Bài Giảng chất lượng Điện năng

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG (NGUỒN ĐIỆN)Chất lượng điện năng là vấn đề mang tính thời sự từ khoảng 2 thập niên qua, và ngày càng được quan tâm đến .Vấn đề thực ra không phải là mới mẻ, mà đã tồn tại ngay từ những buổi khởi thủy của ngành năng lượng.Vấn đề trở nên mới, thời sự là ở chỗ cách đặt vấn đề hiện nay mang tính hệ thống hoá, mang tính toàn cục, chứ không phải là đề cập đến từng vấn đề, từng hiện tượng một cách riêng rẽ nữa như trước đây.Vấn đề được đặc biệt quan tâm đến , không chỉ trên khía cạnh người cung cấp điện (các công ti sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng), mà còn trên khía cạnh khách hàng (người sử dụng điện năng).Có 4 lí do khiến cho vấn đề chất lượng điện năng được quan tâm đến nhiều .

BÀI GiẢNG CHẤT LƯỢNG ĐiỆN NĂNG (POWER SYSTEM QUALITY) Biên soạn: Nguyễn Hữu Phúc Khoa Điện- Điện Tử Đại Học Bách Khoa TP HCM 02.2012 CHẤT LƯNG ĐIỆN NĂNG (NGUỒN ĐIỆN) Chất lượng điện vấn đề mang tính thời từ khoảng thập niên qua, ngày quan tâm đến Vấn đề thực mẻ, mà tồn từ buổi khởi thủy ngành lượng Vấn đề trở nên mới, thời chỗ cách đặt vấn đề mang tính hệ thống hoá, mang tính toàn cục, đề cập đến vấn đề, tượng cách riêng rẽ trước Vấn đề đặc biệt quan tâm đến , không khía cạnh người cung cấp điện (các công ti sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng), mà khía cạnh khách hàng (người sử dụng điện năng) Có lí khiến cho vấn đề chất lượng điện quan tâm đến nhiều LÍ DO ĐỂ QUAN TÂM Khác với thiết bị thuộc hệ cũ, thiết bị thuộc hệ (sử dụng phổ biến kó thuật vi xử lí, linh kiện điện tử công suất) nhạy cảm nhiều thay đổi chất lượng điện Xu hướng ngày nâng cao hiệu quả, hiệu suất trình sản xuất khiến việc sử dụng thiết bị ( ví dụ truyền động kiểu biến tần, hay tụ bù hiệu chỉnh hệ sốù công suất, giảm tổn thất điện năng) trở nên phổ biến Điều khiến mức họa tần lưới điện tăng cao Mối quan tâm, hiểu biết khách hàng sử dụng điện vấn đề chất lượng điện cao so với trước Do đó, yêu cầu khách hàng chất lượng điện trở nên khắt khe Việc thiết bị liên kết, nối mạng trở nên phổ biến trình sản xuất Điều có nghóa cố phần tử có tầm ảnh hưởng lớn CHẤT LƯNG ĐIỆN NĂNG LÀ GÌ ?  Định nghóa chất lượng điện khác , tùy quan điểm ( quan điểm điện lực thường nghiêng độ tin cậy cung cấp điện, nhà sản xuất thiết bị laiï thiên thông số nguồn điện để cho thiết bị làm việc tốt )  Chất lượng điện vấn đề có liên quan nhiều đến người sử dụng Do đó, quan điểm người sử dụng phải quan tâm đến nhiều  Một định nghóa sau thường chấp nhận tài liệu chất lượng điện : Chất lượng điện vấn đề có liên quan đến điện áp, dòng điện, tần số khiến cho thiết bị người sử dụng điện không làm việc bình thường hay chí hư hỏng Các nhìn nhận khác :  biểu đồ cho thấy mối quan tâm vấn đề chất lượng điện khác nhau, tuỳ từ quan điểm khách hàng, hay điện lực : Quan điểm khách hàng Quan điểm điện lực CHẤT LƯNG ĐIỆN = CHẤT LƯNG ĐIỆN ÁP     Xét khía cạnh kó thuật, điện lực kiểm soát chất lượng điện áp cung cấp, dòng điện mà tải định tiêu thụ Vì lí trên, tiêu chuẩn cho chất lượng điện thực xây dựng sở bảo đảm điện áp mức qui định Chất lượng điện thể qua biên độ, tần số, hình sin điện áp cung cấp Bất