Luận Văn Thạc Sĩ Về Tái Cấu Trúc Lưới Điện Huyện Hòn Đất

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tái cơ cấu hình lưới khôi phục cung cấp điện cho huyện hòn đất, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực kỹ

• Tác giả: Đàm Văn Đông
• Trường học: Công ty Điện Lực Kiên Giang
• Chuyên ngành: Điện
• Đề tài: Tái Cấu Trúc Lưới Điện Huyện Hòn Đất: Giải Pháp Tối Ưu Cung Cấp Điện
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hòn Đất

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu đề tài
• 2.2. Các phương pháp giải bài toán tổn hao, giảm ∆A
• 2.2.1. Bài toán 1 - Cực tiểu hàm chi phí
• 2.2.2. Bài toán 2 - Cực tiểu hàm tổn thất năng lượng
• 2.2.3. Bài toán 3 - Xác định cấu hình lưới giảm ∆P
• 2.2.4. Bài toán 4 - Cân bằng công suất giữa đường dây và trạm
• 2.2.5. Bài toán 5 - Khôi phục lưới điện sau sự cố
• 2.2.6. Bài toán 6 - Tái cấu hình lưới theo hàm đa mục tiêu
• 2.3. Cơ sở lựa chọn bài toán 3 đối với lưới điện Điện lực Hòn Đất
• 2.3.1. Đơn giản hóa lưới điện phân phối tại Điện lực Hòn Đất
• 2.3.2. Xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng
• 2.3.3. Tính tổn thất điện năng
• 2.3.4. Đánh giá hiệu quả trước và sau khi tái cấu hình
• 3. ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN HÒN ĐẤT
• 3.1. Mô tả lưới điện của Điện Lực Hòn Đất
• 3.2. Tái cấu hình tuyến 474 Hòn Đất
• 3.3. Tái cấu hình tuyến 476 HĐ và 478 HĐ
• 3.4. Áp dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng bài toán tái cấu hình
• 3.4.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT
• 3.4.2. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT trong đề tài
• 3.4.3. Xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng
• 3.4.4. Tính tổn thất điện năng
• 3.5. Các thông số của tuyến đường từ chương trình PSS/ADEPT
• 3.6. Tính toán tổn thất trên chương trình PSS/ADEPT
• 3.7. So sánh tỉ lệ tổn thất điện năng trước và sau khi tái cấu hình
• 3.8. Đánh giá hiệu quả tính toán tổn thất lưới sau khi tái cấu hình
• 3.9. Hướng phát triển của đề tài
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Tái Cấu Trúc Lưới Điện Huyện Hòn Đất Tổng Quan Về Giải Pháp

Tái cấu trúc lưới điện huyện Hòn Đất là một trong những giải pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả cung cấp điện. Việc này không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn đảm bảo sự ổn định trong quá trình cung cấp điện cho người dân. Hệ thống lưới điện hiện tại đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm tổn thất công suất và sự không ổn định trong cung cấp điện. Do đó, việc áp dụng các phương pháp tái cấu trúc lưới điện là cần thiết để cải thiện tình hình.

1.1. Tình Hình Hiện Tại Của Lưới Điện Huyện Hòn Đất

Lưới điện huyện Hòn Đất hiện tại đang gặp nhiều vấn đề về tổn thất điện năng và sự không ổn định trong cung cấp điện. Các trạm biến áp và đường dây điện chưa được tối ưu hóa, dẫn đến tình trạng quá tải và mất điện thường xuyên. Việc tái cấu trúc lưới điện sẽ giúp cải thiện tình hình này.

1.2. Lợi Ích Của Tái Cấu Trúc Lưới Điện

Tái cấu trúc lưới điện không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn nâng cao khả năng cung cấp điện ổn định cho người dân. Điều này sẽ góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện Hòn Đất, đồng thời cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Cung Cấp Điện Tại Huyện Hòn Đất

Huyện Hòn Đất đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc cung cấp điện. Tổn thất điện năng cao, sự không ổn định trong cung cấp điện và chi phí vận hành cao là những vấn đề chính. Những thách thức này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng điện mà còn tác động đến sự phát triển kinh tế của địa phương.

2.1. Tổn Thất Điện Năng Cao

Tổn thất điện năng là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất mà huyện Hòn Đất đang phải đối mặt. Việc này không chỉ làm giảm hiệu quả cung cấp điện mà còn tăng chi phí cho ngành điện lực.

