ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÁI VĨNH THẠCH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH Chuyên ngành Kỹ Thuật Điện Mã số 60 52[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÁI VĨNH THẠCH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ TỊNH MINH Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung luận văn tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu chun ngành điện Việt Nam số báo giới Số liệu đưa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tơi, không chép hay lấy số liệu công bố Nếu sai với lời cam đoan trên, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Tác giả Thái Vĩnh Thạch TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH Học viên: Thái Vĩnh Thạch Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khoá: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Máy biến áp phần tử quan trọng liên kết hệ thống sản xuất, truyền tải phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu bảo vệ rơle cho máy biến áp cần thiết, đặc biệt nhà máy thủy điện Bảo vệ so lệch dùng làm bảo vệ cho máy biến áp Trong bảo vệ so lệch máy biến áp, dịng khơng cân xuất ảnh hưởng yếu tố dịng từ hóa, tỷ số biến dịng, sóng hài, dịng thứ tự khơng, điều chỉnh nấc phân áp, q từ thơng, bão hịa máy biến dịng Những yếu tố làm giảm độ tin cậy hoạt động rơle so lệch Trong yếu tố sóng hài xuất máy biến áp gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến làm việc đắn rơ le Đầu tiên, luận văn giới thiệu tổng quan hệ thống bảo vệ rơ le Nhà máy thủy điện Đại Ninh Tiếp theo, luận văn tìm hiểu lý thuyết bảo vệ so lệch máy biến áp, sóng hài máy biến áp phương pháp hạn chế sóng hài Sau đó, luận văn xây dựng mơ hình mơ ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch máy biến áp Matlab-Simulink Cuối cùng, phương pháp mô dựa phần mềm Matlab-Simulink, luận văn tiến hành xem xét ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch máy biến áp Từ khoá – Máy biến áp lực, bảo vệ so lệch, dòng điện từ hóa, sóng hài, phân tích Fourier Abstract - Transformer is one of the important components permitting a connection between parts: production, transmission and distribution systems Therefore, the study of transformers relay protection is necessary, especially for hydropower plants Differential protection is used as the main protection for the transformer In differential transformer protection, unbalanced currents appear due to magnetization currents, currents ratio, harmonic currents, on load tap change, overexcitation, and current transformer (CT) saturation The above factors, especially harmonic currents, reduce the reliability of the differential relay operation The first chapitre of this thesis introduces an overview of the relay protection system of Dai Ninh Hydropower Plant The next chapitres of the thesis mention about the theory of transformer protection, transformer harmonic, and harmonic distortion methods Then, the effect of harmonics on transformer protection is simulated by Matlab-Simulink Finally, the results of effect on harmonics on differential transformer protection are tested at Dai Ninh Hydropower Plant Key words - Power transformer, Differential protection, Inrush current, Harmonics, Fourier analysis MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Mục đích 1.1.3 Thủy văn 1.1.4 Hồ chứa 1.1.5 Các đập đập phụ: dùng để ngăn dịng chảy sơng để tạo dung tích hồ chứa 1.1.6 Đập tràn 1.1.7 Đập tràn cố 1.1.8 Kênh nối hồ 1.1.9 Cửa nhận nước 1.1.10 Đường hầm dẫn nước 1.1.11 Giếng điều áp 1.1.12 Nhà van 1.1.13 Đường ống áp lực 1.1.14 Nhà máy: thông số kỹ thuật Bảng 1- 4: 1.1.15 Đường hầm xả: kết hợp với kênh xả để dẫn nước hạ lưu sau chạy máy Các thông số kỹ thuật Bảng 1- 5: 1.1.16 Kênh xả: thông số kỹ thuật Bảng 1- 6: 1.2 HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 1.2.1 Hệ thống rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2 1.2.2 Hệ thống rơ le bảo vệ TBA 220/110kV 10 1.2.3 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV 11 1.2.4 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 0.4kV 12 1.3 BẢO VỆ SO LỆCH MBA [1], [2], [3] 13 1.3.1 Các hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường xảy với MBA 13 1.3.2 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch 13 1.3.3 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch có hãm .15 1.3.4 Giới thiệu Rơle MiCOM P63x (P631, P632, P633, P634) [4] 16 1.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 25 CHƯƠNG SÓNG HÀI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 26 2.1 TỔNG QUAN SÓNG HÀI 26 2.1.1 Định nghĩa sóng hài 26 2.1.2 Khái quát nguồn hài sinh hệ thống điện 26 2.1.3 Tác hại sóng hài 26 2.2 NGUỒN SINH RA SÓNG HÀI TRONG MBA 27 2.2.1 Dịng từ hóa MBA [6] 27 2.2.2 Các thành phần sóng hài q trình đóng xung kích MBA [5] .29 2.2.3 MBA bị kích thích [5] 30 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ THÀNH PHẦN SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MBA 31 2.3.1 Phương pháp hãm thành phần sóng hài [7] .31 2.3.2 Phương pháp khóa thành phần sóng hài [7] 32 2.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 35 CHƯƠNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ẢNH HƯỞNG SĨNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP BẰNG MATLAB – SIMULINK 36 3.1 TỔNG QUAN VỀ MATLAB-SIMULINK 36 3.1.1 Matlab [8] 36 3.1.2 Simulink [8] .36 3.2 MƠ HÌNH HĨA BẢO VỆ SO LỆCH MBA (87T) BẰNG MATLAB/ SIMULINK 37 3.2.1 Giới thiệu sơ đồ bảo vệ MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh .37 3.2.2 Mơ hình hóa 87T nhà máy thủy điện Đại Ninh Simulink .37 3.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG RƠLE MiCOM P633 BẢO VỆ MBA AT3 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH .53 4.1 CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT 53 4.2 PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE 54 4.2.1 Trường hợp làm việc bình thường .54 4.2.2 Đóng xung kích phía 220kV 57 4.2.3 Sự cố ngồi vùng bảo vệ: NM pha phía 110kV .60 4.2.4 Sự cố vùng bảo vệ MBA có tải: NM pha phía 220kV 63 4.2.5 Sự cố vùng bảo vệ MBA khơng tải: NM pha phía 22kV .66 4.