Luận văn thạc sĩ: Tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng theo tiêu chuẩn IEEE 1366

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

277
lượt xem 92
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng theo tiêu chuẩn IEEE 1366 nhằm xây dựng các thuật toán đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng theo tiêu chuẩn IEEE 1366

1 B GIÁO D C ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG DƯƠNG TH PHƯƠNG TH O TÍNH TOÁN Đ TIN C Y LƯ I ĐI N PHÂN PH I THÀNH PH ĐÀ N NG THEO TIÊU CHU N IEEE 1366 Chuyên ngành: M ng và H th ng ñi n Mã s : 60.52.50 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng – Năm 2010
1 M Đ U 1. Lý do l a ch n ñ tài B o ñ m ch t lư ng ñi n năng ñ cung c p d ch v ñi n v i ch t lư ng ngày càng cao, liên t c, an toàn và hi u qu luôn là m i quan tâm thư ng xuyên và c p thi t ñ i v i ngành Đi n. V i ñ nh hư ng phát tri n ngành ñi n theo hư ng ña d ng hóa s h u, hình thành th trư ng ñi n trong nư c, trong ñó Nhà nư c gi ñ c quy n khâu truy n t i và chi ph i trong khâu s n xu t và phân ph i ñi n, nâng cao ch t lư ng cung c p ñi n là y u t quy t ñ nh hàng ñ u ñ i v i các Công ty Đi n l c khi tham gia vào th trư ng bán buôn ñi n c nh tranh. Ch t lư ng cung c p ñi n ngoài các yêu c u v ñi n áp, t n s thì tính liên t c c p ñi n cho khách hàng cũng là m t yêu c u h t s c quan tr ng. Lư i ñi n phân ph i là khâu cu i cùng c a h th ng ñi n, ñưa ñi n năng tr c ti p ñ n h tiêu dùng. Vì v y tính liên t c cung c p ñi n cho ph t i có m i quan h m t thi t và ph thu c tr c ti p vào ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i. Đ tin c y c a lư i ñi n phân ph i ñư c ñánh giá qua nhi u ch tiêu khác nhau, trong ñó các ch tiêu ñánh giá ñ tin c y lư i ñi n phân ph i theo tiêu chu n IEEE 1366 hi n nay ñư c s d ng ph bi n trên th gi i. Do ñó, ñánh giá ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i b ng các ch tiêu theo tiêu chu n IEEE 1366 ñ i v i lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng - m t thành ph có t c ñ tăng trư ng l n v nhu c u ñi n năng cũng như yêu c u ch t lư ng ñi n năng, t ñó ñ xu t các gi i pháp ñ nâng cao ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng là m t v n ñ c n quan tâm nghiên c u. 2. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u - Đ i tư ng nghiên c u c a ñ tài là lư i ñi n phân ph i. - Ph m vi nghiên c u c a ñ tài là ñánh giá ñ tin c y cung c p ñi n c a lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng theo m t s ch tiêu. 3. M c tiêu và nhi m v nghiên c u Đ tài ñ t ra các m c tiêu và nhi m v nghiên c u chính như sau: - Các ch tiêu ñ tin c y lư i ñi n phân ph i theo tiêu chu n IEEE 1366. - Các phương pháp tính toán ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i. - Xây d ng các thu t toán ñánh giá ñ tin c y lư i ñi n phân ph i theo tiêu chu n IEEE 1366. - Áp d ng tính toán cho lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng. 4. Phương pháp nghiên c u Trên cơ s lý thuy t tính toán ñ tin c y lư i ñi n phân ph i và các ch tiêu ñ tin c y lư i ñi n phân ph i theo tiêu chu n IEEE 1366, xây d ng thu t toán ñánh giá ñ tin cây lư i ñi n phân ph i và áp d ng tính toán cho lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng. 5. Tên và b c c ñ tài: Căn c và m c tiêu và nhi m v nghiên c u, ñ tài ñư c ñ t tên như sau: “TÍNH TOÁN Đ TIN C Y LƯ I ĐI N PHÂN PH I THÀNH PH ĐÀ N NG THEO TIÊU CHU N IEEE 1366 ” B c c ñ tài chia làm 4 chương như sau: Chương 1: T ng quan v ñ tin c y lư i ñi n phân ph i. Chương 2: Các phương pháp ñánh giá ñ tin c y và các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366. Chương 3: Tính toán ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i. Chương 4: Áp d ng tính toán ñ tin c y c a lư i ñi n phân ph i thành ph Đà N ng.
2 CHƯƠNG 1 T NG QUAN V Đ TIN C Y LƯ I ĐI N PHÂN PH I 1.1. H th ng ñi n 1.2. T ng quan v lư i phân ph i Ngu n c p ñi n chính cho lư i ñi n phân ph i (LPP) hi n nay là t các thanh cái phía h áp c a các tr m 110 kV. Ngoài ra trong LPP còn có các ngu n ñi n ñư c huy ñ ng ho c d phòng thích h p là các tr m phát diesel ho c các tr m phát th y ñi n nh tùy thu c vào yêu c u c a h th ng ñi n, tính toán kinh t ho c tình tr ng v n hành th c t . Ph t i c a lư i LPP ña d ng và ph c t p, các ph t i sinh ho t và d ch v , ti u th công nghi p ña ph n cùng trong m t h ph t i và h s ñ ng th i th p. Lư i phân ph i g m 2 ph n: Lư i phân ph i trung áp và lư i phân ph i h áp. Các d ng sơ ñ cơ b n: M ng hình tia và M ng vòng (thư ng v n hành ch ñ v n hành h ). Các ch ñ v n hành c a thi t b trong lư i phân ph i: Bình thư ng, không bình thư ng và s c . Các hi n tư ng s c thư ng g p trên LPP là: Gãy c t, ñ t dây, v s , phóng ñi n, h quang ñi n, ng n m ch, m ch b o v không ho t ñ ng .v.v... Khi LPP b s c thì ph i nhanh chóng lo i tr s c , ngăn ng a s c phát tri n làm t n h i ñ n ngư i và thi t b , ph i nhanh chóng khôi ph c ñi n cho khách hàng (ñ c bi t là nh ng ph t i quan tr ng) và ñ m b o ch t lư ng ñi n năng (t n s , ñi n áp). 