ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG NGỌC TIẾN

TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC
VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY
TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ĐÌNH DƯƠNG

Phản biện 1: TS. TRẦN VINH TỊNH

Phản biện 2: TS. VÕ NHƯ QUỐC

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày
22 tháng 12 năm 2018


cao chất lượng điện năng, đặc biệt là giảm thiểu tổn thất công suất
truyền tải trên đường dây.
2. Mục đích nghiên cứu:
- Tính toán và phân tích để lựa chọn phương thức vận hành
cơ bản tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất ∆P trong mạng là bé
nhất đồng thời đảm bảo điện áp tại các nút nằm trong giới hạn cho
phép.
- Tính toán, phân tích lựa chọn phương thức vận hành dự
phòng hợp lý nhất khi lưới điện bị sự cố hoặc cắt điện công tác máy


2
biến áp (MBA) nguồn nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành
được tốt nhất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
- Tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức
vận hành tối ưu phục vụ cho công tác vận hành.
- Đề xuất một số giải pháp để hoàn thiện kết dây hiện tại
nhằm làm cho lưới điện có tính linh hoạt cao trong vận hành, nâng
cao chất lượng và hiệu quả trong cung cấp điện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối Điện lực Lệ
Thủy.
- Phạm vi nghiên cứu: Tính toán và phân tích các phương
thức vận hành của LĐPP huyện Lệ Thủy. Qua đó, chọn ra phương
thức vận hành tối ưu, tính toán bù công suất phản kháng ứng với
phương thức vận hành tối ưu và đề ra giải pháp để hoàn thiện kết dây
hiện có nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành, đáp ứng nhu
cầu tăng trưởng của phụ tải.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Kết hợp giữa lý thuyết và thực tế: Nghiên cứu lý thuyết về

THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY
CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ
TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH
TỐI ƯU
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ
TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC
LỆ THỦY QUẢN LÝ
1.1. Tổng quát về lưới điện phân phối:

1.1.1. Về lưới điện:
1.1.1a. Lưới điện phân phối trung áp trên không:
1.1.1b. Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp:

1.1.2. Về phụ tải điện
1.1.2.1. Đặc điểm của phụ tải điện
1.1.2.2. Các đặc trưng của phụ tải điện
1.1.2.3. Yêu cầu của phụ tải đối với hệ thống điện
1.2. Khái quát về huyện Lệ Thủy và tình hình cung cấp điện:

1.2.1. Khái quát về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện
Lệ Thuỷ:

Sơ đồ kết dây trong vận hành của LĐPP Điện lực Lệ Thủy chủ
yếu dựa vào phân bố địa lý và thực tế vận hành. Một số xuất tuyến được
cải tạo phục vụ theo yêu cầu chỉnh trang, giải tỏa mở đường của huyện
nên cần thiết phải tính toán để đưa ra phương thức vận hành tối ưu giúp
giảm thiểu tổn thất công suất trong vận hành, nâng cao độ tin cậy và
chất lượng cung cấp điện, đáp ứng tốt nhất nhu cầu phát triển của phụ
tải trong thời gian tới.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC
VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY
2.1. Phương thức vận hành cơ bản hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ
Thủy

2.1.1. Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72)
2.1.2. Trạm biến áp 110kV Vĩnh Linh (VL)
2.1.3. Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS)
2.2. Phương thức vận hành dự phòng hiện tại của LĐPP Điện lực
Lệ Thủy

2.2.1. Khi mất điện lưới quốc gia
2.2.2. Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72)
2.2.3. Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS)
2.2.4. Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL)
2.3. Kết luận chương 2


6

LĐPP Điện lực Lệ Thủy hiện tại được vận hành hở, theo dạng

Phân tích sóng hài
Phân tích bài toán khởi động động cơ
Phối hợp các thiết bị bảo vệ


7

Phân tích độ tin cậy lưới điện
Trong khuôn khổ của luận văn, chỉ sử dụng ba chức năng của
phần mềm PSS/ADEPT để tính toán và phân tích lưới điện. Đó là:

-

-

Tính toán về phân bố công suất
Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO)

Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO)
Dưới đây sẽ trình bày ba chức năng trên của phần mềm
PSS/ADEPT.

