Bài viết xây dựng một giao diện người dùng cho giải pháp tự động hóa mạch vòng với nhiều trường hợp sự cố khác nhau, đặc biệt có xét đến việc phối hợp bảo vệ khi có sự cố xếp chồng. Kết quả bài báo cho thấy các luật điều khiển tự động hóa mạch vòng có thể cô lập sự cố một cách tự động và tái lập cung cấp điện cho các khách hàng tiêu thụ với thời gian ngắn, cũng như có thể được phát triển sử dụng làm mô phỏng thí nghiệm về giải pháp này trong tương lai.
Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bài nghiên cứu Open Access Full Text Article Nghiên cứu mô tự động hóa mạch vịng cho lưới phân phối dạng phân tán sử dụng phần mềm MATLAB/ SIMULINK Nguyễn Thị Bích Tuyền* , Lê Thị Tịnh Minh, Huỳnh Tiến Đạt TÓM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, P.14, Q.10, TP.HCM, Việt Nam Liên hệ Nguyễn Thị Bích Tuyền, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, P.14, Q.10, TP.HCM, Việt Nam Email: ntbtuyen.sdh19@hcmut.edu.vn Lịch sử • Ngày nhận: 16-3-2021 • Ngày chấp nhận: 10-5-2021 • Ngày đăng: 25-5-2021 DOI : 10.32508/stdjet.v4i2.818 Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license Ngày nay, công nghệ phát triển vũ bão, tự động hóa vào ngóc ngách sống Đối với ngành điện, để đáp ứng yêu cầu ngày cao độ tin cậy, cơng nghệ giải pháp tự động hóa dần áp dụng trở nên phổ biến Trước đây, cố xảy lưới phân phối, công việc định vị cố, cô lập chuyển tải để phục hồi lưới điện thực thủ công dẫn đến điện thời gian dài cho phần lớn khách hàng không nằm vùng cố Để khắc phục điều đó, hệ thống tự động hóa lưới phân phối đời Hiện tại, với phát triển cơng nghệ thơng tin, tự động hóa lưới phân phối dạng phân tán tiến hành truyền thông thiết bị bảo vệ lưới điện Giao tiếp thiết bị thực cách sử dụng luật điều khiển theo thời gian, theo dạng tin nhắn GOOSE, wifi hay theo giao thức IEC 61850 Ngồi ra, thiết bị bảo vệ cịn kết nối với trung tâm điều khiển tạo thành giải pháp tự động hóa tập trung lưới phân phối Bài báo xét giải pháp tự động hóa lưới phân phối theo luật logic cho lưới điện đơn giản Các mơ hình luật điều khiển kết mô thực phần mềm MATLAB/SIMULINK Bài báo xây dựng giao diện người dùng cho giải pháp tự động hóa mạch vịng với nhiều trường hợp cố khác nhau, đặc biệt có xét đến việc phối hợp bảo vệ có cố xếp chồng Kết báo cho thấy luật điều khiển tự động hóa mạch vịng lập cố cách tự động tái lập cung cấp điện cho khách hàng tiêu thụ với thời gian ngắn, phát triển sử dụng làm mơ thí nghiệm giải pháp tương lai Từ khố: Tự động hóa mạch vịng, lưới phân phối, dạng phân tán, recloser, cô lập cố ĐẶT VẤN ĐỀ Lưới điện phân phối Việt Nam xây dựng theo dạng mạch vòng vận hành hở Hai yêu cầu quan trọng hệ thống bảo vệ cho lưới phân phối là: • Tác động chọn lọc có cố xảy : Khi có cố xảy ra, thiết bị bảo vệ (máy cắt, recloser ) gần vị trí cố phải tác động để phạm vi điện nhỏ Yêu cầu đặt việc phối hợp thiết bị bảo vệ với chức bảo vệ dòng (50/51) cho xuất tuyến Các dạng phối hợp thường gặp phối hợp theo đặc tuyến thời gian độc lập (Definite time) phối hợp theo đặc tuyến thời gian phụ thuộc (Inverse Definite Minimum Time) • Cô lập cố nhanh nhất, đảm bảo thời gian cắt điện ngắn vùng không bị ảnh hưởng cố : Khi có cố xảy ra, cần nhanh chóng lập phần tử cố khỏi lưới, tránh gây nên thiệt hại lớn, đặc biệt rã lưới Đồng thời sau lập phần tử cố, cần nhanh chóng tìm khắc phục cố đó, đảm bảo