TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Trong hệ thống điện, biến động điện áp trên các đường dây truyền tải 500kV, 220kV và 110kV là vấn đề phổ biến, ảnh hưởng đến quá trình truyền tải điện và chất lượng điện năng Nguyên nhân của sự biến động này có thể đến từ tải biến đổi, tác động bên ngoài hoặc các yếu tố khác trong hệ thống điện Việc điều chỉnh điện áp là yếu tố quan trọng để duy trì sự ổn định, đảm bảo chất lượng điện năng và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.
Bộ điều áp dưới tải OLTC (On – Load Tap Changer) là giải pháp hiệu quả để điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp, giúp duy trì ổn định điện áp trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của OLTC, cần nghiên cứu và đánh giá các vấn đề kỹ thuật cũng như điều kiện vận hành của nó Việc điều chỉnh điện áp không kiểm soát và sự không ổn định của điện áp trong thời gian dài có thể gây thiệt hại lớn về người và tài sản, hiện tượng này đã xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới.
Đồ án nghiên cứu và phân tích hoạt động của bộ điều áp dưới tải OLTC, tập trung vào cấu tạo và nguyên lý đặc trưng của OLTC Nghiên cứu sẽ xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của OLTC, cùng với các chế độ điều áp dưới tải trong hệ thống SCADA Dựa trên những phân tích này, đồ án đề xuất một thuật toán tự động kiểm tra và dừng khẩn cấp khi phát hiện sự cố ngoài ý muốn, đồng thời xây dựng chương trình điều khiển trên PLC S7-1200 để giả lập các sự cố nhằm kiểm nghiệm chương trình.
Bài viết này nghiên cứu nhằm đưa ra giải pháp và đề xuất cải tiến cho bộ điều áp dưới tải, với mục tiêu nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điều chỉnh điện áp tại các trạm 110kV/22kV.
Mục tiêu thực hiện đề tài
Bộ điều áp dưới tải hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh áp suất, với cấu trúc và các thành phần chính như van điều áp và cảm biến áp suất Việc nghiên cứu phương pháp điều khiển và các thiết bị liên quan là cần thiết để vận hành hiệu quả bộ điều áp dưới tải, đảm bảo sự ổn định và an toàn trong hệ thống.
Nghiên cứu này sử dụng phần mềm mô phỏng TIA Portal để lập trình PLC S7-1200, nhằm mô phỏng các chế độ điều khiển bộ điều áp dưới tải Bài viết tập trung vào cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống, đồng thời kết hợp với phần mềm PSCAD để thiết kế giao diện vận hành cho bộ điều áp dưới tải.
Giới hạn đề tài
Đề tài nghiên cứu nguyên lý hoạt động và phương pháp điều khiển của OLTC, đồng thời phân tích hiệu suất và tác động của nó đến chất lượng điện năng ở cấp điện áp 110/22KV Trong đồ án tốt nghiệp, không đi sâu vào nghiên cứu chi tiết về OLTC ở các cấp điện áp khác và không thực hiện thiết kế vận hành trên mô hình thực tế Tuy nhiên, sẽ xem xét các khía cạnh chính liên quan đến hiệu suất và chức năng của OLTC ở các cấp điện áp cao hơn.
Nghiên cứu sẽ tập trung vào các khía cạnh quan trọng nhất của đề tài, đồng thời đảm bảo tính xác thực và khả thi của nội dung.
Phương pháp nghiên cứu
Để nắm vững kiến thức cơ bản về OLTC, bạn nên sử dụng phương pháp tìm hiểu và phân tích tài liệu tham khảo, bao gồm sách, bài báo, và báo cáo kỹ thuật Hãy nghiên cứu các nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực này để hiểu rõ về các phương pháp, công nghệ và ứng dụng liên quan đến OLTC.
Phương pháp mô phỏng và mô hình hóa được sử dụng để xây dựng mô hình bộ điều áp dưới tải và hệ thống điện liên quan Các phần mềm mô phỏng cho phép phân tích hoạt động và hiệu suất của OLTC trong nhiều điều kiện khác nhau Việc này giúp làm rõ các yếu tố ảnh hưởng và tác động của OLTC, từ đó nâng cao hiểu biết về hiệu suất của hệ thống điện.
3 hệ thống điện Đồ án này sử dụng phần mềm TIA Portal HMI để tiến hành mô phỏng và mô hình hóa công nghệ vận hành OLTC
Phân tích số liệu và thống kê là bước quan trọng trong việc đánh giá dữ liệu thu thập từ tài liệu tham khảo và kết quả mô phỏng Việc áp dụng các phương pháp thống kê giúp xác định mối quan hệ giữa các biến số, đồng thời phát hiện các xu hướng và mẫu chứng trong dữ liệu.
Giới thiệu nội dung
Phần còn lại của đồ án có nội dung như sau:
• Chương 2: Cơ sở lý thuyết
• Chương 3: Thiết kế phần mềm
• Chương 4: Kết quả mô phỏng
• Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cấu tạo máy biến áp và vị trí bộ điều áp dưới tải trong máy biến áp
Hình 2.1 Máy biến áp truyền tải
Máy biến áp hoạt động dựa trên nguyên tắc biến đổi và truyền tải năng lượng điện từ một mức điện áp này sang mức điện áp khác.
Cấu tạo cơ bản cảu một máy biến áp bao gồm các thành phần chính:
Lõi thép là một vật liệu dẫn từ hiệu quả, được cấu thành từ nhiều lớp thép mỏng ghép lại với nhau, có chức năng dẫn từ thông và tạo khung cho việc đặt dây quấn.
• Cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn điện và nhận điện áp đầu vào
• Cuộn dây thứ cấp được kết nối với tải để cung cấp điện áp đầu ra
• Vỏ máy biến áp bao gồm nắp và thùng có công dụng bảo vệ các phần tử bên trong máy biến áp
Trong hệ thống truyền tải điện, bộ điều áp dưới tải OLTC là thiết bị quan trọng không thể thiếu, có chức năng điều chỉnh và ổn định điện áp đầu ra của máy biến áp.
Hình 2.2 Vị trí Bộ điều áp dưới tải bên trong máy biến áp
Tổng quan về bộ điều áp dưới tải OLTC
Hình 2.3 OLTC loại Vacutap VVS của hãng MR
Bộ điều áp dưới tải (OLTC) là một thành phần quan trọng trong máy biến áp, có chức năng điều chỉnh tỉ số máy biến áp thông qua việc thay đổi số vòng dây Việc điều chỉnh này diễn ra từng bước, giúp tối ưu hóa hoạt động của máy biến áp OLTC ngày càng trở nên thiết yếu trong việc vận hành và điều chỉnh hệ thống lưới điện, đặc biệt là ở các loại máy biến áp lực hiện nay.
Bộ điều áp dưới tải (OLTC) với công nghệ hiện đại đã cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động của hệ thống điện Các thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu, góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của lưới điện.
OLTC (On-Load Tap Changer) đóng vai trò quan trọng trong máy biến áp, cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra để cung cấp điện ổn định cho các thiết bị và người dùng Việc điều chỉnh không đúng cách có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy biến áp và gây nguy hiểm cho hệ thống điện OLTC được thiết kế để hoạt động trên tải, nghĩa là có thể điều chỉnh điện áp trong khi hệ thống đang hoạt động mà không làm gián đoạn cung cấp điện Do đó, OLTC là một thành phần thiết yếu trong hệ thống điện, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả hoạt động của máy biến áp.
Hãng MR hiện nay đã phát triển nhiều loại bộ điều áp dưới tải với công nghệ tiên tiến, giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của máy biến áp Việc ứng dụng công nghệ chân không vào bộ điều áp dưới tải, như OLTC VACUTAP VVS, đã mang lại nhiều ưu điểm vượt trội OLTC VACUTAP VVS được thiết kế để lắp đặt trong thùng máy biến áp và được sử dụng cho máy biến áp 110kV/22kV với các thông số kỹ thuật được trình bày rõ ràng trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Thông số kỹ thật OLTC VACUTAP VVS
Dòng điện tối đa định mức (A) 400
Dòng cắt ngắn mạch định mức (kA) 4
Thời gian ngắn mạch định mức (s) 3
Dòng chịu đựng tối đa (kA) 10 Điện áp bước tối đa định mức (V) 1300
Tần số định mức (Hz) 50 – 60
Bộ truyền động động cơ TAPMOTION ED, ETOS ED
2.2.2 Sơ đồ đấu nối cuộn dây cơ bản
Bộ điều áp dưới tải (OLTC) điều chỉnh tỉ số máy biến áp bằng cách thay đổi số vòng dây của cuộn sơ cấp Việc lựa chọn sơ đồ đấu nối OLTC phụ thuộc vào hệ thống và các thông số thiết kế của máy biến áp Các kiểu đấu nối cơ bản hiện nay được minh họa trong hình 2.5.
(4) – Kiểu điều chỉnh tinh, thô (kiểu đơn)
(5) – Kiểu điều chỉnh tinh, thô (kiểu đa)
Hình 2.4 Sự bố trí cơ bản của cuộn dây phân nấc (sơ đồ một pha)
OLTC VACUTAP VVS được thiết kế với sơ đồ đấu nối kiểu tuyến tính, giúp tối ưu hóa kích thước nhỏ gọn và cơ cấu chuyển mạch đơn giản, phù hợp với kích thước của máy biến áp.
2.2.3 Cấu tạo bộ điều áp dưới tải
Cấu tạo chung của bộ điều áp dưới tải bao gồm các thành phần cơ bản sau:
• Bộ công tắc đảo mạch
Hình 2.5 Cấu tạo bộ điều áp dưới tải
Hiện nay, trên thị trường và trong các hệ thống truyền tải điện, có nhiều loại OLTC được thiết kế với các đặc trưng riêng biệt, nhằm đáp ứng yêu cầu hoạt động của từng hệ thống khác nhau.
