- Cỏc biện phỏp mang tớnh thể chế : xõy dựng cỏc văn bản luật, thụng t ư hướng dẫn tiết kiệm điện năng, cỏc quy chuẩn trong thiết kế xõy dự ng, quy
5.1, Điều khiển phụ tải bằng súng (Ripple Control Syste m)
5.1.1, Giới thiệu về Ripple control
Từ Ripple cú thể hiểu một cỏch tổng quỏt là "súng nhỏ" chồng lờn súng
điện ỏp (hay dũng) hỡnh sin của lưới phõn phối điện. Sự chồng lờn súng điện ỏp (hay dũng) bằng một súng cú tần số cao hơn nhiều so với tần danh định của lưới điện (50/60 Hz) và cú biờn độ chừng vài phần trăm biờn độ của súng 50/60 Hz sẽ tạo nờn một súng hỡnh sin cú gợn súng.
Mục tiờu lý tưởng của một lưới phõn bố là nhu cầu điện năng khụng thay đổi trong suốt cả ngày (hay cả năm). Dĩ nhiờn đõy là một mục tiờu khụng hiện thực. dự vậy trong thực tế, đường cong phụ tải cú thể được san bằng theo nhiều cỏch:
* Điều khiển trực tiếp phụ tải (giảm nhu cầu đỉnh) bằng cỏch cắt những phụ tải khụng thiết yếu như đun nước, điều hoà khụng khớ, bơm thuỷ lợi …
* Cắt tải khẩn cấp .
Những biện phỏp san bằng phụ tải nờu trờn cú thể được thực hiện nhờ hệ
thống điều khiển bằng súng (Ripple Control). Ngoài ra, Ripple Control cũn cú thể thực hiện cỏc dịch vụ như điều khiển đốn đường, chiếu sỏng hay bỏo động
ở cỏc tủ trưng bày hàng hoỏ.
Hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng là một hệ thống thụng tin một chiều. Một hệ thống thụng tin luụn luụn bao gồm một mỏy phỏt một kờnh truyền và một mỏy thu ( hỡnh 5.1). Trong hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng điển hỡnh, mỏy phỏt được đặt ở trung tõm và gửi tớn hiệu đến vụ số mỏy thu đặt ở khắp nơi trong lưới điện. Kờnh truyền chớnh là lưới phõn phối đó cú sẵn, cỏc đường dõy cỏp, đường dõy trờn khụng và cỏc mỏy biến ỏp. Hệ thống
điều khiển phụ tải bằng súng cú thể được sử dụng bởi cỏc cụng ty điện lực, từ
những cụng ty nhỏ với một vài hộ tiờu thụ cho đến những cụng ty phõn phối
điện lớn của quốc gia. Trong một số trường hợp, cỏc ngành cụng nghiệp cú nhu cầu điện năng lớn (thộp, giấy…), hoặc cỏc toà nhà lớn, (văn phũng, cụng ty, khỏch sạn ) cũng cú thể lắp đặt hệ thống quản lý phụ tải dựa trờn cơ sở
Ripple Control.
Cỏc cơ quan núi trờn được khuyến khớch đầu tư lắp đặt hệ thống điều khiển bằng súng nhằm giải quyết vấn đề đường cong phụ tải khụng bằng phẳng khỏi phải trả tiền vượt mức cho cỏc cụng ty cung cấp điện (chẳng hạn giỏ điện cao vào giờ cao điểm).
Trường hợp trong lưới điện cần giải quyết vấn đề đường cong phụ tải khụng bằng phẳng, nếu sử dụng hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng thỡ cú thể trỏnh được hoặc ớt nhất trỡ hoón được những khoản đầu tư lớn để nõng cấp lưới điện hiện cú (tăng cụng suất của đường dõy, mỏy biến ỏp, mỏy cắt…).
Tớnh "hiệu quả" của lưới phõn phối điện cú thểđỏnh giỏ bằng hệ số phụ
tải. Hệ số phụ tải Kpt là tỉ số giữa tải trung bỡnh (Ptb) và tải đỉnh (Pđ): Kpt= Ptb/Pđ
Cú thể tăng hệ số phụ tải Kpt bằng cỏch giảm phụ tải đỉnh và/hoặc tăng phụ tải sử dụng trung bỡnh. Hệ số phụ tải cao hiển nhiờn tạo nờn lợi ớch về
mặt tài chớnh.
Hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng được ỏp dụng ở nơi nào cú thể đúng cắt phụ tải hoặc chuyển đổi giỏ điện. Tuỳ thuộc vào khớ hậu, mức sống, cơ sở hạ tầng và cấu trỳc mức sử dụng điện của một quốc gia mà số lượng phụ tải cú thể đúng cắt và /hoặc chuyển đổi giỏ điện sẽ khỏc nhau rất nhiều. Vớ dụ ở xứ lạnh, cỏc mỏy nước núng cú ảnh hưởng rất lớn đến tớnh chất của phụ tải, cũn ở xứ núng mỏy điều hoà khụng khớ, hoặc bơm thủy lợi cú ảnh hưởng lớn đến nhu cầu điện năng.
5.1.2, Cỏc phần tử của một hệ thống RC
Hệ thống điều khiển bằng súng là hệ thống một chiều nú bao gồm : Mỏy phỏt, bộ kết nối, kờnh truyền, mỏy thu, mó, bộ điều
khiển.
* Mỏy phỏt mó súng cú nhiệm vụ biến đổi dóy mó từ bộ điều khiển thành ỏp 3 pha cú tần số cố định. Cụng suất nguồn phỏt này thường từ 20kW đến 200kW. Đối với
mỏy phỏt này thường sử dụng cụng nghệ bỏn dẫn : Thyristor và Tranzitor để
tạo ra tớn hiệu với cỏc tần số bất kỳ, và thường tạo ra tớn hiệu với tần số nằm giữa tần số hai súng hài gõy nhiễu. Hỡnh bờn là mỏy phỏt SFU-K của hóng Enermet cho phộp tớch hợp bộ điều khiển phụ tải MLC vào cựng
* Bộ kết nối điện cảm của mỏy biến ỏp cú nhiệm vụ làm tương hợp
điện ỏp với lưới trung ỏp và cỏch ly về điện đối với lưới trung ỏp. Thụng tin của mỏy phỏt đưa
vào lưới trung ỏp theo hai cỏch : Kết nối nối tiếp và kết nối song song. Kết nối nối tiếp sử dụng khi Tổng trở của lưới Cao ỏp nhỏ hơn tổng trở lưới điều khiển và được sử dụng với tớn hiệu tần số thấp < 300Hz, tổn thất trờn lưới cao ỏp thấp. Nhưng do mắc nối tiếp nờn lắp đặt sửa chữa khú khăn hơn so với mắc song song. Kết nối song song sử dụng khi tổng trở của lưới cao ỏp lớn hơn nhiều so với lưới điều khiển. Phần lớn cụng suất phỏt ra sẽ được điều khiển trờn lưới trung ỏp.
* Kờnh truyền trước đõy thường sử dụng lưới điện để làm kờnh truyền rất dễ bị nhiễu làm sai lệch thụng tin. Ngày nay sử dụng lệnh mó hoỏ truyền tớn hiệu số vào trong lưới điện đạt độ tin cậy cao chống được nhiễu và rất an toàn.
* Mỏy thu là thiết bị thụng minh để tỏch tớn hiệu súng Ripple control. Mỏy thu được đặt ở bất cứ điểm nào trong lưới hạ ỏp (cú thể gắn trờn bảng cụng tơ hoặc gắn trờn vỏ cực cụng tơ) nú tỏc động đến một hoặc một số rơ
le khi nhận được tớn hiệu điều khiển. Để phõn biệt cỏc tớn hiệu khỏc nhau trong hệ thống điện yờu cầu bộ lọc phải cú
độ chọn lọc và độ nhạy rất cao. Mỏy thu cũn cú chức năng chuyển mạch trực tiếp tất cả cỏc phụ tải , thay đổi biểu giỏ. :
+ Chuyển mạch trễ một cỏch ngẫu nhiờn nhằm trỏnh tạo ra
đỉnh phụ tải khi chuyển mạch một nhúm cỏc phụ tải.
+ Chức năng làm việc theo chu trỡnh với cỏc thiết bị làm việc theo chu trỡnh như điều hoà khụng khớ.
