PowerPoint Nghiên cứu ứng dụng hệ thống DAS (Distribution Automatic System) cho lưới điện phân phối trung áp

KHOA CƠ – ĐIỆN

LOGO

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài :

“Nghiên cứu ứng dụng hệ thống DAS

(Distribution Automatic System) cho lưới điện
phân phối trung áp huyện Cẩm Khê - Phú Thọ”

Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Hữu Hợp

Mã sinh viên

: 566494

1


Bố cục đồ án
1

Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối
trung áp huyện Cẩm Khê – Phú Thọ

2

Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối
DAS

3
4

LOGO

Chương 3 : Tính tốn ứng dụng hệ thống DAS cho
lưới điện phân phối trung áp huyện Cẩm Khê – Phú
Thọ
Chương 4 : Phân tích tài chính – kinh tế

2


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

Kinh tế xã hội
huyện Cẩm
Khê
GIỚI THIỆU CHUNG:
Cẩm Khê là huyện miền
núi nằm về phía Tây Bắc của
tỉnh Phú Thọ, ngành nơng

nghiệp vẫn chiếm tỷ trọng lớn
và giữ vai trò quan trọng trong
phát triển kinh tế của huyện.
Bên cạnh đó ngành cơng
nghiệp – tiểu thủ công nghiệp,
dịch vụ thương mại cũng đang
dần phát triển và giữ vị trí
quan trọng trong nên kinh tế
của huyện.

PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT
TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI:
Cẩm Khê đang nỗ lực thực
hiện cơng nghiệp hóa, hiện đại
hóa, trước hết là đối với nông
nghiệp, nông thôn, phấn đấu
tạo chuyển dịch cơ cấu kinh tế
theo hướng tăng tỷ trọng tiểu,
thủ công nghiệp dịch vụ, giảm
tỷ trọng nông nghiệp.

3


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

 Hiện trạng lưới điện phân phối

 Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại: Trạm treo, trạm xây và
một số trạm ngoài trời.
Bảng 1.1 Khối lượng trạm biến áp phân phối huyện Cẩm Khê – tỉnh
Phú Thọ (tính cuối tháng 5-2015)
Dung lượng

STT

Hạng mục

Số trạm

Số máy

1

35/0,4KV

82

83

19.525,0

2

10/0,4kV

77

79

19.406,5

(kVA)

 Đường dây phân phối
Kết cấu lưới phân phối hầu hết là ở dạng mạch vòng vận hành hở, xu
hướng phát triển cấp điện áp 35kV, cấp điện áp 10kV trong tương lai sẽ
chuyển đổi về lưới 22kV.
4


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

Bảng 1.2 Thống kê chiều dài đường dây phân phối huyện Cẩm
Khê (tính đến cuối tháng 5 - 2015)
STT

Hạng
mục

Chiều dài (km)
Đường dây trên

1

35kV

không
99,156

2

10kV

82,577

Cáp ngầm

Tổng cộng

0,000

99,156

0,080

82,657

 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Hiện nay trên lưới phân phối huyện Cẩm Khê vẫn sử dụng hầu hết các
dao cách ly đóng cắt thủ cơng để phân đoạn.
Ngồi ra tại các đầu lộ dây có trang bị một số thiết bị đóng cắt khác như
cầu trì tự rơi, máy cắt hợp bộ ..

5


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

 Tình hình sử dụng điện hiện tại và thống kê sự cố
Bảng 1.3 Tình hình tiêu thụ điện năng huyện Cẩm Khê qua
các năm (đơn vị kWh)
TT
1
2
3
4
5
6
7

Hạng mục
Quản lý và tiêu
dung dân cư
Công nghiệp +
Xây dựng
Nông, lâm, thuỷ
sản
Thương mại,
dịch vụ
Các hoạt động

khác
Tổng thương
phẩm
Điện nhận

Năm 2010

Năm 2011

Năm 2012

Năm 2013

Năm 2014

2.319.802,0

2.639.300,6

3.022.404,6

3.468.227,1

3.802.225,3

244.269,0

347.522,6

485.505,3

593.352,2

705.319,3

72.882,6

101.045,6

140.362,3

132.374,3

119.252,3

13.653,2

13.237,7

19.271,9

28.927,9

29.166,0

106.373,1

123.772,0

133.441,2

146.957,2

157.637,9

2.756.979,9

3.224.878,5

3.800.985,3

4.369.838,7

4.813.600,8

3.098.808,4

3.681.493,6

4.473.623,0

5.043.288,4

5.590.883,9

6


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

Bảng 1.4 Thống kê sự cố lưới điện trung áp huyện Cẩm Khê giai
đoạn năm 2010 – 2014
Năm
2010
2011
2012
2013
2014

