Nghiên cứu khả năng áp dụng bảo vệ diện rộng cho hệ thống điện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ÁP DỤNG BẢO VỆ DIỆN RỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: ĐỖ ĐỨC TÔN Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT HÀ NỘI 2009 MỤC LỤC Trang Danh mục kí hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Lời nói đầu Chương 1: SỰ CỐ DIỆN RỘNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LỚN 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Sự cố WSCC (Western Systems Coordinating Council), Hoa Kì 1.1.2 Sự cố West Tennessee, Hoa Kì 1.1.3 Sự cố Idaho, Hoa Kì 1.2 Nguyên nhân cố diện rộng biện pháp cứu chữa 12 1.3 Các lỗi tiềm ẩn hệ thống bảo vệ rơle 15 Chương 2: TỔNG QUAN CƠ SỞ KĨ THUẬT CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ DIỆN RỘNG 18 2.1 Giới thiệu chung hệ thống bảo vệ diện rộng 18 2.1.1 Các yêu cầu chung hệ thống bảo vệ diện rộng 18 2.1.2 Các liệu đầu vào hệ thống bảo vệ diện rộng 19 2.1.3 Các yêu cầu chất lượng liệu đầu vào 22 2.1.4 Các biện pháp ngăn chặn cố diện rộng 23 2.2 Nền tảng kĩ thuật hệ thống bảo vệ diện rộng 26 2.2.1 Công nghệ đo lường xử lí véctơ pha hệ thống bảo vệ diện rộng 26 2.2.2 Công nghệ truyền thông 31 2.3 Các phương pháp phân tích liệu dự báo nguy xảy cố diện rộng 34 2.3.1 Kĩ thuật ổn định góc 34 2.3.2 Kĩ thuật ổn định điện áp 43 2.3.3 Ứng dụng hệ thống chuyên gia để ngăn chặn cố diện rộng 49 2.4 Các phương thức điều chỉnh, điều khiển ngăn chặn cố diện rộng 52 2.4.1 Phương thức điều khiển trực tiếp điện áp nút 52 2.4.2 Huy động công suất phản kháng 52 2.4.3 Hoạt động điều áp tải 53 2.4.4 Huy động công suất tác dụng 54 2.4.5 Phối hợp vận hành công ty truyền tải 54 2.5 Các tác động bảo vệ hạn chế cố diện rộng 54 2.5.1 Khái niệm hệ thống bảo vệ đặc biệt 55 2.5.2 Sơ đồ sa thải máy phát điện 57 2.5.3 Sơ đồ cắt tải nhanh 61 2.5.4 Bộ ổn định hệ thống điện 61 2.5.5 Rơle phát đồng 62 2.5.6 Sa thải phụ tải tần số thấp 64 2.5.7 Sa thải phụ tải điện áp thấp 68 2.5.8 Điều chỉnh nhanh van turbine máy phát điện 74 2.6 Các hệ thống bảo vệ diện rộng vận hành giới 75 2.6.1 Điều khiển trực tiếp điện áp nút Pháp 75 2.6.2 Hỗ trợ thông tin cho nhân viên vận hành Pháp 75 2.6.3 Bảo vệ chống sụp đổ điện áp hệ thống điện Hydro-Quebec, Canada 76 2.6.4 Khóa OLTC máy biến áp phân phối Pháp 76 2.6.5 Giảm điện áp đặt OLTC Pháp 77 2.6.6 Sa thải phụ tải hệ thống thủy điện British Columbia (BC), Canada 77 2.6.7 Ngăn chặn sụp độ điện áp hệ thống thủy điện Ontario, Canada 78 2.6.8 Sa thải phụ tải cấu trúc lưới thay đổi Italia 78 2.7 Xu hướng phát triển hệ thống bảo vệ diện rộng 79 2.7.1 Nâng cấp chức SCADA/EMS 79 2.7.2 Kiến trúc nhiều