Đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện truyền tải 220kv do công ty truyền tải điện 3 quản lý vận hành bằng phương pháp không gian trạng thái

-1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG -2Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM MINH ĐÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Tấn Vinh ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV DO CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN QUẢN LÝ VẬN HÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI Chuyên ngành: Mạng Hệ thống điện Mã số: 60.52.50 Phản biện 1: TS Trần Vinh Tịnh Phản biện 2: TS Nguyễn Hoàng Việt Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 12 năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng – Năm 2011 - Thư viện trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng -3MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải tiêu đặc biệt quan trọng toán kinh tế - kỹ thuật thiết kế vận hành hệ thống điện Bởi vì, cố lưới điện truyền tải gây ảnh hưởng đến khả cung cấp điện hệ thống; gây điện cho số phụ tải khu vực rộng lớn làm tan rã lưới, tác động xấu đến phát triển kinh tế đời sống xã hội Vì vậy, việc tính tốn độ tin cậy lưới điện truyền tải quốc gia nói chung lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành nói riêng để có biện pháp khắc phục nâng cao độ tin cậy, đảm bảo cung cấp điện an tồn, liên tục góp phần hệ thống điện nước đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng đảm bảo an ninh lượng Quốc gia yêu cầu cấp thiết cần phải thực Mục đích đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải phương pháp không gian trạng thái, kết hợp với tốn phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử đến hệ thống phương pháp trạng thái lát cắt tối thiểu để giảm nhẹ khối lượng tính tốn Từ ứng dụng để đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành phương pháp không gian trạng thái Đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng Các phương pháp nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy hệ thống điện; trọng tâm phương pháp không gian trạng thái a -4b Phạm vi nghiên cứu Lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành Chỉ xét đến cố ngẫu nhiên phần tử hệ thống điện Phương pháp nghiên cứu Trên sở tổng hợp nghiên cứu lý thuyết đánh giá độ tin cậy hệ thống điện, đề tài phân tích lựa chọn phương pháp khơng gian trạng thái để tính tốn, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải Từ nghiên cứu lý thuyết đề tài xây dựng chương trình tính tốn dựa phần mềm Matlab để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải Dựa vào số liệu thống kê tiêu độ tin cậy phần tử hệ thống điện, sử dụng chương trình để đánh giá tiêu độ tin cậy lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành Từ đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Đặt tên đề tài Căn vào mục đích phạm vi nghiên cứu, đề tài đặt tên: “Đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành phương pháp không gian trạng thái” Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu kết luận chung, nội dung luận văn biên chế thành chương phụ lục, cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan độ tin cậy hệ thống điện Chương 2: Đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải phương pháp khơng gian trạng thái Chương 3: Thuật tốn xây