VI. í nghĩa khoa học và thực tiễn
4.3.4 Đỏnh giỏ tổn thất điện năng và độ lệch điện ỏp
* Tổn thất điện năng
Tổn thất cụng suất và tổn thất điện năng phụ thuộc bỡnh phƣơng vào cụng suất của tải do đú thay đổi của phụ tải trong mỗi trạng thỏi vận hành. Trong nghiờn cứu này, thay đổi của phụ tải đƣợc mụ hỡnh húa bằng mụ hỡnh xỏc suất và số trạng thỏi đƣợc lựa chọn để tớnh toỏn là 16 trạng thỏi sẽ nõng cao đƣợc tớnh chớnh xỏc của kết quả tớnh toỏn. Số trạng thỏi đƣợc lựa chọn càng lớn, sai số càng nhỏ nhƣng thời gian và khả năng tớnh toỏn của mỏy tớnh đũi hỏi càng cao bởi số biến tăng rất lớn.
Để đảm bảo tớnh chớnh xỏc và so sỏnh kết quả tớnh toỏn, tổn thất điện năng đƣợc tớnh toỏn theo chƣơng trỡnh lập trong GAMS với mụ hỡnh tải theo xỏc suất trong thời gian 3 năm. Kết quả đƣợc trỡnh bày trong 3 trƣờng hợp, khụng bự, hiện trạng và bự tối ƣu đƣợc trỡnh bày trờn Bảng 4.11. Kết quả cho thấy, tổn thất điện năng trong trƣờng hợp bự tối ƣu chỉ 2.47%, giảm so với phƣơng phỏp hiện tại là 0.74%. So với khụng sử dụng tụ bự, tổn thất điện năng giảm đƣợc 0.96%. Phƣơng phỏp bự hiện trạng đó giảm đƣợc tổn thất điện năng trong suốt giai đoạn tớnh toỏn là 0.22%. Từ kết quả trờn thấy răng, phƣơng phỏp bự tối ƣu xột đến xỏc suất của phụ tải cú hiệu quả hơn khi bự theo Pmax và hệ số cụng suất cos. Ngoài ra, vị trớ bự cũng đƣợc lựa chọn tối ƣu thay vỡ đƣợc lựa chọn cảm tớnh.
Bảng 4.11: Tổn thất điện năng trong thời gian tớnh toỏn
TT Khụng bự (%) Hiện trạng (%) Bự tối ưu (%)
1 3.43 3.21 2.47
Ngoài ra, nhƣ đó phõn tớch trong chƣơng 1, chất lƣợng điện ỏp của lƣới điện đƣợc đỏnh giỏ qua chỉ tiờu độ lệch điện ỏp nỳt để đỏnh giỏ ảnh hƣởng của tụ bự trong mọi giờ vận hành. Kết quả tớnh toỏn trong từng chế độ cụ thể nhƣ sau:
* Điện ỏp cực đại và cực tiểu tại cỏc nỳt
giai đoạn tớnh toỏn 3 năm. Điện ỏp trong trƣờng hợp bự tối ƣu đƣợc trỡnh bày trờn Hỡnh 4.6. Trong những giờ thấp điểm, cụng suất tải giảm thấp nờn điện ỏp ở cỏc nỳt tải dõng cao, đặc biệt khi thực hiện bự làm cho cụng suất phản khỏng chạy ngƣợc về nguồn. Tuy nhiờn, điện ỏp của cỏc nỳt tải trong trƣờng hợp này đƣợc đảm bảo ở giỏ trị giới hạn là 1.05pu. Trong đú, chỉ cỏc nỳt đầu nguồn điện ỏp từ 1.04pu đến 1.05pu, cỏc nỳt ở cuối nguồn luụn đạt gia trị là 1.03pu nhƣ cỏc nỳt từ 10 đến 34 và từ 40 đến nỳt 99.
