Nghiên cứu xây dựng thuật toán tự động chẩn đoán lỗi trong máy biến áp lực 220kv của lưới điện truyền tải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.64 MB, 165 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------NGUYỄN QUỐC HUY
NGUYỄN QUỐC HUY
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU
KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
C
C
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG
CHẨN ĐOÁN LỖI TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC 220KV
CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
R
L
T
U
D
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KHOÁ K37
Đà Nẵng - Năm 2020
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------NGUYỄN QUỐC HUY
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG
CHẨN ĐOÁN LỖI TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC 220KV
CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
C
C
R
L
T
Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 8520216
U
D
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS - TS. LÊ TIẾN DŨNG
Đà Nẵng - Năm 2020
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu tự bản thân tôi thực hiện.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Học viên
Nguyễn Quốc Huy
C
C
R
L
U
D
T
MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………...….…..1
CHƢƠNG 1 ………………………………………………………………………...4
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN................................................................................. 4
1.1.
Tổng quan về Trạm biến biến 220kV Kon Tum. .................................... 4
1.1.1. Khái niệm máy biến áp. ...................................................................... 5
C
C
1.1.2. Cấu tạo máy biến áp lực. ..................................................................... 5
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp lực. ......................................... 7
1.1.4. Thông số kĩ thuật của máy biến áp. .................................................... 9
R
L
1.2.
Tổng quan về giám sát và chẩn đoán lỗi trong Máy biến áp lực. ......... 10
1.2.1. Đặt vấn đề. ........................................................................................ 10
1.2.2. Mục Tiêu. .......................................................................................... 10
1.3.
Yêu cầu hệ thống. .................................................................................. 11
1.3.1. Yêu cầu chung. .................................................................................. 11
1.3.2. Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống tại trạm. ....................................... 12
1.3.3. Sơ đồ kết nối thu thập dữ liệu tập trung. ........................................... 13
1.4.
Thông số ký thuật hệ thống. .................................................................. 13
T
U
D
1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.
1.4.4.
1.4.5.
Yêu cầu chung. .................................................................................. 13
Chức năng của hệ thống. ................................................................... 14
Các thành phần cơ bản của hệ thống SCADA. ................................. 16
Kết luận về Tổng quan về lỗi trong máy biến áp. ............................. 17
Thống kê lỗi của máy biến áp lực. .................................................... 18
CHƢƠNG 2.............................................................................................................. 21
MƠ HÌNH TỐN HỌC ...................................................................................... 21
2.1.
Đặt vấn đề. ............................................................................................ 21
2.2.
Mơ hình tốn học của máy biến áp lực. ................................................ 21
2.2.1. Mơ hình tốn học lúc máy biến áp lực hoạt đơng bình thƣờng. ....... 21
2.2.2. Mơ hình tốn học khi máy biến áp lực xảy ra lỗi. ............................ 27
2.3.
Kết luận. ................................................................................................ 45
CHƢƠNG 3.............................................................................................................. 46
ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG CHẨN ĐOÁN LỖI ............................. 46
3.1.
Tổng quan về mạng nơron nhân tạo. ..................................................... 46
3.1.1. Điều khiển dựa trên mạng Nơron. ..................................................... 46
3.1.2. Thuật toán huấn luyện mạng. ............................................................ 57
3.2.
Đề xuất giải pháp của đề tài .................................................................. 60
3.2.1. Sơ đồ khối. ........................................................................................ 60
3.2.2. Giải thích sơ đồ khối. ........................................................................ 60
3.2.3. Cách thực hiện huấn luyện mạng, ngun lý hoạt động mơ hình. .... 60
3.3.
Thuật toán tự động chuẩn đoán lỗi ứng dụng mạng nơron nhân tạo .... 61
3.4.
Phân tích hiệu quả, phạm vi áp dụng của thuật tốn đề xuất ................ 63
CHƢƠNG 4.............................................................................................................. 64
C
C
MƠ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG ...................................................................... 64
4.1.
Các tham số mô phỏng. ......................................................................... 64
4.1.1. Mơ hình tốn học máy biến áp lực. ................................................... 64
R
L
4.1.2. Thơng số thành phần mơ hình tốn học. ........................................... 64
4.2.
Mô phỏng hoạt động của máy biến áp lực hoạt động bình thƣờng....... 65
T
4.3.Mơ phỏng hoạt động của máy biến áp lực trong trƣờng hợp xảy ra lỗi...... 66
4.3.1. Lỗi một pha chạm đất (lỗi Line-Groud). ........................................... 66
4.3.2. Lỗi hai pha ngắn mạch (Lỗi Line-Line). ........................................... 67
4.3.3. Lỗi ba pha chạm đất ( lỗi 3 Line-Ground ). ...................................... 68
4.4.
Phân tích các kết quả mơ phỏng và đánh giá hiệu quả ......................... 69
4.4.1. Máy biến áp thực tế hoạt động bình thƣờng ..................................... 69
U
D
4.4.2. Máy biến áp thực tế xuất hiện lỗi pha A chạm đất ( A-Ground) ...... 72
4.4.3. Máy biến áp thực tế xuất hiện lỗi 3 pha chạm đất (3 Line-Ground). 76
4.4.4. Máy biến áp thực tế xuất hiện lỗi 2 pha (B-C) ngắn mạch. .............. 79
KẾT LUẬN, HƢỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KIẾN NGHỊ .................................. 83
1 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ LUẬN VĂN. .......................................................................... 83
2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. ........................................................................ 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 85
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: GIẢI THÍCH KÍ HIỆU
PHỤ LỤC 2: CHƢƠNG TRÌNH MATLAB
PHỤ LỤC 3: MƠ HÌNH THUẬT TỐN CHẨN ĐỐN LỖI
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG CHẨN ĐOÁN LỖI
TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC 220KV CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
Học viên: Nguyễn Quốc Huy. Chuyên ngành:Kỹ thuật điều khiển - Tự động hóa
Mã số: 8520216 Khóa: K37. Trƣờng Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt - Trong quá trình vận hành hệ thống lƣới điện Truyền tải, sự xuất hiện các lỗi
(sự cố/hiện tƣợng bất thƣờng) xảy ra với tần suất khá nhiều đặc thù của lƣới điện Truyền
tải với độ dài đƣờng dây lớn thiết bị vận hành lâu năm, khối lƣợng đƣờng dây/thiết bị khá
nhiều và đặc biệt là địa hình phân bố phức tạp. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự mất ổn
định hệ thống: do sự cố hƣ hỏng các thiết bị, quá trình phƣơng thức vận hành của hệ thống
điện dẫn đến các máy biến áp làm việc trong tình trạng quá tải, điều kiện thời tiết cực đoan
(giông sét, tố lốc..), suy giảm các phần tử cách điện, phụ tải khơng đối xứng…Việc xác
định chính xác vị trí và ngun nhân lỗi để loại trừ/xử lý nhanh là yêu cầu lớn trong quản
lý vận hành lƣới điện hiện nay.