2.2. Sự Không Ổn Định Trong Cung Cấp Điện

Sự không ổn định trong cung cấp điện dẫn đến tình trạng mất điện thường xuyên, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất của người dân. Điều này cần được giải quyết kịp thời để đảm bảo chất lượng cuộc sống.

III. Phương Pháp Tái Cấu Trúc Lưới Điện Hiệu Quả Nhất

Để giải quyết các vấn đề hiện tại, việc áp dụng các phương pháp tái cấu trúc lưới điện là rất cần thiết. Các giải pháp như sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT và các thuật toán tối ưu hóa sẽ giúp tìm ra cấu hình lưới điện tối ưu nhất.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng PSS ADEPT

Phần mềm PSS/ADEPT cho phép mô phỏng và phân tích lưới điện một cách chính xác. Việc này giúp xác định các điểm yếu trong lưới điện và đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu quả cung cấp điện.

3.2. Ứng Dụng Các Thuật Toán Tối Ưu Hóa

Các thuật toán như Merlin và Back giúp tìm ra trạng thái tối ưu của lưới điện, từ đó giảm tổn thất công suất và đảm bảo cung cấp điện ổn định. Việc áp dụng các thuật toán này sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc tái cấu trúc lưới điện.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Tái Cấu Trúc Lưới Điện

Việc tái cấu trúc lưới điện không chỉ là lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn rõ ràng. Các kết quả từ việc áp dụng các phương pháp tái cấu trúc đã cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hiệu quả cung cấp điện tại huyện Hòn Đất.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Từ Các Dự Án Trước

Nhiều dự án tái cấu trúc lưới điện đã được thực hiện thành công tại các khu vực khác, cho thấy rõ ràng lợi ích của việc áp dụng các phương pháp này. Các kết quả nghiên cứu cho thấy giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Sau Khi Tái Cấu Trúc

Sau khi thực hiện tái cấu trúc, lưới điện huyện Hòn Đất đã có những cải thiện rõ rệt về tổn thất điện năng và độ ổn định trong cung cấp điện. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí cho ngành điện mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Lưới Điện Huyện Hòn Đất

Tương lai của lưới điện huyện Hòn Đất phụ thuộc vào việc áp dụng các giải pháp tái cấu trúc hiệu quả. Việc này không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn đảm bảo cung cấp điện ổn định cho người dân. Các giải pháp công nghệ mới sẽ tiếp tục được nghiên cứu và áp dụng để nâng cao hiệu quả cung cấp điện.

5.1. Hướng Phát Triển Bền Vững

Huyện Hòn Đất cần hướng tới phát triển bền vững trong cung cấp điện, đảm bảo rằng các giải pháp tái cấu trúc không chỉ mang lại lợi ích ngắn hạn mà còn có tác động tích cực lâu dài.

5.2. Đầu Tư Vào Công Nghệ Mới

Đầu tư vào công nghệ mới và các giải pháp thông minh sẽ là chìa khóa để cải thiện hiệu quả cung cấp điện tại huyện Hòn Đất. Việc này sẽ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong hệ thống năng lượng hiện đại, lưới điện phân phối đóng vai trò huyết mạch trong việc truyền tải và cung cấp điện năng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ công nghiệp, thương mại và sinh hoạt. Tuy nhiên, do đặc thù phân bố trải rộng trên địa bàn phức tạp, nhiều nhánh rẽ hình tia và tính chất tiêu thụ không đồng đều giữa các khung giờ, tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng kỹ thuật luôn ở mức cao. Tại Công ty Điện lực Kiên Giang, tỷ lệ tổn thất điện năng toàn công ty năm 2017 được ghi nhận ở mức 5,62%, riêng Điện lực Hòn Đất đạt mức 6,00%. Nhằm thực hiện lộ trình của Tổng công ty Điện lực Miền Nam đưa tỷ lệ tổn thất của tỉnh Kiên Giang về 4,50% và Điện lực Hòn Đất xuống dưới 5,00% vào năm 2020, việc tìm kiếm giải pháp kỹ thuật tối ưu hóa vận hành là yêu cầu hết sức cấp bách.

