Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tự động hóa trên lưới điện phân phối tân thuận nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - NGUYỄN TRUNG NAM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TÂN THUẬN NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Phúc Khải Chữ ký: Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Nhật Nam Chữ ký: Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Trương Việt Anh Chữ ký: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 05 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: TS Trần Hoàng Lĩnh Thư ký: TS Nguyễn Ngọc Phúc Diễm PB1: TS Nguyễn Nhật Nam PB2: PGS TS Trương Việt Anh UV: PGS TS Huỳnh Châu Duy Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TRUNG NAM MSHV:1670811 Ngày, tháng, năm sinh: 22/06/1993 Nơi sinh: Tp HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ tự động hóa lưới điện phân phối Tân Thuận nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương :Tổng quan Chương :Đặc tính kỹ thuật khả vận hành tự động hóa thiết bị đóng cắt lưới điện phân phối Chương :Xây dựng mơ hình tự động hóa Chương :Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối Chương :Kết ứng dụng lưới điện phân phối Tân Thuận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :13/08/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Nguyễn Phúc Khải Tp HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô khoa Điện-Điện tử trường Đại Học Bách Khoa TPHCM hướng dẫn tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Đặc biệt, cảm ơn Thầy Nguyễn Phúc Khải tận tình hướng dẫn tơi thực đề tài luận văn tốt nghiệp Các Thầy thiếu sót, bổ sung kiến thức thực tế hữu ích giúp tơi hồn thành luận văn Sinh viên thực đề tài Nguyễn Trung Nam TĨM TẮT Điện nguồn lượng đời sống sinh hoạt trình sản xuất Nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối yêu cầu quan trọng Vì vậy, lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ tự động hóa lưới điện phân phối Tân Thuận nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện” Luận văn gồm 05 chương với nội dung xây dựng mơ hình tự động hóa lưới điện phân phối đánh giá ứng dụng lưới điện Tân Thuận Tóm tắt nội dung chính: Chương :Tổng quan Chương :Đặc tính kỹ thuật khả vận hành tự động hóa thiết bị đóng cắt lưới điện phân phối Chương :Xây dựng mơ hình tự động hóa Chương :Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối Chương :Kết ứng dụng lưới điện phân phối Tân Thuận ABSTRACT Electricity is the main energy source in daily life as well as production process Improving the distribution grid reliability is a very important requirement today Therefore, I selected the topic "A study on the distribution automation system for Tan Thuan distribution network to enhance reliability." My thesis consists of 05 chapters with the main content is to build a model of automating the distribution grid and evaluating applications on Tan Thuan grid Summary of main content: Chapter 1: Overview Chapter 2: Technical properties and automation operation capability of switchgear on distribution grid Chapter 3: Building automation model Chapter 4: Automation solutions on distribution grid Chapter 5: Application results on Tan Thuan distribution grid LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TBA : Trạm biến áp BVRL : Bảo vệ relay MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt CT : Máy biến dòng điện REC : Recloser – Thiết bị tự đóng lại DAS : Distribution Automation System - Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối MAIFI : Momentary Average Interruption Frequency Index - Chỉ số số lần điện thống qua trung bình lưới điện phân phối SAIFI : System Average Interruption Frequency Index - Chỉ số số lần điện trung bình lưới điện phân phối SAIDI : System Average Interruption Duration Index - Chỉ số thời gian điện trung bình lưới điện phân phối MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC VIẾT TẮT Chƣơng TỔNG QUAN 01 I II GIỚI THIỆU 01 Lưới điện truyền tải 01 Lưới điện phân phối 02 Lưới điện thông minh (Smart grid) 03 Tự động hóa lưới điện phân phối (DAS) 06 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .07 Phạm vi nghiên cứu 07 Giá trị thực tiễn luận văn 08 Chƣơng ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG HÓA CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .09 I II III THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .09 Cầu chì 09 LBS (Load break switch) 12 RMU (Ring main unit) .13 Recloser 14 Máy cắt relay 22 CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG 30 Cấu trúc OSI/ISO giao thức truyền thông 30 Giao thức IEC 60870-5-101 .32 Giao thức IEC 60870-5-104 .34 TIÊU CHUẨN IEC 61850 VÀ CÁC THIẾT BỊ IED 37 Tổng quan tiêu chuẩn IEC 61850 .37 Thiết bị IED hỗ trợ tiêu chuẩn IEC 61850 .37 Chƣơng XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA 39 I II III IV ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG HĨA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 39 ĐÁNH GIÁ TUYẾN DÂY ĐẠT YÊU CẦU TỰ ĐỘNG HÓA .41 Giới thiệu phần mềm PSS/Adept 41 Các toán đánh giá đạt yêu cầu vận hành tự động hóa 42 GIỚI THIỆU TUYẾN DÂY PHÚ MỸ - BỜ BĂNG 43 Tuyến dây Phú Mỹ 43 Tuyến dây Bờ Băng 43 KHẢ NĂNG VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG HÓA TUYẾN DÂY BỜ BĂNG – PHÚ MỸ .44 Trường hợp 46 Trường hợp 51 Trường hợp 56 Trường hợp 61 Trường hợp 65 Trường hợp 70 Trường hợp 75 Chƣơng GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 80 I II III SCADA 80 Khái niệm 80 Chức hệ thống SCADA hệ thống điện .80 Thành phần hệ thống SCADA 82 HỆ THỐNG DAS – SURVALENT 84 Tổng quan 84 SCADA SERVER 84 SCADA CLIENT 85 WORLDVIEW (phần mềm HMI) 87 REPLICATOR (phần mềm Historical) 88 GIẢI THUẬT FLISR 88 Khái niệm 88 Chức FLISR hệ thống DAS – Survalent 91 Phương pháp xây dựng FLISR hệ thống DAS – Survalent 92 Kết thử nghiệm FLISR hệ thống DAS – Survalent 94 Chƣơng KẾT QUẢ ỨNG DỤNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TÂN THUẬN .115 I II VẬN HÀNH THỰC TẾ DAS 116 Vận hành DAS chế độ tự động – Mode Global FLISR = Auto 119 Vận hành DAS chế độ bán tự động – Mode Global FLISR=Semi-Auto 120 Thực tế vận hành xử lý cố lưới điện Tân Thuận 121 ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 127 Đánh giá kỹ thuật 127 Đánh giá kinh tế 129 Đánh giá an ninh quốc phòng 134 Hướng phát triển đề tài .134 TÀI LIỆU THAM KHẢO ... hành tự động hóa thiết bị đóng cắt lưới điện phân phối Chương :Xây dựng mô hình tự động hóa Chương :Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối Chương :Kết ứng dụng lưới điện phân phối Tân Thuận. .. hành tự động hóa thiết bị đóng cắt lưới điện phân phối Chương :Xây dựng mô hình tự động hóa Chương :Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối Chương :Kết ứng dụng lưới điện phân phối Tân Thuận. .. điện phân phối Tân Thuận nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện? ?? Luận văn tơi gồm 05 chương với nội dung xây dựng mơ hình tự động hóa lưới điện phân phối đánh giá ứng dụng lưới điện Tân Thuận