Tìm điểm mở tối ưu hóa phương thức vận hành lưới điện phân phối

Nguyễn đức lơng Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành : hệ thống điện hệ thống điện TìM ĐIểM Mở TốI ƯU HOá PHƯƠNG THứC VậN HàNH LƯới điện phân phối Nguyễn đức lơng 2006-2008 H ni 2008 Hµ néi 2008 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Giá trị thực tiễn luận văn 1.6 Bố cục luận văn CHƯƠNG TÌM HIỂU CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Giới thiệu tổng quan lưới ñiện phân phối 2.1.1 Vai trị, đặc điểm lưới ñiện phân phối 2.1.2 Lưới ñiện phân phối Việt Nam 10 2.1.3 Lưới ñiện phân phối Hà Nội 11 2.2 Tìm hiểu phần tử hệ thống lưới ñiện phân phối 13 2.2.1 Hệ thống nguồn cung cấp 13 2.2.2 Hệ thống sơ ñồ cung cấp phương thức vận hành 14 2.2.3 Các thiết bị phân ñoạn lưới phân phối trung áp 18 2.2.3.1 Dao cách ly (DCL) 18 2.2.3.2 Dao cách ly tự ñộng (DCLTð) 19 2.2.3.3 Cầu dao phụ tải (CDPT) 20 2.2.3.4 Recloser (Máy cắt tự động đóng lại) 20 2.2.3.5 DAS (Distribuion Automatic System – Hệ thống tự ñộng phân phối) 21 2.2.4 Phụ tải ñiện 22 2.2.4.1 ðặc ñiểm phụ tải ñiện 22 2.2.4.2 Phân loại phụ tải 22 2.2.4.3 ðồ thị phụ tải 23 2.3 Tìm hiểu tổn thất kỹ thuật phi kỹ thuật lưới ñiện phân phối 25 2.3.1 Phân loại tổn thất 25 2.3.2 Tính tốn tổn thất kỹ thuật vận hành 26 2.3.3 Các biện pháp giảm tổn thất cơng suất điện 27 CHƯƠNG MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP XÁC ðỊNH TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI 3.1 Các tiêu chí ảnh hưởng đến việc tái cấu trúc lưới phân phối 29 3.1.1 Tổn thất công suất tác dụng ∆P 29 3.1.2.Tổn thất ñiện áp ∆U 29 3.1.3 Ảnh hưởng dòng ngắn mạch IN 30 3.1.4 Sơ ñồ bảo vệ số lưới phân phối trung áp 31 3.2 Tổng hợp nghiên cứu chọn ñiểm mở mạch vòng hợp lý 32 3.2.1 Các nghiên cứu chọn điểm mở mạch vịng hợp lý 32 3.2.1.1 Thuật tốn đổi nhánh 32 3.2.1.2 Thuật toán cắt vịng kín 33 3.2.1.3 Thuật tốn tìm kiếm ngược Backtracking 34 3.2.2 Một vài phương pháp nghiên cứu gần ñây tái cấu trúc lưới 35 3.2.2.1 Tái cấu trúc lưới phân phối ñể giảm tổn thất sử dụng phân tích độ nhạy tối ưu hóa trào lưu cơng suất 35 3.2.2.2 Tái cấu trúc lưới ñiện phân phối dựa phương pháp DAOP 44 3.2.2.3 Phương pháp tái tạo nguồn phân phối ñể giảm tổn thất phục hồi hệ thống 51 3.3 Nghiên cứu thuật tốn tìm kiếm Heuristic dựa vào chênh lệch điện áp lớn hai ñầu thiết bị phân ñoạn ñể tái cấu trúc lưới ñiện 62 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH RECONFIGURATION ÁP DỤNG KIỂM CHỨNG TRÊN CÁC BÀI TOÁN MẪU CỦA IEEE 4.1 Giới thiệu chương trình Reconfiguration 66 4.2 Module nhập liệu 67 4.3 Module tính trào lưu cơng suất sử dụng thuật toán Newton-Raphson 68 4.3.1 Thành lập phương trình để tính trào lưu cơng suất .68 4.3.2 Thuật toán Newton-Raphson 72 4.4 Module đóng cắt nhánh 78 4.5 Áp dụng chương trình Reconfiguration tốn mẫu IEEE 81 4.5.1 Bài toán Civanlar nguồn 81 4.5.2 Bài toán Civanlar nguồn 84 4.5.3 Bài toán Bran and Wu 88 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RECONFIGURATION TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN ðỐNG ðA – HÀ NỘI 5.1 Giới thiệu lưới ñiện ðống ða – Hà Nội 96 5.2 Kết tái cấu trúc lưới ñiện ðống ða – Hà Nội chương trình Reconfiguration 99 Kết luận kiến nghị 106 Tài liệu tham khảo 107 CHƯƠNG MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề Hệ thống điện hệ thống hồn thiện từ khâu sản xuất, truyền tải phân phối ñiện Các khâu có mối quan hệ chặt chẽ với ñịnh ñến chất lượng ñiện độ tin cậy cung cấp điện tồn