Nhập công suất phụ tải ở các chế
độ Pmax, Ptb, Pmin và công suất
phát thuỷ điện trong mùa mưa và
mùa nắng
Tính tổn thất điện năng lưới điện
Hình 1. Các b
ư
ớc chọn chế
đ
ộ vận h
ành c
ủa
lưới dùng để tìm điểm mở tối ưu
Đóng tất cả các DCL trong sơ đồ
đ
ư
ới
đ
i
ện kín
Giải bài toán phân bố công suất
So sánh để chọn chế độ vận hành
của lưới điện có tổn thất điện
năng trong năm lớn nhất
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUỒN
THUỶ ĐIỆN VỪA VÀ NHỎ ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH
CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH GIA LAI
INVESTIGATE THE INFLUENCE OF MINI AND MICRO HYDRO- POWER
PLANTS ON THE OPERATION MODE OF GIA LAI DISTRIBUTION
NETWORK ( s ửa lại nh ư tr ên)
LÊ QUANG TRƯỜNG
Điện lực Gia Lai
ĐINH THÀNH VIỆT
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo trình bày thuật toán, phương pháp tìm điểm mở tối ưu các mạch vòng, phân tích và
lựa chọn các phương thức vận hành hợp lý và khảo sát ảnh hưởng của các nguồn thuỷ điện
vừa và nhỏ đến lưới điện phân phối tỉnh Gia Lai.
ABSTRACT
This paper presents an algorithm and a method to determine the optimal open points of loops,
analyses and selects the proper modes of operation as well as investigates the influence of
mini and micro hydro-power plants on the distribution network of Gia Lai province.
1. Đặt vấn đề
Gia Lai là một tỉnh cao nguyên, miền núi có tiềm năng lớn về thuỷ điện. Ngoài các nhà
máy thuỷ điện lớn phát điện vào lưới truyền tải điện quốc gia thì Gia Lai có hàng chục nhà
máy thuỷ điện vừa và nhỏ. Hầu hết các nhà máy này đều không có hồ chứa (ngoại trừ thuỷ
điện Ayun Hạ có hồ chứa điều tiết ngày) được đấu nối và
phát điện trực tiếp vào lưới điện phân phối do Điện lực Gia
Lai quản lý. Trong công tác điều độ lưới điện, việc tính
toán phân bố công suất, tìm điểm mở mạch vòng, chọn các
phương thức vận hành lưới điện và nghiên cứu ảnh hưởng
của các nguồn thuỷ điện nhỏ nối vào lưới điện phân phối
tỉnh Gia Lai ở mùa nắng và mùa mưa đóng một vai trò
quan trọng trong việc khai thác triệt để nguồn thuỷ năng,
cải thiện chất lượng điện, giảm được tổn thất điện năng và
nâng cao độ tin cậy vận hành của lưới điện.
Để phân tích ảnh hưởng của các nguồn thuỷ điện nhỏ
đến phương thức vận hành lưới điện cần phải tính toán các
chế độ xác lập khác nhau trong ngày (cực đại, trung bình,
cực tiểu) trong điều kiện chọn điểm mở mạch vòng hợp lý.
2. Chọn điểm mở tối ưu mạch vòng lưới điện
phân phối tỉnh Gia Lai trong điều kiện có nhiều nguồn
thuỷ điện nhỏ
2.1. Chọn sơ đồ lưới điện dùng để tính toán lựa
chọn điểm mở tối ưu
Đối với lưới điện phân phối được cấp điện từ hệ
thống điện quốc gia kết hợp với các nhà máy thuỷ điện
Đóng tất cả các DCL trong lưới điện
Giải bài toán phân bố công suất
M
ở 1 DCL tr
ên m
ột mạch v
òng có
dòng điện đi qua là bé nhất
Gi
ải b
ài toán phân b
ố công suất cho
lưới điện mới
Vi ph
ạm các
đ
i
ều
ki
ện vận h
ành
Đ
óng DCL
vừa mở, mở
DCL khác có
dòng điện bé
nh
ất tiếp theo
Lưới điện hình tia
Nh
ập công suất trung b
ình ph
ụ tải v
à
công suất phát của các thuỷ điện ở chế
độ phát hạn chế vào mùa nắng
có
không
không
có
K
ết quả
Hình 2. Thu
ật toán chọn
đ
i
ểm mở
t
ối
ư
u
nhỏ, tổn thất điện năng ngoài phụ thuộc vào chế độ tải còn phụ thuộc nhiều vào chế độ phát
của các thuỷ điện vào lưới.
