Giải pháp tự động hóa trạm biến áp 110kV Hòa Khánh 2 thành trạm không người trực

TĨM TẮT Tên đề tài: Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hịa Khánh thành phố Đà Nẵng Sinh viên thực hiện: Đề tài tập trung việc nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống điều khiển, bảo vệ trạm biến áp 110kV Hịa Khánh Bên cạnh đó, đề tài đưa tiêu chí, yêu cầu để xây dựng trạm biến áp khơng người trực mơ hình kết nối trung tâm điều khiển xa trạm biến áp không người trực hệ thống điện Việt Nam tương lai Qua đó, đề tài đưa giải pháp cải tạo, nâng cấp để xây dựng trạm biến áp 110kV Hòa Khánh thành trạm biến áp không người trực Tất công việc đề tài bao gồm: khảo sát trạng trạm biến áp, khảo sát hệ thống điều khiển trạm như: hệ thống thứ, hệ thống nhị thứ Nghiên cứu giải pháp xây dựng mơ hình tự động hóa, đưa yêu trạm biến áp khơng người trực nói chung trạm biến áp Hịa Khánh nói riêng Và cuối đề tài xây dựng giải pháp kết nối hệ thống camera trạm truyền liệu trung tâm điều khiển xa Đề tài chia chương sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng bao gồm: giới thiệu chung sơ đồ lưới điện Đà Nẵng; chế độ vận hành,ưu nhược điểm hệ thống lưới; phương thức điều khiển; yêu cầu phát triển Chương 2: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Hòa Khánh vị trí địa lý, chế độ vận hành trạm; thiết bị trạng trạm; đánh giá hệ thống điều khiển bảo vệ, hệ thống thông tin, truyền thông, SCADA Chương 3: Đề xuất giải pháp nâng cấp, xây dựng hệ thống điều khiển, hệ thống bảo vệ, hệ thống thông tin SCADA Nêu tiêu chí lựa chọn, u cầu cho cấu hình thiết bị Chương 4: Tính tốn chỉnh định cho chức bảo vệ so lệch máy biến áp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài đồ án: “ Giải pháp tự động hóa trạm biến áp 110kV Hịa Khánh thành trạm không người trực” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thông số thiết bị thứ trạm Hịa Khánh lấy từ Cơng ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng bao gồm: giới thiệu chung sơ đồ lưới điện Đà Nẵng; chế độ vận hành,ưu nhược điểm hệ thống lưới; phương thức điều khiển; yêu cầu phát triển Chương 2: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Hòa Khánh vị trí địa lý, chế độ vận hành trạm; thiết bị trạng trạng; đánh giá hệ thống điều khiển bảo vệ, hệ thống thông tin, truyền thông, SCADA Chương 3: Đề xuất giải pháp nâng cấp, xây dựng hệ thống điều khiển, hệ thống bảo vệ, hệ thống thông tin SCADA Nêu tiêu chí lựa chọn, u cầu cho cầu hình thiết bị Chương 4: Tính tốn cho bảo vệ so lệch Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ số 1: Sơ đồ lưới điện thành phố Đà Nẵng (A3, A0) Bản vẽ số 2: Sơ đồ mặt thiết bị trạm biến áp 110kV Hòa Khánh (A3, A0) Bản vẽ số 3: Sơ đồ thứ trạm biến áp 110kV Hòa Khánh (A3, A0) Bản vẽ số 4: Sơ đồ phương thức đo lường-bảo vệ trạm Hòa Khánh (A3, A0) Bản vẽ số 5: Sơ đồ hệ thống điều khiển theo mơ hình (A3, A0) Bản vẽ số 6: Sơ đồ phương thức đo lường-bảo vệ sau nâng cấp (A3, A0) Bản vẽ số 7: Sơ đồ hệ thống thông tin liên lạc sau nâng cấp (A3, A0) Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Chương 1: Tổng quan lưới điện thành phố Đà Nẵng TS Trần Tấn Vinh Chương 2: Đặc điểm trạng trạm biến áp 110kV hòa khánh Chương 3: Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hịa Khánh Chương 4: Tính toán bảo vệ máy biến áp Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 