HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
ĐỖ MINH PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TP. HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2015
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
ĐỖ MINH PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TP. HÀ NỘI
Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN
Mã số: 60.48.01.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TSKH. HOÀNG ĐĂNG HẢI
HÀ NỘI - 2015
DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA THÀNH PHỐ
HÀ NỘI .......................................................................................................................3
1.1.
Khái quát về hệ thống cung cấp điện ...........................................................3
1.1.1 Hiện trạng nguồn cung cấp điện ................................................................3
1.1.2 Các trạm 500-220kV .................................................................................3
1.1.3 Đường dây 500-220kV ..............................................................................4
1.2 Hiện trạng lưới cung cấp điện ...........................................................................4
1.2.1 Lưới điện 110kV .......................................................................................4
1.2.2 Lưới điện trung áp ...................................................................................11
1.3 Hiện trạng tiêu thụ điện năng TP. Hà Nội ......................................................12
1.4 Hiện trạng quản lý hệ thống mạng lưới điện và nhu cầu ứng dụng GIS cho
công tác quản lý ....................................................................................................14
1.5 Kết luận chương ..............................................................................................14
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ GIS VÀ ỨNG DỤNG VÀO HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUẢN LÝ .........................................................................................................15
2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................15
2.2. Các khái niệm về hệ thống thông tin địa lý ...................................................16
2.2.1. Khái niệm về GIS ...................................................................................16
2.2.2. Các thành phần của GIS .........................................................................17
2.2.3. Chức năng của GIS .................................................................................21
2.3. Ứng dụng của GIS .........................................................................................22
2.3.1. Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ....................22
3.1.4.
Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................42
3.1.5.
Xác định yêu cầu bài toán quản lý hệ thống lưới điện........................44
3.2.
Xây dựng cấu trúc dữ liệu của bản đồ ........................................................44
3.2.1.
Xây dựng dữ liệu không gian ..............................................................44
3.2.2.
Xây dựng dữ liệu thuộc tính ...............................................................47
3.3.
Xây dựng cơ sở dữ liệu ..............................................................................53
3.4.
Các chức năng quản lý mạng lưới điện ......................................................57
3.4.1.
Tiếng Anh
Tiếng Việt
GIS
Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý
MVA
Mega Volt ampe
Công suất
kV
Kilovolt
Điện áp
Cơ sở dữ liệu
CSDL
GDB
GEODATA BASE
Kho chứa dữ liệu không gian và
thuộc tính
DBMS
EVN
Tập đoàn Điện lực Việt Nam
v
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Danh mục các Trạm 220kV hiện có ...........................................................3
Bảng 1.2: Thống kê hiện trạng đường dây 220kV TP. Hà Nội ..................................4
Bảng 1.3: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do EVNHANOI quản lý .5
Bảng 1.4: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do NPT quản lý ..............7
Bảng 1.5: Tình trạng vận hành của các TBA 110kV ..................................................8
Bảng 1.6: Cơ cấu tiêu thụ điện năng thành phố Hà Nội ...........................................13
Bảng 2.1: Bảng so sánh các loại Geodatabase ..........................................................31
Bảng 3.1: Lớp Giao thông .........................................................................................45
Bảng 3.2: Lớp Thuỷ hệ .............................................................................................45
Bảng 3.3: Lớp Địa hình .............................................................................................45
Bảng 3.4: Dân Cư, Cơ Sở Hạ Tầng ...........................................................................46
Bảng 3.5: Biên giới, Địa giới ....................................................................................46
Bảng 3.6: Lớp phủ bề mặt .........................................................................................46
Bảng 3.7: Quản lý hệ thống điện ...............................................................................47
Bảng 3.8: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Trạm Điện ....................................................48
Bảng 3.9: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Cột điện .......................................................48
Bảng 3.10: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp Khoảng cột.................................................50
Bảng 3.11: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp nền địa lý lớp biên giới, địa giới................51
Bảng 3.12: Bảng dữ liệu thuộc tính lớp giao thông ..................................................51
Bảng 3.13: Bảng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp thủy văn ....................................52
Bảng 3.14: Bảng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp địa hình .....................................52
̀ h 3.6: Tìm tên Trạm điện.....................................................................................58
Hình 3.7: Hộp thoại Buffer .......................................................................................58
Hin
̀ h 3.8: Kết quả thực hiện thao tác Buffer cho các Trạm Điện .............................59
Hin
̀ h 3.9: Thao tác truy vấn tìm ra một trạm biến áp sau khi buffer ........................59
Hình 3.10: Bán kính cung cấp điện của một trạm điện 110kV .................................60
Hin
̀ h 3.11: Giao chéo giữa đường dây 110kV với đường dây 22kV ........................61
Hình 3.12: Hộp thoại Report Winzard ......................................................................62
Hin
̀ h 3.13: Kết quả báo cáo thông tin về các cột điện 110kV ..................................62
1
MỞ ĐẦU
Thủ đô Hà Nội là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị của cả nước. Cùng với
những tiềm năng sẵn có, Tp. Hà Nội được coi là một trong những thành phố đi tiên
phong trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Nơi đây đã thu hút một lượng
lớn dân số đến học tập, sinh sống, lập nghiệp,… Do đó sự gia tăng dân số đáng kể
đã ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực: nhà ở, giao thông, sinh hoạt, điện, nước... Như
chúng ta đã biết nguồn điện đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo khả
năng hoạt động cho các thiết bị trong đời sống và sản xuất, đặc biệt là thiết bị công
nghệ thông tin. Đối với các thiết bị công nghệ thông tin, duy trì độ sẵn sàng cao cho
hệ thống là yêu cầu quan trọng hàng đầu, đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải luôn ổn
định và đảm bảo.
Nhưng trên thực tế, nguồn điện lưới thường không đáp ứng được nhu cầu
này. Thường xuyên có những sự cố như mất điện, giảm áp, tăng áp do các nguyên
nhân khác nhau... gây giảm tuổi thọ hoặc hỏng hóc các thiết bị công nghệ thông tin
quản lý hệ thống lưới điện cao thế 110kV khu vực Tp. Hà Nội.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Hiện trạng hệ thống cung cấp điện của thành phố Hà Nội
Chương này của luận văn giới thiệu về hệ thống cung cấp điện của khu vực
Hà Nội và hiện trạng quản lý hệ thống cung cấp điện. Từ đó, bài đề cập đến vấn đề
ứng dụng GIS vào quản lý hệ thống mạng lưới điện cho Hà Nội là hết sức cần thiết
và khả thi.
Chương 2: Công nghệ GIS và ứng dụng vào hệ thống thông tin quản lý
Chương này bao gồm các nội dung trình bày về hệ thống thông tin địa lý và
khả năng xây dựng, tính toán cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý.
Chương 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu thử nghiệm và đánh giá
Nội dung chính của chương này là đề xuất ứng dụng hệ thống thông tin vào
việc quản lý hệ thống lưới điện cho khu vực quận Long Biên – thành phố Hà Nội.
Cuối cùng, luận văn nêu ra kết luận những gì đã làm được, các vấn đề còn
tồn tại và hướng phát triển tiếp theo ở mục kết luận chung của luận văn.
3
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.1. Khái quát về hệ thống cung cấp điện
1.1.1 Hiện trạng nguồn cung cấp điện
Hiện tại, TP. Hà Nội được cung cấp điện từ Hệ thống điện miền Bắc thông
qua các đường dây 500-200-110kV. Hệ thống điện truyền tải khu vực thủ đô Hà
Nội cũng chính là lưới truyền tải xương sống của đồng bằng Sông Hồng, được cấp
điện từ ba hướng: Tây Bắc từ nhà máy thủy điện Hòa Bình, Đông Bắc từ nhà máy
nhiệt điện Phả Lại – Uông Bí và hướng Nam từ lưới điện 500kV liên kết với hệ
thống điện miền Nam, tạo thành hệ thống truyền tải khép kín với trung tâm là thủ
đô Hà Nội [7].
