Nghiên cứu phương pháp phát hiện, định vị, cô lập sự cố và khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối thông minh

Trong nghiên cứu này, các tín hiệu chỉ báo sự cố từ các thiết bị FTU, FI là một trong những cơ sở để công cụ FLISR phát hiện nhanh và định vị chính xác vị trí sự cố. Tiếp theo, công cụ sẽ thực hiện phân tích, đánh giá và xếp hạng phương án cô lập sự cố và khôi phục cung cấp điện dựa vào hai điều kiện ràng buộc gồm: i) lượng điện năng có thể khôi phục là lớn nhất và ii) số lượng bước thao tác là ít nhất. Kết quả thực nghiệm được trình bày để chứng minh sự hiệu quả và tính khả thi khi triển khai áp dụng mạng phân phối 22kV vào thực tế của nghiên cứu

Bài Nghiên cứu Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 Nghiên cứu phương pháp phát hiện, định vị, cô lập cố khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối thông minh Lê Duy Phúc1,2,* , Bùi Minh Dương2 , Đồn Ngọc Minh1 , Huỳnh Cơng Phúc1 , Đỗ Minh Hải1 TĨM TẮT Mơ hình lưới điện thông minh định nghĩa từ nhiều năm trước đây, có lĩnh vực quản lý lưới điện phân phối Việc ứng dụng công nghệ tự động khôi phục (viết tắt FLISR) lưới điện phân phối vấn đề quan trọng có ý nghĩa việc cải thiện số độ tin cậy cung cấp điện khu vực triển khai Khi cố xuất lưới điện phân phối, công cụ FLISR phát nhanh, định vị xác vị trí cố trước thực phân tích, tính tốn đề xuất phương án lập cố phương án khôi phục điện cho khu vực bị ảnh hưởng điện cố với thời gian xử lý nhanh, giảm thiểu tối đa lượng công suất điện bị số khách hàng điện Trong nghiên cứu này, tín hiệu báo cố từ thiết bị FTU, FI sở để công cụ FLISR phát nhanh định vị xác vị trí cố Tiếp theo, cơng cụ thực phân tích, đánh giá xếp hạng phương án cô lập cố khôi phục cung cấp điện dựa vào hai điều kiện ràng buộc gồm: i) lượng điện khơi phục lớn ii) số lượng bước thao tác Kết thực nghiệm trình bày để chứng minh hiệu tính khả thi triển khai áp dụng mạng phân phối 22kV vào thực tế nghiên cứu Từ khố: lưới điện phân phối thơng minh, phát cố, xác định vị trí cố, lập cố, khôi phục cung cấp điện Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM, Tổng công ty Điện lực Tp.HCM Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ TP.HCM Liên hệ Lê Duy Phúc, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM, Tổng công ty Điện lực Tp.HCM Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ TP.HCM Email: phucld@hcmpc.com.vn Lịch sử • Ngày nhận: 21-1-2019 • Ngày chấp nhận: 10-4-2019 • Ngày đăng: 28-5-2019 DOI : Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo cơng bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license ĐẶT VẤN ĐỀ Tổng quan FLISR lưới điện phân phối Một vấn đề quan trọng vận hành lưới điện phân phối đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện khách hàng Để đạt yêu cầu này, việc ứng dụng công nghệ tự động khôi phục lưới điện tất yếu Cơng nghệ có khả phát cố, khoanh vùng xác vị trí cố, tìm phương án cô lập vùng cố khôi phục điện cho vùng bị ảnh hưởng cố Điểm mấu chốt cơng nghệ phương pháp xác định nhanh dạng cố, xác phân đoạn cố để tiến hành lập Việc phát hiện, xác định vị trí cố lưới điện phân phối yêu cầu tất yếu lĩnh vực tự động hóa lưới điện phân phối Các phương pháp xác định phân đoạn cố nhờ vào tín hiệu cảnh báo truyền từ thiết bị phát cố lắp phát tuyến đầu nguồn (FTU), từ thiết bị báo cố (FI) tích hợp sẵn thiết bị đóng cắt kết hợp trạng thái thực tế lưới điện trình bày tài liệu 1–3 Trong tài liệu , lưới điện phân phối hình tia đơn giản mơ hình để phân tích phán đốn vùng cố dựa vào tình trạng đóng/mở thiết bị đóng cắt Phương pháp cho biết phạm vi điện cung cấp thông tin phân đoạn cố Đối với tài liệu , có FI sử dụng để