Nghiên cứu xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy cho hệ thống điện phân phối trên cơ sở phương pháp không gian trạng thái

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI GVC.TS Trần Tấn Vinh, Khoa Điện, Trƣờng Đại học Bách khoa,Đại học Đà Nẵng PGS-TS Nguyễn Hữu Hiếu, BGH, Trƣờng Đại học Bách khoa,Đại học Đà Nẵng TS Trịnh Trung Hiếu, Khoa Điện, Trƣờng Đại học Bách khoa,Đại học Đà Nẵng ThS Nguyễn Trí Quang, Cơng ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng iii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Đơn vị: ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: N h n cứu ựn phƣơn ph p t nh to n đ t n cậ cho hệ thốn đ ện ph n phố tr n cở sở phƣơn ph p h n an tr n th - Mã số: B2016-ĐNA-47-TT - Chủ nhiệm: GVC-TS Trần Tấn Vinh - Thành viên tham gia: o PGS-TS Nguyễn Hữu Hiếu, BGH, Trƣờng Đại học Bách khoa,Đại học Đà Nẵng o TS.Trịnh Trung Hiếu, Khoa Điện, Trƣờng Đại học Bách khoa,Đại học Đà Nẵng o ThS Nguyễn Trí Quang, Cơng ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng - Cơ quan chủ trì: Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: từ tháng 12 năm 2016 đến tháng 12 năm 2018 Mục tiêu: - X y dựng đƣ c phƣơng pháp tính tốn độ tin cậy cho hệ thống điện phân phối sở phƣơng pháp không gian trạng thái Bao gồm dạng ƣới điện hình tia, dạng mạch vòng nhiều nguồn cung cấp, có xét đến bảo quản định kỳ; - Xây dựng thuật toán; - Xây dựng chƣơng trình tính tốn; - Tính tốn kiểm chứng ứng dụng vào hệ thống điện ph n phối cụ thể Tính sáng t o: Trong năm gần đ y, độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải đƣ c ngành điện đặc biệt quan tâm Các giải pháp quản lý kỹ thuật đƣ c đề xuất thực hiện, đặc biệt phƣơng án liên kết xuất tuyến hình hia thành mạch vòng kín – vận hành hở Để đề đƣ c giải pháp hiệu n ng cao độ tin cậy, cần phải đánh giá đƣ c độ tin cậy cung cấp điện; Vì vậy, xây dựng phƣơng pháp chƣơng trình tính tốn nhu cầu cấp thiết để tính toán đƣ c tiêu độ tin cậy nhƣ thiệt hại điện, phục vụ cho toán tìm giải pháp tối ƣu n ng cao độ tin cậy ƣới điện phân phối giai đoạn Đề tài đề xuất phƣơng pháp tính tốn ĐTC dựa phƣơng pháp trạng thái kết h p với phƣơng pháp ph n tích ảnh hƣởng cố phần tử đến trạng thái thông qua trạng thái đƣờng nối Từ x y dựng thuật tốn chƣơng trình Mat ab để tính tốn ĐTC ƣới điện phân phối hình tia mạch vòng kín – vận hành hở Tính tính sáng tạo đƣ c thể phƣơng pháp đề xuất thuật toán phân loại trạng thái phần tử bao gồm thuật tốn tìm đƣờng nối, tìm vùng bảo vệ, vùng sửa chữa áp dụng cho ƣới điện hình tia mạch vòng Ngồi ra, thủ thuật truy xuất liệu cấu trúc sơ đồ LPP có sẵn từ phần mềm PSS/ADEPT để sử dụng chƣơng trình iv RESEARCH RESULT INFORMATION General Information: - Project title: Study on the method of calculating the reliability of the distribution system based on the state space method - Code number: B2016-ĐNA-47-TT - Coordinator: PhD Trần Tấn Vinh, Faculty of Electrical Engineering, University of Science and Technology,The University of Danang - Members: o Asc Prof Dr Nguyễn Hữu Hiếu, Board of Rectors, University of Science and Technology, The University of Danang o PhD Trịnh Trung Hiếu, Faculty of Electrical Engineering, University of Science and Technology, The University of Danang o M.S Nguyễn Trí Quang, Danang Power Company LTD, - Implementing institution: The University of Danang - Duration: from 12/2016 to 12/2018 Objective(s): - Build up reliability calculation method for distribution system based on state-space method Including the form of single grid, closed-loop with many supply source, taking into account the periodic maintenance; - Build up algorithm; - Build up calculation program; - Verification and application to a specific distribution system Creativeness and innovativeness: In recent years, the reliability of power supply to the load has been particularly interested Management and technical solutions are proposed, especially the project of linking the single- feeders