Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối điện lực đơn dương, tỉnh lâm đồng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ HUY TÂM NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐƠN DƯƠNG, TỈNH LÂM ĐỒNG Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HỮU HIẾU Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác khác Tác giả luận văn VÕ HUY TÂM TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT – TIẾNG ANH GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐƠN DƯƠNG, TỈNH LÂM ĐỒNG Học viên: VÕ HUY TÂM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.LĐ Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN Tóm tắt - Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng điện ngày gia tăng đáng kể phát triển nhiều lĩnh vực đất nước Để đảm bảo nhu cầu ngày lớn ngành điện cần có biện pháp cần thiết để nâng cao chất lượng điện giảm thiểu tổn thất Chính vậy, nhu cầu cần thiết phải có cơng cụ quản lý lưới điện, cung cấp giải pháp hợp lý cho vấn đề giảm tổn thất điện đặt PSS/ADEPT công cụ vậy, đề tài luận văn nghiên cứu để áp dụng tính ưu việt phần mềm PSS/ADEPT để tìm giải pháp nhằm đảm bảo tổn thất điện nhỏ đồng thời thực tốt cam kết cung cấp điện ổn định chất lượng tốt cho khách hàng Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để hỗ trợ tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp, tối ưu hóa vị trí đặt tụ bù (CAPO) tìm điểm mở tối ưu (TOPO) để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu theo đề phương án hợp lý nâng cấp quản lý lưới điện Điện lực Đơn Dương Từ khoá: lưới điện, tổn thất điện năng, điểm mở tối ưu, tụ bù, công suất phản kháng SOLUTION TO REDUCE ELECTRICITY POWER LOSSES OF DON DUONG ELECTRIC POWER, LAM DONG PROVINCE Abstract - In recent years, the demand for electricity has been increasing significantly due to the development in many areas of the country To meet this growing demand, the power sector needs to take the necessary measures to improve power quality and minimize losses Therefore, the need for a power grid management tool, providing a reasonable solution to the problem of reducing power losses has been set PSS / ADEPT is such a tool, this thesis is being studied to apply the superior features of PSS / ADEPT software to find solutions to ensure minimum power loss at the same time We also make good commitments to provide stable and best quality power to customers Understand and use PSS / ADEPT software to assist in calculating power loss, voltage loss, CAPO optimization and optimal open point (TOPO) selection The optimal implementation of the proposed reasonable options for upgrading and managing the electricity grid Don Duong Key words: grid, power los, optimal open poin, capacitor, reactive power MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT - TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đặt tên cho đề tài .