Các thiết bị chính theo từng giai đoạn

Hình 3.8: Các thiết bị cơ bản của hệ thống DAS ở giai đoạn 1

Trong đó: CB - Máy cắt trang bị ở đầu xuất tuyến. FSI - Bộ chỉ thị phần tử bị sự cố

PVS - Dao cắt treo trên cột buồng cắt chân không FDR - Rơ le phát hiện sự cố

SPS - Biến áp cấp nguồn

FSI có thể phát hiện vùng sự cố bằng bộ đếm thời gian từ khi MC xuất tuyến tự đóng lại đến khi cắt lại lần thứ hai.

Hợp bộ PVS, FDR và SPS tạo thành một bộ dao cách ly phân đoạn tự động (Sectionalizer) có thể thực hiện chức năng tự động tách phân đoạn đ−ờng dây bị sự cố. Dao cách ly phân đoạn tự động (DPĐTĐ) không có khả năng cắt dòng ngắn mạch nh−ng đóng đ−ợc dòng điện ngắn mạch.

Với nguyên lý phối hợp theo thời gian của FDR, DPĐTĐ sẽ tự động mở tiếp điểm để cách ly phân đoạn sự cố trong lúc máy cắt đầu nguồn đ; mở.

(1) CB PVS PVS SPS SPS FSI FDR FDR (2)

Nguyên lý cấu tạo của hợp bộ DPĐTĐ nh− hình vẽ sau:

DPĐTĐ giữ ở trạng thái đóng khi cuộn dây có điện đ−ợc cấp từ bộ nguồn SPS.. Nó giữ nguyên trạng thái đóng khi đ−ờng dây có điện và nó mở ra khi đ−ờng dây bị cắt điện.

Điện áp đ−ợc cung cấp đến cuộn dây của PVS khi SPS có điện và tiếp điểm Y của FDR đóng.

1. Điều kiện để tiếp điểm Y đóng: - PVS có điện dài hơn 1 khoảng thời gian X (thời gian đóng), tiếp điểm a đ−ợc đóng.

PVS SPS cuộn dây SPS FDR Y SW1 SW2 Đóng bằng cần của FDR (đóng bằng tay) a (Đóng sau thời gian X) Cắt bằng cần của FDR

(cắt bằng tay) Ghi chú: Thời gian X – Time thời gian đóng

- Cần FDR cài đặt ở vị trí “MANUAL ON”

2. Điều kiện để tiếp điểm Y mở:

- Cuộn dây của PVS không có điện. - Cần FDR ở vị trí “MANUAL OFF”

3. Các chức năng chính của FDR:

FDR có hai chế độ làm việc, một chế độ khi PVS vận hành ở vị trí th−ờng đóng và một chế độ khi PVS vận hành ở vị trí th−ờng mở. Các chế độ làm việc này có thể chuyển đổi qua lại bằng cần truyền động bằng tay đặt ở bên d−ới FDR. Tính năng này nhằm để cho các PVS thích ứng với các ph−ơng thức vận hành thay đổi th−ờng xuyên của l−ới điện phân phối.

CB PVS PVS SPS SPS FSI FDR FDR (1) (2) OFF ON PVS( 2 ) FDR(1) PVS(1) ON Y ON Y CB FDR( 2 ) X X hỉ

X: Thời gian đóng, bắt đầu đếm khi FDR phát hiện có điện áp nguồn. PVS đóng sau thời gian X và khởi động đếm thời gian Y (thời gian phát hiện sự cố). FDR sẽ bị khoá khi nó bị mất điện áp nguồn trong khoảng thời gian Y.

Điều kiện phối hợp thời gian cài đặt:

X > Y > thời gian phát hiện một sự cố cho đến khi MC cắt (bằng thời gian của rơle + thời gian cắt của máy cắt).

*. Tr−ờng hợp đ−ờng dây có một nguồn cung cấp:

Hình 3.11: Nguyên tắc hoạt động ở l−ới điện hình tia.