Điện áp, kV

Số vụ, lần

35kV
10kV
35kV
10kV
35kV
10kV
35kV
10kV
35kV
10kV

2
3
3

0
7
0
6
1
1
4

Thời gian phục hồi
(phút)
511
650
490
0
468
0
921
515
30
775

7


Chương 1 : Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối trung áp huyện
Cẩm Khê – Phú Thọ

LOGO

 Phân tích sự cần thiết đầu tư cải tạo lưới phân phối huyện Cẩm Khê –

Phú Thọ
•Kết cấu lưới điện khá phức tạp gây nhiều khó khăn trong cơng tác
quản lý vận hành, khơng đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
•Các thiết bị đóng cắt hầu hết có tuổi thọ cao, lạc hậu, lỗi thời.
•Sự tăng trưởng của mức sống cũng như sự phát triển của sản xuất
đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao của lưới điện.
 Cách đáp ứng hiệu quả nhất là áp dụng các tiến bộ khoa học để cải
tiến cấu trúc và vận hành lưới điện, mà cụ thể là áp dụng hệ thống
DAS với các ưu điểm vượt trội:
o Tự động phân vùng và xử lý sự cố.
o Mô phỏng hệ thống điện, giám sát và điều khiển lưới điện trên máy
tính theo thời gian thực.
o Cơ sở dữ liệu của hệ thống được quản lý và theo dõi liên tục.

8


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

Hệ thống tự động hóa lưới phân phối (DAS - Distribution Automatic
System) cung cấp chức năng điều khiển và giam sát từ xa các dao cách ly
phân đoạn tự động, phối hợp giữa các điểm phân đoạn trên lưới phân phối,
nhờ đó thực hiện cơ lập nhanh được phân đoạn sự cố và khôi phục việc
cung ứng điện cho phần cịn lại của hệ thống bị sự cố.

Hình 2.1: Các giai
đoạn triển khai hệ
thống DAS

9


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 Các thiết bị theo từng giai đoạn đối với đường dây trên không
1. Các thiết bị DAS - Giai đoạn 1

Hình 2.2 : Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 1
• Cầu dao tự động PVS có các chức năng:
+ Đóng, cắt tự động nhờ hoạt động của cuộn điện từ,
+ Các cần vận hành bằng tay cho phép thao tác tại chỗ.

10


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

• Rơle phát hiện sự cố FDR
+ Rơle được chia thành loại cho hệ thống hình tia và loại cho hệ thống
mạch vịng.
Bảng 2.2: Các thơng số chính của FDR
Loại

01

Nguồn cung cấp

50/60Hz

Dung lượng
 

 

 

X

Hình tia

Mạch
vịng g
(giây)
Điều khiển

03

220/380V AC

Tần số

(giây)

02

Nhỏ hơn 10VA
Ngắn

7-14-21-28-35- 42

Dài

14-28-42-56-70- 84

 

Ngắn

Y

Dài

 
XL

Ngắn
Dài

7-14-21-28-35- 42

35-70-105-140-

35-70-105-140- 175-

175-210
30-120-180-240-

5

210
7

300-360
30

10
45-60-75-90- 105-

30
10-85-100-115- 130-

50
165-200-235- 270-

120
80-100-120-140-

145
165-200-235- 270-

305-340
260-320-380- 440-

160-180

305

500-560

Bằng tay/Tự động

11


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

• Máy biến áp cấp nguồn (SPS)

Hình 2.3: Sơ đồ đấu nối SPS trong
mạch hình tia

Hình 2.4: Sơ đồ đấu nối SPS trong
mạch vòng

12


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

Hợp bộ PVS, FDR và SPS tạo một bộ dao cách ly phân đoạn tự động

(Sectionalizer).