Từ những nhu cầu thực tiễn trên, tác giả đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu
C
C
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG CHẨN ĐOÁN LỖI
TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC 220KV CỦA LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
R
L
Đề tài này đƣa ra một đề xuất về giải pháp chẩn đoán, xác định lỗi trong hệ thống điện
để đáp ứng yêu cầu vận hành linh hoạt và rút ngắn thời gian xử lý lỗi.
T
Từ khóa - Vận hành hệ thống lƣới điện Truyền tải; Chẩn đốn lỗi; mơ phỏng…
STUDY ON BUILDING AUTOMATIC DIAGNOSTICS FOR DIAGNOSTIC
DIAGNOSTICS IN 220KV PRESSURE TRANSFORMERS OF
TRANSMISSION NETWORKS
U
D
Abstract - During the operation of the Transmission grid, the occurrence of faults
(malfunctions / irregularities) occurs with quite a lot of typical frequency of the
Transmission grid with a large length of transmission line. For many years, the volume of
lines / equipment is quite large and especially the complex distributed terrain. There are
many reasons for the instability of the system: due to the failure of the equipment, the
operation mode of the electrical system leading to the transformers working in overload,
weather conditions. extreme (thunderstorms, whirlwinds ..), attenuation of insulating
elements, asymmetric loads ... Determining the exact location and cause of faults for
elimination/ fast handling is a major requirement in management. grid operation
management
From the practical needs above, the author has decided to select the research topic
STUDY ON BUILDING AUTOMATIC DIAGNOSTICS FOR DIAGNOSTIC
DIAGNOSTICS IN 220KV PRESSURE TRANSFORMERS OF TRANSMISSION
NETWORKS
This topic offers a proposal. on solutions to diagnose and identify errors in the electricity
system to meet the requirements of flexible operation and reduce error handling time.
Key words - Operating transmission grid system; Fault diagnosis; simulate ...
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ nhất thứ TBA220kV Kon Tum ......................................................... 4
Hình 1.2: Cấu tạo lõi máy biến áp lực ........................................................................ 5
Hình 1.3: Mơ hình vỏ máy biến áp ............................................................................. 7
Hình 1.4: Hoạt động mạch từ máy biến áp ................................................................. 7
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống ............................................................. 12
Hình 1.6: Cấu trúc vị trí từ xa ................................................................................... 12
Hình 1.7: Sơ đồ kết nối thu thập dữ liệu ................................................................... 13
Hình 1.8: Vị trí lỗi của Các máy biến áp trạm biến áp (>100kV)(dựa trên 536 lỗi
chính) ......................................................................................................................... 19
Hình 2.1: Sơ đồ máy biến áp 3 pha ........................................................................... 22
Hình 2.2: 3 thành phần vectơ đối xứng ..................................................................... 27
Hình 2.3: Sơ đồ mạch tƣơng đƣơng .......................................................................... 29
Hình 2.4: Sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi một chạm đất phía thứ cấp ........... 30
Hình 2.5: Sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi một pha chạm đất phía sơ cấp ...... 32
Hình 2.6: sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi hai pha ngắn mạch phía thứ cấp ... 36
Hình 2.7: Sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi hai pha ngắn mạch phía sơ cấp .... 38
Hình 2.8: Sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi ba pha chạm đất phía thứ cấp....... 41
Hình 2.9: Sơ đồ tƣơng đƣơng tƣơng ứng với lỗi ba pha nối đất phía sơ cấp ............ 42
Hình 3.1: Sự tƣơng thích lý tƣởng giữa mạng Nơ ron linh hoạt và hệ thống thần kinh
sinh học ..................................................................................................................... 47
Hình 3.2: Mơ hình khối của vấn đề điều khiển sử dụng cấu trúc đơn giản của bộ điều
khiển mạng Nơ ron nhiều lớp.................................................................................... 49
Hình 3.3: Cấu trúc phức tạp của bộ điều khiển mạng nơ ron nhiều lớp với ba lớp ẩn
…………………………………………………………………………………….. 49
Hình 3.4: Cấu trục mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp .......................................... 51
Hình 3.5: Nơ ron tốn học đơn giản.......................................................................... 51
Hình 3.6: Cấu hình mạng nơ ron truyền thẳng hai lớp ............................................. 53
Hình 3.7: Cấu hình mạng nơ ron truyền thẳng 3 lớp ................................................ 55
Hình 3.8: Cấu trúc của mạng nơron truyền thẳng ..................................................... 56
Hình 3.9: Sơ đồ khối chính của cấu trúc NN với hệ thống effecto và learning ........ 59
Hình 3.10: Mơ hình chẩn đốn lỗi ............................................................................ 60
Hình 4.1: Đồ thị mơ phỏng dịng điện máy biến áp hoạt động ổn định .................... 65
Hình 4.2: Đồ thị mơ phỏng điện áp máy biến áp hoạt động ổn định ........................ 65
Hình 4.3: Đồ thị dòng điện lỗi một pha chạm đất ..................................................... 66
Hình 4.4: Đồ thị điện áp lỗi một pha chạm đất ......................................................... 66
Hình 4.5: Đồ thị dịng điện lỗi hai pha ngắn mạch ................................................... 67
Hình 4.6: Đồ thị điện áp lỗi hai pha ngắn mạch ....................................................... 67
Hình 4.7: Đồ thị dịng điện lỗi ba pha nối đất ........................................................... 68
