Tái cấu trúc lưới điện và các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ****************** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: NGUYỄN XUÂN GIÁP Người hướng dẫn khoa học PGS.TS ĐẶNG QUỐC THỐNG Hà Nội - 2009 i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v LỜI NÓI ĐẦU vi CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận văn 1.3 Giá trị thực tiễn 1.4 Bố cục luận văn .3 PHẦN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHƯƠNG TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VÀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 2.1 Lưới điện phân phối trung 2.1.1 Giới thiệu chung lưới điện phân phối trung 2.1.2 Các phần tử phân đoạn lưới điện phân phối .4 2.1.2.1 Dao cách ly 2.1.2.2 Dao cách ly có điều khiển 2.1.2.3 Cầu dao phụ tải 2.1.2.4 Máy cắt 2.1.2.5 Máy cắt tự đóng lại (Recloser) 2.1.2.6 Hệ thống tự động phân phối (DAS) 2.1.3 Một số cấu trúc lưới phân phối 2.1.3.1 Lưới phân phối trung nguồn không phân đoạn 2.1.3.2 Lưới phân phối trung nguồn có phân đoạn 2.1.3.3 Lưới phân phối trung hai nguồn có phân đoạn 10 2.1.3.4 Hệ thống tự động phân phối (Distributed Automation System)11 2.2 Tổn thất điện lưới phân phối 11 2.2.1 Tổn thất điện .11 2.2.2 Một số phương pháp giảm tổn thất điện 12 2.3 Tái cấu trúc lưới điện 12 2.3.1 Giới thiệu chung tái cấu trúc lưới điện 12 ii 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm .15 2.3.2.1 Kết nghiên cứu Merlin Back 15 2.3.2.2 Kết nghiên cứu Civanlar, Grainger, Yin, Lee 15 2.3.3.3 Giải thuật di truyền (Genetic Algorithms-GA) 16 2.3.2.4 Giải thuật mạng Nơron (Neural Networks) 18 2.3.2.5 Giải thuật dựa hệ thống chuyên gia 18 2.4 Kết luận 19 CHƯƠNG ỨNG DỤNG TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI 20 3.1 Giới thiệu chung lưới điện phân phối thành phố Hà Nội 20 3.2 Tái cấu trúc lưới điện phân phối .21 3.2.1 Hàm mục tiêu 21 3.2.2 Giải thuật tìm điểm mở tối ưu lưới điện mạch vòng 22 3.2.2.1 Điểm phân công suất lưới mạch vòng 22 3.2.2.2 Cách xác định điểm phân công suất 23 3.2.2.3 Phương pháp giải toán tái cấu trúc lưới điện phân phối 26 3.2.2.4 Áp dụng giải toán mẫu 29 3.2.3 Áp dụng giải toán lưới điện phân phối TP Hà Nội 39 3.4 PSS/ADEPT khả ứng dụng tái cấu trúc lưới điện phân phối 55 3.4.1 Giới thiệu chương trình PSS/ADEPT 55 3.4.2 Chức tính toán điểm mở mạch vòng .58 3.5 Kết luận 64 PHẦN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI 65 CHƯƠNG CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN .65 4.1 Khái niệm chất lượng điện 65 4.2 Các tiêu chuẩn chất lượng điện 67 4.2.1 Chất lượng tần số .67 4.2.2 Chất lượng điện áp 67 4.2.2.1 4.2.2.2 Điều chỉnh điện áp theo độ lệch 69 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 69 iii CHƯƠNG CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI TRUNG ÁP .72 5.1 Tái cấu trúc lưới điện 72 5.2 Điều khiển phụ tải sóng – Ripple Control .72 5.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển phụ tải sóng lưới điện trung áp TP Hà Nội 74 5.3.1 Giới thiệu chung 74 5.3.2 Hệ thống điều khiển 75 5.3.3 Bộ điều khiển trung tâm - MPC 76 5.3.4 Hệ thống điều khiển khu vực - MLC .79 5.3.5 Máy phát sóng SFU - K 81 5.3.6 Mạch ghép nối song song 83 5.3.7 Máy thu ROA 84 5.3.8 Mã điều khiển sóng DECABIT 85 5.3.9 Hệ thống thông tin song song PCS 86 5.3.10 Sơ đồ đấu nối hệ thống điều khiển phụ tải sóng .88 5.4 Bù công suất phản kháng 91 5.4.1 Bù tự nhiên công suất phản kháng 91 5.4.2 Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng .92 5.5 Kết luận 96 CHƯƠNG KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………….