PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE SEL-311L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500KV DI LINH - PLEIKU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM HỒNG CHƢƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE SEL-311L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500KV DI LINH - PLEIKU Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, luận văn có sử dụng số số liệu thống kê, tính tốn hệ thống đơn vị ngành điện; trích dẫn số viết, tài liệu rơle bảo vệ so lệch đường dây hãng SEL Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phạm Hồng Chƣơng TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE SEL-311L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500KV DI LINH – PLEIKU Học viên: Phạm Hồng Chƣơng Mã số: 60520202 Khoá: K34 Chuyên nghành: Kỹ thuật điện Trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Bảo vệ so lệch dọc có vai trị quan trọng đƣờng dây truyền tải điện bảo vệ ln đƣợc trang bị Bảo vệ so lệch dọc loại bảo vệ có nguyên lý làm việc tốt, tác động khơng thời gian trì hỗn, tác động với dạng ngắn mạch đảm bảo tính chọn lọc tuyệt đối Rơle SEL-311L đƣợc sử dụng rộng rãi để bảo vệ so lệch dọc cho đƣờng dây truyền tải điện 500kV Việt Nam nhờ tính ƣu việt Luận văn nghiên cứu phân tích, đánh giá rơle SEL-311L bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 500kV Di Linh - Pleiku Luận văn phân tích, tính tốn thơng số chỉnh định cho rơle SEL-311L bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 500kV Di Linh – Pleiku Từ việc phân tích, tính tốn chỉnh định, áp dụng Matlab/Simulink tác giả xây dựng mơ hình mơ đặc tính làm việc rơle SEL-311L dƣạ nguyên lý làm việc, sơ đồ logic bảo vệ SEL-311L thơng số tính tốn chỉnh định Từ kết mơ phỏng, tác giả có đƣợc số đánh giá rơle bảo vệ Mơ hình mơ giúp nhân viên vận hành kiểm tra, đánh giá thơng số chỉnh định, phân tích nắm rõ đặc tính hoạt động rơle để phục vụ cho cơng tác vận hành, nhằm nâng cao lực vận hành góp phần đảm bảo cơng tác vận hành an tồn lƣới điện ANALYSIS, ASSESSMENT SEL-311 DIFFERENTIAL PROTECTION FOR 500KV LINE DI LINH - PLEIKU Abstract: Differential protection is important for power transmission lines and is the main protection always provided Differential protection is a good working principle, with no time-delay effect, which can affect all types of short circuits and ensures absolute selectivity The SEL-311L relay is widely used to differential protection for the 500kV transmission line in Vietnam thanks to its superiority This thesis investigates the analysis and evaluation of the SEL-311L relay to protect the 500 kV line of Di Linh - Pleiku The thesis has analyzed, calculated parameters for the relay SEL-311L protect the line difference 500kV Di Linh - Pleiku From Matlab / Simulink, the author has developed a working model of the SEL-311L relay based on the working principle, the SEL-311L's protective logic scheme and Calculated parameters From simulation results, the author has obtained some evaluation of this protection relay This simulation model also allows the operator to check and evaluate the adjustment parameters, to understand the