dựng chương trình đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải Chương 4: Đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành -5- -6- CHƯƠNG 1.1.3.2 Trạng thái hỏng hóc hệ thống điện Trạng thái hệ thống điện tập hợp trạng thái tất phần tử tạo thành Nói cách khác, trạng thái hệ thống điện xảy đồng thời trạng thái phần tử Do xác suất trạng thái hệ thống điện tích xác suất trạng thái phần tử giả thiết phần tử hệ thống điện độc lập với 1.1.4 Nguyên nhân gây điện thiệt hại điện 1.1.4.1 Nguyên nhân gây điện 1.1.4.2 Thiệt hại điện 1.1.5 Đặc điểm hệ thống điện mặt độ tin cậy 1.1.6 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống điện 1.1.7 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống điện 1.2 Độ tin cậy phần tử 1.2.1 Phần tử không phục hồi 1.2.2 Độ tin cậy R(t) 1.2.3 Cường độ hỏng hóc λ(t) 1.2.4 Thời gian làm việc trung bình 1.2.5 Mơ hình cường độ hỏng hóc 1.2.6 Phần tử phục hồi 1.3 Tổng quan phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện Ngày có nhiều phương pháp đánh giá độ tin cậy, phương pháp có ưu riêng cho loại toán cụ thể Đối với hệ thống điện người ta thường sử dụng phương pháp sau 1.3.1 Phương pháp đồ thị giải tích 1.3.2 Phương pháp không gian trạng thái 1.3.3 Phương pháp hỏng hóc 1.3.4 Phương pháp đường tối thiểu 1.3.5 Phương pháp lát cắt tối thiểu 1.3.6 Phương pháp mô Monte – Carlo TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN [ Các khái niệm độ tin cậy Định nghĩa độ tin cậy Độ tin cậy xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu k h o ả n g t h i g i a n n h ấ t đ ị n h v t r o n g điều kiện vậ n hàn h định 1.1.2 Các tiêu đánh giá độ tin cậy hệ thống điện - Xác suất thiếu điện cho phụ tải, xác suất cơng suất phụ tải lớn công suất nguồn điện - Xác suất thiếu điện thời gian phụ tải cực đại - Điện thiếu (hay điện mất) cho phụ tải, kỳ vọng điện phụ tải bị cắt 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 1.1.3 Khái niệm trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 1.1.3.1 Trạng thái phần tử Phần tử hệ thống điện trạng thái khác phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật chức chúng Mỗi trạng thái kéo dài khoảng thời gian xác định Đặc trưng trạng thái là: thời gian trạng thái, xác suất trạng thái tần suất trạng thái Tất trạng thái xảy phần tử tạo thành tập đủ trạng thái phần tử Việc phần tử trạng thái tập đủ trạng thái đại lượng ngẫu nhiên đo xác suất phần tử trạng thái hay gọi tắt xác suất trạng thái Tổng xác suất trạng thái tập đủ trạng thái 1.1 1.1.1 -7- -8- CHƯƠNG 2.2 Tần suất trạng thái thời gian trạng thái ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 2.3 Trạng thái lát cắt tối thiểu BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHƠNG GIAN TRẠNG THÁI 2.4 Mơ hình khơng gian trạng thái lưới điện truyền tải có xét đến đổi nối sau cố 2.1 2.1.1 Phương pháp không gian trạng thái Trạng thái không gian trạng thái Theo phương pháp không gian trạng thái, hệ thống diễn tả trạng thái hoạt động khả chuyển trạng thái Trạng thái hệ thống xác định tổ hợp trạng thái phần tử Mỗi tổ hợp trạng thái phần tử cho trạng thái hệ thống Phần tử có nhiều trạng thái khác như: trạng thái tốt, trạng thái hỏng, trạng thái bảo dưỡng định kỳ Do thay đổi trạng thái phần tử làm cho hệ thống chuyển sang trạng thái Tất trạng thái hệ thống tạo thành khơng gian