Áp dụng các phương pháp tối ưu hóa nhằm nâng cao hiệu quả vận hành kinh tế hệ thống cung cấp điện tỉnh salavan chdcnd lào

Trong phạm vi luận văn cao học tác giả sẽ tập trung vấn đề xác định vị trí dung lượng bù kinh tế công suất phản kháng và tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng nhằm giảm tổn thất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

VIAN CHAIYARATH

ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH KINH TẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TỈNH SALAVAN-CHDCND LÀO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN-HỆ THỐNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

VIAN CHAIYARATH

ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH KINH TẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TỈNH SALAVAN-CHDCND LÀO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điện-Hệ thống điện

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Nguyễn Lân Tráng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Vian CHAIYARATH

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Mục lục ii

Danh mục các hình vẽ v

Danh mục các bảng vii

Danh mục các chữ viết tắt viii

Mở đầu ix

Chương I: Tổng quan về các bài toán quản lý vận hành HTCCĐ 01

1.1 Khái niện chung về bài toán quản lý vận hành HTCCĐ 01

1.1.1 Khái niệm chung 01

1.1.2 Các bài toán về quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện 01

1.1.3 Các biện pháp giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng 04

1.2 Bù công suất phản kháng 09

1.2.1 Khái niệm về bù công suất phản kháng 09

1.2.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 10

1.2.3 Phối hợp các biện pháp bù công suất phản kháng 11

1.2.4 Các lợi ích đem lại khi đặt tụ bù 13

1.3 Vấn đề tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng 14

1.3.1 Chiếu sáng dân dụng (trong nhà) 14

1.3.2 Chiếu sáng công cộng 16

1.4 Tổng quan về vận hành kinh tế HTCCĐ 18

Chương II Các phương pháp tính toán chế độ xác lập và phần mềm ứng dụng PSS/ADEPT 20

2.1 Tổng quan về vấn đề tính toán phân tích chế độ xác lập HTCCĐ 20

2.2 Giới thiệu các công cụ phần mềm đang áp dụng hiện nay 22

2.2.1 Phần mềm tính toán POWERWORLD 22

2.2.2 Phần mềm CYMDIST 23

2.3 Phần mềm PSS/ADEPT 24

2.3.1 Làm việc với phân mềm PSS/ADEPT 25 2.3.2 Các chức năng ứng dụng 26 2.3.2 Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT 27

2.3.4 Các cửa sổ lượt xem 28

2.3.5 Tạo báo cáo trong PSS/ADEPT 29

2.3.6 Cài đặt các thông số chương trình PSS/ADEPT 30

2.3.7 Yêu cầu về dữ liệu tính toán 31

2.3.8 Dữ liệu tổng quát 32

2.3.9 Dữ liệu phục vụ cho bài toán phân tích 38

Chương III Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng của lưới điện phân phối tỉnh Salavan-CHDCND Lào 40

3.1 Đặc điểm của HTCCĐ của tỉnh Salavan-CHDCND Lào 40

3.1.1 Nguồn cung cấp điện 43

3.1.2 Lưới điện 43

3.1.3 Đặc điểm tổn thất lưới điện phân phối 44

3.2 Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện áp 50

3.2.1 Sơ đồ kết lưới cơ bản và các số liệu của lưới điện 50

3.2.2 Các số liệu của lưới điện 50

3.3 Các biện pháp giảm tổn thất cho lưới điện tỉnh Salavan-CHDCND Lào 57

Chương IV Xác định vị trí dung lượng bù kinh tế công suất phản kháng Và tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng nhằm giảm tổn thất Cho HTCCĐ tỉnh Salavan-CHDCND Lào 60

4.1 Tổng quan về bài toán bù công suất phản kháng và phương pháp bù kinh tế trong lưới điện phân phối 60 4.1.1 Bài toán bù kinh tế áp dụng quy hoạch toán học nhằm cực đại hóa

4.1.2 Bài toán bù kinh tế với phương pháp đặt bù theo chi

phí tính toán cực tiểu Zmin 62

4.1.3 Bài toán bù kinh tế nhằm cực đại hóa lợi nhuận hàng năm 63

4.1.4 Hiệu quả giảm tổn thất và hiệu quả kinh tế đặt thiết bị bù trong lưới điện phân phối 64

4.1.5 Các bước thực hiện bài toán bù tối ưu CSPK trong LĐPP 68

4.1.6 Ưu điểm của thuật toán đề xuất 70

4.2 Các cơ sở tính toán bù CSPK bằng phần mềm PSS/ADEPT 72

4.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dòng tiền tệ 72

4.2.2 Phương pháp tính toán bù tối ưu 72

4.2.3 Các bước tính bù tối ưu trong phần mềm PSS/ADEPT 74

4.3 Hiệu quả của việc đặt tụ bù trong lưới điện tỉnh Salavan-CHDCND Lào 80

4.4 Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng của HTCCĐ của tỉnh Salavan-CHDCND 88

4.4.1 Các giải pháp tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng 88

4.4.2 Đối với hệ thống chiếu sáng trong nhà 88

4.4.3 Đối với hệ thống chiếu sáng công cộng (ngoài trời) 93

Chương V Kết luận và kiến nghị 97

5.1 Kết luận 97

5.2 Kiến nghị 98

Tài liệu tham khảo 100

Phục lục 102

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Quan hệ công suất P, Q 10

Hình 2.1: Thanh công cụ kết quả 29

Hình 2.2: Thanh công cụ báo cáo 30

Hình 2.3: Chọn thư viện cho thông số chương trình 30

Hình 2.4: Hộp thoại thông số sơ đồ lưới điện 31

Hình 2.5: Thanh công cụ tạo sơ đồ tính toán 33

Hình 2.6: Hộp thoại thuộc tính nút nguồn và mô hình nút nguồn trên sơ đồ 34

Hình 2.7: Hộp thoại thuộc tính nút tải điện năng và mô hình trên sơ đồ 34

Hình 2.8: Hộp thoại thuộc tính nút tải điện năng và mô hình trên sơ đồ 34

Hình 2.9: Hộp thoại thuộc tính thiết bị đóng cắt 35

Hình 2.10 Hộp thoại thuộc tính nút và mô hình nút trên sơ đồ 35

Hình 2.11 Hộp thoại thuộc tính nút tải và mô hình nút tải trên sơ đồ 36

Hình 2.12 Hộp thoại thuộc tính tụ bù và mô hình tụ bù trên sơ đồ 36

Hình 2.13 Hộp thoại thuộc tính thiết bị bảo vệ 37

Hình 2.14 Hộp thoại thuộc tính máy biến áp và mô hình MBA trên sơ đồ 37

Hình 2.15 Hộp thoại thuộc tính thiết bị sóng hài và mô hình thiết bị sóng hài 38

Hình 2.16 Hộp thoại thuộc tính máy điện và mô hình máy điện trên sơ đồ 38

Hình 3.1 Bản đồ địa lý của nước CHDCND Lào 41

Hình 3.2 Bản đồ địa lý tỉnh Salavan-CHDCND Lào 41

Hình 3.3 Bản đồ địa lý của lưới điện phân phối tỉnh Salavan 42

Hình 4.1 Sơ đồ truyền tải công suất đến cuối đường dây 64

Hình 4.2 Quan hệ hàm mục tiêu 65

Hình 4.3 Lưới hình tia phức tạp 66

Hình 4.4 Sơ đồ thuật toán xác định dung lượng bù tối ưu 71

Hình 4.5 Hộp thoại cài đặt thông số kinh tế trong CAPO 75

Hình 4.6 Hộp thoại cài đặt thông số trong CAPO 77 Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ giữa tổng bù CSPK với tiền lợi ích thu

Hình 4.8 Biểu đồ tổng CS với tổn thất CS trước và sau có đặt tụ bù tối ưu 86

Hình 4.9 Biểu đồ điện áp nút ở chế độ vận hành bình thường 86

Hình 4.10 Biểu đồ điện áp các nút ở chế độ có đặt tụ bù tối ưu 87

Hình 4.11 Sơ đồ lưới điện xuất tuyến Lakhoonpheng chưa đặt tụ bù 87

Hình 4.12 Sơ đồ lưới điện xuất tuyến Lakhoonpheng có đặt tụ bù 390 kVAr 88

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Số lượng khách hàng phân theo nhóm sử dụng điện của

Công ty điện lực Salavan năm 2015 19

Bảng 3.1: Tổng hợp lưới điện phân phối Salavan 43

Bảng 3.2: Tổng hợp nguồn cung cấp điện 43

Bảng 3.3: Tổng hợp các xuất tuyến lưới điện Salavan 43

Bảng 3.4: Thống kê phần trăm tổn thất điện năng của HTCCĐ Salavan 45

Bảng 3.5: Tổng hợp tổn thất điện năng tỉnh Salavan 45

Bảng 3.6: Tổng kết số lượng MBA của xuất tuyến Lakhoonpheng 50

Bảng 3.7: Thông số tổn thất công suất máy biến áp 51

Bảng 3.8: Thông số đường dây ACSR 51

Bảng 3.9: Các hệ số K1 và K2 53

Bảng 3.10: Quan hệ điện năng tiêu thụ, Pmax và Tmax 53

Bảng 3.11: Bảng số liệu phụ tải trong ngày max của xuất tuyến Lakhoonpheng 54

Bảng3.12: Kết quả tính toán chế độ bình thường của xuất tuyến Lakhoonpheng 56

Bảng 4.1: Bảng giá trị suất đầu tư tụ bù hạ áp cố định 80

Bảng 4.2: Các thông số kinh tế cho lắp đặt tụ bù 81

Bảng 4.3: Tổng kết công suất bù ứng với vị trí đặt tụ bù CSPK từng trường hợp 82 Bảng 4.4: Tổng kết tính toán tổn thất công suất khi bù CSPK từng trường hợp 83

