Sử dụng thiết bị tự động cách ly phần tử sự cố trong lưới phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC SỬ DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CÁCH LY PHẦN TỬ SỰ CỐ TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NGUYỄN TUÂN HÀ NỘI 2005 MỤC LỤC Sử dụng thiết bị tự động cách ly phần tử cố lưới phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Phần mở đầu trang Chương 1: Những vấn đề chung tự động hoá lưới phân phối 1.1 Tổng quan tự động hoá lưới phân phối 1.2 Nhiệm vụ tự động hoá lưới phân phối 1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu Chương 2: Sử dụng thiết bị tự động để phát cách ly phần tử cố 2.1 Phát cố chạm đất lưới điện có dịng chạm đất bé 2.2 Phát cách ly phần tử hư hỏng lưới điện phân nhánh 2.3 DAS-Phương tiện hữu hiệu để nâng cao ĐTC CCĐ lưới phân phối Chương 3: Các giai đoạn phát triển DAS 3.1 Giai đoạn DAS 3.2 Giai đoạn DAS 3.3 So sánh phương pháp tự động hoá lưới phân phối 3.4 Phương hướng phát triển DAS tương lai Chương 4: Mơ hình phân đoạn lưới điện trung áp tính tốn kỳ vọng thiếu hụt điện 4.1 Mơ hình I - Đường dây nguồn, khơng phân đoạn 4.2 Mơ hình II - Đường dây nguồn, phân đoạn dao cách ly 4.3 Mơ hình III - Đường dây hai nguồn, phân đoạn dao cách ly 4.4 Mơ hình IV - Đường dây nguồn, phân đoạn DAS 4.5 Mô hình V - Đường dây hai nguồn, phân đoạn DAS Chương 5: Áp dụng DAS vào lưới phân phối Hải Phòng 5.1 Hiện trạng lưới phân phối Hải Phòng 5.2 Áp dụng DAS vào lưới phân phối Hải Phòng trang trang trang trang 11 Phần kết luận trang 76 Tài liệu tham khảo trang 13 trang 13 trang 19 trang 22 trang 24 trang 25 trang 34 trang 38 trang 44 trang 46 trang 46 trang 47 trang 49 trang 50 trang 51 trang 52 trang 52 trang 66 -1- PHầN mở đầu Lý lựa chọn đề tài: Độ tin cậy cung cấp điện với chất lượng điện hai tiêu quan trọng để đánh giá hệ thống điện Mọi nghiên cứu, tính tốn, kỹ thuật, cơng nghệ áp dụng cho hệ thống điện với mục đích đảm bảo hai tiêu Trong hệ thống điện nước ta, giải pháp tự động hoá thường nghiên cứu áp dụng cho nhà máy điện, trạm biến áp quan trọng, lưới truyền tải 500kV, 220kV Lưới phân phối có tốc độ tăng trưởng phụ tải lớn (khoảng 10%), phụ tải đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày cao Trình độ quản lý kỹ thuật, vận hành phải nâng cao khối lượng công việc lớn mà số lượng cán bộ, công nhân kỹ thuật không nhiều Việc áp dụng công nghệ tự động hoá vào lưới phân phối để nâng cao chất lượng quản lý kỹ thuật, vận hành; đảm bảo chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện; mang lại hiệu kinh tế cao yêu cầu cấp thiết Hệ thống phân phối tự động DAS (Distribution Automation System) áp dụng nước có trình độ phát triển cao lĩnh vực điện lực để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện DAS phù hợp với lưới phân phối hình tia mạch vịng vận hành hở lưới phân phối Việt Nam Mục tiêu đề tài nghiên cứu việc sử dụng thiết bị phân đoạn lưới phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đề xuất ứng dụng công nghệ tự động DAS vào lưới phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện -2- Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài giải pháp tự động sử dụng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối phân tích vai trị DAS việc nâng cao độ tin cậy áp dụng vào lưới phân phối Phạm vi nghiên cứu gồm nội dung: phát hiện, cách ly phần tử cố