Tính toán ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện khu vực huyện đồng hỷ thái nguyên

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác. Tác giả Phạm Thị Thu Trang 1 GIỚI THIỆU CHUNG Năng lượng điện đóng vai trò hết sức to lớn cho các ngành công nghiệp trong bất cứ quốc gia nào trên thế giới.Trong nền kinh tế của nước ta hiện nay, công nghiệp đang đóng một vai trò chủ đạo, đồng nghĩa với việc đòi hỏi có một chất lượng điện năng ngày càng cao. Hệ thống phân phối điện là một bộ phận quan trọng trong Hệ thống điện. Do vậy hệ thống phân phối điện là một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng điện năng và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống đối với khách hàng sử dụng điện. Đối với Đồng Hỷ là một huyện của tỉnh Thái Nguyên đang trên đà phát triển, thì chất lượng điện năng và độ tin cậy cũng được cán bộ nhân viên ngành điện lực đang cố gắng và nỗ lực phấn đấu để cho chất lượng điện năng dần được nâng cao. Một lần nữa khẳng định bài toán nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống là nhiệm vụ của ngành điện Việt Nam nói chung cũng như công ty Điện lực Thái nguyên nói riêng cần sớm giải quyết. 0.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn + Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- viết tắt của các từ tiếng Anh là DAS (Distribution Automation System). + Nghiên cứu áp dụng hệ thống DAS cho lưới điện huyện Đồng Hỷ. Khu vực này tập trung nhiều phụ tải quan trọng và đã được đầu tư quy hoạch tổng thể hạ tầng lưới điện, nhằm giảm thời gian và phạm vi mất điện của các phụ tải. + Đề xuất một số giải pháp nhằm tháo gỡ vướng mắc trong công tác phát triển lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên. 2 0.2. Phạm vi nghiên cứu và áp dụng. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống tự động phân phối điện. Tính toán áp dụng cho lưới điện trung áp hiện có của huyện Đồng Hỷ,phù hợp với quy hoạch của lưới điện. 0.3. Tính khoa học và thực tiễn của luận văn. Trên cơ sở các số liệu phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu về điện của huyện Đồng Hỷ, nghiên cứu tính toán áp dụng hệ thống tự động phân phối để tự động phân đoạn khi xảy ra sự cố trên lưới điện, nhằm giảm thiểu tối đa thời gian mất điện do sự cố. Tính toán lợi ích kinh tế đạt được khi áp dụng hệ thống tự động phân phối, tạo cơ sở cho công tác quy hoạch và phát triển tự động hóa lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ. 0.4. Bố cục của luận văn Luận văn được trình bày trong 5 chương. Chương 1: Giới thiệu chung về đặc điểm tình hình huyện Đồng Hỷ. Chương 2: Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- DAS. Chương 3: Tính toán ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên. Chương 4: Phân tích tài chính - kinh tế. Chương 5: Giải pháp phát triển lưới điện cho huyện Đồng Hỷ. 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DAS (Distribution automation system) – Hệ thống tự động phân phối LBS (Load break switch) – Cầu dao cắt tải RMU (Ring main unit)- Thiết bị mở vòng chính CB (circuit Breaker)- Máy cắt DDK - Đường dây không CPU – Bộ xử lý trung tâm LP –Máy in kết dây HC – Sao lưu ổ cứng GCR – Màn hình đồ họa FCB – Máy cắt đường dây SW - Cầu dao FDR – Rơ le phát hiện sự cố SPS – Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động RTU – Thiết bị đầu cuối TCM – Máy chủ điều khiển từ xa CD – Bàn điều khiển CRT – Màn hình điện tử FSI – Thiết bị chỉ thi vùng bị sự cố