Nghiên cứu tái cấu trúc để nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối TP Cam Ranh giai đoạn đến năm 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TẠ QUANG KHÁNH

NGHIÊN CỨU TÁI CẤU TRÚC ĐỂ NÂNG CAO
ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH
PHỐ CAM RANH GIAI ĐOẠN ĐẾN NĂM 2020
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số
: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Tấn Vinh

Phản biện 1: TS. Nguyễn Hữu Hiếu

Phản biện 2: TS. Nguyễn Lương Mính

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 10 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, ĐHĐN tại Trường Đại học Bách khoa
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1

MỞ ĐẦU
1- Lý do chọn đề tài
Độ tin cậy cung cấp điện (ĐTC) là một chỉ tiêu quan trọng trong
việc đảm bảo chất lượng điện năng, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay
việc đảm bảo ổn định cung cấp điện cho khách hàng là một trong
những mục tiêu hàng đầu trong việc hướng tới khách hàng của ngành
điện Việt Nam. Đây cũng là yêu cầu đặt ra cho các Công ty Điện lực
trong lộ trình phát triển thị trường điện cạnh tranh Việt Nam vào những
năm sắp tới, đặc biệt khi thị trường bước vào mô hình thị trường điện
bán lẻ cạnh tranh – khi đó quan hệ mua và bán giữa bên bán điện và
khách hàng dựa trên mối quan hệ xác lập và điều tiết bởi cơ chế thị
trường.
Lưới điện phân phối (LPP) thành phố Cam Ranh thuộc tỉnh
Khánh Hòa đến nay, dù đã được cải tạo nhưng về cơ bản kết cấu lưới
và nguồn vẫn còn chưa đủ mạnh trong liên kết và khả năng cung cấp
điện cho phụ tải. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến ĐTC thì chủ yếu
là do sự cố lưới điện và do công tác trên lưới điện, trong đó tỷ lệ ảnh
hưởng đến ĐTC do công tác luôn chiếm tỷ lệ cao. Thực trạng lưới điện
trung áp Cam Ranh là hầu hết đang có kết cấu hình tia không có liên
kết, hoặc mạch vòng vận hành hở nhưng liên kết rất yếu, phân đoạn rời
rạc, các thiết bị đóng cắt có tải bố trí thưa thớt, thiết bị điều khiển lạc
hậu thiếu đồng bộ, tính dự phòng không cao, …. và việc liên tục truyền
tải với mật độ dòng điện cao cũng làm giảm độ tin cậy cung cấp điện
cho các khách hàng - đặc biệt là không đảm bảo được chế độ N-1.

Chính những điều đó là trở ngại rất lớn trong thao tác vận hành lưới
điện, chi phối trực tiếp và cơ bản các chỉ số trong bộ chỉ tiêu về ĐTC.
Do đặc thù như vậy nên các công tác trên lưới thường gây mất điện
diện rộng, số lượng lớn khách hàng bị mất điện, vì thế mà ĐTC cũng
không được đảm bảo. Do vậy cần kiểm soát và thực hiện hợp lý, khoa
học khâu này trên cơ sở tái cấu trúc lưới điện phù hợp.
Đứng trước thực trạng và thách thức như trên, đồng thời cùng với
sự phát triển nhanh của phụ tải là sự đòi hỏi ngày càng khắt khe của
khách hàng về chất lượng điện năng, tính liên tục đối với công tác cung
ứng điện thì việc phải đặt mục tiêu, tìm mọi giải pháp để cải thiện và


2

nâng cao hơn nữa ĐTC cung cấp điện cho giai đoạn đến năm 2020. Vì
vậy, việc cải tạo và cấu trúc lại lưới điện trung áp khu vực TP Cam
Ranh là hết sức cần thiết, đặc biệt là khi có thêm trạm biến áp 110kV
trung tâm Cam Ranh đi vào vận hành, và tác giả đề xuất nghiên cứu
thực hiện luận văn thạc sỹ kỹ thuật với tên đề tài là “Nghiên cứu tái
cấu trúc để nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối TP Cam Ranh
giai đoạn đến năm 2020”. Nội dung nghiên cứu phù hợp với vị trí công
tác của tác giả và cũng là một vấn đề thường xuyên được các cán bộ
quản lý ngành điện tại địa phương, các kỹ sư, kỹ thuật viên vận hành
lưới điện phân phối quan tâm nghiên cứu .
2- Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán, xây dựng và cấu trúc lại lưới
điện trung áp TP Cam Ranh cải thiện và nâng cao độ tin cậy cung cấp
điện, để góp phần đạt được chỉ tiêu theo lộ trình mà Công ty cổ phần
Điện lực Khánh Hòa đã đề ra cho giai đoạn đến năm 2020.
- Nhiệm vụ nghiên cứu: Thu thập số liệu, tính toán và phân tích

đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện phân
phối thành phố Cam Ranh hiện nay, từ đó nghiên cứu đề xuất các giải
pháp để góp phần cải thiện, nâng cao ĐTC LPP Cam Ranh giai đoạn
đến năm 2020, mà trong đó chú trọng đến giải pháp tái cấu trúc lưới
điện trung áp nhằm đạt được mục tiêu về các chỉ số ĐTC cung cấp
điện.
3- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu về ĐTC đối với LPP Cam Ranh.
- Phân tích đánh giá về ĐTC LPP Cam Ranh, từ đó đề xuất giải
- pháp tái cấu trúc lưới phân phối nhằm góp phần đạt được mục
tiêu về ĐTC cung cấp điện mà ngành điện địa phương đã đặt ra.
4- Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu thực hiện luận văn là kết hợp với lý
thuyết và thực tiễn, sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT và
chương trình Matlab tính toán độ tin cậy.
Số liệu về cấu trúc và các thông số độ tin cậy của các phần tử
trong lưới điện được thu thập và phân tích, tổng hợp dựa trên số liệu
quản lý kỹ thuật vận hành của Điện lực Cam Ranh – Khánh Sơn.


