Tính cần thiết của đề tài
Tổn thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện là lượng điện năng bị tiêu hao trong quá trình truyền tải và phân phối từ các nhà máy điện đến người tiêu dùng TTĐN được phân loại thành hai loại chính: tổn thất kỹ thuật, liên quan đến các yếu tố vật lý trong hệ thống điện, và tổn thất thương mại, liên quan đến các vấn đề như gian lận điện năng và quản lý khách hàng.
Hệ thống điện Việt Nam gặp nhiều khó khăn trong việc giảm tổn thất điện năng (TTĐN) do điều kiện địa lý kéo dài từ Bắc vào Nam, phụ tải phân bố rải rác, và tỉ trọng công nghiệp thấp Tuy nhiên, EVN và các đơn vị đã nỗ lực giảm TTĐN xuống 7,57% vào năm 2016, với mục tiêu đạt 6,5% vào năm 2020 Đây là một thách thức lớn cho ngành Điện Việt Nam, đặc biệt khi lưới điện có cấu trúc phức tạp và đặc thù Theo thống kê, tổn thất điện năng chủ yếu xảy ra ở lưới phân phối, chiếm khoảng 65-75% tổng tổn thất trong hệ thống điện.
Cùng với sự phát triển kinh tế, lưới điện phân phối tại Việt Nam đang được nâng cấp và mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng Tuy nhiên, sơ đồ kết lưới hiện nay chưa tối ưu, với một số vị trí tụ bù trung áp không còn phù hợp do thay đổi phụ tải Để giảm tổn thất điện năng, cần tăng cường quản lý vận hành hệ thống điện bằng các giải pháp cụ thể, như điều chỉnh điện áp tại các trạm nguồn và phân phối, cũng như nâng cấp và chuyển đấu nối một số đường dây trung áp Điện lực Tịnh Biên, đơn vị quản lý lưới điện phân phối của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, đã đạt sản lượng điện thương phẩm 68,56 triệu kWh vào năm 2017, với tỷ lệ tổn thất điện năng là 3,34% Đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu phương thức vận hành lưới điện phân phối huyện Tịnh Biên" nhằm đề xuất giải pháp tối ưu hóa vận hành lưới điện, giảm thiểu tổn thất điện năng kỹ thuật và kinh doanh, đồng thời phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện huyện Tịnh Biên để áp dụng cho các khu vực tương tự.
Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu các bài toán về tổn thất công suất trong lưới điện phân phối và các phương pháp giải của các nghiên cứu trước đây;
Nghiên cứu giải thuật TOPO nhằm xác định điểm dừng tối ưu (điểm tách lưới) và giải thuật CAPO, kết hợp hai trình con TOPO và CAPO của PSS/ADEPT, giúp quản lý vận hành lưới điện hiệu quả hơn Việc này được thực hiện trên lưới điện đang quản lý, với mục tiêu tối thiểu hóa các chế độ tải điển hình trong năm khảo sát Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật liên quan đến bài toán bù trong lưới điện phân phối.
- Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng phi kỹ thuật trong lưới điện phân phối Điện lực Tịnh Biên.
Giới hạn của đề tài
Nghiên cứu giải pháp vận hành lưới điện phân phối tại Điện lực Huyện Tịnh Biên, Tỉnh An Giang nhằm đề xuất các biện pháp giảm tổn thất điện năng Các giải pháp này được xây dựng dựa trên hiện trạng lưới điện và tuân thủ các quy định của Tổng Công ty Điện lực Miền Nam.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp sau:
Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu
Phương pháp mô hình hóa - mô phỏng
Phương pháp phân tích và tổng hợp
Điểm mới của đề tài
Nghiên cứu này tập trung vào việc giảm tổn thất điện năng cho lưới phân phối huyện Tịnh Biên bằng cách sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Phân tích được thực hiện dựa trên các chế độ tải điển hình trong năm khảo sát, đồng thời đánh giá các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, đặc biệt là vấn đề bù trong lưới điện phân phối.
Khi kết hợp hai trình con TOPO và CAPO của PSS/ADEPT, việc mô phỏng, tính toán và phân tích lưới điện thực tế trở nên khả thi Mục tiêu là lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhằm giảm thiểu tổn thất điện năng ΔA trong lưới điện, đồng thời đảm bảo điện áp tại các nút luôn nằm trong giới hạn cho phép.
