Nghiên ứu đánh giá độ tin ậy ủa á phương thứ bảo vệ đường dây 220kv trạm sơn tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CHU QUANG TOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY 220KV TRẠM SƠN TÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội –2019 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131768411000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CHU QUANG TOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY 220KV TRẠM SƠN TÂY Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội –2019 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất Quý Thầy/Cô giảng dạy chƣơng trình cao học Kỹ thuật điện – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, ngƣời truyền đạt cho tơi kiến thức hữu ích Kỹ thuật điện, làm sở cho thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân Tùng tận tình hƣớng dẫn, bảo, cho nhiều kinh nghiệm thời gian thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy/Cô giảng dạy Viện Điện – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, anh, chị quản lý vận hành Trạm biến áp 220kV Sơn Tây giúp đỡ việc trình thu thập liệu, thơng tin luận văn, đóng góp ý kiến bổ sung thiếu sót cho luận văn Sau xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình ln tạo điều kiện tốt cho tơi q trình học nhƣ thực luận văn Do thời gian có hạn, kinh nghiệm nghiên cứu chƣa có nên cịn nhiều thiếu xót, tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp Q Thầy/Cơ anh chị học viên Xin chân thành cảm ơn! i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng trích dẫn tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Chu Quang Toàn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG I :CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ 1.1 Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ 1.2 Các qui định cấu hình hệ thống rơle bảo vệ 1.3 Một số cố thƣờng gặp với hệ thống rơle bảo vệ 1.4 Sự cần thiết phải đánh giá độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ đề xuất ghiên cứu CHƢƠNG II: CÁC CHỈ TIÊU ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ 11 2.1 Các tiêu phổ biến để đánh giá độ tin cậy 11 2.1.1 Giới thiệu chung 11 2.1.2.Các tiêu đánh giá độ tin cậy phần tử 11 2.2 Các giải pháp nâng cao khả sẵn sàng hệ thống rơle bảo vệ 13 CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ 17 3.1 Giới thiệu phƣơng pháp cố đánh giá độ tin cậy 17 3.2 Phƣơng thức kết nối phần tử cố 19 3.4 Ví dụ áp dụng phƣơng pháp cố với trƣờng hợp đơn giản 21 CHƢƠNG IV: ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY 24 4.1 Giới thiệu trạm biến áp 220 kV Sơn Tây phƣơng thức bảo vệ 24 4.1.1 Giới thiệu trạm biến áp 24 4.1.2 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ ngăn lộ đƣờng dây 272 trạm 27 iii 4.1.3 Ma trận cắt sử dụng 28 4.2 Các kịch đánh giá độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ cho ngăn lộ đƣờng dây 272 trạm biến áp 220kV Sơn Tây 31 4.2.2 Các giả thiết tính tốn độ tin cậy sơ đồ bảo vệ đƣờng dây 31 4.2.3 Các kịch so sánh độ tin cậy sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây 32 4.3 Giá trị không sẵn sàng số phần tử sơ đồ phƣơng thức bảo vệ rơle 33 4.4 Giới thiệu phần mềm OpenFTA tính tốn cố 37 4.5 Kết đánh giá nhận xét 39 4.5.2 Xây dựng cố đánh giá xác suất không sẵn sàng Sơ đồ 39 4.5.3 Xây dựng cố đánh giá xác suất không sẵn sàng Sơ đồ (sơ đồ mở rộng) 42 4.5.4.Đánh giá kết 46 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƢƠNG LAI 48 5.1 Kết luận 48 5.2 Hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 51 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ phƣơng thức đƣờng dây Hình 2.1 Hệ thống bảo vệ khơng có dự phịng 15 Hình 2.2 Hệ thống bảo vệ có dự phịng 15 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối kiểu nối tiếp 19 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối kiểu song song 20 Hình 3.3 Cây cố cho mạch bảo vệ đƣờng dây 22 Hình 3.4 Cây cố cho mạch bảo vệ đƣờng dây có rơle dự phịng 23 Hình 4.1 Sơ đồ sợi trạm 220kV Sơn Tây 24 Hình 4.2 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ ngăn lộ 272 25 Hình 4.3 Ma trận cắt phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây 272 Trạm 220kV Sơn Tây 30 Hình 4.4 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ (sơ đồ tiêu chuẩn) 32 Hình 4.5 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ (sơ đồ mở rộng) 33 Hình 4.6 Giao diện phần mềm 37 Hình 4.7 Các biểu tƣợng có sẵn phần mềm .38 Hình 4.8 Giao diện quản lý liệu OpenFTA 38 Hình 4.9 Các chức hỗ trợ phân tích, tính tốn cố 39 Hình 4.10 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ (sơ đồ rút gọn) 40 Hình 4.11 Cây cố với sơ đồ (sơ đồ rút gọn) 40 Hình 4.12 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ (sơ đồ mở rộng) 43 Hình 4.13 Cây cố với sơ đồ (sơ đồ mở rộng) 44 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các biểu tƣợng thông dụng diễn tả kiện phƣơng pháp cố 19 Bảng 4.1 Thống kê số độ không sẵn sàng số phần tử 36 Bảng 4.2 So sánh mức độ không sẵn sàng sơ đồ phƣơng thức bảo vệ khác với ngăn lộ đƣờng dây 46 Bảng 4.3 Mức độ đóng góp hƣ hỏng tới độ không sẵn sàng kiện đỉnh 46 vi MỞ ĐẦU Hệ thống rơle bảo vệ đƣợc thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao, nhiên hệ thống gồm nhiều thiết bị hợp thành nên có cố xảy dẫn tới thiệt hại lớn cho hệ thống Có thể thấy phƣơng thức bảo vệ thiết bị hệ thống đƣợc qui định rõ ràng; nhiên phần đấu nối thiết bị mạch nhị thứ khác trạm Việc khác hệ thống nhị thứ quan điểm thiết kế hãng không giống Vấn đề cần đƣợc thảo luận phƣơng thức bảo vệ hệ thống mạch nhị thứ có độ tin cậy cao phù hợp mặt kinh tế Xuất phát từ lý này, luận văn sâu nghiên cứu cách thức đánh giá định lƣợng độ tin cậy sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây, phƣơng pháp sử dụng phƣơng pháp cố Phạm vi nghiên cứu giới hạn phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây 220kV phần tử phổ biến lƣới điện mang tính chất quang trọng Phần tính tốn áp dụng kết nghiên cứu thực sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây 272 - Trạm 220kV Sơn Tây – Truyền tải điện Hòa Bình Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia thành chƣơng Chƣơng I: Giới thiệu chung cấu hình yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ; đồng thời giới thiệu sơ đồ phƣơng thức chung bảo vệ đƣờng dây 220kV & 500kV hƣ hỏng thƣờng gặp với hệ thống rơle bảo vệ Trong chƣơng đặt mục tiêu nghiên cứu luận văn Chƣơng II: Giới thiệu tiêu đƣợc sử dụng để đánh giá độ tin cậy hệ thống điều khiển bảo vệ giải pháp để nâng cao độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ Chƣơng III: Giới thiệu phƣơng pháp cố dùng để đánh giá mức độ không sẵn sàng hệ thống rơle bảo vệ Chƣơng IV: Áp dụng phƣơng pháp cố để đánh giá mức độ không sẵn sàng loại trừ cố vùng số sơ đồ bảo vệ đƣờng dây phổ biến với mức độ dự phòng tăng dần Phạm vi áp dụng với sơ đồ bảo vệ đƣờng dây 272 – Trạm 220kV Sơn Tây – Truyền tải điện Hịa Bình Phần mềm OpenFTA đƣợc sử dụng để xây dựng đánh giá mức độ không sẵn sàng Chƣơng V: Đánh giá chung đƣa hƣớng nghiên cứu tƣơng lai CHƢƠNG I :CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ 1.1 Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ Nhiệm vụ thiết bị bảo vệ rơle tự động cắt phần tử hƣ hỏng khỏi hệ thống điện, ghi nhận phát tình trạng làm việc khơng bình thƣờng phần tử hƣ hỏng hệ thống điện Tùy vào mức độ tình trạng làm việc bất thƣờng mà rơle bảo vệ cảnh báo tín hiệu tác động cắt máy cắt Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ: a) Tính chọn lọc Tác động bảo vệ đảm bảo cắt phần tử bị hƣ hỏng khỏi hệ thống điện đƣợc gọi tác động chọn lọc Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động nhƣ tạo khả cho hộ tiêu thụ tiếp tục đƣợc cung cấp điện Yêu cầu tác động chọn lọc không loại trừ khả bảo vệ tác động nhƣ bảo vệ dự trữ trƣờng hợp hỏng hóc bảo vệ máy cắt phần tử lân cận Cần phân biệt hai khái niệm chọn lọc + Chọn lọc tƣơng đối: Theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ làm việc nhƣ bảo vệ dự trữ ngắn mạch phần tử lân cận + Chọn lọc tuyệt đối: Bảo vệ làm việc trƣờng hợp ngắn mạch phần tử đƣợc bảo vệ b) Tác động nhanh Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch hạn chế đƣợc mức độ phá hoại phần tử ấy, giảm đƣợc thời gian tụt thấp điện áp hộ tiêu thụ có khả giữ ổn định hệ thống điện Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ rơle Tuy nhiên số trƣờng hợp để thực u cầu tác động nhanh khơng thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc Hai yêu cầu mâu thuẫn c) Độ nhạy