to open - loop circuits In order to provide effective solutions for improving reliability, it is necessary to evaluate the reliability of electricity supply; as such, we must have a calculation tool to evaluate the reliability of the existing grid as well as the planned power grid design Therefore, building up a calculation program for solving the above constraints is imperative necessity to in order to calculate the reliability criteria for the problem of finding the optimal solution to improve the reliability of distribution network in the current period The project proposed the method of calculating the reliability based on the state-space method combined with the method of analyzing the impact of elemental faults on the state of loads based on the state of minimum paths It then builds the algorithms and the Matlab program to calculate the reliability index of the radial and open-loop distribution networks The creativeness and innovativeness embodied in the proposed method and algorithms for classifying the state of elements includealgorithms for finding paths, protection zones, repairing zones applying for radial and open-loop distribution networks In addition, skills of accessing structural data of network diagrams available from the PSS/ADEPT software for use in the Matlab program also help to calculate the reliability of distribution network in practical cases more advantageous vi MỤC LỤC Chƣơng TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN HTĐ PHÂN PHỐI 1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1.1 Khái niệm chung hệ thống điện ph n phối 1.1.2 Cấu trúc ƣới điện ph n phối 1.2 Các tiêu iên quan đến độ tin cậy ƣới điện ph n phối 1.2.1 Các thông số độ tin cậy phần tử ƣới điện ph n phối 1.2.2 Các tiêu độ tin cậy ƣới điện ph n phối 1.2.3 Thiệt hại điện Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY 2.1 PHƢƠNG PHÁP CẤU TRÚC NỐI TIẾP- SONG SONG 2.2 PHƢƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI 2.2.1 Quá trình Markov với trạng thái rời rạc thời gian rời rạc 2.2.2 Quá trình Markov có trạng thái rời rạc thời gian iên tục 2.3 PHƢƠNG PHÁP ĐƢỜNG VÀ LÁT CẮT TỐI THIỂU 2.3.1 Phƣơng pháp đƣờng tối thiểu 2.3.2 Phƣơng pháp át cắt tối thiểu 2.4 SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TỐN ĐTC HT PHÂN PHỐI 2.5 ĐỀ XUẤT PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY HTĐ PHÂN PHỐI Chƣơng TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẠNG THÁI 3.1 MƠ HÌNH TRẠNG THÁI CÁC PHẦN TỬ 3.1.1 Mơ hình trạng thái phần tử xét cố 3.1.2 Mơ hình trạng thái phần tử xét cố cắt điện công tác 3.1.3 Mơ hình trạng thái phần tử xét đến đổi nối 3.1.4 Mơ hình trạng thái hệ thống 3.2 TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.3 PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TRẠNG THÁI PHẦN TỬ ĐỂN PHỤ TẢI 3.3.1 Thuật tốn ph n tích ảnh hƣởng trạng thái phần tử đến phụ tải 3.3.2 Trạng thái đƣờng nối 10 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 11 Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH VÀ TÍNH TỐN ÁP DỤNG 12 4.1 CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 12 4.2 TÍNH TỐN ÁP DỤNG 12 4.2.1 SƠ ĐỒ MẪU MẠCH VÒNG 15 PHỤ TẢI 12 4.2.2 XUẤT TUYẾN 471-E13 15 4.2.3 XUẤT TUYẾN 472-E13 17 4.2.4 LPP MẠCH VÒNG 471 -474 F9 18 4.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 21 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 22 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Các tiêu ĐTC XT1 TH1 tính chƣơng trình Mat ab 12 Bảng Các tiêu ĐTC XT1 TH2 tính chƣơng trình Mat ab 12 Bảng Các tiêu ĐTC XT1 TH3 tính chƣơng trình Mat ab 12 Bảng 4 Các tiêu ĐTC XT2 TH1 tính chƣơng trình Matlab 13 Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH1 tính phần mềm PSS/ADEPT 13 Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH2 tính chƣơng trình Mat ab 13 Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH3 tính chƣơng trình Mat ab 13 Bảng Các tiêu độ tin cậy LPP 15PT mạch vòng: 14 Bảng Các tiêu