Nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động phân phối cho lưới điện huyện đồng hỷ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌCKỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Phạm Thị Thu Trang

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS Đặng Quốc Thống

THÁI NGUYÊN - NĂM 2014


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. Tôi xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.
Tác giả

Phạm Thị Thu Trang


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
.....................................................................................................1
MỤC
LỤC.................................................................................................................3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................8
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................9
GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................................11

0.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn................................................................................ 11
0.2. Phạm vi nghiên cứu và áp dụng...................................................................................... 11
0.3. Tính khoa học và thực tiễn của luận văn. ...................................................................... 11
0.4. Bố cục của luận văn ......................................................................................................... 11

CHƯƠNG 1
............................................................................................................12
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ, XÃ HỘI ...........................12
CỦA HUYỆN ĐỒNG HỶ .....................................................................................12

1.1. Đặc thù phát triển kinh tế và dân cư huyện Đồng Hỷ .................................................. 12
1.1.1. Giới thiệu chung về huyện Đồng Hỷ......................................................................... 12
1.1.2.Phương hướng chủ yếu quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010-2020
của Huyện Đồng Hỷ ............................................................................................................ 12
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của huyện Đồng Hỷ........................................ 13
1.2.1.Hiện trạng lưới điện phân phối.................................................................................. 13
1.2.1.1.Trạm biến áp phân phối ........................................................................................ 13
1.2.1.2. Đường dây phân phối: ......................................................................................... 14
1.2.1.3. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt ..................................................................... 14
1.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại............................................................................... 15
1.3. Tình hình vận hành lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ và thống kê sự cố lưới điện
các năm 2005- 2011 ................................................................................................................. 16
1.4. Phân tích đánh giá sự cần thiết phải đầu tư cải tạo tự động hóa lưới điện phân phối.
...................................................................................................................................................
16

CHƯƠNG 2
............................................................................................................17
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN-DAS ............................................17
(DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM) ..................................................17

2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối ................................ 17
2.1.1. Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây trên không .................................. 19
2.1.1.1. Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 1: ..................................................................... 19
2.1.1.2. Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 2: ..................................................................... 24
2.1.1.3. Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 3: ..................................................................... 26
2.1.2. Hệ thống tự động phân phối áp dụng cho cáp ngầm:.............................................. 28


2.1.2.1. Cấu trúc hệ thống tự động phân phối ngầm: .......................................................
28
2.1.2.2. Phương pháp phát hiện và xử lý sự cố................................................................. 29
2.1.2.3. Các thiết bị lắp đặt tại trung tâm điều độ:........................................................... 30
2.2. Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối: .................................................. 30
2.2.1. So sánh các phương pháp tự động phân phối dây trên không ................................ 30
2.2.2. So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng,
nhiều
vòng, lưới phân bổ, dự phòng) ............................................................................................
30


2.2.3. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCR-RTU) .................................... 34
2.2.4. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCM-TCR) .................................. 35
2.2.5. Hệ thống máy tính ..................................................................................................... 36
2.3. Giới thiệu chi tiết các thiết bị của hệ thống DAS trong giai đoạn 1. ........................... 36

2.3.1. Hệ thống phân phối tự động cho đường dây trên không - giai đoạn 1 ................... 36
2.3.1.1. Cầu dao phụ tải tự động (PVS): .......................................................................... 38
2.3.1.2. Rơ le phát hiện sự cố (FDR) (Xem hình 2.14) ..................................................... 38
2.3.1.3. Máy biến áp cấp nguồn điều khiển (SPS) ............................................................ 39
2.3.1.4. Bộ chỉ thị sự cố vùng (FSI) ................................................................................. 41
2.3.1.5. Rơ le tự động đóng lại.......................................................................................... 41
2.3.1.6. Rơ le phát hiện chạm đất trực tiếp....................................................................... 42
2.3.1.7. Hệ thống đóng cắt đầu nguồn cho trạm phân phối trung tâm.............................
44
2.3.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không: Giai đoạn 2/3 ................ 45
2.3.2.1. Các loại thiết bị.................................................................................................... 46
2.3.2.2. Hệ giao tếp.......................................................................................................... 46
2.3.2.3. Các thiết bị lắp đặt trong trạm phân phối trung tâm (CDS) ............................... 47
2.3.2.4. Thiết bị lắp đặt trong trung tâm điều độ vùng (ADC) ......................................... 50
2.3.3. Hệ thống tự động phân phối áp dụng với lưới điện ngầm .......................................
51
2.3.3.1. Tủ đóng cắt tự động (Auto-RMS) .........................................................................
52
2.3.3.2. RTU ...................................................................................................................... 53
2.3.4. Hiệu quả của việc xây dựng hệ thống tự động phân phối điện ............................... 54