Bộ điều áp dưới tải Vacutap VVS của hãng MR được mô tả chi tiết như sau:
Hình 2.6 Vị trí lắp đặt OLTC Vacutap VSS (MR) trong máy biến áp
Cấu trúc OLTC được mô tả trong hình 5 bao gồm:
2 – Bộ truyền động động cơ
3 – Trục truyền động thẳng đứng
5 – Trục truyền động nằm ngang
7 – OLTC với bộ chọn chuyển bên trong
10 – Vị trí cuộn dây máy biến áp
Các chi tiết của bộ điều áp dưới tải được thiết kế đa dạng, giúp đảm bảo kích thước phù hợp với máy biến áp và đáp ứng tốt các yêu cầu hoạt động trong hệ thống truyền tải.
Hình 2.7 Các chi tiết trên OLTC
Một số chi tiết của OLTC Vacutap VVS (MR) được mô tả trong hình 6 bao gồm:
4 – Mặt bích đỡ thiết bị
7 – Đĩa an toàn áp suất
OLTC thay đổi tỷ số biến áp bằng cách điều chỉnh số vòng dây, với các đầu dây ở giữa hoặc cuối cuộn sơ cấp tương ứng với các số vòng dây khác nhau Thiết kế các đầu dây quấn ở cuộn sơ cấp giúp giảm dòng điện so với phía thứ cấp, từ đó làm cho các tiếp điểm chuyển mạch trở nên nhỏ gọn hơn Bộ phận chuyển mạch được trang bị điện trở nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch trong quá trình thao tác.
Tỉ số biến của máy biến áp xác định theo công thức: k = W 1
Với W1 là số vòng dây của cuộn sơ cấp; W2 là số vòng dây của cuộn thứ cấp
Gọi U 1 là điện áp đặt vào cuộn sơ cấp (phía 110kV)
Gọi U 2 là điện áp đặt vào cuộn thứ cấp (phía 22kV)
Điện áp lưới 110kV được ký hiệu là U1, trong khi số vòng dây phía thứ cấp W2 là cố định Để thay đổi điện áp ra U2, cần điều chỉnh số vòng dây của cuộn sơ cấp W1 Khi số vòng dây W1 tăng, điện áp U2 sẽ giảm và ngược lại Cuộn dây được sử dụng để điều chỉnh điện áp này được gọi là cuộn dây điều chỉnh.
Có nhiều loại OLTC với thiết kế khác nhau, trong đó OLTC kiểu trong thùng và kiểu có ngăn riêng biệt là hai mẫu phổ biến hiện nay Cả hai loại đều được thiết kế để dập hồ quang trong quá trình chuyển đổi nấc, sử dụng công nghệ ngâm trong dầu máy biến áp Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc dập hồ quang khi chuyển mạch đã được tối ưu hóa bằng công nghệ chân không, giúp tăng hiệu suất hoạt động của máy biến áp đáng kể.
Hình 2.8 Sơ đồ phân loại OLTC
Loại điện trở tốc độ cao
Kiểu có ngăn riêng biệt
Loại điện trở tốc độ cao
OLTC kiểu điện trở tốc độ cao
Hình 2.9 OLTC kiểu điện trở tốc độ cao – VACUTAP VV (MR)
OLTC kiểu điện trở tốc độ cao bao gồm bộ chọn nấc và khóa đảo chiều, hoặc bộ chọn nấc hỗn hợp, cho phép tích hợp cả hai chức năng trong một thiết bị Thiết kế này chỉ sử dụng một vỏ duy nhất, nhưng khi chuyển nấc tại các tiếp điểm, có thể xảy ra hồ quang, gây hại cho phần cơ khí và cách điện ở điện áp cao Bộ OLTC này được ứng dụng rộng rãi, phù hợp với nhiều loại máy biến áp có cấp điện áp cao.
Theo nguyên lý bộ chọn nấc – khóa đảo mạch, bộ điều áp hoạt động qua hai bước chính Đầu tiên, bộ chọn nấc không tải sẽ xác định vị trí hoạt động hiện tại Tiếp theo, khóa đảo mạch chuyển dòng điện tải từ nấc hiện tại sang nấc đã chọn trước Tất cả các hoạt động này được thực hiện thông qua cơ cấu truyền động cơ Trong quá trình vận hành, điện trở chuyển tiếp sẽ được đóng vào mạch với thời gian chịu tải nhất định.
Thời gian chuyển động của cơ cấu truyền động dao động từ 20 đến 30ms, trong khi tổng thời gian để hoàn thành một nấc, từ khi bắt đầu hoạt động cho đến khi khóa đảo mạch hoàn tất, kéo dài khoảng 3 đến 10 giây.
Hình 2.10 OLTC kiểu điện kháng – VACUTAP RMV-II (MR)
Cấu trúc của OLTC kiểu điện kháng bao gồm các cuộn cảm trên mỗi tuyến của máy biến áp, với giá trị kháng điện khác nhau Các cuộn cảm này được kết nối tại các vị trí khác nhau trên cuộn dây của máy biến áp Bằng cách thay đổi kết nối giữa các cuộn cảm, OLTC kiểu điện kháng có khả năng điều chỉnh tỷ số biến áp Thiết kế của OLTC kiểu điện kháng thường có ngăn riêng biệt.
Tủ điều khiển bộ điều áp dưới tải
Hình 2.16 Tủ điều khiển máy biến áp từ xa
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật Tủ điều khiến máy biến áp từ xa
Rơ-le tự động điều chỉnh điện áp REG-DA
Nguồn điện DC 220VDC/110VDC
Tần số định mức 50Hz
2.3.1 Bộ điều khiển OLTC bên trong tủ điều khiển từ xa
Tủ điều khiển máy biến áp từ xa tích hợp bộ điều khiển OLTC, cho phép điều khiển và vận hành bộ điều áp dưới tải Bộ điều khiển này tự động điều chỉnh nấc của bộ điều áp nhằm duy trì điện áp ổn định trong hệ thống điện.
Cấu trúc của bộ điều khiển từ xa thường bao gồm các thành phần sau:
Bộ điều khiển OLTC bao gồm các vi mạch và thiết bị điện tử, có chức năng điều chỉnh hoạt động của OLTC dựa trên các thông số đầu vào như điện áp, dòng điện và các thông số khác.
Giao diện người dùng đóng vai trò quan trọng trong việc cài đặt các thông số điều khiển và theo dõi hoạt động của OLTC Nó có thể bao gồm màn hình hiển thị LCD, nút bấm, công tắc và các thiết bị tương tự, giúp người dùng dễ dàng tương tác và quản lý hệ thống.
Cảm biến điện là thiết bị quan trọng dùng để đo lường các thông số như điện áp, dòng điện và tần số trong hệ thống điện Những cảm biến này cung cấp tín hiệu đầu vào cho bộ điều khiển, giúp thực hiện quá trình điều khiển tự động của OLTC.
Thiết bị bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ OLTC và hệ thống điện khỏi các nguy cơ như quá dòng, quá áp và ngắn mạch Các thiết bị này bao gồm relay, công tắc, bộ chia, bộ định mức và nhiều thiết bị khác, giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Kết nối và cáp điện đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết tủ điện điều khiển OLTC với các thành phần khác của hệ thống điện, bao gồm máy biến áp, thiết bị bảo vệ và các thiết bị điện khác.
2.3.2 Nguyên tắc vận hành và điều khiển
Tủ điện được trang bị cảm biến giám sát điện áp, theo dõi và gửi tín hiệu về mức điện áp hiện tại đến hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển OLTC nhận thông tin về điện áp và tự động điều chỉnh bộ điều áp dưới tải dựa trên các thông số đặt trước và thuật toán điều khiển Ngoài ra, tủ điện cũng có cảm biến và thiết bị đo lường để theo dõi tình trạng bộ điều áp và các thông số kỹ thuật quan trọng như nhiệt độ, dòng điện, và áp suất dầu Dữ liệu này được gửi về hệ thống giám sát để đánh giá tình trạng và thực hiện bảo trì cần thiết.
Tủ điện không chỉ đảm bảo hoạt động hiệu quả mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố và hư hỏng Các chức năng bảo vệ như bảo vệ quá dòng, quá áp và quá nhiệt giúp ngăn chặn rủi ro Khi có sự cố xảy ra, tủ điện sẽ phát ra cảnh báo và thực hiện các biện pháp sửa chữa cần thiết để duy trì an toàn và hiệu suất.
Tủ điện có khả năng kết nối với hệ thống quản lý trung tâm hoặc hệ thống giám sát của trạm biến áp, giúp truyền dữ liệu và cấu hình hiệu quả Điều này cho phép giám sát từ xa và quản lý toàn bộ hệ thống bộ điều áp dưới tải một cách linh hoạt và tiện lợi.
Bộ truyền động “Motor Drive Unit Tapmotion ED”
Hình 2.17 Bộ truyền động Motor Drive Unit Tapmotion ED
OLTC thực hiện quá trình chuyển nấc chủ yếu thông qua chuyển động cơ khí, được hỗ trợ bởi bộ truyền động động cơ Hiện nay, bộ OLTC hãng MR sử dụng bộ truyền động Tapmotion ED, một thành phần quan trọng không thể thiếu trong việc cấu thành một bộ điều áp dưới tải hoàn chỉnh.
Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật Bộ truyền động Tapmotion ED
Bộ truyền động ED 100/200-S-Ex
Công suất động cơ 0.75 kW – 2 kW – 2.2 kW Điện áp 3 AC/N 230/400 V
Tốc độ đồng bộ 1500 vòng/phút
Số vòng quay của trục truyền động cho mỗi lần chuyển nấc
Momen xoắn định mức của trục truyền động
Tốc độ tối đa 1155 vòng/phút tại trục truyền động Điện áp điều khiển và làm nóng 230VAC
Công suất tiêu thụ của mạch điều khiển 100VA/25VA
Công suất làm nóng 50W cho ED 100/200S
Nhiệt độ môi trường -25℃ đến 50℃
Cân nặng Tối đa 100kg
2.4.1 Tổng quan về Motor Drive Unit Tapmotion ED
Bộ truyền động điều khiển OLTC là thiết bị chuyên dụng để điều khiển hoạt động của bộ điều áp dưới tải trong máy biến áp, đảm nhận việc điều chỉnh các vị trí nấc của bộ điều áp trong cuộn dây máy biến áp khi đang hoạt động và có điện Thiết bị này hoạt động phối hợp với hệ thống điều khiển của máy biến áp, nhận tín hiệu và lệnh để khởi động các hoạt động chuyển đổi nấc, thay đổi cơ chế của bộ điều chỉnh, từ đó cho phép điều chỉnh tỷ lệ điện áp của máy biến áp khi đang kết nối với mạng điện.
Bộ điều khiển động cơ cho bộ điều áp dưới tải được thiết kế với nhiều tính năng điều khiển nhằm đảm bảo chuyển đổi vị trí nấc chính xác và đáng tin cậy Thiết bị này có khả năng tích hợp các thuật toán điều khiển thông minh, cơ chế phản hồi hiệu quả và giao diện truyền thông để kết nối với hệ thống điều khiển của máy biến áp.
Bộ truyền động TAPMOTION® ED cho phép điều chỉnh vị trí nấc của các bộ điều áp dưới tải thông qua việc kích hoạt động cơ bằng một xung điều khiển duy nhất Quá trình thay đổi nấc sẽ tự động kết thúc, bất kể các xung điều khiển khác có thể phát ra trong thời gian này Để thực hiện quá trình thay đổi nấc tiếp theo, tất cả các thiết bị điều khiển cần trở về vị trí ban đầu.
Bộ điều khiển động cơ có chức năng tối ưu hóa các hoạt động chuyển đổi vị trí nấc một cách tự động, từ đó điều chỉnh điện áp, tải và tối ưu hóa quá trình truyền tải và phân phối điện Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và hiệu suất của máy biến áp cũng như hệ thống điện mà nó kết nối.
2.4.2 Cấu tạo và nguyên tắc kết nối
Thiết bị chỉ báo vị trí nấc hiện tại của bộ truyền động hoặc bộ điều áp được sử dụng để xác định trạng thái hoạt động tại bất kỳ vị trí nào, thường là trong phòng vận hành của trạm biến áp Mỗi vị trí của bộ truyền động tương ứng với các chỉ số quan trọng trong quá trình vận hành.
Khu vực 23 trên bảng truyền tín hiệu vị trí được kết nối thông qua thanh trượt, và liên kết với mô-đun truyền tín hiệu bằng dây cáp.
Giá trị điện trở được truyền đến thiết bị đo lường trong bộ truyền động và chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện không đổi, thường nằm trong khoảng từ 4mA đến 20mA.
Thiết bị đo lường kết nối với màn hình hiển thị qua cáp bọc Dựa vào giá trị dòng điện không đổi, thiết bị hiển thị được điều chỉnh để phù hợp với tín hiệu đầu ra, từ đó xác định vị trí nấc và hiển thị trên màn hình.
Bộ truyền động động cơ điều khiển OLTC hoạt động theo các bước sau:
Bộ truyền động nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển giám sát điện áp Rơ-le REG-DA, giúp xác định tín hiệu điều khiển để điều chỉnh nấc của bộ điều áp.
Bộ truyền động động cơ tích trữ năng lượng thông qua các bộ năng lượng lò xo hoặc bộ năng lượng điện từ, đảm bảo rằng nó có đủ năng lượng để thực hiện các điều chỉnh nấc hiệu quả.
Khi nhận tín hiệu điều khiển và đủ năng lượng tích trữ, bộ truyền động động cơ sẽ kích hoạt chuyển đổi nấc của OLTC Quá trình này bao gồm việc kích hoạt động cơ và điều khiển các cơ cấu mạch, thực hiện chuyển đổi giữa các tiếp điểm để thay đổi vị trí nấc của bộ điều áp.
Sau khi hoàn tất quá trình chuyển nấc, bộ truyền động động cơ sẽ trở về trạng thái ban đầu và chờ nhận tín hiệu điều khiển tiếp theo để thực hiện chuyển đổi nếu cần thiết.
Quá trình điều chỉnh tỷ số truyền của biến áp diễn ra liên tục trong khi dòng tải hoạt động, đảm bảo không làm gián đoạn dòng tải.
2.4.4 Mạch điều khiển bộ truyền động động cơ
Hình 2.18 Mạch động lực của động cơ trong bộ truyền động Tapmotion ED
Hình 2.19 Mạch điều khiển động cơ trong bộ truyền động Tapmotion ED
Các thành phần trong mạch điều khiển:
• Q1: Tiếp điểm phụ của MCB cấp điện cho mạch điều khiển
• K1: Contactor giảm nấc với các tiếp điểm duy trì cho K1
• K2: Contactor tăng nấc với các tiếp điểm duy trì cho K2
• K20: Contactor duy trì (không cho phép thực thi lệnh mới khi chưa hết hành trình)
• S4: Khóa hành trình giới hạn ngưỡng dưới (khi OLTC ở nấc thấp nhất S4 hở ra)
• S5: Khóa hành trình giới hạn ngưỡng trên (khi OLTC ở nấc cao nhất S5 hở ra)
• S12: Khóa tự giữ duy trì cho K1
• S13A và S13B: Cặp khóa cam cấp điện cho K20
• S14: Khóa tự giữ duy trì cho K2
• S1 và S2: Khóa cam mạch kiểm tra
Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển trong quá trình tăng nấc:
• Đầu tiên tiếp điểm Q1 đóng, khóa S3 được tác động, đóng tiếp điểm 3-4 để tăng nấc (1-2 để giảm nấc)
• K2 được cấp điện, tiếp điểm 73-74 đóng, động cơ xoay nghịch, bắt đầu quá trình tăng nấc
Khi động cơ đạt đến bước thứ 4, quá trình kiểm tra 1 được thực hiện, trong đó khóa S1 chuyển tiếp điểm sang chế độ NO Giai đoạn này sẽ kiểm tra tất cả các tiếp điểm, và nếu phát hiện bất thường, hệ thống sẽ tự động ngắt Q1.
• Bước thứ 5, khóa S2 chuyển tiếp điểm sang NO, kết thúc quá trình kiểm tra
1 Đồng thời khóa S12 chuyển tiếp điểm sang NO duy trì cho K2 cùng với tiếp điểm 73-74
• Ở giữa bước 5 và 6, khóa S13 chuyển tiếp điểm sang NO cấp điện cho K20, các tiếp điểm phụ của K20 đổi trạng thái (21-22 và 31-32 mở, 13-14 và 43-
44 đóng) Lúc này K2 được duy trì bằng cơ khí bởi khóa S12
• Bước thứ 29, Khóa S1 chuyển tiếp điểm sang NC, diễn ra quá trình kiểm tra
2, tiếp tục kiểm tra lỗi nếu có bất thường sẽ ngắt Q1
• Bước thứ 30, khóa S2 chuyển tiếp điểm sang NC, kết thúc quá trình kiểm tra
• Ở giữa bước thứ 30 và 31, khóa S13B mở ra, K20 vẫn được duy trì bởi tiếp điểm 43-44
• Bước thứ 31, S12 chuyển tiếp điểm sang NC, K2 mất điện, tiếp điểm 73-74 mở, K20 mất điện, mạch trở về trạng thái ban đầu
• Bước thứ 32 và 33 tiếp tục quay theo quán tính và kết thúc quá trình
• Quá trình giảm nấc diễn ra tương tự với các tiếp điểm 1-2 của khóa S3, Contactor K1, Các khóa S13A, S14 Trình tự tác động của các khóa được mô tả trong hình 3.4
• Toàn bộ quá trình chuyển một nấc của bộ điều áp diễn ra trong khoảng thời gian 5 đến 10 giây
Hình 2.20 Trình tự tác động của các khóa trong mạch điều khiển
Rơ le điều khiển điện áp và giám sát máy biến áp REG-DA
Hình 2.21 Rơ le điều khiển điện áp và giám sát máy biến áp REG-DA
Rơ le điều khiển điện áp và giám sát máy biến áp REG-DA là thiết bị đo lường và kiểm soát các bộ điều áp dưới tải, được thiết kế dành riêng cho các cơ sở và lắp đặt kỹ thuật điện Thiết bị này hỗ trợ các chuyên gia trong việc lắp ráp, cài đặt và vận hành thiết bị, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, đảm bảo hiệu suất và an toàn cho máy biến áp.
Rơ le REG-DA là thiết bị đo và điều chỉnh cố định, được sử dụng để kiểm soát các thay đổi trên máy biến áp trong quá trình vận hành Nó có khả năng đo các thông số quan trọng như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và vị trí nấc chuyển đổi Dựa trên các giá trị đo được, rơ le sẽ so sánh với giá trị điểm đặt đã thiết lập, từ đó xác định sự sai lệch và điều chỉnh vị trí chuyển nấc của máy biến áp.