Bảng 4.5: Tổng kết tính toán lợi ích thu được khi bù CSPK từng trường hợp 84

Bảng 4.6: Vị trí và dung lượng bù 390 kVAr của xuất tuyến Lakhoonpheng 85

Bảng 4.7: Tổng hợp kết quả tính toán chế độ bình thường và có đặt tụ bù 86

Bảng 4.8: Bảng giá tham khảo các loại đèn và chấn lưu 91

Bảng 4.9: Bảng loại đèn, số lượng trước và sau khi thay thế ở Công ty May số 02 91

Bảng 4.10: Phương án thay thế 92

Bảng 4.11: Tính toán cho phương án sử dụng bóng đèn loại cũ 92

Bảng 4.12: Tính toán cho phương án công nghệ mới 93

Bảng 4.13: Kết quả chi phí tại thời điểm cuối của dự án (Kíp) 93

Bảng 4.14: Các chỉ tiêu khác của hai loại đèn 95

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CS : Công suất

TTCS : Tổn thất công suất

TTĐN : Tổn thất điện năng

TBA : Trạm biến áp

MBA : Máy biến áp

HTĐ : Hệ thống điện

HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện

LCCĐ : Lưới cung cấp điện

LĐPP : Lưới điện phân phối

TTĐN: Tổn thất điện năng

HTCSCC: Hệ thống chiếu sáng công cộng

DSM : Demend Side Management (Quản lý nhu cầu điện năng)

CHDCND Lào: Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

EDL : Electricité Du Laos (Công ty điện lực Lào)

SPE: Southern Province Electrification Project

(Dự án Điện khí hóa Tỉnh miền Nam) PGI : Provincial Grid Integration Project (Dự án lưới điện của Tỉnh)

SPRE : Southern Provinces Rural Electrification

(Điện khí hóa các tỉnh miền Nam) REP : Rural Electrification Project

(Điện khí hóa Nông thôn) ACSR: Aluminum Conductor Steel Reinforced

(Đường dây điện nhôm lõi thép)

MỞ ĐẦU

1) Lý do chọn đề tài

Hiện nay hệ thống cung cấp điện của Lào đang gặp phải sự mất cân bằng giữa cung và cầu vào thời gian cao điểm Điện năng lại nguồn năng lượng không thể dự trữ với trữ lượng lớn mà thông thường điện phát ra đến đâu thì tiêu thụ đến đó Do đó đòi hỏi phải có tổng công suất nguồn cân bằng với phụ tải cực đại (Pmax)

hệ thống

Hệ thống cung cấp điện đóng vai quan trọng trong việc ổn định cuộc sống, phát triển kinh tế của bất kỳ Quốc gia nào trên thế giới Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cũng như chất lượng điện năng cần có một số vốn đầu tư rất lớn để xây dựng các nhà máy điện, hệ thống lưới điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ điện Từ đó sinh ra nhiệm vụ quản lý, vận hành tối ưu hệ thống điện để đảm bảo hiệu quả kinh tế Đây là vấn đề yêu cầu đòi hỏi không những con người, tài chính mà còn cả vấn đề phát triển của khoa học nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong công tác cung cấp điện

Mặt khác, do nhu cầu tiêu thụ điện năng của phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian, biểu đồ phụ tải không đều do sự chênh lệch lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm đã tạo ra rất nhiều khó khăn cho công tác vận hành hệ thống điện Vào mùa khô để “phủ” được nhu cầu cao điểm hệ thống phải huy động những loại nguồn có chi phí nhiên liệu lớn như diesel, các máy phát chạy dầu v.v…còn vào giờ thấp điểm mùa mưa, mặc dù đã ngừng hầu hết các nhà máy nhiệt điện, ở các nhà máy thủy điện vẫn phải dừng bớt một số tổ máy và xả bớt nước xuống hạ lưu Tình trạng đó làm gia tăng tổn thất điện, lãng phí vốn đầu tư cũng như điện năng sơ cấp

Như vậy bên cạnh việc quy hoạch và cải tạo hệ thống điện một cách hiệu quả

và kinh tế chúng ta rất cần có các hệ thống quản lý phụ tải để quản lý nhu cầu điện năng của các hệ thống phân phối điện, tránh quá tải vào giờ cao điểm, lãng phí vào giờ thấp điểm Đồng thời cần có các biện pháp tiết kiệm điện năng đặc biệt trong lĩnh vực chiếu sáng

Trong hệ thống điện, có các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện, phụ tải Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng nhất định và độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất

Trong phạm vi luận văn cao học tác giả sẽ tập trung vấn đề xác định vị trí dung lượng bù kinh tế công suất phản kháng và tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng nhằm giảm tổn thất nâng cao hiệu quả kinh tế cho HTCCĐ tỉnh Salavan- CHDCND Lào (áp dụng số liệu thực tế tính toán cho xuất tuyến Lakhonepheng, hệ thống chiếu sáng nhà máy May số 2 và hệ thống chiếu sáng công cộng đường T2 của tỉnh Salavan- CHDCND Lào)

2) Mục tiêu nghiên cứu

- Sử dựng chương trình mô phỏng vận hành hệ thống cung cấp điện cho tỉnh Salavan- CHDCND Lào

- Tính toán các dòng công suất và điện áp tại các nút

- Phân tích tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật

- Đề ra các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế vận hành lưới điện

- Xác định vị trí và công suất tụ bù chỗ đặt tụ bù để nâng cao tính kinh tế của hệ thống cung cấp điện tỉnh Salavan- CHDCND Lào

- Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng để giảm tổn thất cho HTCCĐ tỉnh Salavan- CHDCND Lào

3) Phương pháp nghiên cứu

- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện tỉnh Salavan- CHDCND Lào

- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tìm hiểu phương pháp sử lý trong việc vận hành lưới điện phân phối tỉnh Salavan- CHDCND Lào

4) Đặt tên đề tài

- Với các mục tiêu trên đã tạo ra tên đề tài được lựa chọn là:

“Áp dụng các phương pháp tối ưu hóa nhằm nâng cao hiệu quả vận hành

kinh tế hệ thống cung cấp điện tỉnh Salavan- CHDCND Lào”

5) Nội dung đề tài

Chương I: Tổng quan về các bài toán quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện

Chương II: Các phương pháp tính toán chế độ xác lập và phần mềm ứng dụng

tính toán PSS/ADEPT Chương III: Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng của lưới điện phân

phối tỉnh Salavan- CHDCND Lào

Chương IV: Xác định vị trí dung lượng bù kinh tế công suất phản kháng và tiết

kiệm điện năng trong chiếu sáng nhằm giảm tổn thất cho HTCCĐ tỉnh Salavan- CHDCND Lào

Chương V: Kết luận luận văn và kiến nghị

Chương I TỔNG QUAN VỀ CÁC BÀI TOÁN QUẢN LÝ VẬN HÀNH

HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÀI TOÁN QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ

THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN (HTCCĐ)

1.1.1 Khái niệm chung

HTCCĐ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế của bất kỳ

Quốc gia nào trên thế giới Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cũng như

chất lượng điện năng cần có một số vốn rất lớn để xây dựng các nhà máy điện, hệ

thống lưới điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ

điện Từ đó nhiệm vụ quản lý, vận hành tối ưu hệ thống điện (HTĐ) để đảm bảo

hiệu quả kinh tế Đây là một vấn đề yêu cầu đòi hỏi không những về con người, tài

chính mà còn cả vấn đề phát triển khoa học-kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu ngày

càng cao trong công tác cung cấp điện

Tính phức tạp của HTĐ không những đặc trưng bởi cấu trúc, mà còn thể hiện

ở tính luôn phát triển theo thời gian và tính đa chỉ tiêu nhằm thỏa mãn các mâu

thuẫn tồn tại trong đó (vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, chất lượng điện năng tốt, giá

thành rẻ…) Do vậy bài toán quản lý, điều khiển vận hành tối ưu HTCCĐ là một bài

toán lớn, đa mục tiêu, nhiều điều kiện ràng buộc Trong điều kiện hiện nay với sự

phát triển mạnh mẽ của khoa học-kỹ thuật, các máy tính có tốc độ xử lý nhanh,

nhiều phương pháp tính hiện đại nhưng việc giải bài toán tối ưu tổng quát vẫn chưa

thực hiện được trọn vẹn, do vậy người ta thường tìm cách chia nhỏ bài toán với vài

mục tiêu cần phải tối ưu với các ràng buộc mà bài toán cần phải thỏa mãn

1.1.2 Các bài toán về quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện

Các bài toán sau đây thường được quan tâm nhiều trong công tác quản lý vận

- Điều khiển vận hành nhằm giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện

Do tính phức tạp của HTCCĐ cho đến nay các bài toán trên vẫn chưa được giải quyết trọn vẹn

1.1.2.1 Tối ưu hóa cấu trúc hệ thống cung cấp điện

Các HTCCĐ thường được hình thành và phát triển nhanh chóng tại các địa phương bắt đầu từ một thời kỳ khởi tạo nào đó Cấu trúc tự nhiên hình thành sau nhiều năm thường không hợp lý: sơ đồ chắp vá, công suất trạm không phù hợp nằm tại những vị trí không tối ưu so với nơi tập trung phụ tải Bài toán được đặt ra là cần xác định một cấu trúc hợp lý liên kết các đường dây và trạm sao cho HTCCĐ thỏa mãn nhu cầu điện năng trong một thời kỳ tương đối dài với sự tăng trưởng liên tục của nhu cầu phụ tải Hàm mục tiêu cần đạt được là tổng vốn đầu tư và chi phí vận hành cực tiểu xét trong cả chu kỳ tính toán Giải bài toán có rất nhiều khó khăn, các lý do chủ yếu là:

- Địa hình tự nhiên không phải bao giờ cũng cho phép hình thành lưới tương ứng với sơ đồ định trước (theo lời giải tối ưu);

