1 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG DƯƠNG THỊ PHƯƠNG THẢO TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 Chuyên ngành: Mạng Hệ thống ñiện Mã số : 60.52.50 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2010 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn ñề tài Bảo ñảm chất lượng ñiện ñể cung cấp dịch vụ ñiện với chất lượng ngày cao, liên tục, an toàn hiệu mối quan tâm thường xuyên cấp thiết ñối với ngành Điện Với ñịnh hướng phát triển ngành điện theo hướng đa dạng hóa sở hữu, hình thành thị trường điện nước, Nhà nước giữ ñộc quyền khâu truyền tải chi phối khâu sản xuất phân phối ñiện, nâng cao chất lượng cung cấp ñiện yếu tố ñịnh hàng đầu Cơng ty Điện lực tham gia vào thị trường bán bn điện cạnh tranh Chất lượng cung cấp điện ngồi u cầu điện áp, tần số tính liên tục cấp điện cho khách hàng yêu cầu quan trọng Lưới ñiện phân phối khâu cuối hệ thống ñiện, ñưa ñiện trực tiếp ñến hộ tiêu dùng Vì tính liên tục cung cấp ñiện cho phụ tải có mối quan hệ mật thiết phụ thuộc trực tiếp vào ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối Độ tin cậy lưới ñiện phân phối ñược ñánh giá qua nhiều tiêu khác nhau, tiêu đánh giá độ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 ñược sử dụng phổ biến giới Do đó, đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối tiêu theo tiêu chuẩn IEEE 1366 ñối với lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng - thành phố có tốc độ tăng trưởng lớn nhu cầu ñiện yêu cầu chất lượng điện năng, từ đề xuất giải pháp ñể nâng cao ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu ñề tài lưới ñiện phân phối - Phạm vi nghiên cứu ñề tài ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng theo số tiêu Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài ñặt mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu sau: - Các tiêu ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 - Các phương pháp tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối - Xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 - Áp dụng tính tốn cho lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu Trên sở lý thuyết tính tốn độ tin cậy lưới ñiện phân phối tiêu ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366, xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin lưới điện phân phối áp dụng tính tốn cho lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng Tên bố cục ñề tài: Căn mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu, ñề tài ñược ñặt tên sau: “TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 ” Bố cục ñề tài chia làm chương sau:
Chương 1: Tổng quan ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối
Chương 2: Các phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366
Chương 3: Tính tốn ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối
Chương 4: Áp dụng tính tốn độ tin cậy lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Hệ thống ñiện 1.2 Tổng quan lưới phân phối Nguồn cấp điện cho lưới điện phân phối (LPP) từ phía hạ áp trạm 110 kV Ngoài LPP cịn có nguồn điện huy động dự phịng thích hợp trạm phát diesel trạm phát thủy ñiện nhỏ tùy thuộc vào yêu cầu hệ thống điện, tính tốn kinh tế tình trạng vận hành thực tế Phụ tải lưới LPP ña dạng phức tạp, phụ tải sinh hoạt dịch vụ, tiểu thủ cơng nghiệp đa phần hộ phụ tải hệ số ñồng thời thấp
Lưới phân phối gồm phần: Lưới phân phối trung áp lưới phân phối hạ áp
Các dạng sơ đồ bản: Mạng hình tia Mạng vịng (thường vận hành chế độ vận hành hở)
Các chế ñộ vận hành thiết bị lưới phân phối: Bình thường, khơng bình thường cố Các tượng cố thường gặp LPP là: Gãy cột, đứt dây, vỡ sứ, phóng ñiện, hồ quang ñiện, ngắn mạch, mạch bảo vệ không hoạt động v.v Khi LPP bị cố phải nhanh chóng loại trừ cố, ngăn ngừa cố phát triển làm tổn hại ñến người thiết bị, phải nhanh chóng khơi phục điện cho khách hàng (ñặc biệt phụ tải quan trọng) ñảm bảo chất lượng ñiện (tần số, ñiện áp) 1.3 Chất lượng lưới phân phối Yêu cầu ñặt thiết kế, vận hành lưới ñiện phân phối làm ñể cung cấp lượng ñiện ñến khách hàng liên tục, chất lượng đảm bảo tính hợp lý kinh tế hệ thống thiết bị Các u cầu thể tiêu chuẩn cụ thể sau: Tiêu chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn ñộ tin cậy, tiêu chuẩn tổn thất ñiện năng, tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ Trong vận hành, lưới phân phối đánh giá thường xun dựa tính tốn tiêu chất lượng Từ thực biện pháp làm tăng chất lượng làm việc lưới phân phối kịp thời sửa chữa cải tạo lưới cho tiêu chất lượng không vượt khỏi giá trị cho phép Các tiêu chuẩn chất lượng cịn dùng để đánh giá hiệu hệ thống quản lý vận hành lưới phân phối tổ chức sửa chữa ñịnh kỳ, bảo quản thiết bị, khắc phục cố, dự trữ thiết bị… 1.4 Độ tin cậy lưới phân phối Do ñộ tin cậy hệ thống nguồn phát truyền tải ảnh hưởng lớn ñến an tồn vận hành hệ thống điện nên ln nhiều quan tâm ñầu tư so với ñộ tin cậy LPP Tuy nhiên, ñộ tin cậy LPP lại ảnh hưởng trực tiếp ñến việc cung cấp điện cho khách hàng mục đích cuối việc kinh doanh ñiện Bảng thống kê thời gian ngừng cấp ñiện cho phụ tải [2] nguyên nhân khác cho thấy mức ñộ ảnh hưởng ñộ tin cậy LPP ñến việc ñộ tin cậy cung