(Luận văn thạc sĩ) tối ưu hóa lưới điện phân phối thành phố quảng ngãi nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN ANH TUẤN TỐI ƢU HÓA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN ANH TUẤN TỐI ƢU HÓA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS TRẦN TẤN VINH Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy cô khoa Điện trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng khơng ngại khó khăn giảng dạy cung cấp cho Tơi kiến thức bổ ích quý báu kiến thức tảng, dẫn dắt để Tôi thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Giảng viên hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Trần Tấn Vinh ln ln nhiệt tình bảo, hướng dẫn cho Tôi nhiều vấn đề khoa học chuyên sâu lĩnh vực nghiên cứu luôn động viên, khích lệ tinh thần để tạo mơi trường nghiên cứu sáng tạo suốt q trình thực luận văn Một lần xin trân trọng cám ơn thầy, cô! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phan Anh Tuấn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phan Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIẾU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1.1 Tổn thất công suất lƣới điện phân phối 1.1.2 Tổn thất điện lƣới điện phân phối 1.1.3 Thực trạng tổn thất điện lƣới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi 1.2 ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.2.1 Định nghĩa độ tin cậy 1.2.2 Yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy lƣới điện 1.2.3 Các tiêu độ tin cậy cung cấp điện 1.2.4 Thực trạng độ tin cậy lƣới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi: 1.3 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.3.1 Biện pháp tổ chức 1.3.2 Biện pháp kỹ thuật 10 1.3.3 Giảm tổn thất điện tổn thất điện phi kỹ thuật 11 1.4 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 12 1.4.1 Lập kế hoạch bảo dƣỡng thiết bị 12 1.4.2 Giải pháp lựa chọn phƣơng thức kết lƣới 14 1.4.3 Giải pháp đồng hoá thiết bị lƣới 16 1.4.4 Giải pháp phân đoạn đƣờng dây 17 1.4.5 Giải pháp ứng dụng cơng nghệ tự động hố lƣới diện phân phối 17 CHƢƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 20 2.1 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 20 2.1.1 VAI TRÕ, Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH TTCS, TTĐN 20 2.1.1.1 Tính tốn TTCS TTĐN toán thiết kế hệ thống cung cấp điện 20 2.1.1.2 Tính tốn, phân tích TTCS TTĐN quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện .21 2.1.1.3 Những tồn phƣơng pháp tính tốn TTCS TTĐN .21 2.1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TRỊ SỐ TTCS VÀ TTĐN TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 22 2.1.2.1 Quan hệ phƣơng pháp tính tốn TTCS TTĐN 22 2.1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trị số TTCS 23 2.1.2.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trị số TTĐN .26 2.1.3 TÍNH TỐN TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH 27 2.1 3.1 Cơ sở phƣơng pháp .27 2.1.3.2 Phƣơng pháp giải chƣơng trình tính tốn 27 2.1.3.3 Xác định TTCS điều kiện vận hành chƣơng trình tính tốn 28 2.1.4 TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 29 2.1.4.1 Phƣơng pháp tích phân đồ thị 29 2.1.4.2 Phƣơng pháp dịng điện trung bình bình phƣơng 31 2.1.4.3 Phƣơng pháp thời gian tổn thất 31 2.1.4.4 Phƣơng pháp đƣờng cong tổn thất .32 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 38 2.2.1 Phƣơng pháp đồ thị - giải tích 38 2.2.2 Phƣơng pháp không gian trạng thái 40 2.2.3 Phƣơng pháp hỏng hóc .41 2.2.4 Phƣơng pháp Monte - Carlo 41 2.3 PHẦN MỀM PSS/ADEPT VÀ CÁC BÀI TỐN TÍNH TỐN 42 2.3.1 Giới thiệu chƣơng trình PSS/ADEPT .42 2.3.2 Mơ lƣới điện chƣơng trình PSS/ADEPT 46 2.3.3 Các bƣớc thực ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT 47 CHƢƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN TRẠNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 48 3.1 TÌNH TRẠNG CẤP ĐIỆN HIỆN TẠI TRÊN KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 48 3.1.1 Khái quát trình hình thành phát triển lƣới điện Thành phố Quảng Ngãi 49 3.1.2 Đặc điểm lƣới điện phân phối Điện lực thành phố Quảng Ngãi 48 3.1.3 Khối lƣợng đƣờng dây trạm biến áp: 49 3.1.3.1 Sơ đồ liên kết lƣới xuất tuyến 22kV trạng Thành phố Quảng Ngãi49 3.1.3.2 Trạm biến áp nguồn: 49 3.1.3.3 Khối lƣợng đƣờng dây trạm biến áp phân phối: 50 3.2 TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 52 3.2.1 Số liệu đầu vào tính tốn TTĐN 52 3.3.2 Tính tốn gần giá trị TTĐN lƣới điện phân phối TP Quảng Ngãi 58 3.3 TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 61 3.3.1 Số liệu đầu vào tính tốn độ tin cậy 61 3.3.2 Bảng tính tốn thời gian sửa chữa trung bình lƣới điện khu vực Điện lực Thành phố Quảng Ngãi 63 3.3.3 Bảng thông kê tiêu cố bảo trì bảo dƣỡng lƣới điện khu vực Điện lực Thành phố Quảng Ngãi 64 3.3.4 Bảng tổng hợp thiết bị đóng cắt phân đoạn, nhánh rẽ, liên lạc sơ đồ nguyên lý xuất tuyến: 64 3.3.5 Tính tốn giá trị độ tin cậy lƣới điện phân phối cố lƣới điện phân phối TP Quảng Ngãi chƣơng trình PSS/ADEPT: 65 3.4 KẾT LUẬN 65 3.4.1 Về tổn thất điện năng: Tính tốn TTĐN tồn lƣới điện trung áp TP Quảng Ngãi là: 65 3.4.2 Về độ tin cậy cung cấp điện cố: 66 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 67 4.1 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG .67 4.1.1 Phân tích giải pháp giải pháp giảm TTĐN TP Quảng Ngãi .67 4.1.2 Các tiêu chí để lựa chọn phƣơng án vận hành hợp lý LĐPP 68 4.1.3 Kết tính tốn .69 4.2 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY 75 4.2.1 Thay thiết bị phân đoạn, Nhánh rẽ và kết nối liên lạc xuất tuyến trung áp: 75 4.2.2 Kết tính toán độ tin cậy xuất tuyến sau đề xuất cải tạo, thay thế:76 4.2.3 Một số giải pháp khác: 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 KẾT LUẬN 82 KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH TỐI ƢU HÓA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY Học viên: Phan Anh Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khoá: K34.KTĐ.QNg Trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Giảm tổn thất điện nâng cao độ tin cậy cung cấp điện mục tiêu quan trọng sản xuất kinh doanh điện Ở nƣớc ta, năm gần nhu cầu điện ngày gia tăng, hệ thống lƣới điện vận hành lâu năm với việc xây dựng không đồng chƣa tính tốn cập nhật thƣờng xun dẫn đến tổn thất điện đáng kể nhiều khu vực hệ thống điện Do vậy, việc tính tốn đƣa giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy để nâng cao hiệu vận hành lƣới điện hữu cần thiết Trong đề tài này, dựa sở nghiên cứu lý thuyết giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy kết hợp với sử dụng phần mềm ứng dụng để phân tích tổn thất điện năng, độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Thành phố Quảng Ngãi dựa đánh giá ƣu, khuyết điểm giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy mà Điện lực Thành phố Quảng Ngãi áp dụng, số giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy đƣợc lựa chọn Kết tính tốn đạt đƣợc