Xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ trong trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức IEC 61850.PDF

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ VĂN NGÂN XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ TRONG TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HÓA SỬ DỤNG GIAO THỨC IEC 61850 Chuyên ngành: Mạng Hệ thống điện Mã số: 60.52.50 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ KIM HÙNG Phản biện 1: TS NGUYỄN HỮU HIẾU Phản biện 2: TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng 05 năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong hệ thống điện, hệ thống bảo vệ rơle đóng vai trò quan trọng, đóng góp phần lớn việc đảm bảo an toàn cung cấp điện hệ thống, thiết bị người trình sản xuất, truyền tải phân phối tiêu thụ điện Công tác thí nghiệm hiệu chỉnh việc xác định thiết bị có phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế hay không, phải đánh giá khả đưa thiết bị vào làm việc, dự báo hư hỏng xảy ra, đảm bảo cho hệ thống điện vận hành tin cậy, ổn định Hiện việc ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp truyền tải phân phối xu hướng chung giới nhằm giảm chi phí đầu tư, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện IEC 61850 với giao thức truyền thông tiêu chuẩn cho phép tích hợp nhiều thiết bị điện tử thông minh IED nhà sản xuất khác vào hệ thống giám sát, điều khiển quản lý trạm mà không làm thay đổi yếu tố khác hệ thống Cùng với phát triển rơle bảo vệ theo chuẩn IEC 61850 giới, việc thay đổi thiết kế hệ thống bảo vệ từ cáp nhị thứ tin nhắn truyền thông GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) tín hiệu nhị phân IED bắt đầu áp dụng trạm biến áp tự động hóa Việt Nam Điều đòi hỏi phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ phải phù hợp với đặc điểm hệ thống Với yêu cầu đặt nên cần có nghiên cứu sâu sắc rơle bảo vệ kỹ thuật số, trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức truyền thông IEC 61850 đưa phương pháp thí nghiệm đáp ứng Đây lý để chọn đề tài Footer Page of 126 Header Page of 126 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống rơle bảo vệ, hệ thống điều khiển tự động trạm biến áp, với thực tế trạm biến áp 220kV Đông Hà số trạm tự động khác Miền Trung 2.2 Phạm vi nghiên cứu - Phân tích cấu hình hệ thống trạm biến áp tự động hóa - Phân tích hệ thống bảo vệ trạm biến áp sử dụng giao thức IEC 61850 - Nghiên cứu xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ sử dụng giao thức IEC 61850 - Mô hình hóa thành phần trạm biến áp, loại cố phần tử trạm biến áp phân tích làm việc rơle - Áp dụng, đánh giá kết đưa nhận xét Mục tiêu nhiệm vụ đề tài - Hệ thống hóa lý thuyết rơle bảo vệ - Nghiên cứu cấu hình rơle theo IEC 61850 số hãng thông dụng ALSTOM, SEL, ABB, SIEMENS - Nghiên cứu tính thử nghiệm hãng cung cấp thiết bị thí nghiệm đáp ứng IEC 61850 nay: OMICRON, ISA - Tìm hiểu cấu hình hệ thống, cấu hình trạm, trao đổi thông tin IEDs theo IEC 61850 - Xây dựng phương pháp thí nghiệm cho số rơle bảo vệ quan trọng trạm biến áp - Nghiên cứu áp dụng chương trình mô rơle dạng cố để phân tích làm việc rơle - Thí nghiệm, mô áp dụng cho trạm biến áp 220kV Đông Hà đưa ý kiến áp dụng cho