Ngƣợc lại, trong những giờ cao điểm ở năm cuối tớnh toỏn, cụng suất tải tăng cao nờn tổn thất điện ỏp lớn và điện ỏp của cỏc nỳt tải giảm thấp. Tuy nhiờn, do đƣợc hỗ trợ bởi cỏc thiết bị bự với vị trớ tối ƣu đồng thời hệ số tải trờn cỏc đƣờng dõy thấp nờn tổn thất điện ỏp trờn hệ thống khỏ nhỏ. Điện ỏp thấp nhất trong cả giai đoạn tớnh đạt là 0.99pu ở cỏc nỳt tải 24 đến nỳt 34, từ nỳt 49 đến nỳt 58, cỏc nỳt 73, 74 và 75, cỏc nỳt từ 89 đến 99. Ngoài ra, cỏc nỳt cũn lại điện ỏp nằm trong khoảng từ 1pu đến 1.05pu, luụn đạt yờu cầu cao đối với LĐPPTA.
Hỡnh 4.6: Điện ỏp lớn nhất và nhỏ nhất khi bự tối ƣu trong thời gian tớnh toỏn
Trong trƣờng hợp hiện trạng, điện ỏp ở mỗi nỳt trong tất cả cỏc trạng thỏi tớnh toỏn cũng đƣợc xỏc định trỡnh bày trờn Hỡnh 4.7. Khi phụ tải cực tiểu, điện ỏp ở cỏc nỳt từ nỳt 6 đến nỳt 99 đều là 1.03pu. Điện ỏp của một số nỳt trong chế độ phụ tải cực đại giảm so với bự tối ƣu 1% nhƣ cỏc nỳt 9 đến 13, 69 đến 72 và 84 đến 86. Khi thực hiện bự trong cả hai phƣơng
0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Đi ệ n ỏ p n ỳ t, p u Nỳt Umax Umin
phỏp, điện ỏp nỳt đƣợc cải thiện nhƣng với lƣợng khỏ nhỏ, chỉ đạt 1% và điện ỏp nỳt luụn lớn hơn 0.99pu.
Hỡnh 4.7: Điện ỏp lớn nhất và nhỏ nhất hiện trạng trong thời gian tớnh toỏn
* Cụng suất giới hạn của đường dõy
Để đảm bảo yờu cầu vận hành lƣới điện, cần đảm bảo cụng suất truyền tải của cỏc thiết bị trong mọi trạng thỏi vận hành hệ thống, trong suốt thời gian tớnh toỏn luụn khụng bị quỏ tải. Yờu cầu này đƣợc đảm bảo trong chƣơng trỡnh tớnh toỏn và do đú kết quả tớnh toỏn kiểm tra cụng suất truyền tải trờn cỏc đoạn đƣờng dõy cho thấy tất cả cỏc đƣờng dõy đều đảm bảo cụng suất nhỏ hơn cụng suất cho phộp nhƣ trỡnh bày trờn Bảng 4.12. Cụng suất truyền tải trờn tất cả cỏc đƣờng dõy đều đảm bảo yờu cầu, cụng suất lớn nhất là 68.58% trờn đoạn xuất tuyến và giảm dần tới đƣờng dõy 5.6 với cụng suất đạt 56.1%, cỏc đoạn cũn lại cụng suất truyền tải luụn nhỏ hơn 50% cụng suất giới hạn của đƣờng dõy
Bảng 4.12: Cụng suất cực đại trờn cỏc đƣờng dõy trong thời gian tớnh toỏn
Nỳt i-j Loại Dõy Scp
(MVA) S (MVA) Nỳt i-j Loại Dõy Scp (MVA) S (MVA) N.1 AC70 16.06 11.01 49.50 AC50 12.73 0.57 1.2 AC70 16.06 10.37 50.51 AC50 12.73 0.51 2.3 AC70 16.06 9.52 51.52 AC50 12.73 0.42 3.4 AC70 16.06 9.33 52.53 AC50 12.73 0.28 0.97 0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Đi ệ n ỏ p n ỳ y, p u Thời gian, h