hệ thống Kinh nghiệm vận hành Hệ thống ñiện ñiện lực giới Tập ñoàn ðiện lực Việt Nam (EVN) cho thấy chất lượng khâu phân phối điện có ảnh hưởng lớn việc ñịnh ñến chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp ñiện cho khách hàng Nền kinh tế phát triển nhu cầu điện lớn Do u cầu chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp ñiện cao Nếu u cầu khơng đảm bảo gây thiệt hại lớn kinh tế cho bên bán ñiện bên tiêu thụ ñiện, chí cịn ảnh hưởng đến an ninh quốc gia tính mạng người ðể tăng cường độ tin cậy cung cấp điện thực biện pháp cụ thể: thay thiết bị cũ thiết bị tin cậy hơn, có đường dây dự phịng, có nguồn thay máy phát Các biện pháp ñảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện cao yêu cầu vốn ñầu tư lớn, thích hợp áp dụng cho phụ tải quan trọng khơng phép điện Trong thực tế ñể nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện, lưới phân phối thường sử dụng cấu trúc mạch vòng vận hở ðiểm mở mạch vịng tính tốn lựa chọn cho tổn thất cơng suất tổn thất ñiện áp lưới nhỏ Do khơng nâng cao độ tin cậy cung cấp ñiện mà chất lượng ñiện cung cấp cho khách hàng ñược ñảm bảo tốt Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 Tương tự vậy, việc nâng cao chất lượng ñiện thực nhiều biện pháp hiệu yêu cầu vốn ñầu tư lớn: nâng cao ñiện áp vận hành lưới ñiện, tăng tiết diện dây dẫn, bù kinh tế lưới ñiện, cải thiện cấu trúc vật liệu ñể sản xuất thiết bị điện có tổn thất nhỏ Ngồi biện pháp nêu trên, mục tiêu nâng cao chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp ñiện cho khách hàng cịn thực cách: tìm điểm mở tối ưu hố chế độ vận hành lưới điện Biện pháp khơng khơng địi hỏi vốn đầu tư mà hiệu đem lại việc giảm tổn thất ñiện áp, tổn thất ñiện năng, nâng cao chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp điện khơng thua phương pháp địi hỏi vốn đầu tư Do phương pháp tìm điểm mở tối ưu hố chế độ vận hành lưới ñiện ñã ñang ñược nghiên cứu ứng dụng lưới ñiện phân phối nhiều nước 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn Trong phạm vi luận văn này, tác giả mong muốn ñược ñóng góp, xây dựng nội dung cho vấn ñề sau: - Nghiên cứu tổng quan lưới ñiện phân phối - Nghiên cứu, giới thiệu vài phương pháp tìm điểm mở tối ưu hố phương thức vận hành lưới điện phân phối, nhằm giảm tổn thất cơng suất, tổn thất ñiện áp, nâng cao chất lượng ñiện cung cấp cho khách hàng - Nghiên cứu thuật toán tìm kiếm Heuristic dựa vào chênh lệch điện áp lớn hai ñầu thiết bị phân ñoạn ñể tái cấu trúc lưới điện - Kiểm tra tính ñắn phương pháp tìm kiếm Heuristic dựa vào chênh lệch ñiện áp lớn hai ñầu thiết bị phân đoạn tốn mẫu IEEE (Civanlar, Bran and Gu) - Áp dụng thực tế lưới ñiện Hà Nội Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 1.3 Phạm vi nghiên cứu Tập trung nghiên cứu xoay quanh vấn ñề lựa chọn ñiểm mở tối ưu hố phương thức vận hành lưới điện phân phối (tái cấu trúc lưới ñiện) dựa nguyên tắc hệ thống mạch vòng yêu cầu vận hành hình tia, nhằm mục đích giảm tổn thất cơng suất, tổn thất ñiện áp, nâng cao chất lượng ñiện hệ thống ñiện 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình lưới điện phân phối có cấu trúc theo kiểu cầu dao phân đoạn có nhiều phân ñoạn liên kết ñường trục - Nghiên cứu, giới thiệu số phương pháp tái cấu trúc lưới ñiện phân phối nhằm nâng cao hiệu vận hành lưới ñiện - Nghiên cứu, xây dựng giải thuật tìm kiếm Heuristic dựa vào chênh lệch điện áp lớn hai ñầu thiết bị phân ñoạn ñể tái cấu trúc lưới với mục tiêu giảm tổn thất cơng