Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)

Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG ĐỨC VIỆT

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN - 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG ĐỨC VIỆT

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HIỀN TRUNG

THÁI NGUYÊN - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, được sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Hiền Trung và có tham khảo một số tài liệu như trích dẫn và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận văn nào khác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác

Thái nguyên, ngày tháng 5 năm 2016

Học Viên

Hoàng Đức Việt

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhà trường, các khoa, phòng ban chức năng, các thầy cô giáo và đồng nghiệp trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khóa học

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của

thầy giáo TS Nguyễn Hiền Trung Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp và

người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi những ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ hành chính của khoa Điện và Phòng Đào tạo Sau đại học đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành nội dung luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ tôi và những người thân trong gia đình đã luôn động viên, khích lệ cho tôi động lực để có thể hoàn thành được luận văn này

Thái Nguyên, ngày tháng 5 năm 2016

Học viên

Hoàng Đức Việt

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

4 Dự kiến các kết quả đạt được 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Kết cấu của luận văn 3

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG 4

1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long 4

1.1.1 Hiện trạng lưới điện phân phối 4

1.1.2 Lưới điện phân phối 4

1.1.3 Trạm biến áp phân phối 6

1.1.4 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt 7

1.2 Tình hình sử dụng hiện tại 9

1.3 Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014 11

1.4 Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014 12

1.5 Kết luận chương 1 13

Chương 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN - DAS 15

2.1 Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối 15

2.1.1 Hệ thống Tự động phân phối cho các đường dây trên không 17

2.1.2 Hệ thống Tự động Phân phối áp dụng cho cáp ngầm 27

2.2 Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối 28

2.2.1 So sánh các phương pháp tự động phân phối dây trên không 28

2.2.2 So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng, nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng) 33

2.2.3 So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCR-RTU) 36

2.2.4 So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giưa TCM-TCR) 38

2.2.5 Hệ thống máy tính 38

2.3 Giới thiệu một số thiết bị đóng cắt tự động 39

2.3.1 Máy cắt tự động 39

2.3.2 Thiết bị đóng lặp lại tự động Autoreclosers 41

2.3.3 Dao phân đoạn tự động 42

2.4 Kết luận chương 2 43

Chương 3 CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 44

3.1 Độ tin cậy cung cấp điện 44

3.1.1 Độ tin cậy của hệ thống 44

3.1.2 Độ tin cậy của phần tử 45

3.3 Các chỉ tiêu đánh giá của lưới điện phân phối 53

3.3.1 Tần suất mất điện trung bình của hệ thống- SAIF 54

3.3.2 Tần suất mất điện trung bình của khách hàng - CAIFI 54

3.3.3 Thời gian mất điện trung bình của hệ thống- SAIDI 54

3.3.4 Thời gian mất điện trung bình của khách hàng-CAIDI 54

3.3.5 Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng 54

3.3.6 Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI và (ASUI) 55

3.3.7 Năng lượng không được cung cấp- ENS 55

3.3.8 Điện năng trung bình không được cung cấp- AENS 55

3.3.9 Chỉ số mất điện khách hàng trung bình-ACCI 55

3.4 Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối theo sơ đồ mô phỏng 55

3.4.1 Vận hành theo sơ đồ lưới điện hình tia có rẽ nhánh 56

3.4.2 Vận hành theo sơ đồ lưới điện kín vận hành hở 62

3.4.3 Kết luận về các thông số khi tiến hành lắp đặt các thiết bị đóng cắt 66

3.5 Tính toán hiệu quả kinh tế 66

3.5.1 Mô hình I - Đường dây một nguồn, không phân đoạn 66

3.5.2 Mô hình II - đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn) 67

3.5.3 Mô hình III - Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn) 69

3.5.4 Mô hình IV - đường dây một nguồn, phân đoạn bằngAutorecloser (M phân đoạn) 69

3.5.5 Mô hình V - đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng Autorerclauser (M phân đoạn) 70

3.6 Kết luận chương 3 71

Chương 4 ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN TP HẠ LONG 72

4.1 Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây nổi 72

4.1.1 Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động PVS 72

4.1.2 Khối lượng áp dụng DAS cho các đường dây trên không 73

4.2 Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm 74

4.2.1 Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động RMS 74

4.2.2 Khối lượng áp dụng DAS trong hệ thống cáp ngầm 74

4.3 Xây dựng phương án lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ 476 E54 75

4.3.1 Mô tả hệ thống hiện tại 75

4.3.2 Phương án lắp đặt thí điểm 76

4.3.4 Phương án cụ thể 82

4.4 Hiệu quả khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ: Rút ngắn thời gian mất điện 84

4.4.1 Sử dụng phần mềm PSS/Adep để tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng 86

4.4.2 Tính toán hiệu quả kinh tế 91

4.5 Kết luận chương 4 94

KẾT LUẬN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ARR Thiết bị tự động đóng lại

ATM Phương thức truyền phi đồng bộ

CB (Cir cuit Breaker) - Máy cắt

CD Bàn điều khiển

CD Bàn điều khiển

CDL khối kết nối dữ liệu máy tính

CDL Khối kết nối dữ liệu máy tính

CDS Trung tâm điều khiển

CPU Bộ xử lý trung tâm

CRT Màn hình điện tử

CRT Màn hình màu

DAS (Distribution Automation System) - Hệ thống tự động phân phối ĐDK Đường dây không

EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam

FCB Máy cắt đường dây

FDDI Giao diện số liệu phân phối quang

IRR Tỷ suất hoàn vốn nội tại

LBS (Load break switch) - Cầu dao cắt tải

LP Máy in kết dây

MBA Máy biến áp

NPV Giá trị lợi nhuận ròng hiện tại

TCM Máy chủ xử lý thông tin, điều khiển từ xa

TCM Bộ thu nhận xử lý thông tin

TCR Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa

TRD Bộ biến đổi

TRD (Transducer) - Bộ biến đổi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV 5

Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng 5

Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có 6

Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long 7

Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành 7

Bảng 1-6: Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành 8

Bảng 1-7: Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành 8

Bảng 1-8: Số lượng chống sét đang quản lý vận hành 8

Bảng 1-9: Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành 9

Bảng 1-10: Tình hình sử dụng điện năng của TP giai đoạn 2010 - 2014 10

Bảng 1-11: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế 12

Bảng 1-12: Sự cố vĩnh cửu của đường dây cáp ngầm trung thế 13

Bảng 1-13: Sự cố vĩnh cửu của trạm biến áp 13

Bảng 2-1: So sánh Hệ thống tự động đóng lại và Hệ thống tự động phân phối (DAS) 30

Bảng 2-2: So sánh các hệ thống phân phối ngầm khác nhau 32

Bảng 2-3: So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS) 34

Bảng 2-4: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV trên đường dây phân phối trên không 35

Bảng 2-5: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm 36

Bảng 2-6: So sánh đường dây thông tin 37

Bảng 2-7: So sánh các phương pháp thông tin 38

Bảng 3-1: Thông số của hệ thống 57

Bảng 3-2: Số liệu về khách hàng và tải trung bình ở các nút phụ tải 57

Bảng 3-3: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.5 57

Bảng 3-4: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.6 58

Bảng 3-5: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.7 60

Bảng 3.6: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.8 61

Bảng 3-7: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong trường hợp không hạn chế công suất chuyển tải 63

Bảng 3-8: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong trường hợp hạn chế công suất chuyển tải 64

Bảng 3-9: Tổng hợp các chỉ tiêu độ tin cậy của các hệ thống từ hình 3.5 đến hình 3.9 65

Bảng 4-1: Thời gian mất điện trên các phân đoạn 86

Bảng 4-2: Công suất trung bình và chiều dài các phân đoạn thuộc 88

Bảng 4-3: Các thông số của hệ thống 91

Bảng 4-4: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi chưa lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ 91

Bảng 4-5: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ (ở đây ta lắp đặt Autorecloser) như sơ đồ hình 4.1 91

Bảng 4-6: Số vụ sự cố vĩnh cửu trên đường dây trung áp 91

Bảng 4-7: Kết quả tính giá trị quy đổi về hiện tại của dòng lãi ròng (NPV) 93

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ cơ cấu điện năng tiêu thụ năm 2014 11

Hình 2-1: Hệ thống tự động phân phối 16

Hình 2-2: Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không 17

Hình 2-3: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia) 20

Hình 2-4: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng) 21

Hình 2-5 (a): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia 22

Hình 2-5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng 22

Hình 2-6: Cấu hình hệ thống của DAS giai đoạn 2 24

Hình 2-7: Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực 25

Hình 2-8: Tự động phục hồi hệ thống phân phối 26

Hình 2-9: DAS cho lưới phân phối ngầm 27

Hình 2-10: Cấu hình của hệ thống DAS 39

Hình 2-11: Máy cắt trung thế 41

Hình 2-12: Autorecloser trung thế 42

Hình 2-13: Sơ đồ sử dụng TĐL để loại trừ sự cố 43

Hình 3.1: Hàm tin cậy R(t) 46

Hình 3.2: Cường độ hỏng hóc (t) 48

Hình 3.3: Mô hình và giản đồ chuyển trạng thái (LV-làm việc, H-hỏng) 49

Hình 3.4: Mối liên hệ giữa các trạng thái của phần tử 52

Hình 3.5: Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn 56

Hình 3.6: Sơ đồ lưới điện hình tia có nhánh rẽ được bảo vệ bằng cầu chì 58

Hình 3.7: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly, nhánh rẽ bảo vệ bằng cầu chì 59

Hình 3.8: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt 60

Hình 3.9: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở 62

Hình 3.10: Đường dây một nguồn, không phân đoạn 66

Hình 3.11: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly 67

Hình 3.12: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly 69

Hình 3.13: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng Autorecloser 69

Hình 3.14: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng DAS 70

Hình 4-1: Sơ đồ một sợi lộ 476 E54 75

Hình 4-2: Sơ đồ nguyên lý DAS thử nghiệm 76

Hình 4-4: Sơ đồ 1 sợi khi chưa lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ (hiện trạng) 89

Hình 4-5: Sơ đồ 1sợi đường dây sau khi lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ 90

