Nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý hệ thống mạng lưới điện khu vực TP. Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.57 MB, 77 trang )
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
ĐỖ MINH PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TP. HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2015
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
ĐỖ MINH PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TP. HÀ NỘI
Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN
Mã số: 60.48.01.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TSKH. HOÀNG ĐĂNG HẢI
HÀ NỘI - 2015
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
Đỗ Minh Phương
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô khoa Quốc tế và Đào tạo Sau đại học cùng
toàn thể các thầy giáo, cô giáo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông tham gia
giảng dạy đã tạo điều kiện, truyền đạt những kiến thức nền tảng mang tính định hướng
rất có ích trong quá trình làm khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TSKH. Hoàng Đăng Hải, người đã trực
tiếp hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và tận tình chỉ bảo cho em trong suốt thời
gian làm luận văn tốt nghiệp.
Bên cạnh đó, để hoàn thành luận văn này, em cũng đã nhận được rất nhiều sự
giúp đỡ, những lời động viên quý báu của các gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Em xin
chân thành cảm ơn.
HỌC VIÊN
Đỗ Minh Phương
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA THÀNH PHỐ
HÀ NỘI .......................................................................................................................3
1.1.
Khái quát về hệ thống cung cấp điện ...........................................................3
1.1.1 Hiện trạng nguồn cung cấp điện ................................................................3
1.1.2 Các trạm 500-220kV .................................................................................3
1.1.3 Đường dây 500-220kV ..............................................................................4
1.2 Hiện trạng lưới cung cấp điện ...........................................................................4
1.2.1 Lưới điện 110kV .......................................................................................4
1.2.2 Lưới điện trung áp ...................................................................................11
1.3 Hiện trạng tiêu thụ điện năng TP. Hà Nội ......................................................12
1.4 Hiện trạng quản lý hệ thống mạng lưới điện và nhu cầu ứng dụng GIS cho
công tác quản lý ....................................................................................................14
1.5 Kết luận chương ..............................................................................................14
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ GIS VÀ ỨNG DỤNG VÀO HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUẢN LÝ .........................................................................................................15
2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................15
2.2. Các khái niệm về hệ thống thông tin địa lý ...................................................16
2.2.1. Khái niệm về GIS ...................................................................................16
2.2.2. Các thành phần của GIS .........................................................................17
2.2.3. Chức năng của GIS .................................................................................21
2.3. Ứng dụng của GIS .........................................................................................22
2.3.1. Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ....................22
ii
2.3.2. Nghiên cứu điều kiện kinh tế-xã hội ......................................................23
2.3.3. Sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn .......................................23
2.3.4. Dịch vụ tài chính ....................................................................................24
2.3.5. Trong lĩnh vực y tế .................................................................................24
2.3.6. Chính quyền địa phương ........................................................................24
2.3.7. Trong lĩnh vực giao thông ......................................................................25
2.4. Giới thiệu về cơ sở dữ liệu GIS .....................................................................25
2.4.1. Dữ liệu GIS và tổ chức CSDL GIS ........................................................25
2.4.2. Cấu trúc CSDL trong GIS ......................................................................32
2.5. Các phương pháp sắp xếp và phân tích thông tin của GIS ............................36
2.5.1. Phương pháp chồng xếp bản đồ .............................................................36
2.5.2. Phương pháp phân loại các thuộc tính ...................................................38
2.5.3. Phương pháp phân tích ...........................................................................38
2.6. Kết luận chương .............................................................................................40
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ...41
3.1. Giới thiệu về khu vực thử nghiệm .................................................................41
3.1.1.
Vị trí địa lý ..........................................................................................41
3.1.2.
Địa hình ...............................................................................................42
3.1.3.
Khí hậu, thuỷ văn ................................................................................42
3.1.4.
Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................42
3.1.5.
Xác định yêu cầu bài toán quản lý hệ thống lưới điện........................44
3.2.
Xây dựng cấu trúc dữ liệu của bản đồ ........................................................44
3.2.1.
Xây dựng dữ liệu không gian ..............................................................44
3.2.2.
Xây dựng dữ liệu thuộc tính ...............................................................47
3.3.
Xây dựng cơ sở dữ liệu ..............................................................................53
3.4.
Các chức năng quản lý mạng lưới điện ......................................................57
3.4.1.
Tìm kiếm tên các đối tượng với độ chính xác theo yêu cầu ...............57
3.4.2.
Tìm bán kính cung cấp điện theo nhu cầu phụ tải ..............................58
3.4.3.
Tìm giao chéo giữa các đường dây .....................................................60
iii
3.4.4.
3.5.