ARR – Thiết bi tự động đóng lại TRD – Bộ biến đổi TCR – Bô tiếp nhận điều khiển từ xa TCM – Bộ thu nhận xử lý thông tin CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính CRT – Màn hình màu PRN – Máy in CD – Bàn điều khiển 4 TRD – Tranducer – Bộ biến đổi TCR – Bộ phận tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa TCM – Bộ thu nhận xừ lý thông tin CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính RMS – Tủ máy tính tự động TCR – Bộ tiếp nhận điều khiển từ xa SNW – Hệ thống mạng phân bổ RNW – Mạng thông thường FDDI – Giao diện số liệu phân phối quang SDH – Trật tự số đồng bộ ATM – Phương thức truyền phi đồng bộ FSI – Phần tử phát hiện sự cố CDS – Trung tâm điều khiển REC – Rơle tự động đóng lại RE – Rơle bảo vệ FDR – Rơle phát hiện sự cố IRR –Tỉ suất hoàn vốn nội tại NPV – Giá trị lợi nhuận dòng hiện tại 5 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ, XÃ HỘI CỦA HUYỆN ĐỒNG HỶ 1.1. Đặc thù phát triển kinh tế và dân cư huyện Đồng Hỷ 1.1.1. Giới thiệu chung về huyện Đồng Hỷ Vị trí địa lý: Đồng Hỷ là huyện miền núi nằm ở phía Đông Bắc của Tỉnh Thái Nguyên, phía Bắc giáp huyện Võ Nhai, phía Tây giáp huyện Phú Lương, phía Đông giáp tỉnh Bắc Giang, phía Nam giáp thành phố Thái Nguyên và huyện Phú Bình. 1.1.2.Phương hướng chủ yếu quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010-2020 của Huyện Đồng Hỷ Phương hướng nhiệm vụ cơ bản và lâu dài là xây dựng huyện Đồng Hỷ giàu về kinh tế, trong đó kinh tế nhà nước giữ vai trò chủ đạo, vững về chính trị, có nền văn hóa tiến tiên, đậm đà bản sắc dân tộc, an ninh quốc phòng vững mạnh. 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của huyện Đồng Hỷ. 1.2.1.Hiện trạng lưới điện phân phối Hiện tại lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ đang được vận hành với 4 cấp điện áp:35kV, 22kV, 10kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào khai thác và vận hành đầu năm 2011. 1.2.1.1.Trạm biến áp phân phối TT Hạng mục Số Trạm Số máy Dung Lượng(kVA) 1 35/0,4kV 529 548 229.720,0 2 22/0,4kV 379 431 254.533,0 3 10/0,4kV 1.065 1.156 456.548,0 4 6/0,4kV 2.292 2.470 849.562,5 5 Tổng 4.265 4.605 1.790.363,5 6 1.2.1.2. Đường dây phân phối: Khu vực huyện Đồng Hỷ lưới điện phân phối các cấp điện áp đan xen nhau và cùng tồn tại vận hành.Kết cấu lưới hầu hết là dạng mạch vòng vận hành hở, có nhiều tuyến ở dạng hỗn hợp giữa đường cáp ngầm và đường dây nổi nên độ tin cậy cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể. T Hạng mục Chiều dài (km) DDK Cáp ngầm Tổng DDK + CN 1 35kV 435 7.4 442.4 2 22kV 40.56 115.56 156.12 3 10kV 199.24 174.08 373.32 4 6kV 654.76 374.11 1028.87 Tổng cộng 1,329.56 671.15 2,000.71 1.2.1.3. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt Hiện nay lưới phân phối chủ yếu là lưới 10kV (chiếm 16%), lưới 35kV (chiếm 40,5%), việc lắp đặt dao cách ly(DISCONNECTING SWITCH- DS) ở cấp điện áp 10kV, 35kV là rất lớn, cầu dao cắt tải (LOAD BREAK SWITCH- LBS) chiếm tỷ trọng nhỏ. Còn với lưới 22kV (chiếm 43,5%) thiết bị đóng cắt chủ yếu được sử dụng là dao cắt tải (LBS), tại nhiều trạm biến áp phân phối 22kV có lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit- RMU). 1.