Nghiên cứu áp dụng thiết bị chỉ thị sự cố (fi) để nâng cao độ tin cậy cho lưới điện phân phối. đánh giá hiệu quả đối với xuất tuyến 22kv 486 e11 đống đa, hà nội
- 71 trang
- file .pdf
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu áp dụng thiết bị chỉ thị sự cố (FI)
để nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện phân
phối. Đánh giá hiệu quả đối với xuất tuyến
22kV 486 E11 Đống Đa, Hà Nội
NGUYỄN NGỌC QUYỀN
[email protected]
Ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trƣờng Điện-Điện tử
Hà Nội – 10/2022
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi đã nhận đƣợc sự
giảng dạy và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Viện Điện và Viện
Kinh tế Quản lý. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tất cả những thầy cô
giáo đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Lã Minh Khánh đã tận tình hƣớng dẫn tôi
trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị kỹ
thuật viên và lãnh đạo của Công ty Điện lực Đống Đa cũng nhƣ Tổng Công ty
Điện lực Hà Nội đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận
văn.
Do thời gian thực hiện tƣơng đối ngắn, luận văn không tránh khỏi những sai
sót nhất định. Tôi rất mong nhận đƣợc những đóng góp ý kiến của các thầy cô và
những nhà nghiên cứu khác để nội dung luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
1
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
MỤC LỤC .............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................ 7
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................... 8
Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 8
Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 9
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .......................................................................... 9
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 9
Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 10
CHƢƠNG 1. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO
HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ............................................ 11
1.1 Độ tin cậy của hệ thống điện .......................................................................... 11
1.2 Các trạng thái của hệ thống điện .................................................................... 12
1.3 Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy trong vận hành và thiết kế lƣới điện ................. 13
1.4 Quy định về độ tin cậy cho lƣới điện tại Việt Nam ....................................... 17
1.5 Một số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho LĐPP ................... 19
1.5.1 Bài toán tối ƣu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện .................................. 19
1.5.2 Thiết bị chỉ thị sự cố (Fault Indicator – FI) ............................................. 21
1.6 Một số kết luận chƣơng 1 ............................................................................... 22
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................................................... 24
2
2.1 Các bài toán độ tin cậy trong hệ thống điện ................................................... 24
2.2 Thông số độ tin cậy phần tử ........................................................................... 26
2.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lƣới phân phối điện .............................. 27
2.4 Tính toán độ tin cậy cho lƣới điện phân phối ................................................ 29
2.4.1 Độ tin cậy của lƣới phân phối hình tia không phân đoạn ........................ 32
2.4.2 Độ tin cậy của lƣới phân phối hình tia có phân đoạn .............................. 33
2.5 Công cụ tính toán đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối hở ....................... 35
2.6 Một số kết luận chƣơng 2 ............................................................................... 37
CHƢƠNG 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV
ĐỐNG ĐA, HÀ NỘI............................................................................................ 38
3.1 Mô tả bài toán ................................................................................................. 38
3.2. Số liệu và hiện trạng vận hành của xuất tuyến trung áp 22kV thuộc lƣới điện
quận Đống Đa ...................................................................................................... 39
3.2.1. Xuất tuyến lƣới điện trung áp 486 E11 của Điện lực Đống Đa ............. 39
3.2.2. Thống kê số liệu ngừng điện trong lƣới điện trung áp quận Đống Đa ... 42
3.3. Xác định số lƣợng và vị trí phân đoạn tối ƣu ................................................ 43
3.3.1 Các bƣớc tính toán ................................................................................... 43
3.3.2 Lƣới điện chƣa có thiết bị phân đoạn ...................................................... 44
3.3.3 Lƣới điện gồm nhiều phân đoạn .............................................................. 46
3.3.4 Xác định số lƣợng phân đoạn tối ƣu........................................................ 51
3.3.5 Đánh giá phƣơng án sử dụng máy cắt để phân đoạn lƣới phân phối ...... 54
3.4 Nhận xét và kết luận chƣơng 3....................................................................... 55
CHƢƠNG 4. SO SÁNH KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC
BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY ĐỐI VỚI XUẤT TUYẾN 486 E1.1157
4.1 Phƣơng pháp phân tích kinh tế cho công trình điện ....................................... 57
4.1.1 Các chi phí cho công trình điện ............................................................... 57
3
4.1.2 Thời gian thu hồi vốn đầu tƣ phụ ............................................................ 57
4.1.3. Giá trị hiện tại ròng NPV ....................................................................... 59
4.2 Đánh giá kinh tế các phƣơng án nâng cao độ tin cậy cung cấp điện ............. 61
4.3 Đánh giá hiệu quả của thiết bị chỉ thị sự cố nhằm nâng cao ĐTC ................. 64
4.4 Các kết luận chƣơng 4 .................................................................................... 66
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN CHUNG .............................................................. 67
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 69
PHỤ LỤC. SƠ ĐỒ MỘT SỢI XUẤT TUYẾN 486 E11 .................................... 70
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
B/C Benefits/Costs
DCL Dao cách ly
ĐTC Độ tin cậy
ĐTPT Đồ thị phụ tải
EENS Expected Energy Not Served
EVN Electricity of Vietnam (Tập đoàn Điện lực Việt Nam)
FI Fault Indicator (Thiết bị chỉ thị sự cố)
HTĐ Hệ thống điện
KH Khách hàng
LĐPP Lƣới điện phân phối
MAIFI Momentary Average Interruption Frequency Index
MARR Minimum Attractive Rate of Return (suất sinh lợi tối thiểu chấp
nhận đƣợc)
MC Máy cắt
NĐCT Ngừng điện công tác
NĐSC Ngừng điện sự cố
NPV Net Present Value (Giá trị hiện tại ròng)
TBA Trạm biến áp
SAIDI System Average Interruption Duration Index
SAIFI System Average Interruption Frequency Index
TBPĐ Thiết bị phân đoạn
5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Số liệu các trạm phụ tải và cấu trúc xuất tuyến lƣới điện phân phối
trung áp 22kV 486 E11 Đống Đa
Bảng 3.2 Kết quả tính toán chỉ số SAIDI các phƣơng án phân đoạn
Bảng 3.3 So sánh hiệu quả giảm lƣợng điện năng bị mất giữa các phƣơng án
Bảng 4.1 So sánh với lƣới điện PĐ bằng MC khi chƣa có recloser
Bảng 4.2 So sánh với lƣới điện PĐ bằng DCL khi chƣa có FI
6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Mô hình cƣờng độ hỏng hóc
Hình 1.2 Quan hệ giữa độ tin cậy và chi phí đầu tƣ
Hình 1.3 Chi phí tối ƣu cho độ tin cậy
Hình 1.4 Thiết bị chỉ thị sự cố (FI) trong lƣới điện phân phối
Hình 2.1 Các yêu cầu phân tích độ tin cậy
Hình 2.2 Lƣới phân phối hình tia
Hình 2.3 Giao diện của chƣơng trình tính toán độ tin cậy
Hình 3.1 Sơ đồ một sợi xuất tuyến lƣới điện khảo sát
Hình 3.2 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 1
Hình 3.3 Kết quả tính toán độ tin cậy phƣơng án lƣới không phân đoạn
Hình 3.4 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 2
Hình 3.5 Kết quả tính toán độ tin cậy phƣơng án lƣới 2 phân đoạn
Hình 3.6 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 3
Hình 3.7 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 4
Hình 3.8 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 5
Hình 3.9 Chỉ số SAIDI và EENS của các phƣơng án phân đoạn
Hình 3.10 Kết quả tính toán ĐTC cho phƣơng án sử dụng máy cắt làm thiết bị
phân đoạn
Hình 4.1 Biểu đồ dòng tiền tệ
Hình 4.2 Kết quả tính độ tin cậy sau khi có FI
7
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Nhu cầu tính toán để vận hành tối ƣu cho lƣới điện phân phối (LĐPP), cụ
thể là nâng cao chất lƣợng điện năng, độ tin cậy và tính kinh tế, ngày càng đƣợc
quan tâm nghiên cứu với nhiều bài toán và kịch bản đa dạng, đặc biệt là trong
công tác quy hoạch phát triển và thiết kế lƣới điện. Các xuất tuyến LĐPP, khi
trực tiếp kết nối với các hộ phụ tải, thực tế đã đóng vai trò quyết định trong việc
bảo đảm các chỉ tiêu chất lƣợng hoạt động (gồm có chất lƣợng điện năng và độ
tin cậy cung cấp điện) cho các hộ tiêu thụ điện này ([1,2]).