CHƯƠNG 3
............................................................................................................59
TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG HỆ THỐNG DAS CHO..........................................59
LƯỚI ĐIỆN HUYỆN ĐỒNG HỶ ........................................................................59

3.1. Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây nổi: ................................................... 59
3.1.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động PVS ......................... 59
3.1.2. Khối lượng áp dụng DAS cho các đường dây không ............................................... 59
3.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm: ..................................................... 59

3.2.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động RMS ........................ 59
3.3. Tính toán lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ đường dây 372- E6.8
........................................................................................................................................... 59
3.3.1. Mô tả hệ thống hiện tại..............................................................................................
60
3.3.2. Tính toán lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ đường dây 372E6.8 sử dụng phần mềm PSS .............................................................................................. 60
3.3.3. Phương án lắp đặt thí điểm .......................................................................................
66
3.3.3.1. Hệ thống điều khiển từ xa ....................................................................................
67
3.3.3.2. Khối đường truyền ............................................................................................... 68
3.3.3.3. Khối điều khiển tại trạm biến áp phân phối ........................................................ 68
3.3.3.4. Thông số kỹ thuật của tủ RMU lắp mới ............................................................... 69


3.3.4. Nhận xét hệ thống tự động phân phối cho lộ đường dây cáp ngầm 372-E6.8 ....... 70

CHƯƠNG 4
............................................................................................................72
PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH - KINH TẾ ................................................................72

4.1. Phương pháp luận............................................................................................................ 72
4.1.1. Giảm thời gian ngừng cung cấp điện do sự cố ......................................................... 72
4.1.2. Tiết kiệm sản lượng điện năng không bán được do sự cố mất điện........................ 72
4.1.3. Tăng được khả năng tải do điều khiển tối ưu việc phân bố công suất trên lưới .... 73
4.1.4. Giảm tổn thất điện năng ............................................................................................
75


4.1.5. Giảm chi phí quản lý vận hành O&M ...................................................................... 76

4.1.6. Thu hồi được tủ RMU chuyển sang dự án khác của Đồng Hỷ ............................... 76
4.2. Phương pháp phân tch ................................................................................................... 76
4.3. Phân tích tài chính – kinh tế dự án ................................................................................ 77
4.3.1. Mục đính phân tích – tài chính dự án ...................................................................... 77
4.3.2. Các giả thiết đưa vào tính toán ................................................................................ 77
4.3.3. Kết quả tính toán........................................................................................................ 78
4.4. Kết luận ............................................................................................................................. 78

CHƯƠNG 5
............................................................................................................79
GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN CỦA HUYỆN ĐỒNG HỶ...............79

5.1. Đối với lưới điện trung áp. .............................................................................................. 79
5.1.1. Đối với khu vực đông dân cư .................................................................................... 79
5.1.2. Đối với các khu đô thị quy hoạch mới ...................................................................... 79
5.2. Đối với trạm biến áp phân phối. ..................................................................................... 79
5.2.1. Mô hình trạm biến áp kiểu 1 cột – trạm biến áp vỉa hè Đồng Hỷ............................ 79
5.2.2. Mô hình trạm biến áp phân phối ngầm .................................................................... 80
5.3. Đối với lưới điện phân phối hạ thế và hệ thống công tơ. .............................................. 80
5.3.1. Đối với khu đô thị mới, các khu đã có quy hoạch ổn định ...................................... 80
5.3.2. Đối với khu vực dân cư có sẵn, phát triển không đồng bộ ...................................... 80
5.4. Các đánh giá và nhận xét. ............................................................................................... 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................82


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DAS (Distributon automation system) – Hệ thống tự động phân phối
LBS (Load break switch) – Cầu dao cắt tải RMU
(Ring main unit)- Thiết bị mở vòng chính CB

(circuit Breaker)- Máy cắt
DDK - Đường dây không
CPU – Bộ xử lý trung tâm
LP –Máy in kết dây
HC – Sao lưu ổ cứng GCR
– Màn hình đồ họa FCB –
Máy cắt đường dây SW Cầu dao
FDR – Rơ le phát hiện sự cố
SPS – Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động
RTU – Thiết bị đầu cuối
TCM – Máy chủ điều khiển từ xa
CD – Bàn điều khiển
CRT – Màn hình điện tử
FSI – Thiết bị chỉ thi vùng bị sự cố
ARR – Thiết bi tự động đóng lại
TRD – Bộ biến đổi
TCR – Bô tếp nhận điều khiển từ xa
TCM – Bộ thu nhận xử lý thông tin
CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính
CRT – Màn hình màu
PRN – Máy in
CD – Bàn điều khiển
TRD – Tranducer – Bộ biến đổi
TCR – Bộ phận tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa
TCM – Bộ thu nhận xừ lý thông tin
CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính
RMS – Tủ máy tính tự động
TCR – Bộ tếp nhận điều khiển từ xa
SNW – Hệ thống mạng phân bổ
RNW – Mạng thông thường