Xét một lưới điện phân phối, giả sử kết quả tính tổn thất điện năng của lưới trong các
phương án được cho trong bảng tổng hợp sau:
Bảng tổng hợp tổn thất điện năng
Chế độ phát của
các NM thuỷ điện Chế độ phụ tải A
(kWh/năm)
Pmax A1
PTĐmax (mùa mưa) Pt.bình A2
Pmin A3
Pmax A4
PTĐmin (mùa mưa) Pt.bình A5
Pmin A6
Từ bảng tổng hợp trên ta cần chọn phương án mà lưới điện có Amax làm phương án để
tính toán chọn điểm mở tối ưu.
Việc tìm các điểm mở tối ưu
ứng với việc xác định được
cấu hình lưới điện hợp lý có
Pmin trong phương án có
Amax để có thể giảm thiểu
được tổn thất điện năng trong
lưới ứng với chế độ có thể gây
thiệt hại kinh tế nặng nhất cho
điện lực. Đối với các phương
án khác các điểm mở tối ưu có
thể khác với phương án có
Amax, tuy nhiên trong điều
kiện vận hành thực tế khó có
thể thay đổi điểm mở liên tục
trong mỗi ngày đêm, nên các
điểm mở thường được đặt gần
như cố định cho đến khi xuất
hiện những thay đổi lớn trong
cấu hình lưới hoặc thông số
tải... thì mới tính lại. Thuật
toán tính chế độ xác lập có thể
xem trong các tài liệu tham
khảo [2-3].
2.2. Phương pháp chọn
điểm mở mạch vòng tối ưu
Để tăng cường độ tin cậy
cung cấp điện, lưới điện phân
phối thường có cấu trúc vòng.
Nhưng trong thực tế lưới điện
thường được vận hành ở dạng
hở, hình tia để đảm bảo việc
BIỂU ĐỒ PHỤ T ẢI NGÀY ĐIẺN HÌNH
0
10
20
30
40
50
60
70
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Thời gian (giờ)
Công suất (MW)
vận hành đơn giản, trình tự phục hồi lại kết cấu lưới sau sự cố được dễ dàng, ít gặp khó khăn
trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ, thuận lợi trong phương thức bảo vệ rơle.
Trong một mạch vòng kín có nhiều dao cách ly (DCL) cần tính toán chọn DCL nào mở
để đưa lưới điện về trạng thái vận hành ở dạng hình tia với hàm mục tiêu tổn thất công suất
trong mạng là bé nhất, nhưng vẫn đảm bảo các điều kiện khác như: cung cấp điện đầy đủ cho
phụ tải; không gây quá tải các phần tử trong hệ thống; điện áp của các nút phải nằm trong giới
hạn cho phép.
Trong bài báo ứng dụng thuật toán heuristic của Civanlar được trình bày trong [1] để
tìm điểm mở tối ưu trong lưới điện. Nội dung chính của thuật toán là “Đóng tất cả các DCL
trong sơ đồ để tạo lập lưới điện kín, sau đó giải bài toán phân bố công suất và tiến hành
mở lần lượt các DCL trên mạch vòng kín có dòng điện chạy qua là bé nhất cho đến khi
lưới điện có dạng hình tia”. Thuật toán cụ thể được trình bày trên hình 2.
Thứ tự ưu tiên chọn mạch vòng kín để tính toán và mở DCL là từ các mạch có dòng tải
lớn nhất đến mạch có dòng tải bé hơn.
3. Tìm điểm mở mạch vòng tối ưu, tính toán các chế độ xác lập của lưới điện phân
phối tỉnh Gia Lai và phân tích ảnh hưởng của các nguồn thuỷ điện nhỏ đến tổn thất điện
năng.
