Luận văn thạc sĩ đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối điện lực konplông – công ty điện lực kon tum
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (23.78 MB, 93 trang )
LÊ ĐÌNH GIÁP
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ ĐÌNH GIÁP
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG AO ĐỘ TIN CẬY
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
KONPLÔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC KON TUM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
KHÓA: K36
Đà Nẵng - Năm 2020
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ ĐÌNH GIÁP
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
KONPLÔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC KON TUM
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS .TRẦN VINH TỊNH
Đà Nẵng - Năm 2020
i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, có trích dẫn một số
tài liệu chuyên ngành điện và một số tài liệu do các nhà xuất bản ban hành.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn
Lê Đình Giáp
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................... i
MỤC LỤC.................................................................................................................... ii
TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH.................................................. v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................................ viii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài....................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................. 1
4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài................................................................... 2
6. Cấu trúc của luận văn................................................................................................ 2
CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƢỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI................................................................................................................ 4
1.1. Định nghĩa.......................................................................................................... 4
1.2. Tổng quan về độ tin cậy:.................................................................................... 5
1.2.1. Đặc điểm lưới điện phân phối..................................................................... 5
1.2.2. Nguồn điện - lưới:....................................................................................... 6
1.2.3. Lưới điện:.................................................................................................... 6
1.3. Phương thức vận hành cơ bản............................................................................ 7
1.3.1 Các xuất tuyến chính sau TBA 110KV Kon Plong....................................... 7
1.3.2. Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến.......................................................... 8
1.3.3. Các vị trí phân đoạn trong từng xuất tuyến:................................................ 9
1.4. Đặc điểm và yêu cầu của phụ tải........................................................................ 9
1.4.1. Đặc điểm phụ tải......................................................................................... 9
1.4.2. Thơng số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp....10
1.5. Các tham số liên quan ĐTC.............................................................................. 11
Chƣơng 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN..................................................... 13
2.1. Các phương pháp đánh giá , tính tốn độ tin cậy.............................................. 13
iii
2.1.1. Phương pháp đồ thị - giải tích ....................................................................
2.1.2. Sơ đồ hỗn hợp .............................................................................................
2.1.3. Phương pháp không gian trạng thái ............................................................
2.1.4. Phương pháp cây hỏng hóc .........................................................................
2.1.5. Phương pháp Monte – Carlo .......................................................................
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE1366. ..........................................................................................................................
2.2.1Đối với phần tử không phục hồi .
2.2.2. Đối với phần tử có phục hồi .......................................................................
2.2.3Cơng thức tính tốn độ tin cậy và
2.3. Các chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện theo thông tư 39/2015/TT-BCT về
quy định hệ thống điện phân phối. ............................................................................
2.3.1.Các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối .................
2.3.2.Các chỉ số về độ tin cậy của lưới điện phân phối ........................................
2.3.3.Các bộ chỉ số độ tin cậy cung cấp điện ........................................................
CHƢƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ CÁC ĐỀ XUẤT NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KON PLÔNG .................................................................
3.1.
Đặc điểm tình hình độ tin cậy cung cấp điện đã th
điện lực KonPlông .....................................................................................................
3.1.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng ĐTC lưới điện KonPlông: .............................
3.1.2. Các chỉ tiêu ĐTC lưới điện phân phối: .......................................................
3.2.
Phân tích - đánh giá sự cố: .....................................
3.3.
Thu thập số liệu: .....................................................
3.3.1. Số liệu thống kê ĐTC năm 2017 đến năm 2019 .........................................
3.4.
Tính tốn độ tin cậy theo PSS/ADDEPT: ..............
3.4.1 Chức năng cơ bản của phần mềm ................................................................
3.4.2 Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT .......................................................
3.4.3. Dữ liệu phục vụ tính tốn độ tin cậy ...........................................................
3.4.4. Các bước khai báo, nhập dữ liệu trên phần mềm PSS/ADEPT 5.0 ............
3.4.5. Tính tốn các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT.................
3.5.
Các dữ liệu cần để tính tốn ...................................
