5. Phƣơng pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp đồ thị giải tích:
2.2.3. Hệ thống song song [3]
Trong phần trên chúng ta đã nghiên cứu phƣơng pháp cơ bản để đánh giá độ tin cậy của lƣới phân phối hình tia. Đối với hệ thống này phƣơng pháp biểu đồ không gian trạng thái đƣợc cho là chính xác, nhƣng nó lại khó khăn đối với lƣới điện phân phối lớn.
Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống lƣới điện song song.
Để minh họa, hãy xem xét một hệ thống kép nhƣ Hình 2.6. Giả sử các thanh cái, các máy cắt có độ tin cậy 100%. Độ tin cậy của hệ thống đƣợc thể hiện qua 2 đƣờng dây (thành phần 1 và 2) và 2 máy biến áp (3 và 4). Nếu mỗi thành phần ở 1 trong 2 trạng thái (làm việc hoặc hỏng hóc) thì sẽ có 24 = 16 trạng thái của hệ thống đƣợc xem xét. Tuy nhiên, phƣơng pháp này không thực tế vì rất nặng nề và khó khăn. Một phƣơng pháp đƣợc đƣa ra là phƣơng pháp gần đúng để đánh giá tỷ lệ mất điện, thời gian mất điện và thời gian mất điện dùng năm, với các biểu thức cho 2 thành phần song song nhƣ sau:
(2.5)
(2.6)
(2.7)
Tính gần đúng trong các biểu thức trên có giá trị chung cho sự mất điện thành phần trong lƣới truyền tải và phân phối. Vì vậy những biểu thức này đƣợc dùng hầu hết trong việc đánh giá độ tin cậy của những hệ thống này.
10
2 4
8
1 3
40
Các biểu thức cho hệ thống 3 thành phần song song nhƣ sau:
(2.8)
(2.9)
(2.10)
Nếu nhƣ các số liệu độ tin cậy mỗi thành phần của hệ thống Hình 2.6 đƣợc cho trong Bảng 2.11 (giả sử đƣờng dây dài 20km có suất sự cố bình quân là 0,12 l/km.năm, trạm biến áp có suất sự cố 1,8 l/năm) thì các chỉ tiêu về độ tin cậy của nút tải có thể đƣợc đánh giá nhƣ sau:
13 = 1+ 3 = 2,4 + 1,8 = 4,2 l/năm
13 = 1t1+ 3t3 = 2,4 x 4 + 1,8 x 10 = 27,6 giờ
giờ/ năm
hi đó các chỉ tiêu độ tin cậy của điểm tải sẽ là:
0,026 l/năm
giờ/năm
Từ kết quả trên cho thấy rằng, độ tin cậy của hệ thống song song cao hơn nhiều so với hệ thống đơn. Các chỉ tiêu về cƣờng độ mất điện, thời gian mất điện đối với phụ tải của lƣới điện mạch kép ( , tss, Tss) giảm thấp so với mạch đơn ( , t13,T13; , t24, T24).
41
Bảng 2.11. Dữ liệu về độ tin cậy của hệ thống hình 2.6
Thành phần (lần/năm) t(giờ)
1 2,4 8
2 2,4 8
3 1,8 10
4 1,8 10
2.3. Các biện pháp nâng c o độ tin cậy lƣới điện phân phối [2, 4, 11]
2.3.1. Sử dụng các thiết bị điện có độ tin cậy cao
Độ tin cậy của lƣới phân phối phụ thuộc chủ yếu vào độ tin cậy của các phần tử nhƣ: Đƣờng dây, máy biến áp, dao cách ly, máy cắt điện, các thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động hoá…do đó muốn nâng cao độ tin cậy của lƣới điện cần sử dụng các phần tử có độ tin cậy cao.
2.3.2. Sử dụng các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển từ xa
Các thiết bị tự động thƣờng dùng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới phân phối nhƣ: Thiết bị tự động đóng lặp lại đƣờng dây (TĐL); tự động đóng nguồn dự phòng (TĐN); hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả với hệ thống điện. Hệ thống này cho phép thu thập dữ liệu, phân tích và điều khiển các đối tƣợng từ xa.
2.3.3. Sử dụng linh hoạt các sơ đồ đi dây, kết dây
Sơ đồ đƣờng dây kép: Sử dụng hai đƣờng dây cấp điện cho phụ tải, bình thƣờng hai đƣờng dây có thể vận hành song song hoặc độc lập. Khi sự cố 1 đƣờng dây, đƣờng dây còn lại sẽ cấp điện cho toàn bộ phụ tải. Với sơ đồ này cho độ tin cậy cao nhƣng chi phí đầu tƣ khá lớn, chỉ phù hợp cho các phụ tải quan trọng, không đƣợc mất điện.