Giá trị thực tiễn
Đề xuất giải pháp khả thi cho việc vận hành lưới điện phân phối tại huyện Tịnh Biên nhằm nâng cao hiệu quả và độ tin cậy Kết quả nghiên cứu từ luận văn sẽ là tài liệu tham khảo quý giá cho cán bộ công nhân viên Điện lực Huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang, cũng như cho các học viên cao học và nghiên cứu sinh trong lĩnh vực Kỹ thuật điện.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện (HTĐ) là sự chênh lệch giữa điện năng sản xuất và điện năng tiêu thụ tại các phụ tải trong một khoảng thời gian xác định.
Trong thị trường điện, TTĐN (Thị Trường Điện Năng) trên một lưới điện được định nghĩa là sự chênh lệch giữa lượng điện năng nhập vào lưới (bao gồm từ các nguồn điện và lưới điện lân cận) và lượng điện năng xuất ra khỏi lưới (bao gồm cấp cho phụ tải hoặc chuyển sang các khu vực lân cận) trong một khoảng thời gian nhất định.
Khoảng thời gian xác định TTĐN thường là một ngày, một tháng hoặc một năm tùy thuộc mục đích hoặc công cụ xác định TTĐN
TT trên một phần tử có thể xác định bằng cách đo lường hoặc tính toán như sau:
∫ ( ) (1.1) Trong đó: ( ) là hàm theo thời gian của tổn thất công suất trên phần tử; là TTĐN trên phần tử trong thời gian
Theo phạm vi quản lý, tỷ lệ tổn thất điện năng (TTĐN) chủ yếu xảy ra trên lưới điện phân phối, trong khi lưới điện truyền tải cũng có sự hiện diện của TTĐN.
Theo quan điểm kinh doanh điện, TTĐN trên HTĐ được phân thành hai loại là TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật
1 TTĐN kỹ thuật: là TTĐN do tính chất vật lý của quá trình tải điện năng gây ra Loại tổn thất này không thể loại bỏ hoàn toàn mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý Có hai loại tổn thất kỹ thuật như sau
Tổn thất điện năng (TTĐN) phụ thuộc vào dòng điện là hiện tượng phát nóng trong các phần tử chịu tải dòng điện, chịu ảnh hưởng bởi cường độ dòng điện và điện trở tác dụng của phần tử Đây được xem là tổn thất dọc và là thành phần chính trong tính toán TTĐN kỹ thuật.
Tổn thất điện năng (TTĐN) phụ thuộc vào điện áp và bao gồm các yếu tố như tổn thất không tải của máy biến áp (MBA), tổn thất vầng quang điện, tổn thất do rò điện do cách điện không tốt, cùng với tổn thất trong mạch từ của các thiết bị đo lường Những tổn thất này có thể được xem là tổn thất ngang.
- TTĐN do chất lượng điện năng
- TTĐN do thiết kế và vận hành hệ thống điện
2 TTĐN phi kỹ thuật: là lượng TTĐN trên HTĐ không liên quan đến tính chất vật lý của quá trình tải điện năng Nguyên nhân là do vấn đề quản lý HTĐ Bởi vậy, không thể giải quyết bằng các biện pháp kỹ thuật mà chỉ có thể dùng các biện pháp quản lý trong kinh doanh Một số trường hợp có thể phân loại để xác định TTĐN ở khâu nào, từ đó có biện pháp xử lý Ví dụ TTĐN do không được đo, điện năng không được vào hóa đơn, không được trả tiền hoặc chậm trả tiền TTĐN thương mại chủ yếu xảy ra ở lưới điện phân phối
1.1.3 Xác định tổn thất điện năng
Không có phương pháp chính xác để xác định tỷ lệ tổn thất điện năng (TTĐN) do nhiều nguyên nhân, chủ yếu là do thiếu thông tin và hệ thống đo lường chưa đầy đủ Số liệu về lưới điện và phụ tải thường không chính xác, dẫn đến khó khăn trong việc đánh giá và dự báo TTĐN một cách hiệu quả.
