Đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của cả nước với mức tăng GDP khoảng 8,5% 9%năm giai đoạn 2006 2010 và cao hơn, dự báo nhu cầu điện nước ta tăng ở mức 17% năm (phương án cơ sở), 20% năm (phương án cao) trong giai đoạn 2006 2015, trong đó xác định phương án cao là phương án điều hành, chuẩn bị phương án 22% năm cho trường hợp tăng trưởng đột biến.1 Ø Phát triển nguồn điện phải đáp ứng nhu cầu phụ tải nêu trên. Đảm bảo thực hiện tiến độ xây dựng các nhà máy thủy điện có các lợi ích tổng hợp như: chống lũ, cấp nước, sản xuất điện; phát triển hợp lý có hiệu quả các nguồn nhiệt điện khí; đẩy mạnh xây dựng nhiệt điện than; phát triển thủy điện nhỏ, năng lượng mới và tái tạo cho các vùng sâu, vùng xa, miền núi, biên giới, hải đảo; chủ động trao đổi điện năng có hiệu quả với các nước trong khu vực; đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và phát triển bền vững
Chương 0: Dẫn nhập ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG DẪN NHẬP 0.1 Lý chọn đề tài Đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội nước với mức tăng GDP khoảng 8,5% - 9%/năm giai đoạn 2006 - 2010 cao hơn, dự báo nhu cầu điện nước ta tăng mức 17% năm (phương án sở), 20% năm (phương án cao) giai đoạn 2006 - 2015, xác định phương án cao phương án điều hành, chuẩn bị phương án 22% năm cho trường hợp tăng trưởng đột biến.[1] Ø Phát triển nguồn điện phải đáp ứng nhu cầu phụ tải nêu Đảm bảo thực tiến độ xây dựng nhà máy thủy điện có lợi ích tổng hợp như: chống lũ, cấp nước, sản xuất điện; phát triển hợp lý có hiệu nguồn nhiệt điện khí; đẩy mạnh xây dựng nhiệt điện than; phát triển thủy điện nhỏ, lượng tái tạo cho vùng sâu, vùng xa, miền núi, biên giới, hải đảo; chủ động trao đổi điện có hiệu với nước khu vực; đảm bảo an ninh lượng quốc gia phát triển bền vững Ø Phát triển lưới điện truyền tải phân phối cách đồng với chương trình phát triển nguồn điện Thực việc đại hóa bước ngầm hóa lưới điện thành phố, thị xã hạn chế tác động xấu đến cảnh quan, môi trường Áp dụng biện pháp giảm tổn thất điện theo quy định Cùng với phát triển chung hệ thống điện Việt Nam, lưới điện tỉnh Đồng Tháp nói chung lưới điện huyện Hồng Ngự nói riêng phát triển không ngừng, phụ tải tăng trưởng cao, lưới điện ngày mở rộng Do vậy, việc đảm bảo cung cấp điện cách tin cậy chất lượng song song với việc nâng cao hiệu kinh tế vận hành yêu cầu xúc lưới điện phân phối huyện Hồng Ngự Tuy lưới điện rộng lớn phức tạp, việc vận hành lưới điện phân phối Huyện Hồng Ngự từ trước đến chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tế vận hành chính, chưa có tính toán phân tích phần mềm chuyên dụng nên chưa có phương thức vận hành tối ưu, hiệu kinh tế vận hành thấp chất lượng điện chưa cao.Trong trình vận hành hệ thống điện cần tiến hành công tác tính toán mô hệ thống điện để đảm bảo cho vận hành tối ưu, an toàn, liên tục hệ thống điện -1- Chương 0: Dẫn nhập ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trước nhu cầu thực tiễn nêu trên, phương tiện để tính toán mô chế độ làm việc hệ thống điện nhiều nước áp dụng giới phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool hãng Shaw Power Technologies ) 0.2 Mục đích chọn đề tài Nghiên cứu phần mềm PSS/ADEPT nhằm đạt mục đích sau: Ø Giới thiệu cho người biết sử dụng phần mềm Ø Tính tỉ lệ tổn thất điện hàng năm so sánh với tỉ lệ tổn thất theo qui định năm 2010 tỷ lệ tổn thất điện 8% - 9% (Chương trình giảm tổn thất điện Chính phủ giao từ năm 2007 đến 2010) Ø Phân tích, đánh giá tổn thất điện pháp tuyến trung áp Ø Lựa chọn giải pháp thực hiệu nhằm giảm tổn thất điện cho lưới 0.3 Ø Ưu điểm đề tài Hiện có nhiều phần mềm sử dụng để mô phỏng, tính toán lưới điện Ở đề tài chọn phần mềm PSS/ADEPT có tính hội tụ nhanh phần mềm khác Ø Phần mềm PSS/ADEPT công ty điện lực sử dụng để mô lưới điện, trường đại học Bách Khoa có nhiều sinh viên nghiên cứu trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật hầu hết sinh viên chưa đươc tiếp cận với phần mềm Thông qua đề tài giúp cho sinh viên trường biết thêm phần mềm Ø Cho phép nghiên cứu hệ thống chưa có hệ thống thực: Trong trường hợp chưa có hệ thống thực nghiên cứu mô hình biện pháp để đánh giá tiêu kỹ thuật, lựa chọn cấu trúc thông số tối ưu hệ thống Ø Phương pháp mô cho phép đánh giá độ nhạy hệ thống thay đổi tham số cấu trúc hệ thống đánh giá phản ứng hệ thống thay đổi tín hiệu điều khiển Ø Giúp ích cho sinh viên sau trường làm công ty điện lực -2- Chương 0: Dẫn nhập ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 0.4 Giới hạn nghiên cứu đề tài Do thời gian nghiên cứu đề tài có hạn nên đề tài giải vấn đề sau: Ø Chạy toán phân bố công suất ( Load Flow) Ø Tính ngắn mạch ( Fault All ) Ø Tìm vị trí bù tối ưu ( chạy toán CAPO ) Ø Tìm điểm dừng tối ưu ( chạy toán TOPO ) Ø Riêng với toán TOPO sử dụng tuyến 741TC toán tính ngắn mạch sử dụng tuyến 480HN để mô 0.5 Nhiệm vụ đề tài Ø Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Ø Giới thiệu lưới điện huyện Hồng Ngự Ø Chạy mô toán Ø Tìm biện pháp làm giảm tổn thất điện cho lưới điện 0.6 Ø Kết đạt Cung cấp đầy đủ số liệu điện áp đồ thị điện áp nút, góc pha, công suất đường dây thiết bị, đặc biệt tổn thất công suất đường dây Ø Tính dòng ngắn mạch tất nút nút cụ thể mà ta định cách nhanh chóng, xác giúp ích cho ta việc lựa chọn thiết bị bảo vệ Ø Tính dung lượng bù giúp ta xác định nhu cầu công suất kháng cho toàn lưới, kiểm tra vị trí bù hữu Khi đặt tụ bù cố định ứng động lên lưới giúp giảm tổn thất công suất đường dây cải thiện sụt áp cách đáng kể Ta áp dụng kết tính toán từ PSS/ADEPT vào lưới điện thực tế Ø Xác định vị trí đóng mở khóa điện cách chạy TOPO ( áp dụng cho mạng điện vòng vận hành hở ) để tổn thất công suất lưới thấp -3- Chương 1: Tổng quan ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG QUAN Giới thiệu sơ lược hệ thống điện Việt Nam 1.1 Hệ thống điện Việt Nam gồm có nhà máy điện, lưới điện, hộ tiêu thụ liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện lãnh thổ Việt Nam Nhà máy điện: Là nơi sản xuất (chuyển đổi) điện từ dạng lượng khác Ø Nhà máy nhiệt điện Phả lại, Uông bí Ø Thủy điện (Hòa Bình, Sơn La ) Ø Điện hạt nhân (Ninh thuận vào năm 2012-2017,công suất 2000 MW) Lưới điện: Làm nhiệm vụ truyền tải phân phổi điện từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ Ø Lưới hệ thống: Nối nhà máy điện với với nút phụ tải khu vực Ở Việt Nam lưới hệ thống A0 quản lý, vận hành mức điện áp 500 KV Ø Lưới truyền tải: Phần lưới từ trạm trung gian khu vực đến cao áp cung cấp điện cho trạm trung gian địa phương.Thường từ 110-220KV A1,A2,A3 quản lý Ø Lưới phân phối: Từ trạm trung gian địa phương đến trạm phụ tải(trạm phân phối) Lưới phân phối trung áp (6-35kV)do sở điện lực tỉnh quản lý phân phối hạ áp (380/220V) Hộ tiêu thụ: Do đặc điểm yêu cầu loại khách hàng sử dụng điện nên phụ tải điện chia Ø Hộ loại 1: Hộ tiêu thụ quan trọng ngừng cung cấp điện nguy hiểm đến sức khỏe tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế, an ninh, quốc phòng Ø Hộ loại 2:Nếu ngừng cung cấp gây thiệt hại kinh tế trình sản xuất bị gián đoạn Ø 1.2 Hộ loại 3: Là hộ lại Nhu cầu mô lưới điện huyện Hồng Ngự - Đồng Tháp Khi nghiên cứu hệ thống thực gặp khó khăn nhiều nguyên nhân: Ø Giá thành nghiên hệ thống thực đắt -4- Chương 1: Tổng quan ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ø Nghiên cứu hệ thống thực ảnh hưởng đến sản xuất ngây nguy hiểm cho người thiết bị Ø Nghiên cứu hệ thống thực đòi hỏi thời gian dài Sự tăng trưởng nhanh kinh tế chung huyện Hồng Ngự nói đồng thời với cải thiện rõ rệt chất lượng sống đại phận nhân dân nhân tố dẫn đến tăng nhanh nhu cầu sử dụng điện huyện Hồng Ngự Vào thời điểm tại, công suất cung cấp ngành điện tăng mạnh không đáp ứng nhu cầu người dân huyện Hồng Ngự Sư hao tổn truyền tải phân bố điện cao (15% điện lực Hồng