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

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN -* Tạ Quang Thắng SỬ DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CÁCH LY PHẦN TỬ SỰ CỐ TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ ÁP DỤNG CHO LƢỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN -* - Tạ Quang Thắng SỬ DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CÁCH LY PHẦN TỬ SỰ CỐ TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ ÁP DỤNG CHO LƢỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Thiết bị mạng và nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS - TS Đặng Quốc Thống Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 10 PHẦN MỞ ĐẦU 11 Lý lựa chọn đề tài: 11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 12 Ý nghĩa thực tiễn đề tài: 12 CHƢƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ LƢỚI PHÂN PHỐI 13 1.1 Tổng quan tự động hoá lưới phân phối: 13 1.2 Nhiệm vụ tự động hoá lưới phân phối: 14 1.2.1 Nâng cao chất lượng điện (U,f): 14 1.2.2 Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện: 17 1.2.3 Nâng cao tiêu kinh tế vận hành lưới điện: 19 1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu: 20 CHƢƠNG 2: SỬ DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐỂ PHÁT HIỆN VÀ CÁCH LY PHẦN TỬ SỰ CỐ 22 2.1 Phát cố chạm đất lưới điện trung áp có dịng chạm đất bé: 22 2.1.1 Bảo vệ dịng điện thứ tự khơng: 23 2.1.2 Bảo vệ dòng điện thứ tự khơng có hướng: 24 2.1.3 Bảo vệ chống chạm đất chập chờn: 26 2.1.4 Bảo vệ chống chạm đất có hướng phản ứng theo hài bậc cao: 27 2.2 Phát cách ly phần tử hư hỏng lưới điện phân nhánh: 27 2.2.1 Phát cách ly phần tử hư hỏng theo phương pháp thủ công: 27 2.2.2 Sử dụng dao cách ly tự động: 29 2.2.3 Sử dụng máy cắt tự đóng lại (Recloser): 30 2.3 DAS - Phương tiện hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối:30 CHƢƠNG 3: CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA DAS 32 3.1 Giai đoạn 1: 33 3.1.1 Hệ thống tự động phân phối cho đường dây không: 33 3.1.2 Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm: 41 3.2 Giai đoạn 2: 42 3.2.1 Cấu trúc: 42 3.2.2 Chức năng: 43 3.3 So sánh phương pháp tự động hoá lưới phân phối: 46 3.3.1 So sánh DAS Recloser (phương pháp tự động hố lưới phân phối đường dây khơng): 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 3.3.2 So sánh phương pháp tự động hoá lưới phân phối ngầm (mạch vòng đơn, nhiều mạch vòng, mạch dự phòng): 46 3.3.3 So sánh thiết bị đóng cắt mạch điện: 47 a) So sánh thiết bị đóng, cắt đường dây phân phối không (ĐDK): 47 b) So sánh thiết bị đóng cắt dành cho đường cáp ngầm: 48 3.3.4 So sánh hệ thống thông tin để kết nối TCR RTU, TCM TCR: 50 3.4 Phương hướng phát triển DAS tương lai: 52 CHƢƠNG 4: MƠ HÌNH PHÂN ĐOẠN LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ TÍNH TỐN KỲ VỌNG THIẾU HỤT ĐIỆN NĂNG 53 4.1 Mơ hình I - đường dây nguồn, không phân đoạn: 53 4.2 Mơ hình II - đường dây nguồn, phân đoạn dao cách ly (M phân đoạn): 55 4.3 Mơ hình III: Đường dây hai nguồn, phân đoạn dao cách ly (M phân đoạn): 56 4.4 Mô hình IV - đường dây nguồn, phân đoạn DAS (M phân đoạn): 57 4.5 Mơ hình V - đường dây hai nguồn, phân đoạn DAS (M phân đoạn): 58 CHƢƠNG 5: ÁP DỤNG DAS VÀO LƢỚI PHÂN PHỐI THÁI NGUYÊN 59 5.1 Hiện trạng lưới điện Thái Nguyên: 59 5.1.1 Tổng quan lưới điện Thái Nguyên: 59 5.1.2 Lưới điện: 60 5.1.2.1 Lưới 220kV 60 5.1.2.2 Lưới 110kV 60 5.1.2.3 Lưới phân phối Thái Nguyên: 75 5.1.3 Các thiết bị đóng cắt lưới: 84 a) Máy cắt: 84 b) Recloser: 85 c) Cầu dao phụ tải: 86 d) Dao cách ly: 86 e) Cầu chì tự rơi: 86 5.1.4 Hiện trạng bảo vệ rơle: 86 5.1.5 Các thiết bị tự động hoá lưới: 88 5.1.6 Các vấn đề cần giải để tự