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TẠI ĐỊA BÀN HUYỆN ĐƠN DƯƠNG – TỈNH LÂM ĐỒNG 1.1 Khái quát đặc điếm tự nhiên, kinh tế - xã hội phương hướng phát triển đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 huyện Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 1.1.3.Phương hướng phát triển đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 1.2 Đặc điểm chung lưới điện phân phối .6 1.2.1 Về lưới điện 1.2.2 Về phụ tải điện 1.2.2.1 Phân loại phụ tải điện 1.2.2.2 Các đặc trưng phụ tải điện 1.2.2.3 Yêu cầu phụ tải hệ thống điện 10 1.3 Quá trình hình thành, quản lý cung cấp điện tình hình thực tiêu tổn thất năm qua địa bàn Điện lực Đơn Dương 11 1.3.1 Quá trình hình thành 11 1.3.2 Tình hình quản lý cung cấp điện 12 1.3.2.1 Về nguồn điện .13 1.3.2.2 Về lưới điện 13 1.3.2.3 Về bù công suất phản kháng .14 1.3.3 Tình hình thực tiêu tổn thất năm qua 14 1.4 Kết luận Chương .19 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEPT LÀM CƠNG CỤ HỖ TRỢ DÙNG ĐỂ TÍNH TỐN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 20 2.1 Tổn thất điện áp 21 2.1.1 Đường dây phụ tải: 21 2.1.2 Đường dây có n phụ tải 22 2.1.3 Đường dây phân nhánh 23 2.2 Tổn thất công suất 24 2.2.1 Tổn thất công suất đường dây 24 2.2.1.1 Đường dây phụ tải 24 2.2.1.2 Đường dây có n phụ tải: 24 2.2.3 Tổn thất công suất máy biến áp 25 2.2.3.1 MBA cuộn dây 25 2.2.3.2 MBA cuộn dây 26 2.3 Tổn thất điện 27 2.3.1 Tổn thất điện đường dây 28 2.3.2 Tổn thất điện máy biến áp 29 2.4 Một số giải pháp giảm tổn thất lưới phân phối áp dụng Điện lực .29 2.5 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 30 2.5.1 Công suất phản kháng 30 2.5.2 Các phương pháp bù 31 2.5.2.1 Bù song song (Bù ngang) 31 2.5.2.2 Bù nối tiếp (Bù dọc) 31 2.5.3 Phương thức bù công suất phản kháng 31 2.5.4 Phân tích ảnh hưởng tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng tổn thất điện lưới phân phối trường hợp đơn giản 32 2.5.4.1 Lưới phân phối có phụ tải 32 2.5.4.2 Lưới điện phân phối có phụ tải phân bố trục 34 2.6 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 36 2.6.1 Các chức ứng dụng: 36 2.6.2 Các phân hệ PSS/ADEPT 37 2.6.3 Các bước thực ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT 37 2.6.4 Tính tốn phân bố công suất 38 2.6.5 Phương pháp tính tối ưu hóa việc lắp đặt tụ bù phần mềm PSS/ADEPT 38 2.6.6 Tối ưu hóa điểm mở tối ưu (TOPO) phần mềm PSS/ADEPT 5.0 44 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐƠN DƯƠNG 46 3.1 Xây dựng đồ thị phụ tải cho xuất tuyến trung áp 46 3.2 Sử dụng chương trình PSS/Adept để tính tốn lắp đặt bù tối ưu .50 3.2.1 Mô lưới điện thực tế chương trình PSS/Adept 50 3.2.2 Thiết lập thông số phục vụ toàn bù kinh tế cho xuất tuyến lưới điện phân phối Điện lực Đơn Dương 50 3.2.3 Tính tốn tối ưu tụ bù lưới điện phân phối 55 3.2.3.1 Tính tốn tối ưu bù công suất phản kháng lưới điện trung áp 55 3.2.3.2 Tính tốn hiệu kinh tế NPV 62 3.3 Tính toán phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện Điện lực Đơn Dương công cụ TOPO chương trình PSS/Adept 64 3.3.1 Ý nghĩa mục đích tính tốn điểm dừng tối ưu 64 3.3.2 Áp dụng tính tốn điểm mở tối ưu lưới điện phân phối Đơn Dương 65 3.4 Kết luận chương 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 Tên bảng Tổng hợp số liệu tổn thất điện Điện lực từ 2012-2016 Trang 14 1.2 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2012 14 1.3 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2013 15 1.4 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2014 15 1.5 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2015 16 1.6 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2016 16 3.1 Phụ tải xuất tuyến trung áp theo ba nhóm 48 3.2 Thơng số trạng xuất tuyến khu vực Điện lực Đơn Dương 50 3.3 Định nghĩa số kinh tế PSS/ADEPT 51 3.4 Suất đầu tư tụ bù trung áp cố định 53 3.5 Suất đầu tư tụ bù trung áp điều chỉnh 53 3.6 Hiện trạng bù