Tài liệu Giám sát online thông số vận hành lưới điện vạn ninh tỉnh khánh hòa theo công nghệ gis và web thích nghi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HOÀNG THIÊN CA GIÁM SÁT ONLINE THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN VẠN NINH TỈNH KHÁNH HOÀ THEO CÔNG NGHỆ GIS VÀ WEB THÍCH NGHI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HOÀNG THIÊN CA GIÁM SÁT ONLINE THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN VẠN NINH TỈNH KHÁNH HOÀ THEO CÔNG NGHỆ GIS VÀ WEB THÍCH NGHI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Thị Tịnh Minh Đà Nẵng, Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn NGUYỄN HOÀNG THIÊN CA ii TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN GIÁM SÁT ONLINE THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN VẠN NINH TỈNH KHÁNH HOÀ THEO CÔNG NGHỆ GIS VÀ WEB THÍCH NGHI Học viên: Nguyễn Hoàng Thiên Ca Mã số: Khoá: K33 ĐHĐN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - Tóm tắt – Trong giai đoạn phát triển lưới điện thông minh ngày nay, việc giám sát online các thông số vận hành trong lưới điện là xu hướng tất yếu. Luận văn giới thiệu về các thông số vận hành lưới điện Vạn Ninh tỉnh Khánh Hòa và đưa ra các cơ sở toán học tính toán phân bố trào lưu công suất, tổn thất công suất trong lưới điện hiện tại. Đề tài đề xuất tính toán trào lưu công suất theo phương pháp của D Das et al nhằm hạn chế nhược điểm về bộ nhớ, thời gian tính toán. Đề tài đã xây dựng giao diện giám sát online trào lưu công suất sử dụng thuật toán D.Das cải tiến kết hợp với công nghệ GIS và Web thích nghi. Giao diện này có thể được truy cập trên di động hoặc máy tính. Giao diện này được áp dụng cho tuyến 476 – VG huyện Vạn Ninh tỉnh Khánh Hoà. Kết quả giám sát được trào lưu công suất trên xuất tuyến tại các vị trí có công-tơ điện tử ghi nhận dữ liệu. Từ khoá - trào lưu công suất, thuật toán cải tiến D.Das, công nghệ GIS, công nghệ Web thích nghi, mobile apps. Abstract - Today, the online monitoring network is indispensable trend of Smart Grid. This thesis introduces operation parameters and gives the mathematical basis to calculate the load flow and losses of Van Ninh grid in Khanh Hoa province. The new method of calculating load flow based on Das et al is presented here. This method is to minimize the memory loss and computation time. In this thesis, an interface of online supervising grid has built by using the improved D.Das algorithm combined with adaptive GIS and Web technologies. This interface can be accessed on mobile or computer. The result is applied for the 476 - EVG feeder in Van Ninh distribution network at Khanh Hoa province Key words - power flow, D.Das’s algorithm improvement, GIS technology, Web responsive, mobile apps iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................. ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ...........................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ vii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài .................................................................................................1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2 3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................2 4. Ý nghĩa khoa học và tính thực thực tiễn .............................................................2 5. Tên đề tài ............................................................................................................2 6. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2 7. Tổ chức biên chế đề tài .......................................................................................3 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN 22KV VẠN NINH .........4 1.1. Tổng quan về thông số vận hành lưới điện phân phối: ............................................4 1.1.1. Điện áp: ........................................................................................................4 1.1.2. Hệ số công suất: ...........................................................................................4 1.1.3. Tần số: ..........................................................................................................4 1.1.4. Tổn thất điện năng: .......................................................................................4 1.2. Tổng quan lưới điện phân phối huyện Vạn Ninh .....................................................5 1.3. Tình hình TTĐN lưới điện Vạn Ninh .......................................................................6 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến TTĐN khu vực huyện Vạn Ninh ...................................8 1.4.1. Tổn thất kỹ thuật ...........................................................................................8 1.4.2. Tổn thất phi kỹ thuật .....................................................................................9 1.5. Các biện pháp giảm TTĐN.....................................................................................10 1.5.1. Công tác tổ chức thực hiện: ........................................................................10 1.5.2. Biện pháp kỹ thuật: .....................................................................................10 1.5.3. Biện pháp kinh doanh: ................................................................................12 1.6. Đánh giá chung .......................................................................................................12 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ..................................14 2.1. Tính trào lưu công suất trong lưới điện phân phối .................................................14 2.1.1. Dùng phần mềm Pss/adept .........................................................................14 2.1.2. Lập trình Matlab theo thuật toán của D.DAS ............................................20 2.2. Áp dụng tính toán đối với lưới nghiên cứu ............................................................25 iv 2.2.1. Các bước thực hiện áp dụng thuật toán 1 ..................................................26 2.2.2. Kết quả tính toán theo phương pháp D.Das. ..............................................29 2.3. Kiểm tra tính chính xác của thuật toán ...................................................................29 2.3.1. Kết quả tính toán theo phần mềm PSS/ADEPT ..........................................29 2.3.2. So sánh kết quả tính toán của phương pháp D.Das với phần mềm PSS/ADEPT ...................................................................................................................31 2.4. Thuận lợi và hạn chế của các phương pháp tính toán trào lưu công suất ..............32 2.4.1. Thuận lợi và hạn chế khi sử dụng phần mềm PSS/ADEPT. ......................32 2.4.2. Thuận lợi và hạn chế trong tính toán với phương pháp D.Das..................33 2.5. Tính toán trào lưu công suất theo phương pháp D.DAS cải tiến ...........................33 2.5.1. Cơ sở toán học và sơ đồ tổng quát thuật toán của phương pháp ...............33 2.5.2. Mô hình toán học các thiết bị sử dụng .......................................................33 2.5.3. Các bước thực hiện của thuật toán cải tiến ................................................36 2.5.4. Áp dụng thuật toán cải tiến cho lưới điện 15 nút .......................................37 CHƯƠNG 3. GIÁM SÁT THÔNG SỐ VẬN HÀNH BẰNG CÔNG NGHỆ KẾT NỐI HIỂN THỊ ONLINE ......................................................................................................41 3.1. Khảo sát và lựa chọn công nghệ .............................................................................41 3.1.1. Giải pháp thu thập dữ liệu:.........................................................................41 3.1.2. Lựa chọn máy chủ: .....................................................................................41 3.1.3. Lựa chọn giữa web apps và mobile apps: ..................................................42 3.1.4. Lựa chọn giữa các map API: ứng dụng miễn phí và ứng dụng tính phí ....42 3.2. Kiến trúc giải pháp .................................................................................................43 3.3. Giải pháp công nghệ thông tin................................................................................44 3.3.1. Phần mềm thu thập, đóng gói và tổng hợp dữ liệu .....................................44 3.3.2. Công nghệ GIS – Giải pháp ArcGis ...........................................................46 3.3.3. Công nghệ Web thích nghi Responsive: .....................................................48 3.4. Các bước tiến hành kết nối online cho lưới điện ....................................................49 3.5. Kết quả hiển thị online cho xuất tuyến thực tế 476 – EVG ....................................49 3.5.1. Giới thiệu về xuất tuyến 476 – EVG ...........................................................49 3.5.2. Các bước tiến hành hiển thị thông số online trên xuất tuyến .....................50 3.5.3. Nhận định và đánh giá kết quả. ..................................................................58 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..............................60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................61 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT : Biên độ điện áp tại nút i : Cơ sở dữ liệu : Công ty cổ phần : Tập đoàn điện lực Việt Nam : Tổng công ty điện lực miền Trung : Global positioning system : Hội đồng quản trị : Cường độ dòng điện qua nhánh j : Nút nhận của nhánh j : Nút chuyển của nhánh j : Tổng số nhánh của mạng : Tổn thất công suất thực của nhánh j : Tổn thất công suất phản kháng của nhánh j : Máy biến áp : Tổng số nút của mạng : Tổng công suất thực chạy qua nút m2 : Công suất thực của tải tại nút i : Tổng tổn thất công suất thực của mạng : Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering PSS/ADEPT Productivity Tool Q(m2) : Tổng công suất phản kháng chạy qua nút m2 QL(i) : Công suất phản kháng của tải tại nút i R(j) : Điện trở nhánh j SCL : Sửa chữa lớn TBA : Trạm biến áp TTĐN : Tổn thất điện năng X(j) : Điện kháng nhánh j XDCB : Xây dựng cơ bản XT : Xuất tuyến δ(m2) : Góc điện áp của nút m2 |V(i)| CSDL CTCP EVN EVNCPC GPS HĐQT I(j) IR(j) IS(j) LN1 LP(j) LQ(j) MBA NB P(m2) PL(i) PLOSS vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng hình Trang 1.1 TTĐN cấp điện áp 22kV 6 1.2 TTĐN cấp điện áp 0,4kV 7 1.3 TTĐN toàn điện lực năm 2015, 2016 8 2.1 Số thứ tự nhánh, nút chuyển và nút nhận tương ứng của mạng 15 nút 26 2.2 Nút và nhánh ngay sau nút 2 27 2.3 Nút và nhánh ngay sau nút 3 28 2.4 Nút và nhánh ngay sau nút 4 28 2.5 Kết quả tính toán khi thay đổi thứ tự nút 40 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 Tên hình Trang Kết quả TTĐN 22kV năm 2015, 2016 TTĐN 0,4kV năm 2015, 2016 TTĐN toàn điện lực năm 2015, 2016 Xác định thư viện dây dẫn Xác định thông số cơ bản của lưới điện. Thiết lập thông số nguồn. Thiết lập thông số nút. Thiết lập thông số dây dẫn. Thiết lập thông số máy biến áp. Thiết lập thông số phụ tải. Giản đồ thu gọn của mạng 15 nút Thuật toán để xác định nút, nhánh. Thuật toán để tính toán lưu lượng dòng tải. Sơ đồ lưới điện 15 nút – 11 kV Thông số đường dây của lưới điện 15 nút. Thông số phụ tải của lưới điện 15 nút. Tổn thất của lưới điện 15 nút - 11 kV tính bằng phương pháp D.Das. Sơ đồ lưới điện 15 nút – 11kV thiết lập bởi PSS/ADEPT. Tổn thất của lưới điện 15 nút - 11kV tính bằng PSS/ADEPT. thị so sánh tổn thất công suất giữa phương pháp D.Das và PSS/ADEPT Đồ thị sai số tuyệt đối của tổn thất công suất lưới điện 15 nút – 11kV Mô hình Γ máy biến áp: giản đồ tương đương thu gọn Mô hình hoá nguồn phân tán Sơ đồ tổng quát thuật toán File Excel lưu trữ topology mạng 15 nút File Excel chứa CSDL đường dây (hình trái) và máy biến áp (hình phải) File Excel lưu trữ dữ liệu công suất tại các nút và điện áp đo được tại đầu xuất tuyến của mạng 15 nút Sơ đồ khối thuật toán bước 3 6 7 8 16 16 17 18 18 19 20 21 23 24 25 25 25 29 30 31 32 32 34 35 36 37 37 37 38 viii Số hiệu hình 2.26 2.27 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 Tên hình Trang File Excel chứa kết quả tính toán phân bố công suất mạng 15 nút Giản đồ một dây mạng 15 nút với các chỉ số đánh không theo quy luật So sánh các giải pháp lựa chọn máy chủ Kiến trúc giải pháp Quan hệ giữa các thành phần Điện áp tại các nút: vùng an toàn, vùng cảnh báo, vùng vượt ngưỡng Tổn thất tại các nhánh: vùng thấp, vùng trung bình, vùng cao Minh họa việc hình thành bản đồ từ các layer Sự hình thành của bản đồ cuối cùng từ 2 layer và bản đồ nền Thuộc tính của thanh tìm kiếm dựa trên chiều rộng màn hình File Node_data.xls File Database_Line File Database_Transformer Sơ đồ nguyên lý tuyến 476 - EVG Giản đồ thu gọn sơ đồ nguyên lý tuyến 476 – EVG Thiết bị định vị Garmin Oregon 650 Phần mềm Mapsource sử dụng truy xuất dữ liệu GPS File Báo cáo tổng hợp tình trạng _ Sheet tổn thất File báo cáo tổng hợp tình trạng _ Sheet Thông tin nút File báo cáo tổng hợp tình trạng _ Sheet Thông tin nhánh Hiển thị thanh tìm kiếm trên điện thoại theo phương cầm máy ngang Hiển thị thanh tìm kiếm trên điện thoại theo phương