Xuất báo cáo .......................................................................................61
Kết luận chương .........................................................................................63
KẾT LUẬN ...............................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................66
iv
DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
GIS
Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý
MVA
Mega Volt ampe
Công suất
kV
Kilovolt
Điện áp
Cơ sở dữ liệu
CSDL
GDB
GEODATA BASE
Kho chứa dữ liệu không gian và
thuộc tính
DBMS
Database Management System
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
PGDB
Personal Geodatabase
Mô hình Geodatabase một người
dùng
FGDB
File Geodatabase
File chứa dữ liệu không gian và
thuộc tính
SQL
Structured Query Language
Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu
trúc
NPT
Trung tâm Điều độ Hệ thống điện
Quốc gia
EVN
Tập đoàn Điện lực Việt Nam
v
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Danh mục các Trạm 220kV hiện có ...........................................................3
Bảng 1.2: Thống kê hiện trạng đường dây 220kV TP. Hà Nội ..................................4
Bảng 1.3: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do EVNHANOI quản lý .5
Bảng 1.4: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do NPT quản lý ..............7
Bảng 1.5: Tình trạng vận hành của các TBA 110kV ..................................................8
Bảng 1.6: Cơ cấu tiêu thụ điện năng thành phố Hà Nội ...........................................13
Bảng 2.1: Bảng so sánh các loại Geodatabase ..........................................................31
Bảng 3.1: Lớp Giao thông .........................................................................................45
Bảng 3.2: Lớp Thuỷ hệ .............................................................................................45
Bảng 3.3: Lớp Địa hình .............................................................................................45
Bảng 3.4: Dân Cư, Cơ Sở Hạ Tầng ...........................................................................46
Bảng 3.5: Biên giới, Địa giới ....................................................................................46
Bảng 3.6: Lớp phủ bề mặt .........................................................................................46
Bảng 3.7: Quản lý hệ thống điện ...............................................................................47
Bảng 3.8: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Trạm Điện ....................................................48
Bảng 3.9: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Cột điện .......................................................48
Bảng 3.10: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Khoảng cột.................................................50
Bảng 3.11: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp nền địa lý lớp biên giới, địa giới................51
Bảng 3.12: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp giao thông ..................................................51
Bảng 3.13: Bảng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp thủy văn ....................................52
Bảng 3.14: Bảng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp địa hình .....................................52
vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hin
̀ h 2.1: Ba kiểu hình học cơ bản ............................................................................26
Hình 2.2: Các đối tượng hình học trong Geodatabase ..............................................28
Hin
̀ h 2.3: Các định dạng Geodatabase ......................................................................29
Hin
̀ h 2.4: Bản đồ với mô hình dữ liệu vector............................................................33
Hình 2.5: Bản đồ với mô hình dữ liệu raster .............................................................34
Hin
̀ h 2.6: Nguyên lý khi chồng xếp các bản đồ ........................................................37
Hình 2.7: Chồng xếp các bản đồ theo phương pháp cộng ........................................37
Hin
̀ h 2.8: Một ví dụ trong việc chồng xếp các bản đồ ..............................................37
Hin
̀ h 2.9: Bản đồ vùng đệm với các khoảng cách khác nhau ...................................38
Hình 2.10: Nội suy khoảng cách vùng đệm đến dòng sông ......................................39
Hin
̀ h 3.1: Bản đồ hành chính quận Long Biên ..........................................................41
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ....................................................53
Hin
̀ h 3.3: Công cụ tạo Polygon .................................................................................55
Hin
̀ h 3.4: Hiển thị nhãn đối tượng ............................................................................56
Hình 3.5: Hệ thống quản lý mạng lưới điện quận Long Biên ...................................57
Hin
̀ h 3.6: Tìm tên Trạm điện.....................................................................................58
Hình 3.7: Hộp thoại Buffer .......................................................................................58
Hin
̀ h 3.8: Kết quả thực hiện thao tác Buffer cho các Trạm Điện .............................59
Hin
̀ h 3.9: Thao tác truy vấn tìm ra một trạm biến áp sau khi buffer ........................59
Hình 3.10: Bán kính cung cấp điện của một trạm điện 110kV .................................60
Hin
̀ h 3.11: Giao chéo giữa đường dây 110kV với đường dây 22kV ........................61
Hình 3.12: Hộp thoại Report Winzard ......................................................................62
Hin
̀ h 3.13: Kết quả báo cáo thông tin về các cột điện 110kV ..................................62
1
MỞ ĐẦU
Thủ đô Hà Nội là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị của cả nước. Cùng với
những tiềm năng sẵn có, Tp. Hà Nội được coi là một trong những thành phố đi tiên
phong trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Nơi đây đã thu hút một lượng
lớn dân số đến học tập, sinh sống, lập nghiệp,… Do đó sự gia tăng dân số đáng kể
đã ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực: nhà ở, giao thông, sinh hoạt, điện, nước... Như
chúng ta đã biết nguồn điện đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo khả
năng hoạt động cho các thiết bị trong đời sống và sản xuất, đặc biệt là thiết bị công
nghệ thông tin. Đối với các thiết bị công nghệ thông tin, duy trì độ sẵn sàng cao cho
hệ thống là yêu cầu quan trọng hàng đầu, đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải luôn ổn
định và đảm bảo.
