Nghiên cứu khắc phục những tồn tại trong vận hành thủy điện nhỏ thượng ân và lưới phân phối 35 KV lộ 371, 372 tỉnh bắc kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THÀNH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC NHỮNG TỒN TẠI TRONG VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN NHỎTHƯỢNG ÂN VÀ LƯỚI PHÂN PHỐI 35 KV LỘ 371, 372 TỈNH BẮC KẠN Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ ĐỨC MINH Thái Nguyên - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi Trần Thành Phương, học viên lớp cao học K20 chuyên ngành Kỹ thuật điện, sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp PGS.TS Ngô Đức Minh, tơi hồn thành chương trình học tập đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu khắc phục tồn vận hành thủy điện nhỏThượng Ân lưới phân phối 35 KV lộ 371, 372 tỉnh Bắc Kạn” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn Thầy giáo PGS.TS Ngô Đức Minh Nội dung luận văn tham khảo trích dẫn tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Thái Nguyên, ngày 02 tháng 04 năm 2019 Học viên Trần Thành Phương LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo, giáo Phịng Đào tạo, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả hồn thành luận văn Trong q trình thực đề tài tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy, cô giáo khoa Điện trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái Nguyên bạn đồng nghiệp Đặc biệt hướng dẫn góp ý thầy PGS.TS Ngô Đức Minh giúp cho đề tài hồn thành mang tính khoa học cao Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu thầy, cô Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm tài liệu tham khảo hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện q trình công tác sau Học viên Trần Thành Phương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH BẮC KẠN .4 1.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống điện quốc gia 1.1.1 Khối - Các nhà máy điện 1.1.2 Khối - Hệ thống truyền tải 12 1.1.3 Khối - Hệ thống phân phối điện (Electric distribution system) 12 1.2 Một số yêu cầu hệ thống phân phối điện 19 1.3 Đặc điểm lưới điện trung bắc kạn hướng nghiên cứu đề tài 27 1.3.1 Đặc điểm địa giới hành tỉnh Bắc Kạn 27 1.3.2 Đặc điểm lưới điện trung tỉnh Bắc Kạn [7] 29 1.4 Kết luận chương .33 CHƯƠNG 2: CƠNG CỤ TỐN HỌC VÀ PHẦN MỀM ETAP ÁP DỤNG GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ MIỀN NÚI 34 2.1 Giới thiệu chung 34 2.2 Giải tích lưới điện cơng cụ tốn học 35 2.2.1 Các biến số phân loại bus (nút) 35 2.2.2 Thuật tốn áp dụng giải tích lưới điện .35 2.2.3 Giải tích lưới phần mềm ETAP .38 2.2.4 Phương pháp Newton-Rapshson 38 2.2.5 Phương pháp Adaptive Newton-Rapshson 38 2.2.6 Phương pháp Fast-Decoupled 39 2.2.7 Phương pháp Accelerated Gauss-Seidel 39 2.3 Áp dụng ETAP nghiên cứu tính đặc thù lưới điện miền núi 40 2.3.1 Giới thiệu chung Etap 40 2.3.2 Mơ hình hóa mơ lưới điện 35 kVcó đặc thù miền núi 42 2.4 Thiết bị bù công suất sử dụng lượng tái tạo .46 2.4.1 Máy phát thủy điện nhỏ 46 2.4.2 Máy phát điện turbine gió: 49 2.4.3 Mô tác dụng thiết bị bù sử dụng lượng tái tạo .54 2.5 Kết luận chương .68 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ 35 KV LỘ 371, 372 CÓ KẾT NỐI CÁC THỦY ĐIỆN VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN TURBINE GIÓ 69 3.1 Xây dựng sơ đồ mô lưới điện 69 3.2 Nghiên cứuchế độ vận hành phụ tải cực đại Kptmax 70 3.2.1 Chế độ phụ tải cực đại Kptmax – chưa có SHP .71 3.2.2 Chế độ phụ tải cực đại – có SHP .77 3.2.3 Chế độ phụ tải cực đại – có kết nối SHP WTG vận hành phát tối đa công suất thiết kế 81 3.2.4 Chế độ phụ tải cực đại – có kết nối SHP WTG vận hành với trạng thái lượng sơ cấp không đầy đủ .84 3.3 Nghiên cứu chế độ vận hành phụ tải cực tiểu (Kptmin) .87 3.3.1 Trạng thái Kptmin nguồn SHP WTG .88 3.3.2 Trạng thái Kptmin nguồn SHP WTG phát công suất tối đa 91 3.3.3 Trạng thái SHP WTG phát công suất hạn chế 95 3.4 Kết luận chương 97 CHƯƠNG 4: KỂT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .100 TÀI LIỆU THAM KHẢO .101 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt OTI Operation Technology, Inc EHV & HV Extra High Voltage/ High Voltage Siêu cao áp/cao áp FACTS Flexible AC Transmission Truyền tải điện xoay chiều linh hoạt HVDC High Voltage Direct Current Truyền tải điện cao áp Transmission chiều P Active Power Công suất tác dụng Q Reaction Power Công suất phản kháng AC Alternating Current Điện xoay chiều DC Direct Current Điện chiều SW Switching Chuyển mạch (cầu dao) SHP Small Hydro Power station Trạm thủy điện nhỏ WTG Wind Turbine Genertor Máy phát điện turbine gió DFIG Doubly Fed Renerator Induction Máy phát điện nguồn kép Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ biến dạng sóng hài điện áp 21 Bảng 1.2 Mức nhấp nháy điện áp 22 Bảng 1.3 Dòng ngắn mạch lớn cho phép thời gian tối đa loại trừ cố .23 Bảng 1.4 Chế độ nối đất 23 Bảng 1.5 Công suất SHP có tỉnh Bắc Kạn 29 Bảng 1.6 Mang tải tuyến đường dây trung áp 30 Bảng 2.1 Kết liệu mô đường dây (Line) _ chế độ Kptmax .43 Bảng 2 Kết liệu mô phỏngtại bus_ chế độ Kptmax 44 Bảng 2.3 Kết liệu mô đường dây (Line) _ chế độ Kptmin .45 Bảng 2.4 Kết liệu mô cá bus _ chế độ Kptmin 45 Bảng 2.5 Kết liệu kết mô đường dây _ chế độ Kptmax _ chưa có WTG 56 Bảng 2.6 Bảng liệu kết mô bus _ chế độ Kptmax _ chưa có WTG 57 Bảng 2.7 Dữ liệu kết mơ tổng tổn thất tồn mạng: .57 Bảng 2.8 Dữ liệu kết mô tổn thất vận hành máy phát thủy điện mùa mưa .59 Bảng 2.9 Dữ liệu kết mô tổn thất mùa khô 61 Bảng 2.10 Dữ liệu kết mô tổn thất đường dây tốc gió khác WTG2(6m/s), WTG3(9m/s) 63 Bảng 2.11 Dữ liệu kết mô tổn thất lưới Kptmax_ gió yếu WTG2 (4m/s), WTG3 (4,5m/s) 65 Bảng 3.1 Dữ liệu kết mô nguồn Grid110 _ SHP 0% _ WTG 0% 73 Bảng 3.2 Dữ liệu kết mô mô lưới Grid110 _ SHP 0% _ WTG 0% .73 Bảng 3.3 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ SHP 0% _ WTG 0% 74 Bảng 3.4 Dữ liệu kết mô đường dây (Line) _ kptmax _ SHP 0% _ WTG 0% .75 Bảng 3.5 Dữ liệu kết mô cá bus _ kptmax _ SHP 0% _ WTG 0% 76 Bảng 3.6 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ kptmax _ SHP100% _ WTG 0% 77 Bảng 3.7 Dữ liệu kết mơ hạng mục _ kptmax _ SHP 100% Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn _ WTG 0% .77 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.8 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ kptmax _ SHP 100% _ WTG 0% 78 Bảng 3.9 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmax _ SHP 100% _ WTG 100% 82 Bảng 10 Dữ liệu kết mô hạng mục _ Kptmax _ SHP 0% _ WTG 0% .82 Bảng 3.11 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmax _ SHP 100% _ WTG 100% 83 Bảng 3.12 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmax _ SHP 40% _ WTG 40% 85 Bảng 3.13 Dữ liệu kết mơ hạng mục _ Kptmax _ SHP 40% _ WTG 40% 85 Bảng 3.14 Dữ liệu kết mô tải _ Kptmax _ SHP 40% _ WTG 40% .86 Bảng 15 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmin _ SHP 0% _ WTG 0% 88 Bảng 16 Dữ liệu kết mô phần tử _ Kptmin _ SHP 0% _ WTG 0% 89 Bảng 3.17 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 0% _ WTG 0% 90 Bảng 3.18 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% 91 Bảng 3.19 Dữ liệu kết mô phần tử _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% 93 Bảng 3.20 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% 94 Bảng 3.21 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% 95 Bảng 22 Dữ liệu kết mơ hạng mục _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% 95 Bảng 3.23 