Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Hệ Thống Tự Động Phân Phối Cho Lưới Điện Huyện Phổ Yên

Header Page 1 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
--------- o0o ----------

NGUYỄN THỊ NĂM

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
PHÂN PHỐI CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN PHỔ YÊN
Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG QUỐC THỐNG

THÁI NGUYÊN – 2012
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 1Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

1

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 2 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

------------ЖЖ-----------

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN THỊ NĂM
Ngày tháng năm sinh: Ngày 16 tháng 08 năm 1984
Nơi sinh: Huyện Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguên
Nơi công tác: Trường Cao đẳng Công nghệ và Kinh Tế Công Nghiệp
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguên
Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
Khóa học: 2010 – 2012
Ngày giao đề tài:
……………………………………………………………………….
Ngày hoàn thành đề tài:
……………………………………………………………………….
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI
CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN PHỔ YÊN
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS – TS. Đặng Quốc Thống
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

HỌC VIÊN

PGS – TS Đặng Quốc Thống

Nguyễn Thị Năm

DUYỆT BAN GIÁM HIỆU

KHOA SAU ĐẠI HỌC

Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 2Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

2

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 3 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là
những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu. Tôi xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kêts quả của người khác.
Tác giả

Nguyễn Thị Năm

Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 3Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

3

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 4 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Mở đầu

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DAS (Distribution automation system) – Hệ thống tự động phân phối
LBS (Load break switch) – Cầu dao cắt tải
RMU (Ring main unit)- Thiết bị mở vòng chính
CB (circuit Breaker)- Máy cắt

DDK - Đƣờng dây không
CPU – Bộ xử lý trung tâm
LP –Máy in kết dây
HC – Sao lƣu ổ cứng
GCR – Màn hình đồ họa
FCB – Máy cắt đƣờng dây
SW - Cầu dao
FDR – Rơ le phát hiện sự cố
SPS – Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động
RTU – Thiết bị đầu cuối
TCM – Máy chủ điều khiển từ xa
CD – Bàn điều khiển
CRT – Màn hình điện tử
FSI – Thiết bị chỉ thi vùng bị sự cố
ARR – Thiết bi tự động đóng lại
TRD – Bộ biến đổi
TCR – Bô tiếp nhận điều khiển từ xa
TCM – Bộ thu nhận xử lý thong tin
CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính
CRT – Màn hình màu
PRN – Máy in
CD – Bàn điều khiển
TRD – Tranducer – Bộ biến đổi
TCR – Bộ phận tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa
TCM – Bộ thu nhận xừ lý thông tin
CDL – Khối kết nối dữ liệu máy tính
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 4Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

4

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 5 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

RMS – Tủ máy tính tự động
TCR – Bộ tiếp nhận điều khiển từ xa
SNW – Hệ thống mạng phân bổ
RNW – Mạng thông thƣờng
FDDI – Giao diện số liệu phân phối quang
SDH – Trật tự số đồng bộ
ATM – Phƣơng thức truyền phi đồng bộ
FSI – Phần tử phát hiện sự cố
CDS – Trung tâm điều khiển
REC – Role tự động đóng lại
RE – Role bảo vệ
FDR – Role phát hiện sự cố
IRR –Tỉ suất hoàn vốn nội tại
NPV – Giá trị lợi nhuận dòng hiện tại

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Khối lƣợng trạm biến áp phân phối huyện Phổ Yên-Thái
Nguyên
Bảng 1-2: Khối lƣợng đƣờng dây phân phối
Bảng 1-3: Tình hình tiêu thụ điện năng huyện Phổ Yên qua các năm

Bảng 1-4: Sự cố vĩnh cửu của đƣờnông trung dây trên không trung thế
Bảng 2-1: So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS)
và cầu dao chân không (VS)
Bảng 2-2: So sánh đƣờng dây thông tin

Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 5Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

5

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 6 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM TÌNH HÌNH HUYỆN PHỔ YÊN
1.1. Đặc thù phát triển kinh tế và dân cƣ huyện phổ Yên
1.1.1. Giới thiệu chung về huyện Phổ Yên
Phổ Yên là huyện trung du của tỉnh Thái Nguyên có 18 đơn vị hành chính, gồm
15 xã và 3 thị trấn. Tổng diện tích toàn huyện là 257km2,dân số là 137.198 người,
mật độ trung bình là 447 người/ km2.tổng quỹ đất có 28.901 ha, trong đó đất dùng
cho nông nghiệp là 14.500 ha- 15.000 ha, đất dùng cho lâm nghiệp là 8500 ha.
+ Về khí hậu.
Nhiệt độ trung bình năm từ 22,50C đến 23,50C, lượng mưa trung bình năm
khoảng 1500mm(Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 8).

