2.1 Yêu cầu của mô hình tự ựộng hóa trạm.
2.1.1. Yêu cầụ
Cùng với sự phát triển của khoa học, các thiết bị kỹ thuật số ngày càng ựược ứng dụng rộng rãi trong hệ thống ựiện Việt Nam. Tại các trạm biến áp, các thiết bị bảo vệ tắch hợp ựược sử dụng ngày càng nhiềụ Cùng với những tắnh chất ưu việt về kỹ thuật như ựộ tin cậy, phân tắch sự cố, giảm thiểu số lượng tủ, bảng ựiện và giảm chi phắ kiểm tra ựịnh kỳ. Các thiết bị tắch hợp này còn có thể kết nối qua các mạng thông tin nhằm phục vụ các giải pháp ựiều khiển giám sát (SCADA). Tuy nhiên việc thay thế bằng các thiết bị tắch hợp cần có:
+ Vốn ựầu tư lớn
+ Giải pháp kỹ thuật thắch hợp.
+ đội ngũ kỹ sư vận hành phải ựáp ứng yêu cầu công nghệ.
Tự ựộng hoá trạm biến áp là một hệ thống tắch hợp phức hợp từ phần cứng ựến phần mềm ựiều khiển. để vận hành hệ thống một cách thuận lợi, các kỹ sư vận hành không những ựược trang bị kiến thức về hệ thống ựiện mà còn nên trang bị kiến thức về mạng truyền thông công nghiệp và thực hành trên bộ mô phỏng về tự ựộng hoá trạm biến áp. để làm ựiều này, việc quan trọng là phải xây dựng bộ mô phỏng tự ựộng hoá trạm biến áp với các tắnh năng cơ bản tương ựương một hệ tự ựộng hoá trạm. Hệ thống nhằm ựáp ứng ựược bài toán về ựiều khiển giám sát các trạng thái giả lập của trạm biến áp 220 kV. Hệ thống ựược xây dựng trên nền của PCS7 của Siemens với các bộ ựiều khiển logic khả trình PLC S7-300 và các máy cắt, dao cách ly, OLTC ựược mô phỏng bằng vi ựiều khiển, có kết nối truyền thông số với PLC và bảng mô phỏng. Toàn bộ các máy cắt, dao cách ly và OLTC ựều ựược ựiều khiển và giám sát trên màn hình máy tắnh hoặc hiển thị trạng thái trên bảng mô phỏng ựiều khiển giám sát.
Ngoài ra hệ thống tự ựộng khi ựược áp dụng vào vận hành trạm sẽ tăng ựộ tin cậy của hệ thống, giảm chi phắ công nhân vận hành, nâng cao ựộ tin cậy của hệ thống,
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 27
ựiều quan trọng hơn là các thông số của hệ thống cũng như các thiết bị của hệ thống có thể ựiều khiển giám sát từ xạ
để nâng cao hiệu quả của mô hình trong quá trình ựào tạo, chúng tôi ựã chọn trạm biến áp 220kV tại Vĩnh Yên làm cơ sở cho việc thiết kế mô hình tự ựộng hóa trạm. Hình 2.1. mô tả sơ ựồ ựiều khiển trạm biến áp 220KV.
Hình 2.1: Bảng mô phỏng sơ ựồ hoạt ựộng của trạm biến áp 220kV
Hình vẽ 2.1 mô phỏng sơ ựồ hoạt ựộng của trạm 220 kV, gồm có: - 2 máy biến áp 220/115/23kV công suất 125MVA
- Trạm có 3 cấp ựiện áp: 220kV, 115kV, 23kV.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 28
- Trạm có 2 phát tuyến 220kV: Sóc Sơn và Việt Trì
- Trạm có 4 phát tuyến 115kV: Phúc Yên, Vĩnh Yên 1, Vĩnh Yên 2, Việt Trì - Trạm có 2 bộ tụ bù tĩnh 115kV
- Và các thiết bị ựóng cắt trong trạm
Trên sơ ựồ (hình vẽ 2.1) bước ựầu giám sát ựiều khiển 2 bao gồm: - Số máy cắt 220kV: 04 (271; 272; 273; 274) - Số máy cắt 115kV: 09 (112; 174; 173; 131; 172; 171... ) - Số dao cách ly 220kV: 10 (271-7; 272-7; 273-7; 274-7; 271-1...) - Số dao cách ly 115kV: 24 (112-2; 174-2; 173-2; 171-2... ) - Số dao nối ựất 220kV: 14 (271-75; 271-76; 271-15; 271-14; 272-75; 272- 25; 273-75; 273-76; 273-15; 274-75; 274-25; 274-24) - Số dao nối ựất 115kV: 24 ( 112-24; 112-25; 112-15; 112-14...) - 02 bộ ựo và cảnh báo nhiệt ựộ máy biến áp
- 02 bộ chuyển ựổi nấc ựiện áp OLTC cho hai biến áp AT1 và AT2
Mỗi bộ dao cách ly, máy cắt, dao tiếp ựịa ựều có ựèn led hiển thị trạng thái ựóng hoặc cắt.
