NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH
TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH PHÚ YÊN
SELECTION OF OPTIMAL OPERATION MODE FOR PHU YEN POWER
DISTRIBUTION NETWORK
ĐINH THÀNH VIỆT
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
NGUYỄN VĂN THÀNH
HV Cao học khoá 2004-2007
TÓM TẮT
Bài báo trình bày phương pháp tính toán lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện
phân phối tỉnh Phú Yên bằng phần mềm PSS/ADEPT và đề xuất một số giải pháp để hoàn
thiện kết dây hiện tại nhằm nâng cao hiệu quả cung cấp điện.
ABSTRACT
This paper presents a PSS/ADEPT software based analysis for selecting the optimal operation
mode of Phu Yen power distribution network. Some solutions are also proposed to raise the
efficiency of electric energy supply by improving the curent power distribution network
structure.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển chung của hệ thống điện Việt Nam, lưới điện tỉnh Phú Yên cũng
đã phát triển không ngừng, phụ tải luôn tăng trưởng rất cao, lưới điện càng ngày càng được
mở rộng và hiện đại hoá [1, 4, 5]. Do vậy, việc đảm bảo cung cấp điện một cách tin cậy và
chất lượng song song với việc nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành là một yêu cầu bức
xúc đối với lưới điện phân phối (LĐPP) tỉnh Phú Yên hiện nay.
Tuy lưới điện khá rộng lớn và phức tạp, việc vận hành LĐPP tỉnh Phú Yên từ trước
đến nay chủ yếu vẫn dựa vào kinh nghiệm thực tế vận hành là chính, chưa có tính toán và phân
tích bởi những phần mềm chuyên dụng nên chưa có được phương thức kết dây tối ưu, hiệu quả
kinh tế trong vận hành thấp và chất lượng điện năng chưa cao.
Trước những nhu cầu thực tiễn nêu trên, bài báo tập trung trình bày giải pháp sử dụng
phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering
Productivity Tool) của hãng Shaw Power Technologies [2] để tính toán, phân tích và đánh giá
nhằm chọn ra phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP tỉnh Phú Yên hiện tại, sau đó đưa ra
một số giải pháp khắc phục các tồn tại để hoàn thiện hơn nữa kết dây của hệ thống nhằm đảm
bảo lưới điện vận hành tin cậy và linh hoạt, nâng cao được chất lượng điện năng, đặc biệt là
giảm thiểu được tổn thất công suất tác dụng truyền tải trên đường dây.
2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG
THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LĐPP TỈNH PHÚ YÊN
2.1. Giới thiệu một số chức năng tính toán của phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT có các tính năng sử dụng như sau: Tính toán về phân bố công
suất, tính toán điểm mở tối ưu (TOPO), tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO), tính toán ngắn
mạch, phân tích bài toán khởi động động cơ, phân tích sóng hài, phối hợp các thiết bị bảo vệ,
phân tích độ tin cậy lưới điện [4]. Sau đây xin giới thiệu hai chức năng được sử dụng trong
việc tính toán lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP tỉnh Phú Yên.
a. Tính toán phân bố công suất
Phần mềm PSS/ADEPT giải bài toán phân bố công suất bằng các phép lặp sử dụng ma
trận tổng dẫn thanh cái YTC. Hệ thống điện được thể hiện dưới hình thức sơ đồ một pha nhưng
chúng bao gồm đầy đủ thông tin cho lưới ba pha. Các thông tin có được từ bài toán phân bố
công suất là trị số điện áp và góc pha tại các nút, dòng công suất tác dụng và công suất phản
kháng trên các nhánh và trục chính, tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trong
mạng điện, vị trí đầu phân áp của các máy biến áp trong trường hợp giữ điện áp tại một nút
nào đó trong một giới hạn cho phép…
b. Tính toán xác định điểm mở tối ưu của mạch kín
Phần mềm PSS/ADEPT cung cấp một trình con để xác định điểm mở tối ưu của mạch
kín trong lưới điện phân phối sao cho tổn thất công suất trong mạng là bé nhất (TOPO).
Giải thuật của TOPO sử dụng phương pháp Heuristic dựa trên sự tối ưu phân bố công
suất. Một đặc tính của giải thuật Heuristic là nó không thể định ra điểm tối ưu thứ hai, thứ ba
được. Các khoá điện xem xét ban đầu phải ở trạng thái mở nhưng khi đóng lại chúng phải tạo
ra một mạch vòng kín, nếu chúng không tạo mạch vòng thì hoặc là chúng đứng tách biệt hoặc
là nối với mạng tách biệt. Những khoá điện không tạo thành một mạch vòng kín khi đóng sẽ bị
trình TOPO loại bỏ trước khi phân tích.