3.1.2. Tính toán về phân bố công suất
3.1.2.1. Nguồn
3.1.2.2. Đường dây và cáp
3.1.2.3. Máy biến áp
3.1.2.4. Máy điện đồng bộ
3.1.2.5. Máy điện cảm ứng
3.1.2.6. Mô hình phụ tải tĩnh
3.1.2.7. Phụ tải công suất không đổi

Giả sử CAPO đang tính toán lắp đặt tụ bù thứ n, độ lớn sF. Tất
cả các nút hợp lệ trong lưới điện được xem xét để tìm vị trí đặt tụ bù sao
cho số tiền tiết kiệm được là lớn nhất; giả sử công suất tác dụng tiết


9

kiệm được là xP (kW) và công suất phản kháng tiết kiệm được là xQ
(kvar). Năng lượng tiết kiệm và quá trình bảo trì diễn ra trong một
khoảng thời gian, vì vậy chúng ta sử dụng một đại lượng thời gian
tương đương, gọi là Ne:

Ne

n

1 i n
[
]
1 r

(3.7)

n 1

Như vậy, giá trị của năng lượng tiết kiệm được là:
SavingsF = 8760 Ne x (xP x cP + xQ x cQ)
Giá trị của chi phí mua tụ bù là:
CostF = sF x (cF + Ne x mF)


1

cQ *

xQk )

(3.11)

k 1

Tiền tiết kiệm cho tụ bù ứng động cũng liên quan đến lịch đóng
cắt của tụ.


10

Savingss

8760* Ne *(cP*

k
k

k

switch * xPk
1

cQ *


PSS/ADEPT.

3.1.6. Các thuận lợi và khó khăn trong sử dụng phần mềm
PSS/ADEPT
3.1.6.1. Thuận lợi
3.1.6.2. Khó khăn
3.2. Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán lưới điện

3.2.1. Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình
Giới thiệu:
Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình giúp chúng ta thu
thập số liệu phụ tải tính toán một cách nhanh chóng, đơn giản. Tuy
nhiên, hầu hết các đường dây trung thế đều cấp điện với một phạm vi
rộng lớn cho nhiều phụ tải khác nhau nên tính chất tiêu thụ của các phụ
tải cũng khác nhau. Do đó, khi áp dụng công thức này có nhiều phụ tải

a.


11

không phù hợp nên nó chỉ có thể được sử dụng cho các khu công
nghiệp và các khu kinh tế tập trung.

3.2.2. Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng
Do vị trí địa lý nên khí hậu của huyện Lệ Thủy chia ra hai mùa
rõ rệt trong năm là mùa nắng (từ tháng 4 đến tháng 10) và mùa mưa (từ
tháng 10 đến tháng 4), có ảnh hưởng đến phụ tải điện. Tuy nhiên, qua
thống kê số liệu phụ tải, mức độ biến động phụ tải giữa hai mùa không
lớn và phụ tải cực đại của mùa nắng lớn hơn mùa mưa (khoảng 1,25

12
90
80
70
60
50

P

40

Q

30
20
10
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Hình 3.3b. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải thương nghiệp, dịch
vụ
060
050
040
P

030

Q



1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23

Hình 3.3d. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm dân sư sinh hoạt
045
040
035
030
025
020
015
010
005
000

P
Q

1

3


phối hợp giữa đồ thị phụ tải đặc trưng và số liệu đo đạc thực tế phụ tải
vào giờ cao điểm tối để tính toán.
Số liệu phụ tải tính toán trong luận văn được thu thập từ số liệu
đo công suất tháng 7/2018.
3.3. Các tiêu chí để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới
điện phân phối Điện lực Lệ Thủy
Nhiệm vụ của LĐPP là dùng để chuyển tải điện năng cung cấp
điện trực tiếp đến khách hàng sử dụng điện, nên việc đảm bảo cho lưới
điện vận hành tin cậy, chất lượng và đạt hiệu quả là việc làm hết sức
quan trọng.
Đặc trưng phụ tải của hệ thống điện Điện lực Lệ Thủy trong
một ngày đêm có các thời điểm đặc biệt cần phải xem xét trong việc
tính toán chế độ vận hành của lưới điện như sau:

-

Cao điểm sáng (từ 8h00 đến 12h00).
Cao điểm tối (từ 17h00 đến 22h00).
Thời điểm trung bình (từ 15h00 đến 16h00)

Thấp điểm tối (từ 0h00 đến 5h00).
Trong đó, công suất vào giờ cao điểm tối là lớn nhất và công
suất vào giờ thấp điểm tối là nhỏ nhất.
3.4. Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu cho
lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy


15

3.4.1. Tính toán cho phương thức vận hành cơ bản hiện tại

phương thức vận hành cơ bản tối ưu đã tính toán và phương thức vận
hành cơ bản hiện tại mà Điện lực Lệ Thuỷ đang sử dụng có nhiều thay
đổi. Trong tổng số 7 mạch vòng hiện có thì 3 mạch vòng đều cần phải


16

thay đổi lại điểm mở của lưới để đem đến tổn thất công suất ( P) thấp
hơn.

