Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật độ tin cậy của lưới điện trung áp nghiên cứu các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện trung áp thành phố hà giang

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ, trong đó phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng theo quy định và độ tin cậy cung cấp điện cung cấp điện hợp lý. Độ tin cậy cung cấp điện cùng với chất lượng điện năng là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá về một hệ thống điện, mọi nghiên cứu, tính toán, các kỹ thuật và công nghệ áp dụng cho một hệ thống điện đều với mục đích đảm bảo hai chỉ tiêu này. Khi quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện được phát triển tối ưu và vận hành đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Việc tính toán độ tin cậy của hệ thống điện ngày càng được chú ý, rất nhiều công trình nghiên cứu đã cho phép đưa ra các thuật toán hiệu quả giải quyết triệt để việc tính toán độ tin cậy hệ thống điện và được áp dụng tính toán cho các lưới điện có cấu trúc khá phức tạp. Với ứng dụng phần mềm tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối, tác giả đã lựa chọn đề tài “Độ tin cậy của lưới điện trung áp. Nghiên cứu các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện trung áp Thành phố Hà Giang” để làm vấn đề nghiên cứu cho luận văn của mình. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nêu cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào lưới điện cụ thể của Thành phố Hà Giang. Các mục tiêu cụ thể gồm: −Lý thuyết tổng quan về độ tin cậy, các phương pháp nghiên cứu, các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối. - Sử dụng phần mềm chương trình tính toán độ tin cậy lưới điện trung áp, áp dụng tính toán cho lưới phân phối Thành phố Hà giang. 1 3. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về độ tin cậy, kết hợp với khảo sát đánh giá thực trạng của lưới điện phân phối. Trên cơ sở lý thuyết và kết quả khảo sát thực tế đề ra các giải pháp kỹ thuật để nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối. Sử dụng phần mềm ngôn ngữ lập trình Visual Basic áp dụng tính toán cho lưới điện trung áp Thành phố Hà Giang. Công cụ nghiên cứu là máy tính và các phần mềm. 4. Những kết quả đạt được -Đã trình bày lý thuyết cơ bản về độ tin cậy của lưới phân phối điện và các phương pháp phân tích, tính độ tin cậy -Đã trình bày nguyên nhân và các phương pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện -Đã trình bày về lưới phân phối điện Hà giang và tính toán phân tích độ tin cậy khi có thêm nguồn TĐ, đã đề xuất các biện pháp để có thể phát huy hiệu quả của TĐ. -Đề xuất cần nghiên cứu chọn điểm đấu hợp lý của TĐ và lưới phân phối điện. 5. Cấu trúc của luận văn Nội dung của luận văn được chia thành 5 chương: Chương 1. Tổng quan về độ tin cậy của lưới điện phân phối. Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy. Chương 3. Sử dụng phần mềm chương trình tính toán độ tin cậy lưới điện trung áp Chương 4. Đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối. Áp dụng tính toán cho lưới phân phối Thành phố Hà giang. Chương 5. Kết luận và kiến nghị. Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Trần Bách – người đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. 