zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật hệ thống điện: Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá an toàn hệ thống điện

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Báo xấu

52
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá an toàn hệ thống điện" nghiên cứu những lý thuyết chung về an toàn hệ thống. Phần này giới thiệu các khái niệm cũng như sự phân loại về an toàn và các yếu tố tác động đến an toàn hệ thống; những phương pháp đánh giá an toàn trong hệ thống điện. Sử dụng phương pháp tiền định và phương pháp xác suất để đánh giá an toàn tĩnh (chế độ xác lập), an toàn động (chế độ quá độ) và đánh giá độ rủi ro xảy ra trong hệ thống điện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật hệ thống điện: Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá an toàn hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- TẠ HỮU HÙNG CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN Hà Nội – 2005
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- TẠ HỮU HÙNG CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS: Trần Bách Hà Nội - 2005
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống điện Việt Nam phát triển không ngừng theo thời gian, mở rộng theo không gian và ngày càng trở nên phức tạp. Các phụ tải ngày càng nhiều yêu cầu về chất lượng phục vụ ngày càng cao. Để đáp ứng được những thay đổi đó việc phân tích hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng. Chúng ta cần phân tích rất nhiều vấn đề của hệ thống chẳng hạn như ổn định tĩnh, ổn định động, độ tin cậy, các phương pháp điều chỉnh và vận hành hệ thống… Một vấn đề quan trọng khác trong phân tích hệ thống điện đó là vấn đề an toàn hệ thống điện. Phân tích an toàn hệ thống đưa lại cho người thiết kế và vận hành những khái niệm và chỉ số cụ thể để xem xét và đánh giá hệ thống, đồng thời từ việc phân tích an toàn cũng đưa lại độ tin cậy cung cấp điện cao hơn cho các phụ tải nhất là các phụ tải quan trọng trong hệ thống. Vì vậy trong luận văn của mình tôi đã nghiên cứu đề tài “Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá an toàn Hệ thống điện” và ứng dụng tính toán an toàn điện áp cho lưới truyền tải 220kV Việt Nam năm 2004. Tuy nhiên do nhiều hạn chế về thời gian, chuyên môn nên luận văn của tôi không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được những chỉ dẫn góp ý của các thầy cô giáo cũng như các đồng nghiệp để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến thầy giáo PGS-TS Trần Bách bộ môn Hệ thống điện, khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi cũng xin giử lời cảm ơn đến các thầy cô giáo, các đồng nghiệp và người thân đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25/10/2005 Người thực hiện: Tạ Hữu Hùng -1-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MỤC LỤC Trang Lời mở đầu 1 Danh mục viết tắt 5 Chương 1: Giới thiệu 6 1.1 Động cơ và mục tiêu 6 1.2 Thành tựu và kết luận của các công trình nghiên cứu trước đây 9 1.3 Mục đích nghiên cứu 10 Chương 2: Lý thuyết chung về an toàn 11 2.1 Giới thiệu chung về an toàn hệ thống điện 12 2.2 An toàn hệ thống điện 14 2.2.1 Khái niệm 14 2.2.2 Phân loại 16 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn trong hệ thống điện 20 2.4 Các phương pháp phân tích sự cố hệ thống điện 21 2.4.1 Phương pháp độ nhạy 23 2.4.2 Phương pháp dòng tải AC 28 Chương 3: Đánh giá an toàn trong hệ thống điện 31 3.1 Đánh giá an toàn tĩnh 31 3.1.1 Phương pháp tiền định 31 3.1.2 Phương pháp xác suất 32 3.1.3 So sánh phương pháp tiền định và phương pháp xác suất 33 3.2 Đánh giá an toàn động 34 3.3 Phương pháp xác suất để tính độ rủi ro cơ bản trong an toàn hệ thống điện 35 -2-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 3.4 Phương pháp đánh giá độ rủi ro trong an toàn trong hệ thống 38 3.4.1 Độ rủi ro quá tải đường dây truyền tải 38 3.4.2 Độ rủi ro quá tải máy biến áp 40 3.4.3 Độ rủi ro quá tải đường dây và máy biến áp trong năm 42 3.4.4 Độ rủi ro của hệ thống bảo vệ đặc biệt. 44 3.4.5 Đánh giá an toàn điện áp hệ thống điện 45 3.4.6 Độ rủi ro của mất ổn định quá độ 47 3.4.7 Độ rủi ro tổng hợp của hệ thống điện 50 3.4.8 Đánh giá an toàn độ rủi ro cơ sở thời gian thực 50 3.4.9 Định hướng của phương pháp độ rủi ro cơ sở. 52 3.5 Lựa chọn phương pháp xác suất. 52 3.6 Đánh giá kinh tế của an toàn hệ thống điện 54 3.6.1 Đánh giá kinh tế của an toàn hệ thống điện. 54 3.6.2 Mô hình đánh giá kinh tế của an toàn hệ thống 56 3.6.2.1 Mô hình mạng điện 56 3.6.2.2 Kiểm tra điều kiện cân bằng của trạng thái đầu 58 3.6.2.3 Mô hình trạng thái ngẫu nhiên 58 3.6.2.4 Mô hình các điều kiện thời tiết 59 3.6.2.5 Kiểm tra vùng cô lập 60 3.6.2.6 Kiểm tra điều kiện cân bằng của mỗi vùng cô lập 61 3.6.2.7 Tác động của người vận hành 62 3.6.2.8 Kiểm tra điều kiện cân bằng mới 63 3.6.2.9 Khôi phục tải 63 3.6.3 Tính toán chi phí vận hành 64 3.6.3.1 Chi phí bồi thường thiệt hại cho khách hàng 64 3.6.3.2 Chi phí an toàn 66 3.6.3.3 Chi phí năng lượng 67 3.6.4 Tiêu chuẩn dừng 68 -3-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 4: Tính toán an toàn ở chế độ xác lập, ứng dụng tính toán an toàn điện áp cho lưới điện 220kV Việt Nam. 69 4.1. Các phương pháp và tiêu chuẩn tính toán an toàn lưới điện 69 4.2. Giới thiệu chung về PSS/E. 71 4.2.1. Cách nhập số liệu tính toán trào lưu công suất 72 4.2.1. Ví dụ minh họa. 90 4.2.3 Chọn phương pháp giải. 94 4.2.4 Đưa ra kết quả. 95 4.3. Tính toán an toàn điện áp hệ thống điện Việt Nam năm 2004. 97 4.3.1 Hiện trạng của hệ thống điện của Việt Nam. 97 4.3.2 Tính toán an toàn lưới điện 220 kV. 99 4.3.3 Nhận xét và kết luận. 105 Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo 107 Tài liệu tham khảo 109 Phụ lục -4-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN DANH MỤC VIẾT TẮT CCDF Composite customer damage Thiệt hại của khách hàng cho tất cả các khu vực function COC Customer outage costs Giá tiền đền bù khi phụ tải bị mất điện DSA Dynamic Security Assessment Đánh giá an toàn động LF Load factor Hệ số điền kín đồ thị phụ tải PSS/E Power system simulator for Chương trình mô phỏng và tính toán hệ thống Engineering điện SCADA Supervisory Control and Data Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám Acquisition sát SCDF Sector Customer Damage Thiệt hại của khách hàng cho từng khu vực Function SMP System marginal price Giá cao nhất của hệ thống SPS Special protection schemes Phối hợp bảo vệ đặc biệt SSA Static Security Assessment Đánh giá an toàn tĩnh Stress Hệ thống vận hành gần với giới hạn an toàn TSI Transient Stability Index Chỉ số ổn định động VaSA Value of Security Assessor Chương trình tính toán giá trị an toàn VOLL Value of Lost Load Giá trị mất tải -5-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Động cơ và mục tiêu. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây tải điện và các thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) được kết nối với nhau tạo thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.