chất lượng điện cung cấp cho khách hàng khơi phục cấp điện cho khách hàng nằm ngồi vùng cố thời gian ngắn Đối với lưới phân phối, cấu trúc lưới điện thường có dạng mạch vịng vận hành hở, thơng qua thiết bị liên lạc Hình Khi cố xảy xuất tuyến chính, máy cắt (MC) đầu xuất tuyến thiết bị bảo vệ recloser gần vị trí cố tác động, người vận hành tìm vị trí cố, tiến hành cô lập cố cách mở thiết bị phân đoạn (dao cách ly, dao cắt có phụ tải, recloser,…), cuối cùng, đóng thiết bị liên lạc nối xuất tuyến để tái lập cung cấp điện Mục đích q trình phục hồi nhanh chóng phần lưới bị điện không nằm vùng cố Như vậy, cách vận hành này, vấn đề khơng giải quyết, thời gian phục hồi phần lưới lớn Để khắc phục, giải pháp tự động hóa mạch vòng lưới phân phối đưa Giải pháp có dạng như: - Dạng tập trung (Centralized): Dựa vào tín hiệu từ thiết bị đầu cuối (Remote Terminal Unit) gửi Trích dẫn báo này: Tuyền N T B, Minh L T T, Đạt H T Nghiên cứu mơ tự động hóa mạch vịng cho lưới phân phối dạng phân tán sử dụng phần mềm MATLAB/ SIMULINK Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 4(2):955-967 955 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 NGUYÊN LÝ PHỐI HỢP BẢO VỆ CHỨC NĂNG QUÁ DÒNG CHO XUẤT TUYẾN PHÂN PHỐI Nguyên tắc bảo vệ chức dòng so sánh dòng điện đo với dòng cài đặt sẵn (Pickup curent), dòng điện qua bảo vệ lớn dòng cài đặt, bảo vệ tác động theo đặc tuyến cài đặt sẵn Dòng khởi động chức 51 (1) : Ido > Ikd = Hình 1: Cấu trúc lưới điện phân phối trạm điều khiển trung tâm, phân tích đưa phương án tối ưu để tái lập cung cấp điện - Dạng phân tán (Decentralized): Các thiết bị bảo vệ lập trình sẵn để tự hoạt động giao tiếp với nhau, phối hợp hoạt động kịch cố khác Dạng phân tán chia thành hai loại : • Loại cổ điển (Classic Loop Automation): dạng phân tán dựa vào phối hợp theo luật thiết bị theo thời gian • Loại thơng minh (Intelligent Loop Automation) : dạng phân tán sử dụng giao tiếp truyền thơng thiết bị với nhau, có xét đến điều kiện ràng buộc vận hành sau tái cấu trúc lưới Các dạng truyền thông thông minh dùng tin nhắn GOOSE , wifi hay sử dụng giao thức IEC 61850 Bài báo đề cập đến tự động hóa mạch vịng lưới phân phối dạng phân tán cổ điển sử dụng chương trình Matlab/Simulink mơ cho lưới điện nghiên cứu với kịch cố khác Nguyên tắc phối hợp bảo vệ xuất tuyến sở cho việc xây dựng thuật toán tự động hóa lưới điện phân phối Bài báo phân tích, đề xuất luật giao tiếp Rơle lưới nghiên cứu nhiều kịch cố khác Kết báo viết Matlab chạy mô Simulink để kiểm chứng lý thuyết tự động hóa mạch vịng Bài báo chia thành năm phần Phần đặt vấn đề Phần hai trình bày ngun lý phối hợp bảo vệ q dịng cho xuất tuyến trung Phần ba trình bày sơ đồ “luật bảo vệ” Phần bốn phương pháp nghiên cứu cách xây dựng mơ hình giao diện MATLAB/GUI, mô chức bảo vệ lập cố tự động hóa mạch vòng cho lưới phân phối với kịch khác Phần năm dành cho kết luận, thảo luận nêu kiến nghị phù hợp 956 kat kmm Ilv_max ktv (1) Chức 51 có vùng bảo vệ rộng vượt khỏi đối tượng bảo vệ nên cần phải phối hợp chức 51 xuất tuyến với nhau, tránh tình trạng tác động vượt cấp, đồng thời gây điện diện rộng Hình thể thiết bị bảo vệ xuất tuyến cần phối hợp thời gian Hình 2: Các thiết bị bảo vệ xuất tuyến Nguyên tắc phối hợp thiết bị bảo vệ dựa tính chất chọn lọc Có hai dạng phối hợp thời gian: • Phối hợp theo đặc tuyến thời gian độc lập (Definite