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% 96 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình cấu trúc hệ thống điện hồn chỉnh Hình 1.2 Sơ đồ sợi hệ thống điện Hình 1.3 Cấu trúc hệ thống điện .5 Hình 1.4 Mơ hình cấu trúc nhà máy điện ngưng Hình 1.5 Mơ hình nhà máy điện ngun tử Hình 1.6 Mơ hình nhà máy điện mặt trời Hình 1.7 Mơ hình trạm thủy điện nhỏ kiểu đập .9 Hình 1.8 Mơ hình khai thác thủy điện nhỏ 10 Hình 1.9 Mơ hình nhà máy điện pin mặt trời 10 Hình 1.10 Mơ hình nguồn phát điện turbine gió 11 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý sợi hệ thống điện phân phối 13 Hình 1.12 Mơ hình hệ thống phân phối điện dạng phụ tải điển hình 19 Hình 1.13 Bản đồ hành tỉnh Bắc Kạn 28 Hình 2.1 Các cửa sổ .40 Hình 2.2 Các chức tính toán 41 Hình 2.3 Các phần tử AC 41 Hình 2.4 Các thiết bị đo lường, bảo vệ 41 Hình 2.5 Mơ hình nghiên cứu tương tự đặc trưng lưới điện 35 kV miền núi 42 Hình 2.6 Kết mơ chế độ Kptmax 43 Hình 2.7 Kết mơ chế độ Kptmin 44 Hình 2.8 Mơ hình giải pháp bù cơng nghệ 46 Hình 2.9 Nguyên lý chung điều chỉnh công suất máy phát thủy điện .47 Hình 2.10 Đồ thị hướng dẫn chọn điểm vận hành máy phát điện Etap 48 Hình 2.11 Cửa sổ cài đặt máy phát thủy điện 48 Hình 2.12a,b Cấu trúc điển hình tổ hợp turbine sức gió 49 Hình 2.13a,b Mơ hình cấu trúc WTG kiểu DFIG (Type4) 50 Hình 2.14 Mơ hình cấu trúc DFIG hệ điều khiển DVC - NSVM .51 Hình 2.15 Mơ hình điều khiển véc tơ DVC phương pháp NSVM 51 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.16 Cho biết liệu kết mô hạng mục chính, cân cơng suất thu phát tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng Bảng 16 Dữ liệu kết mô phần tử _ Kptmin _ SHP 0% _ WTG 0% KẾT QUẢ DỮ LIỆU CHUNG No 10 11 Chế độ Kptmin_ SHP 0% _ WTG 0% Study ID Untitled Buses 1092 Branches 1095 Generators Power Grids Loads 579 Load-MW Load-Mvar Generation-MW Generation-Mvar Loss-MW Loss-Mvar 39,823 24,88 39,823 24,88 1,529 1,153 Bảng 3.17 Cho biết liệu kết mô tải (Load) %Loss 3,839 4,634 Bảng 3.17 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 0% _ WTG 0% KẾT QUẢ DỮ LIỆU TẢI (LOAD) THU ĐƯỢC TỪ MÔ PHỎNG Chế độ Kptmin_ SHP 0% _ WTG 0% Số tải có U% >100 : 65,00 Số tải có U% ≥ 95 : 526,00 Số tải có U% < 95 : 53,00 Số tải có U% < 90 : 0,00 MaxVoltage 102,92 MinVoltage 94,67 Rating Rated kV kW kvar Amp % PF % Loading Vtermal AN THÀNH HUY.30 80,3 kVA 35 64,915 40,231 1,326 85 100,1 94,98 B LUNG 4.30 200 kVA 35 169 105 3,299 85 100 99,46 B LUNG 10.30 200 kVA 35 169 105 3,299 85 100 99,48 B.LÃNG 1.30 10,3 kVA 35 8,686 5,383 0,17 85 100 99,21 B.LÃNG2.30 30,1 kVA 35 25,347 15,709 0,497 85 100 99,07 B.LÃNG3.30 15,5 kVA 35 13,021 8,07 0,256 85 100 98,83 B.LÃNG5.30 10,3 kVA 35 8,644 5,357 0,17 85 100 98,72 B.LUNG 1.30 30,1 kVA 35 25,429 15,759 0,497 85 100 99,39 B.LUNG 2.30 80,3 kVA 35 68,04 42,167 1,325 85 100 99,68 10 B.LUNG 6.30 80,3 kVA 35 67,939 42,105 1,325 85 100 99,54 11 B.LUNG 7.30 60,2 kVA 35 51,034 31,628 0,993 85 100 99,73 12 B.LUNG 9.30 80,3 kVA 35 67,93 42,1 1,325 85 100 99,52 13 B.LUNG 12.30 200 kVA 35 169 105 3,299 85 100 99,59 14 B.PHÚC 5.30 15,5 kVA 35 12,875 7,979 0,256 85 100 97,69 44 B?N L?N.30 15,5 kVA 35 12,819 7,945 0,256 85 100 97,26 45 B?N L?M.30 30,1 kVA 35 25,278 15,666 0,497 85 100 98,79 46 B?N MÚN,30 15,5 kVA 35 12,665 7,849 0,256 85 100,1 96,05 47 B?N M?CH.30 25,8 kVA 35 21,343 13,227 0,426 85 100 97,29 48 B?N M?N.30 10,3 kVA 35 8,312 5,151 0,17 85 100,1 94,81 49 B?N NGHÈ.30 15,5 kVA 35 12,706 7,874 0,256 85 100,1 96,37 50 B?N NGÙ.30 30,1 kVA 35 24,73 15,326 0,497 85 100,1 96,6 51 B?N NHÀI.30 15,5 kVA 35 13,087 8,111 0,256 85 100 99,33 52 B?N NHÀM.30 10,3 kVA 35 8,446 5,234 0,17 85 100,1 96,41 563 ÐÔNG L?O.30 50,2 kVA 35 40,584 25,151 0,829 85 100,1 