Nghiên cứu xây dựng thuật toán xác định vị trí sự cố trên lưới điện phân phối dùng mạng nơ ron nhân tạo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.71 MB, 86 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ẠI HỌC BÁCH KHOA
NGU ỄN N NG CHUNG
C
C
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TỐN
C
R
L
NH V TRÍ SỰ CỐ TRÊN LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI DÙNG
MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO (ARTIFICIAL NEURAL NETWORK)
T
U
D
LUẬN V N THẠC SĨ KỸ THUẬT
à Nẵng – Năm 2020
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ẠI HỌC BÁCH KHOA
NGU ỄN N NG CHUNG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TỐN
C
C
C
NH V TRÍ SỰ CỐ TRÊN LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI DÙNG
MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO (ARTIFICIAL NEURAL NETWORK)
R
L
Chuyên Ngành
Mã số
T
: Kỹ Thuật iều Khiển Và Tự ộng Hóa
U
D
: 8520216
LUẬN V N THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HÀ XUÂN VINH
à Nẵng – Năm 2020
LỜI CAM OAN
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.
Tác giả luận văn
C
C
Nguy n Năng Chung
R
L
U
D
T
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
THUẬT TO N
C
NH V TRÍ SỰ CỐ
TRÊN LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI DÙNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO
Học viên:
Nguy n Năng Chung
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 8520216
Khóa: K37. Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt Trƣớc nhu c u s
ng điện ngày càng cao c a khách hàng thì
việc đảm ảo độ tin cậy cung cấp điện là một trong nh ng nhiệm v quan trọng
c a ngành điện. Lƣới điện phân phối chiếm t trọng rất lớn và có vai tr quan
trọng trong hệ thống điện o đó c n đ i h i phải vận hành an toàn liên t c c ng
nhƣ kh c ph c nhanh khi xảy ra các sự cố.
C
C
T nhu c u thực ti n trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu xây
dựng thuật toán xác đ nh v tr sự cố trên lƣới điện phân phối dùng mạng nơ ron
nhân tạo". Đề tài này đƣa ra một đề xuất về giải pháp nh m xác đ nh v tr sự cố
trong lƣới điện phân phối t đó nhân viên vận hành có thể tiếp cận x l sự cố
khơi ph c cấp điện cho khách hàng một cách nhanh chóng.
R
L
T
Từ khóa – lƣới điện phân phối; v trí sự cố; nơ ron nhân tạo; phối hợp bảo
vệ, cô lập sự cố.
U
D
RESEARCH TO BUILD AN ALGORITHM
TO DETERMINE THE FAULT IN
THE DISTRIBUTION SYSTEMS USE NEURAL NETWORK
Abstract In response to the increasing demand for electricity by customers,
ensuring the reliability of electricity supply is one of the important tasks of the
electricity industry. The distribution systems accounts for a very large proportion
and plays an important role in the electrical system, thus requiring safe and
continuous operation as well as quick fixes when incidents occur.
From the above practical needs, the author chooses the research topic
"Research to build an algorithm to determine the fault location in the distribution
systems use neural network". This topic offers a solution proposal to determine
the location of incidents in the distribution grid, from which operators can
quickly approach troubleshooting and restore power supply to customers in a
way fast.
Key words – Distribution system; fault location; neural network;
coordinate protection; incident isolation.
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Tóm tắt luận văn
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ẦU................................................................................................................ 1
C
C
C
n
- T NG QUAN VỀ C C SỰ CỐ V HỆ THỐNG BẢO VỆ TRÊN
LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI ..................................................................................... 3
R
L
1.1 Tổng quan tình hình sự cố trên l ới điện phân phối tỉnh Kon Tum..............3
T
T ốn ê t n
n ự cố đầ năm 20
vực miền Tr n và T
Nguyên ........................................................................................................................3
2 T ốn
êtn
U
D
n
ự cố đầ năm 20
Một ố lo i ự cố điển
n
vực tỉn
on T m ...........5
........................................................................6
1.2 Tổng quan một số dòng Recloser phổ biến đan áp dụn trên l ới điện
phân phối khu vực miền Trung và Tây Nguyên .........................................................9
1.2.1 Recloser Noja................................................................................................9
1.2.2 Recloser Nulec ............................................................................................14
C
n 2 - C C PHƯƠNG PH P
C NH V TRÍ SỰ CỐ TRÊN LƯỚI
IỆN PHÂN PHỐI .............................................................................................. 18
2.1 Một số p
2
P
2
2 P
n p áp xác định vị trí sự cố trên l ới điện phân phối ............18
n p áp p ối hợp bảo vệ giữa FCO p
n đo n và Recloser ........18
n p áp c
n tíc dịn điện .............19
ẩn đoán dựa trên mẫ p
2.2 Một số p
n p áp định vị sự cố sử dụng dữ liệ đo l ờng t i một đầu