Lưới điện trung thế 22kV tại huyện Hòn Đất có quy mô quản lý gồm 428,24 km đường dây trung thế, 612,831 km đường dây hạ thế và 750 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng đạt 74.393 kVA. Bán kính cấp điện dài, kết cấu dây dẫn không đồng nhất từ cáp nhôm bọc 240 mm² đến dây trần 70-150 mm² khiến độ sụt áp tại nhiều nút cuối nguồn vượt quá ngưỡng cho phép -5% so với điện áp định mức. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định cấu hình vận hành tối ưu của các khóa chuyển mạch và phân đoạn trên lưới điện trung áp Hòn Đất, nhằm giải quyết bài toán đa mục tiêu: cực tiểu hóa tổn thất công suất tác dụng, cân bằng tải giữa các xuất tuyến 474, 476, 478 và đảm bảo khả năng cấp điện liên tục khi xảy ra sự cố. Nghiên cứu mang ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật sâu sắc khi khai thác tối đa 143 thiết bị đóng cắt hiện hữu, đặc biệt là 14 dao cắt phụ tải LBS và 12 máy cắt Recloser, giúp giảm tổn thất điện năng hàng tỷ đồng mỗi năm mà không đòi hỏi nguồn vốn đầu tư xây dựng mới quá lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân tích dòng công suất phi tuyến và lý thuyết tối ưu hóa tổ hợp mạng điện phân phối dạng hình tia. Trọng tâm là giải thuật tái cấu hình mạch vòng kín của Merlin và Back, kết hợp với các kỹ thuật hiệu chỉnh dòng công suất liên tục của Shirmohammadi. Giải thuật này vận hành theo nguyên lý đóng toàn bộ các khóa liên lạc để tạo thành mạng lưới kín phức tạp, tiến hành giải bài toán phân bố trào lưu công suất, sau đó mở dần các khóa phân đoạn có dòng điện chạy qua bé nhất cho đến khi toàn bộ hệ thống trở về cấu trúc mạng hình tia tối ưu.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp phương pháp đổi nhánh theo kinh nghiệm Heuristics của Civanlar để sàng lọc nhanh các cặp khóa đóng mở dựa trên độ lệch điện áp giữa hai đầu khóa hở và nguyên tắc chuyển tải từ phía có sụt áp lớn sang phía có sụt áp nhỏ hơn. Các khái niệm cốt lõi được ứng dụng xuyên suốt bao gồm: Tối ưu hóa điểm mở liên lạc (Tie Open Point Optimization - TOPO), Cân bằng tải phân phối giữa các trạm biến áp 110/22kV, và Cực tiểu hóa tổn thất công suất tác dụng (delta P) theo hàm mục tiêu phi tuyến có ràng buộc về giới hạn dòng điện định mức và độ sụt áp không vượt quá 5% điện áp định mức 22kV.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu khai thác nguồn dữ liệu vận hành thực tế được trích xuất trực tiếp từ các hệ thống thu thập dữ liệu đo xa tự động của ngành điện bao gồm hệ thống CMIS 2.0, AMISS, MDAS và APPMETER. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ 750 trạm biến áp phân phối trên địa bàn huyện Hòn Đất, trong đó có 500 trạm biến áp công cộng với 722 máy biến áp tổng dung lượng 31.395,5 kVA và 225 trạm biến áp chuyên dùng của khách hàng với 360 máy biến áp tổng dung lượng 41.547,5 kVA, cùng 4 phát tuyến trung thế chính gồm 474, 476, 478 Hòn Đất và liên kết 474 Rạch Giá. Phương pháp chọn mẫu toàn phần được áp dụng nhằm thu thập trọn vẹn đồ thị phụ tải 24 giờ của tất cả các nút tải sinh hoạt, dịch vụ và sản xuất công nghiệp.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thông qua phần mềm chuyên dụng PSS/ADEPT 5.0 của hãng Shaw Power Technologies là nhờ khả năng xử lý bài toán dòng công suất (Load Flow) và mô-đun tối ưu hóa điểm mở TOPO trên mô hình lưới điện quy mô lớn không giới hạn số nút. Phần mềm cho phép mô phỏng chính xác chế độ xác lập từng giờ trong ngày dựa trên đồ thị phụ tải thực tế, tính toán ngắn mạch và phối hợp bảo vệ tin cậy. Dữ liệu đo đếm thực tế được thu thập trong năm 2017, làm tiền đề để hoàn thiện các mô hình tính toán và mô phỏng tối ưu hóa trong giai đoạn 2017-2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và tái cấu trúc lưới điện trung áp huyện Hòn Đất trên phần mềm PSS/ADEPT đã mang lại những kết quả kỹ thuật vượt trội:

Thứ nhất, đối với tuyến 474 Hòn Đất có chiều dài ban đầu 30 km sử dụng dây nhôm bọc 240 mm², sau khi đầu tư đoạn nối mạch vòng với tuyến 474 Rạch Giá từ trạm 110kV Rạch Giá và xác định điểm mở tối ưu mới tại phân đoạn Vườn Khóm, cấu trúc lưới mới được phân chia hợp lý. Tuyến 474 Rạch Giá nhận cấp điện cho 18 km (gồm 9 km từ Cầu số 2 đến Vườn Khóm), tuyến 474 Hòn Đất còn lại 21 km. Kết quả mô phỏng cho thấy tổn thất công suất tác dụng vào giờ cao điểm của tuyến 474 giảm mạnh từ mức 178 kW xuống mức thấp hơn đáng kể, đạt tỷ lệ giảm tổn thất trên 18,5%.

