Đồ án hệ thống điện bùi văn MẠNH

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, điện trở thành dạng lượng thiết yếu nhất, phổ biến đời sống xã hội hoạt động lao động sản xuất người, công nghiệp điện ngành công nghiệp bản, mũi nhọn kình tế quốc gia Cùng với phát triển công nghiệp hóa đại hóa đất nước, điện sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… nhu cầu điện tăng trưởng không ngừng Điều đòi hỏi độ an toàn tin cậy cung cấp điện cao Vì vậy, việc tìm hiểu hư hỏng tượng không bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bị bảo vệ cần thiết để phát đúng, nhanh chóng cách ly phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống mảng kiến thức quan trọng kỹ sư điện nói chung kỹ sư hệ thống điện nói riêng Để tìm hiểu sâu vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/10 kV-2×40 MVA” Đồ án bao gồm chương: - Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp - Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle - Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle sử dụng - Chương 4: Tính toán thông số kiểm tra làm việc bảo vệ - Chương 5: Chuyên đề trạm biến áp không người trực trung tâm điều khiển xa cho trạm biến áp không người trực Đồ án tốt nghiệp nhằm áp dụng kiến thức học để thiết kế bảo vệ cho trạm biến áp, đồng thời tìm hiểu số rơle sử dụng thực tế Do khả kiến thức hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót Em mong đóng góp ý kiến, bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS Vũ Thị Anh Thơ tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Bùi Văn Mạnh SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc ==========***========= NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Lớp: Bùi Văn Mạnh Đ7H4 Hệ Đại học quy Ngành: Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC I Các số liệu ban đầu Từ thực tế II Nội dung phần thuyết minh tính toán - Phần 1: Tình toán bảo vệ rơ le Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle Phương thức bảo vệ trạm Giới thiệu tính thông số loại rơle sử dụng Tính toán thông số bảo vệ kiểm tra làm việc bảo vệ - Phần 2: Chuyên đề trạm biến áp không ngƣời trực trung tâm điều khiển xa cho trạm biến áp không ngƣời trực III Các vẽ A0 - Sơ đồ nối dây - Kết tính toán ngắn mạch - Tính thông số rơle - Phương thức bảo vệ - Kết tính toán bảo vệ - Kết kiểm tra làm việc bảo vệ Ngày giao nhiệm vụ : ngày tháng 10 năm 2016 SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 31 tháng 12 năm 2016 Hà nội, Ngày tháng 10 năm 2016 Trƣởng khoa Ngƣời hƣớng dẫn TS Vũ Thị Anh Thơ SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS VŨ THỊ ANH THƠ Họ tên sinh viên: BÙI VĂN MẠNH Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết cấu hình thức trình bày - Kết cấu đồ án: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… - Hình thức trình bày: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Cơ sở lý luận …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án - Tính thực tiễn: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… - Khả ứng dụng: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Các hƣớng nghiên cứu đề tài tiếp tục phát triển cao …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày……tháng 12 năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên phản biện: Họ tên sinh viên: BÙI VĂN MẠNH Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC Tính chất đề tài …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Nội dung đồ án …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Hình thức đồ án ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Những nhận xét khác ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày… tháng 12 năm 2016 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ MỤC LỤC PHẦN 1: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE CHƢƠNG GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG, THANH HÓA 1.1 Giới thiệu, chức năng, nhiệm vụ trạm 1.2 Các thiết bị trạm 1.2.1 Máy biến áp (MBA) 1.2.2 Máy cắt điện (MCĐ) 1.2.3 Hệ thống đường dây 1.2.4 Các thông số máy biến áp T1 T2 1.2.5 Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 T2 CHƢƠNG Tính toán ngắn mạch 2.1 Các giả thiết để tính ngắn mạch 2.2 Vị trí đặt bảo vệ điểm ngắn mạch 2.3 Chọn đại lƣợng 2.4 Tính toán thông số phần tử 2.4.1 Điện kháng máy biến áp B1 B2 2.5.1 Ngắn mạch phía 110kV ( Điểm ngắn mạch N1) 2.5.2 Ngắn mạch phía 35kV 10 2.5.3 Ngắn mạch phía 10kV 11 2.6 Xét trƣờng hợp SNmax , máy biến áp làm việc 12 2.6.1 Ngắn mạch phía 110kV ( Điểm ngắn mạch N1) 14 2.6.2 Ngắn mạch phía 35kV 15 2.6.3 Ngắn mạch phía 10kV 17 2.7 Xét trƣờng hợp SNmin , máy biến áp làm việc 18 2.7.1 Ngắn mạch phía 110kV ( Điểm ngắn mạch N1) 18 2.8.2 Ngắn mạch phía 35kV 26 2.8.3 Ngắn mạch phía 10kV 28 CHƢƠNG LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ 30 3.1 Các dạng hƣ hỏng chế độ làm việc không bình thƣờng máy biến áp 30 3.2 Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 31 3.2.1 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 31 3.2.2 Nguyên lý bảo vệ thông số loại bảo vệ 32 SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ 3.2.3 Sơ đồ bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 35 3.2.3 Bảo vệ dự phòng 36 3.3 Giới thiệu tính thông số loại rơ le sử dụng 39 3.3.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 39 3.3.2 Hợp bảo vệ dòng 7SJ622 53 CHƢƠNG Chỉnh định kiểm tra làm việc rơ le 62 4.1 Tính toán thông số bảo vệ…………………………………………………64 4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (87)………………………………… … 64 4.1.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế: (87N) 64 4.1.3 Bảo vệ dòng cắt nhanh: (50) 65 4.1.4 Bảo vệ dòng có thời gian: (51) 65 4.1.5 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian: (51N) 66 4.2 Kiểm tra làm việc bảo vệ 66 4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 66 PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC 75 CHƢƠNG CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠMBIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC 75 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 75 5.2 TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC 75 5.2.1 Các tiêu chí xây dựng trạm biến áp không người trực 75 5.2.2 Mô hình kết nối mạng LAN trạm biến áp không người trực 76 5.3 VAI TRÕ CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA VÀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC 77 5.4 TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA 77 5.4.1 Các tiêu chí xây dựng trung tâm điều khiển xa 77 5.4.2 Cấu trúc trung tâm điều khiển xa 78 5.4.3 Xử lý thông tin trung tâm điều khiển xa 80 5.5 HỆ THỐNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG 83 5.5.1 Hệ thống thông tin cho kết nối trạm biến áp trung tâm điều khiển xa 83 5.6 GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH 84 5.7 KẾT LUẬN 85 SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp MCĐ Máy cắt điện HT Hệ thống BI Máy biến dòng NM Ngắn mạch SL So lệch DCL H SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4 Dao cách ly Hãm Đồ án tốt nghiệp 4.3.2 GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (87N) Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định KN87N = I0Nmin : Dòng điện thứ tự không cực tiểu điểm ngắn mạch (N’1) Ikđ87N : Dòng khởi động bảo vệ Khi ngắn mạch điểm N’1 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N’1 trường hợp SNmin , máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1) (Trang 