Tài liệu Tính toán và đề xuất giải pháp quản lý, vận hành lưới điện phân phối điện lực hương thủy, tỉnh thừa thiên huế để nâng cao độ tin cậy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- LÊ HOÀNG PHƯỚC C C R L T. TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- LÊ HOÀNG PHƯỚC TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY C C DU Chuyên ngành Mã số R L T. : Kỹ thuật điện : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Đình Dương Đà Nẵng – Năm 2019 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 Lê Hoàng Phước C C DU R L T. MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ...........................................................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................2 4. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................3 6. Cấu trúc của luận văn ..........................................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN.........................4 1.1. Tổng quan về độ tin cậy ...................................................................................4 1.1.1. Định nghĩa [3] ............................................................................................4 1.1.1.1. Đối với phần tử không phục hồi .........................................................5 1.1.1.2. Đối với phần tử có phục hồi ................................................................9 1.1.2. Biểu thức tính toán độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE-1366 [5] ....................................................................................................11 1.1.2.1. Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu ...............................................12 1.1.2.2. Các chỉ tiêu đối với ngừng điện thoáng qua .....................................13 1.2. Các phương pháp đánh giá độ tin cậy [3].......................................................13 1.2.1. Phương pháp đồ thị - giải tích .................................................................14 1.2.2. Phương pháp không gian trạng thái .........................................................16 1.2.3. Phương pháp cây hỏng hóc:.....................................................................22 1.2.4. Phương pháp Monte – Carlo:...................................................................23 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY, TÌNH HÌNH THỰC HIỆN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN TẠI HƯƠNG THỦY ..............................28 2.1. Tổng quan lưới điện phân phối Điện lực Hương Thủy ..................................28 2.1.1. Giới thiệu chung lưới điện trên địa bàn Điện lực Hương Thủy quản lý [7] ...........................................................................................................................28 2.1.2. Đặc điểm lưới điện...................................................................................29 2.1.3. Phụ tải ......................................................................................................30 2.1.4. Khối lượng quản lý theo xuất tuyến [7] ...................................................30 2.1.5. Phương thức kết lưới: ..............................................................................31 2.1.6. Các thiết bị bảo vệ, đóng cắt phân đoạn trên lưới điện Điện lực Hương Thủy: ..................................................................................................................32 2.1.6.1. Khối lượng các thiết bị đóng cắt .......................................................32 2.1.6.2. Đánh giá tình trạng vận hành ............................................................34 2.2. Thực hiện các chỉ tiêu độ tin cậy tại Điện lực Hương Thủy: .........................35 C C DU R L T. 2.2.1. Các chỉ số ĐTC cung cấp điện lưới điện phân phối theo Thông tư 39/2015/TT-BCT [5]: ........................................................................................35 2.2.2. Tình