Trên lưới điện truyền tải, hệ thống thông tin và tự động hóa cần đầy đủ để đảm bảo quản lý vận hành an toàn và tối ưu, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc đo lường và đánh giá tình trạng điện năng Ngược lại, lưới điện phân phối có hệ thống thông tin đo lường và giám sát đơn giản hơn, nhưng với sự đa dạng về thiết bị, việc đánh giá tình trạng điện năng trở nên khó khăn hơn nhiều.
TTĐN trong hệ thống điện chủ yếu tập trung ở lưới điện phân phối, do đó, việc xác định TTĐN chủ yếu liên quan đến lưới này Mức TTĐN dưới 10% được coi là chấp nhận được, trong khi TTĐN trên 15% cho thấy tỷ lệ TTĐN phi kỹ thuật đáng kể Khi đó, cần phân tích thành phần TTĐN kỹ thuật để đánh giá mức độ tổn thất phi kỹ thuật Việc xác định TTĐN cũng cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình TTĐN giữa các bộ phận lưới điện và khu vực phụ tải, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu TTĐN trên lưới điện.
1.1.4 Nguyên nhân của tổn thất điện năng
1 Tổn thất điện năng phụ thuộc dòng điện
Tất cả các phần tử trong hệ thống điện (HTĐ) đều chịu ảnh hưởng của tải trực tiếp dòng điện, dẫn đến hiện tượng tỏa nhiệt trên điện trở của từng phần tử Các phần tử này đều có tổn thất năng lượng do phát nhiệt trong quá trình hoạt động của HTĐ.
Điện trở của các đường dây tải điện, dây dẫn pha, dây trung tính, dây chống sét và dây nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng Dây trung tính có thể gây tổn thất khi có dòng điện chạy qua, trong khi dây chống sét, do nằm trong điện từ trường của dây dẫn pha, cũng sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng, dẫn đến tổn thất điện trở của dây chống sét và dây nối đất.
- Điện trở cuộn dây trong các MBA lực
- Điện trở cuộn dây của các máy điện quay
- Điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm trong các thiết bị đóng cắt mạch điện
- Điện trở tiếp xúc của các mối nối trong mạch điện
- Các điện trở nhỏ khác như thanh góp, cuộn dây các máy biến áp đo lường, các mạch tụ bù CSPK
2 Tổn thất điện năng phụ thuộc điện áp
Tổn thất điện năng do hiện tượng phóng điện vầng quang xảy ra trên đường dây trên không và dây dẫn trần, gây ra bởi quá trình ion hóa các phần tử khí xung quanh đường dây tải điện cao áp.
Tổn thất trong lõi thép máy biến áp xảy ra khi điện áp xoay chiều được áp dụng lên cuộn dây, tạo ra từ thông xoay chiều trong lõi thép Hiện tượng này dẫn đến sự xuất hiện của trễ từ và dòng điện xoáy, gây phát nóng lõi thép Hệ quả là tổn thất không tải, hay còn gọi là tổn thất sắt, xảy ra độc lập với công suất tải qua máy biến áp.
3 Tổn thất điện năng do chất lƣợng điện năng
Tổn thất do không đối xứng xảy ra khi điện áp và dòng điện xoay chiều ba pha không tạo thành hệ thống ba pha đối xứng, gây ra bởi nhiều nguyên nhân như sự cố ngắn mạch, đứt dây hoặc vấn đề về nguồn và tải Hiện tượng này dẫn đến sự mất cân bằng và ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng điện năng, với các pha điện áp không bằng nhau và sự xuất hiện của sóng hài Kết quả là, thiết bị hoạt động kém hiệu quả và tổn thất điện năng trong hệ thống điện gia tăng.
Phương pháp tái cấu hình hóa lưới điện giảm tổn thất công suất
1.2.1 Các nghiên cứu trước đây
1 Các giải thuật dựa theo phương pháp Heuristic
Tái cấu trúc hệ thống tương tự như việc tính toán phân bố công suất tối ưu, nhưng yêu cầu khối lượng tính toán lớn hơn do nhiều biến số ảnh hưởng đến trạng thái khóa điện và điều kiện vận hành Các yếu tố cần xem xét bao gồm việc LĐPP phải vận hành hở, không vượt quá tải máy biến áp, đường dây, thiết bị đóng cắt, và đảm bảo sụt áp tại hộ tiêu thụ nằm trong giới hạn cho phép.