……… …… 99 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số mạch điện Civanlar ba nguồn 29 Bảng 3.2 Phân bố tải điện áp lưới điện Civanlar ba nguồn ban đầu 30 Bảng 3.3 Tổn thất công suất điện áp mạng ban đầu 31 Bảng 3.4 Phân bố tải điện áp mạng điện vòng kín Civanlar ba nguồn 33 Bảng 3.5 Phân bố tải điện áp mạng điện Civanlar ba nguồn mở khoá 8-10 khóa 9-11 .34 Bảng 3.6 Tổn thất công suất điện áp mạng sau mở mạch vòng 35 Bảng 3.7 Phân bố tải điện áp lưới điện Civanlar ba nguồn mở khoá 8-10, 11-9 7-16 36 Bảng 3.8 Tổn thất công suất điện áp lưới sau mở mạch vòng tái cấu trúc lưới điện 37 Bảng 3.9 Thông số ban đầu lộ 479 469 E1.14 liên thông 41 Bảng 3.10 Thông số cáp trung áp 44 Bảng 3.11 Giải tích lưới điện 47 Bảng 3.12 Thông số lưới sau mở khóa 50 Bảng 5.1 Bảng phụ tải khách hàng .89 Bảng 5.2 Bảng phụ tải khách hàng .89 Bảng 5.3 Phiếu cài đặt chỉnh định điều khiển phụ tải .90 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Lưới phân phối trung nguồn không phân đoạn .9 Hình 2.2 Lưới phân phối trung nguồn có thiết bị phân đoạn .9 Hình 2.3 Lưới phân phối trung hai nguồn có thiết bị phân đoạn .10 Hình 3.1 a,b: Sơ đồ mạch vòng đơn giản triển khai tương ứng 23 Hình 3.2 Sơ đồ khối thuật toán tái cấu trúc lưới trung áp giảm tổn thất điện năng.27 Hình 3.3 Sơ đồ ban đầu lưới điện Civanlar ba nguồn 30 Hình 3.4 Lưới điện Civanlar ba nguồn đóng tất khoá điện 32 Hình 3.5 Cấu trúc vận hành tối ưu lưới Civanlar ba nguồn 38 Hình 3.6 Sơ đồ sợi 469-479 E1.14 40 Hình 3.7 Sơ đồ sợi 469-479 E1.14 sau tái cấu trúc 54 Hình 3.8 Giao diện chương trình PSS/ADEPT .57 Hình 3.9 Bảng liệu đầu vào chương trình PSS/ADEPT 58 Hình 3.10 Hộp thoại thiết đặt thông số cho TOPO 63 Hình 3.11 Kết chạy chương trình TOPO 64 Hình 5.1 Sự chồng sóng điều khiển sóng hình sin 73 Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phụ tải sóng Ripple Control 75 Hình 5.3 Sơ đồ cấu trúc tủ điều khiển trung tâm MPC 77 Hình 5.4 Phần mềm điều khiển MPC 78 Hình 5.5 Bộ điều khiển MLC 79 Hình 5.6 Phần mềm điều khiển MLC 81 Hình 5.7 Máy phát sóng SFU-K 330 .82 Hình 5.8 Máy thu sóng điều khiển ROA 84 Hình 5.9 Phần mềm ROP cài đặt cho ROA 85 Hình 5.10 Thiết bị kết nối song song PCS .87 Hình 5.11 Sơ đồ chức kết nối song song PCS 87 Hình 5.12 Sơ đồ đấu nối hệ thống điều khiển phụ tải sóng 88 vi LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện Việt Nam phát triển không ngừng, thừa hưởng nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật nước trình xây dựng khai thác hệ thống điện Vì việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật vào hệ thống điện Việt Nam nói chung, khâu phân phối điện nói riêng cần thiết để nâng cao hiệu quả, chất lượng ổn định cung cấp điện Bản luận văn nghiên cứu phương pháp tái cấu trúc lưới điện phân phối dựa kết tính toán thông số vận hành lưới theo chế độ phụ tải, từ xác định phương thức vận hành ứng với đặc điểm đồ thị phụ tải ngắn, trung, dài hạn Phương pháp tái cấu trúc đem lại hiệu cao việc giảm tổn thất khâu phân phối điện Kết hợp với phương pháp nâng cao chất lượng điện triển khai lưới điện TP Hà Nội, nhằm mục đích mang đến cho khách hàng sử dụng điện dịch vụ tốt Tôi xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp Công ty Điện lực TP Hà Nội giúp đỡ tài liệu, kinh nghiệm điều kiện làm việc thực tế trình học tập thực đề tài Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Đặng Quốc Thống, người