Tóm tắt: Luận văn đã giới thiệu tổng quan về qui mô quản lý lưới điện 110220kV của Công ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh . Luận văn nêu ra các khái niệm, định nghĩa và cho chúng ta cái nhìn bao quát về các thiết bị chính trong trạm biến áp trung gian 110220kV. Trong đó thống kê hiện trạng vận hành và phân tích đánh giá chi tiết về thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ, trạm không người trực, hệ thống SCADA tại các trạm trung gian 110220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trang 2Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quang Minh
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm :
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1 PGS.TS Nguyễn Văn Liêm
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• • • •
Họ tên học viên: Trần Văn Anh Dũng
Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1973
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
MSHV: 1670799 Nơi sinh: TP.HCM
Mã số : 60520202
I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP.HCM
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản lý
- Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu Đặc biệt là đánh giá quá trình sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang được sử dụng hiện nay tại các trạm trung gian
- Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đưa ra giải pháp
kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy và có thể áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 08/04/2019
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/07/2019
V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Huỳnh Quang Minh
Trang 4Lời đầu tiên, Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các Thầy Cô giảo, các Nhà khoa học cùng với Khoa Đào tạo Sau Đại học và Khoa Điện - Điện Tử - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn giúp đỡ Tôi trong trình học tập
và nghiên cứu tại Trường
Bên cạnh đó, Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Tổng Công ty Điện lực TP.HCM và Ban Giảm Đốc Công ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM cùng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ Tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu chuyên đề luận vãn
Đặc biệt Tôi xin được bày tỏ lỏng biết ơn sâu sẳc đến thầy TS Huỳnh Quang Minh - Khoa Điện - Điện tử đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ Tôi trong quá trình nghiên cứu để Tôi hoàn thành luận vãn
thành mục tiêu đề ra của luận vãn Nhưng do thời gian và trình độ chuyên môn còn hạn chế, nên bài luận vãn không thể tránh khỏi những thiểu sót Tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các Thầy Cô giáo, các Nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để bài luận vãn được hoàn thiện hơn và được bổ sung trong quả trình nghiên cứu tiếp các nội dung liên quan đến vẩn đề này
Xin trân trọng cám ơn!
Tp.HCM, tháng 08 năm 2019
Tác giả
TRẦN VĂN ANH DŨNG
Trang 5TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
• •
Luận văn đã giới thiệu tổng quan về qui mô quản lý lưới điện 110/220kV của Công
ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh
Luận văn nêu ra các khái niệm, định nghĩa và cho chúng ta cái nhìn bao quát về các thiết bị chính trong trạm biến áp trung gian 110/220kV Trong đó thống kê hiện trạng vận hành và phân tích đánh giá chi tiết về thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ, trạm không người trực, hệ thống SCADA tại các trạm trung gian 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh
Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển sử dụng RTU, qui định về cấu hình hệ thống điều khiển cho trạm biến áp truyền thống, hiện trạng vận hành hệ thống RTU và đánh giá ưu, khuyết điểm của hệ thống sử dụng RTU tại các trạm hiện nay
Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển tích hợp, các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tích hợp, giới thiệu và đáng giá ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng phần mềm SURVALENT, ARE VA (SCHNEIDER), SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phương và đánh giá chung ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích họp
Từ những phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của các phần tử chính trong hệ thống SCADA luận văn đưa ra những đề xuất giải pháp, chuẩn hóa để nâng cao độ tin cậy
hệ thống SCADA bằng cách đề xuất các giải pháp chi tiết cho từng phần tử chính trong hệ thống như : Đối với thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, các IED, RTU, hệ thống điều khiển tích họp