Sơ đồ kín vận hành hở: Lƣới phân phối kín vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều phân đoạn đƣờng dây tạo thành lƣới kín nhƣng khi vận hành
42
thì các máy cắt phân đoạn cắt ra tạo thành lƣới hở. Với sơ đồ này chi phí đầu tƣ không cao nhƣng lại phụ thuộc rất nhiều vào tình hình nguồn điện.
Sơ đồ lƣới có phân đoạn: Sơ đồ lƣới có phân đoạn đƣợc dùng phổ biến hiện nay vì có chi phí thấp, có thể áp dụng rộng rãi nhƣng độ tin cậy chƣa cao. Số lƣợng và vị trí các phân đoạn cũng ảnh hƣởng đến thời gian mất điện phụ tải.
2.3.4. Tổ chức và sửa chữa nhanh sự cố
Một giải pháp quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là tổ chức tìm và cô lập sự cố nhanh, rút ngắn thời gian mất điện cho phụ tải, để làm đƣợc điều đó cần phải:
- Tổ chức đủ ngƣời, đủ dụng cụ, vật tƣ, thiết bị dự phòng và phƣơng tiện thƣờng trực sẵn sàng cho mọi tình huống sự cố.
- Tổ chức thu thập thông tin, phân tích và cô lập sự cố nhanh nhất. - Tổ chức sửa chữa thay thế nhanh các phần tử hƣ hỏng.
Nhƣ vậy nếu sửa chữa nhanh sự cố trong lƣới phân phối sẽ làm giảm thời gian mất điện, góp phần nâng cao chỉ tiêu về độ tin cậy trong lƣới phân phối.
2.3.5. Đối với các TBA phân phối
Các TBA phân phối là một phần không thể tách rời của lƣới điện phân phối. Để nâng cao độ tin cậy của TBA phân phối cần áp dụng đồng bộ các biện pháp từ khâu thiết kế cho đến quản lý vận hành. Chọn sơ đồ đi dây trong TBA hợp lý, thuận tiện trong vận hành, bảo dƣỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị. Sử dụng các thiết bị trên trạm có độ tin cậy cao. Kết cấu trạm đảm bảo đồng bộ, dễ sửa chữa thay thế, thời gian hay thế nhanh, tiện dụng, thao tác an toàn.
43
Chƣơng 3
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUY NHƠN BẰNG PHẦN MỀM
PSS/ADEPT
3.1. Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT [6]
Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) là phần mềm mới nhất trong họ phần mềm PSS của hãng Shaw Power Technologies đƣợc sử dụng rất phổ biến. Phần mềm PSS/ADEPT là một phần mềm phân tích và tính toán lƣới điện rất mạnh, phạm vi áp dụng cho lƣới cao thế đến hạ thế với qui mô số lƣợng nút không giới hạn và hoàn toàn có thể áp dụng rộng rãi trong các công ty Điện Lực. PSS/ADEPT cung cấp đầy đủ các công cụ (Tools) cho ta trong việc thiết kế và phân tích lƣới điện nhƣ:
- Thiết lập và hiệu chỉnh sơ đồ lƣới điện trong giao diện đồ hoạ. - Phân tích mạng điện có nhiều nguồn với số nút không hạn chế. - Hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ lƣới điện.
- Xuất kết quả dƣới dạng bảng các kết quả tính toán.
- Nhập và cập nhật thông số của thiết bị hệ thống qua các bảng thuộc tính.
Cách sử dụng PSS/ADEPT:
Khởi động PSS/ADEPT: Vào Start > Programs > PSS-ADEPT 5.0 > PSS- ADEPT.
Mở một sơ đồ có sẵn, ta chọn File > Open từ Main Menu hoặc kích vào biểu tƣợng Open . Sau đó chọn đƣờng dẫn và tin tập tin ta muốn mở rồi nhấn Open.
44
cụ hoặc chọn File > New từ Main Menu.
3.1.1. Các chức năng cơ bản của phần mềm
* Tính toán phân bổ công suất: * Tính toán ngắn mạch:
* Phân tích điểm mở tối ƣu TOPO
* Phân tích độ tin cậy lƣới điện DRA: tính toán các thông số về độ tin cậy trên lƣới điện nhƣ SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…
3.1.2. Các cửa sổ của chương trình PSS/ADEPT
Chƣơng tr nh PSS/ADEPT 5 0 có tất cả 4 cử sổ (View) chính:
Hình 3.1. Giao diện phần mềm PSS/ADEPT với 1 lƣới điện mẫu cụ thể
Menu chính (Main Menu) của chƣơng trình PSS/ADEPT:
Hình 3.2. Menu chính củ chƣơng tr nh và các th nh Toolb r
3.1.3. Dữ liệu phục vụ tính toán [9, 10]
* Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp Tp Quy Nhơn.
