(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, phân tích cấu hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc SEL 411l cho đường dây 500kv pleiku – cầu bông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÁI HỊA NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC SEL-411L CHO ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU – CẦU BÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 852.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ ĐÌNH DƢƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Trong luận văn có trích dẫn số thực nghiệm hãng chế tạo rơle Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Thái Hịa NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC SEL-411L CHO ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU – CẦU BÔNG Học viên: Thái Hịa Mã số: 852.02.01 Khóa: K34-ĐN Chun ngành: Kỹ thuật điện Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: - Rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây SEL-411L dùng trạm biến áp 220kV 500kV Việt Nam nhƣ: 500kV Pleiku & Cầu Bông, 220kV Nha Trang & Tuy Hòa Đây loại rơle địi hỏi nhân viên thí nghiệm, vận hành hiểu rõ cách cài đặt, cấu hình, thí nghiệm để đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy nhằm rút ngắn thời gian thí nghiệm với yêu cầu nghiêm ngặt thời gian cắt điện độ tin cậy cung cấp điện SEL-411L có chức bảo vệ so lệch tốc độ cao đƣờng dây truyền tải Ngồi ra, cịn có chức bảo vệ khác: khoảng cách dòng với tính cắt pha/3 pha, kiểm tra đồng đóng lặp lại, giám sát mạch cắt, bảo vệ lỗi máy cắt Rơle có tính đo lƣờng mở rộng, ghi liệu bao gồm chụp báo cáo liệu có độ phân giải cao Định vị cố sóng truyền (TWFL) chức đặc biệt SEL-411L để thực báo cáo vị trí cố cách tự động có độ xác cao Luận văn trình bày cách cấu hình thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây Ngoài ra, để minh họa trực quan, tác giả sử dụng phần mềm Matlab để mô hoạt động rơle Từ khóa - SEL-411L; TWFL; rơle; bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây; Pleiku – Cầu Bông RESEARCHING AND ANALYZING CONFIGURATION AND TESTING LINE DIFFERENTIAL PROTECTION SEL-411L RELAY FOR 500kV TRANSMISSION LINE PLEIKU – CAU BONG Abstract - SEL-411L line differential protection has been used at some 220kV and 500kV substations in Vietnam such as: 500kV Pleiku & Cau Bong, 220kV Nha Trang & Tuy Hoa This is a new type of relay that requires experimental and operational personnel understand how to install, configure, test to ensure safe and reliable operation to shorten the testing time with a stringent electricity cutting time because of reliability of power supply SEL-411L is a high-speed current differential protection for transmission lines In addition, there are other protection functions: distance and overcurrent protection with 1-phase/3-phase trip, synchronous inspection when reclosing, circuit trip monitoring, circuit breaker failure protection Relay has extended