguồn dự phòng” luận văn mong muốn ñóng góp một phần nhỏ những tìm tòi nghiên cứu của mình vào việc tính toán ñộ tin cậy cung cấp ñiện, xác ñịnh các chỉ tiêu ñộ tin cậy cho các hộ phụ tải. 2. ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 2.1. ðối tượng nghiên cứu Nghiên cứu LðPP có sơ ñồ phức tạp bất kỳ (hình tia, lưới kín vận hành hở). [...]... khoa h c c a ủ ti - H th ng húa lý thuy t ủ tin c y cung c p ủi n, nghiờn c u phng phỏp ủỏnh giỏ ủ tin c y cung c p ủi n c a l i ủi n phõn ph i cú ngu n d phũng - Nghiờn c u, khai thỏc ph n m m Conus ủ tớnh toỏn t n th t v ủỏnh giỏ ủ tin c y cung c p ủi n 3.2 Tớnh th c ti n c a ủ ti Cỏc k t qu nghiờn c u trong ủ ti cú th ng d ng ủ i v i vi c ủỏnh giỏ ủ tin c y cung c p ủi n cho LPP trung ỏp c a Vi t Nam... Mụ t bi toỏn L i ủi n ủ c ủa vo xem xột, tớnh toỏn TCCC bao g m: cỏc khỏch hng (ph t i), thanh cỏi cung c p cụng su t vụ cựng l n, cỏc ngu n ủi n d phũng Cỏc thi t b phõn ủo n (TBP) ủ t t i m t s v trớ trờn cỏc m ch ủ ng dõy Nguồn dự phòng 2 TC hạ áp trạm 110kV 3 4 5 6 7 8 9 12 1 2 10 13 11 14 Nguồn dự phòng 1 Hỡnh 2.2 S ủ HTCC nghiờn c u Xột HTCC nh hỡnh 2.2 bao g m 14 h ph t i ủ c c p ủi n t thanh... ng ng ủi n cụng tỏc, cỏc ma tr n As(i,j), Ak(i,j), C(i,j), tớnh cỏc ch tiờu TCCC cho cỏc khu v c Tr ng i h c Nụng nghi p H N i Lu n vn th c s khoa h c k thu t 23 v HTCC Trạm nguồn Nguồn dự phòng 2 KV2 KV1 KV3 KV4 Nguồn dự phòng 1 Hỡnh 2.6 L i ủi n ủi u khi n t ủ ng cú ngu n d phũng Trong tr ng h p ny khụng c n quan tõm ủ n tng quan gi a cụng su t ngu n v bi u ủ ph t i b i khu v c t t s ủ c c p ủi... cỏc khỏch hng trong cựng khu v c l nh nhau C u trỳc theo khu v c l c s ủ phõn tớch, tớnh toỏn TCCC cho cỏc khỏch hng TC hạ áp trạm 110kV 3 4 Nguồn dự phòng 2 (kV2) 5 6 12 1 2 (kV1) a) 13 14 (kV3) Sgh2 KV 1 KV 2 7 8 9 10 (kV4) KV1 KV2 KV3 KV4 S Sgh1 11 Nguồn dự phòng 1 b) KV 3 c) KV 4 Hỡnh 2.4 S ủ HTCC v i phõn mi n khu v c V i l i ủi n hỡnh 2.4,a, d a vo v trớ DCL cú th phõn mi n s ủ thnh 4 khu v c... ta cũn s d ng khỏi ni m h th ng cung c p ủi n (HTCC) ủ ch t p h p cỏc ph n t n m trong s ủ ph n l i ủi n cung c p cho ph t i m t khu v c Khi ủú l i ủi n phõn ph i cú th hi u l HTCC ủ a phng Cỏc khỏi ni m ny ch cú ý ngha tng ủ i (khụng hon ton chớnh xỏc) 1.1.2 tin c y c a cỏc ph n t h th ng cung c p ủi n Cỏc ph n t c a l i ủi n nh l: ủ ng dõy, mỏy bi n ỏp, TBC m ủ tin c y c a chỳng cựng cỏch th c... trong ba tr ng thỏi mang t i ủó xột trờn ủõy tng ủ tin c y c a h th ng cú th t ch c d phũng