FDDI – Giao diện số liệu phân phối quang
SDH – Trật tự số đồng bộ
ATM – Phương thức truyền phi đồng bộ
FSI – Phần tử phát hiện sự cố
CDS – Trung tâm điều khiển
REC – Rơle tự động đóng lại
RE – Rơle bảo vệ
FDR – Rơle phát hiện sự cố


IRR –Tỉ suất hoàn vốn nội tại
NPV – Giá trị lợi nhuận dòng hiện tại


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Khối lượng trạm biến áp phân phối huyện Đồng Hỷ- Tỉnh Thái Nguyên (tính
đến ngày 31/12/2011)
Bảng 1.2 Thống kê chiều dài đường dây phân phối huyện Đồng Hỷ- Tỉnh Thái Nguyên
(tính đến ngày 31/12/2011)
Bảng 1.3. Tình hình têu thụ điện năng Huyện Đồng Hỷ qua các năm
Bảng 1.4. Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế
Bảng 1.5. Sự cố vĩnh cửu của đường cáp ngầm trung thế
Bảng 2.1 So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và cầu dao chân
không (VS)
Bảng 2.2. So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV trên đường dây phân phối trên không
Bảng 2.3. So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm
Bảng 2.4. So sánh đường dây thông tn
Bảng 2.5. So sánh các phương pháp thông tin
Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật chính của PVS

Bảng 2.8. Thông số cơ bản của FDR
Bảng 2.9. Đặc tính kỹ thuật của SPS
Bảng 2.10. Các đặc tính của FSI
Bảng 2.11. Các đặc tính của rơle tự đóng lại
Bảng 2.12 Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống tự đóng cắt đối với các máy cắt
Bảng 2.13. Giao thức giữa TCR và RTU
Bảng 2.14 Thông số kỹ thuật chính của ATM:Thiết bị truyền dẫn không đồng bộ
Bảng 2-15: Đặc tính kỹ thuật chính của Auto-RMS 24kV
Bảng 2.16. Thông số TOSDAC-G303(FDR/RTU) cho Auto-RMS
Bảng 3.1. Phụ tải đường dây 372
Bảng 3.2. Công suất trung bình và chiều dài các phân đoạn thuộc lộ 372 - E6.8
Bảng 3.3. Các thông số của hệ thống
Bảng 3.4. Các chỉ số tin cậy của đường dây khi chưa lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ
Bảng 3.5. Các chỉ số tin cậy của đường dây khi lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ
Bảng 3.6. Cấu hình tối thiểu phần cứng của PC
Bảng 3.7. Công suất và điện áp định mức
Bảng 3.8. Kết nối giữa TCM và PC
Bảng 3.9. Kết nối giữa TCM và RTU
Bảng 3.10. Chi tết kỹ thuật chính của Auto-RMS
Bảng 3.11. Khả năng bảo vệ của TOSDAC-G303
Bảng 3.12. Thời gian tiết kiệm được khi ứng dụng DAS- phút/ vụ
Bảng 3.13. Công suất tải trên 1 phân vùng
Bảng 3.14. Sản lượng điện năng tiết kiệm của mỗi lần sự cố khi lắp đặt DAS
Bảng 4.1. Thời gian tết kiệm được khi ứng dụng DAS - phút / vụ.
Bảng 4.2. Tăng tải bởi số mạch vòng Ln và số vùng Ls
Bảng 4.3. Lợi nhuận tăng khả năng của lưới (Triệu đồng).
Bảng 4.4. Tổn thất của lưới điện huyện Đồng Hỷ qua các năm
Bảng 4.5. Chi phí tiền lương, tiền ăn ca, BHXH,BHYT,KPCĐ của ĐLĐH năm 2011

