Thiết kế hệ thống điện

Bài tập lớn về thiết kế thiết hệ thống điện trong học phần Thiết kế hệ thống. Đây là file bài giải mẫu đã được nộp và báo cáo Bài giải thuộc dạng bài tập mạch phân bố, mạch tập trung, mach vừa phân bố vừa tập trung.

Thiết kế hệ thống điện   Đề bài BÀI TẬP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Đề bài Đề 1 và 2 Cho sơ đồ mạng điện: Đường dây Ab: dây AC 150 dài 55km Máy biến áp T: S đm = 40MVA, điện áp 110/22kV, P 0 = 42 kW, P N = 175kW, I 0 % = 0,7%, U n % = 10,5% Đường dây cdef: cd = 5km, de = 3km, ef = 3 km Phụ tải: S C = 20+j14, S de = 4+j3, S f = 3+j3 Điện áp phụ tải: U f = 20,5kV Hãy tính: a. Điện áp U c tại thanh cái c b. Công suất S cl đầu đường dây phân phối cdef và công suất S cT phía thanh cái 22 kV của máy biến áp T c. Điện áp U b tại thanh cái b d. Điện áp U A tại thanh cái A e. Hiệu suất tải điện của đường dây Ab, hệ số công suất ở A Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 1 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải 1. Xác định các thông số truyền tải và máy biến áp Thông số đường dây Dây AC – 150 có: d = 17 mm: r 0 = 0,210 Ω/km; Số sợi: (28 nhôm + 7 thép) Bán kính trung bình hình học của dây dẫn: D S = r ’ = 0,768.r = 6,528.10 -3 m Khoảng cách trung bình hình học: D m = 5 (Khoảng cách gần đúng theo điện thế U = 110 kV) m 3 -3 S 10.528,6 2 17.10 0,768. = r' = D − = Điện cảm mỗi pha: )/( 3 10.328,1 3 10.528,6 5 ln 4 10.2 m D ln 4- 2.10 = 0 L kmH Ds − = − − = Ω=== 417,0.100 000 LLX πω Ω=== 935,2255.417,0 01 lXX Điện trở mỗi pha: R=0,21.55=11,55 (Ω) )/(10.712,8 10. 2 17 5 ln10.18 1 9 3 6 0 kmFC − − == )(10.505.155.10.712,8.100 149 0 −−− Ω=== π lbY Thông số máy biến áp Ω== ∆ = 323.110. 40000 110.175 10. . 3 2 2 3 2 1 đm đmN B S UP R )(763,3110. 40000 110.5,10 10. %. 2 2 Ω=== đm đmN B S UU X ∆P Fe = ∆P 0 = 42 kW = 0,042 MW ∆Q Fe = (I 0 %/100).S đm = (0,7/100).40 = 0,28 MVar ∆P Cuđm = ∆P n = 175 kW = 0,175 MW ∆Q Cuđm = (U n %/100).S đm = (10,5/100).40 = 4,2 MVar Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 2 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải Thông số đường dây cd (AC 185 dài 5m) m 3 -3 S 10.296,7 2 19.10 0,768. = r' = D − = Khoảng cách trung bình hình học: D m = 1,3 (Khoảng cách gần đúng theo điện thế U = 22 kV) D m = 5 m )/( 3 10.037,1 3 10.296,7 3,1 ln 4 10.2 m D ln 4- 2.10 = 0 L kmH Ds − = − − = Ω=== 326,0.100 000 LLX πω Ω=== 63,15.326,0 0 lXX cd R cd = 0,17.5 = 0,85 Thông số đường dây de (AC 185 dài 3m) S = S pb = l pb /2 = 3/2 = 1,5 km R de = r 0 . S pb = 0,17.1,5 = 0,255 Ω X de = x 0 . S pb = 0,326.1,5 = 0,489 Ω Thông số đường dây ef (AC 185 dài 3m) R ef = 0,17.3 = 0,51 Ω X ef = x 0 .3 = 0,326.3 = 0,978 Ω 2. Tổn thất công suất và công suất trên các đoạn - Phụ tải tập trung - Công suất cuối đường dây ef S 4 ’’ = S f =3 + j3 MVA Tổn thất công suất trên đường dây ef )(036,0019,0)978,051,0( 22 33 )( 2 22 2 22 MVAjjjXR U QP S efef đm ff ef +=+ + =+ + =∆ • - Công suất đầu đường dây L ef Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 3 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải 036,3019,3036,0019,0j3 + 3 " 4 ' 4 jjSSS ef +=++=∆+= )(MVA - Công suất đầu đường dây de 34 jSS depb +== )(MVA 036,3019,3 ' 4 jSS tt +== )(MVA - Tổn thất khi tải chỉ có tải phân bố đều )(10.174,610.219,3 )489,0255,0( 22.3 036,3019,3 )( .3 33 2 22 2 22 MVAj jjXR U QP S dede đm pbpb pb −− • += + + =+ + =∆ - Tổn thất khi tải chỉ có tải phân bố tập trung )(019,010.658,9 )489,0255,0( 22 036,3019,3 )( 3 2 22 2 22 MVAj jjXR U QP S đede đm tttt tt += + + =+ + =∆ − • - Tổn thất công suất khi vừa có tải phân bố đều và phân bố tập trung )(021,0011,0 )489,0255,0( 22 3.036,34.019,3 )( 22 ' MVAj jjXR U QQPP S dede đm pbttpbtt += + + =+ + =∆ • - Tổn thất trên đoạn de 046,0024,0 ' jSSSS pbttde +=∆+∆+∆=∆ • )(MVA - Công suất trên đoạn cd 082,6043,7 jSSSSS fefdedecd +=+∆++∆= • (MVA) - Tổn thất trên đoạn cd )(292,0152,0 )63,185,0( 22 082,6043,7 )( 2 22 2 22 MVAj jjXR U QP S cdcd đm cdcd cd += + + =+ + =∆ • 374,6195,7 jSSS cdcdCL +=+∆= (MVA) 374,20195,271420 jSjSSS CLLCCT +=++=+= (MVA) Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 4 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải 980,33= • CT S (MVA) - Tổn thất công suất qua tổng trở máy biến áp 417,0)( 2 =∆=∆ đm CT CuB S S PP MW 02,10)( 2 =∆=∆ đm CT CuB S S QQ (MVar) - Công suất ở đầu tổng trở của MBA )(394,30612,27 )02,10417,0(374,20195,27 ' MVAj jjSSS BCTB += +++=∆+= - Công suất sơ cấp của MBA )(674,30654,27 )28,0042,0(394,30612,27 ' MVAj jjSSS FeBB += +++=∆+= - Công suất kháng do điện dung ở cuối đường dây AB phát lên 911,0110. 2 10.505,1 2 2 4 2 12 ===∆ − U Y Q C (MVA) - Công suất ở ngay cuối tổng trở của đường dây L 1 " 1 " 1 2 " 1 )(763,29654,27911,0674,30654,27 jQP MVAjjjQjSS CB += +=−+=∆−= - Tổn thất công suất trên tổng trở nối tiếp của đường dây L 1 )(129,31576,0 )935,2255,11( 110 763,29654,27 )( 2 22 11 2 2 1 2 1 1 MVAj jjXR U QP S đm += + + =+ + =∆ • - Tổn thất đoạn ef 036,3019,3S e jS tt +== (MVA) 205,0 22 978,0.036,351,0.019,3 2 = + = + =∆ U XQRP U efeefe ef (KV) - Tổn thất đoạn ce Trường hợp sụt áp trên tải phân bố đều )(338,3176,4 )34()046,0024,0()922,0152,0( MVAj jjjSSSS dedecdce += +++++=+∆+∆= Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 5 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải 531,0 22 119,2.338,3105,1.176,4 2 = + = + =∆ U XQRP U CMceCMce pb (kV) Trường hợp sụt áp trên tải tập trung )(374,3195,3 )036,3019,3()046,0024,0()922,0152,0( MVAj jjjSSSS ttdecdce += +++++=+∆+∆= Sụt áp trên đoạn ce 102,0 22 489,0.036,3255,0.019,3 2 = + = + =∆ U XQRP U cettcett tt (kV) 633,0 =∆+∆=∆⇒ ttpbce UUU (kV) Điện áp tại nút C 338,215.20205,0633,0 =++=+∆+∆= fefceC UUUU (kV) Điện áp nút C quy về cao áp 69,106 22 110 .338,21. ' === MBACC kUU (kV) Sụt áp trên máy biến áp 3. Điện áp sơ cấp của máy biến áp 093,113403,669,106 ' =+=∆+= MBACB UUU (kV) Sụt áp trên đường dây Ab 4. Điện áp U A tại thanh cái nút A 613,124520,11093,113 =+=∆+= ABBA UUU (kV) Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 6 )(403,6 69,106 763,31.374,20323,1.195,27 ' kV U XQRP U C BCTBCT MBA = + = + =∆ )(520,11 093,113 55,11.674,30935,22.654,27 093,113 935,22.674,3055,11.654,27 kV j U RQXP j U XQRP U B ABBABB B ABBABB AB = − + + = − + + =∆ Thiết kế hệ thống điện    Bài giải Công suất phản kháng do đầu đường dây AB MVarU Y Q AC 169,1613,124. 