Ngự cung cấp so với 8% – 9% nhà nước qui định vào năm 2010), làm cho thiếu hụt trở nên trầm trọng hơn, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế chất lượng sống nhân dân huyện Hồng Ngự Do vậy, việc đảm bảo cung cấp điện cách tin cậy chất lượng song song với việc nâng cao hiệu kinh tế vận hành yêu cầu xúc lưới điện phân phối Vì nhu cầu xây dựng mô hình mạng điện phần mền PSS/ADEPT để mô lưới điện huyện Hồng Ngự việc làm cấp thiết nhằm đưa giải pháp để giải khó khăn trước mắt, đảm bảo cho lưới điện vận hành tinh cậy linh hoạt hơn, giảm tổn thất điện truyền tải đường dây nhỏ từ làm cho chất lượng điện cải thiện ,nâng cao công suất trạm biến áp giải phần khó khăn người dân 1.3 Các phần mềm mô 1.3.1 Phần mềm PSS/U PSS/U (Power System Simulator – Utilisation) phần mềm tiện ích mô hệ thống điện Phần mềm dùng để tính toán phân tích hệ thống điện Phần mềm tính toán tổn thất công suất, bù công suất phản kháng, tính toán ngắn mạch, xác định cấu hình tối ưu, v.v Số lượng nút tối đa mà tính toán 2000 nút 1.3.2 Phần mềm PSS/E PSS/E (Power System Simulator for Engineering) phần mềm hệ với PSS/U Phần mềm PSS/E dùng để tính toán phân tích hệ thống điện So với PSS/U PSS/E có nhiều ưu điểm vượt trội, quan trọng ưu điểm: số nút tối đa tính toán 80.000 trực quan với người sử dụng -5- Chương 1: Tổng quan ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các chức chương trình PSS/E: Ø Phân tích tính toán toán trào lưu công suất Ø Phân tích ngắn mạch đối xứng bất đối xứng Ø Xây dựng mạng điện tương đương Ø Mô động PSS/E, cho phép ta tạo thư viện để mô tả rõ ràng điều kiện hệ thống vấn đề cần khảo sát, khả trình tự thực chức giúp ta đạt kết mong muốn toán trào lưu công suất, mô phỏng, toán phân tích tính toán khác cho ta biết tiến trình cài đặt mô hình động hệ thống cần mô 1.3.3 Phần mềm POWERWORLD Powerworld sẩn phẩm mô hệ thống điện thiết kế với tương tác mức độ cao thuận tiện sử dụng Phần mềm có khả tính toán phân bố công suất, vận hành kinh tế, phân tích ngắn mạch, phân tích cố bất thường v.v với số lượng nút lên đến 100000 nút 1.3.4 Phần mềm ETAPS Chương trình ETAP PowerStation chương trình công ty Power Technologies, Inc phát triển Đây chương trình tổng hợp đầy đủ công cụ phân tích sử dụng kĩ sư toàn giới để thiết kế, bảo trì, vận hành hẹ thống điện 1.4 Ø Ưu điểm phần mềm PSS/ADEPT Tính toán xây dựng phương án kết dây vận hành kinh tế: Sử dụng module TOPO (Tie Open Point Optimazation) phần mềm PSS/ADEPT (Tối ưu điểm đóng mở lưới điện) TOPO tối ưu phân chia lưới điện cách đóng/mở vị trí dao lưới để lựa chọn kết dây có tổn thất công suất nhỏ Ø Tính toán tối ưu vị trí lắp đặt tụ bù: Sử dụng module CAPO (Capacitor Placement Optimazation) phần mềm PSS/ADEPT CAPO tính toán kinh tế để lựa chọn vị trí cần lắp đặt tụ bù, dung lượng tụ chế độ đóng/cắt tụ cần lắp đặt để mang lại hiệu bù cao (hiệu giảm tổn thất điện thu từ việc lắp đặt tụ bù lớn chi phí đầu tư để lắp đặt thiết bị bù) -6- Chương 1: Tổng quan ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ø Theo thống kê công ty phần mềm PTI giới có tới 136 quốc gia sử dụng phần mềm phục vụ cho công tác tính toán vận hành lưới điện phân phối điện lực Các tính như: v Tính toán chế độ xác lập hệ thống lưới điện pha dây pha dây v Tính toán loại ngắn mạch hệ thống v Tính toán xác định vị trí tụ bù v Tính toán tìm điểm mở tối ưu v Tính toán khởi động động v Tính toán mô hoạ tần sóng hài nút v Tính toán phối hợp lắp đặt bảo vệ v Tính toán độ tin cậy hệ thống Với tính kết hợp đầy đủ phần mềm, khả giải tất toán lưới phân phối PSS/ADEPT đánh giá phần mềm tính toán lưới phân phối tốt -7- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT CHƯƠNG HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT 2.