Sử dụng hệ thống tự động hoá lưới điện phân phối DAS trong việc xây dựng lại cấu trúc lưới điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.61 MB, 108 trang )
Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa hà nội
------------------------------------
Luận văn thạc sĩ khoa học
Sử dụng hệ thống Tự động hoá
lưới điện phân phối (DAS) trong việc
xây dựng lại cấu trúc lưới ĐIện
ngành: Mạng và hệ thống điện
mà số: 02.06.07
Phạm Anh Tuân
Người hướng dẫn khoa học:
TS. Đinh Quang Huy
Hµ néi 2005
LờI CAM ĐOAN
Luận văn được tác giả bắt đầu thực hiện từ khi chính thức được nhận đề
tài. Ngoài ra, để chuẩn bị cho việc nhận đề tài, tác giả cũng đà có một thời
gian dài thu thập tài liệu từ sách, tạp chí, Internet, tài liệu trong EVN và nơi
tác giả đang công tác Dự án JICA-EVN.
Với những gì đà đạt được của luận văn tác giả xin cam đoan đây là sản
phẩm do chính tác giả thực hiện hoàn thành.
Tác giả luận văn
Phạm Anh Tuân
Lời mở đầu
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực học tập và nghiên cứu của bản
thân, tác giả đà nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ bên ngoài.
Tác giả vô cùng biết ơn sự hướng dẫn, chỉ đạo và giúp đỡ tận tình của thầy
hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Đinh Quang Huy trong suốt quá trình học tập và làm
Luận văn.
Tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn sự nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ và những
góp ý khoa học quý báu của toàn thể các thầy cô trong Bộ môn Hệ thống điện trong
suốt quá trình học tập và làm luận văn giúp phần nâng cao chất lượng của luận văn.
Xin trân thành cảm ơn Trung tâm Đào tạo sau Đại học, các bạn cựu sinh viên
Khoá 43 trường Đại học Bách khoa Hµ néi, tËp thĨ líp Cao häc HƯ thèng điện
Khoá 2003, Dự án JICA-EVN nơi tác giả hiện đang công tác - đà tạo điều kiện và
luôn giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin trân thành cảm ơn các chuyên gia Phòng Điều Độ và Phòng Phương thức
Trung tâm điều độ Hệ thống điện Quốc Gia, Công ty Điện lực Hà Nội. . . đà tạo
điều kiện nghiên cứu và cung cấp các tài liệu cần thiết cho tác giả.
Xin trân thành cảm ơn các đồng nghiệp đi trước đà để lại cho tác giả một kho
tàng kiến thức.
Cuối cùng, tác giả vô cùng biết ơn sự quan tâm, động viên của gia đình, họ
hàng và bạn bè trong suốt thời gian qua. Nhờ đó, tác giả có thêm nhiều thời gian và
nghị lực để hoàn thành bản luận văn.
Với những gì đà đạt được của luận văn tác giả xin cam đoan đây là sản phẩm
do chính tác giả thực hiện hoàn thành. Tuy nhiên do hạn chế về thông tin cũng như
tầm hiểu biết, tác giả rất mong nhận được sự quan tâm góp ý và phê bình của các
đồng nghiệp và các bạn đọc.
Xin chân thành cảm ơn.
Tác giả luận văn
Phạm Anh Tu©n
Mục lục
Trang
Phần mở đầu
1- Giới thiệu............................................................................................
1
2- Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn ..................................................
2
3- Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................
2
4- Phương pháp nghiên cứu ...................................................................
2
5- Giá trị thực tiễn của luận văn ...........................................................