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .74 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU 87T : Bảo vệ so lệch Máy biến áp CÁC CHỮ VIẾT TẮT NMTĐ : Nhà máy thủy điện MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt TBA : Trạm biến áp DZ : Đường dây H1 : Tổ máy phát số H2 : Tổ máy phát số CT : Máy biến dòng điện PT : Máy biến điện áp NM : Ngắn mạch DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 1.1 Bảng tổng hợp thủy văn Nhà máy Thủy điện Đại Ninh 1.2 Bảng tổng hợp thông số hồ chứa 1.3 Bảng tổng hợp thông số Đập tràn 1.4 Bảng tổng hợp thông số Nhà máy 1.5 Bảng tổng hợp thông số Đường hầm xả 1.6 Bảng tổng hợp thông số Kênh xả 1.7 Rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2 10 1.8 Rơ le bảo vệ TBA 220/110kV 10 1.9 Rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV 12 1.10 Rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 0.4kV 12 1.11 Chú thích ký hiệu mặt trước rơ le MiCOM P63x 17 4.1 Thông số cài đặt chức 87T rơ le MiCOM P633 MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh 53 4.2 Tổng hợp kết mô 69 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Tên hình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch Sự làm việc 87 chế độ bình thường Sự làm việc 87 chế độ cố vùng bảo vệ Sự làm việc 87 chế độ cố vùng bảo vệ Sự làm việc 87 chế độ bình thường N ngồi Sự làm việc 87 chế độ cố vùng bảo vệ Mặt trước rơ le MiCOM P63x Cấu trúc phần cứng rơle MiCOM P63x Cân dòng điện thứ cấp CT Đặc tuyến bảo vệ so lệch Đoạn Đặc tuyến bảo vệ so lệch Đoạn Đặc tuyến bảo vệ so lệch Đoạn Đặc tuyến bảo vệ so lệch Sơ đồ nguyên lý MBA pha Quan hệ từ thơng dịng từ hóa lõi thép (lý tưởng) Quan hệ từ thơng dịng từ hóa có kể đến từ trễ Mật độ từ cảm lõi thép có khơng có từ dư Br Dịng điện xung khơng tải MBA 5MVA, Br-1,3T, α=0 Dịng từ hóa thành phần hài bậc cao theo điện áp Sơ đồ logic rơle so lệch hãm với nguyên lý hãm thành phần 2.7 sóng hài (Harmonic Restraint) Đặc tuyến làm việc bảo vệ so lệch hãm dùng phương pháp 2.8 hãm thành phần sóng hài Sơ đồ logic rơ le so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành 2.9 phần sóng hài (Harmonic Blocking) Sơ đồ logic rơle so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành 2.10 phần sóng hài bậc bậc 3.1 Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT3 3.2 Khối MBA pha cuộn dây 3.3 Khai báo khối MBA pha cuộn dây 3.4 Khối MC pha 3.5 Khối đo lường dòng, áp pha Trang 13 14 14 15 16 16 17 18 20 22 23 24 24 27 27 28 29 30 31 32 32 33 34 37 38 38 39 39 Số hiệu 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Tên hình Trang Khối cố Three – Phase Fault Khối phụ tải Three Phase-Series RLC Load Khai báo phụ tải phía 110kV 22kV Khối nguồn Three Phase Source khai báo Sơ đồ khối tổng quát mô làm việc 87T Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dòng điện lấy từ phía MBA Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dòng điện trước đưa khối "I_diff I_bias Calculation" Khai báo tỷ số CT phía MBA Khai báo hệ số điều chỉnh biên độ Khai báo hệ số điều chỉnh góc pha Khối I_diff & I_bias Calculation Sơ đồ khối Calculation I_diff ABC & I_bias ABC Sơ đồ nguyên lý khối Calculation I_diffA & I_biasA Khối Relay_Decision Sơ đồ nguyên lý khối Relay_decision Sơ đồ nguyên lý khối Relay_decision B Sơ đồ nguyên lý khối Harmonic Calculation Khai báo phân tích hài bậc bậc khối Fourier