(MVA)
3x250
3x250
3x250
2x125
2x250
2x250
Pmax
(MW)
660
660
600
180
330
150
Mang tải
(%)
97,7
97,7
88,9
80,0
97,0
33,3
Ghi chú
Đầy tải
Đầy tải
Đầy tải
Ghi chú
1
Hòa Bình – Hà Đông
AC-500
65
350
101,2
Quá tải
2
Hòa Bình – Hà Đông
AC-500
61
353
102,0
Quá tải
AC-300
75
210
83,0
Gần đầy
6
Thường Tín – Hà Đông
2xAC-400
14
400
66,0
7
Thường Tín – Mai Động
2xAC-400
14,4
Sóc Sơn – Vân Trì
2xAC 330
27,6
150
27,9
Đầy tải
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
1.2 Hiện trạng lưới cung cấp điện
1.2.1 Lưới điện 110kV
Tp. Hà Nội hiện đang được cấp điện từ 40 TBA 110kV bao gồm 81 MBA
với tổng công suất đặt là 4.390 MVA do Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hà Nội
(EVNHANOI) và Công ty Truyền tải 1 - Tổng Công ty Truyền tải Quốc gia (NPT)
cùng quản lý cấp điện cho các phụ tải trong Thành phố Hà Nội. Trong đó phần lớn
các trạm đang vận hành đầy và quá tải, trạm 110kV Linh Đàm vừa nâng công suất
lên (2x63)MVA.
5
Bảng 1.3: Thống kê hiện trạng vận hành các TBA 110kV do EVNHANOI quản lý
TT
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Văn Điển
(E10)
Trần Hưng
Đạo (E12)
Phương
Liệt
(E13)
Giám
(E14)
Sài Đồng
(E15)
Nội Bài
(E16)
Bắc Thăng
Long (E17)
Bờ Hồ
(E18)
Thanh
Xuân
(E20)
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
115/38,5/23(11)
115/38,5/23
115/38,5/23(11)
115/38,5/22(11)
115/38,5/22(11)
115/38,5/23(11)
115/23(6,3)
115/23/6,3
115/38,5/6,3
115/23(6,3)
115/23/6,3
115/23/6,6
115/38,5/23/10,5(6,3)
110/23/10,5
115/38,5/23(11)
115/23/6,3
115/23/10,5
115/23/10,5
115/23/10,5
115/23/10,5
Dung
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
115/23(6,3)
63
63
40
40
40
40
50
50
50
63
63
63
63
Cấp điện áp (kV)
Tỷ lệ công suất
100/100/100(33,3)
100/100/100
100/100/100(33,3)
100/75/100
100/75/100
100/100/100(33,3)
TT
15
16
17
18
Tên trạm
Ký hiệu
Nhật Tân
(E21)
Thanh
Nhàn
(E22)
Vân Trì
(E24)
Mỹ Đình
(E25)
19
Sơn Tây
(E1.7)
20
Vân Đình
(E10.2)
21
(E1.31)
Thường Tín
(E1.32)
Cầu Diễn
Số
lượng
MBA
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T3
T1
T2
T1
T2
T1
T2
T1
T1
T1
T2
T1
115/38,5/11
115/38,5/23(11)
110/38,5/23(11)
115/38,5/23
40
40
63
63
40
40
25
63
40
63
100/100
100/100
100/100
100/100
100/100/100(50)
100/100/75
100/100/100
100/100/100(33,3)
100/100/100(37,5)
100/63,5/100
110/38,5/23
115/38,5/23
110/38,5/23
40
40
63
40
40
40
40
25
40
40
40
40
100/100/100
100/100/100
100/100/33,3
100/100/40
100/62,5/100
100/63/100
100/50/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
115/23(6,3)
63
Gia Lâm 2
(E1.38)
Số
lượng
MBA
Cấp điện áp (kV)
Dung
lượng
(MVA)
115/38,5/23
63
100/50/100
115/23/6,3
63
100/100/33,3
115/38,5/23
63
100/100/33,2
5
Hà Đông
(E14)
6
Xuân Mai
(E10.5)
Số lượng MBA
Cấp điện áp
(KV)
T1
T2
T5
T3
T4
T3
T4
T1
T2
T1
T2
T6
AT1
AT2
