Bù công suất phản kháng nâng cao chất lượng điện năng lưới điện nông nghiệp

Nội dung text: Bù công suất phản kháng nâng cao chất lượng điện năng lưới điện nông nghiệp

1. Tạp chí KHKT Nông nghiệp, Tập 1, số 2/2003 bùcôngsuấtphảnkhángnângcaochấtl−ợngđiện năngl−ớiđiệnnôngnghiệp Reactivepowercompensationtoraiseelectricqualityinagricultural distributionnetwork NguyễnThịHiên 1 summary Calculating and choosing the place and compensation capacity based on scientific installation is a practical and imperative problem in distributing and conducting electricity. Thispaperpresentsamethodtodetermineoptimalcompensationplacesandcapacity of reactive power in distribution network.Nonlinearprogrammingmodelwas applied (optimumthebenefitseveryyear),andtheoptimalsolutionwasreceivedbytheiterative procedure.TheproblemwasprogrammedbyMatlabalgrothim. Keywords: Compensation,reactive,optimum. 1.Đặtvấnđề Nghiêncứu,đềxuấtph−ơngpháptính Hiên (2002) cho thấy: mỗi ph−ơng pháp toánbùtối−ucôngsuấtphảnkhángphù đềucó−u,nh−ợcđiểmnhấtđịnhvthích hợp với l−ới điện phân phối sao cho vừa hợptrongnhữngđiềukiệntínhtoánkhác đảm bảo chất l−ợng điện áp, vừa có tính nhau, các mô hình đ−ợc xây dựng ch−a kinhtếđanglmộtvấnđềcầnđ−ợcquan mangý nghĩa tổng quát, chỉáp dụng với tâmbởivìtrongthựctế,việclắpđặtcác mạngđiệnhìnhtiađơngiản,ch−axéttới thiếtbịbùch−amanglạihiệuquảkinhtế; sựphânbốngẫunhiêncủaphụtải dung l−ợng v vị trí đặt thiết bị bù đ−ợc Môhìnhbùtối−uchophépxácđịnhvị chọnch−ahợplýnênkhôngnhữngkhông trívdungl−ợngđặtbùsaochođạtđ−ợc cảithiệnđ−ợcchấtl−ợngđiệnmcòncó hiệu quả kinh tế tối đa m vẫn đảm bảo thểlmtăngtổnhao,gâythiệthạikinhtế. cácđiềukiệnkỹthuậtcủamạng(điệnáp, Việc tính toán, lựa chọn vị trí v dung dòngchophép, ) l−ợng bù trên cơ sở khoa học l một bi toáncóýnghĩathựctiễnvcấpthiếtđối 2.xâydựngMôhìnhtoánhọc vớingnhđiệnnóiriêngvnềnkinhtếnói 2.1. Môhìnhtoánhọc chung. Bi toán bù tối −u công suất phản Quanghiêncứu,phântíchcácph−ơng kháng lxác định công suất v vịtrí đặt pháp tính bù công suất phản kháng cácthiếtbịbùnhằmmụctiêuđạthiệuquả (ph−ơng pháp bù theo điện áp, cực tiểu kinh tế cực đại khi thoả mn tất cả các hmchiphítínhtoán,cựctiểutổnthất điềukiện kỹ thuậttrongchế độlm việc côngsuấttácdụng, )củaNguyễnThị bìnhth−ờngcủamạngđiện.Chỉtiêuhiệu IBộmônĐiệnNôngnghiệp,KhoaCơđiện 142