[1] Hệ thống điện phát triển không ngừng theo thời gian, mở rộng theo không gian và ngày càng trở nên phức tạp. Do tính chất phức tạp của hệ thống nên hệ thống có rất nhiều trạng thái xảy ra, mỗi trạng thái người ta gọi là một chế độ của hệ thống. [1] Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, các chế độ của hệ thống điện được chia thành hai loại chính là chế độ xác lập và chế độ quá độ. Chế độ xác lập là chế độ mà các thông số không thay đổi hoặc trong một khoảng thời gian tương đối ngắn thì nó chỉ biến thiên với một lượng nhỏ. Chế độ xác lập là những chế độ làm việc bình thường, lâu dài của hệ thống hoặc những chế độ làm việc sau sự cố. Ngoài các chế độ xác lập trong hệ thống còn diễn ra chế độ quá độ, đó là những chế độ làm việc trung gian khi chuyển từ chế độ xác lập này đến chế độ xác lập khác. Phân tích các chế độ xác lập được gọi là phân tích trạng thái tĩnh còn phân tích các chế độ quá độ được gọi là phân tích trạng thái động của hệ thống.[3] Nghiên cứu an toàn hệ thống điện là nghiên cứu các trạng thái vận hành hệ thống và giới hạn của của các tham số để hệ thống vẫn đảm bảo an toàn trước những sự cố ngẫu nhiên mà không bị vi phạm các giới hạn của hệ thống hoặc không phải sa thải bất kỳ phụ tải nào. Từ sự cạnh tranh trong cung cấp điện dẫn đến chi phí dự trữ an toàn ngày càng giảm. Tổ chức OFGEM (Office -6-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN of Gas and Electricity Markets-Anh) đã đặt câu hỏi liệu các tiêu chuẩn thường dùng trong sản xuất và tiêu thụ điện có phù hợp với mức an toàn không? Như ta đã biết nếu nguồn cung cấp không đủ công suất thì sẽ làm giảm tần số hệ thống hoặc phải sa thải phụ tải. Giá trị của độ an toàn được tính thông qua những tổn thất mà khách hàng hứng chịu khi phụ tải của họ bị sa thải. Những lợi ích của việc giữ an toàn hệ thống chỉ có thể được đánh giá thông qua xác suất, xác suất này được nghiên cứu nhằm mục đích bảo vệ hệ thống chống lại các trạng thái ngẫu nhiên xảy ra trên hệ thống mà không được cảnh báo trước. Các tiêu chuẩn về an toàn được đưa ra vào năm 1994 bởi NGT (National Grid Transco-Anh) là những tiêu chuẩn an toàn theo kinh nghiệm truyền thống, trong một vài trường hợp, kết quả tìm được có thể rất dư thừa và lãng phí. Trong nhiều trường hợp khác, những tiêu chuẩn này vẫn đủ chính xác để ngăn những sự cố nguy hiểm bất ngờ xảy ra với hệ thống. An toàn hệ thống điện là thuật ngữ thường được dùng để chỉ khả năng của hệ thống có thể chống lại được những sự cố không được dự báo trước nhưng không thể tránh được, chẳng hạn như việc cắt điện đột ngột của đường dây truyền tải do những sự cố bất ngờ trên đường dây truyền tải hoặc sự cố của một nhà máy điện quan trọng do một hỏng hóc về cơ khí . Điện năng rất quan trọng trong đời sống hàng ngày và trong các hoạt động về sản xuất của nền kinh tế vì thế hệ thống điện phải được kiểm tra giám sát một cách chặt chẽ để hệ thống luôn nằm trong giới hạn an toàn. Tiêu chuẩn an toàn tiền định cổ điển được sử dụng để đánh giá mức an toàn của hệ thống. Một hệ thống điện được gọi là “chắc chắn” nếu nó đáp ứng được tiêu chuẩn an toàn tiền định, tức là hệ thống vận hành mà không vi phạm giới hạn nào trong tất cả các trạng thái ngẫu nhiên của hệ thống. Trạng thái ngẫu nhiên được định nghĩa như là sự cố của một phần tử trong hệ thống hoặc của hai phần tử liên kết với nhau. An toàn hệ thống được kiểm tra và sử -7-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN dụng bằng những công cụ phân tích các trạng thái ngẫu nhiên, những công cụ này mô phỏng các tác động của mỗi trạng thái ngẫu nhiên lên hệ thống bằng cách sử dụng các chương trình phân tính hệ thống. Chương trình phân tích hệ thống tính toán dòng công suất, ổn định điện áp của các trạng thái. Ý tưởng của phương pháp tiền định là nghiên cứu an toàn để tránh những sự cố dây chuyền dẫn đến những sự cố lớn xảy ra bất ngờ. Chẳng hạn, một đường dây bị sự cố cắt ra dẫn đến sự quá tải của một đường dây khác, đường dây này cũng có khả năng bị cắt theo , đây là