94,98 564 ÐÔNG NAM.30 50,2 kVA 35 42,392 26,272 0,828 85 100 99,35 N0 ID Tổng số tải 576; 565 ÐÔNG PHONG 2.30 15,5 kVA 35 12,493 7,742 0,256 85 100,1 94,68 566 ÐÔNG ÐAM.30 10,3 kVA 35 8,503 5,27 0,17 85 100 97,08 567 Ð?A LINH 1.30 25,8 kVA 35 21,39 13,256 0,426 85 100 97,51 568 Ð?A LINH 2.30 25,8 kVA 35 21,31 13,206 0,426 85 100 97,13 569 Ð?A LINH3.30 15,5 kVA 35 12,785 7,923 0,256 85 100 96,99 570 Ð?A LINH 4.30 15,5 kVA 35 12,792 7,928 0,256 85 100 97,05 571 Ð?N ÐÈN 1.30 15,5 kVA 35 12,745 7,899 0,256 85 100,1 96,68 572 Ð?N ÐÈN2.30 10,3 kVA 35 8,472 5,25 0,17 85 100,1 96,71 573 Ð?NG PHÚC 1.30 25,8 kVA 35 21,291 13,195 0,426 85 100 97,04 574 Ð?NG PHÚC 2.30 15,5 kVA 35 12,797 7,931 0,256 85 100 97,09 575 Ð?NG PHÚC 3.30 25,8 kVA 35 21,309 13,206 0,426 85 100 97,13 576 Ð?C VÂN 1,30 30,1 kVA 35 24,758 15,344 0,497 85 100,1 96,71 577 Ð?C VÂN2.30 15,5 kVA 35 12,737 7,894 0,256 85 100,1 96,62 578 Ð?C VÂN 3.30 10,3 kVA 35 8,458 5,242 0,17 85 100,1 96,55 579 ?M ÐOM.30 15,5 kVA 35 12,838 7,956 0,256 85 100 97,41 3.3.2 Trạng thái Kptmin nguồn SHP WTG phát công suất tối đa Khi nguồn SHP WTG tham gia phát đầy đủ công suất theo thiết kế, trạng thái thể sơ đồ mơ cách đóng kết nối lưới, cầu dao nguồn kể nguồn trạng thái đóng (Close) Kết giải tích lưới thu thể qua bảng liệu sau: Bảng 3.18 cho biết thông số trạng thái nguồn phát Bảng 3.18 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% KẾT QUẢ DỮ LIỆU NGUỒN LƯỚI, THỦY ĐIỆN NHỎ VÀ THIẾT BỊ BÙ THU ĐƯỢC TỪ MÔ PHỎNG Chế độ Kptmin_ SHP 100% _WTG 100% No ID Rating Rated kV MW Mvar Amp % PF 10 11 12 13 14 5x100_WTG1 5x100_WTG3 5x100_WTG4 5x100_WTG5 5x100_WTG6 5x100_WTG7 Grid 110 N.Cat_F1 N.Cat_F2 TaLang_F1 TaLang_F2 Th.An_F1 Th.An_F2 Th.An_F3 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 1200 MVA 1,8 MW 1,8 MW 2,25 MW 2,25 MW 0,8 MW 0,8 MW 0,8 MW 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 110 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 0,493 0,493 0,493 0,493 0,493 0,493 27,895 1,5 1,5 2 0,8 0,8 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 18,787 0,5 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 957 958,7 955,4 952,7 952,9 956,9 168,1 140,4 140,4 176,9 176,9 71,26 71,26 71,26 70,21 70,21 70,21 70,21 70,21 70,21 82,94 94,87 94,87 99,88 99,88 99,23 99,23 99,23 % Generation 98,6 98,6 98,6 98,6 98,6 98,6 83,3 83,3 88,9 88,9 100 100 100 Hình 3.8, 3.9 Hìnhảnh đại diện cho trạng thái phát điện SHP WTG Hình 3.8 Hình ảnh đại diện SHP phát điện Hình Hình ảnh đại diện WTG phát điệnHình ảnh đại diện WTG phát điện Bảng 3.19 Cho biết liệu kết mô hạng mục chính, cân cơng suất thu phát tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng Bảng 3.19 Dữ liệu kết mơ phần tử _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% KẾT QUẢ DỮ LIỆU CHUNG No 10 11 Chế độ Kptmin_ SHP 100% _ WTG 100% Study ID Untitled 1107 Buses Branches 1110 Generators Power Grids 579 Loads Load-MW Load-Mvar Generation-MW Generation-Mvar Loss-MW Loss-Mvar %Loss 40,253 23,287 40,253 23,287 0,839 -1,134 Bảng 3.20 Cho biết liệu kết mô phỏngtrên tải (Load) 2,084 -4,870 Bảng 3.20 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 100% _ WTG 100% KẾT QUẢ DỮ LIỆU TẢI (LOAD) THU ĐƯỢC TỪ MÔ PHỎNG Chế độ Kptmin_ SHP 100% _ WTG 100% Số tải có U% >100 : 577,00 Số tải có U% ≥ 95 : 579,00 Số tải có U% < 95 : 0,00 Số tải có U% < 90 : 0,00 N0 ID MaxVoltage Tổng số tải 576; MinVoltage 103,77 96,05 Rating Rated kV kW kvar Amp % PF % Loading Vtermal 102,08 AN THÀNH HUY.30 80,3 kVA 35 69,69 43,19 1,325 85 100 B LUNG 4.30 200 kVA 35 173 107 3,3 85 100 101,5 B LUNG 10.30 200 kVA 35 173 107 3,3 85 100 101,52 B.LÃNG 1.30 10,3 kVA 35 8,864 5,493 0,17 85 100 101,23 B.LÃNG2.30 30,1 kVA 35 25,883 16,041 