động hoá lưới Thái Nguyên: 88 5.2 Áp dụng DAS vào lưới phân phối Thái Nguyên: 89 5.2.1 Hiệu áp dụng DAS: 89 5.2.2 Đề xuất giải pháp DAS cho ĐZ trung thuộc lưới phân phối Thái Nguyên:91 5.3 Nhận xét: 96 PHẦN KẾT LUẬN 97 Ưu - nhược điểm DAS: 97 Hướng mở rộng đề tài: 98 Kết luận kiến nghị: 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 LỜI CAM OAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Tất số liệu kết luận văn trung thực ch-a đ-ợc công bố công trình kh¸c Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 LỜI CÁM ƠN T«i xin gửi lời cảm ơn chân thành, lòng biết ơn sâu sắc đến:PGS -TS Đặng Quốc Thống ng-ời h-ớng dẫn dạy tận tâm cho suốt trình thực đề tài Tôi học đ-ợc từ thầy kiến thức khoa học quý báu, ph-ơng pháp nghiên cứu vấn đề khó, mà quan trọng nhất, cách sống mẫu mực S húa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DAS: (Distribution Automation System) – Hệ thống phân phối tự động SCADA: (Supervisory Control And Data Acquisition) - Hệ thống giám sát điều khiển thu thập liệu vận hành EMS: (Energy Management System) - Hệ thống điều khiển trình lượng SVC: (Static Var Compensator) – Máy bù tĩnh SAS (Substation automation system) - Hệ thống tự động trạm TĐL: Thiết bị tự động đóng lại TĐD: Thiết bị tự động đóng dự phịng MC: Máy cắt BU: Biến điện áp BI: Biến dòng điện BTU: Biến áp tổng hợp U: Độ lệch điện áp P: Tổn thất công suất A: Tổn thất điện V: Độ dao động điện áp TĐL: Thiết bị tự động đóng lại TĐD: Thiết bị tự động đóng dự phịng DCLTĐ: Dao cách ly tự động DNM: dao ngắn mạch Recloser: Máy cắt đóng lặp lại CB (Circuit Breaker): Máy cắt SW (Switch): Cầu dao FDR (Fault Detecting Relay) - Rơle phát cố SPS (Switch Power Supply) - Cầu dao nguồn cấp PVS (Pole-mounted Vacuum Switch) - Cầu dao tự động lắp cột RTU (Remote Terminal Unit) - Thiết bị đầu cuối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 FSI (Fault Section Indicator) - Bộ thị phân đoạn cố CRT: Màn hình điện tử TCR (Telecontrol Remote Unit): Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ xa TCM (Telecontrol Master Unit): Máy chủ điều khiển từ xa CD (Control Desk): Bàn điều khiển HTĐ: Hệ thống điện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sự cố chạm đất pha lưới có dịng chạm đất bé 23 Hình 2.2: Sơ đồ xác định góc lệch pha 0 25 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý sử dụng chung xác định hướng công suất thứ tự không cho xuất tuyến trạm 26 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất chập chờn 27 Hình 2.5: Sơ đồ sử dụng TĐL để loại trừ cố 30 Hình 2.6: Sơ đồ sử dụng Recloser để loại trừ cố 30 Hình 3.1: Cấu hình DAS 32 Hình 3.2: Cấu trúc giai đoạn DAS 33 Hình 3.3 Lắp đặt SPS cho lưới hình tia 35 Hình 3.4 Lắp đặt SPS cho lưới mạch vịng 36 Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động lưới hình tia 39 Hình 3.6: Nguyên lý hoạt động lưới có nguồn phía 40 Hình 3.7: DAS áp dụng cho hệ thống cáp ngầm 41 Hình 3.8: Cấu trúc giai đoạn DAS 42 Hình 3.9: Quá trình phục hồi sau cố 45 Hình 4.1: Đường dây nguồn, không phân đoạn 53 Hình 4.2: Đường dây nguồn, phân đoạn dao cách ly 55 Hình 4.3: Đường dây hai nguồn, phân đoạn dao cách ly 56 Hình 4.4: Đường dây nguồn, phân đoạn DAS 57 Hình 4.5: Đường dây hai nguồn, phân đoạn DAS 58 Hình 5.1 Sơ đồ sợi trạm 220kV Thái Nguyên E6.2 66 Hình 5.2 Sơ đồ sợi trạm 110kV Gị Đầm E6.3 67 Hình 5.3 Sơ đồ sợi trạm 110kV Đán E6.4 68 Hình 5.4 Sơ đồ sợi trạm 110kV Lưu Xá E6.5 69 Hình 5.6 Sơ đồ sợi trạm 110kV Phú Lương E6.6 70 Hình 5.7 Sơ đồ sợi trạm 110kV Sơng Công E6.7 71 Hình 5.8 Sơ đồ sợi trạm 110kV Quang Sơn E6.8 72 Hình 5.9 Sơ đồ sợi trạm 110kV Gang Thép E6.1 73 Hình 5.10 Sơ đồ sợi tuyến đường dây 110kV 74 Hình 5.11 Sơ đồ đường dây 377 E6.2 93 