Phân tích, đánh giá rơle GE l90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kv ba đồn thành phố đồng hới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN NGỌC PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE GE-L90 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV BA ĐỒN - THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, luận văn có sử dụng số số liệu thống kê, tính tốn hệ thống đơn vị ngành điện; trích dẫn số viết, tài liệu rơle bảo vệ so lệch đường dây hãng GE Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Ngọc MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .2 Bố cục luận văn .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 1.1 Các đặc điểm lưới điện truyền tải 1.1.1 Tình hình cố lưới điện truyền tải .3 1.1.2 Yêu cầu trang bị hệ thống bảo vệ rơle cho lưới điện truyền tải 1.1.2.1 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho đường dây 500kV 1.1.2.2 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho đường dây 220kV 1.2 Các chức bảo vệ cho đường dây truyền tải điện cao áp 1.2.1 Bảo vệ khoảng cách .6 1.2.1.1 Sơ đồ logic 1.2.1.2 Công thức chỉnh định .6 1.2.1.3 Đặc tuyến khởi động bảo vệ khoảng cách 1.2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến làm việc bảo vệ khoảng cách 1.2.2 Bảo vệ so lệch 1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch .9 1.2.2.2 Đặc tính làm việc bảo vệ 10 1.2.2.3 Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch 10 1.2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến làm việc bảo vệ so lệch 11 1.3 Kết luận .11 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE GE L90 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV BA ĐỒN – THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI 12 2.1 Mô tả sơ đồ đấu nối thông số đường dây .12 2.2 Tính tốn ngắn mạch đường dây 12 2.3 Chức bảo vệ so lệch dòng điện GE L90 [9] .17 2.3.1 Nguyên lý làm việc 17 2.3.2 Loại bỏ suy giảm độ lệch 18 2.3.3 Tính tốn phaselets 19 2.3.4 Đặc tính hãm 20 2.3.5 Sơ đồ logic bảo vệ so lệch 22 2.3.6 Các giá trị cài đặt cho chức bảo vệ so lệch dòng điện 22 2.4 Chức bảo vệ khoảng cách 24 2.4.1 Nguyên lý hoạt động 24 2.4.2 Các giá trị cài đặt cho chức bảo vệ khoảng cách 26 2.4.2.1 Cài đặt chung cho bảo vệ khoảng cách 26 2.4.2.2 Cài đặt chức khoảng cách pha - pha (21) .27 2.4.2.3 Cài đặt chức khoảng cách pha - đất (21G) 30 2.5 Kết luận .32 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH HOẠT ĐỘNG CHỨC NĂNG 87L CỦA RƠLE GE L90 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV BA ĐỒN – THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI TRÊN NỀN MATLAB/SIMULINK .33 3.1 Tổng quan Matlab/Simulink 33 3.1.1 Matlab 33 3.1.2 Simulink 33 3.2 Xây dựng mơ hình mơ rơle GE L90 33 3.2.1 Thơng số mơ hình 33 3.2.2 Xây dựng mơ hình bảo vệ so lệch dọc đường dây 34 3.2.3 Xây dựng khối nguyên lý làm việc rơle so lệch GE L90 .37 3.3 Áp dụng mơ hình mơ để phân tích làm việc rơle 42 3.3.1 Chế độ làm việc bình thường 42 3.3.2 Sự cố pha vùng bảo vệ 43 3.3.3 Sự cố pha vùng bảo vệ .46 3.4 So sánh, phân tích đánh giá 48 3.5 Kết luận .48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 PHỤ LỤC 52 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) BẲN SAO CÁC BIÊN BẢN, NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE GE-L90 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV BA ĐỒN – THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI Học viên: Nguyễn Văn Ngọc Chuyên nghành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Khố: K34 Tóm tắt - Bảo vệ so lệch dọc bảo vệ quan trọng sử dụng đường dây truyền tải tính tác động nhanh, tác động với dạng ngắn mạch đảm bảo tính chọn lọc tuyệt đối Luận văn nghiên cứu phân tích, đánh giá rơle GE-L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới Luận văn thực phân tích, tính tốn thơng số chỉnh định cho rơle GE-L90 Dưạ nguyên lý làm việc, sơ đồ logic bảo vệ GE-L90 thơng số tính tốn chỉnh định tác giả xây dựng mơ hình mơ đặc tính làm việc rơle GE-L90 Matlab/Simulink Từ kết mơ phỏng, tác giả có số đánh giá rơle bảo vệ Mơ hình mô giúp nhân viên vận hành kiểm tra, đánh giá thơng số chỉnh định, phân tích nắm rõ đặc tính hoạt động rơle để phục vụ cho công tác vận hành, nhằm nâng cao lực vận hành góp phần đảm bảo cơng tác vận hành an tồn lưới điện Từ khố – bảo vệ so lệch; đường dây truyền tải; rơle GE-L90; sơ đồ logic; lưới điện ANALYSIS, ASSESSMENT GE-L90 DIFFERENTIAL PROTECTION FOR 