Bài trình chiếu về tự động hóa lưới điện trung thế (Schneider)

Bài trình chiếu về tự động hóa lưới điện trung thế. Trong đó trình bày cơ bản về các phần tử, phương pháp, giải pháp thực hiện tự động hóa lưới điện trung thế. Có thể đọc để tham khảo và hiểu sơ bộ về lý thuyết và giải pháp.

Giải pháp tự động hóa lưới phân phối trung thế

Đối tác chiến lược của Điện lực thông minh

TS Đỗ Nguyên Hưng

PTGĐ – Trưởng Ban Năng lượng

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

Tự động hóa lưới phân phối trung thế

Thách thức chính của các điện lực

1

Độ tin cậy và tính liên tục cung cấp điện

SAIDI: System Average Interruption Duration Index

An toàn cho con người và tài sản

Protection of public and equipments

TCO: Tổng chi phí đầu tư và chi phí vận hành

Vì việc thị trường hóa ngành điện (thời gian hoàn vốn nhanh - fast ROI)

Chất lượng điện năng

Giảm thiểu nhiễu loạn trên lưới (hài bậc cao, công suất phản kháng…)

Lưới điện thông minh

- Tích hợp năng lượng tái tạo / phát điện phân tán (DER: Distributed Energy Resources):

Quản lý thông minh điện năng từ các nguồn phát khác nhau

- Đo đếm thông minh

- Tối ưu hóa sản xuất / tiêu thụ

Mới !

Mất điện: hậu quả về kinh tế

●Ảnh hưởng tài chính từ mất điện

● Với hộ tiêu thụ

●Mất doanh thu (thời gian ngừng trệ sản xuất)

●Hư hỏng sản phẩm và dây chuyền sản xuất

● Với điện lực

●Mất doanh thu

●Chi phí sửa chữa

●Hư hỏng thiết bị

●Than phiền của khách hàng (contracts with guarantee of quality)

●Phạt theo hợp đồng mua bán điện

Typical financial loss per outage

Semi-conductors production 3,800,000 € Financial firm 6,000,000 € per hour Informatics Centre 750,000 €

Telecommunications 30,000 € per minute Steel works 350,000 €

Glass industry 250 000 €

●Với 500,000 hộ tiêu thụ bị mất điện hàng ngày gây tổn thất khoảng $22 tỷ hàng năm, 57% chi phí của điện lực bây giờ tập trung vào IT để tổ chức và cải thiện khả năng xử lý

sự cố và tái lập điện

– Marcus Evans

Research

● Tần suất sự cố hàng năm

● Điện năng tiêu thụ trung bình

● Thời gian mất điện

S: hiệu quả kinh tế

W: Điện năng không được phân phối

dt: thời gian giảm được khi xử lý sự cố nhờ các giải pháp

c: 20 - 50 giá bán điện

SAIDI ở một số nước / đô thị

●SAIDI có thể giao động từ vài phút đến vài giờ,

●SAIFI có thể giao động từ 0,1 đến 10 và hơn nữa,

●SAIDI và SAIFI phụ thuộc vào:

● Mật độ dân số (nông thôn hay thành thị)

● Tỷ lệ giữa lưới ngầm và đường dây trên không

● Chi phí lớn nhất chấp nhận được cho điện năng không được phân phối

Biến thiên SAIDI/SAIFI

Đô thị < 10 mn 20 mn >2 hrs

Nông thôn <1hrs 1-2 hrs >10 hrs

Nguyên nhân mất điện chính: lưới MV

Thời gian và tần suất mất điện ở các đô thị Pháp

Total time excluding exceptional weather condition

Live line working impact

Total interruption time

Giải pháp để giảm thiểu mất điện

Hệ thống bảo vệ và

sơ đồ nối đất trung tính

Ungrounded

Resistance earthed Tuned reactor

Solidly earthed

Kỹ năng của nhân viên

Cấu trúc có dự phòng

Trạm HV/MV mới Tia > vòng

Giảm chiều dài xuất tuyến

substation equipment

cables & terminations

…+ tự động hóa lưới

Giải pháp cho lưới ngầm

Link to the animation

Tính liên tục cung cấp điện của lưới ngầm khi có sự cố

Không có điều khiển

Đường dây trên không: loại sự cố

R

Đường dây trên không: giải pháp

R2

Viễn thông

Sự cố thoáng qua

● Sự cố thoáng qua có thể giải trừ bởi máy cắt đóng

lặp lại (recloser)

