Sử dụng hệ thống tự động hoá lưới điện phân phối (das) trong việ xây dựng lại cấu trúc lưới điện

ể ổ ấ đ ệ ă Trang 8 Ngăn chặn sự cố sảy ra Dùng thiết bị có độ bền cao Tăng cờng công tác bảo dỡng Đối với sét Làm giảm độ dốc đầu sóng Lắp đặt thTăng cờng cách điệnCải thiện đặc tín

Luận văn đợc tác giả bắt đầu thực hiện từ khi chính thức đợc nhận đề tài Ngoài ra, để chuẩn bị cho việc nhận đề tài, tác giả cũng đã có một thời gian dài thu thập tài liệu từ sách, tạp chí, Internet, tài liệu trong EVN và nơi tác giả đang công tác Dự án JICA-EVN.

Với những gì đã đạt đợc của luận văn tác giả xin cam đoan đây là sản phẩm do chính tác giả thực hiện hoàn thành

Tác giả luận văn

Phạm Anh Tuân

thân, tác giả đã nhận đợc rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ bên ngoài

Tác giả vô cùng biết ơn sự hớng dẫn, chỉ đạo và giúp đỡ tận tình của thầy hớng dẫn khoa học Tiến sĩ Đinh Quang Huy trong suốt quá trình học tập và làm Luận văn

Tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn sự nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ và những góp ý khoa học quý báu của toàn thể các thầy cô trong Bộ môn Hệ thống điện trong suốt quá trình học tập và làm luận văn giúp phần nâng cao chất lợng của luận văn Xin trân thành cảm ơn Trung tâm Đào tạo sau Đại học, các bạn cựu sinh viên Khoá 43 trờng Đại học Bách khoa Hà nội, tập thể lớp Cao học Hệ thống điện Khoá 2003, Dự án JICA EVN nơi tác giả hiện đang công tác đã tạo điều kiện và - - luôn giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Xin trân thành cảm ơn các chuyên gia Phòng Điều Độ và Phòng Phơng thức Trung tâm điều độ Hệ thống điện Quốc Gia, Công ty Điện lực Hà Nội đã tạo

điều kiện nghiên cứu và cung cấp các tài liệu cần thiết cho tác giả

Xin trân thành cảm ơn các đồng nghiệp đi trớc đã để lại cho tác giả một kho tàng kiến thức

Cuối cùng, tác giả vô cùng biết ơn sự quan tâm, động viên của gia đình, họ hàng và bạn bè trong suốt thời gian qua Nhờ đó, tác giả có thêm nhiều thời gian và nghị lực để hoàn thành bản luận văn

Với những gì đã đạt đợc của luận văn tác giả xin cam đoan đây là sản phẩm

do chính tác giả thực hiện hoàn thành Tuy nhiên do hạn chế về thông tin cũng nh tầm hiểu biết, tác giả rất mong nhận đợc sự quan tâm góp ý và phê bình của các

đồng nghiệp và các bạn đọc

Xin chân thành cảm ơn.

Tác giả luận văn

Phạm Anh Tuân

Phần mở đầu

1- Giới thiệu 1

2- Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2

3- Phạm vi nghiên cứu 2

4- Phơng pháp nghiên cứu 2

5- Giá trị thực tiễn của luận văn 3

Phần 1 : giới thiệu hệ thống DAS 1 – Tầm quan trọng DAS 4

2 – Hệ thống DAS 2.1 – Nguyên lý khôi phục sự cố sử dụng cầu dao tự động 10

2.2 – So sánh giữa hệ thốg DAS và hệ thống tự động đóng lại (Recloser) 25 2.3 – Tiến trình xây dựng hệ thống DAS 29

2.4 – Xây dựng hệ thống DAS giai đoạn 1 (giai đoạn đầu) 36

2.5 – Hệ thống thông tin và thiết bị đầu cuối 39

2.6 – Chức năng của máy tính 47

2.7 – Kết luận 51

Phần 2 : Xây dựng thuật toán và phần mềm Xác định phơng án tái cấu trúc lới 3 – Bài toán tái cấu trúc lới điện 52

