Hiện nay việc đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ để hiện đại hoá công tác vận hành và quản lý hệ thống điện là một đòi hỏi cấp thiết của ngành điện Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp cải tạo các trạm biến áp 110kV thành trạm không người trực đã và đang được Tập đoàn Điện lực Việt Nam Vietnam Electricity EVN triển khai thực hiện Trạm biến áp không người trực là giải pháp tối ưu cho hệ thống điện nhằm nâng cao năng suất lao động nâng cao độ tin cậy giảm thiểu sự cố do thao tác nhầm của người vận hành Tuy nhiên mỗi trạm biến áp có những đặc điểm riêng nên để thực hiện tự động hóa trạm biến áp cần phải nghiên cứu và đưa ra giải pháp phù hợp nhất với mỗi trạm Luận văn trình bày nghiên cứu đề xuất giải pháp phù hợp nhất nhằm cải tạo trạm biến áp 110kV Áng Sơn thành trạm không người trực trên cơ sở tìm hiểu thực tế tại trạm Các giải pháp đưa ra trong luận văn có thể áp dụng cho các trạm biến áp khác trong hệ thống điện Việt Nam
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN ĐẠI KỊCH NGHIÊN CỨU CẢI TẠO TRẠM BIẾN ÁP 110KV ÁNG SƠN THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ ÁI NHI Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn TRẦN ĐẠI KỊCH MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài Đặt tên đề tài Bố cục luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC, ỨNG DỤNG CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG CHO CHỨC NĂNG TỰ ĐỘNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP 1.1 TỔNG QUAN TBA KHÔNG NGƯỜI TRỰC 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Vai trị trạm khơng người trực 1.1.3 Những thách thức 1.1.4 Những ưu 1.1.5 Những lợi ích đạt 1.1.6 Mơ hình cấu trúc trạm khơng người trực 1.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁC CHỨC NĂNG TỰ ĐỘNG VÀ BẢO VỆ CỦA TBA TRÊN NỀN TẢNG GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG IEC61850 10 1.2.1 Giới thiệu số giao thức truyền thông 11 1.2.2 Tiêu chuẩn IEC61850: 12 1.3 ĐÁNH GIÁ VIỆC TRIỂN KHAI, ÁP DỤNG GIAO THỨC IEC61850 CHO LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH 21 1.4 KẾT LUẬN 22 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM HIỆN TRẠNG TRẠM BIẾN ÁP 110KV ÁNG SƠN VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI TBA KHÔNG NGƯỜI TRỰC 23 2.1 ĐẶC ĐIỂM HIỆN TRẠNG: 23 2.1.1 Phần điện thứ: 23 2.1.2 Phần điện nhị thứ 28 2.1.3 Điện tự dùng 30 2.1.4 Hệ thống rơ le bảo vệ, điều khiển, điều khiển đo lường 30 2.1.5 Cách điện, bảo vệ chống sét nối đất 32 2.1.6 Kết cấu xây dựng 33 2.1.7 Thông tin liên lạc - SCADA 33 2.1.8 Phòng cháy chữa cháy 33 2.2 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CHUNG ĐỐI VỚI TBA 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC 33 2.2.1 Yêu cầu liệu thu thập (datalist) 34 2.2.2 Yêu cầu Hệ thống điều khiển trạm 34 2.2.3 Yêu cầu giao thức truyền tin 34 2.2.4 Yêu cầu giao diện người - máy (HMI) 35 2.2.5 Yêu cầu Hệ thống SCADA 35 2.2.6 Yêu cầu Hệ thống thông tin 35 2.2.7 Yêu cầu Hệ thống an ninh 36 2.2.8 Yêu cầu Hệ thống chiếu sáng 36 2.2.9 Yêu cầu Hệ thống báo cháy tự động 36 2.2.10 Yêu cầu cấp nguồn cho hệ thống điều khiển TBA, thiết bị đầu cuối thiết bị thiết lập kênh truyền 37 2.2.11 Yêu cầu đồng thời gian 37 2.2.12 Yêu cầu thiết bị: 37 2.3 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO TBA 110KV ÁNG SƠN THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC: 38 2.3.1 Đề xuất giải pháp: 38 2.3.2 Nhận xét đề xuất giải pháp: 39 2.4 KẾT LUẬN 40 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO TRẠM BIẾN ÁP 110KV ÁNG SƠN THÀNH KHÔNG NGƯỜI TRỰC 41 3.1 PHẦN ĐIỆN NHẤT THỨ: 41 3.