R

Sự cố thoáng qua: một recloser

Sự cố thoáng qua: một recloser

Sự cố thoáng qua: một recloser

Sự cố thoáng qua: một recloser

Sự cố thoáng qua: một recloser

R

Sự cố thoáng qua: hai recloser

R1

R

Network A- 50%

Network B- 50%

R

5H – 6H 100%

Sự cố vĩnh cửu

chỉ báo sự cố lưới trên không

Thời gian mất điện: ~3h

Trường hợp 3: FPIs có truyền thông

Trường hợp 4: Máy ngắt phân đoạn

R

Trường hợp 4: Máy ngắt phân đoạn

● Máy ngắt phân đoạn luôn làm việc với recloser hay máy cắt

Tóm tắt: sự cố vĩnh cửu – lưới nổi

Lắp đặt điển hình cho lưới trên không

Cho một xuất tuyến:

1 đến 3 máy cắt đóng lặp lại

Cho một máy cắt đóng lặp lại:

1 đến 3 máy ngắt phân đoạn

Một bộ FPI ở mỗi phân nhánh FPI có truyền thông ở những vị trí chiến lược

Animation

● Link

Link to the animation

Giải pháp toàn diện

để quản lý lưới phân phối trung thế

●Chỉ báo sự cố tại chỗ

● Cho lưới ngầm / đường dây trên không

●Chỉ báo sự cố có truyền thông

● Cho lưới ngầm / đường dây trên không

●Thiết bị đóng cắt trung thế

● Cho lưới ngầm: RMU

●Điều khiển từ xa (RTUs)

● Cho lưới ngầm / đường dây trên không

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

Flair 2xD: chỉ báo sự cố lưới ngầm

Flair 2xD

FLAIR 2xD: chỉ báo sự cố theo dòng cho trạm MV/MV hoặc MV/LV

Lắp trên tủ hoặc treo tường

• Phát hiện sự cố pha-pha hoặc pha-đất

•Tự cấp nguồn từ cảm biến nguồn + tụ

(+ tùy chọn pin Li hoặc nguồn DC ngoài)

• Tự cấu hình

• Đo lường: dòng tải, dòng tối đa

• Phát hiện điện áp (Flair 23-DV)

• Tùy chọn truyền thông Modbus

Flite 110-SA: chỉ báo sự cố lưới trên không

Flite 110-SA

Flite 110-SA: Chỉ báo theo dòng lắp trên đường dây

• Lắp đặt khi đường dây có điện

• 1 chỉ báo / 1 pha: làm việc cho mọi bố trí các pha

• Phát hiện sự cố pha-pha hoặc pha-đất

• Lưới trung tính nối đất trực tiếp hoặc tổng trở

• Chống nước

• Đèn chỉ thị độ sáng cao

• Chỉ báo sự cố thoáng qua và vĩnh cửu

• Pin Li : tuổi thọ 10 năm

• Cấu hình tại công trường

• Tự đáp ứng với điện áp (và tần số) cho phép sử dụng một sản phầm từ 7 cho đến 69kV

Flite 3xx: chỉ báo sự cố lưới trên không

Flite 3xx

Flite 3XX Chỉ báo sự cố có hướng, treo cột

• Phát hiện sự cố chạm đất của lưới trung tính bù hoặc cách ly

• Phát hiện theo dòng (vô hướng) cho sự cố pha-pha

• Phát hiện hướng cho sự cố pha đất

• Integrated light indication

• Pin Li hoặc tấm Solar + ắc quy hay nguồn 12Vdc ngoài

• Cấu hình tại công trường

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

Cách thông thường để giám sát từ xa

RTU Modem Đến 2 FPI I/O cho FPI Battery

Battery charger

Flair 200C: giám sát từ xa cho lưới ngầm

Phát hiện sự cố

• Phát hiện sự cố pha-pha và pha-đất

Truyền thông

• Modbus/Modbus TCP, DNP3/DNP3-IP, IEC101/104

• GSM/GPRS, Ethernet, Radio, Phone line, LL, RS232/RS485

• Embedded Web server

Giám sát năng lượng

• Giám sát phụ tải (dòng, áp, công suất)

