Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.
Lý do lựa chọnđ ề tài
Hệ thống bảo vệ trên LĐPP đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việcngănchặndòng điện sự cố tập trung về vị trí ngắn mạch Hệ thống bảo vệ không chỉ giảmt h i ể u tốiđanhữngthiệthạivềtàisản,antoànchotínhmạngconngườimàcòngó pphầnđảmbảođộtincậycungcấpđiện.Tuynhiên,nhữngphátminhtrongcôngnghện guồnDGngàyna yđ ã d ẫ n đếnn h i ề u t h a y đ ổ i t r o n g vấ nđ ề v ậ n h àn hv à b ả o v ệh ệ t h ố n g đ i ệ n Điểmmạnhcủacácloạicôngnghệnguồnpháthiệnnaychínhlàtậndụngđược nguồnnguyên/ nhiênliệusạchđểchuyểnhóathànhcôngsuấtđiện,cungcấpchophụtảitrongkhi vận hành với chi phí tiết kiệm hơn so với nguồn điện truyền thống Hơn thến ữ a , cácnguồnDGcóthểhoạtđộngnhưmộtnguồnnănglượngdựphòng,hỗtrợkhảnăngk hôiphụccungcấpđiện khiLĐPPgặpsựcố.Mặcdùvậy,sựhiệndiệncủanhữngngu ồnDGnàygâyranhữngtháchthứcnhấtđịnhliênquanđếnvấnđềvậnhànhvàbảovệhệthốn gđiện,chẳnghạnnhư:i)sựmấtphốihợpbảovệgiữacácthiếtbị,ii)sựthayđổitrạngth á i v ậ n hà nh c ủ a lướidocác đ ặ c t í n h h o ạ t động c ủ a n gu ồn D G (sựg i á n đ o ạ n công suất phát ngõ ra do ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, đặc tính P2P, đặct í n h P&P).Từ những nhận định trên, việc đề xuất hệ thống bảo vệ cho LĐPP có xemxétđếnnhữngđặctínhvậnhànhkhác nhaucủacácnguồnDGlàcấpthiếtvàsẽđượ ctácgiảtậptrungnghiêncứutrongluậnánnày.Chitiếthơn,phươngpháppháthiện ,địnhvị,cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện (gọi tắt là FLISR) cho LĐPP khi chưatíchhợpvàcótíchhợpcácnguồnDGsẽđượcpháttriểnvàđánhgiátínhhiệuquả.S ongsongđó,việccảitiếnphươngphápphântíchngắnmạchtruyềnthốngđểthíchnghih ơnvớinhững đặc tính vận hành của các nguồn DG sẽ là một điểm mới trong luận ánnày,nhằmcảithiệnviệcđiềuphốicácthiếtbịbảovệtrênLĐPPthôngquaviệcxácđịnhkhoả ngtincậytốtnhấtcủacácđiệnápnút.Nhờvàoviệcsửdụngnhữngrelaybảovệkỹthuậtsốv
4 àTBBVthôngminhkhác,cácphươngánFLISRkhôngchỉđềxuấtcácbướcthựchiệncá chlysựcố,khôiphụccungcấpđiệnmàcònchỉracáchthứcnângcaođộhoạt động tin cậy của hệ thống bảo vệ thông qua khả năng điều phối các TBBV nêu trên.
Mục tiêu và đối tượngn g h i ê n cứu
Khi xuất hiện sự cố trên LĐPP có liên kết với các nguồn DG, vấn đề cấp bách chính là việc nhận dạng sự cố nhanh chóng Ngay sau khi công tác dò tìm vị trí và cô lập khu vực bị sự cố hoàn tất, việc khôi phục cung cấp điện cho những khu vực phụ tải bị ảnh hưởng bởi sự cố sẽ được thực hiện Nhờ vào sự phát triển của các thiết bị truyền thông, các thiết bị bảo vệ kỹ thuật số, các thiết bị truyền dữ liệu FTU, các bộ cảnh báo sự cố FI và các thiết bị đo lường thông minh trên LĐPP, các dữ liệu thời gian thực sẽ được thu thập nhằm phục vụ cho việc phát triển, cải tiến hệ thống bảo vệ khi có sự xuất hiện của các nguồn DG khác nhau (IBDG vàRBDG).
Có thể thấy rằng, việc phát triển một hệ thống bảo vệ thích nghi và hiệu quả cho LĐPP không thể không xem xét đến xu hướng phát triển của các nguồn DG Chính vì vậy, các mục tiêu nghiên cứu được đề cập trong luận án này tập trung vào việc phát triển các phương pháp FLISR bên cạnh cải tiến phương pháp phân tích ngắn mạch và điều phối bảo vệ trên LĐPP khi có sự xuất hiện của những nguồn DG, cụ thể như sau:
1) Phát hiện sự cố nhanh chóng dựa vào việc so sánh những tín hiệu đo lường dòng điện và điện áp vượt quá giá trị ngưỡng cài đặt thích nghi và tỉ lệ cho trước (adaptable and scalable thresholds of current andv o l t a g e ) ;
2) Định vị chính xác phân đoạn có sự cố dựa vào việc kết hợp những tín hiệu cảnh báo bảo vệ tác động TPS, bảo vệ khởi động PUS và tín hiệu chỉ báo sự cố FI từ các TBBV như relay bảo vệ kỹ thuật số, recloser, LBS, RMU và FI trênLĐPP;
3) Cách ly phân đoạn có sự cố và khôi phục cung cấp điện cho các phụ tải bị ảnhhưởngmấtđiện cóxemxétđến hàmmụctiêuvớihaiđiều kiệnràngbuộc về mặt vận hành: i) khôi phục tối đa lượng công suất bị mất và ii) giảm thiểu tối đa số lần thao tác đóng cắt chuyểntải;
4) Phát triển phương pháp dự báo phụ tải, điện áp để xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút trên LĐPP có xem xét đến sự xuất hiện của nguồn DG nhằm cải thiện độ chính xác và số lần thực hiện phân tích ngắnmạch;
5) Cải thiện việc điều phối các bộ trị số của các thiết bị bảo vệ bằng cách sử dụngcácgiảithuậttìmkiếmtốiưuvàđềxuấtcácchứcnăngbảovệmớiđể thích nghi với sự hiện diện của nguồn DG/MG trên LĐPP (đặc tính vận hành P2P, P&P và sự thay đổi đột ngột về trạng thái vận hành củac h ú n g ) Trên cơ sở kết hợp các mục tiêu từ 1) đến 5), tác giả đề xuất một phương pháp FLISR hoàn chỉnh cho LĐPP có nguồn DG chứa các khâu xử lý sau:(1)khâu xử lý phát hiện, định vị, cách ly phân đoạn có sự cố và khôi phục cung cấp điện với tổng thời gian xử lý không quá 02 phút;(2)khâu xử lý phân tích ngắn mạch để cải thiện độ chính xác của kết quả và giảm thiểu đáng kể số lần thực hiện; và(3)khâu xử lý điều phối hệ thống bảo vệ để đảm bảo các TBBV hoạt động tin cậy khi LĐPP được tái cấut r ú c
1.2.2 Đối tượng nghiêncứu Để đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu trên, những đối tượng nghiên cứu của luận án này được trình bày cụ thể như sau:
1) Các đặc tính vận hành của nhiều nguồn DG (IBDG và RBDG), cụ thể tập trung vào các loại nguồn IBDG như: hệ thống PVS và hệ thốngBESS;
2) Các phương pháp phát hiện sự cố nhanh chóng sử dụng các thiết bị FTU có chức năng FI, recloser, relay bảo vệ kỹ thuậtsố;
3) Các phương pháp định vị/dò tìm vị trí sự cố chínhxác;
4) Các phương pháp cách ly/cô lập sự cố và khôi phục cung cấp điện có xem xét các điều kiện ràng buộc về mặt vậnhành;
5) Các phương pháp phân tích ngắn mạch trên LĐPP có xét đến từng loại nguồn DG;
6) Các phương pháp dự báo phụ tải, dự báo khoảng tin cậy giá trị điện áp nút trênLĐPP;
7) Các phương pháp điều phối bảo vệ cho các relay kỹ thuật số hiện đang áp dụng choLĐPP;
8) Sử dụng hệ thống SCADA/DMS để thu thập dữ liệu phục vụ cho phương pháp FLISR và tự động cài đặt các thiết bị bảovệ;
9) Ứng dụng hệ thống truyền dẫn thông tin 02 chiều và các giao thức truyền tin phục vụ trong lĩnh vực bảo vệ hệ thống điện gồm: IEC 60870-5-104 và IEC61850.
Tích hợp nguồn DG/MG vào LĐPP và đề xuất phương pháp FLISR (trong Chương 3) Đề xuất phương pháp phân tích ngắn mạch có xét đến những đặc tính vận hành đa dạng của nguồn DG/
MG (trong Chương4) Đề xuất phương pháp điều phối bảo vệ quá dòng (trong Chương 4) Đề xuất hệ thống bảo vệ cho LĐPP thông minh có tích hợp nguồn DG/MG (trong Chương 5)
Nội dung nghiên cứu vàg i ớ i hạn
1.3.1 Phạm vi và nội dung nghiênc ứ u
Trước tiên, phương pháp FLISR sẽ được đề xuất áp dụng cho LĐPP khi chưa có nguồn DG/
MG nhằm đánh giá khả năng thỏa mãn các điều kiện ràng buộc cũng như thời gian xử lý giải thuật nhanh Tiếp theo, phương pháp này tiếp tục được đề xuất cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG, được phân tích chi tiết ở Chương 3 Theo đó, phương pháp FLISR đã chứng minh việc tận dụng nguồn DG như một nguồn phụ trợ/dự phòng trong những phương án khôi phục cung cấpđiện.
Khi phân tích mật độ phân bổ năng lượng của bộ dữ liệu quá khứ thu thập, tác giả nhận thấy rằng mật độ phân bổ của phụ tải, điện áp nút trên LĐPP có dạng trực quan của hàm phân phối chuẩn Chính vì vậy, tác giả đã phát triển một phương pháp dự báo khoảng giá trị tin cậy dựa vào điện áp/dòng điện phụ tải để xác định khoảng dao động của dòng điện ngắn mạch tại các nút có liên kết với TBBV trên LĐPP có xem xét đến sự xuất hiện của nguồn DG, nhằm cải thiện độ chính xác và số lần thực hiện phân tích ngắn mạch, như được thảo luận tại Chương 4 Song song đó, việc nghiên cứu phương pháp điều phối hệ thống bảo vệ cũng đã được thực hiện trên LĐPP nhằm mục đích sử dụng hiệu quả kết quả phân tích ngắn mạch và kết quả của phương pháp FLISR Cuối cùng, trong Chương 5, tác giả đề xuất một phương pháp FLISR hoàn chỉnh cho LĐPP có nguồn DG có xem xét đến việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và hệ thống bảo vệ thích nghi dựa trên việc sử dụng các relay bảo vệ kỹ thuật sốD D R
Hình 1.1 Những nội dung nghiên cứu chính trong luận án
Luận án này tập trung chủ yếu vào việc phát triển phương pháp FLISR, phân tích ngắn mạch, điều phối bảo vệ cho LĐPP khi có sự tích hợp của những loại nguồn DG khác nhau Theo đó, giới hạn nghiên cứu của luận án như sau:
1) Mô hình LĐPP sử dụng hệ thống nối đất trực tiếp Những hệ thống nối đất qua điện trở, nối đất qua cuộn kháng và hệ thống nối đất của các nguồn DG không thuộc phạm vi nghiêncứu;
2) Những chức năng bảo vệ sử dụng dòng điện thứ tự nghịch như F46 hoặc sửdụng điện áp làm giá trị tham chiếu như F27, F59, F47, ∆VUBchưa được xemxét trong luậnán;
3) Tuy sử dụng các relay bảo vệ kỹ thuật số hoặc thiết bị tương tự đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60870-5-104 hoặc IEC 61850 nhưng luận án chỉ tập trung vào việc khai thác khả năng cung cấp dữ liệu thời gian thực và truyền nhận dữ liệu tốc độcao.
4) Luận án không đặt vấn đề nghiên cứu chế tạo thiết bị bảo vệ mà chỉ tập trung vào việc nghiên cứu đề xuất cải tiến, kết hợp các mô-đun phần mềm cùng với các relay bảo vệ kỹ thuật số nhằm đáp ứng yêu cầu về thời gian xử lý nhanh và hoàn thiện kết quả của phương pháp FLISR dành cho LĐPP có nguồnDG. 5) Mô hình DG/MG tích hợp vào LĐPP trong luận án được xây dựng thông qua cấu hình tiêu biểu từ tiêu chuẩn IEEE 1547 [59] DG/MG được kết nối đến LĐPP truyền thống tại vị trí ”weak bus” với công suất lắp đặt được lựa chọn để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cục bộ trong nhiều giờ mà còn có thể hỗ trợ khôi phục cung cấp điện cho tuyến dây trong ít nhất mộtg i ờ ;
6) Hạ tầng truyền dẫn thông tin được giả định rằng hoạt động với độ tin cậy và ổn định cao Theo đó, số lượng và chất lượng của dữ liệu được đảm bảo đầy đủ, tin cậy để có thể tiến hành các nghiên cứu trong luậná n ;
7) Vấn đề phối hợp giữa các TBBV trên trục chính và các TBBV trên nhánh rẽ chưa được xem xét trong luận ánnày.
Phương pháp nghiên cứu vàt h ự c hiện
Để hoàn thành luận án này, tác giả đã đề ra các phương pháp nghiên cứu và cách thực hiện như trongBảng 1.1:
Bảng 1.1.Các phương pháp nghiên cứu tương ứng với từng phương pháp thực hiện
Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực hiện
1.Tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu đã đề ra trong nội dung nghiên cứu của luận án
Sử dụng nguồn tài liệu từ các tạp chí khoa học, hội nghị chuyên ngành, bài báo nghiên cứu được công bố trên thư viện điện tử IEEEXPLORE, Springer, Energies, Elsevier và các tạp chí của các TrườngĐại học trong nước
Tham khảo các luận văn, luận án, đềtài nghiên cứu khoa học có liên quan
Tham dự các Hội thảo chuyên đề trong và ngoàinước
Tóm tắt ưu, khuyết điểm, xác định mức độ và phạm vi ứng dụng của các phươngpháp bảo vệ LĐPP có DG khác
2.Thu thập dữ liệu thực tế để quan sát, xác định các mối quanhệ,liên kết với lĩnh vực nghiên cứu nhằm chỉ ra những điểm thiếu sót cần hoàn thiện/cải tiến/bổ sung hoặc cần phát triển giải pháp/phương phápmới
Xác định các đơn vị có thể cung cấp nguồn dữ liệu thựctế
Vị trí thu thập dữ liệu thực tế để có thể bố trí thiết bị đo
Quan sát nguồn dữ liệu thu thập để đối chiếu với thực trạng của các phương pháp nghiên cứu
Chỉ ra những điểm còn thiếu sót nhằm bổ sung hoặc cải tiến hoặc hoàn thiện phương pháp trước hoặc phát triển giải phápkhắc phục những thiếu sót
3.Xây dựng, phát triển các mô hình, giải thuật liên quan đến phạm vi nghiên cứu
Phân tích cơ sở lý thuyết về hệ thống bảovệvà phân tích ngắn mạch đối vớiL Đ P P
Phát triển các mô hình, giải thuật liên quan để khắc phục những thiếu sót của cách ệ thống bảo vệ LĐPP trước đó
4.Viết chương trình, công cụ, phần mềm để tích hợp các môhình,giải thuật đã xây dựng, phátt r i ể n
Xác định ngôn ngữ lập trình để xây dựng các chương trình, công cụ, phầnmềm
Xác định nguồn lực hỗ trợ/tài trợ thực hiện chương trình, công cụ, phầnmềm
Tích hợp các chương trình, công cụ, phần mềm để có thể phối hợp hoạt động vớinhau
5.Thực hiện mô phỏng trên phần mềm để thu thập các kết quảcùng với việc đánh giá kết quả thực nghiệm cóđược
Xuất kết quả mô phỏng/thực nghiệm từ chương trình, công cụ, phần mềm đã phát triển
Biểu diễn kết quả dưới dạng bảng biểu, hình ảnh
Viết thuyết minh kết quả mô phỏng/thực nghiệm kết hợp với các nội dung đánh giá,phân tích cụthể
6.Viết công trình nghiên cứu để công bố trên các tạp chí, hội nghị trong nước và quốc tế hoặc triển khai các đề tài nghiên cứu khoa học
Dựa trên những cơ sở lý thuyết mới và các kết quả mô phỏng/thực nghiệm, tác giả tiến hành phân tích, tổng hợp, phối hợp vớinhóm hướng dẫn để viết bản thảo nộp cho cáct ạ p chí, hội nghị trong nước và quốc tế
Tiến hành hiệu chỉnh nếu bản thảo được yêu cầu hiệu chỉnh, sửa đổi, bổsung
Tổng hợp các công trình nghiên cứu đã được công bố vào nội dung của luậnán
Đóng góp chính củal u ậ n án
Luận án này bao gồm bốn kết quả đóng góp chính cho hệ thống bảo vệ của LĐPP có tích hợp nguồn DG, được trình bày cụ thể như sau:
- Đã đề xuất một phương pháp FLISR hiệu quả cho LĐPP truyền thống và LĐPP có tích hợp nguồn DG Trên cơ sở sử dụng dữ liệu 1 từ các thiết bị IED, FTU có chức năng FI và relay bảo vệ kỹ thuật số để nhanh chóng phát hiện và định vị chính xác phân đoạn có sự cố trên LĐPP Ngay sau khi định vị được phân đoạn có sự cố, phương pháp FLISR tiếp tục triển khai bước đề xuất những phương án cách ly phân đoạn bị sự cố và khôi phục cung cấp điện những phân đoạn mất điện bởi sự cố dựa trên việc giải hàm mục tiêu 2 có xem xét hai điều kiện ràng buộc gồm: i) khôi phục tối đa lượng phụ tải điện bị mất và ii) số lượng bước thực hiện là thấp nhất Ưu điểm của phương pháp này chính là khả năng nhận diện và xử lý hiệu quả tình trạng hoạt động vượt cấp của relay bảo vệ kỹ thuật số 3 Những nguy cơ mất phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị liền kề cũng được chỉ ra trong kết quả phân tích của các phương án FLISR Hơn thế nữa, phương pháp FLISR đã ưu tiên tận dụng nguồn DG như một nguồn phát phụ trợ trong các phương án khôi phục cung cấp điện Cuối cùng, tổng thời gian thu thập và xử lý dữ liệu, tính toán phân tích để tìm kiếm và xếp hạng những phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện là không quá hai phút nhờ vào hệ thống SCADA/DMS với mạng truyền dẫn thông tin tốc độcao.
- Trên cơ sở các nguy cơ mất phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị bảo vệ liền kề nhau được chỉ ra trong kết quả phân tích của từng phương án FLISR, việc cải tiến phươngphápphântíchngắnmạch truyềnthốngđãđượcthựchiệnvà ápdụngchoLĐPP cótíchhợpcácnguồnDG.Cụthểhơn,cácphươngphápdựbáophụtảingắnhạnđược
1 Bằng giao thức truyền thông tin gồm IEC 60870-5-104 và IEC 61850.
2 Dựa vào 07 tiêu chí đánh giá sau: i) PFV, ii) BVV, iii) LOP, iv) OC, v) NSS, vi) LOSS, và vii) PRV.
3 Trên LĐPP, việc đặt nhiều thiết bị bảo vệ trên cùng một tuyến dây trung thế hoặc sau khi lưới điện thay đổi cấu trúc lưới điện khác với hiện trạng ban đầu đều có thể dẫn đến tình trạng này.
10 phát triển để xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút Sau đó, các khoảng giá trị nàytiếptụcđượcdùng đểxácđịnhkhoảnggiátrịtincậycủadòngđiệnngắnmạchnhằm phục vụ điều phối các relay bảo vệ kỹ thuật số Như vậy, phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến cho thấy sự hiệu quả trong việc cải thiện độ chính xác của kết quả phân tích bên cạnh việc giảm thiểu số lần thực hiện tính toán không cầnt h i ế t
- Thông qua những kết quả tính toán phân tích ngắn mạch dựa trên phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống đã được cải tiến, phương pháp chỉnh định thông số cài đặt của các relay bảo vệ kỹ thuật số đã được đề xuất và áp dụng cho LĐPP thông minh có tích hợp nguồn DG Ngay sau khi phương pháp FLISR hoàn tất chu trình thực hiện,cácngưỡnggiátrịcàiđặtứngvớitừngchứcnăngbảovệF50P,F50G,F51P,F51G, F67P, F67G sẽ được cài đặt thông qua hệ thống SCADA/DMS Mặt khác, chức năng bảo vệ F46BC 4 sẽ được cài đặt bổ sung nhằm đảm bảo dòng điện sự cố đóng góp từ các nguồn DG vào LĐPP được nhanh chóng pháthiện.
- Một mô hình thiết bị bảo vệ DDR cho LĐPP có tích hợp nguồn DG được tác giả đề xuất trên LĐPP cụ thể Các mô-đun phần mềm 5 được tích hợp và phối hợp hoạt động trong cùng một bộ vi xử lý điều khiển của thiết bị bảo vệ nhằm thỏa mãn các mục tiêu đềra.
Giá trịthựctiễn
Kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng vào thực tiễn vận hành tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM để hỗ trợ Điều độ viên trong việc nhanh chóng phát hiện, định vị, đề xuất phương án cách ly phân đoạn có sự cố và khôi phục cung cấp điện cho những phân đoạn bị ảnh hưởng bởi sự cố tại LĐPP Củ Chi và Duyên Hải Từ đó, góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của các đơn vị quản lý lưới điện của khu vực này Quy mô của hai LĐPP này được thể hiện chi tiết tạiBảng 1.2.
Bảng 1.2.Quy mô LĐPP được đề cập trong luận án
1 Số lượng MBT trung gian cấp nguồn (máy) 11 7
2 Số tuyến dây trung thế (tuyến) 41 23
4 Hoạtđộngdựatrênnguyêntắcsửdụngcácgiátrịdòngđiệnthànhphầnthứtựthuận,thứtựnghịchđểpháthiện hiện tượng mất cân bằng dòngđiện.
5 Mô-đun đo lường lấy mẫu dữ liệu theo thời gian thực, mô-đun bảo vệ chính, mô-đun bảo vệ phụ và mô-đun truyền dẫn thông tin.
5 Tổng số khách hàng (khách hàng) 160.015 30.377
6 Tổng số lượng nút (nút) 166 109
7 Tổng số thiết bị đóng cắt trên lưới điện (thiết bị) 312 453
Tương tự, các phương pháp và chương trình dự báo khoảng giá trị tin cậy của điện áp/dòng điện phụ tải, phân tích ngắn mạch và điều phối bảo vệ đang được triểnkhai tạiTổng công ty Điện lực Tp.HCM Kết quả của các phương pháp này sẽ được trình bày chi tiết trong các chương sau của luận án nhằm làm rõ giátrị thực tiễn mang lại.
Cấu trúc củalu ận án
Nhằm đảm bảo tính mạch lạc, thứ tự sắp xếp hợp lý và nội dung của các vấn đề nghiên cứu được liên kết với nhau, luận án sẽ được trình bày theo cấu trúc sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về mục tiêu, đối tượng nghiên cứu, nội dung được thực hiện trong luận án, các phương pháp thực hiện cũng như các kết quả đóng góp chính và giá trị thực tiễn mà luận án mangl ạ i
Chương 2: Tổng quan về hệ thống bảo vệ cho LĐPP có xem xét các nguồn DG/MG.
Chương 3: Phương pháp FLISR đề xuất dành cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG.
Chương 4: Phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến và phương pháp điều phối bảo vệ quá dòng dành cho LĐPP tích hợp nguồnD G / M G
Chương 5: Đề xuất hệ thống bảo vệ cho LĐPP tích hợp nguồnDG/MG
Tóm lại, các nội dung liên quan đến việc lựa chọn vấn đề, phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu đã được trình bày tóm tắt tại các Mục từ 1.1 đến 1.4 Bốn đóng góp chính của luận án đã cho thấy những giá trị và tính khả thi khi áp dụng vào thực tiễn Về mặt cấu trúc, luận án được phân chia thành 6 chương, trong đó: Chương 1 giới thiệu tóm tắt về luận án, Chương 2 trình bày những vấn đề nằm trong nguồn tài liệu tham khảo có liên quan đến phạm vi nghiên cứu trước khi đề cập đến ưu, khuyết điểm và nhận định của tác giả Trong Chương 3 và Chương 4, tác giả lần lượt trình bày cơ sở lý thuyết, mô hình/phương pháp/giải pháp đã phát triển cùng với các kết quả mô phỏng/thực nghiệm minh chứng Tiếp theo, Chương 5 thể hiện những nội dung đề xuất liên quan đến hệ thống bảo vệ mới cho LĐPP có xem xét sự tích hợp các nguồn DG dựa trên các mô hình/phương pháp/giải pháp đã được phát triển Cuối cùng, các kết quả đạt được và hướng nghiên cứu phát triển sẽ được thể hiện chi tiết trong Chương 6 của luận án.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHO LĐPP CÓ XÉT ĐẾN SỰ TÍCH HỢPNGUỒNDG/MG
TổngquanvềphươngphápFLISRchoLĐPPtruyềnthống
2.1.1 Giới thiệu về hệ thống quản lý và vận hànhLĐPP
Hệ thống quản lý LĐPP đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điềukhiển lưới điện nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng Theo tài liệu [1], một hệ thống quản lý tiên tiến được đề xuất áp dụng trên LĐPP gồm ba ứng dụng sau: điều chỉnh điện áp, đáp ứng phụ tải (Demand Response) và FLISR Liên quan đến hệ thống bảo vệ LĐPP, phương pháp FLISR ưu tiên dò tìm chính xác phân đoạn có sự cố trước khi thực hiện các bước cách ly sự cố và tìm kiếm phương án khôi phục cung cấp điện Qua đó, các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện. Tóm lại, quá trình khôi phục cung cấp điện của ứng dụng FLISR có thể xem xét dưới khía cạnh là một phần của đáp ứng phụ tải điện trênLĐPP.
Hơn nữa, theo tài liệu [2], hệ thống quản lý LĐPP tập trung vào việc đáp ứng phụ tải và được phân loại thành hai hướng tiếp cận khác nhau: i) dựa vào chính sách khuyến khích và ii) dựa trên lợi ích kinh tế Đối với hướng tiếp cận đáp ứng phụ tải dựa vào chính sách khuyến khích, hệ thống quản lý LĐPP sẽ được phát triển tùy thuộc vào mục tiêu cụ thể của phương pháp điều chỉnh, chẳng hạn như: phương pháp điều khiển phụ tải trực tiếp [3-4], sử dụng chính sách để tiết giảm tải đỉnh [5-6], ràng buộc thông qua hợp đồng mua bán điện [7-8], sử dụng chương trình đáp ứng phụ tải khẩn cấp [9-10], dựa vào việc giao dịch trên thị trường và cung cấp các dịch vụ phụ trợ [11] Đối với hướng tiếp cận đáp ứng phụ tải dựa trên lợi ích kinh tế, hệ thống LĐPP ưu tiên sử dụng dữ liệu về thời gian sử dụng điện ToU (Time of Use), giá điện theo thời gian thực và giá điện đỉnh để đề xuất các phương án điều chỉnh đáp ứng mục tiêu đề ra [12-15].Bảng
2.1trình bày tóm tắt những ứng dụng của hệ thống quản lý LĐPP thông qua những công trình nghiên cứu trước đây bên cạnh những ưu điểm và giới hạn theo quan điểm nhận xét của tácgiả.
Bảng 2.1.Bảng tóm tắt nội dung những công trình nghiên cứu liên quan đến hệ thống quản lý LĐPP
Các nghiên cứu hiện nay
Tóm tắt nghiên cứu Ưu điểm Giới hạn
[1] Sử dụng hệ thống quản lý LĐPP để điều khiển điện áp, đáp ứng phụ tải và thực hiện phương pháp FLISR
Dò tìm chính xác phân đoạn có sựcố;
Ưu tiên khôi phục cung cấp điện cho phụ tải quantrọng.
Chưa xem xétđếncác điều kiệnràngbuộc về mặt vận hành;
Chưa xem xét đến hệ thống bảo vệsaukhi thực thiFLISR.
[3-4] Điều khiển phụ tải trực tiếp
Có thể tác độngtrựctiếp vào phụ tải để lập tức thay đổi hành vi của phụtải.
Không khả thikhitriển khai thựctế;
Phức tạp trong quá trình thương thảo hợp đồng vớikhách hàng.
[5-6] Đáp ứng phụ tải dựa vào chính sách khuyến khích
Không tác độngtrựctiếp vào phụtải;
Phụ tải chậm thay đổi khi có yêucầutiếtgiảm;
[7-8] Thông qua hợp đồng mua bán điện để điều chỉnh hành vi tiêu thụ của phụ tải
Gián tiếp điềukhiểnphụ tải thông qua hợp đồng mua bán điện và những thỏa thuận trong hợp đồng;
Không tác độngtrựctiếp vào phụtải;
Phụ thuộc vào thỏa thuận cam kết trong hợp đồng giữa khách hàng vớiĐiệnlực.
[9-10] Sử dụng chương trình đáp ứng phụ tải khẩn cấp
Không tác độngtrựctiếp vào phụtải;
Chi phí khuyến khích kháchhàngtiết giảm/tiêu thụ điệncao;
Chỉ tập trung vào khách hàng cólượngđiện năng tiêuthụ lớn.
[11] Giao dịch trên thị trường và cung cấp các dịch vụ phụ trợ
Các đơn vị cungứngđiện chủ động làm việc với kháchhàng;
Độ tin cậy cungcấp điện và chất lượng điện năng cao.
Khách hàng phải thường xuyêntheodõi thịtrường;
Chi phí cungcấp dịch vụ phụ trợ không thấp.
[12-15] Đáp ứng phụ tải theo hướng tối đa hóa lợi ích kinh tế dựa vào thời gian sử dụng điện TOU (Time of
Use), giá điện theo thời gian thực và giá điện đỉnh
Lợi ích kinh tế của các đơn vị thựchiệnđáp ứng phụ tải được sinh ra thông qua việc cânbằng đồ thị phụ tải.
Độ tin cậy cungcấpđiện có thể bị ảnh hưởng khi mục tiêu lợi ích kinh tế được ưu tiên hàngđầu.