Độ ẩm trung bình hàng năm là 80%.
+ Về kinh tế.
Huyện Phổ Yên đã đạt được những thành tựu quan trọng và trở thành Thị Trấn
Nam Phổ Yên.
Cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa,
tăng tỉ trọng công nghiệp, thương mại – dịch vụ trong GDP. Trong đó tăng nhanh tỉ
trọng các sản phẩm có hàm lượng kỹ thuật cao.
1.1.2.Phƣơng hƣớng chủ yếu quy hoạch phát triển của Huyện Phổ Yên
Phương hướng nhiệm vụ cơ bản và lâu dài là xây dựng huyện Phổ Yên giàu về
kinh tế, trong đó kinh tế nhà nước giữ vai trò chủ đạo, vững về chính trị, có nền văn
hóa tiến tiên, đậm đà bản sắc dân tộc, an ninh quốc phòng vững mạnh.
1.2. Đặc điểm lƣới điện phân phối hiện tại của huyện Phổ Yên
1.2.1.Hiện trạng lƣới điện phân phối
Hiện tại lưới điện phân phối huyện Phổ Yên đang được vận hành với 4 cấp
điện áp:35kV, 22kV, 10kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào khai thác
và vận hành đầu năm 2011.
a.Trạm biến áp phân phối
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 6Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

6

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 7 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại: Trạm xây, trạm treo, trạm
cột.Trong những năm gần đây nhu cầu phụ tải tăng cao việc đầu tư xây dựng trạm
treo khá phổ biến với lý do vốn đầu tư nhỏ, kết cấu gọn nhẹ, tốn ít diện tích.
Bảng 1.1. khối lượng trạm biến áp phân phối huyện Phổ Yên- Tỉnh Thái Nguyên
(tính đến ngày 31/12/2011)

TT

Hạng mục

Số Trạm

Số máy

Dung
Lượng(kVA)

1

35/0,4kV

129

131

81.270

2

22/0,4kV

75

77

48.510

3

10/0,4kV

135

140

88.200

339

348

217.98

Tổng
b. Đường dây phân phối:

Khu vực huyện Phổ Yên lưới điện phân phối các cấp điện áp đan xen nhau và
cùng tồn tại vận hành.Kết cấu lưới hầu hết là dạng mạch vòng vận hành hở, có
nhiều tuyến ở dạng hỗn hợp giữa đường cáp ngầm và đường dây nổi nên độ tin cậy

cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể.

TT

Hạng mục

Chiều dài (km)
Cáp ngầm

DDK

Tổng DDK +
CN

1

35kV

42,05

1,2

43,25

2

22kV

38,43

1,8

40,23

3

10kV

21,6

1,5

23,6

Tổng cộng

102,08

4,5

107,08

Xu hướng biến động của các đường dây là phát triển nhanh ở cấp điện áp 22kV,
các cấp còn lại dần dần thu hẹp lại.
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 7Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

7

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 8 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Các tuyến đường dây trên không thường hay bị vi phạm nghiêm trọng, ảnh
hưởng rất nhạy cảm khi thời tiết thay đổi, thường xuyên xảy ra sự cố trong mùa
mưa bão.Các tuyến cáp ngầm đang vận hành chất lượng không đồng đều. Đại đa số
các tuyến xây dựng trước đây đều đã xuống cấp, không đảm bảo chất lượng( cách
điện kém, tiết diện nhỏ...) nên mỗi khi bị sự cố thời gian mất điện thường bị kéo dài.
c. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Hiện nay do lưới phân phối chủ yếu là lưới 10kV (chiếm 16%), lưới 35kV
(chiếm 40,5%), việc lắp đặt dao cách ly(DISCONNECTING SWITCH- DS) ở cấp
điện áp 10kV, 35kV là rất lớn, cầu dao cắt tải (LOAD BREAK SWITCH- LBS)
chiếm tỷ trọng nhỏ.
Còn với lưới 22kV (chiếm 43,5%) thiết bị đóng cắt chủ yếu được sử dụng là dao
cắt tải (LBS), tại nhiều trạm biến áp phân phối 22kV có lắp đặt thiết bị mở vòng
chính (Ring main Unit- RMU).
Ngoài ra, tại một số vị trí trên lưới phân phối có sử dụng một số thiết bị đóng cắt
khác như: máy cắt (Circuit Breaker- CB), Reclosed, cầu chì tự rơi...
Nhận xét:
Hiện tại lưới điện phân phối huyện Phổ Yên vẫn tồn tại 3 cấp điện áp: 10kV,
22kV, 35kV. Về đường dây, đường dây trên không vẫn là chủ yếu, còn đường cáp
ngầm chiếm tỷ lệ không đáng kể. Hiện tượng đan chéo hệ thống điện 10kV, 22kV
và 35kV đã gây nhiều khó khăn cho việc thiết lập cấu trúc lưới điện cũng như công
tác quản lý vận hành lưới điện huyện.Lưới 10kV đang ở tình trạng xuống cấp, tồn
tại nhiều tiết diện dây dẫn gây khó khăn cho vệc thiết lập một phương thức vận