• Chất lượng điện năng (đo lường điện áp, số lần

Không chỉ là cảnh báo sự cố có truyền thông

Flite 116-SA/G200: FPIs từ xa cho lưới nổi

•1 bộ G200 cho đến 9 cái FLITE 116

•Thông tin bảo trì từ xa (pin hỏng…)

Hoàn hảo để thống kê phụ tải và sự cố MV

Ghi dữ liệu sự kiện từ xa

Phân tích sự cố chi tiết, nhận dạng đoạn lưới thường có sự cố thoáng qua, v.v,

Truyền thông

Giao thức: DNP3, DNP3-IP, Modbus/Modbus TCP, IEC101 Modems: GSM/GPRS, RS232…

F3xx/W310: FPIs từ xa cho đường dây trên không, trung tính cách ly hoặc bù

• Tối ưu về chi phí

• W310 và Flite sử dụng pin, không cần giải pháp tốn kém như tấm quang điện hoặc biến áp cấp nguồn

• Gửi SMS đến người vận hành hoặc hệ thống SCADA

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

● Lắp thêm truyền động điện

● Thay thế tủ RMU mới

Điều khiển từ xa tủ RMU

Cách điều khiển từ xa truyền thống

Giải pháp của Schneider Electric

Giải thuật Tự động hóa

Được nhúng vào các trang web

Tự động hóa các dao cắt tải và phân đoạn

T200: nhiều hơn là một RTU

Giám sát trạm toàn diện

Và bộ tập trung dữ liệu

●Gán nhãn thời gian cho sự kiện

● Nhiều chế độ đồng bộ thời gian khác nhau

● Độ phân giải nhãn thời gian: 5 ms

●Giám sát những dữ liệu số

● Quản lý cảnh báo và những ghi nhận đơn giản

● Các ngưỡng ghi có thể cấu hình

●Giám sát và lưu dữ liệu đo lường

● Lưu giá trị đo lường

● Truyền dữ liệu định kỳ hay khi có thay đổi

●Tập trung dữ liệu trạm từ các thiết bị truyền

thông khác

● T200, Flair 200C, G200/Flite 116, rơ le bảo vệ,

đồng hồ đa chức năng, PLCs

Truyền thông SCADA

Tương thích với các hệ thống SCADA khác nhau

●Các giao thức truyền thông chuẩn

● IEC 870-5-101 và 104

● DNP 3 level 3 serial và TCP/IP

● MODBUS serial và TCP/IP

●Tương thích với tất cả các loại đường truyền

● Nhiều loại modems tích hợp: radio

(FSK, FFSK), PSTN V32, Ethernet, LL, GSM/GPRS/3G

● An RS232 interface that handles external modems

● Nhiều cổng truyền thông SCADA(tùy chọn)

● 02 cổng serial vàd 01 cổng Ethernet

●Kiến trúc dự phòng cho truyền thông

Dễ dàng vận hành

Tủ điều khiển tại chỗ dễ dàng sử dụng

● Thiết kế cho người vận hành

● Đèn chỉ thị LED

● Nút điều khiển với chức năng xác nhận

● Khóa Tại chỗ / Từ xa

● Truy cập dữ liệu tại chỗ bằng cách kết nối

PC với Web server bên trong:

● Kết nối tại chỗ hoặc từ xa

● Giám sát trạm

● Bảo trì

● Cấu hình

● Quản lý

● Lưu và khôi phục cấu hình

● Cập nhật phần mềm hay thay đổi giao thức truyền thông bằng các tải xuống

Nguồn dự phòng tin cậy

Thao tác thiết bị đóng cắt khi mất điện lưới

Ắc quy và bộ sạc để cấp điện cho:

● Động cơ sạc: 24 hay 48 VDC

● Thiết bị truyền thông: Imax 7 A khi không có ắc quy

cảnh báo ắc quy hư

● Các thiết bị khác

●Ắc quy tuổi thọ cao

● Bộ sạc điều chỉnh được và bù nhiệt độ

●Bảo vệ sạc khi kiệt ắc quy

●Nguồn dự phòng khi mất điện lưới

● Liên tục tự kiểm tra nguồn cấp

● Thời gian vận hành: 16 giờ với 10 thao tác

● Phát cảnh báo khi có sự cố: radio vẫn làm việc khi không có ắc quy

●Tuổi thọ ắc quy ở 20°C: 10 năm

Dễ dàng triển khai nâng cấp

Sẳn sàng kết nối

● Dễ dàng tích hợp nhờ thiết kế nhỏ gọn

● Không cần đấu nối nội bộ trong T200: kết nối sử dụng phích

cắm

●Phụ kiện kết nối để lắp đặt nhanh và đơn giản:

● Cáp chế tạo sẳn để nối với tủ MV

● Sử dụng CT kẹp

● RM6: có thể lắp CTs từ khi đặt tủ

● Bộ mô phỏng để thử nghiệm & chỉnh định

● Giả lập trạng thái thiết bị đóng cắt, bơm dòng, mô phỏng dòng

sự cố và giải thuật tự động hóa

● Kết nối thông qua phích cắm

NO

OUI

YES

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

● Dao cắt tải: công nghệ “thổi” để

ngắt hồ quan

● RL-Series , máy ngắt phân đoạn

đên 38kV, cách điện SF6, CT ở đầu

cự 3 I-side, CVT trên toàn bộ 3 pha

Máy ngắt phân đoạn loại RL

Ưu điểm

 - Liên động an toàn cơ khí

 - Cơ cấu truyền động kín

 - Tiếp điểm kín

 - Tuổi thọ cao

 - Không ảnh hưởng bởi môi trường

 - Khả năng cắt tải và đóng ngắn mạch

 - Cơ cấu truyền động tích năng bằng lò

xo, độc lập với tốc độ thao tác

 - Dễ dàng lắp thêm động cơ sạc để tự động hóa

 - Cảm biến tích hợp (V, I, áp suất khí)

 - Giám sát áp suất khí liên tục

 - Chức năng phân đoạn

 - Thiết kế nhỏ gọn

 - Không cần bảo trì

 Khả năng phân đoạn

 Điều khiển từ xa qua tủ điều khiển

 Phụ kiện lắp giữa cột & chân cột

Thông số dòng RL

Ắc quy

Khối điều khiển, bảo vệ và

Giao diện LiteVUE Khay thiết bị

khách hàng

Tủ điều khiển ADVC Lite

>Giải pháp kinh tế cho máy ngắt phân đoạn đến 38kV

>Giải pháp tích hợp toàn diện – không cần RTU bổ sung, biến điện áp đo lường, nguồn phụ, ắc quy hay vỏ tủ điều khiển thêm

>Dễ dàng tích hợp với DMS, SCADA, hay các hệ thống tự động hóa khác

>Bao gồm nguồn cấp cho thiết bị truyền thông

>Cổng USB để cấu hình bằng phần mềm WSOS5

>Sẳn sàng cho SCADA, hỗ trợ giao thức DNP3 / IEC 101

>Dễ dàng chỉnh định và thao tác tại chỗ qua giao diện liteVUE

>Phần mềm cấu hình WSOS5 đơn giản, trực quan

Ưu điểm của RL & ADVC Lite

> Giao tiếp với ADVC Lite qua

cổng USB

> Cho phép lập trình tất cả các

chức năng, khi kết nối hoặc

không kết nối (để tải lên tủ điều

khiển sau này)

> Hỗ trợ tải dữ liệu sự kiện

xuống máy tính để phân tích

> Có thể chia sẻ kênh truyền

thông với SCADA

Cấu hình ADVC Lite với WSOS 5

Tổng quan

Thiết bị đầu cuối (FRTU)

Chỉ báo sự cố tại chổ

Giải pháp tự động hóa lưới trung thế

Máy ngắt phân đoạn

Chỉ báo sự cố từ xa

Phần mềm SCADA

THANK YOU!