hình thực hiện chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện tại Điện lực Hương Thủy: ..................................................................................................................37 2.2.3. Kế hoạch giao chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện: ............................................37 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY ...............................................................................................40 3.1. Giải pháp tính toán độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT: .......................40 3.1.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT: ........................................................40 3.1.1.1. Chức năng cơ bản của phần mềm: ....................................................40 3.1.1.2. Dữ liệu phục vụ tính toán:.................................................................40 3.1.2. Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT .............41 3.1.2.1. Tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc .........................................................41 3.1.2.2. Phương pháp tính toán các thông số ĐTC cung cấp điện: ................42 3.1.3. Dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán: ..........................................................43 3.1.3.1. Sơ đồ lưới điện ..................................................................................43 3.1.3.2. Thông số độ tin cậy của các phần tử do sự cố ..................................44 3.1.4. Chi tiết các bước triển khai cụ thể: ..........................................................44 3.2. Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện lưới điện Hương Thủy: .........52 3.3. Kết luận: .........................................................................................................53 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN ......................................................55 4.1. Đề xuất các giải pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện: ........................55 4.1.1 Giải pháp lập kế hoạch bảo dưỡng thiết bị: ..............................................55 4.1.1.1 Giới thiệu giải pháp:...........................................................................55 4.1.1.2. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp ......................................56 4.1.2. Tối ưu hóa sơ đồ quản lý vận hành để nâng cao ĐTC cung cấp điện: ....56 4.1.2.1. Giới thiệu giải pháp:..........................................................................56 4.1.2.2. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp: .....................................57 4.1.3. Giải pháp đồng bộ hóa trên thiết bị: ........................................................57 4.1.3.1. Giới thiệu giải pháp ...........................................................................57 4.1.3.2. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp ......................................58 4.1.4. Giải pháp phân đoạn đường dây: .............................................................58 4.1.4.1. Giới thiệu giải pháp ...........................................................................58 4.1.4.2. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp ......................................58 4.1.5. Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối .............................................59 4.1.5.1. Giới thiệu giải pháp ...........................................................................59 4.1.5.2. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp ......................................60 4.1.6. Các giải pháp quản lý vận hành khác: .....................................................60 4.2. Áp dụng các giải pháp nâng cao ĐTC cung cấp điện tại Điện lực Hương Thủy:......................................................................................................................62 4.2.1. Lựa chọn giải pháp để tính toán, áp dụng:...............................................62 4.2.2. Tính toán, áp dụng giải pháp kết lưới tối ưu và lắp đặt thiết bị phân đoạn đầu nhánh rẽ: ......................................................................................................62 4.2.2.1. Cụm các XT 471 – 472 – 473 Huế 1, 478 Phú Bài: .........................62 4.2.2.2. Cụm Khu công nghiệp Phú Bài: .......................................................68 C C DU R L T. 4.2.2.3. Cụm XT 475 – 478 – 479 Phú Bài:...................................................70 4.2.2.4. XT 474 Phú Bài và TBA 110kV La Sơn: .........................................74 4.2.2.5. XT 373 Huế 1:...................................................................................78 4.2.3. Hiệu quả làm lợi các giải pháp về quản lý vận hành đối với Điện lực Hương Thủy: ......................................................................................................78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................82 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN PHỤ LỤC 1: BIỂU CHI TIẾT LỊCH MẤT ĐIỆN TỪ NGÀY 01/1/2018 – 31/12/2018 PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ 1 SỢI CÁC XT TRUNG THẾ DO ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY QUẢN LÝ C C DU R L T. TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC HƯƠNG THỦY, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY Học viên: Lê Hoàng Phước - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 - Khóa: 34 - Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Hiện nay, phần lớn việc gián đoạn cung cấp điện cho khách hàng diễn ra chủ yếu ở lưới điện phân phối. Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa đất đước, việc đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng thường xuyên và liên tục là yêu cầu cấp bách. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện khu vực thị xã Hương Thủy nhằm áp dụng vào thực tế, vận dụng các thiết bị đóng cắt hiện có, phối hợp với các thiết bị mới kết hợp nâng cao năng lực lưới điện nhằm tối ưu hóa trong công tác quản lý vận hành và giảm thời gian mất điện công tác hoặc sự cố trên lưới điện. Qua tìm hiểu, khảo sát thực tế lưới điện, các số liệu quản lý kỹ thuật tại đơn vị, tác giả đã tóm tắt, thống kê, đề xuất các phương án đối với từng phụ tải riêng biệt để có thể áp dụng được trong thực tế quản lý vận hành của hệ thống. C C R L T. Từ khóa: Độ tin cậy cung cấp điện; thiết bị đóng cắt; đèn báo sự cố có tin nhắn; phụ tải; lưới điện phân phối. DU CALCULATION AND PROPOSING SOLUTIONS FOR MANAGEMENT AND OPERATION OF DISTRIBUTION NETWORK OF HUONG THUY POWER COMPANY IN THUA THIEN HUE PROVINCE TO IMPROVE RELIABILITY Abstact - Nowadays, most of the interruption of power supply to customers takes place mainly in the distribution grid. With the general trend in the time of industrialization and modernization, it is most urgent to ensure that customers are provided with power supply regularly and constantly. The research on proposing solutions to improve the reliability of electricity supply in Huong Thuy town aims at practical application, the use of available equipment and the combination of new and advanced one to optimize operation management and reduce outage downtime on the grid. Through researching and surveying the actual power grid, technical management data at the unit, the author summarized, made statistics, and proposed options for each separate load to be applied in operation management system. Key words: Distribution reliability; Switchgear; fault warning device with messages; load; distribution grid. DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT LĐPP : Lưới điện phân phối XT : Xuất tuyến TBA : Trạm biến áp MBA : Máy biến áp TG : trạm trung gian ĐZ : Đường dây MC : Máy cắt RE : Recloser DCL : Dao cách ly TBPĐ : Thiết bị phân đoạn EVN : Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVNCPC : Tổng Công ty Điện lực miền Trung TR : Thời gian trung bình sự cố TS : Thời gian trung bình sửa chữa SAIFI : Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống SAIDI : Chỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống CAIDI : Chỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIFI : Chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng MAIFI : Chỉ số tần suất mất điện thoáng qua của khách hàng ĐTC : Độ tin cậy BTBD : Bảo trì, bảo dưỡng IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers (Viện kỹ thuật điện - điện tử) HTĐ : Hệ thống điện PT : Phần tử C C DU R L T. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Tên bảng Trang Số liệu quản lý Điện lực Hương Thủy tính đến ngày 31/12/2018 Thống kê các xuất tuyến có mật độ bố trí thiết bị phân đoạn thấp Khối lượng quản lý các xuất tuyến 22kV Điện lực Hương Thủy Tổng hợp số lượng DCL Tổng hợp số lượng FCO, LBFCO Tổng hợp số lượng LBS Tổng hợp số lượng Recloser Các chỉ tiêu ĐTC của Điện lực Hương Thủy năm 20152018 và kế hoạch giao năm 2019 Kế hoạch chỉ tiêu ĐTC Công ty Điện lực TT-Huế giai đoạn 2016-2020 Thanh ghi dữ liệu độ tin cậy Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện Điện lực Hương Thủy Bộ thông số về ĐTC sự cố Bộ thông số về ĐTC BTBD Kết quả tính toán ĐTC CCĐ Điện lực Hương Thủy So sánh kết quả tính toán và thực tế thực hiện Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cụm XT phía Bắc thị trấn Phú Bài theo phương án 1 Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cụm XT phía Bắc thị trấn Phú Bài theo phương án 2 Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cụm XT phía Bắc thị trấn Phú Bài theo các phương án Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC XT 476 – 477 Phú Bài Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC XT 480 – 481 Phú Bài Kết quả tính toán chỉ tiêu cụm XT trung tâm thị trấn Phú Bài Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cụm XT khu vực phía Nam thị trấn Phú Bài sau khi đấu nối TBA 110kV La Sơn C C DU R L T. 28 30 31 32 33 33 34 37 38 41 43 45 47 52 53 64 65 67 69 70 73 77 Số hiệu bảng 4.8 4.9 Tên bảng Trang Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC cụm XT phía Nam thị trấn Phú Bài theo các phương án Kết quả tính toán chỉ tiêu ĐTC các XT Điện lực Hương Thủy sau khi triển khai các giải pháp nâng cao ĐTC C C DU R L T. 77 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Tên hình vẽ Trang Đồ thị xác suất Đường cong cường độ sự cố Trục thời gian thông số dòng sự cố Sơ đồ độ tin cậy các phần tử nối tiếp Sơ đồ độ tin cậy các phần tử song song Sơ đồ trạng thái 1 - Quá trình Markov với trạng thái và thời gian rời rạc Sơ đồ trạng thái 2 - Quá trình Markov có trạng thái rời rạc trong thời gian liên tục Biểu đồ phần tử có 2 trạng thái Biểu đồ phần tử có nhiều trạng thái Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT Cây sơ đồ mô phỏng trên phần mềm PSS XT 474 Phú Bài Cập nhật dữ liệu ĐTC vào thư viện Cài đặt chọn tính số KH theo mức sản lượng sử dụng TB toàn hệ thống Cài đặt chọn tính số khách hàng theo mức sản lượng sử dụng trung bình từng nút phụ tải (từng TBA) Cài đặt chọn tính số khách hàng cho từng nút phụ tải (từng TBA) Chạy module DRA tính toán ĐTC Chạy module DRA tính toán ĐTC (2) Kết quả mô phỏng PSS/A Xuất báo cáo kết quả tính toán ĐTC Kết quả báo cáo từ phần mềm PSS/A Các thiết bị của hệ thống DAS giai đoạn 1 Sơ đồ 1 sợi cụm XT 471 – 472 – 473 Huế 1, 478 Phú Bài Phương thức vận hành cụm XT phía Bắc thị trấn Phú Bài theo phương án 1 Phương thức vận hành cụm XT phía Bắc thị trấn Phú Bài theo phương án 2 Phương thức tối ưu lưới điện phía Bắc thị trấn Phú Bài Phương thức vận hành hiện trạng lưới điện Khu công 6 7 9 14 15 C C DU R L T. 17 19 25 26 43 45 46 48 49 49 50 50 51 51 52 59 63 64 65 67 69 Số hiệu hình vẽ 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 Tên hình vẽ Trang nghiệp Phú Bài Phương thức vận hành hiện trạng cụm XT 475, 479 Phú Bài Phương thức tối ưu cụm XT 475, 