2 10.505,1 2 2 4 2 1 ===∆ − Công suất đầu đường dây L 1 MVAjjjQjSS CA 225,29612,27169,1394,30612,27 1 ' 1 +=−+=∆−= • 5. Hiệu suất tải điện của đường dây Ab %100 612,27 654,27 % === A B P P η 6. Hệ số công suất ở A 687.0 206,40 612,27 cos === S P A ϕ Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp    Mục lục hình Mục lục hình Hình 1.1:Sơ đồ nối điện trạm 110kV Liên Trì vào lưới điện khu vực 13 Hình 1.2: Sơ đồ đánh số thiết bị trạm 110kV Liên Trì 14 Hình 1.3: Sơ đồ đo lường tại trạm Liên Trì 20 Hình 2.1: Một RTU tiêu biểu 23 Hình 2.2: Một Cell tiêu biểu 25 Hình 2.3: RTU nhiều Cell 25 Hình 2.4: Giao tiếp FieldNet 26 Hình 2.5: Truyền thông kép đến các Trung tâm Điều độ 29 Hình 2.6: Kết nối dự phòng với Trung tâm Điều độ 30 Hình 2.7: Kết nối chuẩn 31 Hình 2.8: CPR- 02x/CPR-03x và sơ đồ nguyên lý 32 Hình 2.9: HDI- 040 và sơ đồ nguyên lý 34 Hình 2.10: HDO- 040 và sơ đồ nguyên lý 35 Hình 2.11: HAI-030 và sơ đồ nguyên lý 36 Hình 2.12: HDI dùng điện áp 48VDC từ thiết bị trạm 37 Hình 2.13: HDI dùng điện áp 48VDC từ RTU 38 Hình 2.14: Loại bỏ tự động các đầu vào số 41 Hình 2.15: HD0 dùng điện áp 48VDC từ thiết bị ngoài 43 Hình 2.16: HD0 dùng điện áp 48VDC từ RTU 44 Hình 2.17: Trình tự điều khiển 46 Hình 2.18: Sơ đồ kết nối cho các tín hiệu đo lường tương tự 48 Hình 2.19: Sơ đồ đấu nối cho các điểm đặt tương tự 51 Hình 2.20: Các bước điều khiển 59 Hình 2.21: Đặc tuyến của Transducer điện áp – TRIAD 65 Hình 2.22: Đặc tính P-I của transducer – TRIAD 67 Hình 2.23: Đặc tuyến Q-I của transducer - TRIAD 67 Hình 3.1: Sơ đồ biểu diễn hoạt động của các tín hiệu TSS, RCD, TSD 74 Hình 3.2: Sơ đồ biểu diễn đấu nối từ đường dây đến transducer đo V 76 Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp    Mục lục hình Hình 3.3: Sơ đồ biểu diễn đấu nối từ đường dây đến transducer đo P-Q 77 Hình 3.4: Sơ đồ đo lường của tín hiệu ATM 79 Hình 4.1: mô hình phần mềm phân lớp với các ứng dụng chuẩn 83 Hình 4.2:Cấu hình phần cứng hệ thống EMP của Trung tâm Điều độ HTĐ Miền Trung 86 Hình 4.3: Mối quan hệ giữa ứng dụng, cơ sở dữ liệu và display 87 Hình 3.4 Trào lưu dữ liệu từ EMS 89 Hình 4.5 Các kết nối dùng cho trào lưu dữ liệu từ EMS 90 Hình 4.6 Trào lưu dữ liệu giữa các hệ thống con 92 Hình 4.7 Các lớp ứng dụng trong HABITAT 95 Hình 4.8 Tổng quan về HABITAT 98 Hình 4.9 : Trình bày sự giao tiếp và trào lưu dữ liệu giữa các thành phần trong ứng dụng cảnh báo 103 Hình 4.10 Quản lí tiến trình trào lưu dữ liệu (procman) 106 Hình 4.11 : Trình bày khả thi của HABITAT APIs để phát triển một ứng dụng. 109 Hình 4.12 : Cấu hình phần cứng SCADA điển hình 113 Hình 5.1: Ví dụ về điều khiển 126 Hình 5.2: Sơ đồ một sợi trạm Liên Trì trong hệ thống 128 Hình 5.3a: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì của dữ liệu tương tự 129 Hình 5.3b: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì của dữ liệu tương tự 130 Hình 5.4a: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì của dữ liệu số 