Hiện nay với sự phát triển kinh tế nhanh chóng của đất nƣớc, LĐPP cũng
không ngừng đƣợc phát triển mở rộng hoặc xây dựng mới, cùng với đó là việc
phát triển nguồn và lƣới để đáp ứng nhu cầu công suất của phụ tải. Khi đó việc
bảo đảm thƣờng xuyên các chỉ tiêu chất lƣợng hoạt động của lƣới điện phân phối
trung và hạ áp luôn luôn là vấn đề đƣợc quan tâm tại các đơn vị Điện lực. Thực
tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lƣới hiện nay còn khá nhiều khía cạnh chƣa thực
sự tối ƣu. Thực tế cho thấy các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện và yêu cầu tối
ƣu hóa chế độ vận hành cho lƣới trung hạ áp cũng đã đƣợc đƣa vào yêu cầu thi
đua của các đơn vị Điện lực trong cả nƣớc.
Quân Đống Đa là một trong 4 quận trung tâm của thủ đô. Tuy nhiên đây
cũng là nơi có mật độ dân số cao, có nhiều trung tâm thƣơng mại cũng nhƣ các
cơ quan, văn phòng của thành phố Hà Nội. Công ty Điện lực Đống Đa là một
đơn vị trực thuộc Tổng Công ty (TCT) Điện lực Thành Phố Hà Nội, đƣợc TCT
giao nhiệm vụ quản lý vận hành, kinh doanh bán điện, đảm bảo cấp điện liên tục
an toàn và ổn định trong địa bàn toàn quận.
Luận văn đã lựa chọn hƣớng nghiên cứu nhằm tìm hiểu các biện pháp có
thể nâng cao chất lƣợng vận hành của lƣới điện phân phối trung áp cho Điện lực
Đống Đa. Cụ thể là nghiên cứu các giải pháp phân đoạn cũng nhƣ đánh giá hiệu
quả kinh tế kỹ thuật lựa chọn giải pháp tối ƣu, cùng với việc áp dụng thiết bị chỉ
8
thị sự cố (FI), hiện đang đƣợc áp dụng thí điểm tại đơn vị, nhằm nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện cho lƣới điện thực tế.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các yêu cầu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và phƣơng pháp
đánh giá định lƣợng độ tin cậy cho sơ đồ của LĐPP hình tia. Phân tích và đánh
giá đƣợc hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi sử dụng thiết bị phân đoạn trong lƣới phân
phối kín vận hành hở nhằm nâng cao các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của
lƣới. Áp dụng để tính toán cho số liệu vận hành lƣới điện phân phối thực tế của
Điện lực Đống Đa, thành phố Hà Nội.
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu trong luận văn là xuất tuyến lƣới phân phối trung áp
thực tế (22kV) 486 E11 của Công ty Điện lực Đống Đa, thành phố Hà Nội dựa
trên cơ sở số liệu ngừng điện đã thu thập đƣợc của Tổng Công ty Điện lực.
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là phƣơng pháp phân tích cũng nhƣ các
chỉ tiêu áp dụng cho đánh giá độ tin cậy của lƣới điện phân phối tại Việt Nam
theo thông tƣ 39/2015 của Bộ Công thƣơng. Trong nội dung nghiên cứu này, các
phƣơng án phân đoạn nhằm nâng cao độ tin cậy đƣợc dự kiến áp dụng và phân
tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật là sử dụng thiết bị chỉ thị sự cố (Fault Indicator).
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Các bài toán quy hoạch thiết kế hiện này cho lƣới điện phân phối còn chƣa
sử dụng các tiêu chuẩn độ tin cậy cung cấp điện để lựa chọn cấu trúc vận hành tối
ƣu. Việc định lƣợng đƣợc độ tin cậy cho lƣới phân phối cho phép đánh giá đƣợc
chất lƣợng lƣới phân phối về mặt liên tục cung cấp điện cho phụ tải. Khi đó sẽ
chọn lựa đƣợc các phƣơng án quy hoạch tốt nhất về cả mặt kỹ thuật và kinh tế,
giảm thiểu phát sinh các chi phí sau này nếu cần thiết phải nâng cao khả năng
vận hành của lƣới.
Luận văn nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới
điện phân phối thực tế tại Việt Nam. Trên cơ sở chỉ tiêu phù hợp, luận văn dự
kiến áp dụng đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối thực tế có sử dụng thiết bị tự
9
động đóng lặp lại (recloser). Từ đó tính toán hiệu quả kinh tế áp dụng thiết bị này
cho các xuất tuyến với dữ liệu cụ thể.
Nội dung nghiên cứu
Với các mục đích và phạm vi nghiên cứu đã nêu trên, các nội dung sau dự
kiến sẽ đƣợc thực hiện trong luận văn:
- Tìm hiểu về các khái niệm, chỉ tiêu và yêu cầu bảo đảm độ tin cậy cung cấp
điện của hệ thống điện nói chung và lƣới điện phân phối nói riêng.
- Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối
hình tia đƣợc phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly.
- Thu thập dữ liệu thực tế của lƣới điện phân phối đang vận hành và áp dụng
tính toán định lƣợng các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện tƣơng ứng.
- Tìm hiểu và áp dụng phƣơng pháp đánh giá kinh tế và phân tích hiệu quả của
các biện pháp nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện đã chọn.
Bản thuyết minh của luận văn đƣợc chia thành các nội dung nhƣ sau:
- Phần mở đầu.
- Chƣơng 1. Yêu cầu bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống điện
và lƣới điện phân phối.
- Chƣơng 2. Phƣơng pháp tính toán độ tin cậy cho lƣới điện phân phối.
- Chƣơng 3. Tính toán nâng cao độ tin cậy cho xuất tuyến lƣới điện trung
áp 486 E1.11 quận Đống Đa, Hà Nội bằng phƣơng pháp phân đoạn.
- Chƣơng 4. So sánh kinh tế và đánh giá hiệu quả của các biện pháp nâng
cao độ tin cậy đối với xuất tuyến 486 E11
- Nhận xét và kết luận chung.
10
CHƯƠNG 1. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.
1.1 Độ tin cậy của hệ thống điện
Theo [1], hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, các đƣờng dây và
trạm biến áp, các hộ tiêu thụ, đƣợc nối với nhau thành một hệ thống có sự thống
nhất trong hoạt động cũng nhƣ phát triển, làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và
tiêu thụ điện năng.
Một cách tổng quát, độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc một phần tử hoàn
thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều
kiện vận hành nhất định ([2]).
Có thể thấy khái niệm độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ
cụ thể, trong khoảng thời gian nhất định và trong hoàn cảnh nhất định. Đối với
LĐPP, trực tiếp kết nối với các hộ tiêu thụ, cung cấp điện liên tục là nhiệm vụ
chủ yếu. Độ tin cậy của LĐPP đƣợc hiểu là độ tin cậy cung cấp điện.
Để định lƣợng, mức đo độ tin cậy là xác suất hoàn thành nhiệm vụ trong
khoảng thời gian xác định. Xác suất này đƣợc gọi là độ tin cậy của hệ thống (hay
phần tử).
Xác suất là đại lƣợng thống kê, do đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống
kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ thống (hay phần tử). Đấy là đối
với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi.
Hệ thống điện là hệ thống phục hồi với các phần tử đƣợc bảo dƣỡng và thay
thế theo thời gian, khi đó khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa
bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục. Do đó độ tin cậy đƣợc đo bởi một đại
lƣợng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng (avaibility).
Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống (hay phần tử) hoàn thành hoặc sẵn sàng
hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ.
Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất
kỳ và đƣợc tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt với tổng thời
gian hoạt động. Ngƣợc lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, đó là xác suất để
hệ thống (hay phần tử) ở trạng thái hỏng.
11
Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng đƣợc gọi chung là độ tin cậy) hoặc
độ không sẵn sàng chƣa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các yêu cầu cụ thể, do đó
phải sử dụng thêm nhiều chỉ tiêu khác cũng có thể định lƣợng và so sánh.
Trong một hệ thống điện nói chung, độ tin cậy có thể đƣợc đánh giá bởi một
số chỉ tiêu nhƣ sau ([2, 5, 9,11,12]):
- Xác suất thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Probability), hay là xác suất
công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện.
- Kỳ vọng thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Expectation), hay là thời gian
mất điện trung bình.
- Kỳ vọng điện năng thiếu cho phụ tải (Expected Energy Not Supplied), đó là
lƣợng điện năng trung bình các phụ tải bị cắt do ngừng cung cấp điện.
- Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện.
1.2 Các trạng thái của hệ thống điện
Trạng thái của phần tử:
Một phần tử trong hệ thống điện có thể ở các trạng thái khác nhau phụ thuộc
vào tình trạng kỹ thuật và chức năng của chúng ([2]). Mỗi trạng thái kéo dài
trong khoảng thời gian nhất định.
Đặc trƣng của mỗi trạng thái bao gồm thời gian trạng thái, xác suất trạng thái
và tần suất trạng thái. Tất cả các trạng thái có thể xảy ra của một phần tử tạo
thành tập đủ các trạng thái của phần tử.
