Nghiên cứu lựu chọn cấu trúc tối ưu lưới điện phân phối phía nam thành phố nha trang

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ HÀNG HẢI NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CẤU TRÚC TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ HÀNG HẢI NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CẤU TRÚC TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TẤN VINH Đà Nẵng - Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn LÊ HÀNG HẢI ii TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN LỰA CHỌN CẤU TRÚC TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG Học viên : Lê Hàng Hải Mã số: 60520202 Khóa: K33 Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Cơng ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa triển khai việc đầu tư xây dựng trạm biến áp 110kV Trung tâm Nha Trang Vì vậy, cần nghiên cứu giải pháp kết nối trạm biến áp với lưới điện địa phương nhằm khai thác hiệu trạm Tác giả nghiên cứu tình hình phát triển phụ tải, tiêu độ tin trạng lưới điện phân phối khu vực phía nam thành phố Nha Trang dự án xây dựng trạm 110kV Trung tâm Nha Trang để đề xuất phương án kết nối phía phân phối khả thi Các thơng số lưới điện thu thập nhập vào chương trình PSS/ADEPT MATLAB để phục vụ việc tính tốn Từ việc tính tốn so sánh tổn thất điện phương án lựa chọn phương án kết nối phù hợp có tổn thất điện nhỏ Sau đó, tác giả tiếp tục sâu vào tính tốn tối ưu hố cấu trúc lưới điện theo hướng lựa chọn điểm mở tối ưu, vận hành hợp lý hệ thống tụ bù lưới tính toán hiệu việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng Từ khóa – Cơng ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa; độ tin cậy; Nha Trang; cấu trúc; đấu nối RESEARCHING ON BUILDING SCADA SYSTEM FOR SWITCHGEAR ON MEDIUM VOLTAGE GRID IN KHANH HOA POWER JOINT STOCK COMPANY Abstract - Khanh Hoa Power Joint Stock Company is constructing a 110kV substation in center of Nha Trang Therefore, it is necessary to study the solution of connecting this substation with the local distribution power network to efficiently exploit the new station The author has studied the development of additional load, reliability and distribution power network in the southern part of Nha Trang city and the 110kV substation construction project in center of Nha Trang to propose alternatives The parameters of the grid are collected and entered into the PSS / ADEPT and MATLAB programs for calculations From calculating and comparing power losses, alternatives will choose the right connection option for the lowest power loss Then, the author further optimizes the optimization of the mesh structure in the direction of selecting the optimum opening point, rationalizing the operation of the grid capacitors as well as calculating the efficiency of increasing the reliability Key words - Khanh Hoa Power Joint Stock Company; center of Nha Trang; power loss; distribution; network iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ixix MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Tên đề tài .2 Phương pháp nghiên cứu .2 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ NHA TRANG 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI THÀNH PHỐ NHA TRANG 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên dân số thành phố