45
của các tuyến dây trung thế: Sơ đồ nguyên lý 1 sợi, sơ đồ vận hành, các phƣơng thức vận hành, …
* Số liệu tính toán
Gồm số liệu quản lý kỹ thuật và kinh doanh của các tuyến dây nổi và cáp ngầm trung thế và trạm biến áp, cụ thể là:
- Thông số quản lý kỹ thuật của đƣờng dây và thiết bị nhƣ: Tiết diện, khoảng cách chiều dài, thông số dây dẫn, máy biến áp, thiết bị bảo vệ đóng cắt, tụ bù, máy điều áp,…
- Thông số vận hành, đo đạc định kỳ của đơn vị: Các thông số vận hành dòng, áp, cos , công suất,…
- Thông số kinh doanh (tính đến hết 31/12/2018): Điện năng tiêu thụ của từng phụ tải, số khách hàng sử dụng điện trên đƣờng dây.
Khai báo, nhập dữ liệu và tính toán trên phền mềm PSS/ADEPT 5.0
* Bƣớc 1. Thiết lập thông số mạng lƣới
- Khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT biết thƣ viện thông số các tuyến dây của lƣới điện áp dụng.
+ Cách thao tác: Vào meu File\ Program Settings (hộp thoại Program Settings).
Chọn các chức năng mà bạn muốn chạy trong các ứng dụng của PSS- ADEPT:
Working Directories: Chọn đƣờng dẫn cho thƣ mục chứa các file nguồn làm việc, file hình ảnh, file báo cáo. Click vào nút Browse… để lựa chọn thƣ mục trong máy tính. Mặc định của chƣơng trình cho file nguồn là c:\Program Files\PTI\PSS-ADEPT\Example và file báo cáo là c:\Program Files/PTI/PSS- ADEPT/Rpt.
PSS/U Raw Data: Chọn đƣờng dẫn của file từ điển cấu trúc dữ liệu (PTI.CON). Mặc định của chƣơng trình là c:\Program Files\PTI\PSS-
46
ADEPT\Example\pti.con.
1.Cài đặt các thông số cơ bản củ sơ đồ lƣới điện
Từ menu chính của chƣơng trình chọn Network > Properties trên màn hình xuất hiện hộp thoại và các thông số tùy chọn nhƣ sau:
Circuit ID: đặt tên cho lƣới điện (từ 01 đến 08 ký tự).
Peak current (A): khai báo dòng tải cực đại của trạm, tính bằng ampe. Dòng điện đỉnh này có thể đặt bằng không.
Input voltage type: Chọn điện áp dây (line-to-line) hay điện áp pha (line-to-neutral).
Root node: Chỉ định một nút trong hệ thống nhƣ là nút nguồn. Nút này đƣợc dùng để xác định thứ tự của bảng báo cáo kết quả và sử dụng trong quá trình phân tích điểm dừng tối ƣu TOPO.
System 3-phase base kVA: Chỉ định công suất cơ bản của hệ thống. Nó đƣợc sử dụng làm cơ sở để tính tổng trở nguồn và các và sự chuyển đổi giữa đơn vị tƣơng đối và đơn vị có tên.
System standard base voltage (kV): Điện áp cơ bản của hệ thống, dùng để xác lập mặc định điện áp cơ bản tại các nút.
System frequency (Hz): Tần số cơ bản của hệ thống, không sử dụng trong bất kỳ phép tính nào nhƣng nó đƣợc xem nhƣ là một trị số tham chiếu cho tổng trở đã cho.
2.Cài đặt các thuộc tính củ sơ đồ lƣới điện
Từ menu chính của chƣơng trình chọn Diagram > Properties trên màn hình xuất hiện hộp thoại hình 3.5 và cài đặt các tuỳ chọn khi sử dụng:
Chọn thẻ Genaral để đặt các đặc tính cho sơ đồ.
Grid spacing: Cho biết khoảng cách giữa các ô lƣới (tính bằng inch) khi hiển thị lƣới Show Grid.
47
vào sơ đồ. Nhấp vào Grid Snap để chọn chế độ di chuyển theo bƣớc nhảy này.
Colors (Symbol, Text, Background, Grid, Invalid, Flow arrow): Nhấp vào biểu tƣợng Browse và chọn màu cho thiết bị, chữ, màu nền, lƣới, kết quả không hợp lệ và mũi tên công suất tác dụng, phản kháng.
Items Labels: chọn nhãn tên mà ta muốn hiển thị trên sơ đồ: Tên nút, tên thiết bị, pha…
Fonts: chọn phông chữ cho nhãn.
Khi kích vào Animate thì mũi tên chỉ dòng công suất sẽ là hình ảnh động.