Khi giải quyết bài toán tái cấu trúc, việc áp dụng các phương pháp tìm kiếm tối ưu sẽ mang lại kết quả hiệu quả hơn Những phương pháp này thường bao gồm Heuristic tối ưu hóa và hệ chuyên gia, giúp cải thiện quá trình ra quyết định trong tái cấu trúc.
Hiện nay, trong nghiên cứu bài toán tái cấu trúc lực lượng sản xuất, có hai phương pháp phổ biến: thuật toán của Merlin và Back, sử dụng kỹ thuật vòng cắt, kết hợp giữa heuristic và tối ưu; và thuật toán của Civanlar, áp dụng kỹ thuật đổi nhánh, đại diện cho phương pháp thuần túy heuristic.
Heuristic là phương pháp giải quyết vấn đề dựa trên kinh nghiệm, giúp tìm kiếm giải pháp tối ưu qua các thử nghiệm Tuy nhiên, do phụ thuộc vào trực giác, heuristic có thể chỉ đạt được giải pháp gần tối ưu hoặc không tìm ra giải pháp nào Để khắc phục hạn chế này, cần kết hợp heuristic với các kỹ thuật tối ưu hóa dựa trên đặc điểm của đối tượng nghiên cứu Trong bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối, nhiều nghiên cứu cho thấy sự kết hợp giữa heuristic và tối ưu hóa, mặc dù tốn thời gian tính toán, lại có khả năng xác định cấu trúc lưới điện với tổn thất công suất tối thiểu, không phụ thuộc vào cấu trúc ban đầu Nổi bật trong nhóm nghiên cứu này là công trình của Merlin & Back và Civanlar.
Một số phương pháp đã được đề xuất để giải quyết vấn đề tái cấu trúc mạng lưới điện Vào năm 1975, Merlin và Back đã trình bày một phương pháp heuristic có ràng buộc nhằm xác định cấu trúc lưới với tổn thất tối thiểu Phương pháp này loại bỏ lần lượt những nhánh có dòng công suất nhỏ nhất cho đến khi lưới điện đạt trạng thái vận hành hở Trong quá trình thực hiện, thuật toán chỉ xem xét dòng chạy qua khóa điện mà không tính mức giảm ΔP khi phân bố lại phụ tải, do đó không so sánh tổn thất ΔP để lựa chọn cấu hình tối ưu, mà dựa vào điều kiện mở nhánh có dòng nhỏ nhất để đảm bảo tổn thất ΔP là tối thiểu.
Những ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là [10]:
Cấu trúc cuối cùng là độc lập với trạng thái ban đầu của các khóa điện
Quá trình thực hiện phương pháp này dẫn đến tối ưu hoặc gần tối ưu theo các hàm mục tiêu
Các hạn chế chính của phương pháp này là [10]:
Tải giả định hoàn toàn được coi là tải tác dụng, và các nguồn hiện tại cung cấp tải này sẽ không thay đổi trong quá trình tái cấu trúc.
Sụt áp trên lưới được cho là không đáng kể
Các hạn chế khác của lưới điện cũng được bỏ qua
Nhiều nghiên cứu đã phát triển và chỉnh sửa thuật toán nhằm cải thiện hoạt động của lưới điện, giảm khối lượng tính toán và nâng cao chất lượng điện năng Một ví dụ tiêu biểu là thuật toán của Shirmonohammadi và Hong, đã cải tiến phương pháp của Merlin & Back, đạt được kết quả khả quan trong việc tìm kiếm giải pháp tối ưu hoặc gần tối ưu, đồng thời trạng thái của các khóa điện không phụ thuộc vào cấu trúc lưới Shirmonohammadi là người đầu tiên áp dụng kỹ thuật “bơm vào/rút ra” với dòng điện không đổi để mô tả việc phân bố lại phụ tải trong lưới điện phân phối, với giả định rằng dòng điện này là một đại lượng liên tục, giúp khắc phục các nhược điểm chính của phương pháp Merlin & Back.