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Hê thống tự động phân phối
Hình 2.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không
Hình 2.3. Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia) Hình
2.4: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng) Hình
2.5a. Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình ta
Hình 2.5b. Sơ đồ thời gian Phục hồi cho Hệ thống mạch vòng
Hình 2.6. Cấu hình hệ thống DAS giai đoạn 2
Hình 2.7. Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực
Hình 2.8. Tự động phục hồi hệ thống phân phối
Hình 2.9. DAS cho lưới phân phối ngầm
Hình 2.10. Mô tả chi tiết hệ thống DAS giai đoạn 1
Hình 2.11. Cầu dao phụ tải tự động trong hệ thống DAS
Hình 2.12. Sơ đồ một sợi đấu nối của cầu dao phụ tải tự động
Hình 2.13. PVS cho DAS
Hình 2.14. Rơ le phát hiện sự cố (FDR)
Hình 2.15. Sơ đồ đấu điện giữa SPS, FDR và PVS đối với
mạch hình ta và mạch vòng
Hình 2.16. SPS loại 12kV/110V-5kVA (T64)
Hình 2.17. Chỉ thị vùng sự cố
Hình 2.18. REC: Rơ le tự động đóng lại
Hình 2.19. Cấu trúc hệ thống của DGR
Hình 2.20. Nguyên lý hoạt động của DGR
Hình 2.21.Tủ đóng cắt đầu nguồn 7.2/12kV cho trạm phân phối trung tâm
Hình 2.22. Đóng cắt đầu nguồn 7.2/24kV cho trạm phân phối trung tâm
Hình 2.23. FDR/RTU cho DAS giai đoạn 2
Hình 2.24. Mặt cắt của cáp bọc đôi vặn xoắn
Hình 2.25. Thiết bị trong CDS và ADC
Hình 2.26. ATM cho DAS: (Giao diện: loại 12 cổng)

Hình 2.27. Hệ thống truyền dẫn dữ liệu giai đoạn 1
Hình 2.28. Hệ thống truyền dữ liệu ATM trong tương lai
Hình 2.29. So sánh 02 loại cáp sợi quang
Hình 2.30. TCR/TCM/TRD và bàn điều khiển cho DAS giai đoạn 2
Hình 2.31. Auto-RMS cho DAS ngầm
Hình 2.32. TOSDAC-G303(FDR/RTU) cho Auto-RMS
Hình 2.33. Giảm thời gian mất điện bằng DAS giai đoạn 1 và 2 OH - Hệ thống phân phối
điện trên không
Hình 2.34. Giảm bớt thời gian mất điện nhờ DAS giai đoạn 2 - Hệ thống phân phối ngầm
Hình 3.1. Sơ đồ đường dây 372E6.8
Hình 3.2. Sơ đồ 1sợi đường dây hình ta 372- E6.8 khi chưa lắp đặt Autorecloser và
DCLTĐ (hiện trạng)
Hình 3.3. Sơ đồ 1sợi đường dây mạch vòng 372- E6.8 sau khi lắp đặt Autorecloser và
DCLTĐ
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý DAS thử nghiệm


Hình 3.5. Phân lộ 372-E6.8 thành 4 phân vùng, sự cố xảy ra ở phân vùng thứ 3
Hình 4.1 Tăng khả năng tải của đường trục bằng việc áp dụng DAS


GIỚI THIỆU CHUNG
Năng lượng điện đóng vai trò hết sức to lớn cho các ngành công nghiệp trong bất cứ
quốc gia nào trên thế giới.Trong nền kinh tế của nước ta hiện nay, công nghiệp đang
đóng một vai trò chủ đạo, đồng nghĩa với việc đòi hỏi có một chất lượng điện năng ngày
càng cao.
Hệ thống phân phối điện là một bộ phận quan trọng trong Hệ thống điện. Do vậy hệ
thống phân phối điện là một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng điện năng và
độ
tn cậy của toàn bộ hệ thống đối với khách hàng sử dụng điện.

Đối với Đồng Hỷ là một huyện của tỉnh Thái Nguyên đang trên đà phát triển, thì chất
lượng điện năng và độ tn cậy cũng được cán bộ nhân viên ngành điện lực đang cố gắng
và nỗ lực phấn đấu để cho chất lượng điện năng dần được nâng cao.
Một lần nữa khẳng định bài toán nâng cao chất lượng điện năng và độ tn cậy của
hệ thống là nhiệm vụ của ngành điện Việt Nam nói chung cũng như công ty Điện lực
Thái nguyên nói riêng cần sớm giải quyết.
0.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
+ Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- viết tắt của các từ tiếng Anh là DAS
(Distribution Automation System).
+ Nghiên cứu áp dụng hệ thống DAS cho lưới điện huyện Đồng Hỷ. Khu vực này tập
trung nhiều phụ tải quan trọng và đã được đầu tư quy hoạch tổng thể hạ tầng lưới điện,
nhằm giảm thời gian và phạm vi mất điện của các phụ tải.
+ Đề xuất một số giải pháp nhằm tháo gỡ vướng mắc trong công tác phát triển lưới
điện khu vực huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên.
0.2. Phạm vi nghiên cứu và áp dụng.
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống tự động phân phối điện. Tính toán áp dụng
cho lưới điện trung áp hiện có của huyện Đồng Hỷ,phù hợp với quy hoạch của lưới điện.
0.3. Tính khoa học và thực tiễn của luận văn.
Trên cơ sở các số liệu phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu về điện của huyện Đồng
Hỷ, nghiên cứu tính toán áp dụng hệ thống tự động phân phối để tự động phân đoạn
khi xảy ra sự cố trên lưới điện, nhằm giảm thiểu tối đa thời gian mất điện do sự cố.
Tính toán lợi ích kinh tế đạt được khi áp dụng hệ thống tự động phân phối, tạo cơ sở
cho công tác quy hoạch và phát triển tự động hóa lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ.
0.4. Bố cục của luận văn
Luận văn được trình bày trong 5 chương.
Chương 1: Giới thiệu chung về đặc điểm tình hình huyện Đồng Hỷ.
Chương 2: Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- DAS.
Chương 3: Tính toán ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện khu vực huyện Đồng Hỷ Thái Nguyên.
Chương 4: Phân tích tài chính - kinh tế.