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, lưới điện phân phối của Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức chẳng hạn như: sự tăng lên quá nhanh của nhu cầu phụ tải do sự phát triển nhanh về kinh tế, sự cạn kiệt về tài nguyên thiên nhiên, nhiên liệu hóa thạch, thủy điện Các áp lực về việc gìn giữ môi trường cũng làm cho việc xây dựng thêm các nhà máy điện gặp nhiều khó khăn Dẫn đến là chúng ta đang thiếu nguồn điện; Các lưới điện phân phối phức tạp, nhiều nút, nhiều nhánh, có nhiều cấp điện áp khác nhau, một số thiết bị đã xuống cấp Bên cạnh đó, lưới điện gặp nhiều các sự

cố, với các nguyên nhân từ tự nhiên, sự hư hỏng, già hoá thiết thiết bị và cả các sai sót của con người trong vận hành Và một thách thức nữa đó là sự xuất hiện các nguồn điện phân tán ở phía tải Chính vì vậy mà lưới điện phân phối ngày càng trở lên phức tạp trong quản lý, vận hành, đặc biệt là có thể dẫn đến các sự cố mất điện trong thời gian dài, gây ra những tổn thất về kinh tế

Lưới phân phối điện là khâu cuối trong hệ thống điện, là bộ phận quan trọng

để đưa điện năng tới các phụ tải sử dụng điện Có thể thấy rằng phân phối điện là một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng điện và độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện đối với khách hàng sử dụng điện

Với sự phát triển của công nghệ, hiện nay người ta đã và đang áp dụng các thiết bị tự động trong hệ thống điện phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (thường biết đến là DAS: Distribution Automation System-Hệ thống tự động lưới phân phối) Bước đầu tiên của việc tự động lưới phân phối chính là sự lắp đặt các thiết bị đóng cắt tự động như là: AutoRecloser, dao phân đoạn tự động Vì vậy trong luận văn này, tác giả sẽ phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của AutoRecloser và dao phân đoạn tự động Phân tích kinh tế, tính hiệu quả khi đầu tư

sử dụng các thiết bị tự động đóng cắt trên lưới điện phân phối

Quá trình công tác tại Điện lực Quảng Ninh được tham khảo ý kiến của nhiều đồng nghiệp lâu năm trong ngành cùng với quá trình học tập nâng cao trình

độ chuyên môn tại nhà trường, tác giả nhận thấy: Ngành điện nói chung và Điện lực

Quảng Ninh nói riêng muốn phát triển được cần có sự nhìn nhận đầu tư đúng hướng

về mọi mặt trong đó việc đầu tư cải tiến khoa học kỹ thuật để áp dụng tự động hoá lưới điện, nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống là việc làm cần thiết của ngành điện trong những năm tới Từ những lý do trên đây, tác giả đã chọn

đề tài "Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố

Hạ Long tỉnh Quảng Ninh"

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung:

Phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng, nâng cao độ tin cậy, tính kinh tế, hiệu quả trong lưới phân phối với sự có mặt của các thiết bị tự động hóa Autorecloser và dao phân đoạn tự động

Kết quả nghiên cứu là thông tin hữu ích cho cơ quan quản lý vận hành, từ đó

đề ra các giải pháp quy hoạch, đầu tư thiết bị một cách hiệu quả cho lưới điện phân phối thành phố Hạ Long - tỉnh Quảng Ninh

Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác học tập và giảng dạy trong nhà trường và trong ngành Điện lực

4 Dự kiến các kết quả đạt được

- Đánh giá và phân tích được tính hiệu quả vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long

- Tính toán hiệu quả kinh tế khi áp dụng theo chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện điển hình, từ đó lấy làm cơ sở phân tích, tính toán nhân rộng cho toàn điện lực

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở phát triển nghiên cứu cải tiến trong quá trình công tác tại điện lực

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích hệ thống tự động phân phối điện, dựa trên

cơ sở những lý thuyết về sự tự tác động của hệ thống, phân tích trên các số liệu thống kê, so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật, kinh tế của ngành điện, áp dụng vào công tác tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long

- Nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu trực tiếp thực tiễn tại lưới điện thành phố

Hạ Long từ đó làm cơ sở dữ liệu để đề xuất các phương án áp dụng công nghệ tự động hóa cho phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật của ngành và địa phương

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, nội dung của luận văn được chia thành 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về lưới điện phân phối thành phố Hạ Long Chương 2: Hệ thống tự động phân phối điện (DAS)

Chương 3: Chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống phân phối điện năng

Chương 4: Áp dụng hệ thống tự động phân phối điện cho lưới điện thành phố

Hạ Long

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

THÀNH PHỐ HẠ LONG

1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long

1.1.1 Hiện trạng lưới điện phân phối

Hiện tại lưới điện phân phối thành phố Hạ Long đang được vận hành với 3 cấp điện áp 35kV, 22kV, 6kV Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào vận hành từ năm 2001 theo dự án cải tạo lưới điện 3 tỉnh thành là Nghệ An, Quảng Ninh

và Thái Nguyên thuộc nguồn vốn vay ODA và ADB của Tổng công ty Điện lực Miền Bắc

1.1.2 Lưới điện phân phối

Các phụ tải tiêu thụ của thành phố Hạ Long được cung cấp điện từ 4 nguồn điện 110kV sau:

- Trạm 110kV Cái Lân (E5.11) có 02 MBA, T1 công suất 25MVA và T2 công suất 25MVA, điện áp 110/22-6kV, cấp điện cho phụ tải thuộc khu vực Cái Lân và Bãi Cháy Các xuất tuyến trung thế gồm 04 xuất tuyến 22kV (471, 473, 475, 477), trạm không có xuất tuyến ở cấp điện áp 6kV, công suất cực đại của trạm là 32 MW

- Trạm 110kV Giếng Đáy (E.54) gồm 02 MBA có công suất (63+63)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/6kV Phía 35kV của 2MBA được hòa song song với nhau và cấp điện cho 04 lộ xuất tuyến (371, 372, 373, 374); phía 22kV của MBA 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (472, 474, 476, 478, 480, 482, 484, 486), trạm không có xuất tuyến 6kV, công suất cực đại của trạm là 60MW

- Trạm 110kV Giáp Khẩu (E.52) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/10kV Phía 35kV của MBA 25MVA cấp điện cho

1 lộ 372 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than

Hà Tu, trạm cắt Hà Tu cũng được nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV

Hà Tu Phía 22kV của máy biến áp 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (471,

473, 475, 477, 479, 481, 483, 485), 02 lộ 10kV 971 và 972, công suất cực đại của trạm là 48MW

- Trạm 110kV Hà Tu (E5.10) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện

áp 110/35/22kV Phía 35kV của trạm cấp điện cho 1 lộ 371 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu và nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV Giáp Khẩu, phía 22kV của trạm cấp điện cho 3 lộ xuất tuyến (471, 473, 475), công suất cực đại của trạm là 50 MW

Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV

(Nguồn: Công ty Điện lực Quảng Ninh cung cấp12/2014)

Lưới điện trung thế 6, 22, 35kV

Tổng chiều dài đường dây trung thế : 382,06 km Trong đó :

+ Đường dây trên không : 313,82 km ( đường dây 35 kV : 67km ; đường dây 22kV : 234,82 km ; đường dây 6 kV : 12 km)

+ Cáp ngầm 68,24 km ( đường cáp 35 kv : 0,6 km ; đường cáp ngầm 22kV : 67,64 km)

Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng

TT Hạng mục Khối lượng đường dây (km)

Trên không Cáp ngầm Tổng

1 Đường dây trung thế 349,42 (90%) 68,24 (100%) 417,66

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

1.1.3 Trạm biến áp phân phối

Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại trạm xây, trạm treo, trạm cột Ngoài ra còn có một số trạm kiosk được xây dựng tại các khu vực chật hẹp và yêu cầu cao về mỹ quan đô thị nhưng kiểu trạm biến áp kiosk này chưa phù hợp với khí hậu nhiệt đới nên trong công tác vận hành vẫn còn nhiều bất cập đặc biệt trong mùa nắng nóng, nhiệt độ trong trạm có lúc lên đến 70-800C

Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có

TT Hạng mục Số TBA Số máy MBA Tổng KVA

Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long

TT Tên trạm Công suất

(MVA)

Điện áp (kV) Tổng dung lượng 28.200

(Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực Hạ Long cung cấp)

1.1.4 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt

Hiện nay lưới điện thành phố Hạ Long chủ yếu là lưới 22kV chiếm 80% do vậy các thiết bị đóng cắt chủ yếu là sử dụng dao cách ly và dao phụ tải tại nhiều đường dây và trạm biến áp phân phối 22kV lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit - RMU) Ngoài ra còn có sử dụng các thiết bị đóng cắt khác được thể hiện trong các bảng sau

Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành

Điện áp Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Tổng

Bảng 1-6: Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành

Điện áp Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Tổng

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

Bảng 1-7: Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành

Điện

áp

Merlingerin ABB Siemens Khác Merlingerin ABB Siemens Khác

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

Bảng 1-8: Số lượng chống sét đang quản lý vận hành

Điện áp Tài sản Điện lực Tài sản khách hàng Tổng

ZnO Có khe hở ZnO Có khe hở

Bảng 1-9: Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành

SI nhánh

SI đo đếm

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

*) Nhận xét về hiện trạng lưới điện trung thế

Lưới điện trung thế hiện tại của thành phố Hạ Long gồm 3 cấp điện áp 35kV, 22kV và 6kV, chủ yếu là lưới điện 22kV

Lưới điện 35 kV hiện nay cung cấp điện cho các phụ tải chuyên dùng ngành Than (khu vực Hòn Gai) và một số phụ tải cảng biển, sản xuất vật liệu xây dựng (khu vực Bãi Cháy, Hà Khẩu)

Lưới điện 6kV chỉ còn một phần nhỏ phía Tây Bãi Cháy, trên địa bàn các xã Đại Yên, Việt Hưng, nhận điện từ trạm Trung Gian Yên Cư (Yên Hưng) và trạm

TG Đồng Đăng (xã Việt Hưng)

Lưới điện 22kV hiện nay đã trải rộng trên hầu hết địa bàn thành phố trên cả hai khu vực Hòn Gai và Bãi Cháy Hệ thống điện 22kV thành phố đang dần được ngầm hóa nhằm đảm bảo mỹ quan đô thị, xây dựng Hạ Long trở thành một thành phố du lịch hiện đại, xanh, sạch đẹp Tỷ lệ ngầm hóa lưới điện 22kV TP Hạ Long hiện nay đạt 32%, trong đó khu vực nội thành, trung tâm hành chính đã được ngầm hóa tương đối, đường dây nổi chỉ còn ở các phường xã phía ngoài và một số khu vực của các phường nội thành

1.2 Tình hình sử dụng hiện tại

Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ năm 2008 trở lại đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước Các mức tăng

này tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và

thương mại dịch vụ Qui luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi

mới của nền kinh tế thành phố Hạ Long

Diễn biến tiêu thụ điện năng của thành phố qua các năm qua cho thấy giai

đoạn từ năm 2010 - 2014 :

Điện thương phẩm năm 2014 là 548,6 triệu kwh trong đó:

Nông lâm thủy sản : 0,5 triệu kwh, tỷ trọng 0,1 % ; tăng trưởng hàng năm 27,6%

Công nghiệp xây dựng : Tiêu thụ 304,6 triệu kwh, tỷ trọng 55,7 %, tăng

trưởng hàng năm 24,6%

Dịch vụ và thương mại : Tiêu thụ 67,3 triệu kwh, tỷ trọng 12,3 %, tăng

trưởng hàng năm 18,66%

Quản lý và tiêu dùng dân cư : Tiêu thụ 157,1 triệu kwh, tỷ trọng 28,74%, tốc

độ tăng trưởng hàng năm 7,6 %

Hoạt động khác : Tiêu thụ 17,3 triệu kwh, tỷ trọng 3,16 %, tốc độ tăng

Công nghiệp, Xây dựng 181,4 162,5 258,3 281,3 304,6 24,6%

Diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm của thành phố Hạ Long cho thấy: tổng điện năng thương phẩm năm 2010 đạt 343,5 triệu kWh tăng bình quân 11,2%/năm trong giai đoạn 2010-2014, đây là con số tương đối khiêm tốn so với vị thế và khả năng của thành phố Hạ Long Nguyên nhân chính là do các phụ tải công nghiệp tiêu thụ nhiều điện năng như Thép Cái Lân không đi vào hoạt động; một nguyên nhân khác là

do tình trạng thiếu điện nên EVN đã thực hiện việc tiết giảm điện năng của các Tỉnh

và Thành phố dẫn tới sản lượng điện thương phẩm của toàn tỉnh Quảng Ninh nói chung

và của thành phố Hạ Long nói riêng đều giảm so với dự kiến

Hình 1.1 Biểu đồ cơ cấu điện năng tiêu thụ năm 2014

(Nguồn: Điện lực thành phố Hạ Long)

1.3 Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê

sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014

Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ 2010 trở lại đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước Các mức tăng này tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương mại dịch vụ Qui luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền kinh tế thành phố

Diễn biến tiêu thụ điện năng của thành phố Hạ Long qua các năm cho thấy từ năm 2010 đến năm 2014 tốc độ tăng trưởng bình quân điện thương phẩm đạt 10,5%/năm Từ năm 2010 đến năm 2011 tốc độ tăng trưởng bình quân điện thương phẩm đạt 10,8%/năm, từ năm 2011 đến năm 2012 đạt 11,7%/năm, năm 2012-2013 đạt 9,5%/năm

Công nghiệp, Xây dựng 56%

Nông, lâm, thuỷ sản 0,1%

Hoạt động khác

3%

Thương mại, dịch vụ 12%

Q.lý và tiêu dùng

Công nghiệp, Xây dựng Thương mại, dịch vụ Q.lý và tiêu dùng DC Hoạt động khác

Trong cơ cấu tiêu thụ điện năng của năm 2013 cho thấy: tỷ trọng ngành công nghiệp-xây dựng chiếm 16,75%, thương mại dịch vụ 10,19%, quản lý và tiêu dùng dân cư 62,52%, các hoạt động khác 10,54% Bình quân điện thương phẩm cho một người dân thành phố Hạ Long năm 2013 đạt 968kWh/người/năm

Sản lượng điện thành phần quản lý và tiêu dùng dân cư chiếm tỷ trọng rất cao, sau đó là thành phần thương mại dịch vụ và công nghiệp-xây dựng

Biểu đồ phụ tải ngày điển hình của thành phố Hạ Long nói chung cho thấy phụ tải cực đại rơi vào từ 18-20h đêm, ứng với thời điểm ánh sáng sinh hoạt gia đình, công suất cực đại của thành phố Hạ Long năm 2013 đạt 115 MW

1.4 Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014

Số liệu thống kê sự cố lưới điện thành phố Hạ Long các năm gần đây được trình bày trong các bảng 1-16; bảng 1-17; bảng 1-18

Các số liệu về sự cố được tham khảo từ các báo cáo tổng kết của Điện lực Hạ Long qua các năm: 2011; 2012; 2013; 2014

Qua các số liệu báo cáo, tình trạng sự cố còn xẩy ra quá nhiều trong toàn hệ thống và còn có xu hướng gia tăng qua các năm nhất là về sự cố lưới Phân tích các nguyên nhân chủ yếu gây sự cố năm 2013 cho thấy:

Với đường dây trên không phần lớn là do vỡ sứ, chiếm khoảng 55-60% Trường hợp sự cố dẫn đến đứt dây, đứt lèo chiếm đến xấp xỉ 40% tổng số sự cố