lý do gây ra những sự cố tiếp theo và có thể gây ra mất nhiều tải hoặc gây sụp đổ hệ thống. Tiêu chuẩn tiền định thực hiện đơn giản nhưng đây không phải là giải pháp tối ưu về kinh tế. Trong một số trường hợp thì chúng hiệu quả ở một mức an toàn và nó có thể ngăn ngừa được phải cắt điện của các phụ tải. Trong trường hợp khác, chẳng hạn như trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt thì tiêu chuẩn tiền định lại không phản ánh đúng mức độ nguy hiểm của những sự cố chính. Ý tưởng của phân tích an toàn theo xác suất vượt ra khỏi quan niệm về những trạng thái ngẫu nhiên của hệ thống dẫn đến những sự kiện không mong muốn. Nếu chúng ta không tự giới hạn các trạng thái ngẫu nhiên có thể xảy ra thì trạng thái của hệ thống không thể được xem là an toàn hay không an toàn bởi vì hầu hết những sự cố ngẫu nhiên kết hợp với nhau sẽ là lý do dẫn đến những vi phạm về giới hạn trong vận hành. Những tác động để ngăn chặn những vi phạm cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến những sự cố không mong muốn. Để ngăn chặn hoàn toàn những sự cố trên là điều không thể bởi vì điều đó sẽ dẫn đến giá thành cung cấp rất cao. Nói một cách khác là không thể đảm bảo hệ thống sẽ chống lại tất cả những sự cố có thể xảy ra . Một cách đo độ an toàn khác phải được chấp nhận nếu chúng ta muốn nghiên cứu rộng hơn về những trạng thái ngẫu nhiên của hệ thống điện. -8-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.2. Những thành tựu và kết luận của các nghiên cứu trước. Công trình nghiên cứu “Một phương pháp tính toán giá trị an toàn trong vận hành hệ thống điện” đặt nền móng bởi Prof. Daniel Kirschen vào năm 1997, công trình này cũng được xem như là “công trình đầu tiên”. Sau đó Dr. K. Bell đã phát triển phần mềm sử dụng cho phương pháp tính toán. Tiếp theo Dr. M. Rios đã phát triển thêm phần mềm này và ứng dụng nó vào mô hình của hệ thống điện NGT (National Grid Transco) ở Anh. Sau đây là những thành tựu và kết quả của công trình này đạt được. • Đã có những phương pháp đánh giá thiệt hại của các sự cố trong hệ thống điện bằng những công cụ phần mềm. Công cụ này được sử dụng để lập phương thức vận hành hệ thống, nó được thực hiện và phát triển dựa trên mô phỏng Monte Carlo. Công cụ này được gọi là công cụ tính toán giá trị an toàn (VaSA-Value of Security Assessor). VaSA được thử nghiệm thành công trên hệ thống NGT (Anh). Kết quả của cuộc thử nghiệm là mang tính tích cực. • Phát triển mô hình gồm năm “ trạng thái thời tiết”. Một trong những trạng thái này là trạng thái “thời tiết bình thường” (ví dụ, thời tiết tốt) trong khi bốn trạng thái còn lại tương ứng với những trạng thái mà có số sự cố trung bình lớn hơn mức bình thường. Những cuộc thử nghiệm đã chỉ ra rằng những trạng thái thời tiết xấu không ảnh hưởng lớn đến sự lựa chọn các phương thức vận hành. • Trong VaSA đã trình bày những công thức cơ bản về mô phỏng hệ thống và những tác động hiệu chỉnh trong vận hành. Các phương pháp để mô tả xác suất của các sự cố gây ra cắt dây chuyền hoặc gây ra sự cố cắt một hay nhiều thiết bị không cần thiết khi thiết bị lân cận bị sự cố. VaSA có khả năng tính toán giá trị an toàn không những cho một trạng thái tức thì hệ thống mà còn có khả năng tính toán phương thức vận hành trong cả ngày và tính toán được thời gian xử lý của người vận hành. -9-