1.3. Ch t lư ng lư i phân ph i Yêu c u ñ t ra khi thi t k , v n hành lư i ñi n phân ph i là làm th nào ñ cung c p năng lư ng ñi n ñ n khách hàng liên t c, ch t lư ng và ñ m b o tính h p lý nh t v kinh t c a h th ng và thi t b . Các yêu c u ñó th hi n trong các tiêu chu n c th sau: Tiêu chu n k thu t, tiêu chu n ñ tin c y, tiêu chu n t n th t ñi n năng, tiêu chu n ch t lư ng d ch v . Trong v n hành, lư i phân ph i ñư c ñánh giá thư ng xuyên d a trên tính toán các ch tiêu ch t lư ng. T ñó th c hi n các bi n pháp làm tăng ch t lư ng làm vi c c a lư i phân ph i ho c k p th i s a ch a c i t o lư i sao cho các ch tiêu ch t lư ng không vư t ra kh i giá tr cho phép. Các tiêu chu n ch t lư ng còn dùng ñ ñánh giá hi u qu c a h th ng qu n lý v n hành lư i phân ph i như t ch c s a ch a ñ nh kỳ, b o qu n thi t b , kh c ph c s c , d tr thi t b … 1.4. Đ tin c y lư i phân ph i Do ñ tin c y c a h th ng ngu n phát và truy n t i nh hư ng l n ñ n an toàn v n hành c a h th ng ñi n nên luôn ñư c nhi u s quan tâm và ñ u tư hơn so v i ñ tin c y c a LPP. Tuy nhiên, ñ tin c y c a LPP l i nh hư ng tr c ti p ñ n vi c cung c p ñi n cho khách hàng chính là m c ñích cu i cùng c a vi c kinh doanh ñi n năng. B ng th ng kê th i gian ng ng c p ñi n cho m t ph t i [2] do các nguyên nhân khác nhau cho th y m c ñ nh hư ng c a ñ tin c y LPP ñ n vi c ñ tin c y cung c p ñi n. Theo quy ñ nh c a T p ñoàn Đi n l c Vi t Nam ñ tin c y ñư c ñánh giá thông qua ch tiêu su t s c (SSC), ñư c phân lo i theo ch tiêu su t s c thoáng qua và vĩnh c u ñ i v i các lo i s c ñư ng dây và tr m bi n áp. S c thoáng qua ñư c quy ñ nh khi th i gian ng ng c p ñi n do s c không quá 20 phút. S c vĩnh c u ñư c quy ñ nh khi th i gian ng ng c p ñi n do s c t 20 phút tr lên. Các ch tiêu su t s c trên là không tính ñ n các s c do nh hư ng c a các cơn bão l n, các ñ t lũ l t trên ñ a bàn. Tuy nhiên, vi c ñánh giá ñ tin c y lư i ñi n phân ph i theo m t ch tiêu duy nh t là cư ng ñ m t ñi n trung bình (su t s c ) như trên ch m i xem xét m c ñ hư h ng c a các ph n t c u thành nên lư i ñi n phân ph i ch chưa xét ñ n nh hư ng c a vi c cô l p các ph n t này ñ n vi c ng ng c p ñi n c a h th ng, chưa ñánh giá ñư c ñ y ñ m c ñ thi t h i ng ng ñi n t góc ñ ngư i cung c p cũng như ngư i s
3 d ng d ch v . D n ñ n không ñánh giá ñư c toàn di n ñ tin c y c a lư i ñi n, không ph n ánh ñư c ñ tin c y cung c p ñi n. T ñó khó có th ñưa ra m t chính sách, ho c k ho ch ñ u tư nâng cao ñ tin c y c a lư i ñi n m t cách thích h p, hài hòa l i ích gi a ngành Đi n và khách hàng nh m ñem l i l i ích cao nh t cho toàn xã h i. Hi n nay, nhi u nư c trên th gi i ñánh giá ñ tin c y lư i ñi n phân ph i thông qua các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: Lu t v lư i ñi n phân ph i c a Philipin; Lu t v lư i ñi n phân ph i c a Úc; các nư c như M , Thái Lan, Malaysia v.v... ñ u s d ng các tiêu chu n này. nư c ta, B Công Thương ñã ban hành Thông tư s 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 quy ñ nh h th ng ñi n phân ph i. Các tiêu chu n v n hành lư i phân ph i theo thông tư này cũng s d ng các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366. Hàng năm, T p ñoàn Đi n l c Vi t Nam có trách nhi m t ng h p các tính toán ñ tin c y cho năm ti p theo c a các Đơn v phân ph i ñi n ñ trình C c Đi u ti t ñi n l c xem xét, phê duy t. Trên cơ s các ch tiêu ñ tin c y lư i phân ph i do C c Đi u ti t Đi n l c phê duy t cho t ng Đơn v phân ph i, các Đơn v phân ph i tính toán giá phân ph i ñi n cho Đơn v mình. Thông tư này có hi u l c t ngày 15/9/2010 và trong th i h n 2 (hai) năm, ñ i v i các khu v c lư i ñi n phân ph i chưa ñáp ng các tiêu chu n quy ñ nh t i thông tư này ph i có trách nhi m ñ u tư, nâng c p lư i ñi n ñ ñáp ng. 1.5. Thi t h i ng ng c p ñi n Thi t h i ng ng c p ñi n ph i ñư c xác ñ nh ñ y ñ bao g m: Thi t h i t Công ty Đi n l c và thi t h i c a khách hàng dùng ñi n. V phía các Công ty Đi n l c, các thi t h i có th ñ nh lư ng ñư c bao g m: M t l i nhu n tương ng v i ph n ñi n năng b m t không bán ñư c do khách hàng b ng ng c p ñi n, tăng chi phí do ph i s a ch a các hư h ng lư i ñi n và chi phí b i thư ng cho khách hàng n u vi c ng ng ñi n do l i ch quan. Các thi t h i không lư ng hoá ñư c bao g m: S phàn nàn c a khách hàng, nh hư ng b t l i ñ n kinh doanh trong tương lai và ph n ng c a dư lu n xã h i. Thi t h i ng ng c p ñi n ñ i v i khách hàng ph thu c r t nhi u y u t liên quan: Lo i khách hàng, m c ñ hi n ñ i c a công ngh , th i gian duy trì ng ng ñi n, th i ñi m x y ra ng ng ñi n, có hay không có thông báo ng ng ñi n. M t s nư c qui ñ nh m c ñ n bù thi t h i cho khách hàng b m t ñi n hay giá m t ñi n cho t ng lo i ph t i, giá m t ñi n do s c , giá m t ñi n theo k ho ch v.v... T i Australia qui ñ nh ñ n bù cho khách hàng b m t ñi n [7] như sau: - Khách hàng b m t ñi n không có k ho ch trên 20 h/năm: 100$. - Khách hàng b m t ñi n không có k ho ch trên 30 h/năm: 150$. - Khách hàng b m t ñi n không có k ho ch trên 60 h/năm: 300$. T i Pháp qui ñ nh giá m t ñi n chung lư i phân ph i là 14,5F/kWh, không phân theo lo i ph t i. T i Canada giá m t ñi n ñư c qui ñ nh ph thu c vào th i gian m t ñi n. T i Vi t Nam hi n nay chưa có qui ñ nh v giá m t ñi n trong vi c mua bán ñi n gi a ngành Đi n và khách hàng s d ng ñi n. Tuy nhiên trong tính toán thi t k , phân tích hi u qu ñ u tư các d án lư i ñi n phân ph i, T ng Công ty Đi n l c mi n Trung qui ñ nh chi phí m t ñi n 1kWh do s c b ng 10 l n giá bán ñi n ñ i v i khu v c nông thôn, mi n núi và 20 l n ñ i v i khu v c ñô th , khu kinh t . Thi t h i ng ng ñi n khách hàng là cơ s r t quan tr ng trong vi c ho ch ñ nh chính sách v ñ tin c y c a các Cơ quan qu n lý nhà nư c v ñi n (C c Đi u ti t Đi n l c). Khi các Công ty Đi n l c ñang t ng bư c ñư c c ph n hoá, ho t ñ ng theo cơ ch th trư ng, vi c nâng cao ñ tin c y là b t bu c theo các qui ñ nh ràng bu c ñ nh lư ng v ñ tin c y cung c p ñi n thì thi t h i ng ng ñi n khách hàng là v n ñ ñáng quan tâm ñ ñ m b o hi u qu v kinh t trong vi c ñ u tư.