thầy trực tiếp hướng dẫn, gợi ý, nhận xét hỗ trợ việc chuẩn bị thực thi đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Hệ thống điện, Viện đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền thụ kiến thức phương pháp nghiên cứu khoa học Cuối mong nhận góp ý thầy cô, chuyên gia bạn bè đồng nghiệp cho luận văn -1- CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề Trong hệ thống điện Việt Nam lưới điện phân phối chiếm tỷ lệ tổn thất đáng kể Theo thống kê Tập đoàn Điện lực Việt Nam tổng tổn thất 10% điện sản suất tổn thất nằm hệ thống phân phối trung thế, hạ Việc giảm tổn thất khâu không góp phần đáng kể vào giảm giá thành điện mà mang lại hiệu kinh doanh cho Công ty Điện lực Đặc biệt giai đoạn nước ta mà phát triển nguồn điện chưa theo kịp phát triển chóng mặt phụ tải điện giảm tổn thất không mang lại hiệu kinh tế mà góp phần nâng cao chất lượng điện khả cung cấp điện ổn định cho phụ tải điện Lưới điện phân phối trung làm nhiệm vụ phân phối điện từ trạm biến áp trung gian hay 110 kV đến phụ tải hộ dùng điện Về cấu trúc lưới điện thường thiết kế dạng hình tia (cấp điện cho phụ tải vùng nông thôn) mạch vòng kín (thường dùng cho lưới phân phối thành phố) Việc vận hành lưới điện mạch vòng có nhiều ưu điểm nâng cao tính linh hoạt, độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối, tổn thất điện đường dây nhỏ Tuy nhiên việc vận hành lưới kín có nhiều khó khăn đặc biệt phối hợp bảo vệ lưới Thêm trường hợp cố thiết bị lưới phải chịu đựng dòng ngắn mạch lớn đòi hỏi nhiều vốn đầu tư cho thiết bị lưới Lưới điện kín vận hành hở giải vấn đề khó khăn nêu Hệ thống thiết kế dạng mạch vòng, vận hành hở nhờ việc đóng-mở Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 -2các khóa chuyển mạch (máy cắt dao cách ly) hợp lý Giả sử lưới mạch vòng có N khóa chuyển mạch ta có 2N kết hợp trạng thái khóa tương đương với phương án cấu trúc lưới điện phục vụ cho vận hành Việc xác định điểm mở cấu trúc lưới không nâng cao tuổi thọ thiết bị mà giảm tổn thất công suất, nâng cao chất lượng điện tăng tính linh hoạt sửa chữa vận hành Đồ thị phụ tải điện thay đổi theo ngày, tuần, tháng, mùa năm nên việc xác định lại cấu trúc vận hành lưới điện đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật Tái cấu trúc lưới điện ngày quan tâm mức lợi ích mang lại cho hệ thống với chi phí nhỏ Đặc biệt lưới điện phân phối đại việc ứng dụng tái cấu trúc lưới điện trở nên khả thi Tái cấu trúc lưới điện (Network Reconfiguration) nghiên cứu từ lâu nước phát triển đem lại nhiều hiệu kinh tế cho hệ thống Tại Việt Nam tái cấu trúc ứng dụng giai đoạn đầu hi vọng luận văn thật có ích cho kỹ sư, điều độ viên công tác vận hành lưới điện 1.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận văn Phạm vi nghiên cứu luận văn dựa công trình nghiên cứu, báo, tạp chí khoa học … nhiều tác giả nước ngoài, nơi mà tái cấu trúc lưới điện nhận quan tâm đáng kể Nội dung luận văn xoay quanh vấn đề phương pháp xác định cấu trúc lưới điện tối ưu cho vận hành với hàm mục tiêu giảm thiểu tổn thất điện biện pháp nâng cao chất lượng điện lưới phân phối Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 -31.3 Giá trị thực tiễn Luận văn nghiên cứu phương pháp nâng cao chất lượng điện năng, phương pháp xác định cấu trúc tối ưu cho lưới điện Đối với thay đổi phụ tải lưới việc tái cấu trúc lưới điện đáp ứng yêu cầu độ tin cậy vận hành, nâng cao tuổi thọ thiết bị đặc biệt giảm thiểu tổn thất điện kinh doanh Tại thời điểm tác giả