3
Phần 1 : giới thiệu hệ thống DAS
1 – TÇm quan träng DAS ....................................................................... 4
2 – HƯ thèng DAS
2.1 Nguyên lý khôi phục sự cố sử dụng cầu dao tự động ................... 10
2.2 So sánh giữa hệ thốg DAS và hệ thống tự động đóng lại 25
(Recloser)
2.3 Tiến trình xây dựng hệ thống DAS ............................................... 29
2.4 Xây dựng hệ thống DAS giai đoạn 1 (giai đoạn đầu) ................... 36
2.5 Hệ thống thông tin và thiết bị đầu cuối ........................................
39
2.6 Chức năng của máy tính................................................................ 47
2.7 Kết luận.........................................................................................
51
Phần 2 : Xây dựng thuật toán và phần mềm Xác
định phương án tái cấu trúc lưới
3 Bài toán tái cấu trúc lưới điện .......................................................... 52
3.1 Giới thiệu các bài toán tái cấu trúc lưới điện ................................ 53
3.1.1 Các bài toán tái cấu trúc lưới điện .............................................. 55
3.1.2 Bài toán tái cấu trúc lưới sau sự cố.............................................. 56
3.2 Một số giải thuật tái cấu trúc lưới...............................................
60
3.2.1 Giải thuật tái cấu trúc lưới theo mục tiêu tối ưu hoá đối tượng 59
dòng tải trên các nhánh ..........................................................................
3.2.2 Giải thuật tái cấu trúc lưới theo phân tích một số hàm mục 71
tiêu và đối tượng đặc biệt .......................................................................
3.2.3 Giải thuật tái cấu trúc lưới kết hợp đa mục tiêu trong đó chủ 87
đạo là giảm số lần thao tác .....................................................................
3.3- Kết luận ..........................................................................................
4 Kết quả và bình luận ....................................................................... 95
Kết luận và kiến nghị
103
Tài liệu tham khảo
104
4
Chương 1
Tầm quan trọng của DAS
Tăng cường độ tin cậy cung cấp điện có thể được thực hiện bằng
nhiều phương pháp khác nhau, sơ đồ hình cây 1-1(a) và 1-1(b) biểu diễn
các nhân tố ảnh hưởng và phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp
điện.
Trong đó, phát triển và hồn thiện hệ thống tự động hố đóng vai
trị quan trọng trong việc cải thiện và nâng cao chỉ tiêu này. Trên thực tế,
hiện nay có rất nhiều mơ hình, cơng nghệ tự động hố đã được triển khai
trong lưới điện như SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition
System), DCS (Distributed Control System), DAS (Distribution
Automation System). Trong đó hệ thống DAS đã được triển khai ở rất
nhiều mạng phân phối ở các nước như: Nhật Bản, Trung Quốc, Thái
Lan...
Hệ thống DAS hồn thiện khơng chỉ với nâng cao độ tin cậy cung
cấp điện mà cịn được tích hợp nhiều tính năng nổi trội khác. Cụ thể, sau
đây là một số dẫn chứng về các tính năng của DAS:
Tăng độ tin cậy cung cấp điện:
• Giảm thời gian cơ lập phân đoạn sự cố (Nhanh chóng phát
hiện phân đoạn bị sự cố tự động cấp điện trở lại cho nguồn bị
sự cố);
• Nhanh chóng cung cấp điện cho các phân đoạn bị cắt điện do
sự cố (Bổ xung các phương tiện tự động tính tốn để thay đổi
nguồn cung cấp và các thiết bị chuyển mạch được giám sát
và điều khiển từ xa);
5
• Ngăn chặn hỏng hóc theo dây truyền các thiết bị, trạm biến
áp (thực hiện tính tốn tự động trào lưu, q trình trao đổi
cơng suất để nhận dạng tình trạng phần tử);
• Tăng khả năng tổng hợp và cập nhật dữ liệu, trạng thái các
phần tử (tự giám sát trạng thái của đường dây và các phần tử
theo chu kỳ và trong trường hợp sự cố).
Tiết kiệm lao động:
• Giảm số lượng công nhân vận hành thao tác các thiết bị
chuyển mạch;
• Tiết kiệm nhân lực, giảm số cơng nhân trực tiếp giám sát trên
đường dây;
• Cải thiện mơi trường làm việc (nâng cao độ an toàn, giảm
thời gian làm việc vào ban đêm, thời tiết xấu..);
• Tiết kiệm lao động trong việc lập các kế hoạch công tác,
phân phối phương tiện thiết bị làm việc trên đường dây phân
phối.