chẩn đốn xác định xác phân đoạn cố Tuy nhiên, lưới điện phân phối thực tế tồn FTU FI Trong tài liệu , hai loại thiết bị nêu lắp đặt lưới điện phân phối hình tia đơn giản sử dụng để phân vùng lưới điện Dựa vào tín hiệu thơng báo cố truyền từ FTU, FI trạng thái lưới điện thực tế, vị trí cố xác định xác phát tuyến Ngồi ra, cần lưu ý rằng, thành phần mơ hình lưới điện bao gồm tải thiết bị FTU, FI, khơng có hỗ trợ thiết bị đóng cắt Thêm vào đó, phương pháp đề xuất tài liệu không đề cập vấn đề khôi phục cung cấp điện cho vùng điện ảnh hưởng cố Tài liệu giới thiệu nhiều phương pháp mơ hình hỗ trợ xử lý xảy cố Mơ hình đơn giản sử dụng Recloser (REC) để phát điện (LoV) đưa định đóng cắt với thời gian cài đặt trước Phương pháp thứ hai yêu cầu thiết bị đóng cắt phải hỗ trợ cơng nghệ giao tiếp GOOSE hạ tầng truyền dẫn thông tin Phương pháp cuối dựa vào tảng việc tích hợp hệ thống quản lý lưới điện phân phối (DMS) vào hệ thống SCADA Trích dẫn báo này: Phúc L D, Dương B M, Minh D J N, Phúc H C, Hải D J M Nghiên cứu phương pháp phát hiện, định vị, cô lập cố khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối thông minh Sci Tech Dev J - Eng Tech.; ():1-10 11 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 hữu, gọi mơ hình FLISR tập trung Mơ hình đảm nhận cơng việc thu thập liệu, phân tích, đề xuất định, thực thi đóng cắt lưới điện xuất cố Tiếp theo, mơ hình FLISR phân tán giới thiệu cho thấy thiết bị đầu cuối (RTU) trao đổi liệu với tự động thực bước phát hiện, xác định vị trí, lập cố khơi phục điện Như vậy, thấy rằng, hiệu việc ứng dụng FLISR phụ thuộc vào thiết bị phần cứng phần mềm, là: khả vận hành thiết bị cảnh báo, cấu chấp hành thiết bị, hạ tầng truyền thơng, giải thuật phát dò tìm vị trí cố, trình tự đóng cắt q trình lập khơi phục cung cấp điện Do đó, để lưới điện phân phối đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, mơ hình triển khai FLISR phải đáp ứng u cầu sau: • Phải có thiết bị điện tử thông minh đáp ứng khả trao đổi liệu mạng truyền dẫn RTU, IED, FI AMI; • Nâng cấp thiết bị hữu để có khả trao đổi liệu; • Cải thiện giải thuật phát cố, dò tìm vị trí cố để lập; • Có giải thuật khơi phục cung cấp điện cho khách hàng mà vi phạm ràng buộc điện vận hành lưới điện Phương pháp xác định vị trí lập cố Tài liệu 6,7 trình bày phương pháp xác định vị trí cố nhờ vào phép biến đổi tương đương tổng trở, phương pháp chủ yếu dựa vào giá trị dòng điện, điện áp cố thu thập từ bảng ghi cố để tìm kiếm vị trí có khả bị cố Tuy nhiên, phương pháp gặp nhiều khó khăn ảnh hưởng xuất phát từ: • Tổng trở đất điểm cố; • Khả mang tải đường dây cố; • Phát tuyến nhận điện từ nhiều nguồn Trong tài liệu 8–10 , mạng trí tuệ nhân tạo (ANN), logic mờ, hệ chuyên gia phép lai sử dụng để tìm kiếm vị trí cố lưới điện phân phối Tuy nhiên, phương pháp khơng phù hợp trường hợp lưới điện có thay đổi cấu trúc tính phối hợp relay bảo vệ Bên cạnh đó, phương pháp thường nhiều thời gian để dò tìm vị trí cố gây ảnh hưởng đến việc đảm bảo yêu cầu thời gian khôi phục cung cấp điện Phương pháp khôi phục cung cấp điện Các phương pháp khôi phục cung cấp điện nhờ vào giải thuật heuristics, meta-heuristric lập trình 12 tính tốn trình bày tài liệu 11,12 Tài liệu 13 đề cập đến phương pháp khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối để thỏa mãn ràng buộc “cực tiểu số lượng bước thao tác” Phương pháp giảm thiểu thời gian thao tác thiết bị lượng điện khôi phục khơng lớn Ngồi ra, thiết bị có khả thao tác chỗ, thời gian thao tác thiết bị ảnh hưởng đến số độ tin cậy cung cấp điện (RI) Tóm tắt nội dung nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất phương pháp tiếp cận kỹ thuật FLISR dành cho lưới