3

5- Tên và bố cục của luận văn
- Tên của luận văn được chọn đặt là:“Nghiên cứu tái cấu trúc
để nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Cam Ranh giai
đoạn đến năm 2020”.
- Bố cục của luận văn được chia làm 4 chương, bao gồm nội
dung như sau:
 Mở đầu.
 Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và các chỉ tiêu

ĐTC lưới điện phân phối TP Cam Ranh;
 Chương 2: Các phương pháp tính toán ĐTC lưới điện phân
phối.
 Chương 3: Tính toán, phân tích ĐTC lưới điện hiện trạng và
đề xuất giải pháp tái cấu trúc.
 Chương 4: Tính toán chế độ vận hành và chỉ tiêu ĐTC của
lưới điện tái cấu trúc.
 Kết luận và kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC CHỈ TIÊU
ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP CAM RANH
1.1. ĐẶC ĐIỂM, HIỆN TRẠNG LPP TP CAM RANH
1.1.1. Đặc điểm lưới điện
Các tuyến trung áp ở đây hầu hết vẫn còn các tuyến hình tia
không liên kết, chưa kết nối linh hoạt với nhau, khi công tác vẫn phải
thao tác máy cắt đầu nguồn hoặc phân đoạn có tải với số lượng lớn
khách hàng bị mất điện, thâm hụt sản lượng điện cao vì không truyền
tải được lượng điện năng đến cấp cho khách hàng.
1.1.2. Hiện trạng LPP thành phố Cam Ranh
a. Về đường dây trung áp: Hiện lưới trung áp Cam Ranh được
cung cấp điện từ các trạm như sau:
- Trạm 110kV Cam Ranh (E28): Bao gồm các xuất tuyến :
471, 473, 475, 477, 478 và 472+474 cấp điện riêng cho CC Cam Ranh,
xuất tuyến 374 cấp nhà máy đường và 373 cấp điện trạm F9.
-Trạm trung gian F9: Được cấp nguồn từ trạm E28 qua tuyến
373-E28, trong đó cấp điện cho các xuất tuyến gồm: 471, 473, 474.

- Trạm 110kV ENCR: Xuất tuyến 471-ENCR cấp điện cho
phụ tải phía nam Cam Ranh. Các XT 6kV cấp điện cho NM xi măng.
b. Về trạm biến áp phân phối:
Hiện nay lưới 22kV có 483 TBA với 550 MBA với tổng công
suất đặt 171,130MVA (riêng tổng công suất đặt các TBA thuộc CC
Cam Ranh là 69,55MVA).
c. Về các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp:
Số lượng các TBĐC trên lưới trung áp của TP. Cam Ranh bao
gồm: 06 REC, 14 LBS, 34 DCL các loại, 10 tủ RMU trên LPP.
1.2. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÉP VÒNG CÁC TUYẾN
TRUNG ÁP
Qua khảo sát cho thấy tất cả các tuyến trung áp tại đây đều có
khả năng cải tạo, lắp bổ sung các mạch liên kết để tăng khả năng thực
hiện khép vòng (tạo mạch kín, vận hành hở) các tuyến trung áp cùng
nhận nguồn từ một TBA 110kV hoặc khác trạm nhằm tạo điều kiện để


5

vận hành linh hoạt, hạn chế phạm vi mất điện của khách hàng khi thực
hiện thao tác, chuyển đổi nguồn hoặc cô lập phân đoạn đường dây trung
áp để sửa chữa, khắc phục sự cố lưới điện.
1.3. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN CÁC CHỈ TIÊU VỀ ĐTC CUNG
CẤP ĐIỆN LPP CAM RANH CÁC NĂM 2014 - 2016
1.3.1. Tình hình thực hiện các chỉ tiêu ĐTC LPP Cam Ranh
MAIFI

SAIDI

Phân loại

TH

KH

TH

SAIFI
KH

TH

KH

Sự cố

0,22

0,20

188,32

167,00

4,51

5,00

Công tác

0,08

0,32

1.037,40

1.164,00 4,64

6,60

Toàn bộ

0,30

0,52

1.225,73

1.331,00 9,15

11,60

1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu ĐTC LPP Cam Ranh
Qua số liệu báo cáo, theo dõi thống kê trong vận hành cho thấy,
đến năm 2016, các phân tích cho thấy các chỉ số về ĐTC cung cấp điện
chủ yếu do hai thành phần cấu thành nên, đó là mất điện do sự cố, mất
điện do công tác. Chúng được đánh giá bởi sự ảnh hưởng đến sự kiện
mất điện như sau: (+) Mất điện do sự cố; (+) Mất điện do công tác,
BQĐK.
1.3.3. Các giải pháp để nâng cao ĐTC cung cấp điện LPP
Nhằm thực hiện được tốt các chỉ tiêu về ĐTC cung cấp điện thì

ngoài đảm bảo công tác QLVH để giảm suất sự cố lưới điện về cả số vụ
và thời gian mất điện còn rất cần quan tâm thực hiện một cách khoa
học, tối ưu tất cả các khâu trong công tác bảo dưỡng, bảo trì để thời
gian công tác là ít nhất, số khách hàng bị ảnh hưởng do mất điện là ít
nhất. Điều này chỉ có thể thực hiện tối ưu trên cơ sở có được lưới điện
trung áp với kết cấu phù hợp, linh hoạt đáp ứng các tiêu chuẩn về vận
hành cho lưới điện hiện đại, đồng thời áp dụng các biện pháp QLVH
một cách đồng bộ, khoa học.