lớp hệ thống bảo vệ diện rộng 80 2.7.3 Các thiết bị đầu cuối hệ thống bảo vệ diện rộng 82 2.7.4 Kiến trúc thiết bị đầu cuối 83 Chương 3: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA VIỆT NAM 87 3.1 Tổng quan hệ thống điện Việt Nam 87 3.2 Hệ thống bảo vệ điều khiển 90 3.2.1 Hệ thống bảo vệ lưới điện 500 kV 90 3.2.2 Hệ thống sa thải phụ tải theo tần số 93 3.2.3 Hệ thống sa thải đặc biệt 95 3.2.4 Hệ thống SCADA/EMS 95 3.3 Tình hình cố Việt Nam 96 3.3.1 Sự cố ngày 27 tháng 12 năm 2006 97 3.3.2 Sự cố ngày 25 tháng năm 2009 100 3.3.3 Nhận xét chung: 103 Chương 4: ÁP DỤNG BẢO VỆ DIỆN RỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 104 4.1 Các vấn đề đặt áp dụng bảo vệ diện rộng cho hệ thống điện Việt Nam 104 4.2 Các thuật tốn tìm vị trí tối ưu đặt PMU 105 4.2.1 Các định nghĩa 105 4.2.2 Các luật quan sát PMU 105 4.2.3 Rút gọn sơ đồ 107 4.2.4 Các phương pháp xác định vị trí đặt tối ưu cho PMU 110 4.3 Xác định vị trí đặt tối ưu PMU hệ thống 500 kV Việt Nam 115 Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT WSCC Western Systems Coordinating Hội đồng điều phối điện miền Council Tây (Tên cũ, trước 18 tháng năm 2002) WECC Western Electricity Coordinating Hội đồng điều phối điện miền Council Tây (Tên WSCC, từ 18 tháng năm 2002 đến nay) COI NERC California-Oregon AC Đường dây liên kết xoay chiều Intertie California-Oregon North American Electric Tập đoàn độ tin cậy điện Bắc Reliability Corporation Mĩ (North American Electric (trước 28 tháng năm 2006 Reliability Council) Hội đồng độ tin cậy điện Bắc Mĩ) WAPS Wide Area Protection System Hệ thống bảo vệ diện rộng FACTS Flexible AC transmission system Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt EMS Energy Management System SCADA Supervisory, Control And Data IEEE Hệ thống quản lí lượng Giám sát, điều khiển thu thập Acquisition liệu Institute of Electrical and Hội kĩ sư điện điện tử Electronics Engineers HVDC High-voltage direct current Dòng điện chiều điện áp cao EMTP ElectroMagnetic Transients Chương trình độ điện từ Program PMU Phasor Measurement Unit Thiết bị đo véctơ pha WAMS Wide Area Measurement System hệ thống đo lường diện rộng SVC static VAr compensator Thiết bị bù tĩnh ANSI American National Standards Viện tiêu chuẩn Quốc gia Institute Hoa Kì GPS Global Positioning Satellite Vệ tinh định vị toàn cầu BPA Bonneville Power Cục lượng Bonneville Administration PDC Phasor Data Concentrator Bộ tập trung liệu véctơ pha SCE Southern California Edison (tên riêng) EPRI Electric Power Research Institute Viện nghiên cứu điện lực TEPCO Tokyo Electric Power Co.Inc Công ty điện lực Tokyo ES Expert System Hệ thống chuyên gia BPES