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.3 Mục đích của nghiên cứu. Ta thấy vấn đề an toàn cho hệ thống điện ngày càng đặt ra bức thiết để giải quyết các vấn đề về kinh tế và kỹ thuật cho hệ thống. Vì vậy trong đồ án này đã đi sâu nghiên cứu các vấn đề an toàn của hệ thống: - Phần đầu của luận văn nghiên cứu những lý thuyết chung về an toàn hệ thống. Phần này giới thiệu các khái niệm cũng như sự phân loại về an toàn và các yếu tố tác động đến an toàn hệ thống. Ở phần này cũng đưa ra hai phương pháp phân tích sự cố hệ thống điện đó là phương pháp phân tích độ nhạy và phương pháp dòng tải AC. - Phần tiếp theo của luận văn đưa ra những phương pháp đánh giá an toàn trong hệ thống điện. Sử dụng phương pháp tiền định và phương pháp xác suất để đánh giá an toàn tĩnh (chế độ xác lập), an toàn động (chế độ quá độ) và đánh giá độ rủi ro xảy ra trong hệ thống điện. Tiếp theo luận văn trình bày những đánh giá về kinh tế của an toàn hệ thống điện, các chi phí tính toán khi mất an toàn và các tiêu chuẩn đánh giá về kinh tế trong vận hành. - Phần cuối của luận văn đã áp dụng tính toán an toàn điện áp cho lưới điện truyền tải 220kV của Việt Nam năm 2004 ở các chế độ phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu và chế độ phụ tải cực đại buổi sáng. Trong phần này cũng giới thiệu về chương trình tính toán phân tích lưới điện PSS/E 29. - 10 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ AN TOÀN 2.1 Giới thiệu chung về an toàn hệ thống điện. Ngày nay mối quan tâm chính của chúng ta vẫn là vận hành tối ưu kinh tế hệ thống điện. Một yếu tố quan trọng trong vận hành hệ thống điện chính là an toàn hệ thống. An toàn hệ thống điện là việc giữ cho hệ thống vận hành bình thường khi bị sự cố một phần tử trong hệ thống. Chẳng hạn như một máy phát có thể bị tách ra khỏi hệ thống do thiết bị phụ trợ bị hỏng, trong thời gian gián đoạn để thay thế máy phát dự phòng, thì hệ thống còn lại có thể bị suy giảm tần số hoặc phải sa thải phụ tải. Tương tự, một đường dây truyền tải có thể bị bão phá hỏng và nó bị tách ra bởi các rơle tự động. Nếu như máy phát vẫn tiếp tục phát công suất như cũ thì trong thời gian gián đoạn sữa chữa những đường dây còn lại có thể bị tăng tải và đạt đến hoặc vượt quá giới hạn cho phép. Các phần tử của hệ thống điện được thiết kế để vận hành trong một giới hạn cho phép, hầu hết các bộ phận của các phần tử này đều được bảo vệ bởi các thiết bị tự động, do đó các phần tử này có thể bị cắt ra khỏi hệ thống nếu giới hạn của nó bị vi phạm. Nếu sự cố xảy ra mà hệ thống vẫn tiếp tục làm việc bình thường thì sự cố đó được xem như là một sự cố thoáng qua. Còn có những sự cố mà khi nó xảy ra thì sẽ dẫn đến một loạt sự cố khác trong hệ thống xảy ra theo, ví dụ về chuỗi sự cố này là một đường dây bị cắt ra do hư hỏng cách điện, các đường dây còn lại trong hệ thống vẫn tiếp tục vận hành nhưng trong đó sẽ có một số đường dây bị quá tải bởi vậy nó có thể bị cắt ra bởi các rơle tự động, điều đó có nghĩa là những đường dây còn lại sẽ ngày càng quá tải thêm. Những quá trình này thường xảy ra liên tiếp và dẫn đến - 11 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN giới hạn sụp đổ hệ thống, trường hợp đặc biệt này của hệ thống được gọi là sự cố dây chuyền. Hầu hết các hệ thống điện lớn đều được lắp đặt thiết bị cho phép người vận hành có thể kiểm tra giám sát và vận hành hệ thống một cách dễ dàng để đạt được độ tin cậy. Hệ thống an toàn bao gồm 3 chức năng chính những chức năng này được tập trung tại trung tâm vận hành: 1. Chức năng kiểm tra giám sát 2. Chức năng phân tích dự báo sự cố 3. Phân tích các tác động hiệu chỉnh Những chức năng này đưa lại cho người vận hành tại các trung tâm điều khiển những thông tin kịp thời chính xác để vận hành hệ thống một cách an toàn tin, cậy nhất và kinh tế nhất. Chức năng kiểm tra giám sát là chức năng quan trọng nhất trong 3 chức năng trên. Hệ thống này cung cấp cho người vận hành một cách trực quan về thông số vận hành của hệ thống. Hệ thống này rất