Bắt đầu từ lưới điện kín, bài toán PBCS sẽ xác định nhánh có dòng điện nhỏ nhất trong các vòng độc lập Khi mở nhánh này, bài toán PBCS sẽ được giải lại cho lưới điện mới và kiểm tra các điều kiện về chất lượng điện áp tại các nút và khả năng tải của các tuyến dây còn lại Nếu không vi phạm các điều kiện này, quy trình sẽ được lặp lại cho đến khi lưới điện đạt cấu trúc hình tia và tất cả phụ tải đều được cấp điện Nếu nhánh vừa mở vi phạm điều kiện vận hành, sẽ phải đóng lại và mở nhánh có dòng điện nhỏ nhất tiếp theo, sau đó giải lại bài toán PBCS và kiểm tra điều kiện vận hành cho đến khi lưới điện hoàn thiện.
Thuật toán của Shirmohammadi chú trọng đến điều kiện chất lượng điện áp và khả năng tải đường dây, khác với thuật toán của Merlin & Back, giúp cấu trúc LĐPP đạt chất lượng điện năng tốt hơn Tuy nhiên, mỗi lần mở khóa điện yêu cầu giải lại bài toán PBCS, dẫn đến thời gian tính toán kéo dài Đối với các LĐPP phức tạp với n khóa điện, có thể xảy ra đến 2^n thao tác để tìm ra cấu hình LĐPP tối ưu với tổn thất công suất thấp nhất.
Nghiên cứu của Jeon và Goswami áp dụng phương pháp Tìm kiếm Tabu (Tabu Search – TS) thông qua kỹ thuật chuyển đổi nhánh để tái cấu trúc lưới điện phân phối (LĐPP) Phương pháp Tabu giải quyết vấn đề bằng cách học hỏi từ kinh nghiệm và tìm kiếm giải pháp qua các thử nghiệm, đồng thời rút ra bài học từ những sai lầm Bài toán tái cấu trúc được định nghĩa là bài toán tối ưu phi tuyến nguyên hỗn hợp, với hàm mục tiêu là tối thiểu hóa ΔP và các ràng buộc được đánh giá qua hệ số phạt a Việc lựa chọn thông số phạt cần phải phù hợp để đảm bảo rằng chất lượng điện năng đạt tối ưu Mặc dù phương pháp Tabu mang lại kết quả tìm kiếm hiệu quả, nhưng nhược điểm lớn của nó là yêu cầu số lần lặp cao.
Civanlar đã cải tiến kỹ thuật đổi nhánh bằng cách thay thế một khóa mở bằng một khóa đóng trong cùng một vòng để giảm thiểu tổn thất công suất Vòng được chọn cho quá trình này là vòng có cặp khóa đóng/mở mang lại mức giảm tổn thất công suất tối ưu nhất Quy trình này được thực hiện lặp lại cho đến khi không còn khả năng giảm thiểu tổn thất nữa.
Giải thuật Civanlar có những ưu điểm sau [11]:
Nhanh chóng xác định phương án tái cấu trúc với tổn thất tối thiểu bằng cách giảm số lượng liên kết đóng cắt thông qua quy tắc heuristic, đồng thời áp dụng công thức thực nghiệm để đánh giá mức độ giảm tổn thất tương đối.
Việc xác định dòng tải tương đối chính xác
Tuy nhiên, giải thuật cũng còn nhiều nhược điểm cần khắc phục [11]:
Mỗi bước tính toán chỉ xem xét 01 cặp khóa điện trong 01 vòng
Chỉ đáp ứng được nhu cầu giảm tổn thất, chứ chưa giải quyết được bài toán cực tiểu hóa hàm mục tiêu
Việc tái cấu trúc hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc ban đầu của hệ thống điện
Bran và Wu đã cải tiến giải thuật của Civanlar bằng cách áp dụng hai phép tính gần đúng cho dòng công suất và sụt áp trong quá trình chuyển tải Công suất tính toán trên nhánh theo phương pháp của họ chỉ bao gồm thành phần công suất phụ tải, bỏ qua tổn thất của các nhánh trước đó Phương pháp này giúp xác định các vấn đề liên quan đến quá tải đường dây và sụt áp ngay trong quá trình giải thuật, thay vì phải chờ đến khi kết thúc bài toán Tuy nhiên, Bran và Wu có thể gặp khó khăn do dễ bị rơi vào các cực tiểu địa phương do tính chất tổ hợp của trình tự thay đổi nhánh.