Một yếu tố quan trọng trong hoạt động của REG-DA là khả năng tinh chỉnh các tham số điều khiển nhằm đáp ứng yêu cầu của lưới điện Điều này đảm bảo các chuyển đổi nấc của bộ điều áp được thực hiện hiệu quả với số lần chuyển đổi tối thiểu Việc tinh chỉnh dựa trên việc đo và phân tích giúp ổn định điện áp lưới theo thời gian, từ đó đạt được hiệu suất điều chỉnh cao.
REG-DA không chỉ điều khiển điện áp mà còn giám sát máy biến áp, theo dõi các thông số quan trọng và phát hiện tình huống bất thường như quá nhiệt, quá tải hoặc sự cố Tính năng này giúp người vận hành kịp thời nhận biết và khắc phục sự cố, đảm bảo an toàn và ổn định cho hoạt động của máy biến áp.
Nguyên lý hoạt động của Rơ le điều khiển điện áp và giám sát máy biến áp REG-DA kết hợp chức năng điều khiển điện áp với giám sát máy biến áp, nhằm đảm bảo máy biến áp hoạt động hiệu quả và an toàn trong mạng điện.
2.5.2 Đặt tính hiệu suất Điều khiển điện áp tự động: REG-DA được thiết kế để điều chỉnh và duy trì điện áp theo yêu cầu trong mạng điện Nó cung cấp chức năng điều khiển tự động để điều chỉnh giá trị điện áp thực tế với giá trị setpoint cố định hoặc phụ thuộc vào tải
REG-DA cung cấp giải pháp giám sát máy biến áp, cho phép theo dõi các thông số quan trọng như nhiệt độ, vị trí tap chuyển đổi và các thông số lưới điện khác Việc này giúp quản lý và giám sát hoạt động của máy biến áp một cách chính xác và hiệu quả.
REG-DA hỗ trợ kết nối từ xa qua các giao thức như DNP3, IEC 60870-5-101/103/104, IEC 61850 và MODBUS Tính năng này cho phép quản lý và điều khiển máy biến áp từ xa, đồng thời giám sát dữ liệu liên quan một cách hiệu quả.
REG-DA cho phép điều chỉnh các tham số điều khiển, tương thích với hành vi thời gian động của điện áp lưới, từ đó tối ưu hóa hiệu suất điều khiển.
29 chỉnh cao thông qua số lượng chuyển đổi thấp, đồng thời tối ưu hóa hoạt động của máy biến áp
REG-DA tích hợp các tính năng bổ sung như ghi lại dữ liệu, thống kê và hiển thị sơ đồ mạch đơn dòng, mang đến cái nhìn trực quan và thông tin chi tiết về hoạt động của máy biến áp và hệ thống điện.
2.5.3 Chỉ báo, điều khiển, hiển thị
Hình 2.22 Giao diện màn hình hiển thị và các nút điều chỉnh REG-DA
Rơle REG-DA là thiết bị điều khiển điện áp và giám sát máy biến áp, được trang bị các chỉ báo, điều khiển và hiển thị, giúp theo dõi và quản lý hiệu suất hoạt động của máy biến áp một cách hiệu quả.
Chỉ báo REG-DA được trang bị đèn LED đa màu để hiển thị trạng thái hoạt động và thông báo lỗi của máy biến áp, với đèn LED xanh biểu thị trạng thái bình thường và đèn LED đỏ cho lỗi hoặc tình trạng bất thường Bên cạnh đó, REG-DA có các nút nhấn và công tắc cho phép người dùng điều khiển máy biến áp, bao gồm việc thay đổi cài đặt và chế độ làm việc Cuối cùng, thiết bị còn có màn hình LCD hiển thị thông tin và dữ liệu liên quan đến trạng thái hoạt động của máy biến áp.
Máy biến áp được trang bị 30 hình LED, cho phép hiển thị các thông số quan trọng như dòng điện, điện áp, nhiệt độ và nhiều thông số khác liên quan đến hoạt động của nó Ngoài ra, thiết bị còn có khả năng thông báo lỗi và trạng thái hoạt động của máy biến áp một cách rõ ràng.
Các chỉ báo, điều khiển và hiển thị được thiết kế nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho người sử dụng, giúp họ điều khiển máy biến áp một cách thuận tiện và hiệu quả.
Các quy định trong lắp đặt, vận hành
2.6.1 Yêu cầu về môi trường
Để đảm bảo OLTC hoạt động hiệu quả, nhiệt độ môi trường lắp đặt và vận hành cần phải nằm trong khoảng cho phép, thường từ -25 độ C theo hướng dẫn của nhà sản xuất Bên cạnh đó, độ ẩm môi trường cũng cần được duy trì trong giới hạn quy định, vì độ ẩm quá cao hoặc quá thấp có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và độ tin cậy của bộ điều áp.
Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của OLTC, việc bảo vệ chống bụi và nước là rất quan trọng Các biện pháp cần thực hiện bao gồm sử dụng vỏ bảo vệ chống nước và bụi, cũng như kín đáo các mối nối và mở rộng nhằm ngăn chặn bụi và nước xâm nhập vào bên trong thiết bị.
Để đảm bảo sự bền bỉ và độ tin cậy của OLTC, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ như sơn chống ăn mòn hoặc chất liệu chống ăn mòn Đồng thời, OLTC cần hoạt động ổn định trong phạm vi điện áp và tần số quy định, giúp điều chỉnh điện áp một cách chính xác và hiệu quả.
2.6.2 Yêu cầu về kỹ thuật Độ bền cơ khí không có phụ tải điện là 500.000 lần đóng cắt Độ bền điện đối với dòng định mức đến 100A là 60.000 lần và 25.000 lần khi cắt dòng định mức trên 1000A Nghĩa là phải đảm bảo đạt được số lần đóng cắt trên với OLTC hoạt động ở tải định mức mà không cần thay tiếp điểm
• Kết cấu thiết bị phải cho phép lấy mẫu và thay dầu thường xuyên
• Thời gian chuyển nấc không được vượt quá 10 giây với sai số không quá 20%
• Bộ dẫn động phải hoạt động bình thường với điện áp từ 0,85 đến 1,1 lần so với điện áp định mức
• Khi vận hành bằng tay, lực quay không được quá 200N
• Chỉ được tác động một lần và chuyển một nấc với độ dài bất kì của tín hiệu điều chỉnh
Kiểm tra bộ điều áp dưới tải trước khi đưa vào vận hành:
Trước khi cấp điện cho máy biến áp, cần kiểm tra hoạt động của bộ điều áp và bộ truyền động động cơ để đảm bảo sự đồng bộ giữa chúng Việc này rất quan trọng, vì nếu vận hành khi có sự cố mất đồng bộ, có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho cả bộ điều áp và máy biến áp.
Trước khi cấp điện áp, cần thực hiện các thử nghiệm kiểm tra cơ học cho OLTC và bộ truyền động Trong quá trình thử nghiệm, OLTC sẽ trải qua toàn bộ chu kỳ vận hành, đảm bảo rằng tại mỗi vị trí hoạt động, các chỉ số của cơ cấu truyền động và nấc máy biến áp phải đồng nhất về vị trí.
Trình tự vận hành chuyển nấc bộ điều áp dưới tải
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí LOCAL
Để thao tác với tay quay, bạn cần đưa tay quay vào lỗ và quay ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi kim chỉ thị chuyển sang nấc cao hơn, đồng thời nghe thấy tiếng kêu của bộ hợp chốt các tiếp điểm phụ.
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí LOCAL
Để thao tác, bạn cần cho tay quay vào lỗ và quay theo chiều kim đồng hồ cho đến khi kim chỉ thị chuyển sang nấc thấp hơn, kèm theo âm thanh của bộ hợp chốt các tiếp điểm phụ.
2.7.2 Điều khiển bằng điện tại tủ truyền động
• Bật công tắc cấp nguồn cho động cơ
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí LOCAL
• Vặn khóa điều khiển sang vị trí tăng nấc
• Kiểm tra kim chỉ thị nấc đã chuyển sang nấc cao hơn
• Bật công tắc cấp nguồn cho động cơ
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí LOCAL
• Vặn khóa điều khiển sang vị trí giảm nấc
• Kiểm tra kim chỉ thị nấc đã chuyển sang nấc thấp hơn
• Bật công tắc cấp nguồn cho động cơ tại tủ truyền động
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí REMOTE
• Nhấn hoặc xoay nút tăng nấc tại tủ điều khiển từ xa
• Kiểm tra kim chỉ thị nấc tại tủ điều khiển đã chuyển sang nấc cao hơn
• Bật công tắc cấp nguồn cho động cơ tại tủ truyền động
• Khóa lựa chọn vị trí REMOTE/LOCAL để ở vị trí REMOTE
• Nhấn hoặc xoay nút giảm nấc tại tủ điều khiển từ xa
Trong quá trình vận hành, cần thường xuyên kiểm tra kim chỉ thị nấc tại tủ điều khiển để đảm bảo nó không chuyển sang nấc thấp hơn Việc kiểm tra liên tục này giúp đảm bảo bộ điều áp hoạt động ổn định và cho phép xử lý kịp thời các sự cố nếu phát sinh.
Thí nghiệm và bảo dưỡng bộ điều áp dưới tải
Để duy trì sự ổn định và độ tin cậy của máy biến áp, việc kiểm tra và bảo dưỡng bộ điều áp dưới tải là rất cần thiết.
2.8.1 Các quy định về thí nghiệm bảo dưỡng
Công việc thí nghiệm và bảo dưỡng bộ điều áp dưới tải cần được thực hiện bởi các chuyên viên có kinh nghiệm, những người nắm vững các cảnh báo trong hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất.
Thời hạn thí nghiệm định kỳ cho bộ điều áp là một năm, theo hướng dẫn của nhà sản xuất Việc thí nghiệm có thể được thực hiện dựa trên số lần chuyển mạch dưới tải Ngoài ra, cần tiến hành thí nghiệm sau khi thực hiện đại tu hoặc sửa chữa lớn cho máy biến áp.