Việc phần tử ở trạng thái nào trong tập đủ các trạng thái là đại lƣợng ngẫu
nhiên đƣợc đo bởi xác suất phần tử ở trạng thái đó hay gọi tắt là xác suất trạng
thái. Tổng xác suất trạng thái của tập đủ các trạng thái bằng 1.
Phần tử bao giờ cũng ở một trong những trạng thái của tập đủ các trạng thái.
Các trạng thái có xác suất nhỏ có thể bỏ qua trong các bài toán khác nhau, giá trị
đƣợc quy đổi cho các trạng thái còn lại nhằm đảm bảo tổng tập đủ các trạng thái
có giá trị bằng 1.
Xác suất trạng thái tốt của phần tử chính là độ sẵn sàng, còn xác suất trạng
thái hỏng chính là độ không sẵn sàng.
12
Trạng thái của hệ thống điện:
Một trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp các trạng thái của tất cả các phần
tử tạo thành nó. Nói cách khác, mỗi trạng thái của hệ thống điện là sự xảy ra
đồng thời các trạng thái nào đó của các phần tử. Do đó xác suất trạng thái của hệ
thống điện chính là tích của các xác suất trạng thái của các phần tử nếu giả thiết
rằng các phần tử của hệ thống điện độc lập với nhau. Đối với hệ thống điện giả
thiết này là đúng với hầu hết các phần tử và do đó đƣợc áp dụng trong hầu hết
các bài toán phân tích độ tin cậy.
Các trạng thái của hệ thống điện đƣợc phân chia theo tiêu chuẩn hỏng hóc hệ
thống điện, tiêu chuẩn này đƣợc lựa chọn khi nghiên cứu độ tin cậy, phụ thuộc
vào mục đích của mỗi bài toán cụ thể.
1.3 Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy trong vận hành và thiết kế lƣới điện
Các nguyên nhân gây mất điện:
Hệ thống điện là một hệ thống lớn gồm nhiều phần tử, liên kết với nhau theo
những sơ đồ phức tạp. Hệ thống điện thƣờng nằm trên địa bàn rộng của một quốc
gia hay vùng lãnh thổ. Khi các phần tử của hệ thống hƣ hỏng có thể dẫn đến
ngừng cung cấp điện cho khách hàng cho từng vùng hoặc toàn hệ thống. Nguyên
nhân gấy mất điện có rất nhiều, ngƣời ta phân ra thành bốn nhóm nguyên nhân
chính nhƣ sau:
1. Do thời tiết: lũ lụt, mƣa bão, lốc xoáy, giông sét, sóng thần…
2. Do hƣ hỏng các thành phần của hệ thống điện nhƣ
- Phần điện và phần máy;
- Bảo vệ và điều khiển;
3. Do hoạt động của hệ thống nhƣ:
- Do trạng thái của hệ thống (sự biến đổi của nhu cầu phụ tải, khả năng ổn
định, thông số hoạt động…);
- Do nhân viên vận hành (điều độ, bảo dƣỡng…);
4. Các nguyên nhân khác (môi trƣờng, tác động của ngoại vật….)
13
Theo thống kê khoảng 50% sự cố đƣợc khôi phục trong khoảng thời gian 60
phút. Khoảng 90% sự cố lớn đƣợc khôi phục trong khoảng 7 giờ (theo [2]).
Kinh nghiệm cho thấy rằng, hầu hết các sự cố của lƣới phân phối bắt nguồn
từ yếu tố thiên nhiên nhƣ: sét, bão, mƣa, lũ lụt, động vật… Những sự mất điện
khác có thể quy cho khiếm khuyết của thiết bị, vật liệu và hành động của con
ngƣời nhƣ: xe ôtô đâm phải cột, phƣơng tiện chạm vào dây dẫn, cây đổ, phá hoại,
máy đào phải cáp ngầm. Một số sự cố nguy hiểm và lan rộng trong hệ thống phân
phối do bão, lũ lụt. Trong trƣờng hợp đó sự phục hồi cấp điện bị ngăn cản bởi
những nguy hiểm, và hầu hết các đơn vị điện lực không có đủ ngƣời, phƣơng
tiện, máy móc thiết bị để phục hồi nhanh lƣới điện trên một vùng địa lý rộng lớn
và phức tạp.
Nhìn chung, có thể phân chia, sắp xếp lại để giảm thiểu số lƣợng khách hàng bị
ảnh hƣởng của hỏng hóc thiết bị hoặc thời gian mất điện là nhỏ nhất. Sẵn sàng
hoạt động là sự lựa chọn duy nhất của ngành điện để nâng cao độ tin cậy. Giảm
thiểu thời gian mất điện, bằng cách kịp thời sửa chữa thiết bị hƣ hỏng.
Việc phối hợp giữa lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa với phân tích độ tin cậy có
thể rất hiệu quả. Việc phân tích sự cố giúp xác định rõ những điểm yếu nhất của
hệ thống phân phối và giải quyết nhanh và chính xác các điểm đó. Sự phân tích
đƣợc thực hiện chỉ ở những khúc quan trọng của hệ thống. Những thông tin kết
quả đƣợc sử dụng trong quyết định xây dựng hệ thống tới mức an toàn nào đó
hoặc chấp nhận rủi ro mất điện.
Ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc lưới điện:
Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Việc mất điện
sẽ gây ra các hậu quả xã hội, kinh tế rất lớn. Theo hậu quả của mất điện, các phụ
tải đƣợc chia làm 2 nhóm:
- Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã hội.
- Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế.
Tổn thất kinh tế có thể nhìn từ quan điểm hệ thống điện hoặc quan điểm của
khách hàng. Tổn thất này đƣợc tính toán từ các tổn thất thật ở phụ tải và theo các
quan điểm của hệ thống điện. Nó nhằm phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ
14
thống điện sao cho thỏa mãn đƣợc nhu cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời
đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện.
Tổn thất do độ tin cậy đƣợc tính cho lƣới phân phối, lƣới truyền tải và nguồn
điện một cách riêng biệt. Nó cũng đƣợc tính cho từng loại phụ tải cho một lần
mất điện, cho 1 kW hoặc 1 kWh tổn thất và cũng đƣợc tính cho độ dài thời gian
mất điện.
Phân tích độ tin cậy nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố bên trong và bên
ngoài đến độ tin cậy của hệ thống điện. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy của
hệ thống điện là:
- Độ tin cậy của phần tử:
+ Cƣờng độ hỏng hóc, thời gian phục hồi.
+ Sửa chữa định kỳ.
+ Ngừng điện công tác.
- Cấu trúc của hệ thống:
- Sự ghép nối giữa các phần tử trong sơ đồ trạm, hình dáng lƣới điện.
- Khả năng thao tác và đổi nối trong sơ đồ (tự động hoặc bằng tay).
- Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành:
- Tổ chức và bố trí các đơn vị cơ động can thiệp khi sự cố.
+ Tổ chức lƣới lƣới phục hồi sự cố và sửa chữa định kỳ.
+ Dự trữ thiết bị, sửa chữa.
+ Dự trữ công suất trong hệ thống.
+ Cấu trúc và hoạt động của hệ thống điều khiển vận hành.
+ Sách lƣợc bảo quản định kỳ thiết bị.
- Ảnh hƣởng môi trƣờng
+ Phụ tải điện.
+ Yếu tố thời tiết khí hậu, nhiệt độ và độ ô nhiễm môi trƣờng.
15
- Yếu tố con ngƣời: trình độ của nhân viên vận hành, yếu tố kỹ thuật, tự động
hóa vận hành.
Trong bài toán giải tích độ tin cậy, các yếu tố trên là yếu tố đầu vào còn đầu
ra là chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống điện.
Tuy nhiên việc tính đến mọi yếu tố rất phức tạp, cho nên cho đến nay vẫn
chƣa có phƣơng pháp nào xét đƣợc mọi yếu tố ảnh hƣởng.
Tùy từng phƣơng pháp mà một số yếu tố bị bỏ qua hoặc đơn giản hóa.
Nội dung luận văn này chủ yếu tìm hiểu khái niệm và phƣơng pháp đánh giá
chỉ tiêu độ tin cậy cho lƣới điện phân phối, là phần hệ thống điện trực tiếp cung
cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Ảnh hưởng của độ tin cậy đến tổn thất kinh tế
Có thể thấy khi phu tải ngừng điện gây ảnh hƣởng lớn đến sinh hoạt và sản
xuất, để lại nhiều hậu quả cho kinh tế xã hội. Mất điện đặc biệt nghiêm trọng ở
những nơi cần độ an toàn công cộng và môi trƣờng cao nhƣ bệnh viện, nhà máy
xử lý nƣớc thải, hầm mỏ. Những nơi này thƣờng có các nguồn điện dự phòng
nhƣ máy phát điện tuy nhiên việc mất nguồn điện chính vẫn để lại hậu quả và
thiệt hại đáng kể.