479 Phú Bài Phương thức vận hành hiện trạng XT 474 Phú Bài Phương thức vận hành lưới điện khu vực phía Nam thị trấn Phú Bài sau khi đấu nối TBA 110kV La Sơn Phương thức vận hành lưới điện khu vực phía Nam thị trấn Phú Bài tối ưu C C DU R L T. 71 73 74 75 77 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm trở lại đây, ngoài các yêu cầu về đảm bảo tần số, điện áp, sóng hài, tổn thất,… yêu cầu đáp ứng nguồn điện liên tục, ổn định đã trở thành một trong các tiêu chí đánh giá chất lượng dịch vụ cung ứng điện. Việc gián đoạn điện năng sẽ tác động không nhỏ đến khách hàng tiêu thụ điện, đặc biệt là khách hàng sử dụng điện phục vụ sản xuất, công nghiệp. Qua đó ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương, làm giảm tín nhiệm của khách hàng đối với ngành điện. Lưới điện phân phối (LĐPP) là khâu cuối cùng của toàn bộ hệ thống điện, các Công ty Điện lực là đơn vị trực tiếp mua, bán điện với khách hàng. Đồng thời, cũng là mắt xích có khối lượng quản lý lớn nhất do vậy cũng tiềm ẩn nguy cơ sự cố và đòi hỏi bảo trì bảo dưỡng (BTBD) nhiều nhất. Chính vì vậy, quá trình cung cấp điện liên tục cho phụ tải có mối quan hệ mật thiết và phụ thuộc trực tiếp vào độ tin cậy của lưới điện phân phối. Độ tin cậy (ĐTC) được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu khác nhau, trong đó tiêu chuẩn IEEE 1366 hiện nay được sử dụng phổ biến trên thế giới. Dựa trên các tiêu chí trong tiêu chuẩn IEEE 1366 và cấu trúc lưới điện Việt Nam, Bộ Công Thương đã xây dựng quy định thực hiện các chỉ tiêu về ĐTC qua thông tư số: 39/2015/TT-BCT ngày 25 tháng 11 năm 2015, quản lý kỹ thuật hệ thống điện để áp dụng tại các đơn vị nhắm đến mục tiêu tăng cường và nâng cao chất lượng công tác quản lý kỹ thuật, hướng tới phục vụ khách hàng ngày một tốt hơn, đồng thời phù hợp với những quy định mới. Thị xã Hương Thủy nằm phía nam Thành phố Huế, kéo dài về phía đông nam đến Phú Lộc và tây nam đến Nam Đông, đồng thời, trải rộng ra hai phía đông tây đến tận địa giới Phú Vang, Hương Trà, A Lưới; hầu hết phần lãnh thổ phía tây đường quốc lộ 1A là đồi núi, chiếm đến 76,33% diện tích. Đồng bằng hẹp, chạy thành một dải phía đông và đông bắc dọc Lợi Nông và Đại Giang. Thị xã Hương Thủy hiện có 12 đơn vị hành chính trực thuộc gồm: 05 phường (Phú Bài, Thủy Dương, Thủy Phương, Thủy Châu, Thủy Lương), 07 xã (Thủy Vân, Thủy Thanh, Thủy Bằng, Thủy Tân, Thủy Phù, Phú sơn, Dương Hòa) [9]. Điện lực Hương Thủy là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế được giao quản lý, vận hành, kinh doanh mua bán điện toàn bộ lưới điện trung, hạ áp khu vực thị xã Hương Thủy và 04 xã huyện Phú Lộc. Phụ tải thuộc Điện lực Hương Thủy trải rộng và đi qua nhiều khu vực có đặc thù khác nhau: phía Bắc giáp với thành phố Huế phân bố phụ tải dọc theo QL1A; khu vực trung tâm thị xã tập trung dân cư mật độ lớn và phụ tải khu công nghiệp (KCN) Phú Bài – KCN lớn nhất tỉnh và khu vực một số xã thuộc huyện Phú Lộc phía nam thị xã Hương Thủy. C C DU R L T. 2 Với đặc thù cấp điện cho khu công nghiệp, độ tin cậy khu vực này luôn được ưu tiên hàng đầu và là đơn vị có sản lượng điện năng lớn nhất toàn Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế. Hiện nay, lưới điện phân phối do Điện lực Hương Thủy quản lý qua nhiều năm đầu tư, cải tạo về cơ bản đã đáp ứng nhu cầu sử dụng điện sản xuất, sinh hoạt của khách hàng trong địa bàn thị xã. Tuy nhiên, về chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện, vẫn còn nhiều tồn tại do địa bàn trải rộng từ khu vực giáp biển, ruộng lúa, trung du và khu vực đồi núi địa hình phức tạp. - Các tuyến đường dây phía đông Quốc lộ 1A, đường dây chủ yếu đi qua khu vực đồng ruộng, sự cố do động vật, bò sát rất cao; - Một số tuyến đường dây đi qua khu vực vườn cây ăn trái giá trị cao, đặc biệt là thanh trà, tồn tại nguy cơ sự cố do hành lang tuyến rất lớn; - Một số tuyến đường dây đi qua khu vực rừng trồng keo, tràm. Chịu ảnh hưởng lớn mỗi đợt gió lốc cục bộ; áp thấp, bão và thường