lưới phân phối trung áp có dịng chạm đất bé nghiên cứu công nghệ DAS, hiệu áp dụng DAS vào lưới phân phối Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Các giải pháp nghiên cứu đề tài có tác dụng: nhanh chóng phân vùng cố, loại trừ cố, rút ngắn thời gian điện, giảm kỳ vọng thiếu hụt điện nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Phân tích cấu trúc, nguyên lý làm việc, đặc tính làm việc thơng số kỹ thuật thiết bị hệ thống DAS Đề tài phân tích số lợi ích kinh tế ứng dụng DAS Đề tài mở rộng theo hướng nghiên cứu cơng nghệ tự động hố đại khác SCADA, EMS để áp dụng vào hệ thống điện kết hợp công nghệ -3- CHƯƠNG 1: vấn đề chung tự động hoá l-íi ph©n phèi 1.1 Tổng quan tự động hố lưới phân phối: Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu điện tăng trưởng nhanh chóng phát triển mạnh mẽ kinh tế quốc dân, hệ thống điện phải liên tục phát triển để hoàn thiện cấu trúc Hệ thống điện khơng ngừng trải rộng theo không gian, số lượng phần tử hệ thống điện tăng lên nhanh chóng, khối lượng cơng việc phải xử lý lớn Sự phát triển mạnh mẽ khó khăn lớn mà ngành điện phải đương đầu Công tác quản lý kỹ thuật công tác vận hành phải phát triển lên trình độ với mức tự động hố hệ thống điện cao Chỉ với giúp đỡ thiết bị tự động đại xử lý khối lượng cơng việc khổng lồ Trong hệ thống điện, lưới phân phối có nhiệm vụ đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải bao gồm chất lượng điện áp độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối lưới trực tiếp cung cấp điện đến phụ tải điện Nếu chất lượng lưới phân phối khơng tốt dù việc sản xuất truyền tải điện có tốt đến đâu chất lượng điện đến với người sử dụng khơng tốt Lưới phân phối lưới có cấu trúc phức tạp số lượng phần tử lớn, phụ tải đòi hỏi cung cấp điện liên tục với chất lượng điện cao Nhiệm vụ đặt tự động hoá lưới phân phối nặng nề Tự động hoá lưới phân phối phải đảm bảo nâng cao chất lượng điện (U,f) đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Việc vận hành lưới điện phải thoả mãn điều kiện kinh tế giảm chi phí vận hành - bảo dưỡng, giảm tổn thất điện năng, … Do đó, tự động hoá lưới phân phối phải đảm đương thêm nhiệm vụ nâng cao tiêu kinh tế lưới -4- Các thiết bị tự động hoá sử dụng lưới phân phối thiết bị tự đóng lại, tự động đóng dự phòng, tự động điều chỉnh đầu phân áp, tự động sa thải phụ tải theo tần số, thiết bị bù công suất phản kháng, thiết bị thông tin, điều khiển từ xa,…Các thiết bị phối hợp chặt chẽ với để phát huy tối đa hiệu chúng nhằm thoả mãn nhiệm vụ tự động hoá lưới phân phối Các hệ thống tự động hoá đại áp dụng cho lưới phân phối SCADA (hệ thống giám sát, điều khiển thu thập liệu), EMS (hệ thống điều khiển trình lượng), DAS (hệ thống phân phối tự động) 1.2 Nhiệm vụ tự động hoá lưới phân phối: 1.2.1 Nâng cao chất lượng điện (U,f): Tần số điện áp hai thông số chất lượng điện Các thiết bị dùng điện thiết bị phân phối điện thiết kế để làm việc tốt với tần số điện áp định (giá trị định mức) Khi tần số điện áp lệch khỏi giá trị định mức thiết bị điện làm việc chất lượng độ lệch lớn dẫn đến hư hỏng thiết bị a) Nâng cao chất lượng tần số: Chất lượng tần số đánh giá tiêu: - Độ lệch tần số so với tần số định mức: f = (f - fđm).100/ fđm Độ lệch tần số phải nằm giới hạn cho phép: fmin  f  fmaz Theo tiêu chuẩn nay, độ lệch tần số cho phép 1% tức 0,5Hz -5- - Độ dao động tần số: Đặc trưng độ lệch giá trị lớn nhỏ tần số tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn 0,1% /s Độ dao động tần số không lớn giá trị cho phép Tần số có liên hệ chặt chẽ với cơng suất tác dụng, để điều chỉnh tần số phải điều chỉnh công suất tác dụng Nhiệm vụ điều tần chủ yếu nhà máy điện Trong lưới phân phối, với việc lập danh sách phụ tải để sa thải cách hợp lý sử dụng thiết bị tự động sa thải phụ tải theo tần số để tham gia vào việc điều tần hệ thống, tần số lưới đảm bảo b) Nâng cao chất lượng điện áp: Chất lượng điện áp đánh giá tiêu: - Độ lệch điện áp so với điện áp định mức lưới: U = (U - Uđm).100/ Uđm U phải thoả mãn điều kiện: U-  U  U+ Theo tiêu chuẩn nay, độ lệch điện áp cho phép 5% - Độ dao động điện áp: V = (Umax – Umin).100/Uđm Độ dao động phải nằm giới hạn cho phép - Độ không đối xứng: Sự không đối xứng điện áp đặc trưng thành phần thứ tự nghịch điện áp U2 -6- Đối với thiết bị điện khác quy định giá trị U khác Ví dụ cực thiết bị dùng điện pha đối xứng U không vượt q 2%Uđm cịn cực động khơng đồng U2 cho phép xác định theo điều kiện phát nóng lớn 2% - Độ không sin: Uj = U j , j=3,5,7,…< 5%U1 Một số thiết bị điện có đặc tính phi tuyến máy biến áp không tải, chỉnh lưu,…sinh sóng hài bậc cao làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến khơng cịn hình sin Điều gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị điện làm giảm điện áp đèn điện, tăng tổn thất sắt từ động cơ,… Độ không sin phải nằm giới hạn cho phép Như ta biết, điện áp công suất phản kháng có mối liên hệ chặt chẽ, điều chỉnh điện áp mang tính cục bộ, địa phương Điều chỉnh điện áp lưới cao áp nhằm giảm tổn thất công suất truyền tải đảm bảo điều kiện thuận lợi cho điều chỉnh điện áp lưới phân phối Điều chỉnh điện áp lưới phân phối mang ý nghĩa định chất lượng điện áp đánh giá cực thiết bị dùng điện mà lưới phân phối nơi đáp ứng trực tiếp yêu cầu chất lượng điện áp phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện áp lưới phân phối có nhiều biện pháp tự động sử dụng như: tự động điều chỉnh đầu phân áp, tự động đóng cắt tụ điện, máy bù tĩnh SVC (Static Var Compensator),… Với việc sử dụng thiết bị tự động này, nhu cầu công suất phản kháng phụ tải đáp ứng nhanh chóng, điện áp lưới giữ giới hạn cho phép -7- Nếu so với việc điều chỉnh đầu phân áp hay đóng cắt tụ thao tác tay ta thấy hiệu rõ ràng thiết bị tự động Các thiết bị tự động phản ứng tức thời với thay đổi điện áp nhanh chóng đưa điện áp giới hạn cho phép có thay đổi Với thiết bị thao tác tay, thời gian điều chỉnh lớn, khoảng thời gian thiết bị điện phải chịu chất lượng điện áp xấu Tự động điều chỉnh đầu phân áp thường lắp trạm biến áp trung gian nhằm đảm bảo chất lượng điện áp cho đầu xuất tuyến Máy bù tĩnh SVC tụ đóng cắt có điều khiển thường đặt nút phụ tải Vị trí đặt tính tốn cho đảm bảo điện áp nút tải phân bố tối ưu luồng công suất phản kháng Các tụ đóng cắt có điều khiển, cơng suất phản kháng điều chỉnh nhảy cấp tiêu thụ công suất phản kháng lưới dư thừa công suất Máy bù tĩnh khắc phục hai nhược điểm Nhờ áp dụng thành tựu kỹ thuật điện tử cơng suất, ứng dụng Thyristor cơng suất lớn, SVC thay đổi cơng suất từ đến trị số định mức thời gian không 1/4 chu kỳ tần số điện công nghiệp.Với việc sử dụng đồng thời kháng tụ, SVC phát tiêu thụ cơng suất phản kháng Khi áp dụng biện pháp tự động hoá nêu trên, chất lượng