measurement feature, data recording feature including collecting and reporting of high resolution data Traveling wave fault location (TWFL) is a special function of SEL-411L for automatic fault location reporting with the highest accuracy This thesis presents how to configure and test line differential protection In addition, for visual illustration, the author uses Matlab software to simulate relay operation Keywords – SEL-411L; TWFL; relay; line differential protection; Pleiku – Cau Bong MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài .1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đặt tên đề tài………………………………………………………… ………… Bố cục luận văn………………………………………………………… ……… Chƣơng – TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY…………………………………………………………… ………….4 1.1 Chức bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây…………………………… ……… 1.2 Các loại rơle số bảo vệ so lệch dọc ĐZ thƣờng dùng…………………… …….6 1.3 Kết luận………………………………………………………………… …….7 Chƣơng – RƠLE SEL-411L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE………… …………8 2.1 Các chức làm việc SEL-411L…………………………… ………… 2.1.1 Chức chính: bảo vệ so lệch dọc ĐZ SEL-411L 2.1.1.1 Chức 87L……………………………………………………… ……………9 2.1.1.2 Đặc tính Alpha Plane tổng quát (mở rộng)-AP .10 2.1.1.3 Giám sát cố bên 11 2.1.1.4 MBA dạng inline 12 2.1.1.5 Chức cắt pha từ 87L 13 2.1.2 Các chức bảo vệ khác 13 2.1.2.1 Chức bảo vệ khoảng cách (21) 13 2.1.2.2 Chức gia tốc bảo vệ (chống đóng vào điểm cố-SOTF) 15 2.1.2.3 Chức dị dao động cơng suất (78) 15 2.1.2.4 Chức cắt nhận truyền cắt 16 2.1.2.5 Chức bảo vệ xa……………………………………………………………… 16 2.1.2.6 Chức bảo vệ dòng 16 2.1.2.7 Chức lỗi máy cắt 17 2.1.2.8 Chức điện áp 17 2.1.2.9 Chức tần số 17 2.1.2.10 Chức đóng lặp lại kiểm tra hòa đồng 17 2.1.3 Định vị cố 17 2.2 Phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến làm việc rơle SEL-411L…… 19 2.2.1 Điện dung đường dây tải điện……………………………………………… 19 2.2.2 Ảnh hưởng sai số biến dòng…………………………………… ……….20 2.2.2.1 Sai số biến dòng điện…………………………………………………………… 20 2.2.2.2 Bão hòa mạch từ biến dịng…………………………………………… 20 2.2.2.3 Dịng khơng cân bằng………………………………………………………… 21 2.2.3 Ảnh hưởng tụ bù dọc .22 2.2.3.1 Tác dụng tụ bù dọc……………………………………………………… ……23 2.2.3.2 Xác định dung lượng bù……………………………………………………… …….23 2.2.3.3 Ảnh hưởng bù dọc & nốt tắt nhanh TBD có ngắn mạch xảy 23 2.3 Kết luận…………………………………………………………………… 25 Chƣơng – PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU - CẦU BÔNG 26 3.1 Tính tốn chỉnh định, cài đặt & cấu hình rơle SEL-411L 26 3.1.1 Kiểm tra phù hợp biến dòng chọn 26 3.1.2 Tính tốn ngắn mạch 28 3.1.2.1 Tính tốn ngắn mạch pha 29 3.1.3.2 Tính tốn ngắn mạch pha 30 3.1.3 Cài đặt rơle 31 3.1.3.1 Dữ liệu hệ thống điện 32 3.1.3.2 Cài đặt chung……… …………………………………………………………… .33 3.1.3.3 Hiển thị máy cắt 33 3.1.3.4 Cài đặt nhóm group 34 3.1.3.5 Cài đặt chức bảo vệ so lệch dọc ĐZ 87L 34 a Cài đặt phần tử so lệch pha 38 b Cài