trạm khác Footer Page of 126 Header Page of 126 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, trạm biến áp với hệ thống bảo vệ điều khiển tích hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850 đưa vào vận hành hệ thống điện từ nhiều năm qua Việt Nam chưa có nghiên cứu tiến hành cách có hệ thống để thí nghiệm đánh giá chất lượng hệ thống bảo vệ Với ý nghĩa thực tiễn, đề tài giải khối lượng lớn công việc cho nhân viên thí nghiệm kiểm định chất lượng hệ thống bảo vệ môi trường công tác nghiêm ngặt thời gian tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục Đặt tên đề tài “Xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức IEC 61850” Bố cục luận văn Mở đầu Chương 1: Cấu hình trao đổi thông tin TBA tự động hóa Chương 2: Hệ thống rơle bảo vệ TBA giao thức IEC 61850 Chương 3: Phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ trạm biến áp tự động hóa Chương 4: Mô bảo vệ rơle trạm biến áp Kết luận kiến nghị CHƯƠNG CẤU HÌNH VÀ TRAO ĐỔI THÔNG TIN TRONG TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HÓA 1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP VÀ CHUẨN GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG IEC 61850 1.1.1 Hệ thống điều khiển tích hợp Một TBA điều khiển tích hợp đáp ứng số chức chính: Footer Page of 126 Header Page of 126 - Thu thập liệu từ thiết bị IED lắp đặt trạm - Thực chức điều khiển không giới hạn thời gian điều khiển máy cắt, dao cách ly, thay đổi nấc phân áp - Xử lý tín hiệu cảnh báo; Xử lý liệu - Lưu trữ sở liệu - Các chức khác: đồng thời gian, giao diện người dùng 1.1.2 Sự hình thành chuẩn giao thức truyền thông IEC 61850 IEC 61850 dựa yêu cầu hội phát triển giao thức truyền thông tiêu chuẩn phép khả tương tác thiết bị điện tử thông minh từ nhà sản xuất khác IEC 61850 làm cho việc sử dụng tiêu chuẩn có nguyên tắc thông tin liên lạc chấp nhận cách phổ biến, cho phép tự trao đổi thông tin thiết bị điện tử thông minh Tuy nhiên, giao thức truyền thông theo tiêu chuẩn IEC 61850 tiêu chuẩn hóa chức tham gia vào hoạt động TBA IEC 61850 xác định tất chức biết đến hệ thống tự động hóa TBA chia chúng thành chức phụ trợ hay gọi nút logic Một nút logic chức phụ nằm nút vật lý, trao đổi liệu với thực thể logic riêng biệt khác IEC 61850 tách riêng ứng dụng thiết kế độc lập để chúng giao tiếp cách sử dụng giao thức truyền thông khác nhau, cung cấp giao diện trung lập đối tượng ứng dụng dịch vụ ứng dụng liên quan, cho phép trao đổi tương thích liệu thành phần hệ thống tự động hóa TBA 1.2 CẤU HÌNH TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HÓA 1.2.1 Một số khái niệm theo IEC 61850 - GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event): kiện hướng đối tượng trạm chung Khi xảy chuyển đổi trạng Footer Page of 126 Header Page of 126 thái thiết bị, IED truyền thông báo dạng nhị phân tốc độ cao GOOSE lên mạng truyền thông - LN (Logical Node): nút logic Phần nhỏ chức trao đổi liệu Một LN miêu tả chức thiết bị vật lý - LD (Logical Divice): LD tập hợp từ nhiều LN - PD (Physical Device): tương đương IED 1.2.2 Cấu hình trạm biến áp tự động hóa Các thiết bị thứ cấp trạm xếp theo ba mức: mức trạm, mức ngăn lộ mức trình Giao diện người máy (HMI) thiết bị truyền thông (ComU) thuộc mức trạm, kết nối với thiết bị mức ngăn lộ thông qua mạng trạm Các thiết bị mức ngăn lộ (IEDs) truyền thông với thiết bị đo lường thiết bị chấp hành mức trình thông qua mạng trình Cơ chế trao đổi thông tin IED thực dạng tin nhắn GOOSE Xây dựng cấu hình phần mềm cho ứng dụng tự động hoá trạm thực ngôn ngữ cấu hình trạm (Substation Configuration Language - SCL) Việc sử dụng ngôn ngữ SCL với mô hình liệu đối tượng IEC 61850 cho phép sử dụng nhiều công cụ khác nhiều nhà sản xuất để biên dịch hiểu thông tin chứa đựng IED SCL files có 04 loại: SSD files, SCD files, ICD files, CID files Việc xây dựng mô hình liệu ngôn ngữ SCL khâu quan trọng trình thiết kế tự động hoá trạm tảng giao thức IEC 61850 1.3 TRUYỀN THÔNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HÓA VÀ MÔ HÌNH GOOSE 1.3.1 Truyền thông trạm biến áp tự động hóa Truyền thông Client/ Server cách phổ biến sử dụng Hầu hết IED TBA hoạt động Footer Page of 126 Header Page of 126 Server trình giao tiếp với thiết bị ứng dụng mức ngăn mức trạm Các thiết bị mức ngăn hoạt động Client (khi tương tác với IED mức thiết bị) Server (khi tương tác với chức mức trạm) Truyền thông ngang hàng (Peer-to-peer) kiểu truyền thông đặc trưng cho hệ thống dựa chuẩn IEC 61850, mô tả khả ghép đôi IED nối vào hệ thống mạng TBA để quản lý việc trao đổi thông tin cần thiết Truyền thông ngang hàng sử dụng để thực chức bảo vệ, điều khiển, giám sát ghi cố Việc trao đổi liệu không phần tử chức năng, mà mức khác hệ thống phân cấp chức TBA IEC 61850 tập trung Trung tâm điều khiển xa chủ yếu vào giao diện hình 1.6 Mức trạm 1,6 1,6 Bảo vệ tốc độ cao Logic Bảo vệ xa đổi liệu trực tiếp FCT B thông ngang hàng xác định trao Trung tâm kỹ thuật FCT A sử dụng kiểu truyền giao diện IF8 10 Bảo vệ Đ/khiển Mức ngăn 4,5 Bộ giao tiếp thiết bị Đ/khiển 4,5 Bảo vệ xa Bộ giao tiếp thiết bị Mức trình Hình 1.6: Các Logic giao diện ngăn lộ IEC 61850 xác định cấp hoạt động cho ứng dụng: P1-ứng dụng điển hình cho TBA cấp phân phối P2- ứng dụng điển hình cho cấp truyền tải P3-cấp truyền tải với yêu cầu cao IEC 61850 yêu cầu thời gian truyền tín hiệu cho cấp Đối với tin nhắn kiểu 1A (tin nhắn CẮT), cấp P1, tổng thời gian truyền phải theo qui tắc nửa chu kỳ, nghĩa 10 ms Cho cấp P2/3, tổng thời gian Footer Page of 126 Header Page of 126 truyền phải nhỏ phần tư chu kỳ, ms xác định 1.3.2 Mô hình GOOSE Truyền thông ngang hàng tốc độ cao hệ thống bảo vệ điều khiển sở IEC 61850 sử dụng phương pháp riêng biệt, mô hình GOOSE Với quan điểm mô hình kiện trạm chung GSE không dựa lệnh, mà dựa việc truyền thị tạo có kiện cụ thể TBA xuất hiện, mô hình GOOSE thiết kế để hỗ trợ tin cậy truyền thông tốc độ cao thiết bị khác ứng dụng khác cho phép thay việc trao đổi tín hiệu thiết bị thông qua dây cáp cứng việc trao đổi tin nhắn truyền thông việc hoàn thiện chức hệ thống bảo vệ, tự động điều khiển Tin nhắn GOOSE hỗ trợ việc trao đổi kiểu liệu tổ chức Data Set với giới hạn rộng Để đảm bảo chắn việc cung cấp thông tin cần thiết sử dụng tin nhắn GOOSE thay cho dây dẫn cứng cho ứng dụng bảo vệ điều khiển, GOOSE sử dụng chế lặp lại Khi phát tin nhắn GOOSE mới, chế lặp lại đảm bảo chắn tin nhắn gửi với khoảng thời gian thay đổi lần lặp tin nhắn kiện thay