4 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Đ TIN C Y VÀ CÁC CH TIÊU Đ TIN C Y THEO TIÊU CHU N IEEE 1366 2.1. Khái ni m v tr ng thái và h ng hóc c a h th ng ñi n 2.1.1. Tr ng thái c a ph n t 2.1.2. Tr ng thái và h ng hóc c a h th ng ñi n: Tr ng thái c a h th ng ñi n là t h p các tr ng thái c a t t c các ph n t (PT) t o nên nó. N u gi thi t các PT trong h th ng ñi n là ñ c l p thì xác su t tr ng thái c a h th ng (HT) chính là tích c a xác su t c a các PT. 2.2. Bài toán ñ tin c y N i dung bài toán gi i tích ñ tin c y (ĐTC) là tính các ch tiêu ĐTC c a m t b ph n nào ñó c a h th ng ñi n t các thông s ĐTC c a các PT c a nó. Trong ñó, các ch tiêu ĐTC bao gi cũng g n li n v i tiêu chu n h ng hóc nào ñó do ngư i phân tích ĐTC ñ t ra (ví d như tiêu chu n ĐTC c a lư i ñi n có th là th i gian ph t i m t ñi n, ñi n áp th p hơn giá tr cho phép, .v.v…). Các y u t ñ u vào chính là các y u t nh hư ng ĐTC h th ng ñi n.Vi c tính ñ n t t c các y u t là r t ph c t p nên tùy theo t ng phương pháp tính mà m t s y u t ñư c b qua ho c ñơn gi n hóa. 2.3. M t s phương pháp ñánh giá ñ tin c y 2.3.1. Phương pháp ñ th - gi i tích Phương pháp này xây d ng m i quan h tr c ti p gi a ĐTC c a h th ng v i ĐTC c a các PT ñã bi t thông qua vi c l p sơ ñ ĐTC, áp d ng phương pháp gi i tích b ng ñ i s Boole và lý thuy t xác su t các t p h p ñ tính toán ĐTC. Sơ ñ ĐTC bao g m nút và nhánh t o thành m ng lư i n i li n nút ngu n và nút t i c a sơ ñ . Tr ng thái h ng c a h th ng là khi nút ngu n b tách r i v i nút t i do h ng hóc PT. 2.3.2. Phương pháp không gian tr ng thái Phương pháp này áp d ng quá trình Markov ñ tính xác su t tr ng thái và t n su t tr ng thái. Quá trình Markov là mô hình toán h c di n t quá trình ng u nhiên trong ñó PT ho c HT liên ti p chuy n t tr ng thái này qua tr ng thái khác và th a mãn ñi u ki n: N u HT ñang tr ng thái nào ñó thì s chuy n tr ng thái ti p theo x y ra t i các th i ñi m ng u nhiên và ch ph thu c vào tr ng thái ñương th i ch không ph thu c vào quá kh c a quá trình. Đ i v i h th ng ñi n s chuy n tr ng thái x y ra khi h ng hóc hay ph c h i các PT. Gi thi t th i gian làm vi c và th i gian ph c h i các PT có phân b mũ, thì th i gian HT các tr ng thái cũng phân b mũ và cư ng ñ chuy n tr ng thái b ng h ng s và không ph thu c vào th i gian. 2.3.3. Phương pháp cây h ng hóc 2.3.4. Phương pháp Monte - Carlo 2.4. Các ch tiêu ñánh giá ñ tin c y LPP theo tiêu chu n IEEE 1366 2.4.1. Các thông s cơ b n: Ý nghĩa c a các thông s trong công th c tính toán như sau: ri : Th i gian khôi ph c ñ i v i m i s ki n ng ng c p ñi n. NI : T ng s l n m t ñi n khách hàng c a h th ng. TI : S phút khách hàng b ng ng c p ñi n. Ni : S khách hàng b ng ng c p ñi n vĩnh c u ñ i v i s ki n i. NC : T ng s khách hàng ph c v cho các khu v c. 2.4.2. Các ch tiêu ng ng c p ñi n vĩnh c u Ch tiêu t n su t ng ng c p ñi n trung bình h th ng (SAIFI): Cho bi t trung bình m t khách hàng b ng ng c p ñi n vĩnh c u bao nhiêu l n trong th i kỳ báo cáo (thư ng là trong m t năm).
5 T ng s l n m t ñi n khách hàng c a h th ng ∑ Ni NI SAIFI = = = T ng s khách hàng c a h th ng NC NC Ch tiêu th i gian ng ng c p ñi n trung bình h th ng (SAIDI): Cho bi t trung bình m t khách hàng b ng ng c p ñi n vĩnh c u bao nhiêu gi trong th i kỳ báo cáo (thưòng là trong m t năm). T ng s gi m t ñi n khách hàng c a h th ng ∑ ri N i = TI SAIDI = = T ng s khách hàng c a h th ng NC NC Ch tiêu th i gian ng ng c p ñi n trung bình c a khách hàng (CAIDI): Cho bi t th i gian trung bình khôi ph c c p ñi n cho khách hàng. T ng s gi m t ñi n khách hàng c a h th ng ∑ ri N i SAIDI CAIDI = = = T ng s khách hàng b ng ng c p ñi n ∑ Ni SAIFI Ch tiêu s n sàng c p ñi n trung bình (ASAI): Cho bi t ph n trăm v th i gian khách hàng ñư c c p ñi n so v i t ng s gi khách hàng yêu c u. S gi s n sàng c p ñi n NC x (S gi /năm) - ∑riNi ASAI = = T ng s gi khách hàng yêu c u NC x (S gi /năm) 2.4.3. Các ch tiêu d a theo ph t i 2.4.4. Các ch tiêu ñ i v i ng ng ñi n thoáng qua 2.4.5. Nh n xét Các ch tiêu ñư c ñưa ra trong IEEE 1366 bao quát nhi u n i dung liên quan ñ n ñ tin c y c a h th ng phân ph i c ng ng ñi n vĩnh c u l n ng ng ñi n thoáng qua. V n ñ l a ch n các ch tiêu phù h p ñ s d ng tùy thu c vào ñi u ki n cơ s d li u và yêu c u qu n lý. Kh o sát ñ i v i m t s qu c gia như sau: - Philippin [Công ty Truy n t i qu c gia - The National Transmission Corporation (TransCo)]. Năm SAIFI (l n/KH.năm) SAIDI (gi /KH.năm) 2003 0,98 1,47 2006 0,82 0,49 - Úc [C c Đi u ti t và Giá c - Independent Pricing and Regulatory Tribunal (IPART)]. SAIFI (l n/KH.năm) SAIDI (phút/KH.năm) Năm 2002 2003 2004 2002 2003 2004 Trung tâm thành ph 0,16 0,17 0,1 48 106 10 Đô th 0,97 1,09 1,14 93 109 123 Nông thôn 3,73 4,06 3,16 423 568 507 - Bang Indiana, M [Báo cáo ĐTC năm 2002-2009 c a Indiana Utility Regulator Commission]. Năm 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 SAIFI (l n/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 ñó, ta th y các ch tiêu ñư c s d ng ph bi n nh t là SAIFI, SAIDI, CAIDI và ASAI. Đây cũng chính là các ch tiêu tác gi ch n ñ tính toán ñ tin c y cho lư i phân ph i thành ph Đà N ng trình bày các chương sau. 2.5. Các ví d tính toán ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 cho sơ ñ lư i phân ph i hình tia Trong tính toán ñ tin c y LPP hình tia g m các PT m c n i ti p, nên các ch s ĐTC t i m t nút nào ñó c a h th ng ñư c xác ñ nh như sau: λ = ∑ λi TI = ∑ λ i ri i i
6 Trong ñó: λi : Cư ng ñ m t ñi n trung bình c a t ng PT trong m t năm (l n/năm). ri : Th i gian m t ñi n trung bình c a t ng PT cho m t l n m t ñi n (gi /l n). TI : Th i gian m t ñi n trung bình năm c a h th ng. 2.5.1. Lư i phân ph i hình tia không phân ño n Xét lư i phân ph i hình tia như hình 2.4. B t c s c trên nhánh nào cũng d n ñ n b o v rơle tác ñ ng c t máy c t (MC) ñ u ngu n và làm m t ñi n toàn h th ng. Máy c t ch ñóng l i và khôi ph c c p ñi n sau khi ñã s a ch a xong nhánh b s c . Gi thi t cư ng ñ s c trung bình c a các ph n t (nhánh) là λ0 = 0,12 (l n/km.năm) và th i gian s a ch a s c trung bình c a các ph n t là r = 2 (gi ). S li u v chi u dài nhánh, cư ng ñ s c nhánh, s lư ng khách hàng t i các nút ph t i như b ng 2-1 và b ng 2-2. N (3) (4) (1) (2) a b c d A B C D Hình 2.4: Sơ ñ LPP hình tia không phân ño n B ng 2-1: S li u chi u dài, cư ng ñ s c nhánh LPP hình 2.4 Nhánh l (km) λ (l n/năm) Nhánh l (km) λ (l n/năm) (1) 2 0,24 A 3 0,36 (2) 1 0,12 B 2 0,24 (3) 2 0,24 C 1 0,12 (4) 3 0,36 D 2 0,24 B ng 2-2: S li u khách hàng t i các nút ph t i LPP hình 2.4 Nút ph t i S khách hàng Nút ph t i S khách hàng A 500 C 300 B 200 D 100 B ng 2-3: K t qu tính toán ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.4 Nút ph t i A Nút ph t i B Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 a 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 b 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 c 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 d 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 T ng 1,92 16 3,84 1,92 16 3,84 Nút ph t i C Nút ph t i D Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 A 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 B 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 C 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 D 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 T ng 1,92 16 3,84 1,92 16 3,84
