Phân tích an toàn lưới điện 110kv khu vực tỉnh quảng nam giai đoạn 2021 2030

Luận văn này khảo sát lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 và thực hiện bài toán phân tích an toàn để xác định các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống.. Bài t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ ĐỨC BÌNH

PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV

KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM

GIAI ĐOẠN 2021-2030

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ ĐỨC BÌNH

PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV

KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp đã thực hiện nghiêm túc các quy định về liêm chính học thuật:

- Không gian lận, bịa đặt, đạo văn, giúp người học khác vi phạm

- Trung thực trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động học thuật và kết quả từ hoạt động học thuật của bản thân

- Không giả mạo hồ sơ học thuật

- Không dùng các biện pháp bất hợp pháp hoặc trái quy định để tạo nên ưu thế cho bản thân

- Chủ động tìm kiếm và tránh các hành vi vi phạm liêm chính học thuật, chủ động tìm hiểu và nghiêm túc thực hiện các quy định về luật sở hữu trí tuệ

- Sử dụng sản phẩm học thuật của người khác phải có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ

án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Học viên thực hiện

Võ Đức Bình

PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030

Học viên: Võ Đức Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201 Khóa: K39.KTĐ Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Duy trì một hệ thống điện có khả năng vận hành tin cậy có ý nghĩa quan trọng trong

việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục cho khách hàng Các hệ thống điện thực tế thường có cấu trúc phức tạp và có nhiều biến đổi do tính chất không ổn định của phụ tải và thiết bị Khi có những thay đổi trong hệ thống (sự cố), người điều hành hệ thống phải điều chỉnh phương thức vận hành để duy trì tình trạng vận hàng của hệ thống và giảm nguy cơ xuất hiện các tình huống nguy hiểm Tại các trung tâm điều khiển, người ta thường xây dựng phương thức vận hành dựa trên sự phân tích các sự cố theo kinh nghiệm và trực giác Trong nhiều trường hợp, các sự cố nguy hiểm có thể được bỏ qua Bài toán phân tích an toàn sẽ giải quyết vấn đề này bằng các phương pháp phân tích các sự cố ngẫu nhiên

để xác định các sự cố có khả năng gây mất an toàn cho hệ thống Từ đó sẽ xây dựng được các giải pháp phòng ngừa, phương thức ứng phó khi có sự cố nguy hiểm xảy ra Luận văn này khảo sát lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 và thực hiện bài toán phân tích an toàn để xác định các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống Đối với từng sự cố gây mất an toàn hệ thống được sẽ được xem xét cụ thể và xây dựng phương án ứng phó Kết quả có thể áp dụng trong công tác lập phương thức vận hành cũng như xem xét đầu tư nâng cấp lưới điện 110kV tại Công ty Điện lực Quảng Nam trong thời gian tới

Từ khóa: phân bố công suất, phân tích an toàn, hệ thống điện 110KV, lưới điện, quá tải

POWER NETWORK SAFETY ANALYSIS 110KV QUANG NAM PROVINCIAL PROVINCE 2021-2030 Summary: Maintaining an electrical system capable of reliable operation is important in

ensuring stable and uninterrupted power supply to customers Actual power systems are often structurally complex and subject to many variations due to the unstable nature of loads and electrical equipment When there are changes in the system (failure), the operator of the power system must adjust the operating method to maintain the operating condition of the system and reduce the risk of hazardous situations At control centers, people often build operating methods based on the analysis of incidents by experience and intuition In many cases, dangerous incidents can be ignored Safe handling will solve this problem with methods of analyzing random failures to identify problems that have the potential to cause unsafety to the electrical system From there, it will develop prevention solutions and response methods when dangerous incidents occur This thesis investigates the 110kV power grid in Quang Nam province in the period of 2021-2030 and performs a safety analysis problem

to identify incidents that are likely to cause system insecurity For each incident causing unsafety to the system, it will be specifically considered and a response plan will be developed The results can be applied to the formulation of operating methods as well as to consider investing in upgrading the 110kV power grid at Quang Nam Power Company in the near future

Keywords: power distribution, safety analysis, 110KV power system, power grid, overload

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

DANH SÁCH CÁC BẢNG vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn 2

6 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030 3

1.1 Các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện 3

1.1.1 Tổng quan về phân tích an toàn hệ thống điện 3

1.1.2 Các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện 4

1.2 Hiện trạng lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam năm 2021 9

1.2.1 Về nguồn điện 9

1.2.2 Về lưới điện phân phối 110kV 10

1.2.3 Biểu đồ phụ tải điển hình năm 2021 10

1.2.4 Nhận xét tình hình vận hành lưới điện trên địa bàn 11

1.3 Dự báo phụ tải tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 12

1.4 Kế hoạch phát triển lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 13

1.4.1 Về nguồn điện 13

1.4.2 Về trạm biến áp phụ tải 110kV 14

1.4.3 Về đường dây 110kV 15

1.5 Kết luận 15

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM 17

2.1 Các phần mềm phân tích an toàn lưới điện 17

2.1.1 Phần mềm CONUS 17

2.1.2 Phần mềm Power System Simulator for Engineering (PSS/E) 17

2.1.3 Phần mềm Power World Simulator (PW) 18

2.2 Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021 18

2.2.1 Xây dựng mô hình hệ thống 20

2.2.2 Các nhận xét 24

2.2.3 Phân tích an toàn ở chế độ N-1 24

2.3 Phân tích an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam đến năm 2030 33

2.3.1 Về số liệu phụ tải 33

2.3.2 Xây dựng mô hình hệ thống 36

2.3.3 Các nhận xét 39

2.3.4 Phân tích an toàn ở chế độ N-1 39

2.4 Kết luận 42

CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030 43

3.1 Đối với lưới điện hiện trạng năm 2021 43

3.1.1 Giải pháp vận hành 43

3.1.2 Các giải pháp đầu tư 53

3.2 Đối với lưới điện 110kV đến năm 2030 55

3.2.1 Các giải pháp vận hành 55

3.2.2 Các giải pháp đầu tư 56

3.3 Một số giải pháp khác 56

3.3.1 Củng cố lưới điện trung áp trong thời gian chờ đầu tư lưới 110kV 56

3.3.2 Vận hành song song MBA tại các TBA 110kV 56

3.3.3 Thường xuyên dự báo phụ tải để điều chỉnh phương án cấp điện 56

3.4 Kết luận 57

KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Qmax - Công suất phản kháng cực đại