trạng thái Hệ thống trạng thái Do tổng xác suất trạng thái Ưu phương pháp không gian trạng thái xét phần tử có nhiều trạng thái khác với giả thiết định áp dụng phương pháp q trình Markov cách hiệu để tính xác suất trạng thái tần suất trạng thái, từ tính tiêu độ tin cậy hệ thống 2.1.2 Quá trình ngẫu nhiêu Markov Q trình ngẫu nhiên Markov mơ hình tốn học diễn tả q trình ngẫu nhiên phần tử hệ thống liên tiếp chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác không gian trạng thái 2.1.3 Quá trình Markov với trạng thái rời rạc thời gian rời rạc (xích Markov) 2.1.4 Quá trình Markov có trạng thái rời rạc thời gian liên tục 2.4.1 Mơ hình trạng thái phần tử Khi phần tử hệ thống điện bị cố, bảo vệ rơ le tác động để lập phần tử Sau bảo vệ rơ le tác động, ta thao tác đổi nối để đưa phần lại hệ thống không bị hư hỏng vào làm việc trở lại, sau phần tử hư hỏng đưa vào sửa chữa Vì vậy, phần tử bị hỏng hệ thống phải qua hai trạng thái trạng thái trước đổi nối (S) trạng thái sau đổi nối (R) λ N µR R µS S Hình 2.5: Mơ hình ba trạng thái phần tử Trên hình 2.5 mơ hình hỏng phần tử có đổi nối, λ cường độ hỏng hóc; µR cường độ phục hồi; µS cường độ đổi nối 1/TS; TS thời gian đổi nối; TR thời gian phục hồi, 1/µR Ta có xác suất trạng thái: - Trạng thái tốt (N): trạng thái phần tử làm việc tốt (bình thường) - Trạng thái đổi nối (S): trạng thái phần tử bị hư hỏng thao tác đổi nối để khôi phục lại sơ đồ hệ thống - Trạng thái sửa chữa (R): trạng thái phần tử đưa vào sửa chữa sau đổi nối xong -9- - 10 - Ở trạng thái đổi nối S ta có: PS = λ.PN.TS Với λ.PN tần suất trạng thái N, tần suất trạng thái S xét phần tử bị hỏng (không hư hỏng đồng thời) PR = λ.PN.TR Ở trạng thái hỏng: Ở trạng thái tốt: PN = Sơ đồ không gian trạng thái hệ thống n phần tử Giả sử trạng thái trạng thái lát cắt tối thiểu tiêu độ tin cậy tính gần 1 + λ (T R + TS ) Ví dụ xác suất trạng thái 1R 1S là: P1R = λ1TR1 PN Khi có phần tử hỏng, hệ thống xảy tình P1S = λ1TS1 PN sau: Tổng quát ta có: a Khơng có trạng thái làm hệ thống hỏng; PiR = λiTRi PN b Chỉ có trạng thái S làm hệ thống hỏng; PiS = λiTSi PN Vì PN + ∑PRi + ∑PSi = c Cả R S làm hệ thống hỏng 2.4.2 Mô hình trạng thái n phần tử n ⇔ PN + ∑ λ i (TSi + TRi )PN = Xét trường hợp hệ thống có n phần tử, phần tử i =1 cố làm hệ thống trạng thái: trạng thái đổi nối → PN = trạng thái sửa chữa hình 2.6 + ∑ λ i (TSi + TRi ) i =1 1S λ1 µ1 S Từ tính xác suất trạng thái iR, iS Bằng cách phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử 1R λ2 µ 1R N µ2R đến hệ thống, định trạng thái tốt (TTT) trạng thái µ2S 2R 2S µnR λn nR hỏng (TTH) trạng thái đổi nối iS trạng thái sửa chữa iR (với i = 1…n) µnS n PH = ∑ (P i∈TTH iR + PiS ) nS Suy xác suất trạng thái tốt: Hình 2.6: Mơ hình ba trạng thái n phần tử PT = - PH Mỗi trạng thái có thể trạng thái tốt (TTT), trạng thái hỏng (TTH), nghĩa trạng thái mà phụ tải xét cịn có điện đầy đủ bị điện Rõ ràng PT > PN 2.4.3 Mơ hình trạng thái hệ thống có phần tử bị hỏng hóc - 11 - - 12 - Bài tốn phân tích hỏng hóc lưới điện truyền tải Ảnh hưởng hỏng hóc phần tử đến hỏng hóc hệ thống phụ thuộc vào cách ghép nối phần tử Sau ta xét sơ 2.5 đồ lưới điện đơn giản hình 2.8 Các trạm B C cung cấp điện từ trạm nguồn A Tiêu chuẩn hỏng hóc chọn sau: a HT hỏng trạm B C điện Đối với hệ thống đơn giản việc phân tích ảnh hưởng hỏng hóc tiến hành