đ ờng dây .....................................................................................................................25
2.2.1 Thuật tốn xác định vị trí sự cố của dịn R le SEL, GE ......................25
2.2.2 Thuật tốn xác định vị trí sự cố của hãng SIEMENS ............................27
C
n 3 - NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TO N
C NH V TRÍ SỰ
CỐ TRÊN LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI DÙNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO
(ANN) .................................................................................................................. 31
3.1 Tổng quan về m n N Ron n
n t o.............................................................31
3.1.1 Giới thiệu về m n n ron: .......................................................................31
3.1.2 Mơ hình m n n ron: ..............................................................................32
3.1.3 Quá trình học của m n n -ron ...............................................................34
3.1.4 Thuật toán Levenberg Marquardt ...........................................................35
3.1.5 Chỉ tiê đán
iá ........................................................................................36
3.2 Xây dựng thuật tốn xác định vị trí sự cố trên l ới điện phân phối dùng
m n n ron n n t o .................................................................................................37
C
C
3.2.1 Xây dựng mơ hình m n n ron ..............................................................37
R
L
3.2.2 Xây dựng dữ liệu m n N ron ...............................................................38
3.2.3 xây dựn c
C
n tr n ANN với giao diện Guide: ................................40
T
n 4- KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ............................................................... 44
U
D
4.1 Kết quả: ..............................................................................................................44
4
án
iá với tập dữ liệu lấy từ mô phỏng: ..............................................44
4
2 án
iá với tập dữ liệu thực tế: ..............................................................45
4.2 Nhận xét: ............................................................................................................47
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT
NH GIAO Ề TÀI LUẬN V N
DANH MỤC BẢNG
Số iệ
bản
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
2.1
3.1
4.1
4.2
4.3
Tên bản
Trang
Thống kê số sự cố trên lƣới điện trung thế th o tu n toàn
miền Trung
Thống kê so sánh sự cố lƣới điện trung thế c a Cơng ty
Điện lực Kon Tum với tồn EVNCPC
Phân loại các nguyên nhân sự cố trong toàn EVNCPC
T trọng các ạng sự cố trong toàn EVNCPC
Biểu đồ sự cố năm 2019 so sánh với năm 2018
Thống kê sự cố 6 tháng đ u năm c a Công ty Điện lực
Kon Tum
T ng hợp sự cố th o nguyên nhân Công ty Điện lực Kon
Tum 6 tháng đ u năm
Các luật nhận ạng
Bộ
liệu thông số sự cố XT 477 TBA 110kV Tân Mai
Kết quả kiểm tra sai số t nh toán
Bộ thông số đ u vào/ra thực tế
Kết quả kiểm tra sai số t nh toán với
liệu thực tế
C
C
R
L
U
D
T
3
4
4
5
5
6
6
21
40
44
46
47
DANH MỤC C C HÌNH
Số iệ
hình
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Tên hình
Trang
Máy iến áp s t đánh nứt sứ cao thế và h ng chống s t
van
Cây ngồi hành lang có nguy cơ ngã vào đƣờng ây
Sự cố cây ngã vào đƣờng ây
Phóng sứ trong điều kiện làm việc ình thƣờng
Nguyên nhân o quản l vận hành
Nguyên nhân o động vật
Mặt c t ngang thân máy c t
Cấu tạo thân máy c t R clos r Noja
Sơ đồ t điều khiển
Cấu tạo t điều khiển R clos r Noja
R clos r trên lƣới
Đặc t nh phối hợp R clos r và ây chảy
Sơ đồ lƣới phân phối đơn giản
Mơ hình lƣới đơn giản
Dạng sóng l i tại v tr F1
Dạng sóng l i tại v tr F2
V
về hệ thống phân phối
Trƣờng hợp sự cố tại v tr F1
Trƣờng hợp sự cố tại v tr F2
Trƣờng hợp sự cố tại v tr F3
Sơ đồ một sợi đƣờng ây đơn có sự cố
Hiệu ch nh góc lệch ng điện thứ tự không và ng điện
sự cố
T nh khoản cách sự cố c a ng rơl S l
Sự cố pha A chạm đất
Sơ đồ sự cố pha B-C
Mô hình mạng nơ ron
Cấu trúc một mạng nơ ron nhân tạo
Cấu trúc mạng nơ ron nhân tạo
Mơ hình mạng ANN s
ng với 12 nơ ron đ u vào 12
nơ ron ở lớp ẩn và 4 nơ ron đ u ra
Phân chia tập
liệu ph c v huấn luyện mạng
C
C
R
L
U
D
T
7
7
8
8
9
9
10
11
11
12
12
18
19
20
21
21
23
23
24
24
25
26
26
27
28
31
33
37
39
39
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Giao iện vận hành đề huấn luyện và s
ng mạng
Quá trình huấn luyện mạng
Ch tiêu đánh giá
Hệ số tƣơng quan
Kết quả mơ ph ng
Kết quả t nh tốn sự cố pha A
Kết quả t nh toán sự cố pha B
Giao iện ph n mềm phân t ch sự cố c a Hãng SEL
Hình ảnh sự cố tại v tr BT28
Đào tạo mạng với ộ
liệu thực tế
C
C
R
L
U
D
T
40
41
42
42
42
43
43
45
45
47
1
MỞ ẦU
1. LÝ DO CHỌN Ề TÀI
Lƣới điện phân phối chiếm t trọng rất lớn trong hệ thống điện o đó có ảnh
hƣởng khơng nh đến độ tin cậy cung cấp điện ngày nay nhu c u s
ng điện c a
khách hàng ngày càng cao o đó việc đảm ảo yêu c u cung cấp điện c ng nhƣ đảm
ảo liên t c n đ nh đƣợc Tập đoàn điện lực Việt Nam rất quan tâm.
