Phương pháp xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng cho hộ tiêu thụ trên biểu đồ phụ tải kéo dài

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Phương pháp xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng cho hộ tiêu thụ trên biểu đồ phụ tải kéo dài đề xuất phương pháp xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với hộ tiêu thụ bằng cách sử dụng biểu đồ phụ tải kéo dài kết hợp với dãy phân bố xác suất năng lực tải của lưới phân phối. Phương pháp được minh họa bằng ví dụ tính toán kì vọng thiếu hụt điện năng cho một sơ đồ cung cấp điện cụ thể của hộ tiêu thụ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng cho hộ tiêu thụ trên biểu đồ phụ tải kéo dài

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 1(110).2017 7 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KỲ VỌNG THIẾU HỤT ĐIỆN NĂNG CHO HỘ TIÊU THỤ TRÊN BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI KÉO DÀI A METHOD FOR DETERMINING LOSS OF ENERGY EXPECTATION FOR CUSTOMERS BY USING THE LOAD DURATION CURVE Bounthene Chansamay1, Lê Việt Tiến1, Trần Đình Long1,2 1 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2 Hội Điện lực Việt Nam Tóm tắt - Kỳ vọng thiếu hụt điện năng là chỉ tiêu quan trọng để Abstract - Loss of energy expectation is an important index for đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải. Chỉ tiêu này evaluating the reliability of electricity supply for customers. This thường được sử dụng trong qui hoạch, thiết kế và vận hành các index is frequently used in planning, designing and operating the hệ thống phân phối điện khi so sánh lợi ích kinh tế của các giải distribution power network when comparing the economic benefit pháp tăng cường độ tin cậy của sơ đồ cung cấp điện (như xây lắp of different solutions proposed for increasing the system reliability thêm đường dây, tăng công suất trạm biến áp, thay đổi cấu hình (such as installation of additional line, extension of capacity of vận hành của lưới điện phân phối…) với chi phí đầu tư để thực transformer substations, reconfiguration of operational distribution hiện các giải pháp đó. Bài báo này đề xuất phương pháp xác định schemes…)with the investment cost to realize those solutions. This kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với hộ tiêu thụ bằng cách sử dụng paper presents the method for determining loss of energy biểu đồ phụ tải kéo dài kết hợp với dãy phân bố xác suất năng lực expectation for customers by using the load duration curve in tải của lưới phân phối. Phương pháp được minh họa bằng ví dụ combining with supply capacity of the distribution network. The tính toán kì vọng thiếu hụt điện năng cho một sơ đồ cung cấp điện method has been illustrated by an example of determining the loss cụ thể của hộ tiêu thụ. of energy expectation in a real power supply system for customers. Từ khóa - kỳ vọng thiếu hụt điện năng; xác suất làm việc tin cậy; Key words - Loss of energy expectation, probability of normal xác suất hỏng hóc; năng lực tải; đồ thị phụ tải kéo dài state, probability