25
63
63
Tỷ lệ công
suất
100/100/63,5
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/25,2
100/100/25.2
100/100/39,68
100/100/39,68
100/100/100
100/100/100
100/100/100
100/100/39,68
100/100/39,68
Nguồn: Viện Năng Lượng (2014) [7]
8
T
T
Tên trạm
Q
(MVAR)
29,2
3,9
T2
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
24,7
3,9
T3
5,7
3,8
30,5
1,7
T1
46,3
10
T2
46,1
9,9
P
(MVA)
T3
4
5
Yên Phụ
(E8)
Nghĩa Đô
(E9)
T1
45,1
1,5
4,3
6
Văn Điển
(E10)
T1
25,2
8
T2
25.2
8,2
7
Trần Hưng
Đạo (E12)
T1
35,5
6KV
6,4
2
2,7
T2
32
T1
46,1
26,1
T2
41,1
4,7
T1
16,9
T2
(MVA)
Q
(MVAR)
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T2
16.8
T1
23,2
T2
25,9
T3
21,5
4,7
40,9
9,2
T2
50,3
13,9
16
Thanh Nhàn
(E22)
T1
38,8
2,9
T2
35,7
4,1
17
Vân Trì
Sơn Tây
(E1.7)
Vân Đình
(E10.2)
21 Tía (E10.4)
22
Phúc Thọ
(E10.6)
23 Thạch Thất
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T1
8,8
2,7
12
3,1
3,5
0,4
T2
20,7
1,3
3
0,1
T1
17,6
4,7
T2
14,7
2,9
8,3
10
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
35KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
T1
5,3
0,1
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
9,7
3,6
26
Linh Đàm
(E1.26)
T1
14,0
(-4.1)
T2
22,7
(-2.7)
27
Phùng Xá
(E1.28)
T1
3,5
2,1
7,4
1,4
26,5
4,8
7,4
0,3
28 Văn Quán
29 Trôi (E1.31)
30
31
32
33
34
Thường Tín
(E1.32)
Cẩu Diễn
(E1.33)
Quang Minh
(E1.36)
T1
26
6,4
36
Thành Công
(E11)
T1
36,6
6,1
2.9
0.6
T2
25,4
3,2
2.7
0,3
T
Tên trạm
Ký hiệu
Hà Đông
39
(E6)
Tên MBA
11
Thông số vận hành (trung bình theo ngày)
35KV
22KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
P
(MVA)
Q
(MVAR)
11,2
1,1
9,1
1,2
T4
27,9
6,2
14,9
1,4
10KV
P
(MVA)
Q
(MVAR)
6KV
P
(MVA)
12
cũ và khu vực Hà Đông, Kim Bài (huyện Thanh Oai) thuộc Hà Tây cũ. Tổng dung
lượng lưới 6kV bao gồm 428km đường dây và 140,67MVA trạm phân phối 6/0,4kV
[7].
1.3 Hiện trạng tiêu thụ điện năng TP. Hà Nội
Năm 2013 điện thương phẩm toàn thành phố đạt 11,283 tỉ kWh tăng 6,56%
so với năm 2012, tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm giai đoạn 2011 – 2013 đạt
8,20%/năm thấp hơn so với dự báo 2011 – 2015 là 12,7%. Điều này phản ánh đúng
trong giai đoạn 2010 – 2013 kinh tế thế giới cũng như kinh tế Việt Nam chịu ảnh
hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế và Hà Nội không phải là một ngoại lệ. Khủng
hoảng kinh tế thế giới khiến nhiều công ty liên doanh nước ngoài trên địa bàn thành
phố giảm nhu cầu sản xuất kinh doanh, các nhà đầu tư không tiếp tục đầu tư mở
rộng cơ sở sản xuất vào các khu công nghiệp, cụ công nghiệp trên địa bàn dẫn đến
tốc độ tăng trưởng điệnt hương phẩm thành phố chậm lại. Trong giai đoạn tới nền
kinh tế đã có dấu hiệu hồi phục sẽ đẩy tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm thành
phố tăng trưởng cao.