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ 41 3.2.1 Các giải pháp kỹ thuật chung 41 3.2.2 Các giải pháp cụ thể 44 3.3 GIẢI PHÁP THÔNG TIN - SCADA 45 3.4 GIẢI PHÁP ĐỐI VỚI RTU/GATEWAY VÀ KẾT NỐI IED 45 3.5 GIẢI PHÁP BÁO CHÁY TỰ DỘNG: 45 3.6 HỆ THỐNG CAMERA VÀ ACCESS CONTROL: 47 3.7 PHẦN XÂY DỰNG 50 3.8 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 50 3.9 LIỆT KÊ VẬT TƯ THIẾT BỊ 50 3.9.1 Thiết bị vật tư phần điện 50 3.9.2 Thiết bị vật tư phần xây dựng 54 3.10 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ TÀI CHÍNH, KINH TẾ XÃ HỘI 54 3.10.1 Mục tiêu phân tích tài chính, kinh tế xã hội 54 3.10.2 Phân tích tài chính, kinh tế xã hội 55 3.11 KẾT LUẬN 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU CẢI TẠO TRẠM BIẾN ÁP 110KV ÁNG SƠN THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC Học viên: Trần Đại Kịch Mã số: 8520201 Khóa: 34 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Hiện nay, việc đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ để đại hố cơng tác vận hành quản lý hệ thống điện đòi hỏi cấp thiết ngành điện Việc nghiên cứu áp dụng giải pháp cải tạo trạm biến áp 110kV thành trạm không người trực Tập đoàn Điện lực Việt Nam (Vietnam Electricity - EVN) triển khai thực Trạm biến áp không người trực giải pháp tối ưu cho hệ thống điện nhằm nâng cao suất lao động, nâng cao độ tin cậy, giảm thiểu cố thao tác nhầm người vận hành Tuy nhiên, trạm biến áp có đặc điểm riêng nên để thực tự động hóa trạm biến áp cần phải nghiên cứu đưa giải pháp phù hợp với trạm Luận văn trình bày nghiên cứu đề xuất giải pháp phù hợp nhằm cải tạo trạm biến áp 110kV Áng Sơn thành trạm không người trực sở tìm hiểu thực tế trạm Các giải pháp đưa luận văn áp dụng cho trạm biến áp khác hệ thống điện Việt Nam Từ khóa – Trạm biến áp Áng Sơn; điều khiển xa; trạm không người trực; vận hành hệ thống điện; quản lý hệ thống điện RESEARCH ON UPGRADING 110KV ANG SON SUBSTATION TO UNMANNED STATION Abstract – At present, promoting the application of science and technology to modernize the operation and management of power systems is an urgent requirement of the power sector Research and application of solutions to upgrade 110kV substations to unmanned ones have been implemented by Vietnam Electricity (EVN) Unmanned substation is the optimal solution for the power system to improve labor productivity, improve reliability, minimize operator malfunction However, each substation has its own characteristics; hence, in order to implement a substation automation system, it is necessary to research and propose the most suitable solution for each station This thesis presents the most suitable solution to upgrade 110kV Anh Son substations to unmanned station based on actual conditions at the station The solution represented in the thesis can be applied to other substations in Vietnam's power system Keywords – Ang Son power substation; remote control; unmanned substation; power system operation; power system management DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT A3 BCU DCL EVN EVNCPC IED IEC IEEE HMI KNT LAN MC RTU SCADA TBA TTĐK WAN Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Trung Central Regional Load Dispatching Centre (CRLDC) Buy Control Unit: Bộ điều khiển mức ngăn Dao cách ly Vietnam Electricity, Tập đoàn Điện lực Việt Nam Central Power Corporation, Tổng Công ty Điện lực Miền Trung Intelligent Electronic Device: Thiết bị điện tử thông minh International Electrotechnical Commission: Uỷ ban Kỹ thuật Điện Quốc tế Institute of Electrical and Electronics Engineers: Viện kỹ thuật Điện Điện Tử Human Machine Interface: Giao diện người máy Không người trực Local Area Network: Mạng kết nối cục bộ, dùng để kết nối máy tính/thiết bị mạng phạm vi nhỏ (nhà ở, phòng làm việc, …) Máy cắt Remote Terminal Unit: Thiết bị đầu cuối, ví dụ cổng giao tiếp liệu hệ thống SCADA trạm biến áp truyền thống Supervisory Control And Data Acquisition: Hệ thống Giám sát Điều khiển Và Thu thập Dữ liệu Trạm biến áp Trung tâm điều khiển Wide Area Network: Mạng kết nối diện rộng, dùng để kết nối mạng cục DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 