Ket quả nghiên cứu của luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho Công ty Lưới điện Cao Thế và tổng công ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh trong việc cải tạo, nâng cấp, chuẩn hóa các thiết bị và hệ thống SCADA trong trạm hiện hữu và các trạm có kế hoạch xây dựng mới, đặc biệt là áp dụng để nâng cao tỉ lệ thao tác xa thành công theo mong muốn của tống công ty Điện Lực TP.HCM và EVN
Trang 6The thesis has introduced an overview of the scale of managing 110 / 220kV power grid of High Voltage Grid Company under Ho Chi Minh City Electricity Corporation
The thesis outlines the concepts and definitions and gives US an overview of the main equipment in the 110 / 220kV intermediate substation In which, statistics of operating status and detailed analysis and evaluation of secondary equipment, secondary circuit, protection relay system, unmanaged station, sc AD A system at regional 110 / 220kV intermediate stations Ho Chi Minh City
Introduce details about the control system using RTU, regulate the configuration of the control system for traditional substations, the status of operation of the RTU system and evaluate the pros and cons of the system using RTU at the current station Introducing in detail the integrated control system, requirements for integrated control system, introduction and value of advantages and disadvantages of integrated control system using software SURVALENT, AREVA (SCHNEIDER) , SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phuong and general evaluation of the pros and cons of the integrated control system
From the analysis and evaluation of the operation status of the main components in the SCADA system, the dissertation proposes solutions and standardization to improve the reliability of sc AD A system by proposing detailed solutions, for each main element in the system such as: For second-order equipment, secondary circuit, IEDs, RTUs, integrated control systems
The results of the thesis can be used as a reference for Cao The Power Grid Company and Ho Chi Minh City Power Corporation in improving, upgrading and standardizing equipment and systems SCADA in existing stations and stations has new construction plans, especially applied to improve the success rate of remote operations as desired by HCMC Power Corporation and EVN
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bài luận vãn là công trình nghiên cứu của riêng Tôi dưới sự hướng dẫn của TS.Huỳnh Quang Minh Các số liệu, kết quả tỉnh toán nêu trên trong bài luận vãn là trung thực và chưa từng công bo trong bất kỳ công trình nào khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện bài luận vãn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong bài luận vãn này đã được chỉ rõ nguồn gốc
Tp.HCM, tháng 08 năm 2019
Tác giả
TRẰN VĂN ANH DŨNG
Trang 8DCL Dao cách ly
BCU Bộ điều khiển mức ngăn (Bay Control Unit)
GIS Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí SF6
IED Thiết bị điện tử thông minh
LAN Mạng kết nối cục bộ(Local Area Network)
ODF Giá phân phối cáp quang(Optical Distribution Frame)
osc Trung tâm giám sát vận hành (Operations System Center
RTU Thiết bị đầu cuối (Remote Terminal Unit)
SCADA Hệ thống giám sát và thu thập thông tin(Supervisory Control
and Data Acquisition System)
TTĐĐ TP.HCM Trung tâm điều độ Thành phố hồ chí minh
HMI Giao diên neười -máv (Human Machine Interface)
DAS/DMS Tự động hóa lưới điện trung thế
EVN HCMC Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh
Trang 9DANH MỤC CAC HINH
Hình 2.3 Máy biến thế 250MVA - 220kV/l 10kV/22kV
8 Hình 2.4 Máy biến thế 63MVA -110kV/22kV
9
Hình 2.6 Máy cắt họp bộ 22kV
10 Hình 2.7 Máy cắt họp bộ Compact
33
Trang 10Hình 3.6 Card Didital Output 23BA20 37
Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA sử dụng RTU 45
Hình 4.1 Sơ đồ giao diện hệ thống điều khiển tích họp 51 Hình 4.2 Cấu hình cơ bản của hệ thống trạm tích họp IEC 61850 55 Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúa hệ thống điều khiển tích họp của SURVALENT 57 Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp của AREVA 58 Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp của SIEMENS
60 Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp của SEL
63 Hình 4.7 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp của TOSHIBA 64 Hình 4.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp của Mai Phương
66
Hình 5.2 Sơ đồ truyền tín hiệu về 2 trung tâm điều độ và osc 92 Hình 5.3 Sơ đồ thay thế hệ thống điều khiển ATS bằng SURVALENT
100 Hình 5.4 Sơ đồ cấu trúc trạm truyền thống sử dụng RTU XCEL
101
Trang 11MỤC LỤC
Trang phụ bìa Nhận xét của cán bộ Tờ nhiệm vụ
luận văn thạc sĩ Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn thạc sĩ (Tiếng Việt và Tiếng Anh)
Lời cam đoan của tác giả LV Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1