operational characteristics of the relay for operation, to improve operational capability, to ensure the safe operation of the power grid MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đặt tên đề tài .3 Bố cục luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TÌNH HÌNH SỰ CỐ ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 1.1 Tổng quan hệ thống rơle bảo vệ 1.1.1 Nhiệm vụ yêu cầu mạch bảo vệ rơle 1.1.2 Các phận đo lường hệ thống bảo vệ 1.1.2.1 Máy biến dòng điện (TI) 1.1.2.2 Máy biến điện áp (TU) .7 1.2 Các vấn đề chung tính tốn bảo vệ đƣờng dây truyền tải 1.2.1 Tình hình cố hệ thống rơle bảo vệ đường dây truyền tải 1.2.2 Tính tốn ngắn mạch đường dây truyền tải .10 1.2.2.1 Khi ngắn mạch pha (ngắn mạch đối xứng) 10 1.2.2.2 Khi ngắn mạch không đối xứng: {(N(1), N(1,1); N(2)} 10 1.2.2.3 Điện kháng thứ tự nghịch (TTN) thứ tự không (TTK) phần tử 11 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến rơle bảo vệ đường dây truyền tải 13 1.2.3.1 Tổng trở biểu kiến [3] 13 1.2.3.2 Tác động tƣợng độ 14 1.2.3.3 Ảnh hƣởng không cân tổng trở pha 16 1.2.3.4 Hiệu ứng cộng hƣởng dƣới đồng 16 1.2.3.5 Vấn đề nghịch đảo điện áp (điện áp âm) 17 1.3 Kết luận 19 CHƢƠNG TÍNH TỐN CHỈNH ĐỊNH CHO RƠLE SEL-311L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500KV DI LINH - PLEIKU 20 2.1 Mô tả sơ đồ đấu nối thông số đƣờng dây 20 2.2 Tính tốn ngắn mạch đƣờng dây 20 2.3 Tính tốn chỉnh định chức bảo vệ so lệch SEL-311L .25 2.3.1 Nguyên lý hoạt động .26 2.3.2 Cài đặt vùng hạn chế giám sát chức so lệch .28 2.3.3 Cài đặt đảm bảo chọn lọc cố vùng bảo vệ 31 2.3.3.1 Sự cố pha ngồi có dịng qua rơle lớn lần dịng danh định (Idđ)31 2.3.3.2 Sự cố pha ngồi có dịng qua rơle nhỏ lần dịng danh định 31 2.3.3.3 Sự cố khơng đối xứng ngồi vùng bảo vệ .31 2.3.4 Những cài đặt liên quan đến 87L 31 2.3.4.1 Cài đặt tỷ số biến CTR (1-6000) 32 2.3.4.2 Chọn cài đặt APP để định ứng dụng cho SEL-311L: APP (87L, 87L21, 87L21P, 87LSP, 311L) 32 2.3.4.3 Cài đặt giá trị E87L (2, 3, 3R, N) 33 2.3.4.4 Cài đặt giá trị EHST (N, 1-6) (N, SP1, SP2) APP=87LSP .33 2.3.4.5 Cài đặt giá trị EHSDTT (Y, N) 33 2.3.4.6 Cài đặt giá trị EDD (Y,N) 33 2.3.4.7 Cài đặt giá trị ETAP (Y,N) 34 2.3.4.8 Cài đặt giá trị EOCTL (Y,N) 34 2.3.4.9 Cài đặt giá trị PCHAN (X,Y) 34 2.3.4.10 Cài đặt giá trị EHSC (Y, N) 34 2.3.4.11 Cài đặt giá trị CTR_X CTR_Y (1-6000) 34 2.3.4.12 Cài đặt giá trị 87LPP (OFF, 1-10 A Secondary) 35 2.3.4.13 Cài đặt giá trị 87L2P (OFF, 0.5-5 A Secondary) 35 2.3.4.14 Cài đặt giá trị 87LGP (OFF, 0.5-5 A Secondary) 35 2.3.4.15 Cài đặt giá trị CTALRM (0.5-10 A Secondary) 35 2.3.4.16 Cài đặt giá trị 87LR (2.0-8, Unitless) 35 2.3.4.17 Cài đặt giá trị 87LANG (900 – 2700) .35 2.3.4.18 Cài đặt giá trị OPO Open Pole Option (52, 27) .35 2.4 Chỉnh định chức bảo vệ khoảng cách 35 2.4.1 Chức bảo vệ khoảng cách pha MHO 35 2.4.2 Chức bảo vệ khoảng cách cho cố chạm đất .38 2.4.3 Giám sát bổ sung cho chức bảo vệ khoảng cách 40 2.4.4 Cài đặt mở rộng bảo vệ vùng 40 2.4.5 Thời gian trễ vùng 41 2.5 Tính tốn chỉnh định chức bảo vệ dòng cắt nhanh 42 2.5.1 Bảo vệ dòng pha cắt nhanh thời gian độc lập (50P) 42 2.5.2 Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh thời gian độc lập (50G) 43 2.5.3 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch cắt nhanh thời gian độc lập (50Q) 44 2.6 Tính toán chỉnh định chức bảo vệ điện áp (27/59) 45 2.6.1 Các giá trị điện áp 45 2.6.2 Các cài đặt cho bảo vệ điện áp .45 2.6.3 Latch Bit LTx (x = 116) 48 2.6.4 Remote Bit RBx (x = 116) .48 2.6.5 Timer SVx (x = 116) 49 2.6.6 Input IN101IN106 IN301IN308 .49 2.6.7 Output OUT101OUT107, OUT201OUT206, OUT301 OUT312 .49 2.6.8 Relay Word Bit 49 2.6.9 Toán tử logic 49 2.6.10 Phương trình logic .50 2.7 Bảng giá trị cài đặt F87L 50 2.8 Kết luận 53 CHƢƠNG MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH HOẠT ĐỘNG CHỨC NĂNG 87L CỦA RƠLE SEL-311L TRÊN NỀN MATLAB/SIMULINK/ SIMPOWERSYSTEM 55 3.1 Xây dựng mơ hình mơ 55 3.1.1 Xây dựng mơ hình bảo vệ so lệch dọc đường dây 55 3.1.2 Mô đặc tính làm việc chức 87L 56 3.2 So sánh, phân tích đánh giá 61 3.3 Kết luận 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (bản sao) DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÍ HIỆU F87L Bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây (Line Differential Protection) F21 Bảo vệ khoảng cách CÁC CHỮ VIẾT TẮT TI (CT) Máy biến dòng điện (Current Transformer) TU (VT) Máy biến điện áp (Voltage Transformer) TTT Thành phần thứ tự thuận TTK Thành phần thứ tự không DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng hiệu Trang 1.1 Cấp xác TI 1.2 Cấp xác dùng cho bảo vệ TU 1.3 Thống kê cố lƣới điện truyền tải năm 2016 2.1 Dòng điện ngắn mạch 500kV trạm biến áp Di Linh Pleiku năm 2017 21 2.2 Dòng điện ngắn mạch 03 pha 25 2.3 Dòng điện ngắn mạch 01 pha 25 2.4 Trình bày phép tính khác cho đặc tính MHO 37 2.5 Các cài đặt cho bảo vệ khoảng cách 37 2.6 Cài đặt chức bảo vệ khoảng cách chạm đất 38 2.7 Các cài đặt vùng 40 2.8 Đặt thời gian cho vùng 41 2.9 Tín hiệu điện áp chức 27/59 45 2.10 Cài đặt cho bảo vệ điện áp 46 2.11 Giá trị cài đặt F87L cho SEL-311L 50 DANH MỤC CÁC HÌNH Số Tên hình Trang hiệu 1.1 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay máy biến dòng Đƣờng cong từ hoá (a) quan hệ dịng điện sơ cấp iS, từ 1.2 thơng F, từ cảm B sức điện động thứ cấp eT theo thời gian (b) 1.3 Tổng trở biểu kiến đo đƣợc rơle A tụ đặt đầu đƣờng dây 13 1.4 1.5 1.6 2.1 Tổng trở biểu kiến đo đƣợc rơle A tụ đặt đƣờng dây Tổng trở biểu kiến đo đƣợc rơle tụ đặt vị trí khác Đặc tuyến mở rộng vùng bảo vệ tụ đặt đầu đƣờng dây Sơ đồ đấu nối đƣờng dây 500kV Di Linh - Pleiku 14 14 18 20 2.2 Các phần tử bảo vệ so lệch dòng điện SEL-311L 26 2.3 Đặc tính tác động AP (Alpha Plane) bảo vệ SEL-311L 27 2.4 Vùng hạn chế bao quanh cố SEL-311L 28 2.5 2.6 Cài đặt góc mở 87LA NG cho vùng hạn chế dựa góc lệch lớn có cố ngồi yếu tố sai lệch xảy đồng thời Cài đặt SEL-311L với tỷ số biến CT khác 29 32 2.7 2.8 Chức mho điện áp phân cực thứ tự thuận với biên ứng với tổng trở đƣờng dây Logic vùng mở rộng SEL-311L 36 40 2.9 Đƣờng cong thời gian tác động áp dụng cho tất bảo vệ dòng cắt nhanh vô hƣớng SEL-311L 43 Đƣờng cong thời gian trở áp dụng cho tất bảo vệ q 2.10 dịng cắt nhanh vơ hƣớng SEL-311L 43 2.11 2.12 2.13 3.1 3.2 Logic hoạt động chức điện áp pha ba pha Logic hoạt động chức điện áp