Giải Pháp Tự Động Hóa Lưới Điện Phân Phối Tại Thành Phố Hạ Long

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG

1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long

1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối

1.2. Lưới điện phân phối

1.3. Trạm biến áp phân phối

1.4. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt

1.5. Tình hình sử dụng hiện tại

1.6. Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014

1.6.1. Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014

1.7. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN - DAS

2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối

2.2. Hệ thống Tự động phân phối cho các đường dây trên không

2.3. Hệ thống Tự động Phân phối áp dụng cho cáp ngầm

2.4. Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối

2.4.1. So sánh các phương pháp tự động phân phối dây trên không

2.4.2. So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng, nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng)

2.4.3. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCR-RTU)

2.4.4. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giưa TCM-TCR)

2.5. Hệ thống máy tính

2.6. Giới thiệu một số thiết bị đóng cắt tự động

2.6.1. Máy cắt tự động

2.6.2. Thiết bị đóng lặp lại tự động Autoreclosers

2.6.3. Dao phân đoạn tự động

2.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

3.1. Độ tin cậy cung cấp điện

3.2. Độ tin cậy của hệ thống

3.3. Độ tin cậy của phần tử

3.4. Các chỉ tiêu đánh giá của lưới điện phân phối

3.4.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống- SAIF

3.4.2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng - CAIFI

3.4.3. Thời gian mất điện trung bình của hệ thống- SAIDI

3.4.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng-CAIDI

3.4.5. Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng

3.4.6. Năng lượng không được cung cấp- ENS

3.4.7. Điện năng trung bình không được cung cấp- AENS

3.4.8. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình-ACCI

3.5. Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối theo sơ đồ mô phỏng

3.5.1. Vận hành theo sơ đồ lưới điện hình tia có rẽ nhánh

3.5.2. Vận hành theo sơ đồ lưới điện kín vận hành hở

3.6. Kết luận về các thông số khi tiến hành lắp đặt các thiết bị đóng cắt

3.7. Tính toán hiệu quả kinh tế

3.7.1. Mô hình I - Đường dây một nguồn, không phân đoạn

3.7.2. Mô hình II - đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn)

3.7.3. Mô hình III - Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn)

3.7.4. Mô hình IV - đường dây một nguồn, phân đoạn bằng Autorecloser (M phân đoạn)

3.7.5. Mô hình V - đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng Autorerclauser (M phân đoạn)

3.8. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN TP HẠ LONG

4.1. Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây nổi

4.2. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động PVS

4.3. Khối lượng áp dụng DAS cho các đường dây trên không

4.4. Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm

4.5. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động RMS

4.6. Khối lượng áp dụng DAS trong hệ thống cáp ngầm

4.7. Xây dựng phương án lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ 476 E54

4.7.1. Mô tả hệ thống hiện tại

4.7.2. Phương án lắp đặt thí điểm

4.7.3. Phương án cụ thể

4.8. Hiệu quả khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ: Rút ngắn thời gian mất điện

4.9. Sử dụng phần mềm PSS/Adep để tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng

4.10. Tính toán hiệu quả kinh tế

4.11. Kết luận chương 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Lưới Điện Phân Phối Hạ Long Hiện Trạng Thách Thức

Lưới điện phân phối tại thành phố Hạ Long đang vận hành với các cấp điện áp 35kV, 22kV và 6kV. Trong đó, lưới 22kV được đưa vào sử dụng từ năm 2001. Các phụ tải được cấp điện từ 4 trạm 110kV: Cái Lân, Giếng Đáy, Giáp Khẩu và Hà Tu. Tổng chiều dài đường dây trung thế là 382,06 km, bao gồm cả đường dây trên không và cáp ngầm. Lưới điện Hạ Long đang đối mặt với nhiều thách thức như tăng trưởng phụ tải nhanh, sự phức tạp trong quản lý vận hành và nguy cơ sự cố gây mất điện kéo dài. Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối là cần thiết để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả cung cấp điện.

1.1. Chi Tiết Về Hiện Trạng Lưới Điện Trung Thế Hạ Long

Tổng chiều dài đường dây trung thế là 382,06 km, trong đó đường dây trên không chiếm 313,82 km (35kV: 67km, 22kV: 234,82km, 6kV: 12km). Cáp ngầm là 68,24 km. Bảng 1-2 trong tài liệu gốc cho thấy Điện lực quản lý phần lớn đường dây trung thế (313,82 km trên không và 68,24 km cáp ngầm), trong khi khách hàng chỉ quản lý 35,6 km đường dây trên không. Điều này cho thấy sự phân bố trách nhiệm quản lý và vận hành lưới điện.