cấp ñiện Theo quy ñịnh Tập ñoàn Điện lực Việt Nam ñộ tin cậy ñược ñánh giá thơng qua tiêu suất cố (SSC), phân loại theo tiêu suất cố thoáng qua vĩnh cửu ñối với loại cố ñường dây trạm biến áp Sự cố thống qua quy ñịnh thời gian ngừng cấp ñiện cố khơng q 20 phút Sự cố vĩnh cửu quy ñịnh thời gian ngừng cấp ñiện cố từ 20 phút trở lên Các tiêu suất cố khơng tính đến cố ảnh hưởng bão lớn, ñợt lũ lụt ñịa bàn Tuy nhiên, việc ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu cường độ điện trung bình (suất cố) xem xét mức ñộ hư hỏng phần tử cấu thành nên lưới ñiện phân phối chưa xét ñến ảnh hưởng việc lập phần tử đến việc ngừng cấp ñiện hệ thống, chưa ñánh giá ñược ñầy ñủ mức ñộ thiệt hại ngừng ñiện từ góc ñộ người cung cấp người sử dụng dịch vụ Dẫn đến khơng đánh giá tồn diện ñộ tin cậy lưới ñiện, không phản ánh ñược ñộ tin cậy cung cấp ñiện Từ ñó khó đưa sách, kế hoạch đầu tư nâng cao ñộ tin cậy lưới ñiện cách thích hợp, hài hịa lợi ích ngành Điện khách hàng nhằm đem lại lợi ích cao cho toàn xã hội Hiện nay, nhiều nước giới ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối thơng qua tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: Luật lưới ñiện phân phối Philipin; Luật lưới ñiện phân phối Úc; nước Mỹ, Thái Lan, Malaysia v.v ñều sử dụng tiêu chuẩn Ở nước ta, Bộ Công Thương ban hành Thơng tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 quy ñịnh hệ thống ñiện phân phối Các tiêu chuẩn vận hành lưới phân phối theo thông tư sử dụng tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 Hàng năm, Tập đồn Điện lực Việt Nam có trách nhiệm tống hợp tính tốn độ tin cậy cho năm Đơn vị phân phối điện để trình Cục Điều tiết điện lực xem xét, phê duyệt Trên sở tiêu ñộ tin cậy lưới phân phối Cục Điều tiết Điện lực phê duyệt cho Đơn vị phân phối, Đơn vị phân phối tính tốn giá phân phối điện cho Đơn vị Thơng tư có hiệu lực từ ngày 15/9/2010 thời hạn (hai) năm, ñối với khu vực lưới ñiện phân phối chưa đáp ứng tiêu chuẩn quy định thơng tư phải có trách nhiệm đầu tư, nâng cấp lưới ñiện ñể ñáp ứng 1.5 Thiệt hại ngừng cấp ñiện Thiệt hại ngừng cấp ñiện phải ñược xác ñịnh ñầy ñủ bao gồm: Thiệt hại từ Công ty Điện lực thiệt hại khách hàng dùng ñiện Về phía Cơng ty Điện lực, thiệt hại ñịnh lượng ñược bao gồm: Mất lợi nhuận tương ứng với phần điện bị khơng bán khách hàng bị ngừng cấp điện, tăng chi phí phải sửa chữa hư hỏng lưới ñiện chi phí bồi thường cho khách hàng việc ngừng ñiện lỗi chủ quan Các thiệt hại không lượng hố bao gồm: Sự phàn nàn khách hàng, ảnh hưởng bất lợi ñến kinh doanh tương lai phản ứng dư luận xã hội Thiệt hại ngừng cấp ñiện ñối với khách hàng phụ thuộc nhiều yếu tố liên quan: Loại khách hàng, mức ñộ đại cơng nghệ, thời gian trì ngừng điện, thời điểm xảy ngừng điện, có hay khơng có thơng báo ngừng điện Một số nước qui định mức ñền bù thiệt hại cho khách hàng bị ñiện hay giá ñiện cho loại phụ tải, giá ñiện cố, giá ñiện theo kế hoạch v.v Tại Australia qui ñịnh ñền bù cho khách hàng bị ñiện [7] sau: - Khách hàng bị điện khơng có kế hoạch 20 h/năm: 100$ - Khách hàng bị điện khơng có kế hoạch 30 h/năm: 150$ - Khách hàng bị điện khơng có kế hoạch 60 h/năm: 300$ Tại Pháp qui ñịnh giá ñiện chung lưới phân phối 14,5F/kWh, không phân theo loại phụ tải Tại Canada giá ñiện ñược qui ñịnh phụ thuộc vào thời gian ñiện Tại Việt Nam chưa có qui định giá điện việc mua bán ñiện ngành Điện khách hàng sử dụng điện Tuy nhiên tính tốn thiết kế, phân tích hiệu đầu tư dự án lưới ñiện phân phối, Tổng Công ty Điện lực miền Trung qui định chi phí điện 1kWh cố 10 lần giá bán ñiện ñối với khu vực nơng thơn, miền núi 20 lần khu vực thị, khu kinh tế Thiệt hại ngừng điện khách hàng sở quan trọng việc hoạch định sách độ tin cậy Cơ quan quản lý nhà nước ñiện (Cục Điều tiết Điện lực) Khi Cơng ty Điện lực bước cổ phần hố, hoạt động theo chế thị trường, việc nâng cao ñộ tin cậy bắt buộc theo qui ñịnh ràng buộc ñịnh lượng độ tin cậy cung cấp điện thiệt hại ngừng ñiện khách hàng vấn ñề ñáng quan tâm ñể ñảm bảo hiệu kinh tế việc ñầu tư CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 2.1 Khái niệm trạng thái hỏng hóc hệ thống điện 2.1.1 Trạng thái phần tử 2.1.2 Trạng thái hỏng hóc hệ thống điện: Trạng thái hệ thống ñiện tổ hợp trạng thái tất phần tử (PT) tạo nên Nếu giả thiết PT hệ thống điện độc lập xác suất trạng thái hệ thống (HT) tích xác suất PT Bài tốn độ tin cậy 2.2 Nội dung tốn giải tích độ tin cậy (ĐTC) tính tiêu ĐTC phận hệ thống điện từ thơng số ĐTC PT Trong ñó, tiêu ĐTC gắn liền với tiêu chuẩn hỏng hóc người phân tích ĐTC đặt (ví dụ tiêu chuẩn ĐTC lưới điện thời gian phụ tải ñiện, ñiện áp thấp giá trị cho phép, v.v…) Các yếu tố đầu vào yếu tố ảnh hưởng ĐTC hệ thống điện.Việc tính đến tất yếu tố phức tạp nên tùy theo phương pháp tính mà số yếu tố ñược bỏ qua ñơn giản hóa 2.3 Một số phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy 2.3.1 Phương pháp ñồ thị - giải tích Phương pháp xây dựng mối quan hệ trực tiếp ĐTC hệ thống với ĐTC PT biết thơng qua việc lập sơ đồ ĐTC, áp dụng phương pháp giải tích ñại số Boole lý thuyết xác suất tập hợp để tính tốn ĐTC Sơ đồ ĐTC bao gồm nút nhánh tạo thành mạng lưới nối liền nút nguồn nút