Nhƣ đã nói ở trên, khi đƣa vào các bài toán quy hoạch và thiết kế, các phụ tải
của lƣới điện khi thiết kế đƣợc chia làm 2 loại ([1,2]) với yêu cầu bảo đảm độ tin
cậy khác nhau:
- Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã
hội khác nhau: các nhóm phụ tải loại 1 và loại 3 với mức độ đầu tƣ khác nhau.
- Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế: nhóm phụ tải loại 2.
Đối với loại trên, phụ tải cần đƣợc cấp điện với cấu trúc định sẵn phù hợp với
độ tin cậy (1 hoặc 2 nguồn cấp điện). Còn đối với loại dƣới là bài toán kinh tế -
kỹ thuật trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tƣ vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế
do mất điện.
Tổn thất kinh tế cho các cơ sở sản xuất, kinh doanh cụ thể. Đó là tổn thất kinh
tế mà các cơ sở này phải chịu khi mất điện đột ngột hay theo kế hoạch.
16
Khi mất điện đột ngột, sản phẩm sẽ bị hỏng, sản xuất bị ngừng trệ gây ra tổn
thất kinh tế. Tổn thất này có thể phụ thuộc số lần mất điện hoặc điện năng bị mất
hoặc đồng thời cả hai. Khi mất điện theo kế hoạch, tổn thất sẽ nhỏ hơn do cơ sở
sản xuất đã đƣợc chuẩn bị.
Tổn thất này đƣợc tính toán cho từng loại xí nghiệp hoặc cơ sở kinh doanh cụ
thể để phục vụ việc thiết kế cung cấp điện cho các cơ sở này.
Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống điện. Tổn thất này đƣợc tính toán
từ các tổn thất thật ở phụ tải và theo các quan điểm của hệ thống điện. Nó nhằm
phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thỏa mãn đƣợc nhu
cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống
điện.
Tổn thất này đƣợc tính cho lƣới phân phối, lƣới truyền tải và nguồn điện một
cách riêng biệt. Nó cũng đƣợc tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện,
cho 1 kW hoặc 1 kWh tổn thất và cũng đƣợc tính cho độ dài thời gian mất điện.
Tổn thất kinh tế do mất điện rất lớn, đồng thời về mặt chính trị - xã hội cũng
đòi hỏi độ tin cậy cấp điện ngày càng cao, khiến cho hệ thống điện ngày càng
phải hoàn thiện về cấu trúc, cải tiến về vận hành để không ngừng nâng cao độ tin
cậy. Ảnh hƣởng lớn nhất tới độ liên tục cung cấp điện cho khách hàng là lƣới
phân phối. Tăng cƣờng đảm bảo độ tin cậy cho khách hàng có thể làm giảm đƣợc
những chi phí xã hội và đƣa lại lợi ích cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân.
1.4 Quy định về độ tin cậy cho lƣới điện tại Việt Nam
Các quy định của Bộ Công Thương về độ tin cậy cho lưới điện
Bộ Công thƣơng đã ban hành thông tƣ số 25/2016/TT-BCT quy định về các
yêu cầu vận hành đối với hệ thống truyền tải [4] và thông tƣ số 39/2015/TT-BCT
quy định về các yêu cầu vận hành đối với hệ thống phân phối [3]. Trong đó tiêu
chuẩn về độ tin cậy vận hành của lƣới truyền tải và phân phối điện đƣợc đánh giá
theo từng quý và phê duyệt hàng năm cho các đơn vị trực tiếp quản lý. Các thông
tƣ này cũng sử dụng các chỉ số đánh giá độ tin cậy quốc tế tƣơng ứng, đối với
lƣới phân phối điện sử dụng bộ chỉ số độ tin cậy hƣớng tới khách hàng nhằm bảo
17
đảm chất lƣợng phục vụ của các đơn vị phân phối điện theo tiêu chuẩn quốc tế
thông dụng là bộ tiêu chuẩn IEEE-P1366 ([10]).
Cụ thể thông tƣ 25/2016/TT-BCT “Quy định hệ thống điện truyền tải” mô tả
các quy định đối với độ tin cậy trong Chƣơng 2 - Yêu cầu trong vận hành hệ
thống điện truyền tải, Mục 2, Điều 14:
- Độ tin cậy của lƣới điện truyền tải đƣợc xác định bằng tỷ lệ sản lƣợng điện
năng không cung cấp đƣợc hàng năm (ANĐ)
- Sản lƣợng điện năng không cung cấp đƣợc đƣợc tính bằng tích số giữa công
suất phụ tải bị ngừng cung cấp điện với thời gian ngừng cung cấp điện tƣơng
ứng, trừ các trƣờng hợp sau:
a) Ngừng, giảm cung cấp điện do hệ thống điện quốc gia thiếu nguồn;
b) Ngừng, giảm mức cung cấp điện do sự kiện bất khả kháng.
Thông tƣ số 39/2015/TT-BCT quy định về các yêu cầu vận hành đối với hệ
thống phân phối sử dụng các chỉ số đánh giá độ tin cậy của lƣới điện phân phối
quốc tế, đƣợc yêu cầu thống kê và bảo đảm, bao gồm:
- Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (SAIDI);
- Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (SAIFI);
- Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lƣới điện phân phối
(MAIFI).
Trình tự phê duyệt tiêu chuẩn độ tin cậy hàng năm cho lưới điện phân phối
- Trƣớc ngày 15 tháng 9 hàng năm, Tập đoàn Điện lực Việt Nam có trách
nhiệm tổng hợp các tính toán độ tin cậy cho năm tiếp theo của các Đơn vị phân
phối điện để trình Cục Điều tiết điện lực xem xét, phê duyệt.
- Trƣớc ngày 15 tháng 10 hàng năm, Cục Điều tiết điện lực phê duyệt chỉ
tiêu độ tin cậy cho lƣới điện phân phối của từng Đơn vị phân phối điện làm cơ sở
tính toán giá phân phối điện cho các Đơn vị phân phối điện.
Chế độ báo cáo tại các đơn vị điện lực
18
- Trƣớc ngày 15 tháng đầu tiên hàng quý, Đơn vị phân phối điện có trách
nhiệm báo cáo Cục Điều tiết điện lực bằng văn bản về việc thực hiện chỉ tiêu độ
tin cậy cung cấp điện của lƣới điện phân phối trong quý trƣớc đó.
- Cục Điều tiết điện lực quy định mẫu báo cáo về độ tin cậy của các Đơn
vị phân phối điện.
1.5 Một số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho LĐPP
1.5.1 Bài toán tối ưu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
Ngành điện nói chung và các công ty điện lực nói riêng luôn mong đợi cung
cấp điện liên tục, có chất lƣợng cho khách hàng với giá cả hợp lý bằng việc sử
dụng hệ thống và trang bị sẵn có một cách kinh tế. Cung cấp điện liên tục đƣợc
hiểu là cung cấp điện một cách chắc chắn, an toàn cho con ngƣời và thiết bị với
chất lƣợng điện năng là điện áp và tần số trong giới hạn cho phép quanh giá trị
danh định.
Giá trị của độ tin cậy đƣợc sử dụng cho việc xem xét và đánh giá mức độ
thay đổi trong các tình huống vận hành và cấu trúc lƣới điện khác nhau. Phân tích
kinh tế độ tin cậy của hệ thống có thể là công cụ kế hoạch rất hữu ích trong quyết
định chi tiêu tài chính để cải thiện độ tin cậy bằng cách cung cấp vốn đầu tƣ thêm
cho hệ thống.
Trong môi trƣờng cạnh tranh, các công ty điện lực sẽ phải chịu ngày càng
nhiều các ràng buộc về kinh tế, xã hội, chính trị, môi trƣờng nơi mà các công ty
này đang hoạt động. Các quyết định quy hoạch, đầu tƣ tài chính, vận hành, đƣợc
đƣa ra để giúp cho các công ty này luôn duy trì và mở rộng phạm vi hoạt động
trong một hệ thống điện liên kết. Tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện là một
trong những tiêu chí về chất lƣợng phục vụ của các công ty điện lực. Giữa tăng
độ tin cậy và chi phí có một quan hệ tạo nên giá thành điện năng đảm bảo kinh
doanh có lãi của các công ty điện lực và sự chấp nhận đƣợc của khách hàng. Do
vậy cần thiết phải đánh giá quan hệ giữa chi phí - độ tin cậy - giá thành. Đánh giá
chi phí độ tin cậy có thể giúp đƣa ra một số các chuẩn trong thực tế. Tuy nhiên
việc tính toán giá thành cho độ tin cậy vẫn còn hết sức khó khăn, mang tính chủ
quan và đôi khi không thể đánh giá một cách trực tiếp. Việc tính toán thay thế
19
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu áp dụng thiết bị chỉ thị sự cố (FI)
để nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện phân
phối. Đánh giá hiệu quả đối với xuất tuyến
22kV 486 E11 Đống Đa, Hà Nội
NGUYỄN NGỌC QUYỀN
[email protected]
Ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trƣờng Điện-Điện tử
Hà Nội – 10/2022
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi đã nhận đƣợc sự
giảng dạy và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Viện Điện và Viện
Kinh tế Quản lý. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tất cả những thầy cô
giáo đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Lã Minh Khánh đã tận tình hƣớng dẫn tôi
trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị kỹ
thuật viên và lãnh đạo của Công ty Điện lực Đống Đa cũng nhƣ Tổng Công ty
Điện lực Hà Nội đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận
văn.