Nhưng trên thực tế, nguồn điện lưới thường không đáp ứng được nhu cầu
này. Thường xuyên có những sự cố như mất điện, giảm áp, tăng áp do các nguyên
nhân khác nhau... gây giảm tuổi thọ hoặc hỏng hóc các thiết bị công nghệ thông tin
sử dụng trong hệ thống. Vì vậy, các nhà quản lý cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề
chất lượng nguồn điện, tìm kiếm giải pháp nhằm đảm bảo việc cung cấp điện năng
luôn ổn định. Kèm theo đó, công tác quản lý hệ thống điện ngày càng trở nên cần
thiết và quan trọng trong công tác quản lý ngành điện.
Với việc phát triển của mạng lưới điện, công tác quản lý ngày càng khó
khăn, trong khi đó việc quản lý hệ thống điện như hiện nay cần cập nhật thông tin
liên tục và chính xác. Công tác quản lý hệ thống điện hiện nay vẫn dựa trên nền
tảng những phần mềm mang tính chất tự phát triển của các đơn vị. Mỗi đơn vị có
một cách khác nhau để quản lý hệ thống mạng lưới điện của địa phương mình.
Ngày nay, công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là Hệ thống thông
tin địa lý (GIS) đang trong giai đoạn bùng nổ, được ứng dụng rộng rãi trên tất cả các
lĩnh vực của đời sống con người. Đi tiên phong là ứng dụng GIS trong những ngành
có đối tượng liên quan trực tiếp đến không gian địa lý như: quản lý đất đai, quy
hoạch sử dụng quản lý tài nguyên, quản lý đô thị,… Không những thế GIS còn mở
2
rộng sang nhiều ngành của đời sống, phục vụ xã hội. GIS đang dần có mặt ở các
lĩnh vực như: kinh tế, văn hóa, giáo dục, giao thông…đã và đang mang lại nhiều
hiệu quả thiết thực. Hiện nay, việc quản lý lưới điện vẫn chủ yếu dựa vào các hồ sơ
lưu trữ bằng giấy tờ khiến cho việc theo dõi, giám sát, tìm kiếm và quản lý rất khó
khăn. Vì vậy, việc ứng dụng GIS vào quản lý một hệ thống mạng lưới điện trên toàn
địa bàn thành phố Hà Nội là rất cần thiết.
Trên thực tế, Tp. Hà Nội là một khu vực có vị trí đặc biệt quan trọng, là
trung tâm văn hoá, chính trị của cả nước và có một hệ thống lưới điện đa dạng về
cấp điện áp và quy mô tuyến đường dây. Nhận thức được sự cần thiết của vấn đề
trên, nên em chọn chuyên đề “Nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý hệ thống
mạng lưới điện khu vực TP. Hà Nội”. Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu hệ
thông thông tin địa lý, từ đó thực hiện xây dựng nguồn dữ liệu và ứng dụng vào việc
quản lý hệ thống lưới điện cao thế 110kV khu vực Tp. Hà Nội.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Hiện trạng hệ thống cung cấp điện của thành phố Hà Nội
Chương này của luận văn giới thiệu về hệ thống cung cấp điện của khu vực
Hà Nội và hiện trạng quản lý hệ thống cung cấp điện. Từ đó, bài đề cập đến vấn đề
ứng dụng GIS vào quản lý hệ thống mạng lưới điện cho Hà Nội là hết sức cần thiết
và khả thi.
Chương 2: Công nghệ GIS và ứng dụng vào hệ thống thông tin quản lý
Chương này bao gồm các nội dung trình bày về hệ thống thông tin địa lý và
khả năng xây dựng, tính toán cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý.
Chương 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu thử nghiệm và đánh giá
Nội dung chính của chương này là đề xuất ứng dụng hệ thống thông tin vào
việc quản lý hệ thống lưới điện cho khu vực quận Long Biên – thành phố Hà Nội.
Cuối cùng, luận văn nêu ra kết luận những gì đã làm được, các vấn đề còn
tồn tại và hướng phát triển tiếp theo ở mục kết luận chung của luận văn.
3
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.1. Khái quát về hệ thống cung cấp điện
1.1.1 Hiện trạng nguồn cung cấp điện
Hiện tại, TP. Hà Nội được cung cấp điện từ Hệ thống điện miền Bắc thông
qua các đường dây 500-200-110kV. Hệ thống điện truyền tải khu vực thủ đô Hà
Nội cũng chính là lưới truyền tải xương sống của đồng bằng Sông Hồng, được cấp
điện từ ba hướng: Tây Bắc từ nhà máy thủy điện Hòa Bình, Đông Bắc từ nhà máy
nhiệt điện Phả Lại – Uông Bí và hướng Nam từ lưới điện 500kV liên kết với hệ
thống điện miền Nam, tạo thành hệ thống truyền tải khép kín với trung tâm là thủ
đô Hà Nội [7].