viết luận văn tái cấu trúc lưới điện mang lại hiệu cao công tác vận hành lưới điện phân phối thành phố Hà Nội ngày nắng nóng cao độ mùa hè 2009 1.4 Bố cục luận văn Luận văn chia thành hai phần gồm chương sau: • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG PHẦN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG • CHƯƠNG 2: TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VÀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG • CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI PHẦN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI • CHƯƠNG 4: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CCĐ • CHƯƠNG 5: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI TRUNG ÁP • CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 86 - Tính linh hoạt cao với 100 cặp lệnh đóng cắt với lệnh đơn, 19 cặp lệnh đóng cắt với lệnh chủ, 20.000 cặp lệnh đóng cắt với lệnh kép - Câu lệnh dễ hiểu đơn giản 5.3.9 Hệ thống thông tin song song PCS Hệ thống thông tin song song (PCS) thiết kế để truyền tín hiệu điều khiển trung tâm (MPC) điều khiển khu vực (MLC) PCS có hai cổng giao diện cổng giao diện qua đường điện thoại (2 dây) cổng giao diện RS-232 Cổng RS-232 cho phép kết nối thông qua đường truyền nối tiếp sẵn có cáp quang, radio, thông tin tải ba… Đặc điểm kết nối song song PCS : - Hệ thống đường truyền đa cho điều khiển sóng - Giao diện cho đường truyền qua cổng RS-232 modem - Truyền tín hiệu đường truyền - Kênh analogue sử dụng cho việc truyền giá trị lượng - Hai khối độc lập trạm trung tâm trạm khu vực - Chương trình cài đặt thực máy tính - Tất kết nối truy cập bề mặt Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 87 - Hình 5.10 Thiết bị kết nối song song PCS Modem Đầu vào Alert Keying Đầu Check-back 5… Kết nối tương tự 20 mA Đầu vào Alert Keying Kết nối Khối PCS Trung tâm Khối PCS Khu vực RS-232 Kết nối kỹ thuật Đầu Check-back 5… Kết nối tương tự 20 mA Hình 5.11 Sơ đồ chức kết nối song song PCS Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 88 5.3.10 Sơ đồ đấu nối hệ thống điều khiển phụ tải sóng High voltage Medium voltage MLC MPC low voltage ROA Kết nối truyền thông Kết nối truyền thông SFU Phụ tải nhiệt Phụ tải Điều Phụ tải chiếu sáng Hình 5.12 Sơ đồ đấu nối hệ thống điều khiển phụ tải sóng Trong giai đoạn thí điểm triển khai điều khiển phụ tải sau : - Công ty Liên doanh Khách sạn Hà Nội Fortuna đăng ký tham gia với phụ tải điều hòa nhiệt độ với tổng công suất 560 kW Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 89 - STT Tên thiết bị đóng cắt (receiver) Số ID Số lượng phụ tải sau thiết bị đóng cắt Tổng công suất cắt (kW) Thời gian cắt dự kiến Fortuna 41 Điều hòa 80 21h45 Fortuna 42 Điều hòa 80 22h45 Fortuna 43 Điều hòa 80 18h00 Fortuna 44 Điều hòa 80 18h00 Fortuna 45 Điều hòa 80 21h45 Fortuna 46 Điều hòa 80 18h00 Fortuna 47 Điều hòa 80 18h00 Bảng 5.1 Bảng phụ tải khách hàng - Khách hàng tham gia: Công ty TNHH TM&DV Vinh Minh Quân (Khách sạn Bàn cờ) STT Tên thiết bị đóng cắt (receiver) Số ID Số lượng phụ tải sau thiết bị đóng cắt Tổng công suất cắt (kW) Thời gian cắt dự kiến Bàn cờ 1-1 20 Điều hòa 10 20h00 Bàn cờ 1-2 21 Điều hòa 10 20h15 Bàn cờ 2-1 22 Điều hòa 10 21h00 Bàn cờ 2-2 23 Điều hòa 21h00 Bàn cờ 3-1 24 Điều hòa 10 21h15 Bàn cờ 3-2 25 Điều hòa 10 21h30 Bàn cờ 3-3 26 Điều hòa 10 21h45 Tổng 65 Bảng 5.2 Bảng phụ tải khách hàng Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 90 Phiếu cài đặt chương trình điều khiển phụ tải sóng: STT Đối tượng