tải sơ ñồ Trạng thái hỏng hệ thống nút nguồn bị tách rời với nút tải hỏng hóc PT 2.3.2 Phương pháp không gian trạng thái Phương pháp áp dụng q trình Markov để tính xác suất trạng thái tần suất trạng thái Q trình Markov mơ hình tốn học diễn tả q trình ngẫu nhiên PT HT liên tiếp chuyển từ trạng thái qua trạng thái khác thỏa mãn ñiều kiện: Nếu HT trạng thái chuyển trạng thái xảy thời ñiểm ngẫu nhiên phụ thuộc vào trạng thái ñương thời không phụ thuộc vào khứ trình Đối với hệ thống điện chuyển trạng thái xảy hỏng hóc hay phục hồi PT Giả thiết thời gian làm việc thời gian phục hồi PT có phân bố mũ, thời gian HT trạng thái phân bố mũ cường độ chuyển trạng thái số khơng phụ thuộc vào thời gian 2.3.3 Phương pháp hỏng hóc 2.3.4 Phương pháp Monte - Carlo 2.4 Các tiêu ñánh giá ñộ tin cậy LPP theo tiêu chuẩn IEEE 1366 2.4.1 Các thông số bản: Ý nghĩa thơng số cơng thức tính tốn sau: 2.4.2
ri : Thời gian khơi phục kiện ngừng cấp ñiện NI : Tổng số lần ñiện khách hàng hệ thống TI : Số phút khách hàng bị ngừng cấp ñiện Ni : Số khách hàng bị ngừng cấp ñiện vĩnh cửu ñối với kiện i NC : Tổng số khách hàng phục vụ cho khu vực Các tiêu ngừng cấp ñiện vĩnh cửu Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIFI): Cho biết trung bình khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu lần thời kỳ báo cáo (thường năm) Tổng số lần ñiện khách hàng hệ thống SAIFI = Tổng số khách hàng hệ thống = ∑ Ni NC = NI NC Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIDI): Cho biết trung bình khách
hàng bị ngừng cấp ñiện vĩnh cửu thời kỳ báo cáo (thưòng năm) Tổng số ñiện khách hàng hệ thống ∑ ri N i = TI = SAIDI = NC NC Tổng số khách hàng hệ thống Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CAIDI): Cho biết thời gian
trung bình khơi phục cấp ñiện cho khách hàng Tổng số ñiện khách hàng hệ thống CAIDI = Tổng số khách hàng bị ngừng cấp ñiện = ∑ ri N i ∑ Ni = SAIDI SAIFI Chỉ tiêu sẵn sàng cấp ñiện trung bình (ASAI): Cho biết phần trăm thời gian khách hàng ñược
cấp ñiện so với tổng số khách hàng yêu cầu Số sẵn sàng cấp ñiện ASAI = Tổng số khách hàng yêu cầu 2.4.3 Các tiêu dựa theo phụ tải 2.4.4 Các tiêu ngừng điện thống qua 2.4.5 Nhận xét = NC x (Số giờ/năm) - ∑riNi NC x (Số giờ/năm) Các tiêu ñược ñưa IEEE 1366 bao quát nhiều nội dung liên quan ñến ñộ tin cậy hệ thống phân phối ngừng ñiện vĩnh cửu lẫn ngừng ñiện thoáng qua Vấn ñề lựa chọn tiêu phù hợp ñể sử dụng tùy thuộc vào ñiều kiện sở liệu yêu cầu quản lý Khảo sát ñối với số quốc gia sau: - Philippin [Công ty Truyền tải quốc gia - The National Transmission Corporation (TransCo)] Năm SAIFI (lần/KH.năm) SAIDI (giờ/KH.năm) 2003 2006 0,98 0,82 1,47 0,49 - Úc [Cục Điều tiết Giá - Independent Pricing and Regulatory Tribunal (IPART)] SAIFI (lần/KH.năm) SAIDI (phút/KH.năm) Năm 2002 2003 2004 2002 2003 2004 Trung tâm thành phố 0,16 0,17 0,1 48 106 10 Đô thị 0,97 1,09 1,14 93 109 123 Nông thôn 3,73 4,06 3,16 423 568 507 - Bang Indiana, Mỹ [Báo cáo ĐTC năm 2002-2009 Indiana Utility Regulator Commission] Năm 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 SAIFI (lần/KH.năm) 1,15 1,45 1,24 1,24 1,4 1,06 1,11 0,88 SAIDI (phút/KH.năm) 196 350 238 238 317 180 199 140 CAIDI (phút/KH.năm) 171 242 192 208 277 169 179 158 Theo đó, ta thấy tiêu ñược sử dụng phổ biến SAIFI, SAIDI, CAIDI ASAI Đây tiêu tác giả chọn để tính tốn độ tin cậy cho lưới phân phối thành phố Đà Nẵng trình bày chương sau 2.5 Các ví dụ tính tốn độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 cho sơ ñồ lưới phân phối hình tia Trong tính tốn độ tin cậy LPP hình tia gồm PT mắc nối tiếp, nên số ĐTC nút hệ thống ñược xác ñịnh sau: λ = ∑ λi i TI = ∑ λ i ri i Trong đó: λi : Cường độ điện trung bình PT năm (lần/năm) ri : Thời gian điện trung bình PT cho lần ñiện (giờ/lần) TI : Thời gian ñiện trung bình năm hệ thống 2.5.1 Lưới phân phối hình tia khơng phân đoạn Xét lưới phân phối hình tia hình 2.4 Bất cố nhánh dẫn ñến bảo vệ rơle tác ñộng cắt máy cắt (MC) ñầu nguồn làm ñiện tồn hệ thống Máy cắt đóng lại khơi phục cấp ñiện sau ñã sửa chữa xong nhánh bị cố Giả thiết cường ñộ cố trung bình phần tử (nhánh) λ0 = 0,12 (lần/km.năm) thời gian sửa chữa cố trung bình phần tử r = (giờ) Số liệu chiều dài nhánh, cường ñộ cố nhánh, số lượng khách hàng nút phụ tải bảng 2-1 bảng 2-2 N (3) (4) (2) (1) a b c d A B C Hình 2.4: Sơ đồ LPP hình tia khơng phân đoạn Nhánh (1) (2) (3) (4) D Bảng 2-1: Số liệu chiều dài, cường ñộ cố nhánh LPP hình 2.4 l (km) λ (lần/năm) Nhánh l (km) 0,24 A 0,12 B 2 0,24 C 0,36 D λ (lần/năm) 0,36 0,24 0,12 0,24 Bảng 2-2: Số liệu khách hàng nút phụ tải LPP hình 2.4 Nút phụ tải Số khách hàng Nút phụ tải Số khách hàng A 500 C 300 B 200 D 100 Bảng 2-3: Kết tính tốn ĐTC nút phụ tải LPP hình 2.4 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,24 0,12 (3) 0,24 0,48 0,24 (4) 0,36 0,72 0,36 a 0,36 0,72 0,36 b 0,24 0,48 0,24 c 0,12 0,24 0,12 d 0,24 0,48 0,24 Tổng 1,92 16 3,84 1,92 16 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,24 0,12 (3) 0,24 0,48 0,24 (4) 0,36 0,72 0,36 A 0,36 0,72 0,36 B 0,24 0,48 0,24 C 0,12 0,24 0,12 D 0,24 0,48 0,24 Tổng 1,92 16 3,84 1,92 16 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,72 