1.1.2 Các trạm 500-220kV
TP. Hà Nội được cấp điện từ hai trạm 200/220kV là Thường Tín
(2x450)MVA và trạm Hiệp Hòa (2x900)MVA, ngoài ra còn được hỗ trợ cấp điện từ
bốn đường dây 220kV thủy điện Hòa Bình đến. Trên địa bàn thành phố có sáu trạm
220/110kV với tổng công suất lắp đặt là 3.500MVA. Ngoài ra, trong năm 2014 sẽ
đưa vào hoạt động trạm 220kV Thành Công với công suất (2x250)MVA. Phụ tải
cực đại toàn thành phố năm 2013 là 2.349MW [7].
Hiện nay, Tổng Công ty Điện lực Hà Nội đã hoàn thành lắp đặt máy biến áp
thứ ba công suất 250MVA cho các trạm 220kV Hà Đông, Chèm và Mai Động.
Bảng 1.1. Danh mục các Trạm 220kV hiện có
TT
1
2
3
4
5
6
TBA
220KV
Chèm
Hà Đông
Mai Động
Xuân Mai
Sóc Sơn
Vân Trì
Sđm
(MVA)
3x250
3x250
3x250
2x125
2x250
2x250
Pmax
(MW)
660
660
600
180
330
150
Mang tải
(%)
97,7
97,7
88,9
80,0
97,0
33,3
Ghi chú
Đầy tải
Đầy tải
Đầy tải
Bình thường
Bình thường
Non tải
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
4
1.1.3 Đường dây 500-220kV
Hiện tại, Hà Nội được cấp điện từ đường dây 500kV Nho Quan – Thường
Tín chiều dài 74km dây dẫn ACSR-4x330 tải điện từ nhiệt điện Quảng Ninh cấp
cho Tp. Hà Nội và các tỉnh lân cận. Ngoài nhiệm vụ truyền tải điện, đường dây này
còn có tác dụng tăng độ tin cậy của lưới điện 500kV cấp điện cho Hà Nội.
Bảng 1.2: Thống kê hiện trạng đường dây 220kV TP. Hà Nội
Chiều
TT
Đường dây 220kV
Dây dẫn
dài
(km)
Pmax
(MW)
% tải
Ghi chú
1
Hòa Bình – Hà Đông
AC-500
65
350
101,2
Quá tải
2
Hòa Bình – Hà Đông
AC-500
61
353
102,0
Quá tải
3
Hòa Bình – Xuân Mai
GZTAC 410
39.5
340
60,0
4
Hòa Bình – Chèm
AC-500
74
311
95,5
Đầy tải
5
Phủ Lý – Hà Đông
AC-300
75
210
83,0
Gần đầy
6
Thường Tín – Hà Đông
2xAC-400
14
400
66,0
7
Thường Tín – Mai Động
2xAC-400
14,4
600
99,0
8
Hà Đông – Chèm
AC-500
15
300
86,7
9
Xuân Mai – Hà Đông
AC-500
25
227
69,7
10
Sóc Sơn – Vân Trì
2xAC 330
27,6
150
27,9
Đầy tải
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
1.2 Hiện trạng lưới cung cấp điện
1.2.1 Lưới điện 110kV
Tp. Hà Nội hiện đang được cấp điện từ 40 TBA 110kV bao gồm 81 MBA
với tổng công suất đặt là 4.390 MVA do Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hà Nội
(EVNHANOI) và Công ty Truyền tải 1 - Tổng Công ty Truyền tải Quốc gia (NPT)
cùng quản lý cấp điện cho các phụ tải trong Thành phố Hà Nội. Trong đó phần lớn
các trạm đang vận hành đầy và quá tải, trạm 110kV Linh Đàm vừa nâng công suất
lên (2x63)MVA.