Nha Trang 1.1.2 Đặc điểm tốc độ tăng trưởng kinh tế, thành phần kinh tế tỉnh Khánh Hòa .4 1.2 ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG .5 1.2.1 Hiện trạng nguồn điện .5 1.2.2 Hiện trạng lưới điện .6 1.2.3 Đặc điểm phụ tải tăng trưởng phụ tải 1.3 TÌNH HÌNH MANG TẢI LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG 1.3.1 Tình hình mang tải nguồn điện .8 1.3.2 Tình hình mang tải xuất tuyến phân phối 1.4 CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG .10 1.4.1 Kết thực tiêu độ tin cậy cung cấp điện năm 2016 Điện lực Trung tâm Nha Trang Vĩnh Nguyên 10 1.4.2 Các tiêu độ tin cậy cung cấp điện năm 2017 Điện lực Trung tâm Nha Trang Vĩnh Nguyên 10 1.5 DỰ ÁN TRẠM 110KV TRUNG TÂM NHA TRANG 11 1.5.1 Vị trí quy hoạch xây dựng 11 iv 1.5.2 Quy mô dự án 11 1.5.3 Tiến độ dự kiến .11 1.6 KẾT LUẬN 12 CHƯƠNG CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC KẾT LƯỚI 13 2.1 TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 13 2.1.1 Ý nghĩa vấn đề tổn thất công suất tổn thất điện hệ thống cung cấp điện 13 2.1.2 Nguyên tắc phân tích tổn thất 14 2.1.3 Sự phân tán, công suất dự trữ tổn thất tổn thất 15 2.1.4 Tính kinh tế việc giảm tổn thất .16 2.2 TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 18 2.2.1 Ý nghĩa vấn đề tổn thất điện áp hệ thống cung cấp điện phân phối 18 2.2.2 Các phương pháp tính tổn thất điện áp lưới điện phân phối 18 2.2.3 Giới hạn điện áp vận hành điện áp cung cấp cho khách hàng 21 2.3 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN PHỐI .22 2.3.1 Khái niệm chung về độ tin cậy cung cấp điện 22 2.3.2 Các số độ tin cậy cung cấp điện 22 2.3.3 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy 25 2.4 TÍNH TỐN KINH TẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI .32 2.4.1 Sự phát triển kinh tế hệ thống điện phân phối 32 2.4.2 Suất chi phí cố định hàng năm .33 2.4.3 Chi phí đầu tư 33 2.4.4 Chi phí vận hành .34 2.4.5 Hàm mục tiêu so sánh phương án 35 CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH LƯỚI ĐIỆN HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG CÓ XÉT ĐẾN TRẠM ETT 36 3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 36 3.2 TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN HIỆN TRẠNG .38 3.2.1 Thông số đầu vào .38 3.2.2 Kết tính tốn chế độ vận hành 44 3.2.3 Độ tin cậy cung cấp điện trạng 47 3.2.4 Các tồn điện trạng 50 3.3 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI KHẢ THI 51 3.4 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI TỐI ƯU 60 3.5 KẾT LUẬN 64 v CHƯƠNG TÍNH TOÁN TỐI ƯU HĨA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA NAM THÀNH PHỐ NHA TRANG .65 4.1 LỰA CHỌN ĐIỂM MỞ CÁC MẠCH VÒNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 65 4.2 VẬN HÀNH HỢP LÝ TỤ BÙ TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI .66 4.