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các thơng số cầu dao PVS 34 Bảng 3.2: Các thơng số FDR 35 Bảng 3.3: Thời gian tự động đóng lại 36 Bảng 3.4: So sánh thiết bị đóng cắt ĐDK 47 Bảng 3.5: So sánh thiết bị đóng cắt dành cho đường cáp ngầm 48 Bảng 3.6: So sánh hệ thống thông tin hữu tuyến vô tuyến 50 Bảng 3.7: So sánh tính phương pháp thơng tin cáp quang 51 Bảng 5.1 Các trạm 220-110kV có tỉnh Thái Nguyên 61 Bảng 5.2 Thống kê mang tải đường dây cao thế: 63 Bảng 5.3 Thống kê mang tải đường dây trung sau trạm 110kV: 77 Bảng 5.4 Thống kê mang tải đường dây trung sau trạm Trung gian 81 Bảng 5.5: Thống kê số lần cố (năm 2009) 83 Bảng 5.6: Các đường dây xảy nhiều cố (năm 2009) 84 Bảng 5.7: Thời gian điện phân đoạn 90 Bảng 5.8: Số vụ cố vĩnh cửu đường dây trung áp 91 Bảng 5.9: Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn thuộc lộ 377 E6.2 92 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 - Bảo vệ thiếu điện áp 27 điện áp 59 - Rơle tự đóng lại 79 - Rơle tần số 81 Lưới làm việc theo chế độ trung tính nối đất trực tiếp có loại bảo vệ: - Bảo vệ dịng cắt nhanh 50/50N - Bảo vệ q dịng có thời gian 51/51N - Bảo vệ thiếu điện áp 27 điện áp 59 - Rơle tự đóng lại 79 - Bảo vệ chống chạm đất 64 - Rơ le tần số 81 Máy biến áp bảo vệ rơle: - Rơle 49 - Rơle so lệch 87 - Rơle dòng cắt nhanh 50 - Rơle q dịng có thời gian 51 - Rơle bảo vệ điều chỉnh điện áp 90 Các trạm biến áp xây dựng sử dụng rơle kỹ thuật số Đó loại rơle: - Bảo vệ dòng SPAJ 141-C (ABB) - Bảo vệ tần số SPAF-340-C1 (ABB) - 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) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 88 5.1.5 Các thiết bị tự động hoá lƣới: Các thiết bị tự động hoá lưới phân phối Thái Nguyên 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 5.1.6 Các vấn đề cần giải để tự động hoá lƣới Thái Nguyên: Lưới phân phối Thái Nguyên 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 - 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 cơng nghệ Khi đó, vốn đầu tư bị lãng phí khơng tận dụng hết hiệu hệ thống tự động hoá Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 89 - Có giải pháp kết hợp cơng nghệ tự động hố 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 lƣới phân phối Thái Nguyên: 5.2.1 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 5.3: Đường dây khơng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 90 phục cố  (vài giờ), coi T  Như vậy, phân đoạn bị điện thời gian  * 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 5.7 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 5.7: 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 35kV trạm 220/110/35/22/6kV Thái Ngun (E6.2) Ta tính tốn kỳ vọng thiếu hụt điện giảm sử dụng DAS Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 91 Lấy số vụ cố vĩnh cửu đường dây trung áp lưới điện Thái Nguyên năm 2009 tháng đầu năm 2010 để xác định cường độ hỏng hóc lưới trung áp 100km đường dây năm Bảng 5.8: Số vụ cố vĩnh cửu đường dây trung áp Số vụ cố vĩnh cửu Năm 2009 136 tháng đầu năm 2010 48 Cuối năm 2009, lưới trung áp Cơng ty Điện lực Thái Ngun có 1804,563 km đường dây tính đến hết quý năm 2010 khoảng 1810,34 km đường dây Vậy cường độ hỏng hóc 6,4 lần/100 km/năm Trạm 220/110/35/22kV Quán Triều gồm xuất tuyến 35kV: 372, 373, 376, 377, 381, 380 Cả lộ đường dây lưới hình tia phân đoạn dao cách ly 5.2.2 Đề xuất giải pháp DAS cho ĐZ trung thuộc lƣới phân phối Thái Ngun: * Tính tốn hiệu giảm kỳ vọng thiếu hụt điện áp dụng DAS cho lộ 377 trạm 220/110/35/22/kV Quán Triều Lộ 377 E6.2 gồm phân đoạn: Lắp 04 - Phân đoạn 1: Từ máy cắt 377 đến dao phân đoạn DCL 134 Lắp đặt CD cột 86 trục đường dây - Phân đoạn 2: Từ dao phân đoạn DCL 134 đến TBA La