1 Giới thiệu khái quát và tính cấp thiết của đề tài 1
1.1 Đặt vẩn đề 1
1.2 Tính cấp bách của đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
3.1 Đoi tượng nghiên cứu 2
3.2 Phạm vi nghiên cứu 2
4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3
5 Phương pháp nghiên cứu 3
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4
6.1 ý nghĩa khoa học 4
6.2 Ý nghĩa thực tiễn 4
CHƯƠNG II: Cơ SỞ LÝ THUYẾT 5
2.1 Tổng quan về Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh 5
2.2 Tổng quan thiết bị nhất thứ 5
2.2.1 Giới thiệu tong quan về TBA 5
2.2.2 Giới thiệu về các thiết bị Nhất thứ 8
2.2.3 Hiện trạng thiết bị nhất thứ do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hổ Chí Minh quản lý 13
2.3 Tống quan về mạch nhị thứ 14
2.3.1 Chức năng mạch điện nhị thứ 14
2.3.2 Hiện trạng thiết bị nhị thứ trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hổ Chí Minh quản lý 15
2.3.2.1 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, ỈỈOkV 15
2.3.2.2 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 22kV 20
Trang 122.4.3 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho hệ thống điện ỈỈO/220kV 22
2.4.4 Hiện trạng hệ thống rơle bảo vệ trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành pho Ho Chí Minh quản lý 26
2.5 Tổng quan về trạm không người trực và hệ thống SCADA tại các trạm trung gian khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh 29
2.5.1
Tong quan về trạm không người trực 29
2.5.2
Tong quan về hệ thong SCAD A 31
CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÊN sử DỤNG RTU 33
3.1 Hệ thống SCADA sử dụng RTU (Remote Terminal Unit) 33
3.1.1 Khải niệm 33
3.1.2 Cấu hình RTU 560 gom các khối sau : 33
3.1.3 Khả năng truyền thông, giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu của RTU 38
3 2 Quy định về chức năng hệ thống điều khiển trạm biến áp 42
3.2.1 Chức năng điều khiển 42
3.2.2 Chức năng giám sát và xử lý thông tin 42
3.2.3 Quy định về cấu hình hệ thống điều khiến cho TBA truyền thống 43
3.3 Hiện trạng hệ thống SCADA sử dụng RTU trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý 44
CHƯƠNG IV: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÊN TÍCH HỢP 49
4.1
Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tích hợp 49
4.2 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của SURVALENT 56
4.3 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của ARE VA (SCHNEIDER) 58
4.4 Hệ thống điều khiển tích họp trạm của SIEMENS 59
4.5 Hệ thống điều khiển tích họp trạm của SEL 61
4.6 Hệ thống điều khiển tích họp trạm của Toshiba 64
4.7 Hệ thống điều khiển tích họp trạm của Mai Phương 65
4.8 Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển tích họp 67
4.8.1 Ưu điểm 67
4.8.2 Nhược điểm 68
CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP TÓI Ưu ĐỂ NÂNG CAO Độ TIN CẬY HỆ THỐNG
Trang 135.2 Tổng quan độ tin cậy hệ thống SCADA 71
5.2.1 Khái niệm độ tin cậy 71
5.2.2 Dữ liệu độ tin cậy 72
5.3 Đề xuất giải pháp thiết bị nhất thứ 81
5.3.1 Thiết bị nhất thứ ngoài trời và hộp bộ 81
5.3.2 Thiết bị GIS 83
5.4 Đe xuất giải pháp đối với mạch nhị thứ 83
5.4.1 Chuấn hóa mô hình hệ thong mạch nhị thứ thiết bị 220kV, 110W ngoài trời 83
5.4.2 Chuấn hóa mô hình hệ thong mạch nhị thứ thiết bị 220W, 110W trong nhà GIS 85
5.4.3 Hệ thong nhị thứ thiết bị 220W, 110W thuộc nhóm 1 85
5.4.4 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220W, 110W thuộc nhóm 2 86
5.4.5 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220W, 110W thuộc nhóm 3 87
5.4.6 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220W, 110W thuộc nhóm 4 87
5.4.7 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 22W 88
5.5 Đề xuất giải pháp đối với IED 89
5.5.1 Chuấn hóa thiết bị điện tử thông minh IED 89
5.5.2 Đe xuất giải pháp đối với IED đang sử dụng tại các trạm 110/220W 89
5.6 Đe xuất giải pháp nâng cao chất luợng SCADA trạm sử dụng RTU hiện hữu 91
5.7 Đe xuất giải pháp nâng cao chất luợng SCADA trạm sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu 98
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỜNG PHÁT TRIỂN 10
3 6.1 Kết luận ' '
103 6.2 Định huớng phát triển 104
Trang 14[2] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM-7249/EVNHCMC-KT(28/10/2014), Tiêu chuẩn
xây dựng trạm biến áp llOkVđiều khiển từ xa
[3] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM, Thiết kể định hình trạm biến áp ỈỈOkVphần điện [4] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam, Quy định nghiệm thu hệ thống điều khiển tích hợp
trạm biến áp
[5] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam-năm (2003), Quy định cẩu hình hệ thống bảo vệ quy
cách kỹ thuật của relay bảo vệ