Backup Protection Expert Hệ thống chuyên gia bảo vệ dự System phòng Automatic Voltage Regulator Thiết bị tự động điều chỉnh điện AVR áp OLTC On Load Tap Changer Bộ điều áp tải ENEL Ente Nazionale per l'Energia Công ty điện lực Quốc gia Italia eLettrica SPS Special Protection System Hệ thống bảo vệ đặc biệt RAS Remedial Action Scheme Sơ đồ tác động khắc phục PSS Power Pystem Stabilizer Bộ ổn định hệ thống điện RFC Remote Feedback Controller Bộ điều khiển phản hồi từ xa EDF Électricité de France Điện lực Pháp DSM Demand Side Management Quản lí nhu cầu LPC Local Protection Center Trung tâm bảo vệ địa phương SPC System Protection Center Trung tâm bảo vệ hệ thống SPT System Protection Terminal Thiết bị đầu cuối hệ thống bảo vệ VIP Voltage Instability Predictor Thiết bị dự báo ổn định điện áp WAN Wide Area Network PEFD Protection Element Functionality Hư hỏng chức phần tử bảo Defect Mạng diện rộng vệ HTĐ Hệ thống điện MBA Máy biến áp MPĐ Máy phát điện ĐD Đường dây TBA Trạm biến áp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sơ đồ trạng thái vận hành HTĐ Hình 1.2 Vị trí cố trạm Hình 1.3 Đặc tính momen động Hình 1.4 Dạng sóng điện áp dòng điện pha bắt đầu chế độ đồng 10 Hình 1.5 Rơle phát động chế độ dao động chậm 11 Hình 1.6 Các điện áp dịng điện Borah trước ĐD Borah-Jim Bridger bị cắt 11 Hình 1.7 Quá trình biến thiên tần số trượt 12 Hình 1.8 Rơle khơng thể phát đồng tần số trượt lớn 12 Hình 2.1 Sơ đồ khối thiết bị đo véctơ pha 26 Hình 2.2 Các thiết bị đo véctơ pha WECC 27 Hình 2.3 Hệ thống đo lường xử lí liệu véctơ pha BPA 28 Hình 2.4 Hiển thị liệu thời gian thực đọc chuỗi 30 Hình 2.5 Rơle phát đồng R- R& 37 Hình 2.6 Mơ tả ổn định điện áp khơng gian trạng thái 45 Hình 2.7 Đường cong VPQ biểu diễn quĩ đạo điện áp phụ tải V 46 Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống chuyên áp dụng cho bảo vệ diện rộng 50 Hình 2.9 Sơ đồ sa thải MPĐ dựa thông tin diện rộng 59 Hình 2.10 Ngun lí rơle phát đồng 63 Hình 2.11 Sơ đồ sa thải phụ tải theo tần số thích nghi 66 Hình 2.12 Logic sa thải phụ tải tần số thấp thích nghi 68 Hình 2.13 Hệ thống truyền tải hai ĐD cấp cho tải khơng đổi 70 Hình 2.14 Đường cong PV chế độ vận hành bình thường sau ĐD bị cắt 70 Hình 2.15 Mơ hình HTĐ để nghiên cứu ổn định điện áp 72 Hình 2.16 Điện áp hiệu dụng nút trước cắt tải nút 73 Hình 2.17 Đặc tính điện áp thấp thời gian thuộc 73 Hình 2.18 Điện áp hiệu dụng nút sau cắt tải nút 74 Hình 2.19 Kiến trúc bảo vệ diện rộng nhiều lớp 80 Hình 2.20 Thiết kế WAMS 81 Hình 2.21 Thiết kế bảo vệ diện rộng 81 Hình 2.22 Các thiết bị đầu cuối hệ thống bảo vệ ngăn chặn ổn định điện áp 82 Hình 2.23 Sơ đồ giao diện thiết bị đầu cuối