22/02/2017 Ngày hoàn thành đồ án: 15/05/2017 Trưởng Bộ môn khoa Điện Đà Nẵng, ngày 22 tháng 02 năm 2017 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Đất nước Việt Nam đường đổi mới, hoà nhập chung với nhịp sống giới Đảng nhân dân thực đường lối đổi Chúng ta ngày chuyển cơng cơng nghiệp hố-hiện đại hố đất nước, cải thiện đời sống nhân dân đưa quê hương lên tầm cao Ngày nay, với phát triển ngành công nghiệp ngày mạnh, nhu cầu tiêu thụ điện ngày đòi hỏi việc sản xuất truyền tải điện phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục đảm bảo chất lượng Điều đặt cho ngành điện nhiệm vụ quan trọng, điện phải trước bước cơng cơng nghiệp hố - đại hố đất nước Trong truyền tải điện khâu quan trọng trình cung cấp điện Qua năm học tập nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, chúng em thầy, cô truyền đạt cho kiến thức lý thuyết lẫn thực hành Để chúng em áp dụng kiến thức vào thực tế làm quen với công việc độc lập người kỹ sư tương lai, lý mà chúng em nhận đề tài tốt nghiệp là: “ Giải pháp tự động hóa trạm biến áp 110kV Hịa Khánh thành trạm khơng người trực” Trong trình làm đề tài chúng em hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Trần Tấn Vinh giảng viên môn hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Tuy nhiên q trình thực đề tài chúng em cịn nhiều bỡ ngỡ chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong góp ý thầy để chúng em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp nhiệm vụ học tập trường Cuối chúng em xin trân trọng cám ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy Trần Vinh Tịnh anh chị điện lực Đà Nẵng để em hồn thành tốt đề tài Chủ nhiệm đề tài: Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hòa Khánh thành phố Đà Nẵng i MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật Mục lục Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ Danh sách cụm từ viết tắt i ii iii v vi Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Sơ đồ lưới điện Đà Nẵng (Bản vẽ số kèm theo) 1.1.2 Thuyết minh 1.1.3 Chế độ vận hành lưới phân phối 22kV thành phố Đà Nẵng 1.1.4 Ưu nhược điểm 1.2 PHƯƠNG THỨC ĐIỀU KHIỂN 1.3 YÊU CẦU PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN ĐÀ NẴNG .8 Chương 2: ĐẶC ĐIỂM HIỆN TRẠNG TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÒA KHÁNH (EHK2) 10 2.1 GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV HỊA KHÁNH 10 2.1.1 Vị trí 10 2.1.2 Vai trò 10 2.1.3 Cơ cấu tổ chức nhân trạm 10 2.1.4 Phương thức vận hành 10 2.1.5 Quy mô 11 2.2 BẢN VẼ VÀ THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM .11 2.2.1 Mặt trạm (Bản vẽ số kèm theo) 11 ii 2.2.2 Nhất thứ trạm (Bản vẽ số kèm theo) 11 2.2.3 Nhị thứ trạm (Bản vẽ số phần kèm theo) 13 2.2.4 Hệ thống phụ trợ khác 21 2.2.5 Nhận xét 22 Chương 3: GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HĨA KHƠNG NGƯỜI TRỰC CHO TRẠM 110KV HÒA KHÁNH 23 3.1 CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG KẾT NỐI CHO TRẠM BIẾN ÁP 23 3.1.1 Giao thức Modbus 23 3.1.2 Giao thức IEC 60870-5-101 ( T101 ) .24 3.1.3 Giao thức IEC 60870-5-104 ( T104 ) .26 3.1.4 Giao thức IEC 61850 .28 3.2 CÁC GIẢI PHÁP VÀ TIÊU CHÍ LỰA CHỌN CHO CÁC HỆ THỐNG 30 3.2.1 Hệ thống điều khiển .31 3.2.2 Hệ thống bảo vệ rơle 40 3.2.3 Hệ thống thông tin SCADA 50 3.2.4 Một số hệ thống khác 51 3.2.5 Chọn sơ đồ vận hành cho trạm 54 