1.2. Thực Trạng Trạm Biến Áp Phân Phối Tại Hạ Long

Các trạm biến áp phân phối chủ yếu là trạm xây, trạm treo và trạm cột. Một số trạm kiosk được xây dựng ở khu vực hẹp, yêu cầu cao về mỹ quan. Tuy nhiên, kiểu trạm này chưa phù hợp với khí hậu nhiệt đới, gây bất cập trong vận hành, đặc biệt vào mùa nắng nóng. Bảng 1-3 cho thấy số lượng và công suất của các trạm biến áp trung thế do Điện lực và khách hàng quản lý. Việc cải thiện điều kiện vận hành của các trạm kiosk là một vấn đề cần quan tâm.

II. Thách Thức Vận Hành Lưới Điện Hạ Long Phân Tích Sự Cố Giải Pháp

Lưới điện Hạ Long đối mặt với nhiều thách thức trong vận hành, bao gồm sự cố do yếu tố tự nhiên, hư hỏng thiết bị và sai sót của con người. Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014 cho thấy tình hình sự cố và ảnh hưởng của nó đến việc cung cấp điện. Việc phân tích nguyên nhân và đưa ra các giải pháp giảm thiểu sự cố là rất quan trọng. Tự động hóa lưới điện là một trong những giải pháp hiệu quả để giảm thời gian mất điện và nâng cao độ tin cậy.

2.1. Thống Kê Chi Tiết Sự Cố Lưới Điện Hạ Long Giai Đoạn 2010 2014

Tài liệu gốc thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014. Bảng 1-11, 1-12 và 1-13 trình bày số liệu về sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế, đường dây cáp ngầm trung thế và trạm biến áp. Việc phân tích các số liệu này giúp xác định các điểm yếu của lưới điện và đưa ra các biện pháp phòng ngừa và khắc phục sự cố hiệu quả. Cần có các giải pháp để giảm thiểu số lượng và thời gian của các sự cố này.

2.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Tin Cậy Của Lưới Điện

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện Hạ Long, bao gồm điều kiện thời tiết khắc nghiệt, chất lượng thiết bị, trình độ vận hành và bảo trì. Việc nâng cao chất lượng thiết bị, đào tạo nâng cao trình độ cho nhân viên vận hành và tăng cường công tác bảo trì là những giải pháp quan trọng. Ngoài ra, việc ứng dụng các công nghệ mới như hệ thống SCADA và giám sát lưới điện phân phối cũng góp phần nâng cao độ tin cậy.

III. Giải Pháp Tự Động Hóa Lưới Điện Phân Phối Mô Hình Nguyên Lý

Hệ thống tự động phân phối điện (DAS) là một giải pháp hiệu quả để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của lưới điện. DAS bao gồm các thiết bị đóng cắt tự động, hệ thống thông tin liên lạc và phần mềm quản lý. Nguyên lý hoạt động của DAS là tự động phát hiện, cô lập và khôi phục sự cố, giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng. Việc triển khai DAS đòi hỏi sự đầu tư về thiết bị và công nghệ, nhưng mang lại lợi ích kinh tế và xã hội lớn.

3.1. Mô Hình Chi Tiết Hệ Thống Tự Động Phân Phối Điện DAS

Hình 2-1 trong tài liệu gốc mô tả hệ thống tự động phân phối. DAS bao gồm các thành phần chính: thiết bị đóng cắt tự động (Autorecloser, dao phân đoạn tự động), hệ thống thông tin liên lạc (TCR-RTU, TCM-TCR) và hệ thống máy tính trung tâm. Các thiết bị đóng cắt tự động có khả năng tự động phát hiện và cô lập sự cố. Hệ thống thông tin liên lạc cho phép truyền dữ liệu và điều khiển từ xa. Hệ thống máy tính trung tâm thực hiện các chức năng quản lý và điều khiển toàn hệ thống.

3.2. So Sánh Các Phương Pháp Tự Động Phân Phối Điện

Tài liệu gốc so sánh các phương pháp tự động phân phối cho đường dây trên không và cáp ngầm. Bảng 2-2 so sánh các hệ thống phân phối ngầm khác nhau (một vòng, nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng). Bảng 2-3 so sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS). Việc lựa chọn phương pháp tự động phân phối phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của lưới điện và yêu cầu về độ tin cậy.

IV. Ứng Dụng Autorecloser Dao Phân Đoạn Nâng Cao Độ Tin Cậy Điện

Autorecloser và dao phân đoạn tự động là các thiết bị quan trọng trong hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối. Autorecloser có khả năng tự động đóng lại sau khi phát hiện sự cố thoáng qua, giảm thiểu thời gian mất điện. Dao phân đoạn tự động giúp cô lập khu vực bị sự cố, ngăn chặn sự lan rộng của sự cố. Việc lắp đặt Autorecloser và dao phân đoạn tự động giúp nâng cao đáng kể độ tin cậy cung cấp điện.