Hình 4.8: Đồ thị điện áp lỗi ba pha nối đất ............................................................... 68
Hình 4.9: Đồ thị điện áp máy biến áp bình thƣờng với ∆R=0.5Ω và ∆L=0.004H ... 69
C
C
R
L
U
D
T
Hình 4.10: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_Normal và ΔFi_Normal ......................... 71
Hình 4.11: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_AG và ΔFi_AG ...................................... 71
Hình 4.12: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_3G và ΔFi_3G ....................................... 72
Hình 4.13: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_LL và ΔFi_LL ....................................... 72
Hình 4.14: Đồ thị điện áp lỗi A-Ground với ∆R=0.5Ω và ∆L=0.004H .................... 73
Hình 4.15: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_Normal và ΔFi_Normal ......................... 74
Hình 4.16: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_AG và ΔFi_AG ...................................... 75
Hình 4.17: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_3G và ΔFi_3G ....................................... 75
Hình 4.18: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_LL và ΔFi_LL ....................................... 75
Hình 4.19: Đồ thị điện áp lỗi 3Line-Ground với ∆R=0.5Ω và ∆L=0.004H ............. 76
Hình 4.20: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_Normal và ΔFi_Normal ......................... 77
Hình 4.21: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_AG và ΔFi_AG ...................................... 77
Hình 4.22: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_3G và ΔFi_3G ....................................... 78
Hình 4.23: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_LL và ΔFi_LL ....................................... 78
Hình 4.24: Đồ thị điện áp lỗi 2 pha B-C ngắn mạch với ∆R=0.5Ω và ∆L=0.004H . 79
Hình 4.25: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_Normal và ΔFi_Normal ......................... 80
Hình 4.26: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_AG và ΔFi_AG ...................................... 81
Hình 4.27: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_3G và ΔFi_3G ....................................... 81
Hình 4.28: Đồ thị phần trăm sai lệch ΔFU_LL và ΔFi_LL ....................................... 82
C
C
R
L
U
D
T
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thông số máy biến áp tại TBA 220kV Kon Tum ...................................... 9
Bảng 1.3: Phƣơng thức giám sát ............................................................................... 18
Bảng 1.4: Báo cáo về tỉ lệ lỗi xảy ra tại các loại máy biến áp .................................. 20
Bảng 4.1: số liệu chẩn đốn MBA bình thƣờng khơng có Neural Network lấy mẫu 1
lần .............................................................................................................................. 70
Bảng 4.2: số liệu chẩn đốn máy biến áp bình thƣờng có Neural Network lấy mẫu 1
lần .............................................................................................................................. 70
Bảng 4.3: số liệu chẩn đoán lỗi (A-Ground)khơng có Neural Network 1 lần lấy mẫu
………………………………………………………………………………….…....73
Bảng 4.4: số liệu chẩn đốn lỗi (A-Ground có Neural Network 1 lần lấy mẩu ........ 73
Bảng 4.5: số liệu chẩn đoán lỗi (3L-Ground) khơng có Neural Network lấy mẫu 1 lần
................................................................................................................................... 76
Bảng 4.6: số liệu chẩn đốn lỗi (3L-Ground) có Neural Network lấy mẫu 1 lần ..... 77
Bảng 4.7: số liệu chẩn đốn lỗi (B-C) khơng có Neural Network lấy mẫu 1 lần ..... 79
Bảng 4.8: số liệu chẩn đoán lỗi (B-C)có Neural Network lấy mẫu 1 lần ................. 80
C
C
R
L
U
D
T
1
MỞ ĐẦU
Trạm biến áp 220kV Kon Tum gồm có 02 MBA: AT1, AT2 có cơng suất lắp
đặt là 2x125MVA, đƣợc xây dựng tại địa điểm thôn Thanh Trung, xã Vinh Quang,
thành phố Kon Tum, cách Quốc lộ 14 khoảng 01km về hƣớng Tây, cách đƣờng dây
500kV mạch 1 hiện hữu khoảng 30m về phía Tây, nằm hƣớng Tây - Bắc của Thành
phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum.
Trạm đƣợc đóng điện và đƣa vào vận hành vào cuối tháng 7/2015; nằm xa
nơi dân cƣ, xung quanh là những vƣờn cao su của Công ty cao su Kon Tum, đƣợc
xây bao bọc bới tƣờng rào bảo vệ chiều cao 3.5m, nhà cửa xây dựng kiên cố, bên
trong trạm có đƣờng nội bộ nối thơng với nhau; địa hình cao, thống với tổng diện
tích 52.000 m2. Trạm đóng vai trị rất quan trọng trong hệ thống điện nói chung và
trong khu vực miền Trung và Tây Nguyên nói riêng.
C
C
Trạm biến áp 220kV Kon Tum là điểm thu hút các nguồn công suất đổ về từ
phía 110kV từ 04 trạm 110 kV đó là: Trạm 110kV Kon Tum (E45), Trạm 110kV
R
L
T
Đăk Tô (E46), Trạm 110kV Kon Plong và các Thủy điện PlayProng, ĐăkPxa Kon
Tum trong tƣơng lai không xa trạm tiếp tục khép nối mạch vòng với Trạm biến áp
220kV Bờ Y và truyền tải công suất qua trạm 500 kV Pleiku (E52) lên lƣới điện
Quốc gia qua đƣờng dây mạch kép 220kV Pleiku - Kon Tum (theo quy hoạch phát
triển điện lực trên địa bàn tỉnh Kon Tum có khoảng 82 thủy điện vừa và nhỏ và một
số nhà máy điện năng lƣợng tái tạo NLG, NLMT với tổng công suất trên dƣới 904
MW, nhu cầu sử dụng điện của tỉnh Kon Tum cịn thấp do đó phần lớn lƣợng cơng
U
D
suất này chủ yếu truyền tải lên lƣới Quốc gia).
Sau khi đi sâu vào khảo sát nghiên cứu tình trạng thực tế và yêu cầu hiện nay,
em đã đƣợc Hội đồng đánh giá luận văn của Trƣờng Đại học Bách khoa - Đại học
Đà Nẵng, Bộ mơn Tự động hóa khóa K37 tại Kon Tum, mã số 8520216 và quyết
định giao thực hiện đề tài luận văn “ Nghiên cứu xây dựng thuật toán tự động
chẩn đoán lỗi trong máy biến áp lực 220kV của lưới điện Truyền tải” với sự
hƣớng dẫn của PGS. TS. Lê Tiến Dũng, Trƣởng Khoa điện trƣờng Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng.