- Nhiều thông số cần lựa chọn chỉ có thể trong phạm vi hoặc những trị số bắt buộc (tiết diện dây dẫn, thang công suất máy biến áp….);

- Giá bán điện, vốn đầu tư trang thiết bị, chi phí vận hành luôn biến động;

- Tốc độ tăng trưởng phụ tải khó xác định, vị trí phân bố phụ tải không đồng đều, phi quy luật…

Với những đặc điểm và khó khăn vừa nêu bài toán tối ưu hóa cấu trúc HTCCĐ thường được giải như là bài toán xây dựng và lựa chọn các tiêu chuẩn thiết kế: tiêu chuẩn giới hạn lựa chọn tiết diện và khoảng cách dây dẫn đường trục, chọn công suất máy biến áp, chiều dài các dây dẫn phân nhánh, số lộ xuất tuyến từ các trạm trung gian…

1.1.2.2 Bù kinh tế công suất phản kháng trong hệ thống cung cấp điện

Bài toán thường được đặt ra là lựa chọn vị trí và dung lượng tối ưu các thiết bị bù lắp đặt thêm để nhận được hiệu quả kinh tế tối đa đối với HTCCĐ Bài toán được giải ở cả giai đoạn quy hoạch thiết kế lẫn giai đoạn vận hành Vấn đề cần

được giải quyết là phải đặt thiết bị bù vào vị trí nào, cần chọn dung lượng bù bao nhiêu để hiệu quả giảm tổn thất điện năng (TTĐN) trong cả phạm vi của biểu đồ phụ tải, thời gian thu hồi vốn đủ ngắn Việc giải bài toán gặp khá nhiều khó khăn thực chất đó là tìm lời giải của bài toán quy hoạch phi tuyến nhiều giới hạn và ràng buộc Trong trường hợp chung, vốn đầu tư cho một thiết bị bù phụ thuộc khá phức tạp vào dung lượng Tổn thất công suất (TTCS) và TTĐN xác định hết sức phức tạp theo hệ phương trình chế độ xác lập của HTCCĐ trong khi công suất các nút biến thiên theo biểu đồ phụ tải trong phạm vi khá rộng Có những ràng buộc kỹ thuật phải đảm bảo như giới hạn điện áp nút, giới hạn công suất truyền tải, giới hạn dung lượng bù tối đa, sự biến động của sơ đồ do điều chỉnh điều khiển…

Cách giải quyết đơn giản hiện nay là bù theo cosφ các nút, theo các công thức kinh nghiệm, đặt đơn giản bài toán, xét các trường hợp riêng chính vì vậy hiệu quả không phải là tối đa (nếu không nói là kém hiệu quả), thiếu tính thống nhất, không đánh giá được hiệu quả bù Hướng nghiên cứu trong bài toán này là cố gắng tiến gần tới lời giải tối ưu của bài toán quy hoạch Cần tìm một thuật toán và tiêu chuẩn chung lựa chọn lắp đặt thiết bị bù, từ đó có thể quản lý (quy hoạch dài hạn) và vận hành tối ưu HTCCĐ

1.1.2.3 Điều khiển phương thức vận hành hệ thống cung cấp điện

Bài toán có thể mô tả như sau: cho trước sơ đồ HTCCĐ với các khả năng điều chỉnh điều khiển: đóng cắt thiết bị bù, chuyển đổi hoặc điều chỉnh dung lượng bù, chuyển đổi đầu phân áp (dưới tải) các trạm, đóng cắt máy cắt để chuyển đổi mạch cung cấp, thay đổi số lượng phần tử làm việc song song… ở một trạng thái phụ tải đã biết cần xác định phương thức vận hành tối ưu thực hiện được sau một số tác động nhằm đạt được hiệu quả vận hành kinh tế cao nhất Phương thức cần đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành, chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện Giải thiết có thể đo được những thông tin trạng thái cần thiết phục vụ mục đích điều khiển Đây là bài toán phức tạp chưa có nhiều kết quả nghiên cứu ứng dụng Khó khăn chính thường gặp phải là:

- Mô hình bài toán phức tạp xác định bởi chính hệ thống phương trình trạng thái xác lập hệ thống (để xác định TTCS chẳng hạn)

- Các biến điều khiển có dạng rời rạc, đa dạng có ảnh hưởng khác nhau đến hàm mục tiêu

- Yêu cầu xác định được lời giải nhanh chóng trong thời gian thực theo các thông tin đo lường

- Có nhiều ràng buộc đối với các biến trạng thái và biến điều khiển

Bài toán còn rất nhiều vấn đề cần được nghiên cứu, giải quyết

1.1.2.4 Bài toán đánh giá tổn thất điện năng

Bài toán xác định TTCS và TTĐN chiếm vị trí đặc biệt trong quản lý vận hành HTCCĐ, đó là vì:

- Đánh giá đúng TTCS và TTĐN là cơ sở cho việc giải quyết các bài toán vận hành kinh tế

- Độ chính xác của bài toán xác định tổn thất có ảnh hưởng cơ bản đến kết quả của các bài toán tối ưu hóa vận hành HTCCĐ

- Tính toán TTCS và TTĐN luôn luôn là bài toán phức tạp

Cần nghiên cứu lựa chọn phương pháp thích hợp xác định TTCS và TTĐN của mỗi bài toán trong thiết kế và vận hành HTCCĐ

1.1.3 Các biện pháp giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng

Tổn thất điện năng trong truyền tải và phân phối điện năng là một trong những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng trong sản xuất, kinh doanh của ngành điện nói chung và Công ty điện lực Salavan nói riêng Giảm tổn thất điện năng mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho nền kinh tế quốc dân, cho ngành điện và các hộ tiêu thụ Trong những năm qua Công ty điện lực Salavan đã có nhiều cố gắng trong công tác thực hiện giảm tổn thất điện năng lưới điện nói chung và lưới điện trung áp nói riêng, tuy nhiên vấn đề tổn thất điện năng lưới điện trung áp ở Công ty điện lực Salavan vẫn còn nhiều bất cập, đòi hỏi không chỉ sự cố gắng, nỗ lực của Công ty nói riêng và toàn ngành điện nói chung, mà cần sự qua tâm chỉ đạo, phối hợp của các ngành, các cấp chính quyền địa phương và sự chỉ đạo đồng bộ, hợp lý của Nhà nước

Từ những đánh giá, nhận xét và thực trạng lưới điện trung áp tỉnh Salavăn như trên, ta nhận thấy rằng vấn đề tổn thất điện năng ở lưới điện trung áp tỉnh

Salavan là không thể tránh khỏi, tổn thất lưới điện trong những năm qua có giảm, ở mức có thể chấp nhận được nhưng chưa phải tối ưu

Để khắc phục những tổn tại trên nhằm thực hiện đạt mục tiêu đề ra là “Giảm tổn thất điện năng xuống mức thấp nhất có thể”, theo tôi cần phải thực hiện các giải pháp sau:

1.1.3.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật-vận hành

- Hoàn thiện cấu trúc lưới điện để đảm bảo vận hành tối ưu nhằm giảm tổn thất nhỏ nhất, xây dựng các trạm biến áp (TBA) 110kV, các xuất tuyến đường dây trung áp theo quy hoạch được duyệt

- Lắp đặt bổ sung tụ bù và di chuyển các bộ tụ điện hiện có để đảm bảo vận hành tối ưu bộ tụ bù công suất phản kháng: Theo dõi thường xuyên cosφ các nút trên lưới điện, tính toán vị trí và dung lượng lắp đặt tụ bù tối ưu để quyết định lắp đặt, hoán chuyển và vận hành hợp lý các bộ tụ trên lưới nhằm giảm TTĐN Đảm bảo cosφ trung bình tại lộ tổng trung thế trạm 110kV tối thiểu là 0,90

- Cải tạo lưới điện 10kV sang vận hành ở cấp điện áp 22kV

- Không để quá tải đường dây, máy biến áp: Theo dõi các thông số vận hành lưới điện, tình hình tăng trưởng phụ tải để có kế hoạch vận hành, cải tạo lưới điện, hoán chuyển máy biến áp đầy tải, non tải một cách hợp lý, không để quá tải đường dây, quá tải máy biến áp (MBA) trên lưới điện

- Đảm bảo vận hành phương thức tối ưu: Thường xuyên tính toán kiểm tra đảm bảo phương thức vận hành tối ưu trên lưới điện Đảm bảo duy trì điện áp trong giới hạn cao cho phép theo quy định hiện hành và khả năng chịu đựng của thiết bị

- Không để các máy biến áp phụ tải vận hành lệch pha Định kỳ hàng tháng

đo dòng tải từng pha Ia, Ib, Ic và dòng điện trung tính Io để thực hiện cân bằng pha khi dòng điện Io lớn hơn 15% trung bình cộng dòng điện các pha

- Kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện ở tình trạng vận hành tốt: thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành: hành lang lưới điện, tiếp địa, mối tiếp xúc, cách điện đường dây, thiết bị… không để các mối nối, tiếp xúc không tốt gây phát nóng dẫn đến tăng TTĐN

- Làm việc với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp để phân bố thời gian làm việc của các phụ tải và đưa các thiết bị vào vận hành trong thời gian hợp lý tránh hiện trượng quá tải cục bộ, đặc biệt là đối với các đường dây đã quá tải

- Thực hiện tốt công tác quản lý kỹ thuật vận hành ngăn ngừa sự cố Đảm bảo lưới điện không bị sự cố để duy trì kết dây cơ bản có TTĐN thấp

- Thực hiện vận hành kinh tế MBA:

+ Trường hợp TBA có 2 hay nhiều MBA vận hành song song cần xem xét vận hành kinh tế MBA, chọn thời điểm đóng, cắt MBA theo đồ thị phụ tải