điện lưới phân phối đảm bảo tốt nhiều Tần số điện áp ln trì khoảng giới hạn cho phép 1.2.2 Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện: Độ tin cậy khả để hệ thống hay phần tử hoàn thành đầy đủ nhiệm vụ yêu cầu khoảng thời gian định điều kiện vận hành định -8- Để đánh giá độ tin cậy thiết bị bảo vệ tự động thường sử dụng khái niệm độ sẵn sàng Độ sẵn sàng xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ thời điểm Độ sẵn sàng tính tỷ số thời gian hệ thống trạng thái tốt tổng thời gian hoạt động Độ tin cậy hệ thống điện đánh giá thông qua tiêu sau: - Xác suất thiếu điện cho phụ tải - Xác suất thiếu điện thời gian phụ tải cực đại - Kỳ vọng phụ tải bị cắt điện hỏng hóc hệ thống năm - Thiệt hại kinh tế tính tiền điện - Thời gian điện trung bình cho phụ tải năm - Số lần điện trung bình cho phụ tải năm Trong lưới phân phối, ta cần quan tâm đến tiêu sau Để thực tốt tiêu cần phải giảm số lần điện thời gian điện Thiết bị tự động đóng lại (TĐL) giúp giảm thời gian điện xuống đáng kể đường dây bị cố thoáng qua Theo thống kê, 70% cố đường dây khơng cố thống qua Các cố bị loại trừ nhanh chóng đường dây tự đóng lại Khi tự đóng lại thành công, thời gian điện khoảng 0,3 giây đến vài giây Nếu khơng có thiết bị tự động đóng lại, thường khoảng đến 10 phút để thao tác đóng lại máy cắt, thời gian điện kéo dài -65- - Bảo vệ điều chỉnh điện áp SPAU-341C (ABB) - Bảo vệ đường dây 7SA511/7SA513 (Siemens), REL511/521 (ABB) - Bảo vệ so lệch 7UT512/7UT513 (Siemens), RET-316 (ABB) 5.1.4 Các thiết bị tự động hoá lưới: Các thiết bị tự động hoá lưới phân phối Hải Phịng Trong trạm 110kV có trạm 110kV Chinfon (E2.8) trạm 110kV Xi măng (E2.16) lắp đặt có thiết bị tự động điều chỉnh đầu phân áp Recloser dần lắp đặt lộ đường dây có xác suất xảy cố thoáng qua lớn Tuy nhiên số lượng chưa nhiều chi phí đầu tư recloser cao 5.1.5 Các vấn đề cần giải để tự động hố lưới Hải Phịng: Lưới phân phối Hải Phịng chưa có nhiều thiết bị tự động hố chưa có định hướng phát triển để lên tự động hố Do đó, việc đầu tư để tự động hố dễ dàng khơng phải xét đến việc tận dụng thiết bị tự động có Để tự động hố cần ý số điểm sau: - Có thiết kế tổng thể cho tồn hệ thống tự động hố Thiết kế chia q trình phát triển tự động hố làm nhiều giai đoạn để thực giai đoạn phải liên kết chặt chẽ với Với ưu điểm tính vượt trội DAS phân tích trên, ta hồn tồn sử dụng DAS cho toàn hệ thống lưới phân phối Nếu hạn chế vốn đầu tư, ta triển khai dần giai đoạn DAS - Khi thay lắp thiết bị nên chọn thiết bị tương thích với hệ thống tự động hố sau Ví dụ: thiết bị đóng cắt phân đoạn phải có khả giao tiếp với DAS -66- - Các thiết bị đóng cắt lắp phải có khả tự động đóng cắt điện - Từng bước trang bị thiết bị có khả làm việc theo chương trình định sẵn - Nâng cao trình độ tự động hố chuyên viên kỹ thuật, tránh đầu tư hệ thống tự động hoá nhanh chuyên viên kỹ thuật chưa nắm bắt kịp công nghệ Khi đó, vốn đầu tư bị lãng phí khơng tận dụng hết hiệu hệ thống tự động hố - Có giải pháp kết hợp cơng nghệ tự động hoá khác sử dụng hệ thống điện DAS, SAS (Substation automation system - Hệ thống tự động trạm), SCADA/EMS để chúng phát huy tối đa hiệu 5.2 Áp dụng DAS vào lưới phân phối Hải Phòng: 5.2.1 Đề xuất giải pháp DAS cho lưới phân phối Hải Phòng: Căn thực trạng lưới phân phối Hải Phịng, áp dụng DAS vào lưới sau: - Đối với khu vực nội thành: Hiện nội