2. Bùcôngsuấtphảnkhángnângcaochấtl−ợngđiệnnăng quảkinhtếlcácchiphíquyđổi,cácyêu Theo L Văn út & cs (1999) có thể cầu kỹ thuật, l các hạn chế về độ lệch biểudiễnhmmụctiêubằngmatrậncấu điệnáp,khảnăngmangtảicủacácphần trúc[A]: tử trong mạng điện v công suất của các thiếtbịbù. n 2 2([Ai ][ Qtt ]).([ Ai ][ Qb]−([ Ai ][ Qb]) F= C τ∑ Ri a.Hmmụctiêu ∆ U2 i=1 i p .(∑k0 j + kb ∑Qbj ) →max(2.3) F=C ∆.DAp. (∑k0 j + kb ∑Qbj ) →max (2.1) b.Cácđiềukiệnrngbuộc + Điều kiện cân bằng công suất phản Trongđó: khángnút: C ∆giá1kWhtổnthấtđiệnnăng,lấy Tổngcôngsuấtphảnkhángtớimộtnút bằnggiábánđiệntrungbình,(đ/kWh); bấtkỳtrongmạngđiệnphảicânbằngvới DAđộgiảmtổnthấtđiệnnăngsovới tổngcôngsuấtphảnkhángđiratừnútđó tr−ớckhiđặtbù,(kWh); ( ) DAphụthuộcvocấutrúcl−ới,đồthị Q i =Q tj Q bj + ∑ Qk + ∆Qk (2.4) phụ tải công suất phản kháng, cấu trúc k trạmbù:sốl−ợng,vịtrí,chếđộvậnhnh Trongđó: tụbù. Q côngsuấtphảnkhángđitớinútj, phệsốđ−ợcxácđịnh: i vớimạngđiệnhởi=j; p=a tc +k vh +k kh (2.2) Q tj phụ tải phản kháng tại nút j, (kVAr); 1 Tổngklấyứngvớicácnhánhnốivới Với:a tc = hệsốthuhồivốnđầut− Tn nútjcóh−ớngcôngsuấtđirakhỏinút. tiêuchuẩn; +Điềukiệnvềcôngsuấtphátcủatụ: T n thời gian thu hồi vốn đầu t− tiêu chuẩn,(năm); 0 ≤Q bj ≤Q bjmax (2.5) k ,k hệsốvậnhnhvhệsốkhấu vh kh Qbjmax côngsuấtbùtốiđatạinút hao thiết bị, th−ờng lấy theo phần trăm j,xácđịnhtheocôngsuấtphụtải. vốn đầu t− (bao gồm cả xây lắp v thiết +Điềukiệnvềchấtl−ợngđiệnáp bị).Vớil−ớitrungáp:K =7%,k =3% vh kh Điệnáptạicácnúttrongmạngđiệnở ữ5%(TrầnQuangKhánh,2000) bấtkỳchếđộlmviệcnođềuphảinằm k oj thnh phần chi phí cố định của tronggiớihạnchophép: trạmtụbùj,(đồng/trạm); ∆V % ≤ ∆V % ≤ ∆V %(2.6) k bgiáđơnvịcôngsuấttụbù,lhm cpd j cpt phụthuộccôngsuấtbù,lhmphituyến, hayU ≤U ≤U (2.7) rờirạccủaQ b,đểđơngiảnlấyk b=const; min j max Q bj công suất bù tại trạm thứ j, Umax ,U min Giớihạnchophéptrênv (kVAr); d−ớicủađiệnáp,(kV); 143