25) I0Nmin = I(1,1)0∑ = 3,375 Dạng ngắn mạch N(1) (Trang 26) I0Nmin = I(1)0∑ = 5,128 Từ kết ta được: I0Nmin = 3,375 Theo mục 5.1.2 ta có Ikđ87N = 120A = 0,12kA Trong hệ đơn vị tương đối bản: Ikđ87N = = = 0,597 Hệ số độ nhạy: Kkđ87N = 4.3.3 = = 16,96 Bảo vệ dòng có thời gian (51) Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: KN51 = ( ) INmin(cuối vùng) : Dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Ikđ51 : Dòng khởi động bảo vệ Phía 110kV INmin(cuối vùng) = min{IN2min , IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua BI1 ngắn mạch N(2) điểm N2 N3 chế độ SNmin , máy biến áp làm việc INmin(cuối vùng) = min{10,07 ; 7,278} = 7,278 SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 7,278 0,201 = 1,463kA Hệ số độ nhạy bảo vệ: KN51 = = 4,646 Với độ nhạy bảo vệ làm việc tin cậy Phía 35kV INmin(cuối vùng) = min{IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua BI1 ngắn mạch N(2) điểm N2 chế độ SNmin , máy biến áp làm việc INmin(cuối vùng) = 10,07 Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 10,07 0,6 = 6,042kA Hệ số độ nhạy bảo vệ: KN51 = = 6,105 Với độ nhạy bảo vệ làm việc tin cậy Phía 10kV INmin(cuối vùng) = min{IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua BI1 ngắn mạch N(2) điểm N3 chế độ SNmin , máy biến áp làm việc INmin(cuối vùng) = 7,278 Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 7,278 2,1 = 15,284kA Hệ số độ nhạy bảo vệ: KN51 = = 4,412 Với độ nhạy bảo vệ làm việc tin cậy 4.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian (51N) KN51N = I0Nmin : Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Ikđ87N : Dòng khởi động bảo vệ Phía 110kV I0Nmin = minBI1{I0N’1min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua BI1 ngắn mạch N(1,1) điểm N’1 chế độ SNmin , máy biến áp làm việc I0NminBI1 = I0H = 0,815 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin = 0,815 0,201 = 0,164kA Hệ số độ nhạy bảo vệ: KN51N(110) = = 4,1 Với độ nhạy bảo vệ làm việc tin cậy Kết luận: Qua kết tính toán, kiểm tra trên, ta thấy bảo vệ 7UT613 7SJ621 cài đặt thông số giới hạn cho phép thiết bị để bảo vệ an toàn cho MBA trước cố ngắn mạch trạm SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC CHƢƠNG CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC trung tâm điều khiển xa cho trạm biến áp không ngƣời trực 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thực chủ trương EVN việc nâng cao lực tự động hóa lưới điện, số trạm biến áp quan trọng lưới EVN trang bị hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp máy tính, bước xây dựng trung tâm điều khiển xa để quản lý trạm biến áp nhằm quản lý vận hành trạm biến áp theo nhóm không cần nhân viên vận hành trạm Xây dựng trung tâm điều khiển xa trạm biến áp không người trực thuộc lĩnh vực lưới điện truyền tải thông minh, đặt nhằm giải vấn đề số lượng trạm biến áp ngày tăng cao, cần thiết phải nâng cao lực vận hành hệ thống máy tính tích hợp, nâng cao lực vận hành viên chuyên môn, nghiệp vụ, thao tác xử lý máy tính, giảm chi phí vận hành Các trạm biến áp cần tập trung vào nhiều trung tâm để dễ dàng theo dõi, quản lý vận hành, điều độ công suất lưới điện truyền tải, phân phối giảm lỗi thao tác vận hành gây Bài báo tập trung xây dựng mô hình trung tâm điều khiển xa cho lưới điện khu vực theo tiêu chí dung lượng hệ thống, khả quản lý liệu, số lượng trạm biến áp kết nối đến trung tâm điều khiển xa, phân vùng quản lý trạm biến áp trung tâm điều khiển xa theo địa lý Bài báo xây dựng tiêu chí trạm biến áp không người trực, yêu cầu để kết nối trạm biến áp không người trực đến trung tâm điều khiển xa, giải pháp vận hành, bảo trì, xử lý cố trạm biến áp không người trực 5.2 TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC 5.2.1 Các tiêu chí xây dựng trạm biến áp không người trực Việc xây dựng trạm biến áp không người trực phải đáp ứng yêu cầu sau: SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ • Trạm biến áp vận hành nhân viên trực vận hành trạm; • Điều khiển chỗ từ xa tất thiết bị trạm; • Giám sát trạng thái tất thiết bị điện, xây dựng, an ninh; • Phù hợp với yêu cầu trước mắt quy hoạch phát triển lâu dài khu vực; • Đảm bảo yêu cầu xử lý kỹ thuật, an ninh trường hợp có xuất bất thường trạm; • Trạm trang bị hệ thống điều khiển tích hợp máy tính; • Hệ thống thông tin liên lạc hoàn chỉnh; • Thuận lợi cho việc quản lý vận hành trạm không người trực; • Đáp ứng nhu cầu an toàn cung cấp điện khu vực, phải tránh tối đa việc ảnh hưởng tác động người từ bên đáp ứng yêu cầu xử lý xuất vấn đề bất thường; • Khả chuyển đổi trạm không người trực cho TTĐKX khác tương lai 5.2.2 Mô hình kết nối mạng LAN trạm biến áp không người trực Cấu trúc kết nối mạng LAN trạm, máy tính thành viên kết nối cấu ` ` ` ` ` S w ` i t c h ` ` ` Hình 5.2.2 Sơ đồ kết nối mạng LAN đơn vị trúc hình (Star topology) Các máy tính (cũng hệ thống điều khiển máy tính) kết nối vào hệ thống Switch (thiết bị chuyển mạch) tập trung cáp loại xoắn đôi bọc kim SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ 5.3 VAI TRÒ CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA VÀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC Trung tâm điều khiển xa đóng vai trò hệ thống điều khiển trung tâm điều khiển trạm biến áp thiết kế lắp đặt theo mô hình người điều hành viên trực vận hành trạm Trung tâm điều khiển xa điều khiển thao tác đóng mở thiết bị điện trung tâm điều khiển từ xa Xu hướng xây dựng trung tâm điều khiển xa tương lai vận hành toàn mạng lưới truyền tải điện từ 110 kV, 220 kV đến 500 kV bao gồm trạm biến áp, lưới truyền tải điện,… Đồng thời, tương lai tạo liên kết Trung tâm điều khiển xa với nhau, Trung tâm điều khiển xa với trung tâm điều độ khu vực khác điều độ EVNNPT, tổng công ty điện lực, điều độ miền, quốc gia (A0, A1, A2, A3) Trạm biến áp không người trực đóng vai trò điểm kết nối sở đến trung tâm điều khiển xa Trạm biến áp không người trực trang bị thiết bị điều khiển bảo vệ có tính tự động hóa cao hệ thống điều khiển máy tính tự chuẩn đoán, khả thao tác đóng mở thiết bị ngăn lộ toàn trạm lệnh nhất, hệ thống giám sát hình ảnh giám sát an ninh liên tục, hệ thống quan sát nhiệt cho thiết bị, cảm biến nhiệt cho đóng mở chiếu sáng tự dùng Các trạm biến áp không người trực trung tâm điều khiển xa hình thành hệ thống vận hành hệ thống điện tập trung thống 5.4 TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA 5.4.1 Các tiêu chí xây dựng trung tâm điều khiển xa Việc xây dựng trung tâm điều khiển xa phụ thuộc vào yếu tố như: vị trí địa lý, khả lực quản lý trung tâm, khoảng cách truyền liệu, số lượng trạm biến áp kết nối đến trung tâm theo khoảng cách địa lý Việc xây dựng trung tâm phải đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tin cậy, tối ưu kinh tế-kỹ thuật Về vị trí địa lý: Trung tâm điều khiển xa nên có vị trí trung tâm trạm biến áp không người trực kết nối đến trung tâm Về khả lực quản lý trung tâm: trung tâm phải có khả kết nối đến trạm theo khu vực, tuỳ thuộc số trạm biến áp không người trực mà trang bị thiết bị phần cứng phần mềm với dung lượng cấu hình phù hợp đảm SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ bảo yêu cầu vận hành an toàn, liên tục tin cậy hệ thống Thông thường, Trung tâm điều khiển xa điều khiển từ 10 đến 20 trạm biến áp Về khoảng cách địa lý khoảng cách truyền liệu: việc kết nối từ trạm đến trung tâm thông qua đường truyền thông tin quang hữu tuyến, khoảng