Với một đồ thị phụ tải đơn (một cấp) và không có nhánh quá tải nào thì trình tự hoạt
động của trình TOPO có thể giải quyết như sau:
Hình 1: Thuật toán xác định điểm mở tối ưu (TOPO)
Bắt đầu với một lưới điện hình tia ban đầu, TOPO sẽ đóng một khoá điện trong tập các
khoá điện mở để tạo thành một mạch vòng kín. Một bài toán phân bố tối ưu công suất sẽ được
thực hiện trên mạch vòng này để xác định việc mở khóa nào là tốt nhất và chuyển mạng điện
trở về lại dạng lưới điện hình tia. Quá trình này sẽ kết thúc cho đến khi xét hết khoá điện trong
tập các khoá điện mở, lúc này trình con TOPO sẽ kết thúc. Cấu trúc lưới điện cuối cùng sẽ là
cấu trúc có tổn thất công suất tác dụng bé nhất.
TOPO xuất ra giá trị tổn thất công suất ban đầu và tổn thất công suất sau cùng của
mạng điện và số tiền tiết kiệm được trong một năm từ việc giảm tổn thất công suất đó.
2.2. Kết quả tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu cho LĐPP
tỉnh Phú Yên
Kết quả thu được sau khi thực hiện chương trình xác định điểm mở tối ưu của phần
mềm PSS/ADEPT cho LĐPP tỉnh Phú Yên được tổng hợp ở bảng 1 như sau:
Bảng 1: Vị trí điểm mở tối ưu của phương thức vận hành cơ bản
STT Tên mạch vòng Vị trí mở của mạch vòng
Trước khi tối ưu hoá Sau khi tối ưu hoá
1 Mạch vòng 472/E23 – 473/E23 PĐ200-3/E23 và
PĐ300-2/E23
PĐ200-3/E23 và
PĐ300-2/E23
2 Mạch vòng 472/E23 – 486/E23 PĐ200-6/E23 PĐ200-6/E23
3 Mạch vòng 474/E23 – 476/E23 PĐ600-4/E23 PĐ405/PH
4 Mạch vòng 484/E23 – 486/E23 MC 484B/E23 MC 484B/E23
5 Mạch vòng 484/E23 – 477/E23 DCL 484Đ-1/TCHĐ DCL 484Đ-1/TCHĐ
6 Mạch vòng 477/E23 – 476/TA DCL 476Đ-1/TCHĐ DCL 476Đ-1/TCHĐ
7 Mạch vòng 477/E23 – 482/TA MC 482/TA MC 482/TA
8 Mạch vòng 472/TA – 474/TA PĐ400-2/TA PĐ201/TA
9 Mạch vòng 474/TA – 478/TA PĐ400-1/TA PĐ102/ĐX
10 Mạch vòng 472/TA – 478/SC PĐ200-8/TA PĐ804/SC
11 Mạch vòng 478/TA – 478/SC DCL 478S-2/TCSC DCL 478S-2/TCSC
12 Mạch vòng 476/SC – 478/SC PĐ800-6/SC PĐ801/SC
13 Mạch vòng 474/E22 – 476/E22 PĐ600-4/E22 PĐ600-4/E22
14 Mạch vòng 472/E22 – 472/A20 PĐ200-2/A20 PĐ203/A20
15 Mạch vòng 474/E22 – 474/HH PĐ400-4/HH PĐ401/E22
16 Mạch vòng 474/HH – 476/E22 PĐ400-6/HH PĐ400-6/HH
17 Mạch vòng 476/E22 – 472/HH MC 470/KCNHH MC476/E22
18 Mạch vòng 471/A20 – 474/SH PĐ100-4/A20 PĐ100-4/A20
19 Mạch vòng 472/SH – 474/SH PĐ200-4/SH PĐ200-4/SH
20 Mạch vòng 473/SH – 477/E23 PĐ300-7/SH PĐ300-7/SH
Kết quả tính toán điểm mở tối ưu ở trên cho thấy giữa phương thức vận hành cơ bản tối
ưu đã tính toán và phương thức vận hành cơ bản hiện tại mà Điện lực Phú Yên đang sử dụng
có nhiều điểm khác biệt. Trong tổng số 20 mạch vòng hiện có thì có đến 8 mạch vòng cần phải
thay đổi lại điểm mở của lưới để đạt được tổn thất công suất (ΔP) thấp hơn.
3. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ HOÀN THIỆN PHƯƠNG THỨC KẾT DÂY
HIỆN TẠI NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ CUNG CẤP ĐIỆN
3.1. Cải tạo một số các thiết bị dùng để thao tác đóng cắt trên lưới điện
a. Đối với dao cắt có tải kiểu kín (Load Break Switch - LBS)
LBS kiểu kín được sử dụng để lắp đặt tại các phân đoạn của các xuất tuyến đường dây
phân phối. Công dụng của nó là thao tác đóng cắt các dòng phụ tải trung bình theo định mức
của nhà chế tạo trong trường hợp lưới điện vận hành bình thường. Nhược điểm của LBS kiểu
kín là khi cắt không tạo ra khoảng hở trông thấy được của dao, do đó khi cần cô lập lưới để
công tác thì không thể dùng nó như LBS kiểu hở hoặc dao cách ly,... vì nó vi phạm điều 28
Qui trình kỹ thuật an toàn điện.
Hiện nay trên LĐPP tỉnh Phú Yên đang lắp đặt một số LBS kiểu kín tại các phân đoạn
đường dây, trong quá trình thao tác đóng cắt phục vụ cho công tác thi công vì không thể dùng
các dao này để cô lập lưới điện nên phải cắt điện trên diện rộng nên cần phải lắp kèm các dao
cách ly căng trên dây dẫn (Line Tension Disconnecting Switch - LTD) tại các dao này nhằm
đáp ứng yêu cầu công tác.
b. Đối với cầu chì tự rơi (Fuse Cut Out - FCO)
Do nhiều nguyên nhân khác nhau, hiện nay trên LĐPP tỉnh Phú Yên đang lắp đặt nhiều
FCO trên các trục chính và nhánh rẽ lớn của đường dây. Trong quá trình vận hành do các FCO
này phải mang dòng tải lớn nên thường xuyên xảy ra sự cố về FCO gây gián đoạn cung cấp
điện. Để đảm bảo cung cấp điện được an toàn và liên tục cần thiết phải thay các FCO này bằng
các LBS kiểu hở.
3.2. Tạo các liên kết mạch vòng mới
a. Tạo liên kết mạch vòng giữa XT 472/HH và 476/E22 với XT 475/E23
Mạch vòng này được thực hiện bằng cách sau:
- Xây dựng mới một đường dây từ máy cắt 475/E23 (đang dự phòng) đến cột số 18
(ngã tư Lê Lợi-Quốc lộ I) thuộc XT 473/E23 với chiều dài khoảng 1.160 mét dùng dây XLPE-
240 đi chung cột với đường dây 473/E23 hiện có.
- Từ cột số 18 đến cột số 19P (phía bắc đầu cầu Sông Chùa) thuộc XT 473/E23 sử
dụng đường dây hiện có (tách ra khỏi xuất tuyến 473/E23) với chiều dài khoảng 850 mét và
được thay lại dây dẫn từ XLPE-95 lên XLPE-240.
- Từ cột số 19P thuộc XT 473/E23 đến đầu cầu phía bắc Đà Rằng có chiều dài khoảng
200 mét được xây dựng mới với dây dẫn XLPE-240.
- Từ đầu cầu phía bắc Đà Rằng đến đầu cầu phía nam Đà Rằng (cột số 36T nhánh rẻ
T615) có chiều dài khoảng 1.200 mét được xây dựng mới với cáp ngầm XLPE-3x240.
b. Tạo liên kết mạch vòng giữa XT 475/SH và 474/SH
Mạch vòng này được thực hiện bằng cách sau:
Xây dựng mới một đường dây dài 1.470 m dùng dây AC-95 nối từ trạm T.516 (Công
ty xây dựng 48) của XT 475/SH đến cột số 83a của XT 474/SH.
c. Tạo liên kết mạch vòng giữa XT 474/TA và 471/TCĐX với XT 478/TA
Mạch vòng này được thực hiện bằng cách sau:
Xây dựng mới một đường dây dài 13m, dùng dây AC-120 được nối từ cột số 60 của
XT 478/TA đến cột số 132 của XT 471/TCĐX.