+ Đối với khách hàng có TBA chuyên dụng ( trạm 110kV, trạm trung áp) mà tính chất phụ tải hoạt động theo mùa vụ, ngoài thời gian này chỉ phục vụ nhu cầu sử dụng điện văn phòng, nhân viên quản lý trạm bơm, đơn vị kinh doanh bán điện phải vận động, thuyết phục khách hàng lắp thêm MBA có công suất nhỏ riêng phù hợp phục vụ cho nhu cầu này hoặc cấp bằng nguồn điện hạ thế khu vực nếu có điều kiện để tách MBA chính ra khỏi vận hành

- Hạn chế các thành phần không cân bằng và sóng hài bậc cao: Thực hiện kiểm tra đối với khách hàng gây méo điện áp (các lò hồ quang điện, các phụ tải máy hàn công suất lớn…) trên lưới điện Khi khách hàng gây ảnh hưởng lớn đến méo điện áp, yêu cầu khách hàng phải có biện pháp khắc phục

- Từng bước loại dần các thiết bị không tin cậy, hiệu suất kém, tổn thất cao bằng các thiết bị mới có hiệu suất cao, tổn thất thấp

1.1.3.2 Biện pháp quản lý kinh doanh

- Đối với kiểm định ban đầu công tơ: phải đảm bảo chất lượng kiểm định ban đầu công tơ để công tơ đo đếm chính xác trong cả chu kỳ làm việc (5 năm đối với công tơ 1 pha, 2 năm đối với công tơ 3 pha)

- Đối với hệ thống đo đếm lắp đặt mới: phải đảm bảo thiết kế lắp đặt hệ thống đo đếm bao gồm: công tơ, TU, TI và các thiết bị giám sát từ xa (nếu có) đảm bảo cấp chính xác, được niêm phong kẹp chì và có giá trị định mức phù hợp với phụ tải Xây dựng và thực hiện nghiêm quy định về lắp đặt, kiểm tra và nghiệm thu công

tơ để đảm bảo sự giám sát chéo các khâu nhằm đảm bảo không có sai sót trong quá trình lắp đặt, nghiệm thu hệ thống đo đếm

- Thực hiện kiểm định, thay thế định kỳ công tơ đúng thời hạn theo quy định (5 năm đối với công tơ 1 pha, 2 năm đối với công tơ 3 pha)

- Thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đo đếm: thực hiện quy định về kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đo đếm điện năng để đảm bảo các thiết bị đo đếm trên lưới được niêm phong quản lý tốt, có cấp chính xác phù hợp đảm bảo đo đếm đúng Thực hiện chế độ quản lý, kiểm tra để kịp thời phát hiện và thay thế ngay thiết bị đo đếm bị sự cố (công tơ kẹt cháy, TU, TI cháy hỏng), hư hỏng hoặc bị can thiệp trái phép trên lưới điện Không được để công tơ kẹt cháy quá 1 chu kỳ sự cố

- Củng cố nâng cao hệ thống đo đếm: từng bước áp dụng công nghệ mới, lắp đặt thay thế các thiệt bị đo đếm có cấp chính xác cao cho phụ tải lớn Thay thế công

tơ điện tử 3 pha cho các phụ tải lớn, áp dụng các phương pháp đo xa giám sát thiết bị đo đếm từ xa cho các phụ tải lớn nhằm tăng cường theo dõi, phát hiện sai sót, sự

cố đo đếm

- Thực hiện lịch ghi chỉ số công tơ: đảm bảo chỉ số công tơ đúng lộ trình, chu kỳ theo quy định, đúng ngày đã thỏa thuận với khách hàng, tạo điều kiện để khách hàng cùng giám sát, đảm bảo chính xác kết quả ghi sự cố công tơ và đảm bảo sản lượng chính xác phục vụ tính toán TTĐN Củng cố và nâng cao chất lượng ghi chỉ số công tơ, đặc biệt đối với khu vực thuê dịch vụ điện nông thôn ghi chỉ số nhằm phát hiện kịp thời công tơ kẹt cháy, hư hỏng ngay trong quá trình ghi chỉ số để xử lý kịp thời

- Khoanh vùng đánh giá TTĐN: thực hiện lắp đặt công tơ ranh giới, công tơ cho từng xuất tuyến, công tơ tổng từng TBA phụ tải qua đó theo dõi đánh giá biến động TTĐN của từng xuất tuyến, từng MBA công cộng hàng tháng và lũy kế đến tháng thực hiện để có biện pháp xử lý đối với những biến động TTĐN

Đồng thời so sánh kết quả lũy kê với kết quả tính toán TTĐN kỹ thuật để đánh giá thực tế vận hành cũng như khả năng có TTĐN thương mại khu vực đang xem xét

- Đảm bảo phụ tải đúng với đường dây, từng khu vực (không lẫn sector)

- Kiểm tra, xử lý nghiêm và tuyên truyền ngăn ngừa các biểu hiện lấy cắp điện: tăng cường công tác kiểm tra chống các hành vi lấy cắp điện, cần thực hiện

thường xuyên, liên tục trên mọi địa bàn, đặc biệt là đối với các khu vực nông thôn mới tiếp nhận bán lẻ, phối hợp các cơ quan truyền thông tuyên truyền ngăn ngừa biểu hiện lấy cắp điện Giáo dục để các nhân viên quản lý vận hành, các đơn vị và người dân quan tâm đến vấn đề giảm TTĐN, tiết kiệm điện năng

- Thực hiện tăng cường nghiệp vụ quản lý khác: Xây dựng và thực hiện nghiêm quy định quản lý, chì niêm phong công tơ, TU,TI, hộp bảo vệ hệ thống đo đếm, xây dựng quy định kiểm tra, xác minh đối với trường hợp công tơ cháy, mất cắp, hư hỏng… nhằm ngăn ngừa hiện tượng thông đồng với khách hàng vi phạm sử dụng điện

1.1.3.3 Giải pháp DSM để giảm tổn thất điện năng

- Khái niệm: DSM là tập hợp các giải pháp kỹ thuật- công nghệ - kinh tế- xã hội nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm

- DSM được xây dựng dựa trên hai chiến lược chủ yếu sau:

+ Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ sử dụng điện

+ Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

1.1.3.3.1 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ sử dụng điện

Chiến lược nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện nhằm giảm nhu cầu tiêu thụ điện một cách hợp lý Nhờ đó có thể giảm vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện, đồng thời khách hàng phải trả ít tiền điện hơn Ngành điện chủ động, thuận lợi trong việc đáp ứng nhu cầu phụ tải, nâng cao chất lượng điện năng và góp phần giảm tổn thất điện năng;

Chiến lược này bao gồm:

- Sử dụng các thiết bị điện có hiệu quả cao

- Giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng 1 cách vô ích Cần phân loại cụ thể các loại phụ tải sử dụng điện để có giải pháp sử dụng điện hiệu quả, tiết kiệm 1.1.3.3.2 Điều khiển nhu cầu dùng điện của khách hàng

Mục tiêu chính của giải pháp này là san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống điện nhằm giảm tổn thất, giảm vốn đầu tư nguồn và lưới điện nhưng vẫn đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng ổn định, nâng cao chất lượng điện năng

Để thực hiện chiến lược này cần thỏa thuận, thuyết phục được khách hàng và xây dựng giá điện theo từng đối tượng, từng thời gian một cách hợp lý

1.1.3.3.3 Đánh giá khả năng ứng dụng DSM ở tỉnh Salavan

Theo cơ cấu tiêu thụ điện của tỉnh trong những năm qua, 2 lĩnh vực tiêu thụ điện chiếm tỷ lệ lớn là: công nghiệp-xây dựng chiếm 42%, lĩnh vực tiêu dùng dân

cư 38% Vì vậy việc ứng dụng DSM vào quản lý sử dụng điện trong hai lĩnh vực này rất hiệu quả

*Ứng dụng trong lĩnh vực dân cư:

Phần lớn khu vực tiêu dùng dân cư hiện nay được cấp điện từ các đường dây 10kV và 35kV Các đường dây này được xây dựng và vận hành đã lâu, tiết diện dây dẫn nhỏ, bán kính cấp điện lớn…do đặc điểm sử dụng điện của các hộ dùng điện với phụ tải Pmax vào khoảng thời gian từ 10h30-12h và 17h-20h hàng ngày dẫn đến các đường dây này làm việc quá tải vào giờ cao điểm, thời gian còn lại thì non tải.Việc ứng dụng DSM nhằm san bằng phụ tải đỉnh, giảm tổn thất điện năng trên đường dây, nâng cao chất lượng điện năng và đảm bảo thiết bị vận hành an toàn

*Ứng dụng trong công nghiệp-xây dựng

Trong tỉnh Salavan hiện nay các đường dây 22kV cấp điện cho các phụ tải công nghiệp, 1 số đường dây 35kV cấp điện đan xen cho cả phụ tải công nghiệp và tiêu dùng dân cư Theo biểu đồ phụ tải điển hình của tỉnh, với sự chênh lệch công suất đỉnh như trên, việc ứng dụng DSM nhằm cắt giảm đỉnh- lấp thấp điểm sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao

Theo nghiên cứu của một số công trình về ứng dụng DSM vào quản lý sử dụng điện, với đặc điểm phụ tải như tỉnh Salavan sẽ tiết kiệm được từ 22-33% điện năng tiêu thụ dân sinh và 35-55% đối với phụ tải công nghiệp

1.2 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

1.2.1 Khái niệm về bù công suất phản kháng

P = U.I cosφ gọi là công suất tác dụng (CSTD)

Q = U.I sinφ gọi là công suất phản kháng (CSPK)

Ta có thể viết:

P = U.I cosφ = Z.I(I cosφ) = Z.I2.R/Z = R.I2 (1.1)

Công suất tác dụng là công suất có hiệu lực biến năng lượng điện thành ra các dạng năng lượng khác và sinh ra công