Chương 5: Giải pháp phát triển lưới điện cho huyện Đồng Hỷ.


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ, XÃ HỘI CỦA
HUYỆN ĐỒNG HỶ
1.1. Đặc thù phát triển kinh tế và dân cư huyện Đồng Hỷ
1.1.1. Giới thiệu chung về huyện Đồng Hỷ
+ Vị trí địa lý: Đồng Hỷ là huyện miền núi nằm ở phía Đông Bắc của Tỉnh Thái
Nguyên, phía Bắc giáp huyện Võ Nhai, phía Tây giáp huyện Phú Lương, phía Đông giáp
tỉnh Bắc Giang, phía Nam giáp thành phố Thái Nguyên và huyện Phú Bình. Toàn huyện
có 17 xã và 3 thị trấn.
- Tài nguyên thiên nhiên: Toàn huyện có 26.448 ha rừng, trong đó rừng tự nhiên
14.432,2 ha, rừng trồng 7.146,6 ha. Ngoài ra huyện còn 4.869,2 ha rừng chưa trồng, chủ
yếu là đất trống đồi núi trọc.
Tài nguyên khoáng sản: Loại có trữ lượng lớn nhất là cụm mỏ sắt Trại Cau khoảng
20 triệu tấn và mỏ Linh Sơn 1-3 triệu tấn. Ngoài ra còn có nhiều khoáng sản vật liệu xây
dựng như: đá xây dựng, đất sét, đá vụn, cát sỏi, đá Carbuat, Dolomit...
- Có hệ thống giao thông đa dạng, 20 xã, thị trấn có đường ô tô đến trung tâm.
100% số xã, thị trấn trong huyện đã được trang bị điện thoại.
- Tiềm năng du lịch:
Trên địa bàn còn có nhiều di tích lịch sử cách mạng như đền Văn Hán, Hang Dơi,
cụm di tích Phượng Hoàng.
Lễ hội có: lễ hội Chùa Hang, Hội Hích, và truyền thống văn hoá các dân tộc tạo
thành một quần thể du lịch phong phú.
- Nguồn nhân lực: Tổng số dân toàn huyện là 125.000 người, trong đó dân số trong
độ tuổi lao động chiếm 50,8%.
+ Về khí hậu.
0

0
Nhiệt độ trung bình năm từ 22,5 C đến 23,5 C, lượng mưa trung bình năm khoảng
1500mm(Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 8).
Độ ẩm trung bình hàng năm là 80%.
+ Về kinh tế.
Cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, tăng tỉ
trọng công nghiệp, thương mại – dịch vụ trong GDP. Trong đó tăng nhanh tỉ trọng các
sản phẩm có hàm lượng kỹ thuật cao.
1.1.2.Phương hướng chủ yếu quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010-2020
của Huyện Đồng Hỷ
Phương hướng nhiệm vụ cơ bản và lâu dài là xây dựng huyện Đồng Hỷ giàu về kinh
tế, trong đó kinh tế nhà nước giữ vai trò chủ đạo, vững về chính trị, có nền văn hóa tiến
tên, đậm đà bản sắc dân tộc, an ninh quốc phòng vững mạnh.


Năm 2010, Đồng Hỷ sẽ chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp chiếm
53,8%, nông - lâm nghiệp chiếm 20,7% , dịch vụ 25,5%. GDP bình quân đầu người đạt
600 USD, tỷ lệ hộ nghèo giảm xuống dưới 3%, không còn hộ đói. Đến năm 2010, toàn
huyện có 90% số hộ dùng điến lưới quốc gia, 60% số phòng học được kiên cố hoá. Phấn
đấu phổ cập giáo dục Trung học, và Trung học cơ sở, 50% lao động được đào tạo nghề,
30-50% số trường Tiểu học và 20-30% số trường Trung học cở sở đạt chuẩn quốc gia.
Trong những năm tới, huyện sẽ tập trung phát triển công nghiệp chế biến nông,
lâm sản, sản xuất vật liệu xây dựng, dệt may, hàng thủ công, khuyến khích hình thành
mạng lưới công nghiệp nhỏ, dịch vụ sửa chữa ở các thị trấn, cụm dân cư, cải tạo và nâng
cấp 3 cụm công nghiệp lớn là Trại Cau, Chùa Hang - Cao Ngạn và Khu công nghiệp phía
Bắc. Ngoài ra huyện còn chú trọng phát triển các ngành nghề như : chế biến, sơ chế
nhỏ, bảo quản sản phẩm nông nghiệp, cơ khí sửa chữa nhỏ...
Nông lâm nghiệp : Tổng diện tích đất nông nghiệp phấn đấu đạt 11.044 ha. Sản
xuất nông nghiệp hàng hoá sẽ được quy hoạch thành vùng như : Vùng chè tập trung
với diện tích 2.000 ha, vùng cây ăn quả 2.500 ha, vùng mía tập trung 1.000 ha, vùng