Nội dung thí nghiệm được thực hiện theo quy định về thời hạn, hạng mục và khối lượng thí nghiệm định kỳ cho thiết bị nhất thứ của Tổng công ty Điện lực Việt Nam.
Thời gian bảo dưỡng OLTC phụ thuộc vào dòng điện định mức và điều kiện làm việc, thường diễn ra sau 40.000 đến 100.000 lần thao tác Nếu không dựa vào số lần thao tác, việc bảo dưỡng có thể thực hiện sau 5 đến 7 năm hoạt động Ngoài ra, bảo dưỡng cũng cần được tiến hành khi phát hiện sự cố bất thường ảnh hưởng đến hoạt động của bộ điều áp và máy biến áp.
Phần mềm PSCAD (Power Systems Computer-Aided Design)
PSCAD (Power Systems Computer-Aided Design) là phần mềm mạnh mẽ cho mô phỏng và thiết kế hệ thống điện, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp điện Phần mềm này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu, phát triển sản phẩm, giáo dục và quản lý.
Phần mềm PSCAD được phát triển nhằm hỗ trợ kỹ sư và nhà nghiên cứu trong việc mô phỏng, phân tích và thiết kế các hệ thống điện phức tạp, cung cấp công cụ đáng tin cậy để đánh giá hiệu suất, ổn định và an toàn của hệ thống điện Người dùng có thể xây dựng mô hình và mô phỏng các yếu tố quan trọng như động cơ, máy phát điện, biến áp cùng hệ thống truyền tải và phân phối điện, giúp hiểu rõ hoạt động của hệ thống trong môi trường an toàn PSCAD cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích hiện tượng điện như tắt mở điện, chập điện, tần số và hiện tượng không đồng pha, với mục tiêu cuối cùng là nâng cao hiệu suất và an toàn, tối ưu hóa hoạt động và giảm rủi ro Phần mềm cho phép phân tích các thông số quan trọng như điện áp, dòng điện, tần số và hệ số công suất, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định PSCAD là công cụ hữu ích cho nghiên cứu và phát triển công nghệ mới trong lĩnh vực hệ thống điện, cung cấp môi trường linh hoạt để thử nghiệm và đánh giá các ý tưởng và giải pháp mới.
Giao diện đồ họa của PSCAD rất thân thiện với người dùng, cho phép tạo mạch mô phỏng một cách trực quan thông qua việc kết nối các hình vẽ sơ đồ.
Mô phỏng điện từ chuyển động: PSCAD sử dụng động cơ mô phỏng điện từ
EMTDC được sử dụng để mô phỏng các hiện tượng điện từ trong chuyển động, bao gồm tác động của động cơ, máy biến áp, đường truyền, cáp và các thiết bị điện khác.
Thư viện thiết bị mô phỏng của PSCAD bao gồm các mô hình đã được lập trình và kiểm tra, cung cấp các phần tử thụ động đơn giản, chức năng điều khiển, máy điện, thiết bị FACTS và đường truyền tải.
PSCAD cho phép người dùng tùy chỉnh mô hình bằng cách kết hợp các mô hình có sẵn hoặc xây dựng từ đầu trong một môi trường thiết kế linh hoạt, đảm bảo đáp ứng mọi nhu cầu thiết kế khi mô hình cần thiết không có trong thư viện.
PSCAD cung cấp các công cụ phân tích kết quả mô phỏng, cho phép người dùng dễ dàng xem và phân tích dữ liệu, cùng với chức năng vẽ đồ thị trực tuyến, điều khiển và đo lường trong quá trình mô phỏng Ứng dụng của PSCAD rất đa dạng, bao gồm lập kế hoạch, vận hành, thiết kế, nghiệm thu, giảng dạy và nghiên cứu Nó hỗ trợ nghiên cứu về cấu trúc mạng điện, tương tác giữa các thành phần, phân tích tác động điện từ và đánh giá hiệu suất hệ thống điện.
PSCAD cung cấp một loạt tài liệu hướng dẫn và tài liệu tham khảo phong phú, giúp người dùng sử dụng phần mềm hiệu quả và tận dụng tối đa các tính năng của nó.
PSCAD đã trải qua hơn 40 năm phát triển liên tục, được cải tiến dựa trên phản hồi từ cộng đồng người dùng toàn cầu, nhằm cung cấp phần mềm mô phỏng điện lực mạnh mẽ và dễ sử dụng.
Hình 2.23 Giao diện và Thư viện thiết bị mô phỏng phần mềm PSCAD
Hình 2.24 Giao diện Components Tranformer
Tổng quan về PLC
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, cho phép người dùng thực hiện các thuật toán điều khiển logic linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình Bằng cách sử dụng phần mềm lập trình chuyên dụng, người sử dụng có thể thiết lập và quản lý nhiều trình tự và sự kiện cho hệ thống.
Trong lĩnh vực điện và điều khiển tự động, PLC đóng vai trò quan trọng như trái tim của hệ thống điều khiển Nó liên tục giám sát tín hiệu từ các thiết bị đầu vào, xử lý thông tin qua chương trình logic và sau đó xuất tín hiệu điều khiển đến các thiết bị đầu ra.
PLC có khả năng áp dụng trong nhiều hệ thống, từ đơn giản đến phức tạp Một mạng lưới truyền thông có thể được lập trình để điều khiển một cách hiệu quả, cho phép điều khiển đồng thời nhiều thiết bị.
Hình 2.25 Cấu trúc chung của một bộ PLC
Trong chương trình PLC, bộ nhớ chương trình là một loại bộ nhớ điện tử đặc biệt có khả năng đọc và ghi Khi sử dụng bộ nhớ RAM, nội dung có thể thay đổi liên tục Đặc biệt, trong các trường hợp điều khiển, nếu có pin dự phòng, dữ liệu trong RAM sẽ được duy trì ngay cả khi nguồn điện bị mất.
Hệ điều hành sẽ đặt lại dữ liệu của Timer, Counter, bit nhớ và các thuộc tính non-retentive về 0 khi nguồn cung cấp cho bộ điều khiển được bật Trong quá trình xử lý dữ liệu, hệ điều hành đọc từng dòng chương trình từ trên xuống dưới và thực hiện các câu lệnh tương ứng.
Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các modul ngoại vi được kết nối với PLC qua Bus nối, bao gồm các dây dẫn cho việc trao đổi dữ liệu Hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức và điều phối quá trình truyền dữ liệu trên các dây dẫn này.
Hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu nhờ các phần tử nhớ là bit memory
• Bộ nhớ đệm (Proccess Image)
Hệ điều hành ghi nhớ các tín hiệu trạng thái ở các ngõ ra vào dạng nhị phân tại vùng nhớ của bộ nhớ đệm
Hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm tại các vùng nhớ Timer và Counter
Hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm hoặc tính toán số học và là bộ nhớ trung gian của Timer hay Counter
Hình 2.26 Nguyên lý hoạt động của PLC
Bộ PLC hoạt động dựa trên nguyên lý có CPU điều khiển, bộ nhớ lưu trữ thông tin từ bộ xử lý Bộ xử lý đọc và kiểm tra chương trình, sau đó thực hiện từng lệnh để xuất tín hiệu điều khiển các ngõ ra Các thiết bị ngõ ra nhận lệnh từ bộ nhớ và thực hiện hành động theo chương trình điều khiển đã được lưu trữ Ưu điểm của PLC bao gồm khả năng tự động hóa và linh hoạt trong việc điều khiển các thiết bị.
▪ Dễ dàng thay đổi chương trình theo nhu cầu sử dụng
▪ Dễ dàng bảo trì, thay thế các mạch điện sử dụng
▪ Thực hiện tốt các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao
▪ Dễ dàng thay thế và mở rộng các ngõ vào ra cũng như thêm vào các chức năng khác
▪ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác,…
▪ Thích hợp sử dụng trong các môi trường làm việc khắc nghiệt: nhiệt độ cao, độ ẩm cao, dòng điện dao động,… o Nhược điểm
Giá thành của thiết bị công nghệ cao này khá cao do sở hữu nhiều tính năng đặc biệt và mức độ tự động hóa cao, cho phép ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
▪ Đôi khi phải mua phần mềm để lập trình: Các PLC của các hãng khác
40 nhau có một số hãng bán kèm theo phần mềm lập trình để chúng ta sử dụng.
Việc sử dụng PLC yêu cầu người dùng phải có trình độ chuyên môn cao và kiến thức sâu rộng về thiết bị này Do tính chất công nghệ cao của PLC, việc đào tạo bài bản là cần thiết để đảm bảo hiệu quả trong ứng dụng.
Ngày nay, PLC (Bộ điều khiển lập trình) được sử dụng phổ biến trong cả lĩnh vực dân dụng và công nghiệp Từ các hệ thống đơn giản với chức năng đóng mở cơ bản đến những ứng dụng phức tạp yêu cầu độ chính xác cao và sử dụng các thuật toán trong sản xuất Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm dây chuyền sản xuất hàng hóa, hệ thống phân loại và đếm sản phẩm, nhà máy xử lý nước thải, và hệ thống đèn giao thông.
2.10.2 PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC
Siemens, một trong những hãng sản xuất thiết bị công nghiệp hàng đầu của Đức, đã chính thức có mặt tại Việt Nam từ năm 1993 Với sự hiện diện sớm trên thị trường, thương hiệu Siemens đã trở nên phổ biến và được ưa chuộng trong ngành công nghiệp Việt Nam.