tiện lợi vì nó có thể kiểm tra được những vị trí rất xa trong hệ thống mà không phải trực tiếp đến đó. Vận hành hệ thống được tốt phụ thuộc vào độ chính xác của các thiết bị đo và các giá trị của nó được truyền đến trung tâm điều khiển. Hệ thống đo và truyền dữ liệu được gọi là hệ thống đo xa, hệ thống này có thể đo và kiểm tra điện áp, dòng điện, dòng công suất, trạng thái hỏng của mạch điện và các thông tin giới hạn như tần số, các thành phần đầu ra của máy phát và vị trí đầu phân áp của máy biến áp cũng có thể được đo từ xa. Với một lượng thông tin lớn được đo cùng một lúc, người vận hành không thể kiểm tra và phân tích những những thông tin này trong một thời gian ngắn. Vì lý do đó máy tính kỹ thuật đã được cài đặt phần mềm vận hành điều khiển trung tâm để thu thập và xử lý các tín hiệu đo, các quá trình biến đổi và dữ liệu về vị trí của chúng. - 12 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Người vận hành có thể nhìn thấy thông tin qua một màn hình lớn. Điều quan trọng hơn, máy tính có thể kiểm tra các thông tin về giới hạn và cảnh báo cho người vận hành những sự cố như quá tải hoặc điện áp vượt mức cho phép. Người ta đánh giá trạng thái hệ thống bằng cách sử dụng những số liệu từ hệ thống đo xa rồi so sánh với hệ thống mẫu để đưa ra những đánh giá tối ưu (trong khả năng thống kê được) cho những phương thức vận hành của hệ thống điện. Hệ thống giám sát luôn luôn được kết hợp với hệ thống điều k hiển, hệ này cho phép người vận hành đóng, ngắt mạch, thay đổi đầu phân áp của máy biến áp… từ trung tâm điều độ. Hệ thống điều khiển thường được sử dụng là hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), hệ thống này thu thập và xử lý số liệu về hệ thống và điều khiển hệ thống. Hệ thống SCADA cho phép một số người vận hành quan sát gián tiếp hệ thống (máy phát và hệ thống truyền tải điện…). Chức năng chính thứ hai của hệ thống an toàn là phân tích những trạng thái ngẫu nhiên xảy ra. Kết quả đạt được của việc phân tích này là dự báo trước cho người vận hành biết những trạng thái ngẫu nhiên trong hệ thống để người vận hành điều khiển hệ thống được an toàn. Rất nhiều nhiễu loạn xuất hiện trong hệ thống điện, đó có thể là nguyên nhân dẫn đến hệ thống mất an toàn, bất ổn trong khoảng thời gian rất nhanh vì thế người vận hành không thể hành động kịp để ngăn chặn sự cố. Vì vậy ta cần phải phân tích nhanh các sự kiện xảy ra trong hệ thống để phát hiện sớm sự cố. Hiện nay với những hệ thống điện hiện đại cài đặt nhiều chương trình có khả năng phân tích và dự báo những sự cố trước khi chúng xảy ra. Chức năng thứ 3 của hệ thống an toàn là chức năng phân tích và hiệu chỉnh các tác động vận hành, cho phép cán bộ điều độ thay đổi phương thức vận hành của hệ thống điện trong các trường hợp quá tải. Đây là một chương - 13 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN trình phân tích những khả năng sự cố có thể xảy ra để tác động điều chỉnh lên hệ thống trước khi sự cố xuất hiện. Ví dụ chúng ta có thể điều chỉnh giảm dòng công suất trên đường dây có thể bị quá tải để đến khi sự cố xảy ra thì đường dây này vẫn nằm trong phạm vi an toàn cho phép. Tất cả các chức năng điều khiển giám sát, phân tích các trạng thái ngẫu nhiên và phân tích tác động hiệu chỉnh là các công cụ nhằm mục đích trợ giúp cho người vận hành hệ thống điện. 2.2 An toàn hệ thống điện. 2.2.1 Khái niệm An toàn hệ thống điện được đánh giá bằng các tiêu chuẩn an toàn. Có hai tiêu chuẩn thường được sử dụng để đánh giá an toàn hệ thống là tiêu chuẩn N-1 và tiêu chuẩn N-2. Tiêu chuẩn N-1 được phát biểu như sau: Hệ thống điện được gọi là an toàn theo tiêu chuẩn N-1 nếu hệ thống sau khi mất đi bất kỳ một phần tử (hoặc hai phần tử có liên kết với nhau) thì hệ thống vẫn vận hành bình thường tức là không có bất cứ một tham số nào của hệ thống vi phạm giới hạn và không phải sa thải bất kỳ phụ tải nào. [11] Trong một vài trường hợp người ta sử dụng tiêu chuẩn N-2 để đạt được độ an toàn cao hơn cho hệ thống khi mất đi hai phần tử bất kỳ. Công suất trên hệ thống truyền tải trong trạng thái vận hành bình thường phải được giới hạn ở các mức, những mức này cho phép xảy ra bất cứ trạng thái ngẫu nhiên xảy ra mà vẫn đạt được chất lượng điện năng và các thông số hệ thống nằm trong giới hạn cho phép.[11] Những trạng thái ngẫu nhiên có thể là những sự cố hỏng hóc các phần tử của hệ thống do các hiện tượng khách quan (ví dụ như sự cố xảy ra do sét đánh làm máy cắt đóng) hoặc có thể bao gồm những sự mất ổn định tĩnh hoặc - 14 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN sự mất ổn động (ví dụ như một thay đổi bất kỳ của phụ tải cũng có thể dẫn đến cắt đường dây hoặc máy phát) [8] Thông thường, mô phỏng chuỗi trạng thái ngẫu nhiên được sử dụng để đánh giá tác động của nó lên hệ thống trong một trạng thái ổn định. Tuy nhiên, các hiện tượng vật lý trong tự nhiên là phi tuyến, hệ thống điện trên thực tế ngày càng phức tạp làm cho việc đánh giá an toàn hệ thống trở nên rất khó khăn. Chẳng hạn, hệ thống kiểm tra giám sát phải hoạt động liên tục và yêu cầu phải phân tích nhanh độ nhạy để xác định xu hướng thay đổi của các tham số, những kết quả phân tích trên cho ta biết phải vận hành hệ thống như thế nào để tăng mức an toàn. [8] Mặt khác, áp lực về các điều kiện kinh tế và môi trường làm cho việc tăng tính an toàn của hệ thống và lợi ích kinh tế trở nên mâu thuẫn nhau, thậm chí thay vì phải xây dựng những đường dây truyền tải mới và tăng thêm nguồn phát thì người vận hành lại phải vận hành hệ thống ở gần với mức giới hạn hơn, gây ra mất an toàn cho hệ thống [8]. Những thay đổi nhỏ của phụ tải gây ra các nhiễu loạn đó là nguyên nhân làm thay đổi các trạng thái của hệ thống. Tuy nhiên, an toàn hệ thống được đánh giá bởi những thay đổi lớn đó là nguyên nhân chính dẫn đến thay đổi trạng thái của hệ thống. Những sự thay đổi lớn này bắt nguồn từ những trạng thái ngẫu nhiên. Những sự cố hay xảy ra nhất là rơle hoạt động không tin cậy, đây là những thiết bị được thiết kế để bảo vệ hệ thống trước những sự cố hoặc là những trạng thái bất thường khác. Các rơle tác động dẫn đến khả năng cắt các đường dây, máy biến áp, máy phát, hoặc những phụ tải lớn.[18] Các phần tử biến đổi trong hệ thống điện phản ứng lại với những biến đổi xảy ra trong hệ thống để đạt được trạng thái cân bằng chấp nhận được.Các phân tích về những phản ứng của các phần tử và điều kiện cân bằng mới của hệ thống này được gọi là phân tích an toàn. [18] - 15 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.2.2 Phân loại An toàn hệ thống có thể được phân chia theo hình 2.1 An toàn hệ thống điện An toàn An toàn An toàn quá tải điện áp động Quá tải máy Quá tải Điện áp Điện áp mất Mất ổn định Mất ổn định biến áp đường dây thấp ổn định động tĩnh Hình 2.1: Phân loại an toàn hệ thống điện [18]. Cơ cấu thời gian Người giải quyết Quyết định Cơ sở của quyết định Kiểm soát vận hành như thế Nguyên tắc vận hành, Đánh giá trực tiếp Người vận nào cho kinh tế mà vẫn giữ hệ Đánh giá trực tiếp và (vài phút đến giờ) hành thống ở trạng thái bình thường tính kinh tế Kế hoạch vận Tiêu chuẩn vận hành Người phân Nên dùng tiêu chuẩn vận hành tin cậy và tối ưu về tích hành nào? (vài giờ đến tháng) kinh tế Kế hoạch Người phân Làm thế nào để tăng cường và Tiêu chuẩn tin cậy để (Vài tháng-năm) tích giữ được hệ thống truyền tải thiết kế hệ thống. Bảng 2.1: Mối quan hệ của các quyết định về an toàn [18]. Nếu sự phân tích chỉ tập trung đánh giá vào trạng thái cân bằng của hệ thống (tại điểm vận hành ổn định) thì chúng được gọi là đánh giá an toàn tĩnh (Static Security Assessment- SSA). Trạng thái an toàn tĩnh (trạng thái an toàn ổn định) là trạng thái hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải mà không vi phạm đến các điều kiện về vận hành và không phải cắt đi bất cứ phụ tải nào [9],[7]. Nếu phân tích tập trung đánh giá trạng thái của hệ thống trong khoảng thời gian quá độ ngay sau khi mất ổn định, thì chúng được gọi là đánh giá an - 16 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN toàn động (Dynamic Security Assessment-DSA) [29],[5],[12]. Nghiên cứu an toàn động là nghiên cứu khả năng của hệ thống cung cấp chống lại được những vấn đề động như tác động sớm, mất ổn định động và mất ổn định tĩnh [9], [21]. An toàn điện áp là khả năng tất cả các nút của hệ thống giữ được điện áp trong giới hạn cho phép ở trạng thái vận hành bình thường, mà còn giữ được trong bất cứ trạng thái ngẫu nhiên nào hoặc trước những biến đổi có hại cho hệ thống [9],[5]. Phân tích an toàn điện áp được thực hiện để khảo sát xem liệu những trạng thái ngẫu nhiên nào gây ra sụp đổ điện áp [9]. Đánh giá an toàn tĩnh có thể được dùng để phát hiện nhanh hệ thống mất an toàn bằng cách xem xét những tác động tĩnh của mỗi trạng thái ngẫu nhiên. Tuy nhiên, để biết hệ thống tuyện đối an toàn hay không thì phải được thực hiện đánh giá an toàn động. Một hệ thống điện luôn luôn ở một trong bốn trạng thái sau: 1. Trạng thái bình thường 2. Trạng thái cảnh báo 3. Trạng thái nguy cấp 4. Trạng thái phục hồi Trạng thái nguy cấp có thể là trạng thái rất nguy cấp hoặc trạng thái nguy cấp tạm thời hoặc trạng thái nguy cấp có thể điều khiển được [27]. Điều quan trọng của bốn trạng thái an toàn này là cung cấp một khái niệm cơ sở về các mối liên hệ của các trạng thái an toàn trong hệ thống. Các vấn đề cơ sở này dựa trên giả định rằng bất cứ trạng thái nào được xem là bình thường đều được chấp nhận, các trạng thái còn lại đều không được chấp nhận. Hình 2.2 thể hiện các trạng thái và các hoạt động tương ứng. - 17 -
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Bình thường Tác động (chuyển mạch) Hồi phục Giải quyết nhanh, không tính đến kinh tế Cảnh báo Tình trạng nguy Giảm tải trên hiểm (sự cố dây đường dây chuyền, điểm công suất gián đoạn, phụ tải bị Khẩn cấp Điều khiển sa sa thải) thải phụ tải Hình2.2: Những trạng thái và hoạt động của hệ thống điện [18]. Theo kinh nghiệm, những quyết định liên quan đến an toàn trong cả vận hành và lập phương thức phải dựa trên tiêu chuẩn sao cho hệ thống được vận hành ở trạng thái bình thường trong mọi lúc [21]. Hạn chế chủ yếu của phương pháp này là không phản ánh được sự khác nhau có thể tồn tại ở giữa hai trạng thái được cho là an toàn. Đánh giá độ an toàn được nghiên cứu trên ba vùng chính thể hiện trên hình 2.3, những đánh giá này phải được thực hiện trong một khung thời gian chuẩn. Hình 2.3 thể hiện khung thời gian được sử dụng cho những tác động điều khiển tình trạng khẩn cấp [40]. Do hiện nay việc cạnh tranh về nguồn cung cấp (ở Việt Nam là do thiếu nguồn cung cấp nên chưa có cạnh tranh) và quá trình phát triển của mạng lưới truyền tải dẫn đến kết quả là trạng thái vận hành bị stress rất cao (tức là hệ thống được vận hành ở rất gần với giới hạn mất an toàn), mạng lưới dễ bị tổn thương hơn và điều này cho thấy cần phải tăng mức an toàn trong hệ thống. - 18 -

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA

165 tài liệu

2069 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.