Sử dụng matlab simulink mô phỏng rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp t60 GE tại trạm biến áp 220kv ba đồn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐỒN ANH LINH SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK MƠ PHỎNG RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP T60-GE TẠI TRẠM BIẾN ÁP 220KV BA ĐỒN 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 xin cam đoan tồn nội dung luận văn tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu chun ngành điện Việt Nam số báo giới Số liệu đưa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tơi, khơng chép hay lấy số liệu công bố Nếu sai so với lời cam đoan trên, xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Tác giả Đoàn Anh Linh MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 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 .2 Đặt tên đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 1.1 Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) 1.1.1 Nguyên lý .3 1.1.2 Hãm hài 1.1.3 Hãm cộng thêm biến dịng bị bão hồ 1.1.4 Cắt nhanh khơng hãm với cố máy biến áp có dòng lớn 1.2 Bảo vệ so lệch chống chạm đất (87N) 1.2.1 Nguyên lý 1.2.2 Đường đặc tính bảo vệ so lệch chống chạm đất giới hạn (F87N) 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch Máy biến áp 1.3.1 Dịng từ hóa mạch từ q trình đóng điện máy biến áp 1.3.2 Các thành phần sóng hài q trình đóng xung kích máy biến áp 10 1.3.3 Dịng từ hóa q trình cố ngồi vùng 11 1.3.4 Quá kích thích máy biến áp .12 1.3.5 Tỉ số biến đổi máy biến áp .12 1.3.6 Bão hòa máy biến dòng 12 TÓM TẮT CHƯƠNG 13 CHƯƠNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ T60-GE BẢO VỆ SO LỆCH14 MÁY BIẾN ÁP 14 2.1 Tổng quan 14 2.1.1 Giới thiệu rơ le T60 – GE 14 2.1.2 Một số thông tin cài đặt chỉnh định rơ le liên quan 15 2.2 Giải thuật tính tốn chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơ le T60-GE 15 2.2.1 Xác định cuộn tham chiếu: 16 2.2.2 Quy đổi dòng điện phía máy biến áp 16 2.2.3 Dòng hãm hài 20 2.3 Áp dụng giải thuật tính tốn cho máy biến áp AT2 trạm 220kV Ba Đồn 21 2.3.1 Chọn cuộn tham chiếu: .21 2.3.2 Quy đổi dòng điện .21 TÓM TẮT CHƯƠNG 23 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA RƠ LE T60-GE BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP BẰNG MATLAB – SIMULINK 24 3.1 Tổng quan Matlab/Simulink .24 3.1.1 Matlab .24 3.1.2 Simulink 24 3.2 Mơ hình hóa bảo vệ so lệch MBA Matlab/Simulink 24 3.2.1 Sơ đồ bảo vệ MBA AT2 TBA 220kV Ba Đồn 24 3.2.2 Mơ hình hóa rơ le T60-GE bảo vệ MBA AT2 TBA 220kV Ba Đồn Simulink .26 TÓM TẮT CHƯƠNG 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 38 4.1 Trường hợp làm việc bình thường 38 4.1.1 Phương thức vận hành: 38 4.1.2 Kết mô nhận xét: .39 4.2 Trường hợp đóng điện xung kích 42 4.2.1 Phương thức vận hành 42 4.2.2 Kết mô nhận xét .42 4.3 Ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ phía 110kV .45 4.3.1 Phương thức vận hành 45 4.3.2 Kết mô nhận xét .45 4.4 Ngắn mạch pha vùng bảo vệ phía 220kV 47 4.4.1 Phương thức vận hành .47 4.4.2 Kết mô nhận xét: 48 4.5 Ngắn mạch pha vùng bảo vệ phía 110kV 50 4.5.1 Phương thức vận hành .50 4.5.2 Kết mô nhận xét: 51 4.6 Ngắn mạch pha vùng bảo vệ phía 22kV 53 4.6.1 Phương thức vận hành .53 4.6.2 Kết mô nhận xét: 54 TÓM TẮT CHƯƠNG 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .60 PHỤ LỤC 61 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ .70 BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP T60-GE TẠI TRẠM BIẾN ÁP 220KV BA ĐỒN Học viên: Đoàn Anh Linh Mã số: 8520201 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Khoá: K34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Máy biến áp phần tử quan trọng liên kết hệ thống sản xuất, truyền tải phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu bảo vệ rơle cho máy biến áp cần thiết, đặc biệt trạm biến áp lớn Bảo vệ so lệch dùng làm bảo vệ cho máy biến áp Việc mơ rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp giúp người nghiên cứu nắm rõ nguyên lý hoạt động rơ le, mơ tả xác phản ứng rơ le yếu tố ảnh tới hoạt động rơ le trường hợp vận hành cụ thể Đầu tiên, luận văn trình bày số nội dung lý thuyết bảo vệ so lệch máy biến áp Tiếp theo giới thiệu tổng quan rơ le T60GE giải thuật tính tốn, bảo vệ máy biến áp rơ le, áp dụng giải thuật tính toán cho đối tượng cụ thể trạm biến áp 220kV Ba Đồn Sau đó, luận văn xây dựng mơ hình mơ rơ le T60-GE bảo vệ so lệch máy biến áp Matlab-Simulink Cuối luận văn tiến hành phân tích, đánh giá q trình hoạt động rơ le trường hợp vận hành so sánh thực tế dựa kết đạt q trình mơ Từ khố – Máy biến áp lực, bảo vệ so lệch, T60-GE, mô phỏng, trạm 220kV Ba Đồn Abstract – Transformer is one of the important components in power system used to connect generation, transmission and distribution systems The study of transformer relay protection is crucial, especially for large scale substations Differential protection is the main protection for the transformer The simulation of transformer protection relays is a method that helps researchers and operators i) understand the principle of relay operation, ii) describes accurately the relay's response and iii) find out the factors that affect the operation of the relay in specific cases In this research, firstly, theoretical contents on transformer substitution protection are presented Secondly, an overview of the T60-GE relay is given and the calculation algorithm of transformer differential protection relay is introduced The calculation is then applied to the transformer at the Ba Don 220kV substation Thirdly, T60GE relay is modeled to simulate the operation of a transformer under relay protection by using Matlab/Simulink Finally, the results collected in various scenarios from the simulation are analyzed and compared with actual case data to evaluate the work of the relay Key words - Power transformer, Differential protection, T60-GE, Simulation, Ba Don 220kV substation DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÍ HIỆU F87T Bảo vệ so lệch máy biến áp F87N Bảo vệ so lệch chống chạm đất giới hạn máy biến áp CÁC CHỮ VIẾT TẮT CT (TI) Máy biến dòng điện VT (TU) Máy biến điện áp MC (CB) Máy cắt MBA Máy biến áp NM Ngắn mạch TBA Trạm biến áp BVSL Bảo vệ so lệch DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 2.1 Tính tốn quy đổi dòng điện phụ thuộc tổ đấu dây[6] 17 3.1 Thơng số MBA AT2 trạm 220kV Ba Đồn 25 3.2 4.1 Thông số chỉnh định rơ le T60-GE trạm 220kV Ba Đồn Tổng hợp kết mô 25 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2a 1.2b 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Tên hình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp Đường đặc tính làm việc F87T Đường đặc tính làm việc F87T Vùng bảo vệ F87N Các dịng đầu vào F87N Đặc tính làm việc F87N Liên kết từ thông lõi máy biến áp Dịng từ hóa máy biến áp q trình đóng xung kích Dạng sóng dịng xung kích đóng MBA khơng tải Mối quan hệ dịng xung kích hịa máy biến áp song song Dịng từ hóa q trình q kích thích Dạng sóng dịng điện q trình