Q = U.I sinφ = Z.I(I sinφ) = Z.I2 X/R= X.I2 (1.2) Công suất phản kháng Q của một nhánh nói lên cường độ của quá trình dao động năng lượng Ta có thể biểu diễn quan hệ P, Q như hình 1.1

Hình 1.1 Quan hệ công suất P, Q Trong mạng điện có các thành phần mang tính điện kháng hay điện dung sẽ

sử dụng công suất đặc biệt được gọi là công suất phản kháng Ngược với công suất tác dụng, công suất phản kháng có thể được phục hồi sau khi đã được hấp thụ

1.2.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng

Công suất phản kháng được tiêu thụ ở: động cơ không đồng bộ, máy biến áp, trên đường dây tải điện và mọi nơi có từ trường Yêu cầu công suất phản kháng chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không thể triệt tiêu được vì nó cần thiết để tạo ra từ trường, yếu tố cần thiết trong quá trình chuyển hóa điện năng

Sự tiêu thụ công suất phản kháng trên lưới điện có thể được phân chia một cách gần đúng như sau:

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 đến 65%

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 22 đến 25%

- Đường dây tải điện và các phụ tải khác 10%

Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất Công suất tác dụng P là công suất được biến thành công như cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng

Q là công suất từ hóa trong máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và phụ tải là một quá tình dao động Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng cung cấp cho phụ tải không nhất thiết phải lấy từ nguồn mà có thể cung cấp trực tiếp cho phụ tải (tụ điện, máy bù đồng bộ)

1.2.3 Phối hợp các biện pháp bù công suất phản kháng

Việc tiêu thụ CSPK không hợp lý làm cho hệ số công suất giảm thấp, cấu trúc lưới và phương thức vận hành hệ thống không hợp lý cũng làm cho điện áp xấu

đi và phụ tải các pha không đối xứng làm tang tổn thất và tiêu thụ công suất phản kháng lớn hơn yêu cầu thực tế, chính vì thế trước khi nghiên cứu bù nhân tạo (dùng các thiết bị chuyên bù) ta cần phải nghiên cứu bù tự nhiên trước để khắc phục thiếu sót trong quản lý vận hành, phân phối, tiêu thụ điện năng dẫn tới việc tiêu thụ CSPK quá mức

1.2.3.1 Bù tự nhiên công suất phản kháng

Trong thực tế áp dụng những phương pháp mà không dùng thiết bị chuyên bù để nâng cao hệ số công suất như sau:

- Điều chỉnh quá trình công nghệ cho việc nâng cao hệ số cosφ;

- Sử dụng những động cơ đồng bộ trong những trường hợp có thể;

- Nghiên cứu và thực hiện các biện pháp điều hòa phụ tải, nâng cao hệ số cao thấp điểm, hệ số điền kín phụ tải đảm bảo cho các đường dây và trạm biến áp không bị non tải, không tải hay quá tải;

- Nghiên cứu sắp xếp, điều chỉnh quá trình sản xuất trong xí nghiệp để đảm bảo cho các thiết bị tiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy hàn…) không bị thường xuyên không tải hoặc non tải;

- Sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao;

- Nghiên cứu các phương thức vận hành tối ưu

Trong những năm gần đây, người ta lại càng quan tâm đến vấn đề vận hành tối ưu của HTĐ, sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng cường quản lý việc tiêu thụ và sử dụng điện năng

1.2.3.2 Bù nhân tạo công suất phản kháng

Khi HTĐ ngày càng phát triển tạo thành những hệ thống lớn, bao trùm một khu vực rộng, đồng thời việc tiêu thụ công suất phản kháng chiếm tỷ lệ từ 0,7 đến 0,8 CSTD Khi đó vấn đề bù CSPK bằng thiết bị bù được quan tâm hơn và được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến

Việc tăng số lượng và công suất của thiết bị bù sẽ làm giảm sự truyền CSPK trên đường dây và các phần tử có dòng điện đi qua, dẫn đến làm giảm tổn thất điện

áp, điện năng, giảm tiết diện dây, củng cố chất lượng nguồn điện và những chi phí khác Tuy nhiên khi bù sẽ làm tăng vốn đầu tư về do đặt thiết bị bù và TTCS trong thiết bị bù Do đó việc bù CSPK bằng thiết bị chuyên bù cần được nhắc kỹ về kinh

tế - kỹ thuật Trong HTĐ, bù CSPK phân ra thành hai loại:

- Bù kỹ thuật: bù một lượng CSPK nhất định để đảm bảo cân bằng CSPK trong HTĐ, công suất này phải được điều chỉnh để có thể thích ứng với các chế độ vận hành khác nhau của HTĐ CSPK của nhà máy điện và các thiết bị bù (máy bù đồng bộ, tụ điện) phải lớn hơn so với yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại để dự phòng cho sự cố

- Bù kinh tế: mục tiêu bù để nâng cao hiệu quả kinh tế của mạng điện, trong quá trình vận hành CSPK còn có thể thiếu cục bộ, do vậy cần phải bù thêm, hơn nữa khi bù cưỡng bức, một lượng CSPK đáng kể vẫn phải lưu thông trong lưới phân phối và gây ra TTCS và TTĐN khá lớn

Khi bù kinh tế cần tính toán để đạt được các lợi ích kinh tế thu được, về mặt nguyên tắc nếu lợi ích thu được do việc lắp đặt thiết bị bù lớn hơn chi phí lắp đặt thì việc bù kinh tế sẽ được thực hiện

1.2.3.3 Bù công suất phản kháng bằng tụ điện

Ưu khuyết điểm khi bù CSPK bằng tụ điện:

Tụ điện là thiết bị chuyên dùng bù chỉ phát CSPK Công suất chế tạo của mỗi tụ tùy thuộc vào cấp điện áp Có thể ghép chúng thành bộ tụ điện có công suất, điện áp bất kỳ theo yêu cầu Bộ tụ điện thường được đóng vào lưới 3 pha theo sơ đồ tam giác hay hình sao Khi cắt tụ cần phóng năng lượng tích trong chúng qua điện trở nối với bộ tụ Trị số của điện trở phóng điện cần phải đảm bảo không xuất hiện

quá điện áp trên cực bộ tụ khi cắt tụ ra khỏi lưới Các nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả kinh tế khi sử dụng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng trong lưới phân phối tốt hơn so với sử dụng các phương tiện bù khác

So với máy bù đồng bộ, tụ bù có ưu điểm:

- Chi phí tính cho một KVAr rẻ hơn máy bù đồng bộ, ưu điểm này càng nổi bật khi dung lượng đặt bau đầu càng lớn, hoặc khi công suất hộ dùng điện tăng lên;

- TTCS tác dụng trong tụ điện rất bé khoảng 0,3-0,5 (W/VAr) trong nhiều trường hợp tính toán có thể bỏ qua khi đó máy bù đồng bộ tương đối lớn hơn khoảng 1,33-3,2 (W/VAr) tùy theo công suất định mức của máy;

- Vận hành đơn giản, độ tin cậy cao hơn máy bù đồng bộ;

- Về mặt lý thuyết có công suất của tụ không hạn chế bằng cách tổ hợp các tụ bù còn máy bù đồng bộ có công suất hạn chế;

- Lắp đặt đơn giản, có thể phân ra nhiều cụm để lắp rải trên lưới phân phối nên đạt hiệu quả cao, cải thiện đường cong phân bố điện áp tốt hơn Chi phí quản lý, vận hành nhỏ, bảo dưỡng sửa chữa đơn giản;

So với máy bù đồng bộ, tụ bù có những khuyết điểm:

- Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn còn tụ điện điều chỉnh theo cấp;

- Máy bù có thể phát hoặc tiêu thụ CSPK, tụ điện chỉ phát CSPK;

- CSPK do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành, dễ hư hỏng khi bị ngắn mạch, quá áp;

- Để điều trơn tụ điện người ta dùng thiết bị bù có điều khiển (SVC) Tuy nhiên hiện tại giá trị của chúng quá cao, chưa thể sử dụng cho các LPP được;

- Để bảo vệ quá điện áp và kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp người ta lắp đặt các bộ điều khiển để đóng cắt tụ theo điện áp

Với các ưu điểm vượt trôi so với máy bù đồng bộ, ngày nay phần lớn người

ta dùng tụ điện tĩnh để bù CSPK trong lưới phân phối

1.2.4 Các lợi ích đem lại khi đặt thiết bị bù

- Giảm được CSTD yêu cầu ở chế độ cực đại của HTĐ do đó giảm được dự trữ CSTD (hoặc tăng độ tin cậy) của hệ thống điện

- Giảm nhẹ tải cho các máy biến áp trung gian và các đường trục trung áp do giảm chuyển tải CSPK

- Giảm được TTĐN

- Cải thiện chất lượng điện áp cung cấp cho các phụ tải

- Cải thiện hệ số công suất

- Cân bằng tải

- Trì hãm hoặc giảm bớt chi phí tài chính cho việc cải tạo và phát triển lưới Các yếu tố khác có liên quan là sự lạm phát, thiếu nhiên liệu và trượt giá, lãi suất của vốn vay để đầu tư nâng cấp lưới điện… để giải quyết vấn đề này, cần phải quản lý được nhu cầu CSPK

1.3 VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG CHIẾU SÁNG

Kỹ thuật chiếu sáng trong nhà và ngoài trời ra đời đánh dấu một bước ngoặt trong nền văn minh của con người Trước đây, chiếu sáng chỉ đơn thuần là “đẩy lùi bóng tối” nhưng từ hơn nửa thế kỷ qua chiếu sáng còn mang lại cho cuộc sống của con người một không gian thẩm mỹ, tiện nghi đa dạng và phong phú Kỹ thuật chiếu sáng phát triển không ngừng nâng cao tính năng của các đèn và bộ đèn, phương pháp tính toán chiếu sáng… Ngày nay chiếu sáng không thể thiếu trong cuộc sống văn minh, hiện đại của con người cũng vì lý do đó mà lượng điện năng dành cho chiếu sáng ở trên thế giới chiếm một phần khá lớn trong điện năng tiêu thụ tổng của con người Do đó vấn đề tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng rất cần thiết cho thế giới nói chung và Lào nói riêng