hành linh hoạt, hiệu quả.
Nhiều tuyến đường dây đi qua xóm làng có mật độ dân cư lớn, hành lang tuyến
đường dây không đảm bảo, vừa mất mỹ quan vừa vi phạm quy định về an toàn cung
cấp điện.
Trong những năm gần đây lưới điện phân phối trên địa bàn huyện được xây
dựng và phát triển với tốc độ cao, phù hợp với nhu cầu tăng trưởng phụ tải. Mặt
khác, Công ty Điện lực Thái Nguyên đã có kế hoạch tập trung đầu tư, chuyển đổi
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 8Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

8

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 9 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

lưới điện phân phối 10kV, 35kV sang 22kV phù hợp với quyết định 149NL/KHKT
của Bộ Năng Lượng (nay là Bộ Công Thương). Tuy nhiên, cân đối với khả năng về
vốn đầu tư hàng năm và trên cơ sở lập kế hoạch cấp điện để đảm bảo duy trì cấp
điện cho khách hàng với thời gian cắt điện ít nhất, quá trình chuyển đổi về 1 cấp
điện áp phân phối chuẩn 22kV cũng cần thực hiện trong thời gian dài.
Trong các năm từ 1996 đến nay nhờ có sự cải tạo nâng cấp lưới điện phân phối
mà lưới điện phân phối huyện Phổ Yên đã cải thiện đáng kể về tình trạng vận hành,
giảm tổn thất điện năng cho toàn bộ khu vực huyện Phổ Yên.
1.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại

Theo số liệu thống kê,diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ 2005 trở lại
đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước. Các mức tăng này tập
trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương mại
dịch vụ. Quy luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền
kinh tế huyện Phổ Yên.
Bảng 1.2: Tình hình tiêu thụ điện năng huyện phổ Yên qua các năm
Năm

Điện nhận
(triệu kWh)

2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011

1.550,5
1.834,4
1.993,2
2.190,7
2.299,3
2.549,0
2.852,8

Điện thương
phẩm(triệu
kWh)

1.270,0
1.535,3
1.689,0
1.949,5
2.044,8
2.271,9
2.531,6

Tăng trưởng
điện TP (%)
16
20,8
10
15,4
4,9
11,0
11,4

Nếu so sánh với tổng sản lượng điện thương phẩm toàn Công ty Điện lực Thái
Nguyên, điện thương phẩm của huyện Phổ Yên chiếm khoảng 10%.
Về khách hàng sử dụng điện: Hầu hết khách hàng của huyện Phổ Yên sử dụng
điện cho nhu cầu sinh hoạt.
1.3.Tình hình vận hành lƣới điện phân phối huyện Phổ Yên và thống kê sự cố
lƣới điện các năm 2005- 2011
Học viên: Nguyễn Thị Năm
Footer Page 9Số
of hóa
126.bởi trung tâm học liệu

9

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 10 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Số liệu thống kê sự cố lưới điện huyện Phổ Yên các năm gần đây được trình
bày trong bảng 1.2.
Các số liệu về sự cố được tham khảo các báo cáo tổng kết của công ty điện lực
Phổ Yên.
Qua các số liệu báo cáo,tình trạng sự cố còn xảy ra khá nhiều trong toàn bộ hệ
thống và còn có xu hướng gia tăng qua các năm nhất là sự cố về lưới.
Bảng 1.3: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế
Năm