Hình 2.5: Nguyên lý cấu tạo của hợp bộ DPĐTĐ

13


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

Quá trình phát hiện và cắch ly vùng sự cố trên lưới trung thế bằng
các thiết bị DAS được mô tả riêng cho đường dây trên không đối với hai
loại mạch hình tia và mạch vịng.
• Với mạch hình tia

Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động ở lưới hình tia

14


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

• Với mạch vịng

Hình 2.7: Ngun lý hoạt động ở lưới mạch vòng

15

Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

2. Các thiết bị DAS – Giai đoạn 2

Hình 2.8: Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 2

16


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

3. Các thiết bị DAS – Giai đoạn 3
Ở giai đoạn 3, có thể thực hiện việc tự động hóa cấp cao hơn
bằng cách đưa vào một hệ thống máy tính có chức năng cao cấp
và màn hình có sơ đồ lưới điện thể hiện trạng thái vận hành của hệ
thống.

17


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối dành cho cáp ngầm

Hình 2.11: DAS cho hệ thống cáp ngầm

18


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 So sánh các thiết bị, phương pháp tự động hóa lưới phân phối
 So sánh DAS và Recloser
- DAS tiết kiệm thời khi sự cố sảy ra.
- Tần suất đóng cắt của các máy cắt ở DAS nhiều hơn nên tuổi thọ thiết bị
có phần ảnh hưởng.
 So sánh các phương pháp tự động hóa lưới phân phối cáp ngầm (một
vòng, nhiều vòng, dự phòng )
- Hệ thống mạch vịng đơn có độ tin cậy thấp nhất
- Hệ thống nhiều mạch vịng có thể ngay lập tức cấp điện từ xuất tuyến
khác qua điểm nối vòng.
- Trong hệ thống dự phòng, mất điện xảy ra trong khoảng 1 đến 2 giây
trong lúc đường dây cấp điện đang được chuyển đổi.

19


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 So sánh các thiết bị đóng cắt mạch điện
 Các thiết bị đóng cắt
Bảng 2.5: Cầu dao khí SF6 (GS) và cầu dao chân khơng (VS)
Hạng mục
Mơi trường dập hồ quang
Khả năng ngắt dịng
Kích thước
Xung đóng cắt
Bảo vệ môi trường
Bảo dưỡng
Độ tin cậy / Tuổi thọ
Giá thành

GS
SF6
Tốt
Rất tốt
Tốt
kém
kém
Tốt
Rất tốt

VS
Chân không
Rất tốt
Rất tốt
Tốt
Tốt

Rất tốt
Rất tốt
Tốt

20


LOGO

Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS
 So sánh các thiết bị đóng, cắt 24kV của đường dây phân phối trên không
(ĐDK)
TT
1

Thao tác

DS
Bằng tay

2

Khả năng cắt dịng điện

Khơng

Dịng phụ tải

Dịng ngắn mạch

Dịng phụ tải

3

Khả năng đóng dịng điện

Khơng

Dịng phụ tải

Dịng ngắn mạch

Dịng ngắn mạch

Chức năng chính

-Tách đường dây
khơng tải
- Đóng đường dây
khơng tải

-Cắt dịng tải và
cách ly đường dây
-Đóng lại dịng tải
của đường dây

-Cắt dịng ngắn
mạch của đường dây
-Đóng lại đường dây
tự động

-Cắt dịng tải và
cách ly đường dây
-Tự động đóng lại
đường dây

-Tách đường dây
khi có tải

-Tự động phát hiện
sự cố, cắt dịng ngắn
mạch và đóng lại
đường dây

-Tự động đóng, cắt
đường dây khi có
sự cố (phối hợp với
máy cắt) -Khố tự
động khi có phân
đoạn

Khơng khí, SF6,
dầu, chân khơng
SF6, dầu

SF6, dầu, chân
khơng
SF6, dầu

Khơng sử dụng

được cho DAS vì bị
giới hạn số lần thao
tác và khơng đóng
được vào dịng
ngắn mạch

Sử dụng được với
lưới hình tia, khơng
thích hợp khi sử
dụng hệ thống mạch
vịng

4

Tính năng

Recloser
Bằng tay/Tự động

PVS
Bằng tay/Tự động

Bảng 2.6: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV của ĐDK

5

Ứng dụng chính

-Cách ly đường dây

6

Cách dập hồ quang

Khơng khí

7

Cách điện

Khơng khí

8

LBS
Bằng tay/Tự động

Đề xuất

Khơng thích hợp
cho lưới phân phối
tự động

SF6, chân khơng
SF6
Thích hợp nhất cho
DAS vì có thể hoạt
động nhanh và
chính xác theo tín
hiệu DAS.