Đề tài này nghiên cứu đề xuất xây dựng thuật toán giám sát và chẩn đoán lỗi
trong MBA có độ chính xác cao, phù hợp với u cầu cần kỹ thuật và đảm bảo chất
lƣợng điện áp phục vụ các phụ tải để giải quyết vấn đề nêu trên trong quá trình giám
2
sát và tìm lỗi trong MBA. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện nhƣ là sự hỗ trợ cho
việc giám sát, chẩn đoán, xử lý sự cố cho máy biến áp.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Máy biến áp lực 220 kV trong hệ thống lƣới điện truyền tải.
Các trƣờng hợp lỗi xảy ra cho máy biến áp lực 220kV trong hệ thống lƣới
điện Truyền tải.
Phân tích tình hình thực tế tại Việt Nam về vấn đề xác định và loại trừ lỗi
trong nội bộ máy biến áp lực.
Các phƣơng pháp, kỹ thuật chẩn đoán lỗi cho máy biến áp lực 220kV trong
hệ thống lƣới điện Truyền tải.
Các kiểm nghiệm đƣợc thực hiện dựa trên mô phỏng sử dụng phần mềm
Matlab - Simulink.
C
C
Dùng mạng Nơron truyền thẳng có phản hồi để xác định sai số.
Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu.
NỘI DUNG:
R
L
T
Khảo sát thực tiển vấn đề tại nơi đặt máy biến áp tại Trạm 220kV Kon Tum,
Truyền tải điện Kon Tum, Công ty Truyền tải điện 2.
U
D
Nghiên cứu các cơng trình nghiên cứu đã đƣợc công bố trong nƣớc và trên
thế giới về tự động giám sát và chẩn đoán lỗi trong máy biến áp.
Đề xuất thuật toán chẩn đoán lỗi cho Máy biến áp lực ứng dụng Mạng nơ-ron
nhân tạo.
Mơ phỏng, kiểm chứng và đƣa ra các phân tích, đánh giá.
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Xây dựng mơ hình tốn học mô tả máy biến áp lực 220kV, và mô hình tốn
học và các trƣờng hợp lỗi để làm cơ sở tính tốn, đề xuất các thuật tốn tự động
giám sát và chẫn đốn lỗi.
Mơ phỏng đối tƣợng Máy biến áp 220kV trên Matlab-Simulink. Phân tích
đáp ứng mơ phỏng cho các trƣờng hợp lỗi, từ đó tìm ra các đặc điểm của đáp ứng,
thấy đƣuọc sự ảnh hƣởng đến hoạt động của Máy biến áp.
Nghiên cứu đề xuất một thuật toán tự dộng chẩn đoán lỗi cho Máy biến áp
220kV. Các điều kiện về thu thập tín hiệu đo lƣờng và hƣớng ứng dụng phù hợp
cho thực trạng các Máy biến áp hiện đang vận hành tại Việt Nam.
3
Nghiên cứu các kết quả thu đƣợc bằng mô phỏng khiểm chứng trên Matlab Simulink để từ đó đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp đề xuất và rút ra các kết luận.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần hoàn thiện lý thuyết về tự động giám sát
và chẩn đoán lỗi trong Máy biến áp lực 220kV, áp dụng cho các máy biến áp hiện
đang vận hành tại Việt Nam.
Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài xây dựng thuật toán giám sát và chẩn đoán lỗi trong
Máy biến áp lực 220 kV có triển vọng ứng dụng trong thực tế vận hành, hỗ trợ điều
độ viên, nhân viên vận hành đƣa ra các quyết định xử lý loại trừ lỗi và thơng tin vị
trí lỗi giúp việc tiếp cận và xử lý sự cố nhanh hơn. Điều này giảm thiểu các chỉ số
SAIDI/SAIFI/MAIFI góp phần đảm bảo chỉ tiêu độ tin cậy của Máy biến áp.
C
C
R
L
U
D
T
4
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về Trạm biến biến 220kV Kon Tum.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.1: Sơ đồ nhất thứ TBA220kV Kon Tum
Hiện tại các MBA tại TBA 220kV Kon Tum đƣợc trang bị thiết bị đo nhƣ:
nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, van phòng nổ, rơ le hơi, rơ le áp suất, rơ le dòng
dầu. Việc kiểm tra, giám sát và đánh giá tình trạng của máy biến áp chủ yếu thông
qua theo d i nhiệt độ dầu và cuộn dây. Bên cạnh đó, việc đánh giá hàm lƣợng khí
hịa tan và hàm lƣợng nƣớc trong dầu cách điện bằng cách lấy mẫu dầu và mang
đến phịng thí nghiệm chuyên ngành ở nơi khác để phân tích đánh giá. Vì vậy, việc
đánh giá tình trạng cũng nhƣ xem xét xu hƣớng tiến triển của các hiện tƣợng bất
thƣờng của MBA đƣợc kịp thời trong suốt quá trình vận hành là khơng thực hiện
đƣợc.
Để đảm bảo giám sát, phân tích và đánh giá đầy đủ tình trạng làm việc, xu
hƣớng diễn biến các hiện tƣợng bất thƣờng của các máy biến áp 220kV, cần trang bị
“hệ thống giám sát trực tuyến, toàn diện”. Hệ thống này theo dõi trực tuyến, liên tục
5
tất cả các thành phần chính của máy biến áp: dầu cách điện, mạch từ, cuộn dây và
cách điện, sứ xuyên, bộ điều chỉnh điện áp, bộ làm mát, hiện tƣợng phóng điện cục
bộ, vv. Hệ thống này dùng các loại cảm biến khác nhau và tích hợp chúng thành hệ
thống giám sát cũng nhƣ tƣơng quan giữa tất cả các phép đo và phân tích dữ liệu,
cho phép cung cấp thông tin quan trọng về thực tế cũng nhƣ xu hƣớng diễn biến của
máy biến áp, nhiều thiết bị thông minh đƣợc sử dụng trong hệ thống này để phát
hiện sớm các lỗi gây ra và tránh bị dừng cấp điện khơng mong muốn, qua đó sẽ chủ
động trong quản lý vận hành, bảo dƣỡng hoặc sửa chữa theo điều kiện và để đảm
bảo tính sẵn sàng, độ tin cậy cao hơn trong quá trình truyền tải và phân phối.