suất - Lập chương trình Reconfiguration cho giải thuật, ứng dụng tính tốn, phân tích kết toán mẫu IEEE áp dụng thực tế tái cấu trúc cho lưới ñiện ðống ða – Hà Nội 1.5 Giá trị thực tiễn luận văn ðưa phương pháp tìm kiếm, tính tốn khả dụng từ lựa chọn điểm mở để tối ưu hố phương thức vận hành cho lưới ñiện phân phối ñược thiết kế kín vận hành hở Phần mềm lập cho phép giải tốn tái cấu trúc lưới cách linh hoạt hiệu Cho phép ñưa phương án vận hành lưới ñiện hợp lý để tối thiểu hố tổn thất cơng suất cách khố điện đóng/cắt tốt lưới ðây nội dung thiết thực phù hợp với ñiều kiện thực ña dạng lưới ñiện phân phối Việt Nam Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 1.6 Bố cục luận văn Luận văn trình bày chương: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tìm hiểu cấu trúc lưới ñiện phân phối Chương 3: Một vài phương pháp xác ñịnh tái cấu trúc lưới ñiện phân phối Chương 4: Giới thiệu chương trình Reconfiguration, áp dụng kiểm chứng toán mẫu IEEE Chương 5: Ứng dụng chương trình Reconfiguration tái cấu trúc lưới ñiện ðống ða – Hà Nội Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 CHƯƠNG TÌM HIỂU CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối 2.1.1 Vai trị, đặc ñiểm lưới ñiện phân phối Tổng quát hệ thống lưới ñiện Hệ thống ñiện (HTð) bao gồm nhà máy ñiện, trạm biến áp, ñường dây truyền tải phân phối ñiện ñược nối với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện HTð phát triển khơng ngừng khơng gian thời gian để đáp ứng nhu cầu ngày tăng phụ tải Tuỳ theo mục đích nghiên cứu, HTð ñược phân chia thành phần hệ thống tương ñối ñộc lập * Về mặt quản lý, vận hành, HTð ñược phân thành: - Các nhà máy ñiện nhà máy ñiện quản lý - Lưới ñiện siêu cao áp (U ≥ 220 kV) trạm khu vực công ty truyền tải quản lý - Lưới truyền tải 110kV phân phối cơng ty điện lực quản lý, ñiện lực * Về mặt quy hoạch, lưới ñiện ñược phân thành hai cấp: - Lưới hệ thống bao gồm: + Các nguồn ñiện lưới hệ thống (500, 220, 110 kV) + Các trạm khu vực (500, 220, 110 kV) ñược quy hoạch tổng sơ ñồ - Lưới phân phối (U ≤ 35 kV) ñược quy hoạch riêng * Về mặt ñiều ñộ chia thành hai cấp: - ðiều ñộ trung ương - ðiều ñộ ñịa phương Cơng tác điều độ bao gồm: + ðiều độ nhà máy ñiện + ðiều ñộ miền Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 + ðiều ñộ ñiện lực * Về mặt nghiên cứu, tính tốn, HTð phân chia thành: - Lưới hệ thống 500 kV - Lưới truyền tải (110, 220 kV) - Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV) - Lưới phân phối hạ áp (0,4 kV; 0,22 kV) Do phụ tải ngày phát triển khơng gian, thời gian với tốc độ ngày cao, cần phải xây dựng nhà máy có cơng suất lớn Vì lý kinh tế mơi trường, nhà máy ñiện thường ñược xây dựng nơi gần nguồn nhiên liệu việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, tốn kém, trung tâm phụ tải lại xa, phải dùng lưới truyền tải ñể chuyển tải ñiện ñến hộ phụ tải Vì lý kinh tế an tồn, người ta khơng thể cung cấp trực tiếp cho phụ tải lưới truyền tải, phải dùng lưới ñiện phân phân phối Hệ thống điện mơ tả góc độ cấp điện áp hình sau: 500-220kV 220-110kV 35-6kV 1-0,4kV Hình 2.1 Sơ đồ khối cấp điện áp Tổng qt lưới điện phân phối ðặc điểm hệ thống lưới phân phối cung cấp ñiện trực tiếp đến người sử dụng Trong cơng phát triển ñất nước nay, việc cung Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 92 22 939.61276 457.24305 12.399 22 23 846.43113 405.06907 12.314 23 24 421.28745 201.00740 12.272 25 950.77974 973.63591 11.998 25 26 888.17884 947.31112 11.966 26 27 