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại 7 Năm Điện nhận (triệu kWh) Điện thương phẩm(triệu kWh) Tăng trưởng điện TP (%) 2005 1.550,5 1.270,0 16 2006 1.834,4 1.535,3 20,8 2007 1.993,2 1.689,0 10 2008 2.190,7 1.949,5 15,4 2009 2.299,3 2.044,8 4,9 2010 2.549,0 2.271,9 11,0 2011 2.852,8 2.531,6 11,4 8 CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN-DAS (DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM) 2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối Như đã trình bày ở trên hệ thống DAS, là hệ thống cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ. Mô hình dự án lắp đặt hệ thống DAS được phát triển qua 3 giai đoạn :Giai đoạn 1: Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố cho các đường dây trung thế. Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm 110kV. Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị trên đường dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm điều độ. Giai đoạn 2: Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối và đường thông tin để tiếp nhận thông tin tại các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế. Tại trung tâm điều độ lắp các bộ nhận điều khiển từ xa, và hệ thống máy tính để hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản. Dựa trên các thông tin thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính. Giai đoạn 3: Giai đoạn 3 là giai đoạn nâng cấp các chức năng của giai đoạn 2. 9 Ti trung tõm iu lp t cỏc mỏy tớnh cú cu hỡnh mnh qun lý vn hnh li phõn phi trung th hin th theo bn a lý v iu chnh tớnh toỏn t ng thao tỏc. 2.3. Gii thiu chi tit cỏc thit b ca h thng DAS trong giai on 1. 2.3.1. H thng phõn phi t ng cho ng dõy trờn khụng - giai on 1 Hỡnh 2.10. Mụ t chi tit h thng DAS giai on 1 2.3.2. H thng t ng phõn phi cho ng dõy trờn khụng: Giai on 2/3 2.3.2.1. Cỏc loi thit b Cỏc thit b trong giai on ny cng ging nh trong giai on 1, tuy nhiờn trong giai on 2, khi iu khin t xa (RTU) s bao gm c rle phỏt hin s c (FDR) gn vo u cc. Tớn hiu iu khin khúa on/off c truyn gia RTU v CDS qua h thng dõy thụng tin. 2.3.2.3. Cỏc thit b lp t trong trm phõn phi trung tõm (CDS) 10 FDR Ry REC FSI FDR CB:Máy cắt FSI:Hiển thị vùng sự cố Ry:Rơle bảo vệ REC:Rơle tự đóng lại PVS:Cầu dao phụ tải FDR:Rơle phát hiện sự cố SPS: Cầu dao nguồn cấp Trạm phân phối SPS SPS PSV PSV [...]... tế do mất điện gây ra - Giảm bớt việc xây dựng mới các trạm phân phối trung tâm - Giảm bớt giá thành và thời gian bảo trì - Nâng cấp lên hệ thống tự động phân phối ở mức cao hơn thông qua việc áp dụng công nghệ thông tin + Nâng cấp lên DAS giai đoạn 2 hoặc 3 12 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG HỆ THỐNG DAS CHO LƯỚI ĐIỆN HUYỆN ĐỒNG HỶ 3.3 Tính toán lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ đường... trong CDS 2.3.3 Hệ thống tự động phân phối áp dụng với lưới điện ngầm Tại những khu cực đô thị dân cư đông đúc, hệ thống tự động phân phối điện (DAS) ngầm về cơ bản và bắt đầu từ giai đoạn 2 Trong hệ thống lưới điện ngầm thường sử dụng hệ thống mạch vòng đơn, mạch vòng bội và hệ thống dự phòng 2.3.3.1 Tủ đóng cắt tự động (Auto-RMS) Trong tủ đóng cắt sử dụng chân không để dập hồ quang và khu n đúc epoxy... trục - Hệ thống đo đếm cho các khu vực này có thể sử dụng loại tủ đo đếm hoặc đưa về từng hộ sử dụng điện 5.4 Các đánh giá và nhận xét - Việc đầu tư phải được thực hiện một cách đồng bộ và có quy hoạch tổng thể Để thực hiện được các mô hình trên cần phải có sự khảo sát chi tiết và áp dụng cụ thể phù hợp với đặc thù của từng khu vực - Để đầu tư đồng bộ lưới điện phân phối cho các tiểu khu Huyện Đồng Hỷ. .. PHÁP PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN CỦA HUYỆN ĐỒNG HỶ 5.1 Đối với lưới điện trung áp - Đối với mỗi khu vực có thể áp dụng từng