3.1 – Giới thiệu các bài toán tái cấu trúc lới điện 53

3.1.1– Các bài toán tái cấu trúc lới điện 55

3.1.2– Bài toán tái cấu trúc lới sau sự cố 56

3.2– Một số giải thuật tái cấu trúc lới 60 3.2.1 – Giải thuật tái cấu trúc lới theo mục tiêu tối u hoá đối tợng 59

tiêu và đối tợng đặc biệt

–

3.2.3 Giải thuật tái cấu trúc lới kết hợp đa mục tiêu trong đó chủ

đạo là giảm số lần thao tác

Tầm quan trọ ng c a DAS ủ

Tăng cường độ tin cậy cung cấp đ ệi n có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, sơ đồ hình cây 1 1(a) và 1 1(b) bi u diễn - - ểcác nhân tố ả nh hưởng và ph ng pháp nâng cao ươ độ tin cậy cung cấp

đ ệi n

Trong đó, phát triển và hoàn thi n hệ ệ ố th ng t động hoá óng vai ự đtrò quan tr ng trong viọ ệc cải thiện và nâng cao chỉ tiêu này Trên thực tế, hiện nay có rất nhiều mô hình, công nghệ ự t động hoá đã được triển khai trong lưới đ ệi n nh SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition ư System), DCS (Distributed Control System), DAS (Distribution Automation System) Trong đó hệ thống DAS đã được triển khai ở ấ r t nhiều mạng phân phối ở các nước như: Nhật Bản, Trung Qu c, Thái ốLan

H ệ thống DAS hoàn thiện không chỉ ới nâng cao độ tin cậy cung v

cấp đ ện mà còn i được tích h p nhiợ ều tính năng nổi trội khác C th , sau ụ ểđây là mộ ố ẫt s d n ch ng v các tính n ng c a DAS: ứ ề ă ủ

Tăng độ tin cậy cung cấp đ ệi n:

• Giảm th i gian cô l p phân đ ạờ ậ o n sự ố c (Nhanh chóng phát hiện phân đ ạo n bị ự ố ự s c t động c p đ ệấ i n trở ạ l i cho nguồn bị

s c ự ố);

• Nhanh chóng cung cấ đ ệp i n cho các phân đ ạo n bị ắ đ ệ c t i n do

s c (B ự ố ổ xung các phương tiện tự động tính toán để thay đổi nguồn cung cấp và các thiết bị chuy n m ch được giám sát ể ạ

và đ ềi u khiển từ xa);

công suất để nh n dạng tình trạng phần tử); ậ

• Tăng khả ăng tổng hợp và cập nhật dữ liệu, trạng thái các nphần tử ự (t giám sát tr ng thái cạ ủa đường dây và các phần tử theo chu kỳ và trong trường hợp s c ) ự ố

Nâng cao hi u qu công việ ả ệc:

• Nâng cao hệ ố ẵ s s n sàng của các thiết b phân phị ối bằng

mạng lưới quản lý phân phối;

• Giảm thi u t n th t i n n ng trong lưới ể ổ ấ đ ệ ă

Để minh chứng rõ nét hơn về ư u đ ểi m của DAS trong việc đóng góp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp đ ệi n, sau đây là thống kê so sánh khả ă n ng và thời gian ti p tế ục cung cấp đ ệi n cho khách hàng sau sự ố c trước và sau khi tri n khai hể ệ thống DAS cho n n m 2001 theo trích đế ă

dẫn từ báo cáo quá trình phát triển hệ ố th ng DAS của đ ệi n lực Kyushu –

Nhật bản (Tài liệu DAS Dự án JICA-EVN) – hình 1-2(a) và 1-2(b)

Ngăn chặn

sự cố sảy ra

Dùng thiết bị có

độ bền cao

Tăng cờng công tác bảo dỡng

Đối với sét Làm giảm độ dốc đầu sóng (Lắp đặt th

Va chạm, tiếp xúc với các vật thể khác

Củng cố phơng tiện/ Thiết bị tuần tra, kiểm tra

Hình 1-1(a) Sơ đồ biểu diễn các biện pháp

ngăn chặn sự cố sảy ra

Tăng cờng phơng tiện thiết bị và công tác bảo dỡng

Hệ thống tự động phân ph

Thiểu hoá phạm

vi mất điện Lắp đặt thêm các cầu dao tựđờng dây

Lắp đặt mạch vònLắp đặt lộ kép mà mạng SNlới điện cung cấp theo phtập trung với nhiều đờng d