Time): Thời gian tác động chức bảo vệ số không phụ thuộc vào độ lớn dòng điện đo Thời gian phối hợp (∆t) 0.25÷0.3 giây theo quy định Việt Nam, số thấp theo tiêu chuẩn châu Âu Ưu điểm loại phối hợp tính tốn chỉnh định đơn giản, gần nguồn thời gian tác động lớn dòng điện cố cao nên nguy hiểm cho thiết bị • Phối hợp theo đặc tuyến thời gian phụ thuộc (Inverse Definite Minimum Time): Thời gian tác động bảo vệ phụ thuộc vào độ lớn dòng điện đo được, dòng điện lớn, thời gian tác động nhỏ Đặc tuyến theo chuẩn ANSI IEC với phương trình thời gian phụ thuộc dòng điện khác Bài báo sử dụng phối hợp theo đặc tuyến dốc (IEC Very Inverse) có thời gian tác động hàm theo cơng thức (2) ttd = ( Trong đó: 13.5 ) k IR −1 Ikd − tc (2) Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(2):955-967 • Ikd : Dịng điện khởi động cài đặt • k: Hệ số nhân thời gian Thời gian phối hợp thiết bị bảo vệ xuất tuyến từ 0.3÷0.5 giây theo tiêu chuẩn Việt Nam NGUYÊN TẮC PHỐI HỢP TỰ ĐỘNG HÓA MẠCH VÒNG GIỮA CÁC THIẾT BỊ DẠNG PHÂN TÁN Tự động hóa mạch vịng có nhiệm vụ tự động lập cố phục hồi cung cấp điện cho tải tiêu thụ đảm bảo phạm vi điện thời gian điện nhỏ Sau đó, chức tự động hóa mạch vịng thiết bị tắt Cụ thể trường hợp cố điểm 1, 2, Hình 3, thiết bị hoạt động sau: - Sự cố 1: • • • • MC đầu nguồn tác động bảo vệ dòng FR trip phát nguồn, cô lập cố MR chuyển sang nhóm bảo vệ B TR đóng lại phát nguồn phía, cấp điện từ phía cịn lại cho vùng khơng bị cố - Sự cố 2: • • • • FR tác động bảo vệ q dịng MR chuyển sang nhóm bảo vệ B TR đóng lại phát nguồn phía MR tác động theo nhóm bảo vệ B, lập cố - Sự cố 3: • MR tác động bảo vệ q dịng • TR đóng lại phát nguồn phía • TR tác động bảo vệ q dịng theo nhóm bảo vệ B, cô lập cố PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Hình 3: Sơ đồ thiết bị tự động hóa mạch vịng dạng phân tán Các bảo vệ 51 sơ đồ tự động hóa mạch vịng dạng phân tán Hình đặt tên tương ứng vị trí sau: Nhóm tác giả sử dụng phương pháp xây dựng mơ hình, tính tốn cài đặt trị số bảo vệ tiến hành mơ số dạng kịch điển hình phần mềm MATLAB/SIMULINK để nghiên cứu hoạt động Xây dựng mơ hình thực mơ phần mềm MATLAB/SIMULINK • Feeder (FR): bảo vệ nằm gần nguồn (sau MC đầu tuyến) • Tie (TR): bảo vệ liên lạc xuất tuyến • Mid-point (MR): bảo vệ nằm Feeder Tie Các thiết bị bảo vệ lập trình theo “luật bảo vệ” sau : • Thiết bị Feeder trip phát nguồn • Thiết bị Mid-point chuyển sang nhóm bảo vệ B (phối hợp theo hướng ngược lại) chế độ trip khơng đóng lại (single-shot, thiết bị tự đóng lại AutoRecloser) • Thiết bị Tie đóng lại phát nguồn phía Mất nguồn báo định nghĩa điện áp đo thiết bị nhỏ 20% điện áp định mức xuất tuyến Hình 4: Giao diện khởi động chương trình MATLAB/GUI Sử dụng phần mềm MATLAB/GUI, báo tiến hành xây dựng mơ hình tự động hóa lưới phân phối dạng giao diện người dùng Hình Chương trình mơ TĐH lưới phân phối kết nối với phần mơ hình SIMULINK Hình với khối chức lập trình điều khiển sau: 957 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(2):955-967 Hình 5: Mơ hình lưới điện hai xuất tuyến đơn giản Matlab/Simulink • Khối chức 51: Chức bảo vệ dòng cực đại Thực theo nguyên tắc so sánh dòng cố đo với dòng khởi động cài đặt theo lý thuyết trình bày mục • Khối bật chức tự động hóa mạch vịng (LA): Dựa theo tín hiệu điện áp đo bảo vệ Khi có cố xảy pha nào, thiết bị phát nguồn, chức tự động hóa mạch vịng bật