+ Chức năng an toàn: tớn hiệu khụng nhận được lệnh trong một thời gian định trước, rơle chuyển sang vị trớ đó được lập trỡnh trước cũng như khi mất điện rơ le cũng chuyển sang một trạng thỏi đó được lập trỡnh sẵn.
Mỏy thu bao gồm nhiều cỏc đặc tớnh bờn cạnh đặc tớnh tỏch và giải mó tớn hiệu Ripple Control. Thờm vào đú là cỏc chức năng như trễ, xoỏ và tuần hoàn,
mỏy thu đỏp ứng chức năng tự động hoạt động trong trường hợp mất tớn hiệu
điều khiển súng.
* Mó: Trong hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng, nguyờn tắc mó húa khụng đồng bộ được dựng để truyền dữ liệu. Dóy mó khụng đồng bộ luụn luụn cú một bit bắt đầu và một bit thụng tin theo sau. Cú hai phương phỏp mó hoỏ :
• Cỏc vết cỏch quóng xung
Cỏc vết quóng xung bao gồm cỏc xung và khoảng hở cú độ dài khỏc nhau, trong đú vị trớ của mỗi bit xỏc định một nhúm cỏc mỏy thu (vớ dụ, một vết 20 bit cú thể mang địa chỉđồng thời của 20 nhúm mỏy thu khỏc nhau). Độ
dài tớn hiệu từ 25 đến 180 sec, độ dài bit từ 110 msec đến 7,5 sec. Khụng thể
cú sự phỏt hiện sai lỗi. • Cỏc vết mó hoỏ
Trong vết mó hoỏ mỗi tổ hợp bit (chuỗi cỏc số 0 và 1) cú thể được dựng
để gỏn địa chỉ cho một nhúm cỏc mỏy thu. Chẳng hạn một mó 10 bit cõn bằng (gồm 5 số 0 và 5 số 1) tương ứng với 252 lệnh điều khiển bằng súng riờng biệt ( tương ứng với 252 lệnh ON hoặc OFF). Khả năng kiểm tra chẵn lẻ cho
độ tin cậy rất cao. Hơn nữa độ dài tớn hiệu cú thể rất ngắn ( vớ dụ DECABIT 6,6 sec) và đảm bảo truy nhập nhanh đến một lệnh bất kỳ vào mọi lỳc.
* Bộ điều khiển của một hệ thống điều khiển bằng súng thực hiện hai nhiệm vụ: tạo ra tớn hiệu điều khiển bằng súng và giỏm sỏt hệ thống điều khiển bằng súng
Mó súng cú thể đưa vào lưới điện bằng hai cỏch bằng tay khi sự cố khẩn cấp, đưa vào định kỳ điều
chỉnh phụ tải và thay đổi giỏ theo thời gian định trước : Tớn hiệu vào tuỳ vào thực tế phụ tải trờn lưới, phải đo phụ tải và truyền tớn hiệu vào bộđiều khiển.
Hệ thống điều khiển bằng súng cú ưu điểm: Tốc độ và tớnh linh hoạt rất cao, một phụ tải cú thể chuyển đổi tốc độ trong vũng vài giõy và nú cú thể xử
lý vài ngàn tớn hiệu. Dựng hệ thống mỏy tớnh cú phần mềm tớnh toỏn nhanh linh hoạt… thay đổi điều khiển phụ tải. Tớn hiệu được truyền liờn tục bất cứ
nơi nào trong hệ thống điện, sự can thiệp của người tiờu dựng vào hệ thống này khú khăn. Dưới sự quản lý thống nhất của cụng ty điện lực chủ động trong việc điều khiển.
