Tính toán, đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thị xã ba đồn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU THANH TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THỊ XÃ BA ĐỒN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LƯU NGỌC AN Đà Nẵng, Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác khác Tác giả luận văn NGUYỄN HỮU THANH MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tên bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THỊ XÃ BA ĐỒN 1.1 Lưới điện phân phối thị xã Ba Đồn 1.1.1 Tổng quan lưới điện 1.1.1.1 Nguồn phụ tải .3 1.1.1.2 Tình hình cấp điện 1.1.2 Thiết bị đóng cắt lưới điện .7 1.1.2.1 Dao cách ly, FCO 1.1.2.2 Recloser, Dao có tải .8 1.2 Tình hình thực độ tin cậy cung cấp điện .11 1.2.1 Tình hình cố 11 1.2.2 Cơng tác bảo trì bảo dưỡng 12 1.2.3 Kết thực độ tin cậy 13 1.2.4 Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến trung áp 14 1.2.5 Kế hoạch năm 2018 18 1.3 Kết luận .19 CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 20 2.1 Khái niệm tiêu độ tin cậy 20 2.1.1 Khái niệm chung 20 2.1.1.1 Định nghĩa độ tin cậy 20 2.1.1.2 Các tham số liên quan 20 2.1.2 Các tiêu độ tin cậy phần tử 21 2.1.2.1 Đối với phần tử không phục hồi 21 2.1.2.2 Đối với phần tử có phục hồi 26 2.1.3 Chỉ tiêu độ tin cậy 28 2.1.3.1 Chỉ số thời gian điện kéo dài trung bình lưới điện phân phối (SAIDI) 28 2.1.3.2 Chỉ số số lần điện kéo dài trung bình lưới điện phân phối (SAIFI) 29 2.1.3.3 Chỉ số số lần điện thống qua trung bình lưới điện phân phối (MAIFI) 29 2.1.3.4 Chỉ tiêu tổng thời gian ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CTAIDI) 29 2.1.3.5 Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CAIFI) .29 2.1.3.6 Chỉ tiêu sẵn sàng cấp điện trung bình (ASAI) 30 2.1.3.7 Ngừng cấp điện nhiều lần khách hàng (CEMIn) 30 2.1.3.8 Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIFI) 30 2.1.3.9 Chỉ tiêu khoảng thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIDI) 31 2.1.3.10 Chỉ tiêu tần suất trung bình kiện ngừng điện thoáng qua (MAIFIE) 31 2.2 Khái niệm trạng thái hỏng hóc hệ thống điện .32 2.2.1 Trạng thái phần tử 32 2.2.2 Trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 32 2.3 Bài toán độ tin cậy 32 2.4 Một số phương pháp đánh giá độ tin cậy 33 2.4.1 Phương pháp đồ thị - giải tích .34 2.4.2 Phương pháp không gian trạng thái 36 2.4.3 Phương pháp hỏng hóc 42 2.4.4 Phương pháp Monte – Carlo: 42 2.5 Kết luận: 43 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 44 3.1 Phân đoạn kết nối liên lạc 44 3.1.1 Bổ sung thiết bị để phân đoạn .44 3.1.2 Xây dựng đường dây liên lạc: 48 3.1.3 Kiểm tra trào lưu công suất thông số vận hành xuất tuyến 48 3.2 Tính tốn độ tin cậy sau thực giải pháp 56 3.2.1 Độ tin cậy sau thực giải pháp 56 3.2.2 Phân tích kinh tế 63 3.3 Kết luận .65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 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 TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH TÍNH TỐN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THỊ XÃ BA ĐỒN Học viên: Nguyễn Hữu Thanh - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 - Khóa: 2017-2018 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Ngày nay, xã hội bước đại hóa, cơng nghiệp hóa áp lực việc cung cấp điện liên tục ổn định lớn Việc áp dụng phương án, giải pháp cụ thể lưới điện TX Ba Đồn nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cấp thiết Hệ thống lưới điện có khu vực Trung tâm TX Ba Đồn đầu tư từ năm 1999 khơng cịn phù hợp với tình hình phụ tải, khơng thích hợp việc đại hóa lưới điện hướng tới hệ thống lưới điện thơng minh Tính