Để có giải pháp tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng mà đảm bảo đủ độ sáng cần thiết ta cần phân tích về mặt ưu khuyết điểm của các loại đèn chiếu sáng phổ biến hiện nay, tìm hiểu xem loại nào tiết kiệm năng lượng và có triển vọng phổ biến, từ đó có kế hoạch thúc đẩy thay thế dần tiến đến chỉ sử dụng loại bóng đèn tiết kiệm điện năng là chủ yếu Xem xét hiện trạng chiếu sáng ở các khu vực sau:

1.3.1 Chiếu sang dân dụng (trong nhà)

Chiếu sáng khu vực dân dụng bao gồm chiếu sáng trong gia đình, nhà xưởng, tòa nhà, khách sạn, siêu thị… các loại đèn sử dụng phổ biến hiện nay:

1.3.1a Đèn sợi đốt

Về mặt vật lý, muốn có ánh sáng tức là có photon phát ra phải kích thích nguyên tử, tạo cho điện tử từ mức thấp nhảy lên mức cao rồi khi điện tử tự động nhảy từ mức cao xuống mức thấp nguyên tử sẽ phát ra photon, tức là ánh sáng

Đèn sợi đốt ra đời cách đây hơn 150 năm, dùng dòng điện chạy qua sợi đốt để sợi nóng dần lên, sợi đốt (sợi kim loại) phát phần lớn các tia trong vùng hồng ngoại nhưng khi nhiệt độ của sợi đốt càng tăng (nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy) thì phổ của nó càng dịch chuyển về miền ánh sáng nhìn thấy

Ưu điểm: Bóng đèn sợi đốt có ưu điểm là dễ bật, tắt nhiều lần Điện thế có thấp thì bóng đèn chỉ ít sáng hơn, không bị nhấp nháy hoặc tắt ngấm như bóng đèn hình quang, dùng cho loại đèn có chiết áp điều khiển sáng tối rất thuận lợi, ánh sáng ngả về màu vàng ấm cúng

Nhược điểm: Đèn sợi đốt trên 90% năng lượng tiêu thụ là để đốt nóng, phần thực sự biến đổi ra ánh sáng nhìn thấy chưa đầy 5% Như vậy dùng bóng đèn sợi đốt để thắp sáng là mất đi hơn 90% năng lượng điện để đốt nóng không cần thiết, có hại

1.3.1b Đèn huỳnh quang (đèn tuýp)

Đèn huỳnh quang làm việc theo nguyên lý phóng điện trong chất khí có hơi thủy ngân nên phát ra tia tử ngoại, tia này đập vào chất huỳnh quang ở bên thanh ống, kích thích các nguyên tử phát ra ánh sáng

Ưu điểm: so với bóng đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang có hiệu suất tỏa sáng lớn hơn nhiều Có đến 30% năng lượng điện tiêu thụ được chuyển thành ánh sáng, do đó dùng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện hơn nhiều, ít bị nóng lên vô ích

Nhược điểm: điện tỏa sáng lớn không tiện cho việc dùng ánh sáng tập trung, tắt bật nhiều lần thì chóng hỏng và chậm chạp, nơi nào điện áp yếu chập chờn dùng bóng đèn huỳnh quang rất bất tiện

1.3.1c Đèn compact

Đèn compact thật ra cũng là đèn huỳnh quang Hơn 30 năm trước đây các hãng như Siemens, Philips… đã tìm được chất lưu huỳnh quang đặc biệt, tận dụng được hết tia tử ngoại do phóng điện sinh ra để sinh kích thích phát ra ánh sáng

Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, lại có cả bộ mối điện tử gọn nhẹ thay cho chấn lưu và tắcte Đèn compact tuy đắt tiền nhưng gọn nhẹ, rất tiết kiệm điện, được mọi người ưa chuộng Một bóng đèn compact 12W sáng bằng bóng đèn tròn 75W, còn tuổi thọ thì lớn hơn hàng chục lần

Nhược điểm: Nguồn sáng có tập trung hơn so với đèn tuýp nhưng chưa phải

là khá nhỏ để đặt vào tiêu điểm của các pha đèn; dùng cho nơi điện ổn định thì rất tốt, nhưng nếu điện “phập phù” thì đối với đèn compact là có vấn đề Đặc biệt dùng đèn compact không thuận lợi khi cần phải tắt bật nhiều lần, thí dụ như dùng ở đèn báo hiệu ở đèn báo hiệu ở nút giao thông

1.3.2 Chiếu sáng công cộng

Hệ thống chiếu sáng công cộng bao gồm các hệ thống chiếu sáng đô thị, chiếu sáng ngõ thôn, chiếu sáng ở các khu vui chơi giải trí, công viên, quảng trường sân vận động…vv Hiện nay chiếu sáng công cộng thường sử dụng các loại đèn sau 1.3.2a Đèn sợi đốt

Hiện nay ở Lào tuyệt đại đa số đèn ở nút giao thông là dùng bóng đèn sợi đốt Thường đối với đèn tín hiệu ở ngã tư mỗi bóng có công suất cỡ 140W, cho thông lượng ánh sáng trắng cỡ 2.000 lumen Phải dùng tấm lọc màu để chỉ cho một màu(xanh, đỏ hay vàng) đi qua Lọc như vậy mất đi 90% năng lượng ánh sáng nữa, tức là chỉ còn 200 lumen ánh sáng màu để sử dụng Tính ra hiệu suất phát ánh sáng màu của bóng đèn ở nút giao thông chỉ khoảng 1,5lumen/W (200 lumen chia cho 140W) Các đèn báo (đèn hậu, đèn xinhan…) ở ôtô, và xe máy đều có hiệu suất phát sáng thấp như vậy Chưa đầy 1% năng lượng điện tiêu thụ là biến thành ánh sáng màu, 99% là mất đi

Ưu điểm và nhược điểm của loại đèn này đã phân tích ở trên

1.3.2b Đèn sợi đốt Halogen

Ưu điểm: Sử dụng ngay nguồn điện thường không qua bộ biến đổi điện, có một hoặc hai đầu Do thuộc đèn sợi đốt nên chúng có hiệu suất thấp so với loại đèn khác, tuy nhiên nhờ có các nguyên tử khí Halogen nên so với đèn sợi đốt thông thường chúng có hiệu suất cao hơn và đặc tính quang học cũng ổn định hơn Nguồn

sáng điểm dùng sợi đốt Wolfram được dùng chủ yếu để quảng cáo và chiếu rọi các công trình kiến trúc, di tích…

Nhược điểm: Hiệu suất thấp, tuổi thọ không cao, không thích hợp sử dụng cho chiếu sáng công cộng

1.3.2c Đèn hơi Thủy Ngân cao áp (HPM-Hight Presure Mecury)

Áp suất bên trong bóng từ (1-10) atm, có cấu tạo hình học giống đèn sợi đốt nhưng hoạt động dựa trên nguyên lý của đèn phóng điện hình quang Phần tử phát ánh sáng là ống dẫn điện (làm bằng thủy tinh thạch anh) với hai điện cực làm việc

và một điện cực khởi động bên trong có chứa một lượng nhỏ khí argon và neon

Ưu điểm: Hiệu suất phát quang khá cao 40-60 lm/W, chiếu sáng của đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh, công suất đèn lớn từ 125 đến 1.000 W, ánh sáng trắng nhưng khác với ánh sáng ban ngày do không có bức xạ đỏ thích hợp dùng cho chiếu sáng thường giao thông lớn nơi không cần phân biệt mầu sắc cao

Nhược điểm: thời gian khởi động từ lúc bật đến lúc sáng hẳn lâu từ 5-7 phút, nếu điện áp của mạng điện giảm mạnh hoặc mất điện thì khi có điện áp trở lại đèn sẽ không sáng ngay mà chỉ được mồi sáng sau khi đèn đã nguội tức là lúc hơi thủy ngân đọng lại, thời gian này cũng mất từ 3-6 phút

Loại đèn này hiện nay vẫn đang phổ biến trong hệ thống chiếu sáng đô thị ở Lào được dùng để chiếu các đường giao thông, các công trình vườn hoa, công viên… Với chủ trương tiết kiệm điện của chính phủ loại đèn này đang dần được thay thế bằng đèn Sodium cao áp

1.3.2d Đèn hơi Natri áp suất thấp (LPS-Low Presure Sodium)

Đèn có dạng ống chứa Na (khi nguội ở trạng thái giọt) trong khí neon, áp suất làm việc của đèn rất thấp 0,001 mmHg Phần tử phát sáng là ống phóng hồ quang có dạng hình chữ U làm từ thủy tinh borat có chứa một lượng nhỏ khí argon

và neon để khởi động đèn, khoảng không gian giữa ống phóng điện và ống bên ngoài là chân không Ánh sáng được phát ra do điện tử tác động lên nguyên tử Na gây hồ quang

Ưu điểm: Hiệu suất phát quang rất cao 190 lm/W, thường dùng để chiếu sáng đèn đường, ánh sáng vàng xuyên qua sương mù rất tốt

Nhược điểm: Thời gian khởi động lâu từ lúc bật đến lúc sáng hẳn khoảng 5-7 phút

1.3.2e Đèn hơi Natri cao áp (HPS - Hight Presure Sodium)

Ở nhiệt độ cao trên 1.000oC có áp suất cao Na phát ra các vạch khác nhau trong phổ nhìn thấy do đó cho ánh sáng mầu trắng