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) phần mềm tính toán phân tích lưới điện phân phối xây dựng phát triển nhóm phần mềm A Shaw Group Company, Power Technologies International (PTI) thuộc Siemens Power Transmission & Distribution, Inc Tháng 04-2004, hãng Shaw Power Technologies cho đời phiên PSS/ADEPT với nhiều tính bổ sung cập nhật đầy đủ thông số thực tế phần tử lưới điện Theo thống kê công ty phần mềm PTI giới có tới 136 quốc gia sử dụng phần mềm phục vụ cho công tác tính toán vận hành lưới điện phân phối điện lực Đặc biệt số nước có hệ thống điện phát triển sử dụng module tính toán PSS/ADEPT giảm tổn thất điện xuống mức thấp Nhật (4,3%), Singapore (7,2%), Canađa (5,7%)… Hiện theo mục tiêu Tập đoàn Điện Lực Việt Nam giảm tổn thất điện nước Một biện pháp đưa phần mềm PSS/ADEPT vào tính toán cho lưới điện phân phối PSS/ADEPT cho phép thiết kế, chỉnh sửa phân tích sơ đồ lưới mô hình lưới điện cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn Các tính phần mền như: Ø Bài toán tính phân bố công suất (Load Flow – Module có sẵn) Ø Bài toán tính ngắn mạch ( Fault All – Module có sẵn) Ø Bài toán TOPO ( Tie Open Point Optimization): Phân tích điểm dừng tối ưu Ø Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement): Đặt tụ bù tối ưu Ø Bài toán tính toán thông số đường dây (Line Properties Calculator) Ø Bài toán phối hợp bảo vệ (Protection and Coordination) Ø Bài toán phân tích sóng hài (Hamornics) Ø Bài toán phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA – Distribution Reliability Analysis) -8- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2 Chương 2: Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Các cửa sổ ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT Cửa sổ ứng dụng PSS/ADEPT bao gồm nhiều thành phần sau: Cửa sổ View: Bao gồm thông tin cho ứng dụng, đồ họa ba cửa sổ để thiết kế phân tích sơ đồ mạch điện Các công cụ: Ø Thanh trạng thái (Status Bar): Để hiển thị thông tin trạng thái chương trình PSS/ADEPT tính toán Ø Thanh Menu (Main Menu): Gồm hàm chức PSS/ADEPT Ø Thanh công cụ (ToolBar): Cung cấp dụng cụ giúp cho việc vẽ sơ đồ mạch điện thực nhanh chóng dễ dàng 2.2.1 Các cửa sổ View Cửa sổ ứng dụng View bao gồm cửa sổ chính: Ø Equipment List View: Đây cửa sổ chứa trang thiết bị như: Dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến áp, tải … Ø Diagram View: Đây cửa sổ để ta tiến hành tạo sơ đồ lưới điện Ø Report Preview: Cửa sổ hiển thị kết bảng báo cáo sau phân tích tính toán toán cụ thể Ø Progress View: Cửa sổ dùng để hiển thị thông tin chương trình thực hiện, thông tin thông báo lỗi, hay cảnh báo hoạt động chương trình -9- Chương 2: Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.1: Các cửa sổ View PSS/ADEPT Mỗi cửa sổ hiển thị thông tin cụ thể khác nội dung liệu ứng dụng PSS/ADEPT Diagram View: Là cửa sổ ứng dụng PSS/ADEPT xuất ta bắt đầu ứng dụng Ví dụ: Như ta tiến hành tạo sơ đồ lưới Cửa sổ Report Review xuất ta cần báo cáo thông số cụ thể (như điện áp nút, dòng nhánh, công suất nhánh, tổn thất công suất, tổn thất điện áp ….) ẩn cửa sổ Equipment List hay Progress View 2.2.2 Các công cụ 2.2.2.1 Thanh menu (Main menu) Thanh Menu trình bày đây: - 10 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT Sơ đồ mạng điện có đặt thiết bị bù Tổn thất công suất trước bù: P2 + Q2 DP = R U2 P2 + Q2 DQ = X U2 Tổn thất công suất sau bù: P + (Q - Qbù ) R U2 P + (Q - Qbù ) DQ = X U2 DP = Tương tự, tổn thất điện áp trước sau bù là: PR + QX U PR + (Q - Qbù ) X DU = U DU = Lưới điện phân phối liên tục phát triển theo không gian thời gian.Việc bù công suất phản kháng cho phép nâng cao chất lượng điện hiệu kinh tế lưới phân phối Hiện nay, có hai loại thiết bị bù công suất phản kháng tụ điện máy bù đồng Trong lưới phân phối, tụ điện thường sử dụng nhiều ưu điểm bật mặt kinh tế kĩ thuật Ø Tụ điện có kích thước nhỏ gọn dễ lắp đặt Ø Tổn thất tụ điện nhỏ từ 2-4W/kVAr tùy theo nhà chế tạo Ø Tụ điện vận hành dễ dàng, hệ thống bảo vệ đơn giản, có cố Ø Giá tiền kVAr tụ điện phụ thuộc vào công suất định mức