Với cáp ngầm nguyên nhân chính là do hỏng cáp, chiếm 74,5%

Bảng 1-11: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế

- Xuất sự cố tính trên 100km đường dây

- Xuất sự cố tính 1 lộ ĐDK dài 20Km/ là: 3,15 lần/năm

Bảng 1-12: Sự cố vĩnh cửu của đường dây cáp ngầm trung thế

- Xuất sự cố tính trên 100Km đường dây trong một năm

- Xuất sự cố tính 1 lộ cáp ngầm dài 8Km/ là: 1,96 lần/năm

Bảng 1-13: Sự cố vĩnh cửu của trạm biến áp

Thiết bị đóng cắt phần lớn là cầu dao phụ tải hoặc tủ cầu dao phụ tải RMU Đây là những thiết bị thao tác đóng cắt bằng tay, khả năng xử lý cấp điện khi sự cố hoàn thành phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến suất sự cố còn cao, thời gian sự

cố kéo dài chưa đáp ứng được các chỉ tiêu về tổn thất của Công ty giao Ngoài ra còn gây ra các thiệt hại khác về chính trị xã hội, thiệt hại về kinh tế Đây là một hạn chế của lưới điện thành phố Hạ Long cũng như tỉnh Quảng Ninh cần khắc phục

Sự tăng trưởng của mức sống cũng như sự phát triển của sản xuất đòi hỏi độ cung cấp điện ngày càng cao của lưới điện Để nâng cao chất lượng phục vụ, cấp điện ổn định với độ tin cậy cao, để phục vụ hoạt động chính trị, văn hóa, xã hội của thành phố và đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của nhân dân đang là đòi hỏi rất khắt khe đối với lưới điện tỉnh Quảng Ninh Cách đáp ứng hiệu quả nhất là

áp dụng các tiến bộ khoa học để cải tiến cấu trúc và vận hành lưới điện

Do đó chương 2 của luận văn sẽ giới thiệu một giải pháp tự động hóa trong lưới điện phân phối: Hệ thống DAS (Distribution Automation System); cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ

Chương 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN - DAS

Như đã đặt vấn đề ở phần kết luận chương 1, DAS là hệ thống cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ Chương 2 sẽ giới thiệu mô hình, nguyên lý làm việc và một số thiết bị tự động hóa điển hình đang được ứng dụng hiện nay vào hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối

2.1 Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối

Theo thực tế vận hành và đầu tư của Nhật Bản, mô hình dự án lắp đặt DAS được phát triển qua 3 giai đoạn như sau:

Tại trung tâm điều độ lắp các bộ phân điều khiển từ xa, và hệ thống máy tính

để hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản

Dựa trên các thông tin thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ

sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính

- Giai đoạn 3

Giai đoạn 3 là giai đoạn nâng cấp các chức năng của Giai đoạn 2

Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính có cấu hình mạnh để quản lý vận hành lưới phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự động thao tác

Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên hình 2-1 Lược đồ mô hình hệ thống phân phối sử dụng dây trên không

CPU

CD CRT

CD CRT

CRTS

Giai đoạn 3: Hệ thống tự động phân phối bằng hệ thống máy tính

Rơ-le phát hiện sự cố Cầu dao nguồn cấp Thiết bị đầu cuối Máy chủ điều khiển từ xa Bàn điều khiển

Màn hình điện tử

DAS được áp dụng khác nhau đối với mô hình lưới điện cụ thể như sau:

2.1.1 Hệ thống Tự động phân phối cho các đường dây trên không

2.1.1.1 Các thiết bị của DAS - Giai đoạn 1

(1) Thiết bị lắp trên cột đường dây:

1) SW - cầu dao cắt tải tự động

2) FDR - rơ le phát hiện sự cố

3) SPS - Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động (2) Thiết bị lắp trong trạm 110kV:

1) FSI - Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố,

2) ARR - Thiết bị tự động đóng lại,

3) FCB - Máy cắt đường dây

Sơ lược tổ hợp hệ thống trong Giai đoạn 1 được mô tả trên hình 2-2 Các máy cắt lộ ra FCB sử dụng thiết bị đã có tại các trạm 110kV

FDR

FDR FSI

Central Distribution Substation

Hình 2-2: Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không

Quá trình phát hiện và cách ly vùng sự cố trên lưới trung thế bằng các thiết bị DAS được mô tả riêng cho đường dây trên không đối với hai loại mạch hình tia và mạch vòng

I HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHÔNG HÌNH TIA - hình 2-3 và 2-5 (a)

Hệ thống ĐDK trung thế hình tia được mô tả điển hình gồm đường trục được phân thành 3 vùng a,b,d tại các điểm A,B,D và hai đường nhánh c,e tại các điểm đầu nhánh C,E Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110 kV - FCB; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đường dây - SW

(1) Trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đóng

(2) Khi có sự cố trên đường dây tại nhánh c, FCB thực hiện tác động cắt lần đầu tiên Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế tự động mở do tín hiệu điện áp không còn

(3) Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại Khi FCB đóng lại - vùng a được cấp điện, tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cuối cấp nguồn của SW tại vị trí - B Thiết bị FDR lắp đặt trong SW - B có điện áp tự dộng đưa ra lệnh đóng SW- B sau khoảng thời gian đặt trước X=7s