A a B b C D E c e d (1) Tình trạng bình thuờng A a B b C c D d E e (2) Cắt lần đầu A a B C c b D d E e (3) Đóng lặp lại lần đầu A a B b C c D e d E (4) Tự động đóng cầu dao B A a B C c b D d E e (5) Tự động đóng cầu dao D A a B b C c e E D d (6) Cắt lần 2 sau khi đóng cầu dao C do có sự cố c A a B b C D d E e (7) Đóng lặp lại lần 2 PVS: Cắt FCB: Cắt FCB: Đóng PVS: Đóng

Giải thích nguyên tắc hoạt động tr−ờng hợp mạng 1 nguồn cung cấp:

1. Máy cắt A và tất cả các dao phân đoạn B, C, D, E đ−ợc đóng trong suốt thời gian vận hành bình th−ờng (không sự cố)

2. Khi sự cố xuất hiện trong đoạn C, MC A sẽ cắt, dẫn đến mở tất cả các dao phân đoạn B, C, D, E do mất điện áp nguồn.

3. MC “A” đóng lại lần đầu sau khoảng thời gian đóng lại đầu tiên là 15s. Điện đ−ợc cung cấp đến đoạn “a”.

4. Sau thời gian X = 7s (thời gian đóng) dao phân đoạn “B” tự động đóng lại. Điện đ−ợc cung cấp đến đoạn “b”.

5. Sau thời gian 7s tiếp theo, tự động đóng dao phân đoạn “D” công suất đ−ợc cung cấp đến đoạn “d” .

6. Nh−ng sau 14s (2X) sau khi dao phân đoạn “B” đ−ợc đóng, C đ−ợc đóng. MC “A” bị cắt trở lại khi sự cố vẫn còn trên đoạn “c”. Các dao B, C, D, E do mất nguồn nên đồng loạt mở. Sau đó, dao phân đoạn C bị khoá ở trạng thái mở khi bộ phận FDR của “C” đ; phát hiện không có điện áp trong thời gian Y (5s). (Có thể xác định sự cố ở phân đoạn c khi lần MC A cắt lại lần thứ hai xảy ra trong khoảng từ 14 đến 21 giây sau khi MC “A” đóng lại lần đầu tiên).

7. MC “A” đóng trở lại (đóng lần 2) và lần l−ợt tự động đóng các dao C, D, E cấp điện cho những đoạn không bị sự cố.

X: thời gian đóng của dao phân đoạn, đ−ợc tính từ khi FDR có điện Y: thời gian phát hiện sự cố

FDR: bị khoá ở trạng thái mở khi nguồn cung cấp bị mất trong khoảng thời gian Y.

X>Y> (thời gian làm việc của rơle + thời gian MC) Thời gian đóng lại lần 1 của MC “A”: 15s

*. Tr−ờng hợp đối với mạng phân phối có 2 nguồn cung cấp:

Hình 3.12: Nguyên tắc tác động ở l−ới điện có nguồn ở hai phía

Trong đó: X - Thời gian đóng (7s) Y - Thời gian phát hiện sự cố.

XL - Thời gian đóng dao cách ly vòng từ nguồn điện khác (45s).

A CB a b c d e f B SW SW C D SW E SW F SW A B C D E F 15s 15s 7s 15s 7s 7s 15s A B 7s D C 7s E F Khoá Khoá 15s 7s (1) Tình trạng bình th−ờng (2) Cắt lần đầu (3) Đóng lặp lại lần đầu (5) Đóng lặp lại lần đầu cầu dao C tự động đóng (6) Cắt lần 2 do su cố tạ phân đoạn C, cầu dao A

và C tự khoá

(8) Nguồn điện tự động cấp từ xuất tuyến khác, cầu dao E tự động đóng (7) Đóng lặp lại lần 2 cầu dao B tự đóng lại, (4) Đóng lặp lại lần đầu

cầu dao B tự đóng

SW: Đóng

Hình 3.13: Giản đồ thời gian tác động với 2 nguồn cung cấp

Trình tự hoạt động nh− sau:

1. MC “A” và tất cả các dao phân đoạn ở vị trí đóng, hệ thống vận hành bình th−ờng. Dao phân đoạn “E” ở vị trí th−ờng mở.