cố tạm thời

Hệ thống kiểm tra phát hiện

sự cố

Nâng cao trình độ, kỹ năng thao tác của công nhân tro

sửa chữa, khôi phục sự cố

Hệ thống, thiết bị kiểm tr

điểm sự cố

Hình 1-1(b) Sơ đồ biểu diễn phơng pháp giảm

thời gian mất điện

Giảm số hộ bị gicấp điện do đã knguồn điện

Thời giankhôi phục

52 phút

Thời gian mất điện

Trớc khi áp dụng DAS

Sau khi áp dụng DAS

25 phút

55 phút

Hình 1-2(a): Hiệu quả của DAS đối với sự cố đờng dây

Thời gian bắt đầphục sự cố rút ngắphút

Hình 1-2(b): Hiệu quả của DAS đối với sự cố trạm

Thời gian mất điện

2.1 Nguyên lý khôi phục sự cố sử dụng cầu dao tự

động

2.1.1 Phân loại sự cố đờng dây phân phối

Các sự cố chính trên thiết bị lới phân phối điện đợc chia thành sự cố chạm đất và sự cố ngắn mạch Sự cố chạm đất là loại sự cố h hỏng cách điện

ở một pha xác định trên đờng dây phân phối và dòng điện chạy xuống đất Tiếp xúc với các đối tợng hoặc đứt dây có thể là nguyên nhân của loại sự cố

đó Do nguy hiểm của điện giật, hỏa hoạn nếu sự cố kéo dài, nên đờng dây phải đợc cắt càng sớm càng tốt

Sự cố ngắn mạch là loại sự cố trong đó sự phá hủy độ bền cách điện phát sinh đồng thời trên hai hoặc 3 pha của đờng dây phân phối 3 pha do ngắn mạch và dòng điện rất lớn xuất hiện Nếu trạng thái ngắn mạch kéo dài , lực từ

điện lớn sẽ tác động trên cuộn dây máy biến áp gây nên h hỏng cơ khí hoặc gây có thể cháy dầu cách điện và nổ máy biến áp Thêm nữa, dòng ngắn mạch sẽ làm đến nóng chảy bề mặt cách điện của dây dẫn và các thiết bị khác Trong các trạm biến áp, rơle bảo vệ đợc lắp đặt để cắt máy cắt của mạch

điện bị sự cố Thời gian tác động của rơle đợc đặt khoảng 0.5 giây cho sự cố chạm đất và khoảng 0.2 giây cho sự cố ngắn mạch

2.1.2 Phơng pháp xác định đoạn sự cố trớc khi tự động hóa

Nhìn chung, việc tìm ra nguyên nhân gây sự cố trên đờng dây phân phối mất nhiều thời gian do tính chất dài, rộng và phức tạp của chúng Thêm vào

đó, đa số các trờng hợp, nguyên nhân gây sự cố thờng bị mất đi trong quá trình tìm kiếm Vì vậy, phơng pháp lắp đặt các cầu dao tại những điểm nút dọc đờng dây phân phối nhằm phân đoạn đờng dây và giảm thiểu ảnh hởng của vùng sự cố bằng cách cô lập phân đoạn sự cố đã đợc triển khai Việc cô lập phân đoạn sự cố đợc thực hiện bằng cách đóng thử nghiệm lần lợt các phân đoạn từ phía đầu cho đến cuối nguồn Với phơng pháp này, phân đoạn sự cố sẽ đợc phát hiện thông qua tác động của máy cắt đầu đờng

dây khi mà thao tác đóng thử nghiệm thực hiện đến cầu dao của phân đoạn bị

Sự kiện phát minh ra loại cầu dao có gắn thiết bị điều khiển thời gian trễ FDR (hay còn gọi là rơ le phát hiện sự cố), là bớc tiến lớn trong việc phát triển hệ tự động phân phối thay thế cho ngời vận hành trong việc xác định và cô lập phân đoạn sự cố

Trên đờng dây phân phối với cầu dao có FDR đợc lắp đặt, khi có sự

cố máy cắt sẽ cắt và quá trình cung cấp điện bị ngừng, sau đó tất các các cầu dao có FDR trên tuyến phân phối sẽ cắt (đây đợc gọi là cắt không điện áp của cầu dao) Sau khi máy cắt đóng lại, các phân đoạn thuộc đờng dây sẽ

đợc cung cấp bằng cách đóng thử nghiệm lần lợt các cầu dao từ phía đầu nguồn sau mỗi khoảng thời gian định trớc (từ 2 đến 10 giây, tuỳ thuộc vào khả năng thao tác của hệ thống tự động hoá) Khi điện đợc cấp tới phân đoạn

sự cố, do dòng sự cố, máy cắt lại tiếp tục cắt lần nữa Qua đó, ngời ta xác

định đợc phân đoạn sự cố chính là phân đoạn vừa đợc đóng thử nghiệm Tiếp đó, cầu dao tại phân đoạn này sẽ tự động khoá lại, phân đoạn sự cố đợc cô lập, quá trình cấp điện cho các phân đoạn còn lại đợc tự động thực hiện sau đó