Bảng 3.8. Vị trí điểm mở tối ưu của phương thức vận hành cơ bản
Vị trí mở của mạch vòng

TT

Tên mạch vòng

1

Mạch vòng 474 E72–
476 Áng Sơn

L92 Tiểu Vùng 8

MC 473 TC Mỹ Đức

2

Mạch vòng 478 E72–
476 Áng Sơn

cho các phương thức vận hành dự phòng đang sử dụng và các phương
thức vận hành khác có thể xảy ra, sau đó so sánh để lựa chọn phương
thức vận hành hợp lý nhất (phương thức cho tổn thất công suất ( P) nhỏ
nhất và điện áp nằm trong giới hạn cho phép). Các phương thức dùng


17

để tính toán đã được kiểm tra đạt về điều kiện phát nóng của dây dẫn.
Việc sử dụng số liệu phụ tải tính toán vào thời gian cao điểm tối là vì
đây là thời điểm phụ tải lớn nhất trong ngày, nếu kết quả tính toán đạt
yêu cầu thì nó sẽ đúng cho các thời điểm còn lại.

3.6.1. Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72)
+ Dùng các đường dây 22kV liên lạc 474 E72-476 AS, 478 E72- 476
AS để cấp điện. Kết quả sau khi chạy trào lưu công suất như Bảng
3.11a.

3.6.2. Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS)
+ Dùng các đường dây 22kV liên lạc 474 E72-476 AS (cấp cho nhánh
rẽ 473 TC Mỹ Đức), 478 E72- 476 AS (cấp cho các phụ tải còn lại) để
cấp điện. Kết quả sau khi chạy trào lưu công suất như Bảng 3.11b.

3.6.3. Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL)
+ Dùng các đường dây 22kV liên lạc 476 E72-486 Sen Nam để cấp điện
cho phụ tải sau MC 486 Sen Nam. Kết quả sau khi chạy trào lưu công
suất như Bảng 3.11c.
3.7. Tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối
Điện lực Lệ Thủy với sơ đồ phương thức vận hành cơ bản tối ưu


- Xác định điện áp tại các nút phụ tải trước khi bù.
- Xác định hệ số công suất (cos ) trước khi bù
- Xác định công suất, tổn thất công suất của toàn xuất tuyến
trước khi bù.
- Xác định dung lượng tối ưu và vị trí lắp đặt tối ưu của tụ bù.
- Xác định điện áp tại các nút phụ tải sau khi bù.
- Xác định hệ số công suất (cos ) sau khi bù.
- Xác định công suất, tổn thất công suất của toàn xuất tuyến sau
khi bù. Từ kết quả tính toán trước bù và sau bù đánh giá hiệu quả của
việc đặt bù, tìm giải pháp bù tốt nhất.

3.7.4. Tính toán phân bố công suất ban đầu
Từ sơ đồ các xuất tuyến đã được tính toán điểm mở tối ưu, áp
dụng tính toán phân bố công suất cho các xuất tuyến, kết quả tính toán
được thống kê theo Bảng 3.12.

Bảng 3.12: Tổn thất công suất ban đầu của các xuất tuyến
trạm 110kV Lệ Thuỷ và Áng Sơn
Công suất
Tên xuất tuyến

Tổn thất CS
tác dụng

P
Q
∆P ∆P/P
(kW) (kVAr) (kW) (%)

Tổn thất CS

6109.43 1197.35 82.448 1.35

185.54

15.49 0.98

XT 476 E72

3141.99 502.01 51.99

1.65

94.861

18.89 0.99

XT 478 E72

1127.22 285.87 7.511

0.67

34.155

11.94 0.99

MC 486 Sen
Nam
II.Trạm Áng
Sơn (AS)


3.7.5. Tính toán bù kinh tế cho LĐPP
Ứng dụng module CAPO trong phần mềm PSS/ADEPT để tính
bù cho xuất tuyến nói trên. CAPO sẽ xem xét tất cả các nút hợp lệ trên
lưới lưới điện để tìm vị trí đặt tụ bù sao cho số tiền tiết kiệm được là lớn
nhất. Chúng ta cần thiết lập các thông số phân tích kinh tế cho bài toán
tối ưu hóa chế độ đặt bù trong PSS/ADEPT. Đây là các chỉ số quan
trọng, quyết định rất lớn đến kết quả tính toán của chương trình. Ta thiết
lập các thông số tính toán trong phần CAPO của chương trình
PSS/ADEPT. Cụ thể như sau:

- Chi phí điện năng (cP): giá tiền phải trả cho 1kWh điện năng
tiêu thụ. Ta thiết lập bằng giá bán điện bình quân của Điện lực Lệ Thuỷ
năm 2017 là 1.561,07 đồng/kWh.