đổi xuất Phương pháp đảm bảo tin nhắn đơn không ảnh hưởng đến tính hệ thống, đồng thời cho phép thiết bị thông báo trạng thái cho toàn thiết bị nhận thiết bị tìm hiểu trạng thái tất thiết bị xuất 1.4 KẾT LUẬN Trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức IEC 61850 với hệ thống tiện ích cho phép thiết bị điện tử thông minh khác có khả tương tác với IEC 61850 cung cấp giao diện Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 trung lập nhằm trao đổi liệu tương thích thành phần hệ thống tự động hóa trạm biến áp sở nút logic Ngôn ngữ cấu hình trạm với mô hình đối tượng liệu IEC 61850 cho phép sử dụng nhiều công cụ khác nhà sản xuất để biên dịch hiểu thông tin chứa đựng IED Truyền thông ngang hàng tốc độ cao GOOSE hệ thống bảo vệ điều khiển sở IEC 61850 cho phép thay việc trao đổi tín hiệu thiết bị tin nhắn truyền thông Mô hình GOOSE cho phép phát triển nhiều ứng dụng truyền thống đại hệ thống bảo vệ, tự động điều khiển, đạt lợi ích đáng kể so với hệ thống sử dụng dây nhị thứ cáp thông thường CHƯƠNG HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VÀ GIAO THỨC IEC 61850 2.1 TỔNG QUAN RƠLE KỸ THUẬT SỐ 2.1.1 Cấu trúc phần cứng 2.1.2 Giới thiệu phần mềm rơle thông dụng 2.2 VÀI NÉT VỀ CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP 2.2.1 Bảo vệ so lệch dọc đường dây Bảo vệ so lệch dọc đường dây dựa nguyên tắc so sánh dòng Để thay việc đấu nối mạch dòng điện nhị thứ bảo vệ hai đầu người ta sử dụng đường truyền thông tin cáp quang giao diện Mỗi rơle đầu đo lường dòng điện chỗ gởi thông tin độ lớn góc pha dòng điện đến rơle phía đối diện qua giao diện liệu bảo vệ đường thông tin Các nguyên nhân gây xuất dòng không cân điều kiện làm việc bình thường: dòng dung đường dây, lỗi biến dòng điện, Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 tất biến dòng phải đồng dễ bị ảnh hưởng bão hòa biến dòng dòng cố lớn Các rơle bảo vệ tổng trở thấp với đầu vào hãm giảm đáng kể tác động bão hòa biến dòng cho phép sử dụng biến dòng có tỉ số khác Tuy nhiên, giá thành cao hạn chế ứng dụng chúng 2.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG GIAO THỨC IEC 61850 TRONG CÁC BẢO VỆ HIỆN NAY 2.3.1 Tác động IEC 61850 đến hệ thống bảo vệ a Bảo vệ so lệch kiểu phân tán IEC 61850 cho phép thực bảo vệ so lệch kiểu phân tán cách sử dụng giá trị tương tự lấy mẫu thông qua mạng truyền thông trạm Bộ trộn tín hiệu có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến thành giá trị lấy mẫu truyền qua cáp quang đến đơn vị trung tâm để thực chức tính toán dòng so lệch Cấu trúc hệ thống bảo vệ so lệch kiểu phân tán bao gồm bốn loại thiết bị: Đơn vị trung tâm; Bộ trộn tín hiệu; Khối giao diện mạng thiết bị đồng Các lợi ích: giảm chi phí; Giảm đáng kể bão hòa mạch từ biến dòng loại bỏ điện trở đầu nối; Nâng cao tính linh hoạt hệ thống bảo vệ so lệch b Bảo vệ cách so sánh hướng sở IEC 61850: Ứng dụng dựa GOOSE Khi xảy cố thiết bị bảo vệ đó, rơle bảo vệ đường dây, máy biến áp nối với hệ thống bảo vệ gởi tin nhắn GOOSE phát cố với hướng xác định Trong trường hợp hay nhiều rơle xác định cố hướng thuận rơle lại xác định hướng nghịch, đơn vị trung tâm thực việc so sánh hướng xác định cố ngược lại Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 