chung cho ton h th ng ho c d phũng riờng cho t ng ph n t trong h th ng tin c y c a h th ng cú d phũng ph thu c vo s ph n t d phũng m ủ i v i m t ph n t cụng tỏc S m g i l b i s d phũng c S d ng cỏc thi t b t ủ ng trong l i ủi n nõng cao ủ tin c y, ủ m b o cung c p ủi n liờn t c v an ton ng i ta s d ng m t... gi m tu i th , tng xỏc su t h ng thi t b , vỡ v y t ủ ng ủi u ch nh ủi n ỏp l m t bi n phỏp nõng cao ủ tin c y cung c p ủi n 1.2.4 Bi n phỏp th c hi n nõng cao ủ tin c y trong ph m vi lu n vn Trong ph m vi lu n vn, bi n phỏp s d ng thi t b phõn ủo n nh dao cỏch ly ủ c xem xột nghiờn c u ủ nõng cao ủ tin c y c a l i ủi n phõn ph i i v i l i ủi n phõn ph i hi n t i, cỏc thi t b ủúng c t ủ c s d ng ph... CHNG 2 PHNG PHP TH - GI I TCH TNH TON TIN C Y CUNG C P I N C A L I PHN PH I 2.1 T V N TCCC ngy cng ủ c quan tõm, ủ c bi t l t phớa khỏch hng Nh ng khỏch hng ủ c bi t, cú yờu c u cao v ch t l ng ủi n nng v TCCC c n ủ c cung c p t ớt nh t 2 ngu n theo s ủ l i kớn v n hnh h Cng cú th s d ng thờm d phũng l ngu n ủi n phõn tỏn, nh hỡnh 2.1 L u ớ i đ iệ n lâ n c ận có k h ả n ă n g cu n g cấ p h ạ n c... t i nh : Cỏc ph n t d phũng tr c khi ủ c ủa vo thay th cho ph n t chớnh cú mang t i, nhng t i ny y u hn t i c a cỏc ph n t chớnh tin c y c a ph n t d phũng tr ng thỏi mang t i nh ny Tr ng i h c Nụng nghi p H N i Lu n vn th c s khoa h c k thu t 9 cú ủ tin c y cao hn ủ tin c y c a ph n t chớnh - D phũng khụng mang t i: Cỏc ph n t d phũng ủ c tỏch ra kh i h th ng cho ủ n khi ủ c ủa v thay th cho ph... trung ỏp c a Vi t Nam núi chung v l 971E11.3 Thnh ph Thỏi Bỡnh núi riờng Tr ng i h c Nụng nghi p H N i Lu n vn th c s khoa h c k thu t 2 CHNG 1 T NG QUAN V TNH TON TIN C Y V CC PHNG PHP TIN C Y C A H TH NG I N 1.1 KHI NI M CHUNG V TIN C Y C A H TH NG I N 1.1.1 H th ng ủi n v cỏc ph n t - H th ng núi chung: l t p h p cỏc ph n t tng tỏc trong m t c u trỳc nh t ủ nh nh m th c hi n m t nhi m v xỏc ủ . khoa học của ñề tài - Hệ thống hóa lý thuyết ñộ tin cậy cung cấp ñiện, nghiên cứu phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối có nguồn dự phòng. - Nghiên cứu, khai. giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối có nguồn dự phòng luận văn mong muốn ñóng góp một phần nhỏ những tìm tòi nghiên cứu của mình vào việc tính toán ñộ tin cậy cung cấp ñiện,. Sau thời gian thực hiện luận văn, ñến nay ñề tài Nghiên cứu phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối có nguồn dự phòng. ” ñã ñược hoàn thành. Trong thời gian thực