7 Tính toán ñ tin c y t i các nút ph t i, ta có k t qu như b ng 2-3. Các ch tiêu ĐTC c a h th ng: (1,92.500+1,92.200+1,92.300+1,92.100) SAIFI = = 1,92 (l n/khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) SAIDI = = 3,84 (gi /khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) CAIDI = = 2 (gi /l n m t ñi n) (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) = = 0,99562 ASAI 1100.8760 2.5.2. Lư i phân ph i hình tia không phân ño n có ñ t c u chì t i các nhánh r Xét lư i phân ph i hình tia trên các nhánh r có ñ t c u chì như hình 2.5. Ch nh ng s c trên nhánh chính m i d n ñ n m máy c t ñ u ngu n và làm m t ñi n toàn h th ng. Tính toán ñ tin c y t i các nút ph t i, ta có k t qu như b ng 2-4. N (3) (4) (1) (2) a b c d A B C D Hình 2.5: Sơ ñ LPP hình tia có ñ t c u chì B ng 2-4: K t qu tính toán ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.5 Nút ph t i A Nút ph t i B Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 A 0,36 2 0,72 B 0,24 2 0,48 T ng 1,32 10 2,64 1,2 10 2,4 Nút ph t i C Nút ph t i D Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 0,72 C 0,12 2 0,24 D 0,24 2 0,48 T ng 1,08 10 2,16 1,2 10 2,4 B ng 2-5: So sánh ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.4 và hình 2.5 Nút LPP hình tia LPP hình tia có ñ t c u chì trên các nhánh r ph t i λ (l n/năm) TI (gi ) λ (l n/năm) TI (gi ) A 1,92 3,84 1,32 2,64 B 1,92 3,84 1,20 2,40 C 1,92 3,84 1,08 2,16 D 1,92 3,84 1,20 2,40 Nh n xét: Đ tin c y ñư c c i thi n cho t t c các nút ph t i. Tuy nhiên m c ñ c i thi n khác nhau cho m i nhánh: Nút A có ñ tin c y th p nh t là do chi u dài nhánh r a là l n nh t trong các nhánh r nên cư ng ñ s c cao hơn, th i gian m t ñi n s nhi u hơn. Các ch tiêu ñ tin c y c a h th ng:
8 SAIFI = 1,22 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 2,22 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 2 (gi /l n m t ñi n) ASAI = 0,99972 2.5.3. Lư i phân ph i hình tia phân ño n b ng dao cách ly Đ nâng cao ñ tin c y c a LPP, ta có th phân ño n các nhánh chính b ng dao cách ly như hình 2.6. Khi s c trên nhánh có ñ t dao cách ly (DCL) phân ño n, máy c t ñ u ngu n s m , sau ñó cách ly nhánh s c b ng cách m DCL phân ño n và ñóng MC ñ khôi ph c ngu n cho h th ng. Gi thi t th i gian cô l p nhánh s c b ng dao cách ly phân ño n là 0,34 (gi ). Đ tin c y t i các nút ph t i như b ng 2- N (3) (4) 6. (1) (2) a b c d A B C D Hình 2.6: Sơ ñ LPP hình tia phân ño n b ng dao cách ly B ng 2-6: K t qu tính toán ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.6 Nút ph t i A Nút ph t i B Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 0,34 0,04 0,12 2 0,24 (3) 0,24 0,34 0,08 0,24 0,34 0,08 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 0,34 0,12 A 0,36 2 0,72 B 0,24 2 0,48 T ng 1,32 5,02 1,44 1,2 6,68 1,40 Nút ph t i C Nút ph t i D Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 0,24 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 0,48 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 2 0,72 C 0,12 2 0,24 D 0,24 2 0,48 T ng 1,08 8,34 1,56 1,20 10 2,40 So sánh v i sơ ñ LPP hình 2.5, ta có b ng 2-7. B ng 2-7: So sánh ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.5 và hình 2.6 Nút LPP hình tia có ñ t c u chì trên nhánh r LPP hình tia phân ño n b ng DCL ph t i λ (l n/năm) TI (gi ) λ (l n/năm) TI (gi ) A 1,32 2,64 1,32 1,44 B 1,20 2,40 1,20 1,40 C 1,08 2,16 1,08 1,56 D 1,20 2,40 1,20 2,40 Nh n xét: Đ tin c y ñ i v i các nút ph t i càng g n ngu n càng ñư c c i thi n nhi u hơn. Nút D có ñ tin c y không thay ñ i là do khi nhánh d b s c thì tác ñ ng c a dao cách ly không làm thay ñ i tr ng thái ph t i t i nút D. Các ch tiêu ñ tin c y c a h th ng: SAIFI = 1,22 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 1,55 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,27 (gi /l n m t ñi n) ASAI = 0,99982 2.5.4. Lư i phân ph i kín v n hành h Đ i v i m t s LPP có c u trúc m ch kín nhưng v n hành h thông qua các ñi m thư ng m (hình 2.7), khi ngu n chính h ng hóc hay do hư h ng các nhánh làm ph t i không th nh n ñi n t ngu n chính
9 thì có th chuy n sang ngu n khác b ng cách ñóng m các ñi m thư ng m . Gi s ngu n N2 ñ công su t ñ ñáp ng cho t t c các ph t i trong sơ ñ . Đ i v i các nút ph t i ñư c chuy n sang c p ñi n t ngu n khác, th i gian ng ng cung c p ñi n tương ng v i th i gian th c hi n thao tác chuy n. Còn ñ i v i các nút ph t i không th chuy n sang ngu n khác thì th i gian ng ng cung c p ñi n là th i gian s a ch a hư h ng. N1 (3) (4) N2 (1) (2) a b c d A B C D Hình 2.7: Sơ ñ LPP kín v n hành h Đ tin c y t i các nút ph t i như b ng 2-8. B ng 2-8: K t qu tính toán ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.7 Nút ph t i A Nút ph t i B Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 0,34 0,08 (2) 0,12 0,34 0,04 0,12 2,00 0,24 (3) 0,24 0,34 0,08 0,24 0,34 0,08 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 0,34 0,12 A 0,36 2 0,72 0,00 B 0,00 0,24 2,00 0,48 T ng 1,32 5,02 1,44 1,2 5,02 1,01 Nút ph t i C Nút ph t i D Nhánh s c λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) λ (l n/năm) r (gi ) TI (gi ) (1) 0,24 0,34 0,08 0,24 0,34 0,08 (2) 0,12 0,34 0,04 0,12 0,34 0,04 (3) 0,24 2,00 0,48 0,24 0,34 0,08 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 2,00 0,72 C 0,12 2,00 0,24 0,00 D 0,00 0,24 2,00 0,48 T ng 1,08 5,02 0,96 1,2 5,02 1,40 So sánh v i sơ ñ LPP hình 2.6, ta có b ng 2-9. B ng 2-9: So sánh ĐTC t i các nút ph t i LPP hình 2.6 và hình 2.7 Nút LPP hình tia phân ño n b ng DCL LPP kín v n hành h ph t i λ (l n/năm) TI (gi ) λ (l n/năm) TI (gi ) A 1,32 1,44 1,32 1,44 B 1,20 1,40 1,20 1,01 C 1,08 1,56 1,08 0,96 D 1,20 2,40 1,20 1,40 Nh n th y cư ng ñ s c không thay ñ i nên s l n ng ng ñi n không thay ñ i, nhưng th i gian ng ng ñi n thì gi m. Trong trư ng h p này ñ tin c y ñ i v i các nút ph t i càng g n ngu n d tr càng ñư c c i thi n nhi u hơn. Các ch tiêu ñ tin c y c a h th ng: SAIFI = 1,22 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 1,23 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,00 (gi /l n m t ñi n) ASAI = 0,99986