2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011

Tài sản công ty
Số vụ Thời
gian
18
48,50

14
42,25
23
62,5
20
55,6
19
50,5
21
58,5
18
48,50

Xuất
s.cố
8,92
6,94
11,4
9,91
9,26
10,5
8,92

Tài sản khách hàng
Số vụ Thời
Xuất
gian
s.cố
1
4,0

1
3,5
0
0
0
2
5,5
1
4,00
1
3,5
1
4,0

Tổng hợp
T.gian/
vụ
2,96
2,24
2,87
2,11
2,0
2,5
2,4

Xuất
s.cố
18,7
16,30
21,54

6,47
8,2
11,5
7,25

1.4.Phân tích đánh giá sự cần thiết phải đầu tƣ cải tạo tự động hóa lƣới điện
phân phối
Như các phần trên đã trình bày, lưới phân phối trung thế huyện Phổ Yên đang
được vận hành với nhiều cấp điện áp khác nhau, kết cấu lưới phức tạp nên gây
nhiều khó khăn cho việc quản lý vận hành.
Thiết bị đóng cắt phần lớn là cầu dao phụ tải hoặc tủ cầu dao phụ tải RMU. Đây
là những thiết bị thao tác đóng cắt bằng tay, khả năng xử lý cấp điện khi sự cố hoàn
toàn phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến xuất hiện sự cố còn cao, thời gian xử lý
sự cố kéo dài chưa đáp ứng được các chỉ tiêu về tổn thất của công ty giao. Ngoài ra
còn gây ra các thiệt hại khác về chính trị và xã hội, thiệt hại về kinh tế. Đây là một
hạn chế của lưới điện huyện Phổ Yên cũng như của tỉnh Thái Nguyên cần được
khắc phục.
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. Để nâng cao chất lượng phục vụ,
Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 10
126.

10

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 11 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

cấp điện ổn định với độ tin cậy cao, để phục vụ hoạt động chính trị, xã hội của
huyện phổ Yên và đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của nhân dân đang là
đòi hỏi rất khắt khe với lưới điện Thái Nguyên. Cách đáp ứng hiệu quả nhất là áp
dụng các tiến bộ khoa học để cải tiến cấu trúc và vận hành lưới điện.
Hệ thống DAS (Distribution Automation System) là hệ thống cho phép người
vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại
trung tâm điều độ. Cụ thể như sau:
1-Toàn bộ lưới điện được hiển thị trên màn hình theo sơ đồ nguyên lý (Phát triển
giai đoạn sau sẽ thêm phần bản đồ địa lý), các thông tin chi tiết về thiết bị lưới điện
được quản lý và theo dõi liên tục.
2- Giám sát và điều khiển lưới điện trên máy tính theo thời gian thực. Có thể đo
các thông số dòng điện và điện áp của lưới điện tại các điểm nút, điều khiển đóng
cắt thiết bị.
3- Tự động phân vùng và xử lý sự cố.
4- Mô phỏng hệ thống điện.
5- Quản lý cơ sở dữ liệu của hệ thống.

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 11
126.

11

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 12 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG 2
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN- DAS
(DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM)
2.1.Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối
Như đã trình bày ở trên hệ thống DAS, là hệ thống cho phép người vận hành có thể
quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều
độ. Theo thực tế vận hành và đầu tư của nhật bản, mô hình dự án lắp đặt hệ thống
DAS được phát triển qua 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1:
Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố cho các đường dây
trung thế. Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm 110kV.
Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị trên
đường dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại trung tâm điều độ.
Giai đoạn 2:
Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối và đường thông tin để tiếp nhận thông tin tại
các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế.
Tại trung tâm điều độ lắp các bộ nhận điều khiển từ xa, và hệ thống máy tính
để hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản.
Dựa trên các thông tin thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều
độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy
tính.
Giai đoạn 3:

Giai đoạn 3 là giai đoạn nâng cấp các chức năng của giai đoạn 2.
Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính có cấu hình mạnh để quản lý vận hành
lưới phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự động
thao tác.
Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên màn hình 2.1.
Lược đồ mô hình hệ thống phân phối sử dụng dây trên không.

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 12
126.