để tác động bảo vệ theo luật điều khiển mục Thuật tốn khối chức bật tự động hóa mạch vịng thể Hình • Khối tắt chức tự động hóa mạch vịng: Khi cố thứ xảy ra, thiết bị tác động theo chức tự động hóa mạch vịng, có 958 cố xếp chồng, chức tự động hóa phải tắt để tránh tác động dư thừa thiết bị Khối hoạt động dựa theo tín hiệu điện áp Thuật tốn điều khiển cài ngược cho hai xuất tuyến, nghĩa cố xuất tuyến I phải tắt chức tự động hóa mạch vịng xuất tuyến II ngược lại để tránh tác động thừa đề cập Vì Hình thuật toán cài đặt cho xuất tuyến I, với xuất tuyến II thay I thành II II thành I • Khối điều khiển Feeder Recloser: Khi tín hiệu LA bật, phải xét đến trạng thái bảo vệ FR tác động hay chưa, FR tác động FR khơng tác động theo LA nữa, FR chưa tác động FR tác động theo chức tự động hóa mạch vịng FR tác động bảo vệ Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 theo hướng nên cài đặt nhóm A cho bảo vệ Sơ đồ logic thể Hình • Khối điều khiển Mid-point Recloser: Khi chức LA bật, cần kiểm tra xem bảo vệ MR tác động hay chưa, MR tác động MR khơng tác động theo LA chuyển tín hiệu cho TR đóng, MR chưa tác động MR nhận tín hiệu u cầu chuyển nhóm bảo vệ, đồng thời gửi tín hiệu cho TR đóng lại MR tác động theo hai hướng nên cài đặt theo hai nhóm bảo vệ A nhóm bảo vệ B Logic khối thuật tốn thể Hình • Khối điều khiển Tie Recloser: TR nhận tín hiệu để đóng lại từ phía từ MR, TR hoạt động dựa nguyên tắc: nguồn phía (I II) đóng lại, phía khơng điện điện TR không tác động TR tác động theo hai hướng xuất tuyến nên cài đặt hai nhóm A nhóm B Thuật tốn thể Hình 10 Hình 7: Khối tắt chức tự động hóa mạch vịng Hình 6: Khối bật chức tự động hóa mạch vịng Tính tốn phối hợp cho recloser Sơ đồ lưới điện Hình bao gồm nguồn I II, cung cấp điện cho phụ tải mạch vịng vận hành hình tia, nghĩa TR mở Các thông số khai báo vào chương trình Simulink Bảng Kết mơ dòng điện qua thiết bị bảo vệ trường hợp bình thường, cố ngắn mạch pha thể Bảng Bảng Với giá trị dịng Hình 8: Khối điều khiển Feeder Recloser 959 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bảng 1: Thông số khai báo cho MATLAB/Simulink Thông số Giá trị Nguồn (đấu nối đất trực tiếp) Điện áp dây (V) 22 (kV) Công suất ngắn mạch pha 0.5 (MVA) Tỉ số X/R Đường dây (3 pha dây) Hình 9: Khối điều khiển Mid-point Recloser Điện trở thứ tự thuận (r1 ) 0.01273 (Ω/km) Điện trở thứ tự không (r0 ) 0.3864 (Ω/km) Điện cảm thứ tự thuận (l1 ) 0.9337 (mH/km) Điện cảm thứ tự không (l0 ) 4.1264 (mH/km) Điện dung thứ tự thuận (C1 ) 12.74 (nF/km) Điện dung thứ tự không (C0 ) 7.751 (nF/km) Tải (đấu nối đất trực tiếp) Công suất tiêu thụ (P) 10 (kW) Công suất phản kháng (Q) (kVar) Bảng 2: Dòng điện làm việc qua thiết bị Hình 10: Khối điều khiển Tie Reclosser điện tính tốn được, sử dụng đặc tuyến chọn phần Các thơng số tính tốn cài đặt cho bảo vệ Bảng Trong đó: • k_A: Hệ số nhân thời gian cài đặt theo nhóm bảo vệ A • Ikd_A: Dịng điện khởi động cài đặt theo nhóm bảo vệ A • k_B: Hệ số nhân thời gian cài đặt theo nhóm bảo vệ B • Ikd_B: Dịng điện khởi động cài đặt theo nhóm bảo vệ B Do tính chất đối xứng mơ hình nên xuất tuyến cịn lại, thơng số cài đặt tương tự cho thiết 960 Thiết bị Dịng làm việc nhóm A (A) Dịng làm nhóm B (A) MC_I 22.7 FR_I 15.2 MR_I 7.7 8.6 TR 17 17 MC_II 22.7 FR_II 15.2 MR_II 7.7 việc 8.6 Bảng 3: Dòng điện cố qua thiết bị Thiết bị Dịng cố nhóm A (A) Dịng cố