Nhóm Mã Decabit ID master Thời gian đặt OFF ON Bàn cờ 1-1 20 100 Bàn cờ 1-2 21 100 20 :00 20 :15 Bàn cờ 2-1 22 100 20 :15 20 :30 Bàn cờ 2-2 23 100 21 :00 21 :15 Bàn cờ 3-1 24 100 21 :00 21 :15 Bàn cờ 3-2 25 100 21 :15 21 :30 Bàn cờ 3-3 26 100 21 :30 21 :45 Fortuna 41 100 21 :45 22 :00 Fortuna 42 100 22 :45 23 :00 10 Fortuna 43 100 18 :00 18 :15 11 Fortuna 44 100 18 :00 18 :15 12 Fortuna 45 100 21 :45 22 :00 13 Fortuna 46 100 18 :00 18 :15 14 Fortuna 47 100 18 :00 18 :15 Điều hòa Bảng 5.3 Phiếu cài đặt chỉnh định điều khiển phụ tải Các trạm biến áp trung 22KV lấy nguồn từ hai 22KV trạm Giám thường vận hành với hệ số công suất Cosϕ < 0,9 Để nâng cao hệ số Cosϕ nhằm giảm tổn thất điện trạm biến áp phương án lắp đặt tụ bù điều khiển từ xa sóng phù hợp; mang lại nhiều lợi ích kinh tế, kỹ thuật có tính khả thi cao Phương án lắp đặt tụ bù điều khiển từ xa sóng sử dụng công nghệ điều khiển phụ tải sóng lưới điện 22KV có; thu tín hiệu điều khiển sóng chuyển mạch điều khiển đóng cắt tụ trạm phân phối thời điểm khác theo yêu cầu người vận hành Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 91 Ngoài hệ thống lắp đặt cho hộ phụ tải điện lớn khách sạn, tiến hành điều khiển phụ tải cao điểm nhằm san phụ tải đỉnh, góp phần giảm công suất đặt yêu cầu hệ thống điện 5.4 Bù công suất phản kháng Lưới phân phối cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, thể qua hai tiêu sau: - Bảo đảm cấp điện liên tục, thoả mãn nhu cầu điện - Bảo đảm chất lượng điện Khi truyền lượng đường dây gây nên tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp phần tử mạng điện làm giảm chất lượng điện Trong tiêu tổn thất điện áp lại liên quan trực tiếp tới thành phần công suất tác dụng phản kháng truyền tải đường dây Do công suất phản kháng tạo từ nhiều nguồn nên thực tế vận hành người ta cố gắng giảm truyền tải thành phần nhằm giảm tổn thất hệ thống Sự truyền tải công suất phản kháng đường dây máy biến áp làm giảm khả tải, tăng tiết diện dây dẫn, tăng công suất đặt hay số lượng máy biến áp Chính giảm truyền công suất phản kháng đường dây phần tử có dòng điện chạy qua vấn đề thiết thực mặt kinh tế kỹ thuật 5.4.1 Bù tự nhiên công suất phản kháng Trong thực tế có phương pháp mà không cần sử dụng thiết bị chuyên bù để nâng cao hệ số công suất Đó biện pháp bù tự nhiên công suất phản kháng: - Điều chỉnh trình công nghệ cho việc nâng cao hệ số cosφ - Sử dụng động đồng trường hợp Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 92 - Sử dụng thiết bị có hiệu suất cao - Nghiên cứu phương thức vận hành tối ưu - Nghiên cứu thực biện pháp điều hoà phụ tải, nâng cao hệ số cao thấp điểm, hệ số điền kín phụ tải - Nghiên cứu xếp, điều chỉnh trình sản xuất xí nghiệp để đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy hàn ) không bị thường xuyên không tải non tải Hiện vấn đề vận hành tối ưu hệ thống điện quan tâm, sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao giảm mức tiêu thụ lượng, tăng cường quản lý việc tiêu thụ sử dụng điện 5.4.2 Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng Đối với hệ thống điện lớn lượng tiêu thụ công suất phản kháng lên tới 60÷70% công suất tác dụng Khi vấn đề bù công suất phản kháng thiết bị chuyên bù quan tâm sử dụng rộng rãi Việc tăng số lượng công suất thiết bị chuyên bù làm giảm truyền công suất phản kháng đường dây phần tử có dòng điện qua dẫn đến làm giảm tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng, giảm tiết diện dây dẫn củng cố chất lượng nguồn điện tiêu chí khác Tuy nhiên có tổn thất công suất thiết bị bù đồng thời đòi hỏi vốn đầu tư cho thiết bị bù Do việc bù công suất phản kháng thiết bị chuyên bù cần cân nhắc kỹ kinh tế - kỹ thuật Trong hệ thống điện, bù công suất phản kháng phân làm loại: - Bù kỹ thuật: Bù lượng công suất phản kháng định để đảm bảo cân công suất phản kháng hệ thống điện Bù kỹ thuật thường tính chung để đạt cho hệ thống Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 93 - Bù kinh tế: Mục tiêu bù toán nâng cao hiệu kinh tế mạng điện Trong trình vận hành, xảy trường hợp công suất phản kháng thiếu cục cần phải bù thêm vào phạm vi thiếu Bù kinh tế giảm tổn thất giảm lượng công suất phản kháng truyền tải đường dây Bài toán bù kinh tế tính toán so sánh lợi ích kinh tế đạt chi phí đầu tư thiết bị bù • Bù công suất phản kháng tụ điện lưới phân phối TP Hà Nội Tụ điện thiết bị chuyên bù phát công suất phản kháng Công suất chế tạo tụ tuỳ thuộc vào cấp điện áp Có thể ghép chúng thành tụ điện có công suất, điện áp theo yêu cầu Bộ tụ điện thường đóng vào lưới pha theo sơ đồ tam giác hay hình Khi cắt tụ cần ý phải phóng lượng tích chúng qua điện trở nối với tụ Trị số điện trở phóng điện cần phải đảm bảo không xuất điện áp cực tụ cắt tụ khỏi lưới Các nghiên cứu chứng minh hiệu kinh tế sử dụng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng lưới phân phối sau: - Chi phí tính cho kVAr rẻ so với thiết bị bù khác - Tổn thất công suất tác dụng tụ điện bé khoảng 0,3÷0,5 W/VAr nhiều trường hợp tính toán bỏ qua - Vận hành đơn giản, độ tin cậy cao máy bù đồng - Về mặt lý thuyết có công suất tụ không hạn chế cách tổ hợp tụ máy bù đồng có công suất hạn chế - Lắp đặt đơn giản, phân thành nhiều cụm để lắp rải lưới phân phối nên đạt hiệu cao, cải thiện đường cong phân bố điện áp tốt - Chi phí quản lý, vận hành nhỏ, bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản Nhược điểm: Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 94 - Không điều chỉnh trơn công suất bù - Chỉ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ nên không phòng ngừa trường hợp dư thừa công suất phản kháng cục - Công suất phản kháng tụ điện phát phụ thuộc vào điện áp vận hành, dễ hư hỏng bị ngắn mạch, áp Để bảo vệ áp kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp người ta lắp đặt điều khiển để đóng cắt tụ theo điện áp Với ưu điểm so với thiết bị bù khác, ngày phần lớn người dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng mạng phân phối • Các yêu cầu kỹ thuật bù Những yêu cầu sau phải đảm bảo toán bù công suất phản kháng lưới phân phối chế độ đối xứng với dòng điện xoay chiều tần số Trong yêu cầu không xét đến chế độ không đối xứng, không sin chế độ phụ tải biến thiên nhiều o Lựa chọn công suất, vị trí lắp đặt chế độ làm việc thiết bị bù thiết phải đảm bảo tính kinh tế cao với việc tuân thủ ràng buộc kỹ thuật o Khi thiết kế, thiết bị bù chọn đồng thời với tất phần tử mạng, phần tử chọn nhỏ có tính đến việc bù công suất phản kháng o Những yêu cầu kỹ thuật cần bảo đảm: - Chế độ cho phép điện áp mạng phân phối - Dòng điện phụ tải cho phép tất phần tử lưới điện - Ở phương thức phụ tải cực tiểu cắt số cắt hoàn toàn tụ bù để giảm công suất phản kháng Chế độ làm việc nguồn công suất phản kháng phải giới hạn cho phép Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 95 - Đảm bảo đủ công suất phản kháng dự trữ cần thiết nút mạng điện - Đảm bảo ổn định tĩnh ổn định động mạng điện hộ tiêu thụ o Chỉ tiêu kinh tế cực tiểu hàm chi phí