3.1. Biểu đồ phụ tải điển hình
lưới điện phân phối tỉnh Gia Lai
Pmax = (44,5 → 63,6) MW
Thời gian: 17h→ 22h (5 giờ)
Ptb = (36,6 → 51,8) MW
Thời gian: 6h – 17h (11 giờ)
Pmin = (23,2 → 31,5) MW
Thời gian: 22h → 6h (8 giờ)
3.2. Tìm chế độ vận hành của
phụ tải và máy phát thuỷ điện để chọn
sơ đồ tính điểm mở tối ưu
Kết quả tính tổn thất điện năng trong các chế độ khác nhau được cho ở bảng dưới đây:
Chế độ ΣPf ΣQf ΣPf
(TĐ) ΣQf
(TĐ) ΣPpt ΣQpt ΣQb ΔP ΔP Thời
gian Thời
gian ΔA
vận hành MW MVAR MW MVAR MW MVAR MVAR MW % h/ngày ng/năm kWh
Mùa mưa 4,117,500
PT max 65.46
33.84
22.16
16.62
64.00
31.00
4.50
1.46
2.22
5
150
1,095,000
PT t.bình 41.46
18.53
22.16
16.62
40.32
19.53
4.50
1.09
2.64
11
150
1,798,500
PT min 24.72
9.23
22.16
16.62
23.68
11.47
4.50
1.02
4.11
8
150
1,224,000
Mùa nắng 6,630,600
PT max 65.9
37.89
6.30
4.73
64.00
31.00
4.50
1.9
2.88
5
215
2,042,500
PT t.bình 41.59
19.59
6.30
4.73
40.32
19.53
4.50
1.22
2.94
11
215
2,885,300
PT min 24.69
9.11
6.30
4.73
23.68
11.47
4.50
0.99
3.99
8
215
1,702,800
Trong chế độ phụ tải trung bình và công suất phát của các nhà máy thuỷ điện nhỏ nhất
(vào mùa nắng) thì tổn thất điện năng là lớn nhất. Vì vậy ta chọn chế độ phụ tải trung bình và
lúc các nhà máy thuỷ điện nhỏ phát công suất hạn chế (vào mùa nắng) để xét tìm điểm mở tối
ưu trong lưới.
3.3. Tìm điểm mở tối ưu, tính toán phân tích ảnh hưởng của thuỷ điện nhỏ
Lưới điện phân phối tỉnh Gia Lai có thể chia làm 25 mạch vòng độc lập và kết quả quá
trình tìm điểm mở tối ưu theo thuật toán đã nêu ở mục 2.2 có thể tóm tắt trong bảng sau:
Mạch
vòng Dao cách ly Công suất
(MVA) Chọn điểm mở
1 Đóng tất cả các DCL trong sơ đồ (toàn bộ lưới vận hành kín) và tính công suất chảy qua các
DCL trong mạch vòng: MC 471/E42 → DCL 471-71 → MC 477 Diệp Kính → LBS 400-
10 → MC 477 Cầu số 3 → MC 477/E41 (mạch vòng giữa TBA 110kV Diên Hồng và TBA
110kV Biển Hồ)
DCL 471-71/E42 4,33
MC 477 Diệp Kính 0,61 MC 477 Diệp Kính
LBS 400-10 1,07
MC 477 Cầu số 3 1,57
2 Mở MC 477 Diệp Kính, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: MC
473/E41 → DCL 400-8 → MC 477 Cầu số 3 → MC 477/E41 (mạch vòng của 2 xuất tuyến
của cùng TBA 110kV Biển Hồ)
DCL 400-8 0,58 DCL 400-8
MC 477 Cầu số 3 1,57
3 Mở DCL 400-8, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: MC 477/E41
→ MC 477 Cầu số 3 → MC 477 Tô Vĩnh Diện → LBS 138/19-4 Đông Y → DCL 106-4
UB Trà Đa → DCL 057-4 Sư 320 → MC 475/E41 (mạch vòng của 2 xuất tuyến của c
ùng
TBA 110kV Biển Hồ)
MC 477 Cầu số 3 1,67
MC 477 Tô Vĩnh Diện 2,25
LBS 138/19-4 Đông Y 1,85
DCL 106-4 UB Trà Đa 0,58 DCL 106-4 UB Trà Đa
DCL 057-4 Sư 320 1,26
4 Mở DCL 106-4 UB Trà Đa, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng:
MC 477/E41 → MC 477 Cầu số 3 → LBS 400-9 → MC 474 KS Ia Ly → LBS 400-13 →
MC 474/E42 (mạch vòng giữa TBA 110kV Diên Hồng và TBA 110kV Biển Hồ)
MC 477 Cầu số 3 1,88