10 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN Đ TIN C Y C A LƯ I ĐI N PHÂN PH I 3.1 Khái ni m chung Xét tiêu chu n ñ tin c y là kh năng cung c p ñi n tin c y cho m t nút ph t i ñư c cung c p t ngu n ñi n cho trư c thông qua sơ ñ lư i cho trư c. Tiêu chu n h ng hóc h th ng là s cung c p ñi n cho ph t i b gián ño n, ch không xét trư ng h p quá áp ho c quá t i. 3.1.1 Đ tin c y c a lư i phân ph i hình tia - Cư ng ñ h ng hóc c a toàn lư i phân ph i trong 1 năm là: λSC = λ0.L V i λ0 : Su t s c (v /km.năm), L: Đ dài lư i phân ph i (km). - Cư ng ñ ng ng ñi n t ng c a lư i phân ph i là: λ ND = λ SC + λ CT V i λCT , λSC : Cư ng ñ ng ng ñi n công tác và s c . - Th i gian ng ng ñi n do s c trong m t năm là: TNDSC = λSC .TSC V i TSC : Th i gian s a ch a s c . - Th i gian ng ng ñi n công tác là: TNDCT = λ CT .TCT V i TCT : Th i gian trung bình m t l n ng ng ñi n công tác. - T ng th i gian ng ng ñi n là: TND = TNDSC + TNDCT - Đi n năng m t do s c là: ASC = TNDSC.Ptb - Đi n năng thi t h i do ng ng ñi n công tác là: ACT = TNDCT.Ptb 3.1.2 Đ tin c y c a ñi m ph t i 3.1.3 Đ tin c y c a h th ng 3.2 Tính toán thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 3.2.1 Tính toán thi t h i m t ñi n Gi thi t ch xét ñ n giá tr thi t h i m t ñi n do s c , không xét ñ n m t ñi n khi công tác, và xét LPP hình tia có m t ngu n cung c p có ñ t máy c t ñi n (MC) ñ u xu t tuy n. Khi s c m t nhánh j b t kỳ trên lư i thì MC s c t và sau ñó ta s thao tác dao cách ly (DCL) phân ño n g n ñi m s c nh t (tính v phía ngu n ñi n N) ñ cô l p s c . Sau khi ñóng máy c t ñi n thì ch có các ph t i n m sau DCL phân ño n b m t ñi n, và có th ti n hành s a ch a ph n t s c . Như v y, khi s c nhánh j thì LPP s t tr ng thái làm vi c t t s chuy n sang tr ng thái ñ i n i (hay g i là tr ng thái cô l p s c ) và sau ñó s chuy n v tr ng thái s a ch a s c . Thi t h i m t ñi n hàng năm do s c trên các nhánh ñư ng dây ñư c tính như sau [11]: Nnh Nloc Nrep Cth = Cmñ.Amñ = ∑Cmñ.λ j.Lj( ∑Pi.tloc + ∑Pi.trep) j=1 i =1 i =1 Trong ñó: - Cmñ : Giá ti n 1kWh ñi n năng b m t. - Nnh : T ng s các nhánh trong lư i ñi n. - λj : Cư ng ñ s c c a ñư ng dây th j trên 1 km (l n/km). - Lj, Pi : Chi u dài (km), ph t i nút i (KW). - tloc : Th i gian cô l p ñi m s c khi s c x y ra trên nhánh j. - trep : Th i gian s a ch a ño n ñư ng dây j b s c . - Nloc : T ng s các nút sau máy c t v a ñư c c t khi có s c trên ñư ng dây j. - Nrep : T ng s nút b tách ra kh i lư i trong th i gian s a ch a s c ñư ng dây j.
11 3.2.2 Tính toán các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 T ng s khách hàng b ng ng cung c p ñi n và t ng th i gian b ng ng cung c p ñi n hàng năm do s c trên các nhánh ñư ng dây ñư c tính như sau: Nnh Nloc Nrep Nnh Nloc Nrep NI = ∑λ j .L j ( ∑NCi + ∑NCi ) TI = ∑λ j .L j ( ∑NCi .t loc + ∑NCi .t rep) j=1 i=1 i=1 j=1 i=1 i=1 Trong ñó: - NI, TI : T ng s khách hàng , t ng th i gian b ng ng cung c p ñi n. - NCi : S khách hàng nút i. Các ch tiêu ñ tin c y SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI ñư c tính theo các công th c chương 2. Đ xây d ng thu t toán tính thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ĐTC theo tiêu chu n IEEE 1366 ta d a vào phương pháp phân tích nh hư ng h ng hóc c a ph n t ñ i v i h th ng ñư c trình bày như dư i ñây. 3.3 Phương pháp tính toán thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ñ tin c y 3.3.1 Đ i n i sau s c Khi m t ph n t trong HT b h ng, BVRL s tác ñ ng ñ cô l p PT b hư h ng. Sau ñó b ng cách thao tác ñ i n i, ph n còn l i t t c a HT s ñư c khôi ph c làm vi c tr l i, và sau ñó PT hư h ng s ñư c ñưa vào s a ch a. Vì v y, khi m t PT b h ng thì HT s ph i ñi qua hai tr ng thái là: Trư c ñ i n i (S) và sau ñ i n i (R). Các công th c tính xác su t tr ng thái và t n su t tr ng thái khi có m t ph n t j b h ng [1]: Ph n t tr ng thái thao tác ñ i n i: PSj = λjTSj fSj = λj Ph n t tr ng thái s a ch a: PRj = λjTRj fRj = λj (7) 3.3.2 Phân tích nh hư ng h ng hóc c a ph n t ñ i v i h th ng Xét sơ ñ lư i phân ph i như trên hình 3.5. 7 8 (6) DCL 3 (1) DCL1 (2) (3) N 1 MC 2 3 4 DCL2 (4) (5) 5 6 Hình 3.5: Sơ ñ minh h a phân tích nh hư ng h ng hóc c a ph n t Đ phân tích nh hư ng h ng hóc c a ph n t ñ i v i h th ng, ta th c hi n theo các bư c sau: Xác ñ nh vùng c t ñi n do b o v rơle (BVRL) tác ñ ng và vùng c t ñi n do s a ch a c a m i ph n t . Vùng c t ñi n do BVRL c a m i ph n t là mi n gi i h n b i các MC ñư c c t ra khi PT ñó b h ng do BVRL (PT tr ng thái ñ i n i). Gi s b o v rơle c a MC tác ñ ng hoàn toàn. Do ch có 1 MC ñ u ngu n nên khi x y ra s c m t nhánh b t kỳ cũng d n ñ n BVRL tác ñ ng c t MC làm toàn h th ng b m t ñi n. Vùng c t ñi n do BVRL ñ i v i t t c các nhánh là: (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7). Vùng c t ñi n s a ch a chính là vùng n m sau DCL ñã ñư c thao tác (m ra) ñ s a ch a PT s c (PT tr ng thái s a ch a), hay là vùng mà các PT s ñư c ph c h i l i ngay sau khi s c ñư c s a ch a xong. Ví d khi s c t i nhánh (7) thì BVRL s tác ñ ng c t MC, sau ñó dao cách ly t i nhánh (6) s m ra ñ ñưa nhánh (7) vào s a ch a. Do ñó vùng c t ñi n s a ch a c a nhánh (7) là: (6), (7). Xác ñ nh các ñư ng n i gi a ngu n và nút ph t i: Đư ng n i là các ñư ng n i li n trong sơ ñ 1 s i mà theo ñó ph t i còn ñư c cung c p ñi n. Đư ng ñây ph i hi u là ñư ng t i thi u, nghĩa là khi h ng hóc
