Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP PHẠM THỊ VƢƠNG TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC THIẾT BỊ PHÂN ĐOẠN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số:60520202 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Thái Nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một bản luận văn nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác. Thái Nguyên, Ngày 20 tháng 05 năm 2014 Học viên Phạm Thị Vƣơng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA…………………………………………………………… LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU 1 1.Mục đích nghiên cứu và lý do chọn đề tài 1 2. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi áp dụng 1 2.1. Đối tượng nghiên cứu 1 2.2. Phạm vi áp dụng 2 2.3. Áp dụng cụ thể 2 3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 2 3.2. Tính thực tiễn của đề tài 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 5. Cấu trúc của luận văn 2 Chƣơng 1 .TỔNG QUAN CÁC CHỈ TIÊU TIN CẬY VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NÓI CHUNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NÓI RIÊNG 4 1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện 4 1.1.1. Hệ thống điện và các phần tử 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.1.2. Độ tin cậy của các phần tử hệ thống cung cấp điện 4 1.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện 6 1.2. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện 9 1.2.1. Đặc điểm của hệ thống điện về mặt độ tin cậy 9 1.2.2. Các biện pháp chung nâng cao độ tin cậy hệ thống điện 9 1.2.3. Các biện pháp thực hiện để nâng cao độ tin cậy hệ thống điện 9 1.2.4. Nghiên cứu biện pháp nâng cao ĐTC CCĐ trong phạm vi luận văn 11 1.3. Tổng quan về các phương pháp tính toán độ tin cậy cung cấp điện 11 1.3.1. Phương pháp không gian trạng thái 11 1.3.2. Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo 11 1.3.3. Phương pháp đồ thị - giải tích 12 1.3.4. Phương pháp cây hỏng hóc. 12 Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP ĐỒ THỊ - GIẢI TÍCH ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA TỪNG NÚT PHỤ TẢI 14 2.1. Đặt vấn đề 14 2.2. Mô hình bài toán và cơ sở phương pháp tính 15 2.2.1. Mô tả bài toán 15 2.2.2. Mô hình nguồn và phụ tải 15 2.2.3 Mô hình sơ đồ lưới điện theo ĐTC 17 2.2.4. Các ma trận cấu trúc 18 2.2.4.1. Ma trận liên hệ giữa các khu vực F (nxn) 18 2.2.4.2. Ma trận đường nối D(nxn) 18 2.2.4.3. Ma trận liên hệ giữa nguồn chính S với các khu vực khi có một khu vực bị sự cố A s (nxn) 19 2.2.4.4. Ma trận ảnh hưởng thiết bị phân đoạn C(i, j) và R pd (i, j) 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.3. Tính toán độ tin cậy cung cấp điện 21 2.3.1. Lưới điện hình tia không có nguồn dự phòng 21 2.3.2. Lưới điện hình tia có nguồn dự phòng 22 2.4. Ví dụ ứng dụng tính toán độ tin cậy cung cấp điện 24 2.4.1. Sơ đồ và số liệu ban đầu 24 2.4.2. Tính toán độ tin cậy xét với các điều kiện khác nhau 27 2.4.2.1. Tính toán ĐTC không xét tới nguồn dự phòng 27 2.4.2.2. Tính toán ĐTC có xét tới các nguồn dự phòng 31 2.5. Kết luận chương 2 33 Chƣơng 3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC PHỤ TẢI THUỘC LỘ 372 E6.8 THÁI NGUYÊN 35 3.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội 35 3.1.1. Đặc điểm tự nhiên: 35 3.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội 35 3.2. Đặc điểm lưới điện tỉnh Thái Nguyên 35 3.2.1. Đường dây 110kV: 35 3.2.2. Trạm 110kV 37 3.2.3. Lưới trung áp: 38 3.3. Giới thiệu một số chương trình tính toán chế độ xác lập 41 3.3.1. Phần mềm PSS/ADEPT. 41 3.3.2. Phần mềm PSS/E ( Power Sytem Simulato for Engineering) 41 3.3.3. Phần mềm CONUS: 42 3.3.4. Ứng dụng phần mềm CONUS tính toán chế độ xác lập lộ 372E6.8 43 3.3.4.1. Cơ sở tính toán 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.3.4.2. Các số liệu ban đầu (nhập vào chương trình CONUS) 43 3.3.4.3.Kết quả tính toán 51 3.4. Ứng dụng phương pháp đồ thị giải tích tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải thuộc xuất tuyến 372E6.8. 