Thứ hai, đối với cặp xuất tuyến 476 và 478 Hòn Đất, chiều dài ban đầu lần lượt là 12 km và 19 km với phụ tải hỗn hợp gồm sinh hoạt và sản xuất nước đá công suất lớn. Sau khi xây dựng đoạn đường dây liên kết tạo mạch kín và chuyển đổi vị trí khóa phân đoạn, tuyến 478 mới có chiều dài 15 km và tuyến 476 mới dài 16 km. Sự phân bổ lại dòng công suất đã giúp giảm tổn thất công suất đỉnh từ 276 kW xuống mức thấp hơn 14,2%, giải tỏa hoàn toàn tình trạng nghẽn mạch cục bộ vào các giờ cao điểm sản xuất.

Thứ ba, điện áp tại các nút xa nguồn như khu vực trạm Sóc Soài 1A và Mỹ Lâm 1 được nâng cao rõ rệt, triệt tiêu hiện tượng sụt áp sâu dưới ngưỡng -5% Uđm, đồng thời duy trì hệ số công suất của toàn hệ thống ở mức tối ưu khi kết hợp với 2.700 kVAr tụ bù trung thế và 2.888 kVAr tụ bù hạ thế hiện hữu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm rõ rệt của tổn thất điện năng sau tái cấu hình là việc dịch chuyển điểm mở tối ưu đã làm ngắn lại bán kính cấp điện hiệu dụng của các nhánh trục chính, đưa dòng công suất từ các trạm biến áp 110/22kV Hòn Đất và Rạch Giá đi theo các tuyến đường ngắn nhất đến các trung tâm phụ tải lớn. Kết quả nghiên cứu có thể được trực quan hóa rõ nét qua Biểu đồ đường cong phụ tải 24 giờ và Bảng theo dõi tổn thất công suất từng giờ. Đường đặc tính tổn thất sau khi tái cấu hình luôn nằm thấp hơn đáng kể so với đường đặc tính trước khi chuyển tải ở mọi mốc thời gian từ giờ thứ 1 đến giờ thứ 24 trong ngày.

So với các nghiên cứu trước đây của Civanlar hay Chen và Cho vốn chỉ xem xét đơn lẻ từng cặp khóa hoặc phụ thuộc nhiều vào cấu hình ban đầu, việc áp dụng giải thuật Merlin và Back hiệu chỉnh trên PSS/ADEPT cho phép tìm ra nghiệm tối ưu toàn cục. Kết quả này chứng minh rằng việc phân tích đồng thời 14 dao cắt phụ tải LBS và 12 máy cắt Recloser kết hợp nguồn dự phòng từ tuyến 471 trạm Kiên Lương hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành lưới điện phân phối hiện đại.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hiện thực hóa kết quả nghiên cứu và duy trì mức giảm tổn thất điện năng bền vững, các giải pháp kỹ thuật và quản trị cụ thể được đề xuất như sau:

Thứ nhất, Công ty Điện lực Kiên Giang cần phê duyệt và ban hành quy trình vận hành phương thức đóng cắt tối ưu cho các cặp khóa phân đoạn trên tuyến 474, 476 và 478 Hòn Đất, trọng tâm là duy trì điểm mở phân đoạn Vườn Khóm và điểm phân đoạn liên lạc 476-478, hướng tới mục tiêu đưa tỷ lệ tổn thất toàn huyện về dưới 5,00% trước năm 2020 do Phòng Kỹ thuật và Điều độ chỉ đạo thực hiện.

Thứ hai, đẩy nhanh tiến độ tự động hóa lưới điện phân phối (DAS/SCADA) trong giai đoạn 2018-2022. Cần trang bị bổ sung hệ thống điều khiển từ xa RTU cho toàn bộ 143 thiết bị đóng cắt, đặc biệt là 14 bộ LBS và 12 bộ Recloser, giúp Trung tâm Điều khiển có thể linh hoạt chuyển tải theo thời gian thực khi đồ thị phụ tải biến động hoặc khi có sự cố trên đường dây.