3. NguyễnThịHiên +Điềukiệnvềdòngđiện(khảnăngtải đòihỏitínhchínhquyvliêntụccủahm củađ−ờngdây) mụctiêu,thuậttoánđơngiản,dễápdụng. Sau khi đặt bù, dòng điện chạy qua Tuy nhiên, khối l−ợng tính toán của cácnhánhphảiởtronggiớihạnchophép, ph−ơng pháp lớn, đòi hỏi phải đ−ợc thực nghĩal: hiệntrênmáytính. 2.3. ápdụng I i≤I cpi (2.8) Bi toán đ−ợclập trìnhtheo ngônngữ Matlab,ápdụngchol−ớiđiệnhình1,kết Icpi dòngđiệncựcđạichophépchạy quảtínhtoánchotrongbảng1;Saukhi quanhánhi,giátrịnyđ−ợcxácđịnhtheo bù,l−ợngđiệnnăngtiếtkiệmhngnăml tiếtdiệndâydẫncủamạngđiện. 46114,5 kWh mang lại 41,8 triệu đồng cho ngnh điện; Ph−ơng án đòi hỏi vốn +Cácđiềukiệnliênquanđếnvốnđầut− đầut−:156,3triệuđồng. (thời gian thu hồi vốn) sẽ đ−ợc xét đến nh−mộtđiềukiệnđủđểquyếtđịnhcónên đặt bù tại một nút j no đó hay không 3.nhậnxétVkếtluận (NguyễnThịHiên,2002). Trong điều kiện của mạng điện nông * Nhận xét: Quasựphântích,sosánh nghiệp n−ớc ta hiệnnay, việc tìm ra một của Nguyễn Thị Hiên (2002) v Viện ph−ơng pháp tính bù công suất phản Năngl−ợng(2000)chothấyph−ơngpháp khángkhoahọclmộtbitoánhếtsứccó bù tối −u với hm mục tiêu (2.1) v các ýnghĩa,ph−ơngpháptínhbùtối−ucông rngbuộc(2.4) ữ(2.7)tỏrahợplýhơncả, suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối đa lsựkếthợphiho,chặtchẽgiữalợiích các tiết kiệm m chúng tôi xây dựng đ kinhtếvớicácchỉtiêukỹthuật,đápứng khắc phục đ−ợc một số nh−ợc điểm của đ−ợc thực tiễn của l−ới điện phân phối cácph−ơngpháptínhtr−ớcđó,cụthể: hiệnnayởViệtNam. Ph−ơngphápcóthểápdụngthuậntiện 2. 2. Ph−ơngpháptính đốivớimộtmạngđiệnhởbấtkỳ,sốliệu đòihỏikhôngnhiều,dễthuthập. Môhìnhvớihmmụctiêu(2.3)vhệ cácrngbuộc(2.4 ữ2.8)lmôhìnhquy Ph−ơngphápvch−ơngtrìnhtínhtoán hoạchphituyến,đabiếnvớicácbiếngián chophépxemxétsựảnhh−ởngđồngthời đoạnvìcôngsuấtcủacácthiếtbịbù(bộ củanhiềuyếutốkinhtếkỹthuật,dođó tụ)thayđổirờirạcnênviệclựachọnmột nângcaođ−ợcđộchínhxáccủabitoán. ph−ơngphápgiảiphùhợp,cóhiệuquảl Việcxácđịnhthứtự−utiêncácnútđặt vấnđềquantrọngvcóýnghĩa. bùvgiảmnhỏsốbiến(nútbù)tuỳthuộc Quaphântích,đánhgiámộtsốph−ơng vokhảnăngđâùt−vquảnlývậnhnh pháp tính (Viện năng l−ợng, 2000; (NguyễnThịHiên,2002)lmđơngiảnrất NguyễnThịHiện,2002),ph−ơngpháplặp nhiều quá trình tính toán m không ảnh nhiềub−ớctỏralph−ơngphápkháphù h−ởngđếntínhtối−ucủabitoán. hợpđốivớibitoántínhtoándungl−ợng Ph−ơngphápđềxuấtcóthểápdụngcó tụbùtối−u,tuymứcđộhộitụchậmhơn hiệuquảđốivớicácl−ớiđiệntrungápở sovớicácph−ơngphápsửdụngđạohm khu vực nông nghiệp v cũng có thể mở cấphai(Lagrange,Gradient )nh−ng−u rộng phạm vi ứng dụng đối với các l−ới điểm nổi bật của ph−ơng pháp l không điệnphânphốikhác. 144