hệ thống bảo vệ diện rộng 85 Hình 2.24 Các giao diện đầu PMU VIP 85 Hình 3.1 Hệ thống truyền tải 500 kV Việt Nam 88 Hình 3.2 Tương quan tăng trưởng nguồn phụ tải cực đại năm 2008 89 Hình 3.3 Biểu đồ cấu cơng suất đặt năm 2008 90 Hình 4.1 Luật quan sát thứ 106 Hình 4.2 Luật quan sát thứ hai 106 110 Xét hệ bốn phương trình sau: I 23 = I 23 + I (4.8) V2 = I X (4.9) V1 − V2 = I12 X12 (4.10) V2 − V3 = I 23 X 23 (4.11) Biết V1, V3, X2 ta có phương trình bốn ẩn, ta giải Vì nút bị khử Các tụ bù dọc Vì điện kháng tụ điện gộp vào điện kháng ĐD nên ta rút gọn nút đầu cực tụ Các ĐD có tụ bù dọc rút gọn hình 4.9 Hình 4.9 Mơ tả cách rút gọn ĐD có tụ bù dọc Nút giả Một số ĐD bị chia nhỏ thành nhiều đoạn khác để lấy thông số điểm nằm Các điểm nút giả Hình 4.10 minh họa cách rút gọn nút giả Hình 4.10 Mơ tả cách khử nút giả 4.2.4 Các phương pháp xác định vị trí đặt tối ưu cho PMU Việc lựa chọn vị trí tối ưu đặt PMU dựa nhiều tiêu chí khác Trước có nhiều thuật tốn dựa tiêu chí tìm vị trí đặt cho 111 lượng PMU tối thiểu quan sát toàn lưới xét Tuy nhiên, gần có số tác giả đưa thêm số tiêu chí khác xét đến độ quan trọng nút đặt PMU Dựa tiêu chí khác nhau, ta có phương pháp khác vị trí đặt PMU khơng giống Sau xem xét qua phương pháp Các phương pháp xác định vị trí đặt tối ưu PMU dựa tiêu chí số PMU tối thiểu Phương pháp bao trùm Reynaldo Nuqui [11] xây dựng thuật tốn để tìm tập vị trí tối ưu để đặt PMU Phương pháp mà ông sử dụng bao trùm, bao trùm nối tất nút không xuất vịng kín Khi bao trùm thành lập, thuật toán chạy dọc theo đặt PMU nút thứ ba tính từ nút đặt PMU gần Hình 4.11 mơ tả thuật tốn cho hệ thống IEEE 14 nút (trong hệ thống tất nút có dịng bơm vào trừ nút 7) Các nhánh nét liền thuộc bao trùm Các nút có đánh dấu * (2, 6, 9) vị trí tối ưu để đặt PMU xác định thuật toán 12 13 14 * * 11 10 * 112 Hình 4.11 Thuật toán bao trùm cho hệ thống IEEE 14 nút Phương pháp lập trình số nguyên Ali Abur [9] xây dựng thuật tốn xác định vị trí đặt cho PMU dùng lập trình số nguyên Phương pháp có hàm mục tiêu ràng buộc sau: ∑ w i × x i (4.12) f (X) ≥ 1ˆ (4.13) Trong đó: xi = i có đặt PMU = i khơng đặt PMU f(X) tập phương trình viết cho nút biểu diễn cấu trúc hệ thống; f(X) suy từ ma trận A, có phần tử xác định Akm = k = m k nối với m = trường hợp cịn lại Bất phương trình (4.13) biểu thị tất nút quan sát wi trọng số nút i (ví dụ giá lắp đặt tương đối PMU nút i) Tập phương trình cho hệ thống IEEE 14 nút (4.14) Dấu ‘+’ biểu diễn logic OR dấu ‘*’ biểu diễn logic AND: 113 ⎧f1 = x1 + x + x ≥ ⎪f = x + x + x + x + x ≥ 1 ⎪2 ⎪f = x + x + x ≥ ⎪ ⎪f = x + x + x + x + x + x + x * x10 + x * x14 ≥ ⎪f = x + x + x + x + x + x + x + x ≥ 1 11 