Nh vậy chỉ trong khoảng thời gian ngắn, sự cố đã đợc cách ly và các phân đoạn đã cách ly sẽ nhanh chóng đợc cấp điện thông qua hệ thống tự

động tính toán, tìm kiếm các nguồn cấp liên thông với chúng Sau khi sự cố

đợc sửa chữa và khôi phục hoàn toàn, quá trình thông mạch trao đổi công suất cho phân đoạn sự cố này sẽ đợc thực hiện bởi ngời vận hành

Đối với lới điện hiện đại, tại các cầu dao sẽ có gắn các thiết bị đầu cuối RTU(Remote Terminal Unit) và chúng đợc điều khiển bởi hệ thống điều khiển từ xa thông qua các trạm điều khiển và hệ thống truyền tin Tuy nhiên, phơng pháp dùng hệ thống có FDR gắn trực tiếp tại các cầu dao vẫn đợc sử dụng và đây đợc coi nh chức năng dự phòng cho RTU và hệ thống điều khiển từ xa trên đề phòng trờng hợp chúng bị sự cố

2.1.4 Các chức năng của hộp điều khiển FDR

Cầu dao tự động của đờng dây phân phối đợc đóng hay cắt bởi hộp

điều khiển FDR Nó đợc tích hợp 3 chức năng thời gian trễ chính nhằm điều khiển cầu dao, đợc mô tả chi tiết dới đây:

a Khoảng thời gian X (đóng tự động)

Khoảng thời gian X là khoảng thời gian trễ đóng cầu dao với mục đích

dò tìm vùng sự cố Nói cách khác, cầu dao sẽ tự động đóng sau một khoảng thời gian là X khi phía trớc nó đợc cấp điện Thời gian này đợc tính cả thời gian đóng cầu dao

b Khoảng thời gian Y

Sau khi kết thúc thời gian X, cầu dao đóng và công suất đợc truyền tới phía tải của phân đoạn Tuy nhiên, khi có sự cố ở phân đoạn, máy cắt sẽ cắt lại Và ngay sau đó, máy cắt thực hiện đóng lần 2 sau đó, lần lợt các cầu dao cũng đuợc đóng lại sau khoảng thời gian X Tuy nhiên, ở cầu dao của phân

đoạn sự cố phải đợc khoá lại để không xảy ra ngắn mạch lần nữa Và ta gọi trạng thái này là khoá tự động Khi nguồn điện đợc cắt trong khoảng thời gian đã chọn trớc sau khi kết thúc khoảng thời gian X (đóng tự động), trạng thái khóa sẽ xuất hiện Khoảng thời gian này đợc ký hiệu là Y Chú ý rằng khoá có nghĩa là trạng thái mà đóng tự động bị hủy bỏ Để đóng đợc cầu dao

bị khóa, ngời vận hành phải thao tác bằng tay

c Khoảng thời gian Z (trễ cắt)

Cầu dao đã đóng phải đợc giữ bởi lực từ điện của cuộn dây hãm, đây là yêu cầu kỹ thuật thiết yếu vì nếu cầu dao đợc cắt tức thì khi có dòng ngắn mạch chạy qua (khi máy cắt cha cắt) thì sẽ có thể xảy ra một số nguy hiểm nh sau:

• ảnh hởng của hồ quang khi cắt dòng ngắn mạch:

Vì các cầu dao nói chung không đợc thiết kế để cắt ngắn mạch nên nếu cầu dao cắt trớc máy cắt khi có dòng điện sự cố ngắn mạch có thể gây nên h hỏng thiết bị do hồ quang

• Cầu dao tự cắt do sụt áp tạm thời:

Nói chung, thời gian khôi phục đối với một sự cố ngắn mạch thoáng qua ở phía nguồn cao áp là 2s hoặc nhỏ hơn Vì lý do này cầu dao phải đảm bảo yêu cầu không tự cắt khi có sự cố ở phía cao áp hoặc một số hiện tợng tơng tự gây sụt áp

Khoảng trễ đợc cài đặt trớc khi cầu dao cắt để tránh các vấn đề này,

đợc gọi là khoảng thời gian Z

Để đảm bảo an toàn cho hoạt động của hệ thống thì các khoảng thời gian trên đợc cài đặt sao cho X>Y>Z