6

1.3.4. Chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện LPP Cam Ranh đến 2020
Theo kế hoạch và chủ trương của Công ty CP Điện lực Khánh
Hòa thì đến năm 2020, LPP Cam Ranh phải thực hiện các giải pháp
đồng bộ để đạt được các chỉ tiêu về ĐTC cung cấp điện, lộ trình thực
hiện các chỉ tiêu về ĐTC đến năm 2020 như trình bày ở bảng sau:
Năm
2017
2018
2019
2020

MAIFI
0,30
0,27
0,25
0.23

Các chỉ tiêu về ĐTC

SAIDI
920,00
650,00
405,00
285,00

SAIFI
10,45
9,40
8.46
7.61

1.4. GIẢI PHÁP ĐỂ CẤU TRÚC VÀ TÁI CẤU TRÚC LPP
TRONG QLVH
1.4.1. Việc tái bố trí TBĐC trên lưới điện và kết nối điều khiển
đồng bộ
Để vận hành tối ưu và hạn chế đến mức thấp nhất các ảnh hưởng
của mất điện cho người dùng (tức là các chỉ tiêu về ĐTC cung cấp điện)
người ta sẽ dùng các phương pháp tái cấu trúc như: Cải tạo lại lưới
điện, lắp thêm hoạt tái bố trí các khóa đóng mở điện - TBĐC để tạo
mạch liên kết vòng, vận hành hở mạch kín.
1.4.2. Khả năng khép vòng với các tuyến XDM theo qui hoạch
điện
Theo qui hoạch, đến năm 2019 sẽ có thêm trạm 110kV trung tâm
Cam Ranh (ETT) vào vận hành[6], khi đó phải tính toán để tái cấu trúc
LPP của TP Cam Ranh để đảm bảo nguồn đủ mạnh cấp cho phụ tải,
đảm bảo tối ưu, linh hoạt trong vận hành, hạn chế ảnh hưởng của việc
mất điện cho khách hàng khi công tác cũng như sự cố.
1.5. KẾT LUẬN
Trong chương này đã trình bày tổng quan về thực trạng vận hành

của lưới điện phân phối Cam Ranh, trong đó lưu tâm đến tình hình thực
hiện các chỉ tiêu độ tin cậy. Cũng vấn đề này cho thấy từ trước đến nay
chúng ta chưa chú ý, chưa quan tâm nhiều đến giải pháp tái cấu trúc
lưới điện phân phối – một giải pháp căn cơ trong rất nhiều các giải pháp


7

đã thực hiện. Để thực hiện đạt được mục tiêu về ĐTC cung cấp điện
đến năm 2020 cho lưới điện phân phối TP Cam Ranh nhằm từng bước
thỏa mãn nhu cầu, tính liên tục trong cung cấp điện của người tiêu dùng
thì cần nghiên cứu để tìm giải pháp để nâng cao ĐTC của lưới phân
phối, trong đó có biện pháp tái cấu trúc LPP Cam Ranh là ưu tiên
hàng đầu.


8

CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.1.
TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
2.1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy
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 sữa
chữa được; được định nghĩa là xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn
thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian và điều kiện vận
hành nhất định.
2.1.2. Các chỉ tiêu độ tin cậy của các nút phụ tải

- Xác suất thiếu điện cho phụ tải, xác suất công suất phụ tải lớn
hơn công suất nguồn. Xác suất thiếu điện thời gian phụ tải cực đại;
- Điện năng thiếu (hay điện năng mất) cho phụ tải, đó là kỳ vọng
điện năng phụ tải bị cắt do hỏng hóc hệ thống trong một năm.
- Thời gian ngừng điện trung bình cho 1 phụ tải trong một năm.
- Số lần ngừng điện trung bình cho một phụ tải trong thời gian 1
năm, các tổn thất kinh tế do việc ngừng điện.
2.1.3. Độ tin cậy của hệ thống điện phân phối
Ở nước ta, Bộ Công Thương đã ban hành Thông tư số
39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 về quy định hệ thống điện phân
phối[7].. Trong đó áp dụng cách tính chỉ tiêu ĐTC cho LPP gồm SAIDI,
SAIFI, MAIFI.
Thông tư này cũng sử dụng các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu
chuẩn IEEE-1366 và không xét đến các trường hợp ngừng cung cấp
điện do các nguyên nhân: Do mất điện từ lưới truyền tải; Sa thải phụ tải
theo lệnh điều độ hệ thống điện và thị trường điện; Khách hàng sử dụng
lưới điện phân phối đề nghị cắt điện; Thiết bị của khách hàng sử dụng
lưới điện phân phối không an toàn; Do sự cố thiết bị của khách hàng sử
dụng LPP; Khách hàng sử dụng LPP vi phạm quy định của pháp luật về
hoạt động điện lực; Các sự kiện bất khả kháng khác ngoài tầm kiểm
soát của đơn vị PP điện.