cách kiểm tra phần tử Cịn hệ thống phức tạp phải thực nhờ máy tinh cách sử dụng thuật tốn phân tích ảnh hưởng hỏng hóc xác định trạng thái lát cắt tối thiểu hình 2.10 Chän trạng thái i có n phần tử hỏng b Do khả tải đường dây nên hệ thống hỏng tổng phụ tải cung cấp từ đường dây đơn Các trạng thái xếp thành cột, gồm trạng thái tốt T, trạng thái phần tử hỏng, phần tử hỏng… Các số ghi ô trạng thái tên đường dây bị cố Trên sơ đồ không biểu diễn chuyển đổi trạng thái phân tích ảnh hưởng hỏng hóc Đương nhiên, tính tốn xác suất trạng thái cần phải biết khả chuyển trạng thái Dựa vào tiêu chuẩn hỏng hóc, ta kiểm tra trạng thái để phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử đến hệ thống, trạng thái phân thành nhóm trạng thái tốt T trạng thái hỏng H hình 2.9 TR¹M B 12 123 13 124 1234 14 125 1235 TR¹M A 24 145 245 345 Đ 234 235 Trạng thái i có phải trạng thái tốt hệ thống không? 2345 34 Trạng thái i trạng thái hỏng hệ thống nhung lát cắt tối thiểu 1345 45 Đ Phân tÝch ¶nh huëng háng hãc S 1245 135 35 134 23 25 15 S TÊt c¶ trạng thái j (là trạng thái mà (n-1) n phần tử i bị hỏng) có phải trạng thái tốt hệ thống không? T 12345 H Trạng thái i trạng thái lát cắt tối thiểu hệ thống Trạng thái i trạng thái tèt cđa hƯ thèng TR¹M C Hình 2.8: Sơ đồ lưới điện dùng để phân tích hỏng hóc Hình 2.9: Không gian trạng thái phần tử sơ đồ hình 2.8 Hình 2.10: Sơ đồ thuật tốn phân tích ảnh hưởng hỏng hóc xác định trạng thái lát cắt tối thiểu - 13 CHƯƠNG THUẬT TOÁN VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 3.1 Sơ đồ thuật tốn Sơ đồ thuật tốn để phân tích ảnh hưởng hỏng hóc tính tốn độ tin cậy hệ thống xây dựng mô tả hình 3.1 Hình 3.1: Sơ đồ thuật tốn đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải - 14 - a Giải thích sơ đồ thuật toán Dữ liệu độ tin cậy sơ đồ cách nối sơ đồ Dữ liệu dùng để tính toán độ tin cậy cung cấp điện phụ tải hệ thống điện bao gồm: cách nối phần tử hệ thống truyền tải, cách đánh số nút nhánh (phần tử), tiêu độ tin cậy phần tử như: cường độ hỏng hóc, thời gian đổi nối, thời gian sửa chữa, cường độ bảo quản định kỳ, thời gian bảo quản trung bình… b Xác định vùng bảo vệ vùng sửa chữa phần tử Vùng bảo vệ phần tử định nghĩa tập hợp phần tử bị cắt (mất điện) tác động bảo vệ rơ le có cố phần tử xét Thông thường vùng bảo vệ vùng giới hạn máy cắt gần phần tử cố (giả thiết bảo vệ rơ le hồn tồn tin cậy) Dựa vào phân tích sơ đồ yêu cầu chọn lọc bảo vệ rơ le, xác định vùng bảo vệ cho tất phần tử sơ đồ nối điện Vùng sửa chữa phần tử định nghĩa tập hợp phần tử bị cắt (mất điện) thực xong đổi nối (sau BVRL tác động cắt máy cắt để cô lập vùng cố) Việc xác định vùng sửa chữa thực dựa sở phân tích sơ đồ thực tế an tồn sửa chữa Thơng thường vùng sửa chữa tập vùng bảo vệ, sau đổi nối số phần tử bị điện tác động BVRL khôi phục có điện trở lại c Xác định nút phụ tải cần tính độ tin cậy Tùy theo yêu cầu tốn, chọn nút phụ tải để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện Nút phụ tải cần tính độ tin cậy thường góp phía cao áp hạ áp máy biến áp khu vực trung gian - 15 d Tìm đường nối từ nguồn điện đến nút phụ tải - 16 g Xác định mã đường ứng với trạng thái, tổ hợp mã Đường nối từ nguồn đến phụ tải tập hợp phần tử hình thành nên đường nối liền từ nguồn cung cấp đến phụ tải đường phần tử tham gia trạng thái Bằng mã đường xét xem trạng