1.2.2 Các giải thuật dựa trên trí tuệ nhân tạo
Trong thời gian gần đây, trí tuệ nhân tạo đã trở nên phổ biến, dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của nhiều kỹ thuật như hệ thần kinh nhân tạo (ANN), giải thuật gen (GA) và hệ chuyên gia (ES) trong việc tái cấu trúc hệ thống Mặc dù các kỹ thuật này đã chứng minh được giá trị trong nhiều ứng dụng, nhưng vẫn chưa có giải pháp tối ưu nhất Với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ máy tính, trí tuệ nhân tạo hứa hẹn sẽ được áp dụng nhiều hơn cho các bài toán tái cấu trúc hệ thống Việc kết hợp đồng thời ANN và GA (giải thuật lai) mở ra nhiều triển vọng trong việc giảm thiểu đáng kể thời gian tính toán.
Thuật toán di truyền (GA) là một phương pháp tìm kiếm dựa trên cơ chế chọn lọc tự nhiên và di truyền tự nhiên, kết hợp giữa sự thích nghi của di truyền học và tối ưu hóa Với các tính năng đơn giản, GA phù hợp để giải quyết nhiều vấn đề tối ưu hóa khác nhau Việc sử dụng GA hiệu quả phụ thuộc vào nguyên tắc mã hóa và giải mã, cùng với cơ chế của nhiễm sắc thể đại diện cho mạng lưới phân phối và cấu trúc của chức năng thể lực.
Phương pháp xác định phương án bù tối ưu
1.3.1 Các nghiên cứu trước đây
Nhiều nghiên cứu đã được công bố về xác định vị trí bù công suất phản kháng, bao gồm các tác giả như Anwar Shahzad Siddiqui, C Chin, Samala và M Chis Các nghiên cứu này áp dụng các phương pháp như thuật toán kỹ thuật logic mờ, giải thuật logic mờ và giải thuật Heuristic để đạt được kết quả tối ưu.
Bù CSPK sẽ nâng cao công suất phát cho các nhà máy điện, cải thiện khả năng tải cho các phần tử mang điện, từ đó giảm thiểu tổn thất công suất và khắc phục tình trạng thiếu điện Đồng thời, bù CSPK cũng giúp giảm chi phí đầu tư cho nguồn điện và nâng cấp lưới điện, góp phần giảm tổn thất điện năng và ổn định giá điện.
Trong thực tế vận hành, việc bù trung áp thường cao hơn so với bù hạ áp Điều này cho thấy tủ tụ bù hạ áp chưa được thiết kế hợp lý về dung lượng và phân chia các module tụ.
Vấn đề bù công suất phản kháng trong mạng điện của các nước phát triển đang được chú trọng Các phương pháp bù công suất phản kháng bao gồm thiết bị bù tập trung, bù phân tán và bù đóng cắt kết hợp với máy cắt Mỗi quốc gia có những cách quản lý và kinh doanh công suất phản kháng riêng, điều này mở ra cơ hội cho việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp phù hợp trong điều kiện mạng lưới điện Việt Nam.
1.3.2 Giải pháp đề xuất từ chương trình PSS/ADEPT Để tính toán dung lượng bù cho từng phát tuyến, phải dựa vào phát tuyến đó để xét xem có bao nhiêu nhánh lớn cần bù Nếu phát tuyến không có nhánh rẽ lớn thì việc tính toán bù chỉ xét trên phát tuyến đó mà thôi Còn nếu phát tuyến đó có nhiều nhánh lớn thì phải tiến hành tính toán bù trên các nhánh đó coi như các nhánh rẽ đó là một phát tuyến mới
1 Tính toán dung lượng bù cho từng phát tuyến:
Để xác định dung lượng bù tổng cho từng phát tuyến, cần xem xét số lượng nhánh lớn cần bù Nếu phát tuyến không có nhánh rẽ lớn, việc tính toán chỉ tập trung vào phát tuyến đó Ngược lại, nếu có nhiều nhánh lớn, cần tính toán dung lượng bù cho các nhánh này như thể chúng là những phát tuyến mới.
