(Luận văn thạc sĩ) đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện 220kv truyền tải điện gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN XUÂN SANG C C ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN 220KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN XUÂN SANG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN 220KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI C C R L T DU Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật điện : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN TẤN VINH Đà Nẵng – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi.Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận văn NGUYÊN XUÂN SANG C C DU R L T ii ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN 220KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI Học viên: Nguyễn Xuân Sang Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: 2018-2020 Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Lƣới điện truyền tải thuộc Truyền Tải Điện Gia Lai quản lý đóng vai trị quan trong hệ thống truyền tải điện quốc gia Cùng với phát triển mạnh phụ tải nguồn điện giai đoạn nay, công tác vận hành an toàn tin cậy lƣới điện thách thức lớn yêu cầu Truyền Tải Điện Gia Lai phải có giải pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Luận văn nghiên cứu tổng quan mặt lý thuyết phƣơng pháp tính toán độ tin cậy lƣới điện truyền tải; qua phân tích đề xuất sử dụng phƣơng pháp khơng gian trạng thái để tính tốn độ tin cậy Trên sở lý thuyết phƣơng pháp trạng thái, luận văn xây dựng thuật toán sử dụng phần mềm Excel để tính tốn độ tin cậy lƣới truyền tải nói chung Bằng thuật tốn xây dựng, luận văn tính tốn minh họa cho sơ đồ lƣới truyền tải đơn giản nút Sau tính tốn tiêu độ tin cậy lƣới điện 220 kV Truyền Tải Điện Gia Lai xét đến trƣờng hợp điện cố bảo quản định kỳ phần tử lƣới điện Để nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện luận văn đề xuất nhóm giải pháp quản lý kỹ thuật; có tính tốn hiệu giải pháp nhƣ giảm cƣờng độ thời gian sửa chữa cố, giải pháp cải tạo sơ đồ thiết bị phân phối C C R L T DU PROPOSING SOLUTIONS TO ENHANCE RELIABILITY OF 220KV POWER GRID GIA LAI POWER TRANSFER The transmission grid under the management of Gia Lai Power Transmission Company plays a very important role in the national power transmission system Along with the strong development of the load and power sources in the current period, the safe and reliable operation of the grid is a big challenge and requires Gia Lai Power Transmission to have effective solutions to improve power supply reliability The thesis has researched a theoretical overview of the methods to calculate the reliability of the transmission grid; thereby analyzing and proposing the use of the state space method to calculate the reliability On the theoretical basis of the state method, the thesis has built an algorithm and used Excel software to calculate the reliability of transmission mesh in general By the built algorithm, the thesis has calculated and illustrated a simple 7-node transmission grid diagram After that, the reliability indicators of Gia Lai 220 kV transmission grid were calculated when considering power outages caused by breakdown and periodic maintenance of elements on the grid In order to improve the reliability of the power grid, the thesis proposed groups of management and technical solutions; Including efficiency calculations of major solutions such as reducing the intensity and