Thứ ba, tối ưu hóa hệ thống bù công suất phản kháng hàng quý bằng cách chạy mô-đun CAPO trên phần mềm PSS/ADEPT. Đội Quản lý vận hành cần theo dõi sát 4 vị trí tụ bù trung thế dung lượng 2.700 kVAr và 209 vị trí tụ bù hạ thế dung lượng 2.888 kVAr, đảm bảo hệ số công suất cos phi luôn đạt trên 0,95 tại tất cả các thanh cái trạm biến áp.

Thứ tư, Phòng Công nghệ thông tin và Đo đếm cần hoàn thiện cơ chế tự động đồng bộ dữ liệu đo xa từ AMISS, MDAS sang phần mềm PSS/ADEPT từ năm 2018, giúp cập nhật định kỳ đồ thị phụ tải 24 giờ của 750 trạm biến áp để đánh giá liên tục tổn thất kỹ thuật của từng tuyến dây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cao cho nhiều nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư vận hành và điều độ viên tại các Công ty Điện lực thuộc Tổng công ty Điện lực Miền Nam và các đơn vị bạn. Luận văn cung cấp phương pháp luận thực tế để chuyển tải, san bằng công suất và tính toán tổn thất theo từng giờ cho các tuyến dây trung thế 22kV mà không cần đầu tư thêm kinh phí cải tạo lưới.

Nhóm thứ hai là các chuyên viên quy hoạch và thiết kế hệ thống điện. Luận văn chia sẻ kinh nghiệm quý báu trong việc thiết kế các mạch vòng liên lạc giữa các trạm biến áp 110kV như Hòn Đất, Rạch Giá, Kiên Lương, nhằm nâng cao tiêu chí độ tin cậy N-1 và giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

Nhóm thứ ba là học viên cao học, sinh viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành Hệ thống điện. Đây là tài liệu tham khảo mẫu mực về việc ứng dụng kết hợp giữa giải thuật Merlin và Back với phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT trên cơ sở dữ liệu thực tế hơn 700 nút tải.

Nhóm thứ tư là các nhà quản lý kỹ thuật và giảm tổn thất điện năng. Luận văn cung cấp phương pháp phân tách chính xác giữa tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại dựa trên hệ thống đo đếm công tơ điện tử hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

Tái cấu trúc lưới điện phân phối mang lại lợi ích gì so với các biện pháp thay dây dẫn truyền thống? Tái cấu trúc lưới điện phân phối tận dụng hệ thống khóa đóng cắt hiện hữu như 14 dao cắt LBS và 12 máy cắt Recloser để phân bổ lại dòng công suất tối ưu. Giải pháp này giúp giảm tổn thất tức thì, cân bằng tải giữa các tuyến 474, 476, 478 và cải thiện điện áp cuối nguồn mà hầu như không tốn kém chi phí đầu tư xây dựng mới.

Vì sao giải thuật Merlin và Back cải tiến lại phù hợp với lưới điện Hòn Đất? Giải thuật Merlin và Back đóng tất cả các khóa để tạo lưới kín rồi lần lượt mở các nhánh có dòng điện nhỏ nhất cho đến khi mạng trở về dạng hình tia. Khi kết hợp với các điều kiện ràng buộc điện áp của Shirmohammadi, giải thuật xử lý nhanh chóng mạng lưới 428,24 km trung thế mà không bị vướng vào các cực trị cục bộ.

Phần mềm PSS/ADEPT đóng vai trò gì trong quá trình tính toán tối ưu? Phần mềm PSS/ADEPT phiên bản 5.0 đóng vai trò là công cụ mô phỏng phân tích trào lưu công suất và chạy mô-đun TOPO để tìm điểm dừng tối ưu cho toàn bộ 750 trạm biến áp. Phần mềm giúp tính toán chính xác tổn thất công suất tác dụng từng giờ trong ngày, hỗ trợ người vận hành đưa ra quyết định chuyển tải chính xác.

Việc tái cấu hình lưới điện có giúp nâng cao các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện không? Có, việc tái cấu hình tạo ra các liên kết mạch vòng linh hoạt giữa các trạm 110kV Hòn Đất, Rạch Giá và Kiên Lương. Khi xảy ra sự cố, hệ thống có thể nhanh chóng cô lập phân đoạn lỗi và chuyển nguồn cấp điện cho các phân đoạn còn lại, giúp cải thiện rõ rệt các chỉ số độ tin cậy như SAIFI, SAIDI và giảm thiểu thời gian mất điện của khách hàng.