3.5.1 Dữ liệu tính tốn ...................................................................................................
iv
3.5.2 Tính tốn độ tin cậy cho xuất tuyến........................................................... 49
3.5.3 Độ tin cậy toàn lưới điện phân phối Điện lực :........................................... 50
3.5.4 Nhận xét đánh giá...................................................................................... 51
3.6. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối Điện lực
KonPlông................................................................................................................ 51
3.6.1. Các đề xuất cụ thể XT 477 và XT 475-KonPlong..................................... 51
3.6.2 Tính tốn độ tin cậy sau khi đề xuất áp dụng giải pháp :............................ 53
3.7. Nhận xét độ tinh cậy sau khi thực hiện giải pháp............................................. 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 56
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................. 58
v
TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
KONPLÔNG – CÔNG TY ĐIỆN LỰC KON TUM
Học viên : Lê Đình Giáp
Khóa
: K36 KTĐ.KT
Chun ngành : Kỹ thuật điện
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Cơng ty Điện lực Kon Tum luôn đặt mục tiêu chất lượng điện năng lên hàng đầu,
trong đó độ tin cậy cung cấp điện là một tiêu chí quan trọng cần phải đạt được. Từ mục tiêu trên,
tác giả đã thực hiện đề tài tính tốn và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối
Điện lực KonPlông – Công Ty Điện Lực Kon Tum. Trong nghiên cứu này, tác giả đã thống kê
cường độ hỏng hóc của các thiết bị trên lưới điện thuộc Điện lực Kon Tum và từ đó, tác giả sử
dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn các chỉ tiêu độ tin cậy (SAIFI, SAIDI, CAIFI,
CAIDI), phân tích số liệu, thơng tin mất điện khách hàng trên từng xuất tuyến cho lưới điện phân
phối trung áp huyện KonPlơng. Từ kết quả tính tốn trên phần mềm PSS/ADEPT, tác giả đã
phân tích đánh giá độ tin cậy hiện trạng, từ đó đề xuất lắp đặt bổ sung các thiết bị phân đoạn trên
các xuất tuyến để nâng cao độ tin cậy cho lưới điện Điện lực KonPlông. Từ giải pháp đã được đề
xuất, tác giả đã chứng minh hiệu quả của giả pháp đề xuất thơng qua việc tính tốn các chỉ tiêu
độ tin cậy và so sánh với độ tin cậy hiện trạng cho lưới điện Điện lực KonPlông. Kết quả so sánh
cho thấy rằng giải pháp đề xuất đã nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và đáp ứng được độ tin cậy
u cầu từ EVNCPC.
Từ khóa – Điện lực KonPlơng; lưới điện phân phối, độ tin cậy; giải pháp; SAIDI; SAIFI.
PROPOSAL OF SOLUTIONS TO ENHANCE THE POWER SUPPLY RELIABILITY OF
THE DISTRIBUTION GRID OF KON PLONG POWER BRANCH- KON TUM
PROVINCE
Abstract - Kon Tum Power Company always sets the power quality issue to the top, in which,
power supply reliability is an important target to be achieved. From the above objective, the
author has implemented the topic of calculation and proposal of schemes to enhance the
reliability criteria of the distribution grid of KonPlông Branch of Kon Tum Power Company. In
this study, the author had collected the failure data of all equipment in Kon Tum Power
Company’s distribution grid to calculate the equipment failure rate and then author used
PSS/ADEPT software to calculate the reliability (SAIFI , SAIDI, CAIFI, CAIDI), data analysis,
information on power outages of customers on all feeders of KonPlông Branch’s distribution
grid. From these results, author had analyzed and evaluated the current reliability criterions and
then author suggested to install additionally some segmentation devices such as Recloser,
FCO…etc. on the feeders to improve grid reliability. From the proposed scheme, the author
demonstrated the effectiveness of the proposed solution by calculating again the reliability
criteria of KonPlông Branch’s distribution grid and comparing its results with the current
reliability. The comparison of results show that with the proposed solution, the power supply
reliability of KonPlông Branch’s distribution grid is enhanced and satisfies the power supply
reliability criteria required by EVNCPC.