điện phân phối thông minh Các thiết bị báo cố bố trí dọc đường dây để phân vùng cho phân đoạn phát tuyến trung Các tín hiệu cảnh báo từ FTU FI, tín hiệu bảo vệ khởi động relay q dòng, thơng tin cố sử dụng để thực phân tích, chẩn đốn xác định vị trí cố Trên sở đó, phương án lập cố khơi phục cung cấp điện tìm kiếm đề xuất nhờ vào việc giải hàm mục tiêu cho đảm bảo điều kiện ràng buộc: i) lượng điện khơi phục lớn ii) số lượng bước thao tác Các kết mô thực nghiệm phần mềm E-terra chứng minh tính đắn cơng trình nghiên cứu Cấu trúc báo tổ chức sau: Phần trình bày số sở lý luận phương pháp tiếp cận kỹ thuật FLISR nhóm tác giả đề xuất Trong phần 3, lưới điện phân phối mô để đánh giá tính hiệu giải thuật đề xuất Phần diễn giải kết thực nghiệm lưới điện phân phối 22kV Tại phần 5, số kết luận, đánh giá nhóm tác giả rút trình thực nghiên cứu CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN,ĐỊNH VỊ, CÁCH LY SỰ CỐ VÀ KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ XUẤT Cấu trúc FLISR phần mềm E-terra Mơ hình FLISR phần mềm E-terra xây dựng theo kiểu tập trung triển khai hệ thống máy chủ SCADA/DMS Trong hình 1, tất liệu thời gian thực ghi nhận thiết bị đo lường, thiết bị đóng cắt, RTU truyền hệ thống máy chủ FEP (Front End Server) nằm vị trí đặt hệ thống SCADA/DMS với chuẩn giao thức truyền liệu IEC 60870-5-101/104 Dữ liệu truyền từ máy chủ FEP đến cặp máy chủ SCADA chuyển đổi thành giao thức nội ISD Từ đó, cặp máy chủ DMS sử dụng liệu để thực thi Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 bước FLISR Mặt khác, RTU có tích hợp sẵn chuyển đổi giao thức IEC 61850 để đáp ứng khả thu thập trao đổi liệu từ IED để truyền máy chủ SCADA Giải thuật FLISR Công cụ FLISR phần mềm E-terra gồm bốn chức chính, bao gồm: phát cố, xác định vị trí cố, lập phân đoạn cố khôi phục cung cấp điện cho phân đoạn bị ảnh hưởng cố Khi cố xảy ra, thiết bị IED phát cung cấp thông tin cố đến máy chủ SCADA DMS Thông tin cố bao gồm dòng điện, điện áp cố tín hiệu cảnh báo từ FI Nhờ vào thơng tin này, máy chủ DMS dò tìm xác phân đoạn cố Sau đó, cơng cụ FLISR đề xuất tất kịch vận hành để lập phân đoạn cố khôi phục cung cấp điện nhờ vào việc kiểm tra trạng lưới điện xếp hạng phương án tương ứng với tiêu chí thể hàm mục tiêu, cực đại hóa số lượng điện khơi phục cực tiểu hóa số lượng bước thao tác Phương pháp phát cố Trong nghiên cứu này, phương pháp phát cố công cụ FLISR dựa vào tín hiệu báo cố từ FI việc quan sát tượng điện áp (MĐA) Khi chức bảo vệ relay recloser kích hoạt cố, tín hiệu tác động cắt bảo vệ khởi động sử dụng hiệu để xác định xác phân đoạn cố lưới điện phân phối Phương pháp xác định vị trí cố Để minh họa cho phương pháp xác định vị trí cố việc quan sát tín hiệu báo cố FI tượng điện, mơ hình lưới điện phân phối hình tia thể hình Lưới điện có 04 thiết bị đóng cắt, có 03 thiết bị tích hợp sẵn chức bảo vệ gồm: máy cắt (MC), recloser (REC1) recloser (REC2) Như vậy, thấy có tối đa 03 vị trí cố tương ứng với 03 phân đoạn F1, F2 F3 phát tuyến Bảng thể trạng thái tín hiệu thiết bị bảo vệ đặt máy cắt recloser lưới điện phân phối xuất cố tương ứng với bảy kịch có khả xảy Các giá trị “0” “1” thể cho trạng thái chức bảo vệ trạng thái thiết bị “Khơng kích hoạt” “Kích hoạt” “Mở” “Đóng” Theo thống kê từ bảng trên, kịch cố 1, 3, trường hợp cố mà thiết bị bảo vệ hoạt động tác động để lập dòng cố Kịch 2, 4, xảy thiết bị bảo vệ không đảm bảo thời gian phối hợp gây tác động vượt cấp tác động đồng thời Tuy nhiên, theo kết trên, kịch cố nào, cơng cụ FLISR phán đốn xác phân đoạn cố Phương pháp cô lập phân đoạn cố Trong lưới điện phân phối truyền thống (chưa có tham gia nguồn lượng phân tán), dòng cơng suất có hướng