0,48 0,24 0,48 3,84 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,72 0,48 0,24 0,48 3,84 Tính tốn ñộ tin cậy nút phụ tải, ta có kết bảng 2-3 Các tiêu ĐTC hệ thống: SAIFI = SAIDI = CAIDI = ASAI 2.5.2 = (1,92.500+1,92.200+1,92.300+1,92.100) = 1,92 (lần/khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) = 3,84 (giờ/khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) = (giờ/lần ñiện) (1,92.500+1,92.200+1,92.300+1,92.100) 1100.8760 - (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) 1100.8760 = 0,99562 Lưới phân phối hình tia khơng phân đoạn có đặt cầu chì nhánh rẽ Xét lưới phân phối hình tia nhánh rẽ có đặt cầu chì hình 2.5 Chỉ cố nhánh dẫn đến mở máy cắt đầu nguồn làm điện tồn hệ thống Tính tốn độ tin cậy nút phụ tải, ta có kết bảng 2-4 N (1) a (3) (2) b (4) c d A B C D Hình 2.5: Sơ đồ LPP hình tia có đặt cầu chì Bảng 2-4: Kết tính tốn ĐTC nút phụ tải LPP hình 2.5 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,24 0,12 (3) 0,24 0,48 0,24 (4) 0,36 0,72 0,36 A 0,36 0,72 B 0,24 Tổng 1,32 10 2,64 1,2 10 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,24 0,12 (3) 0,24 0,48 0,24 (4) 0,36 0,72 0,36 C 0,12 0,24 D 0,24 Tổng 1,08 10 2,16 1,2 10 Nút phụ tải A B C D TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,4 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,4 Bảng 2-5: So sánh ĐTC nút phụ tải LPP hình 2.4 hình 2.5 LPP hình tia LPP hình tia có đặt cầu chì nhánh rẽ λ (lần/năm) TI (giờ) λ (lần/năm) TI (giờ) 1,92 3,84 1,32 2,64 1,92 3,84 1,20 2,40 1,92 3,84 1,08 2,16 1,92 3,84 1,20 2,40 Nhận xét: Độ tin cậy ñược cải thiện cho tất nút phụ tải Tuy nhiên mức ñộ cải thiện khác cho nhánh: Nút A có độ tin cậy thấp chiều dài nhánh rẽ a lớn nhánh rẽ nên cường ñộ cố cao hơn, thời gian ñiện nhiều Các tiêu ñộ tin cậy hệ thống: 2.5.3 SAIFI = 1,22 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 2,22 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = (giờ/lần ñiện) ASAI = 0,99972 Lưới phân phối hình tia phân đoạn dao cách ly Để nâng cao ñộ tin cậy LPP, ta phân đoạn nhánh dao cách ly hình 2.6 Khi cố nhánh có đặt dao cách ly (DCL) phân đoạn, máy cắt đầu nguồn mở, sau cách ly nhánh cố cách mở DCL phân đoạn đóng MC để khơi phục nguồn cho hệ thống Giả thiết thời gian cô lập nhánh cố dao cách ly phân ñoạn 0,34 (giờ) Độ tin cậy nút phụ tải bảng 2N (4) (3) (2) (1) a b A c B d C D Hình 2.6: Sơ đồ LPP hình tia phân đoạn dao cách ly Bảng 2-6: Kết tính tốn ĐTC nút phụ tải LPP hình 2.6 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,34 0,04 0,12 (3) 0,24 0,34 0,08 0,24 0,34 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 0,34 A 0,36 0,72 B 0,24 Tổng 1,32 5,02 1,44 1,2 6,68 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 0,48 0,24 (2) 0,12 0,24 0,12 (3) 0,24 0,48 0,24 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 C 0,12 0,24 D 0,24 Tổng 1,08 8,34 1,56 1,20 10 So sánh với sơ ñồ LPP hình 2.5, ta có bảng 2-7 Nút phụ tải A B C D TI (giờ) 0,48 0,24 0,08 0,12 0,48 1,40 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,40 Bảng 2-7: So sánh ĐTC nút phụ tải LPP hình 2.5 hình 2.6 LPP hình tia có đặt cầu chì nhánh rẽ LPP hình tia phân đoạn DCL λ (lần/năm) TI (giờ) λ (lần/năm) TI (giờ) 1,32 2,64 1,32 1,44 1,20 2,40 1,20 1,40 1,08 2,16 1,08 1,56 1,20 2,40 1,20 2,40 Nhận xét: Độ tin cậy ñối với nút phụ tải gần nguồn cải thiện nhiều Nút D có độ tin cậy khơng thay đổi nhánh d bị cố tác động dao cách ly khơng làm thay đổi trạng thái phụ tải nút D Các tiêu ñộ tin cậy hệ thống: 2.5.4 SAIFI = 1,22 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 1,55 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,27 (giờ/lần ñiện) ASAI = 0,99982 Lưới phân phối kín vận hành hở Đối với số LPP có cấu trúc mạch kín vận hành hở thơng qua điểm thường mở (hình 2.7), nguồn hỏng hóc hay hư hỏng nhánh làm phụ tải khơng thể nhận điện từ nguồn 10 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.1 Khái niệm chung Xét tiêu chuẩn ñộ tin cậy khả cung cấp ñiện tin cậy cho nút phụ tải ñược cung cấp từ nguồn điện cho trước thơng qua sơ đồ lưới cho trước Tiêu chuẩn hỏng hóc hệ thống cung cấp điện cho phụ tải bị gián đoạn, khơng xét trường hợp áp tải 3.1.1 Độ tin cậy lưới phân phối hình tia Cường độ hỏng hóc tồn lưới phân phối năm là: - Với λ0 : Suất cố (vụ/km.năm), L: Độ dài lưới phân phối (km) λSC = λ0.L - Cường ñộ ngừng ñiện tổng lưới phân phối là: Với λCT , λSC : Cường độ ngừng điện cơng tác cố λ ND = λ SC + λ CT - Thời gian ngừng ñiện cố năm là: Với TSC : Thời gian sửa chữa cố TNDSC = λSC TSC - Thời gian ngừng điện cơng tác là: Với TCT : Thời gian trung bình lần ngừng điện cơng tác TNDCT = λ CT TCT - Tổng thời gian ngừng ñiện là: TND = TNDSC + TNDCT - Điện cố là: ASC = TNDSC.Ptb - Điện thiệt hại ngừng điện cơng tác là: ACT = TNDCT.Ptb 3.1.2 Độ tin cậy ñiểm phụ tải 3.1.3 Độ tin cậy hệ thống 3.2 3.2.1 Tính tốn thiệt hại ñiện tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 Tính tốn thiệt hại ñiện Giả thiết xét ñến giá trị thiệt hại điện cố, khơng xét đến điện cơng tác, xét LPP hình tia có nguồn cung cấp có đặt máy cắt điện (MC) ñầu xuất tuyến Khi cố nhánh j lưới MC cắt sau ñó ta thao tác dao cách ly (DCL) phân ñoạn gần ñiểm cố (tính phía nguồn điện N) để lập cố Sau đóng máy cắt điện có phụ tải nằm sau DCL phân đoạn bị điện, tiến hành sửa chữa phần tử cố Như vậy, cố nhánh j LPP từ trạng thái làm việc tốt chuyển sang trạng thái ñổi nối (hay gọi trạng thái cô lập cố) sau chuyển trạng thái sửa chữa cố Thiệt hại ñiện hàng năm cố nhánh đường dây tính sau [11]: Nnh Nloc Nrep j=1 i =1 i =1 Cth = Cmđ.Amđ = ∑Cmđ.λ j.Lj( ∑Pi.tloc + ∑Pi.trep) Trong đó: - Cmñ : Giá tiền 1kWh ñiện bị - Nnh : Tổng số nhánh lưới ñiện - λj : Cường ñộ cố ñường dây thứ j km (lần/km) - Lj, Pi : Chiều dài (km), phụ tải nút i (KW) - tloc : Thời gian lập điểm cố cố xảy nhánh j - trep : Thời gian sửa chữa ñoạn ñường dây j bị cố - Nloc : Tổng số nút sau máy cắt vừa cắt có cố ñường dây j - Nrep : Tổng số nút bị tách khỏi lưới thời gian sửa chữa cố đường dây j 11 3.2.2 Tính tốn tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 Tổng số khách hàng bị ngừng cung cấp ñiện tổng thời gian bị ngừng cung cấp ñiện hàng năm cố nhánh đường dây tính sau: Nnh Nloc Nrep j=1 i=1 i=1 NI = ∑λ j L j ( ∑NCi + ∑NCi ) Nnh Nloc Nrep j=1 i=1 i=1 TI = ∑λ j L j ( ∑NCi t loc + ∑NCi t rep) Trong ñó: - NI, TI : Tổng số khách hàng , tổng thời gian bị ngừng cung cấp ñiện - NCi : Số khách hàng nút i Các tiêu ñộ tin cậy SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI ñược tính theo công thức chương Để xây dựng thuật tốn tính thiệt hại điện tiêu ĐTC theo tiêu chuẩn IEEE 1366 ta dựa vào phương pháp phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử ñối với hệ thống ñược trình bày ñây 3.3 3.3.1 Phương pháp tính tốn thiệt hại điện tiêu ñộ tin cậy Đổi nối sau cố Khi phần tử HT bị hỏng, BVRL tác động để lập PT bị hư hỏng Sau cách thao tác đổi nối, phần cịn lại tốt HT khơi phục làm việc trở lại, sau PT hư hỏng ñược ñưa vào sửa chữa Vì vậy, PT bị hỏng HT phải qua hai trạng thái là: Trước ñổi nối (S) sau ñổi nối (R) Các cơng thức tính xác suất trạng thái tần suất trạng thái có phần tử j bị hỏng [1]: 3.3.2 Phần tử trạng thái thao tác ñổi nối: PSj = λjTSj fSj = λj Phần tử trạng thái sửa chữa: PRj = λjTRj fRj = λj (7) Phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử ñối với hệ thống Xét sơ ñồ lưới phân phối hình 3.5 (6) (1) DCL1 (2) DCL (3) N MC DCL2 (4) (5) Hình 3.5: Sơ đồ minh họa phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử Để phân tích ảnh hưởng hỏng hóc phần tử ñối với hệ thống, ta thực theo bước sau:
Xác ñịnh vùng cắt ñiện bảo vệ rơle (BVRL) tác ñộng vùng cắt ñiện sửa chữa phần tử Vùng cắt ñiện BVRL phần tử miền giới hạn MC cắt PT bị hỏng BVRL (PT trạng thái ñổi nối) Giả sử bảo vệ rơle MC tác động hồn tồn Do có MC đầu nguồn nên xảy cố nhánh dẫn ñến BVRL tác ñộng cắt MC làm toàn hệ thống bị ñiện Vùng cắt ñiện BVRL ñối với tất nhánh là: (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) Vùng cắt điện sửa chữa vùng nằm sau DCL ñã ñược thao tác (mở ra) ñể sửa chữa PT cố (PT trạng thái sửa chữa), vùng mà PT ñược phục hồi lại sau cố ñược sửa chữa xong Ví dụ cố nhánh (7) BVRL tác động cắt MC, sau dao cách ly nhánh (6) mở ñể ñưa nhánh (7) vào sửa chữa Do vùng cắt điện sửa chữa nhánh (7) là: (6), (7)
Xác ñịnh ñường nối nguồn nút phụ tải: Đường nối ñường nối liền sơ ñồ sợi mà theo phụ tải cịn cung cấp ñiện Đường ñây phải hiểu ñường tối thiểu, nghĩa hỏng hóc 12 phần tử đường việc cấp điện từ nguồn đến tải theo đường bị gián ñoạn Đường nối nguồn nút phụ tải số là: Nhánh (3), (2), (1)
Xác ñịnh mã ñường phần tử: Mã ñường phần tử vectơ, số vị trí i biểu thị cho đường thứ i bị cắt số biểu thị cho đường không bị cắt
Liệt kê trạng thái hỏng (trạng thái ñổi nối trạng thái sửa chữa) phần tử Xác ñịnh mã ñường trạng thái xem xét có phải trạng thải hỏng hệ thống hay khơng Mã đường trạng thái tổ hợp mã ñường phần tử tham gia trạng thái Trạng thái hỏng trạng thái mà thời điểm phần tử hỏng làm cho hệ thống hỏng tức ñường nối từ nguồn tới nút phụ tải đứt, lúc mã đường trạng thái số Xét ñối với nút phụ tải số Đường nối nguồn nút phụ tải số là: Nhánh (3), (2), (1) Trường hợp nhánh (1) hỏng: Mã ñường ứng với trạng thái 1S nên 1S trạng thái hỏng hệ - thống Mã ñường ứng với trạng thái 1R nên 1R trạng thái hỏng hệ thống Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñường Trạng thái 1S 1 0 0 Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñường Trạng thái 1R 1 0 0 Trường hợp nhánh (5) hỏng: Mã ñường ứng với trạng thái 5S nên 5S trạng thái hỏng hệ - thống Mã ñường ứng với trạng thái 5R nên 5R trạng thái tốt hệ thống Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñường Trạng thái 5S 1 0 0 Nhánh (4) (5) Mã ñường Trạng thái 5R 0 Phân tích ta có tổng kết trạng thái hệ thống: Nhánh (1) (2) (3) (4) Trạng thái ñổi nối (S) 1 1 Trạng thái sửa chữa (R) 1
(5) (6) (7) Tính xác suất trạng thái tần suất trạng thái: Khi xét xong trạng thái tính xác suất trạng thái tần suất trạng thái, sau lấy tổng xác suất hỏng tần suất hỏng hệ thống 3.4 Thuật tốn tính thiệt hại ñiện tiêu ñộ tin cậy Trên sở phân tích trên, xây dựng thuật tốn tính tiêu ĐTC thiệt hại ñiện cố LPP hình 3.6 Dựa vào đó, xây dựng chương trình Matlab q trình tính tốn thực theo bước sau: 1/ Số liệu cấu trúc LPP tiêu ñộ tin cậy phần tử