11 Các lợi ích: bảo vệ sử dụng IED bảo vệ ngăn lộ; Dễ dàng đáp ứng có thay đổi cấu hình trạm; Không cần xác đồng thời gian 2.3.2 Thực sơ đồ bảo vệ truyền cắt với IEC 61850 a Sơ đồ bảo vệ so sánh hướng b Thực sơ đồ gia tốc Với sơ đồ gia tốc bảo vệ truyền thống, tin nhắn GOOSE thay dây nhị thứ nối cứng từ rơle bảo vệ đến thiết bị truyền thông Xét sơ đồ cho phép/ khóa, tin nhắn GOOSE sau dùng: - Trạng thái MC gởi IED điều khiển đến IED bảo vệ - Nhận tín hiệu cho phép/khóa từ phía đối diện gởi IED truyền thông IED bảo vệ dùng tin nhắn để định có cố vùng bảo vệ - IED bảo vệ gởi tin nhắn thay đổi trạng thái phận định hướng đến IED truyền thông để gởi tín hiệu cho phép/ khóa đến phía đối diện - IED bảo vệ gởi kết thực sơ đồ đến IED điều khiển để tác động cắt máy cắt Với sơ đồ dùng truyền thông trực tiếp, sử dụng tin nhắn GOOSE để trao đổi thông tin hướng trực tiếp rơle bảo vệ c So sánh hiệu thực dây nối cứng GOOSE Khi so sánh hai giải pháp, ta nhận thấy sơ đồ dựa GOOSE nhanh dùng dây nối cứng Đồng thời việc lặp lại liên tục điện GOOSE thiết bị bảo vệ thiết bị truyền thông nâng cao tính tin cậy thông báo trạng thái 2.4 KẾT LUẬN Rơle bảo vệ đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo hệ Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 thống điện vận hành an toàn tin cậy Sự phát triển truyền thông tốc độ cao với tiện ích IEC 61850 đem đến thay đổi đáng kể thiết kế rơle hệ thống bảo vệ Những nội dung nghiên cứu chương luận văn rơle kỹ thuật số, nguyên lý làm việc bảo vệ trạm biến áp, ứng dụng IEC 61850 rơle bảo vệ làm sở cho việc tiến hành thí nghiệm, đánh giá chất lượng rơle bảo vệ, đảm bảo hệ thống bảo vệ làm việc tin cậy, ổn định CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ TRONG TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HÓA 3.1 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ 3.1.1 Các thành phần hệ thống thí nghiệm IEC 61850 Một hệ thống thí nghiệm thiết kế cho IED ứng dụng phân tán dựa IEC 61850 có nhiều thành phần cần thiết cho việc thí nghiệm chức riêng lẻ toàn ứng dụng Hệ thống bao gồm thành phần sau: - Công cụ cấu hình thí nghiệm - Công cụ mô - Bộ mô trộn tín hiệu ảo - Bộ mô IED ảo - Công cụ đánh giá thử nghiệm - Công cụ báo cáo 3.1.2 Yêu cầu thiết bị thí nghiệm Với thí nghiệm rơle bảo vệ trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức IEC 61850, thiết bị thí nghiệm đươc nối vào rơle qua mạng cáp quang Giá trị dòng điện điện áp cố gởi đến rơle theo cấu giá trị lấy mẫu SV Các giá trị trạng thái gởi đến rơle qua chế GOOSE Thiết bị thí nghiệm nhận tín hiệu cắt từ rơle qua đường mạng Vì thiết bị thí nghiệm cần đáp ứng yêu cầu: Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13 - Có hỗ trợ xuất giá trị lấy mẫu theo IEC 61850 - Có thể xuất nhận vào tin nhắn GOOSE theo IEC 61850 - Có chức truy xuất liệu rơle Thiết bị thí nghiệm truy cập vào rơle trình thí nghiệm - Có chế độ kiểm tra mô hình liệu IEC 61850 3.1.3 Xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ Trên sở yêu cầu hệ thống thí nghiệm IEC 61850, ta xây dựng trình tự thực sau (hình 3.3): a Thí nghiệm ban đầu b Cấu hình rơle Bước quan trọng trình thí nghiệm tích hợp hệ thống thí nghiệm chức bảo vệ rơle Thủ tục