Hiện nay Công ty đang tập trung vào việc cải thiện hoặc bảo trì an tồn hệ
thống bằng cách ngăn ngừa sự cố, mặt khác giảm chi phí vận hành và bảo dƣỡng tài
sản nâng cao tuổi thọ. Các mục tiêu dựa vào thơng tin về tình trạng thiết bị của hệ
thống. Vậy, số lƣợng MBA ngày càng tăng của Công ty truyền tải điện và một số
công ty phát điện khác đã và đang trang bị cho MBA hệ thống giám sát trực tuyến
liên tục.
1.1.1. Khái niệm máy biến áp.
C
C
R
L
T
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,
dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ
thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.
U
D
Máy biến áp này đều có thể sử dụng trong hệ thống để tăng hoặc giảm điện
áp. Loại máy biến áp này đƣợc ngâm trong thùng dầu kín và tuổi thọ của các máy
biến áp này thƣờng rơi vào khoảng 25 - 30 năm.
1.1.2. Cấu tạo máy biến áp lực.
Máy biến áp lực bao gồm các bộ phận chính sau:
Lõi, Cuộn dây, Bộ phận làm mát, Vật liệu cách điện, Ống lót (Sứ xuyên)
1.1.2.1. Lõi máy biến áp.
Hình 1.2: Cấu tạo lõi máy biến áp lực
6
L i thép MBA dùng để dẫn từ thông, đƣợc chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ
tốt, thƣờng là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 ÷1 mm, mặt ngồi các lá thép có
sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép.Lõi thép gồm hai phần: Trụ và
Gông. Trụ (T) là phần để đặt dây quấn cịn gơng (G) là phần nối liền giữa các trụ để
tạo thành mạch từ kín
1.1.2.2. Cuộn dây máy biến áp.
Dây quấn MBANhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lƣợng vào và
truyền năng lƣợng ra. Dây quấn MBA thƣờng làm bằng dây đồng hoặc nhơm, tiết
diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây
và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn vớil i
ép đều có cách điện. Máy biến áp thƣờng có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây
quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn
C
C
điện áp cao đặt bên ngoài. Làm nhƣ vậy sẽ giảm đƣợc vật liệu cách điện.
Dây quấn MBA có hai loại chính: Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là
những vịng trịn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm: + Dây quấn
R
L
hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp; + Dây quấn hình xoắn, dùng cho
dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập;+ Dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây
T
quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật.Dây quấn xem kẽ: Các bánh dây cao áp và
hạ áp lần lƣợt xen kẽnhau dọc theo trụ thép
U
D
1.1.2.3. Vật liệu cách điện máy biến áp.
Vật liệu cách điện phải đƣợc cung cấp giữa các vòng dây riêng lẻ, giữa các
cuộn dây, giữa các cuộn dây và lõi, và tại các đầu của cuộn dây.
Máy biến áp điện lớn chứa đầy dầu sử dụng cuộn dây đƣợc bọc bằng giấy
cách điện, đƣợc tẩm dầu trong quá trình lắp ráp máy biến áp. Máy biến áp chứa đầy
dầu sử dụng dầu khoáng tinh luyện cao để cách nhiệt và làm mát các cuộn dây và
lõi. Việc xây dựng các máy biến áp chứa đầy dầu đòi hỏi lớp cách nhiệt bao phủ các
cuộn dây phải đƣợc làm khơ hồn tồn độ ẩm cịn lại trƣớc khi dầu đƣợc đƣa vào.
1.1.2.4. Vỏ máy biến áp.
Vỏ MBAThùng MBA: Trong thùng MBA đặt l i thép, dây quấn và dầu biến
áp. Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cƣờng cách điện và tản nhiệt. Lúc MBA làm
việc, một phần năng lƣợng tiêu hao thoát ra dƣới dạng nhiệt làm dây quấn, l i thép
và các bộ phận khác nóng lên. Nhờ sự đối lƣu trong dầu và truyền nhiệt từ các bộ
phận bên trong MBA sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trƣờng xung quanh
7
Nắp thùng MBA: Dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan
trọng nhƣ: + Sứ ra (cách điện) của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. + Bình dãn
dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu+ Ống bảo hiểm: làm bằng
thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh.
Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thốt ra
ngồi để MBA khơng bị hỏng. + Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế. + Rơle hơi dùng để bảo vệ
MBA. + Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn
cao áp.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.3: Mơ hình vỏ máy biến áp
1.1.3. Ngun lý hoạt động của máy biến áp lực.
Nguyên lý hoạt động chính của máy biến áp là độ tự cảm lẫn nhau giữa hai
mạch đƣợc liên kết bởi một từ thông chung. Một máy biến áp cơ bản bao gồm hai
cuộn dây đƣợc tách rời bằng điện và cảm ứng, nhƣng đƣợc liên kết từ tính thơng
qua một con đƣờng miễn cƣỡng.
Hình 1.4: Hoạt động mạch từ máy biến áp
8
Nhƣ hình trên, máy biến áp có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Các lớp l i đƣợc
nối với nhau dƣới dạng các dải ở giữa các dải có thể thấy rằng có một số khoảng
trống hẹp ngay qua mặt cắt ngang của lõi. Những khớp nối so le này đƣợc cho là
„Xếp chồng nhau‟. Cả hai cuộn dây có độ tự cảm tƣơng hỗ cao. Một lực điện động
tƣơng hỗ đƣợc tạo ra trong máy biến áp từ từ thông xoay chiều đƣợc thiết lập trong
lõi phân lớp, do cuộn dây đƣợc nối với nguồn điện áp xoay chiều. Hầu hết các từ
thông xen kẽ đƣợc phát triển bởi cuộn dây này đƣợc liên kết với cuộn dây kia và do
đó tạo ra lực điện động cảm ứng tƣơng hỗ. Lực điện động đƣợc tạo ra nhƣ vậy có
thể đƣợc giải thích với sự trợ giúp của định luật Faraday, cảm ứng điện từ nhƣ sau :
e
MdI
dt
(1.1)
Nếu mạch điện cuộn thứ 2 đóng lại, một dịng điện chạy trong nó và do đó
C
C
năng lƣợng điện đƣợc truyền từ tính từ cuộn thứ nhất sang cuộn thứ hai.