từ phát tuyến đến tải Vì vậy, xuất cố, relay bảo vệ recloser hoạt động để ngăn dòng điện cố đổ điểm cố Ngay lập tức, công cụ FLISR phát tiến hành dò tìm phân đoạn cố Cuối cùng, thiết bị đóng cắt phân đoạn điều khiển mở để cô lập phân đoạn cố Để chứng minh tính đắn phương pháp lập này, phương án xử lý cô lập phân đoạn cố tương ứng với kịch cố diễn giải Bảng Phương pháp khôi phục cung cấp điện Ở phương pháp này, công cụ FLISR phải thỏa mãn 02 điều kiện ràng buộc, cụ thể sau: • Cực đại lượng phụ tải điện khơi phục; • Cực tiểu số bước thực phương án Để đánh giá phương án khôi phục thỏa mãn 02 điều kiện ràng buộc nêu trên, số đánh giá hiệu (PF) lựa chọn sử dụng q trình phân tích, tìm kiếm phương án khơi phục điện Bảng : Các số đánh giá hiệu đưa vào tính tốn hàm mục tiêu sau: n F = ∑ wi × PF i=1 (1) Trong đó, w trọng số tương ứng với số PF, giá trị tùy chọn từ đến vơ (∞), n thứ tự số PF Dựa vào hàm mục tiêu 02 điều kiện ràng buộc nêu, cơng cụ FLISR đề xuất nhiều phương án khả thi việc khôi phục cung cấp điện đến khách hàng thuộc vùng bị ảnh hưởng cố Lưu đồ giải thuật FLISR đề xuất Các bước thực phương pháp FLISR đề xuất thể dạng lưu đồ hình 3, diễn giải thành 07 bước, cụ thể sau: Hiện trạng vận hành lưới điện hệ thống SCADA/DMS giám sát bao gồm: cảnh báo điện áp, dòng cố, tín hiệu báo cố từ FI/FTU Khi điện áp nút vượt giá trị ngưỡng cho phép giá trị dòng điện pha/đất cao giá trị 13 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(1):11- 21 Hình 1: Cấu trúc triển khai mơ hình FLISR tập trung hệ thống SCADA/DMS cho lưới điện phân phối Hình 2: Sơ đồ đơn tuyến phát tuyến thuộc lưới điện phân phối điển hình Bảng 1: Phương pháp xác định vị trí cố sử dụng tín hiệu cảnh báo thiết bị tương ứng với kịch vận hành Kịch Trạng thái tín hiệu MC Vị trí cố xác định REC1 REC2 KĐ TT KĐ TT 1 0 KĐ TT 1 F1 1 F2 1 0 F2 1 0 F1, F2 1 1 F3 1 1 F3 1 1 F2, F3 Giá trị “0” “1” tín hiệu khởi động KĐ đại diện cho trạng thái “Không kích hoạt” “Kích hoạt”, gửi từ relay bảo vệ máy cắt recloser Giá trị “0” “1” tín hiệu trạng thái vận hành TT đại diện cho trạng thái “Mở” “Đóng”, gửi từ relay bảo vệ máy cắt recloser 14 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 Bảng 2: Phương pháp cô lập phân đoạn cố công cụ FLISR Kịch Phương án cô lập Phân đoạn xác định nằm MC REC1 Khi cố xảy ra, MC tác động mở relay bảo vệ kích hoạt, REC1 mở nhận lệnh điều khiển từ công cụ FLISR 2, 3, Đối với kịch này, khác phạm vi điện, phương án lập thiết bị REC1 REC2 phải mở 5, 6, Phương án cô lập kịch REC2 phải mở phân đoạn cuối phát tuyến Bảng 3: Các số đánh giá hiệu sử dụng phương án khôi phục cung cấp điện STT Chỉ số đánh giá hiệu Mô tả số đánh giá hiệu phương pháp tính tốn số Xung đột dòng cơng suất (XĐDCS) Xung đột điện áp nút (XĐĐAN) PFdcs = ∑m i=1 (Bqua tai,i ) đó, m số lượng nhánh; Nếu khơng có nhánh q tải Bqua tai = 0, ngược lại Bqua tai = Pdcs – Pghn , với P dcs dòng cơng suất tính tốn and Pghn dòng cơng suất cho phép nhánh )2 ( PFap = ∑ni=1 Rap_vi pham,i đó, n số lượng nút; Nếu điện áp nút tính tốn lớn nhỏ giá trị cho phép Rap_vi pham =|Vtinh toan – Vgioi han |, ngược lại, giá trị R ap_vi pham không tất điện áp nút tính tốn nằm ngưỡng cho phép Tổng chi phí đóng cắt (TCP) Chỉ số đại diện cho chi phí đóng cắt thiết bị thực phương án cô lập cố khôi phục cung cấp điện Lượng điện không cung cấp (LĐKCC) Khi phân đoạn cố tìm thấy, chức FLISR tính tốn lượng cơng suất khơng khơi phục để so sánh, phân tích ưu/khuyết điểm phương án Số lượng khách hàng điện (KHMĐ) Số lượng khách hàng điện xác định dựa vào số lượng máy biến phân phối không cung cấp điện Thông tin lượng khách hàng máy biến phân phối tổng hợp chương trình quản lý