trung áp lưới điện Điện lực Đơn Dương 55 3.7 Kết vị trí tối ưu lắp đặt tụ bù 57 3.8 Thông số sau tối ưu vị trí đặt tụ bù 58 3.9 Hiệu giảm tổn thất sau tối ưu hóa vị trí đặt tụ bù 58 3.10 Kết lắp đặt thêm tụ bù theo xuất tuyến 61 3.11 Thông số sau lắp đặt thêm tụ bù theo xuất tuyến 61 3.12 Hiệu giảm tổn thất sau lắp đặt thêm bù 62 3.13 Bảng tổng hợp kết 63 3.14 Hiện trạng vị trí liên lạc xuất tuyến 65 3.15 Vị trí liên lạc sau tối ưu hóa điểm mở 66 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang 1.1 Mơ hình lưới điện phân phối trung thế/hạ 1.2 Miền chất lượng điện áp 10 1.3 Sơ đồ đơn tuyến lưới điện Điện lực Đơn Dương 12 2.1 Véctơ tổn thất U thành phần thực U 21 2.2 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay đường dây phụ tải 21 2.3 Sơ đồ nguyên lý thay đường dây liên thông cấp điện cho phụ tải 22 2.4 Đường dây phân nhánh 23 2.5 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay đường dây cấp điện cho phụ tải 24 2.6 Sơ đồ thay MBA hai cuộn dây 26 2.7 Sơ đồ thay MBA ba cuộn dây 26 2.8 Minh họa DA với DP hàm thời gian 27 2.9 Vị trí đặt tụ bù cơng suất phản kháng 30 2.10 Sơ đồ bù tập trung phân tán 32 2.11 Sơ đồ lưới phân phối có phụ tải 33 2.12 Sơ đồ lưới điện có phụ tải phân bố trục 35 2.13 Cài đặt tiêu kinh tế Economics 39 2.14 Cài đặt tùy chọn cho tốn tính tốn tối ưu vị trí bù thẻ CAPO 40 3.1 Đồ thị phụ tải ngày điển hình tuyến 471 46 3.2 Đồ thị phụ tải ngày điển hình tuyến 473 47 3.3 Đồ thị phụ tải ngày điển hình tuyến 475 47 3.4 Đồ thị phụ tải ngày điển hình tuyến 477 48 3.5 Đồ thị phụ tải trung bình theo nhóm 49 3.6 Đồ thị phụ tải tương đối 49 3.7 Hộp thoại cài đặt số kinh tế PSS/ADEPT 51 3.8 Cài đặt thông số tụ bù 54 3.9 Cài đặt thông số Economics bỏ qua mua sắm tụ bù 55 3.10 Thông số cài đặt Economics 59 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ kinh tế, tốc độ công nghiệp hoá tăng nhanh, nhu cầu điện ngày lớn đòi hỏi ngành Điện phải trước bước để tạo sở cho phát triển kinh tế Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho việc đẩy mạnh quy hoạch, chỉnh trang địa bàn huyện Đơn Dương (là huyện nông thôn nước) năm qua làm cho phụ tải tăng nhanh, lưới điện ngày mở rộng, đại hóa phức tạp Ngành Điện tỉnh Lâm Đồng, đặc biệt Điện lực Đơn Dương phải thực kế hoạch phát triển nguồn lưới phù hợp với nhu cầu phụ tải cải tạo nâng cấp khu vực có, đề biện pháp vận hành hiệu để nâng cao chất lượng điện, tăng công suất truyền dẫn để đáp ứng ngày tốt đòi hỏi ngày cao sản lượng chất lượng điện đồng thời tiết kiệm chi phí, giảm tổn thất nâng cao hiệu kinh tế cung cấp sử dụng điện Đối với ngành điện, việc sản xuất, truyền tải phân phối điện phải vận hành cách tối ưu nhất, đảm bảo chất lượng, an toàn cung cấp điện giảm tổn thất điện đến mức thấp Thực đạt tiêu tổn thất điện mà cấp giao áp lực không nhỏ đơn vị Điện lực Với đặc thù riêng lưới điện Điện lực Đơn Dương quản lý, cung cấp điện địa bàn đa dạng, từ thị trấn, thị tứ, nông thôn đến vùng núi cao, dân cư sinh sống thưa thớt nên tổn thất lớn lưới điện điều khó tránh khỏi Điện lực Đơn Dương năm trước 2010, tổn thất điện thực hàng năm mức 10% (tổn thất phi kỹ thuật tổn thất kỹ thuật) Với nỗ lực tập thể đơn vị đến nay, số mức 7% sau áp dụng nhiều biện pháp từ tranh thủ nguồn vốn cải tạo lưới điện, thay đổi cấu trúc lưới biện pháp phịng chống thất điện khâu kinh doanh… giải pháp ngắn hạn nhằm đạt tiêu tổn thất mà cấp giao Dựa