xảy ra sự cố vào mùa khai thác rừng. - Lưới điện hạ áp vẫn còn tồn tại dây dẫn kém chất lượng vận hành lâu năm tiếp nhận từ các hợp tác xã; cách điện lão hóa, tiềm ẩn nguy cơ sự cố, cháy nổ do tiếp xúc không tốt. - Mật độ bố trí thiết bị đóng cắt còn ít, số khách hàng mất điện trong một phân đoạn còn lớn; nhiều thiết bị chưa kết nối được với trung tâm điều khiển, phải thao tác đóng cắt trực tiếp bằng tay; Các yêu cầu cung cấp điện ngày càng cao, việc nghiên cứu đánh giá cụ thể ĐTC của LĐPP Điện lực Hương Thủy dựa trên các số liệu thực tế vận hành, để từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao ĐTC của LĐPP, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về cung cấp điện là rất cần thiết. Vì vậy tôi đã chọn đề tài “Tính toán và đề xuất giải pháp quản lý, vận hành lưới điện phân phối Điện lực Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế để nâng cao độ tin cậy” là nội dung nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình nhằm góp phần nâng cao ĐTC cung cấp điện cho lưới điện Điện lực Hương Thủy nói riêng và cho Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế nói chung. 2. Mục đích nghiên cứu - Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện hiện trạng bằng phần mềm PSS/Adept; - Đề xuất các giải pháp quản lý, vận hành nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện Điện lực Hương Thủy thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế; 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài: LĐPP Điện lực Hương Thủy, Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế. * Phạm vi nghiên cứu: C C DU R L T. 3 Tập trung nghiên cứu ĐTC của LĐPP Điện lực Hương Thủy theo 02 chỉ tiêu (SAIDI, SAIFI) từ đó đưa ra giải pháp quản lý, vận hành nhằm nâng cao ĐTC cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Hương Thủy. Sử dụng phần mềm PSS/Adept 5.0 để tiến hành phân tích, tính toán và đưa ra giải pháp nâng cao chỉ tiêu độ tin cậy. 4. Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu về đặc điểm kinh tế xã hội và kết cấu lưới điện hiện trạng trên địa bàn của Điện lực Hương Thủy quản lý; - Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện phân phối do Điện lực Hương Thủy quản lý; - Nghiên cứu lý thuyết để xây dựng chương trình tính toán độ tin cậy của LĐPP có cấu trúc hình tia, mạch vòng vận hành hở; - Phân tích các chỉ tiêu độ tin cậy từ đó tính toán và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện Điện lực Hương Thủy thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế; - Tính toán và đề xuất các giải pháp quản lý, vận hành nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Hương Thủy thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Năm 2019 được ngành Điện chọn là năm “Nâng cao hiệu quả công tác quản lý vận hành”, vì vậy các chỉ tiêu ĐTC được ngành Điện được tập trung chỉ đạo thực hiện, giao nhiệm vụ cụ thể cho từng đơn vị thành viên. Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện nằm trong nỗ lực chung của ngành Điện cũng như các đơn vị thành viên nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp, quản lý tốt các nguồn lực của Nhà nước vì mục tiêu phát triển bền vững, đáp ứng các yêu cầu cấp bách cũng như những mục tiêu trung và dài hạn mà Chính phủ yêu cầu đối với Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Việc đặt trọng tâm vào việc nghiên cứu, tính toán, đánh giá và đề xuất các giải pháp quản lý vận hành để nâng cao ĐTC cung cấp điện, đề tài sẽ góp phần quan trọng vào công tác sản xuất kinh doanh của Điện lực Hương Thủy, giảm vốn đầu tư xây dựng mới, giảm giá thành điện năng, đóng góp chung vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. 6. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện. Chương 2: Tổng quan về Điện lực Hương Thủy, tình hình thực hiện độ tin cậy cung cấp điện. Chương 3: Tính toán Độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Điện lực Hương Thủy. Chương 4: Tính toán và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện Điện lực Hương Thủy thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế. C C DU R L T. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. Tổng quan về độ tin cậy 1.1.1. Định nghĩa [3] Độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định. Độ tin cậy của phần tử hoặc cả hệ thống được đánh giá một cách định lượng dựa trên hai yếu tố cơ bản: tính làm việc an toàn và tính sửa chữa được. Độ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng hợp chuẩn. Độ tin cậy của các phần tử là yếu tố quyết định độ tin cậy của hệ thống. Có hai loại phần tử: phần tử không phục hồi và phần tử phục hồi. Trong hệ thống điện thì các phần tử được xem là các phần tử phục hồi. Đối với hệ thống điện, độ tin cậy được đánh giá thông qua khả năng cung cấp điện liên tục và đảm bảo chất lượng điện năng. Như vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể trong khoảng thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh cụ thể nhất định. Hệ thống điện và các phần tử: Hệ thống là tập hợp những phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất sự hoạt động cũng như sự phát triển. Trong HTĐ các phần tử là máy phát điện, MBA, đường dây…nhiệm vụ của HTĐ là sản xuất và truyền tải phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng quy định như điện áp, tần số, và độ tin cậy hợp lý. HTĐ phải được phát triển một cách tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất. Về mặt ĐTC, HTĐ là một hệ thống phức tạp, thể hiện ở các điểm: - Số lượng các phần tử rất lớn. - Cấu trúc phức tạp. - Rộng lớn trong không gian. - Phát triển không ngừng theo thời gian. - Hoạt động phức tạp. Vì vậy HTĐ thường được quản lý phân cấp, để có thể quản lý, điều khiển phát triển, cũng như vận hành một cách hiệu quả. Các chỉ tiêu độ tin cậy các phần tử Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình  (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sửa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hằng năm trung bình T của phụ tải. C C DU R L T. 5 1.1.1.1. Đối với phần tử không phục hồi Phần tử không phục hồi chỉ làm việc cho đến lần hỏng đầu tiên. Thời gian làm việc của phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời gian phục vụ (là đại lượng ngẫu nhiên), vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trước. a . Thời gian vận hành an toàn . Giả sử ở thời điểm t = 0 phần tử bắt đầu làm việc và đến thời điểm t =  phần tử bị sự cố, khoảng thời gian t =  được gọi là thời gian làm việc an toàn của phần tử.  là một đại lượng ngẫu nhiên có thể nhận mọi giá trị trong khoảng 0 . Giả thiết trong khoảng thời gian khảo sát t, phần tử xảy ra sự cố với xác suất Q(t). Khi đó ta có hàm phân bố: (1.1) Q(t) = P {< t} Nghĩa là phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian t vì P{< t} là xác suất phần tử làm việc an toàn trong khoảng thời gian  nhỏ hơn khoảng thời gian khảo sát t. Giả thiết Q(t) liên tục và tồn tại một hàm mật độ xác suất q(t) được xác định theo biểu thức sau: dQ(t) q(t)  (1.2) dt 1 q(t) = lim P(t  τ  t  Δt) Δt (1.3) Δt  0 C C R L T. Từ đó ta có: DU t Q(t)   q(t) dt (1.4) 0 Q(0) = 0 ; Q(  ) =1 b. Độ tin cậy của phần tử Bên cạnh hàm phân phối Q(t) mô tả xác xuất sự cố của phần tử, thường sử dụng hàm P(t) để mô tả độ tin cậy của phần tử theo định nghĩa: (1.5) P(t) = 1-Q(t) = P(> t) Như vậy P(t) là xác suất để phần tử vận hành an toàn trong khoảng thời gian t, vì thời gian làm việc an toàn của phần tử > t Từ (1.5) và (1.6) ta có:  P(t)   q(t)dt (1.6) t P ' (t)  q(t) Từ đó ta có : Q(  ) =1 ; P(  ) = 0. Đồ thị xác suất P(t) và Q(t) được vẽ trên hình (1.1) 6 Hình 1.1. Đồ thị xác suất c. Cường độ sự cố (t) (t) là một trong những khái niệm cơ bản quan trọng khi nghiên cứu độ tin cậy. Với t đủ nhỏ thì (t).