LBS 400-9 0,38 LBS 400-9
MC 474 KS Ia Ly 1,32
LBS 400-13 0,98
5 Mở LBS 400-9, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: MC 474/E42
→ DCL 400-15 → DCL 400-14 → LBS 400-12 → MC 473/E41 (mạch vòng giữa TBA
110kV Diên Hồng và TBA 110kV Biển Hồ)
DCL 400-15 0,9 DCL 400-15
DCL 400-14 1,3 (mở DCL 400-14 để đảm bảo XT 474/E42
LBS 400-12 1,57 chỉ cấp điện ưu tiên cho trung tâm T.phố)
6 Mở DCL 400-14, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
473/E42 → MC 473/E41 (mạch vòng giữa TBA 110kV Diên Hồng và TBA 110kV Biển
Hồ)
MC 473/E42 0,71 MC 473/E42
MC 473/E41 1,83
7 Mở MC 473/E42, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
474/E42 → DCL 400-15 → MC 472/E42
MC 474/E42 0,63
DCL 400-15 0,4 DCL 400-15
MC 472/E42 1,38 (đề nghị đấu nối tại điểm 85 để XT 472/E42 cấp
điện cho Trung tâm TP)
8 Mở DCL 400-15, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
473/E41 → DCL 400-12 → DCL 400-11→ MC 477 Cầu số 3 → MC477/E41
DCL 400-12 1,8
DCL 400-11 1,31 DCL 400-11
MC 477 Cầu số 3 2,07
9 Mở DCL 400-11, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
471/E42 → DCL 471-71 → LBS 400-5 → MC 471 Gốc Vông → DCL 138/52/36-4 T.Thất
Tùng → LBS 138/19-4 Đông Y → MC 477 Tô Vĩnh Diện → MC 477 Cầu số 3→ MC
477/E41
DCL 471-71/E42 5,73
LBS 400-5 3,77
MC 471 Gốc Vông 2,82
138/52/36-4 TTT 0,26 138/52/36-4 TTT
138/19-4 Đông Y 1,02
MC 477 T. V Diện 1,41
MC 477 Cầu số 3 2,29
10 Mở DCL 138/52/36-4 TTT, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng:
Vòng MC 477/E42 → DCL 477-791 → MC 474/E42
MC 477/E42 0.77
DCL 477-791 0.07 DCL 477-791
MC 474/E42 0.41
11 Mở DCL 477-791, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
471/E42 → LTD 400-2 → LTD 471-72 → LTD 400-1 → MC 471/E41
LTD 400-2 1.38
LTD 471-72 1.38 (mở LTD 471-72 phân vùng cấp điện cho các
huyện)
LTD 400-1 0.72 LTD 400-1
12 Mở LTD 471-72, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
475/E42 → MC 475 Nguyễn Viết Xuân → LBS 400-16 → DCL 471-71 → MC 471/E42
MC 475 NV Xuân 1.78 MC 475 NV Xuân
LBS 400-16 1.78
DCL 471-71/E42 6.32
13 Mở MC 475 NVX, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
475/E42 → MC 475 Trà Bá → DCL 400-51 → LBS 400-7 → LBS 400-5 → DCL 471-
71→ MC 471/E42
MC 475 Trà Bá 0.6 MC 475 Trà Bá
DCL 400-51 0.93
LBS 400-7 4.74
LBS 400-5 4.74
DCL 471-71/E42 5.69
14 Mở MC 475 Trà Bá, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng MC
475/E42 → DCL 400-19 → MC 471 An Mỹ → DCL 121-4 Chư Á → MC471 Gốc Vông
→ LBS 400-5 → DCL 471-71 → MC 471/E42
DCL 400-19 0.66 DCL 400-19
MC 471 An Mỹ 1.53
DCL 121-4 Chư Á 2.63
MC 471 Gốc Vông 3.03
LBS 400-5 4.78
DCL 471-71/E42 5.24
15 Mở DCL 400-19, tiếp tục tính công suất chảy qua các DCL trong mạch vòng: Vòng TC
C41/F7 → MC 475 Làng Lang → TC C41/F19 → LBS 128/1-4 Bàu Cạn → TC C41/F7
MC 475 Làng Lang 1.84
DCL 128/1-4 Bàu Cạn 0.22 DCL 128/1-4 Bàu Cạn