thái chọn có phải trạng xét Có thể có nhiều đường nối từ nguồn đến phụ tải Phụ tải xem điện không tồn đường nối từ nguồn đến phụ tải ngược lại, phụ tải không điện tồn đường nối từ nguồn đến phụ tải Cần lưu ý đường nối hiểu đường tối thiểu, nghĩa có phần tử Xác định mã đường ứng với trạng thái thái hỏng hệ thống hay không Nếu phải xét xem có phải trạng thái lát cắt tối thiểu hay không Nếu lát cắt tối thiểu, ta sử dụng biểu thức đánh giá tiêu độ tin cậy tần suất trạng thái, thời gian trạng thái… đường bị cố đường nối bị đứt nghĩa khơng cung cấp Khi xét xong trạng thái tính xác suất trạng điện được; phần tử sửa chữa đường nối thái tần suất trạng thái tất trạng thái lát cắt tối thiểu Sau khôi phục việc cung cấp điện trở lại lấy tổng xác suất hỏng tần suất hỏng hệ thống e Xác định mã đường ứng với phần tử 3.2 Để thuận tiện việc lập trình, đường nối ứng với phần tử mã hóa để ghi nhận ảnh hưởng hỏng hóc tải 3.3 3.4 làm đứt tất đường f Xây dựng chương trình đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải phần tử dãy số ứng với số đường sơ đồ Nếu tất số mã đường phần tử hỏng làm hỏng hệ thống Ví dụ tính độ tin cậy cung cấp điện sơ đồ thiết bị phân phối phần tử đến đường; phần tử bị hỏng làm hỏng đường nối đường có mã 1, ngược lại có mã Như vậy, mã đường Ví dụ tính độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền 3.4.1 Chương trình đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải 3.4.2 Sử dụng chương trình xây dựng để kiểm tra kết ví dụ xét phần 3.2 3.3 Chọn trạng thái có k phần tử bị hỏng Nhận xét : Để đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải, xét So sánh kết có chạy chương trình kết đến trường hợp hỏng nhiều phần tử có xét đến tính tốn phân tích phần 3.2 3.3 ta thấy hồn tồn giống đổi nối Ví dụ phần tử bị hỏng sửa chữa đổi nối 3.5 xảy cố phần tử khác… Vì k số phần tử bị hỏng, chọn tùy theo toán Kết luận Chương trình áp dụng để tính tốn độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phức tạp - 17 - - 18 L = 90km CHƯƠNG 18 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220KV DO CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 19 20 15 12 24 11 13 22 TBA 220KV QUY NHON 23 4.1.2 Quy mô phát triển lưới điện 220kV Công ty Truyền tải điện (giai đoạn 2011 – 2020) 4.2 Đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành 4.2.1 Sơ đồ lưới điện Truyền tải 220kV PTC3 quản lý vận hành Để thực việc đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành ta giả thiết: - Phụ tải trạm biến áp 220kV toàn Công ty cung cấp điện từ nguồn N1, N2 220kV trạm biến áp 500kV Pleiku - Khi nguồn bị cố, nguồn lại đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải - Khi đánh giá độ tin cậy xét trường hợp hỏng phần tử Với giả thiết trên, sơ đồ lưới điện 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành thể hình 4.3 26 L = 130km TBA 220KV TUY HỊA L = 146km Cấu trúc lưới điện Công ty Truyền tải điện 25 30 PT1 Truyền tải điện quản lý vận hành 4.1.1 27 14 L = 146km Tổng quan lưới điện truyền tải 220kV Công ty 28 21 10 29 16 QUẢN LÝ VẬN HÀNH 4.1 17 L = 147km 54 55 42 53 43 60 57 59 58 N1 N2 41 51 45 48 50 31 44 52 56 49 47 TBA 220KV KRÔNGBUK 40 32 39 46 33 36 38 37 35 34 TBA 220KV NHA TRANG TBA 500KV PLEIKU (E52) Hình 4.3: Sơ đồ dùng đánh giá độ tin cậy lưới điện Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành 4.2.2 Tổ chức sở liệu 4.2.3 Xác định nút phụ tải tính độ tin cậy 4.2.4 Xác định đường nối từ nguồn đến phụ tải 4.2.5 Kết chạy chương trình SOPHANTU = 60 SODUONGCUNGCAPDIEN = TRANGTHAIDOINOI = Columns through 21 0 0 0 1 1 0 0 0 0 Columns 22 through 42 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 43 through 60 0 0 0 0 0 0 0 0 TRANGTHAISUACHUA = Columns through 21 - 19 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Columns 22 through 42 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 43 through 60 0 0 0 0 0 0 0 0 0 XACSUATTTH = 8.9089e-005 4.2.6 Chú thích kết Phụ tải PT1 220kV C21 trạm biến áp 220kV Quy Nhơn điện khi: - Sự cố phần tử: 8, 9, 10, 11, 12, 60 - Một phần tử 9, 10, 11 trạng thái sửa chữa Xác suất TTH hệ thống 8,9.10-5 4.2.7 Kết luận Xác suất điện 220kV C21 TBA 220kV Quy Nhơn cố ngẫu nhiên sửa chữa phần tử thấp Hay nói cách khác lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành có độ tin cậy cung cấp điện cao 4.3 Đánh giá độ tin cậy sơ đồ thiết bị phân phối trạm biến áp truyền tải 4.3.1 Loại thứ (hình 4.4) Sơ đồ nối điện phía 220kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt Sơ đồ nối điện phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt 4.3.2 Loại thứ (hình 4.6) Sơ đồ nối điện phía 220kV: Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng Sơ đồ nối điện phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt - 20 PT1 PT2 Phía 220kV: HT góp phâ n đoạ n MC 231-3 231-3 231 231 231-1 231-1 132-3 131-3 172-7 132 200 200-2 200-1 132-1 C21 131-1 173-7 172 172-2 173 100 100-1 173-1 100-2 C11 C22 131 C12 Phía 110kV: HT gó p phâ n đoạ n bằ ng MC AT1 AT2 Hình 4.4: Sơ đồ thiết bị phân phối loại Xác suất TTT: 0,99951 Xác suất TTH: 4.8433e-004 PT1 PT2 Phía 220kV: HT gó p có góp vòng C29 231-9 200-9 231-3 232-2 200-1 232-3 132-3 200 231 231-1 232-9 200-2A 232 132 200-2B 232-1 232-2 132-1 C21 131 131-1 173-7 172 172-2 173 173-1 100 100-1 100-2 C11 C22 131-3 172-7 C12 Phía 110kV: HT gó p phâ n đoạn MC AT1 AT2 Hình 4.6: Sơ đồ thiết bị phân phối loại Xác suất TTT: 0,99949 Xác suất TTH: 5,0928e-004 4.3.3 Loại thứ (hình 4.8) Sơ đồ nối điện phía 220kV: Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng Sơ đồ nối điện phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt có góp vịng - 21 - - 22 PT1 Phía 220kV: HT góp có góp vòng PT2 C19 C29 231-9 200-9 231-3 132-9 232-2 200-1 232-3 200 231 231-1 232-9 200-2A 232 200-2B 232-1 131-9 132-3 132 232-2 132-1 C21 172-9 131 131-1 100-1 173-9 172-7 173-7 100 100-2 172 172-2 173 173-1 C11 C22 100-9 131-3 C12 tồn (độ tin cậy cao, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế an toàn cho người) Nhưng qua tính tốn, phân tích, so sánh lọai sơ đồ trên, rõ ràng việc sử dụng sơ đồ TBPP (phía 220kV: hai hệ thống góp có góp vịng, phía 110kV: hệ thống góp phân đoạn máy cắt có góp vịng) trạm biến áp truyền tải lựa chọn thích hợp Bảng 4.5: Tổng hợp kết tính tốn độ tin cậy cung cấp điện loại sơ đồ thiết bị phân phối Phía 110kV: HT gó p phâ n đoạn MC có gó p voø ng AT1 AT2 Lọai sơ đồ Đặc điểm sơ đồ Xác suất TTT Xác suất TTH Loại ⊕ Phía 220kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt ⊕ Phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt 0,99951 4.8433e-004 Loại ⊕ Phía 220kV: Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng ⊕ Phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt 0,99949 5,0928e-004 Loại ⊕ Phía 220kV: Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng ⊕ Phía 110kV: Sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt có góp vịng 0,99998 1,3713e-004 Hình 4.8: Sơ đồ thiết bị phân phối loại Xác suất TTT: 0,99998 Xác suất TTH: 1,3713e-004 4.3.4 So sánh ĐTC loại sơ đồ TBPP trạm biến áp truyền tải Bảng tổng hợp kết tính tốn ĐTC loại sơ đồ TBPP trạm biến áp truyền tải bảng 4.5 Nhận xét: Các sơ đồ thiết bị phân phối sử dụng trạm biến áp truyền tải có độ tin cậy cung cấp điện cao Tính linh hoạt sơ đồ thể khả thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác Muốn sơ đồ vận hành linh hoạt phải có nhiều thiết bị Nhưng sơ đồ có nhiều thiết bị xác suất cố lại tăng lên → ĐTC giảm xuống (sơ đồ loại nhiều thiết bị sơ đồ loại ĐTC thấp hơn) Vì vậy, tùy theo trường hợp cụ thể mà chọn sơ đồ có ĐTC linh hoạt định Sơ đồ thiết bị phân phối loại có ĐTC cung cấp điện cao Vì tiến hành sửa chữa mạch phía 110kV mạch khơng điện Kết luận: Việc sử dụng sơ đồ TBPP trạm biến áp truyền tải vấn đề phức tạp tính đa tiêu cần thỏa mãn với mâu thuẩn - 23 - - 24 - Tính độ tin cậy phụ tải 110kV Trạm biến áp 220kV Quy Nhơn có máy biến áp cơng trạm biến áp 220kV Quy Nhơn có xét đến độ tin cậy suất (2x125MVA), công suất phụ tải cực đại trạm biến áp Pmax lưới truyền tải 220kV PTC3 4.4 = 180(MW) (chiếm khoảng 85% công suất định mức), thời gian sử Tổng hợp kết tính tốn độ tin cậy cho cao áp 220kV độ tin cậy sơ đồ trạm biến áp 220kV Quy Nhơn (hình 4.8), tính tiêu độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải phía 110kV trạm biến áp 220kV Quy Nhơn (sơ đồ độ tin cậy hình 4.10) cách biến đổi tương đương sơ đồ song song/nối dụng công suất Tmax = 4.000h Sản lượng điện trung bình bị hàng năm phụ tải phía 110kV trạm biến áp 220kV Quy Nhơn là: Amđ = PHTCHA × Pmax× Tmax = 0,0002×180.000×4.000 = 144.000 (kWh) tiếp Với giá bán điện bình quân lưới điện truyền tải cmđ = TC1 TBA N T TC2 Hình 4.10 Trong phần tử TC1, TC2 phân đoạn góp 220kV; phần tử TBA trạm biến áp 220kV Quy Nhơn 1.043 (đồng/kWh) [10], thiệt hại điện bình quân hàng năm trạm biến áp 220kV Quy Nhơn là: Hmđ = Amđ × cmđ = 144.000 × 1.043 = 150.192.000 (đồng) Nhận xét: Xác suất xảy điện (TTH) 110kV Xác suất trạng thái hỏng cao áp 220kV: TBA 220kV Quy Nhơn thấp nên tổng thiệt hại trung bình PHTC = PHTC1 + PHTC2 = 0,000089 + 0,000089 = 0,000178 hàng năm điện cố khơng đáng kể (150.192.000 Xác xuất trạng thái tốt (độ tin cậy) hệ thống hai đồng) Điều hoàn toàn với thực tế lý sau: cái: PTTC = - PHTC = 1- 0,000178 = 0,99982 Xác xuất TTT hạ áp 110kV trạm biến áp: PTTCHA = PTTC× PTBA = 0,99982 * 0,99998 = 0,9998 (PTBA xác suất TTT sơ đồ hình 4.8 – Sơ đồ TBPP TBA 220kV Quy Nhơn hữu) Xác xuất trạng thái hỏng (mất điện) hạ áp 110kV trạm biến áp 220kV Quy Nhơn: PHTCHA = 1- PTTCHA = – 0,9998 = 0,0002 - Thứ nhất: Các thiết bị sử dụng lưới điện truyền tải 220kV PTC3 có chất lượng cao, đồng bộ, cộng với cơng tác quản lý vận hành tốt nên cường độ cố bé - Thứ hai: TBA 220kV Quy Nhơn sử dụng loại sơ đồ TBPP (phía 220kV: hai hệ thống góp có góp vịng; phía 110kV: hệ thống góp phân đoạn máy cắt có góp vịng) vận hành linh hoạt nên tiến hành sửa chữa thiết bị trạm, phụ tải phía 110kV điện - 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 26 Vì vậy, để