12 b t kỳ m t ph n t nào c a ñư ng này thì vi c c p ñi n t ngu n ñ n t i theo con ñư ng ñó s b gián ño n. Đư ng n i gi a ngu n và nút ph t i s 4 là: Nhánh (3), (2), (1). Xác ñ nh mã ñư ng c a các ph n t : Mã ñư ng c a m t ph n t là m t vectơ, trong ñó s 1 v trí i bi u th cho ñư ng th i ñó b c t ra và s 0 bi u th cho ñư ng ñó không b c t ra. Li t kê các tr ng thái h ng (tr ng thái ñ i n i và tr ng thái s a ch a) c a t ng ph n t . Xác ñ nh mã ñư ng c a tr ng thái và xem xét có ph i là tr ng th i h ng c a h th ng hay không. Mã ñư ng c a tr ng thái là t h p mã ñư ng c a các ph n t tham gia tr ng thái. Tr ng thái h ng là tr ng thái mà t i th i ñi m ñó ph n t h ng làm cho h th ng h ng t c ñư ng n i t ngu n t i nút ph t i ñ t, lúc ñó mã ñư ng c a tr ng thái là s 1. Xét ñ i v i nút ph t i s 4. Đư ng n i gi a ngu n và nút ph t i s 8 là: Nhánh (3), (2), (1). - Trư ng h p nhánh (1) h ng: Mã ñư ng ng v i tr ng thái 1S là 1 nên 1S là tr ng thái h ng c a h th ng. Mã ñư ng ng v i tr ng thái 1R là 1 nên 1R là tr ng thái h ng c a h th ng. Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñư ng Tr ng thái 1S 1 1 1 0 0 0 0 1 Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñư ng Tr ng thái 1R 1 1 1 0 0 0 0 1 - Trư ng h p nhánh (5) h ng: Mã ñư ng ng v i tr ng thái 5S là 1 nên 5S là tr ng thái h ng c a h th ng. Mã ñư ng ng v i tr ng thái 5R là 0 nên 5R là tr ng thái t t c a h th ng. Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Mã ñư ng Tr ng thái 5S 1 1 1 0 0 0 0 1 Nhánh (4) (5) Mã ñư ng Tr ng thái 5R 0 0 0 Phân tích như trên ta có t ng k t các tr ng thái c a h th ng: Nhánh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Tr ng thái ñ i n i (S) 1 1 1 1 1 1 1 Tr ng thái s a ch a (R) 1 1 1 0 0 0 0 Tính xác su t tr ng thái và t n su t tr ng thái: Khi ñã xét xong m i tr ng thái có th thì tính xác su t tr ng thái và t n su t tr ng thái, sau ñó l y t ng s ñư c xác su t h ng và t n su t h ng c a h th ng. 3.4 Thu t toán tính thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ñ tin c y Trên cơ s phân tích như trên, có th xây d ng ñư c thu t toán tính các ch tiêu ĐTC và thi t h i m t ñi n do s c trên LPP như hình 3.6. D a vào ñó, xây d ng ñư c chương trình Matlab và quá trình tính toán ñư c th c hi n theo các bư c sau: 1/ S li u c u trúc LPP và các ch tiêu ñ tin c y c a các ph n t Đánh s các nút và nhánh c a sơ ñ : LPP có c u trúc hình cây ho c m ch kín có c u trúc ph c t p nhưng khi v n hành thì ch ñư c c p ngu n t m t phía (v n hành h ). Nút ñư c ñánh s t 1 ñ n n, nút ngu n ñư c ñánh nút 1, s nh g n ngu n, càng xa ngu n s s càng l n. Nhánh ñư c ñánh theo th t t 1 ñ n (n-1), có giá tr b ng giá tr nút cu i c a nhánh tr ñi 1. Nh p d li u c u trúc c a LPP, g m: - S li u nút: T ng s nút (NB), s khách hàng t i các nút (NC), ph t i c a các nút (Pload). - S li u nhánh: T ng s nhánh (LN1), nút ñ u (IS), nút cu i (IR), chi u dài (chieudai), v trí các nhánh ñ t các máy c t và dao cách ly phân ño n (masomaycat, masodaocachly).V trí các MC và DCL ñư c bi u di n b ng các vectơ v i s ph n t b ng t ng s nhánh c a sơ ñ LPP, các ph n t nh n 2 giá tr : B ng 1 n u nhánh th i có ñ t MC ho c DCL, ngư c l i s b ng 0. Nh p d li u các ch tiêu ĐTC c a LPP: Cư ng ñ s c trên 1 ñơn v dài c a các ph n t (lamda0), th i gian thao tác ñ i n i và s a ch a s c c a các ph n t (thoigianthaotac, thoigiansuachua), giá thi t h i c a 1kWh ñi n năng b m t (Cmñ).
13 Đ c s li u c u trúc Tìm vùng c t ñi n do Tìm vùng c t ñi n s a LPP và các ch tiêu BVRL c a t ng ph n ch a c a t ng ph n t ĐTC c a các ph n t t nhánh c a LPP Xác ñ nh mã ñư ng Tìm ñư ng n i t ngu n BEGIN c a m i ph t i ñ n các nút ph t i Xét ph t i i =1 Xét s c nhánh k=1 Xác ñ nh MC c t s c và DCL thao tác cô l p s c END Xác ñ nh mã ñư ng ng v i tr ng thái cô l p s c và tr ng thái ñ i n i In s li u Đ Có ph i là tr ng thái h ng c a ph t i i hay không? Tính ch tiêu ĐTC S Ghi vào Tr ng thái H ng Ghi vào Tr ng thái T t c a ph t i c a ph t i Tính thi t h i ng ng ñi n Ghi l i tr ng thái i = i+1 h th ng k = k+1 S k = k max ? S Đ i = i max ? Đ Hình 3.6: Thu t toán tính thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ĐTC c a LPP 2/ Xác ñ nh vùng b o v c a t ng ph n t do BVRL c t máy c t Gi s ngu n dang xét có ñ tin c y cung c p ñi n là n ñ nh, s c x y ra trong h th ng do ngu n này c p ñi n là s c c a các ph n t c a h th ng ñó. Vùng b o v (vungbaove) là ma tr n g m các ph n t 1 (m t ñi n) và 0 (không b m t), bi u th các nhánh b m t ñi n do BVRL tác ñ ng c t máy c t. Vùng b o v c a ph n t ñư c xác ñ nh b ng phương pháp tìm nhánh sau nhánh b ng cách t o các M-File trong Matlab: timnhanhsaunhanh.m. 3/ Xác ñ nh vùng m t ñi n s a ch a khi ñã tách dao cách ly phân ño n. Vùng c t ñi n (vungcatdien) là ma tr n g m các ph n t : “1” ho c “0” ng v i trư ng h p ph n t (nhánh) trên các hàng b c t ho c không b c t n u s c x y ra ph n t c t tương ng. Vùng c t ñi n cũng ñư c xác ñ nh b ng phương pháp tìm nhánh sau nhánh.
14 4/ Tìm ñư ng n i t ngu n ñ n các nút ph t i D dàng tìm ra ñư ng n i khi bi t c u trúc ngư c. Ví d tìm ñư ng n i t ngu n t i nút j: Đo n lư i ñ u tiên c a ñư ng n i này là ño n lư i j, ño n lư i ti p theo là ño n lư i k có nút cu i trùng v i nút ñ u c a ño n lư i j {IR(k)=IS(j)}, ti p theo s là ño n lư i có nút cu i trùng v i nút ñ u c a ño n lư i k. Tìm ki m ti p t c cho ñ n khi nút ñ u c a ño n lư i b ng 0, ñó là ño n lư i cu i cùng trong ñư ng n i t ngu n ñ n nút j. m t tr ng thái b t kỳ (cô l p s c hay s a ch a) n u ít nh t m t ph n t c a ñư ng n i b m t ñi n thì ph t i ñó s m t ñi n (h ng). 5/ Mã ñư ng c a m i ph t i 6/ Xét thi t h i m t ñi n và ch tiêu ñ tin c y cho m i ph t i Gi thi t c n xét ñ tin c y c a ph t i th i (v i i = 1 → s nút), th c hi n tính toán như sau: Xét s c nhánh (ph n t ) th k (v i k = 1 → s nhánh). D a vào vùng b o v ñã xác ñ nh bư c 2 ñ tìm máy c t c t s c . T ñó xác ñ nh ñư c các nhánh, các nút b c t ñi n do BVRL (t ng s nút b ng Nloc). Th c hi n mã hóa ta xác ñ nh ñư c mã ñư ng c a ñư ng n i s c t ngu n ñ n ph t i th i ñang xét. Xác ñ nh DCL phân ño n nào s ph i thao tác ñ cô l p s c trong quá trình s a ch a PT nhánh k b s c d a vào vùng c t ñi n s a ch a ñã xác ñ nh bư c 3. T ñó xác ñ nh ñư c các nhánh, các nút b c t ñi n do tách dao cách ly (t ng s nút b ng Nrep). Th c hi n mã hóa ta xác ñ nh ñư c mã ñư ng c a ñư ng n i s a ch a t ngu n ñ n ph t i th i ñang xét. Như v y ta ñã xác ñ nh ñư c mã ñư ng ng v i các tr ng thái (tr ng thái s c và tr ng thái s a ch a). Mã ñư ng là ma tr n hàng có s ph n t b ng s ph n t c a ñư ng n i. T ñ y có th xem ph t i k có b m t ñi n tr ng thái này hay không. 