Dữ liệu phụ tải nào được sử dụng để bảo đảm tính chuẩn xác của mô hình mô phỏng? Nghiên cứu sử dụng dữ liệu đo xa tự động chu kỳ 24 giờ trích xuất từ 500 trạm biến áp công cộng và 225 trạm chuyên dùng thông qua các phần mềm chuyên ngành AMISS, MDAS và CMIS 2.0. Việc cập nhật đồ thị phụ tải thực tế theo từng giờ giúp loại bỏ sai số và phản ánh trung thực hiện trạng vận hành.

Kết luận

Năm đóng góp cốt lõi của công trình nghiên cứu bao gồm:

• Giải quyết triệt để bài toán tối ưu hóa cấu hình vận hành cho lưới điện phân phối trung áp 22kV huyện Hòn Đất với quy mô 428,24 km đường dây và 750 trạm biến áp phân phối.
• Ứng dụng thành công giải thuật Merlin và Back cải tiến trên nền tảng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 để tìm điểm mở tối ưu TOPO theo dữ liệu phụ tải 24 giờ thực tế.
• Giảm thiểu đáng kể tổn thất công suất đỉnh trên các tuyến trọng điểm 474, 476, 478, đóng góp tích cực vào mục tiêu hạ tỷ lệ tổn thất của Điện lực Hòn Đất từ 6,00% xuống dưới 5,00%.
• Cải thiện chất lượng điện năng toàn diện, duy trì độ sụt áp tại tất cả các nút tải nông thôn luôn nằm trong giới hạn cho phép không vượt quá -5% điện áp định mức.
• Thiết lập phương thức vận hành linh hoạt và nâng cao năng lực cấp điện dự phòng N-1 thông qua hệ thống 14 dao cắt LBS và 12 máy cắt Recloser.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2018 đến 2020, các đơn vị quản lý vận hành cần khẩn trương nhân rộng mô hình tái cấu trúc lưới điện trên toàn địa bàn tỉnh Kiên Giang và tích hợp sâu rộng công nghệ điều khiển SCADA từ xa. Quý độc giả, kỹ sư và nhà nghiên cứu quan tâm hãy tiếp tục khai thác các phương pháp tối ưu hóa hiện đại này để nâng cao hiệu quả kinh tế và độ tin cậy trong quản lý vận hành hệ thống điện phân phối.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề về chi phí đầu tư và chi phí vận hành.Một trong những bài toán quan trọng trong nghành điện Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung là đưa chi phí vận hành giảm xuống mức thấp nhất.Một trong các biện pháp giảm chi phí vận hành đó là giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối.Bằng nhiều biện pháp khác nhau, cũng như các nhiên cưú kháng nhau về giảm tổn thất điện năng, có phương pháp thiên về kỹ thuật, có phương pháp thiên về thương mai. Một trong những phương pháp được áp dụng hiện nay là sử dụng phương pháp tái cấu hình lưới để giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cây cung cấp điện và chất lượng điện năng, giảm chi phí hao hụt trong truyền tải và phân phối.Phương pháp này áp dụng trong thực tế rất phức tạp, đời hỏi sử dụng phương pháp tái cấu trúc nào phù hợp với lưới tại khu vực đó. Từ đó tùy thuộc vào đặc tính của phụ tải hay nhóm phụ tạỉ và vị trí phụ tải cách xa lưới bao nhiêu để chúng ta chọn phương pháp cho phù hợp. Mục tiêu nghiên cứu.

-Giảm tỉ lệ tổn thất điện năng hàng năm của điện lực xuống mức thấp, giảm thời gian mất điện, đáp ứng các chỉ số về độ tin cây cung cấp điện SADI, SAIFI, MAIFI, cải thiện khả năng mang tải của lưới điện, cải thiện tình trạng không cần bằng tải. -Đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế -xã hội của địa phương ngày càng tốt hơn. Phƣơng pháp nghiên cứu. -Đối tượng nghiên cứu:Nghiên cứu về mặt lý thuyết và thực tiến các vấn đề liên quan đến tái cấu trúc lưới điện của lưới điện phân phối.

3 -Phạm vy nghiên cứu: Trên thực tế hiện nay, có rất nhiều đề tài nghiên cứu về tái cấu trúc lưới điện của lưới điện phân phối. Tuy nhiên do tính đặc thù của vùng miền cho nên cấu trúc của lưới điện cũng khác nhau, từ đó cần phải có một nghiên cứu chính xác để áp dụng phương pháp như thế nào để đem lại hiệu quả tốt nhất. Phạm vi của đề tài là nghiên tái cấu trúc lưới điện của lưới điện phân phối của Điện Lực Hòn Đất trực thuộc Công ty Điện Lực Kiên Giang. Nội dung nghiên cứu về tái cấu trúc lƣới điện của lƣới điện phân phối.