Toàn bộ quá trình đợc đúc kết lại nh sau:

Khi xảy ra sự cố máy cắt đầu xuất tuyến cắt, FDR nhận tín hiệu mất

điện và thời gian trễ cắt Z đợc tính Sau khoảng thời gian Z, cầu dao tác động

và cắt

Sau khi cầu dao cắt, quá trình đóng lại bắt đầu, lần lợt các cầu dao

đợc khôi phục trạng thái đóng sau khi phía đầu nguồn của nó đã đợc cấp

điện một khoảng thời gian là X

Sau khi cầu dao đóng lại, nếu sau khoảng thời gian Y mà máy cắt không cắt lại thì phân đoạn phía sau cầu dao là bình thờng Còn nếu máy cắt

bị cắt lại lần thứ 2 sau khoảng thời gian nhỏ hơn Y thì cầu dao sẽ đợc mở và trạng thái khoá tự động đợc thiết lập

Hình vẽ dới đây thể hiện các khoảng thời gian đó:

2.1.5 Quá trình hoạt động của các cầu dao có gắn FDR khi xuất hiện sự

cố

Quá trình phát hiện và cách ly vùng sự cố trên lới trung thế bằng các thiết bị DAS đợc mô tả riêng cho đờng dây trên không đối với hai loại mạch hình tia và mạch vòng

Hệ thống phân phối hình tia đợc mô tả điển hình gồm đờng trục đợc phân thành 3 vùng a , b , d tại các điểm A,B,D và hai đờng nhánh c , e tại các

điểm đầu nhánh C , E Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đờng dây tại các trạm

phân phối trung tâm (FCB) ; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đờng dây (SW)

Giả sử hệ thống đang hoạt động bình thờng thì sự cố xảy ra ở phân

đoạn c Quá trình phân đoạn sự cố đợc diễn ra nh sau:

1 Trạng thái cấp điện bình thờng, FCB và các SW ở trạng thái đóng

2 Khi có sự cố trên đờng dây tại phân đoạn c, FCB thực hiện tác động cắt lần đầu tiên Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đờng dây trung thế

5 Sau 7s từ khi vùng b có điện, SW- D đóng Vùng d đợc cấp điện

6 Sau14s từ khi vùng b có điện, SW- C đóng Phân đoạn c đợc cấp

điện Do sự cố xảy ra ở phân đoạn c , rơ le bảo vệ của trạm phát hiện

-ra sự cố lần nữa và cắt nhanh FCB lần thứ hai SW-C tự động mở do mất điện áp Theo nguyên lý hoạt động nh đã trình bày bên trên do máy cắt đã cắt lần thứ 2 nên SW C sẽ bị khoá lại ở trạng thái mở (nó -chỉ có thể đợc đóng lại bằng tay) Và nh vậy phân đoạn sự cố đã bị cô lập với nguồn cấp

7 Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại lần thứ hai - SW-B, SW-D và SW-E lần lợt tự động đóng lại theo nguyên lý trên và phần đờng dây không bị sự cố đợc phục hồi hoạt động

Hình 2-1-2 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (lới điện hình tia)

Trờng hợp 2: Hệ thống đờng dây mạch vòng - Hình 2- - 1 3 và 2 - - 1 4(b) - :

Hệ thống phân phối mạch vòng đợc mô tả điển hình gồm đờng trục

đợc phân thành 6 vùng tại các điểm A , B , D , E , F Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đờng dây tại các trạm phân phối trung tâm FCB ; các điểm còn lại -

là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đờng dây SW -

Điểm E là điểm mở của mạch vòng Thiết bị SW tại điểm E đợc cài

đặt chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi mất tín hiệu điện áp một phía với thời gian trễ tính toán trớc lớn hơn tổng thời gian trễ của các phần tử SW có trên mạch vòng

Giả sử hệ thống đang hoạt động bình thờng thì sự cố xảy ra ở phân

đoạn c Quá trình cô lập phân đoạn sự cố đợc biểu diễn theo 8 bớc sau đây:

1 Điều kiện bình thờng, Các thiết bị FCB và SW ở trạng thái

đóng Tại điểm nối vòng, SW-E mở

2 Khi có sự cố trên đờng dây, FCB sẽ tác động cắt lần đầu Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đờng dây trung thế tại B , C , D tự động

mở do tín hiệu điện áp không còn

3 Tự đóng lại lần đầu đợc thực hiện - FCB đóng

4 Sau 7 s , thiết bị SW tại B đóng

5 Sau 7 s tiếp theo , thiết bị SW tại C đóng

6 Do sự cố ở phần c, FCB của trạm tác động cắt lần thứ hai Khi FCB cắt, SW tại B và C tự động mở

Vì điện áp đờng dây đã mất sớm hơn khoảng thời gian đặt trớc Y=5s nên SW C bị khoá ở trạng thái - mở