1.4: Danh sách các NMĐ tại chỗ dự kiến đưa vào vận hàng đến năm

2.5: Danh sánh các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống năm

2.6: Số liệu mang tải dự kiến của các TBA 110kV đến năm 2030 34 2.7: Danh sánh các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống năm

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Số hiệu

1.1: Mô hình chức năng hệ thống điện phục vụ phân tích an toàn 3

1.4: Đồ thị phụ tải ngày điển hình mùa khô tỉnh Quảng Nam năm

1.5: Biểu đồ phụ tải điển hình mùa mưa tỉnh Quảng Nam năm 2021 11

2.2: Sự cố mất điện đường dây từ TBA 500kV Đà Nẵng đi TBA

Số hiệu

3.1a: Biểu đồ công suất phát điển hình ngày mùa mưa của NMTĐ

3.7: Kết quả xử lý khi sự cố mất điện ĐZ 110kV từ TBA 220kV

3.8: Kết quả xử lý khi sự cố mất điện ĐZ 110kV từ TBA 110kV

3.9: Kết quả xử lý quá tải ĐZ 110kV từ TBA 110kV Sông Côn đi

3.10: Kết quả phân tích an toàn sau thực hiện các giải pháp đầu tư 54 3.11: Kết quả chống quá tải đường dây 110kV từ TBA 550kV Đà

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quảng Nam là một trong những tỉnh có kinh tế phát triển năng động trong khu vực miền Trung và Tây Nguyên Nhờ các chủ trương thu hút đầu tư, ngày càng có nhiều nhà đầu tư rót vốn đầu tư vào khu vực này, làm cho nhu cầu điện luôn tăng trưởng ở mức cao Việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục phục vụ cho sự phát triển kinh tế và xã hội của địa phương là một thách thức lớn đối với đơn vị phân phối điện trên địa bàn Trong đó, việc đảm bảo lưới điện 110kV vận hành an toàn và liên tục có ý nghĩa quyết định

Với đặc thù là một tỉnh có diện tích tương đối lớn, kinh tế phát triển nhộn nhịp phía Đông với sự phát triển mạnh các khu công nghiệp và nở rộ các loại hình kinh doanh dịch vụ làm cho nhu cầu phụ tải tăng rất cao, có nhiều khu vực tăng đột biến Ngược lại, phụ tải khu vực phía Tây chậm phát triển nhưng việc phát triển nguồn thủy điện rất mạnh Trong khi đó, lưới điện 110kV chậm được đầu tư, chưa theo kịp sự phát triển phụ tải

Qua quá trình vận hành lưới điện 110kV của Công ty Điện lực Quảng Nam cho thấy đã có trường hợp đường dây và trạm biến áp quá tải Việc bổ sung thêm các TBA 110kV trong thời gian tới làm tăng nguy cơ quá tải một số đường dây Ngoài ra, trong giai đoạn cuối năm 2020, đã có hơn 160MWp điện năng lượng mặt trời mái nhà đưa vào vận hành, làm thay đổi trào lưu công suất hệ thống Để đảm bảo lưới điện 110kV được vận hành an toàn và liên tục, cần phải tổ chức phân tích an toàn lưới điện để xem xét các nguy cơ ảnh hưởng đến việc vận hành an toàn hệ thống và triển khai các giải

pháp phòng ngừa Trước thực tế đó, học viên chọn đề tài “Phân tích an toàn lưới điện

110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030” cho luận văn tốt nghiệp của

mình

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục tiêu: Xác định các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam và đề xuất các giải pháp phòng ngừa

- Nhiệm vụ:

+ Nghiên cứu các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện

+ Nghiên cứu tổng quan lưới điện 110kV giai đoạn 2021-2030 và tình hình vận hành hệ thống hiện nay

+ Xây dựng mô hình lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 bằng phần mềm máy tính và thực hiện bài toán phân tích an toàn hệ thống

+ Xác định danh sách các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống và đề xuất các giải pháp phòng ngừa

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030, có xét đến năm 2035

- Phạm vi nghiên cứu: Các sự cố ngẫu nhiên trên lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030; các chế độ vận hành lưới điện 110kV

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tiếp cận hiện trạng lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam và định hướng đầu tư đến năm 2030, thu thập số liệu vận hành hệ thống và số liệu dự báo phụ tải đến năm 2030

- Xây dựng mô hình hệ thống lưới điên 110kV trên phần mềm Power Word, sử dụng dữ liệu thu thập được để phân tích an toàn hệ thống hiện tại và đến năm 2030

- Nghiên cứu kết quả phân tích từ chương trình, đề xuất các giải pháp để nâng cao khả năng vận hành an toàn của hệ thống

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu đề tài giúp nắm bắt được các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện, áp dụng chương trình máy tính trong phân tích an toàn hệ thống điện

- Tính thực tiễn:

+ Kết quả của đề tài là tài liệu bổ sung, làm cơ sở để xem xét điều chỉnh bổ sung quy hoạch lưới điện 110kV trong thời gian tới; xem xét điều chỉnh tiến độ đầu tư xây dựng lưới điện để đáp ứng nhu cầu thực tế và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

+ Là tài liệu hỗ trợ cho công tác lập phương thức vận hành hệ thống lưới điện 110kV

6 Bố cục đề tài

Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về phân tích an toàn và lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030

Chương 2: Phân tích an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam

Chương 3: Các giải pháp nâng cao khả năng an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030

Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ LƯỚI ĐIỆN 110KV

TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030

1.1 Các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện

1.1.1 Tổng quan về phân tích an toàn hệ thống điện

Duy trì một hệ thống điện có khả năng vận hành tin cậy có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục cho khách hàng Các hệ thống điện thực tế thường có cấu trúc phức tạp và có nhiều biến đổi do tính chất không ổn định của phụ tải và thiết bị Nhiệm vụ của những người điều hành hệ thống là phải giữ cho

hệ thống được vận hành trong giới hạn an toàn cho phép Khi có những thay đổi trong

hệ thống (sự cố), người điều hành hệ thống phải đưa ra được các giải pháp phòng ngừa

để tái lập tình trạng an toàn cho hệ thống và giảm bớt nguy cơ xuất hiện các tình huống nguy hiểm Để có được giải pháp ứng phó với các tình huống phát sinh trong khoảng thời gian ngắn cần phải dự báo được các sự cố nào sẽ xảy ra và sự cố nào sẽ gây ra những vấn đề mất an toàn với hệ thống Đây là một thách thức không nhỏ, đặc biệt đối với các hệ thống lớn