0,497 85 100 101,16 B.LÃNG3.30 15,5 kVA 35 13,312 8,25 0,256 85 100 101,04 B.LÃNG5.30 10,3 kVA 35 8,842 5,48 0,17 85 100 100,99 B.LUNG 1.30 30,1 kVA 35 25,968 16,094 0,497 85 100 101,49 B.LUNG 2.30 80,3 kVA 35 69,362 42,987 1,325 85 100 101,61 10 B.LUNG 6.30 80,3 kVA 35 69,314 42,957 1,325 85 100 101,54 11 B.LUNG 7.30 60,2 kVA 35 52,012 32,234 0,993 85 100 101,63 12 B.LUNG 9.30 80,3 kVA 35 69,311 42,955 1,325 85 100 101,53 13 B.LUNG 12.30 200 kVA 35 173 107 3,3 85 100 101,57 14 B.PHÚC 5.30 15,5 kVA 35 13,454 8,338 0,256 85 100 102,1 44 B?N L?N.30 15,5 kVA 35 13,293 8,238 0,256 85 100 100,89 45 B?N L?M.30 30,1 kVA 35 25,693 15,923 0,497 85 100 100,42 46 B?N MÚN,30 15,5 kVA 35 13,27 8,224 0,256 85 100 100,72 47 B?N M?CH.30 25,8 kVA 35 22,276 13,805 0,426 85 100 101,57 48 B?N M?N.30 10,3 kVA 35 8,922 5,529 0,17 85 100 101,89 49 B?N NGHÈ.30 15,5 kVA 35 13,542 8,393 0,256 85 100 102,75 50 B?N NGÙ.30 30,1 kVA 35 26,233 16,258 0,497 85 100 102,5 51 B?N NHÀI.30 15,5 kVA 35 13,302 8,244 0,256 85 100 100,96 52 B?N NHÀM.30 10,3 kVA 35 9,002 5,579 0,17 85 100 102,78 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 ÐÔNG L?O.30 ÐÔNG NAM.30 ÐÔNG PHONG 2.30 ÐÔNG ÐAM.30 Ð?A LINH 1.30 Ð?A LINH 2.30 Ð?A LINH3.30 Ð?A LINH 4.30 Ð?N ÐÈN 1.30 Ð?N ÐÈN2.30 Ð?NG PHÚC 1.30 Ð?NG PHÚC 2.30 Ð?NG PHÚC 3.30 Ð?C VÂN 1,30 Ð?C VÂN2.30 Ð?C VÂN 3.30 ?M ÐOM.30 50,2 kVA 50,2 kVA 15,5 kVA 10,3 kVA 25,8 kVA 25,8 kVA 15,5 kVA 15,5 kVA 15,5 kVA 10,3 kVA 25,8 kVA 15,5 kVA 25,8 kVA 30,1 kVA 15,5 kVA 10,3 kVA 15,5 kVA 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 43,569 43,239 13,272 8,916 22,458 22,46 13,505 13,494 13,521 8,987 22,588 13,576 22,607 26,038 13,435 8,901 13,281 27,002 26,797 8,225 5,526 13,918 13,919 8,37 8,363 8,379 5,57 13,999 8,414 14,011 16,137 8,326 5,516 8,231 0,828 0,828 0,256 0,17 0,426 0,426 0,256 0,256 0,256 0,17 0,426 0,256 0,426 0,497 0,256 0,17 0,256 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 102,09 101,33 100,73 101,82 102,38 102,39 102,48 102,39 102,59 102,62 102,95 103 103,04 101,76 101,96 101,65 100,8 3.3.3 Trạng thái SHP WTG phát công suất hạn chế Trong điều kiện nguồn lượng sơ cấp không đầy đủ đầy đủ, SHP WTG phát công suất hạn chế dựa nguyên tắc giới thiệu chương Kết giải tích lưới thu được thể qua bảng liệu sau Bảng 3.21 cho biết thông số trạng thái nguồn phát: Bảng 3.21 Dữ liệu kết mô cài đặt nguồn _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% KẾT QUẢ DỮ LIỆU NGUỒN LƯỚI, THỦY ĐIỆN NHỎ VÀ THIẾT BỊ BÙ THU ĐƯỢC TỪ MÔ PHỎNG Chế độ Kptmin_ SHP 40% _WTG 40% No 10 11 12 13 14 ID 5x100_WTG1 5x100_WTG3 5x100_WTG4 5x100_WTG5 5x100_WTG6 5x100_WTG7 Grid 110 N.Cat_F1 N.Cat_F2 TaLang_F1 TaLang_F2 Th.An_F1 Th.An_F2 Th.An_F3 Rating Rated kV MW Mvar Amp % PF 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 0,5 MW 1200 MVA 1,8 MW 1,8 MW 2,25 MW 2,25 MW 0,8 MW 0,8 MW 0,8 MW 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 110 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 0,043 0,043 0,043 0,043 0,043 0,043 34,613 1,5 1,5 1 0,2 0,2 0,2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 16,277 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 696,5 702,3 694,9 694,4 694,4 699,9 191,2 140 140 123,4 123,4 47,54 47,54 47,54 8,62 8,62 8,62 8,62 8,62 8,62 90,49 94,87 94,87 70,71 70,71 37,14 37,14 37,14 % Generation 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 83,3 83,3 44,4 44,4 25 25 25 Bảng 3.22Cho biết liệu kết mô hạng mục chính, cân cơng suất thu phát tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng Bảng 22 Dữ liệu kết mô hạng mục _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% KẾT QUẢ DỮ LIỆU CHUNG No 10 11 Chế độ Kptmin_ SHP 40% _ WTG40% Study ID Untitled Buses 1107 1110 Branches Generators Power Grids Loads 579 Load-MW Load-Mvar Generation-MW Generation-Mvar Loss-MW Loss-Mvar 40,087 23,273 40,087 23,273 0,845 -1,041 Bảng 3.23cho biết sữ liệu kết tải (Load) %Loss 2,108 -4,473 Bảng 3.23 Dữ liệu kết mô tải (Load) _ Kptmin _ SHP 40% _ WTG 40% KẾT QUẢ DỮ LIỆU TẢI (LOAD) THU ĐƯỢC TỪ MÔ PHỎNG Chế độ Kptmin_ SHP 40% _ WTG 40% N0 Số tải có U% >100 : 572,00 Số tải có U% ≥ 95 : 580,00 Số tải có U% < 95 : 0,00 Số tải có U% < 90 : 0,00 ID SumLoad MaxVoltage Tổng số tải 576; 104,02 MinVoltage 96,27 Rating Rated kV kW kvar Amp % PF % Loading Vtermal AN THÀNH HUY.30 B LUNG 4.30 80,3 kVA 200 kVA 35 35 68,35 173,00 42,36 107,00 1,33 3,30 85 85 100,00 100,00 100,14 101,94 B LUNG 10.30 B.LÃNG 1.30 B.LÃNG2.30 200 kVA 10,3 kVA 30,1 kVA 35 35 35 173,00 8,90 26,00 107,00 5,52 16,11 3,30 0,17 0,50 85 85 85 100,00 100,00 100,00 101,95 101,67 101,59 B.LÃNG3.30 B.LÃNG5.30 B.LUNG 1.30 15,5 kVA 10,3 kVA 30,1 kVA 35 35 35 13,37 8,88 26,08 8,29 5,50 16,16 0,26 0,17 0,50 85 85 85 100,00 100,00 100,00 101,46 101,41 101,91 10 B.LUNG 2.30 B.LUNG 6.30 80,3 kVA 80,3 kVA 35 35 69,67 69,62 43,18 43,15 1,33 1,33 85 85 100,00 100,00 102,05 101,98 46 47 48 B?N MÚN,30 B?N M?CH.30 B?N M?N.30 15,5 kVA 25,8 kVA 10,3 kVA 35 35 35 13,31 22,13 8,75 8,25 13,71 5,42 0,26 0,43 0,17 85 85 85 100,00 100,00 100,00 101,02 100,89 99,96 136 137 138 G? MA TH? KIM.30 H HI?U 3.30 H.T?NG 1.30 50,2 kVA 30,1 kVA 30,1 kVA 35 35 35 43,00 25,83 26,63 26,65 16,01 16,51 0,83 0,50 0,50 85 85 85 100,00 100,00 100,10 100,77 100,96 104,02 139 HANG L?U.30 10,3 kVA 35 8,88 5,51 0,17 85 100,00 101,47 140 HOÀNG NAM.30 625 kVA 35 541,00 335,00 10,31 85 100,00 101,74 573 574 575 Ð?NG PHÚC 1.30 Ð?NG PHÚC 2.30 Ð?NG PHÚC 3.30 25,8 kVA 15,5 kVA 25,8 kVA 35 35 35 22,47 13,51 22,51 13,93 8,37 13,95 0,43 0,26 0,43 85 85 85 100,00 100,00 100,00 102,44 102,53 102,61 576 576 Ð?C VÂN 1,30 Ð?C VÂN2.30 30,1 kVA 15,5 kVA 35 35 25,81 13,30 15,99 8,25 0,50 0,26 85 85 100,00 100,00 100,86 100,98 576 Ð?C VÂN 3.30 10,3 kVA 35 8,82 5,47 0,17 85 100,00 100,74 576 ?M ÐOM.30 15,5 kVA 35 13,33 8,26 0,26 85 100,00 101,14 Nhận xét: Qua nghiên cứu SHP WTGvận hành trạng thái nguồn lượng sơ cấp khác cho thấy kết thu tích cực: - Khơng có điểm phụ tải có điện áp thấp mức U < 95% Uđm - Hiện tượng dư thừa công suất phản kháng khơng có ảnh hưởng đáng kể, - Số phụ tải chịu q áp U >100% cịn lại khơng 10 phụ tải Thực tế xảy lưới điện thực tế Bắc Kạn không giống trạng thái áp phân tích chương Điều giải thích số lý là: -Suất phụ tải lớn, phân bố đồng theo tỷ lệ khoảng 37KW/km 21 KVAr/km Trong 1km đường dây 35 kV có điện dung tương ứng với công suất phản kháng Q = 4KVAr/km Từ hai trạng thái điển hình nghiên cứu cho ta nắm nguyên tắc vận hành lưới nói chung có điều khiển (đặt chế độ điều khiển) SHP WTG chế độ, trạng thái vận hành cách thích hợp 3.4 Kết luận chương Kết nghiên cứu chương đạt mục tiêu luận văn: - Mơ hình hóa mơ thành cơng phần mềm ETAP cho lưới điện 35 kV lộ 371 lộ 371 nguồn phát có kết nối lưới có xét đến đề xuất bổ sung trạm phát điện sức gió thiết lập vị trí thich hợp - Chỉ số chế độ vận hành, trạng thái vận hành lưới điện cịn nhiều bất cập, điển hình chế độ phụ tải cực đại Kptmax thủy điện nhỏ Nặm Cắt, Tà Lang Thượng Ân không tham gia phát điện - Khảo sát, nghiên cứu thành công số chế độ điển hình vận hành lưới điện Các kết thu sở quan cho đề xuất giải pháp mới, khắc phục tồn đồng thời nâng cao chất lượng điện áp giảm tổn thất công suất cho lưới điẹn địa phượng - Thông qua mô đề xuất giải pháp mới: Một là: điều khiển SHP thu/phát công suất phản kháng phù hợp với trạng thái lưới điện nguồn nước nhằm ổn định điện áp lân cận vị trí kết nối Hai là: thiết lập trạm WTG vận hành