thành lưới điện chuẩn hoá cấp điện áp 22kV sử dụng hệ thống cáp ngầm Phụ tải khu vực nội thành có mật độ lớn, hầu hết phụ tải quan trọng Do đó, đề nghị áp dụng hệ thống phân phối tự động dành cho cáp ngầm giai đoạn giai đoạn lưới điện nội thành - Đối với khu vực ngoại thành: Do phụ tải rải rác, bán kính cấp điện lớn, đề nghị sử dụng DAS giai đoạn cho đường dây khơng Về lâu dài, có đủ vốn đầu tư tiếp tục đầu tư DAS giai đoạn đường dây không cho khu vực ngoại thành -67- 5.2.2 Hiệu áp dụng DAS: a) Rút ngắn thời gian điện: * DAS dành cho đường dây phân phối không: Xét đường dây phân phối không chia thành phân đoạn dự phòng cung cấp điện điểm khép mạch vòng (điểm thường mở) Giả thiết cố xảy phân đoạn PĐ1 PĐ2 PĐ3 PĐ4 Hình 5.4: Đường dây không phân đoạn Khi chưa có DAS (phân đoạn dao cách ly), phân đoạn điện thời gian tìm kiếm, cách ly cố T thời gian sửa chữa, khắc phục cố  Các phân đoạn lại điện thời gian cách ly cố T (phân đoạn cấp điện trở lại từ nguồn; phân đoạn cấp điện từ nguồn khác qua điểm mạch vòng) Khi cố xảy phân đoạn khác nhau, dạng cố khác thời gian T τ khác Tuy nhiên, tính trung bình ta lấy thời gian sau: - Thời gian tìm kiếm, cách ly cố T: 60 phút - Thời gian sửa chữa, khắc phục cố : 90 phút Khi có DAS, việc thao tác cách ly phân đoạn cố thực tự động kéo dài vài chục giây Thời gian nhỏ so với thời gian sửa chữa, khắc phục cố  (vài giờ), coi T  Như vậy, phân đoạn bị điện thời gian  -68- * DAS dành cho cáp ngầm: Thời gian điện phân đoạn tương tự trường hợp DAS dành cho đường dây phân phối không, khác thời gian cần thiết để sửa chữa, khắc phục điểm cố  dài Trung bình thời gian khoảng 120 phút Bảng 5.6 trình bày thời gian điện phân đoạn trường hợp: phân đoạn dao cách ly (hệ thống điện tại) phân đoạn DAS với giả thiết cố xảy phân đoạn Bảng 5.6: Thời gian điện phân đoạn Phân đoạn điện T X X X X (phân  Hệ thống đoạn dao cách ly) X Tổng thời gian T T (T+) T điện  Sử dụng Tổng thời DAS gian X 0 τ điện b) Giảm kỳ vọng thiếu hụt điện năng: Áp dụng DAS giai đoạn - Đường dây không cho xuất tuyến 10kV trạm 110kV Vĩnh Bảo (E2.10) Ta tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện giảm sử dụng DAS -69- Lấy số vụ cố vĩnh cửu đường dây trung áp lưới điện Hải Phòng năm 2004 tháng đầu năm 2005 để xác định cường độ hỏng hóc lưới trung áp 100km đường dây năm Bảng 5.7: Số vụ cố vĩnh cửu đường dây trung áp Số vụ cố vĩnh cửu Năm 2004 206 tháng đầu năm 2005 98 Cuối năm 2004, lưới trung áp Cơng ty Điện lực Hải Phịng có 1972, 93 km đường dây tính đến hết quý năm 2005 khoảng 1973,34 km đường dây Vậy cường độ hỏng hóc 10,2 lần/100 km/năm Trạm 110kV Vĩnh Bảo gồm xuất tuyến 10kV: 971, 973, 975, 977 Cả lộ đường dây lưới hình tia phân đoạn dao cách ly Lộ 971 977 có chiều dài ngắn, cơng suất đặt nhỏ nên không cần áp dụng DAS cho lộ * Tính tốn hiệu giảm kỳ vọng thiếu hụt điện áp dụng DAS cho lộ 973 trạm 110kV Vĩnh Bảo (E2.10) Lộ 973 E2.10 gồm phân đoạn: - Phân đoạn 1: Từ máy cắt 973 đến dao phân đoạn Thuỷ Nông - Phân đoạn 2: Từ dao phân đoạn Thuỷ Nông đến dao phân đoạn Hùng Tiến - Phân đoạn 3: Từ dao phân đoạn Hùng Tiến đến trạm biến áp Hiệp Hồ Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn trình bày bảng 5.8 Bảng 5.8: Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn thuộc lộ 973 E2.10 -70- Cơng suất trung bình Chiều dài (kW) (km) 310,5 7,14 696,6 10,33 614,3 12,08 Phân đoạn Kỳ vọng thiếu hụt điện hệ thống điện (đường dây nguồn - phân đoạn dao cách ly) kỳ vọng thiếu hụt điện áp dụng DAS xác định theo công thức (II-3) (IV-3) chương Kỳ vọng thiếu hụt điện giảm hiệu hai cơng thức Ta có: (II-3) – (IV-3) = λT  P (LI + LII + LIII + + LM) i iI → M  Vậy áp dụng DAS, giảm bớt lượng điện thiếu hụt là: E = λ.T.