5
Bảng 1.3: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do EVNHANOI quản lý
TT
Tên trạm
Ký hiệu
1
Đông Anh
(E1)
2
Gia Lâm
(E2)
3
Thưọng
Đình
(E5)
4
Yên Phụ
(E8)
5
Nghĩa Đô
(E9)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Văn Điển
(E10)
Trần Hưng
Đạo (E12)
Phương
Liệt
(E13)
Giám
(E14)
Sài Đồng
(E15)
Nội Bài
(E16)
Bắc Thăng
Long (E17)
Bờ Hồ
(E18)
Thanh
Xuân
(E20)
Số
lượng
MBA
T1
T2
T3
T1
T2
T3
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
115/38,5/23(11)
115/38,5/23
115/38,5/23(11)
115/38,5/22(11)
115/38,5/22(11)
115/38,5/23(11)
115/23(6,3)
115/23/6,3
115/38,5/6,3
115/23(6,3)
115/23/6,3
115/23/6,6
115/38,5/23/10,5(6,3)
110/23/10,5
115/38,5/23(11)
115/23/6,3
115/23/10,5
115/23/10,5
115/23/10,5
115/23/10,5
Dung
lượng
(MVA)
63
63
63
63
63
63
63
63
25
63
63
63
63
40
63
63
63
63
63
63
115/23/6,3
115/23/10,5
115/22(6,6)
115/23(6,6)
115/22/6,6
115/23/10,5
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
63
63
40
40
40
40
50
50
50
63
63
63
63
Cấp điện áp (kV)
Tỷ lệ công suất
100/100/100(33,3)
100/100/100
100/100/100(33,3)
100/75/100
100/75/100
100/100/100(33,3)
100/100
100/100/63
100/100/100
100/100(36,8)
100/100/63
100/100/33,3
100/71/100/33(20)
100/100/40
100/100/100
100/100/63
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/32
100/100/32
100/100
100/100
100/100/40
100/100/50
100/100
100/100
100/100
100/100(50)
100/100(33 3)
100/100(33,3)
100/100
6
TT
15
16
17
18
Tên trạm
Ký hiệu
Nhật Tân
(E21)
Thanh
Nhàn
(E22)
Vân Trì
(E24)
Mỹ Đình
(E25)
19
Sơn Tây
(E1.7)
20
Vân Đình
(E10.2)
21
Tía
(E10.4)
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Phúc Thọ
(E10.6)
Thạch Thất
(E10.7)
Di động
(E10.8)
Xuân Mai
(E10.9)
Linh Đàm
(E1.26)
Phùng Xá
(E1.28)
Văn Quán
(E1.30)
Trôi
(E1.31)
Thường Tín
(E1.32)
Cầu Diễn
Số
lượng
MBA
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T1
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T1
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
Dung
lượng
(MVA)
63
63
63
63
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/38,5/23(11)
115/38,5/11
115/38,5/11
115/38,5/23(11)
110/38,5/23(11)
115/38,5/23
40
40
63
63
40
40
25
63
40
63
100/100
100/100
100/100
100/100
100/100/100(50)
100/100/75
100/100/100
100/100/100(33,3)
100/100/100(37,5)
100/63,5/100
110/38,5/23
115/38,5/23
110/38,5/23
115/38,5/23
40
40
40
25
100/100/100
100/100/100
100/70/100
100/100/100
110/38,5/23
20
100/100/100
115/38,5/23
110/38,5/23
115/23/6,3
110/23/6.6
115/38,5/23(10,5)
110/38,5/23
115/38,5/23
115/38,5/22
115/38,5/23
115/38,5/22
110/23(6,3)
115/38,5/23
40
40
63
40
40
40
40
25
40
40
40
40
100/100/100
100/100/100
100/100/33,3
100/100/40
100/62,5/100
100/63/100
100/50/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
115/23(6,3)
63
100/100/33,3
Cấp điện áp (kV)
Tỷ lệ công suất
100/100(33,3)
100/100
100/100(43)
100/100
7
TT
32
33
34
Tên trạm
Ký hiệu
(E1.33)
Quang
Minh
(E1.36)
Bắc An
Khánh
(E1.37)
Gia Lâm 2
(E1.38)
Số
lượng
MBA
Cấp điện áp (kV)
Dung
lượng
(MVA)
115/38,5/23
63
100/50/100
115/23/6,3
63
100/100/33,3
115/38,5/23
63
100/100/33,2
Tỷ lệ công suất
TI
T1
T1
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
Bảng 1.4: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do NPT quản lý
TT
Tên trạm
Ký hiệu
1
Mai Động
(E3)
2
3
4
Chèm (E6.2)
Sóc Sơn
(E19)
Thành Công
(E11)
5
Hà Đông
(E14)
6
Xuân Mai
(E10.5)
Số lượng MBA
Cấp điện áp
(KV)
T1
T2
T5
T3
T4
T3
T4
T1
T2
T1
T2
T6
AT1
AT2
115/38,5/6,6
115/23/6,6
115/38,5/6,6
115/38,5/23
115/38,5/23
115/23/6,3
115/23/6,6
115/23/11
115/23/11
115/38,5/23
115/23/23
115/11/6,3
115/23/11
115/23/11
Dung
lượng
(MVA)
63
40
63
63
63
25
25
63
63
63
63
25
63
63
Tỷ lệ công
suất