coi không đổi - 65 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ø Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT Khi vận hành tụ điện cung cấp công suất phản kháng liên tục điều khiển theo cấp Nói tóm lại, với tác dụng nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất công suất tổn thất ,điện áp, việc đặt tụ bù lưới phân phối thật cần thiết hữu ích Vấn đề quan trọng xác định dung lượng bù cần thiết vị trí đặt tụ tối ưu Phương pháp xác định vị trí bù tối ưu phần mềm PSS/ADEPT 4.3.3 Ø CAPO (Optimal Capacitor Placement) đặt tụ bù lưới cho kinh tế nghĩa cho số tiền tiết kiệm từ việc đặt tụ bù lớn số tiền phải bỏ để lắp đặt tụ bù Ø CAPO chọn nút cho tụ bù thứ n để số tiền tiết kiệm lớn Ø Đồ thị phụ tải sử dụng PSS/ADEPT để cung cấp cho ta mô hình hóa biến thiên phụ tải theo thời gian, nhiệt độ yếu tố khác Ø Khi đặt tụ bù ứng động, CAPO tính độ tăng nấc điều chỉnh tụ bù ứng với đồ thị phụ tải 4.3.3.1 Thiết lập thông số kinh tế lưới điện cho CAPO Các thông số kinh tế lưới điện sử dụng trình tính toán vị trí bù tối ưu Để thiết đặt thông số kinh tế này, ta chọn Menu Network\Economics Bảng thông số kinh tế sau: Hình 4.27 : Hộp thoại thiết đặt thông số kinh tế CAPO - 66 - Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các thông số kinh tế lưới điện: Ø Price of electrical energy (Giá điện tiêu thụ cP) : 538 đ/kWh Ø Price of electrical reactive energy (Giá điện phản kháng tiêu thụ cQ ): 11 đ/kWh Ø Price of electrical demand (Giá công suất thực lắp đặt dP ):895 đ/kWh Ø Price of electrical reactive demand (Giá công suất phản kháng lắp đặt dQ) : 830 đ/kWh Ø Discount rate ( Tỷ số trượt giá r ): 12 %/năm Ø Inflation rate ( Tỷ số phạm phát i ): 0,08 pu/năm Ø Evaluation period (Thời gian tính toán ): 10 năm Ø Installation cost for fixed capacitor banks ( Giá lắp đặt tụ bù cố định cF ): 68000 đ/kVar Ø Installation cost for switched capacitor banks ( Giá lắp đặt tụ bù ứng động cS ) : 200000 đ/kVar Ø Maintenance rate for fixed capacitor banks (Tỷ giá bảo trì tụ bù cố định mF ): 5000đ/kVar/năm Ø Maintenance rate for switched capacitor banks (Tỷ giá bảo trì tụ bù ứng động mS ): 7000đ/kVar/năm (Đơn giá vật tư thiết bị năm 2010 Công ty Điện lực Huyện Hồng Ngự ban hành) Các giá trị tính theo đơn vị đồng Việt Nam Cách PSS/ADEPT tính vấn đề kinh tế CAPO 4.3.3.2 Các tính toán kinh tế CAPO giải thích ứng với tụ bù cố định đồ thị phụ tải đơn Giả sử CAPO tính toán lắp đặt tụ bù thứ n, độ lớn sF Tất nút hợp lệ lưới điện xem xét để tìm vị trí đặt tụ bù cho số tiền tiết kiệm lớn Giả sử công suất thực tiết kiệm xP (kW) công suất phản kháng tiết kiệm xQ (kVAr) Năng lượng tiết kiệm trình bảo trì diễn khoảng thời gian, sử dụng đại lượng thời gian tương đương, gọi Ne: é1+ i ù Ne = å ê ú n =1 ë + r û N n (4.3.4.2.1) Trong đó: - 67 - Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i: tỷ số lạm phát r: tỷ số trượt giá N: thời gian tính toán Như giá trị lượng tiết kiệm là: SavingsF = 8760 Ne (xP cP + xQ cQ) (4.3.4.2.2) Giá trị chi phí mua tụ bù là: CostF = sF (cF + Ne mF) (4.3.4.2.3) Nếu tiền tiết kiệm lớn chi phí mua tụ bù, CAPO xem xét đến tụ bù thứ (n+1), tiền tiết kiệm nhỏ chi phí lắp tụ CAPO bỏ qua tụ bù thứ n ngừng tính toán Với tụ bù ứng động, giá trị chi phí mua tụ bù ứng động là: CostS = sS (cS + Ne mS) (4.3.4.2.4) Nếu có nhiều trường hợp phụ tải, có nhiều biến cần định nghĩa Giả sử có k trường hợp phụ tải CAPO, trường hợp có thời gian dk Gọi swicthk trạng thái đóng cắt tụ bù ứng động, với swicthk = nghĩa tụ bù đóng lên lưới suốt trường hợp tải tụ bù cắt Tiền tiết kiệm cho tụ bù cố định (luôn đóng vào lưới) tổng tiền tiết kiệm tất trường hợp phụ tải: n k k =1 k =1 SavingSF = 8760 Ne ( cP å xP + cQ å xQ k ) (4.3.4.2.5) Tiền tiết kiệm cho tụ bù ứng động liên quan đến lịch đóng cắt tụ: n k k =1 k =1 SavingSF = 8760 Ne (cP.