thể đƣợc tính hiệu giải pháp đƣợc đề xuất Từ khóa - Tổn thất điện năng; Độ tin cậy cung cấp điện; Lƣới điện phân phối; Bù công suất phản kháng; Tụ bù; Điện lực Thành phố Quảng Ngãi OPTIMIZATION OF THE DISTRIBUTION OF QUANG NGAI CITY DISTRIBUTED ELECTRIC NETWORK TO REDUCE ELECTRICITY LOSS AND RELIABLE RAISING Abstract - Reducing power loss Reduce power loss and improve power supply reliability is one of the important goals in the production and sale of electricity In our country, in recent years, the electricity demand has been increasing, while the power grid has been running for a long time with inconsistent construction and irregular update and calculation, resulting in significant loss of power in several areas in the system Therefore, calculating to propose solutions for reducing power losses and improving the efficiency of operation of existing grids is very necessary In this thesis, based on theoretical research on solutions for reducing power losses, improve power supply reliability combined with the use of application software to analyze the current power losses, reliability on the power grid of Quang Ngai Power Company, and based on the assessment of the advantages and disadvantages of solutions to reduce power losses, improve power supply reliability that Quang Ngai Power Company is applying, some solutions to reduce power loss, improve power supply reliability are chosen Obtained results indicate the effectiveness of the proposed solutions Key words - Power loss; power supply reliability; system; reactive power compensation; capacitor; Quang Ngai Power Company DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TTCS Tổn thất công suất TTĐN Tổn thất điện CSPK Công suất phản kháng EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVNCPC Tổng Công ty Điện lực Miền Trung QNPC Công ty Điện lực Quảng Ngãi ĐLTP Điện lực Thành phố Quảng Ngãi TPQN Thành phố Quảng Ngãi SXKD Sản xuất kinh doanh TBA Trạm biến áp Pmin Công suất nhỏ Pmax Công suất lớn TU Biến áp đo lƣờng TI Biến dòng đo lƣờng QĐ Quyết định MC Máy cắt RC Recloser DCL Dao cách ly ĐL Điện lực LBS Dao cắt có tải ĐTC Độ tin cậy CCĐ Cung cấp điện ĐTC CCĐ Độ tin cậy cung cấp điện Phụ lục 29 Switched Capacitor Switching Schedule: Node Load Snapshot Size (kvar) Step Size (pu) Fraction in Service (pu) Caodiem 300.00 1.0000 1.0000 Thapdiem 300.00 1.0000 1.0000 Trungbinh 300.00 1.0000 1.0000 Caodiem 300.00 1.0000 1.0000 Thapdiem 300.00 1.0000 1.0000 Trungbinh 300.00 1.0000 1.0000 NODE644 NODE661 Page of Phụ luc 30 Capacitor Placement Optimization Report 1/17/2019 4:11:07AM System Base kVA: 1000.00 XT_477_E16.5 Analysis Data: Considered Size Number of fixed banks: 600.00 Number of switched banks: 300.00 Energy Cost Real (per kWh) Reactive (per kvarh) Discount Rate (pu/yr) Inflation Rate (pu/yr) Evaluation Period (yrs) 1,886.17 0.00 0.08 0.06 8.00 Installation Cost Maintenance Rate Fixed (per kvar) Switched (per kvar) Fixed (per kvar yr) Switched (per kvar yr) 281,000.0 588,000.0 7,039.00 14,918.00 Load Snapshots Used: Name Caodiem Thapdiem Trungbinh Relative Duration 0.40 0.20 0.40 Page of Phụ luc 30 Financial: Cost of Placing Banks: Present value cost of fixed banks: Present value cost of switched banks: Present value cost of all banks: 199,689,944 05 0.00 199,689,944.0 P (kW) Q (kvar) Initial Losses 199.32 542.49 Final Losses 194.82 534.02 4.50 8.47 Savings Total savings Present Value of Energy Loss 