Bộ lập trình PLC S7-1200 của Siemens, ra mắt vào năm 2009, đã dần thay thế PLC S7-200 với nhiều tính năng nổi bật hơn Những ưu điểm của PLC S7-1200 bao gồm khả năng mở rộng linh hoạt, hiệu suất cao và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống tự động hóa hiện đại.
Thiết kế nhỏ gọn của sản phẩm cho phép người dùng dễ dàng mở rộng chức năng bằng cách gắn các board mở rộng trên CPU, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong việc sử dụng.
• Chi phí thấp hơn: So với các dòng PLC cũ của hãng thì PLC S7 – 1200 có giá thành hợp lý so với những chức năng nổi trội của nó
• Được trang bị các tập lệnh mạnh: Đây là giải pháp cho các ứng dụng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao
Hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP với cổng Ethernet tích hợp sẵn cho phép kết nối với các thiết bị ngoại vi qua giao thức mạng RJ45 Người dùng cũng có thể sử dụng cổng này để lập trình download/upload Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý.
▪ CPU thường tích hợp ít IN/OUT nên đối với một số ứng dụng bắt buộc phải mở rộng thêm IN/OUT
▪ Phần mềm lập trình tương đối nặng nên cần máy tính cấu hình trung bình trở lên mới chạy mượt được
Hình 2.27 PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC Ứng dụng:
Các dòng PLC S7-1200 với bộ đếm tốc độ cao, đầu ra chuỗi xung, điều chế độ rộng xung, điều khiển tốc độ và định vị, rất phù hợp cho nhiều ứng dụng như dây chuyền sản xuất trong nhà máy, giám sát và điều khiển nhiệt độ, cũng như điều khiển quạt và bơm.
Hình 2.28 Cấu trúc của PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC
• CPU Status LED: Các đèn led chỉ trạng thái hoạt động của CPU
- MAINT (Maintenance): Yêu cầu bảo trì
• Onboard module: Vị trí gắn các mô-đun trực tiếp lên mặt PLC
• Input Indicators: Các đèn led chỉ trạng thái của các ngõ vào
• Output Indicators: Các đèn led chỉ trạng thái của các ngõ ra
• Signal module connector: Vị trí kết nối các mô – đun mở rộng
• Communication module connector: Vị trí kết nối các mô – đun truyền thông
• LAN port: Cổng kết nối ethernet giữa PLC và HMI hoặc PC
Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC
Loại sản phẩm CPU 1212C DC/DC/DC
Phần mềm lập trình STEP 7 V17 hoặc cao hơn
Nguồn cấp Điện áp định mức 24 VDC
Phạm vi cho phép 20.4 VDC – 28.8 VDC
Bảo vệ ngược cực nguồn cấp Có
Dòng tiêu thụ định mức CPU 400 mA
Dòng tiêu thụ tối đa 1200 mA Điện năng mất mát Điện năng mất mát 9 W
Work memory 75 kbyte (Không mở rộng)
Sao lưu bộ nhớ Hiện tại, không bảo trì, không có ắc quy
Ngõ vào đếm xung tốc độ cao 6 Điện áp định mức ngõ vào 24 VDC
Tín hiệu ngõ vào mức 0 5 VDC, 1 mA
Tín hiệu ngõ vào mức 1 15 VDC, 2.5 mA
Ngõ ra xung tốc độ cao 4
Dung lượng đóng cắt của ngõ ra với tải trở 0.5 A
Dung lượng đóng cắt của ngõ ra với tải 5 W đèn Điện áp ngõ ra mức 0 0.1 VDC với tải 10 k Điện áp ngõ ra mức 1 20 VDC
Dòng điện ngõ ra mức 0 tối đa 0.1 mA
Dòng điện ngõ ra mức 1 0.5 A
Tự động phát hiện tỉ số truyền Có
Các giao thức truyền thông
Tốc độ truyền tối đa 100 Mbit/s
Giao tiếp PG/OP Mã hóa với TLS V1.3 Ưu tiên khởi động Có
Số thiết bị IO ưu tiên khởi động tối đa 16
Số thiết bị IO được kết nối tối đa 16
Kích hoạt/hủy kích hoạt IO Có
Hình 2.29 Sơ đồ chân của PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC
1 Chân cấp nguồn 24VDC cho PLC
3 Các chân ngõ vào được cấp nguồn 24VDC
5 Các chân ngõ ra kiểu Transistor với nguồn cấp là 24VDC
Phần mềm TIA Portal
TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm quản lý dự án toàn diện do Siemens phát triển, cung cấp môi trường làm việc chung cho lập trình, cấu hình và vận hành hệ thống tự động hóa Phần mềm này cho phép thiết kế, lập trình và giám sát các hệ thống PLC và HMI của Siemens, giúp người dùng tạo giao diện dễ sử dụng và thực hiện các tác vụ liên quan đến PLC như cài đặt và giám sát trạng thái TIA Portal hỗ trợ và quản lý toàn bộ quá trình hoạt động của dự án tự động hóa từ đầu đến cuối, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, sản xuất, xây dựng và năng lượng.
TIA Portal cho phép lập trình và cấu hình linh hoạt các thiết bị tự động hóa của Siemens từ nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm PLC, HMI và VFD Điều này thúc đẩy sự tương tác và tích hợp hiệu quả trong quá trình lập trình và vận hành.
TIA Portal mang đến môi trường lập trình thân thiện với người dùng, với giao diện đồ họa trực quan, giúp việc lập trình và cấu hình thiết bị tự động hóa trở nên dễ dàng hơn.
Nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như LAD (Ladder Diagram), FBD (Function Block Diagram), SCL (Structured Control Language) và STL (Statement List)
Quản lý dự án tổng thể với TIA Portal giúp người dùng tổ chức và quản lý các dự án tự động hóa hiệu quả trong một môi trường duy nhất Người dùng có khả năng dễ dàng tạo, sao chép và sắp xếp các module, chương trình và tài liệu dự án, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc và giảm thiểu lỗi trong quá trình phát triển và bảo trì.
Phần mềm WinCC RT Advanced
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của Siemens, thiết kế giao diện HMI (giao tiếp giữa con người và máy móc) qua hệ thống SCADA Phần mềm này chủ yếu được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình vận hành hệ thống.
WinCC là phần mềm phổ biến nhất hiện nay, cung cấp nhiều hàm chức năng cho hiển thị, thông báo, ghi báo cáo và xử lý thông tin đo lường Phần mềm này cho phép người dùng trao đổi dữ liệu với PLC qua cổng COM, sử dụng chuẩn truyền thông RS232 của PC và RS485 của PLC.
• Thực hiện chức năng mô phỏng, điều khiển hoạt động hệ thống một cách dễ dàng
• Tạo ra các thông báo Và các thông báo này được lưu dưới dạng nhật ký sự kiện
• Thu thập, lưu trữ và xuất dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau khi vận hành
• Xuất cảnh báo khi hệ thống gặp sự cố
• Kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ thống tinh vi.
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
Thiết kế giao diện vận hành điều áp dưới tải trên phần mềm PSCAD
Mục tiêu đặt ra khi sử dụng phần mềm này là hiểu và vận dụng được các
Mô hình trạm biến áp 110kV trong ngành điện công nghiệp cho phép cài đặt các thông số của máy biến áp và bộ điều áp dưới tải, nhằm tự động điều chỉnh áp lực khi có sự thay đổi tải phía thứ cấp Điều này giúp thu thập dữ liệu phân tích và đánh giá hiệu suất ổn định của hệ thống điện, đảm bảo hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy.
Hình 3.1 Giao diện vận hành điều áp dưới tải
• Nguồn sơ cấp 110kV – 60Hz
Hình 3.2 Điện áp sơ cấp máy biến áp
• Đồng hồ vạn năng Multimeter cho phía sơ cấp và thứ cấp
Hình 3.3 Đồng hồ Multimeter cho phía sơ cấp và thứ cấp
• Máy biến áp 3 pha 110kV – 40MVA
Hình 3.4 Máy biến áp 3 pha Tx1 110kV
• Circuit Breaker và Timed Breaker Logic
Hình 3.5 Circuit Breaker và Timed Breaker Logic
Hình 3.6 Thông số cài đặt Timed Breaker Logic
▪ Tải Lộ 1 được cài đặt luôn đóng 1 chế độ (Number of Breaker Operation 1) để luôn có điện áp phía thứ cấp
Tải Lộ 2 và 3 có hai chế độ hoạt động (Number of Breaker Operation 2), bắt đầu với chế độ mở Trong quá trình mô phỏng, vào giây thứ 20, tải sẽ được đóng lại và đến giây thứ 70, tải sẽ được cắt.
▪ Tải Lộ 4 được cài đặt giá trị ban đầu sẽ mở và khi mô phỏng ở giây 100 sẽ đóng tải
Mục đích của việc chia nhiều lộ tải và thời gian đóng/cắt khác nhau là để kiểm tra xem hệ thống điều áp hoạt động đúng theo các khung thời gian đã cài đặt, đồng thời quan sát sự giao động của điện áp đầu ra trong quá trình này.
Hình 3.7 Thông số mỗi lộ tải
• On Load Tap Changer Control
Hình 3.8 Bộ điều khiển OLTC
Thiết kế mô hình điều áp dưới tải trên PLC
Lưu đồ giải thuật của cấu hình Vận hành OLTC được thiết kế để làm cơ sở lập trình cho PLC điều khiển các thiết bị trong hệ thống Qua lưu đồ này, người đọc sẽ nắm rõ cách thức vận hành và quy trình điều áp dưới tải của hệ thống.