Chương 4: TÍNH TỐN BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 56 4.1 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP .56 4.2 TÍNH TỐN BẢO VỆ SO LỆCH CĨ HÃM CHO MÁY BIẾN ÁP T1 CỦA TRẠM HÒA KHÁNH 58 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC .71 iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình 3.5 Mơ hình hệ thống Access Control Bảng 2.1: Các rơle hữu trạm Bảng 3.1 : Các lớp cấu trúc T101 theo lớp IEC 60870-5 Bảng 3.2: Đề xuất rơle thay iv DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition (Hệ thống giám sát, điều khiển thu thập liệu) IEC: International Electrotechnical Commission (Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế) GOOSE: Generic Object-Oriented Substation Event (Bản tin kiện hướng đối tượng trạm thống nhất) FE: Fast Ethernet EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam TTĐK(X): Trung tâm điều khiển (xa) TBA: Trạm biến áp MBA: Máy biến áp XT: Xuất tuyến HTPP: Hệ thống phân phối IED: Intelligent Electronic Device (Thiết bị điện tử thông minh) BCU: Bay Control Unit-Phần tử điều khiển mức ngăn Công ty TNHH MTV: Công ty trách nhiệm hữu hạn thành viên A3: Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền Trung B35: Phòng Điều độ Điện lực Đà Nẵng Ehk2: Trạm biến áp 110kV Hòa Khánh HMI: Human-Machine Interface (Giao diện người-máy) I/O: Input/Output (Thiết bị xử lý tín hiệu đầu vào/ra) BI/BO: Binary Input/Output (Thiết bị xử lý tín hiệu đầu vào/ra số) OLTC: Onload Tap Change (Bộ điều áp tải) AR: Auto Recloser (Thiết bị tự động đóng lặp lại) IRIG-B: Inter-Range Instrumentation Group time code (Giao thức đồng thời gian qua cáp đồng trục) GPS: Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu) LAN: Local Area Network (Mạng nội bộ) WAN: Wide Area Network (Mạng diện rộng) SNTP: Simple Network Time Protocol (Giao thức đồng thời gian qua mạng Ethernet) v Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hịa Khánh 2-thành phố Đà Nẵng MỞ ĐẦU Như biết ngành điện đóng vai trị quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế Việc đầu tư phát triển ngành công nghiệp, khu đô thị đại, khu du lịch, hạ tầng giao thơng địi hỏi đầu tư cải tạo trạm biến áp phát triển mạng lưới truyển tải phân phối diện rộng Trong năm gần với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, thiết bị điện tử nói chung thiết bị bảo vệ rơle nói riêng ngày đại Các rơle số dựa xử lý bắt đầu có chức vượt trội thay dần rơle Sự tích hợp chức điều khiển tự động rơle số ngày đảm nhiệm từ 5-12 chức bảo vệ, từ 5-8 chức giám sát điều khiển thiết bị như: tự đóng lại, tự giám sát…, chức ghi nhận cố, kiện, nhiễu loạn hệ thống điện đặc biệt với chức truyền liệu - có khả kết nối với thiết bị thơng tin tạo bước ngoặc việc điều khiển tự động hoá trạm biến áp đem lại nhiều hiệu nâng cấp chất lượng điện, giảm tổn thất, an tồn cho người vận hành,… Qúa trình tự động hóa trạm biến áp Việt Nam thành phố Đà Nẵng Ở Việt Nam, tự động hoá trạm biến áp truyền tải vấn đề Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quan tâm, nhằm bước phát triển hệ thống điện Việt Nam theo hướng đại hố, mục đích nâng cao chất lượng công nghệ công tác vận hành, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện Tăng cường khả cạnh tranh ngành Điện kinh tế Việt Nam nước khu vực giới Để nâng cao chất lượng đảm bảo cung cấp điện, hệ thống Việt Nam