Sơ đồ nguyên lý khối Harmonic Calculation Ia1 Sơ đồ nguyên lý khối "Relay_decision" kết hợp khối "Calculation Harmonic" Sơ đồ tổng quát mô rơ le 87T Đặc tuyến bảo vệ 87T M-file Mơ hình mơ trạng thái làm việc bình thường Dịng điện phía MBA (Bình thường) Kết phân tích sóng hài (Bình thường) Logic trip bảo vệ so lệch khóa sóng hài bậc (Bình thường) Đặc tuyến so lệch (Bình thường) Mơ hình mơ trạng thái đóng xung kích Dịng điện phía MBA (Đóng xung kích) Dạng sóng dịng điện pha phía 220kV (Đóng xung kích) Kết phân tích sóng hài (Đóng xung kích) 40 40 40 41 42 43 43 44 44 44 45 45 46 47 47 48 49 49 49 50 51 51 54 55 55 56 56 57 57 58 58 31 Đối với MBA chỉnh lưu, dịng điện từ hóa trường hợp MBA bị bão hịa chứa thành phần sóng hài bậc lẻ 6k± Thành phần dịng điện sóng hài bậc cao dịng điện từ hóa tỷ lệ theo điện áp kích thích thể Hình 2- Hình 2- 6: Dịng từ hóa thành phần hài bậc cao theo điện áp A, dòng điện từ hóa theo tỷ lệ dịng danh định; B, dịng từ hóa tần số (theo tỷ lệ với dịng từ hóa tổng); C, D, E, dịng bậc 3, 5, tương ứng theo tỷ lệ với dòng từ hóa 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ THÀNH PHẦN SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MBA 2.3.1 Phương pháp hãm thành phần sóng hài [7] Nguyên lý phương pháp hãm thành phần sóng hài thành phần sóng hài đo được cộng thêm vào đặc tuyến bảo vệ so lệch hãm với dòng hãm bảo vệ (Hình 2- 7) Kết đường đặc tuyến bảo vệ so lệch hãm đẩy lên cao (Hình 2- 8) Dịng làm việc so sánh với tổng dòng hãm đưa định làm việc rơ le bảo vệ Công thức (2- 4) tính tốn áp dụng phương pháp hãm thành phần sóng hài 𝐼𝑂𝑃 = 𝐼𝑅𝑇 𝑓(𝑆𝐿𝑃1, 𝑆𝐿𝑃2) + (𝐾ℎ1 𝐼ℎ1 + 𝐾ℎ2 𝐼ℎ2 + ⋯ + 𝐾ℎ3 𝐼ℎ3 ) (2- 4) Trong IOP: dịng so lệch; IRT: dòng hãm; Khx: hệ số cho thành phần hài; Ihx: thành phần hài thứ xth phân tích từ dịng so lệch IOP 32 Hình 2- 7: Sơ đồ logic rơle so lệch hãm với ngun lý hãm thành phần sóng hài (Harmonic Restraint) Hình 2- 8: Đặc tuyến làm việc bảo vệ so lệch hãm dùng phương pháp hãm thành phần sóng hài Ưu điểm phương pháp bảo vệ làm việc tin cậy Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm bảo vệ phản ứng chậm đặc tuyến nâng lên cao 2.3.2 Phương pháp khóa thành phần sóng hài [7] Nguyên lý phương pháp khóa thành phần sóng hài thành phần hài bậc cao cần khóa xth so sánh với thành phần dòng điện so 33 lệch IOP Nếu tỷ lệ chúng lớn ngưỡng cài đặt bảo vệ so lệch bị khóa (Hình 2- 9) Hình 2- 9: Sơ đồ logic rơ le so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành phần sóng hài (IOP: dòng so lệch; IRT: dòng hãm; IPU: dòng so lệch nhỏ nhất; K2: hệ số thành phần hài bậc 2; Kx: hệ số thành phần hài bậc xth; IHB2: thành phần hài bậc 2; IHBx: thành phần hài bậc xth) Ưu nhược điểm phương pháp: phương pháp thực đơn giản bảo vệ phản ứng nhanh với cố MBA Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm bảo vệ làm việc không tin cậy phương pháp hãm thành phần sóng hài Trong thực tế, rơ le bảo vệ so lệch sử dụng nguyên lý khóa sóng hài bậc đóng xung kích MBA nhằm ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm Tùy thuộc vào thời điểm đóng xung kích MBA với nguồn điện mà trị số ban đầu dịng điện từ hóa MBA lớn nhiều lần dịng định