sở nghiên cứu lưới điện phân phối Điện lực Đơn Dương, từ đề xuất giải pháp vận hành tối ưu biện pháp góp phần tiết kiệm điện, tiết kiệm tài cho ngành Điện, ổn định lưới điện, quốc gia góp phần để bù đắp tình trạng thiếu điện Trên lý chọn nghiên cứu đề tài Mục tiêu nghiên cứu Thực tính tốn phân tích để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất P mạng bé đồng thời đảm bảo điện áp nút nằm giới hạn cho phép Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống lưới điện phân phối địa bàn huyện Đơn Dương Phạm vi nghiên cứu đề tài bao gồm: Thực tính tốn phân tích phương thức vận hành lưới điện huyện Đơn Dương Từ đó, chọn phương thức vận hành tối ưu, đề xuất số giải pháp hoàn thiện để đem lại hiệu cao cho công tác quản lý vận hành giai đoạn Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực tiễn - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu sách báo, giáo trình, tạp chí, trang web chun ngành điện đề cập tính tổn thất cơng suất, bù công suất phản kháng, tổn thất điện áp - Phương pháp thực tiễn: + Tập hợp số liệu Điện lực Đơn Dương cung cấp (công suất phụ tải, liệu MBA, sơ đồ thông số đường dây, thiết bị đóng cắt, số lượng dung lượng tụ bù, thông số cấu trúc lưới điện huyện Đơn Dương) để tạo sơ đồ nhập thông số vào phần mềm PSS/ADEPT + Xây dựng số kinh tế lưới điện cài đặt vào chương trình PSS/ADEPT để đánh giá bù tối ưu CSPK + Khảo sát thực tế lưới điện phân phối Điện lực Đơn Dương quản lý + Cơng cụ tính tốn: Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để hỗ trợ thực tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp, tối ưu hóa vị trị đặt tụ bù (CAPO) tìm điểm mở tối ưu (TOPO) để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhằm giảm tổn thất Đặt tên cho đề tài Căn vào mục đích, đối tượng phạm vi phương pháp nghiên cứu, đề tài đặt tên: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Điện lực Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng” 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khoa điện (2005), Giáo trình mạng điện, Khoa điện – Trường đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng [2] Bộ Công thương (2014), Thông tư số: 15/2014/TT-BCT ngày 28/5/2014 – Quy định mua, bán công suất phản kháng [3] Công ty Điện lực Lâm Đồng (2016), Quyết định số: 69/QĐ-PCLD ngày 24/02/2016 Công ty Điện lực Lâm Đồng việc giao tiêu kế hoạch sản xuất kinh doanh năm 2016 cho Điện lực Đơn Dương [4] Tập đồn Điện lực Việt Nam - Cơng ty Điện lực (Tháng 4/2017), Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/Adept - Phịng Kỹ Thuật - Cơng ty Điện lực Lâm Đồng [5] Trần Bách (2004), Lưới điện & Hệ thống điện tập 1,2 - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội ... pháp nghiên cứu, đề tài đặt tên: ? ?Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Điện lực Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng? ?? 3 Chương TỔNG QUAN VỀ KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN... 1.2 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2012 14 1.3 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2013 15 1.4 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2014 15 1.5 Tổn thất điện toàn Điện lực năm 2015 16 1.6 Tổn thất điện. .. cung cấp điện giảm tổn thất điện đến mức thấp Thực đạt tiêu tổn thất điện mà cấp giao áp lực không nhỏ đơn vị Điện lực Với đặc thù riêng lưới điện Điện lực Đơn Dương quản lý, cung cấp điện địa