9

2.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐTC THEO TIÊU CHUẨN IEEE-1366
2.2.1. Ý nghĩa các thông số cơ bản
Hiện nay, việc đánh giá ĐTC lưới điện phân phối qua các chỉ tiêu
được quy định bởi tiêu chuẩn IEEE -1366 được chỉ ra như sau:
Tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIDI – System

Average Interuption Frequency Index) là tổng tần suất mất điện tính
trung bình cho một khách hàng:
Cptf mđ pt
(1/năm)
pt
SAIFI
(2. 1)
C
pt

pt

Thời gian mất điện trung bình của hệ thống (System Average
Interuption Duration Index) là tổng thời gian mất điện tính trung bình
hằng năm cho mỗi khách hàng :
C ptf mđ ptTmđ pt
(h)
pt
SAIDI
(2. 2)
C
pt

pt

Thời gian mất điện trung bình của khách hàng (Customer
Average Interuption Duration Index) là thời gian mất điện khách hàng
trung bình cho mỗi lần khách hàng, được tính bằng công thức 2.3:
Cptf mđ ptTmđ pt
(h)

SAIDI
pt
CAIDI
(2. 3)
Cptf mđ pt
SAIFI
pt

2.3. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐTC CUNG CẤP ĐIỆN
2.3.1. Phương pháp cấu trúc
Phương pháp này xây dựng mối quan hệ trực tiếp giữa ĐTC của
hệ với ĐTC của các phần tử đã biết. Đối với HTĐ, sơ đồ ĐTC có thể
trùng hoặc không trùng với sơ đồ nối điện, tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn
hỏng hóc của hệ thống lựa chọn, có thể là các phần tử mắc nối tiếp,
song song hay hỗn hợp.
2.3.2. Phương pháp cây hỏng hóc.
Phương pháp cây hỏng hóc được mô tả bằng đồ thị quan hệ nhân
quả giữa các dạng hỏng hóc trong HT, giữa hỏng hóc hệ thống và các
hỏng hóc thành phần trên cơ sở hàm đại số Boole. Cây hỏng hóc mô tả
quan hệ logic giữa các phần tử hay giữa các phần tử và từng mảng của
HT, giữa các hỏng hóc cơ bản và hỏng hóc của hệ thống.


10

2.3.3. Phương pháp Monte – Carlo
Phương pháp Monte-Carlo mô phỏng hoạt động của các phần tử
trong hệ thống như một quá trình ngẫu nhiên. Nó tạo ra lịch sử hoạt
động (lịch sử đồ) của hệ thống và của phần tử một cách nhân tạo trên
máy tính điện tử, sau nó sử dụng các phương pháp đánh giá thống kê để

phân tích rút ra các kết luận về ĐTC của phần tử và hệ thống.
2.3.4. Phương pháp không gian trạng thái
Mỗi một phần tử trong HT có thể có nhiều trạng thái khác
nhau, và có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Mỗi một
sự thay đổi trạng thái của phần tử có thể làm HT chuyển trạng thái.
ĐTC của hệ thống được tính toán dựa trên các thông số tần suất trạng
thái, thời gian trạng thái và phương pháp hợp nhất trạng thái.
2.4. LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY HỆ
THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
Hiện nay tại các Công ty Điện lực thuộc EVN sử dụng rộng rãi
phần mềm PSS/ADEPT để tính toán hệ thống điện phân phối, bao
gồm các module phân tích chính sau [8,11,12]: (+) Tính toán trào lưu
công suất (Load Flow); (+) Tính toán bù công suất phản kháng tối ưu
(CAPO); (+) Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO); (+) Tính toán sóng hài
(Harmonics); (+) Tính toán độ tin cậy (DRA).
Tuy nhiên nhược điểm của module DRA phần mềm này cho đến
nay là: Chỉ tính toán được ĐTC lưới điện hình tia và chưa xét đến trạng
thái đổi nối khi có sự cố các phần tử; Không xét đến mất điện do ngừng
điện do BQĐK; Số lượng khách hàng trong phần mềm được lấy trung
bình dựa trên suất sử dụng công suất trung bình của mỗi khách hàng
nên các chỉ tiêu ĐTC của HT không được chính xác; Không hiển thị
các chỉ tiêu ĐTC cho từng nút phụ tải trong HT.
2.5. TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẠNG THÁI
2.5.1. Mô hình các phần tử
Những phần tử khi bị sự cố không có phương thức thao tác đổi
nối nào để hạn chế phạm vi mất điện thì sẽ được mô hình hóa dưới
dạng hai trạng thái, đó là trạng thái bình thường N và trạng thái hỏng R
(bị sự cố và đang được sửa chữa phục hồi). Xác suất các trạng thái:

11

PR

và

TR PN

PN

(2. 4)

Tần suất các trạng thái:
fR

PR
TR

TR PN
TR

PN

(2. 5)

2.5.2. Thuật toán trong Matlab
Sơ đồ thuật toán được trình bày ở Hình sau:

Áp dụng chương trình tính toán ĐTC đã được xây dựng[5] trên

nền Matlab, có thể sử dụng để tính toán các chỉ tiêu ĐTC của các nút
phụ tải và LPP có dạng hình tia hay mạch vòng, có xét đến quá trình
thao tác đổi nối cũng như cắt điện kế hoạch để BQĐK.


12

2.6.

KẾT LUẬN
Trong chương này đã trình bày tóm tắt cơ sở lý thuyết về ĐTC
của HTĐ phân phối, các chỉ tiêu chính về ĐTC theo bộ tiêu chuẩn
IEEE-1366. Một số phương pháp tính toán ĐTC đã được trình bày, mà
trong đó phương pháp trạng thái kết hợp với đường nối tối thiểu được
lựa chọn để tính toán ĐTC hệ thống điện phân phối vì có nhiều ưu điểm
khi xét đến quá trình thao tác đổi nối, đặc biệt là trong các lưới điện
thiết kế hiện nay đang phát triển theo hướng cấu trúc vòng kín – vận
hành hở (open-loop).
Chương trình Matlab được xây dựng trên phương pháp không
gian trạng thái, có kết hợp với việc sử dụng các sơ đồ lưới điện trong
PSS/ADEPT để tính toán các chỉ tiêu ĐTC của HTĐ phân phối theo
tiêu chuẩn IEEE-1366 sẽ được tác giả sử dụng để tính toán ĐTC cho
các sơ đồ lưới điện phân phối hiện trạng cũng như khi tái cấu trúc.