824.84985 920.61618 11.821 27 28 753.54900 890.65243 11.717 28 29 625.71568 813.82814 11.672 29 30 421.81996 211.84396 11.619 30 31 270.22633 140.26897 11.608 31 32 60.01318 40.02050 11.604 20 0 14 0 11 21 0 17 32 0 24 28 0 Tổng tổn thất (kW) 202.677 Bảng 4.9 Trào lưu cơng suất điện áp nút mạng ñiện Bran and Gu sau tái cấu trúc Nhánh Trào lưu công suất ðiện áp nút Từ nút ðến nút P(kW) Q(kVAr) U(kV) 33 3860.94306 2408.51558 12.62294 2617.85905 1796.95013 12.48497 826.68216 404.99209 12.45468 704.69201 323.97959 12.42807 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 93 643.21002 293.23218 12.36902 400.43747 200.88406 12.35292 200.21716 100.07841 12.33948 0 12.04541 394.16993 153.80642 12.08886 10 454.48806 173.91160 12.09718 11 10 500.23273 204.15783 12.11473 11 12 180.53666 115.46317 12.08185 12 13 120.07730 80.10175 12.07174 13 14 0 11.96812 14 15 271.12000 121.12890 11.9457 15 16 210.66057 100.79339 11.90846 16 17 150.16793 80.13566 11.89537 18 1131.17136 545.49366 12.60148 18 19 1039.5481 503.94465 12.4233 19 20 936.90595 452.55315 12.37501 20 21 844.03360 409.19744 12.29573 22 1669.98169 1336.07059 12.39162 22 23 1566.74183 1277.02394 12.20501 23 24 1122.84932 1058.15736 12.0618 25 180.10780 70.06525 12.36547 25 26 120.05826 45.04002 12.36219 26 27 60.02772 20.02447 12.35553 27 28 0 11.99815 28 29 564.43629 772.8589 11.95764 29 30 361.20737 171.21427 11.91443 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 94 30 31 210.11849 100.13812 11.90591 31 32 0 11.89116 20 0 14 332.89100 132.89990 11 21 17 32 24 28 Tổng tổn thất (kW) 145.965 Nguån 22 18 19 23 24 20 28 27 25 21 29 26 14 10 30 15 11 31 13 12 16 17 32 Hình 4.12 Mạng điện Bran and Gu sau tái cấu trúc Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 95 Kết quả: Sau thực tái cấu trúc lưới, tổn thất cơng suất mạng điện giảm 56.712 kW từ 202.677 kW xuống cịn 145.965 kW, tổn thất điện áp lớn mạng giảm từ 1.100kV (∆Umax% = 8.691% nút 17 trước tái cấu trúc) xuống 0.769kV (∆Umax% = 6.073% nút 32 sau tái cấu trúc) Từ kết ta thấy sau tái cấu trúc chương trình Reconfiguration, tổn thất cơng suất tổn thất điện áp mạng ñiện ñều giảm ñáng kể Kết thu ñược phù hợp với giải thuật tác giả khác ðiều chứng tỏ đắn thuật tốn chương trình lập ðể thấy hiệu thuật tốn chương trình Reconfiguration ứng dụng với lưới ñiện phân phối thực tế Ở chương 5, ứng dụng chương trình để tái cấu trúc lại lưới ñiện phân phối ðiện lực ðống ða – Công ty ðiện lực Hà Nội Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 96 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RECONFIGURATION TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN ðỐNG ðA – HÀ NỘI 5.1 Giới thiệu lưới ñiện ðống ða – Hà Nội Lưới ñiện phân phối ðiện lực ðống ða – Công ty ðiện lực Hà Nội quản lý có cấp điện áp 22 kV ñược cấp ñiện từ lộ 481, 482 475 có xuất tuyến từ trạm biến áp 110 kV Giám Các lộ ñường dây trạm biến áp ñược tiến hành hạ cáp ngầm từ năm 2004, số lượng đường dây khơng cịn lại ñược hạ ngầm thời gian tới Các trạm treo ñược lắp ñặt cầu dao phụ tải LBS (Load Break Switch) hai ñầu cái, trạm xây Kios lắp đặt tủ đóng cắt trung RMU (Ring Main Unit) thuận tiện cho việc tái cấu trúc lưới ñiện lựa chọn ñiểm mở mạch vịng hợp lý để tối ưu hố phương thức vận hành cho lưới điện thao tác chuyển đổi lưới có tải Dây dẫn dùng loại cáp ngầm pha ruột ñồng, tiết diện 240mm2 Cu/XLPE - 3x240mm2-24kV dùng dây không AC-185 Tất lộ ñường dây ñều ñược bảo vệ rơle bảo vệ dòng dịng chạm đất