cầm máy thẳng đứng Mặt bằng tổng thể và sơ đồ nguyên lý tuyến 476 – EVG Giao diện chú thích Nút báo cáo tình trạng xuất tuyến Giao diện thông báo Hiển thị thông tin nhánh Hiển thị thông tin nút Giao diện đồ thị điện áp các nút 39 40 42 43 45 45 46 47 47 48 50 50 51 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 57 58 58 1 MỞ ĐẦU Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu sử dụng điện phục vụ cho sự phát triển kinh tế - xã hội, an ninh, chính trị ngày càng tăng cao. Do đó, việc từng bước nâng cao chất lượng cung ứng điện, góp phần giảm áp lực phát triển hệ thống lưới điện ngày càng được chú trọng và công tác giảm tổn thất điện năng được xác định là nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu, và là vấn đề cấp bách của ngành điện. Trước những cơ hội và thách thức của ngành điện, hệ thống Điện không còn mang ý nghĩa lưới điện thuần túy mà đang chuyển dần sang hệ thống Smart- grid (lưới điện thông minh). Với sự tích hợp của hệ thống công nghệ thông tin, lưới điện thông minh không những chỉ dừng lại trong việc đảm bảo cung cấp điện liên tục, ổn định, mà còn thể hiện sự nâng cao năng lực quản lý, hiệu quả sản xuất, kinh doanh, và các dịch vụ khách hàng. Áp dụng công nghệ và các thành tựu mới của khoa học kỹ thuật vào lưới điện, nhiều trạm biến áp đã chuyển dần thành trạm không người trực, công nghệ Scada trong nhà máy và trong điều độ được vận dụng ngày càng hiệu quả. Chính vì vậy, việc giám sát online lưới điện cũng phải được kể đến như phần không thể thiếu trong lưới điện Smart grid ngày nay. Tuy nhiên, đối với hệ thống lưới điện phân phối, do tính chất của bán kính cấp điện, phân bố các hộ phụ tải cũng như cấu trúc lưới phức tạp, nên việc giám sát online cho lưới điện này còn nhiều hạn chế, đặt biệt là về vấn đề tổn thất công suất và điện năng. Xuất phát từ nhu cầu trên, đề tài này nghiên cứu kết hợp phương pháp tính toán tổn thất điện năng lưới phân phối và ứng dụng công nghệ công nghệ GIS và công nghệ Web thích nghi để xây dựng chương trình có thể cảnh báo tổn thất online lưới điện phân phối 22kV. Đề tài đề xuất áp dụng thực tế cho lưới điện phân phối Vạn Ninh – Khánh Hòa. Kết quả của đề tài mong muốn thể hiện việc nâng cao công tác quản lý vận hành, độ tin cậy cung cấp điện và giảm tổn thất điện năng một cách hiệu quả dựa trên việc giám sát online trào lưu công suất của lưới điện 22kV cho khu vực. 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tổn thất điện năng trong sản xuất kinh doanh ngành điện bị tác động bởi nhiều yếu tố, trong đó được chia thành 2 yếu tố chính là yếu tố kỹ thuật và yếu tố phi kỹ thuật. Để giảm tổn thất điện năng một cách hiệu quả, cần nghiên cứu, phân tích các nguyên nhân, yếu tố tác động cũng như khoanh vùng vị trí gây nhiều tổn hao một cách chính xác. Lưới điện phân phối 22kV khu vực huyện Vạn Ninh những năm vừa qua được đầu tư, nâng cấp đồng thời áp dụng công nghệ mới trong việc cập nhật chỉ số điện năng và quản lý hệ thống đo đếm điện năng các trạm biến áp từ xa. Tuy nhiên, việc tính toán tổn thất vẫn dựa vào yếu tố chủ quan-con người là chính và được thực hiện 2 định kỳ theo từng tháng, từng quí dẫn đến việc số liệu tính toán chưa phục vụ hiệu quả cho công tác đánh giá, và phân tích tình hình tổn thất điện năng của khu vực. Thêm vào đó, công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối được thực hiện bằng phần mềm PSS/Adept chưa hỗ trợ việc giám sát online, nên dẫn đến việc tính toán tổn thất và thực tế còn nhiều sai số cũng như đề xuất các biện pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới chưa thật sự hiệu quả. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài này đề xuất việc cảnh báo tổn thất online cho lưới điện Vạn Ninh bằng công nhệ công nghệ GIS và công nghệ Web thích nghi nhằm hạn chế nhược điểm hiện tại và nâng cao giải pháp quản lí và vận hành lưới điện. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: lưới điện phân phối 22kV. - Phạm vi nghiên cứu: tính toán phân tích tổn thất điện năng lưới phân phối và các giải pháp công nghệ quản lý trực quan tổn thất điện năng xuất tuyến trung áp 22kV khu vực huyện Vạn Ninh. 3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu đánh giá phương pháp tính toán tổn thất điện năng bằng phương pháp mới [1]. So sánh với phương pháp tính hiện tại trên phần mềm PSS/Adept. - Áp dụng tính toán cho xuất tuyến 476 – EVG khu vực Vạn Ninh. - Đề xuất giải pháp công nghệ xây dựng hệ thống quản lý tổn thất online theo công nghệ GIS và công nghệ Web thích nghi. 