điện OMS Số lượng bước thao tác (SLBTT) Công cụ FLISR đếm số bước thực phương án khôi phục điện để xem xét hiệu mặt thời gian Đảm bảo khả phối hợp bảo vệ (KNPHBV) Tương ứng với cấu trúc lưới điện phân phối, công cụ FLISR so sánh giá trị cài đặt bảo vệ hữu thiết bị bảo vệ với giá trị tính tốn ngắn mạch cho nhiều dạng cố, loại cố Nếu giá trị dòng ngắn mạch tính tốn nhỏ cao giá trị cài đặt hữu, công cụ FLISR xuất thông tin cảnh báo Và ngược lại, giá trị cài đặt hữu đảm bảo độ tin cậy mặt phối hợp thiết bị bảo vệ Chú thích: qua tai: Quá tải; ap_vi pham: Áp vi phạm; tinh toan: Tính toán; gioi han: Giới hạn ngưỡng khởi động ngưỡng tác động relay dòng/recloser, hệ thống nhận biết có cố lưới điện phân phối Để xác định xác phân đoạn lưới điện phân phối, tín hiệu cảnh báo bảo vệ khởi động từ FI/FTU sử dụng Dựa vào việc xem xét trạng thái kích hoạt tín hiệu này, phân đoạn cố xác định Sau phân đoạn cố xác định, liệu khứ phát tuyến cố truy xuất để phân tích lượng cơng suất khơi phục Bên cạnh đó, cơng cụ FLISR thu thập thêm thơng tin cần thiết để tính tốn khả nhận tải tuyến dây lân cận tuyến dây cố Q trình lập phương án lập khơi phục tiến hành song song thông qua việc giải hàm mục tiêu nhằm thỏa mãn điều kiện ràng buộc, i) cung cấp điện cho phụ tải điện có khả khơi phục ii) đảm bảo số bước thao tác thực 07 số đánh giá sử dụng trình tính tốn phương án khơi phục cung cấp điện Tất phương án có khả thực xếp hạng Phương án có tổng số đánh giá thấp 15 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 phương án đánh giá tốt Công cụ FLISR đề xuất bước thao tác thực ứng với phương án để người điều hành lựa chọn thực thực tế KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, NHỮNG PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN Hình thể sơ đồ sợi tóm gọn lưới điện phân phối mơ hình, đó, trạm trung gian Bàu Đưng cấp nguồn cho 02 phát tuyến gồm 473 Gò Nổi, 475 Phú Thuận thông qua máy biến 110/22kV với cơng suất đặt 16 MVA Các thiết bị đóng cắt lưới điện phân phối bao gồm máy cắt, recloser có khả thao tác xa tích hợp chức cảnh báo cố Ngoài ra, chẳng hạn cố xảy phát tuyến 473 Gò Nổi, phương án cách ly cố khơi phục cung cấp điện sử dụng nguồn từ máy biến (MBT) Bàu Đưng 110/22kV (thông qua Recloser Sa Nhỏ) từ máy biến dự phòng Củ Chi 110/22kV (thơng qua Recloser Trung Bình) Tóm lại, cố xảy lưới điện này, tín hiệu cảnh báo truyền hệ thống SCADA/DMS, dựa vào đó, cơng cụ FLISR đảm nhận nhiệm vụ tìm kiếm phương án cô lập khôi phục phù hợp Ngày 10/01/2018, cố có dạng pha chạm đất xảy phát tuyến 473 Gò Nổi với thơng tin cố thể bảng Trong hình 5, biểu đồ sóng cố thành phần điện tín hiệu tác động ghi nhận lại bảng ghi kiện relay dòng máy cắt 473 Gò Nổi Sự cố xảy phân đoạn F1 gây điện cho toàn khách hàng nhận điện từ phát tuyến 473 Gò Nổi, lượng cơng suất ước tính khơng cung cấp 1,9 MW Khi cố xảy ra, relay dòng máy cắt 473 Gò Nổi kích hoạt khởi động trước tác động để ngăn chặn dòng điện cố qua Có thể thấy rằng, khoảng chu kỳ thứ 4,0 đến chu kỳ thứ 4,8, giá trị điện áp pha dao động đáng kể vượt ngưỡng giá trị vận hành định mức Bên cạnh đó, dòng điện pha A tăng nhanh từ giá trị dòng tải vận hành đến giá trị cố 4085A trì khoảng 12,5 chu kỳ điện (tương đương với 250 miligiây) Ngoài ra, RTU phát tuyến 473 Gò Nổi nhận biết cố thông qua trao đổi thông tin với relay dòng thực truyền liệu đến hệ thống SCADA/DMS Trung tâm Tiếp theo, công cụ FLISR thực phân tích trạng thái tín hiệu cảnh báo/khởi động relay dòng recloser đề cập bảng để xác định vị trí cố nằm phân đoạn F1 Chi tiết hơn, máy cắt 473 Gò Nổi tự động điều khiển mở nhận lệnh từ relay 16 bảo vệ để cách ly dòng cố đổ vị trí cố, đó, recloser Cổ Cò Trung