Nguồn cung cấp xoay chiều đƣợc cung cấp cho cuộn thứ nhất đƣợc gọi là
R
L
cuộn sơ cấp. Năng lƣợng đƣợc rút ra từ cuộn thứ hai đƣợc gọi là cuộn thứ cấp.
T
Ta gọi cảm ứng sức điện động đƣợc tạo ra do từ trƣờng dao động trong cuộn
thứ cấp là Es. từ trƣờng này có thể liên kết hiệu quả với một cuộn thứ cấp với sự trợ
giúp của l i. Vì các lƣợt đƣợc sắp xếp thành một chuỗi, sức điện động toàn phần
đƣợc tạo ra trên cuộn dây sẽ là tổng của các sức điện động riêng lẻ (es) đƣợc tạo ra
trong mỗi lƣợt. Ns đại diện cho số lƣợt của cuộn thứ cấp.
U
D
Es =es xNs
(1.2)
Vì cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng từ thơng đi qua, sức điện động cho cả hai
cuộn sơ cấp và thứ cấp mỗi lƣợt sẽ giống nhau.
es e p
(1.3)
Ta có suất điện động cho cuộn sơ cấp mỗi lƣợt liên quan đến điện áp đầu vào
đƣợc áp dụng nhƣ sau :
ep
Ep
Np
(1.4)
Thay phƣơng trình (4) vào (1), ta xác định đƣợc suất điện động cảm ứng tại
cuộn thứ cấp đƣợc thể hiện nhƣ sau:
9
Es
Ep
Np
Ns
(1.5)
Điều này đơn giản có nghĩa là với số vịng quay thứ cấp ít hơn so với sơ cấp,
ngƣời ta có thể hạ điện áp. Máy biến áp nhƣ vậy đƣợc gọi là máy biến áp hạ áp.
Ngƣợc lại, ngƣời ta có thể tăng áp (Máy biến áp tăng áp).
Nhƣng vì năng lƣợng đƣợc bảo tồn, các dịng sơ cấp và thứ cấp phải tuân
theo mối quan hệ sau:
Ip E p =Is Es
(1.6)
1.1.4. Thông số kĩ thuật của máy biến áp.
Thông số kỹ thuật máy biến áp chủ yếu bao gồm:
Pha
:
3
Tần số
:
50, 60 Hz
Điện áp sơ cấp
:
220 kV
Điện áp thứ cấp
:
Tổ nối dây
Cơng
suất
(kVA)
Dịng điện
Kích thích
I0 (%)
1000
Điện áp
u cầu
Ε (%)
R
L
T
:
C
C
110/23 kV
Y/T/∆ , vv
U
D
Hiệu
suất
n (%)
Khoảng không
H
Dầu
(l)
Khối
lƣợng
tổng
(kg)
W
D
4,5
1,3
98,4
2200
1950
1700
900
3500
1500
4,5
1,25
98,5
2600
2100
2600
1480
4800
2000
4,5
1,2
98,5
2900
2200
2800
1700
6200
2500
4
1,2
98,7
3100
2500
2900
2000
7300
3000
4
1,2
98,7
3100
2600
3050
2200
8000
5000
4
1,1
98,9
3200
3000
3100
3200
12000
7500
3,5
1
99,1
3400
3400
3300
4000
14500
10000
3,5
1
99,2
3600
3800
4000
5500
16500
12000
3
1,2
99
4250
3840
3830
5600
26500
14000
2,5
1,1
99,1
4300
3900
4070
7300
29000
Bảng 1.1: Thông số máy biến áp tại TBA 220kV Kon Tum
10
1.2. Tổng quan về giám sát và chẩn đoán lỗi trong Máy biến áp lực.
1.2.1. Đặt vấn đề.
Hiện nay trên lƣới điện Quốc gia có rất nhiều máy biến áp trong hệ thống
lƣới truyền tải 220kV- 500kV thời gian gần đây các máy hầu hết các máy đã đƣợc
trang bị máy giám sát phân tích dầu online đặc biệt là máy biến áp vận hành ở mức
điện áp 500kV
Với mong muốn giám sát MBA bao quát hơn, ngoài thiết bị Giám sát khí hịa
tan trong dầu (DGA), việc vận hành mong muốn mở rộng sang giám sát hầu hết các
loại lỗi có thể xảy ra cho MBA đang trong vận hành, điều này có nghĩa là cần thêm
nhiều cảm biến hơn, dẫn đến quá nhiều các dữ liệu rời rạc khác nhau, dành nhiều
thời gian ƣ tiên để phân tích các dữ liệu. Hiện nay, để giám sát máy biến áp có
nhiều thiết bị nhƣ: Giám sát dịng điện, điện áp, công suất, nhiệt độ dầu lớp trên,
giám sát dầu online, giám sát hàm lƣợng nƣớc trong dầu, áp lực dầu, giám sát sứ,
C
C
giám sát OLTC...; Tuy nhiên việc kết hợp các thơng số để tính tốn, phân tích đánh
giá tổng quan tình trạng máy biến áp để có giải pháp vận hành và bảo trì tối ƣu
R
L
nhằm kéo dài tuổi thọ của máy biến áp cũng nhƣ phát hiện kịp thời các hƣ hỏng để
T
ngăn ngừa sự cố, phải đƣợc tích hợp trên hệ thống, phần mềm "chuyên gia" .
U
D
Cần thiết có hệ thống, thiết bị, phần mềm "chuyên gia" phối hợp các thông
số từ các cảm biến khác nhau để cảnh báo nguy cơ già hóa cách điện, các sự cố phát
sinh trong quá trình vận hành gây ảnh hƣởng tới tuổi thọ của máy biến áp, đƣa ra
các cảnh báo về hệ thống làm mát,...
Trên cơ sở các thiết bị giám sát hiện hữu của máy biến áp, cần thiết phải lắp
đặt các bộ giám sát đánh giá tổng quan máy biến áp cho các MBA quan trọng
220kV/500kV.
1.2.2. Mục Tiêu.
- Tối ƣu hóa độ khả dụng, tin cậy và công năng của máy biến áp với chi phí
vịng đời sản phẩm thấp nhất thơng qua việc giám sát các bộ phận chính của máy
biến áp.
- Kết hợp với hệ thống giám sát dầu online, các hệ thống giám sát hiện hữu
(nếu có) cho phép đánh gia tổng quan tình trạng vận hành của máy biến áp.