2 Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô ở Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo, xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 15 tháng 08 năm 2014 Người thực hiện Phạm Ngọc Thắng 3 Chương 1 Tổng quan về độ tin cậy của lưới điện phân phối 1.1. Tổng quan về lưới phân phối. 1.2. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện. 1.2.1. Các khái niệm về độ tin cậy. Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định 1.2.2. Độ tin cậy của hệ thống. 1.2.3. Độ tin cậy của phần tử. Chương 2 Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy. 2.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện. Định nghĩa chung có tính chất kinh điển về độ tin cậy của hệ thống như sau: Độ tin cậy là xác suất để hệ thống( hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định. Cụ thể hóa đối với hệ thống điện : độ tin cậy của hệ thống điện hoặc bộ phân của nó là mức độ hoàn thành nhiệm vụ cung khối lượng cấp điện yêu cầu cho khách hàng với các thông số chất lượng và kỹ thuật trong phạm vi tiêu chuẩn đã định. Độ tin cậy được đo bằng tần xuất, độ kéo dài và độ lớn cúa các ảnh hưởng xấu đến cung cấp điện: ngừng điện, thiếu điện, điện áp thấp…. Độ tin cậy cũng được đo bằng xác suất xảy ra mất điện toàn phần hoặc một phần. Xác suất được tính bằng độ sẵn sàng của hệ thống và phần tử . 2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối. 2.2.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện. Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình λ (do sự 4 cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sửa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hàng năm trung bình T của phụ tải. 1. Tần suất (số lần) mất điện trung bình của hệ thống: Bằng tổng số lần mất điện trên tổng số phụ tải SAIFI (system average frequency index). SAIFI (Số lần/phụ tải.năm) Trong đó: ∑ ii N λ :tổng số lần mất điện của khách hàng ∑ i N : tổng số khách hàng được phục vụ Ở đây λ i là cường độ mất điện và N i là số khách hàng của nút phụ tải thứ i. Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện trung bình của một khách hàng trong một năm. 2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng: CAIFI (Customer average interruption frequency index): CAIFI = Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện đối với khách hàng bị ảnh hưởng. 3. Thời gian trung bình mất điện của hệ thống: SAIDI (system average duration index) bằng tổng thời gian mất điện của phụ tải trên tổng số phụ tải. Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của hệ thống trong một năm. SAIDI = (giờ/phụ tải.năm) Trong đó: T i : Thời gian mất điện trung bình hàng năm N i : Số khách hàng của nút phụ tải thứ i; ∑ ii NT : Tổng số thời gian mất điện của khách hàng. 4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng: CAIDI (Customer average interruption duration index): CAIDI = Trong đó: λ i : Là cường độ mất điện T i : Là thời gian mất điện trung bình hàng năm N i : Là số khách hàng của nút phụ tải thứ i. 5 ∑ ∑ == i ii N N vuphucduochangkhachsoTong hangkhachcuadienmatlansoTong λ huonganhbihangkhachsoTong hangkhachcuadienmatlansoTong ∑ ∑ i ii N NT ∑ ∑ = ii ii N NT hangkhachcuadienmatlansoTong hangkhachcuadienmatgianthoisoTong λ Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của một khách hàng trong một năm cho một lần mất điện. 5. Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) (Average service availability (unavailability) index): ASAI = = ∑N i * 8760 - ∑T i N i ∑N i * 8760 Với: ∑ ∑ − iii NTN 8760* : Số giờ khách hàng được cung cấp điện ∑ 8760* i N : Số giờ khách hàng cần cung cấp điện. Chỉ tiêu này xác định mức độ sẵn sàng hay độ tin cậy (không sẵn sàng) của hệ thống. 6. Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index): ENS = Tổng số điện năng không được cung cấp bởi hệ thống = ∑Pi Ti Ở đây Pi là tải trung bình được nối vào nút tải thứ i. Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất đối với hệ thống trong một năm. 7. Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống trung bình (Average Energy not supplied index): Tổng điện năng không cung cấp được ∑P i T i AENS = = Tổng số khách hàng được phục vụ ∑ N i Với ∑ i T i P : Tổng điện năng không cung cấp được. ∑ i N : Tổng số khách hàng được phục vụ. Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng trong một năm. 8. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI (Average customer curtailment index): Tổng số điện năng không cung cấp được 6 gcapdienhangcancunSôgiokhach ngcapdienhangduoccuSôgiokhach ∑ ∑ =−= 8760* ASAI1ASUI i ii N NT ACCI = Tổng số khách hàng bị ảnh hưởng 2.2.2. Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế. 2.3. Bài toán độ tin cậy và phương pháp giải. 2.3.1. Phân loại bài toán độ tin cậy. 2.3.2. Phương pháp giải tích độ tin cậy của hệ thống điện. 2.4. Phương pháp phân tích đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối. 2.4.1. Độ tin cậy của lưới phân phối hình tia. 2.4.2. Độ tin cậy của lưới phân phối kín vận hành hở. 2.5. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối. 2.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy. 2.5.2. Các nguyên nhân làm giảm độ tin cậy. 2.5.3. Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố. 2.5.4. Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không. 2.5.5 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện. 2.5.5.1. Các giải pháp hoàn thiện cấu trúc lưới điện. 2.5.5.2. Giải pháp hoàn thiện hệ thống quản lý. 2.5.5.3. Sử dụng các thiết bị điện có độ tin cậy cao. 2.5.5.4. Sử dụng các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển từ xa. 2.5.5.5. Tăng cường dự phòng bằng sơ đồ kết dây 2.5.5.6. Tổ chức tìm và sửa chữa sự cố nhanh. Chương 3 Phần mềm chương trình tính toán độ tin cậy lưới điện trung áp 7 3.1. Tính các chỉ tiêu độ tin cậy. 3.2. Ví dụ áp dụng. Sơ đồ lưới điện như sau: Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát của lưới điện hình tia Sơ đồ này được đẳng trị : Các phụ tải giữa 2 TBPĐ kề nhau được gộp lại thành 1 phụ tải. Kết quả là sơ đồ đẳng trị sau trên h3.2. Hình 3.2: Sơ đồ đẳng trị của lưới điện hình tia Tính toán theo số liệu đã cho, không có tự đóng lại với sơ đồ điện đẳng trị như hình 3.2, với các số liệu cho trong bảng dưới đây. Bảng 3.1: Bảng số liệu tính toán lưới điện hình tia Thông số Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Phân đoạn 3 Phân đoạn 4 L (km) 6 8 10 4 P i (kW) 1000 600 