cung cấp thực phẩm... Cơ cấu ngành nông nghiệp chuyển dịch theo hướng tăng chăn
nuôi, giảm trồng trọt, tăng nhanh giống lợn hướng nạc, bò lai sind - bò sữa, gia cầm tạo
nguồn thực phẩm cung cấp cho thị trường. Khoanh nuôi bảo vệ rừng hiện có, trồng mới
rừng để phủ xanh đất trống, đồi núi trọc.
Thương mại - Dịch vụ: Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia xuất nhập
khẩu, từng bước tham gia hoạt động liên doanh, liên kết, dịch vụ thương mại trong tỉnh,
ngoài tỉnh và nước ngoài. Xây dựng Trung tâm thương mại Chùa Hang với khu kinh
doanh tổng hợp.
Du lịch: Quy hoạch và khai thác tốt hai nguồn tài nguyên du lịch đang ở dạng tềm
năng là tài nguyên du lịch thiên nhiên và tài nguyên nhân
văn.
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của huyện Đồng Hỷ.
1.2.1.Hiện trạng lưới điện phân phối
Hiện tại lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ đang được vận hành với 4 cấp điện
áp:35kV, 22kV, 10kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào khai thác và vận
hành đầu năm
2011.
1.2.1.1.Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại: Trạm xây, trạm treo, trạm
cột.Trong những năm gần đây nhu cầu phụ tải tăng cao việc đầu tư xây dựng trạm
treo khá phổ biến với lý do vốn đầu tư nhỏ, kết cấu gọn nhẹ, tốn ít diện tích.


Bảng 1.1. Khối lượng trạm biến áp phân phối huyện Đồng Hỷ- Tỉnh Thái Nguyên
(tính
đến
ngày
31/12/2011)

TT

Hạng mục

Số Trạm

Số máy

1
2
3
4
5

35/0,4kV
22/0,4kV
10/0,4kV
6/0,4kV
Tổng

529
379
1.065
2.292
4.265

548
431
1.156
2.470

4.605

Dung
Lượng(kVA)
229.720,0
254.533,0
456.548,0
849.562,5
1.790.363,5

1.2.1.2. Đường dây phân phối:
Khu vực huyện Đồng Hỷ lưới điện phân phối các cấp điện áp đan xen nhau và cùng
tồn tại vận hành.Kết cấu lưới hầu hết là dạng mạch vòng vận hành hở, có nhiều tuyến ở
dạng hỗn hợp giữa đường cáp ngầm và đường dây nổi nên độ tn cậy cấp điện bị ảnh
hưởng đáng kể.
Bảng 1.2 Thống kê chiều dài đường dây phân phối huyện Đồng Hỷ- Tỉnh Thái
Nguyên (tính đến ngày 31/12/2011)
TT Hạng mục
Chiều dài (km)
DDK
Cáp ngầm
Tổng DDK +
CN
1
35kV
435
7.4
442.4
2
22kV

40.56
115.56
156.12
3
10kV
199.24
174.08
373.32
4
6kV
654.76
374.11
1028.87
Tổng cộng
1,329.56
671.15
2,000.71
Xu hướng biến động của các đường dây là phát triển nhanh ở cấp điện áp 22kV, các
cấp còn lại dần dần thu hẹp lại.
Các tuyến đường dây trên không thường hay bị vi phạm nghiêm trọng, ảnh hưởng
rất nhạy cảm khi thời tết thay đổi, thường xuyên xảy ra sự cố trong mùa mưa bão.Các
tuyến
cáp ngầm đang vận hành chất lượng không đồng đều. Đại đa số các tuyến xây dựng
trước
đây đều đã xuống cấp, không đảm bảo chất lượng( cách điện kém, tết diện nhỏ...)
nên mỗi khi bị sự cố thời gian mất điện thường bị kéo dài.
1.2.1.3. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Hiện nay lưới phân phối chủ yếu là lưới 10kV (chiếm 16%), lưới 35kV (chiếm
40,5%), việc lắp đặt dao cách ly(DISCONNECTING SWITCH- DS) ở cấp điện áp 10kV,
35kV là rất lớn, cầu dao cắt tải (LOAD BREAK SWITCH- LBS) chiếm tỷ trọng nhỏ.