Key words – KonPlông Power branch, distribution grid, reliability, solution, SAIDI, SAIFI
vi
LĐPP
XT
TBA
MBA
ĐZ
MC
DCL
TBPĐ
EVN
EVNCPC:
TR
TS
SAIFI
SAIDI
CAIDI
CAIFI
BTBD
ĐTC
IEEE
HTĐ
PT
Bảng 3.2
Bảng 3.3 Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 3.1
Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng
3.12
v
i
i
D
A
N
H
M
Ụ
C
C
Á
C
B
Ả
N
G
hối lượng đường dây và TBA Điện lực Kon Plong quản lý
đến hết năm 2019
Thông số kỹ thuật các xuất tuyến chính
Thơng số phụ tải của các tuyến trung áp 22KV
Kế hoạch EVNCPC giao cho Công ty Điện lực Kon Tum
Thực hiện ĐTC kế hoạch - thực hiện lưới điện KonPlong
2017-2020
Số vụ sự cố lưới điện KonPlong
Thanh ghi dữ liệu độ tin cậy
Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện 22KV Điện lực
KonPlong
Thông số độ tin cậy của các phần tử trên LĐPP do BTBD
Thông số độ tin cậy của các phần tử trên LĐPP do sự cố
Độ tin cậy trên các xuất tuyến do BTBD
Độ tin cậy trên các xuất tuyến do sự cố
Kết quả tính tốn độ tin cậy cho toàn điện lực
So sánh kết quả ĐTC trước và sau khi áp dụng các giải pháp
So sánh kết quả ĐTC trước và sau khi áp dụng các giải pháp
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Sơ đồ một sợi lướ
Sơ đồ các xuất tu
Sơ đồ kết nối các
Sơ đồ độ tin cậy
Sơ đồ độ tin cậy
Sơ đồ độ tin cậy
Đồ thị xác xuất
Đường cong cườ
Trục thời gian thô
Thiết lập thông s
Hộp thoại networ
Hộp thoại thuộc t
Hộp thoại thuộc t
Hộp thoại thuộc t
Hộp thoại thuộc t
Hộp thoại thuộc t
Hộp thoại thuộc t
Các chọn lựa cho
Sơ đồ khối tính to
PSS/ADEPT
Kết quả tính tốn
Kết quả tính tốn
Sơ đồ xuất tuyến
Kết quả tính tốn
Kết quả tính tốn
Biểu đồ so sánh t
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Điện lực KonPlông được Công ty Điện lực Kon Tum giao quản lý, vận hành,
kinh doanh bán điện trên địa bàn toàn huyện gần 5.075 khách hàng (tính đến hết năm
2019), sản lượng điện thương phẩm bình quân năm gần 20.000.000kwh ( đứng thứ 5/9
Điện lực trong KTPC), địa hình hiểm trở, lưới điện qua rừng già, rừng phòng hộ, rừng
đặc dụng, sườn dốc lớn, nguy cơ sạt lỡ cao, xảy ra nhiều sự cố, độ tin cậy cung cấp
điện thống kế qua các năm: năm 2017: SAIDI:4.370 phút; năm 2018 SAIDI: 3.864
phút, năm 2019: SAIDI:3.431 phút; xu hướng có giảm thời gian mất điện, nhưng
khơng đáng kể, sự cố là chủ yếu.
Ngồi ra sơ đồ kết lưới vận hành từ năm 2010 đến nay chưa điều chỉnh kết lưới,
chưa hợp lý, bán kính cung cấp điện lớn, cả địa bàn huyện ĐZ trung thế 341km chỉ
nhận điện qua một xuất tuyến, lưới điện hình tia chưa có kết nối vịng, nên xác xuất sự
cố rất lớn, lưới điện kém tin cậy.
EVNCPC giao theo quyết định số 5391/QĐ-EVNCPC chỉ số về độ tin cậy cung
cấp điện theo lộ trình thực hiện từ giai đoạn 2016 đến năm 2020: chỉ số MAIFI , SAIFI
giảm 5% và chỉ số SAI I giảm 20% ; đây là một bài toán lớn mà Điện lực phải đặc biệt
quan tâm trong công tác quản lý kỹ thuật nhằm giảm số lần mất điện, thời gian mất
điện, xuất phát từ các yêu cầu cấp thiết trên, nên lý do chọn đề tài “ Đề xuất giải pháp
nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối Điện lực KonPlông – Công ty Điện lực Kon
Tum” được đề xuất nghiên cứu. Đây cũng là một vấn đề thường xuyên được các cán
bộ quản lý, kỹ sư tại các Điện lực trực thuộc Cơng ty Điện lực Kon tum quan tâm
nghiên cứu.
2.
Mục đích nghiên cứu
Tính tốn đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy làm việc của lưới điện
phân phối trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của lưới điện Điện lực KonPlông–
Công ty Điện lực Kon Tum.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1.1 .Đối tượng nghiên cứu
- Lưới điện phân phối Điện lực KonPlông– Công ty Điện lực Kon Tum.
3.2.1 Phạm vi nghiên cứu:
- Tính tốn và đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối Điện lực KonPlông.
2
-
Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện phân
phối theo một số tiêu chí, từ đó đưa ra giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp
điện của lưới điện phân phối huyện KonPlông.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu kết cấu lưới hiện trạng của Điện lực KonPlông.
-
Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện phân phối do
Điện lực KonPlông quản lý.
- Nghiên cứu lý thuyết tính tốn độ tin cậy của LPP có cấu trúc hình tia.