Nâng cao hiệu quả cơng việc:
• Nâng cao hệ số sẵn sàng của các thiết bị phân phối bằng
mạng lưới quản lý phân phối;
• Giảm thiểu tổn thất điện năng trong lưới.
Để minh chứng rõ nét hơn về ưu điểm của DAS trong việc đóng
góp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, sau đây là thống kê so sánh
khả năng và thời gian tiếp tục cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố
trước và sau khi triển khai hệ thống DAS cho đến năm 2001 theo trích
dẫn từ báo cáo quá trình phát triển hệ thống DAS của điện lực Kyushu –
Nhật bản (Tài liệu DAS Dự án JICA-EVN) – hình 1-2(a) và 1-2(b).
6
Hình 1-1(a) Sơ đồ biểu diễn các biện pháp
ngăn chặn sự cố sảy ra
Ngăn chặn
sự cố sảy ra
Dùng
thiết bị có
độ bền
cao
Đối với sét
Làm giảm độ dốc đầu sóng (Lắp đặt thu lôi, mỏ phóng)
Tăng cường cách điện
Đối với hư hại do ô
nhiễm môi trường
Cải thiện đặc tính khả năng chống ô nhiễm bụi bẩn
Va chạm, tiếp xúc
với các vật thể khác
Dùng dây dẫn có bọc cách điện
Tăng cường khả năng đối chọi với gió bÃo (tăng độ
bền cột, lắp thêm các dây néo, v.v)
Đối với gió
bÃo
Ngăn chặn sự cố dây truyền
Ngăn chặn các sự cố do cây đổ hoặc sụt lở đất đá
Tăng cường
công tác bảo
dưỡng
Củng cố phương tiện/ Thiết bị tuần tra, kiểm tra
7
Hình 1-1(b) Sơ đồ biểu diễn phương pháp giảm
thời gian mất điện
Giảm thời
gian mất điện
(khôi phục
nhanh sự cố)
Tăng cường
phương tiện
thiết bị và
công tác vận
hành
Thiểu hoá phạm
vi mất điện
Hệ thống tự động phân phối điện
Hệ thống kép
Tăng cường
phương tiện
thiết bị và
công tác bảo
dưỡng
Lắp đặt thêm các cầu dao tự động dọc
đường dây
Hệ thống kiểm
tra phát hiện
sự cố
Hệ thống
khắc phục sự
cố tạm thời
Lắp đặt mạch vòng
Lắp đặt lộ kép mà mạng SNW (Lắp đặt
lưới điện cung cấp theo phương thức
tập trung với nhiều đường dây phục vụ
đi ra)
Hệ thống, thiết bị kiểm tra, xác định
điểm sự cố
Máy phát điện di động, cáp nối tắt
Sửa chữa nóng
Nâng cao trình độ, kỹ năng thao tác của công nhân. trong công tác
sửa chữa, khôi phục sù cè.
8
Hình 1-2(a): Hiệu quả của DAS đối với sự cố đường dây
25 phút.
Thời gian bắt đầu khôi phục lại cung
cấp điện rút ngắn là 25 phút
Giảm số hộ bị gián đoạn cung
cấp điện do đà khôi phục lại
nguồn điện
Trước khi áp dụng
DAS
Số lượng khách
hàng bị cắt sau
sự cố
Sau khi áp dụng DAS
55 phút.
Rút ngắn thời gian hoàn thành
việc khôi phục cung cấp điện là
52 phút
Số lượng khách hàng
trong phân đoạn bị sự
cố
0
Thời gian rút ngắn để
khôi phục hoàn toàn là
30 phót.
3 phót.
60 phót.
Thêi gian mÊt ®iƯn
90 phót.
9
Hình 1-2(b): Hiệu quả của DAS đối với sự cố trạm
5 phút.
30 phút.
Thời gian bắt đầu khôi
phục sự cố rút ngắn là 25
phút
Giảm số khách hàng mất
điện do đà khôi phục lại
Trước khi áp dụng DAS
Số lượng khách
hàng bị cắt điện
do sự cố
Thời gian rút ngắn
để khôi phục hoàn
toàn là 135 phút.
Sau khi áp dụng DAS
15phút.