2. Sự cố xuất hiện trong đoạn “C”, MC A cắt. Dao phân đoạn “B”, “C”, “D” mở đồng thời do mất điện áp nguồn.

3. MC “A” đóng lại lần đầu tiên sau thời gian đóng lại là 15s. Điện đ−ợc cung cấp đến đoạn “a”. Khi FDR của dao phân đoạn B phát hiện có điện áp tại đoạn “a”, FDR của dao B bắt đầu đếm thời gian đóng X.

4. Điện cung cấp đến đoạn “b” sau thời gian đóng X1 (7s) bởi đóng tự động của “B” và bộ phận phát hiện thời gian sự cố (5s) khởi động đồng thời.

5. Sau thời gian đúng 7s, công suất đ−ợc cung cấp đến đoạn “c” bởi đóng tự động dao phân đoạn “C” với thời gian khởi động Y.

1 2 3 CB “A” “B” SW SW SW SW “C” ”D” ”E” ON ON ON ON OFF ON ON OFF OFF ON

Điện áp tại phân đoạn “c” khoá 30% của điện áp định mức trở lên 150ms trở lên khoá XL 45s 7s 7s 5s 15s 5s 7s 5s 5s X X X Y Y Y

FSI dò phân đoạn bị sự cố

6. MC “A” cắt lần 2 khi sự cố còn xuất hiện trong đoạn “c”. Bộ phận kiểm tra điện áp của “C” đ; phát hiện không có điện áp trong thời gian Y= 5s. Dao phân đoạn “D” cũng bị khoá ở trạng thái mở, bộ rơle của nó phát hiện điện áp sự cố (=50% áp định mức, = 150ms)

7. MC đóng trở lại cung cấp lần l−ợt cho các đoạn không bị sự cố.

8. Dao phân đoạn “E” đóng lại sau thời gian XL= 45s và tự động cung cấp nguồn từ xuất tuyến khác cho đoạn “d”.

Việc phối hợp theo thời gian giữa máy cắt có trang bị TĐL và các DPĐTĐ rất tin cậy, cô lập đúng vùng sự cố. Sự cố càng gần nguồn thì cô lập càng nhanh. Hệ thống dao cách ly phân đoạn làm việc theo tín hiệu điện áp. Do cách hoạt động nh− vậy sẽ đ−a đến cách làm việc của MC đầu nguồn sẽ nhẹ nhàng hơn, từ đó dẫn đến chi phí đầu t− MC giảm xuống. Tuy nhiên bộ phân dao cách ly phân đoạn tự động (cách điện chân không) làm việc đóng lại trong tr−ờng hợp có điện áp tới khi vẫn còn ngắn mạch nên chịu dòng ngắn mạch lớn (phải dập hồ quang) dẫn đến chi phí cao cho dao cách ly phân đoạn. Do cách làm việc theo điện áp, nên tránh đ−ợc tác động sai lầm khi phụ tải (động cơ) hoạt động. Sự hoạt động của máy cắt có trang bị TĐL và dao phân đoạn tự động độc lập nhau.

b. Các thiết bị chính trong hệ thống DAS giai đoạn 2:

Thành phần của hệ thống DAS l−ới phân phối giai đoạn 2 xem ở hình 3.14 Giai đoạn 2 gồm các thiết bị đ; lắp trong giai đoạn 1 và tại trạm phân phối trung tâm (Central Distribution Station - CDS) còn lắp thêm các thiết bị sau:

- Tranducer - TRD dùng để nhận tín hiệu dòng và áp tại trạm thông qua máy biến dòng điện và biến điện áp.

- Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ xa (Tele Control Receiver - TCR): dùng để thu thập thông số của trạm (nh− trạng thái máy cắt, kết quả đo dòng áp ...) và thông số vận hành đ−ờng dây để gửi về trung tâm điều độ khu vực (ADC).

Hình 3.14: Cấu hình hệ thống DAS giai đoạn 2.

Ngoài ra, tại trung tâm điều độ khu vực (Area Dispathch Centrer - ADC) còn đ−ợc trang bị thêm bộ thiết bị chính điều khiển từ xa (TCM), thiết bị kết nối dữ liệu máy tính (CDL), bộ xử lý trung tâm (CPU), máy in (PRN), màn hình thể hiện sơ đồ 1 sợi l−ới điện, bàn phím ...

Các chức năng chính sẽ thực hiện ở giai đoạn 2 nh− sau: - Điều khiển từ xa các cầu dao tự động.

- Giám sát các trạng thái MBA, dòng điện các xuất tuyến, điện áp các xuất tuyến và hoạt động của hệ thống rơle bảo vệ.

- Giám sát theo thời gian thực trạng thái các cầu dao tự động.

- Hiển thị sơ đồ 1 sợi l−ới điện có chỉ thị màu trạng thái mang điện. - Ghi lại các công tác bảo d−ỡng, thay đổi ph−ơng thức vận hành.

Giai đoạn 1

Trạm Đuờng dây phân phối

CB FCB SW PDR/RTU TRD SPS SPS PDR/RTU SPS SW SPS

Đuờng dây thông tin

TCR TCR CDS: Trạm phân phối chính Giai đoạn 2 CDL CPU PRN TCM Máy tính trạm Bàn phím Bàn làm việc Trạm chính Bàn diều khiển

c. Các thiết bị chính trong hệ thống DAS giai đoạn 3:

ở giai đoạn 3, có thể thực hiện việc tự động hoá cấp cao hơn bằng cách đ−a vào một hệ thống máy tính có chức năng cao cấp và màn hình có sơ đồ l−ới điện thể hiện trạng thái vận hành của hệ thống. Giai đoạn này, ta có thể dựa vào chức năng hiển thị trạng thái vận hành trên mặt bằng l−ới phân phối.

Nội dung chính của chức năng này là:

- Hiển thị l−ới phân phối kèm bản đồ khu vực. - Hiển thị trên sơ đồ các thông tin về sự cố. - Có chức năng phóng to, thu nhỏ

- Có chức năng cuộn màn hình.

- Hiển thị các thông tin chi tiết về thiết bị trong môi tr−ờng Window.

- Giám sát thông số theo thời gian thực và điều khiển online xem ở hình 3.15. Chức năng điều khiển thời gian thực của các cầu dao tự động có thể thực hiện trên màn hình máy tính.

Trên hình 3.16, hệ thống DAS giai đoạn 3 gồm các nhóm thiết bị sau: + Nhóm thiết bị DAS trên ĐZ đ; lắp ở giai đoạn 1

+ Nhóm thiết bị lắp tại trạm phân phối trung tâm CDS gồm máy cắt xuất tuyến FCB, thiết bị nhận tín hiệu từ xa TCR, rơle quá dòng OCR... Tại mức này có thể giám sát l−ới điện phân phối theo thời gian thực các thông số trạng thái máy cắt, hoạt động của rơle, tín hiệu đo l−ờng dòng điện áp. Ngoài ra còn có thể điều khiển đóng cắt máy cắt theo thời gian thực.

+ Nhóm thiết bị có mức điều khiển cao nhất đặt ở trung tâm điều độ khu vực ADC. Thông qua màn hình máy tính và bộ thiết bị chính điều khỉên từ xa TCM, toàn bộ trạng thái vận hành l−ới phân phối đ−ợc hiển thị trên màn hình ở chế độ real- time, các máy cắt và cầu dao có thể đ−ợc điều khiển trực tiếp trên màn hình.