Với đ a hình đồi núi đ a hình đi lại khó khăn nhƣ ở Kon Tum thì việc vận hành
lƣới điện phân phối là một thách thức lớn, khi có sự cố xảy ra thì nhân viên vận hành
mất rất nhiều thời gian để phân đoạn và cô lập sự cố. Việc phân đoạn và cô lập sự cố
ph thuộc lớn vào kinh nghiệm c a ngƣời vận hành.
Trƣớc nh ng nhu c u thực ti n trên, tác giả quyết đ nh chọn đề tài "Nghiên cứu
xây dựng thuật toán xác đ nh v trí sự cố trên lƣới điện phân phối dùng mạng nơ ron
nhân tạo". Đề tài này đƣa ra một đề xuất về giải pháp xác đ nh v tr sự cố trong lƣới
điện phân phối góp ph n đáp ứng nhu c u trong quản lý vận hành nói riêng và đảm
bảo độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng nói chung.
C
C
R
L
T
2. MỤC ÍCH NGHIÊN CỨU
Trƣớc nhu c u ức thiết c n phải xác đ nh v tr sự cố trên lƣới phân phối khi có
sự cố xảy ra m c đ ch c a luận văn này nh m nghiên cứu tìm hiểu và đƣa ra thuật
tốn có thể áp ng h trợ cho ngƣời vận hành cô lập nhanh v tr sự cố.
3.
U
D
ỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tƣợng là xuất tuyến 477 trạm biến áp 110kV Tân Mai t nh Kon Tum ựa
trên nh ng số liệu thông số thu thập t thực tế và mô ph ng đƣa ra giải pháp giải pháp
xác đ nh v trí sự cố đ nh hƣớng xây ựng công c h trợ nhân viên vận hành trong
thời gian tới.
4. PHƯƠNG PH P NGHIÊN CỨU
T ng quan tình hình sự cố lƣới điện t nh Kon Tum.
Nghiên cứu các cơng trình nghiên cứu đã đƣợc cơng bố trong nƣớc và trên thế
giới về xác đ nh sự cố trong lƣới điện phân phối.
Chọn một xuất tuyến thực tế trên lƣới điện t nh Kon Tum để làm đối tƣợng. T
đó mơ ph ng trên chƣơng trình PSS/A pt cho các trƣờng hợp sự cố.
Nghiên cứu đề xuất thuật toán xác đ nh điểm sự cố trong lƣới điện phân phối
t ng hợp thống kê thông số các sự cố đã xảy ra trong thực tế để kiểm chứng vào thuật
toán.
2
5. Ý NGHĨA
HOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA Ề TÀI
Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp ph n b sung giải pháp về xác đ nh điểm sự cố trên
lƣới điện phân phối.
Ý nghĩa thực ti n: Đề tài đƣa ra thuật toán để xác đ nh v tr sự cố ựa trên cơ sở
hạ t ng có s n t các Trung tâm Điều khiển tại các Công ty Điện lực có thể áp ng
vào thực ti n nh m xác đ nh nhanh v tr sự cố và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN V N
Đề tài đƣợc t chức gồm có các chƣơng các ph n nhƣ sau:
Trƣớc tiên, ph n mở đ u giới thiệu về lý do chọn đề tài, m c đ ch nghiên cứu,
đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu c a đề tài phƣơng pháp nghiên cứu và nghĩa khoa
học và thực ti n c a đề tài.
C
C
Chƣơng 1: T ng quan về các sự cố và hệ thống bảo vệ trên lƣới điện phân phối
Chƣơng 2: Các phƣơng pháp xác đ nh v trí sự cố trên lƣới điện phân phối
R
L
Chƣơng 3: Nghiên cứu xây dựng thuật tốn xác đ nh v trí sự cố trên lƣới điện
phân phối dùng mạng nơ ron nhân tạo
T
Chƣơng 4: Kết quả và nhận xét
U
D
3
n 1 - T NG QUAN VỀ C C SỰ CỐ V HỆ THỐNG BẢO VỆ
TRÊN LƯỚI IỆN PHÂN PHỐI
C
1.1 Tổng quan tình hình sự cố trên l ới điện phân phối tỉnh Kon Tum
Kon Tum là một t nh miền núi ân cƣ thƣa thớt, n m ở cực B c Tây Nguyên:
Ph a c giáp t nh Quảng Nam ph a nam giáp t nh Gia Lai ph a đông giáp t nh Quảng
Ngãi ph a tây giáp hai nƣớc ạn Lào và Campuchia có t ng cộng đƣờng iên giới ài
280,7 km. Kon Tum có diện tích tự nhiên: 9.674 km2, dân số toàn t nh đến 31/12/2017
là 520.048 ngƣời, mật độ dân số trung bình tồn t nh: 54 Người/km2. Khí hậu Kon
Tum có 2 mùa rõ rệt: Mùa mƣa t tháng 5 đến hết tháng 10, mùa khô t tháng 11 đến
tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung ình năm là 22 – 250C.
