Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối trung áp

Bài báo tập trung chủ yếu vào nghiên cứu tính toán độ tin cậy và xây dựng phần mềm tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối trung áp, từ kết quả tính toán được đề xuất một số biện pháp nhằm giảm bớt thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với hộ phụ tải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối trung áp T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 – TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP Trương Tuấn Anh – (Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp – ĐH Thái Nguyên) 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Lưới điện phân phối trung áp thường có cấp điện áp là 6, 10, 22, 35 kV, phân phối điện cho các trạm biến áp phân phối trung áp/ hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bất kỳ sự cố nào trong lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Mặt khác sự phát triển của phụ tải không ngừng theo thời gian và ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng lượng và độ tin cậy cung cấp điện. Do đó ngay từ khâu thiết kế cũng như vận hành hệ thống điện cần phải đặc biệt quan tâm một cách triệt để, đảm bảo sao cho có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu nhất trong chế độ làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố. Như vậy để nâng cao được độ tin cậy và tính liên tục cung cấp điện cũng như dự phòng hợp lý, bài báo tập trung chủ yếu vào nghiên cứu tính toán độ tin cậy và xây dựng phần mềm tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối trung áp, từ kết quả tính toán được đề xuất một số biện pháp nhằm giảm bớt thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với hộ phụ tải. 2. TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật của lưới điện phân phối phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây. Do đó sơ đồ nối dây phải được chọn sao cho có chi phí là nhỏ nhất, đảm bảo mức độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ phụ tải, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới. Sơ đồ nối dây của lưới điện phân phối có thể sử dụng một trong các hình thức nối dây như: hình tia, phân nhánh hoặc mạch vòng kín nhưng trong quá trình vận hành hở mạch. Như vậy trong quá trình vận hành lưới điện phân phối chỉ được cung cấp từ một nguồn, do đó tác giả đề cập đến tính toán độ tin cậy của lưới phân phối trên máy tính được cung cấp điện bởi một nguồn trong trường hợp ngừng điện do sự cố [1,3,6]. 2.1. Đẳng trị các đoạn lưới liền nhau mà giữa chúng không có thiết bị phân đoạn thành một đoạn lưới có thiết bị phân đoạn [1,6] m - Độ dài đẳng trị của m đoạn lưới liền nhau thành đoạn lưới i là: l i = ∑ l j j=1 - Tổng phụ tải do đoạn lưới i cấp điện khi hệ số đồng thời bằng 1: m Pmax i = ∑ Pmax j ; Pmaxj: phụ tải của đoạn lưới j j=1 m - Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: 84 Tmax i = ∑ Pmax j .Tmax j i =1 Pmax i T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 – 2.2. Thuật toán tính ma trận đường nối [1,6] Đường nối bao gồm tất cả các đoạn lưới nối từ nguồn đến từng nút phụ tải và rất cần thiết để tính độ tin cậy của lưới phân phối. Tất cả các đường nối nằm trong ma trận đường nối của lưới phân phối B(i,j), trong đó j là nút đích, i là đoạn lưới của lưới phân phối. Nếu B(i,j) = 1 có nghĩa là đoạn lưới i nằm trên đường nối đến nút j, nếu B(i,j) = 0 có nghĩa là đoạn lưới i không nằm trên đường nối đến nút j. r=j Ma trận B(i, j) B(r1, j) = 1 j=0 j=j+1 B(j, j) = 1 Đúng r1 = 0 r1 = NĐ(r) r=j 2.3. Tính toán ma trận ảnh hưởng [1,2,6] 2.3.1. Cường độ hỏng hóc và thời gian mất điện của một phân đoạn i * Hỏng hóc do bản thân phân đoạn. * Do ảnh hưởng của các phân đoạn khác: - Ảnh hưởng của các phân đoạn phía trước phân đoạn đang xét về phía nguồn cung cấp. Mỗi lần cắt điện phân đoạn này đều dẫn đến mất điện phân đoạn đang xét và mất cho đến khi khắc phục xong sự cố. - Ảnh hưởng của các phân đoạn phía sau phân đoạn đang xét: + Thiết bị phân đoạn dùng dao cách ly: ảnh hưởng là toàn phần về số lần cắt, còn thời gian thì không toàn phần, phân đoạn xét được cấp điện trở lại sau thời gian thao tác, nghĩa là chỉ mất điện trong thời gian thao tác tttK, thời gian này phụ thuộc vào mức độ tự động hoá của lưới điện, nhưng ngắn hơn nhiều so với thời gian sửa chữa sự cố. + Thiết bị phân đoạn dùng máy cắt: không ảnh hưởng cả về số lần cắt và thời gian cắt. - Ảnh hưởng của các phân đoạn không nằm trên đường nối: phân đoạn ngay sau phân đoạn trên đường nối, ảnh hưởng của nó đến phân đoạn trên đường nối và cũng là ảnh hưởng đến phân đoạn xét i. + Thiết bị phân đoạn dùng dao cách ly: tính toán trường hợp có và không đặt thiết bị tự động đóng lại. + Thiết bị phân đoạn dùng máy cắt: không ảnh hưởng cả về số lần cắt và thời gian cắt. 85 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 – 2.3.2. Cường độ hỏng hóc và thời gian mất điện của phân đoạn đẳng trị - Cường độ hỏng hóc và thời gian mất điện của phân đoạn i: λ i = λ 0i .l i + Npd ∑ λ ji ; Tmdi = λ 0i .l i .t sci + j=1; j≠1 Npd ∑ Tmdji j=1; j≠1 Npd: tổng số các phân đoạn. - Cường độ hỏng hóc và thời gian mất điện trung bình của một phụ tải điện: Npd Npd λ tb = ∑ λi i =1 N pd Tmdtb = ; ∑ Tmdi i =1 N pd - Điện năng mất của phân đoạn i và tổng điện năng mất: A mdji = Tmdi .Pi .Tmax i ; 8760 Npd A md ∑ = ∑ A mdi i =1 Chỉ tiêu độ tin cậy của đoạn lưới j cũng tức là của phụ tải j (trạm phân phối j) đấu vào đoạn lưới, đó là tổng của cột j trong hai ma trận ảnh hưởng: SL(j) = SLPj = ΣAS(i,j); th(j) = thPj = ΣAH(i,j) A(j) = thPj. Pmax(j). Tmax(j). 1 ; 8760 A= ΣA (j) Từ đó tính các chỉ tiêu trung bình của toàn lưới phân phối. 2.3.3. Thuật toán tính các ma trận ảnh hưởng Để lập ma trận ảnh hưởng ta xét từng cột j của ma trận B(i,j) bắt đầu từ j = 1 đến j = N, với mỗi cột ta lại xét từng i bắt đầu từ i = 1 đến i = N. Có thể xảy ra các trường hợp sau: - B(i,j) = 1: đoạn lưới i nằm trên đường nối 0 - j, ta có: AS(i,j) = λ(i); AH(i,j) = λ(i). t0(i) - B(i,j) = 0: đoạn lưới i không nằm trên đường nối 0 - j, cần tìm các đoạn lưới nằm giữa đoạn lưới i và đoạn lưới j, tức là các đoạn a, b... Trước tiên ta tìm đoạn lưới k đứng ngay trước đoạn lưới i theo điều kiện: NĐ(i) = NC(k) Sau đó xét B(k,j) nếu: + B(k,j) = 1: đoạn lưới k nằm trên đường nối 0 - j, ta có: AS(i,j) = λ(i ...