0
Thời gian mất điện
150 phút.
10
2.1. Nguyên lý khôi phục sự cố sử dụng cầu dao tự
động
2.1.1 Phân loại sự cố đường dây phân phối
Các sự cố chính trên thiết bị lưới phân phối điện được chia thành sự cố
chạm đất và sự cố ngắn mạch. Sự cố chạm đất là loại sự cố hư hỏng cách điện
ở một pha xác định trên đường dây phân phối và dòng điện chạy xuống đất.
Tiếp xúc với các đối tượng hoặc đứt dây có thể là nguyên nhân của loại sự cố
đó. Do nguy hiểm của điện giật, hỏa hoạn nếu sự cố kéo dài, nên đường dây
phải được cắt càng sớm càng tốt.
Sự cố ngắn mạch là loại sự cố trong đó sự phá hủy độ bền cách điện phát
sinh đồng thời trên hai hoặc 3 pha của đường dây phân phối 3 pha do ngắn
mạch và dòng điện rất lớn xuất hiện. Nếu trạng thái ngắn mạch kéo dài , lực từ
điện lớn sẽ tác động trên cuộn dây máy biến áp gây nên hư hỏng cơ khí hoặc
gây có thể cháy dầu cách điện và nổ máy biến áp. Thêm nữa, dòng ngắn
mạch sẽ làm đến nóng chảy bề mặt cách điện của dây dẫn và các thiết bị khác.
Trong các trạm biến áp, rơle bảo vệ được lắp đặt để cắt máy cắt của mạch
điện bị sự cố. Thời gian tác động của rơle được đặt khoảng 0.5 giây cho sự cố
chạm đất và khoảng 0.2 giây cho sự cố ngắn mạch.
2.1.2 Phương pháp xác định đoạn sự cố trước khi tự động hóa.
Nhìn chung, việc tìm ra nguyên nhân gây sự cố trên đường dây phân phối
mất nhiều thời gian do tính chất dài, rộng và phức tạp của chúng. Thêm vào
đó, đa số các trường hợp, nguyên nhân gây sự cố thường bị mất đi trong quá
trình tìm kiếm. Vì vậy, phương pháp lắp đặt các cầu dao tại những điểm nút
dọc đường dây phân phối nhằm phân đoạn đường dây và giảm thiểu ảnh
hưởng của vùng sự cố bằng cách cô lập phân đoạn sự cố đà được triển khai.
Việc cô lập phân đoạn sự cố được thực hiện bằng cách đóng thử nghiệm
lần lượt các phân đoạn từ phía đầu cho đến cuối nguồn. Với phương pháp này,
phân đoạn sự cố sẽ được phát hiện thông qua tác động của máy cắt đầu đường
11
dây khi mà thao tác đóng thử nghiệm thực hiện đến cầu dao của phân đoạn bị
sự cố.
2.1.3 Phương pháp xác định sự cố sử dụng cầu dao có gắn thiết bị điều
khiển thời gian trễ (FDR - Fault Detection Relay)
Việc thao tác cầu dao phân đoạn trên đường dây phân phối khi chưa áp
dụng tự động hoá thường được thực hiện bởi người vận hành, bằng cách ra
hiện trường, xác định cầu dao cần thao tác và thao tác bằng tay. Chính vì thế,
việc khôi phục sự cố theo phương pháp này cần rất nhiều thời gian.
Sự kiện phát minh ra loại cầu dao có gắn thiết bị điều khiển thời gian
trễ FDR (hay còn gọi là rơ le phát hiện sự cố), là bước tiến lớn trong việc phát
triển hệ tự động phân phối thay thế cho người vận hành trong việc xác định và
cô lập phân đoạn sự cố.