(P1 + P2 + P3).(LI + LII + LIII) = 10,2 x x (310,5 + 696,6 + 614,3) x (7,14 + 10,33 + 12,08) / 100 = 4887,1 (kWh) * Tính tốn hiệu giảm kỳ vọng thiếu hụt điện áp dụng DAS cho lộ 975 trạm 110kV Vĩnh Bảo (E2.10) Lộ 975 E2.10 gồm phân đoạn: - Phân đoạn 1: Từ máy cắt 975 đến dao phân đoạn Bệnh viện - Phân đoạn 2: Từ dao phân đoạn Bệnh viện đến dao phân đoạn Cúc Phố - Phân đoạn 3: Từ dao phân đoạn Cúc Phố đến trạm biến áp Vinh Phong Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn trình bày bảng 5.9 -71- Bảng 5.9: Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn thuộc lộ 975 E2.10 Cơng suất trung bình Chiều dài (kW) (km) 704,7 8,72 698,0 8,97 1073,3 9,53 Phân đoạn Khi áp dụng DAS, lượng điện thiếu hụt giảm là: E = λ.T.(P1 + P2 + P3).(LI + LII + LIII) = 10,2 x x (704,7 + 698,0 + 1073,3) x (8,72 + 8,97 + 9,53) / 100 = 6874,5 (kWh) c) Hiệu kinh tế: Giá thành kWh không bị hạn chế cố đắt gấp nhiều lần giá bán kWh thông thường (5 USD so với 0,065 USD) Khi áp dụng DAS giai đoạn cho lộ 973 975 trạm 110kV Vĩnh Bảo mang lại lợi nhuận (trong năm): B = (4887,1 + 6874,5) x x 15.900 = 935 triệu đồng (1 USD = 15.900 đồng) Để lắp đặt DAS giai đoạn cho lộ đường dây cần đầu tư cầu dao cách ly tự động PVS Tại trạm 110kV Vĩnh Bảo, lắp đặt thêm thị phân đoạn cố FSI (máy cắt rơle tự đóng lại có) Giá PVS (bao gồm phụ kiện kèm) khoảng 330,9 triệu đồng Chi phí vận chuyển, lắp đặt khoảng 5% giá thành thiết bị FSI thiết bị phụ khác khoảng 7,04 triệu đồng Do đó, số tiền để đầu tư lắp đặt DAS giai đoạn cho lộ đường dây là: (330,9 x + 7,04) x 1,05 = 1.397,2 triệu đồng -72- Để đánh giá hiệu kinh tế áp dụng DAS, ta tính tốn tiêu NPV (Net present value) – Giá trị quy dòng lãi ròng NPVr0 = n B0 − C B1 − C1 Bt − C t Bn − C n + + + =  n t (1 + r) (1 + r) (1 + r) t =0 (1 + r) Lấy hệ số giảm giá r = % Bảng 5.10: Kết tính giá trị quy đổi dịng lãi ròng (NPV) Năm 935 935 935 935 935 Chi phí, Ct (triệu đồng) 1397,2 12 12 12 Lãi ròng, Bt - Ct -1397,2 923 935 923 935 923 1,000 0,926 0,857 0,794 0,735 0,681 -1397,2 854,7 810,3 732,9 687,2 628,6 Lợi nhuận, Bt (triệu đồng) Hệ số quy đổi 1/(1+r)t Giá trị lãi ròng quy năm thứ t NPV 2316,5 Ngoài vốn đầu tư ban đầu 1397,2 triệu đồng, trình vận hành cần thêm chi phí bảo dưỡng cho dao cách ly tự động PVS (3 triệu/1PVS với chu kỳ bảo dưỡng năm/1 lần) PVS có tuổi thọ 20 năm nhiên xét năm đầu, NPV có giá trị dương nên áp dụng DAS mang lại hiệu cao kinh tế Nhận xét: Trong trường hợp ta xét hiệu kinh tế phương diện giảm điện bị Khi áp dụng DAS mang lại số hiệu kinh tế khác như: giảm chi phí vận hành, chi phí bảo dưỡng, nhân cơng -73- Trên ví dụ đơn giản giúp ta thấy DAS thoả mãn toán kinh tế - kỹ thuật Khi áp dụng DAS với đường dây có chiều dài lớn (số phân đoạn tăng), cơng suất lớn xác suất xảy cố cao, hiệu kinh tế độ tin cậy cung cấp điện nâng cao Khu vực nội thành với mật độ phụ tải lớn, ta phải chia xuất tuyến thành nhiều phân đoạn (6 đến phân đoạn/1 xuất tuyến) Số phân đoạn lớn khiến vốn đầu tư tăng lượng công suất tiết kiệm lớn nên