800 400 T maxi (giờ) 2000 2500 2000 2500 λ 0i (1/năm) 10 10 10 10 t sc (giờ) 8 8 8 8 t tt (giờ) 1 1 1 1 TBPĐ MC DCL DCL DCL 8 P max4 T max4 TBPĐ 1 TBPĐ 2 TBPĐ 3 TBPĐ 4 1 4 5 6 PĐ2 PĐ3 PĐ4 P max1 T max1 P max2 T max2 P max3 T max3 2 3 PĐ1 7 4km TBPĐ 4 P 3 =300kW T max3 =2500h P 2 =500kW T max2 =2000h P 1 =500kW T max1 =2000h 6 6km TBPĐ 3 4 4 3km 3 5km TBPĐ 2 3km 1 3km TBPĐ 1 2 5 P 5 =400kW T max5 =2000h P 6 =400kW T max6 =2000h P 4 =300kW T max4 =2500h S phõn on l N pd = 4 Ch tiờu ton li in. - S ln mt in trung bỡnh: (1/nm) - Thi gian mt in trung bỡnh 1 nm cho 1 nỳt ti: (gi) - Tng in nng mt l: A md = 1598 + 2158 + 3580 + 1758 = 9093,6 (kWh) 3.3. Phn mm tớnh toỏn tin cy li phõn phi trung ỏp. KT QU TNH THEO CHNG TRèNH TRấN MY TNH: KET QUA TINH DO TIN CAY của lới điện 1 nguồn File số liệu: vd1.dat File kết quả: out.tex Ghi chú : Không có nguồn 2 Số nút ban đầu: 7 Số nút sau khi đẳng trị: 4 Tên các nhánh trong nhóm đẳng trị: nhánh: 1= 1,2 * nhánh: 2= 3,4 * nhánh: 3= 5,6 * nhánh: 4= 7 * i nd nc l(km) k m lamdao lamda(1/n) tc(h) ttt(h) pmax tmax 1 0 1 6.00 0 1 10.0 0.60 8.0 1.0 1000.0 2000 2 1 2 8.00 1 2 10.0 0.80 8.0 1.0 600.0 2500 3 2 3 10.00 1 1 10.0 1.00 8.0 1.0 800.0 2000 4 2 4 4.00 1 2 10.0 0.40 8.0 1.0 400.0 2500 Kết quả độ tin cậy: nuttai T mat dien(h) DN mat(kWh) Solan MD(1/nam) 1 7.000 1598 2.800 2 12.600 2158 2.800 9 8,2 4 8,2.4 4 1 === pd i tb N 4 1 7 12,6 19,6 15,4 7,7 4 mdi md pd T T N + + + = = = 3 19.600 3580 2.800 4 15.400 1758 2.800 Tổng điện năng mất-kWh: 9093.6 Thời gian mất điện trung bình năm cho một nút tải -h: 7,7 Số lần mất điện trung bình năm cho một nút tải -1/năm: 2.80 Ma trận đờng nối: B(i,j)= 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 Ma trận ảnh hởng thời gian mất điện :ah(i,j)= 4.80 4.80 4.80 4.80 0.80 6.40 6.40 6.40 1.00 1.00 8.00 1.00 0.40 0.40 0.40 3.20 7.00 12.60 19.60 15.40 Ma trận ảnh hởng số lần mất điện :as(i,j)= 0.600 0.600 0.600 0.600 0.800 0.800 0.800 0.800 1.000 1.000 1.000 1.000 0.400 0.400 0.400 0.400 2.800 2.800 2.800 2.800 Nhn xột: Tớnh toỏn trờn phn mm cho kt qu ỳng nh tớnh bng tay, do ú di õy s s dng phn mm cho cỏc tớnh toỏn tip theo Chng 4 ỏnh giỏ tin cy li in. p dng tớnh toỏn cho li phõn phi Thnh ph H giang 4.1. Hin trng li in phõn phi Thnh ph H giang, tnh H giang. 4.2. Tớnh toỏn cho li in thc t Thnh ph H giang. 10 [...]... về độ tin cậy của lưới phân phối điện và các phương pháp phân tích, tính độ tin cậy -Đã trình bày nguyên nhân và các phương pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện -Đã trình bày về lưới phân phối điện Hà giang và tính toán phân tích độ tin cậy khi có thêm nguồn TĐ, đã đề xuất các biện pháp để có thể phát huy hiệu quả của TĐ -Đề xuất cần nghiên cứu chọn điểm đấu hợp lý của TĐ và lưới phân phối... điện Hướng nghiên cứu tiếp theo: - Sẽ nghiên cứu kỹ hơn các biện pháp nâng cao độ tin cậy khi có nhiều TĐ và lưới phân phối điện có cấu trúc phức tạp hơn - Nghiên cứu chọn chế độ vận hành cho mạng điện kín vận hành hở với những hàm mục tiêu là độ tin cậy lớn nhất và tổn thất công suất trong mạng là nhỏ nhất, nhưng vẫn đảm bảo các điều kiện vận hành là không gây quá tải các phần tử trong hệ thống điện. .. trên cho biết phương pháp tính toán nâng cao độ tin cậy