Đánh số nút nhánh sơ đồ: LPP có cấu trúc hình mạch kín có cấu trúc phức tạp vận hành cấp nguồn từ phía (vận hành hở) Nút ñược ñánh số từ ñến n, nút nguồn ñược ñánh nút 1, số nhỏ gần nguồn, xa nguồn số lớn Nhánh ñược ñánh theo thứ tự từ đến (n-1), có giá trị giá trị nút cuối nhánh trừ ñi
Nhập liệu cấu trúc LPP, gồm: - Số liệu nút: Tổng số nút (NB), số khách hàng nút (NC), phụ tải nút (Pload) - Số liệu nhánh: Tổng số nhánh (LN1), nút ñầu (IS), nút cuối (IR), chiều dài (chieudai), vị trí nhánh đặt máy cắt dao cách ly phân ñoạn (masomaycat, masodaocachly).Vị trí MC DCL biểu diễn vectơ với số phần tử tổng số nhánh sơ ñồ LPP, phần tử nhận giá trị: Bằng nhánh thứ i có đặt MC DCL, ngược lại
Nhập liệu tiêu ĐTC LPP: Cường ñộ cố ñơn vị dài phần tử (lamda0), thời gian thao tác ñổi nối sửa chữa cố phần tử (thoigianthaotac, thoigiansuachua), giá thiệt hại 1kWh ñiện bị (Cmñ) 13 Đọc số liệu cấu trúc LPP tiêu ĐTC phần tử BEGIN Tìm vùng cắt điện BVRL phần tử nhánh LPP Tìm vùng cắt ñiện sửa chữa phần tử Xác ñịnh mã ñường phụ tải Tìm ñường nối từ nguồn ñến nút phụ tải Xét phụ tải i =1 Xét cố nhánh k=1 Xác ñịnh MC cắt cố DCL thao tác cô lập cố END Xác ñịnh mã ñường ứng với trạng thái lập cố trạng thái đổi nối In số liệu Đ Có phải trạng thái hỏng phụ tải i hay khơng? Tính tiêu ĐTC S Ghi vào Trạng thái Hỏng phụ tải k = k+1 S Ghi vào Trạng thái Tốt phụ tải Tính thiệt hại ngừng điện i = i+1 k = k max ? Ghi lại trạng thái hệ thống S Đ i = i max ? Đ Hình 3.6: Thuật tốn tính thiệt hại điện tiêu ĐTC LPP 2/ Xác ñịnh vùng bảo vệ phần tử BVRL cắt máy cắt Giả sử nguồn dang xét có độ tin cậy cung cấp điện ổn ñịnh, cố xảy hệ thống nguồn cấp ñiện cố phần tử hệ thống Vùng bảo vệ (vungbaove) ma trận gồm phần tử (mất ñiện) (không bị mất), biểu thị nhánh bị ñiện BVRL tác ñộng cắt máy cắt Vùng bảo vệ phần tử ñược xác ñịnh phương pháp tìm nhánh sau nhánh cách tạo M-File Matlab: timnhanhsaunhanh.m 3/ Xác ñịnh vùng ñiện sửa chữa ñã tách dao cách ly phân ñoạn Vùng cắt ñiện (vungcatdien) ma trận gồm phần tử: “1” “0” ứng với trường hợp phần tử (nhánh) hàng bị cắt không bị cắt cố xảy phần tử cột tương ứng Vùng cắt ñiện ñược xác ñịnh phương pháp tìm nhánh sau nhánh 14 4/ Tìm đường nối từ nguồn đến nút phụ tải Dễ dàng tìm đường nối biết cấu trúc ngược Ví dụ tìm đường nối từ nguồn tới nút j: Đoạn lưới ñầu tiên ñường nối ñoạn lưới j, ñoạn lưới ñoạn lưới k có nút cuối trùng với nút ñầu ñoạn lưới j {IR(k)=IS(j)}, đoạn lưới có nút cuối trùng với nút đầu đoạn lưới k Tìm kiếm tiếp tục cho ñến nút ñầu ñoạn lưới 0, đoạn lưới cuối đường nối từ nguồn ñến nút j Ở trạng thái (cơ lập cố hay sửa chữa) phần tử ñường nối bị ñiện phụ tải điện (hỏng) 5/ Mã ñường phụ tải 6/ Xét thiệt hại ñiện tiêu ñộ tin cậy cho phụ tải Giả thiết cần xét ñộ tin cậy phụ tải thứ i (với i = → số nút), thực tính tốn sau:
Xét cố nhánh (phần tử) thứ k (với k = → số nhánh)
Dựa vào vùng bảo vệ ñã xác định bước để tìm máy cắt cắt cố Từ xác định nhánh, nút bị cắt ñiện BVRL (tổng số nút Nloc) Thực mã hóa ta xác định mã ñường ñường nối cố từ nguồn ñến phụ tải thứ i ñang xét
Xác ñịnh DCL phân ñoạn phải thao tác ñể cô lập cố trình sửa chữa PT nhánh k bị cố dựa vào vùng cắt ñiện sửa chữa ñã xác định bước Từ xác định nhánh, nút bị cắt ñiện tách dao cách ly (tổng số nút Nrep) Thực mã hóa ta xác định mã đường đường nối sửa chữa từ nguồn ñến phụ tải thứ i ñang xét Như ta ñã xác ñịnh ñược mã ñường ứng với trạng thái (trạng thái cố trạng thái sửa chữa) Mã ñường ma trận hàng có số phần tử số phần tử đường nối Từ xem phụ tải k có bị điện trạng thái hay khơng 7/ Xác ñịnh trạng thái hệ thống: Trạng thái hệ thống gồm có hai trạng thái: Trạng thái cố hệ thống (trạng thái S), trạng thái sửa chữa hệ thống (trạng thái R) Khi ñã xác ñịnh ñược mã ñường ứng với trạng thái, áp dụng phương pháp liệt kê trạng thái kiểm tra trạng thái hỏng phần tử Sau đó, ghi lại kết trạng thái, ma trận trạng thái hệ thống gồm số hàng số nút phụ tải, số cột số phần tử lưới phân phối Hàng thứ j tương ứng với phụ tải thứ j tính tốn, cột thứ i tương ứng với phần tử (nhánh) thứ i bị cố Số “1” tương ứng với trạng thái hỏng, số “0” tương ứng với trạng thái tốt 8/ Tính thiệt hại điện Từ ma trận trạng thái hệ thống ta xác ñịnh ñược ñiện thiệt hại ñiện cố sửa chữa: Amñ = Aloc + Arep Tổng hợp hai trạng thái lập trạng thái sửa chữa tính ñược thiệt hại hàng năm phụ tải cố phần tử lưới ñiện: Cth = Cmñ Amñ 9/ Tính tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 Từ ma trận trạng thái hệ thống ta xác ñịnh ñược số phụ tải bị ñiện thời gian ñiện cố sửa chữa Tổng hợp hai trạng thái cô lập trạng thái sửa chữa tính số khách hàng thời gian ñiện hàng năm phụ tải cố phần tử lưới ñiện Từ tính tốn tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 theo công thức: ∑ N i = NI ; SAIDI = TI ; CAIDI = SAIDI ; ASAI = NC.8760 − TI SAIFI = NC NC NC SAIFI NC.8760 15 3.5 Ví dụ áp dụng (7) (6) (1) (8) (9) (11) (10) 11 (12) 12 (2) 10 (3) 13 (5) (4) Hình 3.7: Ví dụ áp dụng tính tốn thiệt hại điện tiêu ĐTC Các bước thực áp dụng cho LPP hình 3.7 sau: 1/ Số liệu cấu trúc LPP tiêu ñộ tin cậy phần tử: Đánh số nút nhánh sơ ñồ hình 3.6 Dữ liệu cấu trúc Bảng 3-1 bảng 3-2 