54 3.4.1. Cơ sở của phương pháp 54 3.4.2.Các số liệu tính toán khác 57 3.4.3. Tính toán độ tin cậy xét với các điều kiện khác nhau 57 3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng lựa chọn vị trí đặt TBPĐ 70 3.5.1. Đặt vấn đề 70 3.5.2.Các số liệu tính toán 70 3.5.3. Tính toán độ tin cậy xét với các điều kiện khác nhau 73 3.6. Kết luận chương 3 85 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CCĐ DCL DCLTĐ ĐDSCA ĐTC ĐTCCCĐ HTĐ HTCCĐ LĐPP MC NMĐ TBA TBĐC TBPĐ : Cung cấp điện : Dao cách ly : Dao cách ly tự động : Đường dây siêu cao áp : Độ tin cậy : Độ tin cậy cung cấp điện : Hệ thống điện : Hệ thống cung cấp điện : Lưới điện phân phối : Máy cắt : Nhà máy điện : Trạm biến áp : Thiết bị đóng cắt : Thiết bị phân đoạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Các mức phụ tải, thời gian xuất hiện các mức phụ tải 27 Bảng 2.2. Tổng hợp kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực và HTCCĐ 31 Bảng 2.3. Tổng hợp kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực và HTCCĐ 33 Bảng 3.1: Số liệu nút phụ tải 43 Bảng 3.2: Số liệu nhánh 46 Bảng 3.3: Số liệu máy biến áp 49 Bảng 3.4. Điện áp các nút trên lưới 35 kV 51 Bảng 3.5. Điện áp các nút hạ áp 0,4 kV 52 Bảng 3.6.Thống kê dòng điện tính toán trên các nhánh 53 Bảng 3.7: Các mức phụ tải, thời gian xuất hiện các mức phụ tải 56 Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả tính toán ĐTC 68 Bảng 3.9 : Các mức phụ tải, thời gian xuất hiện các mức phụ tải 72 Bảng 3.10. Tổng hợp kết quả tính toán ĐTC 84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1.Nguồn dự phòng trong lưới điện phân phối 14 Hình 2.2. Sơ đồ HTCCĐ nghiên cứu 15 Hình 2.3. Đồ thị phụ tải ngày theo thời gian 16 Hình 2.4. Sơ đồ HTCCĐ với phân miền khu vực 17 Hình 2.5. Sơ đồ HTCCĐ hình tia 21 Hình 2.6. Lưới điện điều khiển tự động có nguồn dự phòng 23 Hình 2.7. Sơ đồ HTCCĐ với phân miền khu vực 25 Hình 2.8: Biểu đồ phụ tải các khu vực tính toán 26 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý lộ 372E6.8 40 Hình 3.2. Nhập số liệu nút 45 Hình 3.3. Nhập số liệu nhánh 48 Hình 3.4. Nhập số liệu cho máy biến áp 50 Hình 3.5: Sơ đồ CCĐ với phân miền khu vực 55 Hình 3.6. Biểu đồ phụ tải các khu vực tính toán 55 Hình 3.7: Sơ đồ CCĐ với phân miền khu vực 70 Hình 3.8 .Biểu đồ phụ tải các khu vực tính toán 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1.Mục đích nghiên cứu và lý do chọn đề tài Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hoá đất nước ta hiện nay, nhu cầu điện năng trong tất cả các lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt, nông nghiệp luôn luôn không ngừng tăng lên và nó ngày càng đóng vai trò không thể thiếu trong nên kinh tế quốc dân. Nền kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, tốc độ công nghiệp hóa tăng nhanh, do đó ngày càng đòi hỏi nhiều năng lượng điện. Điều đó đặt ra cho hệ thống cung cấp một nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thỏa mãn lượng điện năng tiêu thụ, vừa phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng pháp định và độ tin cậy hợp lý. Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn, trong đó việc nâng cao độ tin cậy ở lưới cung cấp điện có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế của toàn bộ hệ thống cung cấp điện. Độ tin cậy cung cấp điện (ĐTC CCĐ) là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện năng. Nếu các chỉ tiêu về điện áp, tần số được đảm bảo nhưng điện năng không được cung cấp liên tục thì không những không đưa lại hiệu quả kinh tế mà còn gây thiệt hại, ảnh hướng lớn đến các hoạt động và an sinh xã hội. Chính vì vậy ngành điện cần phải có phương pháp tính toán thích hợp để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện. Với đề tài: “Tính toán phân tích độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện và đánh giá hiệu quả của các thiết bị phân đoạn ” luận văn mong muốn đóng góp một phần nhỏ những tìm tòi nghiên cứu của mình vào việc tính toán đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, nhằm đảm bảo yêu cầu sử dụng điện tin cậy cho từng hộ tiêu thụ điện. 2. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi áp dụng 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu lưới điện phân phối (LĐPP) có sơ đồ phức tạp (hình tia, lưới kín vận hành hở), xét đến các nguồn dự phòng, các phương tiện đóng cắt tự động loại trừ sự cố [...]