tốn, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện TX Ba Đồn nhằm áp dụng vào thực tế, vận dụng thiết bị đóng cắt có, phối hợp với thiết bị nhằm tối ưu hóa thao tác giảm thời gian điện công tác cố lưới điện Qua tìm hiểu, khảo sát thực tế lưới điện, số liệu quản lý kỹ thuật đơn vị, tác giả tóm tắt, thống kê, đề xuất phương án phụ tải riêng biệt để áp dụng thực tế quản lý vận hành hệ thống Từ khóa – Độ tin cậy cung cấp điện; lưới điện thơng minh; thiết bị đóng cắt; phụ tải CALCULATION, PROPOSAL METHODS TO IMPROVE THE RELIABILITY OF ELECTRICITY DISTRIBUTION GRID OF BA DON TOWN Abstract - Nowadays, the society is industrializing and modernizing step by step, therefore the pressure in providing a constantly stable electricity supply is extremely high It is very necessary to implement methods and execute specific solutions in order to improve the reliability of electricity distribution of Ba Don town The current medium voltage grid of the Ba Don town which had been developed since 1999 is no longer suitable with the present-day load and the upgrade (or modernization) towards a smart gird Calculation, proposal methods to improve the reliability of electricity distribution grid of Ba Don town in regard with real life situation, utilizing the current circuit breaker (or switchgear) equipment along with new equipment and indicating lamp in order to optimize the operation and reduce the blackout time as well as incidents on the electric power network Through researching and examining the actual electric power network together with divisional technical data, the author summarized, summed up and proposed distinct solutions to each load to apply in actual electric system operation Key words – Reliability of electricity distribution; smart gird; circuit breaker (or switchgear); load DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTBD : Bảo trì bảo dưỡng B3.2 : Điều độ hệ thống điện tỉnh Quảng Bình CDLL : Cầu dao liên lạc CDPĐ : Cầu dao phân đoạn DCL : Dao cách ly ĐLQT : Điện lực Quảng Trạch ĐTCCCĐ : Độ tin cậy cung cấp điện EVNCPC : Tổng Công ty Điện lực Miền Trung FCO : Cầu chì tự rơi QBPC : Cơng ty Điện lực Quảng Bình LBS : Dao cắt có tải MAIFI : Chỉ số số lần điện thống qua trung bình MBA : Máy biến áp OMS : Chương trình Quản lý lưới điện, tính tốn độ tin cậy QLVH : Quản lý vận hành RMU : Tủ hợp trung SAIDI : Chỉ số thời gian điện kéo dài trung bình SAIFI : Chỉ số số lần điện kéo dài trung bình TX : Thị xã TBA : Trạm biến áp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật tuyến 22kV Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật tuyến 35kV Bảng 1.3: Thông số phụ tải tuyến trung áp Bảng 1.4: Thống kê số vị trí liên lạc tuyến trung áp Bảng 1.5: Tổng hợp số lượng DCL Bảng 1.6: Tổng hợp số lượng Recloser Bảng 1.7: Tổng hợp số lượng LBS 11 Bảng 1.8: Thống kê cố từ năm 2015 đến năm 2017 12 Bảng 1.9: Cơng tác thí nghiệm định kỳ quý I II năm 2018 12 Bảng 1.10: Các tiêu ĐTCCCĐ từ năm 2015 đến năm 2017 13 Bảng 1.11: Tỷ lệ cố BTBD tiêu ĐTCCCĐ 13 Bảng 1.12: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 471-110kV Văn Hóa 15 Bảng 1.13: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 473-110kV Văn Hóa 15 Bảng 1.14: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 471-110kV Ba Đồn 16 Bảng 1.15: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 473-110kV Ba Đồn 16 Bảng 1.16: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 475-110kV Ba Đồn 17 Bảng 1.17: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 373-110kV Sông Gianh 17 Bảng 1.18: Tổng hợp thực ĐTCCCĐ tuyến năm 2017 18 Bảng 1.19: Mục tiêu độ tin cậy năm 2018 so với năm 2017 18 