nhóm B (A) MC_I 1836 FR_I 460 MR_I 264 120 TR 185 185 MC_II 1836 FR_II 460 MR_II 264 120 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bảng 4: Thơng số tính tốn cài đặt cho thiết bị Relay cho MC đầu tuyến Feeder Recloser Midpoint Recloser Tie Recloser k_A (s) 0.539 0.421 0.352 0.04 Ikd_A (A) 0.354 0.238 0.12 0.242 k_B (s) 0.03 0.04 Ikd_B (A) 0.133 0.242 - Các thiết bị xuất tuyến gồm MC, Feeder Mid-point trạng thái thường đóng - Thiết bị liên lạc hai xuất tuyến Tie trạng thái thường mở Sau xét trình tự hoạt động thiết bị bảo vệ cố xảy thông qua mô số kịch sau: • Kịch cố (Kịch 3): Ngắn mạch vị trí 3, Mid-point Rec_I Tie Rec bị tương ứng có chức Kịch giả lập cố Trong báo nhóm tác giả nêu số kịch Bảng 5: Theo Bảng 5, kịch từ đến xét đến vị trí cố xuất tuyến Trong kịch lại thể cố xếp chồng với quy định ký hiệu sau: Hình 11: Giả lập cố vị trí ⇒ Kết mơ Hình 12: • vị trí cố thứ • vị trí cố Do mơ hình xây dựng gồm hai xuất tuyến đối xứng nên kịch 4, 5, tương tự với kịch 3, 2, kịch 19 30 tương tự với kịch 7….18 Ngoài ra, trường hợp xảy cố xếp chồng (các kịch có đánh dấu 2) gồm trường hợp: • Các cố xảy lúc • Sự cố sau xảy cố trước chưa lập hồn tồn • Sự cố sau xảy cố trước lập hồn tồn Bài báo đưa kết mơ cho 01 cố đơn (kịch 3) 02 cố xếp chồng Trong đó, cố xếp chồng xét 01 xuất tuyến (kịch 12) cố xếp chồng 02 xuất tuyến khác (kịch 15) Kết mô Trên thực tế, xác suất xảy cố ngắn mạch pha chạm đất N(1) nhiều (chiếm 70% ), nhóm tác giả thực mơ cố pha chạm đất để thể sát với thực tiễn Trước xảy cố, trạng thái vận hành bình thường lưới là: Hình 12: Sự phối hợp bảo vệ thiết bị cố vị trí Khi cố xảy vị trí Hình 11, theo giản đồ Hình 12 MR_I trước gần cố tác động trước tiên; tiếp đó, TR đóng lại nhận thấy nguồn phía xuất tuyến I, cấp nguồn lại cho tồn tải phía sau điểm cố; sau TR tác động cắt theo nhóm B gần cố nhất; cố lập MR_I TR Sau chức tự động hóa mạch vịng tắt Phân tích đồ thị dịng điện Hình 13, xảy cố vị trí 3, thiết bị trước điểm cố xuất tuyến I chịu dòng ngắn mạch nhau, đến thiết bị gần tác động cắt điểm cố dịng qua thiết bị trở lại bình thường Sau MR_I cắt điện (~0.9s), TR nhận thấy điện phía nên 961 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bảng 5: Một số kịch giả lập cố Kịch Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí (Giữa MC_I FR_I) (Giữa FR_I MR_I) (Giữa MR_I TR) (Giữa MR_II TR) (Giữa FR_II MR_II) (Giữa MC_II FR_II) 10 11 2 2 12 13 14 15 2 2 16 17 18 2 19 20 21 23 2 25 26 962 2 29 2 1 28 30 24 27 22 1 1 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(2):955-967 Hình 13: Dịng điện chạy qua thiết bị cố vị trí đóng lại sau để cấp nguồn cho tải không bị cố, điểm cố chưa cô lập hai đầu nên thiết bị trước điểm cố xuất tuyến II phải chịu dịng ngắn mạch đến cố lập hồn tồn trở trạng thái dịng bình thường Với thời điểm bắt đầu gặp cố 0.2s thời điểm tác động thiết bị ghi lại Bảng 6, trước thiết bị tác động lập điểm cố thiết bị phải chịu đựng dòng ngắn mạch khoảng thời gian thể bảng, với thời gian thiết bị chịu mà khơng bị hư hỏng Hình 15: Kết mơ cố Với đồ thị dòng điện Hình 16, xảy cố thứ 2, thiết bị trước điểm cố xuất tuyến I chịu dòng ngắn mạch, cụ thể MC_I FR_I, sau FR_I cắt điện dịng xuất tuyến giảm 0, TR đóng lại, tải cấp nguồn từ nguồn 2, cố chưa giải trừ cố thứ hai xảy 3, thiết bị trước điểm cố theo nhóm B chịu dịng ngắn mạch TR cắt lập cố dịng điện trở