4. 4 2 1 38 AC70 AC70 AC70 0 AC70 AC50 40 0,3 0,3 1,2 3 0,12 Bùcôngsuấtphảnkhángnângcaochấtl−ợngđiệnnă AC 3 39 30 AC 70 AC 70 AC70 AC 70 18 0,3 31 0,72 32 0,7 33 0,55 AC70 AC 70 0,55 1,3 25 29 34 35 36 37 16 AC70 AC70 19 AC70 21 AC7023 AC 70 AC70AC35 AC35 AC35 AC35 AC70 0,1 0,4 0,5 0,8 0,35 0,22 0,01 0,46 0,55 0,2 1,2 17 AC70 AC70 0,6 22 0,8 AC70 2 20 24 26 AC70 28 AC70 0,2 0,32 27 5 AC70 7 AC708AC70 9 AC70 12 AC70 13 AC 70 15 AC70 0,75 0,25 0,25 1,1 1,55 1,1 AC70 0,2 0,25 AC 70 11 AC70 10 1,15 1,1 ng 14 Hình1 .Sơđồmạngđiệntínhtoánbùtối−ucôngsuấtphảnkháng 145
5. NguyễnThịHiên Bảng1 .Kếtquảtínhtoánbùtối−ucôngsuấtphảnkhángl−ớiđiệnhình1 Nút CôngsuấtP max (kW) cos ϕ ∆Utr−ớc (%) ∆Usau (%) Qbù (kVAr) 1 0 0 2,44 1,88 0 2 0 0 2,69 2,13 0 3 154 0,85 2,73 2,17 0 4 85 0,80 2,91 2,35 0 5 0 0 3,75 3,19 0 6 156 0,80 3,76 3,21 0 7 80 0,75 4,22 3,66 0 8 188 0,80 4,36 3,80 0 9 0 0 4,48 3,93 0 10 153 0,85 4,51 3,95 0 11 70 0,80 4,55 3,99 0 12 148 0,78 4,91 4,35 0 13 0 0 5,39 4,83 0 14 358 0,82 5,58 5,00 0 15 296 0,80 5,55 4,99 0 16 115 0,70 3,12 2,30 0 17 0 0 3,23 2,37 0 18 80 0,85 3,25 2,39 0 19 0 0 3,68 2,63 0 20 126 0,70 3,72 2,67 0 21 0 0 4,21 2,92 0 22 264 0,85 4,21 2,92 0 23 0 0 4,95 3,29 0 24 292 0,80 5,07 3,40 0 25 0 0 5,23 3,40 0 26 0 0 5,49 3,66 0 27 126 0,80 5,51 3,68 0 28 144 0,80 5,51 3,68 0 29 0 0 5,37 3,43 0 30 225 0,70 5,87 3,48 260 31 295 0,80 5,95 3,49 260 32 164 0,85 6,03 3,51 120 33 70 0,70 6,06 3,51 80 34 154 0,85 5,38 3,44 0 35 125 0,85 5,52 3,52 0 36 153 0,80 5,63 3,57 130 37 144 0,80 5,65 3,58 130 38 200 0,80 1,37 1,37 0 39 135 0,80 1,41 1,41 0 40 526 0,70 1,45 1,45 0 Tiliệuthamkhảo L Văn út, Tăng Thiên T−, Trần Vinh Tịnh NguyễnThị Hiên (2002), Bù công suấtphản (1999),“Đánhgiáhiệuquảlắpđặtthiếtbịbù khángnângcaochấtl−ợngđiệnnăngl−ới trongmạngcungcấpđiện”, TạpchíKhoahọc điện phân phối , Luận văn Thạc sỹ Khoa vCôngnghệcáctr−ờngĐạihọc, (page22). họckỹthuật,HNội. Viện Năng l−ợng (2000), “Nghiên cứu thiết Trần Quang Khánh (2000), Quy hoạch điện lập quy trình bù công suất phản kháng nôngthôn ,GiáotrìnhĐạihọcNôngnghiệp nhằm giảm tổn thất điện năng trong l−ới I,HNội. phânphối”,Đềtinghiêncứukhoahọc. 146