Chương 3 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤT THÀNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI Chuyên ngành Kỹ thuật điện Mã số 8520201 LUẬN V[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤT THÀNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Trong luận văn có trích dẫn số viết, tài liệu chuyên ngành tự động hóa Việt Nam số tác giả giới Các số liệu, kết tính tốn luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Tác giả luận văn Nguyễn Tất Thành MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận văn .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Giới thiệu 1.2 Cơng nghệ tự động hóa giới 1.2.1 Tối ưu điện áp công suất phản kháng 1.2.2 Tự động hóa tụ bù 1.2.3 Phối hợp máy cắt đóng lặp lại máy cắt phân đoạn .6 1.2.4 Hệ thống quản lý phân phối quản lý điện 1.2.5 Công nghệ phát lỗi, cách ly khôi phục 1.3 Công nghệ tự động hóa áp dụng Việt Nam 10 1.3.1 Hệ thống SCADA 10 1.3.2 Hệ thống SCADA/EMS 11 1.3.3 Hệ thống SCADA/DMS 13 1.3.4 Hệ thống SCADA/OMS 16 1.4 Kết luận 17 CHƯƠNG KHẢ NĂNG TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRONG VIỆC TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN TẠI PC QUẢNG BÌNH 18 2.1 Hệ thống SCADA Công ty Điện lực Quảng Bình .18 2.1.1 Quy mô, trạng hệ thống 18 2.1.2 Tiêu chuẩn áp dụng 20 2.1.3 Phương pháp truyền thông .21 2.2 Khả tự động hóa Recloser LBS .24 2.2.1 Tại Recloser .24 2.2.2 Tại LBS .25 2.3 Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối 26 2.3.1 DAS khả áp dụng .26 2.3.2 Phân tích theo tiêu chí kỹ thuật 29 2.3.3 Phân tích theo tiêu chí kinh tế 31 2.3.4 Lựa chọn giải pháp 31 2.4 Kết luận 32 CHƯƠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP ĐỒNG HỚI 33 3.1 Tổng quan lưới điện TP Đồng Hới 33 3.1.1 Quy mô lưới điện .33 3.1.2 Đánh giá xuất tuyến 475 Đồng Hới 477 Bắc Đồng Hới .36 3.2 Thực tự động phân đoạn xuất tuyến 475 & 477 38 3.2.1 Kết nối thiết bị hệ thống SCADA .38 3.2.2 Các tín hiệu cần thu thập 41 3.2.3 Tự động hóa phần mềm Survalent SCADA .44 3.2.4 Kết mô 53 3.3 Đánh giá hiệu .57 3.4 Khả mở rộng cho lưới phân phối TP Đồng Hới 59 3.5 Kết luận 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 62 BẢN SAO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢO SAO) 76 BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI Học viên: Nguyễn Tất Thành Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K34QB Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN TÓM TẮT Trước nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, yêu cầu cấp thiết ngành điện độ tin cậy cung cấp điện Một lý làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cố, đặc biệt khu vực có địa hình, thời tiết phức tạp Trong đó, cơng tác phân đoạn xử lý cố thực cách thủ cơng Khi có cố xảy đường dây, nhân viên quản lý vận hành phải thực cắt thiết bị phân đoạn để xác định khoanh vùng cố Để giải vấn đề, tác giả nghiên cứu áp dụng giải pháp tự động phân đoạn nhằm khai thác tiềm hệ thống SCADA có với nguồn kinh phí tiết kiệm Nội dung nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động phân đoạn để phối hợp thiết bị lưới nhằm nhanh chóng cách ly vùng bị cố tự động cấp điện trở lại cho khu vực không bị cố