time of troubleshooting, solutions to improve distribution equipment diagram iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI TÊN VÀ BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI C C R L T CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY VÀ LƢỚI ĐIỆN THUỘC TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI 1.1 Tổng quan độ tin cậy lƣới điện 1.2 Tổng quan lƣới điện 220 kV truyền tải điện Gia Lai 1.3 Thực trạng ĐỘ TIN CẬY lƣới điện 220KV truyền tải điện Gia Lai 1.3.1 Trạm biến áp 500 kV Pleiku 1.3.2 Trạm biến áp 500 kV Pleiku 10 CHƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY 15 2.1 Phƣơng pháp cấu trúc nối tiếp- song song 15 2.1.1 Sơ đồ độ tin cậy 15 2.1.2 Độ tin cậy sơ đồ phần tử nối tiếp 15 2.1.3 Sơ đồ phần tử song song: 17 2.2 Phƣơng pháp không gian trạng thái 19 2.2.1 Mở đầu 19 2.2.2 Quá trình Markov với trạng thái rời rạc thời gian rời rạc (Xích Markov) 20 2.2.3 Quá trình Markov có trạng thái rời rạc thời gian liên tục 22 2.3 Kết luận 23 DU CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẠNG THÁI 24 3.1 Mơ hình trạng thái phần tử 24 iv 3.1.1 Trạng thái phần tử lƣới điện 24 3.1.2 Mô hình trạng thái phần tử xét cố 25 3.1.3 Mơ hình trạng thái phần tử xét cố cắt điện bảo dƣỡng định kỳ 26 3.1.4 Mơ hình trạng thái phần tử xét đến đổi nối 27 3.1.5 Mơ hình trạng thái hệ thống 27 3.2 Tính tốn độ tin cậy lƣới điện truyền tải 29 3.3 Phân tích ảnh hƣởng trạng thái phần tử đển phụ tải 31 3.4 Ví dụ tính tốn 32 3.4.1 Tính tốn trào lƣu cơng suất 32 3.4.2 Mơ hình trạng thái phần tử 33 3.4.3 Phân tích ảnh hƣởng hỏng hóc phần tử đến ĐTC 35 3.4.4 Thông số trạng thái 38 3.4.5 Tần suất thời gian điện đƣờng dây 44 3.5 Kết luận 44 C C R L T CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN 220 KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI 45 4.1 Sơ Đồ Lƣới Điện 45 4.2 Số liệu sơ đồ 47 4.2.1 Đánh số sơ đồ 47 4.2.2 Số liệu đƣờng dây 47 4.2.3 Số liệu độ tin cậy phần tử 48 4.3 Tính tốn trào lƣu cơng suất 49 4.4 Mơ hình trạng thái phân loại trạng thái 50 4.4.1 Mơ hình trạng thái lƣới điện truyền tải Gia Lai 50 4.4.2 Phân loại trạng thái lƣới điện truyền tải Gia Lai 54 4.5 Kết tính tốn độ tin cậy lƣới điện 220 KV thuộc Công ty Truyền tải Gia Lai 64 4.5.1 Các tiêu độ tin cậy lƣới điện cố 64 4.5.2 Độ tin cậy lƣới điện điện BQĐK 66 4.6 Kết luận 68 DU CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO LƢỚI ĐIỆN 220 KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI 70 5.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy lƣới điện 70 5.2 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện truyền tải thuộc Truyền tải điện Gia Lai 70 v 5.2.1 Giải pháp quản lý 70 5.2.2 Giải pháp kỹ thuật 72 5.3 Phân tích hiệu giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện 220 kV thuộc Truyền tải điện Gia Lai 73 5.3.1 Hiệu giải pháp giảm cƣờng độ cố phần tử 73 5.3.2 Hiệu giải pháp giảm thời gian sửa chữa phần tử 74 5.3.3 Hiệu giải pháp giảm thời gian đổi nối 74 5.3.4 Hiệu giải pháp cải tạo sơ đồ thiết bị phân phối 74 5.4 Kết luận 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt  Các ký hiệu:  : Cƣờng độ cố (1/năm)  : Cƣờng độ bảo quản định kỳ : Trạng thái bình thƣờng : Trạng thái đổi nối : Trạng thái sửa chữa : Thời gian trung bình sửa chữa cố (h) : Thời gian nối sau cố (h) : Thời gian bảo quản định kỳ  Các chữ viết tắt:  BQĐK : Bảo quản định kỳ  BVRL : Bảo vệ rơ le ĐTC : Độ tin cậy HTĐ : Hệ thống điện TBA : Trạm biến áp TTT : Trạng thái tốt TTH : Trạng thái hỏng XSTT : Xác suất trạng thái DU R L T C C vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1 Mơ hình trạng thái phần tử lƣới điện 34 3.2 Phân loại trạng thái đổi nối (S) phần tử lƣới điện 36 3.3 Phân loại trạng thái sửa chữa cố (R) phần tử lƣới điện 37 3.4 Xác suất trạng thái đổi nối S 39 3.5 Xác suất trạng thái sửa chữa R 39 3.6 Xác suất trạng thái hợp từ trạng thái iS TTH 41 3.7 Xác suất trạng thái hợp từ trạng thái iR TTH 42 3.8 Xác xuất thiệt hại điện đƣờng dây lƣới điện 43 3.9 Các tiêu độ tin cậy lƣới điện 4.1 Thông số nhánh đƣờng dây 4.2 Thông số độ tin cậy cố đƣờng dây lƣới 220 KV Gia Lai 48 4.3 Thông số ĐTC cố MC DCL lƣới 220 KV Truyền tải điện Gia Lai 49 4.4 Phân bố công suất nhánh sơ đồ lƣới 220 KV Gia Lai 49 4.5 Liệt kê trạng thái phần tử lƣới điện 50 4.6 Phân loại trạng thái iS phần tử đƣờng dây D1 đến D9 56 4.7 Phân loại trạng thái iS phần tử đƣờng dây D10 đến D17 58 4.8 Phân loại trạng thái iR phần tử đƣờng dây D1 đến D9 59 4.9 Phân loại trạng thái iR phần tử đƣờng dây D10 đến D17 62 4.10 Xác suất điện gián đoạn truyền tải đƣờng dây cố 64 4.11 Tần suất thời gian gián đoạn truyền tải năm đƣờng dây cố 65 C C R L T DU 44 47 viii Số hiệu bảng Tên bảng Trang 4.12 Cƣờng độ thời gian bảo quản định kỳ đƣờng dây 66 4.13 Xác suất điện bị gián đoạn truyền tải lƣới điện BQĐK 67 4.14 Tần suất thời gian gián đoạn truyền tải lƣới điện BQĐK 68 4.15 Tổng hợp thời gian điện điện gián đoạn truyền tải năm 68 5.1 Hiệu giải pháp giảm cƣờng độ cố đƣờng dây truyền tải 73 5.2 Hiệu giải pháp giảm thời gian sửa chữa cố đƣờng dây 74 5.3 Hiệu giải pháp giảm thời gian đổi nối 74 5.4 Xác suất điện gián đoạn truyền tải cố dùng sơ đồ rƣỡi 76 5.5 Tần suất thời gian gián đoạn truyền tải cố dùng sơ đồ rƣỡi 77 5.6 So sánh ĐTC sơ đồ giải pháp cải tạo thành sơ đồ rƣỡi 77 R L T U D C C 77 Bảng 5.5 Tần suất thời gian gián đoạn truyền tải cố dùng sơ đồ rưỡi Đƣờng dây Từ nút Đến nút Tần suất điện (1/năm) Thời gian điện (phút/năm) PLEIKU 220.00 SESAN3A 220.00 0.54 61.5 PLEIKU 220.00 SE_SAN_3 220.00 0.48 54.6 SE_SAN_3 220.00 SESAN3A 0.37 40.6 SKAK_220 220.00 PLEIKU 220.00 1.03 121.0 PLEIKU 220.00 PLEIKU2 220.00 1.08 68.8 PLEIKU2 220.00 SE_SAN4 220.00 1.85 129.9 PLEIKU2 220.00 SE_SAN4 220.00 1.85 129.9 SE_SAN4 220.00 SESAN4A 220.00 0.53 32.4 PLEIKU2 220.00 XEKAMAN1 220.00 3.01 281.3 10 PLEIKU2 220.00 XEKAMAN1 220.00 3.01 281.3 11 PLEIKU2 220.00 KRONGBUK 220.00 178.9 12 TD AN KHE 220.00 SKAK_220 220.00 0.40 43.9 13 QUY_NHON 220.00 TD AN KHE 220.00 0.62 72.6 14 R L T 1.99 PHUOC_AN 220.00 TD AN KHE 220.00 0.59 69.1 15 PLEIKU 220.00 KON TUM 220 220.00 0.42 49.3 16 PLEIKU 220.00 KON TUM 220 220.00 0.42 49.3 220.00 DU C C 1853.1 Bảng 5.6 So sánh ĐTC sơ đồ giải pháp cải tạo thành sơ đồ rưỡi Chỉ tiêu ĐTC Sơ đồ hai HTTG có TGV Sơ đồ rƣỡi Giảm Thời gian điện năm cố (phút/năm) 2,006.0 1.853,1 -7.6 % Điện trung bình năm cố (MWh/năm) 2,053.8 1.903,95 -7.3 % 5.4 Kết luận Trong chƣơng đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy lƣới điện 220 kV Truyền tải điện Gia Lai Với sơ đồ lƣới điện thiết bị phân phối trạm biến áp trạng, tính tốn cho thấy thực giải pháp để giảm cƣờng độ cố, thời gian sửa chữa cố xuống 20 % điện thời gian ngừng truyền tải 78 lƣới điện giảm đƣợc khoảng 15%; giảm cƣờng độ cố, thời gian sửa chữa cố xuống 50 % điện thời gian ngừng truyền tải lƣới điện giảm đƣợc khoảng 35 % Giải pháp cải tạo sơ đồ thiết bị phân phối 220 kV trạm biến áp 500 Pleiku đƣợc tính tốn, cho thấy xét riêng điện cố