of failure, supply capacity, load duration curve 1. Đặt vấn đề qi =1-pi). Số trạng thái có thể phân biệt được của hệ thống Xác suất thiếu hụt công suất (Loss of load proba - bility là: N = 2n, tổ hợp trạng thái các phần tử có thể nhận được – LOLP) và kỳ vọng thiếu hụt điện năng (Loss of energy bằng cách khai triển biểu thức: expectation – LOEE) là những chỉ tiêu quan trọng để đánh n (1) giá độ tin cậy cung cấp cho các hộ tiêu thụ và lựa chọn các ∏ (p + q ) = 1 i i i=1 giải pháp hợp lý để cải thiện các chỉ tiêu này [2, 3]. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định Các phần tử thường có xác suất hỏng hóc khá bé LOEE (chẳng hạn, [2] - [6]). Trong [3], LOEE cho nút phụ (qi
8 Bounthene Chansamay, Lê Việt Tiến, Trần Đình Long trong biểu thức tích phân (2) có thể được xác định một cách δAk(AB) = (Pmax – Sk)2.pk/2 tgα1 (7) gần đúng bằng các quan hệ hình học đơn giản hơn. Biểu đồ phụ tải kéo Thông số hỏng hóc 2.2. Đồ thị phụ tải kéo dài tuyến tính hóa (LMLDC) [1] dài (LDC): Pmax, các phần tử sơ đồ P cấp điện TSC, ω, q Pmin, Ptb, TCĐ, TBT, P max = PA A TTĐ α1 S k (pk ) k Đẳng trị hóa sơ đồ PB B α2 P tb xác định Sđt, pđt Xây dựng LMLDC: PC C α3 xác định PB, PC, Pmin = PD D hoặc tgα1, tgα2, T C§ T BT T T§ tgα3 Tính toán xác suật trạng thái hệ thống 0 Tk TB TC TD T Hình 1. Xác định thiếu hụt công suất và điện năng trên LMLDC Xây dựng dãy phân bố xác suất khả 2.3. Xác định lượng thiếu hụt điện năng δAk năng tải Sk (pk)/k =1, Tùy theo trị số của năng lực tải Sk, đường biểu diễn Sk(pk) có vị trí tương đối so với LMLDC khác nhau. Phân biệt các trường hợp sau: Điện năng thiếu hụt LMLDC 3 đoạn ABCD được xây dựng từ LDC thực tế δA = 0 (Hình 1) trên cơ sở các điều kiện sau: (1) Không thay đổi công suất đỉnh (Pmax =PA) và đáy (Pmax = PD) của LDC (giữ nguyên tọa độ của các K =1 điểm A và D). (2) Tọa độ công suất các điểm B (PB) và C (PC) được xác định trên cơ sở cân bằng diện tích phía dưới Điện năng thiếu hụt δAk đường LDC thực tế và đường ABCD với trục hoành T, nghĩa là phép tuyến tính hóa không làm thay đổi điện năng sử dụng của các hộ tiêu thụ. δA = δA + δAk (3) Tọa độ của các điểm đặc trưng được ghi chú trên Hình 1. LMLDC cũng có thể được xác định theo độ dốc của các k=k+1 đoạn AB (α1); BC (α2) và CD (α3) ( hinh 1) với P -P tgα1 = max B ; (3) TCĐ PB -PC ; k =Nk tgα 2 = (4) TBT P -P tgα 3 = C min ; (5) TTĐ Xuất δA Trong đó: TCĐ, TBT, TTĐ – tương ứng là thời gian cao điểm, bình thường và thấp điểm trên biểu đồ phụ tải, được quy định đối với từng HTĐ cụ thể. Stop Thông thường, để thuận tiện cho việc tính toán LMLDC được biểu diễn trong hệ đơn vị tương đối với công suất cơ Hình 2. Lưu đồ thuật toán xác định LOEE đối với hộ tiêu thụ bản chọn bằng công suất trung bình của biểu đồ phụ tải trên LMLDC (Pcb=Ptb) và thời gian cơ bản chọn bằng tổng thời gian khảo 3) PB > Sk ≥ PC: Điểm k nằm trên đoạn BC sát (Tcb = T). Tk = (PB – Sk)/ tgα2 + TCĐ (8) 1) Sk ≥ Pmax: Đường Sk(pk) nằm trên LMLDC, không xảy ra thiếu hụt công suất và điện năng. δAk(BC) = [(Pmax – PB) .TCĐ /2 + (PB – Sk)2/ 2 2) Pmax> Sk ≥ PB: Đường Sk(pk) cắt LMLDC tại điểm k 2tgα2 + TCĐ(PB – Sk)].pk (9) trên đoạn AB (Hinh 1). Thời gian có khả năng thiếu 4) PC> Sk ≥ Pmin: Điểm k nằm trên đoạn CD hụt công suất Tk: Tk = (PC – Sk) / tgα3 + TCĐ + TBT (10) Tk = (Pmax – Sk)/tgα1 (6) δAk(CD) = [(Pmax – PB) . TCĐ /2 + (PB – PC)(2TCĐ 2