Có thể thấy rằng, các công trình nghiên cứu về hệ thống quản lý LĐPP chủ yếu tập trung vào vấn đề quản lý và đáp ứng phụ tải Các phụ tải được giám sát chặt chẽ và được điều khiển hành vi thông qua hệ thống quản lý LĐPP tùy thuộc vào mục đích vận hành cụ thể Mặc dù các phương pháp DR thường định hướng sử dụng chính sách hoặc dựa trên lợi ích về mặt kinh tế nhưng vấn đề cốt lõi của phương pháp DR chính là đảm bảo phụ tải được cung cấp điện liên tục Như vậy, những sự cố trên LĐPP không chỉ gây gián đoạn cung cấp điện cho những phụ tải thuộc khu vực bị sự cố mà còn cho những phụ tải thuộc khu vực khác Theo đó, hệ thống quản lý LĐPP phải nhận biết được sự xuất hiện của sự cố nhằm kịp thời đưa ra giải pháp cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện Chính vì vậy, phương pháp FLISR sẽ được tác giả phát triển trong luận án này trên LĐPP khi không có nguồn DG và có nguồn DG thông qua việc tích hợp vào hệ thống SCADA/DMS – Hệ thống quản lýLĐPP.
Hiện nay, các phương pháp phát hiện và định vị vị trí sự cố thường tận dụng các tín hiệu truyền từ các thiết bị đầu cuối (FTU) bố trí dọc trên tuyến dây trung thế kết hợp với trạng thái vận hành thời gian thực của LĐPP như đã đề cập trong tài liệu [16-18].
Cụ thể, LĐPP được mô hình thành từng khu vực nhỏ để phân tích sự cố khi vận hành hình tia và liên kết vòng trong tài liệu [16] Phương pháp này tuy đơn giản nhưng gặp khuyết điểm trong việc định vị chính xác vị trí sự cố bên trong khu vực Ở tài liệu [17], các thiết bị chỉ báo sự cố (FI) được sử dụng để định vị vị trí sự cố Tài liệu [18] cho thấy các thiết bị FI được tích hợp vào trong thiết bị đóng cắt như LBS/Recloser nhằm phân chia LĐPP thành những phân đoạn nhỏ và hình thành nên một mô hình lưới điện cótính chất kết nối với nhau Dựa vào các tín hiệu chỉ thị và thông tin sự cố từ thiết bị LBS/recloser tích hợp FI, phân đoạn có sự cố được xác định Tuy nhiên, phương pháp đề xuất trong nghiên cứu này chưa đề cập đến vấn đề khôi phục cung cấp điện Mặt khác, độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào việc định nghĩa trước các phân đoạn trên một tuyến dây của LĐPP Nếu LĐPP có tính chất kết nối phức tạp, chẳng hạn như các tuyến dây vận hành liên kết vòng, tính hiệu quả của phương pháp này sẽ bị ảnh hưởng khi định vị vị trí sựcố.
Mặt khác, trong tài liệu [19,20], một cách xác định vị trí sự cố hiệu quả được giới thiệu chính là dựa vào việc tính toán khoảng cách từ nguồn đến vị trí sự cố thông qua việc xác định giá trị tổng trở tương đương Tuy nhiên, phương pháp này có những khó khăn do phụ thuộc vào: i) giá trị tổng trở ngắn mạch và ii) số lượng nguồn bơm vào vị trí sự cố Công nghệ truyền sóng được trình bày trong tài liệu [21-23] cũng là một phương pháp định vị trí sự cố Độ chính xác của phương pháp này bị ảnh hưởng khi LĐPP có nhiều nhánh rẽ hoặc máy biến thế phân phối được trang bị tính năng tự động điều chỉnh nấc Trong tài liệu [24-26], các phương pháp dựa trên kỹ thuật mạng nơ-ron, logic mờ, chuyên gia, lai ghép được ứng dụng để xác định vùng sự cố Khi LĐPP thay đổi cấu trúc hoặc khi trị số chỉnh định của các thiết bị bảo vệ thay đổi, các phương pháp này sẽ bộc lộ khuyếtđiểm.
Tài liệu [27] đề cập đến mô hình FLISR với hai tính năng gồm: i) quản lý LĐPP và ii) hỗ trợ đề xuất phương án xử lý khi sự cố xảy ra Nói một cách đơn giản, mô hìnhFLISR này hoàn toàn dựa vào khả năng tự động nhận diện trạng thái mất điện áp và tự động điều khiển theo thời gian định trước của các recloser [28] Một phương pháp tiếp cận FLISR khác là ứng dụng kỹ thuật truyền dữ liệu sự kiện có định hướng GOOSE(Generic Orient Object System Events) thông qua hạ tầng truyền dẫn [29] Những relay bảo vệ kỹ thuật số sẽ trao đổi thông tin sự cố lẫn nhau trên cùng một lớp mạng truyền dẫn Từ đó, chúng tự động thực hiện các bước định vị, cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện nhờ vào giải thuật lập trình sẵn Tuy phương pháp này có ưu điểm là dữ liệu truyềnnhận-thôngtinởtốcđộrấtcaovìbỏquanhiềutầngcấptrongmôhìnhOSI(Open SystemInterconnection) nhưng sẽ gây khó khăn trong vấn đề bảo mật – an toàn thông tin Dựa vào những tín hiệu truyền từ FTU có chức năng FI, recloser và relay bảo vệ kỹ thuật số và sự kết hợp hệ thống quản lý LĐPP SCADA/DMS, tài liệu [30] trình bày một phươngpháptiếpcậnFLISRhiệuquả.Khixảyrasựcốtrênlướiđiện,cácthiếtbịtrên thực hiện thu thập thông tin sự cố để cung cấp cho hệ thống SCADA/DMS Các thông tin này được kết hợp với kết quả tính toán trào lưu công suất nhằm hỗ trợ chương trình FLISR tìm kiếm các phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện Sau đó, hệ thống SCADA/DMS truyền lệnh điều khiển đến FTU có chức năng FI, recloser và relay bảo vệ kỹ thuật số như: lệnh đóng/cắt, lệnh thay đổi trị số bảo vệ và lệnh giải trừ tín hiệu bảo vệ Tài liệu [31-32] giới thiệu về hệ thống xử lý đa nhiệm có thể hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý vận hành LĐPP Hệ thống này chứa những mô-đun phần mềm đảm nhiệm từng khâu xử lý riêng biệt như khâu điều khiển khẩn cấp và khâu điều khiển khôi phục Cụ thể hơn, khâu điều khiển khẩn cấp thực thi những lệnh cách ly khi sự cố xuất hiện Sau đó, các dữ liệu trạng thái vận hành mới nhất được cập nhật và sử dụng để gợi ý phương án khôi phục cung cấp điện trong khâu điều khiển khôi phục Như là kết luận,Bảng 2.2trình bày tóm tắt những công trình nghiên cứu liên quan đến các phương pháp phát hiện, định vị, cách ly sự cố trên LĐPP bên cạnh những ưu điểm và giới hạn theo quan điểm nhận xét của tácgiả.
Bảng2.2.Bảng tómtắtnộidungnhữngcôngtrìnhnghiêncứuliên quanđến cácphương pháp pháthiện,địnhvịvàcách lysựcốtrênLĐPP
Các nghiên cứu hiện nay
Tóm tắt nghiên cứu Ưu điểm Giới hạn
[16-18] Phát hiện và định vị sự cố thông qua các bộ chỉ báo sự cố, các tín hiệu bảo vệ từcácthiết bị recloser, relay bảo vệkỹthuật số
Phân đoạn có sựcốđược định vị chính xác.
Chưa được tíchhợpthành một hệ thống dùngchung;
Chưa chỉ ra chínhxácvị trí xảy ra sựcố.
[19-20] Định vị vị trí sự cố thông qua mô hình tổng trở tương đương
Vị trí sự cố cóthểđược chỉ ra một cách tương đối chính xác.
Tổng trở ngắn mạch phụ thuộc vào dạngsựcố và gây ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán khoảngcách;
Số lượng nguồn, đặc tính vận hành của nguồn DG sẽ ảnh hưởng lớn đến kếtquả phân tích.
[21-23] Sử dụng công nghệ sóng (Travelling Wave) để định vị vị trí sự cố
Vị trí sự cốđượcchỉ ra chínhxác.
Thiết bị sử dụng công nghệ sóng có giáthànhlớn;
Không phù hợpcho LĐPP có nhiều nhánh rẽ.
[24-26] Định vị vùng sự cố sử dụng kỹ thuật mạng nơ- ron, fuzzy logic, chuyên gia, kỹ thuật lai
Vị trí sự cố cóthểđược chỉ ra một cách tương đối chính xác.
Kết quả phân tíchphụthuộc vào số liệu đầu vào;
Tổng trở ngắn mạch phụ thuộc vào dạng sự cố và gây ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán khoảngcách;
Số lượng nguồn, đặc tính vận hành của nguồn DG sẽ ảnh hưởng lớn đến kếtquả phân tích.
[27-28] Phát hiện sự cố dựa trên hiện tượng mất điện áp kết hợp với những lập trình logic trong recloser
Nhanh chóngpháthiện sự cố và khôi phục cung cấp điện.
Các hiện tượng dao động điện áp có thể gây nhiễu trong việc phát hiện sựcố.
GOOSE của giao thức IEC 61850 để phát hiện, định vị, cách ly sự cố trước khi thực thi khôi phục cung cấp điện
Sự cố được nhanh chóng phát hiệnvàthông tin đến các thiết bịkhác;
Thực hiện đầy đủ các bước FLISR để cách ly sự cố và khôi phục cungcấp điện.
Chi phí đầu tư thiếtbịcao;
Áp dụng cho LĐPPquymô nhỏ với những tuyến dây được thiết kế để dự phòng chonhau;
Chi phí đầu tư hạtầng, giải pháp bảo mật – an toàn thông tin cao. [31-32] Sử dụng hệ thống xử lý đa nhiệmđểthực hiện cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện
Tốc độ xử lý giải thuật cao dođượcphân chia cụ thể nhiệm vụ.
Chưa xem xét đến vấn đề điều phối bảo vệchoLĐPP sau khi hoàn tất chu trình khôi phục cung cấpđiện;
Chưa xem xét đếnsự xuất hiện của nguồn DG.
Như đã phân tích trên, các tài liệu chỉ nghiên cứu riêng lẻ về việc phát hiện sự cố hoặc định vị sự cố hoặc cách ly sự cố mà chưa tổng hợp thành một phương pháp tổng thểhoànchỉnh.KhisựcốxuấthiệntrênLĐPP,vấnđềpháthiệnvàđịnhvịvịtrísựcố đóng vai trò quan trọng nhằm hỗ trợ cho công tác khắc phục hậu quả của sự cố Một cách đơn giản, sự cố có thể được phát hiện nhanh chóng thông qua các tín hiệu thời gian thực (như tín hiệu bảo vệ tác động từ relay bảo vệ kỹ thuật số/recloser, tín hiệu cảnh báo sự cố và tín hiệu cảnh báo mất điện áp từ FTU có chức năng FI) truyền từ các thiết bị bố trí trên LĐPP đến hệ thống quản lý LĐPP Sau đó, việc quản lý tập trung những tín hiệu này sẽ hỗ trợ hiệu quả cho việc định vị chính xác phân đoạn có sự cố trước khi phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện được đề xuất Như là một đóng góp mới, luận án này đề cập đến việc sử dụng các tín hiệu thời gian thực của các relay bảo vệ kỹ thuật số/FTU có chức năng FI/recloser để phát hiện sự cố Việc định vị vị trí sự cố sẽ được xác định bằng cách kiểm tra tín hiệu cảnh báo sự cố/tín hiệu bảo vệ tác động giữa các thiết bị liền kề nhau và tín hiệu cảnh báo mất điện áp Cuối cùng, phương án cách ly sự cố sẽ được đề xuất cùng với phương án khôi phục cung cấp điện nhằm đảm bảo số bước xử lý sự cố được giảm thiểu tốiđa.
2.1.3 Những nghiên cứu hiện nay về phương pháp khôi phục cung cấpđ i ệ n
Tài liệu [33-38] trình bày nhiều khái niệm, quan điểm và nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực tự động hóa trong việc khôi phục cung cấp điện Trong tài liệu [34-36], một phương pháp tự động hóa FLISR sử dụng hệ thống MAS (Multi-Agent System) phân tán đã được đề xuất áp dụng trên LĐPP nhằm giải quyết vấn đề khôi phục tối đa lượng điện năng bị mất Cụ thể, hệ thống MAS phân tán phân chia LĐPP thành từng khu vực nhỏ để quản lý; theo đó, thời gian xử lý giải thuật được rút ngắn Bên cạnh đó, việc phối hợp vận hành giữa các hệ thống MAS phân tán cho thấy sự linh hoạt và thích nghi với LĐPP có cấu trúc phức tạp Một chu trình thực hiện của chương trình FLISR gồm: giai đoạn 1 – Phát hiện, định vị và cô lập sự cố và giai đoạn 2 – khôi phục cung cấp điện như đã nêu trong tài liệu [37] Trong tài liệu [38], một hệ thống tự động hóa lưới phân phối DAS (Distribution Automation System) có sử dụng chương trình FLISR đã được phát triển và ứng dụng hiệu quả Theo đó, hệ thống này thường xuyên theo dõi trạng thái vận hành của lưới điện theo thời gian thực như trạng thái đóng/mở của những thiếtbịđóngcắt,giátrị dòngđiệnvậnhành/sựcố,giátrịđiệnápvậnhành/sựcốvàtrạng thái bảo vệ khởi động/tác động hoặc trạng thái cảnh báo của các relay bảo vệ kỹ thuật số/recloser/FTU có chức năng FI Khi thực hiện bước cách ly sự cố, chương trìnhFLISR phân tích thông tin sự cố nhằm khoanh vùng phân đoạn có sự cố và tìm kiếm các thiết bịđóngcắtgầnnhấtđểđiềukhiểncáchlynguồntừhaiphía.Tiếptheo,cáctuyếndây lân cận được đánh giá khả năng mang tải trước khi chương trình đánh giá, đề xuất phương án khôi phục cung cấp điện Tại bước đề xuất phương án khôi phục cung cấp điện, các tác giả đã đặt mục tiêu là khôi phục tối đa lượng công suất bị mất nhằm đảm bảo phương án đề xuất hiệu quả về mặt kinh tế Thông qua một vài trình tự thao tác đóng/cắt đơn giản, những tuyến dây lân cận đã khôi phục cung cấp điện cho những phụ tải trên tuyến dây bị sự cố [39].
Tóm lại, từ những nhận định trên, tác giả nhận thấy rằng việc phát triển giải thuật FLISR phải đặt trọng tâm vào việc giảm thiểu thời gian thực hiện của chu trình FLISR song song với vấn đề nâng cao độ tin cậy cung cấp điện mà vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc về mặt vận hành Theo đó, việc giảm thiểu số lượng bước thao tác, việc đảm bảo dòng công suất và điện áp vận hành của những phương án chuyển tải không vượt ngưỡng cho phép, việc khôi phục tối đa phụ tải, việc xem xét tổn thất điện năng, việc đánh giá hệ thống bảo vệ sau khi thực thi phương án FLISR sẽ được tác giả lần lượt nghiên cứu để phát triển giải thuật FLISR cho LĐPP trong luận án này.
Hai công trình nghiên cứu [37,40] tiếp cận vấn đề khôi phục cung cấp điện thông qua nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như: phương pháp heuristic hoặc meta- heuristic Điểm mạnh của những cách tiếp cận này chính là việc không giới hạn khả năng tìm kiếm và số lượng phương án khôi phục cung cấp điện Tuy nhiên, khi bổ sung thêm nhiều điều kiện ràng buộc và áp dụng cho LĐPP có quy mô lớn, phương pháp heuristic/meta-heuristic mất nhiều thời gian trong việc xử lý giải thuật Nghiên cứu [41] đề cập đến việc sử dụng số lượng bước thao tác làm điều kiện ràng buộc trong quá trình phân tích phương án khôi phục cung cấp điện cho LĐPP Theo đó, các phương án khôi phục cung cấp điện có số lượng bước thấp nhất sẽ được đề xuất thứ hạng cao nhất Mặc dù, việc sử dụng số lượng bước thao tác giải quyết được yêu cầu xử lý sự cố nhanh nhưng phương án khôi phục cung cấp điện đã bỏ qua các điều kiện ràng buộc về mặt vận hành và hiệu quả kinh tế Hơn nữa, từ những tài liệu [42-44], giải thuật khôi phục cung cấp điện được phát triển trên nền tảng ứng dụng mạng nơ-ron, giải thuật tiến hóa, logic mờ, giải thuật tìm kiếm Tabu, giải thuật bầy đàn, giải thuật luyện kim, giải thuật tiến hóa thế hệ II và giải thuật bầy kiến Tuy nhiên, những giải thuật này mất nhiều thời gian tính toán khi áp dụng trên LĐPP có quy mô lớn Ở tài liệu [45-46], quá trình cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện được phương trình hóa bằng những hàm mục tiêu vàđượcgiảiquyếtbằngnhiềuphươngphápkhácnhau.Phươngphápnàychokếtquả tốt khi xem xét các điều kiện ràng buộc về mặt vận hành một cách chi tiết nhưng mất nhiều thời gian tính toán.Bảng 2.3trình bày tóm tắt những công trình nghiên cứu liên quan đến các phương pháp khôi phục cung cấp điện trên LĐPP bên cạnh những ưu điểm và giới hạn theo nhận định của tác giả.
Bảng2.3.Bảng tómtắtnộidungnhữngcôngtrìnhnghiêncứuliên quanđếncácphương phápkhôiphục cungcấpđiện trênLĐPP
Các nghiên cứu hiện nay Tóm tắt nghiên cứu Ưu điểm Giới hạn
MAS phân tán để quản lý từng cụm phụ tải của LĐPP Các khu vực liên kết và hỗ trợ nhau khi LĐPP xuất hiện sự cố
Việc quản lý LĐPP dễ dàng do các hệ thống MAS quản lýtheođịa bàn đãphân định sẵn.
Chưa xem xét các điều kiện ràng buộc về vậnhành;
Chưa đặt vấn đề về việc xếp hạng phương án khôi phục cung cấp điện để lựachọn.
[37,40] Tìm kiếm phương án khôi phục cung cấp điện tối ưu dựa vào việc sử dụng phương pháp heuristic hoặc meta-heuristic
Không giới hạn khả năng tìm kiếm và sốlượngphương ánkhôi phục cung cấp điện.
Mất nhiều thời gian xử lý giải thuật khi bổsungthêm cácđiều kiện ràng buộc khác.
[38] Áp dụng hệ thống tự động hóa lưới phân phối DAS
(Distribution Automation System) có ứng dụng chương trình FLISR
Mô hình hóa LĐPP đơngiản.
Chưa xem xét đến vấn đề xung đột dòng công suất, điện áp vận hành trong quá trình tìm kiếm phương án khôi phụccung cấp điện.
[41] Sử dụng số lượng bước thao tác làm điều kiện ràng buộc trong quá trình phân tích phương án khôi phục cung cấp điện cho LĐPP
Các phương án khôi phục cung cấp điện có số lượng bướcthựchiện thấp nhất được ưu tiên đề xuất thựcthi;
Chưa xem xét đến vấn đề xung đột dòng công suất, điện áp vận hành trong quá trình tìm kiếm phương án khôi phụccungcấpđiện.
[42-44] Ứng dụng mạng nơ- ron, giải thuật tiến
Không giới hạn khả năng tìm
Mất nhiều thời gian xử lý giải hóa, logic mờ, giải thuật tìm kiếm Tabu, giải thuật bầy đàn, giải thuật luyện kim, kiếm và sốlượngphương án khôi phục cungcấp điện. thuật khi bổsungthêm các điều kiện ràngbuộc khác. giải thuật tiến hóa thế hệ II và giả thuật bầy kiến
[45-46] Quá trình cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện được phương trình hóa bằng những hàm mục tiêu và được giải quyết bằng nhiều phương pháp lập trình toán học khác nhau
Cho kết quả tốt khi xem xét các điều kiện ràng buộc về mặt vận hành một cáchchitiết.
2.1.4 Nhận xét về phương pháp FLISR cho LĐPP truyềnthống
TổngquanvềphươngphápFLISRchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG
2.2.1 Phân biệt LĐPP có DG và lưới điệnMicrogrid
Khái niệm về lưới điện có chứa nguồn DG được hình thành và phân chia thành hai loại: LĐPP tích hợp nguồn DG (viết tắt là LĐPP có DG) và lưới điện Microgrid(viết tắt là MG) Để phân biệt LĐPP có DG và MG, tác giả sẽ trình bày những điểm giống nhau và khác nhau thông quaBảng2.4.
Bảng 2.4.Những đặc điểm chính của LĐPP có DG và MG Đặc điểm LĐPP có DG MG Điểm giống nhau
Có thể tích hợp nguồn DG dạng RBDG vàIBDG;
Sự xuất hiện của DG làm xuất hiện 02 đặc tính vận hành là P2P và P&P;
Hỗ trợ phụ tải thông qua những ứng dụng nâng cao/cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điệnnăng;
Gián tiếp giảm việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóat h ạ c h Điểm khác nhau
1 Áp dụng cho LĐPP cấp điệnáp trungthế;
2 Công suất lắp đặt lớn (hàng
MW) để phục vụ cho phụtảitoàn tuyến trungthế;
3 Công nghệ DG thườngdùng:PVS, WTS, BESS hoặc tổ hợp máy phát điện công suấtl ớ n ;
FLISR, ổn định công suất phát của PVS và điều khiển điện áp/ tầnsố.
1 Áp dụng cho LĐPP cấp điện áp hạ thế;
2 Công suất lắp đặt phù hợp với phụ tải bên trong MG (thường nhỏ hơn
3 Công nghệ DG thường dùng: PVS, WTS, BESS hoặc máy phát điện công suất nhỏ (máy phát diesel, tua-bingas);
4 Những ứng dụng chính: hoạt động tách lưới (islanded mode), ổnđịnhcông suất nguồn phát dạngnănglượng tái tạo, điều khiển điện áp/tần số lưới, chuyển dịch phụ tải và tiết giảm phụ tảiđỉnh.
TừBảng 2.4, có thể thấy rằng, những điểm khác nhau giữa LĐPP có DG và MG xuất phát từ quy mô của phụ tải Tùy thuộc vào nhu cầu của phụ tải, công suất lắp đặt, loạicôngnghệnguồnDGvàứngdụngvậnhànhsẽđượcthiếtkếvàtriểnkhaicho LĐPP có DG hoặc
MG Do LĐPP Tp.HCM được lựa chọn để nghiên cứu trong luận án này, tác giả sẽ tập trung vào những công nghệ nguồn sau: PVS, BESS (loại nguồn IBDG) và hệ thống máy phát điện công suất lớn (loại nguồn RBDG) bởi vì tính phổ biến và khả thi khi triểnkhai.
2.2.2 Lưới điện Microgrid có tích hợp nguồn PVS-BESS điểnhình
Công nghệ phát điện dựa vào việc chuyển đổi quang năng thành điện năng (Photovoltaic) đã xuất hiện từ nhiều năm trước đây, cụ thể là ứng dụng vào các vệ tinh không gian Mỗi tấm pin quang điện PV vận hành bằng cách sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để sản sinh ra điện áp một chiều DC tại đầu cực Lượng công suất phát ra phụ thuộc vào lượng bức xạ nhiệt đến từ mặt trời và thiết kế của những tế bào pin trên tấm pin PV Hệ thống PVS được hình thành bằng cách sử dụng nhiều tấm pin PV lắp ghép lại với nhau trên một giá đỡ cố định hoặc trên một trục xoay để có thể hấp thụ tối đa lượng bức xạ nhiệt từ mặt trời Để bơm vào LĐPP, những tấm pin PV phải thông qua bộ inverter để biến đổi công suất DC thành công suất AC Ưu điểm của hệ thống PVS trên LĐPP không chỉ nằm ở việc tận dụng nguồn năng lượng tái tạo mà còn có độ bềncao, hoạt động không gây tiếng ồn và hạn chế phát thải khí CO2 Tuy nhiên, nhược điểmlớn nhất của loại công nghệ nguồn phát này chính là công suất phát ngõ ra phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Chính vì vậy, việc kết hợp triển khai với hệ thống BESS là giải pháp thích hợp để khắc phục nhược điểm của hệ thốngPVS.
Công nghệ tích trữ năng lượng vào pin ngày càng phát triển và được cải thiện hiệu suất hoạt động đáng kể Nếu như trước đây công nghệ pin tích trữ thường thấy trong những bộ nguồn UPS thì ngày nay, chúng đã được nâng cấp thành hệ thống BESS.
Hệ thống này là tổ hợp của hai thành phần chính gồm: i) mô-đun pin tích trữ năng lượng và ii) các bộ chuyển đổi công suất Tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể và vị trí lắp đặt, hệ thống BESS sẽ được thiết kế với quy mô và kích thước tương ứng Như vậy, sự tích hợp hệ thống BESS vào MG là cần thiết nhằm ổn định công suất ngõ ra của nguồn năng lượng tái tạo như nguồn PV Hơn thế nữa, hệ thống BESS có thể được sử dụng để tích hợp vào LĐPP để hoạt động như một nguồn phụ trợ khi LĐPP gặp sực ố
Có thể thấy rằng, cấu trúc điển hình của Microgrid gồm những nguồn năng lượng tái tạo (thường là PVS), hệ thống lưu trữ năng lượng (thường là BESS), các loại phụ tải,những thiết bị bảo vệ và thiết bị đo lường Theo tài liệu [47], MG có hai đặc tính vận hành là P2P và P&P Khi hoạt động ở chế độ nối lưới, MG sẽ đóng vai trò giống như một nút P/Q – nghĩa là, MG hoạt động trao đổi công suất với LĐPP và sử dụng điện áp lưới làm giá trị tham chiếu Khi hoạt động ở chế độ tách lưới [48], MG sẽ tận dụng những nguồn phát có thể đóng vai trò là nút PV để cung cấp điện cho phụ tải trong khu vực.
Hình 2.1.Mô hình quản lý vận hành LĐPP có nguồn DG/MG
Các nguồn DG riêng lẻ hoặc MG đều có khả năng kết nối LĐPP nhằm hỗ trợ côngsuấtchophụ tảitrênlướiđiệnnàythông quanhữngchếđộvậnhànhlinhhoạt(P2P và P&P). Tuy nhiên, việc quản lý và vận hành DG/MG cần có một hệ thống SCADA/DMS nhằm phân tích, tính toán và điều phối dòng công suất giữa các nguồn DG/MG trên LĐPP Theo nghiên cứu [49], mô hình quản lý vận hành LĐPP có nguồn DG/MG bao gồm: một hệ thống SCADA/DMS, một hệ thống MGCC (Microgrid Control Center) liên kết với những thiết bị đo lường thông minh AMI có chức năng LC (Load Controller) và các thiết bị FTU có chức năng MC (Microgrid Controller), nhưHình 2.1 Như vậy, dữ liệu từ các thiết bị AMI và FTU sẽ được trao đổi thường xuyên với hệ thống MGCC trước khi được cập nhật đến hệ thống SCADA/DMS Tương ứng với từng sự kiện xảy ra trên LĐPP có DG/MG, hệ thống SCADA/DMS sẽ thiết lập các điều kiện ràng buộc về mặt vận hành với hệ thống MGCC Căn cứ trên các điều kiện ràng buộc từ hệ thống SCADA/DMS, hệ thống MGCC sẽ chủ động tính toán và điều phối dòng công suất giữa nguồn DG/MG trên LĐPP Tiếp theo, các thiết bị AMI có chức năng LC và các thiết bị FTU có chức năng
Hệ thống MGCC có vai trò điều phối công suất của phụ tải và nguồn phát DG/MG theo lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA/DMS Khi có sự kiện mới trên lưới điện phân phối có DG/MG, chu trình thực hiện bao gồm: hệ thống MGCC, các thiết bị AMI, FTU thu thập dữ liệu và gửi về hệ thống SCADA/DMS Sau đó, hệ thống SCADA/DMS sẽ gửi lệnh điều khiển đến hệ thống MGCC để điều chỉnh công suất.
Tóm lại, LĐPP đề cập trong luận án này sẽ được tích hợp cả nguồn DG và MG khi thực hiện những mô phỏng liên quan đến phương pháp FLISR, phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến và phương pháp điều phối hệ thống bảo vệ Cụ thể, nguồn DG và MG sẽ gián tiếp thực thi các điều kiện ràng buộc do hệ thống SCADA/DMS đặt ra thôngquacáchệthốngMGCC,AMIvàFTU.Hơnnữa,tácgiảđãlựachọncôngnghệ nguồn PVS, BESS (loại nguồn IBDG) và hệ thống máy phát điện công suất lớn (loại nguồn RBDG) để tích hợp vào LĐPP Công suất lắp đặt của những nguồn DG này được tác giả lựa chọn không chỉ để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cục bộ trong nhiều giờ mà còn có thể hỗ trợ khôi phục cung cấp điện cho LĐPP trong ít nhất một giờ.