Bảng 3-1: Số liệu nhánh sơ đồ LPP hình 3.7 NhánhNút đầu Nút cuối L (km) Vị trí DCL Vị trí MC Nhánh Nút đầu Nút cuối L (km) Vị trí DCL Vị trí MC 1 7 0 2 1.4 0 8 3 2.3 0 9 10 2.5 0 10 10 11 1.3 0 5 1.5 0 11 12 1.8 0 0 12 12 13 0.8 0 Nút tải 10 2/ Bảng 3-2: Số liệu nút sơ đồ LPP hình 3.7 Số khách hàng Sñm (KVA) Pload (KW) Nút tải Số khách hàng Sñm (KVA) Pload (KW) 250 48 11 16 350 240 12 250 48 12 25 400 384 100 24 13 18 400 384 Xác ñịnh vùng bảo vệ phần tử BVRL cắt MC: Do LPP hình 3.8 có MC đầu nguồn nên cố xảy nhánh dẫn ñến tất PT HT bị ñiện 3/ Xác ñịnh vùng ñiện sửa chữa tách DCL phân đoạn: Ví dụ vùng cắt ñiện sửa chữa nhánh số (8) phần tử: Nhánh (8), (9), (10) 4/ Tìm đường nối từ nguồn đến nút phụ tải Ví dụ đường nối nút phụ tải số 4, 10 là: D4 = (3, 2, 1), D10 = (9, 8, 7, 6, 1) 5/ Mã ñường phụ tải 6/ Xét ñộ tin cậy cho phụ tải Xét ñộ tin cậy phụ tải số 10 Đường nối nút phụ tải số 10 là: D10 = (9, 8, 7, 6, 1) Ví dụ cố nhánh (8), BVRL tác động cắt MC nhánh (1), sau DCL nhánh (8) tách để lập dự cố MC đóng lại để cấp điện cho phần hệ thống khơng bị hỏng Mã đường nối cố phụ tải số 10 trường hợp là: D10 = (1, 1, 0, 0, 0) Như vậy, nhánh (7), (6), (1) khơng bị cắt, cịn nhánh (9), (8) bị cắt, phụ tải số 10 bị ñiện Xét cố nhánh ñối với phụ tải ta ñã xác ñịnh ñược mã ñường ứng với trạng thái (trạng thái cố trạng thái sửa chữa) 7/ Xác ñịnh trạng thái hệ thống: Gồm trạng thái cố hệ thống trạng thái sửa chữa hệ thống Xét ma trận trạng thái sửa chữa hệ thống, cột thứ tương ứng với nhánh (5) ñang trạng thái sửa chữa: Số “0” hàng thứ tương ứng với trạng thái tốt tức sửa chữa nhánh số (5) nút phụ tải 16 ñảm bảo ñược cung cấp ñiện Số “1” hàng thứ tương ứng với trạng thái hỏng tức sửa chữa nhánh số (5) nút phụ tải bị điện 8/ Tính thiệt hại điện Tổng điện bị mất: Amñ = Aloc + Arep = 9.474,278 (kWh) Thiệt hại ñiện: Cth = Amñ Cmđ = 161.062.732 (đồng) 9/ Tính tiêu độ tin cậy Tổng số phụ tải bị ñiện thời gian ñiện hệ thống hỏng: NI = NIloc + NIrep = 449,5 (khách hàng) TI = TIloc + TIrep = 453,7 (giờ) Các tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: 3.6 SAIFI = 5,5498 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 5,6016 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,0093 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9994 Nhận xét: Nhận thấy giá trị tiêu ñộ tin cậy lưới phân phối ví dụ hình 3.8 lớn so với giá trị khảo sát nước chương Để nâng cao ñộ tin cậy LPP, giả sử ta tiến hành lắp thêm thiết bị phân ñoạn (dao cách ly) theo phương án sau: 3.6.1 Phân ñoạn dao cách ly  Giả sử lắp thêm DCL nhánh (2), (6) (11) Giá trị thiệt hại ñiện ñã giảm ñáng kể, tiêu ĐTC ñược cải thiện: Amñ = 7.263,9 (kWh) Cth = 123.481.036 (ñồng) SAIFI = 4,9228 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 4,3477 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 0,8832 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9995  Nếu lắp thêm DCL tất nhánh Giá trị thiệt hại điện giảm khơng đáng kể tiêu ĐTC không chênh lệch nhiều so với phương án Vì cần phải tính tốn ñể chọn số lượng vị trí lắp ñặt thích hợp cho DCL phân đoạn để đạt hiệu tốt việc ñầu tư nâng cao ĐTC: 3.6.2 Amñ = 7.027,4 (kWh) Cth = 119.466.316 (ñồng) SAIFI = 4,8456 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 4,1951 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 0,8565 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9995 Phân ñoạn máy cắt: Giả sử lắp thêm máy cắt nhánh (2), (6) (11) Giá trị thiệt hại ñiện giá trị tiêu ĐTC ñược cải thiện nhiều so với thực phân ñoạn DCL: Amñ = 6.563,6 (kWh) Cth = 111.582.190 (ñồng) SAIFI = 3,7548 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 3,9506 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,0521 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9995 Tuy nhiên giá thành MC lại cao DCL gấp nhiều lần nên cần xét ñến hiệu mặt kinh tế lựa chọn loại TBPĐ 3.6.3 Kết luận: LPP phân ñoạn dao cách ly có tiêu ĐTC tốt khơng phân đoạn LPP phân đoạn máy cắt lại có tiêu ĐTC tốt phân ñoạn dao cách ly Giải pháp phân ñoạn làm tăng ñáng kể ñộ tin cậy LPP, làm giảm ñược tổn thất kinh tế ñiện vấn ñề quan trọng vốn đầu tư Do phân đoạn tốn tối ưu, cần tìm chủng loại, số lượng, vị trí đặt loại TBPĐ cho hiệu kinh tế cao 17 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP ĐÀ NẴNG 4.1 Giới thiệu lưới phân phối thành phố Đà Nẵng 4.1.1 Quy mơ 4.1.2 Lưới phân phối 4.1.3 Phụ tải 4.2 Tính tốn thiệt hại điện tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 cho lưới phân phối thành phố Đà Nẵng 4.2.1 Giới hạn tính tốn ñộ tin cậy Mục tiêu ñề tài xây dựng chương trình Matlab để đánh giá mức độ thiệt hại cố lưới phân phối gây nên thơng qua giá trị thiệt hại điện tiêu ñộ tin cậy lưới phân phối SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI Áp dụng tính tốn cho số xuất tuyến cấp ñiện áp 22 KV ñến ñầu máy biến áp phụ tải 22/0,4 KV lưới phân phối thành phố Đà Nẵng Giả sử nguồn ñiện ñã cho có độ tin cậy ổn định, tức cố xảy nguồn đảm bảo độ tin cậy cung cấp ñiện Cơ sở liệu phụ lục kèm theo, bao gồm: • Sơ đồ cấu trúc xuất tuyến • Bảng danh sách phụ tải xuất tuyến • Bảng thơng số đường dây (thơng số nút, nhánh, chiều dài đường dây) 4.2.2 Xuất tuyến 471-E11 Xuất tuyến 471-E11 Điện lực Hải Châu quản lý, nhận ñiện từ trạm biến áp E11 - Liên Trì Tổng chiều dài tuyến 8,273km Cấp ñiện cho 6.873 khách hàng Đầu xuất tuyến có máy cắt, toàn xuất tuyến sử dụng máy cắt dao cách ly ñể phân ñoạn Kết tính tốn sau:
Thiệt hại ñiện: Tổng ñiện bị mất: Amñ = 31.343,6 (kWh) Thiệt hại ñiện: Cth = 532.842.267 (ñồng)
Các tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: SAIFI = 1,2102 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 1,3622 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,1256 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,99984 Nhận xét: Chỉ tiêu ĐTC xuất tuyến 471-E11 tương ñối tốt chiều dài tuyến số lượng khách hàng so với xuất tuyến khác, tuyến sử dụng nhiều thiết bị phân ñoạn ñể hạn chế số lần ñiện thời gian ñiện xuất tuyến xảy cắt cố thao tác sửa chữa 4.2.3 Xuất tuyến 477-E12 Xuất tuyến 477-E12 Điện lực Cẩm Lệ quản lý, nhận ñiện từ trạm biến áp E12 - Cầu Đỏ Tổng chiều dài tuyến 52,627km Cấp ñiện cho 16.025 khách hàng Đầu xuất tuyến có máy cắt, toàn xuất tuyến sử dụng máy cắt dao cách ly ñể phân ñoạn Kết tính tốn sau:
Thiệt hại điện: Amñ = 113.312,5 (kWh) Cth = 1.926.313.585 (ñồng)
Các tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: SAIFI = 5,7754 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 6,6307 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,1480 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9992 Nhận xét: Thiệt hại ñiện giá trị tiêu ĐTC XT 477-E12 lớn XT 471-E11 18 chiều dài tuyến lớn lại sử dụng số thiết bị phân ñoạn tương ñương với XT471-E11 nên số lần ñiện thời gian ñiện XT 477-E12 xảy cắt cố thao tác sửa chữa lớn 4.2.4 Xuất tuyến 473- E13 Xuất tuyến 473-E13 Điện lực Ngũ Hành Sơn quản lý, nhận ñiện từ trạm biến áp E13 - Quận Tổng chiều dài tuyến 17,101km Cấp ñiện cho 11.498 khách hàng Đầu xuất tuyến có máy cắt, ngồi tồn xuất tuyến sử dụng máy cắt dao cách ly để phân đoạn Kết tính tốn sau:
Thiệt hại ñiện: Amñ = 66.836,9 (kWh) Cth = 1.136.227.879 (ñồng)
Các tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: SAIFI = 2,7872 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 2,9385 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,0542 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9996 4.2.5 Xuất tuyến 472-E14 Xuất tuyến 472-E14 Điện lực Sơn Trà quản lý, nhận ñiện từ trạm biến áp E10 - An Đồn Tổng chiều dài tuyến 29,113km Cấp ñiện cho 10.260 khách hàng Đầu xuất tuyến có máy cắt, ngồi toàn xuất tuyến sử dụng máy cắt dao cách ly để phân đoạn Kết tính tốn sau:
Thiệt hại ñiện: Amñ = 102.277,5 (kWh) Cth = 1.738.717.789 (ñồng)
Các tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: SAIFI = 2,5671 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 2,9976 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,1676 (giờ/1 lần ñiện) ASAI = 0,9996 Nhận xét: Các giá trị thiệt hại ñiện tiêu ĐTC xuất tuyến 472-E14 tương ñương với xuất tuyến 473-E13 dù sử dụng nhiều thiết bị phân ñoạn có chiều dài lớn nhiều 4.2.6 Nhận xét Khơng có giá trị tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 quy ñịnh mang tính phổ biến, nhiên sơ cho thấy giá trị tiêu ñộ tin cậy xuất tuyến lưới phân phối thành phố Đà Nẵng lớn nhiều so với lưới ñiện phân phối khu vực khác Do đó, cần thiết phải có biện pháp ñể nâng cao ñộ tin cậy lưới phân phối thành phố Đà Nẵng 4.3 Đề xuất phương án nâng cao độ tin cậy Có nhiều phương pháp nâng cao độ tin cậy lưới phân phối, phương pháp phân ñoạn lưới phân phối TBPĐ ñem lại hiệu nâng cao ñộ tin cậy tiêu kinh tế phân tích chương trước ñây Vấn ñề quan trọng việc phân ñoạn lưới ñiện sử dụng thiết bị ñủ tin cậy, chi phí thấp với số lượng, vị trí lắp đặt thích hợp Đó tốn tối ưu hóa số lượng vị trí TBPĐ Trong khn khổ đề tài, tác giả đề xuất sử dụng phương pháp tối ưu hóa số lượng vị trí lắp ñặt TBPĐ lưới phân phối phương pháp quy hoạch ñộng [5] ñể ñề phương án ñầu tư lắp ñặt dao cách ly (DCL) phân ñoạn nhằm nâng cao ñộ tin cậy lưới phân phối thành phố Đà Nẵng 4.3.1 Tối ưu hóa số lượng vị trí đặt DCL phân đoạn LPP phương pháp quy hoạch ñộng
Phương pháp quy hoạch ñộng Phương pháp quy hoạch ñộng phương pháp toán học giải toán tối ưu theo giai ñoạn với giai ñoạn bao gồm biến tối ưu thỏa mãn hàm mục tiêu tối ưu Nội dung phương pháp quy hoạch động Phương trình phiếm hàm Bellman (phương trình truy tốn quy hoạch động) Việc tính tốn giai đoạn khác ñược nối với theo quan hệ ñệ quy theo cách nhận ñược ... ñánh giá ñộ tin cậy tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366
Chương 3: Tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối
Chương 4: Áp dụng tính tốn độ tin cậy lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng 2... Các tiêu độ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 - Các phương pháp tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối - Xây dựng thuật tốn ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu. .. DỤNG TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP ĐÀ NẴNG 4.1 Giới thiệu lưới phân phối thành phố Đà Nẵng 4.1.1 Quy mô 4.1.2 Lưới phân phối 4.1.3 Phụ tải 4.2 Tính tốn thiệt hại điện tiêu ñộ tin