220KV LINE BA DON – DONG HOI CITY Abstract - Differential protection is an important protection, it is always used for power transmission lines with no time-delay effect, which can affect all types of short circuits and ensures absolute selectivity This thesis investigates the analysis and evaluation of the GE-L90 relay to protect the 220kV line of Ba Don – Dong Hoi city The thesis has analyzed, calculated parameters for the relay GE-L90 Based on the working principle, the GE-L90's protective logic scheme and calculated parameters, the author has developed a working model of the GE-L90 relay based on Matlab/Simulink software From simulation results, the author has obtained some evaluation of this protection relay This simulation model also allows the operator to check and evaluate the adjustment parameters, to understand the operational characteristics of the relay for operation, to improve operational capability, to ensure the safe operation of the power grid Key words – differential protection; power transmission lines; GE-L90 relay; logic scheme; the power grid DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT CT (TI) Máy biến dịng điện (Current Transformer) EVNNPT Tổng cơng ty Truyền tải điện Quốc gia VT (TU) Máy biến điện áp (Voltage Transformer) TBA Trạm biến áp CÁC KÍ HIỆU F21 Bảo vệ khoảng cách F87L Bảo vệ so lệch dọc đường dây T220 Trạm biến áp 220kV DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 1.2 Tên bảng Thống kê số lần cố lưới điện truyền tải năm 2016 Thống kê số lần cố lưới điện truyền tải năm 2017 Trang 3 2.1 Dòng điện ngắn mạch 220kV 13 2.2 Dòng điện ngắn mạch ba pha 17 2.3 Dòng điện ngắn mạch pha 17 2.4 Thông số chỉnh định chức bảo vệ so lệch 24 3.1 Thông số nguồn điện 33 3.2 3.3 Thông số đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới Tham số cài đặt chức bảo vệ so lệch cho GE-L90 34 34 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Tên hình Cấu hình rơle bảo vệ điển hình cho đường dây 500 kV Cấu hình rơle bảo vệ điển hình cho đường dây 220 kV Sơ đồ logic bảo vệ khoảng cách Đặc tuyến khởi động bảo vệ khoảng cách Ảnh hưởng điện trở cố đến đặc tuyến bảo vệ khoảng cách Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ dịng so lệch Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch Sơ đồ đấu nối đường dây 220kV Ba Đồn - thành phố Đồng Hới Sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch Mơ tả đặc tính tác động rơle GE L90 Sự thay đổi vùng hãm thay đổi giá trị chỉnh định Sơ đồ logic chức bảo vệ khoảng cách pha GE L90 Sơ đồ logic vùng tác động bảo vệ khoảng cách Sơ đồ logic vùng tác động bảo vệ khoảng cách Sơ đồ logic vùng tác động bảo vệ khoảng cách Sơ đồ logic ghi nhớ điện áp bảo vệ khoảng cách Đặc tính Mho có hướng Đặc tính Mho vơ hướng Đặc tính Quad có hướng Đặc tính Quad vơ hướng Các biến thể đặc tính Mho Các biến thể đặc tính tứ giác Đặc tính tứ giác bảo vệ khoảng cách pha - đất Sơ đồ logic bảo vệ khoảng cách pha - đất vùng Sơ đồ logic bảo vệ khoảng cách pha - đất vùng Sơ đồ logic bảo vệ khoảng cách pha - đất vùng Sơ đồ phương thức bảo vệ so lệch dọc đường dây Mơ hình mơ rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây Hệ thống nguồn điện Thông số phụ tải điện Khối tín hiệu dịng pha Khối tính tốn dịng so lệch bình phương cho pha Sơ đồ khối tính tốn dịng hãm bình phương cho pha Trang 10 12 13 21 22 25 25 25 26 27 27 27 28 28 28 28 30 31 31 31 34 35 35 36 37 38 39 Số hiệu 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 Tên hình Trang Sơ đồ khối tính dịng hãm (ILOC_TRAD)2 < BP2 Sơ đồ khối tính dịng hãm (ILOC_TRAD)2 > BP2 Sơ đồ khối tính tốn cắt pha Sơ đồ đưa lệnh cắt chung rơle Mơ hình mơ bảo vệ so lệch dọc đường dây Dòng điện đo lường chế độ làm việc bình thường Đặc tính hãm rơle GE L90 chế độ làm việc bình thường Giá trị so lệch, hãm định cắt bảo vệ chế độ làm việc bình thường Dịng điện ba pha trước xảy cố ngắn mạch pha A vùng bảo vệ Đặc tính hãm rơle ngắn mạch pha vùng bảo vệ Giá trị dòng so lệch, dòng hãm định TRIP ngắn mạch vùng bảo vệ Dòng điện đường dây thực cắt ngắn mạch Mơ hình ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Dịng điện ba pha ngắn mạch pha vùng bảo vệ Đặc tính hãm rơle ngắn mạch pha ngồi vùng bảo vệ Các giá trị tính tốn dịng so lệch, dịng hãm định TRIP ngắn mạch vùng bảo vệ 39 39 40 41 41 42 42 43 44 44 45 45 46 46 47 47 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Điện nhu cầu thiếu đời sống xã hội Việc sản