12 13 ⎪5 ⎪f = x + x + x + x ≥ f (X) = ⎨ ⎪f = x + x + x + x10 + x14 + x * x + x * x ≥ ⎪f10 = x + x10 + x11 ≥ ⎪ ⎪f11 = x + x10 + x11 ≥ ⎪f = x + x + x ≥ 12 13 ⎪ 12 ⎪f13 = x + x12 + x13 + x14 ≥ ⎪ ⎩f14 = x + x13 + x14 ≥ (4.14) f i ≥ nghĩa nút i nút quan sát Tuy nhiên, theo Chakrabarti Kyriakides phương pháp bị “mắc kẹt” cực tiểu địa phương Thuật toán RG (Randomized Greedy) James Ross Altman đề thuật toán [8] Thuật toán tiến hành theo qui trình sau: Bước 1: Tìm vị trí tối ưu đặt PMU Vị trí đặt PMU chọn từ bốn phương án: Phương án 1, đặt nút có số nhánh nối tới nhiều nhất; ba phương án lại, ta lựa chọn ba nút ngẫu nhiên Từ phương án, ta xác định vị trí đặt PMU cịn lại theo qui trình sau: • Cập nhật vùng chưa quan sát Trong vùng này, đặt PMU nút có số nhánh nối tới nhiều • Sau đặt PMU, ta cập nhật vùng chưa quan sát được, tồn vùng chưa quan sát được, thủ tục lặp lại • Khi tồn lưới quan sát được, ta dừng lại 114 So sánh kết bốn phương án, phương án có số PMU cần đặt tối thiểu vị trí tối ưu để đặt PMU Bước 2: Tìm vị trí tối ưu đặt PMU thứ hai Sau xác định vị trí đặt PMU đầu tiên, ta tiến hành tương tự bước để xác định vị trí tối ưu đặt PMU thứ hai Cứ tiếp tục ta tìm vị trí tối ưu đặt PMU toàn lưới quan sát Phương pháp dựa tiêu chí độ dơi tối đa [10] Trước xem xét phương pháp, ta định nghĩa độ dự dôi tổng thể Độ dôi tổng thể (global redundancy) r xác định theo công thức: r= m n (4.15) Trong m số phép đo trực tiếp, n số biến trạng thái tính thơng qua phép đo trực tiếp Thuật tốn chọn vị trí dựa việc xếp hạng trang (PageRank Placement Algorithm, PPA) Xét ví dụ đơn giản việc xác định mức quan trọng báo nghiên cứu số lượng trích dẫn Chúng ta đếm số lượng báo khác có trích dẫn từ nó, số lớn báo quan trọng Nếu hai báo có số lượng trích dẫn người ta so sánh mức độ quan trọng báo trích dẫn từ Với tập lớn báo, mức độ quan trọng báo tính thơng qua vịng lặp Máy tìm kiếm Google sử dụng thuật tốn Khi áp dụng để tìm vị trí tối ưu đặt PMU, thuật toán tiến hành sau: • Xếp hạng nút theo thủ tục trình bày ví dụ (độ quan trọng nút xác định thơng qua số nút có liên hệ với 115 Nếu nút có số lượng nút nối với ta so sánh mức độ quan trọng nút liên hệ với hai nút này) • Trước tiên đặt PMU nút kề với nút đầu mút • Loại bỏ nút quan sát được, sau đặt PMU nút có mức quan trọng lớn cịn lại Lặp lại bước tồn lưới quan sát Phương pháp không nhằm mục đích tối thiểu số PMU cần đặt nhiên số PMU cần đặt gần tối ưu Dựa tiêu chí độ dơi tối đa, phương pháp có ưu điểm tối đa hóa số véctơ pha đo trực tiếp Trong nhiều trường hợp, phương pháp tốt phương pháp dựa tiêu chí số PMU tối thiểu [10] 4.3 Xác định vị trí đặt tối ưu PMU hệ thống 500 kV