5.6 AC70 16.06 9.01 54.55 AC50 12.73 0.14 6.7 AC70 16.06 6.33 55.56 AC50 12.73 0.16 7.8 AC70 16.06 6.08 56.57 AC50 12.73 0.18 8.9 AC70 16.06 5.81 41.59 AC50 12.73 0.2 9.10 AC70 16.06 2.82 59.60 AC50 12.73 0.09 10.11 AC70 16.06 2.62 45.61 AC70 16.06 0.44 11.12 AC70 16.06 2.51 61.62 AC70 16.06 0.32 12.13 AC70 16.06 2.22 62.63 AC70 16.06 0.25 13.14 AC70 16.06 2.03 63.64 AC70 16.06 0.23 14.15 AC70 16.06 1.87 64.65 AC70 16.06 0.18 15.16 AC70 16.06 1.87 65.66 AC70 16.06 0.11 16.17 AC70 16.06 1.64 66.67 AC70 16.06 0.07 17.18 AC70 16.06 1.59 67.68 AC70 16.06 0.03 18.19 AC70 16.06 1.48 46.69 AC70 16.06 0.22 19.20 AC70 16.06 1.39 69.70 AC70 16.06 0.18 20.21 AC70 16.06 1.29 70.71 AC70 16.06 0.14 21.22 AC70 16.06 1.16 71.72 AC70 16.06 0.05 22.23 AC70 16.06 1.05 54.73 AC70 16.06 0.16 23.24 AC70 16.06 0.99 73.74 AC70 16.06 0.12 24.25 AC70 16.06 0.9 74.75 AC70 16.06 0.07 25.26 AC70 16.06 0.38 9.76 AC70 16.06 2.45 26.27 AC70 16.06 0.28 76.77 AC70 16.06 2.28 27.28 AC70 16.06 0.16 77.78 AC70 16.06 1.81 28.29 AC70 16.06 0.13 78.79 AC70 16.06 1.45 29.30 AC70 16.06 0.15 79.80 AC70 16.06 0.47 30.31 AC70 16.06 0.19 80.81 AC70 16.06 0.33 31.32 AC70 16.06 0.21 81.82 AC70 16.06 0.16 32.33 AC70 16.06 0.22 82.83 AC70 16.06 0.04 33.34 AC70 16.06 0.04 76.84 AC70 16.06 0.71 5.35 AC50 12.73 0.13 84.85 AC70 16.06 0.44 35.36 AC50 12.73 0.07 85.86 AC70 16.06 0.18 6.37 AC50 12.73 3.1 79.87 AC50 12.73 0.92
38.39. AC50 12.73 2.29 24.89 AC50 12.73 0.08 39.40 AC50 12.73 2.05 89.90 AC50 12.73 0.04 40.41 AC50 12.73 1.94 25.91 AC70 16.06 0.51 41.42 AC50 12.73 1.8 91.92 AC70 16.06 0.45 42.43 AC50 12.73 1.72 92.93 AC70 16.06 0.35 43.44 AC50 12.73 1.54 93.94 AC70 16.06 0.31 44.45 AC50 12.73 1.38 94.95 AC70 16.06 0.26 45.46 AC50 12.73 0.96 95.96 AC70 16.06 0.15 46.47 AC50 12.73 0.75 96.97 AC70 16.06 0.03 47.48 AC50 12.73 0.68 91.98 AC70 16.06 0.08 48.49 AC50 12.73 0.64 98.99 AC70 16.06 0.07 4.3.5 Nhận xột
Kết quả tớnh toỏn lựa chọn vị trớ và dung lƣợng bự tối ƣu xột đến thay đổi của tải theo mụ hỡnh xỏc suất của LĐPPTA Sốp Cộp cho thấy, chƣơng trỡnh tớnh đƣợc lập trỡnh cú khả năng tớnh toỏn và phự hợp cho LĐPPTA trong thực tế. Vị trớ và dung lƣợng bự tối ƣu đƣợc đồng thời lựa chọn, vị trớ đƣợc lựa chọn ở những nỳt xa nguồn và luụn đảm bảo đƣợc độ lệch điện ỏp nỳt theo yờu cầu cũng nhƣ cỏc đƣờng dõy và thiết bị khỏc khụng bị quỏ tải.