Hình 3.15: Điều khiển thời gian thực và hiển thị trạng thái l−ới phân phối theo thời gian thực

Phục hồi tự động khi mất điện

Quá trình phục hồi tự động khi có mất điện trên l−ới phân phối đ−ợc thể hiện ở hình 3.16. Khi sự cố xảy ra trên đ−ờng dây phân phối, máy tính tự động thực hiện việc dò sự cố, dò phân đoạn có sự cố và phục hồi nguồn điện.

CDS

- Giám sát thực tế

- Trạng thái máy cắt /các rơ le tác động

- Đo dòng điện và điện áp - Điều khiển thời gian thực tế của máy cắt FCB 0CR DG TCR TCM SW SW SW

RTU RTU RTU

ADC

- Có thể hiển thị l−ới phân phối theo thời gian thực tế

- Có thể điều khiển máy cắt và PVS trên màn hình

Bật / tắt Chức năng giám sát và điều khiển

Hình 3.16: Qui trình tự động phục hồi của l−ới phân phối d. Hệ thống tự động hoá l−ới điện phân phối dành cho cáp ngầm: *. Kết cấu của hệ thống:

Kết cấu của hệ thống tự động hoá l−ới phân phối giai đoạn 2 dành cho cáp ngầm thể hiện ở hình 3.17. Tại mỗi vị trí cần điều khiển đóng cắt có một tổ hợp thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa RTU đ−ợc lắp đặt chung với tủ cầu dao liên lạc mạch vòng tự động (RMS), nối với thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ xa (TCR) tại trạm phân phối trung tâm (CDS) bằng cáp thông tin. Ngoài ra còn có hệ thống máy tính đ−ợc lắp tại trung tâm Điều độ khu vực (ADC).

Sự cố trên xuất tuyến phân phối

Dò sự cố Dò sự cố nhờ thông tin từ trạm (máy cắt/ rơ le)

Nguồn điện l−ới phân phối đ−ợc cung cấp tự động nhờ chức năng FDR

Phục hồi phân đoạn bị sự cố ở phía nguồn

Dò phân đoạn bị sự cố

Nguồn điện của phân đoạn phía tải đ−ợc tự động cung cấp từ 1 xuất tuyến khác tại điểm mạch vòng nhờ tính toán bằng máy tính trong đó có xem xét

- Cân bằng công suất xuất tuyến / công suất MBA

- Duy trì điện áp phân phối - v.v.

Tính toán quy trình đóng cắt

Thao tác đóng cắt

Cấu hình tối −u của l−ới điện

*. Ph−ơng pháp dò sự cố:

Tr−ờng hợp sự cố xảy ra tại điểm A (hình 3.17).

- Khi sự cố xảy ra tại điểm A, rơle bảo vệ tại trạm phân phối chính dò sự cố và ra lệnh cắt cho FCB.

Trong tr−ờng hợp này, dòng sự cố chạy qua VS (1) và VS (2) nh−ng không chạy qua VS (3) và VS (4).

- RTU dò tìm thông tin dòng sự cố có chạy qua hay không? Thông tin này đ−ợc truyền bằng đ−ờng dây thông tin từ RTU đến trung tâm điều độ khu vực qua TCR.

- Ng−ời trực tại trung tâm điều độ xác định phân đoạn bị sự cố dựa vào thông tin về dòng sự cố, sau đó đ−a lệnh đi cắt đến RTU (1), RTU (2) tức là VS (1) và VS (2).

- Dựa vào lệnh của trung tâm điều độ, VS (3) và VS (4) đ−ợc giải phóng

Các thiết bị chính theo từng giai đoạn

L−ới phân phối không phân đoạn