Bảng 3.1: Tình hình mang tải XT 475-110kV Ba Đồn cấp điện cho XT 471-110kV Văn Hóa 53 Bảng 3.2: Tình hình mang tải tuyến 471-110kV Văn Hóa cấp điện cho tuyến 475110kV Ba Đồn 55 Bảng 3.3: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 471- 110kV Văn Hóa thay đổi 57 Bảng 3.4: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 471- 110kV Văn Hóa trước sau giải pháp 57 Bảng 3.5: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 473-110kV Văn Hóa thay đổi 58 Bảng 3.6: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 473-110kV Văn Hóa trước sau giải pháp 58 Bảng 3.7: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 471-110kV Ba Đồn thay đổi 59 Bảng 3.8: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 471- 110kV Ba Đồn trước sau giải pháp 59 Bảng 3.9: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 473-110kV Ba Đồn thay đổi 60 Bảng 3.10: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 473- 110kV Ba Đồn trước sau giải pháp 60 Bảng 3.11: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 475-110kV Ba Đồn thay đổi 61 Bảng 3.12: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 475- 110kV Ba Đồn trước sau giải pháp 61 Bảng 3.13: Chi tiết ĐTCCCĐ tuyến 373-110kV Sông Gianh thay đổi 62 Bảng 3.14: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 373- 110kV Sông Gianh trước sau giải pháp 62 Bảng 3.15: Tổng hợp tiêu ĐTCCCĐ trước sau giải pháp 62 Bảng 3.16: Tổng hợp số lượng thiết bị đóng cắt bổ sung 63 Bảng 3.17: Tổng hợp lợi nhuận, chi phí đầu tư, thời gian thu hồi vốn 64 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: DCL kiểu chém ngang chém đứng Hình 1.2: FCO bảo vệ đầu nhánh rẽ Hình 1.3: Recloser U-series Hình 1.4: LBS kiểu hở 10 Hình 1.5: Chương trình tính tốn độ tin cậy OMS 14 Hình 2.1: Đồ thị xác suất 23 Hình 2.2: Đường cong cường độ cố 25 Hình 2.3: Trục thời gian thơng số dịng cố 27 Hình 2.4: Phân chia toán ĐTC theo cấu trúc 32 Hình 2.5: Sơ đồ độ tin cậy phần tử nối tiếp 34 Hình 2.6: Sơ đồ độ tin cậy phần tử song song 35 Hình 2.7 Sơ đồ trạng thái 37 Hình 2.8 Sơ đồ trạng thái 39 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý lưới điện thị xã Ba Đồn trước lúc thực giải pháp.49 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối thị xã Ba Đồn sau thực giải pháp 50 Hình 3.3: Hộp thoại Load Snapshots 51 Hình 3.4: Hộp thoại Load Flow trong chương trình PSS/ADEPT 52 Hình 3.5: Kết tổn thất cơng suất XT471-110kV Văn Hóa 52 Hình 3.6: Kết tổn thất công suất XT475-110kV Ba Đồn 53 Hình 3.7: Kết tổn thất cơng suất XT475-110kV Ba Đồn 54 Hình 3.8: Kết tổn thất cơng suất XT471-110kV Văn Hóa 55 98 Switch41 NODE44 M6/126 Switch ABC 0 Q-PHONG7 M6/126 QPHONG7 Transformer ABC 78 174 126-4QP5 5M126 DCL126-4 Switch ABC 0 Line11~ DCL126-4 M10/126 Line ABC 0 Switch35 M10/126 NODE38 Switch ABC 0 QPHONG5 NODE38 QUANGPHONG_5 Transformer ABC 30 35 Switch34 5M123 NODE37 Switch ABC 0 kho_bac NODE37 KHO_BAC Transformer ABC -53 Switch30 QPHONG6 5M118 NODE33 NODE33 QUANGPHONG6 Switch Transformer ABC ABC 0 -53 Line47 5M115 M5/115 Line ABC 0.260 56 48 Line77 M5/115 M14/115 Line ABC 0.490 49 42 Line165 M14/115 M27/115 Line ABC 0.590 0 Switch32 M27/115 NODE35 Switch ABC 0 NTQPHONG NODE35 NT.Q.PHONG2 Transformer ABC -24 Switch33 M14/115 NODE36 Switch ABC 0 QPHONG2 NODE36 QUANGPHONG2 Transformer ABC 4,792 14,911 Switch31 M5/115 NODE34 Switch ABC 0 QPHONG3 NODE34 QUANGPHONG3 Transformer ABC 2,620 6,577 Switch29 5M103 NODE32 Switch ABC 0 BDIEN Switch28 NODE32 5M100 BUUDIEN NODE31 Transformer Switch ABC ABC 1,680 3,402 STHI NODE31 SIEUTHIBD Transformer ABC 294 552 Switch27 5M1/63 NODE30 Switch ABC 0 0.520 99 Tran21 NODE30 DAINUOC