[6] Công Ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM, Báo cáo tham luận trạm không người trực
[7] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp SURVALENT
[8] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp SEL
[9] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp AREVA
[10] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp TOSHIBA
[11] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp Mai Phương
[12] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp SIEMENS
[13] Tài liệu kỹ thuật của RTU 560 ABB
[14] Số liệu thống kê tình trạng thao tác xa qua hệ thống SCADA của trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế
[15] Số liệu thống kê tình hình tái lập ca trực tại các trạm của trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế
Trang 15[16] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam - Quyết định 176/QĐ-EVN năm 2016, Quy định hệ
thong điều khiển trạm biến áp 500kV, 220kV, ỈỈOkV trong tập đoàn Điện lực quốc gia Việt Nam
[17] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam - năm 2015, Định hướng phát triển Trung tâm điều
khiển xa và TBA không người trực
[18] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam - Năm 2017, Quy định 55 về yêu cầu kỹ thuật và quản
lý vận hành hệ thong SCAD A
[19] Báo cáo kết quả tham quan tổng công ty Điện lực Miền Trung
Trang 16Hệ thống SCADA ứng dụng trong vận hành hệ thống điện đuợc áp dụng rộng rãi
từ lâu tại nhiều nuớc trên thế giới Cùng với xu huớng đó, ngành điện nuớc ta đã và đang từng buớc ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp truyền tải và phân phối vào quá trĩnh quản lý vận hành hệ thống điện và kinh doanh điện năng Từ năm 2008, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã chỉ đạo các đơn vị thành viên triển khai đầu tu trạm biến áp tích hợp tiến tới thực hiện mô hĩnh vận hành trạm biến áp (TBA) không nguời trực nhằm giảm chi phí quản lý và vận hành trạm có nguời trực nhu hiện nay, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng bài toán tối uu hóa cho hệ thống điện
Thực hiện chỉ đạo của EVN và với mục tiêu từng buớc chuyển đổi quá trình quản
lý và vận hành TBA 11 OkV có nguời trực truyền thống sang mô hình vận hành trạm biến áp không nguời trực Tống Công ty Điện lục Thảnh Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC)
đã cải tạo, nâng cấp hệ thống SCADA 40/60 trạm đáp ứng yêu cầu không nguời trực và các trạm còn lại sẽ thục hiện trong các năm tới
1 2 Tính cấp thiết của đề tài
Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của toàn xã hội nói chung
và của khu vục Thảnh phố Hồ Chí Minh nói riêng, EVN HCMC đã có những chiến luợc
cụ thế đế hiện đại hóa luới điện, hiện đại hóa công tác quản lý nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện an toàn, hiệu quả và kinh tế
Trang 17LUẬN VĂN THẠC SỸ
Xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến áp (1 lOkV, 220kV, 500kV) là một trong những giải pháp tự động hóa đang được Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quan tâm và chỉ đạo các đơn vị thành viên trong Tập đoàn thực hiện
Hệ thống SCADA nâng cao chất lượng công nghệ trong công tác vận hành, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành, góp phần làm tăng khả năng cạnh tranh của ngành Điện cũng như nền kinh tế Việt Nam đối với các nước trong khu vực và trên thế giới
Trong giai đoạn hiện nay, việc đầu tư hệ thống SCADA để ứng dụng công nghệ điều khiển xa trong trạm biến áp trung gian hướng đến trạm vận hành không người trực đang được EVN HCMC tiến hành tích cực theo chỉ đạo của EVN Tuy hệ thống SCADA
đã được áp dụng tại các trạm trung gian 110/220kV thuộc EVN HCMC quản lý nhưng hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề khó khăn cần thiết để giải quyết như : việc nghiện cứu làm chủ công nghệ, nhiều nhà sản xuất, hệ thống hoạt động chưa tin cậy nên thường xuyên phải tái lập ca trực vận hành, thiết bị nhất thứ lâu năm, relay bảo vệ không đáp ứng yêu cầu, phần mềm lạc hậu
Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu đề tài : “ Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP HCM ” là
phù họp và rất cần thiết cho EVN HCMC đối với việc vận hành các trạm 110/220kV không người trực hiện nay và tương lai
2 Mục tiêu nghiên cửu
Mục tiêu của đề tài là hết sức quan trọng vĩ nó nghiên cứu, phân tích, đánh giá hệ thống SCADA hiện hữu tại các trạm 110/220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhất đế nâng cao độ tin cậy của hệ thống SCADA đảm bảo trạm vận hành on định, tin cậy ở chế độ không người trực vận hành
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cửu:
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Trang 18- Hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh
3.2 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng, thu thập số liệu từ xa các trạm biến áp llOkV, 220kV
do EVN HCMC quản lý
- Nghiên cứu hiện trạng đang vận hành hệ thống điều khiển xa tại các trạm biến
áp do Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh quản lý
- Nghiên cứu lý thuyết một số vấn về về hệ thống tự động hóa TBA 110, 220kV và mạng truyền thông công nghiệp
- Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của EVN HCMC
- Phân tích đua ra một số giải pháp kỹ thuật nâng cấp hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản
lý
- Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu Đặc biệt là đánh giá quá trĩnh sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang đuợc sử dụng hiện nay tại các trạm trung gian
- Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đua ra giải pháp kỹ thuật tối ưu đế nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy và có thế áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành
5 Phương pháp nghiên cửu :
- Tìm hiếu hiện trạng vận hành thiết bị nhất thứ, nhị thứ và relay bảo vệ liên quan đến việc thu thập tín hiệu từ xa các trạm biến áp llOkV, 220kV do EVN HCMC quản lý
Trang 19LUẬN VĂN THẠC SỸ
- Tìm hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của
hệ thống SCADA truyền thống các trạm biến áp 1 lOkV, 220kV do EVN HCMC quản
lý
- Tim hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của
hệ thống điều khiển tích hợp của các nhà thầu trong các trạm biến áp 11 OkV, 220kV do EVN HCMC quản lý
- Nghiên cứu bộ thiết kế định hĩnh trạm biến áp của Tập Đoàn điện lực Việt Nam
- Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh
- Đe xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực TP.HCM
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1 Ỷ nghĩa khoa học
- Nghiên cứu xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến truyền thống tại Tổng Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC), có ý nghĩa quan trọng trong việc đua các trạm vào vận hành chế độ không nguời trực trong tuơng lai đúng theo tiêu chí của Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN)
- Đe tài nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc xây dụng bộ tiêu chí chuẩn về hệ thống SCADA trong các dụ án đầu tu mới trạm biến áp 110/220kV
- Đe tài nghiên cứu phù hợp với chiến luợc phát triển kinh tế hiện nay của đất nuớc, cũng nhu phù hợp với chiến luợc phát triển luới điện hiện nay của Tống Công Ty Điện Lục Thảnh Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC) Và phù hợp với các yêu cầu của vận hành thị truờng điện hiện nay
6.2 Ỷ nghĩa thực tiễn
Đe tài nghiên cứu đuợc đặt ra từ thục tiễn công tác quản lý vận hành các trạm
110, 220kV đã đuợc ứng dụng hệ thống SCADA,hệ thống điều khiển tích hợp đe hiện đại
Trang 20hóa công tác quản lý vận hành TBA 110, 220kV tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
Hiện nay hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp tại các trạm trung gian
110, 220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý sử dụng nhiều thiết bị, phần mềm của nhiều nhà sản xuất khác nhau, do đó việc cấu hĩnh, thay thế, sửa chữa thiết bị, phần mềm liên quan đến hệ thống điều khiển tích hợp gặp rất nhiều khó khăn vĩ phải liên hệ nhà sản xuất và tốn nhiều chi phí Độ tin cậy của hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp chua cao, thuờng xuyên mất kết nối, mất tín hiệu dẫn đến phải tái lập ca trực vận hành lâu dài làm giảm nâng suất lao động Từ thực tế vận hành hệ thống SCADA, mục tiêu đề tài là phân tích, đánh giá lại hệ thống đang vận hành và nghiên cứu tim ra một giải pháp để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định, tin cậy, ít bảo trĩ, bảo duỡng, đáp ứng trạm vận hành không nguời trực theo yêu cầu của Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh
Trang 21LUẬN VĂN THẠC SỸ
CHƯƠNG II: Cơ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan về Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh
Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh là đcm vị duy nhất thuộc Tổng Công
ty Điện lực Tp HCM giữ vai trò truyền tải điện năng cấp điện áp 220kV- 110kV-22kV trên 24 Quận/Huyện trong toàn Tp.HCM;
Quy mô quản lý của Công ty tính đến tháng 5 năm 2019:
2.2.1 Giới thiệu tổng quan về TBA
Trạm biến điện giữ vai trò quan trọng trong dây chuyền chuyến tải điện năng từ các nhà máy phát đến nơi tiêu thụ
Trang 22Hình 2.1 Trạm Biến áp HOkV ngoài trời
Hình 2.2 Trạm Biến ảp GIS HOkV trong nhà
Trang 23LUẬN VĂN THẠC SỸ
2.2.2 Giới thiệu về các thiết bị Nhất thứ
Mạch điện nhất thứ : là mạch điện tiếp nhận các nguồn điện cao áp đến trạm,
biến đổi điện áp của nguồn điện nhận đuợc, sau đó phân phối đi nguồn điện có điện áp