Tại các trung tâm điều khiển, người ta thường xây dựng phương thức vận hành dựa trên sự phân tích các sự cố theo kinh nghiệm và trực giác Trong nhiều trường hợp, các sự cố nguy hiểm có thể được bỏ qua Bài toán phân tích an toàn đặt ra là làm sao duyệt qua tất cả các sự cố có thể của hệ thống và chọn lọc các sự cố nguy hiểm có thể ảnh hưởng đến hệ thống và xây dựng giải pháp ứng phó đối với từng sự cố này trong khoảng thời gian phù hợp

Để triển khai bài toán phân tích an toàn, một hệ thống điện phải có 3 chức năng chính sau: Hệ thống kiểm soát, Hệ thống phân tích và các hoạt động hiệu chỉnh, có thể

mô hình hóa như sau:

CÁC HOẠT ĐỘNG HIỆU CHỈNH

* Hệ thống giám sát:

- Thực hiện ghi nhận thông tin về tình trạng vận hành của hệ thống (thông tin từ thông số vận hành của thiết bị, hệ thống giám sát hoặc đo đạc ) và lưu trữ trong các cơ

sở dữ liệu, thường được xử lý tập trung các tại trung tâm điều khiển

- Thực hiện phân tích dữ liệu thu thập được, so sánh với các giới hạn vận hành (khả năng truyền tải công suất, điện áp) và cảnh báo cho người vận hành hệ thống các trường hợp có nguy cơ vượt giới hạn cho phép

- Hệ thống giám sát thường được tích hợp với hệ thống điều khiển, cho phép người vận hành thực hiện các thao tác điều chỉnh hoặc điều khiển các thiết bị để xử lý các tình huống vượt quá giới hạn an toàn Hệ thống như vậy được gọi là hệ thống SCADA

* Hệ thống phân tích sự cố:

Sự cố hệ thống điện thường xảy ra rất nhanh, người vận hành khó có thể nắm bắt

và xử lý kịp thời dẫn đến nhiều nguy cơ gây ra các sự cố khác làm ảnh hưởng đến tính

an toàn của hệ thống Hệ thống phân tích sự cố gồm các chương trình máy tính, có chức năng mô hình hóa hệ thống điện và thực hiện phân tích các sự cố ngẫu nhiên (mất nguồn, đứt dây) để thông báo cho người vận hành biết trước các khả năng lệch áp hay quá tải có thể xảy ra Kỹ thuật phân tích sự cố sử dụng dữ liệu hệ thống giám sát

và các thủ tục đánh giá trạng thái, chọn lựa sự cố và tính toán phân bố lại công suất ban đầu

* Các hoạt động hiệu chỉnh:

Chức năng hiệu chỉnh cho phép người vận hành hệ thống điều chỉnh các trạng thái hoặc thay đổi phương thức vận hành để ngăn ngừa khi hệ thống phân tích sự cố ngẫu nhiên cảnh báo trước là sẽ có sự cố nghiêm trọng nào đó sắp xảy ra, để không gây quá tải hay lệch áp quá mức ở các phần tử khác Hoạt động hiệu chỉnh có thể là điều chỉnh công suất phát hoặc công suất phụ tải sẽ làm thay đổi trào lưu công suất làm giảm tải trên đường dây quá tải Kết quả của hoạt động hiệu chỉnh giúp cho hệ thống có khả năng phòng thủ trước các nguy có có thể xảy ra Vì vậy, việc duy trì hệ thống phân tích an toàn có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định

và liên tục cho khách hàng

1.1.2 Các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện

Mục tiêu của bài toán phân tích an toàn là dự báo được các sự cố nghiêm trọng

có thể xảy ra để có giải pháp phòng ngừa Trong khi đó, sự cố là ngẫu nhiên và khó có thể dự báo trước Do đó, để tránh xảy ra sai sót, một cách tự nhiên nhất để giải bài toán này là duyệt qua tất cả các sự cố có thể xảy ra và tìm kiếm các sự cố nghiêm trọng, sau

đó thực hiện phân tích đầy đủ sự cố Có thể mô tả bằng lưu đồ như sau:

Hình 1.2: Lưu đồ phân tích an toàn tổng quát

Khối lượng công việc cần thực hiện trong thuật toán trên là mô hình hóa hệ thống, duyệt qua từng sự cố có khả năng xảy ra Đối với mỗi sự cố cần phải thực hiện các phép tính để xác định các thông số vận hành sau sự cố (chủ yếu ở đây là bài toán phân bổ công suất) và so sánh với các giới hạn vận hành về công suất và điện áp để chọn lọc các sự cố gây nguy hiểm cho hệ thống Để việc phân tích sự cố mang lại hiệu quả thực tế thì phải thực hiện các bài toán phân tích một cách nhanh chóng Vấn đề đặt

ra là đối với các hệ thống lớn, việc phải phân tích một số lớn các sự cố cần phải tốn nhiều thời gian, năng lực tính toán của hệ thống và tính chính xác của phương pháp tính Vì vậy, giải thuật chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế

Qua kinh nghiệm thực tế cho thấy, phần lớn các sự cố không ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta có những phương pháp

để xác định vùng ảnh hưởng đối với mỗi sự cố để thu nhỏ quy mô bài toán Đã có nhiều phương pháp được nghiên cứu, tập trung ở hai nhóm phương pháp: phương pháp sắp xếp (phương pháp tường minh) và phương pháp đánh giá trạng thái (phương pháp ẩn)

Đưa vào danh sách dự cố nguy hiểm

Phân tích nhanh sự cố bằng thuật toán

Còn

sự cố trong danh sách

Phân tích đầy đủ các sự cố nguy

hiểm

Xuất danh sách các sự cố gây mất

an toàn hệ thống Kết thúc

sự cố nguy hiểm

Sự cố không nguy hiểm còn

hết

sự cố theo thứ tự giảm dần chỉ số nghiêm trọng đến sự cố có chỉ số nghiêm trọng chỉ

số ngưỡng Chỉ số nghiêm trọng của từng sự cố được xác định bởi một hàm toán học (PI), thường là đại lượng vô hướng hoặc đại lượng vectơ mô tả khoảng cách giữa các trạng thái của hệ thống ngay sau sự cố và những giới hạn vận hành Có thể mô tả thuật toán phân tích sự cố như sau:

Hình 1.3: Thuật toán phân tích an toàn theo phương pháp sắp xếp

Bắt đầu

Xác định chỉ số PI của từng sự cố

Đưa vào danh sách dự cố mất an toàn

So sánh các giới hạn

PI >

ngưỡng an toàn

Xuất danh sách các sự cố gây mất

an toàn hệ thống Kết thúc

vượt ngưỡng an toàn

Trong giới hạn

an toàn Lớn hơn

Nhỏ hơn

Sắp xếp danh sách sự cố theo thứ tự PI giảm dần, xác định ngưỡng PI an toàn

Duyệt qua danh sách sự cố, bắt đầu từ sự cố có PI lớn nhất

Thuật toán phân bổ công suất đầy đủ

𝐏𝐈𝐱 = ∑𝐍𝐁𝐢=𝟏(𝐖𝐢/𝟐𝐧[(|𝐗𝐢| − |𝐗𝐢𝐧𝐨𝐦|)/∆𝐗𝐢𝐥𝐢𝐦]𝟐𝐧 [5]

Trong đó:

Xi : Độ lớn (công suất/ điện áp) đo được ở nút i

𝐗𝐢𝐧𝐨𝐦 : Độ lớn (công suất/ điện áp) định mức ở nút i

∆𝐗𝐢𝐥𝐢𝐦 : Khoảng cách an toàn (phạm vi an toàn)

Wi: Trọng số nút ở i, thể hiện sự quan trọng liên kết với các nút khác nhau hoặc các phần tử của hệ thống

NB: Số nút trong hệ thống

Qua công thức trên, khi có sự vượt giới hạn của biến hệ thống thì giá trị PI sẽ tăng theo hàm mũ n Điều này sẽ tăng mức độ sai số khi xác định giá trị PI và gây nên sai sót khi sắp xếp thứ tự sự cố, làm cho kết quả chưa tin cậy Những phương pháp đánh giá trạng thái được phát triển sau đây sẽ khắc phục các điểm yếu của phương pháp sắp xếp

1.1.2.2 Nhóm phương pháp đánh giá trạng thái

Ý tưởng của phương pháp này là thực hiện bước lặp nhanh đánh giá trạng thái sau sự cố để xác định mỗi sự cố có cần phải thực hiện thêm phép tính phân bổ công suất đầy đủ hay không Phương pháp này giúp cải thiện tốc độ tính toán, sử dụng những lời giải xấp xỉ hoặc từng phần mà không cần đến sự sắp xếp Một số phương

pháp đánh giá trạng thái được nghiên cứu như sau:

* Phương pháp tính toán phân bố công suất một phần (1P-1Q)

Phương pháp này thực hiện một phép lặp công suất tác dụng và một phép lặp công suất phản kháng của bài toán tính phân bố công suất bằng phương pháp tách cặp nhanh để đánh giá các biến trạng thái (pha, điện áp) Kết quả là những sự cố gây vượt giới hạn về truyền tải sẽ được được nghiên cứu chi tiết hơn bằng việc phân tích bởi phép tính phân bố công suất đầy đủ để xác định các sự cố gây mất an toàn cho hệ thống

Để đơn giản, mô hình tính toán chỉ xem xét đối với công suất tác dụng, là mô hình số gia của việc tính toán phân bố công suất tuyến tính hóa:

[𝐁′][∆𝛉] = [∆𝐏] [5]

Trong đó:

[ΔP] : Vectơ số gia của công suất tác dụng

[Δθ] : Vec tơ số gia của góc pha của điện áp

[B’]: Ma trận (n x n) là ma trận chỉ tổng dẫn của hệ thống

Ảnh hưởng của mỗi sự cố về truyền dẫn công suất tác dụng có thể đánh giá bằng việc giải Δθ và tính toán những thay đổi công suất tác dụng trên các nhánh ΔPkm từ phương trình sau:

∆𝐏𝐤𝐦 = (∆𝛉𝐤 − ∆𝛉𝐦)/𝐗𝐤𝐦 [5]

Trong đó:

Xkm : Điện kháng của nhánh km

Δθk- Δθm : Số gia của sự thay đổi góc trên nhánh km

Phương pháp này tiết kiệm thời gian so với phương pháp giải toàn bộ vì chỉ áp dụng cho trường hợp công suất tác dụng Tuy nhiên, có cũng có những hạn chế sau:

- Không xét sự biến đổi những nút phát (PV) thành nút tiêu thụ (PQ) hoặc chuyển

từ nút PV thành nút PQ khi nó chạm ngưỡng giới hạn của công suất phản kháng)

- Sử dụng phương pháp xấp xỉ trong tính toán

* Phương pháp hệ số chuyển tải

Phương pháp hệ số chuyển tải hay còn gọi là phương pháp hệ số nhạy của hệ thống Ý tưởng của phương pháp này là nếu biết dòng công suất trên một đường dây trước khi thay đổi cấu trúc (do sự cố) hoặc công suất phát trong hệ thống thì có thể tính toán xấp xỉ dòng công suất sau khi thay đổi Công thức được xác dịnh bởi Galiana [GA-84]:

𝐏𝐥𝐦/𝐉𝐤 = 𝐏𝐥𝐦+ 𝛂𝐥𝐦/𝐉𝐤𝐏𝐉𝐤 [5]

Trong đó:

𝐏𝐥𝐦/𝐉𝐤: Công suất tác dụng trên nhánh lm khi nhánh jk bị cắt

𝐏𝐥𝐦: Công suất tác dụng trên nhánh lm trước khi xảy ra sự cố

𝐏𝐉𝐤: Công suất tác dụng trên nhánh jk trước khi xảy ra sự cố

αlm/Jk:Hệ số chuyển tải công suất của nhánh jk cho nhánh lm

Hệ số αlm/Jk chỉ phụ thuộc vào thông số của hệ thống và chỉ được tính toán một lần đối với một cấu trúc mạng cho trước Nếu tính trước các hệ số chuyển tải công suất thì có thể tính toán rất nhanh công suất trên các nhánh nút Như vậy có thể xác định

nhanh các trường hợp vượt quá giới hạn truyền tải để thực hiện các phân tích chi tiết hơn Tuy nhiên, phương pháp này có các nhược điểm sau:

- Khối lượng tính toán hệ số chuyển tải công suất tương đối lớn Khi có thay đổi cấu trúc mạng phải tính lại các hệ số này

- Chỉ mô phỏng các sự cố đường dây

* Phương pháp mở rộng vùng

Hệ thống điện được kết nối một cách có cấu trúc bằng các nút nói chung và chỉ nối đến những nút bên cạnh chúng Do đó, phần lớn sự cố chỉ ảnh hưởng đến các nút lân cận sự cố và lan truyền đến các nút có kết nối về điện, những vùng xa sự cố không

bị ảnh hưởng bởi sự cố Ý tưởng của phương pháp này là xác định vùng ảnh hưởng đối với mỗi sự cố để đánh giá hậu quả sự cố Những đặc tính chính của phương pháp này là:

- Sự cố giả sử xảy ra trong một hệ thống lớn

- Tính toán chính xác sự cố một cách cục bộ

- Việc kết nối với biên vùng là sự gần đúng

Phương pháp mở rộng vùng được xây dựng trên nhiều giả thiết vật lý nên cũng tiềm ẩn sai sót Những năm gần đây xuất hiện những phương pháp mới, những phương pháp này nghiên cứu để thực hiện những tính toán của dạng phương pháp cục bộ, tất

cả dựa trên trình bày đầy đủ hệ thống, cũng như khai thác tốt nhất những trạng thái điện ở biên vùng ảnh hưởng, điều này làm cho chúng có giá trị và được mang tên là phương pháp định vùng (phương pháp cục bộ biên) Những phương pháp này đặc biệt phát triển nhờ sự xuất hiện các kỹ thuật tính toán véctơ thưa (sparse vector technique) Những phương pháp đánh giá trạng thái được nghiên cứu để khắc phục những nhược điểm của phương pháp sắp xếp và được phát triển không ngừng, có khả năng đánh giá trạng thái sau sự cố nhanh nhất có thể được mà không mất độ chính xác Những phương pháp trên được áp dụng thuận lợi trong trường hợp công suất tác dụng, trường hợp công suất phản kháng thì chưa được khai thác trong thực tế nhiều vì tính phi tuyến mạnh Ngoài ra những phương pháp dạng mở rộng vùng, mặc dù rất hấp dẫn

và cho nhiều khả năng phân tích tốt nhưng cũng có những giới hạn về vấn đề hội tụ, về việc sử dụng phương tiện chọn lọc thiên về cấu trúc hơn là về điện nên có khả năng bỏ sót những trường hợp sự cố nghiêm trọng, vượt quá giới hạn ở ngoài vùng đã chọn lọc

1.2 Hiện trạng lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam năm 2021

1.2.1 Về nguồn điện

Lưới điện tỉnh Quảng Nam được cung cấp điện chủ yếu từ các nguồn bao gồm: + 2 Trạm biến áp 500kV: 500kV Đà Nẵng và 500kV Dốc Sỏi, kết nối bằng 5 xuất tuyến 110kV

1.2.2 Về lưới điện phân phối 110kV

- Đến nay, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam bao gồm 16 TBA 110kV với 24 MBA tổng công suất lắp đặt 871 MVA, phân bố chủ yếu dọc khu vực đồng bằng và trung du phía Đông Khu vực phía Tây được cấp điện chủ yếu bằng các đường dây trung áp kéo

từ Đông sang Tây

- Về đường dây 10kV: gồm 22 đoạn đường dây kết nối từ các nhà máy điện hoặc các TBA truyền tải đến các TBA phụ tải 110kV với tổng chiều dài hơn 303km Hầu hết các đường dây chính là mạch đơn, đã được đưa vào vận hành thời gian dài

Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối 110kV tỉnh Quảng Nam như tại phụ lục I kèm theo [4]

1.2.3 Biểu đồ phụ tải điển hình năm 2021

Thời tiết tỉnh Quảng Nam có 2 mùa tương đối rõ rệt Phụ tải điện có biến động nhiều nhất mùa hè và mùa đông Việc cấp điện có thể chia thành 2 mùa như sau:

* Mùa khô: kéo dài từ tháng 3 đến tháng 8, Pmax năm 2021 đạt 417,7MW, tổng sản lượng điện thương phẩm đạt 1.198,15 triệu kWh Trong năm 2021, ngoài các nguồn cung cấp điện truyền thống, sản lượng điện từ các nguồn điện năng lượng tái tạo góp phần đáng kể với tổng công suất trên 162 MW, sản lượng điện tạo ra được trong mùa khô đạt trên 118,36 triệu kWh Biểu đổ phụ tải điển hình mùa khô như sau:

Hình 1.4: Đồ thị phụ tải ngày điển hình mùa khô tỉnh Quảng Nam năm 2021

* Mùa mưa: kéo dài từ tháng 9 đến tháng 2 năm sau, Pmax mùa mưa năm 2021 đạt 386,6MW, tổng sản lượng điện thương phẩm đạt 1.030,35 triệu kWh Ước tính sản lượng điện tạo ra từ các nguồn năng lượng tái tạo trong mùa mưa đạt trên 59 triệu kWh Biểu đồ phụ tải điểm hình mùa mưa như sau:

Hình 1.5: Biểu đồ phụ tải điển hình mùa mưa tỉnh Quảng Nam năm 2021

1.2.4 Nhận xét tình hình vận hành lưới điện trên địa bàn

- Quảng Nam là tỉnh có nguồn điện tại chỗ phong phú, đặc biệt là các nhà máy thủy điện phát cả vào các cấp điện áp 220kV, 110kV và lưới trung thế Mặt khác tỉnh còn được hỗ trợ cấp điện từ 2 trạm 500kV (Đà Nẵng và Dốc Sỏi) và 3 trạm 220kV (Thành Mỹ, Duy Xuyên và Tam Kỳ) do vậy nguồn cấp điện trên địa bàn luôn được

Giờ trong ngày (giờ)

ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY ĐIỂN HÌNH MÙA KHÔ

Giờ trong ngày (giờ)

ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY ĐIỂN HÌNH MÙA MƯA

đảm bảo Các trạm biến áp này phân bố đều trên các địa bàn trong tỉnh, làm cho nguồn điện áp ứng tốt tiêu chí N-1

- Mặc dù nguồn cấp cho lưới điện tỉnh Quảng Nam rất đảm bảo tuy nhiên hiện nay mật độ các trạm 110kV trên địa bàn tỉnh còn thưa Một số địa phương như Nam Trà My, Bắc Trà My, Nông Sơn, Nam Giang, Đông Giang, Tây Giang chưa có các trạm biến 110kV phân phối, phải nhận điện từ các đường dây trung thế độc đạo từ vùng đồng bằng kéo lên nên độ tin cậy thấp, tổn thất cao, nhiều khu vực không đảm bảo cho nhu cầu phụ tải trong thời gian tới Mặc khác, cũng đã có một số trạm biến áp 110kV đã đầy tải (Thăng Bình, Hội An), một số đường dây kết lưới hình tia không có khả năng chuyển tải khi sự cố (Hội An, Tam Thăng)