thích ứng với cấp tốc độ gió khác theo nguyên tắc: điều khiển thu/phát công suất phản kháng để ổn định điện áp lân cận điểm kết nối đồng thời phát công suất tác dụng tùy theo trạng thái tốc độ gió CHƯƠNG KỂT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Sau khoảng thời gian ngắn, với nỗ lực cao độ học viên người hướng dẫn khoa học, luận văn tốt nghiệp cao học hoàn thành với kết đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề tài Nội dung luận văn bàn luận dựa kết đạt sau: - Học viên trực tiếp thu thập đầy đủ liệu lưới điện trung 35 kV tỉnh Bắc Kạn, tổng hợp chuẩn hóa lại sơ đồ dây tồn khu vực làm sở cho nghiên cứu theo yêu cầu đề tài – lần xây dựng sơ đồ lưới điện 35 kV tỉnh Bắc Kạn từ sơ đồ đơn lẻ thuộc phạm vi lý Điện lực cấp huyện Kết có ý nghĩa lớn cơng tác lý điều độ lưới điện tỉnh Bắc Kạn - Mơ hình hóa thành cơng lưới điện 35kV tồn tỉnh nói chung lộ 371, 372 thủy điện nhỏ phần mềm ETAP với khối lượng lớn (số liệu cụ thể thể bảng kết giải tích lưới ETAP phụ lục nội dung luận văn) Kết mơ hình hóa mơ lưới điện cụ thể phần mềm ETAP tài liệu gốc có giá trị cao việc nghiên cứu kiểm soát chế độ hoạt động lưới điện lưới điện - Luận văn mơ chế độ hoạt động điển hình lưới điện với Kptmax Kptmin điều kiện vận hành khác thủy điện nhỏ SHP Từ cung cấp sở liệu cho đánh giá tnh trạng vận hành đề xuất giải pháp hợp lý, cải thiện chất lượng điện áp giảm nhỏ tổn thất công suất lưới Đặc biệt quan tâm đến số trường hợp sau: 1- Trong mùa khô, nguồn nước không đáp ứng đủ cho SHP phát đủ công suất thiết kế Điều dẫn đến nhiều phụ tải xa nguồn không đảm bảo chất lượng điện áp 2- Cần thiết phải có phối hợp chặt chẽ thủy điện nhỏ SHP điều độ lưới điện Công ty Điện lực Bắc Kạn để đạt hiệu khai thác vận hành lưới 35 kV tốt nhất, thông qua việc điều khiển phát công suất P Q hợp lý 3- Cần thiết có chế đánh giá mức việc thu phát công suất phản kháng nguồn cung cấp, đặc biệt nguồn phân tán (mua/bán công suất phản kháng) Để SHP đóng vai trị ổn định điện áp cách chủ động tích cực - Xây dựng sở khoa học cho giải pháp đề xuất mới: thiết lập trạm phát điện turbine gió cơng suất nhỏ WTG bố trí phân tán dọc tuyến lưới điện trung khu vực miền núi Đề xuất phương án bù công suất Q máy phát thủy điện nhỏ máy phát turbine gió công suất nhỏ điều kiện lượng sơ cấp không đầy đủ (yếu) Giải pháp kiểm chứng có hiệu tốt thơng qua mơ ETAP - Hiện tính đến thời điểm này, việc nghiên cứu áp dụng WTG công suất nhỏ bù phân tán lưới điện 35 kV miền núi phía Bắc Việt Nam trình bày luận văn xem đóng góp Cơng nghệ thể nhiều ưu điểm hẳn so với giải pháp hành (đã phân tích chương 1) - Việc lựa chọn vị trí cho trạm phát điện sức gió có tính thực tiễn sở khoa học: tận dụng vị trí lựa trọn sẵn có dự án bù tụ điện tnh phân tích khoa học dựa liệu mơ (chọn kiểm chứng) Công việc cho thấy ưu điểm trội ETAP thực nhanh tin cậy - Trong phạm vi giới hạn đề tài luận văn tốt nghiệp thạc sỹ, phạm vi nghiên cứu kết đạt có giới hạn định Song sở cho nhiều nghiên cứu nhằm có lưới điện trung hoạt động tốt nhất, khai thác triệt để vốn đầu tư, đồng thời phát huy tiềm nguồn lượng tái tạo địa phương - Trên sở mơ hình mơ xây dựng bàng phần mềm ETAP, tiếp tục nghiên cứu mở rộng sau: 1- Phân tích liệu mơ tổn thất công suất đoạn đường dây để đánh giá đề xuất cải tạo nâng cấp đường dây cần thiết 2- Phân tích điện áp bus tổn thất điện áp tổ thất đường dây làm sở thiết lập trạm bù turbine gió WTG 3- Nghiên cứu lựa chọn điểm kết nối hợp lý để thiết lập cách mạch vòng liên kết lộ 371, 372, 374 nhăm nâng cao chất lượng điện lưới 35 kV 4- Tăng cường tương tác với thủy điện nhỏ SHP nhằm phối hợp vận hành hợp lý phát huy hiệu SHP KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, luận văn