24,243,408,695 30 23,696,348,998 30 547,059,697.00 347,369,752.9 Summary of Capacitors Placed Size (kvar) Node Fixed NODE769 600 Switched Capacitor Switching Schedule: Node Load Snapshot Size (kvar) Step Size (pu) Fraction in Service (pu) Page of Phụ lục 31 Capacitor Placement Optimization Report 1/18/2019 9:31:04AM System Base kVA: 1000.00 XT_477_E16.5 Analysis Data: Considered Size Number of fixed banks: 300.00 Number of switched banks: 300.00 Energy Cost Real (per kWh) Reactive (per kvarh) Discount Rate (pu/yr) Inflation Rate (pu/yr) Evaluation Period (yrs) 1,886.17 0.00 0.08 0.06 8.00 Installation Cost Maintenance Rate Fixed (per kvar) Switched (per kvar) Fixed (per kvar yr) Switched (per kvar yr) 281,000.0 588,000.0 7,039.00 14,918.00 Load Snapshots Used: Name Caodiem Thapdiem Trungbinh Relative Duration 0.40 0.20 0.40 Page of Phụ lục 31 Financial: Cost of Placing Banks: Present value cost of fixed banks: Present value cost of switched banks: Present value cost of all banks: 99,844,972.0 0.00 99,844,972.03 P (kW) Q (kvar) Initial Losses 194.82 534.02 Final Losses 192.99 530.48 1.83 3.54 Savings Total savings Present Value of Energy Loss 23,696,348,998 30 23,473,489,145 47 222,859,852.83 123,014,880.8 Summary of Capacitors Placed Size (kvar) Node Fixed NODE741 300 Switched Capacitor Switching Schedule: Node Load Snapshot Size (kvar) Step Size (pu) Fraction in Service (pu) Page of xAruc irQqEAq KHOA DAr rrec on " r'A'F TRU'ONq DAi n S6: 308/QD-DI-IBI{-DT ceNG t{oA xA ngl cuu rucuia vrul- r\AM ' ' ' DO rap - Tg ,r, Eit - l{irng, nsittt {)l rhdng 03 ndnt 20tS QUYET DINH VA vi6c giao rtd tii vi trdch nhigm ciia ngrrd'i hu,o,ng dfrn Iu$n vrn t6irc sV Hrsu TRUONG TRTJOTqG DAr HQC BACH KHOA _-_3 'Ual hoc.fJa N6ng; ,C[n cir Thdng tu sS 08/e0|4ITT-BGDD] ]Sdf 20 thdng n6m 2014 cria Bq tru8ng Bg Gi6o dpe vi Edo tao ve vi$c ban hnnh guy che.t6 ch*c vd hoat dsng cria dai hqc virng vic6c ccv ss giSo dpc dpi hqc thdnh viEn;Quy6t dinh s0 6950/QD-EI{EN ni&y 01 rhdng 12 nim 2014 cua Gi6m ddc Epi-hqc En NEng rr0 viQ ban hinh quy ointr nhigrn rll, quyA" nn, Di Nfrng, citc cs s0 gi6o dpc dai hgc thinh vi0n vi *ar aon vi trgc thuOc; d- ;3}i, CIn cf Th6ng tu s6 L'1}}L4ITT-BGD&DT 15 th6ng nbrn ZAW crtaBg tru&ng BQ Gilio dpc vA Edo tgo vA vi$c ban hinh Quy chii Dfro tao trtntr d0 Th4c sy; euy€rd,Jrt;E 598/QE-EHBI( ngiry 27112/2fr16 cfia I{iQu trudng trud'ng E4i hqc Brlch ttroa vC vi6c ban hAnh Qny ilinh ddo t4o trinh dg rhgc s!; C[n cir Quyet dinh sO 1164/DHBK-DT ngAy 25/0812}rc cria Fligu trudng tgdng D4i hqc Bich Khoa v0 vigc cdng nhfln hpc vi6n cao hJ c irring tuyiin; C[rr cft ]'o'tlinh s6 f)8lKE ciia lihoa Di6n r,6 vi6c Quyet dinh giao Ae ml hiionu clin lirfrn v.In tltac sY cho hoc vi0n cao hc.lc chuy0n rrgin6 Kf thgf,t cii6n: Xit ,i\ ,grroi de nghi cria'fruong Irhong l)do tao, QUYET DINH 'Di6tr l Giao cho hoc vi6n cao ltoc Phan Anh Tudn, l6'p I{34^ItTD.eNg, cluy6n.gd,}r Ki thuQt diQtt, tlttlc liidn clA tii iuqur vdrr "Tdi wt hda hrd.i di€n pltdn pt.,ai *anh pinA e;cing Ngiii nhdnt gi(tm tdn thtit di€n ndng vd ndng cao tl6 tin cqty.", dudi sr.r hrrdng Afin ci,a f{ frin l"titt l/inh, Ttrit'ng Dqti lryc Bdch Khocr - Ec,ui hpc ilit Ndng fli6n Ilclc vi6n cao hoc vi ngLrcri hucrng cJIn cei tdn o Eidu I duo-c huong cilc Qg1:6n lo'i vi thLl'c hiQn nhi$rn vu tlieo diurg quy ch€ ddo tao thac s! hign linh c,a 116 Giao cluc Diio tao, qu1 clinh clio tqro tirqrc s! cira Trucrng Eai hnc Bich l