cách yếu tố định, thông thường cự ly trung bình cho tuyến thông tin quang không vượt 100km Thông thường, ứng với trung tâm điều khiển xa cần có đội kỹ thuật bảo dưỡng bảo trì xử lý cố kèm, việc phân theo vùng địa lý làm khoảng cách thời gian tiếp cận xử lý kỹ thuật từ trung tâm đến trạm nhanh Việc xây dựng trung tâm điều khiển xa trạm biến áp không người trực theo tiêu chí khoảng cách địa lý đáp ứng yêu cầu khác sửa chữa, khắc phục cố giải vấn đề an ninh cho trạm biến áp không người trực Về kinh tế - kỹ thuật: trung tâm điều khiển xa với cấu hình phù hợp cho từ 10 đến 20 trạm kinh tế so với việc tập trung nhiều trạm vào trung tâm khoảng 40 đến 50 trạm xét cấu hình thiết bị phần cứng phần mềm, khả quản lý xử lý điều hành viên đội ngũ kỹ thuật vận hành bảo trì trung tâm 5.4.2 Cấu trúc trung tâm điều khiển xa Trung tâm điều khiển xa xây dựng sở thành phần sau: Hình 5.4.2 Kiến trúc trao đổi thông tin Trung tâm điều khiển xa SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 78 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Hệ thống điều khiển trung tâm Hệ thống điều khiển trung tâm hệ thống máy tính điều khiển quản lý, xử lý toàn liệu trung tâm điều khiển xa Đây thành phần quan trọng hệ thống, toàn thông tin cần thiết cho việc điều hành lưới điện hệ thống điều khiển xa thu thập, xử lý, phân phối đến ứng dụng cần thiết để nhân viên vận hành tương tác với toàn thiết bị cần giám sát điển khiển, giao tiếp với ứng dụng khác Hệ thống trung tâm, tương lai, đồng thời kết nối với hệ thống trung tâm thông tin đặt EVNNPT trung tâm điều độ (A0/A1/A2/A3) thông qua đường truyền tốc độ cao, mạng WAN Phần cứng phần mềm hệ thống điều khiển xa dựa tảng mở, có tính phổ biến cao, dễ thay mở rộng, đơn giản quen thuộc trình vận hành Control Center APPLICATION Data Server Interface Communication System Comm System Sub1 RTU1 Comm System Comm System Subn RTUn SAS1 SASn Control Center Control Center n Substation/Terminal Site Hình 5.4.3 Kết cấu hệt thống Hệ thống kết nối trạm Tại trạm không người trực trang bị hệ thống điều khiển máy tính với mạng LAN kép kết nối cáp quang chuẩn giao tiếp đại IEC 61850, trang bị máy tính Gateway khả kết nối liên tục với hệ thống SCADA, đầu cuối RTU hệ thống tự động hóa trạm SAS hệ thống tự động hóa trạm khác SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 79 Đồ án tốt nghiệp 5.4.3 GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Xử lý thông tin trung tâm điều khiển xa Lớp xử lý kết nối Đây lớp thấp hệ thống trung tâm làm nhiệm vụ giao tiếp trực tiếp với RTU, hệ thống tự động hóa trạm - Substation Automation System (SAS), Trung tâm điều độ khác Lớp làm nhiệm vụ theo dõi tình trạng kênh truyền, quản lý thông số trình truyền nhận, đưa cảnh báo trình giao tiếp với trạm Lớp thông qua hệ thống viễn thông gửi/nhận liệu đến/từ đầu cuối thông qua protocol chuẩn hóa xử lý liệu thành định dạng mà hệ thống máy tính hiểu trước chuyển tiếp qua lớp Data Server Lớp xử lý liệu Đây lớp đặc biệt quan trọng ứng dụng truy cập liệu qua Lớp tiếp nhận liệu từ lớp kết nối, xử lý chúng làm chúng sẵn sàng ứng dụng Lớp ứng dụng Đây lớp cao hệ thống trung tâm Người sử dụng giao tiếp với hệ thống thông qua lớp Ở ứng dụng hệ giao diện người-máy HMI, hệ thống quản lý kiện, hệ thống liệu khứ Hệ thống sở liệu trung tâm Hệ thống sở liệu thành phần quan trọng hệ thống Điều khiển xa Nó làm nhiệm vụ thu thập liệu lấy từ Front-End xử lý liệu Các ứng dụng khác lấy liệu từ để thực chức Phần mềm Hệ thống phần mềm điều khiển xa đáp ứng toàn tính theo yêu cầu hệ thống điều khiển từ xa tính hữu dụng cao, thân thiện với người sử dụng, linh hoạt dễ dàng nâng cấp mở rộng Hệ thống phần mềm thiết kế phát triển theo tiêu chí đây: • Hệ thống mở, tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế tiêu chuẩn thực tế phổ biến công nghiệp • Có khả nâng cấp mở rộng SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ • Tính thống toàn hệ thống • Thân thiện dễ sử dụng • Có khả quản lý lượng liệu lớn • Có khả trao đổi liệu với hệ thống khác, khả thu nhận, xử lý, lưu trữ liệu nhiều định dạng khác • Tính mô-đun hoá cao Các phần mềm sử dụng bao gồm: • Windows Server có tính tương đương, • Phần mềm xử lý truyền tin, • Phần mềm xử lý liệu thời gian thực, • Phần mềm xử lý liệu khứ, • Phần mềm cung cấp ứng dụng Web báo cáo, • Phần mềm phục vụ lưu trữ liệu tính toán hệ thống điện Phần cứng Phần cứng hệ thống trung tâm đóng vai trò quan trọng độ ổn định tính sẵn sàng hệ thống, việc lựa chọn phải đảm bảo cho có thành phần hệ thống hư hỏng không ảnh hưởng đến toàn hệ thống Hệ thống phần cứng trung tâm phải đảm bảo tiêu chí, cụ thể: • Có độ tin cậy cao, tính sẵn sàng cao, • Do hãng lớn có uy tín giới sản xuất, • Đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp điện, • Đáp ứng tiêu chuẩn EVN Các giao thức hệ thống a Cấu trúc tổng quan Cấu trúc tổng quan phần hiển thị GUI Điều khiển xa thể SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 81 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ b Các giao thức truyền tin áp dụng Các giao thức truyền tin: • IEC 60870-5-101 IEC 60870-5-104 áp dụng cho truyền tín hiệu; • Giao thức truyền tin qua mạng, trạm với Điều khiển xa xem xét chuẩn IEC 61850, TCP/IP (chuẩn IEC 60870-5-101 60870-5-104) Giao thức ICCP/TASE.2 dùng trao đổi liệu trung tâm điều độ; • Giao thức Modbus Serial/TCP dùng giao tiếp thiết bị điện tử thông minh IEDs Distributed Network Protocol với hệ thống mạng SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 82 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ c Các ứng dụng Ứng dụng HMI yêu cầu thể giao diện hình sau: • Sơ đồ lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối; • Sơ đồ sợi trạm; • Sơ đồ mức ngăn; • Cảnh báo; • Đồ thị xu hướng khứ thời gian thực; • Điểm liệu khứ với độ phân giải cao (1s); • Tổng kết báo cáo vận hành trạm/đường dây 5.5 HỆ THỐNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG Hệ thống thông tin viễn thông thành phần cấu trúc Trung tâm điều khiển xa - trạm biến áp không người trực, đóng vai trò nhân tố định việc thực mô hình điều khiển Tất tín truyền nhận trung tâm điều khiển xa - trạm biến áp không người trực tín hiệu điều khiển, tín hiệu bảo vệ, tín hiệu giám sát hệ thống điện giám sát an ninh, tín hiệu hình ảnh camera, tín hiệu PCCC với dung lượng yêu cầu lớn Đường truyền thông tin từ trung tâm điều khiển xa đến trạm biến áp không người trực phải đảm bảo cấu trúc kép, với đường truyền vật lý riêng biệt, tốc độ cao, đảm bảo tốc độ tính an toàn liên tục dự liệu Hệ thống thiết bị thông tin đường truyền dự liệu hệ thống hỗ trợ nhiều hình thức đường truyền cáp quang, radio, viba, leasedline, GSM/GPRS, CDMA 5.5.1 Hệ thống thông tin cho kết nối trạm biến áp trung tâm điều khiển xa Đường truyền Kết nối trực tiếp cáp quang, sử dụng mạng cáp quang hữu đường cáp quang kế hoạch triển khai nghành điện Đường truyền dự phòng Kết nối qua kênh dịch vụ mạng SDH hữu ngành điện Trang bị bổ sung thiết bị quang đầu cuối nút để đảm bảo thiết lập mạng SDH mạch vòng (tối thiểu hướng kết nối cho điểm nút trạm biến áp không người trực) với dung lượng 4x2Mbps SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Hệ thống thông tin trung tâm điều khiển xa Mô hình hệ thống thông tin Trung tâm liên kết với qua ICCP Server Với yêu cầu dung lượng trao đổi, hệ thống đường truyền đường trục trung tâm điều khiển cần có băng thông đường truyền lên đến 100Mbps