Hỡnh 5.1 : Cấu trỳc hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng Mạng HA Đơn vị điều khiển TT Modem trung tõm Trung tõm truyền súng Kờnh truyền Bộ điều khiển địa phương Mạng CA Mạng TA ≈ ~ Modem địa phương Bộ kết nối Lưới truyền tải trung ỏp
RR R R R R R
Sa thải phụ tải ngăn chặn tỡnh trạng thiếu điện : Cắt tải do suy tần Điều chỉnh NMĐ sơ cấp Điều chỉnh NMĐ thứ cấp Huy động nguồn dự trữ (Cỏc NMĐ nhàn rỗi ) Nhu cầu đo được Phớa nguồn cung cấp đo được Sự cố thời gian Cắt tải theo tớn hiệu điều khiển lộ ra 1s 1phỳt 1h Cắt tải theo tớn hiệu điều khiển súng
Cuối thế kỷ 20, ở một số nước Chõu Âu hệ thống điều khiển bằng súng
đó được lắp đặt để cú thể lấp thấp điểm bằng cỏch đúng cắt cỏc phụ tải lưu trữ
nhiệt năng từ xa bởi cỏc trung tõm vận hành của cụng ty điện lực. Hệ thống với 2 biểu giỏ được thành lập cung cấp phần lớn năng lượng cho đúng cắt cỏc tuabin hơi nước và đỏng kể cỏc lũ nhiệt làm giảm giỏ thành trong giờ cao
điểm hơn so với việc khụng đúng cắt cỏc hộ tiờu dựng.
Gần đõy cỏc thiết bịđược đưa vào hệ thống điều khiển mạng phõn phối
điện năng (MPP) và thay đổi cỏc kiểu đúng cắt để giữ sự chờnh lệch so với kế
hoạch càng thấp càng tốt (Vẫn đảm bảo ớt nhất 8 giờđúng cắt cho việc đổi nối cỏc hộ tiờu thụ thực hiện từ xa). Hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng là một yếu tố quan trọng trong quỏ trỡnh sản xuất và tiờu thụ điện năng, nú giỳp đảm bảo hệ thống vận hành kinh tế, ổn định và hiệu quả. Do đú hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng cú thể thay thế cỏc giải phỏp khụng kinh tế khỏc ( Vớ dụ cú thể truyền tải năng lượng thừa bằng mọi giỏ)
Thực hiện hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng rất cú triển vọng nú rất dễ lắp đặt và khụng ảnh hưởng đến cỏc hộ tiờu thụ. Mụ hỡnh trờn mỏy tớnh sẽ phõn tớch cỏc kiểu đúng cắt cú thể thực hiện được, mụ hỡnh sẽ cho biết :
- Sự thay đổi của nhu cầu điện năng vỡ đúng cắt một trong cỏc nhúm hộ
tiờu thụ được điều khiển bởi hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng. - Và cũng cho thấy sự thay đổi của mức tiờu thụ điện năng mà khụng cần
đúng cắt cỏc hộ tiờu thụ (hay gọi là "khụng búp mộo đồ thị phụ tải") Trong khi mụ hỡnh hoỏ cỏc hàm cụng suất thời gian của nhúm hệ thống
điều khiển phụ tải bằng súng chồng lờn trờn đồ thị phụ tải thực tế theo cỏc chương trỡnh hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng khỏc nhau, và phõn tớch hiệu quả của cỏc chương trỡnh san bằng đồ thị phụ tải. Cỏc điểm bắt buộc quan trọng là :
- Sự thay đổi tổng phụ tải trong Hệ thống điện dựa vào hệ thống điều khiển phụ tải bằng súng khụng cho phộp vượt quỏ 90MW trong khoảng thời gian 5 phỳt.
- Mọi nhúm phải được đúng ngắt ớt nhất 8 giờ mỗi ngày (bảo đảm sẵn sàng)
- Khụng thay đổi hệ thống hai biểu giỏ theo giờ cao điểm và giờ thấp
điểm.
Cụng suất cưỡng bức để giảm thiểu tải nhiều nhất được tớnh toỏn với cụng thức tối ưu nhất cho cỏc kiểu đúng ngắt. Những kiểu chuyển mạch này đó
được xỏc định trong khoảng 5 phỳt. Thờm vào đú cú xột đến một vài cỏc nhúm chuyển mạch được tối ưu hoỏ phụ thuộc vào hàng nghỡn sự thay đổi khỏc nhau được mó hoỏ dưới dạng nhị phõn, hoặc một nhúm đúng hoặc cắt trong khoảng 5 phỳt.
5.1.3, ỏp dụng hệ thống điều khiển bằng súng nhằm san bằng ĐTPT hệ thống điện quận Long Biờn
Nghiờn cứu cỏc nhúm hộ tiờu thụ điện năng cú sử dụng cỏc hệ thống
điều khiển phụ tải bằng súng và ảnh hưởng của chỳng đối với đường cong phụ tải. Mụ hỡnh được thiết kế theo một quỏ trỡnh đúng cắt thớch hợp với giả định cỏc phương ỏn tối ưu nhằm mục tiờu tăng tới mức cao nhất đỏy của
ĐTPT ngày và giảm tới mức thấp nhất đỉnh của ĐTPT.