SPAJ 140C Hiện lưới điện phân phối ðiện lực ðống ða (hình 5.1) có 43 trạm biến áp phân phối 22/0,4kV với công suất từ 160kVA ñến 2000kVA, tổng chiều dài ñường dây 3.435 km Lưới thiết kế kín vận hành hở với điểm mở mạch vịng: ðiểm mở mạch vịng thứ nhất: Nằm nhánh ñường dây nối từ trạm biến áp Nguyễn Khuyến với trạm biến áp Nguyễn Khuyến (từ nút tới nút 13) ðiểm mở mạch vịng thứ hai: Nằm nhánh đường dây nối từ trạm biến áp Ngô Sĩ Liên với trạm biến áp Trần Quý Cáp (từ nút tới nút 20) Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 97 ðiểm mở mạch vòng thứ ba: Nằm nhánh ñường dây nối từ trạm biến áp Cao su tái sinh với trạm biến áp Thiết kế tổng hợp (từ nút 26 tới nút 27) Các liệu lưới ñiện phân phối ðống ða ñược thể bảng 5.1 Bảng 5.1 Dữ liệu lưới phân phối ðống ða Nhánh ñường dây Sdm Loại dây L Nút Tên Nút Tên (km) Viện TDTT Nc hàng Cháo 160 XLPEM-3x240 0.709 Nc hàng Cháo Văn Miếu 400 XLPEM-3x240 0.154 Văn Miếu Văn Miếu 400 XLPEM-3x240 0.150 Văn Miếu Nguyễn Khuyến 400 XLPEM-3x240 0.180 Nguyễn Khuyến 13 Nguyễn Khuyến 630 XLPEM-3x240 0.250 Ngô Sĩ Liên TT ñào tạo Bảo Việt 630 XLPEM-3x240 0.147 TT ñào tạo Bảo Việt Nc Ngô Sĩ Liên 320 XLPEM-3x240 0.138 Nc Ngô Sĩ Liên Ngô Sĩ Liên 2000 XLPEM-3x240 0.190 Ngô Sĩ Liên 10 Lĩnh Quang 400 XLPEM-3x240 0.169 10 Lĩnh Quang 11 Lĩnh Quang 400 XLPEM-3x240 0.201 11 Lĩnh Quang 12 Lương Sửa 400 XLPEM-3x240 0.254 12 Lương Sửa 13 Nguyễn Khuyến 14 Nguyễn Khuyến 630 XLPEM-3x240 0.170 14 Nguyễn Khuyến 15 Nguyễn Khuyến 400 XLPEM-3x240 0.194 15 Nguyễn Khuyến 16 Nguyễn Khuyến 400 XLPEM-3x240 0.146 16 Nguyễn Khuyến 17 Tr.Quý Cáp 400 XLPEM-3x240 0.056 17 Tr.Quý Cáp 18 Ga B 400 XLPEM-3x240 0.082 18 Ga B 19 Trần Quý Cáp 320 XLPEM-3x240 0.152 19 Trần Quý Cáp 20 Trần Quý Cáp 400 XLPEM-3x240 0.249 20 Trần Quý Cáp Ngô Sĩ Liên 400 XLPEM-3x240 0.630 21 Long Biên 22 Cát Linh 400 XLPEM-3x240 0.396 22 Cát Linh 23 Cơ khí nghành in 200 XLPEM-3x240 0.045 400 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 98 23 Cơ khí nghành in 24 P.Cát Linh 400 XLPEM-3x240 0.180 24 P.Cát Linh 25 CN Thực phẩm 250 XLPEM-3x240 0.220 25 CN Thực phẩm 26 Cao Su tái sinh 1000 XLPEM-3x240 0.105 26 Cao Su tái sinh 27 Thiết kế tổng hợp 630 XLPEM-3x240 0.048 27 Thiết kế tổng hợp 28 Cát Linh 400 XLPEM-3x240 0.190 28 Cát Linh 29 Bách hoá Cát Linh 400 XLPEM-3x240 0.073 29 Bách hố Cát Linh 30 ðiện bích câu 400 XLPEM-3x240 0.087 30 ðiện bích câu 31 Viện luyện kim 250 XLPEM-3x240 0.171 31 Viện luyện kim 32 Cát Linh 11 32 Cát Linh 11 16 Nguyễn Khuyến 400 33 Cát Linh 34 T5-79 400 XLPEM-3x240 0.167 34 T5-79 35 Cát Linh 800 XLPEM-3x240 0.188 35 Cát Linh 36 Hào Nam 320 XLPEM-3x240 0.161 36 Hào Nam 37 Hào Nam 400 XLPEM-3x240 0.178 37 Hào Nam 38 In VP phẩm 630 XLPEM-3x240 0.103 38 In VP phẩm 40 Cục cảnh sát 630 XLPEM-3x240 0.080 39 Cục cảnh sát 40 Thịnh Hào 250 XLPEM-3x240 0.453 40 Thịnh Hào 41 Intimex 630 XLPEM-3x240 0.180 41 Intimex 42 BTL thông tin 750 XLPEM-3x240 0.094 42 BTL thông tin 43 Long Biên 250 XLPEM-3x240 0.360 43 Long Biên 44 KT Hào Nam 400 XLPEM-3x240 0.316 44 KT Hào Nam 45 482E.14 Viện TDTT XLPEM-3x240 0.812 46 481E.14 27 Thiết kế tổng hợp XLPEM-3x240 0.213 47 475E.14 21 Long Biên XLPEM-3x240 0.762 13 Nguyễn Khuyến Ngô Sĩ Liên XLPEM-3x240 0.692 33 Cát Linh 22 Cát Linh XLPEM-3x240 0.956 1260 XLPEM-3x240 0.085 AC-185 0.980 400 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 99 5.2 Kết tái cấu trúc lưới ñiện ðống ða – Hà Nội chương trình Reconfiguration Do lưới phân phối ðiện lực ðống ða ñược