Lập Thượng trì trạng thái ( TT) đóng Tương tự, tín hiệu bảo vệ khởi động (KĐ) kích hoạt máy cắt 473 Gò Nổi trạng thái điện áp (MĐA) phát máy cắt hai recloser Cuối cùng, giải thuật tìm kiếm phương án lập phân đoạn cố khôi phục điện cho vùng điện cố thực công cụ FLISR với khoảng thời gian xử lý 02 phút Cần lưu ý rằng, thời gian thu thập xác thực liệu chiếm 98% tổng số thời gian xử lý giải thuật công cụ FLISR Điều ngụ ý rằng, phương pháp FLISR đề xuất phụ thuộc đáng kể vào độ xác liệu chất lượng kênh truyền liệu Mặt khác, việc bố trí thiết bị có khả điều khiển từ xa, có tích hợp FI lưới điện phân phối đóng vai trò quan trọng việc hỗ trợ cơng cụ FLISR tìm kiếm phương án phù hợp Thêm vào đó, bảng số đánh giá hiệu số lượng bước thao tác, lượng công suất bị mất, số khách hàng điện, khả đảm bảo phối hợp bảo vệ ảnh hưởng đáng kể đến kết xếp hạng phương án công cụ FLISR Một điểm đáng lưu ý rằng, số đánh giá KNPHBV phương án FLISR xếp hạng thấp nhiều so với hai phương án lại, điều phản ánh khả phối hợp bảo vệ phương án FLISR xếp hạng thấp so với phương án xếp hạng Có thể lý giải rằng, tính tốn ngắn mạch trước đề xuất phương án FLISR, việc khôi phục cung cấp điện sử dụng nguồn từ MBT Bàu Đưng 110/22kV (16 MVA) có dòng ngắn mạch thấp so với phương án sử dụng nguồn từ MBT dự phòng Củ Chi 110/22kV (63 MVA), đó, khả phối hợp bảo vệ thiết bị bảo vệ bố trí dọc phát tuyến 473 Gò Nổi thấp Có thể nhận thấy rằng, tổng số đánh giá hiệu nhỏ, phương án tương ứng xếp hạng cao Trong phương án đề cập bảng 7, phương án xếp hạng cao nhất, việc phải thỏa mãn hai điều kiện ràng buộc nêu nghiên cứu, phải đảm bảo khả phối hợp bảo vệ không xảy xung đột thiết bị áp dụng cấu trúc lưới điện Kết tiến trình lập cố khơi phục điện cho phân đoạn lại 81% tổng số lượng khách hàng điện khôi phục, tương ứng với 1,38 MW ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Nghiên cứu trình bày phương pháp tiếp cận dành cho lưới điện phân phối thơng minh, đó, tín hiệu khởi động/cảnh báo từ FI/FTU sử dụng kết hợp với trạng thái hữu lưới Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 Hình 3: Lưu đồ giải thuật phương pháp FLISR đề xuất Bảng 4: Thông tin cố pha chạm đất ghi nhận từ relay Thông số Thông tin cố Pha A Pha B Pha C Đất Dòng cố 4084,6 A 2,3 A 4,0 A 4078,4 A Đ/áp cố kV kV kV kV 17 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 Hình 4: Sơ đồ sợi lưới điện phân phối Bàu Đưng vị trí cố nằm phân đoạn F1 (phân đoạn nằm MC 473 Gò Nổi Recloser Cổ Cò) Hình 5: Biểu đồ sóng dòng điện/điện áp tương ứng với cố pha chạm đất F (IA_A, IB_A, IC_A giá trị dòng điện cố tức thời pha A, B, C; VA_V, VB_V, VC_V giá trị điện áp cố tức thời pha A, B, C tín hiệu 50G1P, 50G2P, 50A1P đại diện cho tín hiệu cắt cấp độ 1, cấp độ pha A) 18 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(1):11- 21 Bảng 5: Bảng hiển thị thơng tin tín hiệu trạng thái tương ứng với cố F Tín hiệu trạng thái relay dòng recloser Relay 473 Gò Nổi Recloser Cổ Cò Recloser Trung Lập Thượng KĐ TT MĐA KĐ TT MĐA KĐ TT MĐA 1 1 1 Bảng 6: Bảng thống kê kết tính tốn số đánh giá cố pha chạm đất phát tuyến Gò Nổi Phương án FLISR XĐ DCS XĐ ĐAN TCP LĐ KCC KH MĐ SLB TT KNP HBV Tổng PF Phương án xếp hạng 0 525 1049 20 245 1841 Phương án xếp hạng 0 525 1049 20 2470 4066 Phương án xếp hạng 0 525 1049 40 2715 4333 Bảng 7: 03 phương án xử lý cố đề xuất công cụ FLISR cố phân đoạn F Xếp hạng Bước thực Số KH khôi phục (KH) Số KH không khôi phục (KH) Số lượng điện không khôi phục (kW) Tổng PF Hàm tiêu i mục Hàm mục tiêu ii B1: mở recloser Cổ Cò; B2: đóng recloser Sa Nhỏ 4720 1049 525,33 1841,47 3821,46 B1: mở recloser Cổ Cò; B2: đóng recloser Trung Bình 4720 1049 525,33 4066,39 