giải pháp khác nhau để phù hợp với đặc thù riêng của từng khu vực Tránh những đầu tư lãng phí không hiệu quả 5.1.1 Đối với khu vực đông dân cư - Các khu vực này thường có mật độ dân cư lớn, không được quy hoạch tổng thể, do vậy không có không gian để phát triển lưới điện Do vậy để nâng... cố thể hết khoảng 3h.Việc lắp đặt hệ thống điện DAS sẽ khắc phục điều bất tiện này, toàn bộ các thao tác đóng cắt và cô lập điểm sự cố để cấp điện trở lại cho các phụ tải khác được thực hiện từ trung tâm 3.3.2 Tính toán lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ đường dây 372-E6.8 sử dụng phần mềm PSS Tính toán lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ đường dây 372E6.8 13 Hình... hiện các việc sau: + Đến khu vực mất điện + Tìm vùng sự cố trên lưới + Cô lập vùng sự cố và khôi phục cấp điện trở lại cho lưới điện Bảng 4.1 Thời gian tiết kiệm được khi ứng dụng DAS - phút / vụ Loại Hiện tại đường trục Khi dụng áp Thời gian Thời gian tiết kiệm so sánh DAS Cáp ngầm 108 2 106 98% Đ DK 153 3 150 98% 4.1.2 Tiết kiệm sản lượng điện năng không bán được do sự cố mất điện Đối với đường cáp... thiết, để đảm bảo điện an toàn 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Hữu Thận: Áp dụng hệ thống tự động phân phối điện (DAS) trên lưới phân phối ở Việt Nam Tạp chí Điện và Đời sống, số 99, 2007 [2] TS Nguyễn Bạch Nguyệt: Lập dự án đầu tư NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004 [3] UBND Huyện Đồng Hỷ: Phương hướng chủ yếu quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010-2020 của Huyện Đồng Hỷ [4] DAS – TOKYO electric... Kết quả tính toán Kết quả tính toán cho thấy với hệ số chiết khấu i=8% + Hệ số hoàn vốn nội tại (IRR) là 10,45% + NPV = 33,539 tỷ đồng + Thời gian hoàn vốn là 14 năm 4.4 Kết luận Hiệu quả kinh tế thu được khi thực hiện dự án DAS có thể dễ dàng nhận thấy dựa trên các tiêu chí sau: + Doanh thu bán điện tăng thêm do thời gian mất điện giảm + Tăng khả năng tải của lưới điện + Hạn chế được tổn thất điện năng... khoảng trên 0,5m) 5.3 Đối với lưới điện phân phối hạ thế và hệ thống công tơ - Do đặc điểm phát triển và đặc thù riêng của từng khu vực, nên có thể chia ra làm hai loại như sau: 5.3.1 Đối với khu đô thị mới, các khu đã có quy hoạch ổn định - Đối với các khu vực đã có quy hoạch ổn định, không gian rộng phần đường trục hạ thế sử dụng mô hình lưới điện phân phối ngầm, có sử dụng sơ đồ liên thông tạo mạch... bố công suất trên lưới - Dự án DAS tại Đồng Hỷ sẽ cải thiện khả năng truyền tải vì cho phép điều khiển tối ưu các chế độ của hệ thống điện Có được điều này là vì dự án DAS sẽ trang bị các thiết bị đóng cắt tự động, có thể điều khiển trong thời gian thực, kịp thay đổi 17 phù hợp với các biến động phụ tải trên lưới điện trong chế độ xác lập Điều này không thể thực hiện được khi trên lưới chỉ có các thiết . đặc điểm tình hình huyện Đồng Hỷ. Chương 2: Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- DAS. Chương 3: Tính toán ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên. Chương 4:. và áp dụng. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống tự động phân phối điện. Tính toán áp dụng cho lưới điện trung áp hiện có của huyện Đồng Hỷ, phù hợp với quy hoạch của lưới điện. 0.3. Tính khoa. lên hệ thống tự động phân phối ở mức cao hơn thông qua việc áp dụng công nghệ thông tin. + Nâng cấp lên DAS giai đoạn 2 hoặc 3. 12 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG HỆ THỐNG DAS CHO LƯỚI ĐIỆN HUYỆN ĐỒNG