cải tạo hạ cáp ngầm tính đến phát triển phụ tải nên ta giả thiết: *, Công suất cực đại phụ tải Pmax lấy 80% cơng suất ñặt máy biến áp *, Hệ số cosϕ = 0,85 *, Thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải Tmax = 5000h Bảng 5.2 Thơng số đường dây phụ tải Nhánh đường dây Nút Tên Nút Tổng trở Tên R(Ω Ω) X(Ω Ω) Công suất P(kW) Q(kVar) Viện TDTT Nc hàng cháo 0.0695 0.2198 109 67 Nc hàng Cháo Văn Miếu 0.0151 0.0477 272 169 Văn Miếu Văn Miếu 0.0147 0.0465 272 169 Văn Miếu Nguyễn Khuyến 0.0176 0.0558 272 169 Nguyễn Khuyến 13 Nguyễn Khuyến 0.0245 0.0775 428 266 Ngô Sĩ Liên TT ñào tạo Bảo Việt 0.0144 0.0456 428 266 TT đào tạo Bảo Việt Nc Ngơ Sĩ Liên 0.0135 0.0428 218 135 Nc Ngô Sĩ Liên Ngô Sĩ Liên 0.0186 0.0589 1360 843 Ngô Sĩ Liên 10 Lĩnh Quang 0.0166 0.0524 272 169 10 Lĩnh Quang 11 Lĩnh Quang 0.0197 0.0623 272 169 11 Lĩnh Quang 12 Lương Sửa 0.0249 0.0787 272 169 12 Lương Sửa 272 169 13 Nguyễn Khuyến 14 Nguyễn Khuyến 0.0167 0.0527 428 266 14 Nguyễn Khuyến 15 Nguyễn Khuyến 0.019 0.0601 272 169 15 Nguyễn Khuyến 16 Nguyễn Khuyến 0.0143 0.0453 272 169 16 Nguyễn Khuyến 17 Tr.Quý Cáp 0.0055 0.0174 272 169 17 Tr.Quý Cáp 18 Ga B 0.008 0.0254 272 169 18 Ga B 19 Trần Quý Cáp 0.0149 0.0471 218 135 19 Trần Quý Cáp 20 Trần Quý Cáp 0.0244 0.0772 272 169 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 100 20 Trần Quý cáp Ngô Sĩ Liên 0.0617 0.1953 272 169 21 Long Biên 22 Cát Linh 0.0388 0.1228 272 169 22 Cát Linh 23 Cơ khí nghành in 0.0044 0.0140 136 84 23 Cơ khí nghành in 24 P.Cát Linh 0.0176 0.0558 272 169 24 P.Cát Linh 25 CN Thực phẩm 0.0216 0.0682 170 105 25 CN Thực phẩm 26 Cao Su tái sinh 0.0103 0.0326 680 422 26 Cao Su tái sinh 27 Thiết kế tổng hợp 0.0047 0.0149 428 266 27 Thiết kế tổng hợp 28 Cát Linh 0.0186 0.0589 272 169 28 Cát Linh 29 Bách hoá cát Linh 0.0072 0.0226 272 169 29 Bách hố Cát Linh 30 ðiện bích câu 0.0085 0.0270 272 169 30 ðiện bích câu 31 Viện luyện kim 0.0168 0.0530 170 105 31 Viện luyện kim 32 Cát Linh 11 0.0083 0.0264 857 531 32 Cát Linh 11 16 Nguyễn Khuyến 0.1666 0.2989 272 169 33 Cát Linh 34 T5-79 0.0164 0.0518 272 169 34 T5-79 35 Cát Linh 0.0184 0.0583 544 337 35 Cát Linh 36 Hào Nam 0.0158 0.0499 218 135 36 Hào Nam 37 Hào Nam 0.0174 0.0552 272 169 37 Hào Nam 38 In VP phẩm 0.0101 0.0319 428 266 38 In VP phẩm 40 Cục cảnh sát 0.0078 0.0248 428 266 39 Cục cảnh sát 40 Thịnh Hào 0.0444 0.1404 170 105 40 Thịnh Hào 41 Intimex 0.0176 0.0558 428 266 41 Intimex 42 BTL thông tin 0.0092 0.0291 510 316 42 BTL thông tin 43 Long Biên 0.0353 0.1116 170 105 43 Long Biên 44 KT Hào Nam 0.031 0.0980 272 169 44 KT Hào Nam 272 169 45 482E.14 Viện TDTT 0.0796 0.2517 46 481E.14 27 Thiết kế tổng hợp 0.0209 0.0660 47 475E.14 21 Long Biên 0.0747 0.2362 13 Nguyễn Khuyến Ngô Sĩ Liên 0.0678 0.2145 33 Cát Linh 22 Cát Linh 0.0937 0.2964 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 101 Chạy chương trình Reconfiguration, kết tìm đóng nhánh 5-13, 26-27 mở nhánh 13-14, 22-23, nhánh 6-20 ñược giữ nguyên trạng thái mở ban đầu Trào lưu cơng suất ñiện áp nút mạng ñiện trước tái cấu trúc ñược thể bảng 5.3 sau tái cấu trúc ñược thể bảng 5.4 Cấu hình lưới sau tái cấu trúc thể hình 5.2 Bảng 5.3 Trào lưu cơng suất ñiện áp nút lưới ñiện trước tái cấu trúc Nhánh Trào lưu công suất ðiện áp nút Từ nút ðến nút P(kW) Q(kVAr) U(kV) 1244.37966 774.20097 21.974 972.07090 604.22432 21.972 700.02996 435.09479 21.970 428.00928 266.02936 21.969 13 0 2666.64555 1656.07200 21.778 2448.34688 1520.12599 21.774 