độ sai lệch yếu tố có liên quan đến vấn đề chất lượng điện Tất nhiên, áp dòng có mối quan hệ mật thiết Điện áp máy phát phát có hình sin, dòng qua tải khác khác nhau, điều lại có ảnh hưởng ngược lại điện áp cung cấp Ví dụ : Dòng ngắn mạch làm cho điện áp bị sụt giảm, không Dòng xung sét tạo nên xung điên áp cao gây phóng điện bề mặt, dẫn đến tượng ngắn mạch  Các dòng điện bị méo dạng tải phi tuyến làm méo dạng điện áp Điện áp bị méo dạng (không sin) lại ảnh hưởng đến hộ tiêu thụ khác   ° Vì thế, điện áp đại lượng quan tâm đến cuối cùng, thực tế, cần phải quan tâm đến dòng điện đề cập đến vấn đề chất lượng điện VÌ SAO CẦN QUAN TÂM ĐẾN CHẤT LƯNG ĐIỆN ?      Chất lượng điện có ảnh hưởng trực tiếp đến trình sản xuất đại, với mức độ tự động hoá, tin học hoá ngày cao, với thiết bị nhạy cảm nhiều chất lượng điện, so với hệ thiết bị điện trước Một ví dụ cho thấy, cần tác động máy cắt cung cấp điện cho khu công nghiệp trung bình, dẫn đến thiệt hại khoảng 10 000 USD cần có để khởi động lại tiến trình sản xuất Các điện lực tiến trình phi độc quyền, ý thức rõ vấn đề Trong bối cảnh cạnh tranh điện lực, yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện cao mục tiêu điện lực Mối quan tâm xã hội đến chất lượng điện ngày nâng cao Các nhà sản xuất thiết bị ngày quan tâm đến đến vấn đề cần thiết kế, chế tạo thiết bị ngày tinh vi hơn, nhiều chức hơn, giá thành phải ngày rẽ  Tóm lại, vấn đề chất lượng điện bên, từ điện lực, khách hàng, nhà sản xuất , chế tạo thiết bị, xã hội CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers), IEC ( the International Electrotechnical Commission), CIGRE ( the Congrès International des Grands Réseaux Électriques Haute Tension) có nhiều định nghóa, tiêu chuẩn chất lượng điện  Tiêu chuẩn IEEE P1159  Bảng sau liệt kê tượng , đặc tính liên quan, theo cách phân loại IEC  PHÂN LOẠI CÁC HIỆN TƯỢNG NHIỄU ĐIỆN TỪ TRÊN NGUỒN ĐIỆN-Bảng PHÂN LOẠI CÁC HIỆN TƯỢNG NHIỄU ĐIỆN TỪ TRÊN NGUỒN ĐIỆNBảng HỆ THỐNG GIÁM SÁT THƯỜNG TRỰC Distribution Substation Transmission Hệ thống giám sát khách hàng Hệ thống giám sát khách hàng Hệ thống giám sát trạm phân phối Data Cllection Mạng Internet Quản lý liệu, phân tích, xử lý liệu PHÂN TÍCH CÁC DỮ LIỆU VỀ SỰ CỐ Giải khối lượng liệu khổng lồ ? Cầu trả lời A Phân tích theo lỗi cũ Cầu trả lời B Phân tích tự động THEO PHƯƠNG THỨC CŨ Các công ty điện lực sử dụng thiết bị thụ thập liệu kỹ thuật số (DFRs) để giám sát trạng thái hoạt động hệ thông điện thiết bị Các thiệu thu nhận tải máy tính nhờ phần mềm DFR Master Station (MS) sau thực phân tích off-line Dữ liệu DFR phân tích hiệu tay Sử dụng phần mềm MS làm tăng chi phí đào tạo Đáp ứng chậm việc phân tích cần thời Đòi hỏi nhân lực có kỹ cao Không có tính chọn lọc THEO PHƯƠNG THỨC MỚI Nhờ sử dụng phần mềm trợ giúp (DFR Assistant), việc thu thập liệu, phân tích lập báo cáo thực tự động Giảm thời gian phân tích Có tính chọn lọc Tính toán vị trí cố on-line Kiểm tra hoạt động relay, máy cắt Cung cấp báo cáo từ phía khách hàng cho người dùng hệ thống Những bảng ghi lưu trữ tập trung sở liệu Cung cấp báo cáo mang tính phổ thông, dễ hiểu NHIỆM VỤ CỦA CLIENT VÀ SERVER Analysis Data Archival Processing Communication Communication