1.2.2.1. Phát hiện lỗi cơ bản:
- Phòng - chống mất điện mất ngờ.
- Giảm thiểu sự cố lớn và rủi ro môi trƣờng.
11
- Tăng khả năng vận hành an tồn.
1.2.2.2. Bảo trì thông minh:
- Các bộ phận: OLTC, sứ và hệ thống làm mát.
- Chuyển từ chế độ bảo trì: tìm lỗi-sửa và theo thời gian sang bảo trì theo
tình trạng thiết bị.
+ Vận hành tối ƣu
- Tải/quá tải động.
- Giảm việc sử dụng nguồn phụ trợ.
- Giảm mức nhiễu.
1.2.2.3. Quản lý thiết bị:
- Chẩn đốn tình trạng.
C
C
- Kéo dài tuổi thọ.
- Kế hoạch thay thế thiết bị.
1.3. Yêu cầu hệ thống.
R
L
T
1.3.1. Yêu cầu chung.
Một giải pháp giám sát máy biến áp toàn diện, kết hợp từ các đầu ra của các
thiết bị cảm biến phù hợp lắp đặt trên MBA.
U
D
Thiết bị này phối hợp và phân tích dữ liệu, để cung cấp khơng chỉ cái nhìn
tổng quan về tình trạng máy biến áp (để giảm thiểu rủi ro mất điện), mà cịn giúp
đơn vị quản lý vận hành tối ƣu hóa khả năng vận hành và bảo trì.
Các thiết bị này lắp đặt đƣợc tại vị trí đặt máy biến áp, sử dụng các kết nối
hiện hữu hoặc lắp mới để thu thập dữ liệu đến phòng điều khiển của trạm cũng nhƣ
chuyển dữ liệu về các bộ phận liên quan của EVN.
Kết hợp với hệ thống giám sát dầu online các hệ thống giám sát hiện hữu để
sử dụng các thông số của cacs hệ thống hiện hữu nhằm giảm chi phí đầu tƣ cho hệ
thống thu thập dữ liệu hàm lƣợng khí hồ tan trong dầu máy biến áp.
Cho phép khai thác từ hệ thống phần mềm server quản trị tập trung các thiết
bị giám sát dầu online đã đầu tƣ.
12
1.3.2. Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống tại trạm.
C
C
R
L
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống
T
Các trạm chủ thiết lập liên lạc RTU, khởi tạo mỗi RTU với các tham số đầu
vào, đầu ra cũng nhƣ tải xuống các chƣơng trình điều khiển và thu thập dữ liệu từ
RTU. Nó cũng kiểm sốt hoạt động của liên lạc bao gồm việc thăm dò mỗi RTU để
lấy dữ liệu và đƣa vào RTU, lƣu trữ báo động, sự kiện vào bộ nhớ và hiển thị của
nhà điều hành, cũng nhƣ tự động liên kết đầu vào và đầu ra ở các RTU khác nhau.
Ngồi ra, nó cịn chẩn đốn RTU, bao gồm thơng tin chẩn đốn chính xác về sự thất
bại của RTU và các vấn đề có thể xảy ra cũng nhƣ dự đốn tình trạng quá tải tiềm
ẩn, chẳng hạn nhƣ quá tải dữ liệu.
U
D
Hình 1.6: Cấu trúc vị trí từ xa
13
Trong một trạm cần 01 thiết bị bị chủ (Master) thu thập, lƣu trữ, phân tích dữ
liệu và điều khiển, các MBA trong trạm thiết bị thu thập dữ liệu phụ đƣợc lắp đặt tại
các MBA.
Ví dụ cho hệ thống 01 máy biến áp ba pha (riêng biệt) bao gồm:
01 thiết bị chủ (Master) thu thập, lƣu trữ, phân tích dữ liệu và điều khiển, lắp
đặt tại 1 trong 3 pha của máy biến áp hoặc lắp đặt trong phòng điều khiển.
03 thiết bị phụ (Salve) đƣợc lắp đặt tại các MBA để thu thập dữ liệu và gửi
các dữ liệu đó về thiết bị chủ thơng qua kết nối
Các thiết bị thu thập dữ liệu chủ (Master) đƣợc kết nối vào mạng LAN/WAN
hiện hữu của trạm, thông qua các kết nối Ethernet.
Các thiết bị thu thập dữ liệu chủ và phụ có sẵn các cổng phù hợp để kết nối
các sensor thu thập dữ liệu theo u cầu: nhiệt độ, dịng điện, hàm lƣợng khí,
C
C
sứ, OLTC
1.3.3. Sơ đồ kết nối thu thập dữ liệu tập trung.
R
L
T
U
D
Hình 1.7: Sơ đồ kết nối thu thập dữ liệu
Hệ thống giám sát đánh giá tổng quan máy biến áp tại các trạm đƣợc lắp đặt
và kết nối vào mạng LAN/WAN hiện hữu, cho phép ngƣời sử dụng đƣợc phân
quyền có thể truy nhập vào hệ thống thơng qua giao diện Web và phần mềm đƣợc
kết hợp với hệ thống giám sát chung.
1.4. Thông số ký thuật hệ thống.
1.4.1. Yêu cầu chung.
Trọn bộ thiết bị là một giải pháp giám sát máy biến áp toàn diện, kết hợp từ
các đầu ra của các thiết bị cảm biến phù hợp lắp đặt trên MBA.
14
Thiết bị này phối hợp và phân tích dữ liệu, để cung cấp khơng chỉ cái nhìn
tổng quan về tình trạng máy biến áp (để giảm thiểu rủi ro mất điện), mà còn giúp
đơn vị quản lý vận hành tối ƣu hóa khả năng vận hành và bảo trì.
Các thiết bị này lắp đặt đƣợc tại vị trí đặt máy biến áp, sử dụng các kết nối
hiện hữu hoặc lắp mới để thu thập dữ liệu đến phòng điều khiển của trạm cũng nhƣ
chuyển dữ liệu về các bộ phận liên quan của EVN.