tiêu điện thời gian gián đoạn truyền tải giảm đƣợc khoảng 7,5 % Các kết tính tốn chƣơng đƣợc sử dụng phối hợp với tính tốn chi phí đầu tƣ toán so sánh kinh tế - kỹ thuật nhằm lựa chọn giải pháp tối ƣu thực tế C C DU R L T 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn vận hành lƣới điện truyền tải nói chung lƣới điện 220 kV Truyền tải điện Gia Lai nói riêng, luận văn nghiên cứu vấn đề liên quan đến tính tốn đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện 220 kV thuộc Truyền tải điện Gia Lai Luận văn sử dụng phƣơng pháp trạng thái để tính tốn độ tin cậy Từ việc phân tích phƣơng thức vận hành, xử lý cố nhƣ cắt điện bảo quản định kỳ, phần tử lƣới điện đƣợc mơ hình thành trạng thái bình thƣờng N, sửa chữa cố R, đổi nối S trạng thái bảo quản định kỳ M Từ việc phân loại trạng thái phần tử thành TTT TTH, thông số xác xuất, tần suất thời gian điện đƣợc tính tốn, làm sở cho việc tính tiêu độ tin cậy lƣới điện truyền tải Ứng dụng phƣơng pháp khơng gian trạng thái, luận văn tính tốn tiêu độ tin cậy lƣới điện 200 kV Truyền tải điện Gia Lai dựa thông số thống kê độ tin cậy phần tử Luận văn trình bày giải pháp chung để nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân tích hiệu số giải pháp nhƣ giảm cƣờng độ cố, rút ngắn thời gian cố nhƣ thời gian đổi nối cố Ngoài ra, giải pháp cải tạo sơ đồ thiết bị 220 KV từ dạng sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng thành sơ đồ rƣỡi đƣợc tính tốn đề xuất Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ cịn hạn chế nên khơng thể tránh đƣợc thiếu sót chƣa thể nghiên cứu cách đầy đủ vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Vì tác giả có số kiến nghị sau: - Về liệu độ tin cậy phần tử: cần phải thƣờng xuyên thống kê cập nhật, xây dựng liệu để phục vụ cho toán phân tích độ tin cậy lƣới điện truyền tải - Từ phân tích hiệu giải pháp, Truyền tải điện Gia Lai xây dựng kế hoạch bƣớc thực nhóm giải pháp quản lý để nâng cao độ tin cậy chơ lƣới điện 220 kV, từ mở rộng cho lƣới điện 500 kV - Để lựa chọn giải pháp cần phải xây dựng giải toán tối ƣu nhằm tìm giải pháp tối ƣu, hài hịa vốn đầu tƣ lợi ích thu đƣợc từ giải pháp C C DU R L T TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Bách, Lưới điện Hệ thống điện (tập 2), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội, 2000 Nguyễn Hoàng Việt, Đánh giá độ tin cậy hệ thống điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh,2004 TS Trần Tấn Vinh, Các phương pháp tính tốn độ tin cậy hệ thống điện, Tài liệu chuyên đề cao học, lƣu hành nội ĐHBK ĐN, 2017 Tiếng Anh C C Daniel Nack, Reliability of Substation Configurations, Iowa State University, 2005 J Endrenyi, Reliability Modeling in Electric Power Systems, John Wiley & Sons, New York, 1980 DU R L T C C U D R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... ĐÍCH ĐỀ TÀI - Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp, tính tốn tiêu độ tin cậy lƣới điện Truyền tải điện Gia Lai - Đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy lƣới điện thuộc công ty Truyền tải điện. .. ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẠNG THÁI Chƣơng 4: TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƢỚI ĐIỆN 220KV TRUYỀN TẢI ĐIỆN GIA LAI Chƣơng : ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ... tổng lƣợng điện gián đoạn truyền tải gần 10.000 MWh/năm chiếm tỉ lệ 0.12% điện truyền tải tồn lƣới Vì việc tính tốn đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện Truyền tải điện Gia Lai vô cần