12

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 13 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Giai §o¹n 1

Tr¹m ph©n phèi

§-êng d©y ph©n phèi

FCB

SW

SW

CB
FSP

FSP

FSP

FDR/RTU

FSP

FDR/RTU

C¸p th«ng tin

Giai ®o¹n 2

TRD

TCR

TCR

TCM
Color CRT

CDL

Central Substation
CPU

Ghi chó:
TRD:Transducer-Bé biÕn ®æi
TCR:Bé phËn nhËn tÝn hiÖu DK tõ xa
TCM: Bé thu nhËn xö lý th«ng tin
CDL: Khèi kÕt nèi d÷ liÖu m¸y tÝnh

Keyboard

PRL

Console
Control Desk

Hình 2-1: Hê thống tự động phân phối
Bộ xử lý trung tâm
Máy in kết dây
Sao lưu ổ cứng
CRT đồ họa
Máy cắt đường dây
Cầu dao
Rơle phát hiện sự cố
Cầu dao nguồn cấp
Thiết bị đầu cuối
Máy chủ điều khiển từ xa

Bàn điều khiển
Màn hình điện tử

CPU
LP
HC
G-CRT
FCB
SW
FDR
SPS
RTU
TCM
CD
CRT
Chú thích trên hình vẽ:

Hệ thống DAS được áp dụng khác nhau đối với mô hình lưới điện cụ thể như sau:
2.1.1 Hệ thống tự động phân phối cho các đƣờng dây trên không
2.1.1.1.Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 1
Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 13
126.

13

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 14 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

(1) Thiết bị lắp trên cột đường dây:
1)

SW- cầu dao cắt tải tự động

2)

FDR- rơle phát hiện sự cố

3)

SPS- Máy biến áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động.

(2) Thiết bị lắp trong trạm 110kV:
1)

FSI- thiết bị chỉ vùng bị sự cố.

2)

ARR- Thiết bị tự động đóng lại.

3)

FCB- Máy cắt đường dây.

Sơ lược tổ hợp hệ thống trong giai đoạn 1 được mô tả trên hình 2-2. Các
máy cắt lộ ra FCB sử dụng thiết bị đã có tại các trạm 110kV.

Hình 2.2

Quá trình phát hiện và cắt 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
vòng.
I- HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHÔNG HÌNH TIA- hình 2-3 và 2-5 (a):
Hệ thống DDK trung thế hình tia được mô tả điển hình gồm được trục được
phân thành 3 vùng a,b,d tại các điểm A,B,D và hai đường nhánh c,e tại các điểm
đầu nhánh C,E. Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110kV- FCB;
các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đường dây- SW.
(1) Trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đóng.
(2) Khi có sự cố trên đường dây tại nhánh c, FCB thực hiện tác động cắt lần đầu
tiên. Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế tự động mở do tín hiệu
điện áp không còn.
Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 14
126.

14

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 15 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

(3) Tiếp theo, FCB tự động đóng lại. Khi FCB đóng lại – Vùng a được cấp
điện, tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cuối nguồn của SW tại vị trí – B. Thiết bị
FDR lắp đặt trong SW-B có điện áp sẽ tự động đưa ra lệch đóng SW-B sau khoảng
thời gian đặt trước- X=7s.
(4) SW-B đóng lại- vùng b được cấp điện. Tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cấp
nguồn của SW tại 2 vị trí – C,D. Thời gian đặt trước X tại vị trí đường trục D là 7s
và tại vị trí đầu nhánh C là 4s.
(5) Sau 7s từ khi vùng b có điện, SW- D đóng. Vùng d được cấp điện.
(6) Sau 4s từ khi vùng b có điện, SW- C đóng. Nhánh c được cấp điện. Do sự
cố xảy ra ở nhánh c, rowle bảo vệ của trạm phát hiện ra sự cố lần nữa và cắt nhanh
FCB lần thứ hai. SW-C tự động mở do mất điện áp. Để phát hiện vùng sự cố, thiết
bị cầu dao SW có chức năng tự động khóa ở vị trí mở.Trong trường hợp khoảng
thời gian giữa hai lần đóng và cắt nhỏ hơn thời gian đặt trước Y=5s. Như vây, SWC bị khóa ở vị trí mở và vùng sự cố c được cô lập một cách tự động.
(7) Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại lần thứ hai – SW-B, SW-D và SW-E
lần lượt tự động đóng lại theo nguyên lý trên và phần đường dây không bị sự cố
phục hồi hoạt động.
II- HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHÔNG MẠCH VÒNG
Hệ thống DDK trung thế mạch vòng được mô tả điển hình gồm đường trục
được phân thành 6 vùng tại các điểm A,B,D,E,F.Trong đó A là vị trí tủ máy cắt
đường dây tại các trạm 110kV- FCB; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự
động trên cột đường dây- SW.
Điểm E là điểm mở của mạch vòng. Thiết bị SW tại điểm E được cài đặt
chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi mất tín
hiệu điện áp một phía với thời gian trễ tính toán trước lớn hơn tổng thời gian trễ của
các phần tử SW có trên mạch vòng.