1.3 Dự báo phụ tải tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030

Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2016-2025 có xét đến

2035 đã được Bộ Công Thương phê duyệt tại Quyết định số 1100/QĐ-BCT ngày 03/4/2018 Số liệu dự báo phụ tải của hồ sơ quy hoạch như sau: [7]

Bảng 1.1: Số liệu dự báo phụ tải khu vực tỉnh Quảng Nam đến năm 2035

Qua thực tế cho thấy giai đoạn 2016-2020 tốc độ tăng trưởng phụ tải thấp hơn

so với dự báo Đặc biệt do ảnh hưởng của dịch bệnh Covid-19, tình hình phát triển kinh tế có chậm lại, làm cho phụ tải trong năm 2020 và 2021 gần như không tăng trưởng và sẽ còn ảnh hưởng trong những năm tiếp theo Ngoài ra, sự thay đổi tư duy trong phát triển kinh tế những năm gần đây như dịch chuyển cơ cấu kinh tế theo hướng tăng tỉ trọng công nghiệp và dịch vụ, hạn chế đầu tư mới dây chuyền công nghệ lạc hậu sẽ tác động đến việc phát triển phụ tải Do đó số liệu dự báo phụ tải cần được xem xét hiệu chỉnh cho phù hợp với thực tế

Trên cơ sở mô hình và số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2016-2025 có xét đến

2035 của Viện Năng lượng, học viên rà soát điều chỉnh thông số đầu vào các thành phần phụ tải, cập nhật quy hoạch phát triển các địa phương trên địa bàn tỉnh và điều chỉnh số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2021-2030, có xét đến năm 2035 như sau:

Bảng 1.2: Số liệu dự báo phụ tải khu vực tỉnh Quảng Nam đến năm 2035 hiệu chỉnh

Chi tiết số liệu phụ tải từng địa phương như phục lục I kèm theo

1.4 Kế hoạch phát triển lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn

2021-2030

Để đáp ứng nhu cầu điện phục vụ phát triển kinh tế xã hội của địa phương, từng bước nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm tổn thất điện năng, lưới điện 110kV phải được xây dựng phù hợp với sự phát triển của phụ tải và yêu cầu ngày càng cao của xã hội Trên cơ sở quy hoạch lưới điện 110kV được duyệt [7], các đề xuất hiệu chỉnh bổ sung UBND tỉnh Quảng Nam (chưa được duyệt), học viên thống kê khối lượng xây dựng bổ sung trong giai đoạn 2021-2030 như sau:

1.4.1 Về nguồn điện

Trong giai đoạn này sẽ bổ sung và nâng cấp các TBA 220kV cấp nguồn cho lưới điện 110kV như bảng sau:

Bảng 1.3: Các TBA truyền tải cấp nguồn bổ sung đến năm 2030 [7]

TT Tên công trình Xây dựng mới

Bảng 1.4: Danh sách các NMĐ tại chỗ dự kiến đưa vào vận hàng đến năm 2030 [7]

(MW)

ĐA đấu nối (kV)

Dự kiến vận hành

I Thủy diện đấu nối lưới 110kV

TT Tên NMĐ Địa điểm P

(MW)

ĐA đấu nối (kV)

Dự kiến vận hành

II Thủy điện đấu nối lưới trung thế

1.4.2 Về trạm biến áp phụ tải 110kV

Đối với trạm biến áp phụ tải, sẽ có các TBA 110kV sau được xây dựng trong giai đoạn 2021-2030:

Bảng 1.5: Danh sách các TBA 110kV dự kiến xây dựng từ năm 2021- 2030

TT Tên công trình Xây dựng

mới (MVA)

Nâng công suất (MVA)

Năm đưa vào

1.4.3 Về đường dây 110kV

Song song với việc xây dựng các NMĐ, TBA 110kV, sẽ có các đường dây 110kV sau được xây dựng trong giai đoạn 2021-2030 như bảng 1.6:

Bảng 1.6: Danh sách các đường dây 110kV dự kiến xây dựng từ năm 2021- 2030

(mm 2 )

Quy mô

Năm vận hành

Số mạch

Chiều dài (km)

II Cải tạo

và phương pháp đánh giá trạng thái Nội dung chủ yếu của phương pháp sắp xếp là

tính toán chỉ số nghiêm trọng PI để đánh giá mức độ nghiêm trọng của từng sự cố Đối với các hệ thống có quy mô lớn thì phương pháp có hạn chế là sai số và thời gian tính toán lớn Nhóm các phương pháp đánh giá trạng thái khắc phục những điểm yếu của phương pháp sắp xếp, gồm các phương pháp như: phương pháp tính toán phân bố công suất một phần, phương pháp hệ số chuyển tải, phương pháp mở rộng vùng và phương pháp định vùng

Ngoài nội dung lý thuyết, học viên thực hiện khảo sát lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam hiện trạng và quy hoạch đến năm 2030 Trên cơ sở đối chiếu giữa quy hoạch và hiện trạng, học viên cập nhật các thay đổi bổ sung liên quan đến số liệu

dự báo phụ tải, quy mô và tiến độ đầu tư để hình thành lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam dự kiến đến năm 2030

Trên cơ sở kết quả thực hiện ở chương 1, trong chương tiếp theo, học viên thực hiện mô phỏng lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021 và dự kiến đến năm 2030 bằng phần mềm máy tính và thực hiện bài toán phân tích an toàn trên lưới điện mô phỏng

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM

2.1 Các phần mềm phân tích an toàn lưới điện

Hiện nay đã có nhiều phần mềm phân tích an toàn hệ thống điện như PSS/E, PSS/ADEPT, POWERWORLD, DCAT, CONUS, MATLAB … Có thể chia thành 2 nhóm: nhóm các phần mềm thương mại và nhóm các phần mềm phục vụ nghiên cứu giảng dạy Phần mềm thương mại do các công ty phát triển phần mềm xây dựng, phục

vụ mục đích thương mại; các phần mềm nghiên cứu do các trường đại học hoặc các trung tâm nghiên cứu thuộc các đơn vị quản lý hệ thống điện phát triển, phục vụ cho chính mục đích của các đơn vị đó Các phần mềm thương mại thường có nhiều nhiều tính năng, năng lực xử lý lớn, dễ sử dụng, được đánh giá trên nhiều hệ thống thực tế nên có kết quả tốt hơn, tuy nhiên giá thành cao Những phần mềm do các Trung tâm nghiên cứu phát triển thường chuyên về nghiên cứu học thuật, thiếu tính năng hỗ trợ người dùng và khả năng tính toán có hạn