xuất, truyền tải phải trải qua nhiều khâu, nhiều giai đoạn nên tránh khỏi cố hư hỏng Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải đảm bảo làm việc ổn định toàn hệ thống cần phải sử dụng thiết bị bảo vệ tự động hoá Trong thiết bị này, rơle bảo vệ thiết bị đóng vai trị quan trọng Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học kĩ thuật, hãng sản xuất nhiều thiết bị rơle ngày đại, tích hợp nhiều chức hoạt động xác nên việc nghiên cứu tính tốn chỉnh định mơ đặc tính hoạt động rơle để áp dụng vận hành vấn đề cấp thiết góp phần cho đảm bảo an toàn hệ thống điện Trên lưới điện truyền tải, cố đường dây chiếm 60÷70% nên vấn đề bảo vệ rơle cho đường dây truyền tải có vai trị đặc biệt quan trọng nhằm giảm thiểu đến mức thấp thiệt hại cố đường dây sinh ra, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ, liên tục cho phụ tải an ninh lượng Trong chức bảo vệ, chức so lệch dọc bảo vệ bắt buộc phải có thời gian tác động nhanh, tác động với dạng ngắn mạch đảm bảo tính chọn lọc tuyệt đối Hiện nay, Truyền tải điện Quảng Bình sử dụng rơle GE L90 để làm bảo vệ so lệch dọc cho đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới Rơle GE L90 rơle bảo vệ mới, chưa áp dụng rộng rãi hệ thống điện, tài liệu chưa đầy đủ chủ yếu tiếng anh nên gây khó khăn cho nhân viên vận hành Trong năm gần đây, xác suất cố Truyền tải điện Quảng Bình tương đối lớn, để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lực quản lý vận hành cần nghiên cứu cách đầy đủ loại rơle Với lý trên, tác giả chọn đề tài “Phân tích, đánh giá rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, tính tốn chỉnh định mơ đặc tính hoạt động rơle bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới nhằm nắm rõ đặc tính hoạt động sơ đồ logic rơle kĩ thuật số đồng thời tính tốn số trường hợp cố đường dây để mô làm việc rơle bảo vệ so lệch GE L90 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 50 dựng hệ phương trình xác định thuật tốn bảo vệ so lệch dịng điện đồng thời giới thiệu sơ qua chức khoảng cách theo [9] Để phát triển đề tài cần tiến hành nghiên cứu mô chức bảo vệ khác có rơle GE L90 chức bảo vệ khoảng cách (F21/21N); chức chống dao động công suất (F68), chức bảo vệ dòng (F50/51, F50/51N, F67/67N), đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng độ trễ việc truyền liệu rơle GE L90 với 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Kim Hùng (2004), Bảo vệ phần tử hệ thống điện, Nhà xuất Đà Nẵng, Đà Nẵng [2] Trần Đình Long (2008), Bảo vệ hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Hoàng Việt (2004), Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện, Nhà xuất Đại học quốc gia Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh [4] Trần Quang Khánh (2013), Giáo trình sở Matlab ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Nguyễn Hữu Tình (2001), Cơ sở Matlab ứng dụng Matlab, NXB Khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Hồng Thái, Vũ Văn Tẩm (2003), Rơle số lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội [7] Nguyễn Hoàng Việt (2003), Ngắn mạch ổn định Hệ thống điện, Nhà xuất Đại học quốc gia Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [8] Kim Hung Le, Phan Huan Vu (2018), Effect of Fault Resistance on the Operating Behavior of Distance Relay, Lambert Academic Publishing [9] GE Multilin Inc (2017), L90 Line Current Differential System, USA Các trang Website [10] http://www.npt.evn.vn [Ngày truy cập: 23/06/2018] [11] http://www.gegridsolutions.com/multilin/ [Ngày truy cập: 15/07/2018] [12] http://www.etc3.com.vn [Ngày truy cập: 03/08/2016] 52 PHỤ LỤC PHỤ LỤC SƠ ĐỒ LOGIC CHỨC NĂNG SO LỆCH CỦA RƠLE GE L90 53 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ LOGIC KHỞI TẠO CHỨC NĂNG KHOẢNG CÁCH PHA-ĐẤT VÙNG 54 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ LOGIC KHỞI TẠO CHỨC NĂNG KHOẢNG CÁCH PHA-ĐẤT VÙNG ... định rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới Chương 3: Mơ đặc tính hoạt động chức F87L rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới. .. hình bảo vệ so lệch dọc đường dây Bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới sử dụng rơle GE L90 Từ sơ đồ phương thức bảo vệ so lệch dọc đường dây (Hình 3.1) sơ đồ logic bảo vệ. .. bảo vệ so lệch dọc đường dây 35 Mơ hình rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây 220kV Ba Đồn – thành phố Đồng Hới xây dựng Hình 3.2 Hình 3.2 Mơ hình mơ rơle GE L90 bảo vệ so lệch dọc đường dây