(1) Điều kiện bình thường, các thiết bị FCB và SW ở trạng thái đóng. Tại
điểm nối vòng, SW-E mở.
Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 15
126.

15

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 16 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

(2) khi có sự cố trên đường dây, FCB sẽ tác động cắt lần đầu. Khi FCB cắt,
tất cả các SW trên đường dây trung thế tại B,C,D tự động mở do tín hiệu điện áp
không còn.
(3) Tự động đóng lại lần đầu được thực hiện- FCB đóng.
(4) Sau 7s, thiết bị SW tại B đóng.
(5) Sau 7s tiếp theo,thiết bị SW tại C đóng.
(6) Do sự cố ở phần c, FCB của trạm tác động cắt lần thứ hai. Khi FCB cắt,
SW tại B và C tự động mở. Vì điện áp đường dây đã mất sớm hơn khoảng thời gian
đặt trước Y=5s, nên SW-C bị khóa ở trạng thái mở. Đối với SW-D, dao này sẽ bị
khóa ở trạng thái mở do người vận hành ra lệch thực hiện. Như vậy, vùng sự cố
trong khoảng C và D đã được tự động cách ly.
(7) FCB tự động đóng lại lần thứ hai, SW-B đóng.

(8) SW-E ở điểm nối vùng tự động dóng sau thời gian XL cấp điện đến điểm D.
Theo cách trên phần bị sự cố được cách ly tự động và điên áp được cấp lại.
Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố FSI của trạm có khả năng hiển thị một cách tự động vị
trí gần đúng phần bị sự cố dựa trên thời gian từ lúc FCB đóng lại cho đến khi cắt.
Tuy nhiên, việc điều khiển đóng SW-E trên thực tế sẽ không thực hiện
Tự động như vậy mà sẽ thông qua 1 khâu kiểm tra của điều độ viên tại trung
Tâm điêu độ. Sau khi kiểm tra chính xác khả năng tải hỗ trợ của nguồn 2 có
Đủ cấp hay không, điều độ viên mới cho phép đóng hay không đóng SW-E.

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 16
126.

16

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 17 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

(1) Điều kiện bình
thường

(2) FCB cắt lần
đầu. Toàn bộ SW

tự động mở do mất
U

(3) FCB đóng lặp lại.
Vùng a có điện. Đóng lại
lần đầu

(4) SW-B đóng lại tự
động

(5) SW-D đóng lại tự
động

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 17
126.

17

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 18 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

(6) Cắt lần thứ hai sau

khi đóng lại SW-D do sự
cố

(7) Đóng lại lần thứ hai

■ FCB đóng

●PVS đóng

 FCB mở

○ PVS mở

Hình 2-3: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia)

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 18
126.

18

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 19 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

■ FCB đóng

●SW đóng

 FCB mở

○ SW mở

Hình 2.4: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng)

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 19
126.

19

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 20 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 2-5a: Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia

Hình 2-5b: Sơ đồ thời gian Phục hồi cho hệ thống mạch vòng

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 20
126.

20

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 21 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

2.1.1.2.Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 2
Cơ cấu chi tiết của hệ thống tự động phân phối cho đường dây ở giai
Đoạn 2 được mô tả trên hình 2-6. Trên đó thể hiện cả giai đoạn 1 và 2 để có
Thể hiểu được sự liên hệ với giai đoạn 1. Giai đoạn 2 được thực hiện với
việc lắp đặt các thiết bị sau tại trạm 110kV và trung tâm điều độ.
(1)

CÁC THIẾT BỊ DAS GIAI ĐOẠN 2 ĐƯỢC LẮP ĐẶT TẠI TRẠM 110KV:
(1) TRD bộ biến đổi: Thiết bị này phát hiện điện áp và dòng điện tại trạm PT

và CT.
(2) TCR bộ tiếp nhận điều khiển từ xa: Thiết bị này thu nhập thông tin trạm
(trạng thái của FCB, dữ liệu đo lường dòng- áp...) và thông tin của đường dây phân