100/100/63,5
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/25,2
100/100/25.2
100/100/39,68
100/100/39,68
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/39,68
100/100/39,68
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
8
T
T
Tên trạm
Ký hiệu
Tên MBA
Bảng 1.5: Tình trạng vận hành của các TBA 110kV
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
T1
1
2
3
Đông Anh
(E1)
Gia Lâm
(E2)
Thượng
Đình (E5)
35KV
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
29,2
3,9
T2
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
24,7
3,9
T3
5,7
3,8
30,5
1,7
T1
19,3
0,5
17,6
(-0,5)
T2
18,9
3,9
15,2
12,6
T3
16,1
5,2
17,2
2,2
T1
46,3
10
T2
46,1
9,9
P
(MVA)
T3
4
5
Yên Phụ
(E8)
Nghĩa Đô
(E9)
T1
45,1
2,9
T2
40
2,5
T1
36,9
T2
32,2
T3
P
(MVA)
Q
(MVAR)
14,6
8,0
6,3
1,5
4,3
6
Văn Điển
(E10)
T1
25,2
8
T2
25.2
8,2
7
Trần Hưng
Đạo (E12)
T1
35,5
8,7
T2
19,5
4,7
8
Phương Liệt
(E13)
T1
30,3
9
Giám (E14)
10
Sài Đồng
(E15)
11 Nội Bài
Q
(MVAR)
6KV
6,4
2
2,7
T2
32
T1
46,1
26,1
T2
41,1
4,7
T1
16,9
T2
17,2
T1
22
1,7
T
T
Tên trạm
Ký hiệu
(E16)
Bắc Thăng
12
Long (E17)
13 Bờ Hồ (E18)
Tên MBA
9
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
35KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T2
16.8
T1
23,2
T2
25,9
T3
21,5
4,7
T1
32,4
0,5
T2
23
14
Thanh Xuân
(E20)
T1
39,8
T2
29,8
15
Nhật Tân
(21)
T1
40,9
9,2
T2
50,3
13,9
16
Thanh Nhàn
(E22)
T1
38,8
2,9
T2
35,7
4,1
17
Vân Trì
(E24)
T1
14,6
T2
22,5
18
Mỹ Đình
(E25)
T1
33,5
6,6
T2
36,3
5,3
19
20
Sơn Tây
(E1.7)
Vân Đình
(E10.2)
21 Tía (E10.4)
22
Phúc Thọ
(E10.6)
23 Thạch Thất
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T1
8,8
2,7
12
2,6
T2
9,2
0,9
7,7
1,5
T3
14,5
2,9
T1
30,5
T2
19,2
T1
22,5
3,1
3,5
0,4
T2
20,7
1,3
3
0,1
T1
17,6
4,7
T2
14,7
2,9
8,3
1.0
T1
5,9
0,1
11,5
2,5
4,9
4,9
6KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T
T
Tên trạm
Ký hiệu
Tên MBA
10
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
35KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T1
5,3
0,1
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
6KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
2,6
0.8
(E10.7)
24
Di Động
(E10.8)
25
Xuân Mai
(E10.9)
T1
20,8
2,8
T2
9,7
3,6
26
Linh Đàm
(E1.26)
T1
14,0
(-4.1)
T2
22,7
(-2.7)
27
Phùng Xá
(E1.28)
T1
3,5
3,5
22,9
6,6
T2
8
2,7
20,4
6,4
T1
30,9
8,8
T2
6,1
1.7
10
2,1
7,4
1,4
26,5
4,8
7,4
0,3
28 Văn Quán
29 Trôi (E1.31)
30
31
32
33
34
Thường Tín
(E1.32)
Cẩu Diễn
(E1.33)
Quang Minh
(E1.36)
Bắc An
Khánh
(E1.36)
Gia Lâm 2
(E1.38)
T1
18,3
1,1
T2
T1
10,6
3,3
T1
T1
8,9
2,3
T1
6,3
T1
26
6,4
36
Thành Công
(E11)
T1
36,6
6,1
2.9
0.6
T2
25,4
3,2
2.7
0,3
37
Sóc Sơn
(E19)
T3
15
4,9
T4
9,1
2,8
T1
45,3
10,8
38 Mai Động
T2
T
T
Tên trạm
Ký hiệu
Hà Đông
39
(E6)
Tên MBA
11
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
35KV
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T5
1
0,2
44,2
10
T1
27,6
6,2
17,5
3,3
T2
39,5
5,8
T6
40 Chèm (E6.2)
T3
11,2
1,1
9,1
1,2
T4
27,9
6,2
14,9
1,4
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
6KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
0,7
0.2
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
1.2.2 Lưới điện trung áp
Lưới điện trung thế của TP Hà Nội đang tồn tại song song bốn cấp điện áp:
35kV, 22kV, 10kV và 6kV. Trong đó phần lớn là lưới 35, 22 và 10kV, lưới 6kV chỉ
còn chiếm một phần rất nhỏ. Tổng chiều dài đường dây trung thế Hà Nội hiện có là
khoảng 7.768km, trong đó 5.33 là đường dây trên không, 2.437km cáp ngầm. Toàn
thành phố có 14.062 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng là 5.625MVA.
Ngoài ra trên địa bàn thành phố Hà Nội còn 50 trạm trung gian với tổng dung lượng
là 387,5 MVA [7].