Sáu tháng đầu năm 2014, Tổng công ty Điện lực TP Hà Nội (EVNHANOI)
điện đầu nguồn đạt 6.368,51 triệu kWh tăng 7,63% so với cùng kỳ năm 2013; Điện
thương phẩm: đạt 5.889,54 triệu kWh tăng 8,37% so với cùng kỳ năm 2013; Tiết
kiệm điện đạt 129,57 triệu kWh (tương đương 2,2% tổng thương phẩm); Tỷ lệ tổn
thất điện năng đạt 6,27% thấp hơn cùng kỳ năm 2013 là 0,81% và thấp hơn kế
hoạch năm của Tổng công ty là 0,23%. Hoàn thành đóng điện đưa vào vận hành 8
công trình 110kV trọng điểm (trong đó 06 công trình nâng công suất TBA 110kV
và 02 cải tạo đường dây 110kV) với 6 MBA có tổng dung lượng 204 MVA và
19,7km đường dây [7].
Điện thương phẩm ước đạt 11.283,29 triệu kWh (tăng 6,56% so với 2013),
doanh thu ước đạt 18.646,96 tỷ đồng (tăng 17,1% so với 2012), tỷ lệ tổn thất điện
năng ước là 6,65% (giảm 0,45% so với kế hoạch EVN giao), tiết kiệm điện ước đạt
%A
2.897,92 32,53 3.061,61 32,18
3.285,75
31,03
3.533,80
31,32
1
Công nghiệp - xây dựng
2
Nông- Lâm- Thuỷ sản
83,03
2,17
70,26
0,74
80,21
5.843,49
55,19
6.222,26
55,15
5
Các hoạt động khác
4.779,24 53,65 5.154,72 54,18
519,27
5,83
554,26
5,83
614,17
5,80
653,87
5,80
14
1.4 Hiện trạng quản lý hệ thống mạng lưới điện và nhu cầu ứng dụng
GIS cho công tác quản lý
Hiện nay, thành phố Hà Nội với đặc thù có nhiều cấp điện áp nên việc quản
lý một hệ thống là vô cùng phức tạp. Đối với hệ thống lưới điện 500kV do Trung
tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0) quản lý. Các cấp điện áp khác được phân
phối đều về các địa phương cấp Huyện quản lý. Tuy nhiên, công tác quản lý vẫn
còn nhiều bất cập và chưa thống nhất. Hiện nay, việc quản lý lưới điện vẫn chủ yếu
dựa vào các hồ sơ lưu trữ bằng giấy tờ khiến cho việc quản lý, tìm kiếm rất khó
khăn trong công tác quản lý. Với sự phát triển của mạng lưới điện, tính phức tạp của
hệ thống lưới điện, công tác quản lý hệ thống điện ngày càng trở nên cần thiết và
quan trọng trong công tác quản lý ngành điện.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý hệ thống lưới điện là vô
cùng cần thiết nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả của công tác quản lý, giảm bớt
những thiếu sót khách quan do nhân viên vận hành có thể gây ra. Một hệ thống
quản lý mạng lưới điện sẽ giúp cho các đơn vị cấp Quận (Huyện) chủ động trong
công tác quản lý, quy hoạch và phân phối điện một cách hiệu quả, chính xác và kịp
thời.
Công tác quản lý hệ thống điện hiện nay vẫn dựa trên nền tảng những phần
mềm mang tính chất tự phát triển từng đơn vị với từng cách khác nhau để quản lý
hệ thống mạng lưới điện của địa phương mình. Ngày nay, hệ thống thông tin địa lý
(GIS) đang trong giai đoạn phát triển bùng nổ, được ứng dụng rộng rãi trên tất cả
các lĩnh vực của đời sống con người, mở ra một khả năng ứng dụng hiệu quả cho
công tác quản lý hệ thống mạng lưới điện trên toàn địa bàn thành phố Hà Nội.
1.5 Kết luận chương
Chương 1 đã trình bày về hiện trạng hệ thống cung cấp điện của khu vực Hà
Nội và hiện trạng công tác quản lý mạng lưới điện. Bài đã trình bày nhu cầu cần
Trong những năm của thập kỷ 80, nhu cầu sử dụng GIS trong các lĩnh vực
khác nhau tăng lên nhanh chóng cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Ngoài phục vụ cho
công tác điều tra và quản lý tài nguyên, các lĩnh vực khác như khảo sát thị trường,
Copyright: Tài liệu đại học ©