phối, và gửi tới ADC.
(2) CÁC THIẾT BỊ DAS GIAI DOẠN 2 LẮP ĐẶT TẠI TRUNG TÂM ĐIỀU
ĐỘ:
1) TCM: Bộ thu nhận xử lý thông tin.
2) CDL: Khối kết nối dữ liệu máy tính.
3) CPU: Bộ xử lý trung tâm.
4) CRT: Màn hình màu.
5) PRN: Máy in.
6) Keyboard: bàn phím.
7) CD: Bàn điều khiển.
CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA DAS TRONG GIAI ĐOẠN 2 LÀ:
1)Điều khiển cầu dao tự động từ xa.
2) Giám sát các máy biến áp tại trạm, các thông số dòng điện, điên áp của
đường dây và tác động của các rơ-le.
3) Giám sát trạng thái các cầu dao tự động theo thời gian thực.
4) Hiển thị sơ đồ phân phối một sợi trên máy tính.
5) Ghi chép hoạt động bảo dưỡng (thay đổi sơ đồ phân phối, vv.).

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 21
126.

21

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 22 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Giai §o¹n 1

Tr¹m ph©n phèi

§-êng d©y ph©n phèi

FCB

SW

SW

CB
FSP

FSP

FSP

FDR/RTU

FSP

FDR/RTU

C¸p th«ng tin

Giai ®o¹n 2

TRD

TCR

TCR

TCM
Color CRT

CDL

Central Substation
CPU

Ghi chó:
TRD:Transducer-Bé biÕn ®æi
TCR:Bé phËn nhËn tÝn hiÖu DK tõ xa
TCM: Bé thu nhËn xö lý th«ng tin
CDL: Khèi kÕt nèi d÷ liÖu m¸y tÝnh

Keyboard

PRL

Console
Control Desk

Hình 2-6: Cấu hình hệ thống DAS giai đoạn 2
2.1.1.3 Các thiết bị của DAS- Giai đoạn 3
Trong giai đoạn 3 các hoạt động tự phân phối ở mức cao được thực hiện bằng
cách áp dụng một hệ thống máy tính có cấu hình mạch với các màng hình đồ họa
CRT.v.v..
I-MÀN HÌNH ĐỒ HỌA CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI- CRT.
Các tác dụng chính của thiết bị này là
1)Hiển thị trên màn hình lưới phân phối liên kết với một bản đồ khu vực cấp
điện.
2) Hiển thị đồ họa trên màn hình các thông tin trục trặc của lưới điện.
3) Các chức năng phóng to thu nhỏ (1/200000- 1/100)
4) Cuốn màn hình hiển thị liên tục để giám sát toàn bộ lưới.
5) Có cửa sổ hiển thị thông tin chi tiết về thiết bị của đường dây

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 22
126.

22

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 23 of 126.
Lun vn thc s k thut

Tt c li phõn phi in c hin th trờn bn khu vc. Trng thỏi lm vic
ca ng dõy c hin th bng mu.
Cỏc ng dõy phõn phi khụng mang in c hin th mu xanh lỏ cõy.
Cỏc ng dõy phõn phi mang in c hin th mu .
Mn hỡnh c phúng to thu nh gia cỏc t l 1/200000 c cuv 1/100 v cun
liờn tc cho phộp ngi vn hnh giỏm sỏt trng thỏi lm vic ca li in trờn bn
a lý.
ng dõy phõn phi v trng thỏi ca cỏc cu dao c mụ t trờn mn hỡnh.
Tng cu dao c mụ t v cỏc lch iu khin cú th c kớch hot t mn hỡnh.
II- GIM ST V IU KHIN LI IN THEO THI GIAN THC
Chc nng ny ó c ỏp dng trong giai on 2 nhng khụng cú bn li
in.
T trung tõm iu cú th iu khin thao tỏc theo thi gian thc i vi mỏy
ct l ra ca cỏc ng dõy ti trm 110 kV v cỏc cu dao t ng lp trờn ng
dõy trung th.
Cú th giỏm sỏt c trng thỏi cỏc mỏy ct cỏc l ra v r-le ti trm 110kV
cng nh o cỏc thụng s in ỏp v dũng in.
Tng cu dao c hin th v cỏc lnh iu khin cú th c kớch hot t
mn hỡnh.
* Thời gian thực thể hiện:
-Trạng thái của máy cắt,tình hình vận hành của rơle
-Các thông số dòng và áp
*Thời gian thực đ-ợc điều chỉnh bởi máy cắt

Tắt,bật điều khiển
và hiển thị

CDS
FCB

OCR
DG

SW

SW

SW

RTU

RTU

RTU

TCR

TCM

L-ới phân phối có thể đ-ợc hiển thị thời gian thực
Máy cắt và PVS có thể đ-ợc điều khiển trên CRT

ADC

Hỡnh 2-7: iu khin v giỏm sỏt li in phõn phi theo thi gian thc
Hc viờn: Nguyn Th Nm

Sofhúa
bi trung tõm hc liu
Footer Page 23

126.