bằng cách thêm thiết bị phân đoạn và thêm NDP cho lưới phân phối điện có thể áp dụng cho mọi lưới phân phối điện thực tế 16 4.2.3 Phân tích độ tin cậy của lộ 373 lưới phân phối điện Hà Giang: 1-Sơ đồ lưới phân phối điện và bảng số liệu : Do khối lượng tính toán nhiều và điều kiện hạn chế nên trong luận văn tập trung phân tích ĐTC của 1 lộ điển hình...4.2.1 .Nghiên cứu ảnh hưởng của thiết bị phân đoạn đến độ tin cậy của lưới phân phối điện Dưới đây sẽ phân tích ảnh hưởng của các thiết bị phân đoạn bằng dao cách ly (DCL) đến độ tin cậy của lưới phân phối điện trên ví dụ đơn giản(h.4.2.1) Số liệu lưới phân phối điện : h.4.2.1 Sơ đồ ví dụ lưới hình tia Lưới phân phối điện 22 kV có 6 nhánh , 6 phụ tải như nhau Nhánh có các thông số: dài 5 km; cường độ hỏng... chữa sự cố Tc=10h Đây là các số liệu thông thường của lưới phân phối điện trung áp Phụ tải có thông số: Pmax=500kW, Tmax=3000h Máy cắt đặt ở đầu nguồn sẽ cắt khi sự cố bất kỳ phần tử nào của lưới phân phối điện 1-Tính độ tin cậy ban đầu: Lưới phân phối điện được đẳng trị thành lưới phân phối điện một đường dây 1 phụ tải như trên h.4.2.2 h.4.2.2 Sơ đồ đẳng trị Độ dài đường dây tải điện là 30km, Pmax= 3000kW... 2-Vận hành: Thủy điện vận hành song song với nguồn chính, đường nối có các nhánh sau: 1,2,3,4,5,6, TĐ nối vào nút 6, nhánh 7 cấp điện cho tất cả các phụ tải phía sau 17 Theo sơ đồ hiện tại không có các DCL trên đường nối nên khi đường nối sự cố toàn lưới phân phối điện sẽ mất điện, đó là nhược điểm hiện nay của lưới phân phối điện Để có thể nâng cao độ tin cậy nhờ TĐ, cần phái đặt DCL trên các nhánh... Vì vị trí điểm đầu NDP ảnh hưởng đến độ tin cậy và chất lượng điện áp cho nên khi thiết kế chọn điểm đấu cần phải phân tích ảnh hưởng của TĐ đến độ tin cậy và chất lượng điện áp để chọn điểm đấu tốt nhất Hiện tại chỉ chọn điểm đấu rẻ nhất là không hợp lý Phương pháp nếu trên có thể áp dụng cho các lưới phân phối điện khác Chương 5 Kết luận và kiến nghị 20 Luận văn đã thực hiện được mục đích đề ra... năm cho một nút tải-SAIDI-h: 3.62 Số lần mất điện trung bình năm cho một nút tải-1/năm: 3.00 So với SAIDI của lưới phân phối điện ban đầu =30h, ta thấy hiệu quả của NDP rất cao đối với độ tin cậy của lưới phân phối điện Nếu tất cả các nhánh đều có DCL nhưng không có NDP ta tính được SAIDI=16,54h Khi NDP đấu vào các nút khác: Bảng 4.6: Kết quả khi NDP đấu vào các nút khác nhau khôn 1 2 3 4 5 6 g SAIDI... SAIDI và A m, có các vị trí cho các đại lượng trên giá trị nhỏ nhất, đó là vị trí tối ưu đặt DCL Trong ví dụ này là ở nhánh 3 hoặc 4 Nếu đặt 2 DCL thì cách làm tương tự, lựa chọn tổ hợp vị trí rồi tính độ tin cậy để chọn vị trí tốt nhất 4.2.2.Phân tích ảnh hưởng của nguồn dự phòng đến độ tin cậy của lưới phân phối điện Nguồn dự phòng là nguồn điện chờ, sẽ được đóng vào lưới phân phối điện hình tia 1... dao cách ly hoặc không có m: Mã thiết bị phân đoạn; m = 0 nếu không có thiết bị đóng cắt, m = 1 nếu có thiêt bị đóng cắt Tiếp theo là thông số về độ tin cậy của lưới điện và phụ tải điện: Độ dài các đoạn lưới điện đơn vị tính là km theo sơ đồ Tc: Thời gian sửa chữa sự cố, trong luận văn lấy là 10h Ttt: Thời gian thao tác thiết bị phân đoạn, tách đoạn lưới sự cố, phục hồi đoạn lưới tốt Nếu đoạn lưới