1.4.2. Chức năng của hệ thống.
Chức năng đo lƣờng và giám sát của hệ thống:Giám sát, đo lường tải
Công suất biểu kiến (MVA)
Hệ số tải
Dịng tải phía HV/LV
C
C
Tổn hao thực tế
Khả năng quá tải
Thời gian quá tải khẩn cấp
R
L
T
1.4.2.1. Giám sát sứ.
Điện áp làm việc phía HV
Biên độ quá điện áp (1.2/50µs) phía HV/LV
U
D
Số lần q điện áp
Lần cuối quá áp
Giám sát thay đổi điện dung C1 của sứ HV/LV
Dịch chuyển dòng điện dung của sứ HV/LV
1.4.2.2. Giám sát vật liệu cách điện.
Nhiệt độ dầu phía trên
Hot-spot temperature (theo IEC 60.076-7)
Độ ẩm của giấy cách điện
Tốc độ già hoá (theo IEC 60.076-7)
1.4.2.3. Giám sát khí hồ tan.
Hàm lƣợng khí trong dầu
Biểu đồ thay đổi khí hồ tan trong dầu
Hàm lƣợng độ ẩm trong dầu
Độ ẩm tƣơng đối của dầu (hoạt động của nƣớc)
15
1.4.2.4.
Giám sát bộ điều áp dƣới tải
Vị trí OLTC
Hoạt động sau cùng OLTC
Số lần hoạt động chuyển mạch của OLTC
Tổng dòng của bộ chuyển mạch của OLTC
Số lần hoạt động của OLTC cho đến khi bảo trì
Tổng dịng của bộ chuyển mạch của OLTC hoath động đén khi bảo trì
Thời gian dịng khởi động
Thời gian chuyển mạch
Chỉ số năng lƣợng chuyển mạch
Tiếp điểm chính mịn (yếu)
Tiếp điểm phụ mịn (yếu)
1.4.2.5.
C
C
Giám sát hệ thống làm mát
Nhiệt độ môi trƣờng
R
L
Thời gian vận hành của quạt hoặc nhóm quạt làm mát
Trạng thái của mạch quạt hoặc nhóm quạt làm mát
T
Hiệu suất làm mát (Rth)
Công cụ phần mềm
U
D
Mật khẩu bảo vệ: Cho user và supervisor
Dữ liệu trực tuyến: Hiển thị các thông tin: status overview, warning/ alarms,
active part, overload calculation, bushings, tap changer, cooling unit,
conservator, simulator, name plate:
Dữ liệu quá khứ: Cung cấp các dữ liệu trực quan, cho phép truy cập dẽ dàng.
Có phân tích, lập bảng...
Cơng cụ phân tích khí hồ tan trong dầu (DGA): Có sẵn các cơng cụ chuẩn
đốn nhƣ: Duval's triangle, Rogers and Doernenburg ratios, Key Gas
methods, etc... as per IEEE C57.104 and IEC 60599.:
Giả lập: Cho phép nhập các thông số (load factor, hot-spot temperature,
aging rate, losses, moisture of insulation paper) để tuỳ biến giả lập tình trạng
vận hành hệ thống giả lập:
Hệ thống chuyên gia: Các thuật tốn để phân tích trực tuyến có đƣợc dựa
trên việc thu thập kiến thức về máy biến áp và các tiêu chuẩn quốc tế. Nó
cung cấp cảnh báo thơng minh, chẩn đốn và gợi ý các bƣớc tiếp theo trong
quá trình vận hành:
16
Lập báo cáo: Cho phép lập báo cáo tình trạng theo yêu cầu của ngƣời vận
hành:
Cài đặt hệ thống: Ngƣời dùng có thể cài đặt các thơng báo, cảnh báo, báo
động theo yêu cầu.
1.4.3. Các thành phần cơ bản của hệ thống SCADA.
Các thành phần của SCADA có thể đƣợc chia thành phần cứng và phần mềm.
1) Thành phần phần cứng: Nó đề cập đến các thành phần vật lý của SCADA.
Đây bao gồm: thiết bị điện tử thông minh (IED), bộ phận thiết bị đầu cuối từ xa
(RTU), phƣơng tiện liên lạc, trạm chủ (máy tính chủ trung tâm) và máy trạm của
nhà điều hành.
Thiết bị điện tử thông minh (IED: Intelligent electronic device): Thiết bị điện tử
thông minh kỹ thuật số hoặc tƣơng tự và rơle điều khiển giao tiếp trực tiếp với hệ
C
C
thống đƣợc quản lý.
Bộ phận thiết bị đầu cuối từ xa (RTU: Remote terminal unit): Thu thập thông
R
L
tin từ các trang web từ xa nhờ các thiết bị điện tử thông minh khác nhau. Chúng chủ
T
yếu đƣợc sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện tử nhận đƣợc từ các thiết bị giao diện
lĩnh vực sang ngôn ngữ sử dụng để truyền dữ liệu qua một kênh truyền thông.
U
D
Phương tiện liên lạc: Các thiết bị đƣợc sử dụng để kết nối thiết bị chính
SCADA với RTU trong trạm.
Trạm chủ: Nơi thực hiện việc bắt đầu tất cả thông tin liên lạc, thu thập dữ liệu,
lƣu trữ thông tin, gửi thông tin đến các hệ thống khác và giao diện với các nhà khai
thác. Sự khác biệt chính giữa trạm chủ và RTU là trạm chủ khởi tạo hầu nhƣ tất cả
giao tiếp giữa hai trạm.
Máy trạm của người vận hành: Máy trạm của ngƣời vận hành thƣờng là các
thiết bị đầu cuối máy tính đƣợc nối mạng với SCADA máy chủ trung tâm.
2) Thành phần phần mềm: Phần mềm SCADA đƣợc chia thành hai loại; bản
quyền hoặc mở. Các công ty phát triển phần mềm bản quyền dùng để giao tiếp với
phần cứng của họ, tuy nhiên vấn đề chính với các hệ thống này là sự phụ thuộc quá
lớn vào nhà cung cấp hệ thống. Các hệ thống phần mềm mở đã trở nên phổ biến vì
khả năng tƣơng tác mà chúng mang lại cho hệ thống. Các tính năng chính của phần
mềm SCADA bao gồm giao diện ngƣời dùng, hiển thị đồ họa, báo động, xu hƣớng,
giao diện RTU (và PLC), khả năng mở rộng, truy cập dữ liệu, cơ sở dữ liệu, kết nối
mạng, khả năng chịu lỗi và dự phòng và xử lý phân tán máy khách hay máy chủ.