2.2.3 Sự ảnh hưởng của nguồn DG đến hoạt động củaLĐPP
2.2.3.1 Trong vấn đề phát hiện, định vị và cách ly sựcố
Hiện nay, những relay bảo vệ kỹ thuật số trên LĐPP được ứng dụng để phát hiện sự cố Thông qua việc tích hợp các giải thuật phát hiện sự cố vào trong chương trình/phần mềm nạp cho bộ vi xử lý của các relay này, dữ liệu dòng điện sự cố được ghi nhận Những giải thuật phát hiện sự cố hiện nay có thể phân biệt được hiện tượng sự cố hoặc hiện tượng nhiễu động xuất hiện trên LĐPP Bên cạnh đó, chúng còn được phát triển để đáp ứng những yêu cầu về thời gian xử lý nhanh nhằm ngăn chặn kịp thời dòng điện sự cố đổ về vị trí ngắn mạch Tài liệu [50] đề xuất sử dụng phương pháp biến đổi Wavelet rời rạc để phân tích sự cố Thông qua quá trình phân tích hệ số năng lượng của dòng điện sự cố, sự cố trên LĐPP sẽ được phát hiện Trong tài liệu [51], tín hiệu dòng điện sự cố được phân tích và biến đổi thành từng bộ dữ liệu mang đặc trưng khác nhau. Theo đó, các giá trị dòng điện vượt ngưỡng vận hành có thể được cài đặt để phát hiện sự cố Các tác giả trong nghiên cứu [52] trình bày về một phương pháp Wavelet mới dựa trên kỹ thuật phát hiện và phân loại sự cố Theo đó, những giá trị dữ liệu dòng điện được so sánh với giá trị ngưỡng cài đặt trước đó Nếu giá trị dòng điện ở bất kỳ pha nào vượt ngưỡng tối thiểu đã cài đặt trước, sự cố được xác nhận là đã xảy ra trên LĐPP.Nghiên cứu [53] giới thiệu về một phương pháp mới để phát hiện và định vị vị trí sự cố nhanh chóng dựa vào dữ liệu điện áp và dòng điện thứ tự nghịch Giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch vô cùng nhạy khi áp dụng để phát hiện sự cố xảy ra hoặc hiện tượng ngắt kết nối trên LĐPP ba pha đối xứng/không đối xứng Tuy nhiên, khi áp dụng trênLĐPP ba pha không đối xứng, chẳng hạn như LĐPP có tích hợp nguồn DG, hàng hoạt vấn đề lớn xuất hiện nếu sử dụng điện áp và dòng điện thứ tự nghịch để phát hiện và định vị sự cố bởi vì những nguyên nhân xuất phát từ tổng trở không cân bằng trong hệ thống và phụ tải không cân bằng giữa từng pha Như đề cập trong nghiên cứu [54], các tác giả đã đề xuất sử dụng những đặc tính của điện áp để phát hiện sự cố thay vì sử dụng giá trị biên độ dòng điện trên LĐPP Theo đó, các tác giả đã dùng hai thiết bị đo đếm để thuthậpdữliệuđiệnápthứtựthuậnvàthứtựnghịchtrướckhisosánhvớigiátrịtham chiếu Nếu nhận thấy khác biệt giữa giá trị đo đếm và giá trị tham chiếu, hệ thống xác định có sự cố xuất hiện trên LĐPP Có thể thấy rằng, tuy có nhiều phương pháp khác nhau để phát hiện sự cố nhưng hầu hết những phương pháp trên đều dựa vào những relay bảo vệ kỹ thuật số lắp đặt trên LĐPP có DG/MG để quan sát và phát hiện các hiện tượng sự cố thông qua việc phân tích và so sánh giá trị thu thập với giá trị ngưỡng cài đặt.
Mục đích của việc định vị sự cố trên LĐPP gồm: i) định vị để cách ly phân đoạn sự cố và ii) định vị để xử lý sự cố trên phân đoạn sự cố Việc cách ly phân đoạn sự cố được thực hiện bởi các thiết bị bảo vệ chẳng hạn như cầu chì, recloser và các relay bảo vệ kỹ thuật số Đối với LĐPP truyền thống, hệ thống bảo vệ được thiết kế để hoạt động trên một LĐPP có cấu trúc hình tia với giả sử rằng nguồn điện xuất phát từ một điểm[55-56] Tuy nhiên, khi các nguồn DG/MG tích hợp vào LĐPP, hệ thống bảo vệ sẽ đối mặt với những thách thức do nguồn điện không còn xuất phát từ một điểm Tài liệu [57] trình bày những ví dụ đơn giản về sự thay đổi của dòng điện sự cố đi qua những thiết bị bảo vệ khi LĐPP có sự hiện diện của nguồn DG/MG Theo đó, tác giả kiến nghị rằng việc kiểm tra tính chọn lọc của hệ thống bảo vệ cần phải thực hiện mỗi khi xuất hiện một nguồn DG/MG tích hợp vào LĐPP, bởi vì độ tin cậy hoạt động của những chức năng bảo vệ truyền thống có thể bị ảnh hưởng bởi nguồn DG/MG Theo nghiên cứu [58-60], nếu như ngắt hết tất cả nguồn DG/MG khi LĐPP có xảy ra sự cố thì độ tin cậy cung cấp điện của LĐPP sẽ giảm bởi vì phần lớn sự cố xảy ra trên LĐPP chủ yếu là sự cố thoáng qua Nghiên cứu [61] trình bày về một kỹ thuật định vị sự cố cho LĐPP có tích hợp nguồn DG Những phân đoạn hình tia lần lượt được giám sát và điều khiển bởi các relay bảo vệ và máy cắt Khi nguồn DG nằm phía sau sự cố, nếu công suất lắp đặt của nguồn DG này lớn hơn một giá trị nhất định thì relay bảo vệ sẽ hoạt động sai nếu thời gian phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ không được đảm bảo lớn 0,3 giây Ngược lại, khi nguồn DG nằm phía trước sự cố, relay bảo vệ vẫn có thể hoạt động sai khi lượng công suất lắp đặt của nguồn DG không đủ Điểm giới hạn trong phương pháp định vị sự cố này là không xem xét đến những nhánh rẽ được bảo vệ bằng cầu chì Theo nghiên cứu[62], sự tích hợp của nguồn DG vào LĐPP có thể làm sai lệch kết quả phân tích khoảng cách sự cố và làm giảm biên độ giữa dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất với dòng điện phụ tải lớn nhất.
Tiếp theo, nghiên cứu [63] đã đề nghị sử dụng một giải thuật định vị sự cố mới dựa trên sự chênh lệch về giá trị biên độ dòng điện sự cố giữa từng khu vực của tuyến dây trung thế Giải thuật sử dụng trực tiếp độ lệch của dòng điện ngắn mạch giữa nguồn lưới và nguồn DG để phát hiện và định vị sự cố Ứng dụng lý thuyết hình học để định vị sự cố được đề cập trong tài liệu [64] Mặc dù đây là phương pháp mới nhưng vị trí sự cố chưa được định vị một cách chính xác Nghiên cứu [65] trình bày về mô hình định vị sự cố dựa trên trở kháng thứ tự thuận Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả nghiên cứu có thể không cao bởi vì các tác giả đã bỏ qua yếu tố bất đối xứng của LĐPP và tính hỗ cảm giữa các pha trên đường dây Các tác giả trong nghiên cứu [66] mô tả một phương pháp tính toán tổng trở tương đương hiệu chỉnh Theo đó, tổng trở tương đương được xác định bằng tỉ số của điện áp và dòng điện đã được lựa chọn dựa trên dạng sự cố và pha sự cố Khi phát hiện hiện tượng nhiễu động trên LĐPP, những giá trị đại lượng pha của điện áp và dòng điện sẽ được thu thập Quá trình thay đổi của biên độ dòng điện được dùng để phân loại dạng sự cố và pha sự cố Tuy nhiên, nghiên cứu này không thể ứngdụngvàoLĐPPcónhiềunhánhrẽhoặcLĐPPcótíchhợpnhiềunguồnDG/MG. Để làm rõ hơn những vấn đề phát hiện, định vị và cách ly sự cố trên LĐPP có tích hợp DG/MG, tác giả đã trình bày những nội dung tóm tắt được trích lọc từ các công trình nghiên cứu có liên quan trongBảng 2.5nhằm bổ sung thêm choBảng 2.2của chươngnày.
Bảng2.5.Bảng tómtắtnộidungnhữngcôngtrìnhnghiêncứuliên quanđếncácphương pháp pháthiện,địnhvị và cách lysựcốtrên LĐPPcó DG
Các nghiên cứu hiện nay
Tóm tắt nghiên cứu Ưu điểm Giới hạn a) Phương pháp phát hiện sự cố trên LĐPP có DG
[50-51] Phát hiện sự cố thông qua việc quan sát sự phân bổ của năng lượng sau khi đã áp dụng phương pháp biến đổi Wavelet rờirạc
Nhanh chóngpháthiện được sự cố xảy ra trênLĐPP.
Chưa xem xét đếnsựhiện diện của nguồn DG/MG;
Chưa phân loại được dạng sự cố, chưa phân biệt được hiệntượng sự cố với hiện tượng quá tải.
[52] Ứng dụng Wavelet kết hợp với việccàiđặt giá trịngưỡng để phát hiện sực ố
Chưa xem xét đếnsựhiện diện của nguồn DG/MG;
Nhanh chóngpháthiện được sự cố xảy ra trênLĐPP.
Chưa phân loại được dạng sự cố, chưa phân biệt được hiện tượng sự cố với hiện tượng quátải.
[53] Sử dụng giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch để phát hiện và định vị sự cố
Nhanh chóngpháthiện được sự cố xảy ra trên LĐPP cóDG.
Có thể phát hiệnnhầmkhi hoạt động trên LĐPP có sự mất cân bằnglớn.
[54] Sử dụng những giá trị điện áp, dòng điện thứ tự thuận và thứ tự nghịchđểphát hiện sựcố
Độ chính xác được cảithiện;
Nhanh chóngpháthiện được sựcố xảy ra trên LĐPP có DG.
Sự thay đổi của phụ tải có thể ảnh hưởng đến kết quả pháthiệnsựcố. b) Phương pháp định vị và cách ly sự cố trên LĐPP có DG
[61] Áp dụng phương pháp phát hiện sự cố truyền thống: những phân đoạn hình tia lần lượt được giám sát và điều khiển bởi các relay bảo vệ và máy cắt
Đơn giản, không cần cải tiến phương phápđịnhvị và cách ly sự cố trướcđây;
Khai thác được nguồn thông tin có sẵn từ những thiết bị hiệnhữu.
Thời gian phối hợp giữa những thiết bị bảo vệ phải đảm bảo không dưới 0,3giây;
Không xem xét đến những nhánh rẽđượcbảo vệ bằng cầuchì;
Phụ thuộc vào quymô và loại nguồn DG lắp đặt.
[62] Ứng dụng nguyên lý hoạt động của relay bảo vệ khoảng cách để định vị sự cố
Có thể xác định chính xác vị trísựcố trên phân đoạn sựcố.
Hoạt động củanguồnDG/MG có thể gây ảnh hưởng đến kết quả phân tíchkhoảngcách từ nguồn đến vị trí sựcố;
Tổng quan về những phương pháp phân tích ngắn mạch cho LĐPP cótích hợp nguồnDG
Ngay sau khi FLISR hoàn tất chu trình thực hiện, phân đoạn sự cố đã được cách ly và phụ tải đã được khôi phục cung cấp điện Tuy nhiên, hệ thống bảo vệ trên LĐPP đãthayđổidocósựthamgiacủanguồnDG.Điềunàydẫnđếntính phốihợphoạtđộng giữa những relay bảo vệ không còn đảm bảo và có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng như tác động nhầm, tác động vượt cấp và không chọn lọc [75-114] Do đó, tácgiả nhận thấy rằng độ chính xác của các kết quả phân tích ngắn mạch có vai trò quan trọng, vì đây là cơ sở để phát triển những phương pháp điều phối bảo vệ khi cấu trúc LĐPPđã thay đổi Trong mục này, tác giả đánh giá tổng quan các phương pháp phân tích ngắn mạch được phát triển cho LĐPP có tích hợp nguồnDG.
Phương pháp tính toán dòng điện ngắn mạch của nghiên cứu [75] dựa trên các phương trình xác định nhanh và chính xác dòng điện đóng góp từ nguồn chế độ đảo lưới (IBDG) và nguồn chế độ lưới song song kết hợp (RBDG) Kết hợp với hệ thống truyền dẫn dữ liệu, phương pháp này điều chỉnh ngưỡng tác động cắt của thiết bị bảo vệ quá dòng trong quá trình vận hành hòa lưới dựa trên kết quả phân tích dòng điện ngắn mạch Tuy nhiên, nghiên cứu này giả định giá trị điện áp danh định cho phân tích ngắn mạch, có thể không chính xác đối với lưới phân phối 22kV Ngược lại, nghiên cứu [76] đưa ra phương pháp dựa trên hai ma trận để phân tích dòng điện ngắn mạch bất đối xứng, xác định trực tiếp dòng điện và điện áp tại các nút, có tính đến nguồn phân tán trong cả hai chế độ hòa lưới và tách lưới nhưng chưa đề cập đến dạng sự cố ba pha.
Nghiên cứu [77] chỉ tập trung vào việc phân tích dòng ngắn mạch của nguồn IBDG với mô hình điều khiển dòng và hỗ trợ công suất phản kháng trong quá trình LVRT (Low Voltage Ride Through – Vượt qua ngưỡng điện áp thấp) khi vận hành nối lưới Tuy nhiên, tính chính xác của phương pháp chỉ được chứng minh qua các kết quả mô phỏng, dẫn đến việc triển khai thực tế thiếu tính khả thi Trong tài liệu [78], nhóm tác giả trình bày một phương pháp phân tích ngắn mạch dựa trên mô hình toán học cổ điển ở ba trạng thái siêu quá độ, quá độ và xác lập Bài báo này tập trung chủ yếu vào việc phân tích phản ứng của nguồn IBDG khi sự cố xảy ra và phương pháp xác địnhgiá trị dòng ngắn mạch đóng góp từ nguồn IBDG vào sự cố Đây là phương pháp được xây dựng,mởrộngdựatrênphươngphápphântíchngắnmạchtruyềnthốngcóxemxétthêm nguồn phát IBDG Nghiên cứu [79] sử dụng nguồn IBDG có khả năng hoạt động như một nguồn áp nhờ bộ chuyển đổi VSC (Voltage Source Converter) và có thể bơm dòng điện thứ tự thuận và thứ tự nghịch vào trong MG khi xảy ra sự cố bất đối xứng Tuy nhiên,nghiêncứunàykhôngđềcậpđếnnhữngđặctrưngvậnhànhP2PvàP&Pcủacác nguồn DG, vốn gây ảnh hưởng đến giá trị dòng sự cố xuất hiện trên lưới điện Hơn thế nữa, tính khả thi trong việc áp dụng vào LĐPP 22kV chưa được khẳng định do mô hình mô phỏng và thực tế được triển khai với quy mô nhỏ và số lượng nguồn DGít.
Tài liệu [80] đề xuất một phương pháp phân tích dòng điện ngắn mạch ứng với từngsựcốchạmđấtdànhcholướiđiệnMG.Chitiếthơn,giảithuậtnàydựavàohaimatrận BI– matrậnđạidiệnchomốiliênhệgiữadòngđiệnbơmvàonútvàdòngđiệnchạy trên nhánh, và ZV-
BC– ma trận đại diện cho mối liên hệ giữa dòng điện chạy trên nhánhvà điện áp tại các nút, kết hợp với nhau để tạo thành một phương pháp trực tiếp giảicác bài toán trào lưu công suất Sau đó, việc phân tích ngắn mạch được tiếp tục thực hiệnthôngquamộtmatrận Zfgiả lậpcóxemxétcácđiềukiệnràngbuộcvàkếtquảtínhtoánở mỗi bước lặp Tuy nhiên, nghiên cứu này lại không xem xét đến dạng ngắn mạch ba phachạmđấthoặcbaphachạmnhauhoặcdạngngắnmạchhaiphachạmnhauvốncũng cóthểxảyratrênLĐPP.MộtphươngphápphântíchngắnmạchIMICV(InverterMatrix
ImpedanceCurrentVector)đượcđềxuấttrongtàiliệu[81,82]nhằmxácđịnhdòngđiện, điệnáptạiđiểmsựcốvàtạicácnútcótíchhợpnguồnIBDG.Tuynhiên,nhữngđặctính sự cố của các dạng nguồn RBDG có thể khiến cho phương pháp phân tích ngắn mạch nàychưaphùhợpkhiápdụngtrênLĐPPcótíchhợpcảhaidạngnguồnIBDGvàRBDG Tài liệu [83,84] đề cập đến mô hình sự cố của nguồn IBDG trong lưới điện MG, cụ thể là mô hình IBDG hoạt động với hai chế độ điều khiển là: i) điều khiển P/Q và ii) điều khiển V/f Chi tiết hơn, hai nghiên cứu đã giới thiệu phương pháp điều chỉnh thông số đầu vào của mô hình sự cố để phản ánh đúng nhất đặc tính sự cố của nguồn IBDG khi hoạt động với chế độ điều khiển P/Q Bên cạnh đó, các nghiên cứu trên cũng cho thấy nguồn IBDG có thể điều khiển điện áp để duy trì ở mức cho phép trong khi vẫn hạnchế đượcdòngcôngsuấtngõra.Mặcdùvậy,nghiêncứunàyđược giớihạnđểápdụngtrên MG với đối tượng mô phỏng là nguồn IBDG Vì vậy, việc mở rộng thêm đối tượng nghiên cứu, chẳng hạn như nguồn RBDG và nguồn lưới, để có thể áp dụng trên LĐPP 22kV là cầnthiết.
Trongtàiliệu[85],nhómtácgiảdựatrênnhữnggiảithuậtđiềukhiểnvàkhảnăng hạndòngcủacácthiếtbịIBDGđểđềxuấtmộtmôhìnhquyđổituyếntínhtươngđương Theo đó, giá trị nguồn và tổng trở có thể được biểu diễn bằng một hàm số của thông số phần cứng và bộ điều khiển Khả năng hạn dòng ở ngõ ra và vị trí bố trí nguồn DG trên LĐPP được dùng để đề xuất mô hình phân tích ngắn mạch có tính toán trào lưu công suất Tương tự như tài liệu [78,83,84,86-88], nguồn IBDG và các đặc trưng vận hành trong chế độ hòa lưới được xem xét trong nghiên cứu này Nghiên cứu [88] đã đề cập đến việc mô hình hóa LĐPP có tích hợp nguồn IBDG bằng mô hình ZIP khi hoạt động cấp nguồn cho cả hai loại phụ tải điện gồm: tải không đổi và tải phụ thuộc vào điện áp Sau đó, giá trị dòng điện ngắn mạch đóng góp từ nguồn
IBDG sẽ được tính toán cho
LĐPPcócấutrúchìnhtiavàcấutrúcliênkếtvònggiảnđơn.Tuynhiên,nghiêncứunày chưa xem xét đến sự tham gia của nguồn RBDG, vốn cũng đóng góp dòng điện sự cố đángkểnếukhôngđượccáchlykịpthời.Nghiêncứu[89]đãtrìnhbàyvềphảnứngcủa nguồn IBDG trong quá trình xảy ra sự cố nhằm đề xuất một mô hình phân tích ngắn mạch tự thích nghi dựa trên kỹ thuật tính toán Newton-Raphson để tìm ra giá trị dòng điệnngắnmạchchoLĐPPcótíchhợpnguồnIBDG.Theonghiêncứu[90],mộtkỹthuật phântíchngắnmạchkhácđượcđềxuấtápdụngtrênLĐPPtíchhợpnguồnDG.Theo đó,cáctácgiảđãtậndụngnhữngnộidungtrongphiênbảnmớinhấtcủatiêuchuẩnIEC
60909đểpháttriểngiảithuậttínhtoánchocáccấpđộsựcốkhácnhau.Nghiêncứu[91] trình bày một phương pháp tính toán dòng điện ngắn mạch dựa trên việc tính toán độ nhạyđiệnápnhờvàoviệcthànhlậpmatrậnABCDcủacácthànhphầnlướiđiệncóxem xét đến sự tham gia của các bộ điều khiển nấc điện áp bố trí dọc trên tuyến dây Theo đó,phươngphápđềxuấtcủanhómtácgiảcóthểápdụngchotấtcảcácdạngsựcố.Tuy nhiên, một điểm bất hợp lý của phương pháp này chính là việc giá trị điện áp sẽ được cậpnhậtliêntụcđểtínhtoándòngngắnmạchsaumỗibướcphântíchtràolưucôngsuất và đòi hỏi máy tính chủ phải hoạt động với cường độ cao Bên cạnh đó, giới hạn của nghiên cứu này chính là tính khả thi khi áp dụng vào thực tiễn bởi vì số lượng nút của LĐPP là rấtlớn.
Nghiêncứu[92]chothấytầmquantrọngcủaviệcphântíchngắnmạchđốixứng, bất đối xứng trong MG khi có sự hiện diện của nguồn IBDG Tùy thuộc vào các chế độ điềukhiển 8 đượcthiếtlậpsẵntrongcácbộinverter,đặctínhsựcốcũngnhưgiátrịdòng ngắn mạch tham gia vào sự cố là khác nhau Có thể thấy rằng, nghiên cứu này chỉ được thực hiện trên
MG mô phỏng với sự xuất hiện của một nguồn IBDG và chưa xem xét nguồn RBDG Bên cạnh đó, hạn chế của nghiên cứu này chính là các bộ inverter được giả định sẽ lọc dòng điện thứ tự nghịch và chỉ bơm dòng điện thứ tự thuận khi LĐPP xuất hiện sự cố bất đối xứng. Giả định này có thể ảnh hưởng đến việc nhận dạng sự cố trong lưới điện MG đang vận hành ở chế độ tách lưới – vốn khó có thể phân biệt giữa giá trị dòng điện sự cố với giá trị vận hành bình thường/quá tải Tài liệu [93] trình bày một phương pháp mô hình tĩnh cho các nguồn IBDG, có thể được ứng dụng trong việc phân tích trào lưu công suất cũng như phân tích ngắn mạch cho lưới điện MG khi vận hành với chế độ điều khiển V/f Phương pháp này góp phần giảm thiểu thời gian tính toán so với những phương pháp mô hình động Tuy nhiên, kết quả phân tích trào lưu công suất hoặc phân tích ngắn mạch dựa vào mô hình tĩnh có thể cho kết quả không chínhxácbởivìtrạngtháivậnhànhcủaLĐPPcótíchhợpnguồnDGlàtrạngtháiđộng.
8 Điều khiển P/Q hoặc điều khiển V/f. giải thuật điều khiển hạn dòng nhằm điều khiển linh hoạt công suất tác dụng và phản kháng, đáp ứng độ tin cậy cung cấp điện nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho inverter trong giaiđoạnLVRT.Kếtquảmôphỏngchothấydòngđiệnđỉnhtăngvọtkhisựcốxuấthiện và đã được hạn chế ở mức antoàn. Để tính toán chính xác các giá trị dòng điện sự cố trên LĐPP có chứa các nguồn
DG dạng RBDG và IBDG trước khi lập trị số bảo vệ phù hợp, một số phương pháp đã được đề xuất trong những công trình nghiên cứu [95-114] Trong công trình [97], một phương pháp tính chính xác giá trị dòng điện sự cố đóng góp bởi nguồn IBDG tương ứngvớitừngdạngsựcốđốixứng/bấtđốixứngđượcthựchiệnhiệuquảnhưngmấtnhiều thờigiantínhtoán.Tàiliệu[98]giảđịnhrằngnhữngbộinverterchỉđónggópdòngđiện sựcốthứtựthuậnkhixuấthiệnsựcốtrênMG;trongđó,trởkhángthứtựnghịchvàthứ tự không của hệ thống được quy về một giá trị trở kháng tương đương trước khi thực hiện phân tích ngắn mạch Trong khi nghiên cứu [99-100] tiếp cận việc phân tích dòng điện ngắn mạch bằng phương pháp tính lặp Gauss-Seidel khi nguồn IBDG đang hoạt độngnốilưới,thìnghiêncứu[101-102]đãđềxuấtmộtthuậttoántínhtoándòngđiệntự thíchnghidựatrênphươngpháplặpNewton-Raphsonkếthợpvớicácphépbiếnđổicác thành phần thứ tự Tuy nhiên, thời gian thực hiện các phép tính toán lặp nhằm xác định giá trị dòng điện sự cố là khá lâu và tính linh hoạt không cao khi phải đối mặt với đặc tính vận hành P2P của các nguồn phát DG Mặt khác, tại nghiên cứu [103], các tác giả giảđịnhrằngđãkiểmsoátphảnứngcủanguồnIBDGbằngcáchchỉchophépbơmdòng điện sự cố thứ tự thuận vào LĐPP với giá trị nhỏ hơn 2.0 pu Những tài liệu tham khảo [104-114] cũng đã phân tích ngắn mạch trên LĐPP tích hợp nguồn IBDG/RBDG/cảhai vớiviệcxemxétvàphântíchcáctrườnghợpsựcốchoLĐPPbaphabadâyhoặcbapha bốn dây Tóm tắt lại,Bảng 2.8trình bày nội dung của những công trình nghiên cứu liên quan đến những phương pháp phân tích ngắn mạch trên LĐPP có tích hợp nguồnDG.
Sự phát triển và tích hợp những nguồn năng lượng phân tán DG/MG vào LĐPP đã làm xuất hiện những thách thức mới trong việc kiểm soát chất lượng điện áp và bảo vệ hệ thống điện [144-146] Khi nguồn DG/MG thâm nhập vào LĐPP ở một mức độ nhất định, việc kiểm soát giá trị điện áp và dòng điện sự cố sẽ trở nên phức tạp bởi vì cácDG/MGcóthểgâyrahiệntượngdaođộngđiệnápvàdòngđiệntrongquátrìnhvận hành.Theođó,độtincậycủanhữngTBBVOC/DOCtrênLĐPPsẽbịảnhhưởngnghiêm trọng [147]. Trong thực tế, giá trị điện áp tại các nút trên LĐPP cũng thay đổi đáng kể bởisựdaođộngcủaphụtảivàchếđộhoạtđộngcủanguồnDG/MG.Mặcdùđãcónhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực dự báo nguồn và phụ tải [148-152], việc phát triển phương pháp dự báo để phục vụ cho công tác phân tích ngắn mạch và điều phối bảo vệ trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG vẫn chưa được quan tâm đúng mức Bên cạnh đó, nguồndữliệuquákhứhiệnnaycầnđượctậndụngvàkhaitháctriệtđểnếunắmbắtđược những đặc trưng, quy luật hoặc xu hướng thay đổi của dữ liệu Chính vì vậy, việc phát triểnphươngphápdựbáođểcóthểhỗtrợhiệuquảchoviệcphântíchtràolưucôngsuất và phân tích ngắn mạch là cần thiết [153-154] Trong luận án, tác giả đã tập trung vào việc phát triển phương pháp dự báo khoảng giá trị tin cậy của điện áp tại các nút có liên kết với những TBBV và phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy của phụ tải trên tuyến dây để kết hợp với phương pháp xác định giá trị dòng điện ngắn mạch đóng góp bởi nguồn lưới và nguồn DG/MG khi sự cố xảy ra Đây là phương pháp phân tích ngắn mạch được cải tiến để phù hợp với những đặc tính vận hành P2P và P&P của nguồn DG/MG, nhằm hướng đến việc phát triển phương pháp điều phối bảovệ.
TBBVhoạtđộngdựavàonguyênlýbảovệOC/DOC(gọitắtlàOCPR)đóngvai trò quan trọng trong việc ngăn chặn dòng điện sự cố đi qua những phần tử mang điện trên LĐPP. Bên cạnh đó, những OCPR không chỉ được ứng dụng trong việc phát hiện và cách ly dòng điện sự cố mà còn được đảm bảo để hoạt động một cách chọn lọc Để phụcvụchoviệcchỉnhđịnhtrịsốbảovệhiệuquảhơn,dòngđiệnngắnmạchđượcquan sát bởi các OCPR phải được tính toán từ nhiều dạng sự cố khác nhau (ví dụ như sự cố một pha chạm đất, sự cố hai pha chạm đất, sự cố pha chạm pha và sự cố ba pha) cho từng vị trí cụ thể trên LĐPP Căn cứ vào kết quả phân tích ngắn mạch, việc tính toán phối hợp bảo vệ sẽ xem xét và lựa chọn trị số bảo vệ phù hợp trước khi cập nhật vào bộ nhớ của mạch vi xử lý trong tủOCPR.
Về cơ bản, việc phân tích ngắn mạch dựa trên mối quan hệ của ba ma trận,gồm: i) ma trận dòng điện nhánh, ii) ma trận điện áp nút và iii) ma trận tổng dẫn nút Cụ thể, ma trận dòng điện ngắn mạch tương ứng với từng dạng sự cố được xác định bằng cách nhânmatrậntổngdẫnnútvớimatrậnđiệnápnút.Trongđó,matrậntổngdẫnnútđược tính toán bằng cách nghịch đảo ma trận tổng trở và giá trị điện áp nút của mỗi pha được giả sử bằng với giá trị danh định [75] hoặc thông qua kết quả phân tích trào lưu công suất theo chu kỳ định trước [142] Tuy nhiên, trạng thái hoạt động của LĐPP luôn thay đổi do các đặc tính vận hành của nguồn DG/MG và nhu cầu của phụ tải theo từng thời điểmtrongngày.Điềunàylàmảnhhưởngnhiềuđếnđộchínhxáccủakếtquảphântích ngắnmạchtheophươngpháptruyềnthốngdogiátrịđiệnápdanhđịnhthườngđượclựa chọn để tính toán Mặt khác, nếu sử dụng kết quả phân tích trào lưu công suất theo chu kỳđịnhtrướcđểtínhtoándòngđiệnngắnmạchthìviệccậpnhậttrịsốbảovệchoOCPR phải được thực hiện thường xuyên dù cho LĐPP không thay đổi cấu trúc Điều này làm tăngsốlầnphântíchngắnmạchkhôngcầnthiết,gâyphứctạptrongviệclựachọntrịsố bảo vệ và mất nhiều thời gian cập nhật đến các OCPR Từ những nhận định trên, việc cải thiện độ chính xác của kết quả phân tích ngắn mạch cùng với việc giảm thiểu số lần phân tích ngắn mạch là cần thiết để tối ưu hóa quá trình tính toán và cài đặt trị số cho các OCPR trênLĐPP.
Tổng quan về hệ thống bảo vệ và phương pháp điều phối bảo vệ cho LĐPP có tích hợpnguồnDG/MG
có tích hợp nguồnDG/MG
Như đã phân tích, hệ thống bảo vệ của LĐPP truyền thống sẽ gặp những thách thức đáng kể do những đặc tính và chế độ vận hành của nguồn DG rất đa dạng Trong khi nguồn RBDG đóng góp đáng kể dòng điện sự cố vào LĐPP thì nguồn IBDG ngày nay được trang bị chức năng LVRT ngăn chặn việc ngắt kết nối DG với LĐPP quá nhanh (< 2 giây) Điều này khiến cho hệ thống bảo vệ trên LĐPP hoạt động với độ tin cậy thấp và đòi hỏi khả năng tự thích ứng với những thay đổi trên LĐPP trong mọi kịch bản Theo đó, việc phát triển những phương pháp điều phối bảo vệ cho những relay bảo vệ kỹ thuật số quá dòng nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng tiêu cực của nguồn
DG vào LĐPP (đặc biệt là khả năng làm thay đổi giá trị độ lớn và hướng chảy của dòng điện sự cố) là hoàn toàn cần thiết Chính vì vậy, luận án này còn tập trung phát triển một hệ thống bảo vệ tự thích nghi cho LĐPP có tích hợp DG, thông qua việc thiết kế giải thuật điều phối bảo vệ và đề xuất những chức năng cần thiết của một relay bảo vệ kỹ thuật số(DDR).