Việt Nam Rút gọn sơ đồ: Với qui tắc rút gọn nêu mục 4.2.3, ta rút gọn hệ thống 500 kV Việt Nam (hình 3.1) thành dạng sau 116 Hình 4.12 Sơ đồ rút gọn hệ thống 500 kV Việt Nam Trong : Nút Hịa Bình : Nút Nho Quan : Nút Thường Tín : Nút Hà Tĩnh : Nút Đà Nẵng : Nút Pleiku : Nút Yali : Nút Di Linh : Nút Tân Định 10 : Nút Phú Lâm 11 : Nút Nhà Bè 12 : Nút Phú Mỹ Tất nút có dịng bơm vào ta gộp mạch ĐD phía trung hạ MBA tự ngẫu trạm vào phần dòng bơm vào 117 Chọn vị trí tối ưu đặt PMU: Sử dụng thuật tốn trình bày để xác định vị trí đặt PMU Vì hệ thống 500 kV Việt Nam có 12 nút nên ta tính tay Chẳng hạn ta chọn thuật toán PPA, ta tiến hành sau: Bước 1: Xác định mức quan trọng nút Dựa nhánh nối vào ta sơ xác định mức quan trọng nút theo thứ tự sau Bảng 4.1 Thứ tự xếp hạng nút sơ Số nhánh nối Các nút theo thứ tự giảm vào dần mức quan trọng 2 4, 5, 9, 10, 11 1, 3, 7, 12 Vì lưới đơn giản nên ta dừng lại mức xác định sơ Bước 2: Đặt PMU nút kề với nút đầu cuối Ta nhận thấy: nút kề với nút đầu cuối 3, nút kề với nút đầu cuối 7, nút 11 kề với nút đầu cuối 12 Như ta đặt PMU nút 2, 6, 11 Đặt PMU ta quan sát thêm nút 1, 3, Đặt PMU ta quan sát thêm nút 5, 7, 8, 10 Đặt PMU 12 ta quan sát thêm nút 12, 10 Như sau bước ta nút chưa quan sát Ta đặt thêm PMU nút Khi tồn lưới quan sát Q trình kết thúc Kết luận: Các vị trí tối ưu đặt PMU nút 2, 6, 11, (Nho Quan, Pleiku, Nhà Bè, Tân Định) 118 Lưới 500 kV Việt Nam có tổng thể 12 nút 12 nhánh (hình 4.14), có tổng thể 24 thông số cần xác định Khi đặt PMU nút ta đo trực tiếp 15 thông số, tức m = 15, suy n = Do độ dôi là: r= 15 = 1, 67 Ta dễ dàng chứng minh vị trí đặt PMU thỏa mãn tiêu chí số PMU tối thiểu Phụ lục 1: VÍ DỤ VỀ CÁC LỖI TIỀM ẨN PL1.1 Sự cố kết nối WSCC- ngày 14 tháng 12 năm 1994 Sự cố diện rộng xuất WSCC vào ngày 14 tháng 12 năm 1994, làm tổng cộng 11300 MW [72] Hình PL1.1 vẽ ba phía ĐD kép 345 kV liên kết Midpoint, Adelaide Borah Midpoint Line G Borah Line 2 JimBridger Open Adelaide Closed Hình PL1.1 Vị trí lỗi tiềm ẩn hệ thống WSCC Sự kiện mạch Midpoint-Adelaide- Borah xuất cố chạm đất (sự kiện số hình PL1.1) Cả ba máy cắt đầu cực cắt cố loại trừ Cùng lúc đó, lệnh cắt khơng mong muốn xuất hiện, làm mở máy cắt mạch Midpoint- Adelaide- Borah (sự kiện số 2) Sự kiện lỗi tiềm ẩn Nó tác động mạch Midpoint- Adelaide- Borah có cố nên góp phần làm trầm trọng thêm tình hình Nó lệnh cắt khơng mong muốn mạch khơng bị cố Lỗi tiềm ẩn PEFD-A tác động rơle phát cố trạm đất Trình tự xuất lỗi tiềm ẩn tóm tắt sau Rơle phát cố trạm đất có PEFD-A Do cấu hình trạm Borah, rơle phát cố mạch phản ứng với dòng điện tăng tương tự phản ứng với cố bên vùng bảo vệ Khi dịng tăng đủ lớn, rơle gửi lệnh cắt tới máy cắt mạch (mặc dù cố xảy mạch 1) Sự cố trạm đất mạch kiện kích hoạt cho lỗi tiềm ẩn Ảnh hưởng lỗi tiềm ẩn lớn Sau tách hai mạch ĐD Midpoint-Adelaide- Borah Borah Thì ĐD Borah-Jim Bridger tiếp tục bị cắt cấu hình lưới Borah (sụ kiện số hình PL1.2) Điều làm gián đoạn dịng cơng suất truyền từ Jim Bridger, lệnh truyền cắt gửi tới đầu Jim Bridger ĐD Borah-Jim Bridger (sự kiện số 2) G Borah Midpoint Line 1 Line 2 Jim-Bridger American Falls Open Closed Brady Adelaide Wheelon Hình PL1.2 Ảnh hưởng lỗi tiềm ẩn hệ thống WSCC Sau trạm Borah bị tách khỏi ĐD Midpoint-Adelaide- Borah trạm Adelaide bị tải Sau kiện khoảng s, ĐD 138 kV BradyAmerican Falls bị cắt Brady tải (sự kiện số hình PL1.2) 30 giây sau, ĐD 138 kV American Falls-Wheelon bị cắt Wheelon tải (sự kiện số 4) Người ta quan sát dao động cơng suất có đỉnh 200 MW, nhiều ĐD khác bị cắt sau tải đồng Hệ thống WSCC bị tách thành đảo PL1.2 Sự cố WSCC-ngày tháng năm 1996 Sự cố diện rộng xuất WSCC vào ngày tháng năm 1996 Do cố pha trạm đất ĐD 345 kV Jim Bridger-Kinport mà làm gián đoạn cung cấp điện cho triệu khách hàng Sự kiện cố pha chạm đất 20 ms sau ĐD 345 kV Jim Bridger-Kinport bị cắt (hoạt động đúng), Phía Bridger ĐD 345 kV Bridger-Goshen bị cắt lỗi tiềm ẩn Sự kiện gọi lỗi tiềm ẩn (Hidden Failure 1, HF1) Bảng PL1.1 Trình tự kiện Sự kiện Thời gian Sự cố pha-đất ĐD 1424:37.180 Nguyên nhân MAST ĐD võng đến gần 345 kV Jim BridgerKinport Cắt ĐD345 kV Bridger- 1424:37.200 HF1, Phần tử phát Goshen MAST cố trạm đất Bridger, PEDF-A RAS khởi động, Jim 1424:37.200 MAST RAS hoạt động đúng, Bridger ĐD 1040 MW bị Cắt ĐD 345 kV Round HF2, đấu nối Up-LaGrande rơle khoảng cách, PEDF-A Cắt ĐD Antelope MillCreek- 1424:39.200 MAST HF3, hoạt động khơng mong muốn rơle dự phịng, PEDF-B Hình PL1.3 vẽ cố ĐD 345 kV Bridger-Kinport (sự kiện số 1), cắt không mong muốn máy cắt HF1 (sự kiện số 2) Goshen Idaho Wyoming Kinport Borah 2, HF1 G Jim Bridger Hình PL 1.3 Vị trí HF1 WSCC Rơle gây lệnh cắt không mong muốn ĐD 345 kV rơle so sánh pha, rơle tĩnh Rơle có PEFD-A, phần tử tính thời gian trễ phát cố trạm đất rơle khơng thể đóng tiếp điểm Các nhân viên kĩ thuật xác nhận hoạt động nhầm rơle Bridger-Goshen lỗi tiềm ẩn Logic so sánh pha rơle vẽ hình PL1.4 Remote Square Waves from Communication Channel Arming Input Current Detector Channel Security Checks AND P Local Square Waves Comp AND Trip OR OR AND N Hình PL1.4 Sơ đồ logic bên rơle so sánh pha Sơ đồ bảo vệ so sánh pha nhận thông tin đầu vào gần từ xa, tín hiệu đầu vào so sánh để xác định xem cố hay vùng bảo vệ định cắt máy cắt cố bên vùng bảo vệ (kí hiệu số số hình PL1.4) Hình chữ nhật lớn biểu diễn cổng