mức Dịng từ hóa lớn đóng thời điểm điện áp nguồn có giá trị tức thời khơng Khi q trình q độ chấm dứt, dịng điện từ hóa MBA trở trị số xác lập rơ le làm việc bình thường Như vậy, ta thấy dịng điện từ hóa lớn xảy đóng xung kích MBA Trong trường hợp này, khơng có biện pháp hãm thích hợp, bảo vệ tác động nhầm Khi phân tích người ta 34 thấy dịng từ hóa lõi thép MBA đóng xung kích chứa thành phần sóng hài bậc chủ yếu Vì vậy, ta dùng nguyên lý khóa sóng hài bậc cho trường hợp đóng xung kích MBA Rơle bảo vệ so lệch dùng nguyên lý khóa thành phần sóng hài bậc cho trường hợp MBA kích thích hay bão hòa mạch từ Khi MBA làm việc hệ thống thường chịu điện áp xung kích hay điện áp gây nên tượng kích thích Nếu mạch từ bị bão hịa xuất dịng khơng cân lớn chạy qua rơ le, rơ le so lệch tác động nhầm Cũng trường hợp đóng xung kích MBA, dịng từ hóa xuất mạch từ bão hịa khơng sin chứa thành phần bậc lớn Vì người ta dựa vào thành phần hài bậc để khóa bảo vệ so lệch Hình 2- 10 mơ tả ngun lý khóa thành phần sóng hài bậc bậc Bảo vệ tác động tỷ lệ thành phần hài bậc bậc vượt ngưỡng cài đặt Hình 2- 10: Sơ đồ logic rơle so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành phần sóng hài bậc bậc (IOP: dòng so lệch; IRT: dòng hãm; IPU: dòng so lệch nhỏ nhất; K2: hệ số thành phần hài bậc 2; K5: hệ số thành phần hài bậc 5; IHB2: thành phần hài bậc 2; IHB5: thành phần hài bậc 5) 35 2.4 TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, định nghĩa sóng hài, nguồn gốc phát sinh tác hại sóng hài giới thiệu Tác giả đề cập đến nguồn sinh sóng hài MBA ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch Đồng thời tìm hiểu nguyên lý làm việc phương pháp hạn chế thành phần sóng hài Ưu nhược điểm phương pháp đề tài lựa chọn ứng dụng phương pháp khóa sóng hài nhà máy thủy điện Đại Ninh Chương tác giả xây dựng mơ hình mơ ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch MBA Matlab-Simulink 36 CHƯƠNG MÔ HÌNH MƠ PHỎNG ẢNH HƯỞNG SĨNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP BẰNG MATLAB – SIMULINK 3.1 TỔNG QUAN VỀ MATLAB-SIMULINK 3.1.1 Matlab [8] Matlab công cụ phần mềm Mathwork với giao diện thân thiện hỗ trợ người dùng giải vấn đề nhiều lĩnh vực khác từ lĩnh vực kỹ thuật chuyên ngành điện, điện tử, điều khiển tự động, robot công nghiệp ngành xử lý toán chuyên dụng thống kê, kế toán,… Matlab tích hợp với số ngơn ngữ lập trình khác C+, C++, Java,… Do ứng dụng Matlab chuyển đổi dễ dàng từ ngơn ngữ sang ngôn ngữ khác Bộ thư viện hộp công cụ lệnh Matlab ngày trở nên khổng lồ, cập nhật qua phiên nhờ hàm ứng dụng tạo lập thân người sử dụng Ngày Matlab trở thành công cụ phổ biến đắc lực dùng giảng dạy, đào tạo trường đại học trung học chuyên nghiệp đến việc triển khai ứng dụng sở nghiên cứu, sản xuất, lĩnh vực khoa học vật lý, hóa học, sinh học, lĩnh vực kỹ thuật, công nghiệp 3.1.2 Simulink [8] Simulink phần chương trình mở rộng Matlab phục vụ mơ hình hóa, mơ phỏng, phân tích hệ thống kỹ thuật – vật lý sở sơ đồ cấu trúc dạng khối Matlab Simulink tích hợp với nên ta mơ phỏng, phân tích sửa đổi song song mơ hình hai mơi trường Đặc biệt, với thư viện mơ hình Simulink mở rộng, việc thiết kế mơ hình mơ thể