Do thời gian thực hiện tƣơng đối ngắn, luận văn không tránh khỏi những sai
sót nhất định. Tôi rất mong nhận đƣợc những đóng góp ý kiến của các thầy cô và
những nhà nghiên cứu khác để nội dung luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
1
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
MỤC LỤC .............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................ 7
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................... 8
Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 8
Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 9
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .......................................................................... 9
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 9
Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 10
CHƢƠNG 1. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO
HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ............................................ 11
1.1 Độ tin cậy của hệ thống điện .......................................................................... 11
1.2 Các trạng thái của hệ thống điện .................................................................... 12
1.3 Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy trong vận hành và thiết kế lƣới điện ................. 13
1.4 Quy định về độ tin cậy cho lƣới điện tại Việt Nam ....................................... 17
1.5 Một số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho LĐPP ................... 19
1.5.1 Bài toán tối ƣu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện .................................. 19
1.5.2 Thiết bị chỉ thị sự cố (Fault Indicator – FI) ............................................. 21
1.6 Một số kết luận chƣơng 1 ............................................................................... 22
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................................................... 24
2
2.1 Các bài toán độ tin cậy trong hệ thống điện ................................................... 24
2.2 Thông số độ tin cậy phần tử ........................................................................... 26
2.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lƣới phân phối điện .............................. 27
2.4 Tính toán độ tin cậy cho lƣới điện phân phối ................................................ 29
2.4.1 Độ tin cậy của lƣới phân phối hình tia không phân đoạn ........................ 32
2.4.2 Độ tin cậy của lƣới phân phối hình tia có phân đoạn .............................. 33
2.5 Công cụ tính toán đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối hở ....................... 35
2.6 Một số kết luận chƣơng 2 ............................................................................... 37
CHƢƠNG 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV
ĐỐNG ĐA, HÀ NỘI............................................................................................ 38
3.1 Mô tả bài toán ................................................................................................. 38
3.2. Số liệu và hiện trạng vận hành của xuất tuyến trung áp 22kV thuộc lƣới điện
quận Đống Đa ...................................................................................................... 39
3.2.1. Xuất tuyến lƣới điện trung áp 486 E11 của Điện lực Đống Đa ............. 39
3.2.2. Thống kê số liệu ngừng điện trong lƣới điện trung áp quận Đống Đa ... 42
3.3. Xác định số lƣợng và vị trí phân đoạn tối ƣu ................................................ 43
3.3.1 Các bƣớc tính toán ................................................................................... 43
3.3.2 Lƣới điện chƣa có thiết bị phân đoạn ...................................................... 44
3.3.3 Lƣới điện gồm nhiều phân đoạn .............................................................. 46
3.3.4 Xác định số lƣợng phân đoạn tối ƣu........................................................ 51
3.3.5 Đánh giá phƣơng án sử dụng máy cắt để phân đoạn lƣới phân phối ...... 54
3.4 Nhận xét và kết luận chƣơng 3....................................................................... 55
CHƢƠNG 4. SO SÁNH KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC
BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY ĐỐI VỚI XUẤT TUYẾN 486 E1.1157
4.1 Phƣơng pháp phân tích kinh tế cho công trình điện ....................................... 57
4.1.1 Các chi phí cho công trình điện ............................................................... 57
3
4.1.2 Thời gian thu hồi vốn đầu tƣ phụ ............................................................ 57
4.1.3. Giá trị hiện tại ròng NPV ....................................................................... 59
4.2 Đánh giá kinh tế các phƣơng án nâng cao độ tin cậy cung cấp điện ............. 61
4.3 Đánh giá hiệu quả của thiết bị chỉ thị sự cố nhằm nâng cao ĐTC ................. 64
4.4 Các kết luận chƣơng 4 .................................................................................... 66
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN CHUNG .............................................................. 67
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 69
PHỤ LỤC. SƠ ĐỒ MỘT SỢI XUẤT TUYẾN 486 E11 .................................... 70
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
B/C Benefits/Costs
DCL Dao cách ly
ĐTC Độ tin cậy
ĐTPT Đồ thị phụ tải
EENS Expected Energy Not Served
EVN Electricity of Vietnam (Tập đoàn Điện lực Việt Nam)
FI Fault Indicator (Thiết bị chỉ thị sự cố)
HTĐ Hệ thống điện
KH Khách hàng
LĐPP Lƣới điện phân phối
MAIFI Momentary Average Interruption Frequency Index
MARR Minimum Attractive Rate of Return (suất sinh lợi tối thiểu chấp
nhận đƣợc)
MC Máy cắt
NĐCT Ngừng điện công tác
NĐSC Ngừng điện sự cố
NPV Net Present Value (Giá trị hiện tại ròng)
TBA Trạm biến áp
SAIDI System Average Interruption Duration Index
SAIFI System Average Interruption Frequency Index
TBPĐ Thiết bị phân đoạn
5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Số liệu các trạm phụ tải và cấu trúc xuất tuyến lƣới điện phân phối
trung áp 22kV 486 E11 Đống Đa
Bảng 3.2 Kết quả tính toán chỉ số SAIDI các phƣơng án phân đoạn
Bảng 3.3 So sánh hiệu quả giảm lƣợng điện năng bị mất giữa các phƣơng án
Bảng 4.1 So sánh với lƣới điện PĐ bằng MC khi chƣa có recloser
Bảng 4.2 So sánh với lƣới điện PĐ bằng DCL khi chƣa có FI
6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Mô hình cƣờng độ hỏng hóc
Hình 1.2 Quan hệ giữa độ tin cậy và chi phí đầu tƣ
Hình 1.3 Chi phí tối ƣu cho độ tin cậy
Hình 1.4 Thiết bị chỉ thị sự cố (FI) trong lƣới điện phân phối
Hình 2.1 Các yêu cầu phân tích độ tin cậy
Hình 2.2 Lƣới phân phối hình tia
Hình 2.3 Giao diện của chƣơng trình tính toán độ tin cậy
Hình 3.1 Sơ đồ một sợi xuất tuyến lƣới điện khảo sát
Hình 3.2 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 1
Hình 3.3 Kết quả tính toán độ tin cậy phƣơng án lƣới không phân đoạn
Hình 3.4 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 2
Hình 3.5 Kết quả tính toán độ tin cậy phƣơng án lƣới 2 phân đoạn
Hình 3.6 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 3
Hình 3.7 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 4
Hình 3.8 Sơ đồ đẳng trị phƣơng án 5
Hình 3.9 Chỉ số SAIDI và EENS của các phƣơng án phân đoạn
Hình 3.10 Kết quả tính toán ĐTC cho phƣơng án sử dụng máy cắt làm thiết bị
phân đoạn
Hình 4.1 Biểu đồ dòng tiền tệ
Hình 4.2 Kết quả tính độ tin cậy sau khi có FI
7
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Nhu cầu tính toán để vận hành tối ƣu cho lƣới điện phân phối (LĐPP), cụ
thể là nâng cao chất lƣợng điện năng, độ tin cậy và tính kinh tế, ngày càng đƣợc
quan tâm nghiên cứu với nhiều bài toán và kịch bản đa dạng, đặc biệt là trong
công tác quy hoạch phát triển và thiết kế lƣới điện. Các xuất tuyến LĐPP, khi
trực tiếp kết nối với các hộ phụ tải, thực tế đã đóng vai trò quyết định trong việc
bảo đảm các chỉ tiêu chất lƣợng hoạt động (gồm có chất lƣợng điện năng và độ
tin cậy cung cấp điện) cho các hộ tiêu thụ điện này ([1,2]).