AND, có ba đầu vào Một ba đầu vào phần tử có PEFD- A (khơng thể đóng), vẽ nét đậm (số 3) Hai tín hiệu đầu vào cịn lại tín hiệu kiểm tra an tồn kênh truyền phát dòng điện đầu vào (tương ứng số số 5) PEFD-A định thời không bị phát cố ĐD Bridger-Kinport xuất hiện, sinh dòng điện đủ lớn để phát dòng điện đầu vào hoạt động, đưa vào cổng AND tín hiệu “tích cực” Sau kiểm tra an toàn kênh truyền, ba tín hiệu vào cổng AND kích hoạt: tín hiệu từ phát dịng điện đầu vào, tín hiệu kiểm tra kênh truyền, PEFD-A (đã kích hoạt) Do vậy, rơle gửi tín hiệu để cắt máy cắt Jim Bridger Lệnh cắt thứ hai lỗi tiềm ẩn sơ đồ bảo vệ SPS Jim Bridger kích hoạt nhà máy điện Jim Bridger hai ĐD truyền tải SPS hoạt động đúng, cắt hai máy phát nhà máy Jim Bridger Tần số giảm xuống 59,9 Hz Gần s sau kiện đầu tiên, lệnh cắt không mong muốn khác tách ĐD 230 kV Round Up-LaGrande Sự kiện kí hiệu HF2 Rơle có cố xác định rơle khoảng cách điện Hình PL1.5 mô tả kiện Rơle hoạt động dựa cân lực hoạt động lực hãm, lực sinh từ dòng điện điện áp đầu vào [74] Lực hãm thắng lực hoạt động có cố ngồi vùng bảo vệ Đầu nối gắn điện áp hãm bị mòn làm cho tiếp xúc kém, làm giảm lực hãm Khi đầu nối bị mịn đến mức khơng cịn tiếp xúc lực hãm khơng Do làm cho rơle hoạt động nhầm, đóng tiếp điểm V Result in a poor contact Corrosion Distance Relay Reduce the Voltage Restraint Force (VRF) I Current Operating Force > (VRF) Distance Relay Operated Hình PL1.5 Sự kiện HF2 Thời điểm rơle khoảng cách hoạt động nhầm không xác định Như đề cập, lỗi tiềm ẩn phát có kiện cố, tải, điện áp,…kích hoạt Ở đây, sau hai ĐD bị cắt, làm kích hoạt SPS, làm 1040 MW hệ thống rơi vào trạng thái làm việc khơng bình thường Sự kiện hư hỏng PEFD-A liên quan đến hư hỏng đầu nối rơle Máy cắt trạm biến áp MillCreek ĐD 230 kV MillCreek-Antelope bị cắt khơng mong muốn, kiện kí hiệu HF3 Nó lỗi tiềm ẩn xuất hệ thống bảo vệ dự phòng Rơle làm cài đặt, cắt tổng trở ngồi vào vùng bảo vệ khoảng cách PEFD tương ứng với HF3 PEFD-B Lỗi tiềm ẩn liên quan đến lỗi cài cặt rơle người ĐD bị cắt làm 300 MW gây dao động công suất dẫn đến tải, sụp đổ điện áp ổn định góc ... chung: 103 Chương 4: ÁP DỤNG BẢO VỆ DIỆN RỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 104 4.1 Các vấn đề đặt áp dụng bảo vệ diện rộng cho hệ thống điện Việt Nam 104 4.2 Các... HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA VIỆT NAM 87 3.1 Tổng quan hệ thống điện Việt Nam 87 3.2 Hệ thống bảo vệ điều khiển 90 3.2.1 Hệ thống bảo vệ lưới điện 500... triển hệ thống bảo vệ diện rộng 79 2.7.1 Nâng cấp chức SCADA/EMS 79 2.7.2 Kiến trúc nhiều lớp hệ thống bảo vệ diện rộng 80 2.7.3 Các thiết bị đầu cuối hệ thống bảo vệ diện rộng