bão hịa biến dịng Giao diện rơ le T60-GE Sơ đồ sợi rơ le T60-GE Sơ đồ tính tốn dịng so lệch, dịng hãm Sơ đồ khối dòng hãm hài bậc Sơ đồ khối dòng hãm hài bậc Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT2 Sơ đồ mô tổng quát Khối nguồn Three Phase Source Khai báo thông số khối nguồn Three Phase Source Sơ đồ cách khai báo khối MC Three Phase Breaker Sơ đồ cách khai báo khối đo lường Khối MBA pha cuộn dây Khai báo khối MBA pha cuộn dây Sơ đồ khai báo khối phụ tải Sơ đồ khai báo khối cố Three – Phase Fault Mơ hình tổng quát nhóm khối logic Sơ đồ khối Goto – Lấy dịng phía MBA Sơ đồ khối From, khối Gain Khai báo tỷ số biến dòng khối Gain Mơ hình khối tính tốn pha A Trang 9 10 11 12 12 13 14 14 20 20 21 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 Số hiệu Tên hình Trang 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 4.1 Logic tính dịng IdA IrA, Id2A, Id5A Khai báo khối Fourier Khối Logic rơ le Relay_Logic pha B Đường đặc tính làm việc thực tế Đường đặc tính làm việc mơ M-file Sơ đồ logic khối Diff-Trip B Logic khối Block F87T Mơ hình mơ trạng thái làm việc bình thường 33 34 34 35 35 36 36 37 38 4.2 Dịng điện thứ phía MBA làm việc bình thường Dịng nhị thứ pha A trước hiệu chỉnh Dòng nhị thứ pha A sau hiệu chỉnh Dòng so lệch dòng hãm trường hợp làm việc bình thường Logic Trip trường hợp làm việc bình thường Đường đặc tính so lệch trường hợp MBA làm việc bình thường Mơ hình mơ trạng thái đóng điện xung kích Dạng sóng dịng điện phía MBA đóng xung kích Dịng so lệch dịng hãm trường hợp đóng điện xung kích Logic rơ le làm việc trường hợp đóng xung kích Dịng so lệch bản, dịng sóng hài bậc bậc đóng xung kích Đường đặc tính làm việc đóng xung kích MBA Mơ hình mơ ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ phía 110kV Dịng điện phía MBA NM ngồi vùng bảo vệ phía 110kV Dòng so lệch dòng hãm trường hợp NM ngồi phía 110kV Logic làm việc rơ le NM ngồi vùng phía 110kV Đặc tính làm việc rơ le ngắn mạch vùng bảo vệ Mơ ngắn mạch vùng bảo vệ phía 220kV 39 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 48 65 - Phía trung áp: Khơng có - Phía hạ áp: Loại điều áp khơng điện phía 22kV Nhà sản xuất: ASP Loại: F II 02.27.451 30KV/5P 12.Hệ thống làm mát: - Gồm 14 quạt 02 bơm dầu chia thành 02 nhóm khởi động theo nhiệt độ: Nhóm 1: 14 quạt khởi động nhiệt độ dầu đạt 55ºC (Nhiệt độ cuộn dây đạt 73ºC) Nhóm 2: 02 bơm khởi động nhiệt độ dầu đạt 65ºC (Nhiệt độ cuộn dây đạt 83ºC) 13.Dầu cách điện: Shell Diala AX Tổng khối lượng: 50 14.Trọng lượng máy biến áp: - Trọng lượng tổng: 150 - Trọng lượng vận chuyển: 90 15.Kích thước MBA: - Kích thước vận chuyển (DxRxC): 83000ºCºx3900x4900 mm - Kích thước bao: (DxRxC): 10310x5040x7420 mm 66 Phụ lục 2: Phiếu chỉnh định rơ le T60-GE trạm biến áp 220kV Ba Đồn 67 68 69 70 BẢN SAO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ... thể mô làm việc rơ le T60- GE bảo vệ so lệch máy biến áp AT2 trạm biến áp 220kV Ba Đồn 14 CHƯƠNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ T60- GE BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 2.1 Tổng quan 2.1.1 Giới thiệu rơ le T60 – GE. .. đề bảo vệ so lệch máy biến áp - Nghiên cứu giải thuật làm việc chức bảo vệ so lệch rơ le T60 - GE 2 - Sử dụng công cụ mô Matlab/ Simulink để mô rơ le T60 - GE bảo vệ so lệch cho máy biến áp 220/110/22kV... trạm biến áp vấn đề bảo vệ thiết bị điện khỏi cố lưới điện quan tâm đầu tư, đặc biệt bảo vệ máy biến áp Hệ thống bảo vệ máy biến áp bao gồm nhiều loại bảo vệ khác bảo vệ so lệch máy biến áp sử