Trên đường dây phân phối với cầu dao có FDR được lắp đặt, khi có sự
cố máy cắt sẽ cắt và quá trình cung cấp điện bị ngừng, sau đó tất các các cầu
dao có FDR trên tuyến phân phối sẽ cắt (đây được gọi là cắt không điện áp
của cầu dao). Sau khi máy cắt đóng lại, các phân đoạn thuộc đường dây sẽ
được cung cấp bằng cách đóng thử nghiệm lần lượt các cầu dao từ phía đầu
nguồn sau mỗi khoảng thời gian định trước (từ 2 đến 10 giây, tuỳ thuộc vào
khả năng thao tác của hệ thống tự động hoá). Khi điện được cấp tới phân đoạn
sự cố, do dòng sự cố, máy cắt lại tiếp tục cắt lần nữa. Qua đó, người ta xác
định được phân đoạn sự cố chính là phân đoạn vừa được đóng thử nghiệm.
Tiếp đó, cầu dao tại phân đoạn này sẽ tự động khoá lại, phân đoạn sự cố được
cô lập, quá trình cấp điện cho các phân đoạn còn lại được tự động thực hiện
sau đó.
Như vậy chỉ trong khoảng thời gian ngắn, sự cố đà được cách ly và các
phân đoạn đà cách ly sẽ nhanh chóng được cấp điện thông qua hệ thống tự
động tính toán, tìm kiếm các nguồn cấp liên thông với chúng. Sau khi sù cè
12
được sửa chữa và khôi phục hoàn toàn, quá trình thông mạch trao đổi công
suất cho phân đoạn sự cố này sẽ được thực hiện bởi người vận hành.
Đối với lưới điện hiện đại, tại các cầu dao sẽ có gắn các thiết bị đầu
cuối RTU(Remote Terminal Unit) và chúng được điều khiển bởi hệ thống điều
khiển từ xa thông qua các trạm điều khiển và hệ thống truyền tin. Tuy nhiên,
phương pháp dùng hệ thống có FDR gắn trực tiếp tại các cầu dao vẫn được sử
dụng và đây được coi như chức năng dự phòng cho RTU và hệ thống điều
khiển từ xa trên đề phòng trường hợp chúng bị sự cố.
2.1.4 Các chức năng của hộp điều khiển FDR.
Cầu dao tự động của đường dây phân phối được đóng hay cắt bởi hộp
điều khiển FDR. Nó được tích hợp 3 chức năng thời gian trễ chính nhằm điều
khiển cầu dao, được mô tả chi tiết dưới đây:
a. Khoảng thời gian X (đóng tự động)
Khoảng thời gian X là khoảng thời gian trễ đóng cầu dao với mục đích
dò tìm vùng sự cố. Nói cách khác, cầu dao sẽ tự động đóng sau một khoảng
thời gian là X khi phía trước nó được cấp điện. Thời gian này được tính cả thời
gian đóng cầu dao.
b. Khoảng thời gian Y.
Sau khi kết thúc thời gian X, cầu dao đóng và công suất được truyền tới
phía tải của phân đoạn. Tuy nhiên, khi có sự cố ở phân đoạn, máy cắt sẽ cắt
lại. Và ngay sau đó, máy cắt thực hiện đóng lần 2 sau đó, lần lượt các cầu dao
cũng đuợc đóng lại sau khoảng thời gian X. Tuy nhiên, ở cầu dao của phân
đoạn sự cố phải được khoá lại để không xảy ra ngắn mạch lần nữa. Và ta gọi
trạng thái này là khoá tự động. Khi nguồn điện được cắt trong khoảng thời
gian đà chọn trước sau khi kết thúc khoảng thời gian X (đóng tự động), trạng
thái khóa sẽ xuất hiện. Khoảng thời gian này được ký hiệu là Y. Chú ý rằng
khoá có nghĩa là trạng thái mà đóng tự động bị hủy bỏ. Để đóng được cầu dao
bị khóa, người vận hành phải thao t¸c b»ng tay.
13
c Khoảng thời gian Z (trễ cắt)
Cầu dao đà đóng phải được giữ bởi lực từ điện của cuộn dây hÃm, đây là
yêu cầu kỹ thuật thiết yếu vì nếu cầu dao được cắt tức thì khi có dòng ngắn
mạch chạy qua (khi máy cắt chưa cắt) thì sẽ có thể xảy ra một số nguy hiểm
như sau:
ã ảnh hưởng của hồ quang khi cắt dòng ngắn mạch:
Vì các cầu dao nói chung không được thiết kế để cắt ngắn mạch nên
nếu cầu dao cắt trước máy cắt khi có dòng điện sự cố ngắn mạch có thể
gây nên hư hỏng thiết bị do hồ quang.