(4) SW - B đóng lại - vùng b được cấp điện Tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cấp nguồn của SW tại 2 vị trí C, D Thời gian đặt trước X tại vị trí đường trục D là 7s và tại vị trí đầu nhánh C là 14s

(5) Sau 7s từ khi vùng b có điện, SW - D đóng Vùng d được cấp điện

(6) Sau 14s từ khi vùng có b có điện, SW - C đóng Nhánh c được cấp điện

Do sự cố xảy ra ở nhánh c, rơ le bảo vệ của trạm phát hiện ra sự cố lần nữa và cắt nhanh FCB lần thứ hai SW-C tự động mở do mất điện áp Để phát hiện vùng sự cố , thiết bị cầu dao SW có chức năng tự động khóa ở vị trí mở - trong trường hợp khoảng thời gian giữa hai lần đóng và cắt nhỏ hơn thời gian đặt trước Y=5s Như vậy, SW - C bị khóa ở vị trí mở và vùng sự cố c được cô lập một cách tự động (7) Tiếp theo, FCB tự dộng đóng lặp lạo lần thứ hai - SW-B, SW-D và SW-E lần lượt tự dộng đóng lại theo nguyên lý trên và phần đường dây không bị sự cố được phục hồi hoạt động

II HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHÔNG MẠCH VÒNG - hình 2-4 và 2-5 (b)

Hệ thống ĐDK trung thế mạch vòng được mô tả điển hình gồm đường trục được phân thành 6 vùng tại các điểm A,B,D,E,F Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110kV - FCB; các điểm còn lại là các vị trí đắt cầu dao tự động trên cột đường dây - SW

Điểm E là điểm mở của mạch vòng Thiết bị SW tại điểm E được cài đặt chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi mất tín hiệu

điện áp một phía với thời gian trễ tính toán trước lớn hơn tổng thời gian trễ của các phần tử SW có trên mạch vòng

(1) Điều kiện bình thường, các thiết bị FCB và SW ở trạng thái đóng Tại điểm nối vòng SW-E mở

(2) Khi có sự cố trên đường dây, FCB sẽ tác động cắt lần đầu Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế tại B,C,D tự động mở do tín hiệu điện áp không còn (3) Tự động đóng lại lần đầu được thực hiện - FCB đóng

(4) Sau 7s thiết vị SW tại B đóng

(5) Sau 7s tiếp theo, thiết bị SW tại C đóng

(6) Do sự cố ở phần c, FCB của trạm tác động cắt lần thứ hai Khi FCB cắt,

SW tại B và C tự động mở Vì điện áp đường dây đã mất sớm hơn khoản thời gian đặt trước Y=5s, nên SW-C bị khóa ở trạng thái mở Đối với SW-D, dao này sẽ bị khóa ở trạng thái mở do người vận hành ra lệnh thực hiện Như vậy, vùng sự cố trong khoảng C và D được tự động cách ly

(7) FCB tự đóng lần hai, SW-B đóng

(8) SW-E ở điểm nối vòng tự động sau thời gian XL cấp điện đến điểm D Theo cách trên phần bị sự cố được cách ly tự động và điện áp được cấp lại Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố FSI của trạm có khả năng hiển thị một cách tự động vị trí gần đúng phần bị sự cố dựa trên thời gian từ lúc FCB đóng lại cho đến khi cắt

Tuy nhiên, việc điều khiển đóng SW-E trên thực tế sẽ không thực hiện tự động như vậy mà sẽ thông qua 1 khâu kiểm tra của Điều độ viên tại trung tâm điều độ Sau khi kiểm tra chính xác khả năng tải hỗ trợ của nguồn 2 có đủ cấp hay không Điều độ viên mới cho phép đóng hay không đóng SW-E

1) Điều kiện bình thường

1) Điều kiện bình thường

Fault section detection by FSI 1 2 3

Indicated of 3rd section

ON

OFF Voltage of section “C” 30% of the rated voltage or more

Locked

Hình 2-5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng

2.1.1.2 Các thiết bị của DAS - Giai đoạn 2

Cơ cấu chi tiết của hệ thống tự động phân phối cho các đường dây ở giai đoạn

2 được mô tả trên hình 2-6 Trên đó thể hiện cả giai đoạn 1 và 2 để có thể hiểu được

sự liên hệ với giai đoạn 1 Giai đoạn 2 được thực hiện với việc lắp đặt các thiết bị sau tại trạm 110kV và trung tâm điều độ

(1) CÁC THIẾT BỊ DAS GIAI ĐOẠN 2 ĐƯỢC LẮP ĐẶT TẠI TRẠM 110 kV

TRD bộ biến đổi: Thiết bị này phát hiện điện áp và dòng điện tại trạm qua

PT và CT

TCR Bộ tiếp nhận điều khiển từ xa: Thiết bị này thu thập thông tin trạm (trạng thái của FCB, dữ liệu đo lường dòng-áp,…) và thông tin của đường dây phân phối, và gửi tới ADC

(2) CÁC THIẾT BỊ DAS GIAI ĐOẠN 2 LẮP ĐẶT TẠI TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ:

1) TCM: Bộ thu nhận xử lý thông tin

2) CDL: Khối kết nối dữ liệu máy tính

3) CPU: Bộ xử lý trung tâm

4) CRT: Màn hình màu

5) PRN: Máy in

6) Keyboard: Bàn phím

7) CD: Bàn điều khiển

CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA DAS TRONG GIAI ĐOẠN 2 LÀ:

1) Điều khiển cầu dao tự động từ xa

2) Giám sát các MBA tại trạm, các thông số dòng điện, điện áp của đường dây và tác động của các rơ le

3) Giám sát trạng thái các cầu dao tự động theo thời gian thực

4) Hiển thị sơ đồ phân phối một sợi trên máy tính

5) Ghi chép hoạt động bảo dưỡng (thay đổi sơ đồ phân phối,…)

Hình 2-6: Cấu hình hệ thống của DAS giai đoạn 2

2.1.1.3 Các thiết bị của DAS - Giai đoạn 3

Trong Giai đoạn 3 các hoạt động tự động phân phối ở mức cao được thực hiện bằng cách áp dụng một hệ thống máy tính có cấu hình mạnh với các màn hình đồ họa CRT,…

I- MÀN HÌNH ĐỒ HỌA CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI - CRT

Các tác dụng chính của thiết bị này là:

1) Hiển thị trên màn hình lưới phân phối liên kết với một bản đồ khu vực cấp điện

2) hiển thị đồ họa trên màn hình các thông tin trục trặc của lưới điện 3) Các chức năng phóng to thu nhỏ (1/200000 - 1/100)

4) cuốn màn hình hiển thị liên tục để giám sát toàn bộ lưới

5) có cửa sổ hiển thị thông tin chi tiết về thiết bị của đường dây

Tất cả lưới phân phối điện được hiển thị trên bản đồ khu vực Trạng thái làm việc của đường dây được hiển thị bằng màu

Các đường dây phân phối không mang điện được hiển thị màu xanh lá cây Các đường dây phân phối mang điện được hiển thị màu đỏ

Màn hình được phóng to thu nhỏ giữa các tỷ lệ 1/200000 và 1/100 và được cuốn liên tục cho phép người vận hành giám sát trạng thái làm việc của lưới điện trên bản đồ địa lý

Đường dây phân phối và trạng thái của các cầu dao được mô tả trên màn hình Từng cầu dao được mô tả và các lệnh điều khiển có thể được kích hoạt từ màn hình

II GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THEO THỜI GIAN THỰC Chức năng này đã được áp dụng trong giai đoạn 2 nhưng không có bản đồ địa hình lưới điện

Từ trung tâm điều độ có thể điều khiển thao tác theo thời gian thực đối với máy cắt lộ ra của các đường dây tại trạm 110kV và các cầu dao tự động lắp trên đường dây trung thế

Có thể giám sát được trạng thái các máy cắt các lộ ra và rơ le tại trạm 110kV cũng như đo các thông số điện áp và dòng điện

Từng cầu dao được hiển thị và các lệnh điều khiển có thể được kích hoạt từ màn hình

OCR DG

* Thời gian thực thể hiện:

Trạng thái của máy cắt, tình hình vận hành của Rơ

le

Các thông số dòng và áp

* Thời gian thực được điều chỉnh bởi máy cắt

Lưới phân phối có thể được hiển thị thời gian thực Máy cắt và PVS có thể được điều khiển trên CRT

Hình 2-7: Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực

III - TỰ ĐỘNG PHỤC HỒI SỰ CỐ MẤT ĐIỆN

Quá trình phục hồi tự động trong các trường hợp xảy ra mất điện trên lưới phân phối được mô tả ở hình 2-8 Khi một sự cố xảy ra trên đường dây phân phối, việc phát hiện sự cố, phát hiện phần bị sự cố và việc phục hồi cấp điện được thực hiện tự động bằng máy tính tại trung tâm điều độ

Sự cố trên lưới phân phối

Cấu hình lưới tối ưu

Phát hiện sự cố bằng Thông tin Trạm (máy cắt/ rơ-le)

Phục hồi tự động bằng thiết bị rơ le phát hiện sự cố FDR

Cấp điện tự động từ điểm nối vòng theo tính toán của máy tính theo các điều kiện tối ưu của lưới điện:

+ Cân bằng công suất giữa đường trục

+ Duy trì điện áp phân phối + v.v…

Hình 2-8: Tự động phục hồi hệ thống phân phối

IV - XỬ LÝ DỮ LIỆU

Khi kết cấu lưới điện thay đổi do việc lắp đặt mới hoặc cải tạo, người vận hành có thể dễ dàng thay đổi cơ sở dữ liệu thông qua màn hình máy tính CRT đặt tại trung tâm điều độ

2.1.2 Hệ thống Tự động Phân phối áp dụng cho cáp ngầm

2.1.2.1 Cấu trúc hệ thống tự động phân phối ngầm

Hình 2-11 mô tả mô hình cấu trúc giai đoạn 2 của DAS cho lưới trung thế ngầm mạch vòng Điểm tách mạch vòng tại vị trí VS (5)

Thiết bị đầu cuối (RTU) được lắp đặt cùng máy cắt tự động (RMS), và thiết bị này được nối với bộ tiếp nhận điều khiển từ xa (TCR) ở trạm 110kV bằng đường thông tin Tại trung tâm điều độ lắp hệ thống máy tính phục vụ vận hành

Hình 2-9: DAS cho lưới phân phối ngầm