Trong mục này, tác giả sẽ trình bày những tổng quan về các phương pháp điều phối bảo vệ mà thế giới đã đề xuất áp dụng cho LĐPP có tích hợp nguồn DG Cần lưu ý rằng, việc thiết kế giải thuật điều phối bảo vệ là hoàn toàn cần thiết để đảm bảo tính phối hợp giữa các loại bảo vệ chính và dự phòng trên cùng một TBBV (chẳng hạn như relay bảo vệ kỹ thuật số) và giữa những TBBV với nhau Đối với việc phối hợp hoạt động giữa những chức năng bảo vệ trong cùng một TBBV, bên cạnh chức năng bảo vệ chính đóng vai trò là chốt chặn để kịp thời phát hiện và cách ly sự cố trên LĐPP, thì bảo vệ dự phòng sẽ đảm nhận nhiệm vụ hỗ trợ cho bảo vệ chính trong những trường hợp bảo vệ chính hoạt động không hiệu quả Đối với việc phối hợp hoạt động giữa những TBBV liền kề nhau, hệ thống bảo vệ sẽ phân vùng hoạt động thông qua các trị số chỉnh định gồm: giá trị ngưỡng dòng điện/điện áp cài đặt, thời gian cho phép khởi động và thời gian cho phép tácđộ ng
2.4.1 Phương pháp phối hợp bảo vệ dựa vào thờigian
Khi bảo vệ chính vận hành không hiệu quả, những bảo vệ dự phòng sẽ lập tức được kích hoạt sau một khoảng thời gian trễ Việc này được thực hiện bằng những giảithuật/phươngphápphốihợpbảovệdựatrênthờigiankhởiđộng/tácđộngkhác nhau Cụ thể, tài liệu [115] đã phát triển một giải thuật nhằm phát hiện và xử lý các sự cố trên LĐPP chứa nguồn DG/MG.Hình 2.2cho thấy nhiều mô-đun bảo vệ được bố trí dọc trên tuyến dây để phân chia LĐPP thành nhiều vùng khác nhau nhằm thuận tiện trong việc quan sát và phân cấp bảo vệ Trong tài liệu này, những mô-đun bảo vệ quá dòng truyền thống đã được sử dụng để phát hiện sự cố Nếu sự cố không được phát hiện và cách ly kịp thời sau một khoảng thời gian nhất định, những chức năng bảo vệ của nguồn DG/MG sẽ tự động thực hiện nhiệm vụ tách lưới Bên cạnh đó, hướng dòng điện sự cố và dạng sự cố cũng đồng thời được xác định thông qua những giá trị điện áp/dòng điện tức thời cung cấp bởi các mô-đun bảo vệ Khi biết được hướng xuất phát của dòng điện sự cố, thời gian bảo vệ tác động sẽ được xác định và áp dụng vào từng mô-đun bảo vệ cho đến khi sự cố được giải trừ Ngoài ra, việc ứng dụng thêm mạng truyền thông sẽ hỗ trợ cải thiện tốc độ nhận dạng, xử lý thông tin của nhữngTBBV.
Mô-đun chỉ báo sự cố
Hình 2.2.Hệ thống bảo vệ của LĐPP được phân vùng hoạt động dựa vào những mô-đun bảo vệ quá dòng truyền thống Một giải thuật bảo vệ khác được đề xuất trong nghiên cứu [116] đã sử dụng relay kỹ thuật số để bảo vệ cho LĐPP có tích hợp DG trong hai chế độ kết nối và tách lưới Theo đó, mỗi relay kỹ thuật số sẽ chứa nhiều mô-đun chức năng khác nhau, chẳng hạn như điều khiển đóng/cắt, giao tiếp truyền thông, bảo vệ dựa vào giá trị pha, bảo vệ dựa vào giá trị thứ tự nghịch và quan sát hướng của dòng công suất Mỗi mô- đun sẽ đảm nhận nhiệm vụ bảo vệ từng pha tương ứng với từng phân đoạn của tuyến dây và đóng vai trò như một TBBV thứ cấp trên LĐPP (TBBV sơ cấp chính là các TBBV lắp đặt tại phía đầu nguồn) Ngoài ra, mỗi mô-đun bảo vệ ba pha dựa trên các thành phần thứ tự nghịch/thứ tự không sẽ hoạt động dự phòng cho các mô-đun bảo
A1 A2 A3 vệ chính Việc tính toán phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị trên LĐPP này sẽ được triển khai bằng kỹ thuật sắp xếp thời gian tác động của những TBBV Nếu mô-đun bảo vệ gần vị trí sự cố nhất không thể kích hoạt để ngăn chặn dòng sự cố đi qua thì relay bảo vệ liền kề cấp trên sẽ chủ động cách ly sự cố sau một khoảng thời gian trễ. Một cách đơn giản, việc sử dụng giải thuật/phương pháp phối hợp bảo vệ dựa vào điều phối thời gian tác động chưa thực sự cần đến sự hỗ trợ của tính năng truyền dẫn thông tin hay khả năng tự thích nghi, nhưng phù hợp với việc phối hợp ngăn chặn các cấp độ dòng điện sự cố và loại sự cố khác nhau Nhược điểm của những giải thuật/phương pháp này nằm ở thời gian cô lập sự cố tương đối dài do phải phân bố quỹthờigianchophépphốihợpgiữacácTBBVliềnkềvớinhaumộtcáchhợplý.
2.4.2 Phương pháp phối hợp bảo vệ thông qua sự hỗ trợ của hệ thống mạng truyềndẫn thôngtin
Trong những phương pháp bảo vệ dựa vào sự hỗ trợ của mạng giao tiếp thông tin, hệ thống xử lý điều khiển cấp trung tâm sẽ được sử dụng để trao đổi thông tin với toàn bộ thiết bị đo lường, TBBV và bộ điều khiển đóng/cắt thông qua hạ tầng mạng truyền dẫn thông tin Theođó, hệ thống xử lý điều khiển cấp trung tâm thực hiện phân tích những giá trị điện áp và dòng điện thời gian thực để nhận dạng sự cố xảy ra trên LĐPP Tiếp theo, tín hiệu cắt sẽ được gửi đến những bộ điều khiển đóng/cắt có liên quan để ngăn chặn dòng điện sự cố đi qua Nghiên cứu [117] đã đề xuất một mô hình bảo vệ dành riêng cho những trường hợp sự cố dạng pha – đất (chẳng hạn như một pha chạm đất, hai pha chạm đất, ba pha chạm đất) dựa vào việc sử dụng relay kỹthuật số và hệ thống mạng truyền dẫn thông tin Mô hình bảo vệ chính hoạt động dựa trên nguyên lý so lệch dòng điện để phát hiện, định vị sự cố trước khi tác động cắt hai thiết bị đóng cắt gần sự cố nhất Nếu bảo vệ chính thất bại, chức năng bảo vệ dự phòng sẽ tự động gửi lệnh cắt đến những relay bảo vệ liền kề cấp trên sau một khoảng thời gian nhất định Nếu cả relay bảo vệ dự phòng hoặc mạng truyền thông gặp lỗi, relay bảo vệ so lệch điện áp sẽ được kích hoạt hoạt động Ngoài ra, mô hình bảo vệ nàycũngcóthểđượcứngdụngđểpháthiệncácsựcốngắnmạchtổngtrởcao(HIF
– High Impedance Fault) Mạng truyền dẫn thông tin thiết lập trong mô hình này có độ tin cậy cao bởi vì được thiết kế theo cấu trúc mạch vòng với khả năng dự phòng caokhigặplỗimấtkếtnối.Tiếptheo,nghiêncứu[118]đềxuấtmộtmôhìnhbảovệ dành cho LĐPP hình tia có sử dụng những TBBV tích hợp điều khiển IPC (Integrated Protection and Control) Theo đó, các IPC được kết nối với nhau bởi mạng cáp quang đếnnhữngthiếtbịđolường,máycắtvàthiếtbịđiềukhiểnởmỗituyếndâycủaLĐPP Nhờ vào những giá trị dòng điện, điện áp và các đại lượng điện khác theo thời gian thực, các IPC sẽ đưa ra các quyết định điều khiển tương ứng đến các máy cắt và các thiết bị điều khiển có liênquan.
Nghiên cứu [119] đề xuất một mô hình bảo vệ so lệch diện rộng kết hợp với mạng truyền thông để bảo vệ cho MG có tích hợp nguồn IBDG nhằm ngăn chặn các sự cố dạng ba pha chạm đất Cụ thể, những thiết bị điện tử thông minh IED và máy cắtởmỗituyếndâyđượckếtnốivớimộttrungtâmđiềukhiểnthôngquamạngtruyền dẫn không dây (mạng GPRS/3G/4G) Trung tâm điều khiển sẽ xử lý giải thuật bảo vệ so lệch trên từng tuyến dây để xác định phân đoạn bị sự cố trước khi gửi tín hiệu cắt máy cắt và tự động đóng lại Ngoài ra, chức năng bảo vệ dự phòng sẽ kích hoạt để định vị và cách ly sự cố nếu chức năng bảo vệ chính hoạt động không hiệu quả Tài liệu [120] đã nghiên cứu các giải thuật kết hợp giữa bảo vệ so lệch dòng điện, bảo vệ điện áp với mạng truyền thông để ứng dụng vào MG hoạt động ở chế độ tách lưới Theo đó, TBBV so lệch được bố trí tại mọi điểm mà MG kết nối với lưới điện chính Nhờ vậy, sự cố xảy ra bên trong hoặc bên ngoài MG đều được phát hiện và cách ly kịp thời Ngoài ra, giải thuật đã phát triển trong nghiên cứu này còn có thể thích nghi với những thay đổi về mặt cấu trúc của
MG Tuy nhiên, hạn chế của giải thuật này chính là chưa xem xét đến dạng sự cố ngắn mạch tổng trở cao cũng như chưa đề xuất phương pháp bảo vệ dự phòng cho những tuyến dây lân cận Trong nghiên cứu [121], mỗi relay bảo vệ được tích hợp các mô-đun vi xử lý gồm mô-đun xác định hướng công suất, mô-đun xác định chế độ nối lưới/tách lưới, mô- đun giao tiếp truyền thông và mô-đun đóng/cắt Hệ thống bảo vệ trung tâm MGPC(Microgrid ProtectionCenter) sẽ kết nối và giao tiếp với các relay bảo vệ bên trong MG thông qua các thiết bị mạng nhằm xử lý giải thuật bảo vệ do các tác giả đề xuất Theo đó, MGPC sẽ xác định chính xác phân đoạn sự cố dựa vào các tín hiệu phát hiện sự cố và hướng của dòng sự cố đi qua mỗi relay bảo vệ Mặt khác, phương pháp bảo vệ quá dòng dựa vào thời gian cũng được phát triển cùng với việc phân cấp bảo vệ chính/dự phòng đã giúp cho thời gian xử lý của giải thuật này hiệu quả hơn so với nghiên cứu[116].
2.4.3 Các phương pháp phối hợp bảo vệkhác
MG ở cả hai chế độ nối và tách lưới được đề xuất trong nghiên cứu [122,123], mà không cần đến sự hỗ trợ từ mạng truyền thông hoặc phối hợp thời gian Cụ thể hơn, đối với sự cố một pha chạm đất, các tác giả đã sử dụng chức năng bảo vệ chính là bảo vệ so lệch F87 để bảo vệ cho vùng phía trước sự cố và chức năng bảo vệthứ tự không 3V0/3I0cho vùng phía sau sự cố Hơn nữa, chức năng bảo vệ dựa vàogiá trị dòng điện thứ tự nghịch F46 được sử dụng để xác định các sự cố dạng pha chạm pha trong khi bảo vệ dựa trên phương trìnhI 2 tđược dùng để phát hiện những sự cố dạng pha chạm đất Mặt khác, chức năng bảo vệ dự phòng điện áp thấp F27 cũng được sử dụng khi MG vận hành ở chế độ tách lưới Tuy nhiên, hạn chế của nghiên cứu này chính là chưa xem xét đến sự cố ba pha và phức tạp khi triển khai thựctế.
Một trong những phương pháp hiệu quả về kinh tế để điều phối hệ thống bảo vệ trên LĐPP có tích hợp nguồn DG chính là tận dụng những chức năng bảo vệ quá dòng/thành phần thứ tự sẵn có trong những TBBV hiện hữu Theo đó, nhiều bộ trị số bảo vệ quá dòng (F50, F51), bảo vệ dựa vào các thành phần thứ tự (F46, F47, 50REF,F46BC, 3I0, 3V0) khác nhau có thể được cài đặt sẵn để thay đổi tương ứng với từngcấu trúc của LĐPP Tài liệu [124] trình bày một phương pháp điều phối bảo vệ để phát hiện sự cố trong MG khi đang hoạt động ở chế độ tách lưới dựa trên những giá trị dòng điện thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không nội suy từ dữ liệu đo lường lấy mẫu theo thời gian thực Cụ thể hơn, các tác giả đã lần lượt sử dụng giá trị dòng điện thứ tự không và thứ tự nghịch để xác định những trường hợp sự cốmột pha chạm đất và hai pha chạm nhau trong MG không cân bằng Nghiên cứu [125] tóm tắt về một mô hình bảo vệ quá dòng cắt nhanh F50 không cần xem xét đến vị trí đặt nguồn DG trên LĐPP Theo đó, nguồn DG được giả định sẽ chủ động cắt nhanh ngay khi phát hiện sự cố trên LĐPP để đảm bảo sự cố chỉ được bơm bởi một nguồn điện duy nhất là nguồn lưới Ưu điểm của phương pháp này chính là các TBBV sẽ không cần phải điều phối lại kể cả khi cấu trúc của LĐPP thay đổi nhưng độ tin cậy cung cấp điện có thể giảm, đặc biệt là đối với những trường hợp sự cố thoángq u a
Tiếp theo, nghiên cứu [126] đã đề xuất một giải thuật cải thiện tính chọn lọc của hệ thống bảo vệ trên LĐPP nhờ vào sự hỗ trợ của mạng truyền thông ba cấp độ, relay bảo vệ quá dòng có hướng F67 và relay bảo vệ vượt ngưỡng điện áp F27/F59. Trong tài liệu [127], hệ thống bảo vệ cho MG hạ thế được tích hợp các relay bảo vệ kỹ thuật số quá dòng có hướng để triển khai phương pháp điều phối bảo vệ Theo đó, những relay bảo vệ này sẽ quan sát hướng công suất đi qua relay bảo vệ để cài đặt trị số bảo vệ thích hợp Mặc dù ưu điểm của phương pháp này là không cần trang bị thêm hạ tầng truyền dẫn nhưng những relay bảo vệ sẽ khó phân biệt được nguồn điện chínhdokhôngđượccungcấpđầyđủthôngtinvềtrạngtháivậnhành.Nghiêncứu [128] đã xem xét đến việc ứng dụng các chức năng bảo vệ thành phần thứ tự (thuận, nghịch, không) kết hợp với phương pháp truyền thông tin có hướng GOOSE để nhận dạng và cách ly tất cả các trường hợp sự cố đối xứng và bất đối xứng trong MG.
Tóm lại, hạ tầng truyền dẫn thông tin đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối hiệu quả các relay bảo vệ quá dòng vô hướng/có hướng/theo thành phần thứ tự trênLĐPP/MGcótíchhợpnguồnDG.Theođó,mụcđíchcủaviệctriểnkhaihệthống truyền dẫn thông tin là để các thiết bị có thể trao đổi thông tin lẫn nhau hoặc thông tin có thể được tập trung về một hệ thống xử lý nhằm phù hợp với xu hướng hướng tiếp cận của những phương pháp FLISR tập trung và phân tán Chính vì vậy, trong luận án này, tác giả sẽ sử dụng một hệ thống truyền dẫn thông tin để tạo môi trường kết nối giữa những thiết bị cấp dưới (chẳng hạn như IED, AMI, FTU có tích hợp FI, relay bảo vệ kỹ thuật số và recloser) với hệ thống SCADA/DMS trung tâm cấp trên Theo đó, hệ thống SCADA/DMS trung tâm cấp trên sẽ đảm nhận nhiệm vụ xử lý những phương pháp FLISR, phân tích ngắn mạch và điều phối bảo vệ dành choLĐPP có tích hợp nguồn DG/MG và truyền thông tin/lệnh điều khiển đến những thiết bị cấp dưới.
2.4.3.2 Phương pháp thiết lập hệ thống bảo vệ tự thíchnghi
Các nghiên cứu liên quan đến hệ thống bảo vệ tự thích nghi chủ yếu dựa vào việc sử dụng những relay bảo vệ kỹ thuật số có khả năng tự động thay đổi trị số chỉnh định, đường cong bảo vệ theo đặc tuyến và những lập trình logic nội bộ Cụ thể hơn,những relay bảo vệ kỹ thuật số này có thể thay đổi trạng thái theo thời gian lập trình sẵn hoặc thông qua tín hiệu điều khiển hoặc sự thay đổi trạng thái của những thiết bị khác cùng liên kết vào một hệ thống mạng truyền dẫn thông tin [129] Nghiên cứu [130] đề xuất sử dụng giá trị độ lệch điện áp tại thời điểm sự cố hoặc thời điểm quá tải để điều chỉnh đường cong bảo vệ thích hợp (theo đặc tuyếnIvàt) Mặc dù, ưu điểm của phương pháp này chính là việc không phụ thuộc vào hệ thống truyền dẫn thông tin nhưng phương pháp này chỉ phù hợp khi áp dụng trên LĐPP truyền thống bởi vì nguồn DG có thể khiến cho độ lệch điện áp không đáng kể và dẫn đến những khó khăn trong việc phân biệt hiện tượng sự cố và hiện tượng quá tải Phương pháp điều phối bảo vệ trong nghiên cứu [131] cho rằng mỗi relay bảo vệ đều có khả năng tự động điều chỉnh trị số tương ứng với từng cấu trúc vận hành của MG Để ứng dụng phương pháp này vào thực tế, công việc điều phối bảo vệ cần phải trải qua hai giai đoạn sau: i) phân tích ngắn mạch để chỉnh định trị số bảo vệ offline và sau đó, ii) cài đặt vào từng relay bảo vệ để chúng tự vận hànhonline.
Kếtluận
Căn cứ vào việc phân tích, đánh giá và những nhận định mà tác giả đúc kết từ những phân tích trên, việc phát triển hệ thống bảo vệ của LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG là rất cần thiết và phù hợp với xu hướng phát triển của LĐPP thông minh ngày nay Theo đó, nhằm đạt được hiệu quả tốt nhất và khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn, tác giả đã tập trung nghiên cứu về công nghệ FLISR, phương pháp dự báo, phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến và phương pháp điều phối bảo vệ khi LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG nhằm phát triển một hệ thống bảo vệ mới Để tổng kết lại, tác giả đã đặt ra những vấn đề cần giải quyết cũng như những phương pháp thực hiện liên quan đến phương pháp FLISR cho LĐPP truyền thống; phương pháp FLISR, phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến và phương pháp điều phối bảo vệ dành cho LĐPP tích hợp nguồn DG/MG, như đã thể hiện chi tiết trongBảng 2.10.
Bảng 2.10.Những vấn đề đặt ra để phát triển hệ thống bảo vệ cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG và phương pháp đề xuất tương ứng
Chương Những vấn đề đặt ra để giải quyết
Những phương pháp thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra
IED, relay bảo vệ kỹ thuật số, recloser, LBS, FTU có chức năng FI trên LĐPP;
Đề xuấtphươngán khôiphụccung cấpđiệnhiệu quả;
FLISR đã phát triển để kiểm tra tính phù hợp;
MG nhưmộtphương ánkhôiphục cungcấpđiện hiệuquả.
Nâng cấp tính năng, firmware cho các thiết bị hiện hữu để đảm bảo khả năng giám sát và điều khiển từxa;
Sử dụng mô hình hệ thống SCADA/DMS phân tán và mạng truyền dẫn hai chiều để thu thập và xử lý dữliệu;
Cải tiến giải thuật phát hiện, định vị, cách ly sựcốbằngcáchsửdụngtínhiệubảovệkhởi động/tác động hoặc tín hiệu cảnhb á o ;
Tập trung vào việc phát triển giải thuật khôi phục cung cấp điện có xem xét đến lượng công suất bị mất, số lượng khách hàng mất điện và số lượng bước thao tác song song với việc kiểm tra tính xung đột đối với các điều kiện vận hành ràng buộc gồm: i) cực tiểu lượng công suất bị mất và ii) cực tiểu số lượng bước thao tác cùng với bảy tiêu chí đánh giá như sau i) không xung đột dòng công suất, ii) không xung đột điện áp, iii) lượng công suất bị mất, iv) số lượng khách hàngmấtđiện,v)sốlượngbướcthaotác,vi) tổn thất công suất, và vii) sự phối hợp bảo vệ;
Tích hợp hai dạng nguồn IBDG và RBDG vào LĐPP truyềnthống;
Sử dụng những relay bảo vệ kỹ thuật số hoạt động dựa trên nguyên lý quá dòng và điện áp thấp làm bảo vệ chính và bổ sung thêm những chức năng bảo vệphụ;
Xem xét các chế độ hoạt động bảo vệ của nguồn IBDG gồm: i) nguồn IBDG cắt ngay lập tức, và ii) nguồn IBDG cắt theo đặc tuyến bảo vệLVRT;
Xây dựng mô hình nguồn DG đủ điều kiện để hoạt động như một nguồn phụ trợ cho LĐPP khi xảy ra sự cố Theo đó, nguồn DG được trang bị đầy đủ hai chức năng là điều khiển V/f và điều khiểnP/Q.
4 Cải thiệnđộchính xác củakếtquả phântíchngắn mạchnhằmđiều phốihiệuquả nhữngrelay bảo vệ trên
Xem xét những đặc tính vận hành P2P và P&P của những dạng nguồnDG;
Phát triển phương pháp dự báo phụ tải/điện áp để xác định khoảng tin cậy của phụtải,đ i ệ n á p v à d ò n g đ i ệ n n g ắ n mạch;
Mô hình phụ tải trên LĐPP thành 02 dạng
PQ hoặc PV để dễ dàng thực hiện tính toán
Tối ưu vềthờig i a n v à s ố lầnthực hiệnphântích ngắnmạchđể đảm bảotínhkhả thi khitriểnkhai thựctế;
Sử dụng kếtquảcủa phươngphápphân tíchngắnmạch đểđiềuphối nhữngrelaybảo vệ kỹthuậtsố;
Kết hợpvớiphươngph ápFLISR đãđềxuất choLĐPPcó tíchhợpnguồnDG
/MGđể tăng thêmtínhứng dụng vàsựhiệu quảcủa phương án ISR. trào lưu côngsuất;
Sử dụng ma trận [I]nhánh=[Y]nút[V]nútkết hợpvới giải thuật phân rã tính toán LU để tính toán trào lưu công suất và phân tích ngắn mạch;
Phát triển phương pháp lựa chọn trị số bảo vệ để điều phối hiệu quả những TBBV quá dòng khi LĐPP thay đổi cấutrúc;
Bổ sung thêm khả năng tự thích nghi vào những relay bảo vệ kỹ thuậtsố;
Bổ sung thêm chức năng bảo vệ F46BC để dự phòng cho những chức năng bảo vệchính như F50, F51 vàF67;
Xây dựng bảng ma trận dữ liệu trị số bảo vệ quá khứ của từng relay bảo vệ kỹ thuật số tương ứng với từng cấu trúc vận hành của LĐPP có tích hợp nguồn DG để hệ thống SCADA/DMS tự động cập nhật Theo đó, thời gian xử lý kết quả điều phối bảo vệ sẽ được giảmthiểu.
DRdành chohệthống bảo vệcủaLĐPP cótíchhợp nguồn
Lập mô hình của một TBBV kỹ thuật số DDR;
Trình bày những yêu cầu kỹ thuật chonhững mô-đun phần mềm cần thiết của TBBV DDR.
PHƯƠNG PHÁP FLISR ĐỀ XUẤT CHO LĐPP CÓ TÍCH HỢP NGUỒNDG/MG
PhươngphápFLISRđềxuấtchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG
3.1.1 Kiến trúc của hệ thống SCADA/DMS đề xuất để phát triển phương phápFLISR
3.1.1.1 Kiến trúc của hệ thốngSCADA/DMS Để phát triển công cụ FLISR, hệ thống SCADA/DMS cho phép triển khai theo hai dạng kiến trúc sau: i) kiến trúc tập trung và ii) kiến trúc phân tán Theo đó, đối với kiến trúc tập trung, toàn bộ dữ liệu thời gian thực của những thiết bị đo lường và điều khiển (chẳng hạn như FTU có tích hợp FI, RTU, Gateway, recloser và LBS có tích hợp FI) được ghi nhận về hệ thống máy tính chủ FEP (Front End Server) đặt tại một Trung tâm điều khiển Loại giao thức trao đổi dữ liệu giữa những thiết bị này với máy tính chủ FEP chủ yếu là IEC 60870-5-101 hoặc IEC 60870-5-104 như thể hiện cụ thể tạiHình3.1.
Hình 3.1.Kiến trúc hệ thống SCADA/DMS tập trung dành choL Đ P P
Theo kiến trúc tập trung, toàn bộ dữ liệu thu thập từ những thiết bị trên sẽ tập trung tại hệ thống máy tính chủ FEP để dịch thành ngôn ngữ giao tiếp riêng Inter-siteData (ISD) nhằm phục vụ cho những ứng dụng phân tích và tính toán được tích hợp
LĐPP A Trao đổi dữ l iệu
Hệ thống máy chủ SCADAHệ thống máy chủ DMS (Dự phòng 1-1)(Dự phòng 1-1)
Hệ thống Front End Server (Chuyển đổi dữ liệu truyền bằng giao thức IEC 60870-5-101/104 thành giao thức ISD)
Thiết bị đo lường và thiết bị đóng cắt (recloser, LBS t ích hợp FI, FTU tích hợp FI)
RTU/GW của trạm trung gian
IEC 60870-5-101/104 RTU/GW của trạm trung gian
Mạng truyền dẫn IEC 61850Mạng truyền dẫn IEC 61850
IED IED IED IED IED IED
Hệ thống máy chủ SCADA (Dự phòng 1-1) Hệ thống máy chủ DMS (Dự phòng 1-1)
IEC 60870-5-101/104Hệ thống Front End Server (Chuyển đổi dữ liệu truyền bằng giao thức IEC 60870-5-101/104 thành giao thức ISD) IEC 60870-5-101/104
Thiết bị đo lường và thiết bị đóng cắt (recloser, LBS t ích hợp FI, FTU tích hợp FI)
RTU/GW của trạm trung gian
IEC 60870-5-101/104 RTU/GW của trạm trung gian
Mạng truyền dẫn IEC 61850Mạng truyền dẫn IEC 61850
IED IED IED IED IED IED
LĐPP B trong hệ thống SCADA/DMS Tiếp theo, hệ thống SCADA/DMS sẽ tận dụng nguồn dữ liệu này làm đầu vào cho công cụ FLISR cũng như những công cụ phân tích/tính toán khác như phân bố phụ tải, phân tích trào lưu công suất, phân tích chất lượng điện năng và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện Có thể thấy rằng, việc triển khai hệ thống SCADA/DMS theo kiến trúc tập trung yêu cầu đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao, băng thông rộng cũng như những yêu cầu liên quan đến tính vận hành ổn định của hạ tầng truyền dẫn nhằm hỗ trợ hiệu quả cho công cụ FLISR trong việc phát hiện, định vị, cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện.
Hình 3.2.Kiến trúc hệ thống SCADA/DMS phân tán dành choL Đ P P
Nhằm đảm bảo thời gian và tốc độ xử lý của công cụ FLISR phát triển được nhanh, tác giả đã đề xuất triển khai hệ thống SCADA/DMS theo kiến trúc phân tán
… như thể hiện trongHình 3.2 Theo đó, LĐPP có quy mô lớn được phân chia thành nhiều LĐPP nhỏ để tối ưu về hiệu quả quản lý của hệ thống SCADA/DMS và độ tin cậy hoạt động của hạ tầng truyền dẫn thông tin NhưHình 3.2, khi xuất hiện sự cố trên LĐPP A hoặc LĐPP B, hệ thống SCADA/DMS sẽ tự động phân tán nguồn tài nguyên một cách hợp lý để ưu tiên giải quyết bài toán FLISR và tách riêng với những LĐPP còn lại để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống máy tính chủ được tối ưu nhất Thêm vào đó, kiến trúc phân tán không yêu cầu cao về tốc độ và băng thông truyền dữ liệu so với kiến trúc tập trung Chính vì vậy, trong luận án này, tác giả sẽ sử dụng một hệ thống SCADA/DMS theo kiến trúc phân tán để quản lý, giám sát và điều khiển những thiết bị có liên quan trên LĐPP, cũng như để phát triển/tích hợp những phương pháp đã nghiên cứu Cụ thể, tác giả đề xuất phân tán hệ thống SCADA/DMS theo trách nhiệm quản lý vận hành tuyến dây trung thế của Điện lực khu vực Mặc dù việc sử dụng kiến trúc phân tán có thể làm tăng số lượng phần cứng và chi phí đầu tư ban đầu nhưng ưu điểm của kiến trúc này chính là khi sự cố mất kênh truyền xảy ra ở vùng A sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của vùng B và ngược lại Ngoài ra, vấn đề về chi phí đầu tư ban đầu vẫn có thể giảm nếu như áp dụng một số giải pháp như: ảo hóa phần cứng để có thể tận dụng tối đa nguồn tài nguyên của các máy tính chủ, hoặc đấu thầu rộng rãi trong nước để có thể chọn được nhà thầu có giá thấp nhất nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của hồ sơ mời thầu, hoặc ký hợp đồng thuê đơn vị viễn thông vận hành các kênh truyền từ thiết bị ngoài hiện trường đến trung tâm điều khiển Mặt khác, ưu điểm của việc triển khai phương pháp FLISR trên hệ thống SCADA/DMS so với phương pháp tự động khôi phục cung cấp điện trong những năm 2015-2018 9 tại Tp.HCM nằm ở khâu tìm kiếm phương án khôi phục cung cấp điện dựa trên kết quả phân tích trào lưu công suất và tận dụng cơ sởdữliệucủahệthốngGISđểmôhìnhhóalướiđiệnphânphốimộtcáchtincậy.