Đối với SW-D, cầu dao này cũng sẽ bị khoá ở trạng thái mở (tín hiệu khoá đợc cấp bởi ngời vận hành)

Nh vậy, vùng sự cố trong khoảng C và D đã đợc tự động cách ly

7 FCB tự đóng lại lần thứ hai, SW-B đóng

8 SW-E sẽ đợc đóng lại để cấp nguồn cho phân đoạn d, tín hiệu

Việc điều khiển đóng SW E trên thực tế sẽ đợc thực hiện sau khi đã

-đợc xác nhận là nguồn cấp từ phía SW E có đủ khả năng cấp cho phân đoạn

-đó

Hình 2-1-3 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (lới điện mạch vòng)

Hình 2-1-4(a) Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia

Hình 2-1-4(b) Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng

Phục hồi tự động bằng thiết

bị rơ le phát hiện sự cố FDR

Cấp điện tự động từ điểm nối vòng theo tính toán của máy tính theo các điều kiện tối u của lới điện:

Nhận thông báo thay đổi trạng thái

Tác động của rơle bảo vệ Máy cắt đầu đờng dây nhảy

Khi sự cố suất hiện trên đờng dây phân phối điện Rơ le bảo vệ và máy cắt sẽ tác động đồng thời qphục sự cố sẽ đợc thực hiện theo các bớc từ 1 đến 5 nh dới đây

Phán đoán kiểu sự cố

Dò phân đoạn sự cố sau khi FCB đóng lần đầu

Khoá cầu dao phân đoạn sự cố và chờ khôi khôi phục sửa chữa

Còn cầu dao nào

đòi hỏi điều khiển không ?

4 Thực hiên thao tác khôi phục

5 Trở lại lới bình thờng

Nhận biết phân đoạn

đóng thử nghiệm cuối cùng

là phân đoạn sự cố

Xác định các phân đoạn đã cách

ly với phân đoạn sự cố để khôi

phục cấp điện Chờ thao tác đóng

tiếp theo bằng chức năng

dự phòng DM

Phán đoán sự bất thờng ở RTU đã

đợc chọn hoặc

sử dụng cuối cùng Máy cắt đóng?

Bất thường

No Yes

cắt lại cha?

No

Thông q vận

khô

Thực hiện k

điện theo p

In ra t trờng kh

KẾT

Tính toán c nhằm đa trạng th

Chờ lệnh

Hình 2.1.6 Quá trình khôi phục sự cố đờng dây phân phối

Tí h t á á t ì h

đóng lại lần 2

tính công suất tuyền tải

dự trữ

2.2 So sánh giữa hệ thống DAS và hệ thống Tự động

đóng lại ( ReCloser )

Hệ thống Recloser đợc dùng khá phổ biến trong bảo vệ đờng dây phân phối thuộc EVN Đối với Nhật Bản và một số nớc phát triển khác hệ thống Recloser cũng đã đợc dùng nh bảo vệ chính cho đờng dây phân phối trớc khi chuyển sang mô hình DAS

Sự khác nhau chủ yếu giữa hệ thống DAS và hệ thống Recloser đợc phân tích và so sánh nh sau:

Đối với hệ thống Recloser việc phối hợp cho bảo vệ quá dòng gặp rất nhiều khó khăn và phức tạp khi mà số lợng Recloser trên một xuất tuyến tăng cao, do giới hạn chỉnh định của rơ le đặt tại máy cắt đầu xuất tuyến Thêm vào đó thời gian đặt tác động Rơle đối với hệ thống Recloser cũng dài hơn khi mà số lợng thiết bị này tăng Do đó, dòng ngắn mạch mà toàn đờng dây và các thiết bị phải chịu là lớn và lâu, dẫn đến hỏng hóc cho đờng dây và thiết bị Đồng thời, khi có sự cố xảy ra tại tải, mất điện trong diện rộng sẽ kéo dài cho đến khi sự cố đợc khắc phục