đã biến đổi Mạch điện nhất thứ gồm có các cáp dẫn điện đến và đi (cáp đi trên không hoặc cáp ngầm) nối vào các thanh góp điện (thanh cái) thông qua các máy cắt điện và dao cách ly, điện áp của nguồn điện nhận đuợc biến đổi nhờ máy biến áp lực; có các thiết
bị bảo vệ cao áp (chống sét van), có các máy biến đổi dòng điện, biến đổi điện áp để biến đổi dòng điện, điện áp cao thành dòng điện, điện áp thấp hơn cung cấp cho thiết bị đo đếm, đo luờng và relay bảo vệ Các thiết bị nhất thứ chính bao gồm các thiết bị sau :
Máy biến áp: Máy biến áp là thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc trên nguyên lý
cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một
hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không đổi (trong suốt quá trĩnh biến đổi điện áp, thi tần số đuợc giữ nguyên)
Hình 2.3 Máy biến thế 250MVA - 220kV/ỉỉ0kV/22kV
Trang 24Hình 2.4 Máy biến thế 63MVA - 110kV/22kV
Máy cắt: Dùng để đóng cắt mạch điện cao thế với dòng điện phụ tải định mức hoặc cắt mạch khi có xảy ra ngắn mạch trên hệ thống
Hình 2.5 Mảy cắt khí SFô - liokv
Trang 25LUẬN VĂN THẠC SỸ
Hình 2.6 Máy cẳt hợp bộ 22kV
Hình 2.7 Mảy cắt hợp bộ Compact
Trang 26Dao cách ly: Dao cách ly là thiết bị tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận cắt điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng
Hình 2.8 Dao cách ly
Dao tiếp đất: Ở một số dao cách ly thường có dao nối nối đất đi kèm, khi dao cách
ly mở dao nối đất liên động nối phần mạch cách ly để phóng điện áp dư còn tồn tại trong trong mạch cắt điện và để đảm bảo an toàn cho con người khi công tác trên phần mạch điện đã được cắt điện
Biến dòng và biến điện áp: Biến dòng (CT), biến điện áp (PT) là thiết bị biến đổi
trị số dòng điện, điện áp nào đó đến một trị số thích hợp cho việc đo lường, điều khiến, bảo vệ rơle cách ly chắc chắn giữa dụng cụ đo với điện áp sơ cấp như thế đảm bảo an toàn cho người phục vụ và dế dàng thực hiện cách điện của thiết bị Trong vận hành khả năng cách điện cuộn sơ cấp và thứ cấp bị chọc thủng, đế tránh điện áp cao xuất hiện ở mạch thứ cấp gây nguy hiếm cho người và hư hỏng dụng cụ đo thì cuộn thứ cấp phải nối đất
Các cuộn dây thứ cấp không sử dụng phải được nối tắt, tránh không đế hở mạch, nếu hở mạch sẽ xuất hiện điện áp cao gây ra phóng điện làm hư hỏng thiết bị
Trang 27LUẬN VĂN THẠC SỸ
Hình 2.9 Mảy biến dòng và mảy biến điện áp
Thanh cái: Thanh cái là nơi có nhiều tải nối trực tiếp vào nó không qua bất cứ thiết bị bảo vệ nào
Thanh cái có chức năng dẫn điện và phân chia dòng điện từ luới điện tới các dây dẫn đuợc kết nối với nó
Ngoài ra nó còn là cầu nối trung gian để kết nối các thiết bị trong tủ điện, trạm điện nhu đuờng dây, máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, biến điện áp, biến dòng điện
Hình 2.10 Thanh cái
Trang 282.2.3 Hiện trạng thiết bị nhất thứ do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lỷ
Hiện nay Công ty lưới điện Cao Thế TP.HCM quản lý 60 trạm biến áp trong đó
5 trạm 220kV và 55 trạm 1 lOkV như sau :
- Thiết bị 1 lOkV GIS (Gas insulated Substation): 16 trạm
- Thiết bị 1 lOkV ngoài trời: 39 trạm :
- Thiết bị 22kV hộp bộ : 51 trạm
- Thiết bị 22kV ngoài trời: 4 trạm
Đối với các thiết bị ngoài trời (MC, DCL, các tủ trung thế) thao tác xa phần lớn thành công Tuy nhiên, vẫn còn một số trường hợp không thành công do phần cơ khí thiết bị trong quá trĩnh lắp đặt cũng như vận hành lâu năm bị sai lệch
Đối với các thiết bị GIS và Compact thao tác xa phần lớn thành công Tuy nhiên, vẫn còn một số trường hợp không thành công do phần cơ khí truyền động đến các tiếp điểm phụ
Các MBT lực đã áp dụng các chế độ vận hành tự động như tự động điều chỉnh OLTC, tự dộng chạy quạt làm mát theo nhóm với nhiệt độ định sẵn Tuy nhiên, còn một
số rơ le tự động điều chỉnh điện áp vận hành lâu năm không có cống giao tiếp hoặc hư hỏng bộ biến đổi transducer như đồng hồ nhiệt độ dầu, cuộn dây, OLTC dẫn đến không thế giám sát từ xa được
Một số trạm biến áp llOkV vẫn còn các thiết bị chưa đáp ứng với yêu cầu điều khiến xa do thiết bị vận hành lâu năm, công nghệ sản xuất lạc hậu đã có kế hoạch thay thế cũng như đã đưa vào dự án ĐTXD cải tạo nâng cấp, tuy nhiên tiến độ
Trang 29Mạch nhị thứ : Mạch nhị thứ (mạch điện kiểm soát) gồm : các mạch điện có
chức năng kiểm soát sự vận hành của mạch điện nhất thứ (điều khiển, chỉ thị trạng thái,
đo đếm thông số điện và bảo vệ mạch điện nhất thứ) Mạch điện nhị thứ có các cáp điện kiểm soát, các dây dẫn điện, các thiết bị nhị thứ (thiết bị đo đếm điện, thiết bị điều khiển, relay bảo vệ ) được nối mạch theo các trình tự nhất định Mạch điện nhị thứ làm việc ở điện áp thấp (dưới 1000V), dùng dòng điện 1 chiều (chiếm phần lớn của mạng điện nhị thứ trong trạm) và dòng điện xoay chiều (chiếm phần nhỏ của mạng điện nhị thứ) Mạng điện nhị thứ được lắp đặt trong các tủ bảng điện, trong các tủ truyền động điều khiển thiết bị điện, trong mương cáp, ống cáp, hộp cáp