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 1(110).2017 9 2 + TBT)/2 + (PC – Sk) /2tgα3 + (TCĐ + TBT)(PC – P,MW 41(0,99684) Sk)].pk (11) A 5) Sk< Pmin: Đường Sk(pk) nằm dưới LMLDC. P max = PA= 30 α1 -3 25(0,93791.10 ) Tk = T (12) B P B =23,2 α2 δAk(CD) = [(Pmax – PB)2.TCĐ /2 + (PB – PC)(2TCĐ P tb =22 21(1,2767.10 ) -3 + TBT)/2 + (PC – Pmin)(2TCĐ + 2TBT + TTĐ)/2+ (Pmin– P C = 21,4 α3 PD = Pmin =18 20 C D 16(0,93791.10-3 ) Sk).T].pk (13) 10 6) Sk = 0: T C§ T BT T T§ -3 0(0,0499.10 ) T , h δAk(0) = AT . pk = Ptb.T.pk (14) 0 1825 6570 8760 Tổng điện năng thiếu hụt đối với hộ tiêu thụ trong thời gian khảo sát T: Hình 4. Biểu đồ phụ tải kéo dài năm của hộ tiêu thụ N Các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải kéo dài hình δA = ∑ δA k (15) 4: Pmax = 30MW; Pmin = 18MW; k =1 Ptb = 22MW; TCĐ = 1825h; TBT = 4745h; TTĐ = 2190h; Trong đó: N – số trạng thái có Sk< Pmax tgα1 = 0,00372; tgα2 = 0,000379; tgα3 = 0,00155. Lưu đồ thuật toán xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với hộ tiêu thụ trên LMLDC được giới thiệu trên Hình 2. Sơ đồ đẳng trị để tính toán độ tin cậy được giới thiệu trên Hình 5 với các phần tử đẳng trị: (I) – mạch máy 3. Ví dụ áp dụng biến áp T1; (II) – mạch máy biến áp T2 và (III) – mạch Sơ đồ cấp điện được giới thiệu trên Hình 3. Thông số đường dây. về đô tin cậy của các phần tử cho trong Bảng 1. Biểu đồ Áp dụng các công thức biến đổi đẳng trị về độ tin cậy phụ tải kéo dài năm của hộ tiêu thụ cho trên Hình 4. cho hệ thống nối tiếp [2]. MC110 MC22T MC22D MC22D I (T1) III (D) AC-185 D1, T 1, 16MVA 20km HT§ 110kV 22kV P Pmax = 30MW HT§ II (T2) III (D) AC-185 D2, T 2, 25MVA 20km Hình 3. Sơ đồ cấp điện Hình 5. Sơ đồ đẳng trị để tính toán độ tin cậy Bảng 1. Thông số độ tin cậy các phần tử của sơ đồ cấp điện ω TS q S Phần tử p (Lần/năm) (10-3 năm) (10-3) (MW)* Máy biến áp 0,01 45 0,45 0,99955 16+25 Máy cắt 110kV: MC110 0,25 1,5 0,37 0,99963 ** Máy cắt 22kV, mạch biến áp MC22T 0,1 1,2 0,12 0,99988 ** Máy cắt 22kV, mạch đường dây MC22D 0,2 1,2 0,24 0,99976 ** Đường dây D1, D2 hỏng 1 mạch 0,2 0,8 0,16 0,99984 21 *** Đường dây D1, D2 hỏng 2 mạch 0,02 2,5 0,05 0,99995 0 * Năng lực tải của phần tử được tính bằng MW (cosϕ =1); ** Năng lực tải của nhóm máy cắt (bao gồm cả dao cách ly) được chọn theo năng lực tải của phần tử chính; *** Năng lực tải của đường dây chọn theo mật độ dòng điện phát nóng cho phép của dây dẫn. m qIII = 0,64.10-3; SIII = 21MW Pdt = ∏ P (16) i Xác suất trạng thái của hệ thống Hình 5 được xác định i=1 theo (1): Sdt = min {Si } (17) i∈m (pI + qI)( pII + qII)( pIII + qIII)2 = 1 Tính được: Khai triển biểu thức này và bỏ qua các trạng thái có số pI = pII = 0,99906; qI = qII =0,94.10-3; SI =16MW; SII phần tử hư hỏng k ≥ 2, ta có các trạng thái cần xem xét: =25MW; pIII =0,99936;