vốn nhanh chóng thu hồi Ngược lại, khu vực ngoại thành với phụ tải rải rác, công suất tiêu thụ nhỏ nên chia số phân đoạn từ đến xuất tuyến -76- PHẦN KẾT LUẬN Ưu - nhược điểm DAS: Khi áp dụng DAS vào lưới phân phối Hải Pḥng mang lại lợi ích lớn như: nhanh chóng khơi phục cung cấp điện, giảm thời gian điện, giảm kỳ vọng thiếu hụt điện nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Các thiết bị tự động hoá lưới điện Hải Pḥng chưa đầu tư sâu vào lĩnh vực tự động hoá nên việc áp dụng DAS thuận lợi Với DAS, công tác quản lư kỹ thuật sâu sát hơn, đạt hiệu cao giám sát chặt chẽ thông số lưới từ đưa giải pháp vận hành tối ưu cho lưới Lấy công nghệ DAS làm bước tŕnh lên tự động hố hồn tồn hợp lư DAS cơng nghệ tự động hố đại dễ dàng tiếp cận, nắm bắt nguyên lư đơn giản, cán kỹ thuật, công nhân vận hành không bị rơi vào trường hợp: không sử dụng khơng khai thác hết tính hệ thống tự động hoá tŕnh độ chưa bắt kịp Mặt khác, DAS tận dụng tối đa tự động hoá lưới điện tiến lên cấp độ tự động hố cao (SCADA, EMS hay DMS,…) Ngồi ưu điểm bật trên, hệ thống phân phối tự động DAS c ̣n số hạn chế như: - Khi loại trừ điểm cố phải đóng cắt nhiều lần gây tác động khơng tốt thiết bị lưới đồng thời không phù hợp với khách hàng yêu cầu chất lượng điện cao - Vốn đầu tư giai đoạn đầu cao -77- - Khi áp dụng DAS giảm bớt số lượng công nhân vận hành Đây tốn khó cho nhà quản lư - DAS chủ yếu giải vấn đề phân vùng cố, chưa giải tốn giải tích lưới điện, vận hành tối ưu lưới điện Hướng mở rộng đề tài: Lưới điện Hải Pḥng có tốc độ tăng trưởng phụ tải khoảng 10% riêng tháng đầu năm 2005 tốc độ đạt 14% Khối lượng đường dây trạm biến áp tăng lên nhanh chóng số lượng cán nhân viên không nhiều đ ̣i hỏi phải có giúp đỡ kỹ thuật, cơng nghệ đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cao Trong luận văn đă đề cập đến số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đề xuất sử dụng hệ thống phân phối tự động DAS tương lai gần Quá tŕnh tự động hoá hệ thống điện bao gồm giai đoạn chủ yếu sau: Khối lượng thông tin BMS DMS EMS SCADA t - SCADA: Hệ thống giám sát, điều khiển thu thập liệu - EMS: Hệ thống điều khiển tŕnh lượng - DMS: Hệ thống quản lư thông tin, liệu - BMS: Hệ thống quản lư kinh doanh -78- Hiện nay, hệ thống giám sát - điều khiển thu thập liệu đă có trung tâm Điều độ Hệ thống điện quốc gia, Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, Điện lực Đà Lạt Dự kiến đến năm 2010 triển khai SCADA Công ty Điện lực Hải Pḥng Nếu thời gian điều kiện cho phép, đề tài phát triển theo hướng nghiên cứu hệ thống giám sát - điều khiển thu thập liệu để đề xuất giải pháp kết hợp tối ưu DAS SCADA với mục tiêu vận hành kinh tế lưới điện, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện Ở đây, xin tŕnh bày vắn tắt chức hệ thống SCADA sau: - Thu thập liệu: hiển thị h́ nh, bảng sơ đồ tất thông số thời gian thực phần tử hệ thống điện tần số, điện áp, công suất hữu công, công suất vô công, ḍng điện, nhiệt độ, áp lực dầu ; hiển thị trạng thái làm việc tất thiết bị đóng, cắt, nấc đặt máy biến áp giúp nhân viên vận hành hệ thống điện điều khiển từ xa, theo dơi, giám sát làm việc toàn hệ thống điện - Giám sát chế độ làm việc thiết bị hệ thống điện: Khi thiết bị vận hành có thơng số vi phạm giới hạn cho phép bị cố, hệ thống tự động đưa tín hiệu cảnh báo chuông, c ̣i; hiển thị nội dung kiện cảnh báo ḍng