dây Giản đồ xung ngõ vào ngõ Timer SV1 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ F87L Mơ hình mơ bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 47 47 49 55 57 3.3 3.4 3.5 Mơ hình mơ thuật tốn tính tốn rơle SEL-311L bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây Tín hiệu rơle đặc tuyến tác động cố ngồi Tín hiệu rơle đặc tuyến tác động cố vùng 58 60 61 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển kinh tế - xã hội, hệ thống điện Việt Nam phát triển với tốc độ nhanh, lƣới điện đƣợc mở rộng không ngừng ngày trở nên phức tạp Vận hành lƣới điện an toàn hiệu nhiệm vụ hàng đầu ngành điện Trong q trình vận hành, lƣới điện xảy cố tình trạng làm việc khơng bình thƣờng phần tử gây ảnh hƣởng đến chế độ ổn định hệ thống Đối với hệ thống điện, cố xảy phần lớn cố đƣờng dây dẫn điện, cố đƣờng dây gây ảnh hƣởng đến vận hành an toàn hệ thống điện lớn, đặc biệt có cố đƣờng dây truyền tải điện siêu cao áp Để giải vấn đề cố, thiết bị rơle bảo vệ đóng vai trị quan trọng công tác vận hành hệ thống điện Các thiết bị rơle bảo vệ có vai trị phát loại trừ sớm phần tử cố hệ thống điện khỏi vận hành, giúp trì trạng thái vận hành an toàn ổn định cho hệ thống điện Đối với đƣờng dây truyền tải điện cao áp siêu cao áp Việt Nam, bảo vệ cho đƣờng dây sử dụng hai bảo vệ bảo vệ so lệch dọc bảo vệ khoảng cách Riêng đƣờng dây 500kV bảo vệ so lệch dọc có vai trị đặc biệt quan trọng bảo vệ bắt buộc phải có Bảo vệ so lệch dọc loại bảo vệ có nguyên lý làm việc tốt nhất, tác động khơng thời gian trì hỗn, tác động với dạng ngắn mạch đảm bảo tính chọn lọc tuyệt đối Vì vậy, tính tốn chỉnh định mơ đặc tính hoạt động rơle để áp dụng vận hành thực tế vấn đề thiết thực góp phần cho việc đảm bảo vận hành an tồn hệ thống điện Từ kết tính tốn việc tiến hành mơ dạng cố phân tích làm việc rơle so sánh với ghi cố để đối chứng từ đƣa điều chỉnh phù hợp vấn đề chỉnh định rơle nhƣ việc lựa chọn hợp lý thiết bị đo lƣờng, mạch nhị thứ bảo vệ liên quan rơle Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, tính tốn chỉnh định mơ đặc tính hoạt động rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 500kV Di Linh – Pleiku nhằm mục đích nắm rõ đặc tính hoạt động, sơ đồ logic thực tính tốn số trƣờng hợp cố để mô làm việc rơle kỹ thuật số bảo vệ so lệch 37 sin Trong rơle số việc kiểm tra đƣợc thể qua dấu thành phần ảo - Kiểm tra điểm cân bằng việc kiểm tra cos Trong rơle số việc kiểm tra đƣợc thể qua dấu thành phần thực Bảng 2.4 Trình bày phép tính khác cho đặc tính MHO Lưu ý giá trị biên Z đặc tính MHO điện áp phân cực thứ tự thuận xác định nghiệm phương trình = Re[(Z.I-V).V1mem*] Nếu chọn EADVS=N, cài đặt 50PP2-50PP4 đƣợc đặt giá trị nhỏ đƣợc ẩn Logic bảo vệ khoảng cách pha đƣợc thể phụ lục 2.1 đến 2.3 Bảng 2.5 Các cài đặt cho bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách pha mho (vùng 1-4) Kích hoạt cài đặt E21P Khoảng cài đặt (Z1P-Z4P) OFF, 0.05-64 Ω, bƣớc chỉnh 0.01Ω (dòng danh định 5A) OFF, 0.25-320Ω, bƣớc chỉnh 0.01Ω (dòng danh định 1A) Độ nhạy tối thiểu đƣợc điều khiển đặc tính tác động bảo vệ q dịng pha-pha cho vùng Độ xác ±5% giá trị góc lệch với 30≤SIR≤60 ±3% giá trị góc lệch với SIR