Còn với lưới 22kV (chiếm 43,5%) thiết bị đóng cắt chủ yếu được sử dụng là dao cắt
tải (LBS), tại nhiều trạm biến áp phân phối 22kV có lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring
main Unit- RMU).
Ngoài ra, tại một số vị trí trên lưới phân phối có sử dụng một số thiết bị đóng cắt khác


như: máy cắt (Circuit Breaker- CB), Reclosed, cầu chì tự rơi...
Nhận xét:


Hiện tại lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ tồn tại 4 cấp điện áp: 6kV, 10kV, 22kV,
35kV. Về đường dây, đường dây trên không vẫn là chủ yếu, còn đường cáp ngầm chiếm
tỷ lệ không đáng kể. Hiện tượng đan chéo hệ thống điện 6kV, 10kV, 22kV và 35kV đã gây
nhiều khó khăn cho việc thiết lập cấu trúc lưới điện cũng như công tác quản lý vận hành
lưới điện.Lưới 10kV đang ở tình trạng xuống cấp, tồn tại nhiều tết diện dây dẫn gây
khó khăn cho vệc thiết lập một phương thức vận hành linh hoạt, hiệu quả.
Nhiều tuyến đường dây đi qua xóm làng có mật độ dân cư lớn, hành lang
tuyến đường dây không đảm bảo, vừa mất mỹ quan vừa vi phạm quy định về an toàn
cung cấp điện.
Trong những năm gần đây lưới điện phân phối trên địa bàn huyện được xây dựng và
phát triển với tốc độ cao, phù hợp với nhu cầu tăng trưởng phụ tải. Mặt khác, Công ty
Điện lực Thái Nguyên đã có kế hoạch tập trung đầu tư, chuyển đổi lưới điện phân phối
6kV, 10kV sang 22kV phù hợp với quyết định 149NL/KHKT của Bộ Năng Lượng (nay là
Bộ Công Thương). Tuy nhiên, cân đối với khả năng về vốn đầu tư hàng năm và trên cơ
sở lập kế hoạch cấp điện để đảm bảo duy trì cấp điện cho khách hàng với thời gian
cắt
điện ít nhất, quá trình chuyển đổi về 1 cấp điện áp phân phối chuẩn 22kV cũng cần thực
hiện trong thời gian dài.
Trong các năm từ 1996 đến nay nhờ có sự cải tạo nâng cấp lưới điện phân phối mà
lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ đã cải thiện đáng kể về tình trạng vận hành, giảm

tổn thất điện năng cho toàn bộ khu vực huyện Đồng Hỷ.
1.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại
Theo số liệu thống kê,diễn biến têu thụ điện năng qua các năm từ 2005 trở lại đây
điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước. Các mức tăng này tập trung
vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương mại dịch vụ.
Quy luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền kinh tế huyện
Đồng Hỷ.
Bảng 1.3. Tình hình têu thụ điện năng Huyện Đồng Hỷ qua các năm
Năm

Điện nhận
(triệu kWh)

2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011

1.550,5
1.834,4
1.993,2
2.190,7
2.299,3
2.549,0
2.852,8

Điện thương

phẩm(triệu
kWh)
1.270,0
1.535,3
1.689,0
1.949,5
2.044,8
2.271,9
2.531,6

Tăng trưởng
điện TP (%)
16
20,8
10
15,4
4,9
11,0
11,4

Nếu so sánh với tổng sản lượng điện thương phẩm toàn Công ty Điện lực Thái
Nguyên, điện thương phẩm của huyện Đồng Hỷ chiếm khoảng 10%.
Về khách hàng sử dụng điện: Hầu hết khách hàng của huyện Đồng Hỷ sử dụng điện
cho nhu cầu sinh hoạt.


1.3. Tình hình vận hành lưới điện phân phối huyện Đồng Hỷ và thống kê sự cố lưới
điện các năm 2005- 2011
Số liệu thống kê sự cố lưới điện huyện Đồng Hỷ các năm gần đây được trình bày
trong bảng 1.3.