đặt phần tử so lệch thứ tự nghịch/thứ tự (87LQ/87LG) 40 3.1.3.6 Cài đặt chức bảo vệ khác 41 a Giám sát độ CVT 41 b Hiệu suất biến dịng cho cố ngồi vùng 43 c Cài đặt chức bảo vệ khoảng cách 44 d Cài đặt chức cho PWS OOS 45 e Chức xâm lấn tải………………………………………………………………… 46 f Chức gia tốc bảo vệ (SOTF) .46 g Logic kiểm tra áp .47 h Chức kiểm tra hướng 47 i Logic cắt .47 j Các tùy chọn cắt pha .49 k Chức bảo vệ dòng SEL-411L 48 l Chức điện áp SEL-411L .50 m Chức tần số SEL-411L 50 n Logic cắt bảo vệ .51 3.1.4 Phân tích cấu hình 87L 52 3.1.4.1 Cấu hình cho phép 87L làm việc 52 3.1.4.2 Cấu hình khóa 87L……… ……………………………………………………… 52 3.1.4.3.Cấu hình MC……… ……………………………………………………… 53 3.1.4.4.Cấu hình ĐZ……… ……………………………………………………… .54 3.1.4.5.Cấu hình 87L……… ……………………………………………………… 54 3.2 Thí nghiệm hệ thống rơle bảo vệ SEL-411L 55 3.2.1 Kiểm tra ban đầu 55 3.2.2 Thí nghiệm chức bảo vệ 55 3.2.2.1 Kiểm tra chức đo lường 57 3.2.2.2 Kiểm tra chức bảo vệ so lệch dọc (thử lệnh 87L) 58 a Thử theo đường truyền thực tế ĐZ 58 b Thử phương pháp Test Loopback 59 3.2.3 Kiểm tra mang tải 63 3.3 Kết luận……………………………………………………………………… 63 Chƣơng – MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CHỨC NĂNG 87L TRONG SEL-411L TRÊN NỀN MATLAB/SIMULINK/ SIMPOWER SYSTEM 4.1 Xây dựng mơ hình để mơ phỏng………………………… 64 4.1.1 Xây dựng sơ đồ bảo vệ so lệch dọc đường dây 65 4.1.2 Mơ ngun lý & đặc tính làm việc chức 87L 66 4.1.2.1 Xây dựng khối nguyên lý làm việc 66 4.1.2.2 Phân tích làm việc rơle chế độ 68 a Mô cố vùng bảo vệ 68 b Mô cố vùng bảo vệ………………………………………………… 71 c Nhận xét………………………………………………… 74 4.2 So sánh, phân tích đánh giá kết 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) 78 PHỤ LỤC 1: 79 PHỤ LỤC 2: CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY BẰNG MATLAB 100 PHỤ LỤC 3: 102 KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (bản sao) DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÍ HIỆU: 87L: Bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 21: Bảo vệ khoảng cách 85: Bảo vệ xa 50BF: Bảo vệ lỗi máy cắt 59/27: Bảo vệ quá/kém áp 50/51: Bảo vệ cắt nhanh/quá dòng thời gian 81: Bảo vệ tần số 79: Tự động đóng lặp lại 25: Hịa đồng 78: Dị dao động công suất CÁC CHỮ VIẾT TẮT: TI (CT): Máy biến dòng điện (Current Transformer) TU (VT): Máy biến điện áp (Voltage Transformer) MC: Máy cắt TBD: Tụ bù dọc KBN: Kháng bù ngang ĐZ: Đƣờng dây TWFL: Định vị cố phƣơng pháp sóng lan truyền HTĐ: Hệ thống điện HTBV: Hệ thống bảo vệ CB: Cầu Bông PLK: Pleiku PL1: Phụ lục PL2: Phụ lục PL3: Phụ lục DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng Rơle kỹ thuật số ứng dụng HTĐ Việt Nam 04 Bảng Mô tả cài đặt định vị cố sóng truyền 18 Bảng Dịng ngắn mạch CB & PLK năm 2018 29 Bảng Dòng ngắn mạch pha & pha sau tính đƣợc 31 Bảng Dữ liệu HTĐ 32 Bảng Tổng trở thứ 33 Bảng Cài đặt chung 33 Bảng Hiển thị máy cắt 33 Bảng Cài đặt nhóm 35 Bảng 10 Cài đặt chức so lệch pha từ nhà chế tạo 39 Bảng 11 Các