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC THỰC TIỄN - Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được sử dụng như tài liệu tham khảo cho công tác vận hành, quản lý lưới điện phân phối 22kV. - Đề tài nghiên cứu xuất phát từ thực tế hiện tại của lưới điện phân phối huyện Vạn Ninh, kết quả sau khi nghiên cứu tính toán có ý nghĩa thực tiễn và có thể áp dụng trong quản lý và vận hành. Cụ thể, vấn đề quản lý tổn thất hiện nay được thực hiện thủ công mang tính chủ quan nhiều nên việc nghiên cứu và xây dựng hệ thống cảnh báo tổn thất online giai đoạn hiện nay mang lại hiệu quả thiết thực trong công tác giảm tổn thất điện năng, tiết kiệm chi phí quản lý góp phần nâng cao hiệu quả kinh doanh điện năng và phù hợp với xu thế đổi mới của lưới điện hiện đại. 5. TÊN ĐỀ TÀI “GIÁM SÁT ONLINE THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN VẠN NINH TỈNH KHÁNH HOÀ THEO CÔNG NGHỆ GIS VÀ WEB THÍCH NGHI” 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đề tài nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán tổn thất điện năng kết hợp giải pháp công nghệ thông tin nhằm xây dựng chương trình quản lý trực quan ứng dụng vào lưới điện phân phối huyện Vạn Ninh. 3 7. TỔ CHỨC BIÊN CHẾ ĐỀ TÀI Căn cứ mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài được đặt tên là: “Giám sát online thông số vận hành lưới điện Vạn Ninh tỉnh Khánh Hoà theo công nghệ GIS và Web thích nghi” Luận văn gồm các chương sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về lưới điện 22kV Vạn Ninh Chương 2: Cơ sở tính toán tổn thất điện năng Chương 3: Giám sát thông số vận hành bằng công nghệ kết nối hiển thị online Chương 4: Kết luận chung và hướng phát triển của đề tài 4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN 22KV VẠN NINH 1.1. Tổng quan về thông số vận hành lưới điện phân phối: 1.1.1. Điện áp: Các cấp điện áp danh định trong hệ thống điện phân phối bao gồm 110 kV, 35 kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, 0,6 kV và 0,4 kV. Trong chế độ vận hành bình thường điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối được phép dao động so với điện áp danh định như sau: a) Tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện là 05 %; b) Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là + 10% và - 05 %; c) Trường hợp nhà máy điện và khách sử dụng điện đấu nối vào cùng một thanh cái trên lưới điện phân phối thì điện áp tại điểm đấu nối do Đơn vị phân phối điện quản lý vận hành lưới điện khu vực quyết định đảm bảo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật vận hành lưới điện phân phối và đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng sử dụng điện. Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau sự cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện bị ảnh hưởng trực tiếp do sự cố trong khoảng + 05 % và - 10 % so với điện áp danh định. Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng 10 % so với điện áp danh định. 1.1.2. Hệ số công suất: Đơn vị sử dụng điện để sản xuất, kinh doanh, dịch vụ có trạm biến áp riêng hoặc không có trạm biến áp riêng nhưng có công suất sử dụng cực đại từ 40 kW trở lên có trách nhiệm duy trì hệ số công suất (cos ) tại điểm đặt thiết bị đo đếm điện năng theo hợp đồng mua bán điện không nhỏ hơn 0,9. Các đơn vị cung cấp điện năng, quản lý vận hành phải bảo đảm hệ số công suất cos ≥ 0,9 tại điểm đo của bên mua điện có công suất từ 40 kW trở lên hoặc có máy biến áp từ 100 kVA trở lên. 1.1.3. Tần số: Tần số danh định của hệ thống điện quốc gia là 50Hz. Trong chế độ vận hành bình thường của hệ thống điện, tần số được phép dao động từ 49,8Hz đến 50,2Hz. Trong trường hợp sự cố đơn lẻ được phép dao động từ 49,5Hz đến 50,5Hz. Trong trường hợp hệ thống điện quốc gia bị sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng hoặc trong trạng thái khẩn cấp, cho phép tần số hệ thống điện dao động trong khoảng từ 47Hz cho đến 52Hz. 1.1.4. Tổn thất điện năng: Tổn thất điện năng của lưới điện phân phối bao gồm: 5 Tổn thất điện năng kỹ thuật là tổn thất điện năng gây ra do bản chất vật lý của đường dây dẫn điện, trang thiết bị điện trên lưới điện phân phối. Tổn thất điện năng phi kỹ thuật là tổn thất điện năng do ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình quản lý kinh doanh điện