ã Cầu dao tự cắt do sụt áp tạm thời:
Nói chung, thời gian khôi phục đối với một sự cố ngắn mạch thoáng
qua ở phía nguồn cao áp là 2s hoặc nhỏ hơn. Vì lý do này cầu dao phải đảm
bảo yêu cầu không tự cắt khi có sự cố ở phía cao áp hoặc một số hiện tượng
tương tự gây sụt áp.
Khoảng trễ được cài đặt trước khi cầu dao cắt để tránh các vấn đề này,
được gọi là khoảng thời gian Z.
Để đảm bảo an toàn cho hoạt động của hệ thống thì các khoảng thời
gian trên được cài đặt sao cho X>Y>Z.
Toàn bộ quá trình được đúc kết lại như sau:
Khi xảy ra sự cố máy cắt đầu xuất tuyến cắt, FDR nhận tín hiệu mất
điện và thời gian trễ cắt Z được tính. Sau khoảng thời gian Z, cầu dao tác động
và cắt.
Sau khi cầu dao cắt, quá trình đóng lại bắt đầu, lần lượt các cầu dao
được khôi phục trạng thái đóng sau khi phía đầu nguồn của nó đà được cấp
điện một khoảng thời gian là X.
Sau khi cầu dao đóng lại, nếu sau khoảng thời gian Y mà máy cắt
không cắt lại thì phân đoạn phía sau cầu dao là bình thường. Còn nếu máy cắt
14
bị cắt lại lần thứ 2 sau khoảng thời gian nhỏ hơn Y thì cầu dao sẽ được mở và
trạng thái khoá tự động được thiết lập.
Hình vẽ dưới đây thể hiện các khoảng thời gian đó:
Hình 2.1.1 Mối liên kết giữa các chức năng thời gian của FDR
Mất điện
Khôi phục
Nguồn
điện
Cắt
Đóng
Tiếp xúc
cầu dao
Tác động
của FDR
Z
X
Y
Thời gian trễ cắt
Thời gian trễ đóng
Thời gian
2.1.5 Quá trình hoạt động của các cầu dao có gắn FDR khi xuất hiện sự
cố.
Quá trình phát hiện và cách 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.
Trường hợp 1: Hệ thống đường dây hình tia - Hình 2-1-2 và 2-1-4(a) - :
Hệ thống phân phối hình tia được mô tả điển hình gồm đường 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
15
phân phối trung tâm (FCB) ; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động
trên cột đường dây (SW).
Giả sử hệ thống đang hoạt động bình thường thì sự cố xảy ra ở phân
đoạn c. Quá trình phân đoạn sự cố được diễn ra như sau:
1. Trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đóng.
2. Khi có sự cố trên đường dây tại phân đoạn 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.
3. Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại. Khi FCB đóng lại - vùng a được
cấp ®iƯn, tÝn hiƯu ®iƯn ¸p xt hiƯn ë phÝa cÊp nguồn của SW tại vị trí
- B. Thiết bị FDR lắp đặt trong SW-B có điện áp sẽ tự động đưa ra
lệnh đóng SW-B sau khoảng thời gian đặt trước X (giả sử X=7 s).
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 7 s và tại vị trí đầu nhánh C là 14 s .
5. Sau 7s tõ khi vïng b cã ®iƯn, SW- D ®ãng . Vùng d được cấp điện.
6. Sau14s từ khi vùng b có điện, SW- C đóng. Phân đoạn c được cấp
điện. Do sự cố xảy ra ở phân đoạn c , rơ-le 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. Theo nguyên lý hoạt động như đà trình bày bên trên do
máy cắt đà cắt lần thứ 2 nên SW-C sẽ bị khoá lại ở trạng thái mở (nó
chỉ có thể được đóng lại bằng tay). Và như vậy phân đoạn sự cố đà bị
cô lập với nguồn cấp.