å switch k xP + cQ å switch k xQk ) 4.3.3.3 (4.3.4.2.6) Cách PSS/ADEPT tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu: Trước hết CAPO xem xét tụ bù cố định, theo định nghĩa tụ bù đóng vào lưới tất trường hợp phụ tải Tất nút hợp lệ lưới kiểm tra xem nút số tiền tiết kiệm lớn nhất.Vì có nhiều trường hợp phụ tải nên số tiền tiết kiệm xem tổng trọng số trường hợp phụ tải, hệ số trọng lượng thời gian tính toán trường hợp phụ tải Điều kiện dừng tụ bù cố định (nghĩa tụ bù không đặt nút xem xét): Ø Tiết kiệm không bù đắp chi phí bỏ Ø Không tụ bù cố định thích hợp để đóng lên lưới - 68 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ø Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT Vượt giới hạn điện áp cho phép trường hợp tải Khi xảy điều kiện dừng tụ bù cố định, việc đặt tụ bù cố định kết thúc chương trình chuyển sang đặt tụ bù ứng động Quá trình thực diễn phức tạp Nếu có trường hợp phụ tải xem xét đặt tụ bù ứng động sau đặt xong tụ bù cố định Việc tính toán đặt tụ bù ứng động thực đến khi: Ø Tiền tiết kiệm không bù đắp chi phí cho tụ bù ứng động Ø Không tụ bù ứng động để đóng lên lưới Nói tóm lại, CAPO đặt tụ bù cố định lên lưới xảy điều kiện dừng Sau tụ bù ứng động đặt lên lưới xảy điều kiện dừng tương ứng tụ bù ứng động Tổng chi phí trình tối ưu chi phí lắp đặt bảo trì tất tụ đặt lên lưới, chi phí tiết kiệm tổng tổng chi phí tiết kiệm thu lại tụ bù CAPO đặt nhiều tụ bù cố định ứng động nút PSS/ADEPT gộp tụ bù thành tụ bù cố định hay ứng động Tụ bù ứng động đơn có nấc điều chỉnh tương ứng lịch đóng cắt tụ biểu diễn bước đóng cắt tụ đơn 4.3.4 Dùng phần mềm PSS/ADEPT xác định vị trí bù tối ưu 4.3.4.1 Sơ đồ đơn tuyến Phát tuyến trạm trục 480HN ( xem phụ lục hình 3.4 ) 4.3.4.2 Thiết lập tùy chọn cho phép phân tích CAPO PSS/ADEPT cho phép sửa đổi tuỳ chọn phần tìm vị trí bù tối ưu Các bước sửa tuỳ chọn CAPO: Ø Chọn Analysis\Option từ Menu Ø Chọn thẻ CAPO Ø Chọn tuỳ chọn mà muốn phân tích CAPO - 69 - Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.28: Hộp thoại thiết lập thông số CAPO Ø Connection type( Dạng đấu nối): Chọn tụ có dạng đấu nối phù hợp: Sao tam giác Loại đấu nối chọn cho hai loại tụ cố định ứng động tất nút lưới điện Ø Load snapshots to consider (Chọn loại đồ thị phụ tải): Có thể chọn loại đồ thị phụ tải tình tính toán, đánh dấu vào ô tương ứng trước tên loại đồ thị Ø Fixed Capacitor Placement: Đặt tụ bù tĩnh Ø Switched Capacitor Placement: Đặt tụ bù ứng động Ø Number of banks available( Số dải tụ cho phép): Đây số tụ cố định ứng động mà có để đặt lên lưới (ví dụ: số tụ có kho) Ban đầu số tụ đặt không Nếu để số tụ chạy CAPO thấy phần xem tiến trình câu thông báo “không có tụ để đặt lên lưới” Ø phase bank size ( kVAr ) ( Kích thước tụ ba pha ): Là tổng độ lớn dải tụ pha tính kVAr cho hai loại tụ cố định ứng động đặt lưới Ø Eligible nodes(Các nút thích hợp): Chọn nút thích hợp mà đặt tụ bù cố định ứng động cách đánh dấu vào ô trước tên nút 4.3.4.3 Cách chạy toán tìm vị trí bù tối ưu Để chạy toán đặt tụ bù tối ưu ta thực hai cách sau: Ø Chọn Analysis\ CAPO từ Menu Ø Nhấp chuột vào nút CAPO công cụ Analysis Trong trình tối ưu hoá, thông báo viết cửa sổ “Progress - 70 - Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP View” cho ta biết độ lớn loại dải tụ đặt nút tương ứng tổn thất hệ thống Khi trình tối ưu hoá thực xong, sơ đồ mạng điện với tụ bù cần đặt lên lưới vẽ lại với độ lớn dải tụ ký hiệu “FX” tụ bù cố định “SW” tụ bù ứng động cần đặt lưới Hình 4.29: Kết tính toán CAPO 4.3.4.4 Báo cáo sau phân tích tính toán Để có bảng báo cáo kết dạng bảng chứa tham số đầu kết phân tích, chọn Report\Capacitor Placement Optimization từ Menu Bảng kết tính toán vị trí bù tối ưu xem phần phụ lục 4.3.5 Đánh giá Sau chạy CAPO, với việc đặt tụ bù hợp lý giúp ta giảm tổn thất công suất Cụ thể tổn thất ban đầu trước chạy CAPO rP=157.90 kW rQ=140.45 ta chạy xong CAPO lượng tổn thất công suất rP=153.17 rQ=135.26 Vậy tiết kiệm lượng công suất rP=4.73 kW rQ=5.19 