3.1.1.2 Bộ công cụ xử lý tính chất kết nối về điệnNTP Để những phần tử trên LĐPP có thể liên kết với nhau về mặt điện, hệ thống SCADA/DMS được tích hợp một bộ công cụ xử lý tính chất kết nối về điện NTP (Network Topology Processor) Nhờ vào công cụ này, LĐPP được mô hình hóa theo
9 Sử dụng giải pháp của hãng Survalent.
66 chuẩn CIM (Common Information Model) để tích hợp nguồn dữ liệu thời gian thực 10 vào nền cơ sở dữ liệu GIS (Geography Information System) Khi đó, mô hình LĐPP được thiết lập theo cấu trúc sau: Nguồn điện – Trạm trung gian – Tuyến dây trung thế
– Thiết bị trên LĐPP Nếu LĐPP thay đổi cấu trúc, bộ công cụ NTP sẽ xác định lại phạm vi có điện trên từng phân đoạn của tuyến dây trung thế Những nội dung sau đâyđượctácgiảtrìnhbàynhằmlàmrõnguyênlýhoạtđộngcủabộcôngcụNTP:
Những phần tử mang điện được mô hình hóa phải liên kết với LĐPP thông qua những điểm đấu nối PCC (Point of Common Coupling) Như vậy, những phần tử không liên kết với LĐPP thông qua điểm PCC có thể gây lỗi trong quá trình xử lý của bộ công cụNTP;
Những phần tử mang điện hoàn toàn có thể truyền tải điện từ nhiều điểm nguồn khác nhau trên LĐPP (nếu có sự liên kết về điện) Điều này cho phép bộ công cụ NTP hiển thị những màu sắc/hình ảnh khác nhau nhằm phân biệt rõphầntửmangđiệnđangnhậnđiệntừnhữngnguồnđiệnkhácnhau;
Bộ công cụ NTP phân chia mô hình LĐPP thành 02 cấp độ để xử lý như sau: Cấp độ 1 – Dựa vào điểm cấp nguồn điện chính; và Cấp độ 2 – Dựa vào điểm cấp nguồn điện dựphòng;
Việc phân chia mô hình LĐPP thành 02 cấp độ nhằm phục vụ cho các công cụ tính toán/phân tích chuyên dụng cho LĐPP Tuy sử dụng hệ thống SCADA/DMS theo kiến trúc phân tán, nhưng dữ liệu phải được nhập đầy đủ theo cấu trúc nêu trên để đảm bảo độ tin cậy của kết quả tính toán/phân tích.
Bảng 3.1trình bày những công cụ tính toán/phân tích của hệ thống
SCADA/DMS tương ứng với từng cấp độ xử lý kết nối của bộ công cụ NTP.
Bảng 3.1.Những công cụ tính toán/phân tích dành cho LĐPP tương ứng với từng cấp độ xử lý của bộ công cụ NTP
Cấp độ Công cụ tính toán/phân tích tích hợp trong hệ thống SCADA/DMS
1 Phân tích trào lưu công suất - Distribution Power Flow( D P F ) ;
2 Đánh giá phối hợp bảo vệ - Protection Validation( P R V ) ;
10 Thu thập từ các máy tính chủ FEP.
3 Quản lý chất lượng điện năng - Load & Voltage/VAR Management (LVM).
1 Cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện - Fault Isolation and Service Restoration (FLISR);
2 Tự động tái cấu trúc lưới điện - Automatic Feeder Reconfiguration (AFR);
3 Xây dựng kế hoạch mất điện - Planned Outage Switching Order (POS).
Tóm lại, bộ công cụ NTP được tích hợp vào hệ thống SCADA/DMS theo kiến trúc phân tán nhằm mục đích hiển thị tình trạng vận hành theo thời gian thực của LĐPP một cách trực quan và sinh động Không chỉ thế, người vận hành có thể phân biệt rõ trạng thái vận hành bình thường và vận hành bất thường của LĐPP thông qua kết quả xử lý của bộ công cụ NTP, chẳng hạn như sự cố mất điện, việc bảo trì bảo dưỡng theo kế hoạch và tình trạng vận hành vượt ngưỡng cho phép của từng phần tử hoặc từng tuyến dây Nhờ vậy, việc quản lý LĐPP của người vận hành sẽ trở nên đơn giản và hiệu quả.
3.1.2 Phương pháp phát hiện sựcố
Hiện nay, để phục vụ hiệu quả cho phương pháp FLISR trên LĐPP, tác giả nhận thấy phương pháp phát hiện sự cố thường được phát triển theo hai hướng tiếp cận sau: i) kết hợp phân tích dòng điện sự cố ghi nhận tại những thiết bị bảo vệ với trạng thái cảnh báo mất điện tương ứng và ii) kết hợp tín hiệu chỉ báo sự cố tại những thiết bị FTU có tích hợp FI và trạng thái cảnh báo mất điện Đối với hướng tiếp cận i), khi chức năng bảo vệ của relay bảo vệ/recloser được kích hoạt hoạt động bởi sự cố, dòng điện và điện áp sự cố sẽ được sử dụng để ước lượng khoảng cách từ những điểm nguồn đến vị trí sự cố Tuy nhiên, độ tin cậy của phương pháp này bị ảnh hưởng bởi vì tổng trở tại vị trí ngắn mạch, dạng sự cố bên cạnh sự thay đổi thường xuyên của cấu trúc LĐPP Trong khi đó, đối với hướng tiếp cận ii), nếu chỉ sử dụng những tín hiệu chỉ báo sự cố tại những thiết bị FTU có tích hợp FI là không đủ để phát hiện và định vị sự cố một cách hiệuquả.
Chính vì vậy, tác giả đã phát triển một phương pháp phát hiện sự cố mới nhằm hỗ trợ cho phương pháp FLISR tổng thể với khả năng phát hiện sự cố nhanh bên cạnh khả năng dò tìm vị trí sự cố chính xác Cụ thể, tác giả đã kết hợp việc sử dụng tín hiệu tác động (tín hiệu Tripping – tín hiệu TPS), tín hiệu khởi động (tín hiệu Pickup – tín hiệu PUS) của những relay bảo vệ/recloser và tín hiệu chỉ báo sự cố (tín hiệu Fault Indicated – tín hiệu FI) từ những FTU/LBS có tích hợp FI để phát hiện và định vị phân đoạn sự cố trong luận án này Những tín hiệu này hoạt động dựa vào nguyên lý bảo vệ quá dòng theo đường đặc tuyến độc lập với thời gian DTOC (Definite Time Over-Current) – gọi tắt là chức năng bảo vệ F50 và nguyên lý bảo vệ quá dòng theo đường đặc tuyến phụ thuộc vào thời gian IDMTOC (Inverse Definite Minimum Time Over-Current) – gọi tắt là chức năng bảo vệ F51 Nếu như chức năng bảo vệ F50/F51 được tích hợp thêm khả năng quan sát hướng công suất thì chúng sẽ trở thành chức năng bảo vệ F67 – hoạt động theo nguyên lý bảo vệ quá dòng có hướng theo đường đặc tuyến độc lập với thời gian (Directional DTOC) hoặc theo nguyên lý bảo vệ quá dòng có hướng theo đường đặc tuyến phụ thuộc vào thời gian (Directional IDMTOC). Trong chương này, tác giả chỉ đề cập đến việc sử dụng những tín hiệu bảo vệ khởi động, tín hiệu bảo vệ tác động và tín hiệu chỉ báo sự cố từ những relay bảo vệ/recloser/LBS/FTU có tích hợp FI để phát hiện sự cố nhanh chóng và hỗ trợ định vị chính xác phân đoạn sự cố Theo đó, những phương án ISR sẽ được công cụFLISR đề xuất nhằm cách ly phân đoạn sự cố ở hai điểm gần nhất trước khi thực hiện chuyển tải Đặc biệt, phương pháp FLISR đề xuất có thể chỉ ra những nguy cơ mất tính phối hợp giữa những thiết bị bảo vệ trên LĐPP thông qua tiêu chí đánh giáPRV.
KếtquảthựcnghiệmvàmôphỏngcủaphươngphápFLISRđềxuấtchoLĐPPtruyền thống
Kết quả được thể hiện chi tiết trong Phụ lục 1A và 1B đính kèm luận án.
Kết quả mô phỏng của phương pháp FLISR đề xuất cho LĐPP tích hợp nguồn DG/MG
Kết quả được thể hiện chi tiết trong Phụ lục 2A và 2B đính kèm luận án.
Kếtluận
Trong chương này, một phương pháp FLISR dành cho LĐPP truyền thống vàLĐPP có tích hợp nguồn DG/MG dựa vào việc sử dụng những tín hiệu từ TBBV vàTBĐC kết hợp với những thông tin về trạng thái vận hành của lưới điện (bao gồm:trạng thái mất điện áp và dòng điện sự cố) để phát hiện nhanh chóng và định vị chính xác phân đoạn sự cố Ngay sau khi phân đoạn sự cố được xác định, hai TBĐC gần vị trí sự cố nhất sẽ được hoạt động để cách ly phân đoạn sự cố từ hai phía Trong bất kỳ trường hợp sự cố nào, tất cả phương án ISR đều được xếp dạng dựa trên hai điều kiện vận hành ràng buộc gồm: i) số lượng kW được khôi phục là lớn nhất và ii) số lượng bước thao tác là thấp nhất Hơn nữa, giải thuật FLISR sẽ ưu tiên tìm kiếm những nguồn DG/MG có liên kết với tuyến dây sự cố để giải quyết vấn đề khôi phục cung cấp điện trước khi xem xét đến những tuyến dây liền kề Trong trường hợp LĐPP không có tích hợp nguồn DG/MG hoặc DG/MG không đủ khả năng làm nguồn điện dự phòng, phương án ISR sẽ tận dụng những tuyến dây liền kề tuyến dây sự cố trong cùng một trạm trung gian trước khi xem xét đến nguồn dự phòng từ trạm trung gian khác.
Ngoài ra, những kết quả thực nghiệm và mô phỏng trên nhiều LĐPP truyền thống và LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG tương ứng với từng dạng sự cố và vị trí sự cố khác nhau thể hiện trong cácPhụ lục 1A,1B,2Avà2Bđã nhấn mạnh những ưu điểm của phương pháp FLISR được đề xuất, cụ thể nhưs a u :
Chỉ ra được những nguy cơ mất tính phối hợp giữa các TBBV thông qua tiêu chí PI về PRV khi LĐPP thay đổi cấutrúc;
Hỗ trợ hiệu quả cho Điều độ viên/Người vận hành trong việc tìm kiếm phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện bằng cách giải hàm mục tiêu với hai điều kiện vận hành ràng buộc và xếp hạng phương án ISR dựa vào 07 tiêu chí đánh giá PI khácnhau;
Tổng thời gian xử lý chu trình FLISR không quá 02p h ú t
Có thể thấy rằng, phương pháp FLISR đề xuất cho LĐPP chưa tích hợp nguồn DG/MG và có tích hợp nguồn DG/MG đã nêu tại Chương 3 đều đề cập đến việc giải quyết vấn đề mất tính phối hợp giữa các TBBV sau khi LĐPP tái cấu trúc ứng với phương án ISR được chọn Do đó, để khắc phục vấn đề này, trong Chương 4 của luận án, tác giả sẽ cải tiến phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống dựa vào việc xác định khoảng giá trị tin cậy của dòng điện ngắn mạch Trên cơ sở đó, phương pháp điều phối bảo vệ dành cho những TBBV (như relay bảo vệ kỹ thuật số OCR/recloser/ LBS có tích hợp FI) được tác giả phát triển để bổ sung thêm những phương án cải thiện tiêu chí PI PRV vào trong từng phương án ISR khi sự cố xuất hiện trên LĐPP có tích hợp nguồnDG/MG.
TIẾNVÀĐIỀU PHỐIBẢO VỆQUÁDÒNGDÀNHCHOLĐPPTÍCHHỢPNGUỒNDG/MG
Phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy của dòng điện ngắn mạch trên LĐPP tích hợpnguồnDG/MG
Chương này trước tiên giới thiệu hai phương pháp gồm: i) phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp tại những nút có liên kết với OCPR (gọi tắt là phương pháp BVCI) và ii) phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy của dòng điện phụ tải của tuyến dây (gọi tắt là phương pháp LPCI) Kết quả thu được từ những phương pháp trên sẽ được cập nhật vào ma trận điện áp nút để tính toán khoảng giá trịtincậycủadòngđiệnngắnmạchđượcquansátbởicácOCPRtrênLĐPP.
Nghiên cứu [155] đề xuất một phương pháp ước lượng Bayes để cải thiện kết quả dự báo điện áp nút trong thời gian thực bằng cách tận dụng một tổ hợp những phép đo lường thời gian thực Cụ thể, phương pháp này dựa trên phép xấp xỉ giá trị tuyến tính để áp dụng cho LĐPP ba pha không cân bằng Theo đó, kết quả dự báo đượcdựatrênviệcánhxạtuyếntínhvớimôhìnhdựbáobằngphươngphápGaussian Nói một cách khác, giá trị điện áp nút và phụ tải có thể có dạng trực quan của hàm phân phối Gaussian ứng với một/nhiều mức độ tin cậy cụ thể Điều này cho thấy sự hữu ích nếu thực hiện đánh giá bộ dữ liệu điện áp hoặc phụ tải dựa vào những phương pháp xác suất thống kê Ngoài ra, bất kỳ bộ dữ liệu điện áp nút/phụ tải quá khứ đều chứa dữ liệu gây nhiễu do những dao động bất thường xuất hiện trong quá trình vận hành.
Vì vậy, phương pháp lọc dữ liệu dựa vào phương pháp xác suất thống kê cần được phát triển để giảm nhiễu trước khi tìm kiếm khoảng giá trị tin cậy của điện áp/phụ tải tại các nút/tuyến dây trên LĐPP Trong luận án này, những bộ dữ liệu điện áp nút và phụ tải quá khứ được thu thập trên LĐPP Tp.HCM (thông qua hệ thống SCADA/DMS Trung tâm) được sử dụng để thử nghiệm các phương pháp do tác giả đề xuất Theo đó, phương pháp BVCI được phát triển bằng cách áp dụng những kỹ thuật trí tuệ nhân tạo gồm LSTM (Long Short Term Memory) và SVM (Support Vector Machine) Trong khi đó, phương pháp LPCI được phát triển dựa vào việc áp dụng những kỹ thuật trí tuệ nhân tạo như ANN, LSTM (Long Short Term Memory) và SVM (Support Vector Machine) Tiếp theo, khoảng giá trị tin cậy của điện áp ứng với từng nút có liên kết với OCPR trên LĐPP cũng như dòng điện phụ tải của tuyến dây sẽ được lựa chọn dựa trên kết quả MAPE (Mean Absolute Percentage Error) tốt nhất Những kết quả mô phỏng của phương pháp BVCI và phương pháp LPCI sử dụng phương pháp lọc dữ liệu dựa trên thống kê do tác giả đề xuất được so sánh với các phương pháp lọc dữ liệu hiện nay (chẳng hạn như Kalman, DBSCAN, DWT và SSA) nhằm chứng minh sự hiệu quả trước khi áp dụng vào việc tính toán khoảng giá trị tin cậy của dòng điện ngắn mạch được sử dụng để làm cơ sở xác định các giá trị ngưỡng khởi động và đóng cắt dành cho các OCPR trênL Đ P P
Theo phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống, giá trị điện áp trong ma trận điện áp tại các nút trên LĐPP được gán bằng với giá trị điện áp danh định 11 hoặc lấy từ kết quả phân tích trào lưu công suất gần nhất Tuy nhiên, giới hạn của việc áp dụng những giá trị này chính là độ chính xác về mặt kết quả và số lần thực hiện trong quá trình phân tích ngắn mạch, như đã đề cập tạiBảng 2.8 Không chỉ thế, sự hiện diện của nguồn DG/MG trên LĐPP đã ảnh hưởng đáng kể đến sự dao động của điện áp tại các nút, cũng như giá trị dòng điện ngắn mạch bơm vào sự cố bởi những đặc tính vận hành P2P và P&P của chúng Từ những nhận định và quan điểm trên, tác giả đã cải tiến phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống để phù hợp từng loại nguồn dữ liệu đầu vào sẵn có, nhưBảng 4.1.
Bảng 4.1.Cách tiếp cận việc phân tích ngắn mạch trên LĐPP tích hợp nguồn DG ứng với hai trường hợp nguồn dữ liệu đầu vào khác nhau
Trường hợp nguồn dữ liệu lưu trữ đầu vào
Nếu đầy đủ giá trị điện áp tại các núttrênLĐPP
Loại bỏnhiễucủa bộ dữliệu đầu vàobằngphươn g pháp
Xác địnhkhoảng giátrị tincậycủađiệná p bằng
Xác định khoảng giá trị tin cậycủa dòng điệnngắnmạch bằng
11 Chẳnghạnnhư220kVhoặc110kVđốivớilướiđiệntruyềntảicaothế,35kVhoặc22kVđốivớiLĐPPtrung thế và 0,4kV đối vớiLĐPP hạthế. phân tích thống kê phương phápBVCI phươngphápphântí ch ngắnmạchtruyềnt hống
Nếu chỉcógiá trịcủadòngđiệ nphụ tảitrêntừngtu yến dây củaLĐPP
Loại bỏnhiễucủa bộ dữliệuđầu vào bằng phươngphápph ân tíchthốngkê
Xác địnhkhoảng giátrịtin cậycủadòng điệnphụtải trêntuyếndây bằngphươngph áp
Xác định khoảng giá trị tin cậycủađiện áp bằng phươngphápphântí ch trào lưu công suất
Xácđịnh khoảng giátrịtincậycủa dòng điệnngắnmạch bằng phươngphápphâ n tíchngắnmạchtru yền thống
4.1.1 Dựa vào việc xác định khoảng giá trị tin cậy của điện ápn ú t
Thông thường, một bộ dữ liệu quá khứ thu thập và tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau có thể chứa một lượng dữ liệu gây nhiễu ngẫu nhiên vốn không thể lường trước được Điều này có thể ảnh hưởng đến biên độ của độ lệch chuẩn trong quá trình tìm kiếm kết quả dự báo điện áp nút nếu như dữ liệu ban đầu chưa được xử lý bằng bộ lọc phù hợp Một số nghiên cứu trước đây đã đề cập đến việc phát triển bộ lọc để loại bỏ hiệu quả những điểm dữ liệu gây nhiễu ngẫu nhiên trong bộ cơ sở dữ liệu thu thập Theo đó, nhằm đóng góp vào việc phát triển bộ lọc dữ liệu gây nhiễu, tác giả đã phát triển bộ lọc có thể loại bỏ/xử lý nhiễu nhằm giảm độ lệch chuẩn và sai số của kết quả dự báo điện áp nút bằng cách ánh xạ bộ dữ liệu dao động ngẫu nhiên thành dạng trực quan của hàm phân phối chuẩn ứng với mức độ tin cậy của nó Cụ thể hơn, khi xem xét bộ dữ liệu điện áp nút, tác giả đã quan sát tính ổn định, nắm bắt sự thay đổi của bộ dữ liệu để tìm ra những điểm dữ liệu cần loại bỏ do những ảnh hưởng từ các hiện tượng dao động bất thường, xuất hiện trong quá trình vận hành LĐPP có tích hợp DG/MG 12 , nhằm thu được bộ dữ liệu chuẩn hóa Qua đó, kết quả dự báo khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút sẽ được cải thiện và đủ tin cậy để làm cơ sở xác định khoảng giá trị tin cậy của dòng điện ngắn mạch được quan sát bởi các OCPR trên LĐPP.
4.1.1.1 Phương pháp xử lý dữ liệugốc
Trước tiên, tác giả đã thực hiện đánh số nhị phân vào chuỗi dữ liệu điện áp nút theoBảng 4.2 Sau đó, áp dụng phương pháp so lệch dữ liệu, được thể hiện trong công thức (4.1), để loại bỏ những dữ liệu làm mất tính đặc trưng của dữ liệu gốc.
12 Mấtđiệnápdosựcốhoặccôngtácbảotrìbảodưỡng,điệnápthayđổidohoạtđộngđóngcắttụbùhoặckhi LĐPP thay đổi cấutrúc.
‘diff’ là một chuỗi dữ liệu so lệch trong một ngày được xác định bằng cách tính sai lệch giữa hai ngày liền kề nhau tại vị trí bit ‘0’ của chuỗi dữ liệuTvới đặc trưng theo ngày. TrongBả ng 4.2, toàn bộ
96 giá trị điện áp thu thập trongmột ngày theo chu kỳ 15
87 phút được gán vàom0đếnm95 Biến ‘d’ là số thứ tự liêntiếp/số thứ tự liên quan đến tất cả những ngày được khảo sát trong cơ sở dữ liệu điện áp đầu vào Theo công thức (4.1), độ lệch giữa chuỗi giá trị điện áp nút của ngày hiện tạidvới chuỗi giá trị điện áp nút của ngày trước đó(d-1)sẽ được xác định bằng phép tínhtrừ.
Bảng 4.2.Phương pháp đánh số nhị phân cho chuỗi dữ liệu điện áp nút
Chỉ số Vị trí bit Mô tả Điện áp nút 0 Giá trị tuyệt đối của các điểm dữ liệu điện áp nút; Chu kỳ phút 1 - 96 Biến mã hóa của chu kỳ 15-phút trong ngày (96 chu kỳ);
Ngày trong tuần 97 - 103 Biếnmãhóaloạingàytrongtuần(ThứHaiđếnChủ Nhật -
Ngày trong tháng 104 - 134 Biến mã hóa ngày hiện tại trong tháng (31 ngày);
Tuần trong năm 135 - 187 Biến mã hóa tuần hiện tại trong năm (52 tuần);
Tháng 188 - 199 Biến mã hóa tháng hiện tại trong năm (12 tháng);
Quý 200 - 203 Biến mã hóa quý hiện tại trong năm (4 quý);
Ngày lễ 204 Biến nhị phân để phân biệt ngày lễ.
4.1.1.2 Phân tích chuỗi so lệch dữ liệu điện áp nút trên cơ sở ngày tiếp theo
Sau khi xử lý chuỗi dữ liệu gốc bằng cách định dạng lại xu hướng của dữ liệu, tác giả đã sử dụng hàm mật độ xác suất PDF
(Power Density Function) và nhận thấy rằng chuỗi dữ liệu điện áp của ngày tiếp theo có dạng trực quan của hàm phân phối chuẩn, nhưHình 4.1 Trước đó, để phân tích chuỗi, tác giả đặt ra một giả định là chuỗi dữ liệu điện áp nút là một biến ngẫu nhiên liên tục, phụ thuộc vào hoạt động của nguồn điện và phụ tải Như vậy, hàm mật độ xác suất PDF của chuỗi dữ liệu so lệchmộtngàytớicódạnggầngiốngvớiphânphốichuẩntheobiể uđồtầnsuấtcủa chuỗi dữ liệu và phù hợp kết quả kiểm định Chi bình phương (Chi-square) Cụ thể hơn, bộ dữ liệu cho thấy rõ các đặc điểm phân phối xác suất ngẫu nhiên, tập trung nhiều vào điểm ước tính trung bình và phân phối tương đối đồng đều trên các giá trị tương quan Quan sátHình 4.1, có thể thấy rằng, dữ liệu điện áp nút dao động quanh một khoảng nhất định với giá trị trung bình vào khoảng 22,3998kV và độ lệch chuẩn là 0,1717 khi đánh giá bằng hàm PDF Như vậy, nếu như xác định được mức độ tin cậy confidence interval phù hợp, ta có thể loại bỏ đi phần lớn những điểm dữ liệu gây ảnh hưởng đến tính xu hướng của bộ dữ liệu gốc.
Hình 4.1.Biểu đồ hàm mật độ xác suất PDF của một chuỗi những giá trị điện áp nút tại một vị trí có liên kết với OCPR trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG
4.1.1.3 Phương pháp lọc dữ liệugốc
Mặc dù, bộ dữ liệu điện áp được thu thập bằng hệ thống SCADA có độ chính xác cao nhưng vẫn chứa nhiều dữ liệu gây nhiễu ngẫu nhiên Cụ thể, bộ dữ liệu điện áp nút có thể chứa những giá trị điện áp dao động do những nguyên nhân sau: sự thay đổi của phụ tải, sự dao động của nguồn lưới hoặc của nguồn DG, LĐPP xảy ra sự cố mất điện, kế hoạch đóng cắt tụ bù hoặc kế hoạch bảo trì bảo dưỡng Do đó, độ tin cậy của bộ dữ liệu khó có thể đánh giá ở mức cao nhất là 100% Để giải quyết giới hạn này, phương pháp lọc dữ liệu gốc dựa vào phương pháp phân tích thống kê do tác giả phát triển sẽ chỉ ra mức độ tin cậy tốt nhất của bộ dữ liệu điện áp nút khi đã xem xét đầy đủ một dãy các mức độ tin cậy khác nhau Chi tiết hơn, phương pháp này sẽ dựa trên kết quả tính toán MAPE có sai số nhỏ nhất, như được trình bày trong công thức
(4.2), để tìm ra mức độ tin cậy phù hợp nhất với bộ dữ liệu được phân tích Theo đó, công thức tính toán MAPE được thể hiện như sau:
Trong đó,Atlà giá trị điện áp nút thực tế tại thời điểmt,Ftlà giá trị điện ápnút dự báo tại thời điểmt, thu được từ việc áp dụng mô hình dự báo LSTM và SVM; vàNlà tổng số dữ liệu được lấy mẫu để tính toánMAPE. Độ tin cậy của bộ dữ liệu điện áp nút được giả định là lớn hơn90%vì dữ liệu thu thập từ hệ thống SCADA hầu hết có độ chính xác tương đối cao Theo đó, dãy giá trị mức độ tin cậy có thể thiết lập thành 13 mức độ khác nhau, trong khoảng từ 90% đến 99%, 4,5-sigma (~ 99,73%), 5,5-sigma (~ 99,9937%) và 6-sigma (~ 99,99966%) Việc lựa chọn mức độ tin cậy hiệu quả nhất của bộ dữ liệu điện áp nút dựa trên kết quả MAPE thấp nhất thu được từ việc áp dụng 02 mô hình dự báo LSTM và SVM Giải thuật của phương pháp lọc dữ liệu gốc do tác giả phát triển được thể hiện trongHình 4.2, bao gồm những bướcsau:
Bước 1– Nhập dữ liệu điện áp quá khứ tại nút có liên kết với OCPR và tiến hànhquansátđộlệchcủadữliệuđểxácđịnhnguồndữliệugâynhiễu;
Bước 2– Tính toán hàm mật độ xác suất PDF của bộ dữ liệu điện áp nút và kiểm tra tính tương đồng về dạng trực quan của hàm phân phốichuẩn;
Bước 3– Nếu bộ dữ liệu điện áp nút đã có dạng trực quan của hàm phân phối chuẩn thì tiếp tục tìm kiếm mức độ tin cậy phù hợp thông qua 02 mô hình dự báo LSTM và SVM, lựa chọn mức độ tin cậy cho kết quả tính toán sai số MAPEthấpnhất.Ngượclại,nếubộ dữliệuđiệnápnútchưacódạng trựcquan của hàm phân phối chuẩn thì tiến hành phân nhóm dữ liệu bằng phương pháp PCA trước khi lặp lạiBước2;
Bước 4– Áp dụng mức độ tin cậy đã chọn để loại bỏ nhiễu của bộ dữ liệugốc;
Bước 5– Chạy dự báo khoảng tin cậy điện áp nút bằng các thuật toán LSTM vàSVMtrênbộdữliệuđãđượclọcvớiđộtincậyđượcchọntrongBước3;
PhươngphápxácđịnhdòngđiệnngắnmạchquansátbởinhữngTBBV
Cấu trúc của LĐPP có tích hợp nguồn DG hoặc MG rất đa dạng và linh hoạt bởi vì những đặc tính vận hành P2P và P&P Do đó, hệ thống SCADA/DMS và hệ thống EMS được triển khai để giám sát tình trạng vận hành của nguồn lưới và các nguồn DG/MG cũng như trạng thái hoạt động của các TBBV có khả năng điều phối trị số bảo vệ tương ứng với từng cấu trúc vận hành của LĐPP Như đã phân tích trong Chương 02, nguồn DG có hai chế độ vận hành đặc trưng gồm: i) hòa lưới và ii) tách lưới Theo đó, khi một DG đơn lẻ/một MG chứa nhiều DG vận hành hòa lưới, giá trị dòng điện sự cố mà relay bảo vệr(gọi tắt là relayr) quan sát được tính toán bằng công thức sau[75]:
I fauSt_reSayr =I fauSt_grid +∑ n (k ri ∗ I fauSt_DGi ∗ Operation_status_DGi) (4.18) Trong đó: i=1
Ifault_relayrchính là giá trị tổng dòng điện sự cố đi qua relayr;
Ifault_gridlà giá trị dòng điện sự cố do nguồn lưới tham gia đi quarelayr;
nlà tổng số lượng IBDG, RBDGcó mặt trong MG tích hợp vào LĐPP;
krilà hệ số ảnh hưởng của dòng điện sự cố do nguồn DGigây ra và đi qua relayr Nói một cách khác,krilà hệ số ảnh hưởng của nguồn DGivào relaythứr;
Ifault-DGilà giá trị dòng sự cố ngay tại điểm đấu nối của nguồn DGikhi sự cốxảy ra trênLĐPP;
Operation_status_DGithể hiện trạng thái kết nối/ngắt kết nối của nguồn DG vào lưới điện (nếuOperation_status_DGi= “1” đồng nghĩa rằng nguồn DG đang hoạt động hòa lưới; ngược lại,Operation_status_DGi= “0” đồng nghĩa rằng nguồn DG đang hoạt động táchlưới).
Như vậy, việc xác định giá trị dòng điện sự cố quan sát bởi relayrsẽ được đơngiản hóa và thực hiện nhanh chóng thông qua hệ sốkri Tương tự, nếu cấu trúc
LĐPPcónnguồn DG được quan sát bởimrelay bảo vệ thì hệ số ảnh hưởng của bất kỳ nguồn DG nào tác động lên các relay bảo vệ đều có thể tính toán Ma trận tổng trở theo thành phần thứ tự được dùng để tính toán các hệ số dòng sự cố đóng góp từ nguồn RBDG và nguồn lưới tác động lên tất cả các relay bảo vệ trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG Bên cạnh đó, nhờ vào việc thường xuyên giám sát trạng thái vậnhành của LĐPP thông qua hệ thống SCADA/DMS và hạ tầng mạng truyền thông, ma trận tổng trở thường xuyên được cập nhật Từ đó, những hệ số ảnh hưởng của dòng điện sự cố đến các relay bảo vệ cũng được nhanh chóng xácđịnh.