mà không phải do bản chất vật lý của đường dây dẫn điện, trang thiết bị điện trên lưới điện phân phối gây ra. [1] 1.2. Tổng quan lưới điện phân phối huyện Vạn Ninh Lưới điện trung áp huyện Vạn Ninh được nhận nguồn từ một TBA 110kV – EVG với công suất 25MVA. Hiện nay, tình trạng mang tải của trạm EVG 80 – 90%. Sơ đồ lưới điện Vạn Ninh chưa hoàn thiện, chỉ có 01 TBA 110kV EVG cấp điện, không có nguồn dự phòng 110kV khi trạm EVG sự cố hay cắt điện vệ sinh công nghiệp. Lưới điện trung áp xây dựng từ năm 1997, gồm có 04 xuất tuyến trung áp 15kV vận hành hình tia cấp điện cho 13 xã, thị trấn trên địa bàn huyện Vạn Ninh. Trong năm 2014, 2015, toàn bộ lưới điện trung áp đã được cải tạo nâng cấp lên điện áp 22kV. Lưới điện này đã có thể kết lưới mạch vòng với lưới điện 22kV Ninh Hòa qua xuất tuyến 473 – F1. Bên cạnh công tác xây dựng, cải tạo lưới điện, phụ tải cũng đã được phân bố giữa các xuất tuyến một cách hợp lý hơn, cụ thể như sau: - Xuất tuyến 471 – EVG cấp điện xã Vạn Thọ, Vạn Thạnh, sử dụng dây 2x3AC70. Phụ tải chủ yếu là các cơ sở nuôi trồng thủy sản, sản xuất theo mùa vụ, tập trung tại cuối nguồn. - Xuất tuyến 472 – EVG cấp điện cho các xã: Vạn Bình, Vạn Phú, sử dụng dây 4AC95 + AC 185, 2x3AC95. - Xuất tuyến 473 – EVG cấp điện cho các xã: Vạn Long, Vạn Khánh, Vạn Phước, Đại Lãnh, trục chính sử dụng dây 2x3AC95, 3AC95, cáp ngầm C/XLPE 120mm2. - Xuất tuyến 476 – EVG cấp điện cho xã Vạn Thắng, thị trấn Vạn Giã. Trục chính trung áp đi qua khu vực đông dân cư sử dụng dây nhôm bọc lõi thép tiết diện 185mm2. - Xuất tuyến 473 – F1 nhận điện từ 472 – EVG, cấp điện xã Xuân Sơn, dây dẫn trục chính ACSR 185mm2. - Xuất tuyến 471 – F1 nhận điện từ 476 – EVG, cấp điện xã Vạn Lương, Vạn Hưng, sử dụng dây bọc tiết diện 120mm2 từ F1 đến trụ 471 – F1/22A, từ 22A đến cuối tuyến dùng dây nhôm trần lõi thép tiết diện 120mm2, 95 mm2. Bán kính cấp điện lưới điện trung áp huyện Vạn Ninh tương đối lớn, xấp xỉ 40km, nên chỉ có thể kết lưới nội bộ ở phía Bắc và liên lạc với 473- E24 Ninh Hòa ở phía Nam trong thời gian ngắn. Dây dẫn nhánh rẽ và trục chính chưa được đầu tư xây dựng đồng bộ, sử dụng dây tăng cường không đồng nhất tiết diện và chất lượng. Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến tình hình TTĐN lưới điện Vạn Ninh. 6 Với chủ trương của Chính phủ về việc phấn đấu giảm TTĐN, giảm chi phí sản xuất kinh doanh với tinh thần chung là không cho phép TTĐN của các đơn vị năm sau tăng hơn thực hiện năm trước, TTĐN là một trong những mối quan tâm hàng đầu của của Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hoà nói chung và Điện lực Vạn Ninh nói riêng. Trong phạm vi luận văn chỉ xét đến giám sát TTĐN lưới điện phân phối. 1.3. Tình hình TTĐN lưới điện Vạn Ninh a) Cấp 22kV: Tổn thất trung áp bao gồm tổn thất trong máy biến áp phân phối, tổn thất trên đường dây, trong tụ điện… và giá trị tổn thất phụ thuộc nhiều vào mật độ trạm biến áp 110kV, tiết diện dây dẫn, mức độ tập trung phụ tải, cosφ… Theo kết quả thống kê TTĐN cấp điện áp 22kV năm 2015, 2016 trong Bảng 1.1, có thể thấy sau khi thực hiện cải tạo toàn bộ xuất tuyến trung áp khu vực Vạn Ninh từ 15kV lên vận hành 22kV trong quí 3 năm 2015 và đầu tư xây dựng tăng tiết diện dây dẫn trục chính tuyến 473 – F1, 476 – EVG lên 185mm2, tổn thất trung áp đã giảm đáng kể cụ thể như sau : tổn thất lũy kế năm 2016 : 2,56% giảm so với năm 2015 : 0,44%. Bảng 1.1 TTĐN cấp điện áp 22kV TT 1 2 % TTĐN/ T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Thời gian TTĐN 22kV 3,07 2,75 3,46 3,91 3,49 3,60 2,87 2,96 2,70 2,75 2,32 2,91 năm 2015 TTĐN 22kV 2,37 2,46 2,95 2,78 2,55 2,39 2,62 3,36 1,53 2,43 2,27 3,15 năm 2016 Đồ thị TTĐN năm 2015, 2016 như Hình 1.1 cho thấy TTĐN cấp 22kV lưới điện Vạn Ninh năm 2016 giảm đều so với các tháng cùng kỳ trong năm 2015. Riêng tháng 8, tháng 9 năm 2016, TTĐN thay đổi đột biến do việc điều chỉnh phiên ghi điện ngày 01 hàng tháng thay vì chốt thương phẩm ngày 25. 