Tự động hóa trong HTĐ

Tự động hóa HTĐ Người soạn: Thành Doanh LÊ C1: Nhiệm vụ TĐH điều khiển HTĐ 1.1 Đặc điểm việc điều khiển HTĐ • HTĐ đại mang đặc thù HT lớn: + Rộng lớn lãnh thổ + Phức tạp cấu trúc + Đa mục tiêu + Chịu ảnh hưởng mạnh bất định thơng tin + Qúa trình sx, truyền tải, phân phối sử dụng điện + Sự thay đổi phẩn tử a.hưởng đến p.tử khác HT • Các phần tử cấu thành HT có liên hệ chặt chẽ cấu trúc, quan hệ lượng quan hệ thơng tin đkhiển • Cấu trúc HT: phân cấp HT lớn gồm nhiều HT con, HT gồm nhiều đối tượng, phần tử • Mỗi thời điểm HT trạng thái xđịnh với tập hợp tương ứng trạng thái phần tử C1: Nhiệm vụ TĐH điều khiển HTĐ • Số phần tử lớn số trạng thái HT lớn để thực việc đkhiển sử dụng pp chia cắt HT lớn thành nhiều HT • Việc chia cắt thực theo lãnh thổ, cấp điện áp theo nhiệm vụ điều khiển (P,Q,F, U…) • Điều khiển: chế độ lvbt, cố, sau cố thực lưới điều độ htđ (Quốc gia, khu vực, địa phương) • HTĐ ngày phát triển nvu cấu trúc HTĐK phức tạp, lượng thông tin xử lý nhiều khó khăn  kết hợp phương tiện kỹ thuật mới+ pp điều khiển phần mềm ứng dụng 1.2 Nhiệm vụ điều khiển HTĐ • Bảo vệ TBĐ cao áp quan trọng • ĐK liên động khí cụ đóng cắt • Định vị cố ghi chép thơng số q độ • Hiển thị thông số, trạng thái vận hành cảnh báo • Kiểm tra đồng hòa đồng • TĐL tự động khôi phục chế độ lvbt C1: Nhiệm vụ TĐH điều khiển HTĐ • Cắt tải đk phụ tải • Tự động điểu chỉnh U Q • Tự động điểu chỉnh P F • Thu thập xử lý liệu, đưa tác động điều khiển Tùy theo yêu cầu điều khiển đối tượng đkhiển: - PCS: Plant control system - SCS: Substation control system - LMS: Load management system - SCADA: supervisory control and data acquisition system - EMS: Energy management system - DMS: Distribution Management system - BMS: Business Management system C1: Nhiệm vụ TĐH điều khiển HTĐ SCADA EMS DMS BMS PCS SCS SCS LMS ĐC Phát điện Truyền tải Phân phối Điều khiển HTĐ Phụ tải C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD 2.1 Nhiệm vụ yêu cầu 1.Chỉ đóng MC mạch dự trữ sau mở MC mạch lv Hộ tiêu thụ điện: HT1 HT2 + Mất nguồn HT1 A B + Đường dây LV bị hỏng 1MC 3MC + NM C LV 2MC DP 4MC C N  4MC đóng lại 2MC mở Hộ tiêu thụ C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD 2.TĐD đóng lại lần Sau 4MC đóng mà BVRL lại tác động NM C trì 3.TĐD phải làm việc điện lí Thời gian điện phải nhỏ HT1 HT2 + Tmđ < Ttkđ (tgian lớn kể từ lúc điện A B 1MC đến lúc đóng nguồn dp mà ĐC 3MC khởi động được) LV DP + Tmđ > Tkhử ion 2MC 4MC C N Hộ tiêu thụ C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD 2.2 Nguyên tắc khởi động TĐD Bộ phận khởi động TĐD a Khởi động BVRL - NM đường dây LV C BVRL tác động  mở 2MC đồng thời khởi động TĐD 4MC đóng lại - NĐ: nguồn  TĐD khơng lv HT1 HT2 b Khởi động rơ le áp A B 1MC 3MC LV U< TĐD BVRL 2MC BU RT DP - - 4MC C Hộ tiêu thụ C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD Đề phòng TĐD tác động nhầm hỏng CC mạch thứ cấp BU  RT + 1U< 2U< CC1 BU Khơng có tín hiệu đến MC Có tín hiệu đến MC CC2 C Hộ tiêu thụ C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD Đề phòng TĐD làm việc vơ ích đường dây DP ko có điện DP LV TĐD 2U> - + 2BU RT +  + 1U< 1BU C Hộ tiêu thụ 10 C5: Tự hòa đồng 5.4 Phương pháp tự hòa đồng Trình tự hòa: - Cho tuabin kéo máy phát hòa quay gần với tốc độ đồng - Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở diện từ - Đóng MF vào mạng, MF làm việc chế độ động không đồng - Đóng TDT để kích từ cho MF, MF kéo vào làm việc song song với hệ thống - Cho MF mang tảii C5: Tự hòa đồng Đặc điểm - Có đột biến dòng điện cơng suất phản kháng Q, khơng có đột biến công suất tác