o Những thiết bị bù xác định thiết kế phải lắp đặt theo trình tự định Khi thiết bị bù không đủ dung lượng bù không cho phép việc đóng vào lưới phụ tải điện o Việc lựa chọn thiết bị bù phải tiến hành chế độ tiêu thụ công suất phản kháng cực đại mạng điện thiết kế Để vận hành kinh tế thiết bị bù, phần thiết bị bù phải trang bị thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng phát tương ứng với nhiệm vụ điều chỉnh điện áp thay đổi phụ tải phản kháng lưới Trên lưới điện phân phối Hà Nội nay, việc bù công suất phản kháng không tiến hành bù trung (tại trạm, điểm lưới trung áp) mà triển khai hệ thống bù hạ tổng trạm phân phối, phụ tải công cộng lớn tập trung, sử dụng công nghệ điều khiển sóng, hay kết hợp sử dụng rơ le điều khiển cosφ đem lại hiệu cao • Điều khiển bù công suất phản kháng sử dụng Ripple Control Việc thực bù công suất phản kháng cách sử dụng tụ bù lưới phân phối hạ áp mang lại hiệu cao việc nâng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng sử dụng điện Về nguyên lý dựa hệ thống điều khiển phụ tải sóng trình bày phần Có thể nói việc triển khai ứng dụng ứng dụng linh hoạt công nghệ tiên tiến giới cho tình hình cụ thể lưới điện phân phối nước Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 96 5.5 Kết luận Bằng việc áp dụng biện pháp nâng cao chất lượng điện Công ty Điện lực TP Hà Nội thực tốt lời cam kết mang đến cho khách hàng sử dụng điện địa bàn thủ đô dịch vụ ngày tốt Việc áp dụng phương pháp hoàn toàn tiến hành lưới phân phối Công ty điện lực khác toàn quốc, với đặc điểm lưới phân phối cụ thể ta linh hoạt áp dụng biện pháp khác nhằm mang lại hiệu cao Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 97 - CHƯƠNG KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Tái cấu trúc giảm tổn thất lưới trung áp không mang lại lợi ích kinh tế cho phía Công ty phân phối điện mà làm giảm công suất đặt yêu cầu hệ thống Bản luận văn đưa phương pháp tái cấu trúc dựa kết tính toán thông số vận hành thực theo sơ đồ khối với bước trình bày Việc tính toán tính gần phương pháp thông thường tương đối xác phần mềm tính toán chuyên dụng Giải thuật đưa kiểm tra với toán mẫu, ứng dụng tính toán cho lưới thực tế mang lại kết tương tự phần mềm chuyên dụng đắt tiền Vấn đề vấp phải mở rộng phạm vi ứng dụng thuật toán hệ thống lớn việc cập nhật liệu đầu vào toán khâu định tính đắn xác lời giải thu Hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - hệ thống giám sát, điều khiển thu thập liệu triển khai phạm vi lưới truyền tải phân phối trung áp địa bàn TP Hà Nội Có thể nói công cụ giải khó khăn vấn đề thông số đầu vào cho toán tái cấu trúc lưới điện Hệ thống SCADA có khả truy cập liệu online thu thập thông số thời gian thực với tất điểm đo trang bị hệ thống Hiện Công ty Điện lực TP Hà Nội triển khai tiếp hệ thống SCADA/DMS thí điểm cho lưới trung áp quận Đống Đa Ba Đình Việc khai thác liệu có từ hệ thống làm đầu vào cho chương trình tính toán tái cấu trúc làm tăng thêm giá trị tái cấu trúc hệ thống Khi điều độ viên hoàn toàn thực toán với đồ thị phụ tải ngày, tuần, tháng, mùa hay năm Với nhận định tác giả đề Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 98 suất nghiên cứu ứng dụng hệ thống SCADA/DMS nhằm khai thác liệu đầu vào cho toán tái cấu trúc lưới điện giảm tổn thất Cùng với việc thực đồng thời nhiều biện pháp khác nhằm nâng cao chất lượng điện phát huy hiệu lưới điện Thủ đô góp phần thực mục tiêu cấp điện “An toàn, chất lượng, tin cậy” Cuối cố gắng trình nghiên