Lưu đồ giải thuật của cấu hình vận hành OLTC (Hình 3.9)
Hình 3.9 Lưu đồ giải thuật điều áp dưới tải
Để vận hành hệ thống điều áp dưới tải, chế độ Automation được chọn Để mô phỏng quá trình điều áp, cần nhập giá trị điện áp thứ cấp hiện tại (19,8kV < Uact < 25,2kV) và giá trị điện áp đặt Uđm = 23kV, tương ứng với điện áp chuẩn phía thứ cấp của MBA 115/23kV Biến Y đếm thời gian sẽ được thiết lập bằng 0 Hệ thống sẽ liên tục kiểm tra sự ổn định của điện áp và dòng điện thứ cấp của máy biến áp thông qua TU/TI ở cả hai đầu sơ cấp và thứ cấp Nếu điện áp giữa hai đầu ổn định, hệ thống sẽ tự động đóng contactor.
Để cấp điện cho các lộ tải, nếu có sự chênh lệch điện áp nhất định (chênh lệch Uact 1,78% so với Uđm), sẽ xảy ra một số trường hợp nhất định.
• Trường hợp 1: Điện áp hiện tại lớn hơn 1,78% so với điện áp đặt
Hệ thống khởi chạy bộ điều áp OLTC kiểm tra chênh lệch điện áp để xác định xem sự cố vừa xảy ra là thoáng qua hay thật sự Sau đó, nó bắt đầu điều áp quay motor để chuyển nấc Toàn bộ quá trình chuyển nấc đầu tiên được thực hiện trong vòng 10 giây.
Hệ thống tự động giảm nấc phân áp, giảm số vòng dây ở cuộn sơ cấp để ổn định điện áp
Sau khi thực hiện điều áp lần đầu, hệ thống sẽ kiểm tra xem điện áp hiện tại đã đạt yêu cầu hay chưa Nếu điện áp đủ, hệ thống sẽ reset biến đếm và kết thúc quá trình điều áp Ngược lại, nếu điện áp vẫn chênh lệch quá 1,78%, hệ thống sẽ tiến hành điều áp lần 2, hoàn thành trong vòng 7 giây.
- Tương tự với những lần điều áp tiếp theo
• Trường hợp 2: Điện áp hiện tại nhỏ hơn 1,78% so với điện áp đặt
Hệ thống khởi chạy bộ điều áp OLTC kiểm tra chênh lệch điện áp để xác định xem sự cố là thoáng qua hay thật sự Nếu cần thiết, quá trình điều áp sẽ quay motor để chuyển nấc, và toàn bộ quá trình này sẽ được hoàn thành trong vòng 10 giây.
Hệ thống tự động tăng nấc phân áp, tăng số vòng dây ở cuộn sơ cấp để ổn định điện áp
Sau khi thực hiện điều áp lần đầu, hệ thống sẽ kiểm tra xem điện áp hiện tại đã đạt yêu cầu hay chưa Nếu đã đủ, biến đếm sẽ được reset và quá trình điều áp sẽ kết thúc Trong trường hợp điện áp hiện tại vẫn chênh lệch quá 1,78%, hệ thống sẽ tiến hành điều áp lần thứ hai, hoàn thành quá trình này trong vòng 7 giây.
- Tương tự với những lần điều áp tiếp theo
• Trong quá trình hoạt động, hệ thống có thể sẽ xảy ra một số trường hợp đặc biệt sau:
Điện áp thứ cấp sẽ ổn định trở lại trong quá trình chuyển nấc, trong khi hệ thống tiếp tục điều chỉnh điện áp tăng hoặc giảm Sau khi hoàn tất chu trình tăng/giảm nấc, hệ thống sẽ tiến hành kiểm tra so lệch điện áp.
Hình 3.10 Lưu đồ giải thuật kiểm tra các điều kiện hoạt động nhằm xuất lệnh Stop kịp thời
Giải thích lưu đồ hình 3.10:
Bài toán này tập trung vào việc tối ưu hóa khả năng xuất lệnh STOP khi xảy ra sự cố vượt nấc phân áp Điều này được thực hiện theo hướng dẫn trong Phiếu Chỉnh định Rơ-le và thiết bị tự động.
Bộ OLTC cần khoảng 5-7 giây để hoàn thành một nấc phân áp Khi bắt đầu điều áp, biến OLTC chuyển sang trạng thái "Đang hoạt động" và trở về trạng thái "Dừng hoạt động" khi quá trình kết thúc Trong trạng thái bình thường, biến OLTC chỉ hoạt động liên tục tối đa 5-7 giây Để kiểm tra xem bộ OLTC có bị vượt nấc hay không, cần xác minh xem biến OLTC có giữ trạng thái hoạt động trong 9-10 giây hay không; nếu có, cần xuất lệnh STOP kịp thời.
Khi bộ OLTC phát hiện điện áp chênh lệch vượt quá giá trị đặt, thời gian điều áp đầu tiên là 10 giây và các lần tiếp theo là 5 giây Do đó, bộ OLTC không thể điều áp quá 3 nấc trong vòng 20 giây Thuật toán sẽ kiểm tra bộ OLTC để đảm bảo không điều áp quá 3 nấc trong khoảng thời gian 20 giây Nếu vượt quá quy định này, hệ thống sẽ xuất lệnh dừng khẩn cấp.
3.2.2 Thiết kế giao diện SCADA bằng phần mềm WinCC RT Advanced
Người vận hành có thể sử dụng phần mềm WinCC RT Advanced để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu hệ thống từ xa Để thiết kế giao diện màn hình HMI, người thiết kế cần xác định địa chỉ và trạng thái thay đổi của các đối tượng, từ đó nhập dữ liệu vào thuộc tính của từng đối tượng Hệ thống bao gồm ba trang màn hình vận hành được trình bày theo thứ tự cụ thể.
Hình 3.11 Màn hình chính hệ thống
Màn hình này được thiết kế để giới thiệu về đề tài và cho phép người dùng đăng nhập để truy cập vào trang vận hành hệ thống Màn hình đăng nhập bao gồm 5 nút nhấn.
• 2 nút nhấn dùng Log In, Log Out dùng để đăng nhập và đăng xuất tài khoản
Hệ thống bao gồm ba nút nhấn chuyển trang màn hình: Nút Control Screen dẫn đến trang điều khiển chính, Nút Alarm Screen truy cập vào trang lịch sử cảnh báo, và Nút Parameter Screen cho phép theo dõi dữ liệu thông số hiện tại của hệ thống.
• Có 2 nhóm người vận hành là “Group Admin” và “Group User” Với mỗi nhóm, ta sẽ ủy quyền bằng cách thiết lập phân quyền giữa 2 nhóm này
• Group Admin: Được cấp hết tất cả các quyền, có thể tùy chỉnh thiết lập tất cả mọi thành phần trong hệ thống
• Group User: Chỉ được cấp quyền vận hành và không được thao tác thay đổi bất kì thành phần nào của hệ thống
• Để đảm bảo an ninh và an toàn thông tin Hệ thống được cài đặt trong vòng
5 phút nếu không có hoạt động gì thì sẽ tự động log out
Hình 3.12 Màn hình giám sát điều khiển hệ thống điều áp
Thông qua màn hình điều khiển, người vận hành có thể chuyển đổi giữa chế độ hoạt động Auto và Manu, theo dõi vị trí nấc phân áp cũng như các timer, và giả lập việc đóng cắt các lộ tải để điều chỉnh điện áp hệ thống Màn hình được trang bị đèn báo trạng thái hoạt động, đèn báo kiểm tra sự cố, đèn báo OLTC đang hoạt động và đèn báo lỗi Ngoài ra, thiết kế còn bao gồm nút dừng khẩn cấp và nút reset hệ thống.
VẬN HÀNH VÀ KẾT QUẢ
Kết quả vận hành bộ OLTC trên phần mềm PSCAD
Để vận hành hệ thống tự động điều áp trên PSCAD, cần thiết lập các thông số cho từng thành phần theo hướng dẫn trong mục thiết kế phần mềm (Chương 3, trang 47).
Sau khi hoàn tất việc thiết lập thông số, chúng ta tiến hành tạo 3 kênh đầu ra và 3 biểu đồ để theo dõi sự biến đổi của điện áp, mức chênh lệch và vị trí nấc của biến áp (Hình 5.1).
• V22: Điện áp đầu ra phía thứ cấp máy biến áp
• Tap_pu: Mức chênh điện áp so với 1
• Tap_position: Vị trí hiện tại của nấc phân áp
Hình 4.1 Tạo biểu đồ giám sát điện áp
Trên thanh công cụ, chọn mục Compile và nhấn Build Modified để kiểm tra chương trình Sau khi xác nhận không có lỗi (Error), tiếp tục chọn Run để thực hiện chương trình mô phỏng.
Hình 4.2 Kiểm tra và khởi chạy chương trình
Hình 4.3 Kiểm tra Build không lỗi
Hình 4.4 Kết quả biểu đồ hoạt động OLTC PSCAD
Chương trình mô phỏng được cài đặt trong 120 giây, với 20 giây đầu tiên đảm bảo điện áp ổn định và các lộ tải hoạt động bình thường, cho phép các thông số đạt giá trị đã cài đặt.
TIME: 0-20S BRK1 BRK2 BRK3 BRK4
Từ giây thứ 20 đến 70, BRK 2 và 3 đóng tải gây ra sụt áp cho lưới điện Hệ thống phát hiện tín hiệu sụt áp và bắt đầu điều áp tự động sau 5 giây Điện áp tăng dần qua từng nấc điều áp, với tổng cộng 3 nấc điều áp cần thiết để ổn định điện áp trở lại như ban đầu.
TIME: 20-70S BRK1 BRK2 BRK3 BRK4
STATUS ON ON ON OFF
Từ giây 70 đến 100, BRK 2 và 3 ngắt tải khỏi lưới, dẫn đến sự gia tăng áp lực hệ thống ngay lập tức Bộ điều áp OLTC tự động điều chỉnh sau 5 giây, làm giảm điện áp dần dần qua từng nấc phân áp.