bits chức 87LP so lệch pha 40 Bảng 12 Cài đặt chức so lệch thứ tự nghịch/thứ tự từ nhà chế tạo 40 Bảng 13 Bảng tổng hợp cài đặt chức 87L 41 Bảng 14 Cài đặt chức khác 42 Bảng 15 Cài đặt chức khoảng cách pha-pha Mho 44 Bảng 16 Cài đặt chức khoảng cách pha-đất Mho 44 Bảng 17 Cài đặt thời gian trễ chung 21 45 Bảng 18 Cài đặt chức khóa đồng 46 Bảng 19 Cài đặt chức gia tốc bảo vệ (SOTF) 46 Bảng 20 47 Bảng 22 Cài đặt giám sát mở pha Lập trình SEL-441L để cắt pha cho chức khoảng cách pha-đất Cài đặt chức dòng pha Bảng 23 Các đại lƣợng làm việc q dịng có thời gian 49 Bảng 24 Cài đặt chức dịng có thời gian 50 Bảng 25 Các đại lƣợng làm việc chức điện áp 50 Bảng 26 Kiểm tra chức đo lƣờng 57 Bảng 27 Kết thí nghiệm chức 87L 63 Bảng 21 48 49 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ 1.1 Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc ĐZ Trang 1.2 Bảo vệ so lệch dọc ĐZ tƣơng đồng tính kỹ thuật 2.1 Vùng làm việc & Vùng hãm chức so lệch ĐZ 87L 2.2 Đặc tính làm việc đặc tính hãm 87L SEL-411L 10 2.3 Sơ đồ logic giám sát cố ngồi vùng (bão hịa AC) 12 2.4 Bộ phận giám sát cố vùng kết hợp 12 2.5 Bù MBA dạng in-line rơle chỗ 13 2.6 Đặc tính Mho-Đặc tính trạng thái ổn định đặc tính mở rộng 14 2.7 Logic xâm lấn tải 14 2.8 Đặc tính Quad 15 2.9 16 2.15 Áp dụng VS để ƣớc lƣợng điện áp trug tâm dao động Rơle trao đổi thông tin đỉnh sóng truyền thơng qua kênh truyền tin 87L Sơ đồ định vị cố TWFL Dung dẫn pha-pha mạch, dung dẫn pha mạch, pha-đất ĐZ mạch kép Đặc tính từ hóa biến dòng CT bão hòa dội, dòng thứ vƣợt trƣớc dịng sơ cấp góc 40 độ (vùng C) CT gây góc pha dẫn trƣớc làm giảm độ lớn dòng điện 2.16 Đồ thị xác định thời gian tắt hồ quang thứ cấp 25 3.1 HTĐ đƣợc sử dụng cho việc chọn lựa biến dòng 26 3.2 Mặt trƣớc rơle SEL-411L 31 3.3 37 3.5 Trƣờng hợp tỉ số CT hai đầu khác Cài đặt góc mở 87LPA cho vùng hãm dựa góc lệch lớn có cố ngồi vùng & yếu tố sai lệch xảy đồng thời Sơ đồ cấu hình cho phép chức so lệch dọc làm việc 3.6 Sơ đồ cấu hình cho phép khóa chức so lệch dọc 53 3.7 Sơ đồ đấu nối để thí nghiệm chức 87L 56 3.8 Sơ đồ đấu nối thử theo đƣờng truyền thực tế ĐZ 58 4.1 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 87L 65 4.2 Sơ đồ mô chức 87L 66 4.3 Mơ hình mơ thuật tốn tính toán rơle SEL-411L 69 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 3.4 18 18 19 20 21 21 38 52 70 4.6 Đặc tính tác động cố ngồi vùng Tín hiệu rơle khơng Trip vận hành bình thƣờng cố ngồi vùng Giá trị dịng áp đầu trạm Pleiku 4.7 Đặc tính tác động cố vùng 71 4.8 Tín hiệu rơle Trip cố vùng (khi ngắn mạch pha) 72 4.9 Giá trị dòng áp cố pha đầu trạm Pleiku 72 4.10 Giá trị dòng áp cố pha đầu trạm Cầu Bông 73 4.11 Tín hiệu rơle Trip cố vùng (khi ngắn mạch pha-đất) 73 4.12 Giá trị dòng áp cố pha đầu trạm Pleiku 73 4.13 Giá trị dòng áp cố pha đầu trạm Cầu Bông 74 4.4 4.5 70 71 109 Phụ lục 3.16 Sơ đồ logic chức khoảng cách pha-đất tứ giác Vùng 3, & Phụ lục 3.17 Logic thời gian trễ 21 110 Phụ lục 