132 Hình 5.4b: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì của dữ liệu số 133 Hình 5.4c: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì của dữ liệu số 134 Hình 5.5:Chi tiết về dữ liệu tương tự dưới dạng bảng 138 Hình 5.6:Ví dụ về xử lí tín hiệu tương tự 140 Hình 5.7: Chi tiết về dữ liệu số dưới dạng bảng 143 Hình 5.8a: Ví dụ về xử lí dữ liệu số dưới dạng bảng 145 Hình 5.8b: Ví dụ về xử lí dữ liệu số dưới dạng bảng 147 Hình 5.9: Dữ liệu đếm dưới dạng bảng 149 Hình 5.10: Ví dụ về xử lí dữ liệu đếm dưới dạng bảng 151 Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp    Mục lục hình Các kí hiệu và từ viết tắt SCADA: Supervisory Control And Data Acquicsition - Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu RTU Remote Terminal Unit - Thiết bị đầu cuối từ xa. EMP Energy Management Platform - Nền quản lý năng lượng. EMS Energy Management System - Hệ thống quản lý năng lượng ATM Analog TeleMetering - Tín hiệu đo từ xa tương tự. TSS Single TeleSignaling - Tín hiệu cảnh báo (1 bít). TSD Double TeleSignal - Tín hiệu trạng thái (2 bít). RCD Double Remote Control - Tín hiệu điều khiển từ xa. CPR Cell Processor module - module bộ xử lí của cell. HDI Digital Input module - module đầu vào số. HDO Digital Output module - module đầu ra số. HAI Analog Input module - module đầu vào tương tự. CSDL cơ sở dữ liệu. MBA máy biến áp. Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 10 [...]... Giới thiệu thiết bị SCADA tại trạm LIÊN TRÌ 1 Tổng quan về RTU: RTU Xcell là một cơng nghệ RTU theo kiểu khối , được thiết kế chun dụng cho cơng nghiệp điện năng Cách tiếp cận theo kiểu module của nó cho phép các hệ thống phức tạp được xây dựng dễ dàng từ các ơ (cell) tiêu chuẩn Hình 2.1: Một RTU tiêu biểu Cơng nghệ Xcell cung cấp cho người sử dụng 6 mức độ độc lập nhau cho việc thiết kế các hệ thống tự... nhà máy có nhiều tín hiệu kết nối với RTU thì cần RTU nhiều Cell hơn và mạnh hơn Hình 2.3: RTU nhiều Cell Các cell giao tiếp với nhau bằng hệ thống giao tiếp FieldNet Hệ thống này tích hợp các Cell lại với nhau tạo thành một hệ thống RTU thống nhất Dữ liệu trong bất kì cell nào đều có thể được dùng bởi tất cả các cell khác Các cell riêng biệt kết hợp với FieldNet tạo ra một hệ thống cơ sở dữ liệu (Global... LIÊN TRÌ 1 Kết nối trạm biến áp 110kV Liên Trì với lưới điện khu vực: Trạm biến áp 110kV Liên Trì được nối với hệ thống điện Quốc gia bằng rẽ nhánh trên đường dây 110kV từ trạm 500kV Đà Nẵng đến các trạm 110kV Quận Ba, An Đồn, như Hình 1: sơ đồ nối điện trạm 110kV Liên Trì vào lưới điện khu vực 1.1 Mơ tả khái qt thiết bị của trạm 110kV Liên Trì: Hiện tại trạm biến áp 110kV Liên Trì có các thiết bị chủ... kênh đầu vào số • Chỉ có các cặp tiếp điểm nguồn điện áp bên ngồi (Wet contacts) • Đầu nối loại – D (D-connector) đối với các kênh đầu vào • Điện áp định mức 48VDC Module đầu vào số có 32 kênh tín hiệu Các tín hiệu vào được cách ly với nhau và cần có nguồn điện áp bên ngồi Module HDI–040 được thiết kế đối với điện áp vào 48VDC Tuy nhiên có thể kết nối với điện áp đầu vào cao hơn chẳng hạn như 110 hoặc... 23 Đồ án tốt nghiệp 2 4)  Chương Hệ thống mở: tích hợp các loại thiết bị khác nhau,gắn vào tất cả các hệ thống SCADA 5) Các ứng dụng phức tạp cho tương lai 6) Các chi phí vận hành thấp nhất 2 Cấu trúc XCELL RTU: 2.1 Giới thiệu tổng quan: XCell RTU được dựa trên kiến trúc XCell mạnh và tiên tiến Đây là một kiến trúc linh hoạt và theo kiểu module được thiết kế để đáp ứng các u cầu ở hiện tại và... phép người dùng xây dựng nên một RTU hồn tồn thoả mãn các u cầu của trạm nhờ vào phần mềm eXpress 2.5 Tính tồn vẹn hệ thống : Bởi vì RTU trở thành một phần căn bản của các q trình hoạt động hệ thống cho nên tính sẵn sàng của RTU được đặt lên mức độ quan trọng hàng đầu Đó là tiêu chí để thiết kế XCell RTU Với lý do đó mà các phần tử quan trọng ln có dự phòng để cung cấp mức độ sẵn sàng cao nhất có thể có... chung, kết nối với Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Miền Trung (A3) được liệt kê trong bảng danh sách dữ liệu (Datalist) Bảng danh sách dữ liệu được thể hiện mỗi cột một ngăn lộ (bay), trong đó các tín hiệu SCADA sẽ thu thập của bay đó được thể hiện trong các hàng Các tín hiệu SCADA được đưa về Trung tâm thuộc các thể loại dữ liệu khác nhau Bao gồm :  Các tín hiệu đo lường (ATM): • • KV : điện áp... cách mở rộng kết nối FieldNet đến giá mới 2.8 Giải pháp RTU hồn chỉnh Dù rằng các module XCell hoặc các Cell là "trái tim" của XCell RTU nhưng một RTU hồn chỉnh nói chung bao gồm: • Các module Xcell • Hàng kẹp đấu nối (giao tiếp với thiết bị điện) • Đấu nối nội bộ giữa các hàng kẹp đấu nối các module XCell • Điều khiển nhiệt độ và bộ sấy (heater) • Các thiết bị khác trong tủ như ổ cắm điện, bóng đèn... 110kV Liên Trì có các thiết bị chủ yếu như trong Hình 2: sơ đồ đánh số thiết bị trạm 110kV Liên Trì:  Một hệ thống thanh cái 110kV (C11)  Hai xuất tuyến 110kV đi đến trạm 500kV Đà Nẵng : • Xuất tuyến 1 (171) có :   • 1 dao cách ly 171-7 1 máy biến điện áp 3 pha TU171 Xuất tuyến 2 (172) có :    1 dao cách ly 172-7 1 máy biến điện áp 3 pha TU 172 Một ngăn lộ tổng 131 có :  1 dao cách ly 131-1 ... nhiều đặc trưng và ưu thế mà một RTU thường khơng thể có 2.4 Chức năng của RTU: RTU có thể được cấu hình để đáp ứng các u cầu về chức năng cho từng trạm Hệ thống tối thiểu cung cấp chức năng cơ bản như giám sát và điều khiển dễ dàng từ xa Ngồi ra hệ thống này còn có cả các đặc tính nhận biết phần cứng tự động và chức năng tự nhận cấu hình Trên cơ sở này nhiều chức năng phức tạp đã được hình thành Các . Thiết kế hệ thống điện   Đề bài BÀI TẬP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Đề bài Đề 1 và 2 Cho sơ đồ mạng điện: Đường dây Ab: dây AC 150 dài 55km Máy biến áp T: S đm = 40MVA, điện áp 110/22kV,. áp U b tại thanh cái b d. Điện áp U A tại thanh cái A e. Hiệu suất tải điện của đường dây Ab, hệ số công suất ở A Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 1 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải 1 MW ∆Q Cuđm = (U n %/100).S đm = (10,5/100).40 = 4,2 MVar Võ Hoàng Khánh 1111002 Trang 2 Thiết kế hệ thống điện    Bài giải Thông số đường dây cd (AC 185 dài 5m) m 3 -3 S 10.296,7 2 19.10 0,768.