- Tính tốn và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện Điện lực
-
Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân
phối Điện lực KonPlông– tỉnh Kon Tum. Tính tốn độ tin cậy khi sử dụng các giải
pháp.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Giảm thiểu thời gian dán đoạn cung cấp điện là nhiệm vụ quan trọng của ngành
Điện, vì mục tiêu phát triển bền vững, đáp ứng các yêu cầu cấp bách của khách hàng
cũng như những mục tiêu mà Nhà nước yêu cầu đối với Ngành điện.
Đề tài đặt tập trung vào việc nghiên cứu, tính tốn, đánh giá và đề xuất các giải
pháp nâng cao độ tin cậy, góp phần quan trọng trong công tác sản xuất kinh doanh của
Điện lực KonPlông - Công ty Điện lực Kon Tum, giảm chi phí sản xuất kinh doanh
điện năng, đóng góp một phần phát triển kinh tế, xã hội, an ninh, quốc phịng trên địa
bàn huyện KonPlơng.
6. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, luận văn gồm 3 chương:
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1.Định nghĩa .
1.2.Tổng quan về độ tin cậy trong lưới điện phân phối.
1.3. Các phương thức vận hành cơ bản.
1.4. Đặc điểm và yêu cầu phụ tải.
1.5. Các tham số liên quan ĐTC
Chƣơng 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN .
2.1. Các phƣơng pháp đánh giá, tính toán độ tin cậy.
3
-
Phương pháp đồ thị - giải tích;
-
Phương pháp khơng gian trạng thái;
-
Phương pháp cây hỏng hóc;
-
Phương pháp mơ phỏng Monte – Carl
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE1366.
2.3. Các chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện theo thông tƣ 39/2015/TTBCT về quy định hệ thống điện phân phối.
Chƣơng 3: TÍNH TỐN VÀ ĐỀ XUẤT NÂNG CAO ĐỘ TINH CẬY LƢỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN KONPLƠNG.
3.1 Đặc điểm tình hình độ tin cậy cung cấp điện trên lƣới điện phân phối
huyện Kon Plơng:
- Tình hình sự cố trên lưới điện phân phối huyện KonPlông.
- Các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực
KonPlơng – Cơng ty Điện lực Kon Tum
3.2. Phân tích- đánh giá:
Phân tích đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối huyện Konlông : Dựa trên kết quả
đã thực hiện.
3.3. Thu thập số liệu:
Thu thập số liệu trên lưới điện phân phối huyện KonPlơng. Thực hiện phân tích
các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện từ năm 2017 đến 2019.
3.4. Tính tốn độ tin cậy theo PSS/ADEPT :
-Với các số liệu sơ đồ lưới điện hiện trạng tính toán ĐTC theo tiêu chuẩn IEEE
1366.
3.5. Các dữ liệu cần để tính tốn:
3.6. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối huyện
Kon Plông:
3.7. Nhận xét ĐTC sau khi đề xuất áp dụng giải pháp
Kết luận và kiến nghị
4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Định nghĩa
Độ tin cậy là chỉ tiêu quyết định trong sự phát triển kỹ thuật, đặc biệt là khi xuất
hiện những hệ thống phức tạp nhằm hoàn thành những chức năng quan trọng trong các
lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
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 tồn và tính sữa chữa được.
Độ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo việc
cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng hợp chuẩn.
Độ tin cậy của các phần tử là yếu tố quyết định độ tin cậy của hệ thống. Có hai
loại phần tử: phần tử không phục hồi và phần tử phục hồi. Trong hệ thống điện thì các
phần tử được xem là các phần tử phục hồi. Với hệ thống nói chung và hệ thống điện
nói riêng độ tin cậy được định nghĩa chung có tính chất kinh điển như sau:
Độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu
cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định.
Đối với hệ thống điện, độ tin cậy được đánh giá thông qua khả năng cung cấp
điện liên tục và đảm bảo chất lượng điện năng hay là: Độ tin cậy (ĐTC) lưới điện là
một chỉ tiêu nhằm mục đích từng bước nâng cao khả năng cung cấp điện và thỏa mãn
nhu cầu của khách hàng.
Như vậy độ tin cậy ln gắn với việc hồn thành một nhiệm vụ cụ thể trong
khoảng thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh cụ thể nhất định.
Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, nên khái niệm về khoảng thời gian xác định
khơng cịn mang ý nghĩa bắt buộc vì hệ thống làm việc liên tục. Do vậy độ tin cậy
được đo bởi một đại lượng thích hợp hơn đó là độ sẵn sàng.
Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn
thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ.
Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ
và được tính bằng tỉ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt
động. Ngược lại với độ sẵn sàng là độ khơng sẵn sàng, đó là xác suất để hệ thống hay
phần tử ở trạng thái hỏng.
Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (hay độ tin cậy) hoặc độ không sẵn sàng chưa
đủ để đánh giá độ tin cậy trong các bài tốn cụ thể, do đó phải sử dụng thêm nhiều chỉ
tiêu khác cũng có tính xác suất để đánh giá.
Hệ thống điện và các phần tử:
5
Hệ thống là tập hợp những phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm
thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất sự hoạt động cũng như
sự phát triển.
Trong HTĐ các phần tử là máy phát điện, MBA, đường dây…nhiệm vụ của HTĐ
là sản xuất và truyền tải phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm
bảo các chỉ tiêu chất lượng pháp định như điện áp, tần số, và độ tin cậy hợp lý (ĐTC
không phải là một chỉ tiêu pháp định, nhưng xu thế phải trở thành một chỉ tiêu pháp
định với mức độ hợp lý nào đó).
HTĐ phải được phát triển một cách tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất.
+ Về mặt ĐTC, HTĐ là một hệ phức tạp, thể hiện ở các
điểm: - Số lượng các phần tử rất lớn.
- Cấu trúc phức tạp.
- Rộng lớn trong không gian.
- Phát triển khơng ngừng theo thời gian.
- Hoạt động phức tạp.
Vì vậy HTĐ thường được quản lý phân cấp, để có thể quản lý, điều khiển phát
triển, cũng như vận hành một cách hiệu quả
HTĐ là hệ thống phục hồi, các phần tử của nó có thể bị hỏng sau khi được phục
hồi lại đưa vào hoạt động.
Phần tử là một bộ phận tạo thành hệ thống mà trong quá trình nghiên cứu ĐTC,
nó được xem như là một tổng thể khơng chia cắt được (ví dụ như linh kiện, thiết bị…)
mà độ tin cậy cho trước, hoặc dựa trên những số liệu thống kê.
Phần tử ở đây có thể hiểu theo một cách rộng rãi hơn. Bản thân phần tử cũng có
thể cấu trúc phức tạp, nếu xét riêng nó là một hệ thống.
Đa số phần tử của hệ thống là phần tử phục hồi. Tính phục hồi của phần tử thể
hiện khả năng ngăn ngừa phát triển và loại trừ sự cố như sách lược Bảo quản định kỳ
(BQĐK) hoặc sữa chữa phục hồi khi sự cố.
1.2. Tổng quan về độ tin cậy:
1.2.1. Đặc điểm lưới điện phân phối.
Công ty Điện lực Kon Tum giao cho Điện lực KonPlông Quản lý vận hành và
kinh doanh bán điện trên địa bàn huyện KonPlông bao gồm 08 xã, 01 thị trấn. Lưới
điện chủ yếu đi qua địa hình khá phức tạp, đa phần qua rừng già, rừng phòng hộ, nhiều
thác, suối nên gây ra nhiều sự cố trong quá trình vận hành lưới điện.
Bảng 1.1. Khối lượng đường dây và TBA thuộc Điện lực Konlông quản lý đến hết năm
2019, bao gồm:
6
TT
Tên hạng mục
1
Đường dây 35kV trên không
2
Đường dây 22kV trên không
3
Đường dây 12,7kV trên không
4
Đường dây 22kV cáp ngầm
5
Đường dây hạ thế
6
Trạm biến áp trung gian
Trạm biến áp phân phối và chuyên
7
dùng 3 pha
8
Trạm biến áp phân phối 1 pha
9
Tụ bù trung thế
10
Tụ bù hạ thế
11
Recloser
12
Dao cách ly
13
Dao cắt có tải LBS
1.2.2. Nguồn điện - lưới:
1TBA 110kV –KonPlông và 04 xuất tuyến 22kV ( XT471; XT473; XT475;
XT477).
1.2.3. Lưới điện:
Hình 1.1. Sơ đồ một sợi lưới điện KonPlơng
7
Xuất tuyến: XT471; XT473 làm nhiệm vụ truyền tải nguồn từ thuỷ điện
ĐắkPoNe về TBA -110KV KonPlông; XT475 cấp điện cho huyện Kon Rẫy-Kon Tum;
XT 477 cấp điện toàn bộ huyện KonPlông, cụ thể:
Xuất tuyến 477-TBA 110KV KonPlông: Cấp điện cho toàn bộ huyện Kon Plong.