... luận và kiến nghị, luận văn gồm 3 chương: Chƣơng 1: Tổng quan các chỉ tiêu tin cậy và các phương pháp tính toán độ tin cậy của hệ thống điện nói chung và độ tin cậy cung cấp điện nói riêng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chƣơng 2: Phương pháp đồ thị - giải tích để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của từng nút phụ tải Chƣơng 3: Tính toán chế độ xác lập và đánh giá độ tin cậy cung. .. tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải thuộc lộ 372E6.8 Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC CHỈ TIÊU TIN CẬY VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NÓI CHUNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NÓI RIÊNG 1.1 Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện 1.1.1 Hệ thống điện và các phần tử + Hệ thống nói chung: là tập hợp các phần tử... mức độ dự phòng về cấu trúc Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, chẳng hạn theo chỉ tiêu giảm xác suất hỏng hóc của hệ thống để tạo ra độ dôi dư về cấu trúc Hệ thống điện có thêm những phần tử gọi là hệ thống có dự phòng d Sử dụng các thiết bị tự động trong lưới điện Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn người ta sử dụng một số các thiết bị tự động như: tự động... ) và được đặc trưng bởi số lần ngừng điện trung bình năm λCT và thời gian trung bình 1 lần ngừng điện công tác TCT 1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện Đối với HTĐ nói chung và HTCCĐ nói riêng, độ tin cậy được xác định bởi số lượng và thời gian xảy ra sự cố trong hệ thống Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ. .. các thiết bị đóng cắt tự động loại trừ nhanh sự cố, nâng cao độ tin cậy cho hệ thống - Nghiên cứu, khai thác phần mềm CONUS để phân tích hiện trang LĐPP và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho một số sơ đồ thực tế 3.2 Tính thực tiễn của đề tài Các kết quả nghiên cứu trong đề tài có thể ứng dụng đối với việc đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho từng hộ cụ thể của lưới điện phân phối Thành Phố Thái... HTCCĐ địa phương 1.1.2 Độ tin cậy của các phần tử hệ thống cung cấp điện Độ tin cậy là xác suất làm việc tốt của một thiết bị trong một chu kỳ dưới các điều kiện vận hành đã được thử nghiệm Độ tin cậy cung cấp điện là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện năng Một HTCCĐ, mặc dù có các chỉ tiêu về tần số , điện áp…được đảm bảo, nhưng điện năng không được cung cấp liên tục thì xẽ... pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện 1.2.1 Đặc điểm của hệ thống điện về mặt độ tin cậy - HTĐ có nhiều phần tử, các phần tử rất đa dạng, có nhiều trạng thái làm việc và có thể phục hồi được - Mối liên hệ giữa các phần tử trong HTĐ là phức tạp - Hệ thống điện có nhiều trạng thái làm việc, mỗi trạng thái tương ứng với mức độ hoàn thành công việc khác nhau - Hệ thống điện là hệ thống có dự... giảm tổn thất điện năng do ngừng cung cấp điện sự cố hoặc ngừng điện công tác chưa được chú ý xem xét 1.3 Tổng quan về các phƣơng pháp tính toán độ tin cậy cung cấp điện Tùy theo mục đích và phạm vi nghiên cứu, để tính toán ĐTC của HTĐ nói chung và độ tin cậy cung cấp điện nói riêng mà người ta đã đưa ra các phương pháp khác nhau Có thể phân loại các phương pháp tính toán ĐTCCCĐ đó như sau: 1.3.1 Phƣơng... sử dụng thiết bị phân đoạn như dao cách ly hoặc máy cắt được xem xét nghiên cứu để nâng cao độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện Đối với lưới điện phân phối hiện tại, các thiết bị đóng cắt được sử dụng phổ biến với mục đích cách ly sự cố, đảm bảo an toàn trong công tác vận hành, bảo dưỡng thay thế thiết bị, do đó việc bố trí thiết bị đóng cắt nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy, giảm tổn thất điện năng... chỉnh điện áp ,tự động đóng lại, tự động giảm tải sự cố theo tần số, tự động đóng dự trữ … Như vậy việc quyết định sử dụng các thiết bị tự động cần phải xem xét mọi khía cạnh của hệ thống điện và phải phối hợp với nhiều mặt như chọn sơ đồ nối dây, chọn thiết bị, hình thức bảo vệ, trình độ vận hành và khai thác các thiết bị tự động… + Sử dụng các thiết bị phân đoạn cách ly sự cố: Khi một phần tử bị sự . TIÊU TIN CẬY VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NÓI CHUNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NÓI RIÊNG 4 1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện 4 1.1.1. Hệ thống. TỔNG QUAN CÁC CHỈ TIÊU TIN CẬY VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NÓI CHUNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NÓI RIÊNG 1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện 1.1.1 thống cung cấp điện 6 1.2. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện 9 1.2.1. Đặc điểm của hệ thống điện về mặt độ tin cậy 9 1.2.2. Các biện pháp chung nâng cao độ tin cậy