phân tích tương tác nhiều mặt khí, nhiệt, điện, … 37 vấn đề điều khiển kỹ thuật khác Simulink sử dụng Matlab công cụ lập trình giúp người sử dụng thiết kế hỗ trợ thêm chức cho khối Simulink Simulink Simpowersystems công cụ hỗ trợ việc thiết kế, mơ mơ hình lĩnh vực điện cách nhanh chóng, dễ dàng Đề tài lựa chọn cơng cụ để xây dựng mơ hình hóa mơ cho bảo vệ so lệch máy biến áp 3.2 MƠ HÌNH HĨA BẢO VỆ SO LỆCH MBA (87T) BẰNG MATLAB/ SIMULINK 3.2.1 Giới thiệu sơ đồ bảo vệ MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh ‒ Mơ hình mơ TBA NMTĐ Đại Ninh xét với MBA AT3 bảo vệ so lệch 87T cho MBA AT3 Hình 3- 1.Trong phía 220kV phía 110kV có nguồn 22kV phụ tải Tuy nhiên, đề tài xét trường hợp phía 220kV có nguồn, cịn phía 110kV 22kV phụ tải Hình 3- 1: Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT3 ‒ Thông số MBA AT3 Phụ lục 3.2.2 Mơ hình hóa 87T nhà máy thủy điện Đại Ninh Simulink 3.2.2.1 Mơ hình khối ‒ Khối MBA pha cuộn dây: khối mô hình lấy từ thư viện: Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ 38 Elements/ Three-Phase Transformer (Three Windings) Hình 3- Việc khai báo thơng số MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh thực Hình 3- Hình 3- 2: Khối MBA pha cuộn dây Hình 3- 3: Khai báo khối MBA pha cuộn dây ‒ Khối MC pha: khối mô hình lấy từ thư viện Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ Elements/ Three-Phase Breaker Hình 3- Khối Three-Phase Breaker MC pha mà số lần đóng mở điều khiển từ tín hiệu bên ngồi thời gian 39 bên Trong nội dung đề tài, máy cắt điều khiển tín hiệu bên ngồi có tên TRIP thiết kế lập trình phần sau Hình 3- 4: Khối MC pha ‒ Khối Three-phase VI measurement: khối đo lường dòng điện, điện áp ba pha Hình 3- Tùy theo yêu cầu chức bảo vệ mà chọn khối đo lường điện áp dòng điện cho phù hợp Khối lấy thư viện Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ Measurements Hình 3- 5: Khối đo lường dịng, áp pha ‒ Khối Three – Phase Fault: khối tạo để thực việc ngắn mạch pha-pha pha-đất đặt phía MBA để mô tả tượng ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Việc đóng cắt khối điều khiển từ bên tạo thời gian điều khiển từ bên Khối lấy thư viện Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ Elements/ Three-Phase Fault Hình 36 40 Hình 3- 6: Khối cố Three – Phase Fault ‒ Three Phase-Series RLC Load: sử dụng mơ hình phụ tải ba pha lấy từ thư viện Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ Elements/ Three Phase-Series RLC Load Hình 3- Việc khai báo phụ tải phía 110kV 22kV hình Hình 3- Hình 3- 7: Khối phụ tải Three Phase-Series RLC Load Hình 3- 8: Khai báo phụ tải phía 110kV 22kV 41 ‒ Three Phase Source: sử dụng mơ hình hệ thống ba pha lấy từ thư viện Simcape/ Power Systems/ Specialized Technology/ Fundamental Blocks/ Elements/ Electrical Sources khai báo Hình 3- Hình 3- 9: Khối nguồn Three Phase Source khai báo 3.2.2.2 Mơ hình ngun lý làm việc 87T từ Simulink Từ mơ hình khối mục 3.2.2.1, ta xây dựng khối nguyên lý làm việc 87T Q trình đo lường, tính toán xử lý để đưa lệnh cắt MC theo sơ đồ khối Hình 3- 10 Trong chức khối sau: ‒ Khối đo lường (Measure Relay): làm chức đo lường dòng điện phía MBA ‒ Khối