Transformer ABC 1,942 3,623 Switch26 5M84 NODE29 Switch ABC 0 BD10 NODE29 BA.DON10 Transformer ABC 2,083 6,882 Switch14 5M73 NODE15 Switch ABC 0 X-CAU NODE15 XOM.CAU Transformer ABC 3,207 6,544 NRCauGianh 5M41 5M9/41 Line ABC 0.550 104 218 Line17 5M9/41 L22-4 Line ABC 0.670 54 114 L22PHABAC L22-4 5M22/41 Switch ABC 0 Line34 Line35 5M22/41 5M30/41 5M30/41 3M45/41 Line Line ABC ABC 0.280 0.790 6 10 13 Capngam1 3M45/41 5M46/41 Line ABC 0.390 Line45 5M46/41 5M51/41 Line ABC 0.250 3 Switch8 5M51/41 NODE9 Switch ABC 0 NTOM2 04DE9 NUOITOM2 Transformer ABC 850 2,675 Switch7 3M45/41 NODE8 Switch ABC 0 CAUGIANH NODE8 CAU.GIANH Transformer ABC 27 24 NRTBAI 5M30/41 NODE7 Line ABC 1 Switch6 NODE7 5M2/30/41 Switch ABC 0 Tran14 5M2/30/41 THUANBAI Transformer ABC 615 1,502 Line31 5M22/41 M5/22/41 Line ABC 1 Switch9 NTOM1 M5/22/41 NODE10 NODE10 NUOITOM1 Switch Transformer ABC ABC 774 1,905 Line18 5M22/41 NODE5 Line ABC 2 Switch4 NODE5 5M2/22/41 Switch ABC 0 0.140 0.250 0.070 100 Line43 5M2/22/41 LTD3-4CTY483 Line ABC 3-4 CTY483 LTD3-4CTY483 5M3/22/41 Switch Switch5 5M3/22/41 NODE6 CTY483 NODE6 Tran37 0.020 0 ABC 0 Switch ABC 0 5M6/22/41 Transformer ABC 210 557 5M2/22/41 PHABAC Transformer ABC 1,443 4,111 Switch3 5M9/41 NODE4 Switch ABC 0 QTHUAN1 NODE4 Q.THUAN2 Transformer ABC 3,052 9,477 Switch2 5M40 NODE3 Switch ABC 0 X+DINH Switch1 NODE3 5M28 XOM.DINH NODE1 Transformer Switch ABC ABC 2,486 6,236 M_LOI NODE1 MINHLOI Transformer ABC 611 1,491 172,495.540 375,164.235 101 PHỤ LỤC 3: TÍNH LỢI NHUẬN, CHI PHÍ ĐẦU TƯ, THỜI GIAN THU HỒI VỐN REC Tên xuất tuyến LBS DCL ĐT SAIDI giảm Khách hàng T- Số lượng Thành Tiền (tr.đ) Số lượng Thành Tiền (tr.đ) Số lượng Thành Tiền (tr.đ) 471-110kV Văn Hóa 560 0 20 580 54,90 58.562 3.215.053,80 473-110kV Văn Hóa 840 0 30 870 74,47 58.562 4.361.112,14 471-110kV Ba Đồn 0 70 10 80 5,98 58.562 350.400,00 473-110kV Ba Đồn 1.120 70 30 1.220 111,82 58.562 6.548.402,84 475-110kV Ba Đồn 560 210 20 790 39,22 58.562 2.296.801,64 371-110kV Ba Đồn 0 0 0 0 58.562 - 373-110kV Sông Gianh 280 0 10 290 51,47 58.562 3.014.186,14 102 PHỤ LỤC 3: TÍNH LỢI NHUẬN, CHI PHÍ ĐẦU TƯ, THỜI GIAN THU HỒI VỐN Tên xuất tuyến SL bình quân ngày Số Giá bán ngày điện /năm (đồng) LNĐLQT TCN Lợi nhuận thu năm (LN) Thời gian thu hồi vốn (Tth) Lợi Tổng thời nhuận gian điện (phút) năm (tr.đ) Đầu tư (tr.đ) Thu hồi vốn 471-110kV Văn Hóa 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 47,68 12,16 3.215.053,80 47,68 580 12,16 473-110kV Văn Hóa 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 64,68 13,45 4.361.112,14 64,68 870 13,45 471-110kV Ba Đồn 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 5,20 15,39 350.400,00 5,20 80 15,39 473-110kV Ba Đồn 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 97,12 12,56 6.548.402,84 97,12 1,220 12,56 475-110kV Ba Đồn 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 34,06 23,19 2.296.801,64 34,06 790 23,19 371-110kV Ba Đồn 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 0,00 - - - - - 373-110kV Sông Gianh 768.486 365 1.627,5 456.509.502.225 30.780.187.200 44,70 6,49 3.014.186,14 44,70 290 6,49 ... lưới điện độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối TX Ba Đồn Chương 2: Các khái niệm phương pháp đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối Chương 3: Tính tốn đề xuất giải pháp nâng cao độ tin. .. cao độ tin cậy cung cấp điện 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THỊ XÃ BA ĐỒN 1.1 Lưới điện phân phối thị xã Ba Đồn 1.1.1 Tổng quan lưới điện 1.1.1.1... Phương pháp nghiên cứu Tên bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THỊ XÃ BA ĐỒN 1.1 Lưới điện phân phối thị xã Ba