13

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN HIỆN
TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TÁI CẤU TRÚC

3.1. TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH CT VỀ ĐTC LPP HIỆN NAY
3.1.1. Các chỉ số độ tin cậy tính toán
Để đánh giá ĐTC cung cấp điện cho HTĐ phân phối, cần phải
tính toán các chỉ tiêu về ĐTC cho từng nút phụ tải và cho cả hệ thống
[4,10]
. Đối với hệ thống, cần tính toán các chỉ tiêu ĐTC chính theo Tiêu
chuẩn Std IEEE-1366 như SAIFI, SAIDI, CAIDI, và ngoài ra còn ước
được lượng điện năng ngừng cung cấp hàng năm do mất điện.
3.1.2. Các bước tính toán, phân tích chỉ tiêu ĐTC lưới điện
a. Các chỉ số để tính toán độ tin cậy
Sử dụng chương trình nghiên cứu đánh giá ĐTC LPP dựa vào
ngôn ngữ lập trình Matlab để đánh giá mức độ thiệt hại do sự cố gây
nên qua các tiêu chí: số lượng KH mất điện và thời gian mất mất điện
do sự cố gây ra trong năm qua các chỉ số SAIFI, SAIDI, CAIDI.
b. Thông số đầu vào để tính toán độ tin cậy
Để tính toán ĐTC cho một HT điện phân phối, cần phải nhập dữ
liệu đầu vào cho hệ thống, bao gồm: Thông số liên quan đến cấu trúc
lưới điện; Thông số liên quan đến ĐTC từng phần tử trong hệ thống.
c. Thông số cấu trúc sơ đồ lưới điện
Các thông số cấu trúc lưới điện phân phối bao gồm: Sơ đồ nối
điện của các xuất tuyến, gồm: Các nút và nhánh; Thông số của các
nhánh: loại nhánh (bao gồm: Thiết bị đóng cắt, thiết bị bù,...); chiều dài
đường dây, loại dây dẫn; loại MBA, thông số MBA; loại TBĐC (REC,
DCL, LBS, FCO); Vị trí đặt các TBĐC như REC, DCL, LBS, FCO;
Thông số vận hành hệ thống: điện áp, phụ tải thực tế, thiết bị bù, đóng
cắt, các điều kiện ràng buộc ....
Thủ tục khởi động chương trình tính toán như sau: Khởi động
PSS/ADEPT /Chọn file sơ đồ xuất tuyến lưới phân phối /Chạy module
Load Flow /Xuất các Reportsinput, nodevp, branchiptrong PSS/ADEPT
thành các file dạng excel, và ghi vào file dữ liệu dạng excel.Trong

Matlab, dùng các lệnh xlsread (filename,'Sheet') để đọc dữ liệu text và


14

numeric từ các Sheet của file Excel vừa thiết lập ở trên; và lệnh save
(file) để lưu toàn bộ dữ liệu cấu trúc lưới dưới dạng file ***.mat thuận
tiện truy xuất lại bằng lệnh load (file).
d. Thông số độ tin cậy của các phần tử
Các thông số đầu vào về độ tin cậy của các phần tử gồm:
 Cường độ sự cố ( ) của các phần tử như đường dây, máy
biến áp, thiết bị phân đoạn,.. (1/năm);
 Thời gian trung bình sửa chữa sự cố (Tsc) của các phần tử
(thường có đơn vị tính là giờ);
 Thời gian đổi nối trung bình (TS) do phải thao tác (bằng tay
hay tự động) các TBPĐ sau khi các recloser đã cắt để cô lập vùng sự cố
và hạn chế phạm vi mất điện (giờ);
 Cường độ bảo quản định kỳ các phần tử λM (1/năm);
 Thời gian trung bình BQĐK các phần tử TBQ (giờ).
3.1.3. Tính toán chỉ tiêu ĐTC các XT trung áp Cam Ranh
 Kết quả tính toán ĐTC hệ thống phân phối Cam Ranh
Có xét BQĐK hay
không

Không
Có
Không
Có
Không
Có

Không
Có
Không
Có

Xét trường hợp có bố trí TB phân đoạn
SAIFI
SAIDI
CAIDI
Amđ
(1/năm)
(phút)
(phút)
(kWh/năm)
XT 471-E28
2,40
290,5
121,0
11,06
2.014,7
182,1
19.560
XT 473-E28
3,97
447,9
112,7
5.800
13.82
2.408,2
174,2

31.263
XT 475-E28
1.41
171,3
121,7
506
7,64
1.310,2
171,4
3.868
XT 478-E28
4,33
521,6
120,6
7.610
16,76
3.276,5
195,5
47.797
XT 471-F9
1,18
136,9
116,2
633
7,43
1.119,5
150,7
5179
XT 473-F9

15
Không
Có

1,49
152,2
102,4
7,62
1.158
152,9
XT 474-F9
Không
2,41
221,1
91,7
Có
9,17
1.413
154,2
471-NCR
Không
13,84
1.394,5
100,8
Có
29,30
5.170,54
176,48
TÍNH CHO CẢ HỆ THỐNG

Không BQĐK
3,64
396,83
108,96
Có BQĐK
13,70
2.419,82
176.64

999
7.620
4.447
28.163
17.544
60.258
177.867
691.699

3.1.4. Nhận xét đánh giá
Tính toán cũng cho thấy công tác BQĐK của lưới điện đã ảnh
hưởng lớn đến ĐTC cung cấp điện. Thiệt hại mất điện do BQĐK chiếm
tỉ lệ đến 80% tổng thiệt hại mất điện. Cần phải có kế hoạch bảo dưỡng
hợp lý như giảm cường độ thời gian bảo quản, lắp đặt TBPĐ.
3.2. GIẢI PHÁP ĐỂ NÂNG CAO ĐTC LPP CAM RANH
3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến ĐTC của LPP
Độ tin cậy của các phần tử trên lưới điện:
Cấu trúc lưới điện:
Công tác tổ chức quản lý và vận hành:
Ảnh hưởng môi trường bên ngoài:
Yếu tố con người:

3.2.2. Nguyên nhân làm giảm độ tin cậy
Ta có thể thấy hiện trạng LPP Cam Ranh có cấu trúc hình tia,
phân đoạn bằng REC, LBS, DCL, FCO; một số thiết bị được sử dụng
nhiều năm xuống cấp nghiêm trọng; các XT hầu hết là hình tia hoặc kết
nối với nhau qua các TBĐC vận hành thao tác bằng tay, tại chỗ, mạng
điện hở dẫn đến thời gian thao tác phục hồi cấp điện sau sự cố kéo dài;
cấu trúc lưới đa số là đường dây nổi nên còn sự cố mất điện.
3.2.3. Các giải pháp chung để nâng cao ĐTC LPP
- Áp dụng giải pháp đối với nguyên nhân do hành lang tuyến;
- Áp dụng giải pháp Đối với công tác tổ chức sản xuất;
- Áp dụng giải pháp giải pháp về quản lý, đào tạo nhân viên VH


16

- Áp dụng giải pháp các biện pháp khác.
Tất cả các giải pháp vừa nêu trên chỉ thực hiện thật sự có hiệu
quả và có tính khả thi cao khi lưới điện có cấu trúc hợp lý.
3.3. ĐỀ XUẤT PA TÁI CẤU TRÚC LPP CAM RANH
3.3.1. Khái niệm tái cấu trúc LPP
Tái cấu trúc LPP có thể được dùng như một công cụ để quy
hoạch và điều khiển theo thời gian thực. Thay đổi cấu trúc hình tia của
LPP bằng cách thay đổi trạng thái đóng cắt của các TBĐC để chuyển
phụ tải từ XT này sang xuất tuyến khác cho phép cải thiện đáng kể điều
kiện VH. Các phương pháp tái cấu trúc như: Cải tạo lại lưới điện, lắp
thêm hặc tái bố trí TBĐC để tạo mạch vòng tại các vị trí thích hợp.
3.3.1. Cơ sở lý luận để đề xuất các phương án tái cấu trúc LPP
Cam Ranh.
Xuất phát từ các nội dung phân tích vừa nêu ở trên đây và thực tế
và yêu cầu về đảm bảo nâng cao ĐTC cung cấp điện đối với LPP TP

Cam Ranh, việc đề xuất các phương án tái cấu trúc LPP Cam Ranh cần
dựa trên cơ sở và mục tiêu như sau:
- Kết nối, cấu trúc hệ thống lại lưới điện trung áp hiện tại đồng
bộ với việc đưa vào khai thác vận hành trạm 110kV TTCR năm 2019.
- Đảm bảo thông số vận hành của lưới điện (tổn thất điện áp, tổn
thất công suất trong giới hạn cho phép) khi xây dựng phương án TCT
với dự báo tốc độ phát triển, tăng trưởng phụ tải là khoảng 5%/năm.
Công cụ tính toán thông qua Modul Load Flow trong chương tình PSSADEPT;
- Góp phần cải thiện cơ bản chỉ số về ĐTC cung cấp điện trên địa
bàn TP Cam Ranh giai đoạn đến 2020 với mức tăng số lượng khách
hàng bình quân hằng năm khoảng 1.000 khách hàng/năm;
-Tối ưu các chi phí đầu tư xây lắp mới công trình lưới điện, tận
dụng tối đa các kết cấu sẵn có để cải tạo, cấu trúc lại LPP cho phù hợp.
Các yêu cầu này được khảo sát, đánh giá thực hiện đối với LPP
Cam Ranh thông qua các phương án đề xuất sau đây.


17

3.3.2. Đề xuất các phương án tái cấu trúc LPP Cam Ranh
a. Phương án 1: Kết lại lưới trung áp trên cơ sở LPP hiện có
và khi có trạm 110kV TT Cam Ranh
Sau khi xây dựng và đấu nối một số xuất tuyến phân phối từ trạm
110kV -ETT, cần tiến hành tính toán chi tiết nhằm lựa chọn điểm mở
hợp lý giữa các XT. Các nội dung gồm: Tái kết lưới các tuyến trung áp
hiện có, dự kiến đấu nối khi có TBA 110kV ETT, cùng việc bố trí lại
TBĐC trên lưới điện trung áp; Bổ sung các TBĐC cho một số điểm cần
thiết, đưa vào VH điều khiển từ xa các TBĐC từ TTĐK.
b. Phương án 2: Xây dựng mới thêm các tuyến khi có thêm
trạm 110kV TT Cam Ranh