+ Chức Năng của mạch nhị thứ :
Chức năng điều khiển : Mạch điện kiểm soát dung để điều khiển sự vận hành
các thiết bị điện nhất thứ như mạch điện điều khiển đóng - mở máy cắt, đóng - mở dao cách ly, mạch điều khiển thiết bị làm mát, điều khiển nấc máy biến áp Nguồn điện thường sử dụng cho mạch điện điểu khiển là nguồn điện 1 chiều có điện áp 110V hoặc 220V Chỉ một số ít sử dụng nguồn điện xoay chiều đế làm mạch điều khiển
Chức năng đo đếm : Mạch điện kiểm soát dùng để đo đếm các thông số vận
hành điện của mạch điện nhất thứ Có 2 loại mạch điện thực hiện chức năng đo đếm điện
đó là : mạch biến dòng điện và mạch biến điện áp Hai mạch điện này riêng rẽ không nối liên kết điện với nhau, tuy cùng nối đến một thiết bị đo đếm đế cấp 2 tín hiệu dòng, áp Mạch dòng điện mắc nối tiếp từ cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng điện đến các cuộn dây dòng điện của các thiết bị đo đếm Mạch điện áp mắc song
Trang 30song cuộn dây thứ cấp của máy biến điện áp với cuộn dây điện áp của các thiết bị đo đếm
Đo luờng các giá trị : đo luờng dòng điện, điện áp, công suất, tần số, điện năng tiêu thụ
Chức năng bảo vệ : Mạch điện kiểm soát dùng để bảo vệ mạch điện nhất thứ
bằng cách cung cấp liên tục các thông số vận hành (tín hiệu, dòng điện, điện áp) cho rơ
le bảo vệ để các rơ le tác động mở máy cắt để cô lập các phần tử trong mạch điện nhất thứ bị sự cố ra khỏi vận hành đảm bảo cho các phần tử còn lại hoạt động bĩnh thuờng
Mạch điện rơ le bảo vệ gồm mạch dòng và (hoặc) mạch áp cấp tín hiệu cho relay bảo vệ và các tiếp điểm của rơ le thi nối vào mạch điện tác động mở máy cắt
Mạch dòng đuợc mắc nối tiếp với cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng qua các cuộn dây dòng điện của rơ le bảo vệ Mạch điện áp nối song song cuộn thứ cấp của máy biến điện áp với các cuộn dây điện áp của rơ le bảo vệ
Mạch tác động của rơ le đuợc nối từ tiếp điểm của rơ le đến mạch điều khiển mở
tự động máy cắt khi xảy ra sự cố
Chức năng chỉ thị trạng thái và báo hiệu sự cố : Mạch điện kiểm soát dùng để
chỉ trạng thái làm việc của các thiết bị điện nhất thứ khi vận hành bĩnh thuờng và báo hiệu khi có bất thuờng hoặc sự cố Mạch điện chỉ thị trạng thái thuờng dùng đèn báo thiết bị nhu : trạng thái đóng mở máy cắt, dao cách ly, dao nối đất, quạt làm mát máy biến thế
Mạch điện báo hiệu sụ cố dùng âm thanh (chuông, còi) để báo động khi có sụ cố trong trạm biến áp nhu : sụ cố làm rơ le tác động, sụ cố thiết bị điện nhất thứ
2.3.2 Hiện trạng thiết bị nhị thử trong các trạm trung gian do công ty Lưổi Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý
2.3.2.1 Hệ thống mạch nhị thử thiết bị 220kV, HOkV: gồm có các dạng chính nhu sau :
Trang 31LUẬN VĂN THẠC SỸ
+ Nhóm 1 : Các trạm có hệ thống cáp nhị thứ được đấu nối từ thiết bị nhất thứ
đến tủ trung gian ngoài trời và từ tủ trung gian cáp nhị thứ được kéo, đấu nối vào các tủ điều khiển, bảo vệ trong phòng điều hành hiện có 28 trạm loại này
Hình 2.11 Tủ trung gian ngoài trời
Nhận xét: đối với hệ thống cáp nhị thứ như trên thường sử dụng cho các trạm đã
vận hành lâu năm, đặc điểm các trạm này có khối lượng cáp nhị thứ rất lớn, mỗi sợi cáp thường rất dài (có sợi dài đến 120m), khó khăn trong quá trĩnh thi công, tình trạng chạm chập mạch nhị thứ thường xuyên xảy ra do động vật, các tủ trung gian đặt ngoài trời thường bị rỉ sét, tiếp xúc hàng kẹp đấu nối tại tủ trung gian không t ố t
+ Nhóm 2 : Các trạm có hệ thống cáp nhị thứ được đấu nối từ thiết bị nhất thứ
đến tủ trung gian ngoài trời mỗi ngăn lộ sử dụng 1 tủ riêng lẻ nằm rải rác ở sân ngắt, tủ này được thiết kế có cả điều khiển, các IED bảo vệ và điều khiển, BCU, đo lường, đo đếm và từ tủ trung gian kết nối với hệ thống điều khiến máy tính trong phòng điều hành bằng cáp quang, hiện có 5 trạm loại này
Trang 32Hình 2.12 Tủ điều khiển bảo vệ ngoài trời
Nhận xét : đối với hệ thống cáp nhị thứ này, có khối lượng cáp nhị thứ sẽ ít hơn
hệ thống trên Các tủ này đặt ngoài trời, đã có hệ thống quạt làm mát nhưng do nhiệt độ rất cao, các thiết bị như IED, BCU, đồng hồ đo lường, đo đếm, khóa điều khiển sau thời gian đưa vào vận hành (khoảng 3-5 năm) thi các thiết bị sẽ bị hư hỏng, đăc biệt là các IED, BCU có giá trị lớn
Nhóm 3 : Các trạm có hệ thống cáp nhị thứ được đấu nối từ thiết bị nhất thứ đến
tủ trung gian trong các nhà đặt trong các nhà bay (bay housing), nhà bay này chứa các