Khác với Recloser, hệ thống DAS cho phép khắc phục đợc các điểm trên, độ ổn định của hệ thống sẽ tăng cao khi trên các lộ ta đặt nhiều cầu dao

tự động Nó cũng trở lên dễ dàng hơn cho việc giảm thời gian mất điện và giới hạn phạm vi phân đoạn mất điện Tuy nhiên, DAS cũng có nhợc điểm là tần suất đóng cắt của các máy cắt trên đờng dây là tơng đối nhiều

Ngoài ra, Recloser chỉ đợc áp dụng rộng cho mạng điện phân phối hình tia Còn hệ thống DAS thuận tiện cho cả mạng điện phân phối hình tia và cũng dễ dàng khi cải tạo thành mạch vòng Đây là điểm đặc biệt quan trọng cho việc qui hoạch lới đô thị

Tại một số nớc phát triển thì hiện nay hệ thống DAS đã thay thế hoàn toàn cho hệ thống Recloser

Thªm n÷a, hÖ thèng DAS sÏ ph¸t huy hiÖu qu¶ h¬n khi ¸p dông c«ng nghÖ gi¸m s¸t, ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn tõ xa Hay nãi c¸ch kh¸c tÝnh thÝch nghi trong ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña líi ®iÖn ph©n phèi cña m« h×nh nµy rÊt cao

Díi ®©y lµ mét sè biÓu diÔn so s¸nh sù kh¸c biÖt c¬ b¶n gi÷a hÖ thèng DAS vµ hÖ thèng Recloser

H×nh 2-2-1(a) CÊu h×nh hÖ thèng Recloser

Recloser chØ ®îc ¸p dông cho c¸c m¹ng h×nh tia

Số thiết bị Recloser trên một lộ bị giới hạn do việc yêu cầu giới hạn cài

đặt dòng và thời gian của Rơle tại máy cắt đầu xuất tuyến

Hình 2-2-2(a) Đờng cong đặc tính giữa dòng ngắn mạch và thời gian cắt ngắn mạch của bảo vệ quá dòng khi tồn tại nhiều Recloser trên một xuất tuyến

Theo đờng cong phối hợp đặc tính dòng ngắn mạch và thời gian cắt ngắn mạch thì khi mà số lợng Recloser trên một xuất tuyến càng lớn thì thời gian cắt ngắn mạch của máy cắt đầu xuất tuyến càng phải kéo dài Thời gian tồn tại dòng ngắn mạch lâu dẫn đến ảnh hởng tới đờng dây và thiết bị

Hệ thống DAS không giới hạn số lợng cầu dao tự động trên một lộ Không những thế, số lợng cầu dao càng lớn trên một tuyến đờng dây thì số

lợng phụ tải trên một phân đoạn càng giảm và số phụ tải bị mất điện cũng giảm theo khi sự cố xảy ra

Hình 2-2-2(b) Độ tin cậy phụ thuộc vào số cầu dao trên xuất tuyến

Hình 2-2-2(a) Phạm vi khu vực mất điện sự cố

đối với hệ thống Recloser

Hình 2-2-2(b) Phạm vi khu vực mất điện sự cố

đối với hệ thống DAS

Toàn tuyến bị mất điện cho

đến khi sự cố đợc khôi phục

CB

CB

Khu vực mất điện cho đến khi

Đối với các khu vực đang sử dụng Recloser khi nâng cấp thành DAS, nếu loại bỏ hoàn toàn các Recloser thì rất lãng phí Do đó để tránh lãng phí thì chúng ta có thể sử dụng kết hợp và xen kẽ các Recloser sau một số các cầu dao SW Sơ đồ lắp đặt kết hợp các thiết bị theo sơ đồ sau:

Hình 2-2-3 Kết hợp DAS và Recloser

R

2.3 Tiến trình xây dụng hệ thống DAS

Để xác định tiến trình xây dựng DAS một cách thật khoa học và phù hợp với thực tế, dới đây xin trình bày tài liệu tham khảo mô hình phát triển DAS

đã phát huy hiệu quả của Công ty Điện lực Kyushu – Nhật bản

Ví dụ về quá trình phát triển DAS sau đây đợc trích dẫn từ báo cáo quá trình phát triển hệ thống DAS của Công ty Điện lực Kyushu – Nhật bản (Tài liệu DAS Dự án JICA-EVN)

Bảng 2-3-1: Quá trình phát triển DAS của điện lực Kyushu – Nhật bản

0B

Sự kiện

quan trọng

Năm thực hiện

đờng dây tải ba

đoạn khi có sự cố trên đờng dây

Mở rộng việc áp dụng 1984 Kỹ thuật mã xung đợc phát triển và

kỹ thuật mã xung ~ 1990 chúng đợc truyền đi bằng đờng dây

1988 Phát triển và giới thiệu rộng rãi hệ

thống điều khiển cầu dao bằng cách sử dụng đờng dây tải ba truyền tín hiệu với tốc độ cao