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN TRONG VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - SAIDI _ System Average Interuption Duration Index: Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống SAIFI _ System Average Interuption Frequency Index: Tần suất trung bình ngừng cung cấp điện hệ thống CAIDI _ Customer Average Interuption Duration Index: Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình cho phụ tải CAIFI _ Customer Average Interuption Frequency Index: Tần suất trung bình ngừng cung cấp điện cho phụ tải TOPO _ Tie Open Point Optimization: Xác định điểm dừng tối ưu CAPO _ Optimal Capacitor Placement: Tối ưu vị trí lắp đặt tụ bù E27: Trạm biến áp 110kV Mã Vòng 110/35/22kV - 2*63MVA EBT: Trạm biến áp 110kV Bình Tân 110/22kV - 40MVA ETT: Trạm biến áp 110kV Trung tâm Nha Trang 110/22kV-2*63MVA LBS _ Load Break Switch: Dao cắt có tải REC: Recloser MC: Máy cắt CD: Dao cách ly LPP: Lưới phân phối ΔA: Tổn thất điện ΔP: Tổn thất công suất tác dụng ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng GDP: Tổng sản phẩm nội địa GRDP: Tổng sản phẩm địa bàn WB: Ngân hàng giới ADB: Ngân hàng phát triển châu Á KDL: Khu du lịch KCN: Khu công nghiệp MBA: Máy biến áp Amđ : Sản lượng điện không cung cấp TĐK : Thí nghiệm định kỳ vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Sản lượng tổn thất ĐL Trung tâm Nha Trang Vĩnh Nguyên năm 2015 2016 1.2 Hiện trạng mang tải xuất tuyến 1.3 Chỉ số độ tin cậy năm 2016 1.4 Chỉ tiêu độ tin cậy năm 2017 1.5 Chỉ tiêu độ tin cậy giai đoạn 2018 đến 2020 2.1 Tỷ lệ tổn thất phần tử 3.1 Thời gian tỷ trọng Snapshot 3.2 Snapshot relative duration phụ tải CC 3.3 Snapshot relative duration phụ tải HC 3.4 Snapshot relative duration phụ tải DV 3.5 Snapshot relative duration phụ tải CN 3.6 Thông số lưới phân phối trạm E27 3.7 Thông số lưới phân phối trạm EBT 3.8 Tổn thất điện áp xuất tuyến 3.9 Thơng số ĐTC bảo trì, bảo dưỡng 3.10 Thông số ĐTC cố 10 10 10 14 42 43 43 44 44 44 45 46 47 47 3.11 Kết tính tốn tiêu độ tin cậy lưới điện trạng Hiện trạng mang tải xuất tuyến So sánh tình trạng mang tải trước sau phương án Điện áp cực tiểu xuất tuyến trước sau phương án 48 Điện áp cực tiểu xuất tuyến trạm ETT phương án So sánh tình trạng mang tải trước sau phương án Điện áp cực tiểu xuất tuyến trước sau phương án 55 Điện áp cực tiểu xuất tuyến trạm ETT phương án So sánh tình trạng mang tải trước sau phương án Điện áp cực tiểu xuất tuyến trước sau phương án 57 Điện áp cực tiểu xuất tuyến trạm ETT phương án Kết tính tốn tổn thất điện phương án 1: 59 1.1 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 51 54 54 56 56 58 59 60 viii Số hiệu 3.23 3.24 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Tên bảng Trang Kết tính tốn tổn thất điện phương án 2: Kết tính tốn tổn thất điện phương án Kết tính toán tổn thất điện sau tối ưu hoá điểm mở Công suất tác dụng phản kháng qua máy cắt đầu xuất tuyến số công suất máy cắt đầu xuất tuyến Hiện trạng giàn tụ bù lưới điện phương án vận hành tối ưu Kết tính tốn tổn thất điện sau tối ưu việc vận hành tụ bù Độ tin cậy tuyến 477-EBT trước sau tái cấu trúc Độ tin cậy tuyến 479-EBT trước sau tái cấu trúc Độ tin cậy tuyến 478-E27 trước sau tái cấu trúc Độ tin cậy tuyến 477-E27 trước sau tái cấu trúc 61 62 65 66 67 68 69 70 70 71 71 Defined Groups: Name Description 471-E27 473-E27 474-E27 477-E27 479-E27 478-E27 485-E27 484-E27 472-E27 475-EBT 481-EBT 475-F5D 477-EBT 476-F5D 477-E27(BT) 479-EBT 473-EBT 471-EBT Defined Load Categories: Name Description CC DV HC CN Page of Defined Load Snapshots: Name TD BTS BTC CDT BTT Relative Duration Machine Scale Type Active Scale Type No Load CC 1.00 No Load DV 1.00 No Load HC 1.00 No Load CN 1.00 0.25 No Load CC 0.83 No Load DV 0.82 No Load HC 0.09 