Đặc điểm của lƣới điện phân phối của Điện Lực Hòn Đất. Nguồn cung cấp cho lưới điện phân phối là thanh cái của các trạm biến áp 110/22kV.Lưới điện phân phối gồm 2 phần: lưới điện trung thế và lưới điện hạ thế.Lưới điện phân phối trải dài trên diện rộng và vận hành bất đối xứng, tổn thất trong khâu truyền tải và phân phối lớn. Lưới điện có kết cấu mạng kín nhưng vận hành dạng hình tia hoặc xương cá.Khi có sự cố, cô lập phần lưới bị sự cố và tái lập điện lại hệ thống sao cho lượng khách hàng mất điện là ít nhất. Nội dung nghiên cứu.

Để lưới điện phân phối khi vận hành tối ưu sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao, tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất. Để giải quyết bài toán này chúng ta đưa ra phương pháp giải quyết sau: -Tìm hiểu các phương pháp tái cấu hình lưới điện phân phối của các nhà nghiên cứu đi trước. -Phân loại theo các phương pháp tái cấu hình lưới khác nhau. -Đánh giá các phương pháp tái cấu hình lưới đã được nghiên cứu.

-Đề nghị một phương pháp để tái cấu hình lưới điện để giảm tổn thất công suất phù hợp với lưới điện tại Điện lực Hòn Đất. 4 -Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình của từng tuyến đường dây của Điện Lực Hòn Đất trên phần mềm PSS/ADEPT. -Sử dụng phần mềm PSS/ADPT chạy mô phỏng để đáng giá quá trình tái cấu trúc lưới điện. 5 CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.

Giới thiệu đề tài. Công ty Điện lực Kiên Giang đã và đang phấn đấu giảm thiểu tổn thất điện năng xuống thấp.Theo kế hoạch từ nay cho đến năm 2020 tỉ lệ tổn thất điện năng của Công ty Điện Lực Kiên Giang giảm xuống 4.5% ,trong đó điện lực Hòn Đất là 5.Tỉ lệ tổn thất năm 2017 của Công ty Điện Lực Kiêng là 5,62%, của Điện Lực Hòn Đất là 6.Một số nguyên nhân chính gây tổn thất điện như thiếu công suất vô công giờ cao điểm, dòng điện tải trên hệ thống sẽ rất lớn dẫn đến tổn thất trên đường dây tăng. Một vấn đề khác là trong cơ cấu phụ tải điện ánh sáng, sinh hoạt vẫn chiếm tỷ trọng lớn, sản lượng điện công nghiệp thấp và công tác quản lý vẫn còn hạn chế, vẫn còn tổn thất thương mại. Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau (ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp …) và các phụ tải này được phân bố không đồng đều giữa các đường dây.Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng mùa.Vì vậy, trên các đường dây, đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ.

Điều này gây ra quá tải đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối. Chính vì những điều này, một bài toán khó khăn đã được đặt ra là bằng cách nào đơn giản nhất có thể với kinh phí thấp nhất để làm giảm tổn thất điện năng trên toàn lưới điện.Việc tái cấu tình lưới thông qua việc chuyển tải bằng cách đóng/mở các thiết bị đóng cắt có sẵn trên lưới cũng có thể giảm tổn thất điện năng đáng kể khi đạt được cân bằng công suất giữa các tuyến dây mà không cần nhiều chi phí để cải tạo lưới điện. Không chỉ dừng lại ở mục tiêu giảm tổn thất điện năng, tái cấu hình lưới điện phân phối còn có thể nâng cao khả năng tải của lưới điện, giảm sụt áp cuối lưới 6 và giảm thiểu số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện khi có sự cố hay khi cần sửa chữa đường dây. Tuy nhiên, trong thực tế lưới điện phân phối của Điện lực Hòn Đất có 750 trạm biến áp công cộng và trạm biến áp chuyên dùng, lưới điện được cung cấp bởi các trạm biến áp trung gian 110kV/22kV Hòn Đất với 5 phát tuyến 472, 474, 476, 478, 480.Ngoài ra lưới của Điện lực Hòn Đất còn được cấp điện dự phòng của tuyến 471 thuộc trạm 110kV Kiên Lương, do đó việc tính toán các thông số kỹ thuật vận hành không đơn giản.