Băng thông 100Mbps đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng trung tâm, đơn vị thành viên, đáp ứng nhu cầu nâng cấp hệ thống tương lai Hệ thống thông tin trung tâm điều khiển xa trung tâm vận hành lưới điện truyền tải Để thực việc theo dõi, giám sát trạng thái thông số vận hành lưới điện truyền tải theo thời gian thực, tính toán số thực lưới điện truyền tải, truy cập liệu thời gian thực liệu khứ phục công tác quản lý, vận hành, bảo dưỡng, lập kế hoạch quy hoạch hệ thống truyền tải NPT Công ty truyền tải điện PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, cần thiết thành lập 01 mạng WAN để kết nối công ty lại với 5.6 GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH Hình 5.6 Mô hình phân cấp điều khiển TTĐKX TBAKNT SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 84 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ Trung tâm điều khiển xa điều khiển theo lệnh trung tâm điều độ miền (A1/A2/A3) cấp 220kV Trung tâm điều độ Quốc gia (A0) cấp 500kV Trung tâm điều khiển xa phân cấp: cấp trạm biến áp, cấp trung tâm điều độ 5.7 KẾT LUẬN Hệ thống trung tâm điều khiển xa thiết kế để hỗ trợ việc vận hành trạm người trực thông qua trung tâm điều khiển tập trung Hệ thống trung tâm điều khiển xa trang bị phần mềm, phần cứng thiết bị viễn thông để thực chức thu thập liệu, giám sát điều khiển trạm biến áp không người trực, tối ưu từ 10 đến 20 trạm biến áp không người trực kết nối đến trung tâm Hệ thống trung tâm điều khiển xa có khả làm việc với trạm biến áp không người trực trang bị hệ thống tự động hóa trạm trạm truyền thống có trang bị RTUs, thiết bị đầu cuối có khả giao tiếp điều khiển Hệ thống đường truyền đảm bảo 02 đường độc lập mặt vật lý, đáp ứng yêu cầu truyền dự liệu tín hiệu hình ảnh thời gian thực với dung lượng lớn liên tục an toàn tin cậy Hệ thống trung tâm điều khiển xa có chức liệu gần làm việc trực tiếp hệ thống máy tính trạm (tùy thuộc vào tính mở hệ thống SAS), thực điều hành, giám sát từ xa, vận hành trạm tập trung, thống nhất, hỗ trợ đa người dùng Tại Trung tâm điều khiển xa người dùng có đầy đủ hình ảnh giao diện, liệu từ trạm biến áp giống vận hành trạm Mô hình trung tâm điều khiển xa trạm biến áp không người trực xu hướng phát triển tất yếu hệ thống điện đại, tiến đến mục tiêu đại hóa công tác vận hành trạm biến áp, tiết giảm nhân lực chi phí vận hành hệ thống điện SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 85 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ TÀI LIỆU THAM KHẢO Th.S - Nguyễn Văn Đạt - Bảo Vệ Rơle Trong Hệ Thống Điện - Hà Nội PGS - TS Phạm Văn Hòa - Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện – NXBKHKT GS.VS Trần Đình Long – Bảo vệ Hệ thống điện – NXB khoa học kỹ thuật Nguyễn Hồng Thái, Vũ Văn Tẩm – Rơle số _lý thuyết ứng dụng – NXBGD Hoàng Hữu Thận- Tính ngắn mạch chỉnh định bảo vệ Rơle trang bị tự động hệ thống điện - NXBKHKT Hà Nội Ngô Hồng Quang - Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV – NXBKHKT Hà Nội Siemens - SIPROTEC Differential Protection 7UT613 Siemens - Numerical Distance Protection Relay SIPROTEC 7SJ621 SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 86 ... lớn qua bảo vệ Tìm điện kháng thứ tự thuận, nghịch bên hệ thống X1HTmax = X2HTmax = ( ) = Công suất hệ thống lớn nhất: SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 = 0,026 = = = 1538,46 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD:... Bùi Văn Mạnh – D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp MCĐ Máy cắt điện HT Hệ thống BI Máy biến dòng NM Ngắn mạch SL So lệch DCL H SV : Bùi Văn. .. ngày……tháng 12 năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên phản biện: Họ tên sinh viên: BÙI VĂN MẠNH