thời gian nhanh nhất, tăng độ tin cậy cung cấp điện Từ khóa: tự động hóa; lưới điện phân phối; phân đoạn cố; độ tin cậy; hệ thống điều khiển ABSTRACT Facing the need for socio-economic development, the urgent requirement for the power sector is the reliability of electricity supply One of the main reasons for the decline in power supply reliability is the incident, especially in areas with complex terrain and weather Meanwhile, the troubleshooting work is done manually In the event of an incident on the line, the operator shall cut the segmentation equipment to identify and delineate the fault To solve the problem, the researcher applied an automated solution to exploit the potential of existing SCADA systems with budget savings The research is to apply automatic segmentation technology to coordinate devices on the grid to quickly isolate the incident area and automatically return power to the area without incident in the fastest time, increase the reliability of the power supply Key words: automation; distribution grid; incident segment; reliability; control system DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CA (Capacitor Automation): Tự động hóa tụ bù DMS (Distributor Management System): Hệ thống quản lý phân phối FDIR (Fault detection, isolation, and recovery): Phát lỗi, cách ly khôi phục FLISR (Fault Location, Isolation, and Service Restoration): Xác định vị trí, lập lỗi phục hồi cung cấp điện MPLS (Multiprotocol Label Switching): Chuyển mạch nhãn đa giao thức OMS (Outage Management System): Hệ thống quản lý điện R&S (Reclosers Sectionalizers): Phối hợp máy cắt đóng lặp lại máy cắt phân đoạn SAIDI (System Average Interruption Duration Index): Chỉ số thời gian điện trung bình lưới điện phân phối SAIFI (System Average Interruption Frequency Index): Chỉ số số lần điện trung bình lưới điện phân phối SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SDH (Synchronous Digital Hierarchy): Truyền dẫn liệu đồng môi trường quang VPN (Virtual Private Network): Mạng riêng ảo VVO (Volt/VAR optimization): Tối ưu điện áp công suất phản kháng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 3.1 Quy mô nguồn lưới Điện lực Đồng Hới quản lý 34 3.2 Sản lượng theo thành phần phụ tải 36 3.3 Bảng tín hiệu mức độ trạm - Máy biến áp 41 3.4 Bảng tín hiệu mức độ trạm - Các ngăn lộ tổng máy biến áp 42 3.5 Bảng tín hiệu mức độ trạm - Xuất tuyến trung 22KV 42 3.6 Bảng tín hiệu mức độ lưới phân phối – Recloser/LBS 43 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Tên hình Mơ hình hệ thống tối ưu Volt/Var Tụ bù hạ loại tụ khô (minh họa) Tụ bù hạ loại tụ dầu (minh họa) Thiết bị đóng cắt Recloser (minh họa) Kiến trúc tích hợp SCADA/DMS/OMS Cấu trúc hệ thống SCADA sử dụng phần mềm Survalent (minh họa) Các chức hệ thống SCADA/DMS Quy mô hệ thống SCADA Công ty Điện lực Quảng Bình Sơ đồ nguyên lý hệ thống SCADA Cơng ty Điện lực Quảng Bình Hệ thống truyền dẫn quang SDH EVNCPC Hệ thống truyền dẫn quang SDH tỉnh Quảng Bình Ngun lý kết nối thơng qua mạng riêng 3G Sơ đồ khối Recloser trọn Sơ đồ LBS trọn Sơ đồ cấu trúc tự động hóa lưới điện So sánh hai phương án tự động hóa lưới phân phối Sơ đồ lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình Trang 11 14 19 20 22 22 23 24 25 27 32 33 Các xuất tuyến trung trạm biến áp 110kV Bắc Đồng Hới Các xuất tuyến trung trạm biến áp 110kV Đồng Hới Sản lượng điện nhận/điện giao ĐL Đồng Hới Biểu đồ phân bố phụ tải năm 2017 Sơ đồ đơn tuyến đường dây 475 Đồng Hới 477 Bắc Đồng Hới Giải pháp kết nối thiết bị trung truyền thông 3G 34 Kết nối an tồn qua VPN/IPSec thơng qua 3G Private APN Modem Secflow-1 nguyên lý làm việc Các kênh VPN kết nối thiết bị trung Thơng số giao thức, tình trạng kết nối Tạo Station STC Explorer Tạo Station chứa biến trạng thái ảo Tạo biến trạng thái ảo cho đường truyền thông 39 34 35 36 38 39 40 40 41 45 46 46 Số hiệu 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 Tên hình Tạo Communication Line STC Explorer Tạo RTU STC Explorer Tạo Analog point STC Explorer Trang Alarm Analog point Vẽ sơ đồ sợi HMI Smart VU Tạo Station Transformer Line Section Tạo Switch máy cắt hợp Line Section Giao diện lập trình Command Sequences Sơ đồ lưới điện làm việc bình thường Recloser 485 Đồng Sơn cắt để lập cố đóng Recloser 3.24 487 Trại Gà để cấp điện phân đoạn lại 3.25 Chỉ số SAIDI trước sau tự động hóa 3.26 Chỉ số SAIFI trước sau tự động hóa Trang 47 47 48 49 50 51 52 53 54 54 58 58 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày với phát triển mạnh mẽ khoa học, công nghệ đặc biệt cách mạng công nghiệp 4.0 diễn với thành tựu vượt bậc lĩnh vực tự động hóa, robotics, trí thơng minh nhân tạo, cơng nghệ nano, cơng nghệ sinh học, IoT, Big Data, blockchain Việc ứng dụng công nghệ vào dây chuyền sản xuất, kinh doanh doanh nghiệp để mang lại hiệu cao nhiều mặt điều tất yếu Thực lộ trình lưới điện thơng minh, năm qua Cơng ty Điện lực Quảng Bình xây dựng áp dụng nhiều công nghệ mới, tiên tiến để nâng cao chất lượng độ tin cậy cung cấp điện như: đưa vào sử dụng trung tâm điều khiển hệ thống thông tin SCADA, hệ thống quản lý liệu đo xa (MDMS), hệ thống thu thập liệu công tơ tự động RF-Spider…Tuy nhiên việc khai thác dừng lại mức độ bản, chưa khai thác hết tiềm hệ thống Trước nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, yêu cầu cấp thiết ngành điện độ tin cậy cung cấp điện Một lý làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cố, đặc biệt khu vực có địa hình, thời tiết phức tạp Trong đó, cơng tác phân đoạn xử lý cố thực cách thủ cơng Khi có cố xảy đường dây, nhân viên quản lý vận hành phải thực cắt thiết bị phân đoạn để xác định khoanh vùng cố Trường hợp lưới mạch vòng, sau đảm bảo cách ly phân đoạn bị cố tiến hành xem xét đóng thiết bị phân đoạn để cung cấp điện cho phân đoạn không bị cố Thời gian xử lý cố theo quy trình thường phụ thuộc nhiều vào trình độ xử lý cố điều độ viên thời gian triển khai lực lượng thao tác thiết bị phân đoạn, khoảng cách địa hình điểm trực thao tác thiết bị cần phân vùng cố Để giải vấn đề, tác giả nghiên cứu áp dụng giải pháp tự động phân đoạn nhằm khai thác tiềm hệ thống SCADA có với nguồn kinh phí tiết kiệm Nội dung nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động phân đoạn để phối hợp thiết bị phân đoạn lưới nhằm nhanh chóng cách ly phân đoạn bị cố tự động cấp điện trở lại cho phân đoạn không bị cố thời gian nhanh nhất, tăng