Triển khai hệ thống tự

động phân phối phụ

tải dới dạng phân

tán

1995 Phát triển và giới thiệu hệ thống tự

động phân phối phụ tải dới dạng phân tán sử dụng trạm làm việc giống nh máy tính

Triển khai hệ thống tự

động giám sát các

thiết bị đo lờng từ xa

1996 Giới thiệu và phát triển hệ thống tự

động giám sát các thiết bị đo lờng từ

xa tới các phụ tải lớn một cách rộng rãi

Mở rộng phát triển các

trạm chủ có chức năng

tự động điều độ phân

phối

1998 Giới thiệu và phát triển hệ thống tự

động điều độ phân phối sử dụng các trạm chủ đợc tích hợp chức năng này, giảm nhiều chi phí cho lao động

DAS nên đợc phát triển qua 3 giai đoạn nh sau (theo báo cáo nghiên cứu khả thi dự án DAS tại Việt nam thực hiện bởi phía Nhật bản t vấn năm 2001):

Giai đoạn 1:

Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố cho các đờng dây trung thế Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm phân phối trung tâm

Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố đợc tự động cách ly bằng các thiết bị trên đờng dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm

Dựa trên các thông tin thu đợc từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm

điều độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính

Giai đoạn 3:

Giai đoạn 3 là nâng cấp các chức năng của giai đoạn 2

Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính mạnh để quản lý vận hành lới phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự

động thao tác

H×nh 2 -3-1 M« t¶ c¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn DAS

CPU ( Central Processing Unit ) Bé xö lý trung t©m

FCB ( Feeder Circuit Breaker ) M¸y c¾t ®êng d©y

FDR ( Fault Detection Relay ) R¬-le ph¸t hiÖn sù cè

SPS ( Switch Power Suply ) CÇu dao nguån cÊp

RTU ( Remote Terminal Unit ) ThiÕt bÞ ®Çu cuèi

TCM ( Tele-Control Master Unit ) M¸y chñ ®iÒu khiÓn tõ xa

CD ( Control Desk ) Bµn ®iÒu khiÓn

CRT ( Cathode Ray Tube ) Mµn h×nh ®iÖn tö

Dới đây là một số hình ảnh về một hệ thống DAS phát triển ở trình độ cao (đợc trích dẫn từ hệ thống DAS của Kyushu – Nhật Bản ).

H×nh 2-3-3 Giíi thiÖu mét sè thiÕt bÞ

§êng d©y ph©n phèi

H×nh 2 -3- 4 Phßng ®iÒu khiÓn trung t©m

2.4 Xây dựng Hệ thống DAS giai đoạn 1

Đây là giai đoạn đầu khi phát triển hệ thống DAS Về hoạt động nó

đợc ứng dụng nguyên lý khôi phục sự cố theo nguyên lý cầu dao tự động nh

đã trình bày trong mục 2.1

Các thiết bị chính đợc lắp đặt trong giai đoạn này nh sau:

(1) Thiết bị lắp trên cột đờng dây:

1) SW- cầu dao cắt tải tự động

2) FDR- -rơ le phát hiện sự cố

3) SPS - Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao

(2) Thiết bị lắp trong trạm phân phối trung tâm:

1) FSI - Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố

2) REC - Rơ-le tự động đóng lại

3) FCB : máy cắt đờng dây

Các thiết bị này đợc đặt theo nguyên tắc sau:

- Bố trí ở đầu các nhánh rẽ vào các trạm có công suất đặc biệt lớn có

ảnh hởng đáng kể đến trào lu công suất trên 1 lộ

- Bố trí trên các nhánh đã có lắp thiết bị tự đóng lại Recloser ở đầu nhánh để phối hợp phân vùng sự cố

S¬ lîc tæ hîp hÖ thèng trong gai ®o¹n 1 ®îc m« t¶ trªn h×nh sau

H×nh 2.4.1 HÖ thèng DAS giai ®o¹n 1

Cụ thể, sơ đồ đấu nối của các thiết bị nh sau:

Cắt bằng

thao tác FDR

(Cắt bằng tay)

Đóng bằng thao tác FDR (Đóng bằng tay)

Đóng sau thời gian X