d. Tạo liên kết mạch vòng giữa XT 472/TA và 478/SC với XT 478/TA
Mạch vòng này được thực hiện bằng cách sau:
Xây dựng mới một đường dây dài 200 m, dùng dây ACKП- 120 được nối từ cột số 75
của XT 478/TA đến cột số 8 của nhánh rẽ trạm phụ tải T.831 thuộc XT 478/SC.
e. Tạo liên kết mạch vòng giữa XT 477/E23 và 482/E23
Mạch vòng được thực hiện bằng cách sau:
Xây dựng mới một đường dây dài 30 m, dùng dây AC-150 nối từ cột số 31 của XT
477/E23 đến cột số 51 của XT 482/E23.
f. Tạo liên kết mạch vòng giữa hai thanh cái 22kV của TBA E23 và E22 bằng cách
chuyển đổi điệp áp vận hành từ 35kV sang 22kV của XT 372/E23 và 332/E22
Nội dung công việc được thực hiện bằng cách chuyển XT 332/E22 sang nhận điện từ
máy cắt 478/E22 (đang dự phòng) và chuyển XT 372/E23 sang nhận điện từ máy cắt 471/E23
(đang dự phòng). Riêng lưới điện huyện Sơn Hoà và Sông Hinh đang vận hành ở cấp điện áp
22 kV nên không thực hiện gì thêm, chỉ có chuyển đổi một số TBA phụ tải hiện đấu vào
đường dây 372/E23 sang vận hành ở cấp điện áp 22 kV.
3.3. Tính toán, lựa chọn điểm mở tối ưu cho các mạch vòng mới
Sau khi tạo các liên kết mạch vòng mới trên lưới điện, tiến hành cho chạy điểm mở tối
ưu của phần mềm PSS/ADEPT, kết quả được tổng hợp ở bảng 2 như sau:
Bảng 2: Vị trí điểm mở tối ưu của các mạch vòng mới
STT Tên mạch vòng Vị trí mở của mạch vòng
Trước khi chọn tối ưu Sau khi chọn tối ưu
1 Mạch vòng 475/E23 – 472/HH PĐ500-2/E23 PĐ605/E22
2 Mạch vòng 475/SH – 474/SH PĐ500-4/SH PĐ500-4/SH
3 Mạch vòng 478/TA – 474/TA PĐ800-1/TA PĐ800-1/TA
4 Mạch vòng 478/TA – 472/TA PĐ800-8/TA PĐ800-8/TA
5 Mạch vòng 477/E23 – 482/E23 PĐ700-2/E23 PĐ700-2/E23
6 Mạch vòng 471/E23 – 478/E22 MC 478/E22 MC 471/E23
4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KINH TẾ-TÀI CHÍNH ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẦU
TƯ CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT
Một dự án được coi là đạt hiệu quả đầu tư nếu các chỉ tiêu đánh giá của nó thoả mãn
các tiêu chuẩn sau [3]:
- Hiện giá thuần (NPV) > 0
- Suất danh lợi nội bộ (IRR) > Lãi vay bình quân
- Tỷ suất lợi nhuận (B/C) > 1
- Thời gian hoàn vốn (T) ≤ Đời sống của dự án
Sau khi nhập số liệu đầu vào và chạy chương trình phân tích kinh tế-tài chính, kết quả
được tổng hợp ở bảng 3 như sau:
Bảng 3: Kết quả phân tích kinh tế-tài chính
Các chỉ tiêu ĐVT Chỉ tiêu
tài chính
Chỉ tiêu
kinh tế
xã hội
Tính toán độ nhạ
y
V
ố
n đ
ầ
u
tư tăng
20%
Điện
thương
phẩm
giảm
20%
Giá bán
tăng
40đ/kWh
Hiện giá thuần NPV 106 đ 706,69 1.790 266 -123.173 695
Tỉ suất lợi nhuận B/C 1,06 1,16 1,02 8,99 1,06
Suất d/lợi nội bộ IRR % 16,10 21,53 13,32 13,21 16,04
Thời gian hoàn vốn T Năm 12,9 10,1 17,0 >20 12,9
Giá bán điện tối thiểu đ/kWh 807,76 816,26 22,83 808,57
Qua kết quả tính toán ở trên, nhận thấy rằng các giải pháp đề xuất về hoàn thiện LĐPP
tỉnh Phú Yên nếu đưa vào đầu tư sẽ mang lại những hiệu quả kinh tế to lớn cho đơn vị quản lý
vận hành.