7/ Xác ñ nh tr ng thái h th ng: Tr ng thái c a h th ng g m có hai tr ng thái: Tr ng thái s c h th ng (tr ng thái S), tr ng thái s a ch a h th ng (tr ng thái R). Khi ñã xác ñ nh ñư c mã ñư ng ng v i các tr ng thái, áp d ng phương pháp li t kê tr ng thái và ki m tra các tr ng thái h ng c a các ph n t . Sau ñó, ghi l i k t qu tr ng thái, ma tr n tr ng thái h th ng g m s hàng b ng s nút ph t i, s c t b ng s ph n t trên lư i phân ph i. Hàng th j tương ng v i ph t i th j tính toán, c t th i tương ng v i ph n t (nhánh) th i b s c . S “1” tương ng v i tr ng thái h ng, s “0” tương ng v i tr ng thái t t. 8/ Tính thi t h i khi m t ñi n T ma tr n tr ng thái h th ng ta xác ñ nh ñư c ñi n năng thi t h i m t ñi n do s c và do s a ch a: Amñ = Aloc + Arep. T ng h p hai tr ng thái cô l p và tr ng thái s a ch a có th tính ñư c thi t h i hàng năm c a m t ph t i b t kỳ do s c các ph n t c a lư i ñi n: Cth = Cmñ . Amñ 9/ Tính các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 T ma tr n tr ng thái h th ng ta xác ñ nh ñư c s ph t i b m t ñi n và th i gian m t ñi n do s c và do s a ch a. T ng h p hai tr ng thái cô l p và tr ng thái s a ch a có th tính ñư c s khách hàng và th i gian m t ñi n hàng năm c a m t ph t i b t kỳ do s c các ph n t c a lư i ñi n. T ñó tính toán các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 theo các công th c: SAIFI = ∑ N i = NI ; SAIDI = TI ; CAIDI = SAIDI ; ASAI = NC.8760 − TI NC NC NC SAIFI NC.8760
15 3.5 Ví d áp d ng 1 (8) (9) (10) 11 2 7 10 (6) (7) 8 (11) (12) (1) (2) 12 13 (3) 4 3 (5) (4) 6 5 Hình 3.7: Ví d áp d ng tính toán thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ĐTC Các bư c th c hi n áp d ng cho LPP trên hình 3.7 như sau: 1/ S li u c u trúc LPP và các ch tiêu ñ tin c y c a các ph n t : Đánh s các nút và nhánh c a sơ ñ như trên hình 3.6. D li u c u trúc như B ng 3-1 và b ng 3-2. B ng 3-1: S li u nhánh sơ ñ LPP hình 3.7 NhánhNút ñ u Nút cu i L (km) V trí DCL V trí MC Nhánh Nút ñ u Nút cu i L (km) V trí DCL V trí MC 1 1 2 5 0 1 7 7 8 3 0 0 2 2 3 1.4 0 0 8 8 9 4 1 0 3 3 4 2.3 0 0 9 9 10 2.5 0 0 4 3 5 2 1 0 10 10 11 1.3 0 0 5 5 6 1.5 0 0 11 8 12 1.8 0 0 6 2 7 2 0 0 12 12 13 0.8 0 0 B ng 3-2: S li u nút sơ ñ LPP hình 3.7 Nút t i S khách hàng Sñm (KVA) Pload (KW) Nút t i S khách hàng Sñm (KVA) Pload (KW) 4 7 250 48 11 16 350 240 6 12 250 48 12 25 400 384 10 3 100 24 13 18 400 384 2/ Xác ñ nh vùng b o v c a t ng ph n t do BVRL c t MC: Do LPP trên hình 3.8 ch có m t MC ñ u ngu n nên khi s c x y ra b t kì nhánh nào cũng s d n ñ n t t c các PT c a HT b m t ñi n. 3/ Xác ñ nh vùng m t ñi n s a ch a khi tách DCL phân ño n: Ví d vùng c t ñi n s a ch a c a nhánh s (8) là các ph n t : Nhánh (8), (9), (10). 4/ Tìm ñư ng n i t ngu n ñ n các nút ph t i Ví d ñư ng n i c a nút ph t i s 4, 10 là: D4 = (3, 2, 1), D10 = (9, 8, 7, 6, 1). 5/ Mã ñư ng c a m i ph t i 6/ Xét ñ tin c y cho m i ph t i Xét ñ tin c y c a ph t i s 10. Đư ng n i c a nút ph t i s 10 là: D10 = (9, 8, 7, 6, 1). Ví d khi s c nhánh (8), BVRL s tác ñ ng c t MC nhánh (1), sau ñó DCL nhánh (8) tách ra ñ cô l p d c và MC ñóng l i ñ c p ñi n cho ph n h th ng không b h ng. Mã ñư ng n i s c c a ph t i s 10 trong trư ng h p này là: D10 = (1, 1, 0, 0, 0). Như v y, các nhánh (7), (6), (1) không b c t, còn các nhánh (9), (8) b c t, ph t i s 10 b m t ñi n. Xét l n lư t s c t ng nhánh ñ i v i m i ph t i ta ñã xác ñ nh ñư c mã ñư ng ng v i các tr ng thái (tr ng thái s c và tr ng thái s a ch a). 7/ Xác ñ nh tr ng thái h th ng: G m tr ng thái s c h th ng và tr ng thái s a ch a h th ng. Xét ma tr n tr ng thái s a ch a h th ng, c t th 5 tương ng v i nhánh (5) ñang tr ng thái s a ch a: S “0” hàng th 3 tương ng v i tr ng thái t t t c là khi s a ch a t i nhánh s (5) thì nút ph t i 3
16 v n ñ m b o ñư c cung c p ñi n. S “1” hàng th 6 tương ng v i tr ng thái h ng t c là khi s a ch a t i nhánh s (5) thì nút ph t i 6 s b m t ñi n. 8/ Tính thi t h i m t ñi n T ng ñi n năng b m t: Amñ = Aloc + Arep = 9.474,278 (kWh) Thi t h i do m t ñi n: Cth = Amñ . Cmñ = 161.062.732 (ñ ng) 9/ Tính các ch tiêu ñ tin c y T ng s ph t i b m t ñi n và th i gian m t ñi n do h th ng h ng: NI = NIloc + NIrep = 449,5 (khách hàng) TI = TIloc + TIrep = 453,7 (gi ) Các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: SAIFI = 5,5498 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 5,6016 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,0093 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9994 3.6 Nh n xét: Nh n th y các giá tr các ch tiêu ñ tin c y c a lư i phân ph i trong ví d hình 3.8 là l n hơn so v i các giá tr kh o sát t i các nư c như trong chương 2. Đ nâng cao ñ tin c y c a LPP, gi s ta ti n hành l p thêm các thi t b phân ño n (dao cách ly) theo các phương án sau: 3.6.1 Phân ño n b ng dao cách ly Gi s l p thêm DCL trên các nhánh (2), (6) và (11). Giá tr thi t h i m t ñi n ñã gi m ñáng k , các ch tiêu ĐTC ñư c c i thi n: Amñ = 7.263,9 (kWh) Cth = 123.481.036 (ñ ng) SAIFI = 4,9228 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 4,3477 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 0,8832 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9995 N u l p thêm DCL trên t t c các nhánh. Giá tr thi t h i m t ñi n gi m không ñáng k và các ch tiêu ĐTC không chênh l ch nhi u so v i phương án trên. Vì v y c n ph i tính toán ñ ch n ra s lư ng và v trí l p ñ t thích h p cho các DCL phân ño n ñ ñ t ñư c hi u qu t t nh t trong vi c ñ u tư nâng cao ĐTC: Amñ = 7.027,4 (kWh) Cth = 119.466.316 (ñ ng) SAIFI = 4,8456 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 4,1951 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 0,8565 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9995 3.6.2 Phân ño n b ng máy c t: Gi s l p thêm máy c t trên các nhánh (2), (6) và (11). Giá tr thi t h i m t ñi n và các giá tr ch tiêu ĐTC ñư c c i thi n nhi u hơn so v i khi th c hi n phân ño n b ng DCL: Amñ = 6.563,6 (kWh) Cth = 111.582.190 (ñ ng) SAIFI = 3,7548 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 3,9506 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,0521 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9995 Tuy nhiên giá thành MC l i cao hơn DCL g p nhi u l n nên c n xét ñ n hi u qu v m t kinh t khi l a ch n lo i TBPĐ. 3.6.3 K t lu n: LPP phân ño n b ng dao cách ly s có các ch tiêu ĐTC t t hơn khi không phân ño n. LPP phân ño n b ng máy c t l i có các ch tiêu ĐTC t t hơn khi phân ño n b ng dao cách ly. Gi i pháp phân ño n làm tăng ñáng k ñ tin c y c a LPP, làm gi m ñư c t n th t kinh t do m t ñi n nhưng v n ñ quan tr ng nh t là v n ñ u tư. Do ñó phân ño n là m t bài toán t i ưu, trong ñó c n tìm ch ng lo i, s lư ng, v trí ñ t lo i TBPĐ sao cho hi u qu kinh t là cao nh t.