Cơng ty Điện lực Kon Tum hiện đang quản l vận hành 1410 TBA phân phối với
t ng công suất đặt 168 7 MVA có 05 TBA 110kV với t ng cơng suất l p đặt 209
MVA có 1.762 90 km đƣờng ây 22 kV 79 km đƣờng ây 35 kV 132 661 km đƣờng
dây 110 kV, 1.541 50km đƣờng dây hạ thế. Hiện Công ty điện lực Kon Tum nhận điện
qua công ty truyền tải điện 2, giao nhận với công ty điện lực Gia Lai và công ty điện
lực Quảng Ngãi.
C
C
R
L
T
U
D
1.1.1 T
Nguyên
T
T
Bảng 1.1: Thống kê số sự cố trên lƣới điện trung thế th o tu n toàn T ng công ty Điện
lực miền Trung (EVNCPC)
Lũy kế số vụ sự cố theo tuần
800
Năm 2018
Năm 2019
670
700
600
575
534
542
500
537
343
400
300
312 295 307
200
100
Tuần 26
Tuần 25
Tuần 24
Tuần 23
Tuần 22
Tuần 21
Tuần 20
Tuần 19
Tuần 18
Tuần 17
Tuần 16
Tuần 15
Tuần 14
Tuần 13
Tuần 12
Tuần 11
Tuần 10
Tuần 9
Tuần 8
Tuần 7
Tuần 6
Tuần 5
Tuần 4
Tuần 3
Tuần 2
Tuần 1
0
4
Bảng 1.2: Thống kê so sánh sự cố lƣới điện trung thế c a Công ty Điện lực Kon Tum
với tồn EVNCPC
TT
n vị
6/2018
6/2019
So sánh
1
Quảng Bình
1.020
630
-390
2
Quảng Tr
404
274
-130
3
TT- Huế
537
828
291
4
Đà N ng
118
103
15
5
Quảng Nam
1.715
1.341
-374
6
Qng Ngãi
508
559
51
7
Bình Đ nh
546
651
105
8
Phú n
637
440
-197
9
Khánh Hịa
432
392
10
Gia Lai
873
602
-271
11
Kon Tum
1.016
C
C
-40
609
-407
12
Đăk Lăk
696
555
-141
13
Đăk Nơng
1.141
240
-901
9.643
7.224
-2.419
R
L
T
U
D
EVNCPC
Bảng 1.3: Phân loại các nguyên nhân sự cố trong toàn EVNCPC
TT
Phân Lo i
CPC
1
Giơng sét
401
2
Hành lang
248
3
Động vật
215
4
Khơng tìm ra ngun nhân
149
5
Sự cố thiết b ĐZ & TBA
129
6
Sự cố thiết b khách hàng
113
7
C t điện để x lý sự cố
100
Tổng
1.355
Bảng 1.4: T trọng các ạng sự cố trong toàn EVNCPC
5
Tỷ trọng các dạng sự cố của EVNCPC trong
T6/2019
Giông sét
7%
Hành lang
8%
30%
Động vật
10%
Khơng tìm ra ngun nhân
Sự cố thiết bị ĐZ & TBA
11%
Sự cố thiết bị khách hàng
18%
Cắt điện để xử lý sự cố
16%
C
C
R
L
T
1.1.2 T
T
Bảng 1.5: Biểu đồ sự cố năm 2019 so sánh với năm 2018
U
D
400
350
300
334
250
192
200
99
24
T1
136
134
62
50
0
220
167
150
100
204
66
52
T2
T3
T4
2018
2019
T5
T6
6
Dựa trên Bảng 1.5 ta d dàng thấy rõ sự cố trên lƣới điện t nh Kon Tum tăng cao
khi b t đ u vào mùa mƣa đây c ng là thời điểm khó khăn trong cơng tác quản lý vận
hành và kiểm tra đƣờng dây.