21


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV dành cho đường cáp ngầm
Bảng 2.7: So sánh các thiết bị đóng cắt dành cho đường cáp ngầm
1

TT
Vận hành

Tính năng
Bằng tay

DS/LBS

RMU
Bằng tay (Tự động)

2

Khả năng cắt dịng

Khơng/Dịng tải

Dịng tải

3
4

Khả năng chịu dịng ngắn hạn
Khả năng đóng dịng điện

Dịng tải
Khơng/ Dòng tải
- Tách đường dây

Dòng ngắn mạch
Dòng tải

mạch
Dòng ngắn mạch
Dòng ngắn mạch
- Cắt dịng tải đường dây

5

Chức năng chính

- Tách dòng tải và cách lý

- Cắt dòng tải đường dây

- Cắt dòng ngắn mạch

đường dây

RMU tự động
Tự động
Dòng tải/ Dòng ngắn

 
-Tự động đóng/ mở

6

7
8

9

Ứng dụng chính

Cách dập hồ quang
Sử dụng cho DAS

Đề xuất

-Cách ly đường dây

-Cách ly đường dây bằng đường dây khi có sự cố
tay

Khơng khí
Khơng
DS/LBS là giải pháp trước

SF6
Không
RMU thao tác bằng tay

mắt do giá rẻ nhưng không

nên khơng thích hợp với

thích hợp cho hệ thống tự

DAS tuy nhiên có thể

động phân phối trong tương

trang bị động cơ để có

lai

thể điều khiển từ xa

hoặc thay đổi tải -Khố tự
động khi có phân đoạn
Chân khơng
Tốt
RMS tự động thích hợp
nhất cho DAS vì vận
hành tự động và có số lần
đóng cắt cao

22


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 So sánh các hệ thống thông tin để kết nối giữa TCR và RTU, giữa TCM và TCR
Bảng 2.8: So sánh hệ thống thông tin hữu tuyến và vơ tuyến
TT

Tính năng

1

Tần số truyền

2

Tốc độ truyền

3

Phạm vi ứng dụng

4

Thông tin hữu tuyến

Thông tin vô tuyến

Cáp kim loại

Cáp quang

FM

Vài trăm Hz đến

Vài chục MHz đến vài

100kHz

GHz
Vài Gbps

Vài kpbs

Đô thị

Đô thị

Nơng thơn

Chi phí lắp đặt

Cao

Cao

Trung bình

5

Chi phí dây dẫn

Cao

Cao

khơng

6

Độ tin cậy truyền tin

Tốt

Tốt

Trung bình

7

Ứng dụng IT trong
tương lai

1Mbps

100MHz - 1GHz

Việc áp dụng IT cho hệ
Với IT hạng trung

Đề xuất

thống phân phối bị hạn
chế

Cáp kim loại là lựa
8

Với IT hạng lớn

chọn tốt nhất cho
hệ thống phân phối
Việt Nam

Trong tương lai sẽ
ứng dụng cho lưới
phân phối đô thị

Không nên sử dụng do
độ tin cậy không cao

23


Chương 2 : Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

LOGO

 Phương hướng phát triển của DAS trong tương lai

DAS

SCADA
Cấu trúc và chức
năng của SCADA và
DAS gần tương tự
như nhau, do đó khả
năng kết nối giữa
chúng là rất dễ dàng.

EMS
DAS sẽ được tận
dụng tối đa khi sử
dụng trong EMS.

24


Chương 3 : Tính tốn ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện phân
phối trung áp huyện Cẩm Khê – Phú Thọ

Hình 3.2: Sơ đồ một sợi lộ 375E4.13

LOGO

25