lệnh theo mầu sắc nhấp nháy, giúp cho nhân viên vận hành hệ thống điện có xử lý kịp thời, hợp lý để đưa thiết bị trở lại trạng thái vận hành b́ nh thường đưa thiết bị khác vào thay đảm bảo cho hệ thống điện làm việc trạng thái ổn định kinh tế Tất kiện xảy thiết bị hệ thống điện, chế độ vận hành hệ thống điện lưu trữ tự động theo tŕnh tự thời gian, có độ xác đến miligiây (ms), truy xuất cần -79- thiết dạng biểu bảng, đồ thị giúp cho tŕnh xử lư phân tích cố xác - Điều khiển thiết bị hệ thống điện: Hệ thống SCADA cho phép người vận hành thực thao tác, điều khiển thiết bị từ xa đóng cắt máy cắt, dao cách ly, điều chỉnh nấc phân áp máy biến áp Khả cho phép giảm bớt nhân lực, nhanh chóng khắc phục cố Lưới hệ thống, lưới truyền tải, lưới phân phối kết hợp chặt chẽ, linh hoạt vận hành tích hợp tốt cơng nghệ SCADA DAS Kết luận kiến nghị: - Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối cần quan tâm nhiều hơn, phải có giải pháp tối ưu để giải toán yêu cầu khách hàng ngày cao xu hướng mở rộng nhiều thành phần kinh tế tham gia quản lý, kinh doanh điện - Công nghệ DAS phù hợp với kết cấu lưới phân phối Hải Pḥng toán nâng cao độ tin cậy cung cấp điện - Với hệ thống phân phối không, nên hạn chế việc sử dụng recloser, bước đưa thiết bị DAS vào vận hành - Với hệ thống ngầm, nên lựa chọn Auto-RMU thay cho RMU để phục vụ cho phát triển DAS hay SCADA tương lai - Nếu vốn đầu tư hạn chế nên ưu tiên đầu tư thiết bị tự động cho mạch liên kết áp, lộ cung cấp điện có phụ tải quan trọng - Giải pháp thơng tin, giao thức truyền tin cần lựa chọn thống nhất, tuân theo tiêu chuẩn quốc gia - Phát triển DAS sau phát triển SCADA hợp lư đem lại hiệu cao vận hành, lợi ích kinh tế -80- Do khả thời gian có hạn, lĩnh vực tự động hố lĩnh vực mới, thời gian thử nghiệm, tài liệu tham khảo không nhiều nên luận văn tập trung nêu số giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đề xuất công nghệ DAS - giải pháp hợp lý để giải toán Cơng nghệ DAS ngồi ưu việt bật c ̣n số hạn chế đă phân tích chắn áp dụng DAS giúp Công ty Điện lực Hải Pḥng hay Công ty Điện lực khác vận hành tối ưu lưới điện, đem lại lợi ích kinh tế cao TÀI LIỆU THAM KHẢO VS.GS Trần Đình Long (2000), “Bảo vệ hệ thống điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật VS.GS Trần Đình Long (2004), “Tự động hố hệ thống điện”, Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS.TS Trần Bách (2004), “Lưới điện hệ thống điện” - tập 2, Đại học Bách Khoa Hà Nội Công ty Điện lực Hải Phòng (2005), “Báo cáo quản lý kỹ thuật tháng đầu năm 2005”, Hải Phòng Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (2004), “Khảo sát, đánh giá Mini SCADA”, Hà Nội Toshiba Corporation (2001), “Distribution Automation System”, Tokyo ... LỤC Sử dụng thiết bị tự động cách ly phần tử cố lưới phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Phần mở đầu trang Chương 1: Những vấn đề chung tự động hoá lưới phân phối 1.1 Tổng quan tự động. .. nghiên cứu việc sử dụng thiết bị phân đoạn lưới phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đề xuất ứng dụng công nghệ tự động DAS vào lưới phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện -2-... lần điện năm giảm xuống, độ tin cậy cung cấp điện lưới nâng cao Các thiết bị tự động hố trình bày giải pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện sử dụng rộng rãi lưới 1.2.3 Nâng cao