17 CHƯƠNG 4 ÁP D NG TÍNH TOÁN Đ TIN C Y C A LƯ I ĐI N PHÂN PH I TP ĐÀ N NG 4.1. Gi i thi u v lư i phân ph i thành ph Đà N ng 4.1.1. Quy mô 4.1.2. Lư i phân ph i 4.1.3. Ph t i 4.2. Tính toán thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 cho lư i phân ph i thành ph Đà N ng 4.2.1. Gi i h n tính toán ñ tin c y M c tiêu c a ñ tài là xây d ng chương trình Matlab ñ ñánh giá m c ñ thi t h i do s c trên lư i phân ph i gây nên thông qua giá tr thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ñ tin c y lư i phân ph i SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI. Áp d ng tính toán cho m t s xu t tuy n c p ñi n áp 22 KV ñ n ñ u máy bi n áp ph t i 22/0,4 KV c a lư i phân ph i thành ph Đà N ng. Gi s ngu n ñi n ñã cho là có ñ tin c y n ñ nh, t c là khi s c x y ra thì ngu n v n ñ m b o ñ tin c y cung c p ñi n. Cơ s d li u như các ph l c kèm theo, bao g m: • Sơ ñ c u trúc c a các xu t tuy n. • B ng danh sách ph t i c a các xu t tuy n. • B ng thông s ñư ng dây (thông s nút, nhánh, chi u dài ñư ng dây). 4.2.2. Xu t tuy n 471-E11 Xu t tuy n 471-E11 do Đi n l c H i Châu qu n lý, nh n ñi n t tr m bi n áp E11 - Liên Trì. T ng chi u dài tuy n là 8,273km. C p ñi n cho 6.873 khách hàng. Đ u xu t tuy n có máy c t, ngoài ra trên toàn xu t tuy n s d ng 5 máy c t và 6 dao cách ly ñ phân ño n. K t qu tính toán như sau: Thi t h i m t ñi n: T ng ñi n năng b m t: Amñ = 31.343,6 (kWh) Thi t h i do m t ñi n: Cth = 532.842.267 (ñ ng) Các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: SAIFI = 1,2102 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 1,3622 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,1256 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,99984 Nh n xét: Ch tiêu ĐTC c a xu t tuy n 471-E11 tương ñ i t t do chi u dài tuy n và s lư ng khách hàng ít hơn so v i các xu t tuy n khác, trên tuy n s d ng nhi u thi t b phân ño n ñ h n ch s l n m t ñi n và th i gian m t ñi n c a xu t tuy n khi x y ra khi c t s c cũng như khi thao tác s a ch a. 4.2.3. Xu t tuy n 477-E12 Xu t tuy n 477-E12 do Đi n l c C m L qu n lý, nh n ñi n t tr m bi n áp E12 - C u Đ . T ng chi u dài tuy n là 52,627km. C p ñi n cho 16.025 khách hàng. Đ u xu t tuy n có máy c t, ngoài ra trên toàn xu t tuy n s d ng 5 máy c t và 7 dao cách ly ñ phân ño n. K t qu tính toán như sau: Thi t h i m t ñi n: Amñ = 113.312,5 (kWh) Cth = 1.926.313.585 (ñ ng) Các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: SAIFI = 5,7754 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 6,6307 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,1480 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9992 Nh n xét: Thi t h i m t ñi n và giá tr các ch tiêu ĐTC c a XT 477-E12 l n hơn c a XT 471-E11
18 do chi u dài tuy n l n hơn nhưng l i s d ng s thi t b phân ño n tương ñương v i XT471-E11 nên s l n m t ñi n và th i gian m t ñi n c a XT 477-E12 khi x y ra khi c t s c cũng như khi thao tác s a ch a s l n hơn. 4.2.4. Xu t tuy n 473- E13 Xu t tuy n 473-E13 do Đi n l c Ngũ Hành Sơn qu n lý, nh n ñi n t tr m bi n áp E13 - Qu n 3. T ng chi u dài tuy n là 17,101km. C p ñi n cho 11.498 khách hàng. Đ u xu t tuy n có máy c t, ngoài ra trên toàn xu t tuy n s d ng 2 máy c t và 1 dao cách ly ñ phân ño n. K t qu tính toán như sau: Thi t h i m t ñi n: Amñ = 66.836,9 (kWh) Cth = 1.136.227.879 (ñ ng) Các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: SAIFI = 2,7872 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 2,9385 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,0542 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9996 4.2.5. Xu t tuy n 472-E14 Xu t tuy n 472-E14 do Đi n l c Sơn Trà qu n lý, nh n ñi n t tr m bi n áp E10 - An Đ n. T ng chi u dài tuy n là 29,113km. C p ñi n cho 10.260 khách hàng. Đ u xu t tuy n có máy c t, ngoài ra trên toàn xu t tuy n s d ng 8 máy c t và 6 dao cách ly ñ phân ño n. K t qu tính toán như sau: Thi t h i m t ñi n: Amñ = 102.277,5 (kWh) Cth = 1.738.717.789 (ñ ng) Các ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366: SAIFI = 2,5671 (l n/khách hàng.năm) SAIDI = 2,9976 (gi /khách hàng.năm) CAIDI = 1,1676 (gi /1 l n m t ñi n) ASAI = 0,9996 Nh n xét: Các giá tr thi t h i m t ñi n và các ch tiêu ĐTC c a xu t tuy n 472-E14 là tương ñương v i xu t tuy n 473-E13 dù s d ng nhi u thi t b phân ño n hơn do có chi u dài l n hơn r t nhi u. 4.2.6. Nh n xét Không có m t giá tr ch tiêu ñ tin c y theo tiêu chu n IEEE 1366 quy ñ nh mang tính ph bi n, tuy nhiên sơ b cho th y r ng các giá tr các ch tiêu ñ tin c y c a các xu t tuy n lư i phân ph i thành ph Đà N ng l n hơn nhi u so v i lư i ñi n phân ph i các khu v c khác. Do ñó, c n thi t ph i có các bi n pháp ñ nâng cao ñ tin c y c a lư i phân ph i thành ph Đà N ng. 4.3. Đ xu t phương án nâng cao ñ tin c y Có nhi u phương pháp nâng cao ñ tin c y lư i phân ph i, trong ñó phương pháp phân ño n lư i phân ph i b ng các TBPĐ ñem l i hi u qu nâng cao ñ tin c y và các ch tiêu kinh t như ñã phân tích trong nh ng chương trư c ñây. V n ñ quan tr ng trong vi c phân ño n lư i ñi n là s d ng thi t b ñ tin c y, chi phí th p nh t v i s lư ng, v trí l p ñ t thích h p. Đó chính là bài toán t i ưu hóa s lư ng và v trí TBPĐ. Trong khuôn kh ñ tài, tác gi ñ xu t s d ng phương pháp t i ưu hóa s lư ng và v trí l p ñ t c a các TBPĐ trên lư i phân ph i b ng phương pháp quy ho ch ñ ng [5] ñ ñ ra các phương án ñ u tư l p ñ t dao cách ly (DCL) phân ño n nh m nâng cao ñ tin c y lư i phân ph i thành ph Đà N ng. 4.3.1. T i ưu hóa s lư ng và v trí ñ t DCL phân ño n trên LPP b ng phương pháp quy ho ch ñ ng Phương pháp quy ho ch ñ ng Phương pháp quy ho ch ñ ng là m t phương pháp toán h c gi i các bài toán t i ưu theo t ng giai ño n v i m i giai ño n bao g m m t bi n t i ưu th a mãn hàm m c tiêu t i ưu. N i dung chính c a phương pháp quy ho ch ñ ng là Phương trình phi m hàm Bellman (phương trình truy toán c a quy ho ch ñ ng). Vi c tính toán t i các giai ño n khác nhau ñư c n i v i nhau theo quan h ñ quy theo cách nh n ñư c