độ tin cậy cung cấp điện Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm trạng lưới điện phân phối 27 Cải thiện độ tin cậy cách giảm thời gian điện cách sử dụng chương trình phục hồi tự động Cải thiện điều khiển điện áp phương pháp tự động điều khiển VAR Giảm thời gian sức lực người Lập kế hoạch xác hữu ích dựa thông tin liệu vận hành Phát lỗi phân tích chẩn đốn tốt Quản lý hệ thống tải thành phần tốt Lợi ích tài chính: Tăng doanh thu phục hồi nhanh chóng Tăng cường sử dụng lực hệ thống Tạo niềm tin với khách hàng nâng cao chất lượng cung cấp Lợi ích liên quan đến khách hàng: Độ tin cậy dịch vụ tốt Giảm chi phí gián đoạn cho khách hàng cơng nghiệp/thương mại Chất lượng cung cấp tốt Cấu trúc DAS minh họa hình 2.8 Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc tự động hóa lưới điện 28 Trong đó: FCI (Fault Circuit Indicator) Chỉ thị lỗi mạch FTU Thiết bị đầu cuối nạp DTU Thiết bị đầu cuối liệu Smart DMS Hệ thống trung tâm xác định vị trí cố ghi lại xác tải điểm dọc theo mạng lưới điện phân phối FCI sử dụng lưới RF lượng thấp để giao tiếp với sưu tập liệu thông minh FCI trang bị thị trực quan để hỗ trợ theo dõi thị giác kiểm toán trường gửi liệu quan trọng, kiện báo động tới hệ thống trung tâm thông qua mạng RF Được thiết kế cho cấp nguồn MV (10 kV, 13KV, 20kV, 25KV, 35KV) thiết bị kết nối với phận ngắt mạch trời thiết bị điều khiển để thu thập liệu từ xa, bảo vệ, đóng ngắt, điều khiển từ xa, điều khiển cục bộ, vận hành tay chuyển đổi trạng thái Nó hỗ trợ nhiều giao tiếp để tạo điều kiện cho việc tái cấu hình hệ thống phân phối tự động Được cài đặt trạm chuyển mạch phân phối, phận vòng đơn vị, trạm biến áp trạm biến áp mini để thu liệu tương tự số để phát báo cáo lỗi đường phân phối Các thông tin báo cáo từ xa cho hệ thống trung tâm thông qua truyền thông từ xa DTU nhận lệnh điều khiển từ hệ thống trung tâm để điều khiển từ xa chuyển đổi từ xa Bằng cách này, xác định lỗi, cấu hình lại mạng, phục hồi nguồn cung cấp điện giảm thời gian cúp điện nâng cao độ tin cậy mạng lưới phân phối Giải pháp hoàn chỉnh để giám sát, điều khiển quản lý mạng lưới phân phối bao gồm máy phát, trạm phân phối trạm biến áp cao, hệ thống giám sát thời gian thực kiểm soát thông minh Smart DMS cung cấp giao diện chuẩn cho hệ thống OMS, IVR, EMS Việc triển khai thực tự động hóa lưới điện phân phối trải qua ba giai đoạn sau: 29 Giai đoạn 1: Việc tự động hóa lưới điện phân phối thực rơle phát cố FDR (Fault Detecting Relay) dao cách ly phân đoạn tự động (Sectionalizer) lắp đặt phân đoạn xuất tuyến lưới điện phân phối, kết hợp chức tự đóng lặp lại (F79) trang bị đầu máy cắt đầu xuất tuyến hình tia (một nguồn) hay mạch vòng (hai nguồn) Trong giai đoạn này, vùng bị cố tự động cách ly thiết bị có sẵn đường dây lưới điện phân phối mà khơng cần có thiết bị giám sát quản lý Trung tâm điều độ Giai đoạn 2: Việc tự động hóa lưới điện phân phối kèm theo chức giám sát điều khiển xa dao cách ly phân đoạn tự động Để thực điều này, cần phải lắp đặt thiết bị đầu cuối RTU kết hợp giải pháp truyền thông để để Trung tâm điều khiển tiếp nhận thông tin vị trí lắp dao cách ly phân đoạn tự động đường dây lưới điện phân phối Dựa thông tin thu từ xa, nhân