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 STT T7 1 T8 T9 T10 T11 2 Hình 1.1 Kết quả TTĐN 22kV năm 2015, 2016 T12 Luỹ kế 3,09 2,56 7 Tuy nhiên, trong thời gian tới, để tiếp tục giảm TTĐB hiệu quả cần tính đến giải pháp cấy mới TBA 110kV Nam Xuân Sơn và TBA 110kV Tu Bông, tăng cường tiết diện trục chính và hình thành xuất tuyến mới để sang tải cho khá nhiều tuyến đang mang tải cao vừa nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm TTĐN. b) Cấp 0,4kV: Tổn thất lưới điện hạ áp ảnh hưởng bởi các yếu tố: bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn không đồng nhất, dây dẫn vận hành lâu năm, kém chất lượng, trạm biến áp vận hành lệch pha và các yếu tố kinh doanh. Lưới điện hạ áp khu vực huyện Vạn Ninh trong những năm gần đây đã được cải tạo đáng kể: thay toàn bộ dây trần bằng cáp vặn xoắn có tiết diện phù hợp; xây dựng mới các TBA để tách lưới sang tải, giảm bán kính cấp điện, tăng cường công tác cân pha, cải tạo toàn các TBA 1 pha sang vận hành 1 pha 3 dây. Tính đến 31/12/2016, khu vực Vạn Ninh không còn TBA có tổn thất trên 8% đối với khu vực nông thôn và trên 6% đối với khu vực thị trấn. Tổn thất hạ áp các tháng trong năm 2016 giảm ≈ 0,3% so với cùng kỳ năm 2015, tổn thất lũy kế năm 2016 giảm 0,77% so với năm 2015 (theo thống kê TTĐN 0,4kV Bảng 1.2) . Bảng 1.2 TTĐN cấp điện áp 0,4kV STT Thời gian 1 2 T1 TT hạ áp 2015 TT hạ áp 2016 4,51 4,24 Luỹ kế 4,59 4,84 4,75 4,87 5,33 5,58 5,29 5,22 5,08 4,65 4,49 5,03 4,23 4,26 4,40 4,70 4,50 4,34 4,45 4,42 3,89 3,74 3,68 4,26 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Các công trình ĐTXD, SCL cải tạo lưới điện thường bắt đầu quí 1 hàng năm, do đó, sẽ đem lại hiệu quả giảm tổn thất vào thời gian còn lại trong năm, đặc biệt là 6 tháng cuối năm. Kết quả TTĐN 0,4kV năm 2015, 2016 (Hình 1.2) cho thấy tổn thất hạ áp 6 tháng cuối năm 2016 giảm từ 0,8 đến 1,24% trong khi 6 tháng đầu năm tổn thất hạ áp không có sự biến đổi rõ rệt. 6 5 4 3 2 1 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 1 T7 T8 T9 T10 2 Hình 1.2 TTĐN 0,4kV năm 2015, 2016 T11 T12 8 c) TTĐN toàn điện lực so cùng kỳ năm 2015: Bảng 1.3 TTĐN toàn điện lực năm 2015, 2016 TTĐN năm 2015 TTĐN năm 2016 T1 T2 2,70 16,95 6,61 -11,09 25.00 T3 T4 4,23 6,66 22,64 8,83 T10 5,74 5,94 T11 -3,04 2,03 16.95 10.51 10.79 15.00 5.00 T7 T8 T9 9,13 6,83 5,96 10,02 7,38 -0,06 22.64 20.00 10.00 T5 T6 10,79 4,57 10,51 0,66 8.83 6.66 6.61 9.13 4.57 4.23 2.70 10.02 12.05 7.38 6.83 5.96 2.03 0.66 -0.06 0.00 T1 T2 T3 T4 T5 T6 5.94 5.74 T7 -5.00 T8 T9 T10 T11 -3.04 T12 -1.1 -10.00 -15.00 -11.09 TTĐN năm 2015 TTĐN năm 2016 Hình 1.3 TTĐN toàn điện lực năm 2015, 2016 TTĐN toàn điện lực phụ thuộc vào nhiều yếu tố tổn thất kỹ thuật và tổn thất kinh doanh dẫn đến một số tháng trong năm có thể xuất hiện tổn thất <0. Kết quả thống kê TTĐN toàn điện lực Hình 1.3 cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của yếu tố kinh doanh. Tháng 02 năm 2016, do ảnh hưởng bởi chênh lệch ngày chốt thương phẩm và thanh cái cùng với sự thay đổi phương thức kết lưới cấp điện giữa Ninh Hoà và Vạn Ninh, tổn thất tháng 02 <0 đồng thời dẫn đến tổn thất tháng 03 tăng đột biến. [2] Để giảm TTĐN hiệu quả, cần nâng cao chất lượng quản lý và có lộ trình giảm tổn thất hợp lý, thực hiện đồng bộ trên các phương diện: biện pháp tổ chức, quản lý vận hành, kinh doanh, đầu tư xây dựng. 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến TTĐN khu vực huyện Vạn Ninh 1.4.1. Tổn thất kỹ thuật Tổn thất kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới điện đều có trở kháng. Khi dòng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện, ngoài ra đường dây dẫn điện cao áp từ 115kV trở lên còn có tổn thất vầng quang, riêng dòng điện qua cáp ngầm, tụ điện còn có tổn thất do điện môi, đối với T12 12,05 -1,1 9 đường dây điện đi song song với đường dây khác như dây chống sét, dây thông tin…có tổn hao điện năng do hỗ cảm. Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện bao gồm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò và từ hóa trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây, tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc pha và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng. Tổn thất kỹ thuật ảnh hưởng đến TTĐN huyện Vạn Ninh do các nguyên nhân chủ yếu như sau: - Bán kính cấp điện lớn các xuất tuyến trung áp lớn, phần lớn đi qua vùng đồi núi và khu vực nhiễm mặn. - Các TBA khách hàng trên địa bàn huyện Vạn Ninh, đặc biệt là các trạm cấp điện cơ sở nuôi trồng thuỷ sản thường xuất hiện khoảng thời gian máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải lớn hơn so với điện năng sử dụng, mặt khác tải thấp sẽ không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn tới tổn thất điện năng cao. - Máy biến áp vận hành quá tải do dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dây và dầu cách điện của