1088.11500 676.37694 21.771 10 816.05152 507.17305 21.769 10 11 544.02030 338.07101 21.768 11 12 272.00431 169.01706 21.767 14 13 3525.14575 2195.97870 21.812 15 14 3797.94490 2367.50589 21.820 16 15 4070.63555 2538.68962 21.830 16 17 1034.04667 642.15398 21.837 17 18 762.03013 473.10005 21.836 18 19 544.01699 338.05716 21.835 19 20 272.00471 169.01661 21.834 20 0 21 22 5680.44336 3551.04185 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 21.910 102 22 23 1550.19483 962.61892 21.909 23 24 1278.16437 793.52217 21.906 24 25 1108.08125 688.25906 21.903 25 26 428.00519 266.01724 21.902 26 27 0 27 28 7241.46586 4542.52812 21.960 28 29 6966.64874 4364.61853 21.954 29 30 6693.64588 4192.44733 21.946 30 31 6522.54179 4083.95689 21.931 31 32 5663.48084 3546.43892 21.925 32 16 5390.70652 3374.99420 21.838 33 34 3714.30636 2310.31147 21.851 34 35 3169.65137 1971.23871 21.843 35 36 2951.11377 1834.53834 21.836 36 37 2678.71464 1664.27546 21.830 37 38 2250.35140 1397.12472 21.827 38 40 1822.20351 1130.65469 21.825 40 39 170.00339 105.01178 21.824 40 41 1224.12519 759.40356 21.822 41 42 714.04931 443.16048 21.821 42 43 544.03597 338.11727 21.819 43 44 272.00611 169.02111 21.818 45 1353.79770 842.52334 21.985 46 27 7516.86499 4722.27865 21.979 47 21 5960.08861 3744.22025 21.940 13 3096.54199 1928.07058 21.783 22 33 3990.62861 2492.97895 21.859 Tổng tổn thất (kW) Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 48.757 103 Bảng 5.4 Trào lưu công suất ñiện áp nút lưới ñiện sau tái cấu trúc Nhánh Trào lưu công suất ðiện áp nút Từ nút ðến nút P(kW) Q(kVAr) U(kV) 4776.45185 2992.06196 21.902 4499.86947 2808.56668 21.893 4226.98425 2636.76650 21.884 3954.22302 2465.35854 21.875 13 3525.42325 2196.82866 21.863 2666.65205 1656.06262 21.830 2448.35431 1520.12078 21.825 1088.11861 676.37519 21.822 10 816.05444 507.17221 21.820 10 11 544.02233 338.07065 21.819 11 12 272.00536 169.01696 21.818 14 13 0 15 14 272.00405 169.01283 21.928 16 15 544.01626 338.05144 21.928 16 17 1034.04827 642.15268 21.929 17 18 762.03136 473.09920 21.928 18 19 544.01791 338.05667 21.927 19 20 272.00521 169.01647 21.926 20 0 21 22 4128.52790 2582.97477 22 23 0 24 23 272.00364 169.01183 21.980 25 24 442.01574 274.04998 21.981 26 25 1122.05290 696.16740 21.982 27 26 1550.08530 962.26988 21.983 Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 21.934 104 27 28 3696.45822 2300.68936 21.975 28 29 3423.72789 2129.37914 21.972 29 30 3151.48707 1959.61735 21.968 30 31 2981.24384 1853.84796 21.961 31 32 2123.81588 1321.49421 21.959 32 16 1851.70782 1152.15237 21.929 33 34 3714.30664 2310.29651 21.875 34 35 3169.65272 1971.22799 21.867 35 36 2951.11627 1834.53107 21.860 36 37 2678.71784 1664.27072 21.854 37 38 2250.35481 1397.12236 21.851 38 40 1822.20653 1130.65330 21.849 40 39 170.00371 105.01175 21.848 40 41 1224.12730 759.40269 21.846 41 42 714.05062 443.16013 21.845 42 43 544.03699 338.11701 21.843 43 44 272.00666 169.02106 21.842 45 4890.94090 3076.42528 21.947 46 27 5520.36752 3437.72901 21.984 47 21 4404.70046 2765.17526 21.955 13 3096.53981 1928.03410 21.835 22 33 3990.61820 2492.93513 21.883 Tổng tổn thất (kW) 34.009 Kết quả: Sau thực tái cấu trúc lưới, tổn thất công suất mạng ñiện giảm ñược 14.748 kW từ 48.757 kW xuống cịn 34.009 kW, tổn thất điện áp lớn mạng giảm từ 0.233 kV (∆Umax% = 1.061% nút 12 trước tái cấu trúc) xuống 0.182 kV (∆Umax% = 0.827% nút 12 sau tái cấu trúc) Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 105 Như vậy, sau tái cấu trúc tổn thất lưới ñiện giảm ñược 30.25% so với tổn thất cấu trúc lưới ban ñầu Tổn thất ñiện giảm ñược nhờ tái cấu trúc lưới chọn lại ñiểm phân ñoạn hợp lý là: ∆AG = (∆PT - ∆PS).