Bằng cách sử dụng phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút đã nêu trong Mục 4.1 thay thế cho việc giả định giá trị điện áp tại các nút bằng nhau theo nghiên cứu [75], việc phân tích ngắn mạch đã được cải tiến hiệu quả để đáp ứng các đặc tính vận hành của LĐPP trung thế có tích hợp nguồn DG/MG Ngoài ra, phương pháp này còn có ưu điểm là giảm thiểu số lần phân tích trào lưu côngsuất – vốn đang được thiết lập để chạy tự động hoặc khi LĐPP có sự thay đổi về trạng thái vận hành (chẳng hạn như sự cố, hoạt động đóng cắt tụ bù, điều chỉnh nấc điện áp, v.v…) Mặt khác, giá trị dòng điện ngắn mạch tham gia vào sự cố của nguồn DG dạng IBDG được giới hạn để không vượt quá ngưỡng chop h é p
Giả định sự cố xảy ra trên LĐPP có tích hợp DG/MG, khoảng tin cậy dòngđiện ngắn mạch, [Ibus(F)_min,Ibus(F)_max], được tính toán dựa vào phương pháp quy đổiThevenin tương đương cùng với phương trình (4.19):
V bus(F)_min V bus (0) Z bus I bus(F)_min ,V bus (0)V i_min ,i N (4.19)
bus(F)_max bus bus b u s (NM)_max bus i_max
Trong đó,Vbus(F)_minvàVbus_maxlần lượt là các giá trị điện ápminvàmaxtại các nút trong quá trình xảy ra sự cố;Vi_minvàVi_maxlần lượt là biên độminvàmaxcủa khoảng giá trị tin cậy điện áp tại các nút tại thời điểm trước khi sự cố xảy ra.Ibus(F)_minvàIbus(F)_maxlần lượt là biên độminvàmaxcủa khoảng giá trị tin cậy dòng điện ngắn mạch đi qua các pha trong quá trình xảy ra sự cố;Zbuslà ma trận tổng trởtương đương Thevenin quy đổi về vị trí nút được xemxét.
Khi các ma trận [Zbus] và [Vbus(0)] được cập nhật, dòng điện sự cố đóng góp bởi nguồn lướiIfault_gridđược tính toán theo công thức số(4.20):
= V buc (0)–V Z buc +Z buc ƒ (F) (4.20) VớiZflà tổng trở sự cố (trong trường hợp ngắn mạch chạm đất, giá trịZfphụthuộc vào giá trị tổng trở nối đất tại các vị trí mà máy biến áp phân phối có trung tínhđược nối đất) Tuy nhiên, trên thực tế,Zbuslớn hơn rất nhiều lần so vớiZf. buc Đối với sự cố dạng bất đối xứng, các ma trận tổng trở Thevenin thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự khôngZ 0± cần ược tính toán (“+” ại diện cho thànhđặt đặt phần thứ tự thuận, “-” ại iện cho thành phần thứ tự nghịch, “0” ại diệnđặt đặt đặt cho thành phần thứ tự không) Khi ó, công thức số (4.19) ược viết lạiđặt đặt nhưs a u :
[V 0± ] =[V 0± (0)] − [Z 0± ]∗[I 0± ], ∀i∈N (4.21a) buc(F)_ N in buc buc buc(F)_ NIN
[V 0± ] =[V 0± (0)] − [Z 0± ]∗[I 0± ], ∀i∈N (4.21b) buc(F)_ NAS buc buc buc(F)_ NA s
Khi tính toán dòng điện sự cố đi qua nhiều phân đ oạn/vị trí sự cố khác nhau trên LĐPP, công thức (4.20) được viết lại như sau:
Trong đó,Vthlà điện áp Thevenin tương đương của nguồn lưới,Zthlà tổng trởThevenin tính từ nguồn lưới đến vị trí sự cố và giá trị này thay đổi tùy thuộc vào vị trí/dạng sự cố khác nhau [157] Điểm cần lưu ý là tổng trở hệ thống tại các điểm đấu nối giữa lưới điện truyền thống với các DG/MG cũng như thông số mạng của chúng đều phải được khai báo đầy đủ trước khi thực hiện tính toán Dựa vào đó, dòng điệnsự cố tham gia từ nguồn lướiIfault_gridcó thể được sử dụng để làm cơ sở đánh giá choviệc tính toán phối hợp các TBBV OC/DOC tự thích nghi trên LĐPP tích hợp nguồnDG/MG Thêm vào đó, dòng điện sự cốIfault_gridcó thể mang giá trị cao hơn nhiều sovới dòng điện sự cố đóng góp bởi các nguồn DG/MG khi hoạt động nối lưới, đặc biệt là khi LĐPP có trung tính nối đất trực tiếp Để phân tích và xác định chính xác giá trị dòng điện sự cố được quan sát bởi các TBBV bố trí trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG, các hệ số ảnh hưởng đến TBBV do nguồn DG gây ra cần được tính toán và xem xét đầy đủ đến những cấu trúc vận hành của LĐPP.
4.2.2 Phương pháp tính toán hệ số ảnh hưởng của dòng điện sự cố từ nguồn DGđến TBBV
Dòng điện sự cố theo thành phần thứ tự tại DGi(Ifault_DGi) có thể được tínhtoán theo các thông số sẵn có, chẳng hạn như: điện áp tại các điểm đấu nối và giá trị tổng trở thứ tự thuận/nghịch/không Để đơn giản hóa việc tính toán dòng điện sự cố sinh ra bởi các nguồn DG, nguồn RBDG (DG tích hợp phần tử quay) được giả định sinh ra dòng điện sự cố trong khoảng 5.0~10.0 pu theo [158-159] Mặt khác,dòng điện sự cố thứ tự thuận của nguồn IBDG được giới hạn ở mức tối đa là 2.0 p.u.
(02 lầnsovớiđịnhmức)theo[70].TrongkhinguồnRBDGsảnsinhracácthànhphần f_IBD f_IBD
IBD thứ tự tương ứng với các sự cố đối xứng và bất đối xứng [160-162] thì nguồn IBDG có thể được điều khiển để triệt tiêu dòng điện thứ tự nghịch Do đó, nguồn IBDG chỉ bơm dòng điện sự cố thứ tự thuận vào LĐPP khi sự cố xảy ra và khi nguồn IBDG đang hoạt động hòa lưới [160] Thêm vào đó, nguồn IBDG có thể loại bỏ thành phần thứ tự không bằng cách sử dụng các inverter ba chân hoặc thông qua một máy biến ápcáchlyđấuYg/Δ(vớicuộnΔnằmởphíaliênkếtvớinguồnIBDG)thayvìinverter bốn chân thông thường Trong một số ứng dụng, nguồn IBDG có thể bơm dòng điện thứ tự nghịch vào LĐPP để có thể dễ dàng phát hiện sự cố xuất hiện khi nguồn IBDG đang hoạt động tách lưới [161] hoặc khi được yêu cầu áp dụng trong những hệ thống bảo vệ dành cho lưới điện MG [122,124] Tóm lại, mô hình quy đổi nguồn IBDG theo các thành phần thứ tự được xem xét trong chương này trước khi thực hiện phân tích ngắn mạch trên LĐPP chứa nguồnDG/MG.
Những mô hình quy đổi nguồn IBDG theo thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không lần lượt được thể hiện trongHình 4.5 (a), 4.5 (b), 4.5 (c). Theo đó, dòng điện sự cố thứ tự thuậnI + đặtược giới hạn ở mức ngưỡng là 2.0 p.u.
5%I + [161] khi sự cố xảy ra Dòng iện thứ tự khôngIđặt 0 phụ thuộc vàokiểu f_IBDG f_IBDG nối đất của nguồn IBDG (chẳng hạn như: IBDG ba chân, IBDG bốn chân) Thông số
Y +,–,0 là các giá trị tổng dẫn theo thành phần thứ tự của nguồn IBDG.
Hình 4.5 (a), (b), (c).Mô hình quy đổi nguồn IBDG theo các thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không
Hệ số ảnh hưởng của dòng điện sự cốkriđược dùng để đại diện cho dòng điệnsự cố đóng góp của nguồn DGivào relayrtrên LĐPP, được tính bằng biểu thức(4.23) Để đơn giản trong việc trình bày, tác giả sẽ xác địnhkrikhi sự cố xảy ra trên
I fault_relayr Vị trí sự cố
LĐPP là sự cố ba pha Theo đó, những nội dung tiếp theo sẽ chỉ xem xét đến các thành phần thứ tự thuận. k ri = I ault_DGi_relayr ƒ
PhươngphápđiềuphốibảovệđềxuấtchoLĐPPtíchhợpnguồnDG/MG
Xem xét LĐPP có hai phân đoạn và mỗi phân đoạn đường dây được trang bị
02 TBBV OC/DOC nhưHình 4.9 Khi sự cố xảy ra trên LĐPP, dòng điện sự cố chảy từ nguồn lưới tới vị trí sự cố đi qua cả OCPR 01 và OCPR 02 Cả hai OCPR này đều phát hiện được sự cố và cùng khởi động bộ đếm thời gian Do sự cố xảy ra tại phân đoạn 2, OCPR 02 cần phải tác động trước và cắt máy cắt phân đoạn 2 để loại trừ sự cố Vì vậy, thời gian tác động của OCPR 02 cần được chỉnh định sớm hơn thời gian tác động của OCPR 01, như được thể hiện trong phương trình( 4 3 0 ) t OCPR01_tđ = t OCPR02_tđ +CTI (4.30)
Trong đó,CTIlà thời gian đảm bảo tính phối hợp giữa các TBBV OC/DOC.
Dòng điện qua relay nhỏ hơn dòng khởi động (Ikđ) vùng relay không khởi động Dòng điện qua relay nhỏ hơn dòng khởi động (Ikđ) vùng relay không khởi động t F50_OCPR01_Op =0,5giây t F50_OCPR02_Op = 0giây
Hình 4.9.LĐPP được bảo vệ bởi 02 TBBV OCPR 01 và OCPR0 2
Qua khảo sát nhiều tài liệu, giá trịCTIgiữa 02 TBBV liền kề thường nằm trong khoảng [0,2-0,5] giây [163] Bên cạnh đó, việc lựa chọn giá trịCTIcòn phụ thuộc thêm những yếu tố sau: i) thời gian cắt của máy cắt (thường do các nhà sản xuất cung cấp), ii) sai số vật lý về thời gian hoạt động của TBBV (khoảng thời gian mà TBBV không thể vận hành chính xác đúng theo đặc tuyến lý thuyết đã được xây dựng), iii) sai số của biến dòng điện và iv) thời gian CTI được lựa chọn, tham khảoHình4.9.
Thời gian Thời gian t tđ
I kđ Dòng điện I kđ Dòngđiện Đặctuyến độc lập vớithời gian Đặctuyến phụ thuộc thờigian
Hình 4.10.02 đường đặc tuyến bảo vệ tiêu biểu của TBBVO C / D O C : a) chức năng bảo vệ F50 và b) chức năng bảo vệ F51
Hình 4.10thể hiện 02 đường đặc tuyến bảo vệ tiêu biểu của TBBV quá dòng thường sử dụng trên LĐPP Để tính toán phối hợp bảo vệ F51 giữa những TBBV liền kề nhau, tác giả sử dụng ba giải thuật tìm kiếm meta-heuristic gồm GSA, PSO kết hợp GSA và GA để tự động xác định những hệ số điều phối A, B, C và TDS sau khinhững giá trị dòng điện ngắn mạchIfvà giá trị dòng điện kích hoạt bảo vệ khởi độngIkđđược lựa chọn Lưu ý rằng, các giá trịIfvàIkđlần lượt được lựa chọn bằng với giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ nhấtIfminđược xác định thông qua việc phân tích ngắnmạchđãnêutạiMục4.1và4.2,vàbằngvớigiátrịdòngđiệnchophépmangtải
14 Đượcxácđịnhbằngcôngthức:kantoànxIchophépvậnhành(trongđó,hệsốkantoànthường đượcchọntrongkhoảng1,2~1,5). của tuyến dây trên một LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG Việc lựa chọn những giá trị này nhằm đảm bảo dòng điện sự cố được nhanh chóng phát hiện và cách ly hiệu quả, trong khi hệ thống nối đất của LĐPP được đề cập trong nghiên cứu này là dạngtrung tính nối đất trực tiếp Mặt khác, giá trịIkđcài đặt cho tất cả TBBV quá dòngđược lựa chọn dựa trên giá trị dòng điện cho phép vận hành của phân đoạn cuối tuyếndây (Icho_phép_vận_hành_cuối_tuyến) Hơn nữa, hệ thống nối đất của LĐPP được đề cậptrongluận án này có dạng trung tính nối đất trực tiếp Tiếp theo, tác giả tiếp tục lựa chọn những trị số bảo vệ cho chức năng F50 dựa vào kết quả phân tích ngắn mạch ứng với từng vị trí đặt TBBV để đảm bảo dòng điện sự cố được phát hiện và cách ly nhanh chóng Cuối cùng, chức năng bảo vệ F46BC sẽ được cài đặt bổ sung nhằm đảm bảo tính dự phòng cho chức năng F50 vàF51.
4.3.1 Mô hình hai đường đặc tuyến bảo vệ của TBBVO C / D O C
Thông thường, một TBBV OC/DOC trên LĐPP có thể được cài đặt như sau: i) chỉ cài đặt đường đặc tuyến bảo vệ phụ thuộc vào thời gian (F51) hoặc ii) chỉ cài đặt đường đặc tuyến bảo vệ độc lập với thời gian (F50) hoặc iii) cài đặt cả hai đường đặc tuyến bảo vệ F50 và F51 Đối với những TBBV hoạt động dựa vào chức năngF51, dòng điện sự cố có giá trị càng lớn thì thời gian bảo vệ tác động (tF51_tđ) càngnhanh và ngược lại Nói một cách khác, thời gian tác động của chức năng F51 là mộthàm phụ thuộc vào giá trị dòng điện sự cốIf, giá trị dòng điện kích hoạt bảo vệ khởi độngIkđvàTDS Công thức biểu diễn mối quan hệ này được trình bày nhưsau [164]: tF51_tđ=f(If,Ikđ,TDS) (4.31)
Căn cứ theo tiêu chuẩn IEEE C37.112 TM -2018 [165], những công thức tính toán đặc tuyến bảo vệ theo thời gian cho những TBBV OC/DOC được trình bày dưới dạng tổng quát như sau: t F51_tđặt
Trong đó, hệ số điều phốiA,BvàClà những hệ số tác động đến độ dốc của đường đặc tuyến bảo vệ theo thời gian (chẳng hạn như đường đặc tuyến bảo vệ rất dốc VI có hệ A, B và C lần lượt là 19,61; 2,0 và 0,491) Một điểm đáng lưu ý rằng cáchãngsảnxuấtthiếtbịbảovệđãcungcấpthêmnhữngfirmwarechophépTBBV quá dòng có thể cài đặt các thông số khác với tiêu chuẩn nhằm đảm bảo thời gian phối hợp bảo vệ được tối ưuhơn. Đối với những TBBV hoạt động dựa vào chức năng F50, hai thông số cài đặtquan trọng gồm i) thời gian tác độngtF50_tđvà ii) dòng điện tác động ngưỡng caoIF50_tđ Những giá trị sẽ được lựa chọn sau khi việc điều phối F51 đã hoàn tất và dựa vào giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ nhấtIfmincủa từng vị trí đặt TBBV trên
LĐPP.Kết quả là, chức năng F50 và F51 của một TBBV sẽ được phân chia phạm vi bảo vệ và phạm vi này đã được đảm bảo về tính phối hợp với những TBBV khác trên LĐPP Tiếp theo, tác giả đã sử dụng chức năng F46BC để làm dự phòng cho chức năng bảo vệ F50P/G và F51P/G và chức năng này phải tác động trước khi chức năng bảo vệ F51P/G cấp trên tác động Nhằm cụ thể hóa việc lựa chọn những giá trị cần thiết để điều phối bảo vệ cho những chức năng bảo vệ F50, F51 và F46BC, tác giả sẽ trình bày những công thức toán học có liên quan trongBảng4.5.
Bảng 4.5.Phương pháp lựa chọn giá trị dòng điện để tính toán và điều phối bảo vệ cho những chức năng bảo vệ F50, F51 và F46BC của TBBV OC/DOC
TT Chức năng bảo vệ Mô tả phương pháp lựa chọn Công thức toán học
F50P – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh dành cho pha
Tác giả sử dụng giá trị dòng điện ngắnmạchIfmin_PPcủ a từngTBBVđể chọn giá trịIF50P_tđ vàtF50P_tđcho chức năng bảo vệ này.
Trong đó,Ifmin_PPlà giá trị dòng điệnngắnmạch pha-pha được quan sát bởi
F50G –Bảo vệ quá dòng cắt nhanh dành chođất
Đốivớichứcnăngnày,tác giả lựa chọn giá trị dòng điện ngắnmạchnhỏ nhất trong
03giátrịI fmin_PG ,I fmin_PPG vàIfmin_PPPGđể chọngiá trịI F50G_tđ vàt F50G_tđ
I F50G_tđ = min{I fmin_PG ,I fmin_PPG ,I fmin_PPPG }
(4.34)Trong đó,I fmin_PG ,I fmin_PPG ,I fmin_PPPG là các giátrị dòng điện ngắn mạch nối đất được quan sát bởi TBBV quá dòng tương ứng với từng phân đoạn được bảo vệ.
F51P – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc thời gian dành cho pha
Chọn giá trị nhỏ nhất trong những giátrịdòng điện ngắnmạch IF50P_tđtr ên tuyếndâycủa LĐPP được xétđểlàm cơ sở càiđặtIF51P_kđcũng nhưđiềuphối thời gianphối hợp tF51_tđ giữa nhữngTBBV với nhau.
I F51P_lựa chọn = min{I F50P_tđ_TBBV1 ,I F50P_tđ_TBBV2 ,I F50P_tđ_TBBV3 ,
…,I F50P_tđ_TBBVn } (4.35) vớinlà TBBV cuối cùng của tuyến dây.
F51G – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc
Tương tự như phương pháp lựa chọn giátrị
I F51G_lựa chọn = min{I F50G_tđ_TBBV1 ,I F50G_tđ_TBBV2 ,I F50G_tđ_TBBV3 ,
…,I F50G_tđ_TBBVn } (4.36) vớinlà TBBV cuối cùng của tuyến dây. thời gian dành cho đất dành cho việc điều phối chức năng F51P.
Bảo vệ chống đứt dây hoạt động dựa trên nguyên lý mất cân bằng dòng điện
Sử dụng khoảng giátrịtin cậy của dòng điện phụ tải tuyến dâyđểxác định giá trị tối đa của I + và I - tương ứng trước khi lựa chọngiátrị ΔIUBIUBmaxđểđ ảmbảorằng những đặctínhvậnhànhmấtcân bằngcủa phụ tải khônggâyảnh hưởng đến độtincậycủachứcnăngnà y;
Thời gian lựa chọnđểbảo vệ này tácđộngđược lựa chọntheokinh nghiệm hiệnnaylà [0,2-0,5] giây.Lưuý, bảo vệ dự phòngchỉ hoạt động khi bảovệchính hoạt độngkhôngthànhcôngh oặckhông hoạt động.
4.3.2 Các giải thuật tìm kiếmmeta-heuristic
Giải thuật tìm kiếm GSA là một thuật toán meta-heuristic dựa trên khối lượng hấp dẫn, định luật chuyển động của Newton và những đối tượng sử dụng trong giải thuật này được xem là các vật thể có khối lượng thay đổi Khối lượng hấp dẫn giữa các vật thể khác nhau dẫn đến sự chuyển động của các vật thể Mọi vật thể trong vũ trụ đều hút mọi vật thể khác bằng một lực tỷ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng Bốn tham số dùng để xác địnhvậtthểtronggiảithuậtGSAbaogồm:i)vịtrícủavậtthểtheokhoảngcáchd, ii) khốilượngquántínhcủavậtthể,iii)khốilượnghấpdẫnchủđộngcủavậtthểvà iv) khối lượng hấp dẫn thụ động của vật thể Khối lượng hấp dẫn và quán tính sẽ điều khiển vận tốc của vật thể theo một khoảng cáchdvà kết quả của bài toán sẽ phụthuộc vào các tham sốnày.
Xét hệ thống cóNphần tử, vị trí của phần tử thứiđược xác định bằng:
Trong đó:X d là khoảng cách từ phần tửiđến phần tử thứj Tại thời điểmt, lực tác động lên vậtitừ vậtjbằng:
Trongđó:M ajl à khốilượnghấpdẫnchủđộngcủavậtj,M pil à khốilượng hấpdẫnthụđộngcủavậti,G(t)làhằngsốhấpdẫntạithờiđiểmt,ℇlàhằngsốvàRijlàkhoảngcáchEuclid iangiữa02vậtivàj:
R ij (t)=//X i (t),X j (t)//2 (4.41) Hằng số hấp dẫn G được khởi tạo ban đầu và sẽ giảm theo thời gian với mục đích điều khiển độ sai số tìm kiếm:
G(t)=G 0 ×exp(−α∗iter/ N axiter) (4.42) Trong đó,αvàG0lần lượt là hệ số giảm dần và giá trị ban đầu tương ứng;iterlà vòng lặp hiện tại; vàmaxiterlà số vòng lặp tối đa Trong một không gian bài toán với khoảng cáchd th , tổng lực tác dụng lên vật thểicho bởi:
F d (t)=∑ N rand j F d (t) (4.43) i j=1,j*i ij Để có đặc điểm ngẫu nhiên của thuật toán, trong phương trình (4.43), tổng lực tác động lên phần tửitrong khoảng cáchdlà giá trị ngẫu nhiên của lực thành phầnthứdtácđộngtừcácphầntửkhác,vớirandjlàsốngẫunhiêntrongkhoảng[0,1].
Theo định luật chuyển động, gia tốc của phần tửitại thời điểmtvà theo chiều thứ tựdđược tính từ phương trình (4.44): d ( ) F d (t)
Trong đó,Milà khối lượng quán tính của phần tửi.
Kết quả mô phỏng trên LĐPP tích hợpnguồnDG/MG
Kết quả được thể hiện chi tiết trong Phụ lục 3A và 3B đính kèm luận án.
Kết quả điều phối trị số chỉnh định của những TBBV OC/DOC trên LĐPP truyền thống và LĐPP tích hợpn g u ồ n DG/MG
Kết quả được thể hiện chi tiết trong Phụ lục 4A và 4B đính kèm luận án.
Kếtluận
Trong chương này, tác giả đã đề cập đến hai phương pháp BVCI và LPCI để xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp tại các nút có liên kết với TBBV OC/DOC và có xem xét đến những giới hạn của hệ thống cơ sở dữ liệu lưu trữ và những công cụ phân tích trào lưu công suất hiện nay Theo đó, những phương pháp này đã khắc phục những giới hạn của phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống bên cạnh việc giảm thiểu số lần thực hiện phân tích ngắn mạch Hơn thế nữa, việc tích hợp phương pháp BVCI hoặc LPCI vào phương pháp phân tích ngắn mạch cải tiến sẽ nâng cao độ chính xác của kết quả phân tích ngắn mạch trên LĐPP tích hợpnguồn
DG/MG Một số đóng góp chính của những phương pháp đề xuất được tác giả tóm tắt nhưsau:
Có thể ước tính khoảng giá trị tin cậy tốt nhất của điện áp ở mỗi nút trên LĐPP và giảm thiểu số lần phân tích ngắn mạch không cầnt h i ế t ;
Các hệ số ảnh hưởngkcủa nguồn lưới, nguồn RBDG và nguồn IBDG tương ứng với từng cấu trúc vận hành của LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG sẽ được lưu trữ để kịp thời cung cấp kết quả phân tích ngắn mạch ngay khi LĐPP thay đổi cấu trúc;
Giá trị dòng điện sự cố nhỏ nhất được sử dụng để điều phối các OCPR trên LĐPP một cách hiệu quả hơn Trong khi đó, giá trị dòng điện sự cố lớn nhất có thể được sử dụng như một cơ sở lựa chọn thiết bị đóng cắt choLĐPP;
Kết quả của phân tích ngắn mạch cải tiến sẽ cải thiện độ nhạy của OCPR nhằm phát hiện nhanh chóng các sự cố trên LĐPP và đảm bảo thời gian phối hợp giữa các OCPR một cách hiệu quảnhất.
Ngoài ra, những kết quả mô phỏng của phương pháp BVCI/LPCI kết hợp với phương pháp phân tích ngắn mạch do tác giả phát triển đã chứng minh sự hiệu quả trong việc giải quyết những vấn đề đặt ra trong Chương 3, thể hiện trongPhụ lục 03. Bên cạnh đó, những kết quả tính toán/phân tích của các phương pháp này sẽ được áp dụng vào việc điều phối những TBBV OC/DOC trên LĐPP chưa tích hợp và tích hợp nguồn DG/MG.
Mặt khác, tác giả đã tập trung trình bày việc phát triển phương pháp điều phối trị số chỉnh định của những TBBV trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG nhằm nâng cao độ tin cậy cũng như tính phối hợp giữa các TBBV Theo đó, phương pháp này có thể hỗ trợ hiệu quả cho phương pháp FLISR để cải thiện tiêu chí đánh giá PRV PI trong những phương án ISR thông qua việc cung cấp những hệ số điều phối bảo vệ F50P, F50G và F51P, F51G phù hợp Bằng cách lựa chọn giá trị dòng điện phân tích ngắn mạch phù hợp và dựa trên những giải thuật tìm kiếm meta-heuristic, kết quả điều phối bảo vệ tốt nhất sẽ được chỉ ra nhờ vào việc xem xét sự thỏa mãn hàm mục tiêu về tổng thời gian phối hợp bảo vệ và những điều kiện ràng buộc Bên cạnh đó, những chức năng bảo vệ quá dòng không thể điều phối bảo vệ sẽ được cảnh báo để người vận hành có thể điều khiển tạm dừng hoạt động Hơn nữa, tác giả đã sử dụng thêm chức năng bảo vệ F46BC để làm dự phòng trong những trường hợp chức năng F50 hoặc F51 không hoạt động hoặc hoạt động không đúng với yêu cầu đề ra Những kết quả điều phối bảo vệ trên LĐPP chưa tích hợp và có tích hợp DG/MG thể hiện trongPhụ lục 04đính kèm đã chứng minh cho sự phù hợp của phương pháp OCPCO đề xuất khi áp dụng vào thựctế.
ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG BẢO VỆ CHO LĐPP TÍCH HỢP NGUỒN DG/MG
Cấu trúc của một TBBV cho LĐPPcóDG/MG
5.1.1 Mô hình DDR đề xuất cho mộtTBBV
Hình 5.1thể hiện một mô hình DDR cơ bản được đề xuất cho một TBBV để hoạt động trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG Cụ thể, mô hình này gồm 05 mô- đun chức năng chính như sau:
1 Mô-đun đo lường:lấy mẫu dữ liệu theo tần số nhất định (chẳng hạn: 800
2 Mô-đun bảo vệ:sử dụng dữ liệu đo lường từ mô-đun đo lường để tham chiếu/so sánh với những thông số bảo vệ cài đặt hiện hữu Theo đó, nếu dữ liệu đo lường vượt ngưỡng cho phép vận hành, mô-đun này sẽ kích hoạt lệnh điều khiển cắt đến mô-đun điều khiển cơ cấu chấph à n h ;
3 Mô-đun điều khiển đóng/cắt cơ cấu chấp hành:cho phép TBBV điều khiển cắt cơ cấu chấp hành trong trường hợp sự cố, thông qua việc sử dụng thông tin của mô-đun bảo vệ Mặt khác, mô-đun này còn có thể nhận lệnh điều khiển của Điều độ viên/Người vận hành từ Trung tâm Điều khiển hoặc công cụFLISR 15 ;
4 Mô-đun quản lý trị số của TBBV:cho phép Điều độ viên/Người vận hành có thể theo dõi hoặc thay đổi bộ trị số bảo vệ đang được sử dụng từ xa Cụ thể, tác giả đã sử dụng mô-đun này để cập nhật những phương án điều phối trị số chỉnh định do công cụ OCPCO đềxuất 16 ;
5 Mô-đun xử lý dữ liệu theo giao thức kết nối và truyền dẫn thông tin:để biên dịch và truyền dữ liệu của 04 mô-đun nêu trên từ dạng giao thức IEC 61850thànhdạnggiaothứcđượcsửdụngtạiTrungtâmĐiềukhiểnvàngược lại.
IEC 61850 Client-Server/IEC 60870-5-104 Slave Mô-đun xử lý dữ liệu theo giao thức kết nối
Mô-đun quản lý trị số của TBBV Mô-đun điều khiển đóng hoặc cắt cơ cấu chấp hành
Mô-đun đo lường Mô-đun bảo vệ
Hình 5.1 Mô hình DDR được đề xuất cho TBBV hoạt động trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG
5.1.2 Các chức năng bảo vệ trong mô hìnhDDR
5.1.2.1 Chức năng bảo vệ F50/51P, F50/F51G và F46BC củaD D R
Bảng 5.1-5.3lần lượt mô tả chi tiết các khối chức năng của mô-đun đo lường, mô-đun bảo vệ, mô-đun đóng cắt để phát triển những chức năng bảo vệ F50/51P, F50/F51G và F46BC dành cho LĐPP có tích hợp DG/MG.
Bảng 5.1.Bảng thông tin chi tiết về những khối chức năng của mô-đun đo lường Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Dòng điện ngõ vào:IA, IB, IC, 3I0
Giá trị đo lường dòng điện các pha A, B, C và G theo thời gian thực.
Dòng điện tính toántheo thành phần thứtự: I0, I1, I2
Đượctínhtoándựatrênnguồndữliệuđolườngthờigian thực của khối thu thập “Dòng điện ngõvào”. Điện áp ngõ vào:
Là giá trị đo lường điện áp theo thời gian thực của các pha A, B, C vàG.
Bảng 5.2.Bảng thông tin chi tiết về những khối chức năng của mô-đun bảo vệ Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Level detector Cácgiátrịdòngđiệnthuthậptheothờigianthựcsẽđược quyđổivềgiátrịhiệudụngtrướckhisosánhvớigiátrị khởi động đã cài đặt sẵn.