máy dẫn đến tăng tổn thất trong MBA đồng thời gây sụt áp và làm tăng tổn thất điện năng trên lưới điện phía hạ áp. - Tồn tại các thiết bị trên lưới vận hành lâu năm: có hiệu suất thấp, đặc biệt MBA là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian vận hành tổn thất có xu hướng tăng lên. Dây dẫn không được cải tạo nâng cấp trong quá trình vận hành làm tăng nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm dưới mức cho phép và tăng tổn thất điện năng trong dây dẫn. - Tổn thất dòng rò: sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị khác không được kiểm tra, bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dòng rò, phóng điện. - Hành lang tuyến không đảm bảo: không thực hiện tốt việc phát quang, cây mọc chạm vào đường dây gây dòng rò hoặc sự cố. - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên dây trung tính, dây pha cà cả trong MBA, đồng thời cũng dây quá tải ở pha có dòng điện lớn. - Các điểm tiếp xúc, các mối nối kém nên làm tăng nhiệt độ, tăng tổn thất điện năng. - Chế độ sử dụng điện không hợp lý: Công suất sử dụng của nhiều phụ tải có sự chênh lệch quá lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm gây khó khăn cho công tác vận hành. Đặc biệt, đặc thù phụ tải khu vực Vạn Ninh chủ yếu phục vụ nuôi trồng thủy sản theo mùa vụ dẫn đến hiện tượng quá bù hoặc vị trí và dung lượng bù không hợp lý điều này dẫn đến vận hành với hệ số cosφ không phù hợp dẫn đến tăng dòng điện truyền tải hệ thống và tăng tổn thất điện năng. 1.4.2. Tổn thất phi kỹ thuật Tổn thất phi kỹ thuật hay còn gọi là tổn thất kinh doanh là tổn thất do hệ thống tính toán không hoàn chỉnh, do sai số thiết bị đo lường, do số đo công tơ không đồng 10 thời và không chính xác, do điện năng được đo không vào hóa đơn và không thu được tiền, do bỏ sót khách hàng hoặc tình trạng trộm cắp điện… Tổn thất kinh doanh phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng, tổn thất kinh doanh cũng một phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của bản thân các điện lực, trong đó có phương tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý. Tổn thất kinh doanh bao gồm các nguyên nhân sau: - Các thiết bị đo đếm như công tơ, TU, TI không phù hợp với tải có thể quá lớn hoặc quá nhỏ hoặc không đạt cấp chính xác yêu cầu, hệ số nhân của hệ thống đo không đúng, các tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng gây hỏng hóc công cơ, các mạch điện đo lường… - Sai sót khâu quản lý: TU, TI mất pha, công tơ hỏng chưa kịp xử lý hay thay thế kịp thời, không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của pháp lệnh đo lường, đâu nhầm, đấu sai sơ đồ dấu dây… là các nguyên nhân dẫn đến đo đếm không chính xác gây tổn thất điện năng. - Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: ghi sai chỉ số công tơ, thống kê tổng hợp không chính xác, bỏ sót khách hàng, treo tháo công tơ sai mã trạm… - Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng. - Sai sót trong khâu tính toán xác định tổn thất kỹ thuật. 1.5. Các biện pháp giảm TTĐN 1.5.1. Công tác tổ chức thực hiện: - Xây dựng chương trình giảm tổn thất điện năng, trong đó xác định cụ thể các biện pháp về tổ chức, các biện pháp về kỹ thuật và kinh doanh, có định lượng thời gian, nội dung triển khai, phân công cụ thể. Các giải pháp, chiến lược đề ra nhằm đảm bảo việc giảm tổn thất điện năng theo lộ trình do EVNCPC và CTCP Điện lực Khánh Hoà giao. - Để điều hành công tác giảm tổn thất điện năng, Điện lực đã thành lập tổ giảm TTĐN do Giám đốc Điện lực làm tổ Trưởng trong đó phân công cụ thể nhiệm vụ của từng cán bộ. Việc tổng hợp số liệu về TTĐN thường xuyên tại đơn vị giao cho Phòng Kỹ thuật thực hiện theo các biểu mẫu của Công ty. Hàng tháng, tổ chức họp kiểm điểm tình hình thực hiện, theo dõi sát sao, liên tục; kịp thời xử lý các vướng mắc phát sinh (hoặc kiến nghị Công ty giải quyết); có tổng kết, đánh giá để rút kinh nghiệm thực hiện trong thời gian tiếp theo. 1.5.2. Biện pháp kỹ thuật: - Tổ chức kết lưới và quy hoạch lại tổng thể lưới điện trung áp, xây dựng phương án hình thành các mạch kép, mạch vòng, đưa ra lộ trình thực hiện hàng năm. - Tuân thủ đúng, đủ các biện pháp quản lý kỹ thuật để giảm TTĐN, theo dõi vận hành, tổ chức xử lý ngay các trường hợp lưới điện vận hành không đảm bảo các qui chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật như: hoán chuyển máy biến áp các trạm biến áp non tải và