Ưu điểm: Hiệu suất phát quang khá cao 120 lm/W, có điện áp khởi động và quang thông tuổi thọ lớn hơn bóng thủy ngân cao áp Hiện nay Lào đang có xu hướng sử dụng rộng rãi các bóng đèn loại này để chiếu sáng các đường giao thông, sân bay, khu thể thao và các công trình lớn để thay thế cho các bóng thủy ngân cao

áp không kinh tế

1.4 TỔNG QUAN VỀ VẬN HÀNH KINH TẾ HTCCĐ

Dịch vụ điện được xem là dịch vụ được sử dụng hàng ngày, khách hàng của Công ty sẽ là hộ gia đình, các doanh nghiệp, các tổ chức (bệnh viện, trường học…), khách hàng bán lại (các đại lý) và cơ quan nhà Nước

Mục đích sử dụng của các nhóm khách hàng này khác nhau ví dụ: dân dụng,

cơ quan quốc tế, doanh nghiệp, doanh nghiệp giải trí, công nghiệp, cơ quan nhà Nước, nông nghiệp và sử dụng điện tạm thời

Theo các chuyên gia dịch vụ điện cho rằng thị trường dịch vụ điện ở Lào nêu trên đã phát triển mạnh mẽ vì nó không phải chỉ là một ngành kinh doanh , mà nó còn thực sự mang lại lợi ích về kinh tế cho cá nhân người tiêu dùng cho doanh nghiệp và cho toàn xã hội

Mạng lưới phân phối của công ty Điện lực Salavan hiện nay rất rộng rãi trên đồ thị và vùng sâu vùng xa, đặc biệt là ở các thị xã và các huyện ở đồng bằng Đây

là thị trường quan trọng Hiện tại, công ty điện lực Salavan đã phát triển mạng lưới phân phối khá đầy đủ, số lượng đại lý phân phối của Công ty ngày càng tăng Chức năng của các Trung tâm dịch vụ của Công ty

Bán điện: cung cấp các dịch vụ về điện (sửa chữa và lắp đặt điện cho khách hàng…);

- Quản lý trung tâm điều độ cấp tỉnh và cung cấp điện ổn định với độ tin cậy cao

- Quản lý và thu tiền

Bảng 1.01: Số lượng khách hàng phân theo nhóm sử dụng điện của Công ty

điện lực Salavan năm 2015

Chương II CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP

VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG PSS/ADEPT 2.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC

LẬP HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Giải tích (chế độ xác lập) của lưới điện (PF: Power Flow, Load Flow

Calculation ) là xuất phát từ các phương trình chế độ xác lập để xác định phân bố

dòng, áp, công suất trong lưới, bằng cách giải các phương trình này

Xét chế độ xác lập của hệ thống điện trong trạng thái vận hành bình thường

Hệ thống được giả định đang vận hành đối xứng và được biểu diễn bằng sơ đồ một

pha Hệ thống bao gồm nhiều nút và nhánh, các tổng trở được tính theo hệ đơn vị

tương đối

Hệ phương trình cân bằng hệ thống có thể được thiết lập theo nhiều phương

pháp dòng điện vòng Tuy nhiên, phương pháp điện áp nút là thuận tiện hơn cho

việc tính toán phân tích hệ thống điện vì nó đơn giản trong thuật toán và lập trình

trên máy tính Hơn nữa số phương trình điện áp nút cũng ít hơn số phương trình

dòng điện vòng Thiết lập hệ phương trình cân bằng hệ thống dưới dạng tổng dẫn

nút sẽ cho kết qủa là một hệ phương trình đại số tuyến tính phức chứa biến là các

dòng điện nút Khi các dòng điện nút được xác định, từ hệ phương trình trên có thể

tìm được điện áp các nút

Tuy nhiên, trong tính toán phân tích hệ thống điện, số liệu ban đầu tại các nút

thường cho là công suất chứ không phải dòng điện Vì vậy, hệ phương trình cân

bằng trong hệ thống điện thường được lập theo biến công suất, được gọi là hệ

phương trình cân bằng công suất, trở thành hệ phương trình phi tuyến và có thể

được giải dựa trên sự kết hợp giữa việc sử dụng đại số ma trận và giải tích mạng

điện bằng các thuật toán lặp với sự trợ giúp của máy tính

Phương pháp ma trận cho phép sử dụng những biến toán học chặc chẽ, biển

diễn gọn, rõ ràng, có thuật toán đơn giản và sử dụng rộng rãi các chương trình mẫu,

rất có hiệu lực khi cần xác định những thông số trạng thái của mạng điện khi thay đổi các số liệu ban đầu (về nguồn, phụ tải, cấu trúc mạng điện, thống số phần tử ) Khi tính toán giải tích mạng điện thường dùng phương pháp lặp Nội dung của phương pháp lặp là chuyển dần lời giải sơ bộ nào đó đến lời giải chính xác hơn, vì vậy còn gọi là phương pháp dần đúng liên tiếp Lời giải sơ bộ có thể lấy bằng cách

dự đoán Trong mạng điện có những thống số tùy không biết chính xác trị số nhưng biết được khá chắc chắn miền dao động của chúng Các phép lặp sử dụng để tính toán mạng điện thừơng được áp dụng là: phép lặp Gauss - Seidel, phép lặp Newton

- Raphson và phương pháp tách biến

Tính toán chế độ xác lập của mạng điện cho phép xác định được các thông số trạng thái làm việc bao gồm độ lớn và góc pha điện áp tại các nút, phân bố công suất tác dụng và phản kháng trên các nhánh đường dây dựa trên thông số của các phần tử trong mạng như tổng trở các nhánh và các số liệu về nguồn và phụ tải Từ những thông số trạng thái cơ bản trên đây ta có thể xác định tiếp những thông số đặc trưng khác như tổn thất công suất, tổn thất điện năng Kết qủa tính toán chế độ xác lập trước sự cố cũng đồng thời là dữ liệu ban đầu để tính toán chế độ sự cố ngắn mạnh và không đối xứng

Phân tích tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện là nội dung cơ bản của nhiều bài toán vận hành hay thiết kế hệ thống điện Kết quả tính toán cho phép đánh giá được nhiều chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện đang vận hành hoặc phương án định thiết kế cải tạo Kết quả tính toán còn cho các thông tin cần thiết trong việc lựa chọn các trang thiết bị bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tính toán phân tích chính xác và nhanh chóng các chế độ

hệ thống điện là điều kiện tiên quyết cho phép nâng cao hiệu qủa vận hành tối ưu hệ thống điện Tính toán phân tích mạng điện cần thiết cho công tác lập chương trình vận hành, chọn đầu phân áp của máy biến áp, lập kế hoạch sản xuất điện năng và điều khiển các luồng công suất cho hiệu qủa Tính toán trào lưu công suất cũng là

cơ sở cho nhiều tính toán phân tích khác như tính toán ngắn mạnh, phân tích ổn định qúa trình quá độ và phân tích an toàn

Các tính toán phân tích chế độ hệ thống điện không thể tách rời các yêu cầu sau đây:

- Mô phỏng toán học phù hợp các phần tử của hệ thống điện khi xem xét các bài toán cụ thể của qúa trình thiết kế và vận hành

- Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp và hiệu qủa, phát huy tối đa ưu thế của kỹ thuật tính toán trên máy tính

- Xác định đúng đắn và đầy đủ các tình huống cần đưa ra phân tích tính toán đối với hệ thống điện

2.2 GIỚI THIỆU CÁC CÔNG CỤ PHẦN MỀM ĐANG ÁP DỤNG HIỆN NAY

Việc tính toán chính xác trong lưới điện hiện nay được thực hiện tương đối dễ dàng nhờ các chương trình tính toán giải tích mạng điện Vấn đề ở đây là:

1 Cần mô tả đầy đủ các yếu tố khi thiết lập sơ đồ tính toán

2 Cần lựa chọn chương trình tính thích hợp

Nói chung yêu cầu thứ nhất sẽ đảm bảo khi không bỏ sót thành phần nào trong thông số của phần tử mạng điện Yêu cầu thứ hai dễ dàng được đáp ứng trong điều kiện tin học phát triển hiện nay Với nhiều chương trình giải tích lưới điện hiện đại cho phép tính toán với số lượng biến lớn, độ chính xác cao, ví dụ có thể sử dụng chương trình CYMDIST, MATLAB, CONUS,PSS/ADEPT, POWERWORLD…

Trên cơ sở các phương pháp tính toán giải tích mạng điện đã nêu ở trên, người

ta đã xây dựng nhiều phần mềm tính toán khác nhau Mỗi phần mềm đều có những

chức năng cụ thể, những ưu nhược điểm nhất định Dưới đây là một số phần mềm tiêu biểu đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và sử dụng

2.2.1 Phần mềm tính toán POWERWORLD

PowerWorld Simulator là một trong những phần mềm mô phỏng hệ thống điện của hãng PTI (Mỹ) Simulator có các công cụ để phân tích chính xác hệ thống điện hay quá trình kỹ thuật Phần mềm này mô phỏng bằng giao diện đồ hoạ để giải thích quá trình làm việc của hệ thống điện

Ngoài nhiệm vụ phân tích hệ thống điện hay quá trình kỹ thuật, Simulator còn có các tính năng như tính tối ưu công suất, tính toán hệ số truyền công suất, phân tích ngắn mạch, phân tích sự cố…Điều quan trọng nhất của phần mềm này là khả năng tính toán bài toán giá thành điện năng và hiển thị trực tiếp giá thành này tại các thanh cái cũng như trên các đường dây tải điện Đây là một công cụ rất hữu ích trong việc tính toán thiết kế và định chế độ vận hành cho hệ thống điện và hơn nữa là hướng tới mục tiêu thị trường điện