Reporting DFR Assistant Server DFR Assistant Client  Nhận file DFR  Lưu trữ file DFR chuyển đến  Dò tìm phân loại cố  Phân phối báo cáo khách hàng  Tính toán vị trí cố  Tích hợp báo cáo  Kiểm tra hoạt động Relay, máy cắt  Trợ giúp bảo trì hệ thống  Lưu trữ file liệu Bảo quản sở liệu tập trung  Lập báo cáo   Xử lý yêu cầu HỆ THỐNG XỬ LÝ TRUNG TÂM Tri Lậ pứntPhâ Đá pxuấ g n Copy sỡ bá yêoucá cầoutích biến cố liệu Trợ giúp DFR Nhận biến cố Rochester MS Start Hathaway MS Nhận Yêliệ u ucầu Nhận báo cáo Giám sát viên MehtaTech MS E-max MS Continue Phần mềm trợ giúp DFR cài máy tính văn phòng trung Phần mềm MS trợ giúp thu thập file DFR lưu máy tính Người dùng dùng trình duyệt Web để truy cập vào liệu lưu trữ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI Xử lý yêu cầu Copy Sự kiện Trợ giúp DFR Client Start Phân tích Tri Lậxuấ p t Copy cơbá sởo cáoliệu kiện Phát kiện TR 1620 Trợ giúp DFR Server TR 1630 Nhận báo cáo Nhậ Yêu cầ u n liệu Giám sát viên TR 100 Continue Các trợ giúp DFR Client hoạt động liên tục trạm Nó có nhiệm vụ nhận liệu kiện phân tích, sau gởi kết đến trợ giúp DFR Server Người dùng truy cập liệu kiện thông qua trình duyệt Web CÁC NGÕ VÀO HỆ THỐNG  Digital Signals     Analog Signals   Trạng thái Relay Trạng thái máy cắt Tác động lỗi máy cắt Dòng điện pha Dòng thứ tự không Điện áp pha Điện áp thứ tự không (Ia, Ib, Ic) (Ir) (Va, Vb, Vc) (Vr) Việc phân tích cố thực tín hiệu số TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ Chương trình trợ giúp DFR dùng tín hiệu số tín hiệu Analog ngõ vào để tính toán thông số cố Việc phân loại cố xác định trạng thái vận hành hệ thống sở thông số  Trị đỉnh trị hiệu dụng tín hiệu Analog  Thời gian giải trừ cố  Thời gian cắt Relay  Thời gian hoạt động máy cắt  Thời gian start/receive/stop sóng mang tin PHÂN LỚP SỰ KIỆN Ưu tiên thấp Non-fault event DFR switching Ưu tiên vừa Correct operation Reclosure failure Ưu tiên cao Relay or Brk Slow Brk Failure Người dùng định mức độ ưu tiên kiện ghi nhận từ trợ giúp DFR GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG List 1: Channels List 2: Breakers XEM CÁC DỮ LIỆU BAÙO CAÙO Frame 1: Folder Display Frame 3: Waveform Display Frame 2: Report Display Người sử dụng truy cập vào sở liệu yêu cầu cung cấp liệu cần thiết Dữ liệu cung cấp người dùng xem chi tiết liệu kiện VÍ DỤ VỀ MỘT BÁO CÁO Thông tin kiện Hoạt động Rơle máy cắt NHỮNG NGƯỜI SỬ DỤNG HỆ THỐNG Technician Báo cáo tóm lược Kỹ sư Báo cáo tổng quát Người liên lạc Báo cáo tóm tắt Kỹ thuật viên Các báo cáo điện tử báo cáo giấy gởi đến khách hàng tuỳ theo yêu cầu gời qua fax, e-mail v.v ... điện lực kiểm soát chất lượng điện áp cung cấp, dòng điện mà tải định tiêu thụ Vì lí trên, tiêu chuẩn cho chất lượng điện thực xây dựng sở bảo đảm điện áp mức qui định Chất lượng điện thể qua biên... vấn đề chất lượng điện khác nhau, tuỳ từ quan điểm khách hàng, hay điện lực : Quan điểm khách hàng Quan điểm điện lực CHẤT LƯNG ĐIỆN = CHẤT LƯNG ĐIỆN ÁP     Xét khía cạnh kó thuật, điện lực... thất điện năng) trở nên phổ biến Điều khiến mức họa tần lưới điện tăng cao Mối quan tâm, hiểu biết khách hàng sử dụng điện vấn đề chất lượng điện cao so với trước Do đó, yêu cầu khách hàng chất lượng