Hình 3.3: Hộp Thoại Diagram > Properties * Bƣớc 2: Tạo sơ đồ
Vẽ sơ đồ lƣới điện cần tính toán vào chƣơng trình PSS/ADEPT.
Cập nhật số liệu đầu vào cho sơ đồ lƣới điện: Từ số liệu quản lý kỹ thuật của Công ty Điện lực Quy Nhơn ta lần lƣợt nhập vào các giá trị thuộc tính của các phần tử nhƣ sau:
48
- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào nút nguồn - Source: Tên nguồn, điện áp nguồn, điện áp hở mạch của nguồn theo % điện áp tƣơng đối, công suất định mức cơ bản của nguồn, các giá trị điện trở, điện kháng thứ tự thuận, nghịch, zero. PSS/ADEPT làm việc với mô hình hệ thống 3 pha, bốn dây ở dạng tổng quát. Hệ thống đƣợc mô tả bằng các thành phần tổng trở cân bằng thứ tự thuận và thứ tự không: Nguồn; đƣờng dây; thiết bị đóng cắt; tải; máy biến áp.
Có 3 cách xem và hiệu chỉnh dữ liệu các thiết bị trong hệ thống điện là: -Cách 1: Chon Edit>Grid từ Main menu rồi hiệu chỉnh trong bảng Grid View.
-Cách 2: Nhấp đôi vào thiết bị cần hiệu chỉnh trong sơ đồ rồi hiệu chỉnh trong bảng Properties.
-Cách 3: Chọn thiết bị, nhấp chuột phải và chọn Properties… để hiển thị bảng thuộc tính của thiết bị đó.
1. Hiệu chỉnh trong bảng Grid:
Sau khi vẽ sơ đồ một sợi của môt mạng điện, ta mở bảng số liệu bằng cách chọn Edit>Grid từ Main menu. Ta có thể hiệu chỉnh các thông số trên bảng này.
49
Hình 3.4: Bảng nhập số liệu 2. Nhập các thuộc tính nút:
-Name: Tên gọi từng nút, tối đa là 12 ký tự, không có khoảng trắng và không đƣợc đặt trùng nhau.
-Base Voltage (kV): Điện áp cơ bản của nút, có thể là điện áp dây hoặc điện áp pha. Nếu không biết điện áp cơ bản của nút, mặc định điện áp tại nút đó là điện áp cơ bản chuẩn của hệ thống.
-Description: mô tả nút sử dụng, tối đa 40 ký tự. -Type: loại nút.
-Rotation: Nếu nút ở dạng thanh cái, ta sẽ nhập vào góc xoay mong muốn. Thanh cái ngang có góc xoay bằng 0, thanh cái đứng có góc quay là 90.
-Position: Nhập vào tọa độ x, y của nút trên sơ đồ. Đây là các tọa độ bất kỳ và nó xác định vị trí tƣơng đối của các nút trên mạng điện so với điểm gốc của sơ đồ (0, 0) mà tọa độ (0, 0) đƣợc đặt tại góc bên trái phía dƣới của sơ đồ.
50
tên nút.
3. Nhập các thông số nguồn:
Nguồn là thiết bị đặt tại một nút để cung cấp điện áp cho mạng điện. Trong PSS/ADEPT, nguồn 3 pha là 3 nguồn áp 1 pha nối Y cân bằng đƣợc nối đất cố định tại điểm trung tính và đƣợc thay thế bằng điện áp kèm theo một tổng trở. Đối với mỗi nguồn, ta phải xác định tổng trở thứ tự thuận và thứ tự không.
-Name: Các tên nguồn không trùng nhau. Tên nguồn không phải là tên nút.
-Node: Tên nút mà tại đó nguồn đƣợc nối vào.
-In service: Trạng thái nguồn đóng hay mở (đang làm việc hay không).
4. Nhập các thông số tải:
Trong PSS/ADEPT, các thông số của phụ tải đƣợc nhập vào là công suất tác dụng (kW) và công suất phản kháng (kVAr) nếu trình bày dƣới dạng a+jb hoặc nhập vào công suất biểu kiến S và hệ số công suất pf sớm pha/trễ pha nếu trình bày dƣới dạng tọa độ cực.
-Name: Tên của tải trong sơ đồ PSS/ADEPT.
-Type: Loại tải: Loại công suất không đổi, loại dòng điện không đổi hay loại tổng trở không đổi.
-Load balance: Tải có cân bằng hay không. Nếu tải cân bằng chỉ cần nhập tổng công suất trên tất cả các pha.
5. Nhập các thông số đƣờng dây:
Trong PSS/ADEPT đƣờng dây hay cáp đƣợc nối giữa 2 điểm của nút.