6038,84 B1: mở recloser Trung Lập Thượng; B2: đóng recloser Sa Nhỏ; B3: mở recloser Cổ Cò; B4: đóng recloser Trung Bình 4720 1049 525,33 4333,53 8286,07 điện để phát xác định phân đoạn cố Ưu điểm phương pháp tóm tắt qua nội dung sau: i Có khả xác định trường hợp tác động vượt cấp relay dòng; ii Cảnh báo khả phối hợp bảo vệ phát tuyến lân cận phát tuyến cố; iii Tiến trình lập phương án lập khôi phục cung cấp điện thực cách giải hàm mục tiêu dựa vào hai điều kiện ràng buộc iv Căn kết mô thực nghiệm, thời gian xử lý phương pháp FLISR thỏa mãn yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT FLISR: Phương pháp phát hiện, định vị, cô lập cố khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối thông minh – Fault Detection, Location, Isolation and Service Restoration; FTU: Thiết bị thu thập liệu đặt phát tuyến đầu nguồn – Feeder Terminal Unit; FI: Thiết bị báo cố – Fault Indicator; REC: Thiết bị Recloser; 19 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(1):11- 21 LoV: Tín hiệu cảnh báo điện áp – Loss of Voltage; GOOSE: Giao thức truyền thông tin kiện nội trạm biến áp – Generic Object-Oriented Substation Event; DMS: Hệ thống quản lý lưới điện phân phối – Distribution Management System; SCADA: Hệ thống giám sát điều khiển từ xa – Supervisory Control and Data Acquisition; IED: Thiết bị điện tử thông minh – Intellegent Electronic Device; AMI: Hạ tầng đo đếm tiên tiến – Advanced Measurement Infrastructure; ANN: Mạng trí tuệ nhân tạo – Artificial Neural Network; RI: Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện – Reliability Index; FEP: Thiết bị thu thập liệu – Front End Server; MĐA: Mất điện áp; MC: Máy cắt; TT: Trạng thái; KĐ: Khởi động; XĐDCS: Xung đột dòng cơng suất; XĐĐAN: Xung đột điện áp nút; TCP: Tổng chi phí; LĐKCC: Lượng điện khơng cung cấp được; KHMĐ: Số khách hàng điện; SLBTT: Số lượng bước thao tác; KNPHBV: Khả phối hợp bảo vệ XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Nhóm tác giả xin cam đoan khơng có xung đột lợi ích cơng bố báo ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ Lê Duy Phúc đưa ý tưởng viết bài, đóng góp diễn giải phương pháp thực hiện, kết thực nghiệm, phân tích thảo luận nghiên cứu viết thảo Bùi Minh Dương đóng góp phần tổng 20 quan kết luận viết Đoàn Ngọc Minh Huỳnh Cơng Phúc tham gia mơ hình hóa liệu hệ thống DMS thực thu thập số liệu, liệu từ thực nghiệm Đỗ Minh Hải tham gia thu thập liệu kiểm tra lại viết TÀI LIỆU THAM KHẢO Zhihai T, Liang G, Qiupeng S, Fengqing Z, Zhihong L Simplified Model of Distribution Network based on Minimum Area and its Application In: China International Conference on Electricity Distribution (CICED); 2012 Shang hai Kho TLT Xin L; 2011 Master thesis Zhihai T, Liang G, Taileng K, Fengqing Z, Yu Z, Xiaoyun H, et al An accurate fault location method of smart distribution network China International Conference on Electricity Distribution (CICED) 2014;p 23–26 Available from: China.DOI: 10.1109/CICED.2014.6991842 Siirto O, Kuru J, Lehtonen M Fault location, isolation and restoration in a city distribution network In: Electric Power Quality and Supply Reliability Conference (PQ); 2014 p 11– 13 Available from: DOI:10.1109/PQ.2014.6866843 Coster E, Kerstens W, Berry T Self-healing distribution networks using smart controllers In: The 22rd International Conference on Electricity Distribution; 2013 Ferreira GD Impedance-based fault location for overhead and underground distribution systems In: The Proc North Amer Power Symp; 2012 p 1–6 Choi MS, Lee SJ, Lim SI, Lee DS, Yang X A direct three-phase circuit analysis-based fault location for line-to-line fault IEEE Trans Power Del 2007;22(4):2541–2547 