Bằng Lắp đặt CD cột 177 trục đường dây - Phân đoạn 3: Từ dao phân đoạn DCL 133 đến TBA Hồng Nơng Lắp đặt CD cột 05 nhánh rẽ Hồng Nơng - Phân đoạn 4: Từ dao phân đoạn H3-1 đến trạm biến áp Xóm Chuối Lắp đặt CD cột 04 nhánh rẽ Văn Yên Công suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn trình bày bảng 5.9 hình 5.10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 92 Bảng 5.9: Cơng suất trung bình chiều dài đường trục phân đoạn thuộc lộ 377 E6.2 Chiều dài Phân đoạn Cơng suất trung bình (kW) 2850,6 40.8 696,6 16,3 350,3 8,6 582,5 14 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (km) http://www.lrc-tnu.edu.vn 93 Hình 5.11 Sơ đồ đường dây 377 E6.2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 94 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 công 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+P4).(LI + LII + LIII+LIV) = 6,4 x1 x (2850,6+696,6+350,3+582,5) x (40,8 + 16,3 + 8,6+14) / 100 = 22851,5 (kWh) Hiệu kinh tế: Theo biểu giá bán điện kèm định số 21/2009/QĐ-TTg ngày 12/02/2009 Thủ tướng phủ giá bán điện năm 2009, năm 20102012 trích Thơng tư số 08/2010/TT-BCT ngày 24/02/2010 Bộ trưởng Bộ Công Thương ngày Quy định giá bán điện hàng năm 2010 hướng dẫn thực có biểu sau: Cấp điện áp từ 22kV đến 110kV -Giờ bình thường: 898 đ/kWh -Giờ thấp điểm: 496 đ/kWh -Giờ cao điểm: 1.758 đ/kWh Giá thành kWh không bị hạn chế cố đắt gấp nhiều lần giá bán kWh thông thường (4 USD so với 0,097 USD) Khi áp dụng DAS giai đoạn cho lộ 377 E6.2 mang lại lợi nhuận (trong năm): B = 22851,5 x x 19.200 = 1.755.000.000 đồng (Một tỷ bảy trăm năm mươi năm triệu đồng chẵn – tỷ giá 1USD = 19.200 đồng) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 95 Để lắp đặt DAS giai đoạn cho lộ đường dây cần đầu tư cầu dao cách ly tự động PVS Tại trạm 220kV Thái Nguyên, lắp đặt thêm thị phân đoạn cố FSI (máy cắt rơle tự đóng lại có) Giá PVS (bao gồm phụ kiện kèm) khoảng 660 triệu đồng Chi phí vận chuyển, lắp đặt khoảng 5% giá thành thiết bị FSI thiết bị phụ khác khoảng 20 triệu đồng Do đó, số tiền để đầu tư lắp đặt DAS giai đoạn cho lộ đường dây là: (660 x + 20) x 1,05 = 2.793 triệu đồng (Hai tỷ bảy trăm chín ba triệu đồng chẵn) 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 B  C B1  C1 Bt  Ct Bn  Cn      n t (1  r ) (1  r) (1  r) t  (1  r) Lấy hệ số giảm giá r = % Bảng 5.10: Kết tính giá trị quy đổi dòng lãi ròng (NPV) Năm Lợi nhuận, Bt (triệu đồng) 1755 1755 1755 1755 1755 Chi phí, Ct (triệu đồng) 2.973 32 32 32 Lãi ròng, Bt - Ct -2.973 1723 1755 1723 1755 1723 Hệ số quy đổi 1/(1+r)t 1,000 0,926 0,857 0,794 0,735 0,681 -2.973 1.595,5 1.504 1.368 1.289 1.173 Giá trị lãi ròng quy năm thứ t NPV 3.956,5 triệu đồng Ngoài vốn đầu tư ban đầu 2.973 triệu đồng, trình vận hành cần thêm chi phí bảo dưỡng cho dao cách ly tự động PVS (8 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 96 5.3 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 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 97 PHẦN KẾT LUẬN Ƣu - nhƣợc điểm DAS: Khi áp dụng DAS vào lưới phân phối Thái Nguyên 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 Thái Nguyên chưa đầu tư sâu vào lĩnh vực tự động hoá nên việc áp dụng DAS thuận lợi Với DAS, công tác quản lý kỹ thuật sâu sát hơn, đạt hiệu cao giám sát chặt chẽ thơng số lưới từ đưa giải pháp vận hành tối ưu cho lưới Lấy công nghệ DAS làm bước trình lên tự động hố hồn tồn hợp lý DAS cơng nghệ tự động hố đại dễ dàng tiếp cận, nắm bắt nguyên lý 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 hố trình độ chưa bắt kịp Mặt khác, DAS tận dụng tối đa tự động hoá lưới điện tiến lên cấp độ tự động hoá cao (SCADA, EMS hay DMS,…) Ngoài ưu điểm bật trên, hệ thống phân phối tự động