Hiện nay với sự phát triển kinh tế nhanh chóng của đất nƣớc, LĐPP cũng
không ngừng đƣợc phát triển mở rộng hoặc xây dựng mới, cùng với đó là việc
phát triển nguồn và lƣới để đáp ứng nhu cầu công suất của phụ tải. Khi đó việc
bảo đảm thƣờng xuyên các chỉ tiêu chất lƣợng hoạt động của lƣới điện phân phối
trung và hạ áp luôn luôn là vấn đề đƣợc quan tâm tại các đơn vị Điện lực. Thực
tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lƣới hiện nay còn khá nhiều khía cạnh chƣa thực
sự tối ƣu. Thực tế cho thấy các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện và yêu cầu tối
ƣu hóa chế độ vận hành cho lƣới trung hạ áp cũng đã đƣợc đƣa vào yêu cầu thi
đua của các đơn vị Điện lực trong cả nƣớc.
Quân Đống Đa là một trong 4 quận trung tâm của thủ đô. Tuy nhiên đây
cũng là nơi có mật độ dân số cao, có nhiều trung tâm thƣơng mại cũng nhƣ các
cơ quan, văn phòng của thành phố Hà Nội. Công ty Điện lực Đống Đa là một
đơn vị trực thuộc Tổng Công ty (TCT) Điện lực Thành Phố Hà Nội, đƣợc TCT
giao nhiệm vụ quản lý vận hành, kinh doanh bán điện, đảm bảo cấp điện liên tục
an toàn và ổn định trong địa bàn toàn quận.
Luận văn đã lựa chọn hƣớng nghiên cứu nhằm tìm hiểu các biện pháp có
thể nâng cao chất lƣợng vận hành của lƣới điện phân phối trung áp cho Điện lực
Đống Đa. Cụ thể là nghiên cứu các giải pháp phân đoạn cũng nhƣ đánh giá hiệu
quả kinh tế kỹ thuật lựa chọn giải pháp tối ƣu, cùng với việc áp dụng thiết bị chỉ
8
thị sự cố (FI), hiện đang đƣợc áp dụng thí điểm tại đơn vị, nhằm nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện cho lƣới điện thực tế.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các yêu cầu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và phƣơng pháp
đánh giá định lƣợng độ tin cậy cho sơ đồ của LĐPP hình tia. Phân tích và đánh
giá đƣợc hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi sử dụng thiết bị phân đoạn trong lƣới phân
phối kín vận hành hở nhằm nâng cao các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của
lƣới. Áp dụng để tính toán cho số liệu vận hành lƣới điện phân phối thực tế của
Điện lực Đống Đa, thành phố Hà Nội.
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu trong luận văn là xuất tuyến lƣới phân phối trung áp
thực tế (22kV) 486 E11 của Công ty Điện lực Đống Đa, thành phố Hà Nội dựa
trên cơ sở số liệu ngừng điện đã thu thập đƣợc của Tổng Công ty Điện lực.
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là phƣơng pháp phân tích cũng nhƣ các
chỉ tiêu áp dụng cho đánh giá độ tin cậy của lƣới điện phân phối tại Việt Nam
theo thông tƣ 39/2015 của Bộ Công thƣơng. Trong nội dung nghiên cứu này, các
phƣơng án phân đoạn nhằm nâng cao độ tin cậy đƣợc dự kiến áp dụng và phân
tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật là sử dụng thiết bị chỉ thị sự cố (Fault Indicator).
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Các bài toán quy hoạch thiết kế hiện này cho lƣới điện phân phối còn chƣa
sử dụng các tiêu chuẩn độ tin cậy cung cấp điện để lựa chọn cấu trúc vận hành tối
ƣu. Việc định lƣợng đƣợc độ tin cậy cho lƣới phân phối cho phép đánh giá đƣợc
chất lƣợng lƣới phân phối về mặt liên tục cung cấp điện cho phụ tải. Khi đó sẽ
chọn lựa đƣợc các phƣơng án quy hoạch tốt nhất về cả mặt kỹ thuật và kinh tế,
giảm thiểu phát sinh các chi phí sau này nếu cần thiết phải nâng cao khả năng
vận hành của lƣới.
Luận văn nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới
điện phân phối thực tế tại Việt Nam. Trên cơ sở chỉ tiêu phù hợp, luận văn dự
kiến áp dụng đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối thực tế có sử dụng thiết bị tự
9
động đóng lặp lại (recloser). Từ đó tính toán hiệu quả kinh tế áp dụng thiết bị này
cho các xuất tuyến với dữ liệu cụ thể.
Nội dung nghiên cứu
Với các mục đích và phạm vi nghiên cứu đã nêu trên, các nội dung sau dự
kiến sẽ đƣợc thực hiện trong luận văn:
- Tìm hiểu về các khái niệm, chỉ tiêu và yêu cầu bảo đảm độ tin cậy cung cấp
điện của hệ thống điện nói chung và lƣới điện phân phối nói riêng.
- Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán đánh giá độ tin cậy cho lƣới phân phối
hình tia đƣợc phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly.
- Thu thập dữ liệu thực tế của lƣới điện phân phối đang vận hành và áp dụng
tính toán định lƣợng các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện tƣơng ứng.
- Tìm hiểu và áp dụng phƣơng pháp đánh giá kinh tế và phân tích hiệu quả của
các biện pháp nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện đã chọn.
Bản thuyết minh của luận văn đƣợc chia thành các nội dung nhƣ sau:
- Phần mở đầu.
- Chƣơng 1. Yêu cầu bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống điện
và lƣới điện phân phối.
- Chƣơng 2. Phƣơng pháp tính toán độ tin cậy cho lƣới điện phân phối.
- Chƣơng 3. Tính toán nâng cao độ tin cậy cho xuất tuyến lƣới điện trung
áp 486 E1.11 quận Đống Đa, Hà Nội bằng phƣơng pháp phân đoạn.
- Chƣơng 4. So sánh kinh tế và đánh giá hiệu quả của các biện pháp nâng
cao độ tin cậy đối với xuất tuyến 486 E11
- Nhận xét và kết luận chung.
10
CHƯƠNG 1. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.
1.1 Độ tin cậy của hệ thống điện
Theo [1], hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, các đƣờng dây và
trạm biến áp, các hộ tiêu thụ, đƣợc nối với nhau thành một hệ thống có sự thống
nhất trong hoạt động cũng nhƣ phát triển, làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và
tiêu thụ điện năng.
Một cách tổng quát, độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc một phần tử hoàn
thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều
kiện vận hành nhất định ([2]).
Có thể thấy khái niệm độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ
cụ thể, trong khoảng thời gian nhất định và trong hoàn cảnh nhất định. Đối với
LĐPP, trực tiếp kết nối với các hộ tiêu thụ, cung cấp điện liên tục là nhiệm vụ
chủ yếu. Độ tin cậy của LĐPP đƣợc hiểu là độ tin cậy cung cấp điện.
Để định lƣợng, mức đo độ tin cậy là xác suất hoàn thành nhiệm vụ trong
khoảng thời gian xác định. Xác suất này đƣợc gọi là độ tin cậy của hệ thống (hay
phần tử).
Xác suất là đại lƣợng thống kê, do đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống
kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ thống (hay phần tử). Đấy là đối
với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi.
Hệ thống điện là hệ thống phục hồi với các phần tử đƣợc bảo dƣỡng và thay
thế theo thời gian, khi đó khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa
bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục. Do đó độ tin cậy đƣợc đo bởi một đại
lƣợng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng (avaibility).
Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống (hay phần tử) hoàn thành hoặc sẵn sàng
hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ.
Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất
kỳ và đƣợc tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt với tổng thời
gian hoạt động. Ngƣợc lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, đó là xác suất để
hệ thống (hay phần tử) ở trạng thái hỏng.
11
Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng đƣợc gọi chung là độ tin cậy) hoặc
độ không sẵn sàng chƣa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các yêu cầu cụ thể, do đó
phải sử dụng thêm nhiều chỉ tiêu khác cũng có thể định lƣợng và so sánh.
Trong một hệ thống điện nói chung, độ tin cậy có thể đƣợc đánh giá bởi một
số chỉ tiêu nhƣ sau ([2, 5, 9,11,12]):
- Xác suất thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Probability), hay là xác suất
công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện.
- Kỳ vọng thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Expectation), hay là thời gian
mất điện trung bình.
- Kỳ vọng điện năng thiếu cho phụ tải (Expected Energy Not Supplied), đó là
lƣợng điện năng trung bình các phụ tải bị cắt do ngừng cung cấp điện.
- Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện.
1.2 Các trạng thái của hệ thống điện
Trạng thái của phần tử:
Một phần tử trong hệ thống điện có thể ở các trạng thái khác nhau phụ thuộc
vào tình trạng kỹ thuật và chức năng của chúng ([2]). Mỗi trạng thái kéo dài
trong khoảng thời gian nhất định.
Đặc trƣng của mỗi trạng thái bao gồm thời gian trạng thái, xác suất trạng thái
và tần suất trạng thái. Tất cả các trạng thái có thể xảy ra của một phần tử tạo
thành tập đủ các trạng thái của phần tử.