Sau đây là cách tính toán dung lượng bù cho từng phát tuyến:
Xác định dung lượng bù tổng cho từng phát tuyến:
Qb Σ = P(tgφ 1 - tgφ 2 ) (kVAr) (1.14) Dung lượng bù tổng của phát tuyến:
Qb max = P max (tgφ 1 - tgφ 2 ) (kVAr) (1.15) Dung lượng bù ở tải cực tiểu (bù nền):
Qb min = Qb nền = P min (tgφ 1 - tgφ 2 ) (kVAr) (1.16) Dung lượng bù ở tải cực đại (ứng động):
Qb ưđ = Qb max - Qbù min (kVAr) (1.17) Trong đó: Công suất tác dụng của phát tuyến là:
I max và I min xác định từ đồ thị phụ tải của phát tuyến:
Hệ số công suất yêu cầu trên phát tuyến:
√ √ (1.20) Xác định hệ số phụ tải của phát tuyến:
+ + ∑ : Công suất đặt của các máy biến áp trên phát tuyến
Xác định vị trí đặt tụ bù tối ưu: a Trường hợp đặt một vị trí
Phương trình độ giảm tổn thất khi đặt một tụ bù trên phát tuyến: ΔP g = 3.c.α.x 1 [(2 - x 1 )+λ.x 1 - c] (1.23) Đạo hàm ΔP theo x 1 và cho bằng không:
Để đơn giản trong việc tính toán, ta áp dụng công thức tỉ số bù tối ưu ở trường hợp tổng quát:
Khi lắp đặt tụ bù trên phát tuyến, tỉ số bù tối ưu được xác định là c=2/3 Đối với phụ tải phân bố đều, dòng phản kháng tại cuối đường dây sẽ bằng không, tức là I2=0 với λ=0 và α=1.
Vậy vị trí đặt tụ bù tối ưu là: chiều dài phát tuyến b Trường hợp đặt hai vị trí
Phương trình độ giảm tổn thất khi đặt một tụ bù trên phát tuyến: ΔP g = 3.c.α.{[x 1 (2 - x 1 ) + λ.x 1 - 3c] + [x 2 (2 – x 2 ) + λ.x 2 - c]} (1.25) Đạo hàm ΔP theo x1, x 2 và cho bằng không:
Khi lắp đặt tụ bù trên phát tuyến, tỉ số bù tối ưu được xác định là c=2/5 Đối với phụ tải phân bố đều, dòng phản kháng ở cuối đường dây sẽ bằng không, tức là I2=0 với λ=0 và α=1.
Vậy, vị trí đặt tụ bù tối ưu là: và chiều dài phát tuyến c Trường hợp sử dụng ba bộ tụ bù
Giả sử ba bộ tụ bù có công suất đồng nhất và được kết nối vào đường dây để thực hiện bù công suất Tiến hành tính toán tương tự như trước, ta có thể xác định biểu thức tính độ giảm tổn thất công suất trong hệ đơn vị tương đối.
d Trường hợp sử dụng bốn tụ bù
Giả sử rằng bốn bộ tụ bù có cùng công suất và được kết nối vào đường dây để thực hiện bù Qua quá trình tính toán tương tự như trước, ta có thể xác định biểu thức tính độ giảm tổn thất công suất trong hệ đơn vị tương đối Điều này có thể được mở rộng cho trường hợp sử dụng n bộ tụ bù.
Dựa vào các kết quả tính toán với số lượng tụ bù tăng dần, chúng ta có thể suy ra trường hợp tổng quát với n bộ tụ bù Từ đó, có thể viết biểu thức tính độ giảm tổn thất công suất trong hệ đơn vị tương đối.