Song song với việc xây dựng trạm 110kV ETT là xây dựng, cải
tạo nâng cấp thêm một số XT trung áp để đấu nối từ xuất tuyến phân
phối từ trạm 110kV ETT đến trạm 110kV ENCR và tiến hành tính toán
nhằm tìm điểm đấu nối hợp lý giữa các tuyến XDM và XT hiện để đảm
bảo vận hành và ĐTC cung cấp điện. Các nội dung bao gồm: XDM, cải
tạo các XT từ trạm 110kV ETT đến đấu nối với lưới hiện có của khu
vực TT và Nam Cam Ranh.
3.3.3. Nhận xét, đánh giá
a. Đối với phương án 1:
Tuy có phải bỏ một phần vốn đầu tư để cải tạo trên LPP hiện
có, chỉ cần tính toán để thay đổi cấu trúc lưới sao cho phù hợp với tình
trạng mang tải, phân bố khách hàng của các PĐ lưới điện. Phương pháp
là tính toán để tìm điểm đấu nối kết lưới tối ưu, tái bố trí và có bổ sung
các TBĐC trên lưới.
Ưu điểm của phương án này là tận dụng ngay hạ tầng hiện có
(lưới điện hiện có, TBĐC và hệ thống điều khiển hiện có, ….) và qua
tính toán vẫn đảm bảo mang tải đáp ứng nhu cầu cho đến giai đoạn
2019 - 2020. Đảm bảo góp phấn rất cơ bản để thực hiện chỉ tiêu ĐTC
giai đoạn đến năm 2020 với tốc độ tăng trưởng phụ tải 5%/năm.
b. Đối với phương án 2:
- Phải bỏ một số vốn đầu tư lớn để xây mới và cải tạo các mạch
hiện có, đồng thời lắp đặt, bố trí lại TBĐC trên cơ sở tính toán kết cấu
lưới điện phù hợp.


18

- Ưu điểm của phương án này là đáp ứng nhu cầu tăng trưởng
phụ tải kể cả cho giai đoạn sau 2020, có kết cấu lưới mạnh, đảm bảo
ĐTC cung cấp điện.

3.4. KẾT LUẬN:
Sau khi nghiên cứu, tìm hiểu thực trạng lưới điện trung áp hiện
nay và dự kiến khi có thêm trạm 110kV- ETT, tác giả đã đề xuất một số
phương án xây dựng và kết lưới khả thi, đáp ứng được các yêu cầu về
kỹ thuật trong vận hành. Qua tính toán sơ bộ cho thấy hệ thống ở giới
hạn truyền tải cho phép, đảm bảo cải thiện để nâng cao ĐTC cung cấp
điện, phương án được chọn là phương án số 1.


19

CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ CHỈ TIÊU
ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN TÁI CẤU TRÚC
Tiếp theo, việc hoàn thiện tái cấu trúc được triển khai, đánh giá
theo các hướng sau:
- Hoàn thiện tính toán về điểm mở (cho mạng kín - vận hành hở
LPP Cam Ranh) và tính toán thông số VH cho phương án đã chọn;
- Phân tích về sự cải thiện của ĐTC cung cấp điện sau khi tái
cấu trúc LPP Cam Ranh và đưa trạm 110kV- ETT vào vận hành.
4.1. NỘI DUNG PA TÁI CẤU TRÚC LPP CAM RANH
Phương án tái cấu trúc LPP Cam Ranh bao gồm việc khép vòng
các xuất tuyến trung áp, bổ sung và bố trí TBPĐ hợp lý trên lưới điện.
Các mạch vòng như sau:
- Mạch vòng: 471/ETT – 473/ETT – 477/ETT;
- Mạch vòng: 471/ETT – 471/ENCR – 473/ENCR;
- Mạch vòng: 473/E28 – 478/E28 - 477/ETT;
- Mạch vòng: 473/E28 – 479/ETT - 477/ETT;
Ngoài ra, các XT trung áp còn lại là vận hành hình tia, hoặc giữ
vai trò liên lạc cho trong kết cấu tổng thể LPP Cam Ranh.

4.2. KIỂM TRA THÔNG SỐ VẬN HÀNH CHO PA ĐÃ CHỌN
Sau khi phân tích và điều chỉnh điểm mở của lưới điện theo bài
toán TOPO, dự kiến phụ tải LPP Cam Ranh đến năm 2020 với tốc độ
tăng trưởng hằng năm khoảng 5%, bảng tổn thất điện áp, tổn thất công
suất trên từng xuất tuyến đều trong ngưỡng cho phép vận hành. Kiểm
tra thông số VH của hệ thống qua lệnh Load Flow trên PSS/ADEPT
cho thấy tất cả các xuất tuyến đều không bị xảy ra quá tải dây dẫn,
không bị quá tải cục bộ trên các phân đoạn.
4.3. ĐÁNH GIÁ ĐTC CỦA PHƯƠNG ÁN SAU KHI TÁI CẤU
TRÚC LPP
4.3.1. Đánh giá ĐTC của các xuất tuyến sau khi tái cấu trúc
Các số liệu tính toán về ĐTC, thiệt hại do mất điện đối với các
xuất tuyến trung áp sau khi tái cấu trúc, qua tính toán theo cách trình
bày như trên được thể hiện trong bảng tổng hợp sau đây:


20
XT
BQ
ĐK
471-E28
Không
BQĐK
Có
BQĐK
475-E28
Không
BQĐK
Có
BQĐK

473-E28
Không
BQĐK
Có
BQĐK
478-E28
Không
BQĐK
Có
BQĐK
471-ETT
Không
BQĐK
Có
BQĐK
473-ETT
Không
BQĐK
Có
BQĐK
477-ETT
Không
BQĐK