Bảng 1.6: Thống kê sự cố 6 tháng đ u năm c a Công ty Điện lực Kon Tum
Năm
T1
T2
T3
T4
T5
T6
Tổng
2018
99
62
192
167
334
220
1074
2019
24
52
66
204
134
136
616
↑↓
-75
-10
-126
37
-200
-84
-458
Khu vực lƣới điện t nh Kon Tum có đ a hình phức tạp ph n lớn là đồi núi chiếm
2/5 iện t ch toàn t nh giao thơng đi lại khó khăn, t đ u t tháng 4 đến tháng 11 thì
Kon Tum t đ u vào mùa mƣa các cơn mƣa đ u mùa thƣờng k m th o giơng s t và
gió lốc o đó sự cố vào nh ng tháng này xảy ra rất nhiều. Tuy nhiên vì đ a àn rộng và
đ a hình đi lại khó khăn o đó việc kiểm tra đƣờng ây gặp rất nhiều khó khăn. Việc
kiểm tra đƣờng ây thƣờng tốn rất nhiều thời gian vì ph n lớn đƣờng ây không đi ọc
th o đƣờng giao thông mà đi ở nh ng khu vực đồi núi r ng cây…
C
C
R
L
T
D àng nhận thấy số v sự cố khơng tìm ra ngun nhân chiếm t lệ rất lớn
trong t ng số v sự cố chiếm hơn 50
các ạng sự cố kiểu này thƣờng là sự cố
thoáng qua sau đó R clos r tác động đóng lại thành cơng. Thƣờng thì khi đóng lại
thành cơng thì nhân viên vận hành đi kiểm tra đƣờng ây c ng không phát hiện đƣợc
v tr sự cố hoặc khi phát hiện thì c ng nghi ngờ v tr gây ra sự cố. Do đó khi đ nh v
đƣợc v tr sự cố kể cả sự cố thống qua thì s giúp nhân viên vận hành ch động
kh c ph c đƣợc nh ng khiếm khuyết hạn chế đến mức thấp nhất khả năng sự cố ở
nh ng l n tiếp th o.
U
D
a.
gi g
Với mật độ giông s t lớn vào đ u mùa mƣa, khu vực thƣờng xảy ra giông s t và
gió lốc số v sự cố o giơng s t chiếm t trọng đáng kể trong số v sự cố trên lƣới
điện.
Trên Hình 1.1 thể hiện mơt trạm biến áp b sự cố do giông sét, thông thƣờng các
sự cố o s t đánh s gây h ng chống sét van.
7
Hình 1.1: Máy iến áp
b.
h h
C
C
s t đánh nứt sứ cao thế và h ng chống sét van
g:
R
L
T
U
D
Hình 1.2: Cây ngồi hành lang có nguy cơ ngã vào đƣờng ây
8
C
C
Hình 1.3: Sự cố cây ngã vào đƣờng dây
c.
h
ư
R
L
g hi
T
U
D
Hình 1.4: Phóng sứ trong điều kiện làm việc ình thƣờng
9
d.
g
h
h :
C
C
Hình 1.5: Nguyên nhân do quản l vận hành
R
L
T
U
D
Hình 1.6: Nguyên nhân do động vật
1.2 Tổng quan một số dòng Recloser phổ biến đan áp dụn trên l ới điện
phân phối khu vực miền Trung và Tây Nguyên
1.2.1 Recloser Noja
a.
Máy c t OSM OSM tank đƣợc sản xuất t bột mạ inox khơng r và Thiết b này
có tu i thọ thiết kế là 30 năm.
10
Máy c t OSM có ba cực, m i cực đƣợc trang một bộ ng t mạch chân không và
c n truyền động cách điện n m trong v điện mơi cứng. M i cực có một bộ truyền
động t riêng n m trong hộp cơ. Ba cực và hộp cơ đƣợc l p vào trong két kín. Hộp cơ
có ch số IP65 đƣợc trang một bộ điều khiển Máy c t (RC10). Ba bộ truyền động t
đƣợc khóa liên động cơ khí, s đảm bảo vận hành a pha đồng thời. Chốt t tính s gi
cơ cấu ln n m ở v tr đóng. Nhờ đó có thể thực hiện hoạt động hành trình h trợ lị
xo b ng cách đảo ngƣợc hƣớng hiện tại c a cơ cấu truyền động để tạo ra lực truyền
động vào v tr đối ngh ch để hoạt động đóng. Ngồi ra chúng ta có thể vận hành máy
c t b ng cách dùng một thanh móc để k o cơ kh về phía sau bộ đ nh v n m ở đáy k t
và nhờ đó ngƣời vận hành có thể nhìn thấy bộ đ nh v này bên ngồi. Tình trạng
đóng/mở máy c t s đƣợc t điều khiển RC10 phát hiện b ng cách giám sát tình trạng
c a các tiếp điểm ph cho thấy v trí c a cơ cấu truyền động. Hiện trên thiết b c ng
đƣợc l p thêm bộ đếm hành trình cơ kh tùy chọn. Điện áp đƣợc đo tại sáu điểm b ng
cách s d ng bộ cảm biến đƣợc gh p điện ung vào các thiết đ u ph a cao áp. D ng
điện đƣợc đo trong cả ba pha b ng máy biến dịng. Th o đó chúng ta s biết đƣợc giá
tr
ng điện [7].