- Chi

phí điện năng phản kháng (cQ): giá tiền phải trả cho
1kVArh điện năng phản kháng tiêu thụ. Ta thiết lập cQ theo hệ số công
suất tại đầu xuất tuyến trung áp, theo [10] ta có:
cQ= cP x k%
(3.15)


20

Trong đó: k% là hệ số bù đắp chi phí do bên mua điện sử dụng
quá lượng CSPK quy định. Hệ số k được cho theo Bảng 3.13.
Các xuất tuyến trên lưới phân phối của Điện lực Lệ Thuỷ đều
có hệ số công suất lớn hơn 0.85 nên ta có thể lấy một giá trị chung khi


21

PSS/ADEPT số lượng tụ bù cố định là 50 ứng với dung lượng bù là 10
kVAr. Tiếp tục điều chỉnh số lượng tụ bù ứng động để lắp đặt là 50 ứng
với dung lượng bù là 10 kVAr. Chọn các nút tại trạm biến áp và tiến
hành bù CAPO cho phía hạ áp.
Lần lượt tính toán bù cố định và ứng động cho phía trung áp và
cho phía hạ áp, đồng thời theo dõi kết quả tính toán của chương trình
đối với xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam ta có kết quả các vị trí bù và
dung lượng bù như Bảng 3.14.
Tính toán tổn thất công suất cho xuất tuyến sau MC 486 Sen
Nam nói trên sau khi bù cố định và ứng động phía trung áp kết hợp hạ
áp, kết quả tổn thất công suất của các xuất tuyến sau khi tính toán như
Bảng 3.16.

Bảng 3.16: Tổn thất sau bù trung áp kết hợp với hạ áp
Công suất
Tên xuất
tuyến
P (kW)

Tổn thất CS
tác dụng

Q
∆P
(kVAr) (kW)

Tổn thất CS

XT 474 E72

6109.43 1197.35 82.448 1.35

185.54

15.49 0.98

XT 476 E72

3141.99 502.01 51.99

1.65

94.861

18.89 0.99

XT 478 E72

1127.22 285.87 7.511

0.67

34.155

11.94 0.99

MC 486 Sen
Nam


Kiểm tra điện áp trên các xuất tuyến với phương thức vận hành
cơ bản tối ưu và sau khi bù CSKH như bảng 3.17.
Từ kết quả thống kê trên Bảng 3.16 và Bảng 3.17 ta thấy tổn
thất công suất sau khi bù trung áp kết hợp hạ áp trên xuất tuyến sau
MC 486 Sen Nam đã giảm so với trước khi bù , đồng thời hệ số cosφ
tăng lên từ khoảng 0.94 đến 0.96; kiểm tra các nút điện áp đều đã được
cải thiện so với trước. Như vậy dung lượng bù trung áp kết hợp với hạ
áp là chấp nhận được.
3.8. Kết luận chương 3
Bằng cách sử dụng phần mềm PSS/ADEPT, trong chương 3
của luận văn đã thực hiện tính toán và lựa chọn được phương thức vận
hành cơ bản và phương thức vận hành dự phòng cho LĐPP Điện lực Lệ
Thuỷ ở chế độ mùa nắng năm 2018, các phương thức này có những ưu
điểm vượt trội hơn so với phương thức vận hành hiện tại đang được sử
dụng như tổn thất công suất thấp hơn, điện áp vận hành tốt hơn, nên đề
nghị Điện lực đưa vào sử dụng. Với sơ đồ tính toán lưới điện dùng
trong phần mềm PSS/ADEPT đã được lập sẵn, phương pháp thu thập số
liệu phụ tải đã được nghiên cứu và kiểm chứng thì việc tính toán, lựa
chọn các phương thức vận hành ở các thời điểm của các năm về sau trở
nên đơn giản và ít tốn thời gian hơn.
Trên cơ sở xây dựng các chỉ số kinh tế cho PSS/ADEPT, tính
toán bù công suất phản kháng cho phương thức vận hành tối ưu bằng
phương pháp bù trung áp kết hợp hạ áp.
Qua kết quả tính toán và phân tích, có những vấn đề chính cần
quan tâm như sau:

- Về phương thức vận hành cơ bản: nếu vận hành theo phương
thức kết lưới mới sẽ giúp giảm tổn thất công suất (806,111 kW so với
842,952 kW của phương thức vận hành hiện tại), từ đó sẽ làm giảm tổn

đây bằng dao cắt có tải kiểu kín có kết nối SCADA sẽ tiết kiệm được
SAIDI = 1,425 phút/KH; SAIFI = 0,142 lần/KH.

-

Do thời gian hạn chế nên trong luận văn tác giả không tiến hành
tính toán đối với hai đề xuất còn lại và với thời gian chuyển tải lớn hơn
05 phút nên ở đây ta không xét đến chỉ tiêu MAIFI. Tuy nhiên, theo tác
giả nếu thực hiện sẽ giúp hoàn thiện phương thức kết dây hiện tại, hoàn
thiện sơ đồ, nâng cao tính linh hoạt trong vận hành, nâng cao ĐTCCCĐ.