Ta chia phụ tải của Quận Long Biờn thành cỏc nhúm chớnh sau :
+Nhúm RCS1: Cụng nghiệp (A). Lắp đặt mỏy thu tại 300 khỏch hàng với tổng cụng suất điều khiển 6MW. Chia làm 4 mạng phõn phối (MPP) nhỏ
mỗi MPP cú thểđiều khiển 1,5MW.
+Nhúm RCS2 : ỏnh sỏng sinh hoạt (B). Lắp đặt mỏy thu tại 300 hộ tiờu thụ đểđiều khiển một số thiết bịđiện dõn dụng với tổng cụng suất điều khiển 8MW. Chia làm 4 mạng phõn phối (MPP) nhỏ mỗi MPP cú thể điều khiển 2MW.
+Nhúm RCS3: Điều hoà khụng khớ ( C ). Lắp đặt mỏy thu tại 100 mỏy
điều hoà khụng khớ của khỏch sạn và nhà khỏch trờn địa bàn quận. Tổng cụng suất cú thể điều khiển được 3MW. Chia làm 4 mạng phõn phối (MPP) nhỏ
mỗi MPP cú thểđiều khiển 0,75MW.
+ Nhúm RCS 4: Cụng cộng (E). Lắp đặt mỏy thu tại 10 cụm điều khiển với tổng cụng suất điều khiển 3,2MW. Chia làm 4 mạng phõn phối (MPP) nhỏ mỗi MPP cú thể điều khiển 0,8MW.
+ Nhúm RCS 5 : Bơm thủy lợi ( F ) Lắp đặt mỏy thu tại 20 trạm bơm thuỷ lợi với tổng cụng suất điều khiển 0.8MW. Chia làm 4 mạng phõn phối (MPP) nhỏ mỗi MPP cú thểđiều khiển 0,2MW.
Trong thời gian cao điểm hệ thống sẽ cắt cưỡng bức cỏc thiết bị trong một số khoảng thời gian đó đặt sẵn ( cắt đỉnh 15 phỳt/lần trong giờ cao điểm).
Chỳ ý: Cần cú sự đồng ý của khỏch hàng với mức thảo thuận hợp lý cho cả
hai bờn cung cấp và tiờu thụ. Trước khi lắp đặt hệ thống mỏy thu cần làm việc kỹ với cỏc khỏch hàng về mức trợ giỏ cho chương trỡnh cắt tải vào giờ cao
điểm.
Hỡnh 5.3 : Sơđồ lắp đặt hệ thống điều khiển bằng súng cho điện lực Long Biờn – Hà nội Mạng HA TT điều độ Điện lực Long Biờn Modem trung tõm Trung tõm truyền súng Kờnh truyền Bộđiều khiển địa phương Mạng CA Mạng TA ≈ ~ Modem địa phương Bộ kết nối Lưới truyền tải trung ỏp
Bơm thuỷ lợi
Đốn đường Cụng nghiệp
Điều hoà khụng khớ
5.1.2.1, Xỏc định đồ thị phụ tải thực tế của quận Long Biờn
Trong chương trước ta đó phõn tớch cơ cấu, thành phần phụ tải và xỏc
định được ĐTPT ngày của quận Long Biờn (hỡnh 4.19)
5.1.2.2, Hệ thống điều khiển bằng súng tỏc động dựa trờn ĐTPT thực tế quận Long Biờn
Hệ thống điều khiển bằng súng tỏc động vào thời gian cao điểm sỏng như sau :
Trong khoảng thời gian cao điểm sỏng và chiều khu vực cụng nghiệp chiếm tỷ trọng cao nhất nờn sẽđưa cỏc tớn hiệu điều khiển súng để cắt bớt phụ
tải khu vực này trước nhúm A. Sau đú được chuyển mạch cho cỏc phụ tải khu vực sinh hoạt nhúm B, điều hũa khụng khớ (thương mại) nhúm C, bơm thuỷ
lợi ( nụng nghiệp) nhúm E.
Ta xột chuỗi sự kiện chuyển mạch như sau :