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.7: Mặt c t ngang thân máy c t
Các máy Biến dịng thứ cấp tự động đóng ng n mạch khi ng t máy c t ra kh i t
điều khiển. Các sứ xuyên c a mạch ch nh đƣợc sản xuất t nhựa poxy thơm. V bảo
vệ sứ xuyên b ng cao su silicone s cho ta biết đƣờng r . Các sứ xuyên đƣợc mạ k m,
có các đ u nối làm b ng đồng để làm điểm cuối c a các dây tr n. Các đ u nối cáp có
11
thể đƣợc cung cấp ƣới ạng thiết b đ u cuối cho phù hợp với các loại cáp lên đến
260mm2.
C
C
R
L
Hình 1.8: Cấu tạo thân máy c t R clos r Noja
b.
i
T
hi
T Điều khiển Máy c t RC10 đƣợc làm ng thép không g ph bột và cung
cấp tiêu chuẩn bảo vệ đ nh mức IP65 cho thiết b chính.
U
D
Hình 1.9: Sơ đồ t điều khiển
Bảng thao tác đƣợc ùng để truy cập các thông tin sau:
Điều khiển và ch
áo trạng thái máy c t;
Thông tin chi tiết về hoạt động Đóng/Mở;
12
X m và thay đ i thiết lập ảo vệ hệ thống;
X m và thay đ i thiết lập giao tiếp và tình trạng c ng kết nối;
X m tất cả các ộ đếm;
X m nhật k sự cố;
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.10: Cấu tạo t điều khiển R clos r
Noja
c.
Hình 1.11: R clos r trên lƣới
g h –
Các ng điện t ng pha riêng l đƣợc giám sát để ảo vệ quá ng OC và ng
điện ƣ đƣợc th o i để bảo vệ sự cố chạm đất (EF). Cả OC và EF đều có ba ph n t
bảo vệ q dịng tiếp đất c a các hƣớng luồng công suất thuận và ngƣợc. Các ộ phận
này tạo ra các đặc t nh ng điện-thời gian để khớp qua ba vùng bảo vệ nh m th a
mãn các yêu c u phối hợp. Ph n t có hƣớng cho phép bảo vệ hiệu quả trong các
trƣờng hợp lƣới v ng hoặc cung cấp ngƣợc lại.
Phối hợp trình tự thời gian đóng lặp lại số l n đóng lặp lại thiết lập thơng số
chung c a ảo vệ Pha ảo vệ đất. Các thông số OC và EF độc lập đƣợc s d ng để
xác đ nh số l n vận hành tối đa th o trình tự đóng lại hoặc là vơ hiệu hóa
Bù tài nguội và các ph n t chống dòng khởi động (inrush restraint elements) tạo
ra sự tùy biến bảo vệ hiệu quả để phù hợp với các đặc tính c a hệ thống.
Bộ cộng thời gian tạm thời tạo ra một phƣơng thức để đạt đƣợc việc xóa l i khi các
hoạt động đóng lại trên một đ u đƣờng ây
13
g h
d.
Bộ ảo vệ quá ng điện pha s
ng ng điện đo đƣợc ởi máy iến ng ảo
vệ ao gồm 6 ph n t quá ng riêng l tạo ra 3 cấp ảo vệ cho cả 2 hƣớng công suất
thuận và ngh ch.
OC1 yếu tố trình tự thời gian ch nh ành cho ảo vệ hƣớng thuận OC1 và
ảo vệ hƣớng ngƣợc OC1- s
ng để thiết lập số l n tối đa hoạt động đến lockout
và cung cấp thời gian tr cho ảo vệ trong trình tự đóng lặp lại.
OC2 Yếu tố thiết lập thấp áp ng cho hƣớng công suất thuận OC2 và hƣớng
ngƣợc OC2- có thể s
ng loại
nhanh ây chảy hoạt động l n đ u hoặc giai
đoạn đ u c a đƣờng cong TCC thiết lập này đƣợc trang để phối hợp đốt cháy ây
chảy khi phối hợp.
OC3 Yếu tố thiết lập cao ành cho ảo vệ hƣớng thuận OC3 và hƣớng
ngƣợc OC3- đƣợc s
ng để giảm thiểu tiếp xúc ng ng n mạch c a thiết với
các sự cố có ng sự cố lớn.
C
C
R
L
DE cung cấp phƣơng thức k ch hoạt hoặc vơ hiệu hóa ảo vệ có hƣớng c a một
trong 6 ph n t OC.
e.
T
g
U
D
Bộ bảo vệ sự cố chạm đất s d ng các ng điện đo đƣợc tại điểm sao c a Máy
biến ng điện trên OSM. Bộ bảo vệ EF bao gồm sáu ph n t quá dòng riêng biệt tạo
ra ba kỳ bảo vệ theo cả hai hƣớng luồng công suất thuận và ngƣợc.
EF1 yếu tố thời gian tr ch nh áp ng hƣớng công suất thuận EF1 và hƣớng
công suất ngƣợc EF1 - . Đƣợc s d ng để thiết lập số l n vận hành đến lockout và tạo
ra các bộ bảo vệ thời gian tr th o trình tự đóng lại.
EF2 Yếu tố thiết lập thấp hƣớng cơng suất thuận EF2 và hƣớng cơng suất
ngƣợc EF2-). Có thể s d ng để loại
nhanh ây chảy hoạt động l n đ u hoặc phối
hợp ây chảy với đặc t nh TCC.