trạng thái bình thường • Kịch 12: Ngắn mạch hai vị trí 3, cố Feeder Rec_I Mid-pont Rec_I, cố chưa lập tiếp tục ngắn mạch Mid-point Rec_I Tie Rec (Hình 14) Hình 16: Dịng điện chạy qua thiết bị cố Thời điểm tác động thiết bị bảo vệ ghi lại Bảng xảy cố xếp chồng lúc 0.2s lúc 1.5s, với thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch ghi lại bảng thiết bị hoạt động bình thường Hình 14: Giả lập cố vị trí ⇒ Kết mơ Hình 15: Khi cố thứ xảy Hình 14, theo giản đồ Hình 15 thiết bị tác động phù hợp với lý thuyết Thiết bị gần cố FR_I tác động trước tiên, đến TR đóng lại nhận thấy nguồn phía Khi MR_I chưa kịp tác động theo nhóm B để lập cố xảy 3, lúc TR tác động theo nhóm bảo vệ theo nhóm B, hai cố lập FR_I TR • Kịch 15: Ngắn mạch hai vị trí 6, cố Feeder Rec_I Mid-point Rec_I, sau cố cô lập, tiếp tục ngắn mạch MC_II Feeder Rec_II (Hình 17) ⇒ Kết mơ Hình 18: Với cố xếp chồng xảy hai xuất tuyến khác Hình 17, giản đồ Hình 18 thể trình tự tác động thiết bị lập trình theo lý thuyết Sự cố thứ xảy vị trí FR_I tác động trước; tiếp đến TR đóng lại nhận thấy nguồn phía xuất tuyến I, cấp nguồn lại cho tồn tải phía 963 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bảng 6: Thời điểm tác động bảo vệ recloser cố Sự cố Thời điểm tác động (s) MC_I Feeder Rec_I 0.2 Midpoint Rec_I Tie Rec 0.882 1.082 Đóng MC_II Feeder Rec_II Midpoint Rec_II 0.67 0.67 1.752 Mở Thời gian chịu dòng (s) 0.682 0.682 0.682 0.67 0.67 Bảng 7: Thời điểm tác động bảo vệ recloser cố Sự cố Thời điểm tác động (s) MC_I 0.2 Feeder Rec_I Midpoint Rec_I 1.015 Feeder Rec_II Midpoint Rec_II 0.887 0.887 0.887 2.102 Mở 0.815 0.815 Hình 17: Giả lập cố Hình 18: Kết mô cố sau điểm cố Sự cố cô lập FR_I MR_I tác động theo nhóm B Sau chức tự động hóa mạch vịng tắt Sự cố thứ xảy gần nguồn xuất tuyến II, MC_II tác động cắt đoạn cố khỏi lưới Trên đồ thị dịng điện Hình 19, với cố thứ xảy ra, dòng ngắn mạch qua thiết bị trước điểm cố xuất tuyến I Sau FR_I tác động (~1s), TR 964 MC_ II 1.215 Đóng 1.5 Thời gian chịu dịng (s) Tie Rec 0.887 0.887 Hình 19: Dịng điện chạy qua thiết bị cố nhận thấy điện phía nên đóng lại sau để cấp nguồn cho tải khơng bị cố, điểm cố chưa đựợc cô lập hai đầu nên thiết bị trước điểm cố theo xuất tuyến II phải chịu dòng ngắn mạch đến cố lập hồn tồn FR_I MR_I, dòng điện qua thiết bị cịn lại trở trạng thái dịng bình thường Sau đó, cố thứ hai xảy gần nguồn xuất tuyến II thiết bị MC_II tác động Do chức tự động hóa mạch vịng tắt sau cô lập cố thứ nên với cố thứ hai cần MC_II tác động lập hai cố, sau MC_II cắt tồn tải phía sau không cấp điện từ nguồn nên dòng điện tiến Thời điểm xảy cố thứ 0.2s cố lập hồn tồn 1.441s, sau gặp cố lúc 1.7s, thời điểm tác động thiết bị thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch trước thiết bị tác động ghi lại Bảng 8, giá trị thời gian nhỏ nên thiết bị Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 Bảng 8: Thời điểm tác động bảo vệ recloser cố Sự cố Thời điểm tác động (s) MC_I 0.2 Feeder Rec_I Midpoint Rec_I Tie Rec MC_II 1.015 1.441 1.215 1.9 0.815 0.226 0.226 0.226 Feeder Rec_II Midpoint Rec_II 0.226 0.226 1.7 Thời gian chịu dịng (s) 0.815 0.2 hoạt động bình thường Kiến nghị KẾT LUẬN, THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết bước đầu báo qua giao diện Matlab/GUI áp dụng kết nối với thiết bị thực tế làm mơ hình mơ thí nghiệm tự động hóa mạch vịng lưới phân