cấu hình bao gồm:  Cài đặt địa IP  Cấu hình chức  Cấu hình In/Out  Cài đặt giá trị bảo vệ  Tạo biến truyền thông: Hình 3.3: Lưu đồ thí nghiệm rơle - Chuẩn bị file cấu hình ICD - Cấu hình IED - Xuất file CID tải vào rơle Cấu hình rơle thực phần mềm chuyên dụng nhà sản xuất Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 c Thí nghiệm chức bảo vệ  Cấu hình thiết bị thí nghiệm - Cài đặt xuất tin nhắn GOOSE từ hợp thí nghiệm - Cài đặt nhận tin nhắn GOOSE cho hợp thí nghiệm  Phương pháp thí nghiệm chức bảo vệ khoảng cách - Xây dựng đặc tính tổng trở bảo vệ rơle - Cấu hình đầu vào/ đầu GOOSE - Kiểm tra chức bảo vệ: giá trị tổng trở, thời gian tác động Đánh giá sai số, kết luận  Phương pháp thí nghiệm chức bảo vệ so lệch MBA  Phương pháp thí nghiệm chức bảo vệ so lệch d Thí nghiệm tích hợp Để đánh giá hệ thống bảo vệ TBA tự động hóa, bước thí nghiệm cần thiết Trình tự thí nghiệm sau (hình 3.18): Bước 1: Cấu hình tin nhắn GOOSE cho rơle gởi (ví dụ IED1) đến rơle nhận (IED3) đến đầu vào hợp thí nghiệm (IED2) Cấu hình tín hiệu nhận IED3 từ IED1 đến đầu vào IED2 để dừng phát hợp Bước 2: Dùng hợp thí nghiệm bơm dòng Hình 3.18: Sơ đồ thí nghiệm tích hợp điện, điện áp vào IED1 để tạo tín hiệu bảo vệ cần kiểm tra Từ tín hiệu đầu vào hợp xác định tín hiệu truyền đảm bảo Bước 3: Đánh giá thời gian truyền Thời gian truyền phải đạt yêu cầu Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 15 theo quy định IEC 61850 Trong tin nhắn kiểu 1A hoạt động cấp P1 yêu cầu 10ms, hoạt động cấp P2/3 yêu cầu 3ms e Thí nghiệm mang tải Mục đích việc kiểm tra thiết bị bảo vệ mang tải lần đầu nhằm đánh giá tính đắn hệ thống mạch dòng điện, mạch điện áp đưa vào rơle phù hợp với chức bảo vệ giá trị chỉnh định cài đặt rơle, nhằm đảm bảo hệ thống bảo vệ rơle hoạt động an toàn tin cậy 3.2 CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM CÁC RƠLE BẢO VỆ TRẠM 220KV ĐÔNG HÀ 3.2.1 Giới thiệu trạm biến áp 220kV Đông Hà 3.2.2 Thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch máy biến áp 7UT613 Sơ đồ thí nghiệm: sử dụng chung cho thí nghiệm loại rơle Hình 3.19: Sơ đồ thí nghiệm a Cấu hình biến GOOSE cho rơle hợp Các biến cần cấu hình cho chức bảo vệ so lệch: - PROT/PDIF1/Op/General: Bảo vệ so lệch ngưỡng cấp Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 16 - PROT/PDIF2/Op/General: Bảo vệ so lệch ngưỡng cấp - PROT/PDIF3/Op/General: Bảo vệ REF b Thí nghiệm chức bảo vệ so lệch: - Thí nghiệm ngưỡng thấp I-DIFF>: Tăng dần dòng pha đối xứng vào cuộn 220kV, 110kV, 22kV đến xuất tín hiệu GOOSE, lưu lại giá trị tác động Đặt giá trị dòng bơm khoảng 1,2 lần giá trị tác động, phát xung dòng vào rơle, rơle tác động tín hiệu GOOSE xuất dừng hợp bộ, ghi lại thời gian tác động Hình 3.21: Đặc tính làm việc - Thí nghiệm ngưỡng cao I-DIFF>>: Phát xung dòng vào rơle, rơle chưa tác động tăng thêm dòng thử lại đến tác động ngược lại với bước nhảy dòng điện điều chỉnh phù hợp - Thí nghiệm xác định đặc tính: Đặt trước hai dòng pha đối xứng ngược 180° vào hai cuộn 220kV 110kV rơle với giá trị tính toán Phát xung dòng vào rơle Nếu rơle không tác động, giữ nguyên dòng I220 giảm dòng I110 đến rơle tác động Nếu rơle tác động, giữ nguyên dòng I220 tăng dòng I110 đến rơle trở c Thí