Lưới điện 35kV hiện đang vận hành có khối lượng khá lớn, trải rộng trên địa
bàn thuộc khu vực Hà Tây cũ và các huyện ngoại thành Hà Nội cũ. Tổng dung
lượng lưới 35kV bao gồm 2.496km đường dây và 1.451,76MVA trạm 35/0,4kV.
Lưới điện 22kV hiện tại phát triển khá mạnh, tập trung ở khu vực nội thành
các khu công nghiệp và đô thị. Tổng dung lượng lưới 22kV bao gồm 3365km
đường dây và 5.462,78MVA trạm phân phối 22/0,4kV.
Lưới điện 10kV phân bố cả trên khu vực nội và ngoại thành. Tổng dung
lượng lưới 10kV bao gồm 1.481km đường dây và 573,99MVA trạm phân phối
10/0,4kV.
Lưới điện 6kV tuy có tỷ trọng thấp nhất nhưng khối lượng vẫn còn tương đối
nhiều, tập trung ở khu vực nội thành chưa cải tạo hết, khu vực ngoại thành Hà Nội
12
cũ và khu vực Hà Đông, Kim Bài (huyện Thanh Oai) thuộc Hà Tây cũ. Tổng dung
lượng lưới 6kV bao gồm 428km đường dây và 140,67MVA trạm phân phối 6/0,4kV
[7].
1.3 Hiện trạng tiêu thụ điện năng TP. Hà Nội
Năm 2013 điện thương phẩm toàn thành phố đạt 11,283 tỉ kWh tăng 6,56%
so với năm 2012, tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm giai đoạn 2011 – 2013 đạt
8,20%/năm thấp hơn so với dự báo 2011 – 2015 là 12,7%. Điều này phản ánh đúng
trong giai đoạn 2010 – 2013 kinh tế thế giới cũng như kinh tế Việt Nam chịu ảnh
hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế và Hà Nội không phải là một ngoại lệ. Khủng
hoảng kinh tế thế giới khiến nhiều công ty liên doanh nước ngoài trên địa bàn thành
phố giảm nhu cầu sản xuất kinh doanh, các nhà đầu tư không tiếp tục đầu tư mở
rộng cơ sở sản xuất vào các khu công nghiệp, cụ công nghiệp trên địa bàn dẫn đến
tốc độ tăng trưởng điệnt hương phẩm thành phố chậm lại. Trong giai đoạn tới nền
kinh tế đã có dấu hiệu hồi phục sẽ đẩy tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm thành
phố tăng trưởng cao.
Sáu tháng đầu năm 2014, Tổng công ty Điện lực TP Hà Nội (EVNHANOI)
điện đầu nguồn đạt 6.368,51 triệu kWh tăng 7,63% so với cùng kỳ năm 2013; Điện
thương phẩm: đạt 5.889,54 triệu kWh tăng 8,37% so với cùng kỳ năm 2013; Tiết
kiệm điện đạt 129,57 triệu kWh (tương đương 2,2% tổng thương phẩm); Tỷ lệ tổn
thất điện năng đạt 6,27% thấp hơn cùng kỳ năm 2013 là 0,81% và thấp hơn kế
hoạch năm của Tổng công ty là 0,23%. Hoàn thành đóng điện đưa vào vận hành 8
công trình 110kV trọng điểm (trong đó 06 công trình nâng công suất TBA 110kV
và 02 cải tạo đường dây 110kV) với 6 MBA có tổng dung lượng 204 MVA và
19,7km đường dây [7].
Điện thương phẩm ước đạt 11.283,29 triệu kWh (tăng 6,56% so với 2013),
doanh thu ước đạt 18.646,96 tỷ đồng (tăng 17,1% so với 2012), tỷ lệ tổn thất điện
năng ước là 6,65% (giảm 0,45% so với kế hoạch EVN giao), tiết kiệm điện ước đạt
284,1 triệu kWh (tương đương 2,52% điện thương phẩm) [7].