Tên hình Mơ hình hóa TBA điều khiển tích hợp Modbus RS232/485 Trang 11 Các khả tiêu chuẩn IEC61850 1.3 ứng dụng tự động hố TBA 17 Cấu hình truyền thơng hệ thống tự động 1.4 hố trạm với giao thức IEC61850 19 2.1 Sơ đồ thứ TBA 110kV Áng Sơn 24 3.1 Sơ đồ thứ sau cải tạo 42 Bản vẽ mặt bố trí báo cháy tự động 3.2 trạm 110kV 46 Sơ đồ kết nối hệ thống camera, báo cháy tự 3.3 động chống đột nhập trạm 110kV Áng Sơn 48 3.4 Bản vẽ bố trí camera PCCC ngồi trời 49 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Phát triển ứng dụng khoa học công nghệ, bước tự động hố đại hố cơng tác vận hành quản lý hệ thống đòi hỏi cấp thiết ngành điện Với mục tiêu giảm số người trực, nâng cao hiệu vận hành trạm biến áp (TBA) 500kV, 220kV 110kV Ngày 25/11/2016 Bộ Cơng thương có Quyết định số 4602/QĐBCT phê duyệt đề án tổng thể phát triển Lưới điện thông minh Việt Nam giai đoạn 2016-2020, trước vào ngày 11/11/2015 Tập đồn Điện lực Việt Nam ban hành văn số 4725/EVN-KTSX để triển khai nội dung tổ chức Trung tâm điều khiển đóng cắt thiết bị từ xa (TTĐK) TBA khơng người trực với định hướng sau: - Áp dụng giải pháp tự động hóa để giảm số lượng nhân viên vận hành nhà máy điện TBA, nâng cao suất lao động tăng độ tin cậy cung cấp điện đồng thời đảm bảo vận hành an toàn lưới điện[1] - Mục tiêu đến năm 2020 giảm số lượng người trực TBA 500kV, 220kV, riêng TBA 110kV vận hành không người trực[1] TBA không người trực giải pháp tối ưu cho hệ thống điện quản lý vận hành tự động, nâng cao suất lao động, giảm tối đa nhân lực; giảm thiểu thiết bị trung gian, nâng cao độ tin cậy làm việc xác thiết bị, bảo đảm cung cấp điện an toàn liên tục, giải vấn đề tải; giảm thiểu cố thao tác nhầm người vận hành, nâng cao mức độ an toàn cho người vận hành đáp ứng yêu cầu thị trường điện Đối với lưới điện 110kV địa bàn tỉnh Quảng Bình gồm có 08 TBA, có TBA 110kV Áng Sơn vận hành theo hình thức có người trực thường xun Cơng ty Lưới điện cao miền Trung quản lý, điều khiển chỗ theo lệnh thao tác Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Trung, Điều độ Công ty Điện lực Quảng Bình 2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật TBA không người trực, giải pháp kết nối TTĐK - Lựa chọn giải pháp kỹ thuật đưa TBA 110kV Áng Sơn vào vận hành KNT - Phân tích kinh tế tài chuyển trạm 110kV Áng Sơn sang vận hành KNT Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu áp dụng số thành tựu công nghệ chế tạo thiết bị, lĩnh vực rơle tự động hóa, lĩnh vực thơng tin liên lạc để áp dụng vào TBA 110kV để vận hành không người trực Phạm vi nghiên cứu: Đề giải pháp kỹ thuật tự động hóa hệ thống điều khiển bảo vệ TBA 110kV Áng Sơn thành trạm KNT Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài - Phân tích đặc điểm vận hành TBA 110kV Áng Sơn, cần thiết phải cải tạo để lựa chọn công nghệ, thiết bị phù hợp nhằm thực tiêu chí vận hành lưới điện thông minh - Nghiên cứu đưa giải pháp công nghệ hệ thống điều khiển, bảo vệ - Đưa biện pháp xây dựng - Phân tích, đánh giá hiệu kinh tế - tài Đặt tên đề tài Căn mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứa, đề tài đặt tên “Nghiên cứu cải tạo trạm biến áp 110kV Áng Sơn thành trạm khơng người trực” Bố cục luận văn Ngồi phần mở đầu, phần kết luận phụ lục, nội dung luận văn biên chế thành chương ... hóa trạm biến áp cần phải nghiên cứu đưa giải pháp phù hợp với trạm Luận văn trình bày nghiên cứu đề xuất giải pháp phù hợp nhằm cải tạo trạm biến áp 110kV Áng Sơn thành trạm khơng người trực sở... điện Việc nghiên cứu áp dụng giải pháp cải tạo trạm biến áp 110kV thành trạm khơng người trực Tập đồn Điện lực Việt Nam (Vietnam Electricity - EVN) triển khai thực Trạm biến áp không người trực giải... 110kV Áng Sơn yêu cầu TBA không người trực Chương 3: Các giải pháp cải tạo TBA 110kV Áng Sơn thành trạm không người trực 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC, ỨNG DỤNG CÁC GIAO