tính tốn dịng so lệch dịng hãm (Calculation I_diff I_bias): có chức tính tốn dịng so lệch dịng hãm theo cơng thức lập trình sẵn cho bảo vệ tùy theo loại rơ le ‒ Khối xử lý logic (Relay_Decision): có chức tính tốn logic bảo vệ so lệch khối định làm việc đắn rơ le Khối đưa lệnh Trip MC liên quan 42 ‒ Khối tính tốn sóng hài: có chức phân tích dạng sóng hài bậc bản, bậc tính toán tỷ lệ I(f2)/I(f1) Nếu tỷ lệ lớn ngưỡng cài đặt xuất lệnh khóa bảo vệ so lệch ‒ Lệnh Trip MC: tùy theo logic "khối xử lý logic" mà bảo vệ định lệnh "Trip máy cắt" Hình 3- 10: Sơ đồ khối tổng quát mô làm việc 87T a Khối đo lường (Measure Relay) ‒ Đầu vào: dòng pha phía "Iabc_220kV, Iabc_110kV, Iabc_22kV" lấy từ cổng "Iabc" khối Three-phase VI measurement đưa đến khối Goto Hình 3- 11 ‒ Đầu ra: dịng pha phía "Iabc_220kV, Iabc_110kV, Iabc_22kV" lấy từ khối From Do Simulink khơng có mơ hình CT nên dịng pha từ khối From qua khối Gain (CT 220kV, CT 110kV, CT 22kV) Tại thực biến đổi sang dòng thứ cấp (nhị thứ) tiêu chuẩn 1A đưa vào rơ le Hình 3- 13 Như khối Gain (CT 220kV, CT 110kV, CT 22kV) đóng vai 43 trị CT Dịng đo lường sau đưa tới khối tính tốn dịng so lệch dịng hãm "I_diff I_bias Calculation" hình (Hình 3- 12) để thực việc tính tốn Khối đo lường Hình 3- 11: Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dịng điện lấy từ phía MBA Tải FULL (107 trang): https://bit.ly/3Zcj2ow Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Khối đo lường Hình 3- 12: Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dòng điện trước đưa khối "I_diff I_bias Calculation" ‒ Việc khai báo tỷ số CT phía MBA thực Hình 3- 13 44 a) CT phía 220kV b) CT phía 110kV c) CT phía 22kV (Tỷ số 200/1A) (Tỷ số 400/1A) (Tỷ số 200/5A) Hình 3- 13: Khai báo tỷ số CT phía MBA b Khối tính tốn dịng so lệch dịng hãm (I_diff I_bias Calculation) − Đầu vào: dòng đo lường phía chuyển sang nhị thứ Sau thực hiệu chỉnh biên độ Hình 3- 14 góc pha Hình 3- 15 để tính Tải FULL (107 trang): https://bit.ly/3Zcj2ow tốn dịng so lệch Idiff dịng hãm Ibias Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net a) Kamp,a phía 220kV b) Kamp,b phía 110kV c) Kamp,c phía 22kV (Kamp,a = 1.21) (Kamp,b = 1.21) (Kamp,c = 0.121) Hình 3- 14: Khai báo hệ số điều chỉnh biên độ a) Comp Angle 220kV b) Comp Angle 110kV c) Comp Angle 22kV 0 (-30 điện) (-30 điện) (00điện) Hình 3- 15: Khai báo hệ số điều chỉnh góc pha 45 − Đầu ra: dịng so lệch Idiff dịng hãm Ibias Cơng thức tính tốn Idiff Ibias cơng thức (1- 14), (1- 15) Mục 1.3.4.4 − Ta xây dựng khối "I_diff I_bias Calculation" có đầu vào dịng phía MBA (Ia1, Ib1, Ic1; Ia2, Ib2, Ic2; Ia3, Ib3, Ic3) đầu dòng hãm (I_biasA, I_biasB, I_biasC ) dòng so lệch (I_diffA, I_diffB, I_diffC) Hình 3- 16 Trong logic khối “I_diff I_bias Calculation” có ba khối “Calculation I_diffA I_biasA, Calculation I_diffB I_biasB, Calculation I_diffC I_biasC” Hình 3- 17 Các khối có chức tính tốn dịng so lệch dịng hãm rơ le so lệch Hình 3- 16: Khối I_diff & I_bias Calculation Hình 3- 17: Sơ đồ khối Calculation I_diff ABC & I_bias ABC − Sơ đồ chi tiết khối Calculation I_diffA I_biasA Hình 3- 18 Dịng điện phía MBA thơng qua khối Fourier phân tích độ lớn 7740394