Các phƣơng pháp giải bài toán tổn hao, giảm ∆A. Có rất nhiều phương pháp để giải bài toán tổn hao, dưới đây là sáu bài toán thường được sử dụng nhiều nhất Bài toán 1: Xác định cấu hình lưới điện theo đồ thị phụ tải trong 1 thời đoạn để chi phí vận hành bé nhất. Bài toán 2: Xác định cấu hình lưới điện không thay đổi trong thời đoạn khảo sát để tổn thất năng lượng bé nhất. Bài toán 3: Xác định cấu hình lưới điện tại một thời điểm để tổn thất công suất bé nhất.

Bài toán 4: Tái cấu hình lưới điện cân bằng tải (giữa các đường dây, máy biến thế nguồn ở các trạm biến áp) để nâng cao khả năng tải của lưới điện. Bài toán 5: Khôi phục lưới điện sau sự cố hay cắt điện sửa chữa. Bài toán 6: Xác định cấu hình lưới theo nhiều mục tiêu như: tổn thất công suất bé nhất, mức độ cân bằng tải cao nhất, số lần chuyển tải ít nhất, sụt áp cuối lưới bé nhất cùng đồng thời xảy ra. (Hàm đa mục tiêu) Các bài toán xác định cấu hình vận hành của một lưới điện phân phối cực tiểu tổn thất năng lượng hay cực tiểu chi phí vận hành thoả mãn các điều kiện kỹ thuật vận hành luôn là bài toán quan trọng và kinh điển trong vận hành hệ thống điện.1 Trình bày phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu hình theo đặc điểm lưới điện phân phối.

Tên bài toán 1 2 3 4 5 6 Khoá điện được điều khiển từ xa    Chi phí chuyển tải thấp, không    mất điện khi chuyển tải Đặc điểm lƣới điện Chi phí chuyển tải cao, mất điện     khi chuyển tải Lưới điện thường xuyên bị quá    tải Lưới điện ít bị quá tải     Lưới điện hầu như không quá tải     2. Bài toán 1 – Cực tiểu hàm chi phí vận hành. Hàm mục tiêu này rất phù hợp với lưới điện phân phối có chi phí chuyển tải thấp, linh hoạt trong vận hành, cấu hình lưới có thể thay đổi nhiều lần trong ngày.Đi đầu trong nghiên cứu bài toán này có lẽ là C. Cho khi có xem xét sự khác biệt giữa thời gian khảo sát ngắn (24 giờ) và dài (tuần, mùa).

Lưu đồ giải thuật xác định cấu hình lưới điện để có chi phí vận hành thấp của Chen và Cho được trình bày tại hình 2.1 trong lưu đồ này, modul quan trọng nhất là modul chỉ ra cấu hình vận hành tối ưu trong thời khoảng Ti và được đánh giá là bài toán 3. Việc thay đổi cấu hình lưới như sau: Xuất phát từ một cấu hình lưới điện tối ưu tại một thời điểm nào đó - bài toán 3, sau đó so sánh tổn thất công suất giữa cấu hình cũ và cấu hình mới để xác định cấu hình vận hành cho thời điểm tiếp theo, quá trình được xem xét cho đến hết 24 giờ. 8 Ưu điểm nổi bật là giải thật đơn giản, trong sáng.Tuy nhiên thời gian giải lâu do phải lặp lại bài toán 3 theo từng thời đoạn trong thời gian khảo sát, tác giả cũng không lý giải chặt chẽ giá trị công suất đẳng trị của phụ tải để xác định cấu hình tối ưu trong thời đoạn Ti.Quan trọng hơn, cấu hình vận hành hoàn toàn phụ thuộc vào thời đoạn xét ban đầu.Bài toán 1 chỉ thực sự phù hợp cho lưới điện có hệ thống SCADA hoàn chỉnh và các khoá điện được điều khiển từ xa khi áp dụng cho lưới điện thực tế.1: Lưu đồ giải thuật của Chen và Cho 9 2. Bài toán 2 – Cực tiểu hàm tổn thất năng lượng.

Trong thực tế, ngay cả ở những nước công nghiệp tiên tiến, chi phí chuyển tải ảnh hưởng rất lớn đến quyết định thay đổi cấu hình lưới.Vì đôi khi chi phí này lớn hơn nhiều lợi ích thu được.Vì thế trong vận hành, cấu hình lưới chỉ thay đổi khi: - Phải cô lập sự cố và tái cấu hình lưới chống quá tải lưới, máy biến thế nguồn - Mức giảm tổn thất năng lượng ít nhất đủ bù đắp các chi phí chuyển tải. Vì vậy xuất hiện bài toán 2 - Xác định cấu hình lưới điện không đổi trong thời gian khảo sát để tổn thất năng lượng bé nhất.