10 Bounthene Chansamay, Lê Việt Tiến, Trần Đình Long 2 2 2 p p p +q p p +p q p +2pI pII pIIIqIII; I II III I II III I II III p3 =2p I p II p III q III =1,2767.10-3 và Trong biểu thức này các số hạng lần lượt biểu diễn các S3 = min {S I +SII ;S III } =21MW trạng thái: (4) Hỏng phần tử II với: (1) không hỏng bất kỳ phần tử nào với xác suất p 4 =p I q II p 2III =0,93791.10 -3và S 4 = min {S I ;2S III } =16MW 2 p1 =p p p = 0,99684 và khả năng tải I II III S1 = min {S I +SII ;2SIII } =41MW ; Ngoài ra, 2 mạch của đường dây kép III được lắp trên (2) Hỏng phần tử I với: 1 cột nên vẫn có khả năng (5): hỏng đồng thời cả 2 mạch (đổ cột) với xác suất: 2 p 2 =q I p II p III = 0,93791.10-3 và p 5 =p I p II q 2III =0,0499.10 -3và S5 = 0. S 2 = min {S II ;2S III } =25MW Dãy phân bố xác suất khả năng tải của sơ đồ Hình 5 cho (3) Hỏng phần tử III với: trong Bảng 2. Bảng 2. Dãy phân bố xác suất khả năng tải của sơ đồ cấp điện và kỳ vọng thiếu hụt điện năng Không hỏng Hỏng I Hỏng III Hỏng II Mất điện (2.III) Trạng thái k (1) (2) (3) (4) (5) Khả năng tải 41 25 21 16 0 Sk, (MW) Xác suất pk 0,99684 0,93791x10-3 1,2767x10-3 0,93791x10-3 0,0499x10-3 Thiếu hụt điện năng 0 3,151 53,780 20,988 9,616 δAk (MWh) Áp đặt dãy phân bố xác suất khả năng tải ở Bảng 2 lên TÀI LIỆU THAM KHẢO LMLDC của hộ tiêu thụ (Hinh 4), theo các biểu thức (7), (9), (11), (13), (14) tính được lượng thiếu hụt điện năng [1] Bounthene Chansamay, Lê Việt Tiến, Trần Đình Long, “Phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa để nghiên δAk tương ứng (Bảng 2). cứu các thông số vân hành của HTĐ”, Tạp chí Khoa học và Công Tổng điện năng thiếu hụt đối với hộ tiêu thụ trong 1 nghệ Năng lượng Trường Đại học Điện lực, số 11, 11-2016, Hà năm theo (15): Nội. [2] Trần Đình Long, Nguyễn Sỹ Chương, Lê Văn Doanh, Bách Quốc δAk = ΣδAk = 3,151+53,780+20,988+9,616 = Khánh, Hoàng Hữu Thận, Phùng Anh Tuấn, Đinh Thành Việt, Sách 87,535MWh tra cứu về chất lượng điện năng, NXB Bách khoa Hà Nội, 2013. [3] Trần Đình Long, Lý thuyết hệ thống, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 4. Kết luận Hà Nội, 1999. LOEE đối với hộ tiêu thụ là chỉ tiêu quan trọng để tính [4] Nguyễn Duy Khiêm, Trần Đình Long, “Ảnh hưởng của nhà máy toán, lựa chọn giải pháp hợp lý nhằm tăng cường độ tin cậy điện gió đến độ tin cậy lưới điện phân phối địa phương”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các trường Đại học Kỹ thuật, số 103, tr. 12 cung cấp điện cho nút phụ tải. - 16, Hà Nội; 2014. Bài báo đã giới thiệu phương pháp xác định LOEE dựa [5] Roy Billinton & Ronald N. Allan, Reliability Evaluation of Power trên cơ sở xem xét kết hợp LMLDC của hộ tiêu thụ với dãy System, New York, 1996. phân bố xác suất khả năng tải của sơ đồ cấp điện. [6] Dugan R.C., Mc Grannaghan M.F., Santoso S. and Beaty H.W., Electrical Power Systems Quality. Second Edition, Mc Graw – Hill, Việc sử dụng LMLDC cho phép đơn giản hóa và giảm đáng New York, 2004. kể khối lượng tính toán khi xác định LOEE cho nút phụ tải. (BBT nhận bài: 11/12/2016, hoàn tất thủ tục phản biện: 05/01/2017)