viên vận hành Trung tâm điều khiển thao tác đóng cắt phần tử cố để cách ly Giai đoạn 3: Lắp đặt hệ thống giám sát điều khiển xa Trung tâm điều khiển, thực quản lý vận hành lưới điện phân phối hiển thị theo đồ địa lý lập trình tính toán tự động thao tác Sau thực xong giai đoạn lưới điện phân phối hồn tồn tự động hóa Với quy mơ, trạng hệ thống SCADA có Cơng ty Điện lực Quảng Bình, để tự động hóa lưới phân phối có hai phương án lựa chọn: Phương án 1: Sử dụng tủ điều khiển có chức mạch vịng (loop scheme) cho phép lập vùng bị lỗi mạch định thiết lập lại dịch vụ cho tất khách hàng không nằm vùng bị lỗi khoảng thời gian ngắn mà không cần liên lạc Điều cho phép thiết bị phục vụ hai chức năng, thiết bị thiết bị chuyển mạch tự động thiết bị khác làm thiết bị bảo vệ dòng recloser Phương án 2: Sử dụng tủ điều khiển khơng có chức mạch vịng sử dụng lập trình logic phần mềm SCADA để điều khiển hoạt động loop scheme 2.3.2 Phân tích theo tiêu chí kỹ thuật a Phương án 30 Các thiết bị recloser trang bị tủ điều khiển có kết nối SCADA chức tự động hóa lưới điện mạch vịng (loop scheme) để cô lập cố giảm thiểu khu vực bị điện chế độ cố Phần mềm SCADA trang bị Trung tâm điều khiển có nhiệm vụ giám sát, điều khiển thu thập liệu đo lường từ xa recloser hệ thống Phần mềm SCADA Trung tâm điều khiển khơng cần có chức lập trình logic, việc thực tự động hóa lưới điện mạch vịng thân tủ điều khiển recloser điều khiển Do đó, hệ thống có nhu cầu mở rộng tương lai recloser lắp đặt lưới điện có kết nối mạch vịng cần phải trang bị tủ điều khiển có chức tự động hóa lưới điện mạch vịng (loop scheme) b Phương án Các thiết bị recloser lắp đường dây trang bị tủ điều khiển có kết nối SCADA khơng có chức tự động hóa lưới điện mạch vòng (loop scheme) Phần mềm SCADA trang bị Trung tâm điều khiển có nhiệm vụ giám sát, điều khiển thu thập liệu đo lường từ xa recloser hệ thống Phần mềm SCADA Trung tâm điều khiển có kèm theo chức lập trình logic, việc thực tự động hóa lưới điện mạch vịng để lập cố giảm thiểu khu vực bị điện chế độ cố phần mềm SCADA điều khiển theo thuật tốn lập trình logic cho recloser Do đó, hệ thống có nhu cầu mở rộng recloser lắp đặt lưới điện có kết nối mạch vịng khơng cần thiết phải trang bị tủ điều khiển có chức mạch vịng (loop scheme), cần sử dụng tủ điều khiển thông thường với hỗ trợ kết nối SCADA Đánh giá mặt kỹ thuật phương án với phần mềm SCADA Trung tâm điều khiển có kèm theo chức lập trình logic có ưu điểm Phương án sau: Do phần mềm SCADA linh hoạt lập trình đáp ứng nhiều u cầu khác điều khiển tự động hóa lưới điện mà 31 không bị phụ thuộc vào chức tự động hóa thiết bị recloser hệ thống Trong tương lai, việc mở rộng hệ thống cần đầu tư mua sắm thiết bị recloser với tủ điều khiển thơng thường khơng cần có chức Loop scheme phí đầu tư rẻ 2.3.3 Phân tích theo tiêu chí kinh tế Với hai phương án nêu trên, xét phương diện tổng giá trị đầu tư với quy mô nhỏ, thiết bị đồng phương án có tổng giá trị đầu tư thấp phương án 2, tổng giá trị đầu tư recloser phương án cao phương án khơng cao chi phí đầu tư phần mềm có chức lập trình Logic phương án Xét với lưới phân phối quy mô lớn, thiết bị đa dạng chủng loại giá trị đầu tư cho toàn hệ thống