Tổng chiều dài toàn tuyến 341,58 km sử dụng chủ yếu các loại dây: A/XLPE-120; AC120; AC-95; AC-70; A/XLPE-70; AC-50; A/XLPE-50, với 187 trạm biến áp phụ tải có
cơng suất đặt là 29.654 kvA. Các thiết bị đóng cắt, phân đoạn trên đường dây chủ yếu
là Recloser (REC), dao cắt có tải (LBS), dao cách ly (DCL) và cầu chì tự rơi (FCO).
Hiện tại lưới phân phối huyện KonPlơng vận hành dưới dạng hình tia và dạng
xương cá, có bán kính cấp điện lớn, nhiều nhánh rẽ. Điều này gây ra tổn thất điện năng
cao, xác suất xảy ra sự cố lớn. Đặc biệt là huyện duy nhất trong tỉnh Kon tum cấp điện
một xuất tuyến (XT477-110KV KonPlông), đường dây chủ yếu qua rừng già, địa hình
hiểm trở, rất khó khăn trong việc quản lý vận hành, khi có sự cố sẽ làm mất điện toàn
huyện, dẫn đến ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy cung cấp điện.
1.3. Phƣơng thức vận hành cơ bản
1.3.1 Các xuất tuyến chính sau TBA 110KV Kon Plong
Hình 1.2. Sơ đồ các xuất tuyến chính TBA 110KV-KonPlơng
8
1.3.2. Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến
-
Chỉ có 02 xuất tuyến 475, 477 nhận điện từ TBA 110KV-KonPlơng, khi mất
điện TBA 110KV KonPlơng, XT475 có nhiệm vụ nhận điện từ TBA 110KV Kon tum,
cấp điện cho phụ tải Xuất tuyến 477 – 110KV KonPlông, liên lạc bằng
DCL 475-477
Hình : 1.3.Sơ đồ kết nối các xuất tuyến TBA 110KV-KonPlông
9
1.3.3. Các vị trí phân đoạn trong từng xuất tuyến:
* Xuất tuyến 475( địa phận KonPlơng quản lý):
+
Trục chính có 01 vị trí phân đoạn đi liền kề Recloser: Vị trí cột BT51 (DCL
475-51; MC 475 RGKPL-KR).
*
Xuất tuyến 477 cấp điện tồn huyện KonPlơng:
+
Trục chính có 02 vị trí phân đoạn: Vị trí cột BT79 (DCL 79-4 Măng Cành đang
đóng); LBS vị trí cột BT81 (LBS 81-4 Măng Cành đang đóng).
+ Các nhánh rẽ:
-
ĐZ22KV nhánh rẽ đi Thơn KonTu Rằng:
Hiện có 10 vị trí phân đoạn gồm: Vị trí cột BT02 (FCO: 02-4 KonTuRang; MC
477 Kon Tu Rằng ); vị trí cột BT19 (DCL 19-4 Kon Tu Rằng đóng); phân đoạn 01-4
Thác Pa Sỹ; FCO: 40A-4 Rau Hoa xứ lạnh; 01-4 Đập thủy lợi cụm 2; 01-4 N.Nghiệp
C.N cao; 01-4 Đông Phương; 01-4 Kon Tu Rằng 2; 08–4 Trại Dê.
-
ĐZ22KV nhánh từ MC 477-Đắk Long đi Pờ Ê:
Hiện có: 08 vị trí phân đoạn gồm: DCL 477-01 Cấp nước; MC 477 Đắk Long;
FCO 52-4 Đắk Long; FCO 71-4 xã Hiếu; FCO 142-4 Hiếu 6; FCO 164-4 Hiếu-Pờ Ê;
MC 477 Pờ Ê (lắp tại trụ B 179); FCO 227-4 Pờ Ê 3, ngồi ra cịn các nhánh rẽ ngắn
cấp điện cho phụ tải sinh hoạt.
-
ĐZ22KV nhánh rẽ từ Măng cành đi xã Đắk Nên:
Hiện có: 11 vị trí phân đoạn gồm: DCL 477-36 Kon Năng; 01-4 Măng cành; MC
477 Măng Cành; FCO 62-4 ngã 3 Phong Lan; DCL 143-4 Đắk tăng; MC 477 Đắk
Tăng; DCL 477-149 Đắk Rin; MC 477 Đắk Nên; FCO 161-4 Đắk Rin; FCO01-4 Xô
Thác; FCO 37-4 Tu Ngú. Ngoài ra nhánh rẽ đi xã Măng Bút gồm có
6 phân đoạn: FCO 08-4 Ngã 3 Măng Bút; MC 477 Măng Bút; FCO229-4 Măng Loa;
FCO 228/1-4 Long Lũa; FCO 228/14 Tu Nông; FCO11-4 Đắk Y Bay.