kvar - 71 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4 Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT Tính toán xác định điểm dừng tối ưu – TOPO phần mềm PSS/ADEPT 4.4.1 Mục tiêu xác định điểm dừng tối ưu Tối ưu phân bố công suất thực mạng vòng để xác định việc đóng/mở khoá tốt chuyển mạng điện trở lại dạng hình tia Kết mạng có mạng hình tia có tổn hao công suất thực nhỏ 4.4.2 Cách xác định điểm dừng tối ưu phần mền PSS/ADEPT Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization) phân tích, tính toán, định hình hệ thống hình tia để có tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, đóng khoá để hình thành mạng vòng hệ thống, tách riêng điện kháng mạng vòng giải hệ thống điện, mở khoá mạng vòng với dòng nhỏ TOPO thực mở khoá đóng khoá Nếu tải trình phân tích, thuật toán lưu lại đạt đến điều kiện điểm tải Nếu hệ thống ban đầu có nhánh tải hệ thống sau giải xong chứa nhánh tải TOPO tối ưu hoá phần hệ thống hình tia nối với nút gốc Vì thế, tất cấu hình mạng hình tia, TOPO định cấu hình có tổn thất công suất tác dụng nhỏ Hiện TOPO tính cho hệ thống mạng điện hình tia, nút gốc thường nút nguồn đầu tiên, ta định nút khác cách chọn Network\Properties từ Menu Giải thuật điểm dừng tối ưu sử dụng phương pháp Heuristic dựa tối ưu phân bố công suất Một đặc tính giải thuật không định điểm dừng tối ưu thứ hai, thứ ba Thực chứng minh lời giải điểm dừng tối ưu lời giải tốt Những chứng đưa dựa việc khảo sát tất khả kết hợp mạng hình tia, nên số lượng lớn Khoá điều khiển TOPO mô tả, khoá nào, ban đầu trạng thái mở, đóng tạo thành mạch vòng Nếu chúng không tạo thành mạch vòng chúng đứng tách biệt nối với mạng tách biệt Các khoá không tạo thành mạng vòng bị chương trình TOPO loại bỏ trước phân tích chương trình tính cho khóa có tạo thành mạng vòng đóng Như thế, khoá điều khiển phận lưới điện nút gốc, khoá mạng tách biệt bị loại bỏ Với loại tải nhanh (snapshot) nhánh tải nào, chương trình tính điểm dừng - 72 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT tối ưu hoạt động đơn giản theo trình tự sau: Hình 4.30 : Thuật toán xác định điểm mở tối ưu TOPO Bắt đầu với hệ thống hình tia ban đầu, TOPO đóng khoá điều khiển để hình thành mạch vòng, thủ tục tối ưu phân bố công suất thực mạch vòng để xác định việc mở khoá tốt chuyển mạng điện trở lại dạng hình tia Tiến trình tiếp tục khoá mở luôn khoá đóng, TOPO ngừng lại Kết mạng có mạng hình tia có tổn hao công suất thực bé Phương pháp tìm kiếm Heuristic sử dụng PSS/ADEPT phương pháp tìm kiếm ưu tiên tối ưu Ban đầu với khóa điện đóng để tạo thành mạch - 73 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT vòng, PSS/ADEPT xét tất khả mở khóa để mạng trở lại hình tia Sau chọn khóa để mở, tiến hành phân bố công suất Kết lưu lại Kế tiếp, quay lại trạng thái trước (đóng khóa vừa mở), tiếp tục chọn khóa khác để mở Quá trình tiếp tục mở hết tất khóa tạo thành mạch vòng So sánh kết quả, việc mở khóa có tổn thất nhỏ chọn TOPO thực với nhiều loại tải nhanh (snapshot) định cấu hình mạng điện đơn có tổn hao công suất thực nhỏ tất snapshot Khi việc đặt khóa tối ưu cho tải đặc biệt snapshot phù hợp cho việc kết hợp khóa Khi phân tích lúc nhiều snapshot, TOPO sử dụng tổn thất công suất tác dụng đồ thị phụ tải với khoảng thời gian liên quan TOPO xuất giá trị tổn thất công suất ban đầu sau mạng điện số tiền tiết kiệm năm từ việc giảm tổn thất công suất cách sử dụng giá trị ta định mục Network\Economics từ Menu Thiết lập thông số kinh tế cho toán TOPO: 4.4.3 Tính kinh tế mạng điện sử dụng trình phân tích để tính chi phí lượng nhu cầu: Giá điện, giá lượng phản kháng, giá nhu cầu điện giá nhu cầu lượng phản kháng Để đặt tuỳ chọn kinh tế (Economics): Ta chọn Menu Network\Economics Thông số kinh tế toán TOPO giống toán CAPO Cả hai toán sử dụng thông số để tính toán 4.4.4 Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán điểm dừng tối ưu 4.4.4.1 