No Load CN 0.49 0.23 No Load CC 0.88 No Load DV 0.91 No Load HC 0.79 No Load CN 0.81 0.23 No Load CC 0.95 No Load DV 1.10 No Load HC 0.84 No Load CN 1.06 0.13 No Load CC 1.16 No Load DV 1.18 No Load HC 0.38 No Load CN 0.61 0.08 Yes Load CC 1.16 Yes Load DV 1.16 Yes Load HC 0.27 Yes Load CN 0.69 Load Category Scale Factor Page of Network Limits # nodes over upper limit: # branches over rating index: # nodes under lower limit: # of out of service devices: 29 Load Flow Summary kW kvar 86,485.95 7,500.43 Sync machines (supplying): 0.00 0.00 Sync machines (drawing): 0.00 0.00 Ind machines (supplying): 0.00 0.00 Ind machines (drawing): 0.00 0.00 Sources: Total capacitor charging: Total system loss: -5,245.63 1,026.13 -312.52 Static Load Summary Nominal Load Category Actual kW kvar kVA kW kvar kVA CC 47,832.42 7,546.39 48,424.05 0.9878 Lag 47,832.42 7,546.39 48,424.05 0.9878 Lag DV 25,318.84 3,383.50 25,543.91 0.9912 Lag 25,318.84 3,383.50 25,543.91 0.9912 Lag HC 2,651.46 427.92 2,685.77 0.9872 Lag 2,651.46 427.92 2,685.77 0.9872 Lag 641.15 140.94 656.46 0.9767 Lag 0.66 -117.40 117.40 None pf pf 0.0056 Lead Page of DAI HQC DA NANG TRTIONG DAr r{ec sAcH KHoA cgNG HoA xA ngt cntr Nclril vIBl NANI EQc Iflp - I'u - I.Ianh phric HO So HQr DONG DANU GrA LUAN vAN rHAC sV Hgc vi6n: LG Hirng L Hii Bien bAn I.lQi dong M Bdng di6m cua hgc vi0n cao hoc M Lli lich khoa hgc M cria hoc vi6n M' Bi6n b6n ki6m phi6u NhQn x6t NH4.N XET HQ VA TEN TT PGS.'rS Dinh Thinh Vi6t I'rung Hi6u I S 1r'1nh PGS PGS.TS VO Ngoc Didu TS l'hach Le TS, TS -frAn NgO V[n Du6ng Ifti0m TAn Vinh rnAcu NHrEM TRONG HQI DONG Bdn nltQn xdt l'hiiu r,; (ll('lll I Chil rich rtoi ding Thtr lcti I'loi dons Pltdn l:i€rt I ,\ V' Phc)n bi€n '{ { U1t viAn I'lgtro'i huong cldn X '{ Dit ltlSng, tlgo)' ilnng [.1 ,,,1nt 2017 fl-ru ky IJQi tl6ng A ,l L [Ltt [(il T-tLnt, tnutl1 EAI Hec pe NANc TRU0NG DAI HQC nacu KHOA ce\G tto r t.\ tlot clrLr NGII[,\ \'lt,T I)uc lill - Tu' - [Ianh Phtc N,\Nl /\ BIEtr{ BAN HQP IIQI DONG NANH GIA LUA,]\[ VAN THAC SV s0 Ngay th6ng t.q nim 2017., LIOi dong clucvc lAp theo Quyot clinl'r gonr 1937lDIIBI(-DT ngdy lglgl20l7 cuaFliou truo'ng tnrcrng Dai hoc BAch khorr cdc thdnh vi6n: HQ VA TEN TT '"r,ll?11_l|:]]l vi:r ,t rtil t*,r* u,*_ ,r,^r-i" r*;: ,* t ;O^ it -!l'f'I:1d't lW J r't Tlrtr lt1 1ei llirrru Uy i,i6n Phan brcn I PGS.TS VO NgociDieu_ -fS fhach L0 I(hi6m -1r'rllltl:l' - ['Iv vi6n - 5., vAng mdt: () vien) d0 clAnh gi6 lr"rAr-r i'irr-r thac s!': pltlu T€n de tdi: l,lghian c{ru Lua chctn catr lrilc toi tru lruti cli€n phtin [:hoi nam Thdnh Pho I'lha Trang - K! thupt diQn (1(33.KTD.KH) Chuy6n ngdnh: Cr-ra hoc vi€r-r cao hoc: L0 Flhng Hii d6 hop (co mdt: l N0i dung tru6i hop 116nh giri g6m c6c phfin chinh sau t1ffy: a l'hL1 kf l-loi c1olg biio cao qu6 trinh hoc tap, nghion citut vt\ cloc 11 lich I'hoa b c d e f iroc cua hoc vi0n (co vdn bAn kem theo); Floc viOn trinh baY luAr-r vln; c6c phdn biQn dqc nhdn x6t va n6r-r cAr-r hoi (co vdn bdrn kdrn theo); FIoc vien trii lcri c6c cau hoi cira thdnh vi6n I I6i cl6ng; FIQi ddng thAo luAn kin va c16nh gi5; riom priou ,a c6ng bo kot clua (co biOn ba, kii*r 'i'ac giA luin vdn phirt bi6u y kien g h Clhu ticl"r LIQi dOng tlry€n bo b5 mac' X6t tu$n cfra HQi tldng: a) I(Ot ludn chung: phicLr ,a phi6rr ) l