-
ĐZ22KV nhánh rẽ từ Đắk Long đi xã Ngọc Tem:
Hiện có:
vị trí phân đoạn gồm: DCL 471-7; MC 471 Đắk Long; DCL 114-4
Thượng Kon Tum; LBS 477-219 Thủy Điện Đắk Lô; DCL 219-4 Thủy điện Đắk
Lô; FCO 221-4 Thượng Kon Tum - Ngọc Tem; FCO 56-4 T5 Ngọc tem; FCO 244 T7 Ngọc Tem; FCO 01-4 Thôn 8,9,10 Ngọc Tem; MC 477-Thôn 8 Ngọc Tem; FCO
S21-4 Nước Pét; Fco 58A-4 Nước Pét; MC 477 Ngọc Tem-Quảng Ngãi; DCL 477-3
Ngọc Tem - Quảng Ngãi.
1.4. Đặc điểm và yêu cầu của phụ tải
1.4.1. Đặc điểm phụ tải
10
Lưới điện phân phối Điện lực KonPlông chủ yếu cấp cho các nhóm thành phần
phụ tải sau:
-
Phụ tải nơng, lâm nghiệp, trồng trọt, sơ chế.
Phụ tải thương nghiệp, khách sạn, nhà hàng, bao gồm: văn phòng, cửa hàng,
khu du lịch.
Phụ tải công nghiệp, xây dựng, bao gồm: chế biến gỗ, khai thác đá xây dựng;
xây dựng các thủy điện
-
Phụ tải tiêu dùng và các hoạt động khác.
+ Thực hiện năm 2018:
+ Thực hiện 2019:
+ Kế hoạch 2020:
1.4.1.1.Phụ tải tiêu dùng nông, lâm nghiệp
Sản lựợng điện sinh hoạt chiếm 66% tổng sản lựợng của Điện lực. Trong đó, các
cơ quan hành chính, trựờng học, bệnh viện chiếm sản lựợng điện 3% tổng sản lượng
của Điện lực và các khách sạn nhà hàng chiếm khoảng 4,4% tổng sản lựợng điện của
Điện lực.
1.4.1.2.Phụ tải xây dựng, khai thác đá
Sản lượng chiếm khoảng 26,6% trên tổng sản lựợng của Điện lực.
1.4.2. Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của các tuyến 22kV
X
TT
XT
2
XT
Ta có thể nhận thấy:
Xuất tuyến 475 có bán kính cấp điện ngắn. Số lượng TBA phụ tải chỉ có 1
Trạm.
-
22
1
Tổng cộng
-
tu
Xuất tuyến 477 có bán kính cấp điện rất lớn cấp điện toàn huyện. Đây là phụ tải
rất quan trọng, là đầu mối kết lưới nhận điện qua lại với tỉnh Quảng Ngãi ( nhận - tải
1,5MW). Do đó việc đảm bảo cấp điện liên tục, ổn định tại đây là một
11
mục tiêu hàng đầu. Mức cao Pmax đạt từ 5-8 MW ( chỉ cấp khi sự cố ĐZ22KV – TBA
110KV Đắk Lơ). Tuy nhiên hết q 2-2020 Thủy điện thượng Kon tum hồn thành, thì
cơng suất giảm xuống cịn khoảng từ 3 MW.
Bảng 1.3. Thông số phụ tải của các tuyến trung áp 22kV
STT
1
2
1.5. Các tham số liên quan ĐTC
Một số khái niệm cơ bản liên quan đến ĐTCCCĐ như sau:
Nguồn: là các nhà máy, trạm điện có chức năng phân phối – truyền tải đến các
hộ sử dụng điện của hệ thống.
-
Phụ tải: là các hộ sử dụng điện tại các điểm đấu nối của hệ thống điện hay còn
gọi là những nơi tiêu thụ điện năng Phụ tải thể hiện khả năng tiêu thụ điện năng của
một hay nhiều khách hàng.
Hệ thống điện phân phối: là hệ thống điện nhận điện từ lưới truyền tải sau đó
truyền dẫn đến các phụ tải phía sau.
Sự kiện: là thời điểm hệ thống rơi vào trạng thái đặc biệt, có thể là sự cố hoặc
thực hiện công tác – thao tác trên hệ thống điện.
-
Cơ lập điện cưỡng bức: là tình trạng một phần tử không thể thực hiện được các
chức năng cho trước, các yêu cầu kỹ thuật công nghệ do một sự kiện nào đó tác động
vào hoặc do bản chất phần tử bị lỗi và bị buộc phải cơ lập.
-
Thiết bị đóng cắt: dùng để đóng cắt trên lưới điện phân phối, có thể thao tác
bằng tay, tự động hoặc bằng động cơ. Gồm có: Máy cắt (MC), Recloser (REC), Dao
cắt có tải (LBS), Cầu chì tự rơi (FCO), Dao cách ly (DCL) …
-
Ngừng cấp điện: là hiện tượng mất điện ở một hay nhiều khách hàng tại điểm
đấu nối đến điểm phân phối tùy thuộc vào cấu trúc của hệ thống và sự kiện diễn ra.
-
Thời gian ngừng cung cấp điện: là thời gian từ lúc bắt đầu ngừng cấp điện cho
khách hàng đến khi khôi phục cấp điện trở lại đối với khách hàng này. Quá trình khơi
phục cấp điện gồm nhiều giai đoạn: khơi phục một phần sau đó khơi phục cho tất cả
các khách hàng.
12
-
Mất điện nằm ngoài lưới điện phân phối: khi các đối tượng ở nguồn phát, ở lưới
truyền tải hay do thiết bị của khách hàng gây nên sự ngừng cung cấp điện được xem là
sự kiện nằm ngoài hệ thống phân phối.
Mất điện thoáng qua: là các sự kiện dẫn tới sự mất điện của khách hàng với thời
gian nhỏ hơn hoặc bằng 5 phút.
Mất điện điện kéo dài: là các sự kiện dẫn tới sự mất điện của khách hàng với
thời gian lớn hơn 5 phút.
Mất điện theo kế hoạch: là các sự kiện đã được định trước hay chọn trước do
xây dựng, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ hoặc sửa chữa.
13
Chƣơng 2
CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ
TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN
2.1. Các phƣơng pháp đánh giá , tính tốn độ tin cậy
Để đánh giá ĐTC của các sơ đồ cung cấp điện, ta cần phải khảo sát những chỉ
tiêu định lượng cơ bản về ĐTC của các sơ đồ nối điện khác nhau. Các chỉ tiêu đó là:
Xác suất làm việc an tồn P(t) của hệ trong thời gian khảo sát, thời gian trung bình T
giữa các lần sự cố, hệ số sẵn sàng A của hệ, thời gian trung bình sửa chữa sự cố, thời
gian trung bình sửa chữa định kỳ, …
Tính tốn ĐTC của các sơ đồ cung cấp điện nhằm phục vụ bài tốn tìm phương
án cung cấp điện tối ưu hài hòa giữa hai chỉ tiêu: Vốn đầu tư thấp nhất và độ đảm bảo
cung cấp điện cao nhất.
Các phương pháp phổ biến hiện nay thường dùng để giải thích ĐTC của hệ thống
điện là:
-
Phương pháp đồ thị - giải tích;
-
Phương pháp khơng gian trạng thái;
-
Phương pháp cây hỏng hóc;
-
Phương pháp mô phỏng Monte – Carlo.
Mỗi phương pháp phù hợp với từng loại bài tốn. Phương pháp khơng gian trạng
thái được sử dụng chủ yếu trong bài toàn ĐTC của nguồn điện. Phương pháp cây hỏng
hóc thích hợp cho bài toán ĐTC của các nhà máy điện. Phương pháp Monte – Carlo
cho phép xét đến nhiều yếu tố, trong đó có tác động vận hành đến chỉ tiêu ĐTC và
được sử dụng chủ yếu cho giải tích ĐTC của hệ thống điện. Đối với ĐTC của lưới
điện thường được sử dụng kết hợp giữa hai phương pháp không gian trạng thái và
phương pháp đồ thị - giải tích.
2.1.1. Phương pháp đồ thị - giải tích
Phương pháp này xây dựng mối quan hệ trực tiếp giữa ĐTC của hệ thống với
ĐTC của các phần tử đã biết thông qua việc lập sơ đồ ĐTC, áp dụng phương pháp giải
tích bằng đại số Boole và lý thuyết xác suất các tập hợp để tính tốn ĐTC.
Sơ đồ ĐTC của hệ thống điện được xây dựng trên cở sở phân tích ảnh hưởng
hỏng hóc phần tử đến hỏng hóc của hệ thống. Sơ đồ ĐTC bao gồm nút (nút nguồn, nút
tải và các nút trung gian) và nhánh tạo nên mạng lưới nối liên nút nguồn và nút tải của
sơ đồ. Có thể có nhiều đường nối từ nút phát đến nút tải, mỗi đường gồm nhiều nhánh
nối tiếp.