Nếu giá trị hiệu dụng của bất kỳ pha nào vượt ngưỡng giá trị khởi động cài đặt thì khối “Level Detector” sẽ gửi tín hiệu tới khối “Phase selectionlogic”.
Nếu ngõ vào “ENA_MULT” được kích hoạt thì giá trị dòng điện khởi động bảo vệ sẽ được nhân với một hệ số địnhtrước.
Phase selection logic Đểxácđịnhphasựcố,khối“Phaseselectionlogic”được sử dụng để phát hiện pha hoặc các pha có giá trị dòng điện hiệu dụng vượt ngưỡng càiđặt.
Khối chức năng này sẽ kiểm tra thêm điều kiện về số lượng pha khởi động bảo vệ “Num of start phases” để làm cơ sở kích hoạt mô-đun “Timer” hoạtđ ộ n g
Timer Tùy thuộc vào đường đặc tuyến bảo vệ đã được cài đặt, ngõ ra “OPERATE” sẽ được kích hoạt sau một khoảng thời gian tươngứng.
Ngay sau khi những điều kiện kích hoạt khối chức năng
“Phase selection logic” đã thỏa mãn, khối “Timer” sẽ kích hoạt ngõ ra“START”.
Block Khối logic chặn kích hoạt bảovệ.
ENA_MULT Khối này được sử dụng để đảm bảo độ chính xác giữa giá trị đo lường từ biến dòng điện/biến điện áp với giá trị hiệu dụng mà relay bảo vệ tínhtoán.
Min current check Khối kiểm tra dòng điện pha vượt ngưỡng cài đặt Theo đó, cần ít nhất một pha vượt ngưỡng để kích hoạt khối
Khối I2/I1 đảm nhiệm trách nhiệm tính toán tỷ lệ giữa giá trị dòng điện thứ tự nghịch và giá trị dòng điện thứ tự thuận Tỷ lệ này được sử dụng để kích hoạt chức năng bảo vệ F 4 6 B C, giúp ngăn chặn nguy cơ sự cố điện và bảo vệ hệ thống khỏi hư hỏng.
Bảng 5.3.Bảng thông tin chi tiết về những khối chức năng của điều khiển đóng/cắt và thay đổi nhóm trị số bảo vệ
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
ENABLE_OPEN Biến ngõ vào cho phép khối điều khiển thông qua khi có lệnh mở máycắt.
ENABLE_CLOSE Biến ngõ vào cho phép khối điều khiển thông qua khi có lệnh đóng máycắt.
BLK_OPEN Biến ngõ vào để chặn điều khiển mở máyc ắ t
BLK_CLOSE Biến ngõ vào để chặn điều khiển đóng máyc ắ t
AUXILIARY_OPEN Biến ngõ vào để đưa lệnh điều khiển mở từ bên ngoài vào trong khối điều khiển của relay bảovệ
AUXILIARY_CLOSE Biến ngõ vào để đưa lệnh điều khiển đóng từ bên ngoài vào trong khối điều khiển của relay bảovệ
SYNC_OK Biến ngõ vào khối điều khiển cho biết việc kiểm tra hòa đồng bộ đã hoàn tất và đạt yêucầu.
SYNC_ITL_BYP Biến ngõ vào để khối điều khiển của relay bảo vệ bỏ qua việc kiểm tra điều kiện hòa đồngbộ.
LHMI-command Biến ngõ vào thể hiện relay bảo vệ nhận lệnh điều khiển thôngquađườngmạngtruyềnthông/điềukhiểntạichỗ.
CLOSE_ENABLED Biến ngõ ra của khối logic “AND” cho phép điều khiển đóng máy cắt khi tất cả những biến ngõ vào đều ở trạng thái bit “1”.
OPEN_ENABLED Biến ngõ ra của khối logic “AND” cho phép điều khiển mở máy cắt khi tất cả những biến ngõ vào đều ở trạng thái bit “1”.
OPERATE Mô-đun bảo vệ sẽ gửi lệnh cắt đến biến ngõ vào này để kích hoạt relay bảo vệ mở máycắt.
EXE_OP Ngõ ra kích hoạt tiếp điểm cứng của relay bảo vệ tác động mở máycắt.
EXE_CL Ngõ ra kích hoạt tiếp điểm cứng của relay bảo vệ tác động đóng máycắt.
Act_Group_1 Lệnhđiềukhiểnthayđổitrịsốbảovệvềnhóm1sẽđược kích hoạt thông qua khối điều khiển này, tương tự với các nhóm trị số bảo vệ từ2-6.
Hình 5.2-5.4lần lượt thể hiện nguyên lý hoạt động của các mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ của relay bảo vệ kỹ thuật số, mô-đun điều khiển đóng/cắt và mô- đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ củaDDR.
Hình 5.2.Các khối chức năng của mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ
IB Min current check IA
Phase selection logics Level detectors
Phase selection logics Level detectors
Hình 5.4.Các khối chức năng của mô-đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ
SYNC_ITL_BYP & CLOSE_ENABLED
Hình 5.3.Các khối chức năng của mô-đun điều khiển đóng/cắt
Tác giả tiếp tục trình bày về ba mô-đun cần thiết của DDR để recloser có thể hoạtđộng,baogồm:i)mô-đunđolường,ii)mô-đunbảovệvàiii)mô-đunđiềukhiển, như trình bày tại cácBảng5.4-5.6.
Bảng 5.4.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun đo lường của recloser
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Dòng điện ngõ vào: IA,
Giátrịđolườngdòngđiệncác phaA, B, CvàGtheo thờigianthực lần lượt đượcđưavàotrongkhốichứcnăngnày.
Đượctínhtoándựa trênnguồndữ liệu đolường thờigian thựccủa khốithu thập “Dòng điệnngõvào”. Điện áp ngõ vào: VA,
Làgiá trịđolườngđiệnáptheo thời gian thựcphíanguồncủacácphaA,B, C vàG. Điện áp ngõ vào: VR,
Làgiátrịđolường điệnáptheo thờigianthực phíatải củacácphaR,S,TvàG
Bảng 5.5.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun bảo vệ của recloser
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Level detector Cácgiá trịdòng điệnthuthập theothời gianthực sẽđượcquy đổi về giátrịhiệudụng trướckhisosánhvới giá trịkhởiđộng đãcàiđặtsẵn.
Nếugiátrịhiệudụngcủabấtkỳphanàovượtngưỡng giátrịkhởi độngcàiđặt thìkhối “Level Detector” sẽgửi tínhiệu tới khối “Phase selectionlogic”.
Phase selection logic Đểxácđịnhphasựcố,khối “Phase selection logic”được sửdụngđể pháthiệnphahoặc các phacógiátrịdòngđiệnhiệu dụngvượt ngưỡng càiđặt.
Khối chức năngnày kíchhoạt mô-đun “Timer” hoạt động.
Timer Ngaysaukhi những điềukiệnkích hoạt khốichứcnăng
“Phaseselection logic”đãthỏa mãn,khối“Timer”sẽkích hoạt cácngõra“Pickup”.
Tùythuộcvàođườngđặc tuyến bảo vệ đã được cài đặt,cácngõra“Trip”sẽđược kích hoạtsau mộtkhoảngthời gian tươngứng.
Block Khối logic chặn kíchhoạtbảovệ.
Min/Max current check Khối kiểmtradòngđiệnpha vượt ngưỡng cài đặt.Theođó,cầnítnhấtmột pha vượtngưỡngđểkíchhoạt khối “LevelDetector”.
I2/I1 Khốichứcnăngđảmnhậnnhiệmvụtínhtoántỉlệgiátrịdòn g điệnthứtựnghịch trêngiá trịdòng điệnthứ tựthuậnnhằm kích hoạtchức năngbảo vệF46BC.
Bảng 5.6.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun điều khiển đóng/cắt và thay đổi nhóm trị số bảo vệ của recloser
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
ENABLE_OPEN Biến ngõ vào chophép khốiđiềukhiển thôngquakhicólệnhmở máycắt.
ENABLE_CLOSE Biến ngõ vào chophép khốiđiềukhiển thôngquakhicólệnhđóngmáycắt.
BLK_OPEN Biến ngõvàođểchặn điều khiển mởmáycắt.
BLK_CLOSE Biến ngõvàođểchặn điều khiểnđóngmáycắt.
Panel_OPEN_key_press Biếnngõvàothểhiện thaotácmở từpaneltủđiều khiển.
Panel_CLOSE_key_press Biến ngõvàothểhiện thao tác đóng từpaneltủđiềukhiển.
79_Active Biến ngõvàothểhiệnchức năng79được kíchhoạt.
SYNC_OK Biến ngõvàokhốiđiều khiểnchobiết việckiểmtrahòađồng bộđãhoàn tấtvà đạt yêucầu.
SYNC_ITL_BYP Biến ngõvàođểkhốiđiềukhiểncủarelay bảovệbỏqua việckiểm trađiều kiện hòađồngbộ.
Communication command Biến ngõ vào thểhiện Reclosernhậnlệnhđiềukhiển thôngqua đườngmạng truyềnthông.
CLOSE_ENABLED Biến ngõ racủakhốilogic“AND”chophép điều khiển đóng máy cắtkhitấtcả nhữngbiếnngõ vàođềuởtrạng tháibit“1”.
OPEN_ENABLED Biến ngõ racủakhốilogic“AND”chophép điều khiểnmởmáycắtkhitấtcả những biếnngõvàođềuởtrạng thái bit“1”.
Control lock Cấmđiều khiển từxa vàtại tủđiềukhiển
EXE_CL Ngõrakíchhoạttiếpđiểmcứngcủarelaybảovệtác động đóng máycắt.
Act_Group_1 Lệnh điềukhiểnthay đổi trịsốbảo vệvềnhóm1sẽđược kíchhoạt thôngquakhối điều khiển này, tươngtựvớicác nhómtrịsốbảo vệ từ2-6.
Hình 5.5-5.7lần lượt thể hiện nguyên lý hoạt động của các mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ, mô-đun điều khiển đóng/cắt và mô-đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ của DDR dành cho recloser trên LĐPP có tích hợpD G / M G
Hình 5.5.Mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ của recloser
IB Min/Max current check IA
BLOCK Blocking logics Ground Pickup
Phase selection logics Level detectors
Phase selection logics Level detectors
Hình 5.7.Mô-đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ của recloser
SYNC_ITL_BYP BLK_CLOSE
& Adaptive pulse/ Pulse length EXE_OP
EXE_CL Adaptive pulse/ Pulse length
Hình 5.6.Mô-đun điều khiển đóng/cắt của recloser
5.1.2.3 Chức năng bảo vệ F50/51P, F50/F51G và F46BC của DDR dành cho thiết bịchỉ báo sự cố tích hợp trong cácLBS
Những mô-đun cần thiết đối với chức năng bảo vệ DDR dành cho TBCBSC được bày chi tiết trong cácBảng 5.7-5.9.
Bảng 5.7.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun đo lường của TBCBSC
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Dòng điện ngõ vào: IA,
Giátrịđolường dòngđiệncácphaA,B,CvàGtheo thời gian thựclầnlượt được đưavàotrong khối chứcnăng này.
Dòng điện tính toántheo thànhphầnthứ tự:I0, I1,I2 Được tínhtoán dựa trênnguồndữ liệu đolườngthờigianthực củakhốithuthập “Dòngđiện ngõvào”. Điện áp ngõ vào: VA,
Là giá trị đo lườngđiệnáptheothờigianthựcphíanguồncủacácpha A, B,C vàG. Điện áp ngõ vào: VR,
VS,VT, 3V0L Là giá trịđolườngđiệnáp theothời gian thực phía tải của cácphaR,S,TvàG
Bảng 5.8.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun bảo vệ của TBCBSC
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
Level detector Cácgiá trị dòngđiệnthuthập theothờigian thựcsẽđượcquy đổivềgiá trịhiệu dụng trướckhisosánh vớigiátrịkhởi động đãcàiđặtsẵn.
Nếugiá trịhiệudụng của bất kỳphanào vượtngưỡng giátrịkhởi độngcài đặt thì khối“Level Detector”sẽgửitínhiệu tớikhối “Phase selection logic”.
Phase selection logic Đểxácđịnhphasựcố, khối“Phase selection logic” đượcsửdụngđểphát hiện pha hoặc các phacógiátrịdòng điệnhiệudụngvượtngưỡngcàiđặt.
Timer Ngaysau khinhững điềukiện kíchhoạtkhốichức năng
“Phase selection logic”đãthỏa mãn,khối
“Timer”sẽkích hoạtcácngõraPickupđối vớiModulePickupScheme,cònđốivớiModuleLossof Phase Scheme sẽ kích hoạt ngõ ra Voltage on và Voltage off.
I2/I1 Khốichức năng đảm nhậnnhiệmvụtínhtoántỉ lệ giátrịdòngđiệnthứtựnghịchtrêngiátrịdòngđiệnthứ tự thuận nhằm kích hoạt chức năng bảo vệ F46BC.
Module FI Kiểmtra đủ 2điềukhiển có pickupdòngvà mất áp.Nếuđáp ứngsẽ xuấtratínhiệuchỉ báo sựcố(FI)
Bảng 5.9.Bảng thông tin chi tiết về những mô-đun điều khiển đóng/cắt và thay đổi nhóm trị số bảo vệ của TBCBSC
Khối chức năng Mô tả nguyên lý hoạt động
ENABLE_OPEN Biếnngõ vào cho phépkhốiđiềukhiển thôngqua khi cólệnhmởmáycắt.
ENABLE_CLOSE Biếnngõ vào cho phépkhốiđiềukhiển thôngquakhicólệnhđóngmáycắt.
BLK_CLOSE Biếnngõvàođểchặnđiềukhiển đóng máycắt.
Panel_OPEN_key_press Biếnngõvàothể hiệnthao tácmởtừpaneltủđiềukhiển.
Panel_CLOSE_key_press Biếnngõ vào thểhiện thao tác đóngtừpaneltủđiềukhiển.
SYNC_OK Biếnngõ vàokhối điều khiểncho biết việc kiểm trahòađồng bộđãhoàntất và đạt yêucầu.
SYNC_ITL_BYP Biến ngõvào đểkhốiđiều khiển của relay bảo vệ bỏquaviệckiểmtra điềukiệnhòa đồngbộ.
Communication command Biến ngõvào thểhiện Recloser nhận lệnh điều khiểnthôngquađường mạng truyềnthông.
CLOSE_ENABLED Biếnngõ ra củakhốilogic“AND”chophépđiều khiển đóngmáycắtkhi tấtcảnhữngbiến ngõ vào đềuởtrạng thái bit“1”.
OPEN_ENABLED Biếnngõ ra củakhốilogic“AND”chophépđiềukhiểnmởmáycắtkhit ấtcảnhữngbiếnngõvàođều ở trạng thái bit “1”.
Control lock Cấmđiều khiển từxa vàtạitủđiềukhiển
EXE_OP Ngõrakích hoạt tiếpđiểmcứngcủarelaybảo vệtácđộngmở máycắt.
EXE_CL Ngõrakích hoạt tiếpđiểmcứngcủarelaybảo vệtácđộng đóngmáycắt.
Act_Group_1 Lệnhđiềukhiển thayđổi trị số bảo vệvềnhóm1 sẽđược kích hoạt thôngquakhốiđiều khiểnnày,tương tự vớicácnhómtrịsốbảovệtừ2-6.
Hình 5.8-5.10lần lượt thể hiện nguyên lý hoạt động của các mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ, mô-đun điều khiển đóng/cắt và mô-đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ của DDR dành cho TBCBSC trên LĐPP có tích hợpD G / M G
Hình 5.8.Mô-đun đo lường và mô-đun bảo vệ của thiết bị chỉ báo sự cố
V C Phasesel Voltage on ectionlo gics
Hình 5.10.Mô-đun điều khiển đổi nhóm trị số bảo vệ của thiết bị chỉ báo sự cố
EXE_CL Adaptive pulse/ Pulse length
Hình 5.9.Mô-đun điều khiển đóng/cắt của thiết bị chỉ báo sự cố
Mô hình hệ thống SCADA/DMS đề xuất cho hệ thống bảo vệ của LĐPP có tích hợp nguồnDG/MG
Nhằm ứng dụng những phương pháp đã phát triển ở Chương 3 và Chương 4, tác giả đề xuất sử dụng hệ thống SCADA/DMS và hệ thống giả lập đào tạo vận hành DOTS (Dispatching Operator Training System) Theo đó, nội dung trình bày trong mục này tập trung vào những yêu cầu/tiêu chí kỹ thuật cơ bản cần thiết của một hệ thống SCADA/DMS&DOTS, nhằm kết hợp với các mô hình DDR có các chức năng TBBV/TBCBSC/recloser để vận hành hiệu hệ thống bảo vệ được đềx u ấ t
5.2.1 Mô hình hệ thống Supervisory Control and Data Acquisition –SCADA
NhưHình 5.11, những thành phần cơ bản của một hệ thống SCADA bao gồm các phần tử sau: a Các máy chủ SCADA: có chức năng thu thập, lưu trữ tạm thời nguồn dữ liệu thời gian thực từ các máy chủ FEP (Front End Server), bao gồm: các sự kiện vận hành, tín hiệu trạng thái của TBBV và TBĐC, và tín hiệu đo lường nhằm phục vụ cho những ứng dụng cảnh báo/thông báo những trường hợp vậnhành bất thường/vượt ngưỡng/mấtđiện; b Các máy chủ lưu trữ cơ sở dữ liệu quá khứ HIS (Historical Server): có chức năng lưu trữ các dữ liệu sự kiện, các dữ liệu trạng thái và đo lường theo trình tự thời gian Nguồn cơ sở dữ liệu quá khứ này được sử dụng để phục vụ tính toán, mô phỏng và phân tíchLĐPP; c Các máy chủ truyền thông FEP: có chức năng tạo kết nối và duy trì sự ổn định giữa hệ thống SCADA với các thiết bị đầu cuối RTU/Gateway tại nhà máy điện/trạm truyền tải điện/nguồn DG/MG và các TBĐCtrên LĐPP; d MànhìnhhiểnthịsơđồvàcácthôngsốvậnhànhthờigianthựccủaLĐPP; e Máy tính giao diện người và máy HMI: có chức năng giám sát, điều khiển thời gian thực; f Thiết bị định vị GPS (Global Positioning System): có chức năng hỗ trợ đồng bộ thời gian của các máy chủ bên trong hệ thốngS C A D A ; g Các thiết bị hỗ trợ về công nghệ thông tin, truyền thông và thiết bị phụ trợ khác. Để ứng dụng hiệu quả phương pháp FLISR, hệ thống SCADA sẽ đóng vai trò quan trọng trong những công việc sau: i) duy trì sự ổn định trong quá trình trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa các TBBV và TBĐC với hệ thống SCADA thông qua các máy chủ FEP và ii) nhanh chóng cảnh báo/thông báo những trường hợp vận hành bất thường/vượtngưỡng/mấtđiệnchoĐiềuđộviên/NgườivậnhànhvàhệthốngDMS.
Hình 5.11.Mô hình hệ thống SCADA/DMS&DOTS phục vụ cho việc ứng dụng phương pháp FLISR cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG
5.2.2 Mô hình hệ thống Distribution Management System –D M S
Hệ thống DMS được thiết kế với mục đích quản lý LĐPP có quy mô lớn Việc xác định quy mô của LĐPP chủ yếu dựa vào số lượng trạm trung gian, số lượng các tuyến dây trung thế, mức độ phức tạp về cấu trúc lưới điện (thông qua số lượng phương án kết vòng), và sự biến động thường xuyên của phụ tải Việc ứng dụng phương pháp FLISR trên hệ thống DMS dựa trên các bài toán phân bố phụ tải, trào lưu công suất để kiểm tra chi tiết sự ảnh hưởng của từng phương án chuyển tải trước ISR trước khi đề xuất phương án phù hợp Ngoài ra, các phương án khôi phục cung cấp điện đề xuất bởi công cụ FLISR cũng được xếp hạng dựa vào hàm mục tiêu và hai điều kiện ràng buộc đã trình bày trong Chương 3 Hệ thống DMS không chỉ hỗ trợ khâu vận hành thời gian thực mà còn ở cả khâu lập phương thức vận hành dođược phát triển dựa trên nền tảng từ các bài toán hệ thống điện Điều này cho phép người sử dụng có thể khai thác triệt để các số liệu thu thập từ hệ thống FEP hoặc từ hệ thống lưu trữHIS.
Hình 5.12thể hiện giao diện tổng quát của 02 LĐPP Củ Chi và Duyên Hải được sử dụng để thu thập kết quả ứng dụng phương pháp FLISR trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG Để cung cấp nguồn dữ liệu cho công cụ FLISR, hệ thống DMS sẽ tận dụng nguồn dữ liệu thu thập từ các máy chủ SCADA, FEP và HIS Qua đó, sự cố xuất hiện trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG sẽ được phát hiện nhanh chóng và phân đoạn sự cố được định vị một cách chính xác Tiếp theo, các phương án ISR sẽ được đề xuất bởi công cụ FLISR sau khi những thông tin về khả năng cung ứng điện của các tuyến dây lân cận và của nguồn DG/MG đã được xem xét Kết quả là, phân đoạn sự cố được cách ly và những khách hàng thuộc khu vực bị ảnh hưởng mất điện bởi sự cố sẽ được khôi phụcnguồn.
Tiếp theo,Hình 5.13thể hiện bản đồ chứa các tuyến dây trung thế của LĐPP
Củ Chi được cấp nguồn từ các trạm trung gian thông qua các MBA 110/22kV, các nguồn DG/MG và các MBA phân phối 22/0,4kV Theo đó, việc ứng dụng phương pháp FLISR trên LĐPP này đã được kiểm tra trên thực tế cũng như thông qua hệ thống giả lập DOTS Số liệu kết quả ứng dụng phương pháp FLISR trên LĐPP không có DG/MG và có tích hợp DG được thể hiện trong các Phụ lục 01 và 02.
Hình 5.12.Bản đồ tổng quát thể hiện phạm vi cung cấp điện của 02 LĐPP
Hình 5.13.Bản đồ thể hiện các tuyến dây của LĐPP Củ Chi được cung cấp nguồn từ các TBA 110/22kV và nguồn DG/MG
5.2.3 Mô hình hệ thống Dispatching Operator Training System –D O T S
MôhìnhhệthốngDOTSđượcsửdụngđểmôphỏngkếtquảFLISRtrênLĐPP có tích hợp nguồn DG/MG Việc đề xuất tích hợp thêm hệ thống DOTS vào hệ thống SCADA/ DMS nhằm hai mục đích sau: i) kiểm tra kết quả của phương pháp FLISR tương ứng với các kịch bản sự cố khi LĐPP có sự thay đổi về mặt cấu trúc (chẳng hạn như bổ sung thêm tuyến dây trung thế, bổ sung nguồn DG/MG, điểm dừng pháp lý thay đổi) và ii) đào tạo Điều độ viên/Người vận hành Bên cạnh đó, việc phân tích LĐPP để xác định thông số đường dây, thông số MBA, tổn thất điện năng và các số liệu PI của từng phương án ISR đều có thể thực hiện trên hệ thống này Mặt khác, việc tích hợp các ứng dụng khác vào hệ thống DOTS hoàn toàn khả thi bởi vì hệ thống này được thiết lập để truy cập và sử dụng nguồn dữ liệu thời gian thực từ hệ thống SCADA/DMS vàHIS.
NhữngHình 5.14-5.16lần lượt thể hiện những giao diện của hệ thống DOTS để có thể ứng dụng các phương pháp và giải thuật đã phát triển trong luận án này:
Hình 5.14: Hệ thống DOTS hoạt động ở chế độ môp h ỏ n g ;
Hình 5.15: Công cụ FLISR tích hợp vào hệ thốngDO TS ;
Hình 5.16: Hệ thống DOTS hoạt động ở chế độ phân tích ngắnmạch.
Hình 5.14.Giao diện thể hiện một số tuyến dây trung thế của LĐPP Củ Chi ở chế độ mô phỏng và kết quả phân tích tổn thất điện năng tương ứng
Hình 5.15.Giao diện thể hiện công cụ FLISR đã hoạt động để đề xuất những phương án ISR khi sự cố xảy ra trên LĐPP Củ Chi có tích hợp nguồn DG/MG
Hình 5.16.Giao diện thể hiện hệ thống DOTS đang hoạt động ở chế độ phân tích ngắn mạch cho LĐPP Củ Chi có tích hợp nguồn DG/MG
Chương trình dự báo khoảng giá trị tin cậy để phân tích ngắn mạch trên LĐPP có tích hợpnguồnDG/MG
Chương trình dự báo được đề xuất ứng dụng trong mục này dựa trên toàn bộ nội dung và kết quả đã đề cập tại Chương 4 Theo đó, tác giả đã phát triển chương trình này dựa trên ngôn ngữ Python (bao gồm code lập trình và giao diện), nhằm mục đích xác định nhanh chóng khoảng giá trị tin cậy của dòng điện phụ tải của tuyến dây hoặc khoảng giá trị điện áp tin cậy của điện áp tại những vị trí mà TBBV có chức năng SCADA Theo đó, chương trình có khả năng xác định được nguồn dữ liệu gây ảnh hưởng đến tính xu hướng của bộ dữ liệu và loại bỏ chúng trước khi đưa vào những mô hình dự báo để tìm ra kết quả tốt nhất Kết quả là, những khoảng giá trị tin cậy của điện áp/dòng điện phụ tải sẽ làm cơ sở để đưa vào hệ thống DOTS nhằm được hỗ trợ phân tích ngắn mạch trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG.Hình
5.17vàHình5.18lầnlượtthểhiệnnhữnggiaodiệnchínhcủachươngtrìnhdựbáokhoảng giá trị tin cậy được phát triển dựa trên cơ sở lý thuyết đã thựch i ệ n
Hình 5.17.Giao diện phân tích bộ dữ liệu đầu vào của chương trình dự báo được ứng dụng để xác định khoảng giá trị tinc ậ y của điện áp/dòng điện phụ tải trên LĐPP có tích hợp nguồnD G / M G
Hình 5.18.Giao diện thể hiện kết quả dự báo khoảng giá trị tin cậy của điện áp/dòng điện phụ tải tương ứng với bộ dữ liệu đã được phân tích, kết quả so sánh dưới dạng số liệu và hình ảnh trực quan trên LĐPP có DG/MG
Chương trình điều phối bảo vệ OCPCO đề xuất cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG 141
Để có thể ứng dụng phương pháp điều phối bảo vệ OCPCO đã phát triển và đề cập tại Chương 4, tác giả đã xây dựng chương trình điều phối bảo vệ dựa trên sự hỗ trợ của chương trình Matlab Nhờ vào đó, công cụ điều phối bảo vệ OCPCO được xây dựng và có tích hợp giao diện để tương tác, nhưHình 5.19vàHình 5.20 Đối với công cụ này, việc tính toán phối hợp bảo vệ có thể thực hiện một cách đơn giản, bởivì:
1 Đề xuất những đường đặc tuyến bảo vệ thíchhợp;
2 Cho phép cố định các hệ số điều phối A, B, C theo mongm u ố n ;
3 Kiểm tra và cảnh báo những đường đặc tuyến bảo vệ giaon h a u ;
4 Cho phép hiển thị kết quả của từng TBBV hoặc có thể hiển thị kết quả của nhiều TBBV trên cùng một giaodiện;
5 Quan sát trực quan, sinh động, và dễ dàng theo dõi CTI giữa các đường đặc tuyến bảo vệ vớinhau;
Hình 5.19.Giao diện chính của công cụ OCPCO dành cho LĐPP có
DG/MG(với giá trịI pickup =k an toàn xI cho phép vận hành cuối tuyến = 1,5 x 670 ≈ 1000 A)
Hình 5.20.Giao diện thể hiện kết quả điều phối bảo vệ của công cụ OCPCO dành cho LĐPP cóD G / M G
Kết quảđạtđược
Luận án đã trình bày các kết quả nghiên cứu về việc đề xuất một hệ thống bảo vệ cho LĐPP có tích hợp DG/MG, bao gồm bốn kết quả đóng góp chính như sau:
1 Đã đề xuất một phương pháp FLISR hiệu quả cho LĐPP truyền thống vàLĐPP có tích hợp nguồn DG Trên cơ sở sử dụng dữ liệu từ các thiết bịIED, FTU có chức năng FI và relay bảo vệ kỹ thuật số để nhanh chóng phát hiện và định vị chính xác phân đoạn có sự cố trên LĐPP Ngay sau khi định vị được phân đoạn có sự cố, phương pháp FLISR tiếp tục triển khai bước đề xuất những phương án cách ly phân đoạn bị sự cố và khôi phục cung cấp điện những phân đoạn mất điện bởi sự cố dựa trên việc giải hàm mục tiêu có xem xét hai điều kiện ràng buộc gồm: i) khôi phục tối đa lượng phụ tải điện bị mất và ii) số lượng bước thực hiện là thấp nhất Ưu điểm của phương pháp này chính là khả năng nhận diện và xử lý hiệu quả tình trạng hoạt động vượt cấp của relay bảo vệ kỹ thuật số Những nguy cơ mất phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị liền kề cũng được chỉ ra trong kết quả phân tích của các phương án FLISR Hơn thế nữa, phương pháp FLISR đã ưu tiên tận dụng nguồn DG như một nguồn phát phụ trợ trong các phương án khôi phục cung cấp điện Cuối cùng, tổng thời gian thuthập và xử lý dữ liệu, tính toán phân tích để tìm kiếm và xếp hạng những phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện là không quá hai phút nhờ vào hệ thống SCADA/DMS với mạng truyền dẫn thông tin tốc độcao.
2 Trên cơ sở các nguy cơ mất phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị bảo vệ liền kề nhau được chỉ ra trong kết quả phân tích của từng phương án FLISR, việc cải tiến phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống đã được thực hiện và áp dụng cho LĐPP có tích hợp các nguồn DG Cụ thể hơn, các phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn được phát triển để xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút Sau đó, các khoảng giá trị này tiếp tục được dùng để xác định khoảng giá trị tin cậy của dòng điện ngắn mạch nhằm phụcv ụ đ i ề u ph ối cá c r e l a y b ả o v ệ k ỹ t h u ậ t số Nh ư v ậ y , p h ư ơ n g p h á p phân tích ngắn mạch cải tiến cho thấy sự hiệu quả trong việc cải thiện độ chính xác của kết quả phân tích bên cạnh việc giảm thiểu số lần thực hiện tính toán không cần thiết.