Mặc dự cụng suất bự tăng so với hiện trạng nhƣng tổn thất cụng suất và tổn thất điện năng trong suốt giai đoạn tớnh toỏn giảm, điện ỏp của tất cả cỏc nỳt đƣợc đảm bảo và nõng cao so với hiện trạng đó nõng cao chất lƣợng điện ỏp của LĐPPTA Sốp Cộp.
4.4 Kết luận chƣơng 3
Kết quả tớnh toỏn ỏp dụng cho LĐPPTA Sốp Cộp – lộ 371-E17.30 đó cho thấy, thiết bị bự cũng nhƣ phƣơng phỏp và chƣơng trỡnh tớnh toỏn lựa chọn vị trớ và dung lƣợng bự tối ƣu xột đến thay đổi của phụ tải theo mụ hỡnh xỏc suất đó đề xuất cú hiệu quả cao trong tớnh toỏn cũng nhƣ thụng số của hệ thống.
Vị trớ, dung lƣợng và thời gian lắp đặt của tụ điện đƣợc lựa chọn với tổn thất điện năng đảm bảo cực tiểu trong suốt thời gian tớnh toỏn. Chế độ
làm việc của cỏc thiết bị cũng đƣợc đảm bảo khụng bị quỏ tải đồng thời độ lệch điện ỏp tại tất cả cỏc vị trớ trong mọi giờ vận hành, trong mọi mựa và ở tất cả cỏc năm tớnh toỏn tƣơng ứng với tất cả cỏc trạng thỏi cú thể xuất hiện phụ tải đƣợc đảm bảo theo yờu cầu.
Phƣơng phỏp thƣờng đƣợc sử dụng hiện nay với vị trớ đƣợc lựa chọn cảm tớnh, cụng suất xỏc định theo hệ số cụng suất cos, thụng số chế độ cần đƣợc tớnh toỏn kiểm tra nờn khú lựa chọn đƣợc vị trớ bự tối ƣu và thời gian tớnh toỏn dài. Phƣơng phỏp và chƣơng trỡnh tớnh đề xuất đó khắc phục đƣợc hạn chế của phƣơng phỏp tớnh toỏn vị trớ, dung lƣợng bự đang sử dụng hiện nay khi lựa chọn đƣợc vị trớ tối ƣu đồng thời đảm bảo cực tiểu tổn thất.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận
Một số vấn đề cơ bản về cấu trỳc, đặc điểm của LĐPP cũng nhƣ bài toỏn tớnh toỏn tổn thất, cỏc phƣơng phỏp giảm tổn thất trong LĐPP và thiết bị bự đƣợc giới thiệu. Từ đú, phõn tớch và lựa chọn phƣơng phỏp giảm tổn thất cụng suất và tổn thất điện năng trong LĐPP núi chung và LĐPPTA Sốp Cộp núi riờng. Phƣơng phỏp tớnh toỏn thụng số bự xột đến thay đổi của phụ tải theo mụ hỡnh xỏc suất nhằm nõng cao tớnh chớnh xỏc của kết quả tớnh toỏn đồng thời đảm bảo độ lệch điện ỏp trong hầu hết cỏc chế độ vận hành của hệ thống cũng đƣợc phõn tớch và lựa chọn.
Mụ hỡnh toỏn và chƣơng trỡnh tớnh lựa chọn vị trớ và dung lƣợng bự tối ƣu xột đến ảnh hƣởng của sự thay đổi phụ tải theo cỏc mụ hỡnh xỏc suất và phỏt triển của tải trong giai đoạn tớnh toỏn đó đƣợc sử dụng. Từ đú, lập chƣơng trỡnh tớnh toỏn bằng ngụng ngữ lập trỡnh GAMS, tớnh toỏn tớnh toỏn cho vớ dụ đơn giản sau đú kiểm chứng kết quả bằng phần mềm PSS/Adept cho thấy phƣơng thức bự và chƣơng trỡnh tớnh toỏn phự hợp với LĐPPTA, đảm bảo yờu cầu của hệ thống, cụng suất và vị trớ bự đƣợc lựa chọn tối ƣu, chƣơng trỡnh tớnh toỏn đơn giản, dễ ỏp dụng.