Trong đó: xi là khoảng cách trong hệ đơn vị tương đối của vị trí đặt tụ bù thứ i tính từ nguồn; n là tổng số bộ tụ bù
Luận văn nghiên cứu lý thuyết bù tối ưu thông qua phương pháp phân tích động theo dòng tiền tệ và dung lượng tối ưu Nó xây dựng cơ sở dữ liệu cùng các chỉ số kinh tế LĐPP cho chương trình PSS/ADEPT Bằng cách sử dụng chương trình này, luận văn tính toán và đánh giá hiệu quả các phương án bù tối ưu ở phía trung áp, từ đó đề xuất phương án bù tối ưu cho LĐPP.
Phương pháp xác định tổn thất điện năng thương mại
Tổn thất thương mại, hay tổn thất phi kỹ thuật, xảy ra do vi phạm sử dụng điện, bao gồm việc lấy cắp điện qua nhiều hình thức như câu móc trực tiếp và làm sai lệch hệ thống đo đếm Nguyên nhân chủ yếu đến từ sự chủ quan trong công tác quản lý, như khi TU mất pha, TI quá tải, hoặc không kịp thời xử lý và thay thế công tơ khi bị hư hỏng Ngoài ra, sai số của các thiết bị đo đếm điện năng cũng góp phần làm gia tăng tổn thất này.
(1.28) quản lý còn sơ hở dẫn đến thất thu tiền điện, khách hàng còn vi phạm quy chế sử dụng điện
Tổn thất thương mại là chỉ số quan trọng phản ánh trình độ quản lý của doanh nghiệp sản xuất kinh doanh điện Khi trình độ quản lý được nâng cao, tổn thất thương mại sẽ giảm xuống Mục tiêu của các doanh nghiệp trong ngành này là nỗ lực giảm thiểu tổn thất thương mại đến mức gần bằng không.
1.4.2 Các giải pháp trước đây
1 Tổn thất thương mại do đơn vị quản lý
- Do điện kế đo đếm không chính xác
- Ghi chỉ số sai lệch
- Do chủ quan của người quản lý khi công tơ chết, cháy không thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số;
Việc không tuân thủ chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định đã dẫn đến tình trạng điện năng bán cho khách hàng qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với mức điện năng thực tế mà khách hàng sử dụng.
2 Tổn thất thương mại do trộm cắp điện
- Câu trực tiếp từ lưới Điện lực sử dụng
- Câu trực tiếp từ cột đầu nhà không qua công tơ
- Mổ cáp mullre trước công tơ
- Phá niêm chì hộp che bảo vệ công tơ, phá chì kiểm định để tác động trực tiếp vào công tơ gây sai lệch HTĐĐ
- Dùng chì niêm giả niêm lai chì sau khi điều chỉnh, thay đổi kết cấu bên trong công tơ
- Phá niêm chì hộp che bảo vệ công tơ, phá niêm chì hộp đấu dây công tơ để tác động trực tiếp vào công tơ gây sai lệch HTĐĐ
- Khoan lổ công tơ chặn đĩa quay
- Phá hỏng mặt kiến công tơ
- Đảo pha lấy nguội ngoài
- Tháo nguội vào công tơ lấy nguội ngoài
- Quản lý chất lượng thiết bị hệ thống đo đếm khi mua sắm, thí nghiệm, kiểm định và vận chuyển, lưu kho và trước khi đưa vào vận hành
- Quản lý mật khẩu điện kế và phần mềm cài đặt điện kế điện tử
- Quản lý nghiệm thu lắp đặt, sửa chữa hệ thống đo đếm
- Quản lý hệ thống đo đếm từ xa bằng phần mềm chuyên dùng
- Kiểm tra hệ thống đo đếm
- Giảm thiểu thấp nhất việc ghi chỉ số trên công tơ không cùng thời điểm dẫn đến việc xác định điện năng TTĐN không chính xác
Yếu tố thương mại chủ yếu liên quan đến hành vi gian lận thương mại và vi phạm sử dụng điện, bao gồm việc lấy cắp điện qua các hình thức như câu móc trực tiếp, làm sai lệch mạch đo đếm, hoặc gây hư hỏng công tơ Ngoài ra, việc không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn, cũng như sự chủ quan trong quản lý khi không thay thế kịp thời công tơ hỏng, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số, đều góp phần vào tình trạng tổn thất điện năng Việc không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ theo quy định của Nhà nước cũng là một yếu tố quan trọng trong vấn đề này.