13
Bảng 1.6: Cơ cấu tiêu thụ điện năng thành phố Hà Nội
Năm 2010
TT
Ngành
A(GWh)
%A
Năm 2011
A(GWh)
Năm 2012
Năm 2013
%A
A(GWh)
%A
A(GWh)
%A
2.897,92 32,53 3.061,61 32,18
3.285,75
31,03
3.533,80
31,32
1
Công nghiệp - xây dựng
2
Nông- Lâm- Thuỷ sản
83,03
2,17
70,26
0,74
80,21
0,76
82,53
0,73
3
Thương mại, khách sạn, Ngân hàng
629,21
7,06
673,57
7,08
764,68
7,22
790,84
7,01
4
Quản lý tiêu dùng dân cư
5.843,49
55,19
6.222,26
55,15
5
Các hoạt động khác
4.779,24 53,65 5.154,72 54,18
519,27
5,83
554,26
5,83
614,17
5,80
653,87
5,80
Thương phẩm
8.908,67
100
9.514,42
100
10.588,30
100,0
11.283,30
100
Pmax (MW)
1.922
2.028
2.218
2.349
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
14
1.4 Hiện trạng quản lý hệ thống mạng lưới điện và nhu cầu ứng dụng
GIS cho công tác quản lý
Hiện nay, thành phố Hà Nội với đặc thù có nhiều cấp điện áp nên việc quản
lý một hệ thống là vô cùng phức tạp. Đối với hệ thống lưới điện 500kV do Trung
tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0) quản lý. Các cấp điện áp khác được phân
phối đều về các địa phương cấp Huyện quản lý. Tuy nhiên, công tác quản lý vẫn
còn nhiều bất cập và chưa thống nhất. Hiện nay, việc quản lý lưới điện vẫn chủ yếu
dựa vào các hồ sơ lưu trữ bằng giấy tờ khiến cho việc quản lý, tìm kiếm rất khó
khăn trong công tác quản lý. Với sự phát triển của mạng lưới điện, tính phức tạp của
hệ thống lưới điện, công tác quản lý hệ thống điện ngày càng trở nên cần thiết và
quan trọng trong công tác quản lý ngành điện.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý hệ thống lưới điện là vô
cùng cần thiết nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả của công tác quản lý, giảm bớt
những thiếu sót khách quan do nhân viên vận hành có thể gây ra. Một hệ thống
quản lý mạng lưới điện sẽ giúp cho các đơn vị cấp Quận (Huyện) chủ động trong
công tác quản lý, quy hoạch và phân phối điện một cách hiệu quả, chính xác và kịp
thời.
Công tác quản lý hệ thống điện hiện nay vẫn dựa trên nền tảng những phần
mềm mang tính chất tự phát triển từng đơn vị với từng cách khác nhau để quản lý
hệ thống mạng lưới điện của địa phương mình. Ngày nay, hệ thống thông tin địa lý
(GIS) đang trong giai đoạn phát triển bùng nổ, được ứng dụng rộng rãi trên tất cả
các lĩnh vực của đời sống con người, mở ra một khả năng ứng dụng hiệu quả cho
công tác quản lý hệ thống mạng lưới điện trên toàn địa bàn thành phố Hà Nội.
1.5 Kết luận chương
Chương 1 đã trình bày về hiện trạng hệ thống cung cấp điện của khu vực Hà
Nội và hiện trạng công tác quản lý mạng lưới điện. Bài đã trình bày nhu cầu cần
thiết ứng dụng GIS vào quản lý hệ thống mạng lưới điện và tính khả thi của ứng
dụng.
15
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ GIS VÀ ỨNG DỤNG VÀO HỆ
THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ
2.1. Giới thiệu chung
Từ xa xưa, con người đã có nhu cầu sử dụng các thông tin ở dạng sơ đồ, bản
đồ trong các cuộc chiến tranh mở rộng hay bảo vệ lãnh thổ, trong các chuyến đi
đường dài buôn bán trao đổi hàng hóa, trong những cuộc thám hiểm tìm kiếm
những vùng đất mới....v.v và cũng từ rất lâu rồi, con người đã biết cách biểu diễn
các thông tin địa lý lên trên các mặt phẳng như tấm vải, tấm da động vật, gỗ, tre,
giấy,...v.v. Họ đã thu nhỏ địa hình, địa vật theo một tỷ lệ chiều dài nào đó rồi biểu
diễn chúng trên mặt phẳng, sử dụng một hệ thống các ký hiệu quy ước để thể hiện
các địa hình, địa vật, các sự vật hiện tượng trên đó. Dần dần, các thông tin bản đồ
ngày càng có ý nghĩa trong đời sống của con người. Trong tất cả các lĩnh vực, từ
quân sự, kinh tế, văn hóa, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường, trong quy
hoạch xây dựng đô thị, dân cư,...v.v đều cần sử dụng các thông tin bản đồ.
Sau khi công nghệ thông tin ra đời một thời gian, tốc độ xử lý và bộ nhớ cho
phép xử lý dữ liệu với các thông tin địa lý thì GIS ra đời.
Những năm đầu của thập kỷ 60 (1963-1964) các nhà khoa học Canada đã
xây dựng hệ GIS đầu tiên với tên gọi “Canada Geographic Information System”,
được sử dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada.
Trong những năm của thập kỷ 70, công nghệ phần cứng máy tính phát triển,
tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của GIS (giá thành máy tính giảm, tốc độ
xử lý và dung lượng bộ nhớ tăng lên....). Nhờ đó mà GIS dần được thương mại hóa.
Đứng đầu trong lĩnh vực thương mại hóa phải kể đến các cơ quan, các công ty như
ESRI, Intergraph, GIMNS,...v.v.
Trong những năm của thập kỷ 80, nhu cầu sử dụng GIS trong các lĩnh vực
khác nhau tăng lên nhanh chóng cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Ngoài phục vụ cho
công tác điều tra và quản lý tài nguyên, các lĩnh vực khác như khảo sát thị trường,