Kết quả tớnh toỏn ỏp dụng cho LĐPPTA Huyện Sốp Cộp – lộ 371- E17.30 đó cho thấy hiệu quả của thiết bị bự cũng nhƣ phƣơng phỏp và chƣơng trỡnh tớnh toỏn lựa chọn vị trớ và dung lƣợng bự tối ƣu theo mụ hỡnh xỏc suất của tải. Vị trớ, dung lƣợng và thời gian lắp đặt của tụ điện đƣợc lựa chọn đồng thời, thời gian tớnh toỏn nhỏ. Hơn nữa, tổn thất điện năng trong suốt thời gian tớnh toỏn luụn đảm bảo cực tiểu. Thụng số chế độ của hệ thống luụn đƣợc đảm bảo với cụng suất truyền tải của cỏc thiết bị đƣợc đảm bảo trong giới hạn cho phộp, độ lệch điện ỏp tại tất cả cỏc vị trớ trong mọi trạng thỏi vận hành và ở tất cả cỏc năm tớnh toỏn đƣợc đảm bảo theo yờu cầu.
Hơn nữa, thụng số của tụ bự đƣợc lựa chọn theo dung lƣợng bự định mức, rời rạc theo thiết bị bự thực tiễn do đú kết quả tớnh toỏn đảm bảo tối
* Hướng nghiờn cứu tiếp theo
- Nghiờn cứu xột đến chi phớ của tụ điện nhằm nõng cao hiệu quả kinh tế của phƣơng ỏn bự.
- Nghiờn cứu ứng dụng thiết bị bự cú điều khiển vụ cấp (SVC) nhằm nõng cao chất lƣợng điện ỏp của hệ thống.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]Bộ Cụng Thƣơng (2015), Quy định hệ thống điện phõn phối, Thụng tƣ 39/2015/TT-BCT ngày 18 thỏng 11 năm 2015, Hà Nội.
[2]Bộ Cụng Thƣơng (2015), Quy chuẩn ký thuật quốc gia về kỹ thuật điện, QCVN 621: 2015/BCT ngày 20 thỏng 09 năm 2015, Hà Nội. [3]Bộ Cụng Thƣơng (2018), Về việc phờ duyệt qui hoạch phỏt triển điện
lực tỉnh Sơn La giai đoạn 2019-2025 cú xột đến năm 2035 – Qui
hoạch phỏt triển hệ thống điện 110kV, Hà Nội.
[4]Bỏo cỏo kỹ thuật, Điện Lực Sụng Mó, Sơn La 2019.
[5]Đỗ Xuõn Khụi (1998), Tớnh toỏn phõn tớch hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
[6]Nguyễn Xuõn Phỳ, Nguyễn Cụng Hiền, Nguyễn Bội Khuờ (2003),
Cung cấp điện, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[7]Trần Quang Khỏnh (2012), Cung cấp điện theo tiờu chuẩn IEC, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
[8]Viện Năng lƣợng (2011), Qui hoạch phỏt triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 cú xột đến năm 2030, Hà Nội
[9]Viện Năng lƣợng (2016), Điều chỉnh qui hoạch phỏt triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 cú xột đến năm 2030, Hà Nội
[10] Vũ Văn Thắng, Bạch Quốc Khỏnh (2017), Vị trớ và cụng suất tối ưu
của tụ điện trong qui hoạch và cải tạo hệ thống phõn phối, Tạp chớ
KHCN – Đại học Đà nẵng, Số 3(112).2017.
Tiếng Anh
[11] Anthony J. Pansini (2007), Electrical distribution engineering, The Fairmont Press, Inc.
[12] Pierre Bonami and Jon Lee (2007), BONMIN Users’ Manual, GAMS Development Corporation, Washington, DC, USA.