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 được phục hồi hoạt động.
16
Hình 2-1-2 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (lưới điện hình tia)
Bước 1
Bước 2
Bước 3
Bước 4
Bước 5
Bước 6
Bước 7
FCB ®ãng
SW ®ãng
FCB më
SW më
17
Trường hợp 2: Hệ thống đường dây mạch vòng - Hình 2-1-3 và 2-1-4(b) - :
Hệ thống phân phối 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 phân phối trung tâm - 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.
Giả sử hệ thống đang hoạt động bình thường thì sự cố xảy ra ở phân
đoạn c. Quá trình cô lập phân đoạn sự cố được biểu diễn theo 8 bước sau đây:
1.
Điều kiện bình thường, Các thiết bị FCB và SW ở trạng thái
đóng. Tại điểm nối vòng, SW-E mở.
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 đóng lại lần đầu được thực hiện - FCB đóng.
4.
Sau 7 s , thiết bị SW tại B đóng.
5.
Sau 7 s 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 đà mất sớm hơn khoảng thời gian đặt trước Y=5s
nên SW-C bị khoá ở trạng thái mở.
Đối với SW-D, cầu dao này cũng sẽ bị khoá ở trạng thái mở (tín hiệu
khoá được cấp bởi người vận hành).
Như vậy, vùng sự cố trong khoảng C và D đà được tự động cách ly.
7.
FCB tự đóng lại lần thø hai, SW-B ®ãng .
18
8.
SW-E sẽ được đóng lại để cấp nguồn cho phân đoạn d, tín hiệu
đóng do người vận hành thực hiện.
Theo cách trên phần bị sự cố được cách ly tự động và điện 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.
Việc điều khiển đóng SW-E trên thực tế sẽ được thực hiện sau khi đÃ
được xác nhận là nguồn cấp từ phía SW-E có đủ khả năng cấp cho phân đoạn
đó.
19
Hình 2-1-3 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (lưới điện mạch vòng)
Bước 1
Bước 2
Bước 3
Bước 4
Bước 5
Bước 6
Bước 7
Bíc 8
FCB ®ãng
SW ®ãng
FCB më
SW më
20
Hình 2-1-4(a) Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia
Hình 2-1-4(b) Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng
21
Sự cố trên lưới
phân phối
Phát hiện sự cố
Phát hiện sự cố bằng Thông
tin Trạm (máy cắt/rơ-le)
Phục hồi phía nguồn của
đoạn sự cố
Phục hồi tự động bằng thiết
bị rơ le phát hiện sự cố FDR
Phát hiện vùng sự cố
Tính toán trình tự đóng cắt
Thao tác đóng cắt
Cấp điện tự động từ điểm nối
vòng theo tính toán của máy
tính theo các điều kiện tối ưu
của lưới điện:
- Cân bằng công suất giữa
đường trục;
- Giảm tổn thất công suất,
tổn thất điện năng;
- Duy trì điện áp phân phối
v.v...
Cấu hình
lưới tối ưu
Hình 2.1.5 Lược đồ biều diễn quá trình cô lập phân đoạn sự cè
Hình 2.1.6 Quá trình khôi phục sự cố đường dây phân phối
Khi sự cố suất hiện trên đường dây phân phối điện Rơ le bảo vệ và máy cắt sẽ tác động đồng thời quá trình khôi
phục sự cố sẽ được thực hiện theo các bước từ 1 đến 5 như dưới đây
Tác động của rơle bảo vệ
Máy cắt đầu đường dây nhảy
1. Phán đoán kiểu sự cố
4. Thực hiên
thao tác khôi
phục
Nhận thông báo thay đổi
trạng thái
Thực hiện tính toán cung cấp
điện cho phân đoạn sự cố đÃ
được khôi phục
So sánh thông số lưới trước
và sau sự cố
2. Dò tìm đoạn sự cố
Thông qua lệnh
vận hành
Phán đoán kiểu sự cố
Chờ lệnh vận hành
Dò phân đoạn sự cố sau
khi FCB đóng lần đầu
Thực hiện cung cấp công suất
cho phân đoạn sự cố đà được
khôi phục
Khoá cầu dao phân đoạn sự cố và
chờ khôi khôi phục sửa chữa
Bt thng
5. Trở lại lưới bình
thường
Thông số lưới có
bất thường không?