dụng P nguy hại cho trục máy HĐB MF ~ ~ HT - Trị số dòng điện đóng máy U HT I dm  ' x dF  x D x 'dF : Điện kháng độ máy phát x D : Điện kháng đường dây nối MF Hệ thống C5: Tự hòa đồng Đặc điểm HĐB MF ~ ~ So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF Hệ thống cấp tới U I N  HT  I dm xD So sánh với dòng cân hòa xác chọn thời điểm sai 2U HT  I cbmax  ' sin  I dm x dF  Dòng đóng máy nằm giới hạn chịu đựng cho phép MF HT C5: Tự hòa đồng Điều kiện hòa tự đồng Idm  3.5I dmF Với IdmF dòng việc định mức máy phát 1.05 * Trong hệ đơn vị tương đối I  '  3.5 dm - Máy phát tua bin nước có x *dF  x *D ' x*dF  0.3  cho phép hòa ' x*dF  0.2  không thỏa mãn - Máy phát tua bin điều kiện hòa Trừ máy phát nối với MBA, có x*B  0.1 hòa  cho phép C5: Tự hòa đồng Đánh giá Ưu điểm: - Phương thức hòa đơn giản - Làm việc đảm bảo - Thời gian hòa nhanh khơng cần xem xét đến tính đồng (U,f,δ) Quan hệ thống cần huy động nhanh cơng suất Nhược điểm: - Có biến động dòng điện  Làm giảm điện áp góp  Khơng ổn định hòa hai máy phát có cơng suất tương đương C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ 6.1 Các nguyên tắc thực TĐK Nhiệm vụ - Giữ U đầu cực MFĐ ko đổi chế độ lvbt Nâng cao ổn định MFĐ lv song song có NM Nâng cao giới hạn truyền tải đường dây có phụ tải lớn Nâng cao độ nhạy bvrl nhờ tăng dòng NM Phục hồi nhanh chóng điện áp sau cắt NM, đảm bảo việc cc điện liên tục cho phụ tải Việc khởi động động lồng sóc dễ dàng hơn, việc tự hào đồng dễ dàng C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ 2.Các nguyên tắc thực TĐK wKT  + + A b f o  W KT Wrot BU RKT RKT Thay đổi RKT liên tục TĐK kt W roto BU T§K k Thay đổi RKT theo tính chất xung IKTf Iktp Ikt' + IKT IF F   Ikt + UF KT BU RKT cl T§K RKT CL  W KTF IKTf T§K T§K CL Thay đổi IKTF tỷ lệ IF Điểu chỉnh IKTF tỷ lệ UF UF Đưa IKTF vào cuộn W KTF C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ 6.2 Thiết bị kích từ cưỡng Thiết bị tăng nhanh kích thích - NhiƯm vơ: Nèi t¾t RKT mạch kích từ máy phát điện kích thích điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều UF giảm nhiều ( lúc ngắn mạch ) nhằm mục đích tăng kích từ đến trị số giới hạn để phục hồi nhanh chóng điện áp đầu cực máy điện xoay chiÒu - Sơ đồ nguyên lý - Nguyên lý lv: + UF giảm nhiều  1RU, 2RU đóng tiếp điểm, rơ le 1RG, 2RG tác động, rơ le 3RG có điện đóng tiếp điểm nối tắt RKT làm cho dòng kích từ máy phát điện kích thích tăng nhanh, UKT tăng nhanh làm cho IKT tăng nhanh, dẫn đến tăng điện áp máy phát điện xoay chiều + Dùng hai rơ le áp nối vào hai biến điện áp khác đặt đầu cực máy phát điện xoay chiều dùng hai tiếp điểm 1RG, 2RG nối tiếp với nhau, nhằm đảm bảo cho thiết bị khơng tác động nhầm đứt cầu chì mạch biến điện áp C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ MFĐ + IKT =_ WKT KT ~ RKT BU2 BU1 1RG 3RG 2RG - + Tính hiệu đứt cầu chì 1RU< + BU1 tới - 2RU< BU2 tới C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ + Nếu đứt cầu chì biến điện áp hai rơ le áp tác động đóng tiếp điểm có hai rơ le trung gian có điện (1RG, 2RG) báo tín hiệu đứt cầu chì + Các rơ le áp nối vào điện áp dây bảo đảm cho thiết bị kích từ cưỡng tác động tốt ngắn mạch pha U kdRU< = U dmF k at k v n u kat = 1,2 – Hệ số an toàn kv = 1,05  1,15 – Hệ số trở + Thiết bị đơn giản nên đặt hầu hết máy phát điện máy bù đồng bộ, nhiên có nhược điểm khơng có tác dụng điều chỉnh chế độ vận hành bình thường điện áp đầu cực máy phát điện UF biến đổi theo phụ tải Thiết bị giảm nhanh kích thích - Nhiệm vụ: Đưa thêm điện trở phụ RP vào mạch kích thích máy phát điện kích thích điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều tăng nhiều (khi phụ tải đột ngột máy phát điện tuốc bin nước) nhằm mục đích giảm nhanh điện áp máy phát điện xoay chiều - Sơ đồ nguyên lý C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ IKT =_ WKT RP MFĐ + KT ~ RKT BU RG RU - + C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ - Nguyên lý làm việc: + UF tăng nhiều, rơ le RU tác động đóng tiếp điểm làm cho cuộn dây RG có điện, tiếp điểm rơ le RG mở đưa RP vào mạch kích thích máy phát điện kích thích Nhờ đó, điện áp đầu cực máy phát điện xoay chiều giảm nhanh chóng + Điện áp khởi động rơ le áp xác định theo điều kiện rơ le phải trở điện áp đầu cực máy phát UF trở lại UFđm U kdRU = k at U = 1,3U dmF k v n u dmF kat = 1,05 – Hệ số an toàn kv = 0,8 – Hệ số trở + Tbị giảm nhanh kích thích khơng có tác dụng điều chỉnh chế độ vận hành bình thương điện áp đầu cực máy phát thay đổi theo điều kiện phụ tải Thiết bị thường trang bị cho máy phát điện tuốc bin nước Thiết bị kompun dòng điện - Nhiệm vụ: Thiết bị Kom pun dòng để thực điều chỉnh điện áp máy phát điện dòng điện máy phát IF thay đổi - Sơ đồ nguyên lý: C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ BI _ IKT = WKT MFĐ KT ~ + RKT IK IF Wrô to IRKT BC CL Rd C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ - Thiết bị Kom pun gồm chỉnh lưu CL, máy biến áp Kom pun BC biến trở đặt RD - Biến trở đặt dùng để xác định chế độ làm việc thích hợp Compun (đưa thiết bị vào làm việc cắt cách từ từ) dùng để hiệu chỉnh Kom pun - Máy biến áp BC dùng để ngăn mạch kích thích máy phát điện kích thích với mạch thứ cấp máy biến dòng có điểm nối đất Dòng điện kích thích máy kích thích gồm hai thành phần: iRKT - thành phần dòng điện kích thích máy kích thích qua biến trở kích thích; i KT = i RKT + i K iK - thành phần dòng điện thiết bị Kom pun cung cấp UF - Nguyê lý làm việc Khi dòng điện máy phát IF tăng, hay điện áp máy phát UF giảm dòng kích từ Compun cấp tới iK tăng Kết Compun điều chỉnh tăng điện áp UF Ngược lại, IF giảm UF tăng iK giảm, Com pun có tác dụng điều chỉnh giảm điện áp UF b UFdm a IF IFmin IFdm Đặc tính UF khơng có (a) có (b) thiết bị Compun dòng điện C6: Tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (TĐK) công suất phản kháng HTĐ Đặc tính UF = f(IF) có điểm gẫy máy kích thích khơng có cuộn kích từ phụ: + Khi IF < IFmin điện áp hai đầu chỉnh lưu bé điện áp chiều hai đầu cuộn kích thích nên khơng thể có dòng kích từ từ Compun iK + Khi IF > IFmin điện áp hai đầu chỉnh lưu lớn điện áp hai đầu cuộn kích thích nên bắt đầu có dòng iK Thơng thường IFmin = ( 10  30)IFđm máy phát điện nói chung khơng làm việc với phụ tải nhỏ nhược điểm bỏ qua + Nếu máy phát điện kích thích có cuộn kích từ phụ đặc tính khơng có điểm gẫy - Ưu điểm: đơn giản, tác động nhanh - Nhược điểm: + Compun tác động theo nhiễu, khơng có phản hồi để kiểm tra đánh giá kết điều chỉnh điện áp + Compun không phản ứng theo thay đổi điện áp hệ số công suất cosφ, thơng thể trì điện áp khơng đổi góp điện áp máy phát ... bé TGC nm N3,N2 + ĐK2: RU< không tác động tự khởi động động nối vào TG C UkdRU  Utkd  k at * nU Utkđ : Điện áp nhỏ TGC động tự khởi động + Điện áp khởi động RU> : không phép trở ứng với điện... TĐL phải tự động trở trạng thái xuất phat sau khoảng thời gian định, thời gian tự động trở thiết bị TĐL khoảng thời gian từ lúc TĐL khởi động lúc trở lại trạng thái ban đầu 18 C3: Tự động đóng... phục chế độ lvbt C1: Nhiệm vụ TĐH điều khiển HTĐ • Cắt tải đk phụ tải • Tự động điểu chỉnh U Q • Tự động điểu chỉnh P F • Thu thập xử lý liệu, đưa tác động điều khiển Tùy theo yêu cầu điều khiển