EF3 Yếu tố thiết lập cao s
ng hƣớng công suất thuận EF3 và hƣớng công
suất ngƣợc EF3- . Đƣợc s
ng để hạn chế tiếp xúc ng ng n mạch c a thiết khi
có ng sự cố lớn.
DE EF ph n t có hƣớng quá ng pha chạm đất cung cấp phƣơng thức k ch
hoạt hoặc vơ hiệu hóa chức năng có hƣớng c a t ng ph n trong 6 ph n t EF.
Ngoài nh ng chức năng ảo vệ cơ ản trên thì t điều khiển RC 10 c n có thể
logic mềm các iến nội c ng nhƣ các iến ngoại thông qua các car I/O toàn ộ các
14
t n hiệu giám sát điều khiển đều đƣợc gởi về SCADA trung tâm điều khiển thông qua
giao thức IEC 104.
1.2.2 Recloser Nulec
Mạch điều khiển c a máy c t có nhiều chức năng ảo vệ khác nhau đƣợc mơ tả
ƣới đây ao gồm [8]:
Khi có một sự cố trên đƣờng ây máy c t s đƣợc c t ra. Các ph n t ảo vệ
đƣợc k ch hoạt có thể là quá ng pha quá ng đất quá ng đất nhạy và c t tức
thời. M i ph n t ảo vệ đề có thể đƣợc cài đặt để ra lệnh c t ựa trên tr số cài đặt c a
nó.
+ Theo sau một tác động c t ảo vệ s có một khoảng thời gian chờ và sau đó là
một tác động tự đóng lại.
Chu i c t/đóng có thể đƣợc lặp lại một số l n và các ph n t
đặt để thay đ i giá tr trong thời gian gi a m i l n c t trong chu i.
C
C
ảo vệ đƣợc cài
Nếu sự cố không thể loại tr thì mạch điều khiển s c t h n lock out và chờ
ngƣời vận hành đến để đóng lại. Có nhiều cách để mạch điều khiển c t h n mà khơng
c n phải hồn tất tồn ộ chu i tự đóng lại đƣợc cài đặt trƣớc.
R
L
T
Mạch điều khiển lƣu gi 10 nhóm thơng số ảo vệ cho ngƣời vận hành s
ng các nhóm thơng số này đƣợc gọi là các ộ thơng số ảo vệ có tên t A đến J.
Các nhóm thơng số này t khi phải thay đ i một khi đã đƣợc cài đặt.
U
D
Ngồi nh ng thơng số ảo vệ c n có các thơng số vận hành. Nhóm thơng số
này hoạt động độc lập với các thông số ảo vệ và s làm thay đ i các chức năng ch nh
c a Recloser.
a.
g
Mạch điều khiển và ảo vệ liên t c lấy mẫu ng điện chảy qua thứ cấp các iến
ng. Mạch Capm x l số các mẫu này để th o i ng điện trên các pha cho m c
đ ch ảo vệ quá ng. Các t n hiệu ng pha này s đƣợc lấy t ng đại số để cho ra
ng đất ùng cho ảo vệ qua ng đất. Các thuật toán lọc kỹ thuật số đƣợc ứng ng
cho việc đo lƣờng các ng pha để giảm thiểu quá t m quá độ.
Ngoài ra các t n hiệu tƣơng tự t 3 iến ng c ng đƣợc cộng với nhau để đƣợc
ng đất. D ng đất này sau đó đƣợc lấy mẫu và x l số ùng cho ảo vệ quá ng đất
nhạy SEF . Mạch s
ng ộ lọc thông thấp cho ng đất để giảm ảnh hƣởng c a các
sóng hài trên 60hz t đó làm giảm độ nhạy c a ảo vệ SEF đối với ng nhảy vọt
máy iến áp và các nhi u hài khác.
15
Nếu một trong các t n hiệu này
ng pha đất hay SEF vƣợt qua ngƣ ng ng
đăt tƣơng ứng thì rơl s khởi động. Sau khi khởi động các đặc t nh ảo vệ thời gian
xác đ nh thời gian ph thuộc ảo vệ c t tức thời s đƣợc ùng để tác động c t máy
c t:
D init tim : Bảo vệ thời gian xác đ nh đƣợc cài đặt để gây ra tác động c t tại
một thời điểm cố đ nh sau khi rơl khởi động. Ở chế độ này việc đếm thời gian đƣợc
t đ u ngay sau khi khởi động.
Inv rs tim : Bảo vệ thời gian ph thuộc là một chức năng ảo vệ trong đó
đƣờng cong ảo vệ có đặc t nh thời gian t lệ ngh ch với ng điện.
Instantann ous Prot ction: ảo vệ c t tức thời là một ph n t ảo vệ song song.
Nó s c t R clos r nếu ng điện vƣợt quá ng đặt một bội số gọi là ội số c t tức
thời.