theo phương án có tổng mức thấp phương án thiết bị recloser với tủ điều khiển thơng thường khơng cần có chức Loop scheme có giá rẻ tủ điều khiển có chức Loop scheme phương án 2.3.4 Lựa chọn giải pháp Theo phân tích trên, phương án phù hợp với lưới điện phân phối quy mơ nhỏ, có thiết bị lưới điện đồng Suất đầu tư tăng cao mở rộng hệ thống Việc quản lý theo dõi, thay đổi thông số vận hành nhiều thời gian khó kiểm sốt Phương án có suất đầu tư ban đầu cao áp dụng lưới điện phân phối có quy mô lớn, chủng loại thiết bị đa dạng Công tác quản lý vận hành hệ thống thực tập trung tính tự động hóa phần mềm SCADA nên linh động với thay đổi lưới điện Cùng với cán vận hành tiếp cận với công nghệ bước làm chủ công nghệ để áp dụng, khai thác hiệu So sánh hai phương án chi tiết hình 2.9 32 PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN Cần chức tự động hóa lưới điện mạch vịng Khơng cần chức tự động hóa lưới điện * Chi phí cao * Thường xuyên cần mở rộng * Không tiếp cận công nghệ để khai thác hiệu Không cần tính * Chi phí thấp SCADA Automation * Chi phí cao * Một lần đầu tư Cần tính Automation Hình 2.9: So sánh hai phương án tự động hóa lưới phân phối Với trạng hệ thống SCADA tỉnh Quảng Bình sử dụng phần mềm Survalent có giấy phép sử dụng cơng cụ Automation Đồng thời, thiết bị lưới điện đầu tư qua nhiều giai đoạn với chủng loại đa dạng Từ phân tích trên, tác giả lựa chọn sử dụng phương án để tự động phân đoạn lưới điện phân phối Thành phố Đồng Hới 2.4 Kết luận Việc tự động hóa lưới điện phân phối đóng vai trị quan trọng nhằm đảm bảo vận hành an toàn, linh hoạt nâng cao tính cung cấp điện tin cậy cho khách hàng Trong chương này, tìm hiểu quy mô hệ thống SCADA Công ty Điện lực Quảng Bình, phân tích khả tự động hóa thiết bị trung lưới điện phân phối Đồng thời, phân tích phương án tự động hóa lưới phân phối theo tiêu chí kỹ thuật kinh tế Trên sở trạng, quy mô hệ thống SCADA Công ty Điện lực Quảng Bình, tác giả lựa chọn phương án lập trình logic phần mềm SCADA để điều khiển hoạt động loop scheme nhằm tự động phân đoạn cố nhanh chóng cấp điện cho phân đoạn không bị cố thời gian nhanh Đây phương án sử dụng cơng nghệ tự động hóa quản lý tập trung nên linh động với thay đổi lưới điện, dễ dạng lựa chọn phương thức vận hành kinh tế, hiệu cho lưới điện phân phối Thành phố Đồng Hới 33 CHƯƠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP ĐỒNG HỚI 3.1 Tổng quan lưới điện TP Đồng Hới 3.1.1 Quy mô lưới điện a Nguồn lưới điện Điện lực Đồng Hới đơn vị trực thuộc Cơng ty Điện lực Quảng Bình quản lý lưới phân phối địa bàn TP Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình Với đặc điểm lưới phân phối có cấp điện áp ≤ 35kV, cấu trúc hình tia mạch vịng kín vận hành hở, có nhiều nhánh rẽ từ trục phụ tải nối dọc đường dây Nguồn cấp từ hai trạm biến áp 110kV trạm Đồng Hới Bắc Đồng Hới (Sơ đồ lưới điện 100kV tỉnh Quảng Bình xuất tuyến trung trạm 110kV Đồng Hới, 110kV Bắc Đồng Hới hình 3.1, 3.2 3.3) Hình 3.1: Sơ đồ lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình 34 Hình 3.2: Các xuất tuyến trung trạm biến áp 110kV Bắc Đồng Hới Hình 3.3: Các xuất tuyến trung trạm biến áp 110kV Đồng Hới Quy mơ nguồn lưới tính đến 31/7/2018 