Sơ đồ đơn tuyến phát tuyến 471TC ( xem phụ lục hình 3.1 ) 4.4.4.2 Đặt tuỳ chọn cho toán TOPO Sau thiết kế xong lưới điện thiết lập thông số kỹ thuật thông số kinh tế cho toán, ta thiết đặt tuỳ chọn cho toán TOPO Chọn Analysis\Option, chọn Tab TOPO, ta có hộp thoại sau: - 74 - Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.31 : Hộp thoại thiết lập thông số cho TOPO Khi ta chọn Consider branch overload limits, TOPO tính toán cho tất nhánh tải trước Load Snapshot to Consider : chọn đồ thị phụ tải mà ta cần tính toán (đã tạo Category) 4.4.4.3 Cách chạy báo cáo kết Vào Menu Analysis\TOPO bấm vào biểu tượng TOPO công cụ Beginning TOPO analysis Iteration Switch Switch36 [85-2-101-2] closed Switch Switch20 [217-2-217_2] opened New system loss: 98.40 kW 247.02 kvar Iteration Switch Switch20 [217-2-217_2] closed Switch Switch20 [217-2-217_2] opened New system loss: 98.40 kW 247.02 kvar Initial system loss: Final system loss: 158.85 kW 319.06 kvar 98.40 kW 247.02 kvar TOPO analysis completed Scroll up to view messages - 75 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.5 Chương 4: Mô lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT Đánh giá Sau chạy TOPO, với khóa đóng mở hợp lý giúp ta giảm tổn thất công suất Cụ thể tổn thất ban đầu trước chạy TOPO rP=158.85 (kW) rQ= 319.06 (kvar), ta chạy xong TOPO lượng tổn thất công suất rP= 98.4 (kW) rQ= 247.02 (kVAR) Vậy tiết kiệm lượng công suất rP=60.45 kWvà rQ=72.04 kvar - 76 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 5: Đánh giá phương án cải tạo lưới điện CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN Đánh giá 5.1 Với phần mềm PSS/ADEPT, ta dễ dàng thực thao tác biểu diễn, phân tích đánh giá kết phân tích lưới điện từ phần mềm Phần mềm PSS/ADEPT phần mềm dạng hoạt động theo thời gian thực nên có khả giám sát hệ thống mà dùng để đánh giá phân tích hệ thống mà So sánh kết trạng thái trước sau dùng trình TOPO để xác định lại lưới điện, ta nhận thấy tổn thất công suất, tổn thất lượng giảm đáng kể, điều quan tâm điện áp trung cung cấp cải thiện đáng kể Nó phản ánh mức độ hữu ích trình TOPO Trình TOPO cho phép tìm cấu hình lưới điện chống tải, hay chống sụt áp mức cho phép Đặc biệt việc áp dụng toán tính dung lượng bù giúp Điện lực xác định nhu cầu công suất kháng cho toàn lưới, kiểm tra vị trí bù hữu phục vụ công rà soát đánh giá tổng thể toán bù theo đặc thù riêng lưới điện Huyện Hồng Ngự Bài toán giúp Điện lực áp dụng kết tính toán từ PSS/ADEPT vào công tác cụ thể triển khai Điện lực 5.2 Các phương án cải tạo lưới điện Ø Sau tính toán vị trí đặt tụ bù tối ưu phần mềm PSS/ADEPT ta tìm 01 vị trí bù tối ưu - Tuyến Trục Chính 480HN đặt thêm tù bù ứng động + Vị trí đặt trụ 379 + Giá trị tụ bù: 01 300kvar Ø Đối với tuyến 471TC công suất tổn hao bé phải nối hai điểm 85-2 với 107-2 đồng thời mở khóa điện hai nút 217_2 217-2 - 77 - Chương 6: Kết luận ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUƠNG KẾT LUẬN Phần mềm PSS/ADEPT phần mềm mạnh, cung cấp đầy đủ chức phân tích tính toán lưới điện Phạm vi áp dụng rộng từ lưới cao đến hạ với qui mô số lượng nút không hạn chế Có thể nói rằng, việc áp dụng phần mềm mang lại hiệu thiết thực cho công ty điện lực Xây dựng phương pháp đánh giá phân tích hệ thống điện phân phối sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Phương pháp hoàn toàn áp dụng phù hợp với lưới phân phối Điện lực huyện Hồng Ngự - Đồng Tháp Ø Các toán thực Đã áp dụng xây dựng sở liệu vào phân tích thử nghiệm chi nhánh Điện lực Hồng Ngự với toán phận bố công suất (Power Flow), tính ngắn mạch (Fault All), xác định vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu (CAPO), xác định điểm dừng tối ưu (TOPO) Ø Các toán triển khai: Khởi động động (MSA), phối hợp bảo vệ ( Protection and Coordination ), sóng hài ( Hamornics) toán phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA) SAIFI, SAIDI, … - 78 -