lưới điện truyền tải PTC3 quản lý vận hành có độ tin cậy cung cấp điện cao cần thực tốt việc sau: Trong QLVH cần nâng cao tinh thần trách nhiệm, trì thường xuyên cơng tác theo dõi, kiểm tra, thí nghiệm định kỳ (đặc biệt thiết bị có xác suất cố lớn) để kịp thời phát thiết bị hư hỏng đưa bảo dưỡng, sửa chữa thay nhằm hạn chế đến mức thấp cố hư hỏng thiết bị Đưa vào kế hoạch sửa chữa lớn thay dần thiết bị thứ xuống cấp, hết hạn sử dụng thiết bị có chất lượng tốt cường độ cố thấp Nhanh chóng nâng cấp, hồn thiện hệ thống bảo vệ rơ le (đưa chức tự động đóng lập lại số đường dây thiếu vào làm việc) để tránh gây điện cố thống qua Có ý kiến với NPT Công ty tư vấn thiết kế việc lựa chọn sơ đồ TBPP mở rộng, nâng cấp sơ đồ TBPP thiết kế trạm biến áp cho phù hợp, đảm bảo tính kinh tế, linh hoạt có độ tin cậy cao Hướng phát triển đề tài Xuất phát từ thực tế vận hành lưới điện truyền tải cố thường xảy độc lập không xếp chồng; tiến hành bảo quản định kỳ thiết bị cắt điện để công tác phụ tải gần không điện (do sơ đồ thiết bị phân phối TBA truyền tải vận hành linh hoạt) nên luận văn xây dựng chương trình để tính tốn ĐTC lưới điện truyền tải xảy cố ngẫu nhiên phần tử Tuy nhiên, muốn tính xác ĐTC cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV PTC3 quản lý vận hành nói riêng cho HTĐ nói chung cần phải xây dựng chương trình hồn chỉnh hơn, có xét đến trường hợp lưới điện bị cố đồng thời phần tử có tính xác suất ngừng điện BQĐK, ngừng điện cơng tác Đây hướng phát triển đề tài tương lai Kết luận Trên sở nghiên cứu phương pháp không gian trạng thái hỗ trợ công cụ Matlab, tác giả xây dựng chương trình giúp cho việc tính tốn tiêu độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành cách xác Kết tính tốn cho thấy lưới điện truyền tải 220kV Cơng ty Truyền tải điện quản lý vận hành có độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo đạt tiêu chuẩn độ tin cậy N-1 theo Quyết định 1208/QĐ-TTg, ngày 21/07/2011 Thủ tướng phủ việc: Phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 (tổng sơ đồ VII) Tác giả tính tốn độ tin cậy cung cấp điện loại sơ đồ TBPP trạm biến áp truyền tải để từ có so sánh, đánh giá chi tiết tìm sơ đồ TBPP tối ưu Kiến nghị Tuy xác suất trạng thái hỏng lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành thấp đồng nghĩa với tình trạng điện phụ tải xảy Nhưng khác với lưới điện phân phối, lưới điện truyền tải bị cố thường gây hậu nghiêm trọng: làm ổn định hệ thống, điện diện rộng, sản lượng điện bị lớn… Ngoài ra, khu vực Tây nguyên, địa bàn Công ty Truyền tải điện quản lý có nhiều nhà máy thủy điện nối trực tiếp vào lưới truyền tải nên lưới truyền tải bị cố số nhà máy tự động cắt làm lượng lớn công suất cần thiết cho hệ thống  ... tiêu độ tin cậy cung cấp điện lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành cách xác Kết tính tốn cho thấy lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành. .. Truyền tải điện (giai đoạn 2011 – 2020) 4.2 Đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải 220kV Công ty Truyền tải điện quản lý vận hành 4.2.1 Sơ đồ lưới điện Truyền tải 220kV PTC3 quản lý vận hành. .. 2: Đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải phương pháp không gian trạng thái Chương 3: Thuật toán xây dựng chương trình đánh giá độ tin cậy lưới điện truyền tải Chương 4: Đánh giá độ tin cậy cung