Souza JCS, Rodrigues MAP, Schilling MT, Filho MBDC Fault location in electrical power systems using intelligent systems techniques IEEE Trans Power Del 2001;16(1):59–67 10 Teo CY, Gooi HB Articial intelligence in diagnosis and supply restoration for a distribution network IEE Proc Gener Transm Distrib 1998;145(4):444–450 11 Momoh JA, Dias LG, Laird DN An implementation of a hybrid intelligent tool for distribution system fault diagnosis IEEE Trans Power Del 1997;12(2):1035–1040 12 Zidan A, El-Saadany EF A cooperative multi-agent framework for self-healing mechanisms in distribution systems IEEE Trans Smart Grid 2012;3(3):1525–1539 13 Sanches DS, London JBA, J, Delbem ACB Multi-objective evolutionary algorithm for single and multiple fault service restoration in large-scale distribution systems Elect Power Syst Res 2014;110:144–153 Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(1):11- 21 Research Article The Fault Detection, Location, Isolation and Service Restoration Research for a Smart Distribution Network Phuc Duy Le1,* , Duong Bui Minh2 , Minh Doan Ngoc1 , Phuc Huynh Cong1 , Hai Do Minh1 ABSTRACT The smart grid model has been determined in recent years, which is included the smart distribution network field The application of self-healing technology in the smart distribution network is one of the most important problems needed to be solved to enhance the reliability indexes of implemented areas When a fault occurs, FLISR tool will quickly detect and locate the fault segments accurately before implementing calculation, analysis and proposing isolation and service restoration plans which minimize the amount of lost power or outaged customers at power supply interrupted areas This research proposes a method based on fault indicated signals from FTU, FI that can help FLISR tool quickly detect and locate the fault segments within a short-time process Then, the FLISR tool will analyzes, evaluates and ranks the isolation and service restoration plans based on two main constraints included: restoring the possible maximum number of out-of-service loads; and (ii) limiting the minimum number of switching operation An experimental result is used to validate the FLISR approach proposed for a real 22kV distribution network Key words: Smart distribution network, fault detection, fault location, fault isolation, service restoration Ho Chi Minh City Load Dispatching Center, Ho Chi Minh Power Corporation Technology Institute, HUTECH University Correspondence Phuc Duy Le, Ho Chi Minh City Load Dispatching Center, Ho Chi Minh Power Corporation Email: phucld@hcmpc.com.vn History • Received: 21/1/2019 • Accepted: 10/4/2019 Published: 28/5/2019 DOI : Copyright â VNU-HCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Le P D, Minh D B, Ngoc M D, Cong P H, Minh H D The Fault Detection, Location, Isolation and Service Restoration Research for a Smart Distribution Network Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 2(1):11-21 21 ... xác định xác phân đoạn cố lưới điện phân phối Phương pháp xác định vị trí cố Để minh họa cho phương pháp xác định vị trí cố việc quan sát tín hiệu báo cố FI tượng điện, mô hình lưới điện phân phối. .. lập phân đoạn cố Để chứng minh tính đắn phương pháp cô lập này, phương án xử lý cô lập phân đoạn cố tương ứng với kịch cố diễn giải Bảng Phương pháp khôi phục cung cấp điện Ở phương pháp này, công... thực nghiệm lưới điện phân phối 22kV Tại phần 5, số kết luận, đánh giá nhóm tác giả rút q trình thực nghiên cứu CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN,ĐỊNH VỊ, CÁCH LY SỰ CỐ VÀ KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ XUẤT