DAS 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 - Khi áp dụng DAS giảm bớt số lượng công nhân vận hành Đây tốn khó cho nhà quản lý Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 98 - DAS chủ yếu giải vấn đề phân vùng cố, chưa giải toán giải tích lưới điện, vận hành tối ưu lưới điện Hƣớng mở rộng đề tài: Lưới điện Thái Nguyên có tốc độ tăng trưởng phụ tải khoảng 10% riêng tháng đầu năm 2010 tốc độ đạt 14% Khối lượng đường dây trạm biến áp tăng lên nhanh chóng số lượng cán nhân viên khơng nhiều địi hỏi phải có giúp đỡ kỹ thuật, công nghệ đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cao Trong luận văn 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 Q trình tự động hố 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 trình lượng - DMS: Hệ thống quản lý thông tin, liệu - BMS: Hệ thống quản lý kinh doanh Hiện nay, hệ thống giám sát - điều khiển thu thập liệu có trung tâm Điều độ Hệ thống điện quốc gia, Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, Điện lực Đà Lạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 99 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 trình bày vắn tắt chức hệ thống SCADA sau: - Thu thập liệu: hiển thị hình, bảng sơ đồ tất thông số thời gian thực phần tử hệ thống điện tần số, điện áp, cơng suất hữu cơng, cơng suất vơ cơng, dịng 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 dõi, 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 chng, cịi; hiển thị nội dung kiện cảnh báo dòng 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 bình 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 trình tự thời gian, có độ xác đến miligiây (ms), truy xuất cần thiết dạng biểu bảng, đồ thị giúp cho trình xử lý 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 100 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 Thái Nguyên 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 thông tin, giao thức truyền tin cần lựa chọn thống nhất, tuân theo tiêu chuẩn quốc gia - Phát triển DAS sau phát triển SCADA hợp lý đem lại hiệu cao vận hành, lợi ích kinh tế Do khả thời gian có hạn, lĩnh vực tự động hoá 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 tốn Cơng nghệ DAS ngồi ưu việt bật số hạn chế phân tích chắn áp dụng DAS giúp Công ty Điện lực Thái Nguyên hay Công ty Điện lực khác vận hành tối ưu lưới điện, đem lại lợi ích kinh tế cao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 101 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 tập 2, Đại học Bách Khoa Hà Nội Công ty Điện lực Thái Nguyên (2010), “Báo cáo quản lý kỹ thuật tháng đầu năm 2010”, Thái Nguyên Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (2008), “Khảo sát, đánh giá Mini SCADA”, Hà Nội Quy hoạch phát triển Điện lực tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2011-2015, có sét đến 2020 tập tập 2, Hà Nội Toshiba Corporation (2001), “Distribution Automation System”, Tokyo http://www.abb.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... -* - Tạ Quang Thắng SỬ DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CÁCH LY PH? ??N TỬ SỰ CỐ TRONG LƢỚI ĐIỆN PH? ?N PH? ??I NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ ÁP DỤNG CHO LƢỚI ĐIỆN THÀNH PH? ?? THÁI NGUYÊN Chuyên ngành:... lưới ph? ?n ph? ??i Việt Nam Mục tiêu đề tài nghiên cứu việc sử dụng thiết bị ph? ?n đoạn lưới ph? ?n ph? ??i nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đề xuất ứng dụng công nghệ tự động DAS vào lưới ph? ?n ph? ??i. .. dụng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện lưới ph? ?n ph? ??i ph? ?n tích vai trị DAS việc nâng cao độ tin cậy áp dụng vào lưới ph? ?n ph? ??i Ph? ??m vi nghiên cứu gồm nội dung: ph? ?t hiện, cách ly ph? ??n tử cố