Tính toán các phương án
nhằm đưa lưới điện về
trạng thái cơ bản
Bình thường
Lựa chọn cầu dao được đóng
và thao tác
Bất thường
No
Máy cắt đóng?
Không nhận được tín
hiệu từ máy cắt
Phán đoán sự
bất thường ở RTU đÃ
được chọn hoặc
sử dụng cuối cùng
Chờ thao tác đóng
tiếp theo bằng chức năng
dự phòng DM
3. Khôi phục
cung cấp
điện cho các
phân đoạn
đà được cách
ly khỏi sự cố
Lần lượt các cầu dao được
tự động đóng lại
sau khi máy cắt
đóng lại lần 2
Yes
Thông sốlưới trở lại
bình thường chưa?
Bình thường
Kiểm tra
Máy cắt đóng lại đÃ
cắt lại chưa?
Chờ lệnh vận hành
Còn cầu dao nào
đòi hỏi điều
khiển không ?
Yes
Nhận biết phân đoạn
đóng thử nghiệm cuối cùng
là phân đoạn sự cố
Xác định các phân đoạn đà cách
ly với phân đoạn sự cố để khôi
phục cấp điện
Tính toán quá trình
trao đổi công suất
Thực hiện tính toán máy
tính công suất tuyền tải
dự trữ
Chờ lệnh vận hành
22-23
Thực hiện khôi phục lại lưới
điện theo phương thức ban
đầu
No
In ra toàn bộ các
trường hợp sự cố đÃ
khôi phục
KT THC
24
2.2. So sánh giữa hệ thống DAS và hệ thống Tự động
đóng lại ( ReCloser )
Hệ thống Recloser được dùng khá phổ biến trong bảo vệ đường dây
phân phối thuộc EVN. Đối với Nhật Bản và một số nước phát triển khác hệ
thống Recloser cũng đà được dùng như bảo vệ chính cho đường dây phân phối
trước khi chuyển sang mô hình DAS.
Sự khác nhau chủ yếu giữa hệ thống DAS và hệ thống Recloser được
phân tích và so sánh như sau:
Đối với hệ thống Recloser việc phối hợp cho bảo vệ quá dòng gặp rất
nhiều khó khăn và phức tạp khi mà số lượng Recloser trên một xuất tuyến
tăng cao, do giới hạn chỉnh định của rơ le đặt tại máy cắt đầu xuất tuyến.
Thêm vào đó thời gian đặt tác động Rơle đối với hệ thống Recloser cũng dài
hơn khi mà số lượng thiết bị này tăng. Do đó, dòng ngắn mạch mà toàn đường
dây và các thiết bị phải chịu là lớn và lâu, dẫn đến hỏng hóc cho đường dây và
thiết bị. Đồng thời, khi có sự cố xảy ra tại tải, mất điện trong diện rộng sẽ kéo
dài cho đến khi sự cố được khắc phục.
Khác với Recloser, hệ thống DAS cho phép khắc phục được các điểm
trên, độ ổn định của hệ thống sẽ tăng cao khi trên các lộ ta đặt nhiều cầu dao
tự động. Nó cũng trở lên dễ dàng hơn cho việc giảm thời gian mất điện và giới
hạn phạm vi phân đoạn mất điện. Tuy nhiên, DAS cũng có nhược điểm là tần
suất đóng cắt của các máy cắt trên đường dây là tương đối nhiều.
Ngoài ra, Recloser chỉ được áp dụng rộng cho mạng điện phân phối
hình tia. Còn hệ thống DAS thuận tiện cho cả mạng điện phân phối hình tia và
cũng dễ dàng khi cải tạo thành mạch vòng. Đây là điểm đặc biệt quan trọng
cho việc qui hoạch lưới đô thị.
Tại một số nước phát triển thì hiện nay hệ thống DAS đà thay thế hoàn
toàn cho hÖ thèng Recloser.