TIME: 70-100S BRK1 BRK2 BRK3 BRK4
STATUS ON OFF OFF OFF
Từ giây 100-120, BRK4 khi đóng tải tạo ra hiện tượng sụt áp nhỏ, cho phép hệ thống chỉ cần điều chỉnh một lần phân áp để ổn định điện áp đầu ra 22kV của máy biến áp.
Kết quả vận hành bộ OLTC trên phần mềm Tia Portal + WinCC
Để vận hành hệ thống, người dùng cần đăng nhập vào trang màn hình đăng nhập Mỗi nhóm vận hành được cấp tài khoản và mật khẩu riêng biệt để đảm bảo an toàn và bảo mật.
Account Admin: User: tantien Password: 123456
Account Operate: User: User1 Password: 123456
Việc thiết lập các cấp mật khẩu nhằm mục đích phân quyền vận hành hệ thống, cho phép các kỹ sư có toàn quyền kiểm soát, trong khi công nhân chỉ được phép vận hành mà không có quyền cài đặt các giá trị trên hệ thống.
Tiến hành đăng nhập bằng cách nhấn vào nút Log In (Hình 5.5) khi đó bảng đăng nhập sẽ hiện ra (Hình 5.6), ta tiến hành nhập tài khoản mật khẩu
Hình 4.5 Màn hình chờ đăng nhập hệ thống
Hình 4.6 Màn hình đăng nhập hệ thống
Sau khi hoàn tất quá trình đăng nhập, người dùng sẽ được chuyển đến màn hình điều khiển chính, gọi là Control Screen Hệ thống mặc định ở chế độ Auto với giá trị Tap Position là 10.
Hình 4.7 Màn hình điều khiển
4.2.1 Vận hành chế độ bằng tay: Để vận hành hệ thống với chế độ bằng tay, ở màn hình vận hành Control Panel, ta nhấn nút chuyển từ Auto (viết tắt của Automation) sang chế độ MAN (Viết tắt của Manual) Lúc này đèn hiển thị trạng thái Auto sẽ tắt và đèn hiển thị trạng thái Man sáng Phần trình bày dưới đây sẽ mô tả chi tiết quy trình và kết quả vận hành chế độ bằng tay
Hình 4.8 Màn hình chế độ điều khiển bằng tay (Manual)
Hai nút nhấn cạnh vị trí Tap dùng để điều chỉnh nấc điện áp Khi nhấn nút tăng, hệ thống sẽ kiểm tra các điều kiện: không có lỗi hệ thống, không giữ nút Emergency Stop, không vượt quá nấc, và điện áp không tăng quá nhanh trong thời gian ngắn Nếu tất cả điều kiện được thỏa mãn, bộ OLTC sẽ bắt đầu hoạt động và tiến trình chuyển nấc sẽ diễn ra.
- Đèn báo OLTC In Progress sáng
- Timer InProgress đếm thời gian chuyển nấc (set 5s tùy theo từng bộ OLTC)
- MBA T1 Flashing báo hiệu đang chuyển nấc
- Hệ thống được cài đặt không thể nhấn cùng lúc lên và xuống cùng lúc
- Nếu đang trong tiến trình hoạt động của bộ OLTC sẽ không thể điều khiển nâng hoặc hạ nấc được nữa
- Chỉ có thể nhấn Button nâng, hạ nấc khi bộ OLTC đang không trong tiến trình chuyển nấc
Hình 4.9 OLTC đang trong quá trình chuyển nấc
Hình 4.10 OLTC hoàn thành quá trình chuyển nấc bằng tay
Kết thúc quá trình tăng nấc bằng tay:
- Đèn báo In Progress tắt
- Điện áp và dòng điện giảm/tăng khi Tap Position tăng/giảm
Hình 4.11 Biểu đồ Tăng Giảm nấc phân áp bằng tay
- Khi sử dụng chế độ Manual, điện áp được điều chỉnh ngay sau khi chuyển nấc tùy vào việc tăng hay giảm nấc phân áp
- Mỗi lần chuyển nấc tối đa chỉ được 1 nấc/lần
4.2.2 Vận hành chế độ tự động Để vận hành hẹ thống với chế độ tự động, ta gạt Switch Auto/Manu sang chế độ Auto Nguyên lý hoạt động của hệ thống ở chế độ này đã được giải thích tại Hình 3.9 trang 52
Khi đèn hiển thị trạng thái Man tắt và đèn hiển thị trạng thái Auto sáng, người vận hành sẽ không còn khả năng nâng hoặc hạ nấc phân áp vượt quá mức nút nhấn.
Hình 4.12 Màn hình điều khiển chế độ Auto
❖ Giả lập sự cố sụt áp và quá áp:
Có 2 cách để giả lập sự cố sụt áp và quá áp: Sử dụng Setting Simulation Panel bên dưới Control Panel hoặc sử dụng CB đóng cắt các lộ tải 471, 473, 475,
Cách 1: Sử dụng Setting Simulation Panel
Bằng cách này, chúng ta có thể xác định điện áp hiện tại của đường dây 23kV Sau khi nhấn nút Set Simu, giá trị điện áp sẽ được thiết lập cho đường dây, và lúc này điện áp giả lập đạt 21.5kV.
- Timer Check bắt đầu đếm thời gian trong 3s để kiểm tra là sự cố thoáng qua hay sự cố thật, trong thời gian này, đèn báo Check sáng (Hình 4.13)
Hình 4.13 Kiểm tra sự cố thoáng qua hay sự cố thật
Sau khi Timer Check hoàn tất, đèn báo check sẽ tắt và bộ OLTC bắt đầu quá trình tăng nấc, nhằm giảm điện áp đường dây 23kV Đèn hiển thị "In Progress" sẽ sáng lên, cùng với MBA để thông báo rằng quá trình chuyển nấc đang diễn ra.
Hình 4.14 Bộ OLTC bắt đầu tiến trình điều áp
- Quá trình chuyển nấc tiến hành trong 7s được biểu thị trên Timer InProgress (Hình 4.14)
Hình 4.15 Bộ điều áp tiếp tục điều áp khi nhận thấy điện áp hiện tại chưa đạt yêu cầu
- Bộ điều áp tiếp tục tiến trình chuyển nấc tiếp theo khi điện áp thực chưa đạt yêu cầu (Hình 4.15)
Hình 4.16 Hoàn tất quá trình điều áp
- Quá trình điều áp được biểu thị bằng 2 đồ thị bên dưới (Hình 4.17)
Hình 4.17 Quá trình điều áp hiển thị qua đồ thị
Để giả lập sự cố 1, hãy giữ lệnh điều áp lớn hơn 10 giây bằng cách nhấn vào nút Simu OLTC Progress 10s (Hình 4.18) Khi đó, thời gian điều áp sẽ được điều chỉnh thành 10 giây thay vì 7 giây như thông thường.
Hình 4.18 Chế độ giả lập sự cố 1 OLTC Progress 10s
Khi hệ thống phát hiện thời gian điều áp vượt quá quy định, nó sẽ tự động dừng bộ OLTC và kích hoạt đèn báo Alarm để chờ khắc phục sự cố Sau khi khắc phục xong, người dùng có thể nhấn nút Reset để khởi động lại hệ thống.
Hình 4.19 Kết quả giả lập sự cố 1
Để giả lập hai sự cố vượt nấc, nhấn vào nút Simu Voltage Collapse (Hình 4.20) Thời gian điều áp sẽ giảm xuống còn 5 giây thay vì 7 giây như thông thường Hệ thống sẽ kiểm tra lỗi định kỳ mỗi 20 giây, không vượt quá 3 nấc điều áp Nếu hệ thống phát hiện điều áp vượt quá 3 nấc trong vòng 20 giây, nó sẽ tự động kích hoạt lệnh dừng khẩn cấp bộ điều áp để hạn chế tình trạng điều áp quá nhiều lần trong thời gian ngắn.
Hình 4.20 Chế độ giả lập sự cố 2 vượt nấc phân áp
Hình 4.21 Kết quả giả lập sự cố 2
- Màn hình cảnh báo trong quá trình điều áp, khi nhận thấy có sự thay đổi so với điện áp 23kV (Hình 4.22)
Hình 4.22 Các lỗi được thông báo tại danh sách cảnh báo
Màn hình cảnh báo hệ thống trong phần mềm WinCC RT Advanced cung cấp thông tin về các cảnh báo hiện tại và lịch sử, giúp người dùng dễ dàng thống kê, phát hiện và xử lý sự cố hiệu quả.
- Các danh sách cảnh báo gồm có 5 cột: o No.: Mã sự cố
▪ No 1: Cảnh báo điện áp cao
▪ No 2: Cảnh báo điện áp thấp
▪ No 3: Lỗi Tap Position (Vượt quá ngưỡng 19 nấc phân áp)
▪ No 4: Thông báo Bộ Điều áp đang trong tiến trình chuyển nấc
▪ No 5: Lỗi giữ lệnh In Progress quá lâu
▪ No 6: Lỗi vượt nấc OLTC o Time: Thời gian xảy ra sự cố o Date: Ngày tháng năm xảy ra sự cố o State: Trạng thái sự cố
▪ O (Out): Lỗi đã đi, hết lỗi o Text: Tên sự cố
Kết quả giả lập sự cố 1 và 2 được hiển thị chính xác trong danh sách lỗi hiện tại, chỉ sau 20 giây kể từ khi hệ thống điều áp phát hiện lỗi vượt nấc và thực hiện lệnh dừng khẩn bộ điều áp.
4.2.3 Thu thập và lưu trữ dữ liệu