23

CHK 13- TBM&NM

/>

Header Page 24 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

III- TỰ ĐỘNG PHỤC HỒI SỰ CỐ MẤT ĐIỆN
Quá trình phục hồi tự động trong các trường hợp xảy ra mất điện trên lưới phân
phối được mô tả ở hình 2-8.
Khi một sự cố xảy ra trên đường dây phân phối, việc phát hiện sự cố, phát hiện
phần bị sự cố và việc phục hồi cấp điện được thực hiện tự động tại trung tâm điều
độ.
Sù cè trªn l-íi ph©n phèi

Ph¸t hiÖn sù cè b»ng th«ng tin tr¹m
(M¸y c¾t/r¬le

Ph¸t hiÖn sù cè

Phôc håi tù ®éng b»ng thiÕt bÞ r¬le
ph¸t hiÖn sù cè FDR

Phôc håi phÝa nguån cña ®o¹n sù cè

-CÊp ®iÖn tù ®éng tõ ®iÓm nèi vßng theo

tÝnh to¸n cña m¸y tÝnh theo c¸c ®iÒu kiÖn
tèi -u cña l-íi ®iÖn.
-C©n b»ng c«ng suÊt gi÷a ®-êng trôc
- Duy tr× ®iÖn ¸p ph©n phèi
-.....

Ph¸t hiÖn vïng sù cè

TÝnh to¸n tr×nh tù ®ãng c¾t

Thao t¸c ®ãng c¾t

CÊu h×nh l-íi tèi -u

Hình 2-8 Tự động phục hồi hệ thống phân phối
IV- XỬ LÝ DỮ LIỆU:
Khi kết cấu lưới điện thay đổi do việc lắp đặt mới hoặc cải tạo, người vận hành
có thể dễ dàng thay đổi cơ sở dữ liệu thông qua màn hình máy tính CRT đặt tại
trung tâm điều độ.
2.1.2.Hệ thống tự động phân phối áp dụng cho cáp ngầm
Cấu trúc hệ thống tự động phân phối ngầm
Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 24
126.

24

CHK 13- TBM&NMĐ

/>

Header Page 25 of 126.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 2-9 mô tả mô hình cấu trúc giai đoạn 2 của DAS cho lưới trung thế ngầm
mạch vòng. Điểm tách mạch vòng tại vị trí VS (5).
Thiết bị đầu cuối (RTU) được lắp đặt cùng máy cắt tự động (RMS), và thiết bị
này được nối với bộ tiếp nhận điều khiển từ xa (TCR) ở trạm 110 kV bằng đường
thông tin. Tại trung tâm điều độ lắp hệ thống máy tính phục vụ vận hành.

CB
RMS

VS

VS

VS

VS
VS

VCB

VCB

RTU

RTU

VS
VCB

RTU3

A

CB6
VS1

TCR

VS2

VS3

VS4

CDS

VCB

VCB

RTU1

RTU2

C¸p th«ng tin.hai c¸p trong
mét èng.

ADC
RMS:Ring main switchgear - Tñ cÇu dao phô t¶i
VCB: Vacuum circuit bareaker - M¸y c¾t khÝ
VS: Vacuum switch - CÇu dao phô t¶i

Hình 2.9: DAS cho lưới phân phối ngầm
Phƣơng pháp phát hiện và xử lý sự cố
Giải thích tình huống sự cố xảy ra tại điểm A trên hình 2-9 như sau:
1)

Khi có sự cố tại điểm A, rơ-le bảo vệ tại trạm 110 kV phát hiện sự cố đó

và đưa ra lệnh cắt tới CB(6). Trường hợp này, do tách mạch vòng tại VS(5) nên
dòng sự cố chạy qua VS(1) và VS(2), không qua VS(3) và VS(4).
2)

Tín hiệu dòng sự cố chạy qua được phát hiện bằng RTU, tín hiệu này

được gửi bằng đường thông tin từ RTU tới trung tâm điều độ qua TCR.

Học viên: Nguyễn Thị Năm

Sốofhóa
bởi trung tâm học liệu
Footer Page 25
126.

25

CHK 13- TBM&NMĐ

/>