Việc phần tử ở trạng thái nào trong tập đủ các trạng thái là đại lƣợng ngẫu
nhiên đƣợc đo bởi xác suất phần tử ở trạng thái đó hay gọi tắt là xác suất trạng
thái. Tổng xác suất trạng thái của tập đủ các trạng thái bằng 1.
Phần tử bao giờ cũng ở một trong những trạng thái của tập đủ các trạng thái.
Các trạng thái có xác suất nhỏ có thể bỏ qua trong các bài toán khác nhau, giá trị
đƣợc quy đổi cho các trạng thái còn lại nhằm đảm bảo tổng tập đủ các trạng thái
có giá trị bằng 1.
Xác suất trạng thái tốt của phần tử chính là độ sẵn sàng, còn xác suất trạng
thái hỏng chính là độ không sẵn sàng.
12
Trạng thái của hệ thống điện:
Một trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp các trạng thái của tất cả các phần
tử tạo thành nó. Nói cách khác, mỗi trạng thái của hệ thống điện là sự xảy ra
đồng thời các trạng thái nào đó của các phần tử. Do đó xác suất trạng thái của hệ
thống điện chính là tích của các xác suất trạng thái của các phần tử nếu giả thiết
rằng các phần tử của hệ thống điện độc lập với nhau. Đối với hệ thống điện giả
thiết này là đúng với hầu hết các phần tử và do đó đƣợc áp dụng trong hầu hết
các bài toán phân tích độ tin cậy.
Các trạng thái của hệ thống điện đƣợc phân chia theo tiêu chuẩn hỏng hóc hệ
thống điện, tiêu chuẩn này đƣợc lựa chọn khi nghiên cứu độ tin cậy, phụ thuộc
vào mục đích của mỗi bài toán cụ thể.
1.3 Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy trong vận hành và thiết kế lƣới điện
Các nguyên nhân gây mất điện:
Hệ thống điện là một hệ thống lớn gồm nhiều phần tử, liên kết với nhau theo
những sơ đồ phức tạp. Hệ thống điện thƣờng nằm trên địa bàn rộng của một quốc
gia hay vùng lãnh thổ. Khi các phần tử của hệ thống hƣ hỏng có thể dẫn đến
ngừng cung cấp điện cho khách hàng cho từng vùng hoặc toàn hệ thống. Nguyên
nhân gấy mất điện có rất nhiều, ngƣời ta phân ra thành bốn nhóm nguyên nhân
chính nhƣ sau:
1. Do thời tiết: lũ lụt, mƣa bão, lốc xoáy, giông sét, sóng thần…
2. Do hƣ hỏng các thành phần của hệ thống điện nhƣ
- Phần điện và phần máy;
- Bảo vệ và điều khiển;
3. Do hoạt động của hệ thống nhƣ:
- Do trạng thái của hệ thống (sự biến đổi của nhu cầu phụ tải, khả năng ổn
định, thông số hoạt động…);
- Do nhân viên vận hành (điều độ, bảo dƣỡng…);
4. Các nguyên nhân khác (môi trƣờng, tác động của ngoại vật….)
13
Theo thống kê khoảng 50% sự cố đƣợc khôi phục trong khoảng thời gian 60
phút. Khoảng 90% sự cố lớn đƣợc khôi phục trong khoảng 7 giờ (theo [2]).
Kinh nghiệm cho thấy rằng, hầu hết các sự cố của lƣới phân phối bắt nguồn
từ yếu tố thiên nhiên nhƣ: sét, bão, mƣa, lũ lụt, động vật… Những sự mất điện
khác có thể quy cho khiếm khuyết của thiết bị, vật liệu và hành động của con
ngƣời nhƣ: xe ôtô đâm phải cột, phƣơng tiện chạm vào dây dẫn, cây đổ, phá hoại,
máy đào phải cáp ngầm. Một số sự cố nguy hiểm và lan rộng trong hệ thống phân
phối do bão, lũ lụt. Trong trƣờng hợp đó sự phục hồi cấp điện bị ngăn cản bởi
những nguy hiểm, và hầu hết các đơn vị điện lực không có đủ ngƣời, phƣơng
tiện, máy móc thiết bị để phục hồi nhanh lƣới điện trên một vùng địa lý rộng lớn
và phức tạp.
Nhìn chung, có thể phân chia, sắp xếp lại để giảm thiểu số lƣợng khách hàng bị
ảnh hƣởng của hỏng hóc thiết bị hoặc thời gian mất điện là nhỏ nhất. Sẵn sàng
hoạt động là sự lựa chọn duy nhất của ngành điện để nâng cao độ tin cậy. Giảm
thiểu thời gian mất điện, bằng cách kịp thời sửa chữa thiết bị hƣ hỏng.
Việc phối hợp giữa lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa với phân tích độ tin cậy có
thể rất hiệu quả. Việc phân tích sự cố giúp xác định rõ những điểm yếu nhất của
hệ thống phân phối và giải quyết nhanh và chính xác các điểm đó. Sự phân tích
đƣợc thực hiện chỉ ở những khúc quan trọng của hệ thống. Những thông tin kết
quả đƣợc sử dụng trong quyết định xây dựng hệ thống tới mức an toàn nào đó
hoặc chấp nhận rủi ro mất điện.
Ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc lưới điện:
Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Việc mất điện
sẽ gây ra các hậu quả xã hội, kinh tế rất lớn. Theo hậu quả của mất điện, các phụ
tải đƣợc chia làm 2 nhóm:
- Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã hội.
- Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế.
Tổn thất kinh tế có thể nhìn từ quan điểm hệ thống điện hoặc quan điểm của
khách hàng. Tổn thất này đƣợc tính toán từ các tổn thất thật ở phụ tải và theo các
quan điểm của hệ thống điện. Nó nhằm phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ
14
thống điện sao cho thỏa mãn đƣợc nhu cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời
đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện.
Tổn thất do độ tin cậy đƣợc tính cho lƣới phân phối, lƣới truyền tải và nguồn
điện một cách riêng biệt. Nó cũng đƣợc tính cho từng loại phụ tải cho một lần
mất điện, cho 1 kW hoặc 1 kWh tổn thất và cũng đƣợc tính cho độ dài thời gian
mất điện.
Phân tích độ tin cậy nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố bên trong và bên
ngoài đến độ tin cậy của hệ thống điện. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy của
hệ thống điện là:
- Độ tin cậy của phần tử:
+ Cƣờng độ hỏng hóc, thời gian phục hồi.
+ Sửa chữa định kỳ.
+ Ngừng điện công tác.
- Cấu trúc của hệ thống:
- Sự ghép nối giữa các phần tử trong sơ đồ trạm, hình dáng lƣới điện.
- Khả năng thao tác và đổi nối trong sơ đồ (tự động hoặc bằng tay).
- Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành:
- Tổ chức và bố trí các đơn vị cơ động can thiệp khi sự cố.
+ Tổ chức lƣới lƣới phục hồi sự cố và sửa chữa định kỳ.
+ Dự trữ thiết bị, sửa chữa.
+ Dự trữ công suất trong hệ thống.
+ Cấu trúc và hoạt động của hệ thống điều khiển vận hành.
+ Sách lƣợc bảo quản định kỳ thiết bị.
- Ảnh hƣởng môi trƣờng
+ Phụ tải điện.
+ Yếu tố thời tiết khí hậu, nhiệt độ và độ ô nhiễm môi trƣờng.
15
- Yếu tố con ngƣời: trình độ của nhân viên vận hành, yếu tố kỹ thuật, tự động
hóa vận hành.
Trong bài toán giải tích độ tin cậy, các yếu tố trên là yếu tố đầu vào còn đầu
ra là chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống điện.
Tuy nhiên việc tính đến mọi yếu tố rất phức tạp, cho nên cho đến nay vẫn
chƣa có phƣơng pháp nào xét đƣợc mọi yếu tố ảnh hƣởng.
Tùy từng phƣơng pháp mà một số yếu tố bị bỏ qua hoặc đơn giản hóa.
Nội dung luận văn này chủ yếu tìm hiểu khái niệm và phƣơng pháp đánh giá
chỉ tiêu độ tin cậy cho lƣới điện phân phối, là phần hệ thống điện trực tiếp cung
cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Ảnh hưởng của độ tin cậy đến tổn thất kinh tế
Có thể thấy khi phu tải ngừng điện gây ảnh hƣởng lớn đến sinh hoạt và sản
xuất, để lại nhiều hậu quả cho kinh tế xã hội. Mất điện đặc biệt nghiêm trọng ở
những nơi cần độ an toàn công cộng và môi trƣờng cao nhƣ bệnh viện, nhà máy
xử lý nƣớc thải, hầm mỏ. Những nơi này thƣờng có các nguồn điện dự phòng
nhƣ máy phát điện tuy nhiên việc mất nguồn điện chính vẫn để lại hậu quả và
thiệt hại đáng kể.