hoàn thành hạn, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề tài hướng dẫn người hướng dẫn khoa học Bản luận văn trình bày theo quy định hành Cơ sở đào tạo Nội dung nghiên cứu có số đóng góp khoa học cụ thể sau: 1- Mơ hình hóa mơ thành công lưới điện 35 kV lộ 371 lộ 372 có kể đến nguồn cung cấp 02 trạm biến áp 110 kV 03 thủy điện nhỏ; 2- Mơ giải tích lưới điện làm sở khoa học cho phân tích đánh giá hoạt động lưới điện thủy điện nhỏ SHP kết nối lưới 3- Đề xuất giải pháp áp dụng trạm phát điện WTG nhằm cải thiện chất lượng điện áp đồng thời khai thác hiệu nguồn lượng tái tạo địa phương, giảm áp lực thiếu hụt lượng quốc gia 4- Kết nghiên cứu tài liệu khoa học sử dụng lâu dài cho đơn vị quản lý lưới điện thực tế Công ty Điện lực Bắc Kạn đồng thời tài liệu khoa học phục vụ cho giảng dạy nghiên cứu Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp KIẾN NGHỊ Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm luận văn thạc sỹ Nhà trường Các kết nghiên cứu luận văn cần tiếp tục nghiên cứu phát triển mở rộng nghiên cứu nâng cao: - Đề tài khoa học trọng điểm - Đề tài tiến sỹ Do bước đầu làm đề tài thực tế có khối lượng liệu lớn, thời gian hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót Em kính mong nhận góp ý xây dựng thầy cô Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp môn, Ban lãnh đạo Công ty Điện lực Bắc kạn đồng nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thông tin cập nhật Internet [2] PhD, MEMgt, BSc(hons), P.E., MASME, MIPENZ, Reg Eng, Power Plant Engineering, Yanbu Industrial College: Higher Education, 3nd, 2010 [3] Mr G Hari Krishna - Assistant Professor, EEE,, “transmission and distribution systems”, 2000 [4] Authors, “Electric Power Distribution Handbook”, © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, No claim to original U.S Government works, Version Date: 20140131, 2014 [5] Davood Mohammadi Souran, Hossein Hoshmandi Safa, Behrooz Gohari Moghadam, Mehran Ghasempour, Behrooz Razeghi, and Parisa Tavakkoli Heravi, “An Overview of Automation in Distribution Systems”, "“An Overview of Automation in Distribution Systems”" [6] Thông tư Bộ công thương số 39/2015/TT-BC, HN: 18/11/2015, 2015 [7] BKPC, "Dữ liệu lưới điện trung tỉnh Bắc Kạn," 2018 [8] Enrique Acha, Claudio R Fuerte-Esquivel, Hugo Ambriz-Pe´rez, Ce´sar Angeles-Camacho, “FACTS-Modelling and Simulation in Power Networks” [9] Jr., John J Grainger.William D Stevenson., “Power system analysis”, North Carolina State University [10] Etap 12_16_18 getting started., OTI , 2018 [11] Authors, Hướng dẫn sử dụng ETAP 7.00, TP Hồ Chí Minh: Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2017 [12] Ngơ Minh Đức, Ngơ Đức Minh, Đặng Danh Hoằng, "“Xây dựng cấu trúc hệ thống mô hoạt động hệ nguồn lai (PVG – WG) áp dụng mạng điện phân tán”," 2016 [13] Habib, Benbouhenni, "Using Four-Level NSVM Technique to Improve DVC Control of a DFIG Based Wind Turbine Systems," 2019 [14] By S Muller, m Deicke, & RiKw De Doncker, "“Doubly Fed Induction Generator Systems for Wind Turbines”," May-June 2002 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... luận văn tốt nghiệp ? ?Nghiên cứu khắc phục tồn vận hành thủy điện nh? ?Thượng Ân lưới phân phối 35 KV lộ 371, 372 tỉnh Bắc Kạn? ?? Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn Thầy giáo... hệ thống điện bao gồm lưới điện phân phối nhà máy điện đấu nối vào lưới điện phân phối  Lưới điện phân phối: phần lưới điện bao gồm đường dây trạm điện có cấp điện áp đến 110 kV  Lưới điện truyền... lý sợi hệ thống điện phân phối Theo cấu trúc này, hệ thống phân phối điện lại phân chia thành hệ thống phân phối dựa điện áp định mức làm cứ: - Hệ thống phân phối điện cao 110 kV (High Voltage):