cứu, sưu tầm tài liệu triển khai thực đề tài khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy cô, bạn bè đồng nghiệp đóng góp ý kiến cho tác giả để luận văn tăng thêm giá trị thực tiễn khoa học, để luận văn tài liệu tham khảo cho trình đào tạo vận hành điều độ viên hệ thống phân phối công ty Điện lực Tác giả xin chân thành cảm ơn./ Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 99 - TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] Trần Bách (2005), Lưới điện & Hệ thống điện 1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Văn Đạm (1999), Mạng lưới điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Đạm (2000), Mạng lưới điện - Tính chế độ xác lập mạng hệ thống phức tạp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Đạm (2004), Thiết kế mạng hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] VS.GS Trần Đình Long (2005), Bảo vệ hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Lã Văn Út (2002), Ngắn mạch hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Tuyển Tâm (2008), Lựa chọn thông số cấu trúc giải pháp nâng cao chất lượng điện HTCCĐĐT, Luận văn Thạc sỹ ngành Hệ thống điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội [8] Bành Phước Chung (2008), Phối hợp thông số phụ tải thu thập từ SCADA/DMS- Xác định điểm mở tối ưu cho lưới điện phân phối trung theo chế độ tải, Luận văn Thạc sỹ ngành Hệ thống điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 - 100 TÀI LIỆU TIẾNG ANH [9] Civanlar, S., J.J Grainger, Y Yin and S S Lee “Distribution Feeder reconfiguration for loss reduction”, IEEE Transactions on Power Delivery, 3-3, July 1988, pp 1217 - 1223 [10] Derrick Earl Bouchard (1996), Towards loss minimization in power distribution system using AI: the WatDist Algorithm Master of science in Electrical Engineering, University of Waterloo, Ontario, Canada [11] Thomas E.McDermott (1998), A Heuristic nonlinear constructive method for electric power distribution system recofiguration Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University [12] Ray Daniel Zimmerman (1992), Network reconfiguration for loss reduction in three-phase power distribution systems Master of Science, Cornell University [13] Mesut E.Baran & FLix F.Wu “Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load balancing”, IEEE Transactions on Power Delivery , Vol No.2, April 1989 [14] Dariush Shirmohamadi & H Wayne Hong “reconfiguration of elictric distribution network for resistive line losses reduction”IEEE Transactions on Power Delivery , Vol No.2, April 1989 [15] S.K Goswami & S.K Basu (1992), “A New algorithm for the reconfiguration of distribution feeders for loss minimization”, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol No.3, July 1992 [16] Shaw Power technologies, Inc (2004), PSS/ADEPTTM Users manual [17] Internet Nguyễn Xuân Giáp – Luận văn Cao học K2007-2009 ... văn Cao học K2007-2009 - 20 - CHƯƠNG ỨNG DỤNG TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI 3.1 Giới thiệu chung lưới điện phân phối thành phố Hà Nội Lưới điện phân phối thành phố Hà Nội. .. PHẦN CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI • CHƯƠNG 4: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CCĐ • CHƯƠNG 5: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI... ỨNG DỤNG TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HÀ NỘI 20 3.1 Giới thiệu chung lưới điện phân phối thành phố Hà Nội 20 3.2 Tái cấu trúc lưới điện phân phối .21 3.2.1 Hàm mục