Các số liệu về sự cố được tham khảo các báo cáo tổng kết của công ty điện lực
Đồng Hỷ.Qua các số liệu báo cáo, tình trạng sự cố còn xảy ra khá nhiều trong toàn bộ hệ
thống và còn có xu hướng gia tăng qua các năm nhất là sự cố về lưới.
Bảng 1.4. Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế
Năm
Tài sản công ty
Tài sản khách hàng
Số vụ Thời
Xuất
Số vụ
Thời
Xuất
gian
s.cố
gian
s.cố
2005
2006
2007
2008
2009
39
93.25
3.4289
166
495.6
25.8
2010
42
127

5
51
41.11
6.51
2011
60
135
6
25
44.16
7.59

Tổng hợp
T.gian/
vụ
2.96
2.24
2,13
2.71
2.87
1.73
2.11

Xuất
s.cố
18.7
16.30
15.26
19.97
21.54

5.35
6.47

Bảng 1.5. Sự cố vĩnh cửu của đường cáp ngầm trung thế
Năm
Tài sản công ty
Tài sản khách hàng
Số vụ Thời
Xuất
Số vụ Thời
Xuất
gian
s.cố
gian
s.cố
2005
2006
2007
2008
2009
55
65.33
12.42
62
79.71
34.2
2010
34
47.25
9.64

53
75.23
26.4
2011
38
68.13
6.75
17
34.7
11.13

Tổng hợp
T.gian/
vụ
3.1
2.75
1.35
0.99
1.24
1.21
1.87

Xuất
s.cố
32.6
28.3
19.6
33.20
23.96
17.62

8.10

1.4. Phân tích đánh giá sự cần thiết phải đầu tư cải tạo tự động hóa lưới điện phân
phối.
Như các phần trên đã trình bày, lưới phân phối trung thế huyện Đồng Hỷ đang được
vận hành với nhiều cấp điện áp khác nhau, kết cấu lưới phức tạp nên gây nhiều khó khăn
cho việc quản lý vận hành.
Thiết bị đóng cắt phần lớn là cầu dao phụ tải hoặc tủ cầu dao phụ tải RMU. Đây là
những thiết bị thao tác đóng cắt bằng tay, khả năng xử lý cấp điện khi sự cố hoàn
toàn phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến xuất hiện sự cố còn cao, thời gian xử lý sự
cố kéo dài chưa đáp ứng được các chỉ têu về tổn thất của công ty giao. Ngoài ra còn gây
ra các thiệt hại khác về chính trị và xã hội, thiệt hại về kinh tế. Đây là một hạn chế của
lưới điện huyện Đồng Hỷ cũng như của tỉnh Thái Nguyên cần được khắc phục.


Sự tăng trưởng của mức sống cũng như sự phát triển của sản xuất đòi hỏi độ tn cậy
cung cấp điện ngày càng cao của lưới điện. Để nâng cao chất lượng phục vụ, cấp điện ổn
định với độ tn cậy cao, để phục vụ hoạt động chính trị, xã hội của huyện Đồng Hỷ và
đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của nhân dân đang là đòi hỏi rất khắt khe với
lưới điện Thái Nguyên. Cách đáp ứng hiệu quả nhất là áp dụng các tến bộ khoa học để
cải tến cấu trúc và vận hành lưới điện.
Hệ thống DAS (Distributon Automaton System) là hệ thống cho phép người vận
hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung
tâm điều độ. Cụ thể như sau:
1-Toàn bộ lưới điện được hiển thị trên màn hình theo sơ đồ nguyên lý (Phát triển giai
đoạn sau sẽ thêm phần bản đồ địa lý), các thông tn chi tiết về thiết bị lưới điện
được quản lý và theo dõi liên tục.
2- Giám sát và điều khiển lưới điện trên máy tính theo thời gian thực. Có thể đo các
thông số dòng điện và điện áp của lưới điện tại các điểm nút, điều khiển đóng cắt thiết
bị.

3- Tự động phân vùng và xử lý sự cố.
4- Mô phỏng hệ thống điện.
5- Quản lý cơ sở dữ liệu của hệ thống.

CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN-DAS
(DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM)
2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối


Như đã trình bày ở trên hệ thống DAS, là hệ thống cho phép người vận hành có thể
quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều
độ.


Theo thực tế vận hành và đầu tư của Nhật Bản, mô hình dự án lắp đặt hệ thống DAS
được phát triển qua 3 giai đoạn như
sau: Giai đoạn 1:
Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố cho các đường dây
trung thế. Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm 110kV.
Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị trên đường
dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm điều độ.
Giai đoạn 2:
Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối và đường thông tn để tếp nhận thông tn tại
các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế.
Tại trung tâm điều độ lắp các bộ nhận điều khiển từ xa, và hệ thống máy tính để
hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản.
Dựa trên các thông tn thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ
sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính.
Giai đoạn 3:

Giai đoạn 3 là giai đoạn nâng cấp các chức năng của giai đoạn 2.
Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính có cấu hình mạnh để quản lý vận hành
lưới phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự động
thao tác.
Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên màn hình 2.1.
Lược đồ mô hình hệ thống phân phối sử dụng dây trên không.


Central Distribution Substation