3.18 Logic phần tử dòng cắt nhanh pha-pha/thời gian xác định Phụ lục 3.19 Logic quá/kém áp 111 Phụ lục 3.20 Logic quá/kém tần số: 112 113 DAI HQC DA NANG TRIYONG DAI HOC BACH KHOA CQNG 116A XA HQI CHU Is GHIA VIVI NAM DO 10p - Tv' - Hanh phtic Da Ming, O6 thangA1 nam 2018 Si: 443 /QD-DFIBK QUYET DINH Ve viec giao cue tai va trach nhiOn cua nguiri htreeng clan Wan van thac si HItU TRU'ONG TRVONG BAI HOC BACH KEIOA Can cir Nghi dinh s6 32/CP 04/4/1994 cita Chinh phit ve viec lap Dai hgc Da Nang; Can cir Th6ng to s6 08/2014/TT-BGDDT 20/3/2014 cUa B6 truang 136 Gido chic va Dao tao v'e viec ban hanh Quy ch6 to chirc va hog dOng cua dai hgc viing va cac co sa gido chic dai hgc vien; Quyet dinh so 6950/QD-DHDN 01/12/2014 cila Giamdoc Dai hgc Da Nang ve viec ban hanh Quy dinh nhiem vu, quyen han cua Dai hgc Da Nang, cac co sa gido chic dai h9c vien va cac don vi trirc thu6c; Can cir Thong to so 15/2014/TT-BGDDT 15/5/2014 dm B6 twang 136 Gido chic va Dao tao Afs viec ban hanh Quy the Dao tao trinh d6 that si; Quyet dinh s6 598/QD-DHBK 27/12/2016 dm Hieu truang Tnrang Dai h9c Bach khoa ye viec ban hanh Quy dinh dao tao trinh d6 thac si; Can cir Quyet dinh s6 456/DHBK-DT 03/03/2017 cita Hieu truang Truang Dai hgc Bach Khoa ye viec ding nhlan hoc vien cao h9c trang tuyen; Can cir T6 trinh s6 25/KD 25/10/2018 cua khoa Dien ye viec Quyet dinh giao de tai va nguai huang dan luan van thac si cho h9c vien cao hgc chuyen nganh Ky thot dien, khoa 34; Xet de nghi cua Truang Phong Dao tao, QUYET DINH: Ditu Giao cho h9c vien cao h9c Thai Hea, lop K34.KTD, chuyen nganh Ky thuat &On, thkrc hien de tai luan van "Nghien cfru, phan tich cau hinh va thi nghiem rale bao ve so loch doe SEL-411L cho (hieing day 500 kV Pleiku — Cau Bong", clued str huang dan dm TS Le Dinh Duang, Truang Dal hoc Bach Khoa - Dal hoc Da Nang Di&I HQC vien cao hoc va nguai huang dan c6 ten a Dieu dtrgc hthmg cac quyen lgi va thuc hien nhiem vu theo dung quy the dao tao thac si hien hanh cua Bo Gido duc va Dao tao, quy dinh dao tao thac si cua Twang Dai h9c Bach khoa Hieu Cac Ong/Ba Truang Ph6ng Dao tao, Truang phong Ke hoach — Ta chinh, Truang khoa Dien, nguai huang dan luan van va hoc vien c6 ten a Dieu can cf Quyet dinh thi hanh./ KT HItU TRVONG U TRU'ONG Noi - NKr dien 3; Phong DT TS Phan Minh Dim ... Chƣơng 26 CHƢƠNG PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU - CẦU BƠNG ĐZ 500kV Pleiku- Cầu Bơng đƣợc thiết kế bảo vệ rơle so lệch dọc SEL- 411L Trong chƣơng... chƣơng phân tích nguyên lý chức bảo vệ so lệch dọc ĐZ rơle số đƣợc sử dụng phổ biến trạm biến áp 1.1 Chức bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây Hình 1.1: Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc đường dây Bảo vệ so lệch. .. rơle bảo vệ so lệch dọc SEL- 411L cho đƣờng dây 500kV Pleiku – Cầu Bông? ?? BỐ CỤC LUẬN VĂN Luận văn gồm có chƣơng: MỞ ĐẦU Chƣơng – TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 1.1 Chức bảo