Để giải các bài toán thực tế, tùy thuộc vào quy mô hệ thống điện và nhu cầu tính toán mà xem xét lựa chọn phần mềm phù hợp để áp dụng Dưới đây, học viên xin giới thiệu một số phần mềm được sử dụng nhiều ở Việt Nam

Chương trình có ưu điểm là dễ sử dụng do được Việt hóa và dễ tiếp cận do không thương mại Tuy nhiên, chương trình này thiếu nhiều tiện ích hỗ trợ, thiếu kết nối và không phù hợp với các hệ thống lớn

2.1.2 Phần mềm Power System Simulator for Engineering (PSS/E)

PSS/E là phần mềm do Siemens Power Transmission & Distribution phát triển và thương mại hóa Phần mềm hỗ trợ tính toán trào lưu công suất, tính toán ngắn mạch,

mô phỏng quá trình quá độ điện cơ, phân tích sự cố… Phương pháp giải các bài toán

của PSS/E dựa trên hai phương pháp lặp Gauss – Seidel và Newton – Raphson với 05 lựa chọn như sau: Gauss – Seidel, Modified Gauss – Seidel (Gauss – Seidel cải tiến), Full Newton – Raphson (Newton – Raphson đầy đủ), Decoupled Newton – Raphson (Newton – Raphson tách biệt) và Fixed slope decoupled Newton – Raphson (Newton – Raphson tách biệt cố định độ dốc) Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng Việc lựa chọn thuật toán nào để giải bài toán thực tế tùy thuộc vào từng đặc điểm cụ thể của từng hệ thống Với nhiều tính năng tính toán cụ thể, PSS/E phục vụ rất tốt cho các quy trình phân tích lưới điện phân phối [6]

Kể từ khi phát hành phiên bản đầu tiên năm 1976 đến nay, phần mềm này luôn được cải tiến nâng cấp và trở thành phần mềm thương mại được sử dụng phổ biến nhất

ở Việt Nam

2.1.3 Phần mềm Power World Simulator (PW)

PW là phần mềm do tập đoàn Power World Corpration nghiên cứu phát triển PW gồm một số sản phẩm tích hợp, lõi của phần mềm là chương trình giải tích chế độ xác lập (Power Flow Solution engine), có khả năng xử lý hiệu quả một hệ thống lên tới 250.000 nút Phần mềm cung cấp các công cụ một phỏng hệ thống thuận lợi và hiệu quả, cho phép giải các bài toán tính toán thông số của mạng điện, tính toán ngắn mạch, phân

bố công suất, hỗ trợ tính toán tối ưu đối với các hệ thống tham gia thị trường điện, đặc biệt hỗ trợ các tính năng phân tích an toàn hệ thống một cách toàn diện Về phương pháp tính, PW sử dụng các thuật toán cơ bản như: phương pháp tuyến tính, thuật toán 63 Gradient, thuật toán Newton – Raphson, phương pháp gradient liên hợp kết hợp những thuật toán hiện đại như: giải thuật di truyền, giải thuật tiến hoá, hay giải thuật tiến hoá bầy đàn (PSO) để giải các bài toán thực tế Đối với việc phân tích an toàn hệ thống, Newton – Raphson là thuật toán cơ bản được sử dụng để giải bài toán này [8]

Hiện nay, PW ngày càng hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện trên toàn thế giới Nhược điểm lớn nhất của PW là chi phí bản quyền phần mềm khá lớn Trong luận văn này, học viên lựa chọn phần mềm PW làm công cụ phân tích an toàn cho lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030

2.2 Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021

Để thuận lợi trong việc mô hình hóa hệ thống trên chương trình, trong đề tài này, học viên tạm quy ước cách biểu diễn hệ thống như sau như sau:

- Các trạm biến áp 500kV và 220kV cấp nguồn cho lưới điện 110kV trên địa bàn khảo sát được xem như là các nhà máy điện Công suất của nhà máy là tổng công suất của tất cả các cuộn dây của các máy biến áp đấu nối vào cùng thanh cái 110kV

- Các NMĐ đấu nối vào thanh cái 110kV hoặc thanh cái 22/35kV của các TBA 110kV được xem là NMĐ đấu nối vào lưới điện 110kV Công suất của từng nhà máy

là mức công suất khả dĩ của nhà máy đó

- Tại các TBA 110kV: không biểu diễn các MBA, phụ tải từng MBA được biểu diễn kết nối trực tiếp vào thanh cái các TBA Công suất của phụ tải là tổng công suất của các xuất tuyến trung áp đấu nối vào từng MBA hoặc tổng công suất dự báo trong khu vực (đã phân chia công suất cho từng MBA thuộc các TBA 110kV theo ranh giới lưới điện trung áp nếu khu vực có nhiều hơn 01 TBA 110kV)

- Các nhà máy điện nhỏ khác trên địa bàn, các hệ thống điện năng lượng mặt trời đấu nối vào lưới trung hạ áp, phần lớn công suất phát được tiêu thụ trên lưới điện trung hạ

áp, phần công suất phát lên lưới 110kV không đáng kể nên sẽ bỏ qua trong mô hình này Qua xem xét biểu đồ phụ tải ở mục 1.2.3 cho thấy phụ tải mùa khô và mùa mưa

có sự thay đổi tương đối lớn Ngoài ra, một số NMTĐ tại chỗ đấu nối vào lưới 110kV phát công suất tương đương công suất lắp đặt vào mùa mưa và phát theo lưu lượng nước về trong mùa khô Do đó cần phải khảo sát trong chế độ vận hành mùa khô lẫn mùa mưa Học viên sử dụng dữ liệu phụ tải tháng 6/2021 làm phụ tải mùa khô và phụ tải tháng 11/2021 làm phụ tải mùa mưa Tất cả dữ liệu được thu thập tự động qua hệ thống phần mềm thu thập dữ liệu đo đếm từ xa MDMS của Tổng công ty Điện lực miền Trung Số liệu phụ tải của các TBA 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021 như bảng 2.1:

Bảng 2.1: Số liệu phụ tải các TBA 110kV tỉnh Quảng Nam năm 2021

TT Tên trạm Cấp điện

áp (kV)

Công suất (MVA)

P max (MW)

Q max (MW)

Mức mang tải (%)

P max (MW)

Q max (MW)

Mức mang tải (%) Phụ tải mùa khô Phụ tải mùa mưa

TT Tên trạm Cấp điện

áp (kV)

Công suất (MVA)

P max (MW)

Q max (MW)

Mức mang tải (%)