3 Thông qua những kết quả tính toán phân tích ngắn mạch dựa trên phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống đã được cải tiến, phương pháp chỉnh định thông số cài đặt của các relay bảo vệ kỹ thuật số đã được đề xuất và áp dụng cho LĐPP thông minh có tích hợp nguồn DG Ngay sau khi phương pháp FLISR hoàn tất chu trình thực hiện, các ngưỡng giá trị cài đặt ứng với từng chức năng bảo vệ F50P/G, F51P/G, F67P/G sẽ được cài đặt thông qua hệ thống SCADA/DMS Mặt khác, chức năng bảo vệ F46BC sẽ được cài đặt bổ sung nhằm đảm bảo dòng điện sự cố đóng góp từ các nguồn DG vào LĐPP được nhanh chóng pháthi ện
4 Một mô hình thiết bị bảo vệ DDR cho LĐPP có tích hợp nguồn DG được tác giả đề xuất trên LĐPP cụ thể Các mô-đun phần mềm được tích hợp và phối hợp hoạt động trong cùng một bộ vi xử lý điều khiển của thiết bị bảo vệ nhằm thỏa mãn các mục tiêu đềra.
Bảng6.1trìnhbàytómtắtnhữnggiớihạnchínhtrongnhững côngtrìnhnghiên cứu trước đây và các phương pháp đã được phát triển để giải quyết những hạn chế này.
Bảng 6.1.Những giới hạn chính trong những công trình nghiên cứu trước đây và phương pháp được phát triển/đề xuất tương ứng
Giới hạn của những nghiên cứu trước đây
Phương pháp được phát triển/đề xuất
Phạm vi nghiên cứu về FLISR thường thuhẹp;
Ít kết hợp các điều kiện ràng buộc để giải quyết bàitoánkhôi phục cung cấpđiện,chẳng hạn như chỉ quantâmchỉ số RI, hoặc chỉ quan tâm đến thời gian thựchiện;
Vấn đề điều phối bảo vệchưađược xem xét đến sau khi công cụ FLISR đã hoàntất chu trình thực hiện.
Phương pháp FLISR có thể ứng dụng trênLĐPPtruyền thống và LĐPPcótích hợp nguồn DG/MG, như đã đề cập chi tiếttạiC h ư ơ n g 3 c ủ a l u ậ n án.
Chọn điện áp nút là hằng số để phân tích ngắnmạchnhưng
Phương pháp BVCIđểxác định khoảng giá trịtincậy
Phân tích ngắn mạch trên LĐPP có tích hợp
DG/MG trên thực tế giá trịnàylại dao động do sự thayđổic ủ a p h ụ t ả i h o ặ c d o
Chưa có tài liệu nghiên cứu đề cập đến việc kếthợpphương pháp FLISR và phương pháp phân tíchngắnmạch hoànchỉnh;
IBDG vận hành phụthuộcvào điều kiện thời tiết gây ra những hiện tượng daođộngđiện áp hoặc IBDGhoạtđộng ở chế độLVRT;
DG lắp đặt trên lưới dẫn đến sự xuất hiện các hiện tượng như: mù bảo vệ, tácđộngnhầm, tác động vượtc ấ p hoặc thậm chí không tác động. của điện ápnút;
Phương pháp LPCI để xác định khoảng giá trị tincậycủa dòng điện phụtảituyếndây;
Phương pháp FA FCC để xác định nhanh giátrịkhoảng giá trị dòngđiệnngắn mạch được quan sát bởi những TBBVquádòng nhằm làm cơ sở tính toán và điều phối bảov ệ
3 Điều phối bảo vệ trên
Tận dụng những đường đặc tuyến bảo vệ sẵn có đểđiềuphối những TBBV quádòng;
Tốn nhiều thời giantrongviệc xác định trị số bảovệứng với cấu trúc LĐPPm ớ i ;
Ít công trình nghiên cứuthểh i ệ n m ố i q u a n h ệ v ề v ấ n đềđiều phối bảo vệ với FLISR và phân tích ngắnmạch.
Dựa vào kết quảcủaphương pháp phântíchngắn mạch cảitiến,phương pháp OCPCOcóthể xác định nhanhnhữnghệ số điều phối A, B, C và TDS Mặt khác, phương pháp OCPCO này đãtíchh ợ p đ ể h o ạ t đ ộ n g c ù n g với phương phápFLISRnhằm đề xuất phươngánđiều phối bảo vệsong song với phương án ISR.Tóm lại, trong hệ thống bảo vệ đề xuất, phương pháp FLISR đã được sử dụng hiệu quả trên LĐPP khi chưa có/có tích hợp nguồn DG/MG Mặt khác, phương phápFLISR đã chứng minh việc tận dụng nguồn DG/MG như một nguồn dự phòng hiệu quả trong những phương án cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện Tiếp theo,phương pháp dự báo mới đã được phát triển để xác định khoảng giá trị tin cậy của điện áp nút trên LĐPP có xem xét đến sự xuất hiện của nguồn DG/MG, nhằm cải thiện độ chính xác và số lần thực hiện phân tích ngắn mạch Qua đó, việc phát triển phương pháp điều phối hệ thống bảo vệ tự thích nghi cũng đã được thực hiện thành công trên LĐPP có tích hợp DG/MG nhằm mục đích sử dụng linh hoạt kết quả phân tích ngắn mạch và kết quả của phương pháp FLISR Cuối cùng, một mô hình DDR được phát triển dành cho hệ thống bảo vệ mới trên LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG nhằm số hóa các chức năng bảo vệ khác nhau như F50/F51P, F50/F51G, F46BC, chức năng recloser và chức năng chỉ báo sự cố để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho LĐPPnày.
Kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng vào thực tiễn vận hành tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM để hỗ trợ Điều độ viên trong việc nhanh chóng phát hiện, định vị, đề xuất phương án cách ly phân đoạn có sự cố và khôi phục cung cấp điện cho những phân đoạn bị ảnh hưởng bởi sự cố tại LĐPP Củ Chi và Duyên Hải.
Từ đó, góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của các đơn vị quản lý lưới điện của khu vựcnày.
Hướngphát triển
Những nội dung và kết quả nghiên cứu đã chỉ ra tính mới của luận án, kết quả mô phỏng và thực nghiệm mang tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn Để mở rộng hơn nữa kết quả nghiên cứu, hướng phát triển của luận án được tác giả đề xuất như sau:
1 Mô hình LĐPP được sử dụng trong luận án này có hệ thống nối đất trực tiếp Do đó, những hệ thống nối đất của LĐPP qua điện trở, qua cuộn kháng và hệ thống nối đất của các nguồn DG chưa được xem xét vànghiên cứu bởi vì mô hình nối đất sẽ ảnh hưởng đáng kể đến giá trị dòng điện ngắn mạch đóng góp từ nguồn điện truyền thống/nguồn DG Theo đó, phương pháp điều phối bảo vệ OCPCO đề xuất trong luận án này có thể cần được cảitiến;
2 Những chức năng bảo vệ sử dụng điện áp làm giá trị tham chiếu nhưF27,F59, F47, ∆VUBchưa được xem xét trong luận án bởi vì các hiện tượngdao động điện áp cũng có thể gây ảnh hưởng đến việc hoạt động sai lệch của các chức năng bảo vệ trên Do đó, các chức năng này cần phải được phân tích kỹ để đảm bảo trị số chỉnh định có thể phân biệt được hiệntượng dao động trong quá trình vận hành với hiện tượng dao động do sự cố cũng như hai đặc tính vận hành P2P và P&P của nguồn IBDG;
3 Tuy sử dụng các relay bảo vệ kỹ thuật số hoặc thiết bị tương tự đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60870-5-104 hoặc IEC 61850 nhưng luận án chỉ tập trung vào việc khai thác khả năng cung cấp dữ liệu thời gian thực và truyền nhận dữ liệu tốc độ cao Trong khi đó, để ngăn chặn kịp thời những tác động không mong muốn từ TBBV, giải pháp GOOSE và SMV (Sample Measurement Value) có thể được ứngdụng;
4 Luận án không đặt vấn đề nghiên cứu chế tạo thiết bị bảo vệ mà chỉ tập trung vào việc nghiên cứu đề xuất cải tiến, kết hợp các mô-đun phần mềm cùng với các relay bảo vệ kỹ thuật số nhằm đáp ứng yêu cầu về thời gian xử lý nhanh, độ tin cậy cao và hoàn thiện kết quả của phương pháp FLISR dành cho LĐPP có nguồnDG.
[1] Hossan, S.; Chowdhury, B Data-Driven Fault Location Scheme for Advanced Distribution Management Systems.IEEE Trans Smart Grid2018, doi:10.1109/TSG.2018.2881195.
[2] U.S Department of Energy.Benefits of Demand Response in Electricity Market andRecommendations for Achieving Them; U.S Department of Energy:
[4] Gong, Y.; Cai, Y.; Guo, Y.; Fang, Y A privacy-preserving scheme for incentive- based demand response in the smart grid.IEEE Trans Smart Grid2016,7, 1304– 1313.
[5] Aalami, H.A.; Moghaddam, M.P.; Yousefi, G.R Demand response modeling considering interruptible/curtailable loads and capacity market programs.Appl.Energy2010,87, 243–250.
[6] Syrri, A.L.A.; Mancarella, P Reliability and risk assessment of post-contingency demandresponseinsmartdistributionnetworks.Sustain.EnergyGridsNetw.2016,7,1–12.
[7] Apostolopoulos, P.A.; Tsiropoulou, E.E.; Papavassiliou, S Demand response management in smart grid networks: A two-stage game-theoretic learning-based approach.Mob Netw Appl.2018, 1-14, doi:10.1007/s11036-018-1124-x.
[8] Li, N.; Chen, L.; Dahleh, M.A Demand response using linear supply function bidding.IEEE Trans Smart Grid2015,6, 1827–1838.
[9] Wang, Y.; Pordanjani, I.R.; Xu, W An event-driven demand response scheme for power system security enhancement.IEEE Trans Smart Grid2011,2, 23–29. [10] Dong, Y.; Xie, X.; Wang, K.; Zhou, B.; Jiang, Q An emergency-demand-response based under speed load shedding scheme to improve short-term voltage stability.IEEE Trans Power Syst.2017,32, 3726–3735.
[11].Zarnikau,J.W.Demandparticipationintherestructuredelectricreliabilitycouncilof Texas market.Energy2010,35,1536–1543.
[12].Taylor,T.;Schwarz,P.M.;Cochell,J.E.24/7hourlyresponsetoelectricityreal-time pricingwithuptoeightsummersofexperience.J.Regul.Econ.2005,27,235–262.
[13] Herter, K Residential implementation of critical-peak pricing of electricity.EnergyPolicy2007,35, 2121–2130.
[14] Wang, Z.; Paranjape, R Optimal residential demand response for multiple heterogeneous homes with real-time price prediction in a multiagent framework.IEEE Trans Smart Grid2017,83, 1173–1184.
[15] Yang, H.; Zhang, J.; Qiu, J.; Zhang, S.; Lai, M.; Dong, Z A practical pricing approach to smart grid demand response based on load classification.IEEE
Trans.Smart Grid 2016, doi:10.1109/TSG.2016.2547883.
[16] Tan, Z.; Ge, L.; Sun, Q.; Zhao, F.; Li, Z Simplified Model of Distribution Network based on Minimum Area and its Application In Proceedings of the China International Conference on Electricity Distribution (CICED) 2012, Shanghai, China, 10–14 September 2012.
[17] Lu, X Study on Distribution Network Fault Location Based on Fault Indicator. Master’sThesis.ElectricalandAutomationInstituteofTianjinUniversity,Tianjin, China, May2011.
[18].Tan,Z.;Ge,L.;Kang,T.;Zhao,F.;Zhao,Y.;Huang,X.;Peng,F.;Li,X.Anaccurate faultlocationmethodofsmartdistributionnetwork.InProceedingsofthe2014China
InternationalConferenceonElectricityDistribution(CICED),Shenzhen,China,23– 26 September 2014;doi:10.1109/CICED.2014.6991842.
[19] Ferreira, G.D.; Gazzana, D.D.; Bretas, A.S.; Ferreira, A.H.; Bettiol, A.L.; Carniato,
A Impedance-based fault location for overhead and underground distribution systems In Proceedings of the 2012 North American Power Symposium (NAPS), Champaign, IL, USA, 9–11 September 2012; pp 1–6.
[20].C h o i , M - S ; L e e , S - J ; L i m , S - I ; L e e , D - S ; Y a n g , X A d i r e c t t h r e e - p h a s e c i r c u i t a n a l y s i s - b a s e d faultlocationforline-to- linefault.IEEETrans.PowerDeliv.2007,22,2541–2547.
[21] Lin, S.; He, Z.Y.; Li, X.P.; Qian, Q.Q Travelling wave time-frequency characteristic- basedfaultlocationmethodfortransmissionlines.IETGener.Transm.Distrib.2012,6,764–772.
[22] Pourahmadi-Nakhli, M.; Safavi, A.A Path characteristic frequency-based fault locating in radial distribution systems using wavelets and neural networks.IEEETrans Power Deliv.2011,26, 772–781.
[23] Sadeh, J.; Bakhshizadeh, E.; Kazemzadeh, R A new fault location algorithm for radialdistributionsystemsusingmodalanalysis.Int.J.Electr.PowerEnergySyst.2013,45, 271–278.
[24].Souza,J.C.S.;Rodrigues,M.A.P.;Schilling,M.T.;Filho,M.B.D.C.Faultlocationin electrical power systems using intelligent systems techniques.IEEE Trans PowerDeliv.2001,16,59–67. [25] Teo, C.Y.; Gooi, H.B Artificial intelligence in diagnosis and supply restoration for adistributionnetwork.IEEProc.Gener.Transm.Distrib.1998,145,444–450.
[26].Momoh,J.A.;Dias,L.G.;Laird,D.N.Animplementationofahybridintelligenttool for distribution system fault diagnosis.IEEE Trans Power Deliv.1997,12, 1035– 1040.
[27] Siirto, O.; Kuru, J.; Lehtonen, M Fault location, isolation and restoration in a city distributionnetwork.InProceedingsofthe2014ElectricPowerQualityandSupply Reliability Conference (PQ), Rakvere, Estonia, 11–13 June 2014; doi:10.1109/PQ.2014.6866843.
[28] Angelo, C.; Selejan, P Technologies of the self-healing grid In Proceedings ofthe 22ndInternationalConferenceonElectricityDistribution,CIRED2013,Stockholm, Sweden, 10–13 June 2013; pp.1–4.
[29] B Polajžer, M Pintarič, M Rošer and G Štumberger, "Protection of MV Closed- Loop Distribution Networks With Bi-Directional Overcurrent Relays and GOOSE Communications," inIEEE Access, vol 7, pp 165884-165896, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2952934.
[30].Le,D.P.;Bui,D.M.;Ngo,C.C.;Le,A.M.T.FLISRApproachforSmartDistribution NetworksUsingE- TerraSoftware—ACaseStudy.Energies2018,11,3333.
[31] Nagata, T.; Sasaki, H A multi-agent approach to power system restoration.IEEETrans Power Syst 2002,17, 457–462.
[32] Nordman, M.; Lehtonen, M An agent concept for managing electrical distribution networks.IEEE Trans Power Deliv.2005,20, 696–703.
[33] Zidan, A.; Khairalla, M.; Abdrabou, A.M.; Khalifa, T.; Shaban, K.; Abdrabou, A.; ElShatshat,R.;Gaouda,A.M.FaultDetection,Isolation,andServiceRestorationin
[34].Tsai,M.-S.;Pan,Y.-T.ApplicationofBDI-basedintelligentmulti-agentsystemsfor distributionsystemservicerestorationplanning.Eur.Trans.Electr.Power2011,21, 1783–1801.
[35] Nagata, T.; Sasaki, H A multi-agent approach to power system restoration.IEEETrans Power Syst.2012,17, 457–462.
[36] Eriksson, M.; Armendariz, M.; Vasilenko, O.O.; Saleem, A.; Nordstrom, L Multi- agentbaseddistributionautomationsolutionforself- healinggrids.IEEETrans.Ind.Electron.2015,62,2620–2628.
[37] Zidan, A.; El-Saadany, E.F A cooperative multi-agent frameworkfor self-healing mechanismsindistributionsystems.IEEETrans.SmartGrid2012,3,1525–1539.
[38].Kazemi,S.;Millar,R.J.;Lehtonen,M.Criticalityanalysisoffailuretocommunicate inautomatedfault- managementschemes.IEEETrans.PowerDeliv.2014,29,1083– 1091.
[39] Li, J.; Ma, X.-Y.; Liu, C.-C.; Schneider, K.P Distribution system restoration with microgrids using spanning tree search.IEEE Trans Power Syst.2014,29, 3021– 3029.
[40] Sanches, D.S.; London, J.B.A., Jr.; Delbem, A.C.B Multi-objective evolutionary algorithmforsingleandmultiplefaultservicerestorationinlarge-scaledistribution systems.Electr Power Syst Res.2014,110,144–153.
[41] Shirmohammadi, D Service restoration in distribution networks via network reconfiguration.IEEE Trans Power Deliv.1992,7, 952–958.
[42].Manjunath,K.;Mohan,M.R.Anewhybridmulti-objectivequickservicerestoration techniqueforelectricpowerdistributionsystems.Int.J.Electr.PowerEnergySyst.2007,29,51– 64.
[43] Kumar, Y.; Das, B.; Sharma, J Multi-objective, multi-constraint service restoration of electric power distribution system with priority customers IEEE Trans PowerDeliv.2008,23, 261–270.
[44] Jiang, Y.; Jiang, J.; Zhang, Y A novel fuzzy multi-objective model using adaptive geneticalgorithmbasedoncloudtheoryforservicerestorationofshipboardpower systems.IEEE Trans Power Syst.2012,27,612–620.
[45] Khushalani, S.; Solanki, J.M.; Schulz, N.N Optimized restoration of unbalanced distribution systems.IEEE Trans Power Syst.2007,22, 624–630.
[46] Ciric, R.M.; Popovic, D.S Multi-objective distribution network restoration using heuristic approach and mix integer programming method.Int J Electr
[47] Ustun TS, Ozansoy C, Zayegh A Recent developments in microgrids and example cases around the world – a review Renew Sustain Energy Rev 2011;15:4030–41. [48] Justo JJ, Mwasilu F, Lee J, Jung JW AC-microgrids versus DC-microgrids with distributed energy resources: a review Renew Sustain Energy Rev 2013;24:387– 405.
[49] Pecas Lopes JA Coordinated voltage support Advanced architectures and control concepts for more microgrids 2007.
[50] Silva, K.M.; Souza, B.A.; Brito, N.S.D.; , "Fault detection and classification in transmission lines based on wavelet transform and ANN," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.21, no.4, pp.2058-2063, Oct 2006.
[51] Solanki, M.; Song, Y.H.; Potts, S.; Perks, A; , "Transient protection of transmission line using wavelet transform ," Developments in Power System Protection, 2001, Seventh International Conference on (lEE) , vol., no., pp.299-302, 2001.
[52] Salim, R.H.; de Oliveira, K.; Filomena, AD.; Resener, M.; Bretas, AS.; , "Hybrid Fault Diagnosis Scheme Implementation for Power Distribution Systems Automation,"PowerDelivery,IEEETransactionson,vol.23,no.4,pp.1846-1856,
[53].J o e - A i r Jiang;Cheng-LongChuang;Yung-ChungWang;ChihHungHung;Jiing-Yi Wang; Chien-Hsing Lee; Ying-Tung Hsiao; , "A Hybrid Framework for Fault Detection Classification, and Location-Part I: Concept, Structure, and
Methodology,"PowerDelivery,IEEETransactionson,vol.26,no.3,pp.1988-1998, July2011.
[54] Azevedo, G.M.S.; Neves, F.AS.; Cavalcanti, M.C; Limongi, L.R.; Bradaschia, F.; ,
"Fault detection system for distributed generation converters." Power Electronics Conference (COBEP), 2011 Brazilian , vol., no., pp.320-327, 11-15 Sept 2011. [55]." D i s t r i b u t i o n lineprotectionpractices:Industrysurveyanalysis,"IEEETrans.Power
App.Syst.,vol.PAS-I02,no.10,pp.3279-3287,Oct.1983.
[56] P M Anderson, Power System Protection New York: IEEE Press/ McGraw-Hill, 1999.
[57] Hadjsaid,N.;Canard,I.-F.;Dumas,F.;,"Dispersedgenerationimpactondistribution networks," Computer Applications in Power, IEEE , vol.12, no.2, pp.22-28, Apr 1999.
[58] "IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems," IEEE Std 929-2000 , vol., no., pp.i, 2000.
[59] "IEEE Application Guide for IEEE Std 1547, IEEE Standard for Interconnecting DistributedResourceswithElectricPowerSystems,"IEEEStd1547.2-2008,vol., no., pp.I-
[60] Dugan, R.C.; Key, T.S.; Ball, G.J.; , "On standards for interconnecting distributed resources," Rural Electric Power Conference, 2005 , vol., no., pp.D21l-D2/8, 8-10 May 2005 J L Blackburn, Protective Relaying Principles and Applications New York: Marcel Dekker,1998.
[61] Yuping Lu; Lidan Hua; Ji'an Wu; Gang Wu; Guangting Xu; , "A Study on Effect of Dispersed Generator Capacity on Power System Protection," Power Engineering Society General Meeting, 2007 IEEE , vol., no., pp.I-6, 24-28 June 2007.
[62] J Marvik, A Petterteig, and H Hoidalen, "Analysis of fault detection and location inmediumvoltageradialnetworkswithdistributedgeneration,"Proc.IEEEPower Tech Lausanne, pp 1191-1196, Jul.2007.
[63].Guo-fangandL.Yu-ping,"Afaultlocationalgorithmforurbandistributionnetwork withDG,"inProc.3rdInt.Conf.ElectricUtilityDeregulationandRestructuringand Power Technologies, Apr 2008, pp.2615-2619.
[64] Y Chao, Z Xiangjun, and X Yunfeng, "Improved algorithm for fault location in distribution network with distributed generations," in Proc Int Conf Intelligent Computation Technology and Automation, Oct 2008, vol 2, pp 893-896.
[65] Bretas and R Salim, "Fault location in unbalanced DG systems using the positive sequence apparent impedance," in Proc IEEElPower Eng Soc Transmission Distribution Conf Expo.: Latin America, Aug 2006, pp 1-6.
[66] D Johnsonbaugh and A Girgis, "Fault location for distribution systems with distributedgenerationusingamodifiedthreephasemethod,"presentedatthePower Systems Conf. Distributed Generation, Advanced Metering and Communication, Clemson, SC, Mar.2004. [67] M.R Miveh, M.Gandomkar, S.Mirsaeidi, M.Nuri, “Analysis of Single Line to GroundFaultBasedonZeroSequenceCurrentinMicrogrids”,ISCEEconference,
[68] B Chen, C Chen, J Wang and K L Butler-Purry, "Multi-Time Step ServiceRestoration for Advanced Distribution Systems and Microgrids," inIEEETransactions on Smart Grid, vol 9, no 6, pp 6793-6805, Nov 2018, doi:10.1109/TSG.2017.2723798.
[69] F Shen, Q Wu and Y Xue, "Review of Service Restoration for Distribution Networks,"inJournalofModernPowerSystemsandCleanEnergy,vol.8,no.1,pp 1-14, January 2020, doi:10.35833/MPCE.2018.000782.
[70] E Sortomme, G J Mapes, B A Foster, and S S Venkata, “Fault analysis and protectionofamicrogrid,”inProc.NorthAmer.PowerSymp.,2008,Sep.2008,pp 1–6.
[71] Ming Sun, Juan Y, DENG B, “Analysis of Impact of DGs on Line Protection of DistributionNetworks”,PowerSystemTechnology,vol,33(8),2009,pp,104-107.
[72] Chao Y, Gang W, Xiang-Jun Z, “Protection technology for distributed generation systems”,PowerSystemProtectionandControl,Vol,37(2),Jan,2009,pp:99-105.
[73] Shen L, “Reaserch of the protection of the distribution network with distributed generator”, Tianjin, Tianjin University, 2007.
[74] Zhong W, “Study on Relay Protection in Power Distribution Network with Distributed Generation”, Urumchi,Urumichi University, 2009.
[75] Bui, D M (2017) Simplified and automated fault-current calculation for fault protection system of grid-connected low-voltage AC microgrids International Journal of Emerging Electric Power Systems, 18(2).
[76] Ou, T C (2012) A novel unsymmetrical faults analysis for microgrid distribution systems.InternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems,43(1),1017- 1024. [77] Wang, Q., Zhou, N., & Ye, L (2015) Fault analysis for distribution networks with current-controlled three-phase inverter-interfaced distributed generators IEEE Transactions on Power Delivery, 30(3), 1532-1542.
[78] Baran, M E., & El-Markaby, I (2005) Fault analysis on distribution feeders with distributed generators IEEE transactions on power systems, 20(4), 1757-1764. [79] Jia, J., Yang, G., & Nielsen, A H (2018) Fault analysis method considering dual- sequence current control of VSCs under unbalanced faults Energies, 11(7), 1660. [80] Ou, T C (2013) Ground fault current analysis with a direct building algorithmfor microgriddistribution.InternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems, 53,867-875. [81].L i , Z , L u , J , Z h u , Y , & J i a n g , W ( 2 0 1 7 ) G r o u n d - F a u l t
[82] Moura, A P., Lopes, J P., de Moura, A A., Sumaili, J., & Moreira, C L (2015). IMICV fault analysis method with multiple PV grid-connected inverters for distribution systems Electric Power Systems Research, 119, 119-125.
[83] Teng, J H (2005) Systematic short-circuit-analysis method for unbalanced distribution systems IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution, 152(4), 549-555.
[84] Guo, W M., Mu, L H., & Zhang, X (2016) Fault models of inverter-interfaced distributedgeneratorswithinalow-voltagemicrogrid.IEEETransactionsonPower Delivery, 32(1),453-461.
[85] Plet, C A., & Green, T C (2014) Fault response of inverter interfaced distributed generators in grid-connected applications Electric Power Systems Research, 106, 21-28.
[86] Nimpitiwan, N., Heydt, G T., Ayyanar, R., & Suryanarayanan, S (2006) Fault current contribution from synchronous machine and inverter based distributed generators IEEE Transactions on power delivery, 22(1), 634-641.
[87] Gu, I Y., Ernberg, N., Styvaktakis, E., & Bollen, M H (2004) A statistical-based sequential method for fast online detection of fault-induced voltage dips IEEE Transactions on Power Delivery, 19(2), 497-504.
[88] Mathur, A., Das, B., & Pant, V (2017) Fault analysis of unbalanced radial and meshed distribution system with inverter based distributed generation (IBDG). International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 85, 164-177.
[89] Van Tu, D., Chaitusaney, S., & Yokoyama, A (2013) Fault current calculation in distribution systems with inverter‐based distributed generations IEEJ transactions on electrical and electronic engineering, 8(5), 470-477.
[90] Boutsika, T N., & Papathanassiou, S A (2008) Short-circuit calculations in networkswithdistributedgeneration.ElectricPowerSystemsResearch,78(7),1181- 1191.
[91].Youssef,K.H.(2014).Anewmethodforonlinesensitivity-baseddistributedvoltage control and short circuit analysis of unbalanced distribution feeders IEEE Transactions on Smart Grid, 6(3),1253-1260.
[92].S huai, Z.,Shen,C.,Yin,X.,Liu,X.,&Shen,Z.J.(2017).Faultanalysisofinverter- interfaceddistributedgeneratorswithdifferentcontrolschemes.IEEETransactions on Power Delivery, 33(3),1223-1235.
[93].Dağ,B.,Boynueğri,A.R.,Ateş,Y.,Karakaş,A.,Nadar,A.,&Uzunoğlu,M.(2016).
[94] Guo, X., Liu, W., & Lu, Z (2017) Flexible power regulation and current-limited control of the grid-connected inverter under unbalanced grid voltage faults IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(9), 7425-7432.
[95] Kamel, R M (2014) Effect of wind generation system types on Micro-Grid (MG) fault performance during both standalone and grid connected modes Energy conversion and management, 79, 232-245.
[96].MartiJ,AhmadiH,BashualdoL.Linearpower-flowformulationbasedonavoltage- dependentloadmodel.IEEETransPowerDeliv2013;28(3):1682–90.
[97] Baran ME, El-Markaby I Fault analysis on distribution feeders with distributed generators IEEE Trans Power Syst 2005; 20(4):1757–1764.
[98] Brucoli M, Green TC, McDonald JD Modelling and analysis of fault behaviour of inverter microgrids to aid future fault detection IEEE International Conferenceon System of Systems Engineering, SoSE’07 2007;1–6.
[99].PletCA,GraovacM,GreenTC,IravaniR.Faultresponseofgrid-connectedinverter dominatednetworks.PowerandEnergySocietyGeneralMeeting,2010IEEE.2010; 1–8.
[100] Plet CA, Green TC Fault response of inverter interfaced distributed generators in grid connected applications Elect Power Syst Res 2014; 106(2014):21–28. [101] Van Tu D, Chaitusaney S, Yokoyama A Fault current calculation in distribution systemswithinverter-baseddistributedgenerations.IEEJTransElectrElectronEng 2016;8:470–477. [102].V an TuD,ChaitusaneyS,YokoyamaA.Maximum-allowabledistributedgeneration consideringfaultride- throughrequirementandreachreductionofutilityrelay.IEEE TransPowerDeliv.2014;29(2):534– 541.DOI:10.1109/TPWRD.2013.2279803.
[103] Keller J, Kroposki B 2010 Technical Report, NREL/TP-550-46698, January. [104] Rajaei N, Ahmed MH, Salama MMA, Varma RK Analysis of fault current contribution from inverter based distributed generation 2014 IEEE PES GeneralMeeting, Conference & Exposition.1–5 DOI:10.1109/PESGM.2014.6939495.[105].O u T-C.Groundfaultcurrentanalysiswithadirectbuildingalgorithmformicrogrid distribution Int J Electr Power Energy Syst 2013; 53:867–875.
[106] Ou T-C A novel unsymmetrical faults analysis for microgrid distribution systems. Int J Electr Power Energy Syst 2012 December; 43(1):1017–1024.
[107] Kamh MZ, Iravani R A unified three-phase power-flow analysis model for electronicallycoupleddistributedenergyresources.IEEETransPowerDeliv.2011; 26(2):899– 909.DOI:10.1109/TPWRD.2010.2094627.