Nhƣ đã nói ở trên, khi đƣa vào các bài toán quy hoạch và thiết kế, các phụ tải
của lƣới điện khi thiết kế đƣợc chia làm 2 loại ([1,2]) với yêu cầu bảo đảm độ tin
cậy khác nhau:
- Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã
hội khác nhau: các nhóm phụ tải loại 1 và loại 3 với mức độ đầu tƣ khác nhau.
- Loại phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế: nhóm phụ tải loại 2.
Đối với loại trên, phụ tải cần đƣợc cấp điện với cấu trúc định sẵn phù hợp với
độ tin cậy (1 hoặc 2 nguồn cấp điện). Còn đối với loại dƣới là bài toán kinh tế -
kỹ thuật trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tƣ vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế
do mất điện.
Tổn thất kinh tế cho các cơ sở sản xuất, kinh doanh cụ thể. Đó là tổn thất kinh
tế mà các cơ sở này phải chịu khi mất điện đột ngột hay theo kế hoạch.
16
Khi mất điện đột ngột, sản phẩm sẽ bị hỏng, sản xuất bị ngừng trệ gây ra tổn
thất kinh tế. Tổn thất này có thể phụ thuộc số lần mất điện hoặc điện năng bị mất
hoặc đồng thời cả hai. Khi mất điện theo kế hoạch, tổn thất sẽ nhỏ hơn do cơ sở
sản xuất đã đƣợc chuẩn bị.
Tổn thất này đƣợc tính toán cho từng loại xí nghiệp hoặc cơ sở kinh doanh cụ
thể để phục vụ việc thiết kế cung cấp điện cho các cơ sở này.
Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống điện. Tổn thất này đƣợc tính toán
từ các tổn thất thật ở phụ tải và theo các quan điểm của hệ thống điện. Nó nhằm
phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thỏa mãn đƣợc nhu
cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống
điện.
Tổn thất này đƣợc tính cho lƣới phân phối, lƣới truyền tải và nguồn điện một
cách riêng biệt. Nó cũng đƣợc tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện,
cho 1 kW hoặc 1 kWh tổn thất và cũng đƣợc tính cho độ dài thời gian mất điện.
Tổn thất kinh tế do mất điện rất lớn, đồng thời về mặt chính trị - xã hội cũng
đòi hỏi độ tin cậy cấp điện ngày càng cao, khiến cho hệ thống điện ngày càng
phải hoàn thiện về cấu trúc, cải tiến về vận hành để không ngừng nâng cao độ tin
cậy. Ảnh hƣởng lớn nhất tới độ liên tục cung cấp điện cho khách hàng là lƣới
phân phối. Tăng cƣờng đảm bảo độ tin cậy cho khách hàng có thể làm giảm đƣợc
những chi phí xã hội và đƣa lại lợi ích cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân.
1.4 Quy định về độ tin cậy cho lƣới điện tại Việt Nam
Các quy định của Bộ Công Thương về độ tin cậy cho lưới điện
Bộ Công thƣơng đã ban hành thông tƣ số 25/2016/TT-BCT quy định về các
yêu cầu vận hành đối với hệ thống truyền tải [4] và thông tƣ số 39/2015/TT-BCT
quy định về các yêu cầu vận hành đối với hệ thống phân phối [3]. Trong đó tiêu
chuẩn về độ tin cậy vận hành của lƣới truyền tải và phân phối điện đƣợc đánh giá
theo từng quý và phê duyệt hàng năm cho các đơn vị trực tiếp quản lý. Các thông
tƣ này cũng sử dụng các chỉ số đánh giá độ tin cậy quốc tế tƣơng ứng, đối với
lƣới phân phối điện sử dụng bộ chỉ số độ tin cậy hƣớng tới khách hàng nhằm bảo
17
đảm chất lƣợng phục vụ của các đơn vị phân phối điện theo tiêu chuẩn quốc tế
thông dụng là bộ tiêu chuẩn IEEE-P1366 ([10]).
Cụ thể thông tƣ 25/2016/TT-BCT “Quy định hệ thống điện truyền tải” mô tả
các quy định đối với độ tin cậy trong Chƣơng 2 - Yêu cầu trong vận hành hệ
thống điện truyền tải, Mục 2, Điều 14:
- Độ tin cậy của lƣới điện truyền tải đƣợc xác định bằng tỷ lệ sản lƣợng điện
năng không cung cấp đƣợc hàng năm (ANĐ)
- Sản lƣợng điện năng không cung cấp đƣợc đƣợc tính bằng tích số giữa công
suất phụ tải bị ngừng cung cấp điện với thời gian ngừng cung cấp điện tƣơng
ứng, trừ các trƣờng hợp sau:
a) Ngừng, giảm cung cấp điện do hệ thống điện quốc gia thiếu nguồn;
b) Ngừng, giảm mức cung cấp điện do sự kiện bất khả kháng.
Thông tƣ số 39/2015/TT-BCT quy định về các yêu cầu vận hành đối với hệ
thống phân phối sử dụng các chỉ số đánh giá độ tin cậy của lƣới điện phân phối
quốc tế, đƣợc yêu cầu thống kê và bảo đảm, bao gồm:
- Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (SAIDI);
- Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (SAIFI);
- Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lƣới điện phân phối
(MAIFI).
Trình tự phê duyệt tiêu chuẩn độ tin cậy hàng năm cho lưới điện phân phối
- Trƣớc ngày 15 tháng 9 hàng năm, Tập đoàn Điện lực Việt Nam có trách
nhiệm tổng hợp các tính toán độ tin cậy cho năm tiếp theo của các Đơn vị phân
phối điện để trình Cục Điều tiết điện lực xem xét, phê duyệt.
- Trƣớc ngày 15 tháng 10 hàng năm, Cục Điều tiết điện lực phê duyệt chỉ
tiêu độ tin cậy cho lƣới điện phân phối của từng Đơn vị phân phối điện làm cơ sở
tính toán giá phân phối điện cho các Đơn vị phân phối điện.
Chế độ báo cáo tại các đơn vị điện lực
18
- Trƣớc ngày 15 tháng đầu tiên hàng quý, Đơn vị phân phối điện có trách
nhiệm báo cáo Cục Điều tiết điện lực bằng văn bản về việc thực hiện chỉ tiêu độ
tin cậy cung cấp điện của lƣới điện phân phối trong quý trƣớc đó.
- Cục Điều tiết điện lực quy định mẫu báo cáo về độ tin cậy của các Đơn
vị phân phối điện.
1.5 Một số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho LĐPP
1.5.1 Bài toán tối ưu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
Ngành điện nói chung và các công ty điện lực nói riêng luôn mong đợi cung
cấp điện liên tục, có chất lƣợng cho khách hàng với giá cả hợp lý bằng việc sử
dụng hệ thống và trang bị sẵn có một cách kinh tế. Cung cấp điện liên tục đƣợc
hiểu là cung cấp điện một cách chắc chắn, an toàn cho con ngƣời và thiết bị với
chất lƣợng điện năng là điện áp và tần số trong giới hạn cho phép quanh giá trị
danh định.
Giá trị của độ tin cậy đƣợc sử dụng cho việc xem xét và đánh giá mức độ
thay đổi trong các tình huống vận hành và cấu trúc lƣới điện khác nhau. Phân tích
kinh tế độ tin cậy của hệ thống có thể là công cụ kế hoạch rất hữu ích trong quyết
định chi tiêu tài chính để cải thiện độ tin cậy bằng cách cung cấp vốn đầu tƣ thêm
cho hệ thống.
Trong môi trƣờng cạnh tranh, các công ty điện lực sẽ phải chịu ngày càng
nhiều các ràng buộc về kinh tế, xã hội, chính trị, môi trƣờng nơi mà các công ty
này đang hoạt động. Các quyết định quy hoạch, đầu tƣ tài chính, vận hành, đƣợc
đƣa ra để giúp cho các công ty này luôn duy trì và mở rộng phạm vi hoạt động
trong một hệ thống điện liên kết. Tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện là một
trong những tiêu chí về chất lƣợng phục vụ của các công ty điện lực. Giữa tăng
độ tin cậy và chi phí có một quan hệ tạo nên giá thành điện năng đảm bảo kinh
doanh có lãi của các công ty điện lực và sự chấp nhận đƣợc của khách hàng. Do
vậy cần thiết phải đánh giá quan hệ giữa chi phí - độ tin cậy - giá thành. Đánh giá
chi phí độ tin cậy có thể giúp đƣa ra một số các chuẩn trong thực tế. Tuy nhiên
việc tính toán giá thành cho độ tin cậy vẫn còn hết sức khó khăn, mang tính chủ
quan và đôi khi không thể đánh giá một cách trực tiếp. Việc tính toán thay thế
19