Cách truy cập dữ liệu trong PowerWorld cũng gần giống như PSS/E Các thông số trước khi đưa vào chương trình tính toán phải trải qua bước gia công số liệu đưa về hệ đơn vị tương đối (pu) Tuy nhiên, cách nhập số liệu trong PowerWorld có nhiều thay đổi, số liệu đưa vào chương trình được tiến hành song song với quá trình mô phỏng, nghĩa là khi mô phỏng đến thiết bị nào thì thông số kỹ thuật của thiết bị đó được truy cập liền ngay sau đó

PowerWorld Simulator (PW Simulator) là một gói phần mềm giải lập cho hệ thống điện được thiết kế chi tiết và kỹ càng, rất thân thiện và có tính tương tác cao Simulator rất mạnh trong các phân tích kỹ thuật, nhưng đồng thời được thể hiện qua môi trường đồ hoạ nên dễ dàng cho việc giải thích các chế độ vận hành của hệ thống điện Ngoài ra mô hình hệ thống có thể được tạo ra hoặc sửa đổi trên file dữ liệu có sẵn Phần mềm này sử dụng hình ảnh và sự mô phỏng sinh động để làm tăng hiểu biết cho người sử dụng về đặc tính của hệ thống, các bài toán và các quy định của hệ thống Sự thay đổi công suất phụ tải, máy phát và sự thay đổi trạng thái của thiết bị đều được thực hiện trực tiếp trên chương trình mô phỏng động của HTĐ Phần mềm bao gồm một số các sản phẩm tích hợp, có khả năng xử lý hiệu quả một

hệ thống lên tới 100.000 nút Điều này khiến cho PW Simulator thực sự rất dễ dùng như một gói phần mềm tính toán chế độ độc lập, thuận tiện trong việc mô phỏng sự phát triển của hệ thống điện

2.2.2 Phần mềm CYMDIST

Lưới điện phân phối chứa số lượng nút, nhánh, điểm nối với khách hàng và số xuất tuyến nhiều hơn so với hệ thống điện truyền tải, LĐPP rộng lớn trong không gian và phát triển không ngừng theo thời gian, việc thu nhập số liệu đóng vai trò

quan trọng cho sự tính toán phân tích lưới để làm cơ sở lập kế hoạch sửa chữa lưới điện

Phần mềm CYMDIST lập trình bằng ngôn ngữ Fortran của hãng CYME (Canada), chương trình có khả năng tính toán cho hệ thống điện tối đa cao nhất 250.000 nhánh, 3.400.000 khách hàng, v v Phần mềm này Công ty Điện lực Lào mua từ Công ty Điện lực Nhật bản trong năm 2004

Phần mềm được dùng để thực hiện những dự án giảm tổn thất kỹ thuật, sự phân tích bao gồm phần thủ tục thi hành của dự án

Một trong những điểm quan trọng nhất trong việc phần mềm là phần mềm phải có khả năng cho thấy nhiều hiện tượng xuất hiện trong lưới điện phân phối Điểm quan trọng khác sẽ dùng nhiều dữ liệu và bản đồ địa lý sơ đồ điện hiện đang có trong công ty Điện lực Lào

Hiện nay có nhiều loại phần mềm tính toán lưới điện phân phối như: CYMDIST, SynerGEE Electric, PSS/ADEPT and PSS/Engines có nhiều nước đang

sử dụng vì có đủ các hàm phân tích tổn thất trên lưới Sự sản xuất các phần mềm trên được nhấn mạnh trên lợi thế sử dụng của họ, vậy việc so sánh dùng phần mềm nào tốt hơn rất khó khăn Tuy thật khó định giá về phần mềm để nói cái nào là tốt nhất nhưng trong đề tài này tác giả sẽ giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT để tính toán vì nó thỏa mãn những yêu cầu về giao diện và nhiều hàm phân tích trong phần mềm, những điểm mạnh của PSS/ADEPT như sau:

2.3 Phần mềm PSS/ADEPT

Trong các phần mềm tính toán và phân tích lưới điện hiện nay, phần mềm PSS/ADEPT của Shaw Power Technologics, Inc được sử dụng rất phổ biến Mỗi phiên bản tùy theo yêu cầu người dùng được bán kèm khóa cứng dùng chạy trên máy đơn hay máy mạng Với phiên bản chạy trên đơn và khóa cứng kèm theo, chỉ chạy được trên một máy tính duy nhất

Phần mềm PSS/ADEPT (Shaw Power Technologies, Inc) là một phần mềm phân tích và tính toán lưới điện rất mạnh, phạm vi áp dụng cho lưới điện cao thế

cho đến hạ thế với qui mô số lượng nút không hạn chế và hoàn toàn có thể áp dụng rộng rãi trong các công ty Điện lực

Phần mềm PSS/ADEPT được phát triển dành cho các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật trong ngành điện Nó được sử dụng như một công cụ để thiết kế và phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT cũng cho phép chúng ta thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lưới và các mô hình lưới điện một cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn Tháng 04-2004, hãng Shaw Power Technologies đã cho ra đời phiên bản PSS/ADEPT 5.0 với nhiều tính năng bổ sung và cập nhật đầy

đủ các thông số thực tế của các phần tử trên lưới điện

2.3.1 Làm việc với phân mềm PSS/ADEPT

PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution

Engineering Productivity Tool) là công cụ phân tích lưới điện phân phối

PSS/ADEPT gồm có các chức năng sau :

- Phân bố công suất

- Tính toán ngắn mạch tại 01 điểm hay nhiều điểm

- Phân tích khởi động động cơ

- Tính toán xác định vị trí bù tối ưu (ứng động hay cố định)

- Tính toán phân tích sóng hài

- Phối hợp các thiết bị bảo vệ

- Tính toán xác định điểm dừng tối ưu

- Phân tích đánh gia độ tin cậy

PSS/ADEPT giúp phân tích và tính toán lưới điện Tính toán và hiển thị các thông số về dòng (I), công suất (P, Q) của từng tuyến dây (đường trục và nhánh rẽ), đánh giá tình trạng mang tải của tuyến dây thông qua chức năng phân bố công suất (Load Flow Analysis) Tính toán xác định vị trí bù tối ưu (CAPO, tối ưu hóa việc đặt tụ bù) Tính các thông số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI đánh giá độ tin cậy của

tuyến dây thông qua các chức năng Tính toán dòng ngắn mạch thông qua chức năng Fault, Fault All Chọn điểm dừng lưới tối ưu (TOPO): chương trình cho ta biết điểm dừng lưới ít bị tổn thất công suất nhất trên tuyến dây đó Khởi động động cơ (Motor Starting): chương trình tính toán phân tích các quá trình xảy ra, ảnh hưởng như thế nào đến tuyến dây, khi có động cơ (đồng bộ hay không đồng bộ) với công suất lớn, khi khởi động trong tuyến dây Phân tích sóng hài (Harmonics) Phối hợp các thiết bị bảo vệ (Protection Coordination) Hỗ trợ cho công tác thiết kế, phát triển lưới điện bằng cách sử dụng kết quả tính toán của chương trình tại mọi thời điểm

Dự đoán được quá tải các phần tử trên lưới điện

2.3.2 Các chức năng ứng dụng

PSS/ADEPT cung cấp đầy đủ các công cụ cho chúng ta trong việc thiết kế và phân tích một luới điện cụ thể Với PSS/ADEPT, chúng ta có thể:

- Vẽ sơ đồ và cập nhật lưới điện trong giao diện đồ họa

- Phân tích mạch điện sử dụng nhiều loại nguồn và không hạn chế số nút

- Hiển thị kết quả tính toán ngay trên sơ đồ lưới điện

- Xuất kết quả dưới dạng report sau khi phân tích và tính toán

- Nhập thông số và cập nhật dễ dàng thông qua data sheet của mỗi thiết bị trên sơ đồ

Nhiều tính toán trong hệ thống điện không được đóng gói sẵn trong phần mềm PSS/ADEPT, nhưng chúng ta có thể mua từ nhà sản xuất sau khi cài đặt chương trình bao gồm:

Bài toán tính phân bố công suất: phân tích và tính toán điện áp, dòng điện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể

Bài toán tính ngắn mạch: tính toán ngắn mạch tại tất cả các nút trên lưới, bao gồm các loại ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 pha

Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization), phân tích điểm dừng tối ưu: tìm ra những điểm có tổn hao công suất nhỏ nhất trên lưới và đó chính là điểm dừng lưới trong mạng vòng 3 pha

Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu : tìm ra những điểm tối ưu để đặt các tụ bù cố định và tụ bù ứng động sao cho tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất

Bài toán tính toán các thông số của đường dây (Line Properties Culculator): tính toán các thông số của đường dây truyền tải

Bài toán phối hợp và bảo vệ (Protection and Coordination)

Bài toán phân tích sóng hài (Hamornics): phân tích các thông số và ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trên lưới

Bài toán phân tích độ tin cậy trên lưới điện (DRA- Distribution Reliability Analysis): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới điện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…

2.3.3 Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT

Cửa số ứng dụng của PSS/ADEPT bao gồm nhiều thành phần chính như sau: Cửa sổ lượt xem: bao gồm các thông tin cho các ứng dụng, đồ họa và 3 cửa sổ chính để thiết kế và phân tích một sơ đồ mạch điện

Thanh trạng thái (Status Bar) để hiển thị thông tin trạng thái của chương trình khi PSS/ADEPT đang tính toán

Thanh mục chính (Main Menu) gồm các hàm chức năng trong PSS/ADEPT Thanh công cụ (ToolBar) cung cấp thiết bị giúp cho việc vẽ sơ đồ mạch điện thực hiện nhanh chóng và dễ dàng

Thanh mục chính (Main Menu) gồm các hàm chức năng trong PSS/ADEPT Thanh công cụ (Tool Bar) cung cấp thiết bị giúp cho việc vẽ sơ đồ mạch điện thực hiện nhanh chóng và dễ dàng