SAI
FI

Vận hành hình tia
SAI
CAI

DI
DI

Amđ

Vận hành có khép mạch vòng
SAI
SAI
CAI
Amđ
FI
DI
DI

2,42

292,93

120,99

3022

11,13

2028,90

182,27

2.0354

1,49

182,02

121,60

783

7,95

1373,70

172,77

5.837

5,33

492,36

92,36

6.452

5,33

16,40

2.808,08

171,20

36.902

2,86

293,92

102,46

10,97

1.885,73

1,03

92,36

6.452

9,75

492,36
2
1.133,
96

116,23

13.727

4.235

2,86

129,11

45,01

1.843

171,92

27.185

5,54

539,81

97,34

7.655

122,87

119,42

956

1,03

83,96

81,59

624

5,92

940,02

158,70

7.469

3,95

547,61

138,56

4.122

5,31

410,34

77,33

6.662

5,31

257,46

48,52

4.014

15,31

2.232,87

145,84

36.562

8,88

914,39

102,91

14.017

2,10

196,45

93,48

4.366

2,10

95,26

45,33

2.331


21
Có
BQĐK
8,55
471-ENCR
Không
BQĐK
1,05
Có
BQĐK
1,05
473-ENCR
Không
BQĐK
8,99
Có
BQĐK
20,86

1.317,30

154,05

2.8977

4,20

411,21

97,80

10912

156,67

149.32

529

7,29

1.177,
29

161,44

4.000

118,71

113.14

398

4,66

747,16

160,27

2.511

792,50

88,13

16.363

4.126,62

166,13

71.395

Qua thực nghiệm, tính toán, mô phỏng bằng PSS/ADETP và
MATLAB cho thấy đối với các xuất tuyến trung áp sau khi tái cấu trúc
thì hình thành được các mạch vòng liên kết trong phương thức vận
hành cơ bản, các tuyến này có thể được vận hành cấp điện từ ít nhất hai

nguồn khác nhau, thông qua các TBPĐ thực hiện đổi nối. Động tác này
đối với cả trong trường hợp không và có BQĐK thì đều cho kết quả về
chỉ số ĐTC cung cấp điện rất tốt, tức là đã nâng cao và cải thiện được
ĐTC cung cấp điện, chỉ số này còn có thể cải thiện tốt hơn nữa khi
HTĐ đã đồng bộ được điều khiển từ xa các TBPĐ
4.3.2. Đánh giá ĐTC của hệ thống PP sau tái cấu trúc
Việc đánh giá ĐTC của cả hệ thống phân phối là kết quả dựa trên
tính toán của các xuất tuyến và cho cả hệ thống LPP như sau:
Tiêu chí
Không BQĐK
Có BQĐK

SAIFI
3,47
8.67

Các chỉ số về ĐTC cung cấp điện
SAIDI
CAIDI
Amđ
235,72
67,98
39.372
1.220,19
140,69
192.026

Qua các đánh giá nêu trên cho thấy việc tái cấu trúc LPP Cam
Ranh là cần thiết, là yếu tố cơ bản nhất và cũng là thực tiễn nhất để góp
phần nâng cao ĐTC cung cấp điện. Đồng thời, thực tiễn cho thấy tái

cấu trúc LPP chỉ là một trong nhiều giải pháp cần phải áp dụng thực
hiện thì mới có thể đáp ứng được việc thực hiện mục tiêu về ĐTC cung


22

cấp điện để được mục tiêu theo lộ trình đã đề ra đối với LPP Cam Ranh
giai đoạn đến 2020 mà Công ty CP Điện lực Khánh Hòa đã xây dựng.
4.4. KẾT LUẬN
Ở chương này, tác giả đã tính toán phân tích số liệu về vận
hành, đánh giá khả năng thực hiện mục tiêu ĐTC cho LPP Cam Ranh
theo phương án đã chọn. Qua đó cho thấy việc lựa chọn phương án tái
cấu trúc LPP Cam Ranh đã xác định việc góp phần căn bản cho việc
thực hiện lộ trình nâng cao ĐTC cung cấp điện đối với LPP Cam Ranh
giai đoạn đến năm 2020.


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài “Nghiên cứu tái cấu trúc để nâng cao độ tin cậy lưới
điện phân phối thành phố Cam Ranh giai đoạn đến 2020” nhằm mục
đích nghiên cứu, tính toán, lựa chọn các phương án và đề xuất giải pháp
vận hành hợp lý lưới điện phân phối Cam Ranh sau khi đưa vào vận
hành trạm 110kV trung tâm Cam Ranh để góp phần thực hiện đạt được
mục tiêu về ĐTC cung cấp điện LPP Cam Ranh. Kết quả nghiên cứu
của đề tài đạt được như sau:
- Đã nghiên cứu tổng quan về các vấn đề vận hành lưới điện
phân phối để làm cơ sở cho việc tính toán vận hành hợp lý lưới điện,
trong đó chủ yếu là đánh giá độ tin cậy LPP Cam Ranh.

- Nghiên cứu và sử dụng được phần mềm PSS/ADEPT kết hợp
với phần mềm MATLAB để tính toán, khảo sát, đánh giá về ĐTC cung
cấp điện cho lưới LPP Cam Ranh.
- Thu thập và xử lý các số liệu phục vụ cho việc tính toán từ LPP
Cam Ranh để đưa vào phần mềm nêu trên. Nghiên cứu đặc điểm phụ
tải tại LPP Cam Ranh và đưa ra được biểu đồ phụ tải đặc trưng cho
từng loại phụ tải để áp dụng cho tính toán trong PSS/ADEPT kết hợp
với phân tích qua phần mềm tính toán Matlab.
- Từ hiện trạng lưới điện phân phối và khi có trạm 110kV trung
tâm Cam Ranh đã đề xuất các phương án kết lưới khả thi. Tính toán,
khảo sát và so sánh các phương án kết lưới để lựa chọn được phương án
tái cấu trúc lưới điện tối ưu.
- Hợp lý hóa lưới điện sau khi đưa trạm 110kV trung tâm Cam
Ranh vào vận hành trên các tiêu chí: Đảm bảo các thông số vận hành
trong giới hạn cho phép; Xác định các giải pháp nâng cao ĐTC cung
cấp điện đến năm 2020, khả năng thực hiện để góp phần rất cơ bản vào
việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho các khách hàng trong khu
vực. Tính toán sơ bộ các chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện cho khách hàng
của các xuất tuyến và cả hệ thống khi đưa trạm 110kV trung tâm Cam
Ranh vào vận hành năm 2019.