độ tin cậy LPP 15PT không khép vòng: 14 Bảng 10 Các tiêu ĐTC XT 471 E13 TH1 Mat ab 16 Bảng 11 Các tiêu ĐTC XT 471 E13 TH2 Mat ab 16 Bảng 12 Các tiêu ĐTC XT 471 E13 TH3 Mat ab 17 Bảng 13 Các tiêu ĐTC XT 472 E13 TH1 Mat ab 18 Bảng 14 Các tiêu ĐTC XT 472 E13 TH2 Mat ab 18 Bảng 15 Các tiêu ĐTC XT 472 E13 TH3 Mat ab 18 Bảng 16 Các tiêu ĐTC mạch vòng 471-474 F9 TH1 19 Bảng 17 Các tiêu ĐTC mạch vòng 471-474 F9 TH2 20 Bảng 18 Các tiêu ĐTC mạch vòng 471-474 F9 TH3, không BQĐK 20 Bảng 19 Các tiêu ĐTC mạch vòng 471-474 F9 TH3, có BQĐK 20 Bảng 20 Tổng h p kết tính tốn mạch vòng 471-474 F9 21 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lƣới điện PP hình tia có MC DCL ph n đoạn ………………… ………………… Hình 1.2 Lƣới điện ph n phối mạch vòng kín binh thƣờng vận hành hở Hình Mơ hình phần tử cố ngẫu nhiên………………………………………… ………6 Hình Mơ hình trạng thái phần tử cố cắt điện cơng tác ………………………………6 Hình 3 Mơ hình hai (a) ba trạng thái (b) phần tử Hình Mơ hình trạng thái ƣới điện ph n phối có xét đến đổi nối BQĐK Hình 3.5 Thuật tốn tính tốn độ tin cậy ƣới điện ph n phối Hình Thuật tốn ph n tích ảnh hƣởng trạng thái S phần tử Hình 3.7 Thuật tốn tìm đƣờng nối đến nút phụ tải LPP hình tia 10 Hình 10 Sơ đồ thuật tốn tìm vùng sửa chữa phần tử LPP hình tia 11 Hình Sơ đồ thuật toán xác định vùng bảo vệ phần tử 11 Hình Sơ đồ xuất tuyến 471-E13 ……………………………………………………………….15 Hình Fi e iệu xuất tuyến 471-E13 16 Hình Sơ đồ xuất tuyến 472 E13 17 Hình 4 Sơ đồ LPP mạch vòng 471-474 F9 18 Hình Fi e Exce iệu cấu trúc LPP mạch vòng 471-474 F9 19 Hình Hiển thị kết tính tốn TH1 mạch vòng 471-474 F9 Matlab 20 x Xuất tu ến XT2 : a) Dữ ệu t nh to n:  File liệu: SolieuPSSADEPT_XT2_15PT.xls  Dữ liệu độ tin cậy phần tử LPP: giống nhƣ XT1 b) Kết tính tốn: - TH1: Khơng xét cắt điện BQĐK, Khơng thao tác đổi nối Tính chƣơng trình Mat ab: Bảng 4 Các tiêu ĐTC XT2 TH1 tính chương trình Matlab SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI Amđ (1/năm.KH) (phut/năm.KH) (1/năm.KH) (phut) (KWh) 3,84 460,80 3,84 120,00 17.753,42 - Tính phần mềm PSS/ADEPT: Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH1 tính phần mềm PSS/ADEPT SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI (1/năm.KH) (phut/năm.KH) (1/năm.KH) (phut) 3,84 460,80 (7,68h) 3,8 120,0 (2 h) TH2: Khơng xét cắt điện BQĐK, có thao tác đổi nối Tính chƣơng trình Mat ab: Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH2 tính chương trình Matlab SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI Amđ (1/năm.KH) (phut/năm.KH) (1/năm.KH) (phut) (KWh) 3,84 320,80 3,84 83.54 12.051,37 - - TH3: Xét cắt điện cố BQĐK, có thao tác đổi nối Giả thiết thông số iên quan đến cắt điện để bảo quản định kỳ (BQĐK) phần tử nhƣ XT1 Kết tính tốn tiêu độ tin cậy XT2 xét đến cắt điện BQĐK có thao tác dao cách y ph n đoạn nhƣ bảng sau: Bảng Các tiêu ĐTC XT2 TH3 tính chương trình Matlab SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI Amđ (1/năm.KH) (phut/năm.KH) (1/năm.KH) (phut) (KWh) 9,54 1.142,80 9,54 119,79 42.796,23 4.2.1.2 Lưới điện mạch vòng Sử dụng chƣơng trình Mat ab x y dựng để tính tốn tiêu ĐTC sơ đồ ƣới điện mạch vòng với sơ đồ tính tốn Hình 1.2, xét điện cố BQĐK, có xét đến thao tác đổi nối cố Dữ ệu t nh to n Mạch vòng gồm xuất tuyến XT1 XT2 có liên kết vòng với qua dao cách ly liên lạc Bình thƣờng sơ đồ vận hành hình tia  File liệu: SolieuPSSADEPT_Sodo15PT.xls 13  Số liệu sơ đồ phụ tải nhƣ trình bày XT1 XT2  Dữ liệu độ tin cậy phần tử LPP: Sự cố (SC) Bảo quản định ỳ (BQĐK) Phần tử Thời gian TR Thời gian TM Cƣờng độ  Cƣờng độ M Đƣờng d y 0.2 (1/năm.km) (h) 0.3 (1/năm.km) (h) MCĐ DCL 0.04 (1/năm) (h) (h) Thời gian đổi nối: Ts = 0,5 h  Số ƣ ng khách hàng phụ tải: 50  Phƣơng thức thao tác đổi nối: nhập file Excel Kết t nh to n: Bảng Các tiêu độ tin cậy LPP 15PT mạch vòng: SAIFI(1/năm) SAIDI(phút) CAIDI(phút) Amđ (KWh) 4,27 218,4 51,2 25.556,3 Sự cố 10,10 510,0 50,5 59.648,8 Sự cố BQĐK Nếu giả sử nhánh đƣờng d y 12 đến 15 có tự động đổi nối với Ts = 0,05 h (