C
C
Các giá tr
ng đặt đƣợc cài đặt một l n và ùng chung cho tất cả các l n c t
c n các thơng số ảo vệ khác thì c n cài đặt riêng cho t ng l n c t. Điều này cho ph p
ảo vệ c t tức thời cho l n c t đ u tiên và tác động với thời gian ph thuộc cho nh ng
l n c t sau. Để thực hiện điều này m i l n c t đều có 2 trang cài đặt ảo vệ riêng iệt
một trang ành cho ảo vệ quá ng pha và một trang cho ảo vệ quá ng đất.
R
L
b.
hời gi
h
h
T
U
D
Bảo vệ này gồm nhiều đƣờng cong khác nhau và tác động c t R clos r với thời
gian c t càng ng n khi ng sự cố càng cao. Các đƣờng cong này đƣợc ùng cho cả
ảo vệ quá ng pha lẫn ảo vệ quá ng đất th o các giá tr
ng đặt riêng.
Các thông số đƣợc ùng để điều khiển thời gian ảo vệ ph thuộc là:
-
Loại đƣờng cong ảo vệ;
Giá tr
ng đặt;
Hệ số nhân thời gian;
Thời gian cộng thêm;
Ph n t c t tức thời;
Thời gian c t tối thiểu;
Thời gian c t tối đa;
Bội số ngƣ ng;
M i l n c t có thể đƣợc chọn một loại đƣờng cong ph thuộc.
T ng cộng có 48 đƣờng cong ph thuộc đƣợc lƣu trong ộ nhớ ất khả iến c a
mạch điều khiển ao gồm: 03 đƣờng cong th o tiêu chuẩn IEC255 03 đƣờng cong
th o tiêu chuẩn IEE và 42 đƣờng cong phi tiêu chuẩn. Ngƣời ùng có thể chọn ất kỳ
một trong 48 đƣờng cong cho các l n c t ảo vệ quá ng pha và quá ng đất.
16
Ngồi ra ngƣời ùng có thể chọn đến 05 đƣờng cong tùy đ nh o ngƣời ùng tự
đ nh nghĩa.
c.
hời gi
h
Bảo vệ này có thể đƣợc s
ng cho ảo vệ quá ng pha và quá ng đất để
thay thế cho ảo vệ thời gian ph thuộc. Bảo vệ này c t máy c t với một thời gian c t
cố đ nh sau khi rơl khởi động. Các ội số ngƣ ng và ù tải nguội vẫn đƣợc s
ng
để xác đ nh ng ngƣ ng nhƣng các thời gian thời gian tối thiểu thời gian tối đa
thời gian cộng thêm s không c n tác ng cho ảo vệ này.
d. h i h
h
Chức năng phối hợp tu n tự điều khiển cho máy c t đi đến l n c t kế tiếp trong
chu i đóng lại khi tất cả các ph n t ảo vệ đã trở về R s t cho ù máy c t có tác
động hay khơng. Chu i đóng lại s ch tăng lên nếu chức năng tự đóng lại – Auto
R clos r đƣợc cài ON và thời gian uy trì chế độ c t một l n Singl shot tim đã kết
thúc.
C
C
R
L
Chúng ta hãy x m x t tình huống có hai máy c t nối tiếp nhau trên cùng một
nhánh cả hai máy đều đƣợc cài đặt c t nhanh trong l n c t đ u tiên và c t tr hơn
trong l n c t thứ hai để phối hợp với các c u chì trên các nhánh r . Giả s có một sự
cố xuất hiện ở ph a sau máy c t thứ 2 và có giá tr đ lớn để làm cho cả hai máy c t
cùng khởi động. Máy c t ở g n sự cố hơn s c t chuyển sang chuẩn cho l n c t thứ
2 là l n c t có trì hỗn và tự động đóng lại. Nếu sự cố khơng loại tr thì máy c t ở
g n trạm đ u nguồn hơn o vẫn ở l n c t nhanh thứ nhất c a nó lúc này s c t ra. R
ràng chúng ta khơng muốn trình tự này xảy ra.
T
U
D
Vấn đề này có thể đƣợc giải quyết ng cách mở chức năng S qu nc Control
cho máy c t ở g n trạm đ u nguồn nhất. Khi S qu nc Control ở trạng thái On máy c t
s chuyển sang l n c t kế tiếp trong chu i c t ảo vệ khi nó phát hiện đƣợc một sự cố
ù nó đã tác động c t hay không. B ng cách này một máy c t ph a trên s gi chu i c t
ảo vệ c a nó phối hợp với một máy c t ph a sau. Nếu sự cố loại tr thì ộ đếm số
l n c t s trở về z ro th o cách thông thƣờng sau khi thời gian trở về c a chu i đóng
lại kêt thúc.
Bộ đếm số l n c t ảo vệ SEF c ng phối hợp với máy c t ph a sau và s tự tăng
lên nếu rơl c a nó đã khởi động.
e.
h
g
h
Ngồi nh ng chức năng ảo vệ ch nh ở trên thì R clos r c n nh ng chức năng
ảo vệ khác nhau để ảo vệ lƣới điện nhƣ:
