Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS (distribution automatic system) cho hệ thống cáp ngầm lộ 973e11 3 thành phố thái bình

MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Lý chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI DAS 1.1 Giới thiệu hệ thống tự động phân phối DAS 1.2 Các thiết bị theo giai đoạn đường dây 1.2.1 Các thiết bị DAS - Giai đoạn 1: 1.2.2 Các thiết bị DAS – Giai đoạn 216 1.2.3 Các thiết bị DAS – Giai đoạn 317 1.3 Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối dành cho cáp ngầm 19 1.3.1 Kết cấu hệ thống 19 1.3.2 Phương pháp dò cố 20 1.4 So sánh thiết bị, phương pháp tự động hóa lưới phân phối 21 1.4.1 So sánh phương pháp tự động hóa lưới phân phối cáp ngầm (một vòng, nhiều vòng, dự phòng ) 21 1.4.2 So sánh thiết bị đóng cắt mạch điện 22 1.4.3 So sánh hệ thống thông tin để kết nối TCR RTU, TCM TCR 25 1.5 Phương hướng phát triển DAS tương lai26 i CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ THÁI BÌNH – TỈNH THÁI BÌNH 28 2.1 Tổng quan kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình 28 2.1.1 Vị trí địa lý đặc điểm tự nhiên 2.1.2 Kinh tế - Xã hội 28 29 2.1.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội 31 2.2 Đặc điểm lưới điện phân phối thành phố Thái Bình 2.2.1 Hiện trạng lưới điện phân phối 32 32 2.2.2 Trạm biến áp phân phối 32 2.2.3 Đường dây phân phối 32 2.2.4 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt 33 2.2.5 Tình hình sử dụng thống kê cố 33 2.3 Phân tích cần thiết đầu tư cải tạo lưới phân phối thành phố Thái Bình – tỉnh Thái Bình 34 CHƯƠNG III: ÁP DỤNG HỆ THỐNG DAS CHO HỆ THỐNG CÁP NGẦM LỘ 973E11.3 THÀNH PHỐ THÁI BÌNH 3.1 Phạm vi phương pháp áp dụng 36 36 3.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng 36 3.1.2 Phương án thực DAS 36 3.2 Phương án lắp đặt cụ thể 37 3.2.1 Mô tả trạng lộ 973E11.3 37 3.2.2 Khối lượng DAS áp dụng cho lộ 973E11.3 41 3.2.3 Lắp đặt thiết bị 43 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ LỘ 973E11.3 KHI ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI LƯỚI ĐIỆN DAS 46 4.1 Hiệu kĩ thuật46 4.1.1 Giảm thời gian ngừng cung cấp điện cố 46 4.1.2 Lượng điện tiết kiệm cố lắp đặt hệ thống DAS ii 46 4.1.3 Giảm tổn thất điện 52 4.1.4 Tăng độ tin cậy cung cấp điện 54 4.1.5 Tăng khả tải tối ưu việc phân bố công suất lưới 54 4.2 Hiệu kinh tế 57 4.2.1 Tăng doanh thu nhờ giảm thời gian ngừng cung cấp điện cố 57 4.2.2 Giảm chi phí tổn thất điện 58 4.2.3 Giảm chi phí cho quản lý vận hành O&M 58 4.2.4 Chỉ tiêu NPV áp dụng DAS PHẦN KẾT LUẬN 59 61 Kết luận 61 Hướng mở rộng đề tài 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 iii LỜI CẢM ƠN Được phân công Khoa Cơ – Điện, đồng ý Cô giáo hướng dẫn thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS (Distribution Automatic System) cho hệ thống cáp ngầm lộ 973E11.3 thành phố Thái Bình” Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song buổi đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Tơi mong góp ý Thầy, Cơ giáo bạn để đồ án hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày … tháng … năm 2016 Sinh Viên iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các giai đoạn triển khai hệ thống DAS Hình 1.2 : Các thiết bị hệ thống DAS – Giai đoạn Hình 1.3: Sơ đồ đấu nối SPS mạch hình tia Hình 1.4: Sơ đồ đấu nối SPS mạch vòng Hình 1.5: Nguyên lý cấu tạo hợp DPĐTĐ10 Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động lưới hình tia 13 Hình 1.7 : Nguyên lý hoạt động lưới mạch vịng 15 Hình 1.8: Các thiết bị hệ thống DAS – Giai đoạn 216 Hình 1.9: Điều khiển thời gian thực hiển thị trạng thái lưới phân phối theo thời gian thực 18 Hình 1.10: Quy trình tự động phục hồi lưới phân phối 19 Hình 1.11 : DAS cho hệ thống cáp ngầm 21 Hình 3.1: Quan hệ tỷ số giảm thời gian điện số phân đoạn Hình 3.3: Mặt cắt cáp bọc đơi vặn xoắn 45 Hình 4.1 Tăng khả tải đường trục việc áp dụng DAS v 37 55 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các thơng số cầu dao PVS Bảng 1.2: Các thơng số FDR Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật SPS Bảng 1.4: Thời gian tự động đóng lại REC 11 Bảng 1.5: Cầu dao khí SF6 (GS) cầu dao chân khơng (VS) Bảng 1.6: So sánh thiết bị đóng cắt 24kV ĐDK 22 23 Bảng 1.7: So sánh thiết bị đóng cắt dành cho đường cáp ngầm 24 Bảng 1.8: So sánh hệ thống thông tin hữu tuyến vơ tuyến 25 Bảng 1.9: So sánh tính phương pháp thông tin cáp quang 26 Bảng 2.1 Khối lượng trạm biến áp phân phối Thành Phố Thái Bình (tính đến cuối tháng 9-2016) 32 Bảng 2.2 Thống kê chiều dài đường dây trung áp Thành Phố Thái Bình (tính đến cuối tháng - 2016) 33 Bảng 2.3 Tình hình tiêu thụ điện Thành Phố Thái Bình qua năm (đơn vị kWh) 33 Bảng 2.4 Thống kê cố lưới điện trung áp thành phố Thái Bình giai đoạn năm 2013 – 2015 34 Bảng 3.1: Thống kê số trạm biến áp lộ 973E11.3 38 Bảng 4.1: Tính thời gian tiết kiệm ứng dụng DAS 46 Bảng 4.2: Thống kê tổn thất điện 2014-2015 lộ 973E11.3(kWh) 53 Bảng 4.3: Thống kê SAIDI, SAIFI trước sau sử dụng DAS 54 Bảng 4.4: Tăng khả tải số mạch vòng LN số phân vùng SN Bảng 4.5: Chi phí thiết bị vốn đầu tư lắp đặt DAS 57 59 Bảng 4.6: Kết tính giá trị quy đổi dòng lãi ròng (NPV) 60 vi vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt ADC CB CPU CD CDS DAS DDK FCB FSI FDR G-CRT LBS LP RTU RMU RMS SCADA SPS TCM TCR TRD VCB VS Tiếng anh Circuit Breaker Center Processing Unit Control Desk Central distribution substation Distribution Automation Sytems Feeder Circuit Breaker Fault Detecting Indicator Fault Detecting Relay Load breaker switch Laser printer Remote terminal unit Ring main unit Ring main Switchgear Supervisory control and data Acquition System Switch Power Supply Telecontrol of master Tlecontrol of Receiver Transducer Vacuum Switch breaker Vacuum Switch viii Tiếng việt Điều độ khu vực Máy cắt Bộ xử lý trung tâm Bàn điều khiển Trung tâm điều khiển Hệ thống tự động phân phối điện Đường dây không Máy cắt Thiết bị thị vùng cố Rơ le phát cố Màn hình đồ họa Cầu dao cắt tải Máy in Thiết bị đầu cuối Thiết bị chuyển mạch vòng Thiết bị chuyển mạch vòng tự động Hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát Máy biến áp nguồn cấp Máy chủ điều khiển từ xa Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ Bộ biến đổi Máy cắt chân không Cầu dao phụ tải chân không PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước, vấn đề đảm bảo chất lượng cung cấp điện có vai trị quan trọng Việc áp dụng thành tựu mới, công nghệ tự động hóa để nâng cao chất lượng quản lý, vận hành, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, phát huy hiệu kinh tế, tiết kiệm lao động yêu cầu thiết Đối với hệ thống điện nước ta, vấn đề chất lượng điện tiêu điện áp, tần số, suất cố mà cịn có tiêu quan trọng tổng số điện bình quân khách hàng năm Việc nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động từ trước đến thường quan tâm áp dụng cho nhà máy điện công suất lớn lưới điện truyền tải 220kV, 500kV… Tự động hóa lưới điện phân phối sử dụng chủ yếu rơ-le tự động đóng lặp lại, tự động sa thải phụ tải theo tần số, tự động điều chỉnh điện áp Đề tài nhằm nghiên cứu ứng dụng giải pháp phân phối tự động cơng nghệ DAS (Distribution Automation System) nhằm khắc phục tình trạng kéo dài thời gian điện diện rộng khách hàng cách xử lý cố kiểu thủ cơng DAS giúp lập nhanh xác điểm cố để cấp lại điện cho khu vực góp phần giảm thiểu thời gian phạm vi điện khách hàng, bước nghiên cứu đưa vào chức tự động hóa cho phần tử, phận mở rộng dần cho hệ thống Lý chọn đề tài Hiện nay, hầu có kinh tế phát triển, vấn đề chất lượng điện tiêu điện áp, tần số, suất cố… mà cịn tiêu quan trọng tổng số điện bình quân khách hàng năm Đối với lưới điện phân phối trung áp nay, có cố tồn phụ tải tuyến cố bị điện sau máy cắt đầu nguồn tự đóng lại khơng thành cơng Nhiều phụ tải ngồi vùng cố bị ngừng cung cấp điện cách không cần thiết Nếu tuyến có Dao cách ly (DCL) phân đoạn, việc phân vùng cố thực thủ công làm kéo dài thời gian điện khách hàng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đồ án đề cập đến vấn đề đưa kết cấu lưới điện trung áp với việc áp dụng thử nghiệm hệ thống phân phối điện tự động DAS (Distribution Automation System) Hệ thống điều hành hệ thống máy tính Nhật Bản áp dụng từ 30 năm nay, ngày cải tiến nâng cao hiệu phân phối điện Khi áp dụng hệ thống phân phối tự động DAS ta nhận lợi ích sau: + Đối với mơi trường giảm hẳn lượng khí CO2 máy phát điện dự phòng phát giảm thời gian điện Sử dụng máy cắt dập hồ quang chân không thay máy cắt sử dụng khí FS6 - loại khí độc hại với môi trường + Đối với hạ tầng sở: Cung cấp chất lượng điện tốt, độ tin cậy cao cho khách hàng Giảm thời gian khu vực điện, nâng cao an toàn xã hội Áp dụng kỹ thuật đại vào mạng lưới phân phối điện + Lợi ích kinh tế: Việc cấp điện liên tục làm cho doanh nghiệp không bị ngừng sản xuất điện Ngành điện tăng doanh thu không bị sản lượng Chi phí sản xuất ngành điện tiết kiệm Do trang bị công nghệ cao nên giảm chi phí vận hành chi phí quản lý Các hiệu khác mà DAS mang lại: - Tăng độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng - Đối với ngành điện - ứng dụng công nghệ tiên tiến vào công tác quản lý vận hành, ngày nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ đội ngũ cán quản lý công nhân vận hành Nâng cao uy tín ngành điện ... điện phân phối thành phố Thái Bình – Tỉnh Thái Bình + Chương 3: Áp dụng hệ thống DAS cho hệ thống cáp ngầm lộ 973E11. 3 thành phố Thái Bình + Chương 4: Đánh giá lộ 973E11. 3 áp dụng hệ thống tự động. .. động phân phối lưới điện DAS CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI DAS 1.1 Giới thiệu hệ thống tự động phân phối DAS Hệ thống tự động hóa lưới phân phối (DAS - Distribution Automatic System). .. trở thành nước Cơng nghiệp hóa đại hóa Do đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS (Distribution Automatic System) cho hệ thống cáp ngầm lộ 973E11. 3 thành phố Thái