phối Bên cạnh đó, kết báo cịn tiếp tục phát triển việc kết nối với phần mềm mô thời gian thực để nghiên cứu kiểm nghiệm xác khả bảo vệ tự động hóa lưới phân phối Từ đó, đề xuất nhiều giải pháp cải tiến hợp lý phù hợp với thực tế Kết luận Bài báo trình bày nguyên tắc phối hợp bảo vệ rơle lưới phân phối, “luật bảo vệ” tự động hóa mạch vịng Dựa sở lý thuyết Tự động hóa mạch vịng dạng phân tán, nhóm tác giả xây dựng mơ hình mơ Matlab/Simulink với nhiều kịch giả lập Ưu điểm lớn báo xét đến cố xếp chồng phối hợp bảo vệ Kết mô cho thấy phối hợp với trình tự phối hợp bảo vệ lý thuyết, tuân thủ yêu cầu hệ thống bảo vệ mạng điện phân phối mạch vòng vận hành hở đề cập Thảo luận Với kết báo chương trình tự động hóa lưới phân phối dạng phân tán, nhận thấy thời gian cô lập cố tái lập cung cấp điện ngắn (~1s) Chương trình cho phép chỉnh định kiểm nghiệm cho nhiều giá trị tải khác xuất tuyến mạch vịng đơn giản Phương pháp tự động hóa lưới phân tán đơn giản tiết kiệm chi phí, phù hợp cho khu vực nhỏ Tuy nhiên, mơ hình có số hạn chế như: • Khi tăng số xuất tuyến lên, độ phức tạp hệ thống tăng theo cấp số nhân, cần phải lập trình cho tất kịch bản, lựa chọn nguồn tối ưu để cung cấp cho xuất tuyến bị cố • Yêu cầu độ tin cậy thiết bị cao, việc chỉnh định phối hợp cần xác thiết bị tác động khơng xác, logic tự động hóa mạch vịng thực sai • Phương pháp phối hợp không phù hợp với đường dây ngắn, khoảng cách recloser nhỏ, dẫn đến dễ tác động nhầm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CT: Current Transformer – Thiết bị biến dòng điện FR: Feeder Recloser – Thiết bị Feeder LA: Loop Automation – Tự động hóa mạch vịng MC: Máy cắt MR: Mid-point Recloser – Thiết bị Mid-point TR: Tie Recloser – Thiết bị liên lạc XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Nhóm tác giả xin cam đoan khơng có xung đột lợi ích cơng bố báo ĐĨNG GĨP CỦA TÁC GIẢ Tác giả Nguyễn Thị Bích Tuyền nghiên cứu lý thuyết, xây dựng mơ hình, chạy kết mơ phỏng, phân tích kết Tác giả Lê Thị Tịnh Minh đưa ý tưởng viết bài, diễn giải phương pháp thực kiểm tra viết Tác giả Huỳnh Tiến Đạt tìm tài liệu, đóng góp tổng quan, phân tích kiểm tra kết LỜI CẢM ƠN Nguyễn Thị Bích Tuyền tài trợ Tập đồn Vingroup – Cơng ty CP hỗ trợ chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số VINIF.2020.ThS.103 965 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(2):955-967 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vinh NT Tự động hóa xuất tuyến triển vọng ứng dụng cho lưới điện phân phối Thành phố Hồ Chí Minh, Luận văn Thạc sĩ, Trường ĐH Bách khoa, ĐHQG-HCM 2014; Việt NH Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 2014; Zhou X, et al An overview on distribution automation system In 2016 Chinese Control and Decision Conference (CCDC) IEEE 2016;p 3667–3671 PMID: 27244195 Available from: https: //doi.org/10.1109/CCDC.2016.7531620 966 Electric S Loop Automation - Technical Manual for the ADVC Controller Range; Uluski RW Using Distribution Automation for a self-healing grid 2012;Available from: https://doi.org/10.1109/TDC.2012 6281582 IEC 61850-8-1 standard consolidated version 2020; T t 28/2014/TT-BCT Quy định quy trình xử lý cố hệ thống điện quốc gia 2014; Khanh DT Thiết kế bảo vệ mạng điện phân phối có ứng dụng phần mềm Etap Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 2017; Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 