τ (kWh) ∆AG : Tổn thất ñiện giảm ñược nhờ tái cấu trúc lưới ∆PT : Tổn thất công suất trước tái cấu trúc ∆PS : Tổn thất công suất sau tái cấu trúc Thời gian tổn thất công suất lớn Tmax = 5000h hay τ = 3500h Tổn thất ñiện giảm ñược năm là: ∆AG = (48.757 - 34.009 )×3500= 51618 kWh/năm Nếu tính giá tiền bán điện 650đ/kWh số tiền ta thu nhờ chọn lại điểm mở mạch vịng là: C = 51618×650 = 33551700 đồng Vậy với việc chọn lựa lại điểm mở mạch vịng lưới ñiện phân phối nhỏ gồm 43 trạm biến áp phân phối hạ áp 22/0,4 kV với cơng suất đặt trung bình trạm 450 kVA ta thu lợi ích kinh tế xấp xỉ 33.5 triệu đồng năm Các kết cho thấy hiệu thuật toán việc tái cấu trúc lưới ñiện ñể giảm ∆P lợi ích kinh tế thu ñược nhờ tái cấu trúc lưới không nhỏ Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Giảm thiểu tổn thất công suất, tổn thất ñiện áp, nâng cao chất lượng ñiện cung cấp cho khách hàng mang lại lợi ích kinh tế thu ñược từ việc bán ñiện ñối với ngành điện, mà cịn có nhiều ý nghĩa ñối với khách hàng ðặc biệt thời ñại công nghiệp hố, đại hố thiết bị sử dụng ñiện ngày nhiều Việc ñảm bảo chất lượng ñiện ñịnh tuổi thọ hiệu làm việc thiết bị ñiện Do ñó, ñối với ngành ñiện việc nâng cao chất lượng ñiện ñược coi trọng ñặt lên hàng ñầu Trong thực tế có nhiều biện pháp thực để giảm tổn thất cơng suất, tổn thất ñiện áp, nâng cao chất lượng ñiện như: Nâng cao ñiện áp vận hành lưới ñiện, bù kinh tế lưới phân phối trung áp tụ ñiện, tăng tiết diện dây dẫn giảm bán kính cấp ñiện Tuy nhiên giải pháp ñều địi hỏi vốn đầu tư lớn khơng tính tốn cẩn thận hiệu kinh tế thu ñược nhỏ vốn ñầu tư ban ñầu Như ñã chứng minh, biện pháp tái cấu trúc lưới ñiện tìm điểm mở tối ưu cho mạch vịng cách đóng/mở thiết bị chuyển mạch lưới khơng khơng địi hỏi vốn đầu tư mà cịn giảm tối thiểu tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp lưới điện Do đó, biện pháp đáng ñể ngành ñiện quân tâm nghiên cứu Bài toán tái cấu trúc lưới điện có chiều dài lịch sử phát triển, có nhiều mục tiêu thuật tốn để giải Trong luận văn này, tác giả xin giới thiệu vài nghiên cứu gần ñây tái cấu trúc lưới, đồng thời nghiên cứu thuật tốn tìm kiếm Heuristic dựa vào chênh lệch ñiện áp hai ñầu thiết bị phân đoạn Lập trình cho thuật tốn ứng dụng tìm điểm mở tối ưu hố phương thức vận hành cho lưới ñiện phân phối, nhằm giảm tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp, nâng cao chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp ñiện ðiều ñã ñược chứng minh qua lưới ñiện mẫu từ ñơn giản lưới ñiện Civanlar nguồn, nguồn ñến lưới ñiện phức tạp lưới ñiện Bran and Gu phần lưới ñiện trung áp Hà Nội Nguyễn ðức Lương - Lớp cao học HTð 2006-2008 ... cứu tổng quan lưới ñiện phân phối - Nghiên cứu, giới thiệu vài phương pháp tìm điểm mở tối ưu hố phương thức vận hành lưới điện phân phối, nhằm giảm tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp, nâng... CHƯƠNG TÌM HIỂU CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Giới thiệu tổng quan lưới ñiện phân phối 2.1.1 Vai trị, đặc điểm lưới điện phân phối 2.1.2 Lưới ñiện phân phối Việt Nam 10 2.1.3 Lưới. .. trị thực tiễn luận văn ðưa phương pháp tìm kiếm, tính tốn khả dụng từ lựa chọn ñiểm mở ñể tối ưu hoá phương thức vận hành cho lưới điện phân phối thiết kế kín vận hành hở Phần mềm ñược lập cho