nghiệm chức khác d Thí nghiệm mang tải Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 17 e Kết luận: Từ số liệu thí nghiệm, đánh giá kết với sai số cho phép, kết luận rơle đạt yêu cầu kỹ thuật 3.2.3 Thí nghiệm rơle bảo vệ khoảng cách đường dây 7SA522 3.2.4 Thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch SEL487B 3.2.5 Nhận xét 3.3 SO SÁNH VỚI THÍ NGHIỆM TRUYỀN THỐNG Ưu điểm rơle bảo vệ sử dụng giao thức IEC 61850 so với bảo vệ sử dụng dây dẫn cứng thời gian tác động Số liệu thí nghiệm tác giả cho kết thời gian tín hiệu GOOSE nhanh 4,7ms so với dây dẫn cứng Tuy nhiên lưu ý thời gian tùy thuộc vào cấu hình hệ thống thuật toán sử dụng rơle hãng Thí nghiệm rơle bảo vệ TBA tự động hóa đòi hỏi người thí nghiệm phải tinh thông hệ thống bảo vệ, nắm vững rơle bảo vệ hãng bổ sung thủ tục thí nghiệm cần thiết cho đối tượng thí nghiệm Một vài chi tiết cấu hình GOOSE bị bỏ sót khác cấu hình rơle hãng Ngoài thí nghiệm hệ thống IEC 61850 yêu cầu phải có thiết bị thí nghiệm hệ Một vấn đề cần lưu ý liên quan đến tính an toàn hệ thống truyền thông kết nối máy tính thí nghiệm vào hệ thống mạng trạm Máy tính bị nhiễm virus tạo lưu lượng GOOSE mạng 3.4 KẾT LUẬN Rơle bảo vệ trạm biến áp tự động hóa sử dụng giao thức IEC 61850 với kiểu truyền thông ngang hàng đòi hỏi phải có phương pháp công cụ phù hợp để thí nghiệm Trên sở đó, tác giả xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn IEC 61850, phù hợp với quan điểm thiết kế vận hành Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 18 ngành điện Việt Nam Phương pháp thí nghiệm dựa sở tài liệu hướng dẫn hệ thống tự động rơle bảo vệ hãng sản xuất lớn, sử dụng nhiều hệ thống điện Việt Nam Trình tự thí nghiệm chi tiết rơle bảo vệ TBA 220kV Đông Hà trình bày luận văn minh họa cụ thể trực quan cho phương pháp thí nghiệm xây dựng, từ giúp cho nhân viên thí nghiệm thuận tiện công tác đánh giá chất lượng rơle hệ thống bảo vệ CHƯƠNG MÔ PHỎNG RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 4.1 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG RƠLE SỐ VỚI SIMULINK/ SIMPOWERSYSTEM 4.1.1 Xây dựng mô hình bảo vệ đường dây, máy biến áp Từ sơ đồ nguyên lý bảo vệ trạm Đông Hà, tác giả sử dụng phần tử thư viện Simpowersystem thư viện Simulink để xây dựng mô hình mô rơ le số bảo vệ khoảng cách, so lệch máy biến áp so lệch Trong phần tử sử dụng để thay mô hình mô gồm có: máy phát điện đồng bộ, máy biến áp, máy cắt ba pha, biến dòng điện, biến điện áp, tải ba pha số thiết bị phụ khác 4.1.2 Mô rơle bảo vệ khoảng cách a Xây dựng khối nguyên lý làm việc Sử dụng khối tính toán thư viện Simulink để thiết kế mạch tính toán khối bảo vệ khoảng cách Khối chức F21 bao gồm khối: - Khối tính toán tổng trở Z từ đầu vào U, I - Khối tính toán R, X, đo lường thông số Trip Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 19 - Khối tính toán khoảng cách: Đây khối quan trọng khối chức F21 để xác định vị trí điểm làm việc đặc tính đưa lệnh cắt không so sánh với giá trị chỉnh định cài đặt Ở tác giả sử dụng phần tử Simulink để thực mục tiêu Tính toán so sánh giá trị R, X để xác định điểm cố cách chia vùng khoảng cách thành phần (1): 0o ≤ Phi ≤ 90o;0 ≤ RA ≤ R; ≤ XA ≤ X (2): 90o ≤ Phi ≤ 105o; -X*tan(15o) ≤ RA