P max (MW)

Q max (MW)

Mức mang tải (%) Phụ tải mùa khô Phụ tải mùa mưa

2.2.1.2 Thông số đường dây và tình trạng mang tải

Các thông của đường dây 110kV và tình trạng mang tải hệ thống trong chế độ phụ tải mùa khô như bảng 2.2:

Bảng 2.2: Bảng thông số đường dây 110kV

Số

Tỉ lệ mang tải (%)

2.2.1.3 Điện áp thanh cái TBA 110kV tại các TBA:

Số liệu điện áp thanh cái 110kV tại các TBA trong chế độ phụ tải mùa khô như bảng 2.3

Bảng 2.3: Bảng thông số điện áp thanh cái 110kV tại các TBA

Góc lệch pha (độ)

2 2.1.4 Thông số nguồn điện

Thông số của các nguồn điện cung cấp cho lưới điện 110kV như bảng 2.4:

Bảng 2.4: Bảng thông số nguồn điện

Số TT Tên nhà máy/TBA P max (MW) P (MW) Q (MVAR)

+ Cụm nhà máy thủy điện ZaHung, Sông Bung 5, Sông Bung 6 và một phần công suất thủy điện Sông Côn phát công suất lên lưới truyền tải qua trạm biến áp 220kV Thành Mỹ

- Điện áp tại một số thanh cái có giảm nhưng không đáng kể (<2% so với điện áp danh định) và nằm trong giới hạn cho phép

- Tất cả đường dây đều mang tải trong giới hạn cho phép Riêng đường dây từ TBA 110kV Đại Lộc đi TBA 500kV Đà Nẵng có tỉ lệ mang tải tương đối cao (90,9%)

- Tất cả phụ tải hiện nay đều nằm trong giới hạn cung cấp của máy biến áp 110kV Tuy nhiên, tất cả các trạm biến áp 110kV có 2 máy biến áp trở lên đang vận hành ở chế độ độc lập, khi có sự cố máy biến áp ở các trạm này sẽ ảnh hưởng đến việc cung cấp điện

Cũng với mô hình trên, trong chế độ phụ tải mùa mưa, khi các nhà máy Khe Diên

và Sông Côn phát tối đa công suất thì xuất hiện trường hợp quá tải đường dây từ TBA 110kV Đại Lộc đi TBA 500kV Đà Nẵng với tỉ lệ mang tải 102% Icp Để tránh trùng lắp, học viên không trình bày số liệu của hệ thống trong chế độ phụ tải mùa mưa

2.2.3 Phân tích an toàn ở chế độ N-1

Thực hiện chức năng phân tích an toàn trên phần mềm PW (Contingency analysis) thu được 8 trường hợp có nguy cơ mất an toàn như bảng 2.5

Bảng 2.5: Danh sánh các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống năm 2021

I Chế độ phụ tải mùa khô

1 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 500kV Đà Nẵng - đến TBA 110kV Điện Bàn

2 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 110kV Điện Bàn - đến TBA 110kV Duy Xuyên

3 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 110kV Thăng Bình - đến TBA110kV Tam Thăng

4 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 220kV Tam Kỳ - đến TBA 110kV Tam Thăng

II Chế độ phụ tải mùa mưa

5 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 220kV Thạnh Mỹ - đến

Hình 2.2: Sự cố mất điện đường dây từ TBA 500kV Đà Nẵng đi TBA 110kV Điện Bàn

2.2.3.2 Sự cố gây mất điện đường dây từ TBA 110kV Điện Bàn đến TBA 110kV Duy Xuyên

Khi có sự cố mất điện đường dây 110kV từ TBA 110kV Điện Bàn đến TBA 110kV Duy Xuyên sẽ gây ra quá tải đường dây 110kV từ TBA 220kV Tam Kỳ đến TBA 110kV Tam Thăng, tỉ lệ mang tải 127%Icp Hình ảnh mô phỏng sự cố từ chương trình như sau:

Sự cố

Hình 2.3: Sự cố gây mất ĐZ dây từ TBA 110kV Điện Bàn đến TBA 110kV Duy Xuyên

2.2.3.3 Sự cố gây mất điện đường dây từ TBA từ TBA 110kV Thăng Bình đến TBA 110kV Tam Thăng

Khi có sự cố mất điện đường dây 110kV từ TBA 110kV Thăng Bình đến TBA 110kV Tam Thăng sẽ gây ra quá tải đường dây 110kV từ TBA 500kV Đà Nẵng đến TBA 110kV Điện Bàn, tỉ lệ mang tải 118% Hình ảnh mô phỏng sự cố từ chương trình như sau:

Sự cố

Hình 2.4: Sự cố gây mất điện ĐZ từ TBA 110kV Thăng Bình đến TBA 110kV

Hình ảnh mô phỏng sự cố từ chương trình như sau:

Hình 2.5: Sự cố gây mất điện ĐZ từ TBA 220kV Tam Kỳ đến TBA 110kV Tam Thăng

2.2.3.5 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ NMTĐ Sông Côn đi TBA 220kV Thạnh Mỹ

Khi có sự cố mất điện đường dây 110kV từ NMTĐ Sông Côn đi TBA 220kV Thạnh Mỹ sẽ gây ra các vi phạm sau:

+ Quá tải đường dây 110kV từ TBA 110kV Đại Đồng đến TBA 110kV Đại Lộc,

Hình 2.6: Sự cố gây mất điện ĐZ từ TBA 220kV Thạnh Mỹ đi NMTĐ Sông Côn

2.2.3.6 Sự cố gây mất điện đường dây 110kV từ TBA 220kV Thạnh Mỹ đi TBA 110kV Xuân Thành

Khi có sự cố mất điện đường dây 110kV từ TBA 220kV Thạnh Mỹ đi TBA 110kV Xuân Thành sẽ gây ra các vi phạm sau:

+ Quá tải đường dây 110kV từ TBA 110kV Đại Lộc đến TBA 500kV Đà nẵng, tỉ

lệ mang tải 103%Icp; đường dây 110kV từ TBA 110kV Đại Đồng đến TBA 110kV Đại Lộc, tỉ lệ mang tải 141%Icp

+ Quá tải đường dây 110kV từ TBA 220kV Thành Mỹ đi NMTĐ Sông Côn, tỉ lệ mang tải 160%Icp, đường dây 110kV từ NMTĐ Sông Côn đến TBA 110kV Đại Đồng,

tỉ lệ mang tải 101%Icp

Hình ảnh mô phỏng sự cố từ chương trình như sau:

Sự cố