4.1. Ưu Điểm Phạm Vi Ứng Dụng Của Autorecloser Trong Lưới Điện

Autorecloser có ưu điểm là khả năng tự động đóng lại nhanh chóng sau khi phát hiện sự cố thoáng qua, giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng. Autorecloser thường được lắp đặt ở các vị trí quan trọng trên đường dây trung thế, nơi có nhiều nhánh rẽ hoặc có nguy cơ xảy ra sự cố cao. Hình 2-12 trong tài liệu gốc minh họa Autorecloser trung thế. Việc lựa chọn vị trí lắp đặt Autorecloser cần được thực hiện cẩn thận để đạt hiệu quả cao nhất.

4.2. Vai Trò Của Dao Phân Đoạn Tự Động Trong Cô Lập Sự Cố

Dao phân đoạn tự động có vai trò quan trọng trong việc cô lập khu vực bị sự cố, ngăn chặn sự lan rộng của sự cố. Khi có sự cố xảy ra, dao phân đoạn tự động sẽ tự động mở ra, cô lập khu vực bị sự cố khỏi phần còn lại của lưới điện. Điều này giúp giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện và rút ngắn thời gian khôi phục lưới điện. Việc phối hợp hoạt động giữa Autorecloser và dao phân đoạn tự động là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống tự động hóa.

V. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Tự Động Hóa Lưới Điện Hạ Long

Việc đầu tư vào tự động hóa lưới điện phân phối đòi hỏi chi phí ban đầu lớn, nhưng mang lại hiệu quả kinh tế lâu dài. Các lợi ích kinh tế bao gồm giảm tổn thất điện năng, giảm chi phí vận hành và bảo trì, tăng doanh thu bán điện và giảm thiệt hại do mất điện. Việc đánh giá hiệu quả kinh tế của các dự án tự động hóa là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của dự án.

5.1. Các Chỉ Số Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Của Dự Án Tự Động Hóa

Các chỉ số đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án tự động hóa bao gồm: giá trị hiện tại ròng (NPV), tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) và thời gian hoàn vốn. NPV là hiệu số giữa giá trị hiện tại của dòng tiền vào và giá trị hiện tại của dòng tiền ra. IRR là tỷ suất chiết khấu mà tại đó NPV bằng 0. Thời gian hoàn vốn là thời gian cần thiết để thu hồi vốn đầu tư ban đầu. Việc sử dụng các chỉ số này giúp đánh giá tính khả thi và hiệu quả của dự án.

5.2. Phân Tích Chi Phí Lợi Ích Của Tự Động Hóa Lưới Điện

Việc phân tích chi phí và lợi ích của tự động hóa lưới điện cần được thực hiện một cách chi tiết và chính xác. Chi phí bao gồm chi phí đầu tư thiết bị, chi phí lắp đặt, chi phí vận hành và bảo trì. Lợi ích bao gồm giảm tổn thất điện năng, giảm chi phí vận hành và bảo trì, tăng doanh thu bán điện và giảm thiệt hại do mất điện. Việc so sánh chi phí và lợi ích giúp xác định tính hiệu quả của dự án và đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

VI. Đề Xuất Giải Pháp Tự Động Hóa Lộ 476 E54 Hạ Long Thí Điểm

Để chứng minh tính hiệu quả của tự động hóa lưới điện, luận văn đề xuất phương án lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ 476 E54 tại Hạ Long. Phương án bao gồm việc lắp đặt Autorecloser và dao phân đoạn tự động tại các vị trí phù hợp trên đường dây. Việc đánh giá hiệu quả của phương án thí điểm sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc triển khai tự động hóa trên toàn lưới điện Hạ Long.

6.1. Mô Tả Chi Tiết Hệ Thống Hiện Tại Của Lộ 476 E54

Hình 4-1 trong tài liệu gốc mô tả sơ đồ một sợi của lộ 476 E54. Việc mô tả chi tiết hệ thống hiện tại giúp xác định các điểm yếu và đưa ra các giải pháp cải thiện phù hợp. Các thông tin cần thiết bao gồm chiều dài đường dây, số lượng trạm biến áp, loại thiết bị đóng cắt và tình hình sự cố trong quá khứ.

6.2. Phương Án Lắp Đặt Thí Điểm Autorecloser Dao Phân Đoạn

Hình 4-2 trong tài liệu gốc mô tả sơ đồ nguyên lý DAS thử nghiệm. Phương án lắp đặt thí điểm bao gồm việc lắp đặt Autorecloser và dao phân đoạn tự động tại các vị trí chiến lược trên đường dây. Việc lựa chọn vị trí lắp đặt cần dựa trên phân tích kỹ thuật và kinh tế để đảm bảo hiệu quả cao nhất. Sau khi lắp đặt, cần thực hiện đánh giá hiệu quả của hệ thống bằng cách so sánh các chỉ số độ tin cậy trước và sau khi lắp đặt.

Nghiên Cứu Giải Pháp Tự Động Hóa Lưới Điện Phân Phối Tại Thành Phố Hạ Long