đầu tư phát triển ngày nhiều đường dây trạm biến áp (TBA), không ngừng mở rộng trạm biến áp đầu tư xây dựng trước đầu tư xây dựng máy biến áp xuất tuyến trung áp nhằm mục đích đảm bảo cung cấp điện đảm bảo tăng trưởng phụ tải Mặt khác hệ thống điện Việt Nam ngày đại hóa thiết bị đại, thiết bị lạc hậu trước dần thay thiết bị đại, sản xuất theo cơng nghệ có chất lượng độ tin cậy cao Với lưới điện phức tạp việc vận hành lưới điện ngày khó khăn mật độ trạm biến áp ngày nhiều hơn, việc đảm bảo tính ổn định hệ thống ngày khó Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hòa Khánh 2-thành phố Đà Nẵng hơn, mặt khác nhu cầu phụ tải đòi hỏi chất lượng điện ngày cao Hiện EVN có khoảng 600 TBA cấp điện áp từ 110-500kV số tăng lên thời gian tới Hiện nay, tự động hóa trạm biến áp triển khai số trạm, đặc biệt trạm 500kV, 110kV, số trạm 110kV khu vực miền Trung xây dựng áp dụng hệ thống điều khiển bảo vệ máy tính (Computerized) Tam Quan, Bình Chánh, Hịa Thuận, Duy Xuyên… Xu hướng ngành điện năm tới phát triển rộng rãi mơ hình tự động hóa trạm biến áp khơng người trực Tại Đà Nẵng Trong năm 2016, PC Đà Nẵng chuyển trạm biến áp 110kV Xuân Hà trạm biến áp 110kV Hòa Liên sang mơ hình trạm biến áp khơng người trực, trạm biến áp 110kV lại thực theo lộ trình từ đến năm 2018 Song song với cơng việc đó, PC Đà Nẵng xây dựng trung tâm điều khiển đặt phòng Điều độ Cơng ty, hồn thành vào cuối tháng 9/2016 Hệ thống trung tâm điều khiển đưa vào vận hành ổn định với việc áp dụng thành công chức FDIR vào lưới điện phân phối 22kV PC Đà Nẵng rút ngắn thời gian tạm ngừng cung cấp điện để xử lý cố, góp phần đẩy nhanh lộ trình xây dựng lưới điện thơng minh thành phố Đà Nẵng  Đặc điểm lưới điện Đà Nẵng để tự động hóa trạm biến áp Để đáp ứng nhu cầu điện phục vụ phát triển kinh tế xã hội thành phố, PC Đà Nẵng thực kế hoạch phát triển nguồn lưới phù hợp với nhu cầu phụ tải, đề biện pháp vận hành hợp lý để nâng cao chất lượng điện Bên cạnh đó, Cơng ty tiến hành phân tích trạng lưới điện phân phối để nghiên cứu, triển khai áp dụng công nghệ tự động nhằm giảm thời gian ngừng cung cấp điện có cố xảy Lưới điện phân phối Đà Nẵng có gần 67 điểm thực thao tác khép vịng lưới điện 22kV; vị trí nhân viên vận hành phải thực thao tác chỗ để cô lập chuyển tải nên tốn thêm thời gian xử lý cố Sự đời thiết bị điện tử thông minh (IEDs) hạ tầng truyền tin tạo điều kiện phát triển hệ thống tự động hóa lưới phân phối (DAS) DAS sử dụng cho việc phát nhanh cố, cô lập, tái cấu trúc lưới điện trở thành phần lưới điện thơng minh Trong hệ thống, chức FDIR (Fault Detection Isolation and Restoration) có nhiệm vụ tự động xác định cố, cô lập vùng cố với phần lại hệ thống, khôi phục vùng không bị ... Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hòa Khánh Chương 4: Tính tốn chỉnh định cho chức bảo vệ so lệch máy biến áp Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV. .. HIỆN TRẠNG TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÒA KHÁNH (EHK2) 2. 1 GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV HỊA KHÁNH 2. 1.1 Vị trí Trạm biến áp 110kV Hòa Khánh trạm trung gian xây dựng vào năm 20 10 KCN Hòa Khánh mở rộng... Đỏ Các trạm lại tiếp tục cải tạo đến năm 20 18 Sau giới thiệu trạng trạm 110KV Hòa Khánh 11 Giải pháp tự động hóa khơng người trực trạm biến áp 110kV Hòa Khánh 2- thành phố Đà Nẵng Chương 2: ĐẶC