(t) chính là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm t sẽ bị sự cố trong khoảng thời gian t tiếp theo. Hay nói cách khác đó là số lần sự cố trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian t. 1 λ(t) = lim P(t  τ  t  Δt)/τ  t) Δt (1.7) Δt  0 C C R L T. P(t < t+t / > t ): Là xác suất để phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t đến (t+ t) với điều kiện phần tử đó đã làm việc tốt đến thời điểm t. Gọi A là sự kiện phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t đến t. B là sự kiện phần tử đã làm việc tốt đến thời điểm t. Theo lý thuyết xác suất, xác suất giao giữa 2 sự kiện A và B là: P(AB) = P(A).P(B/A) = P(B).P(A/B) P(A  B) Hay là: P(A/B) = P(B) DU Vì:  B A nên AB = A P(A) P(A/B) = P(B) Như vậy ta có: P(t < t+t/> t ) = P(t  τ  t  Δt) P(τ  t) 1 P(t  τ  t  Δt) . Δt P(τ  t) Δt  0  λ(t)  lim λ(t)  lim Δt  0 1 1 .P(t  τ  t  Δt). Δt P(τ  t) 7 (t) = q(t) q(t)  P(t) 1  Q(t) (1.8) Công thức (1.8) cho ta quan hệ giữa 4 đại lượng: Cường độ sự cố (t), hàm mật độ q(t), hàm phân bố Q(t), và độ tin cậy P(t). Theo (1.7) ta đã có: dP(t) P’(t) = - q(t) = -  (t).P(t) =>  λ(t).P(t) dt dP(t)  λ(t).dt P(t) t dP(t) t    λ(t).dt  lnP(t)  lnP(0)  lnP(t).  0 P(t) 0 Vì lnP(0) = 0 (do P(0) = 1) t   λ(t)dt (1.9) 0  P(t)  e C C Đây là công thức cơ bản cho phép tính được độ tin cậy của phần tử không phục hồi khi đã biết cường độ sự cố, còn cường độ sự cố này được xác định nhờ phương pháp thống kê quá trình sự cố của phần tử trong quá khứ. Đối với HTĐ thường sử dụng điều kiện: (t) =  = hằng số (thực tế nhờ bảo trì bảo dưỡng) Do đó: P(t) = e-t Q(t) = 1-e-t q(t) =  .e-t Một trong những lĩnh vực cần quan tâm khi nghiên cứu độ tin cậy của phần tử (hoặc của hệ) là xác định quan hệ của cường độ sự cố  theo thời gian. Theo nhiều số liệu thống kê thấy rằng quan hệ của cường độ sự cố với thời gian thường có dạng như hình 1.2. R L T. DU 1.2a 1.2b Hình 1.2: Đường cong cường độ sự cố 8 Đường cong cường độ sự cố được chia làm 3 giai đoạn (hình 1.2a). - Miền I: Mô tả giai đoạn chạy thử của phần tử. Những sự cố ở giai đoạn này thường do chế tạo, vận chuyển. Tuy giá trị (t) ở giai đoạn này cao nhưng thời gian kéo dài nhỏ. Nhờ chế tạo và nghiệm thu có chất lượng, giá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này có thể giảm nhiều. - Miền II: Mô tả giai đoạn sử dụng bình thường của phần tử. Đây cũng là giai đoạn chủ yếu của tuổi thọ phần tử. Ở giai đoạn này, các sự cố thường xảy ra ngẫu nhiên, đột ngột do nhiều nguyên nhân khác nhau, vì vậy thường giả thiết cường độ sự cố bằng hằng số. - Miền III: Mô tả giai đoạn làm việc của phần tử khi đã già cỗi. Khi này những sự cố thường xảy ra ngẫu nhiên còn do tính tất yếu của hiện tượng thoái hoá, già cỗi. Giá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này là hàm tăng theo thời gian (xảy ra sự cố khi t tiến đến vô cùng). Đối với các phần tử phục hồi như ở hệ thống điện, các phần tử này có các bộ phận luôn bị già hóa nên (t) luôn là hàm tăng nên phải áp dụng các biện pháp bảo trì bảo dưỡng (BTBD) để phục hồi độ tin cậy của phần tử. Sau khi bảo trì bảo dưỡng, phần tử lại có độ tin cậy như ban đầu. Bảo trì bảo dưỡng làm cho cường độ sự cố có giá trị quanh một giá trị trung bình tb (Hình 1.2b). Khi xét khoảng thời gian dài ta có thể xem: (t) = tb = const để tính toán độ tin cậy. Tổng quát có thể hình dung quan hệ (t) theo thời gian như là sự hợp thành của hai quá trình mâu thuẫn (1) và (2) diễn ra đối với phần tử (Hình 1.2a). Quá trình biểu diễn bằng đường (1) trên hình vẽ mô tả các kết quả điều khiển, quản lý, sửa chữa phần tử, nhằm mục đích làm giảm cường độ sự cố, kéo dài tuổi thọ cho phần tử. Quá trình biểu diễn bằng đường (2) trên hình vẽ mô tả kết quả tác động của ngoại cảnh đến phần tử, dẫn đến làm tăng cường độ sự cố lên, giảm tuổi thọ và làm tan rã phần tử. d. Thời gian trung bình làm việc an toàn của phần tử T lv Tlv được định nghĩa là giá trị trung bình của thời gian làm việc an toàn dựa trên số liệu thống kê về  của nhiều phần tử cùng loại, nghĩa là Tlv là kỳ vọng toán của đại lượng ngẫu nhiên :  T  E[τ[   t.q(t)dt (1.10) lv 0   d   T    P ' (t)tdt    t P(t)dt    tdP(t)   P(t).t   0  P(t)dt lv dt 0 0 0 0 C C DU R L T.