cụ thể bảng 3.1 Bảng 3.1: Quy mô nguồn lưới Điện lực Đồng Hới quản lý TT Hạng mục ĐVT Đường dây 35kV Đường dây 22kV - Mạch kép - Mạch đơn Đường dây 0,4kV Cáp ngầm trung (22, 35kV) Cáp ngầm hạ Trạm trung gian - Trạm 35/6kV + MBA + Dung lượng - Trạm 22/6kV + MBA + Dung lượng Trạm phân phối - Trạm 35/0,4kV 35(22)/0,4kV + MBA + Dung lượng - Trạm 22/0,4kV 22(6,3)/0,4kV + MBA + Dung lượng Tụ bù km km km km km km km Trạm máy kVA Trạm máy kVA Trạm Trạm máy kVA Trạm máy kVA Chủ sở hữu tài sản Ngành Khách điện hàng 20.2 3.8 33.1 40.6 13.4 230.2 53.5 414.8 2.1 8.9 24.9 0.3 0.8 4.0 3.0 3.0 - 3,250.0 1.0 1.0 - 1,250.0 86.0 293.0 7.0 19.0 7.0 19.0 2,030.0 11,335.0 279.0 274.0 279.0 274.0 67,850.0 80,555.0 - Tổng 24.0 273.7 13.4 283.8 416.9 33.8 1.1 4.0 3.0 3.0 3250.0 1.0 1.0 1250.0 579.0 26.0 26.0 13365.0 553.0 553.0 18405.0 0.0 35 TT 10 11 12 13 14 15 16 Hạng mục - Tụ bù trung + Số lượng cụm + Tổng dung lượng - Tụ bù hạ + Số lượng cụm + Tổng dung lượng Máy cắt trung Máy cắt hạ Recloser Dao cắt có tải kiểu kín Dao cắt có tải kiểu hở Tủ RMU DCL đường dây FCO đường dây ĐVT cụm kVAr cụm kVAr máy máy máy bộ Tủ Bộ Bộ Chủ sở hữu tài sản Ngành Khách điện hàng 9.0 9.0 2,550.0 322.0 229.0 390.0 248.0 4,415.0 30,200.0 1.0 5.0 18.0 2.0 41.0 19.0 8.0 7.0 55.0 147.0 82.0 10.0 25.0 Tổng 9.0 9.0 2550.0 551.0 638.0 44,615.0 1.0 5.0 20.0 60.0 8.0 62.0 229.0 35.0 b Công suất phụ tải Hình 3.1 thể sản lượng điện nhận, điện giao năm 2016 2017 Điện lực Đồng Hới: Hình 3.4: Sản lượng điện nhận/điện giao ĐL Đồng Hới 36 Tỷ trọng sản lượng điện thương phẩm theo thành phần phụ tải năm tháng đầu năm 2018 hình 3.5 bảng 3.2: Hình 3.5: Biểu đồ phân bố phụ tải năm 2017 Bảng 3.2: Sản lượng theo thành phần phụ tải STT Thành phần phụ tải Sản lượng (kWh) Nông lâm nghiệp thủy sản Công nghiệp, xây dựng 20,583,294.00 Thương nghiệp dịch vụ 10,752,196.00 Quản lý, tiêu dùng 37,522,217.00 Hoạt động khác 182,614.00 5,392,393.00 c Chỉ số độ tin cậy Năm 2017, độ tin cậy cung cấp điện, Điện lực Đồng Hới thực số MAIFI: 0,422 lần (kế hoạch 0,377 lần), SAIDI: 116,262 phút (kế hoạch 94,408 phút), SAIFI: 0,663 lần (kế hoạch 0,996 lần) Với đặc thù lưới điện địa bàn thành phố, số thực không đạt mục tiêu đề 3.1.2 Đánh giá xuất tuyến 475 Đồng Hới 477 Bắc Đồng Hới Hai xuất tuyến đường dây trung 475 Đồng Hới 477 Bắc Đồng Hới tuyến đường dây khơng, khép vịng liên lạc Recloser thường mở 487 Trại Gà vị trí M86/XT477 (sơ đồ hình 3.6) Máy cắt đầu tuyến cài đặt chức đóng lặp lại, đặc điểm xuất tuyến sau: Xuất tuyến 475 Đồng Hới 37 Cung cấp cho phụ tải cho khu vực: Đường Hà Huy Tập, phường Đồng Sơn, đường Hồ Chí Minh với phụ tải hỗn hợp gồm sản xuất (nhà máy gạch, nhà máy nước, xí nghiệp may, chế biến gỗ…) sinh hoạt Dịng điện ngắn mạch tính tốn đầu xuất tuyến MC 475 trạm 110kV Đồng Hới 5,7kA Dòng điện phụ tải lớn cho toàn tuyến khoảng 105A Phân đoạn xuất tuyến thực Recloser 485 Đồng Sơn vị trí M118/XT475 Xuất tuyến 477 Bắc Đồng Hới Cung cấp cho phụ tải khu vực đường tránh Thành phố Đồng Hới, phía Bắc Quảng Bình Phụ tải tuyến chủ yếu sản xuất thuộc cụm khu công nghiệp nên quan trọng cung cấp điện Dịng điện ngắn mạch tính toán đầu xuất tuyến MC 477 trạm Bắc Đồng Hới 5,7kA Dòng điện phụ tải lớn cho toàn tuyến khoảng 72A Phân đoạn xuất tuyến thực Recloser 487 Khu Cơng nghiệp vị trí M50/XT477 THANH CÁI C41 110kV ĐỒNG HỚI 38 08 Trạm 3225KH 12 Trạm 2360KH Đường HỒ CHÍ MINH Đường HÀ HUY TẬP 8,67km 14,81km 485 ĐỒNG SƠN MC 475 THANH CÁI C41 110kV BẮC ĐỒNG HỚI 06 Trạm 21 Trạm 1464KH 3632KH Đường tránh Tp Đồng Hới 12,58km MC 477 Đường tránh Tp Đồng Hới 487 TRẠI GÀ Đường tránh Tp Đồng Hới 487 KHU CƠNG NGHIỆP 9,52km Hình 3.6: Sơ đồ đơn tuyến đường dây 475 Đồng Hới 477 Bắc Đồng Hới 3.2 Thực tự động phân đoạn xuất tuyến 475 & 477 3.2.1 Kết nối thiết bị hệ thống SCADA Sử dụng dịch vụ vô tuyến di động qua mạng 3G/4G Vinaphone tảng kết nối MPLS VPN Layer dựa hạ tầng mạng IP/MPLS để cung cấp kết nối nhằm mục đích tạo mạng riêng ảo, tăng cường khả bảo mật tránh công linh động việc mở rộng mạng, mơ hình kết nối hình 3.7 hình 3.8 39 Hình 3.7: Giải pháp kết nối thiết bị trung truyền thông 3G Hình 3.8 Kết nối an tồn qua VPN/IPSec thơng qua 3G Private APN Tại thiết bị đóng cắt, lắp đặt modem IP 3G sử dụng 01 SIM data có IP tĩnh để thiết lập mạng riêng ảo kết nối trung tâm Modem 3G phải hỗ trợ khả truyền liệu song song trung tâm thời điểm hỗ trợ kết nối quang để mở rộng tương lai Tải FULL (94 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Đề xuất lựa chọn modem 3G chuẩn công nghiệp Secflow-1 hãng sản xuất RAS với nguyên lý làm việc hình 3.9 Thực khai báo, khởi tạo kết nối VPN từ thiết bị trung tâm với giao thức phù hợp (thơng số cấu hình giám sát trung tâm hình 3.10 hình 3.11) 40 Hình 3.9: Modem Secflow-1 nguyên lý làm việc Tải FULL (94 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phịng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Hình 3.10: Các kênh VPN kết nối thiết bị trung 41 Hình 3.11: Thơng số giao thức, tình trạng kết nối 3.2.2 Các tín hiệu cần thu thập Hệ thống SCADA sử dụng phần mềm Survalent/Canada đặt Trung tâm Điều khiển thực giám sát trạng thái vận hành thực tế, thu thập liệu đo lường thực điều khiển recloser từ xa theo giao thức DNP3, IEC60870-5-101, IEC608705-104 Để thực theo phương án đề ra, số lượng tín hiệu thu thập cần đáp ứng yêu cầu bảng 3.3, 3.4, 3.5, 3.6: Bảng 3.3: Bảng tín hiệu mức độ trạm - Máy biến áp Loại tín hiệu TT Tên tín hiệu Rated KVA Phase A,B,C Thông số máy biến áp 110kV Voltage Low (Line to Neutral) Voltage Hight (Line to Neutral) Connection type: Wye-Wye (Y-Y); Wye-Delta (Y-D); Delta-Wye (D-Y) Delta-Delta (D-D) 7761966 Ghi Công suất định mức phase Máy biến áp Điện định mức phía hạ Điện định mức phía cao Kiểu máy biến áp ... động hóa lưới điện phân phối + Chương 2: Khả tự động hóa lưới điện phân phối việc tự động phân đoạn PC Quảng Bình + Chương 3: Áp dụng công nghệ tự động phân đoạn lưới điện phân phối TP Đồng Hới 3... cơng nghệ SCADA/DAS tập trung vào công nghệ tự động phân đoạn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối Phạm vi nghiên cứu Công nghệ tự động phân đoạn áp dụng cho lưới điện phân. .. thay đổi lưới điện, dễ dạng lựa chọn phương thức vận hành kinh tế, hiệu cho lưới điện phân phối Thành phố Đồng Hới 33 CHƯƠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG PHÂN ĐOẠN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP ĐỒNG HỚI 3.1