[13] Richard E. Rosenthal (2010), GAMS - A User's Guide, GAMS Development Corporation, Washington, DC, USA.
[14] PSS/Adept™ 5, Users Manual, Shaw Power Technologies, Inc 2004
[15] M.Jayalakshmi, K.Balasubramanian, Simple Capacitors to Supercapacitors-An Overview, International Journal of
[16] Trần Vinh Tịnh, T.V. Chƣơng, Bự tối ƣu cụng suất phản khỏng trong LPP, Tạp chớ KH&CN Đại học Đà Nẵng, số 2, 2008
[17] M.Dixit, P.Kundu, H. R.Jariwala, Optimal Allocation and Sizing of Shunt Capacitor in Distribution System for Power Loss Minimization, 2016SCEECS, India, 2016.
[18] A.A.A.El-Ela, A.M.Kinawy, M.T.Mouwafi, R.A.El-Sehiemy, Optimal sitting and sizing of capacitors for voltage enhancement of distribution systems, 2015UPEC, UK, 2015.
[19] A.A.Eajal, M.E.El-Hawary, Optimal capacitor placement and sizing in distorted radial distribution systems part III: Numerical results, ICHQP2010, Italy, 2010.
[20] K.R. Devabalaji, A.M.Imranb, T.Yuvaraj, K.Ravi, Power Loss Minimization in Radial Distribution System, Energy Procedia 79 (2015), 917-923.
[21] N.Rugthaicharoencheep, S.Nedphograw, W.Wanaratwijit, Distribution system operation for power loss minimization and improved voltage profile with distributed generation and capacitor placements, 2011DRPT, China, 2011.
[22] Y. M. Atwa, E. F. El-Saadany, M. M. A. Salama, and R. Seethapathy, Optimal Renewable Resources Mix for Distribution systems Energy Loss Minimization, IEEE Tran. on Power Sytems, Vol.25, No.1, 2010
[23] Solutions for power factor correction at medium voltage, CIRCUTOR, S.A. 2013.
PHỤ LỤC
PL1. Cỏc bƣớc lập chƣơng trỡnh tớnh trong PSS/Adept
*Bƣớc 1: Thiết lập thụng số lƣới điện
Trong bƣớc này, thực hiện cỏc khai bỏo cỏc thụng số lƣới điện cần tớnh toỏn để mụ phỏng trong PSS/ADEPT gồm cỏc nội dung:
-Xỏc định thƣ viện dõy dẫn nhƣ Hỡnh P1.
Hỡnh P1: Giao diện xỏc định thƣ viện dõy dẫn
-Xỏc định thụng số thuộc tớnh của lƣới điện: Bƣớc này, nhằm khai bỏo cho phần mềm PSS/Adept thiết lập ngay từ đầu cỏc thuộc tớnh của lƣới điện nhƣ: Điện ỏp qui ƣớc là điện ỏp pha hay điện ỏp dõy và trị số, tần số, cụng suất biểu kiến cơ bản…
Hỡnh P2: Giao diện xỏc định cỏc thuộc tớnh của lƣới điện
* Bƣớc: Thiết lập sơ đồ
Thiết lập sơ đồ lƣới điện trờn giao diện của PSS/Adept, thiết lập nhật số liệu đầu vào cho cỏc phần tử nhƣ cỏc nỳt, thanh cỏi, nguồn điện, đƣờng dõy, trạm biến ỏp, tải, cầu dao…
Hỡnh P3: Giao diện thiết lập thụng số từng phần tử của lƣới điện
* Bƣớc: Tớnh toỏn
Cú 8 phõn hệ tớnh toỏn trong phần mềm PSS/Adept 5.0 trong hộp thoại tựy chọn chƣơng trỡnh tớnh toỏn nhƣ Hỡnh P4. Trong nghiờn cứu này sử dụng phõn hệ tớnh toỏn trào lƣu cụng suất hay luồng tải (Load Flow).
Hỡnh P4: Giao diện hộp tựy chọn chƣơng trỡnh tớnh toỏn