4(2):955-967 Research Article Open Access Full Text Article Research of decentralized loop automation simulation in distribution network using MATLAB/SIMULINK Nguyen Thi Bich Tuyen* , Le Thi Tinh Minh, Huynh Tien Dat ABSTRACT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Nowadays, technologies are rapidly developing, automation is omnipresent in our life In the power system, automation technology solutions have been applied gradually and widely to meet the requirements of reliability Before, when a fault occurs on the distribution network, the fault locating, isolating and grid restoring are still being done manually, so a large number of customers that are not in the fault zone still suffer outage for a long time Distribution Automation System was developed to solve this problem Currently, with the development of information technology, the Decentralized Loop Automation (DLA) in the distribution network is carried out by communication between the protective devices in the grid Communication between devices can be done using time-control rules, using GOOSE messages, wifi or according to protocol IEC 61850 In addition, the protective devices can be connected to the control center to create a Centralized Loop Automation (CLA) in the distribution network The paper considers the DLA solution with the time-control rules for a simple grid Time-control rules models and simulation results were performed on MATLAB/SIMULINK software The paper proposed a user interface for DLA solution with many different failure cases, especially considering the protection coordination in case of doubles failure The results of the paper show that DLA can isolate faults automatically and restore the grid in a short time, and these results can be developed as an experimental simulation in the future Key words: Loop Automation, distribution network, decentralized, recloser, isolate fault Electrical and Electronic Engineering, Ho Chi Minh University of Technology, 268 Ly Thuong Kiet Street, Ward 14, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Correspondence Nguyen Thi Bich Tuyen, Electrical and Electronic Engineering, Ho Chi Minh University of Technology, 268 Ly Thuong Kiet Street, Ward 14, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Email: ntbtuyen.sdh19@hcmut.edu.vn History • Received: 16-3-2021 • Accepted: 10-5-2021 • Published: 25-5-2021 DOI : 10.32508/stdjet.v4i2.818 Copyright © VNU-HCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Tuyen N T B, Minh L T T, Dat H T Research of decentralized loop automation simulation in distribution network using MATLAB/SIMULINK Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 4(2):955-967 967 ... KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Hình 3: Sơ đồ thiết bị tự động hóa mạch vịng dạng phân tán Các bảo vệ 51 sơ đồ tự động hóa mạch vịng dạng phân tán Hình đặt tên tương ứng vị trí sau: Nhóm tác giả sử dụng phương... diện khởi động chương trình MATLAB/GUI Sử dụng phần mềm MATLAB/GUI, báo tiến hành xây dựng mơ hình tự động hóa lưới phân phối dạng giao diện người dùng Hình Chương trình mơ TĐH lưới phân phối kết... bày nguyên tắc phối hợp bảo vệ rơle lưới phân phối, “luật bảo vệ” tự động hóa mạch vịng Dựa sở lý thuyết Tự động hóa mạch vịng dạng phân tán, nhóm tác giả xây dựng mơ hình mơ Matlab /Simulink với