Yêu cầu: Việc vận hành trên bảng mô phỏng các trạng thái của từng lộ phải ựược giám sát trên máy tắnh, và ngược lại, từ máy tắnh có thể ựiều khiển ựóng cắt các lộ trên bảng mô phỏng hoặc việc ựóng cắt có thể ựược thực hiện trực tiếp từ máy cắt, dao cách lyẦtrong tủ ựiều khiển.
2.1.2. đối tượng và phạm vi ứng dụng.
đối tượng nghiên cứu là ứng dụng các thiết bị tắch hợp vào các trạm biến áp 220kV, có thiết bị ựóng cắt ựặt ngoài trờị Tắnh khả thi của ứng dụng này là các trạm biến áp có chức năng bảo vệ ựơn giản, các xuất tuyến chỉ bảo vệ bằng Rơle, bảo vệ quá dòng ựiện trong khi vấn ựề ựiều khiển vận hành lại có thay thế bằng giải pháp không người trực và kết nối SCADẠ
đây là ựiều kiện thuận lợi ứng dụng các thiết bị tắch hợp ựể thiết kế bảo vệ ựiều khiển thay thế cho các thiết kế truyền thống, ựảm bảo hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của trạm.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 29
2.2. Cấu hình chung của hệ thống.
Căn cứ vào số lượng các thiết bị cần ựiều khiển, việc chọn PLC với các I/O mở rộng rất quan trọng trong việc quản lý các thiết bị bao gồm 2 bộ OLTC, 13 máy cắt, 34 dao cách ly, 38 dao tiếp ựịa và các tắn hiệu ựèn led báo trạng thái của các thiết bị.
Trên cơ sở yêu cầu công nghệ ta phải sử dụng 2 PLC S7300, CPU 314, với các module vào ra tương tự, số, 1 bộ kết nối với máy tắnh...
Modul vào/ra - Input/Output Unit: dùng kết nối ựến các thiết bị mô phỏng trên bộ mô hình, gồm có các loại sau:
Module Digital input (DI): dùng lấy tắn hiệu trạng thái logic với hai mức trạng thái 1 và 0, module DI dùng thiết kế nối các chân Digital Input trên các bộ rơle ựiều khiển ựể giám sát các trạng thái bộ nàỵ
Module Digital output (DO): dùng ựiều thiết bị theo trạng thái logic với hai mức trạng thái là 1 và 0, module DO dùng kết nối ựén chân Digital Output trên các rơle ựiều khiển từ xa của bộ nàỵ
Module Analog (AI): dùng lấy tắn hiệu dạng liên tục từ hệ thống thông qua bộ cảm biến và chuyển ựổi, module AI dùng ựể kết nối ựến bộ ựo nhiệt ựộ và bộ mô phỏng OLTC ựể ựo nhiệt ựộ và giám sát vị trắ nấc máy biến áp.
Module Analog Out:
Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân.
+ SM332 AO4x12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp ựộ phân giải 12 bit, thời gian chuyển ựổi 0,8 ms.
+ SM332 AO2x12 bit + SM332 AO4x16 bit
Module Analog In/Out
+ SM 334; AI4/AO2x8 bit + SM334; AI4/AO2x12 bit
Hai PLC sẽ ựược truyền thông với nhau qua cổng truyền thông RS485, và ựược nối với máy tắnh thông qua PC adapter.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 30
Hình 2.2: Sơ ựồ cấu trúc của mô hình tự ựộng hoá trạm biến áp
để thực hiện bài toán công nghệ này, ta chọn danh mục các thiết bị theo bảng sau:
Bảng 2.1: Danh mục thiết bị cho mô hình mô phỏng
TT Tên thiết bị Số lượng