tủ được thiết kế có cả điều khiển, IED, BCU, đo lường, đo đếm các ngăn lộ đặt gần nhau, các tủ trung gian này được làm mát bằng hệ thống máy lạnh và từ nhà bay kết nối với hệ thống điều khiến máy tính trong phòng điều hành bằng cáp quang, hiên có 3 trạm loại này
Trang 33LUẬN VĂN THẠC SỸ
Hình 2.13 Tủ trung gian trong nhà bay
Nhận xét : so với 2 hệ thống trên thì hệ thống này được thiết kế tối ưu nhất, đảm bảo các thiết bị như IED, BCU, đo lường, đo đếm, mạch điều khiển, bảo vệ làm việc tin cậy nhất Trong nhà bay đủ không gian để thực hiện công tác thí nghiệm, bảo trĩ, bảo dưỡng liên quan đến IED, BCU, mạch nhị thứ được dễ dàng, thuận lợi Tuy nhiên chi phí đầu tư và chi phí trong vận hành cao hơn 2 hệ thống trên
Nhóm 4 : Các trạm có hệ thống cáp nhị thứ được đấu nối từ thiết bị nhất thứ đến
tủ trung gian trong nhà GIS, nhà GIS này chứa các tủ được thiết kế có cả điều khiến, rơle bảo vệ, đo lường, đo đếm cho một ngăn lộ, từ nhà GIS kết nối với hệ thống điều khiến máy tính trong phòng điều hành bằng cáp quang, hệ thống này thường được sử dụng cho các trạm trong trung tâm thành phố, có 22 trạm loại này
Trang 34Hình 2.14 Tủ trung gian trong nhà GỈS
Nhận xét: hệ thống này được thiết kế tối ưu, đảm bảo các thiết bị như IED, BCU,
đo lường, đo đếm, mạch điều khiển, bảo vệ làm việc tin cậy Công tác bảo trĩ, bảo dưỡng liên quan đến rơ le, mạch nhị thứ được thực hiện dễ dàng, thuận lợi Tuy nhiên chi phí đầu tư lớn chỉ thực hiện ở khu vực nội thành có diện tích đất nhỏ và các nhà GIS không lắp hệ thống điều hòa nên qua thời gian vận hành các IED, BCU, rơ le phụ, các thiết bị SCADA bị hư hỏng
Nhìn chung hệ thống mạch nhị thứ, SCADA đa số trong các trạm biến áp trước đây được thiết kế phục vụ cho trạm có người trực vận hành, do đó một số chế độ vận hành trong trạm KNT chưa được tự động hóa hoàn chỉnh Hệ thống mạch nhị thứ chưa được chuẩn hóa, chưa thực sự tin cậy, đảm bảo vận hành an toàn Một số hệ thống nhị thứ đã cũ, thường gây ra bất thường, chạm chập Việc đấu nối cáp của hệ thống mạch nhị thứ, hệ thống SCADA trong tủ trung gian, tủ điều khiến - bảo vệ không theo qui tắc nào cả gây khó khăn trong quá trình vận hành, bảo trĩ, bảo dưỡng
Trang 35LUẬN VĂN THẠC SỸ
nhất là trong quá trình tìm và xử lý nguyên nhân gây ra bất thuờng, sự cố Chỉ có các trạm mới xây dựng sau này mới hoàn chỉnh hệ thống điều khiển tích hợp
23.2.2 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 22kV
Nhóm 1 : Các trạm có thiết bị 22kV sử dụng máy cắt hộp bộ đuợc lắp đặt trong
nhà phía sau phòng điều hành Do đó hệ thống cáp nhị thứ chỉ đấu nối nội bộ tại các ngăn máy cắt hộp bộ
Nhóm 2 : Các trạm có thiết bị 22kV ngoài trời, hiện nay còn 3 trạm : trạm Hỏa
Xa, Chợ Lớn, Chánh Hung, các trạm này có hệ thống nhị thứ kéo trực tiếp từ sân ngắt 22kV ngoài trời vào các tủ điều khiển, bảo vệ trong phòng điều hành
Hình 2.15 Tủ hợp bộ và mảy cắt ngoài trời 22kV
Trang 362.4 Tổng quan về hệ thống rơ le bảo yệ
Muốn duy trì hoạt động bĩnh thường của hệ thống điện và các hộ tiêu thụ thi khi xuất hiện sự cố cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt điểm bị sự cố và cách ly nó ra khỏi hệ thống điện Nhờ vậy các phần tử còn lại vẫn duy trì hoạt động bĩnh thường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố Làm được điều này chỉ có các thiết bị tự động bảo vệ mới thực hiện được Các thiết bị này gọi chung là rơle bảo vệ
Trong hệ thống điện, rơ le bảo vệ liên tục theo dõi tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các Khi xuất hiện sự cố, rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch kiểm soát Khi phát hiện chế độ làm việc không bĩnh thường rơ le bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tùy theo yêu cầu cài đặt, có thể truyền tín hiệu đi cắt máy cắt khôi phục lại chế độ làm việc bĩnh thường hoặc đi báo động
Tùy theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt rơ le bảo vệ chính và role bảo vệ
tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên
Trang 37LUẬN VĂN THẠC SỸ
2.4.2 Các yêu cầu đối với rơle bảo yệ
Đe thực hiện tốt các yêu cầu trên, rơ le bảo vệ phải đảm bảo các yêu cầu sau : + Tính chọn lọc :
Khả năng phân biệt các phần tử bị sự cố và bảo vệ bằng cách cắt (cô lập) các phần tử
đó
Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của rơle bảo vệ để bảo đảm cung cấp điện ổn
định, an toàn và liên tục Neu rơle bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố sẽ lan rộng + Tác động nhanh :
Rơle bảo vệ cần phải tác động càng nhanh càng tốt để kịp thời cô lập phần tử bị sự
cố ra khỏi hệ thống nhằm :
- Đảm bảo tính ổn định của hệ thống
- Giảm tác hại của dòng điện lớn (dòng ngắn mạch) đối với thiết bị
Giảm ảnh huởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) đối với phụ tải
- Giảm xác suất dẫn đến hu hỏng thiết bị nặng hơn
+ Độ nhạy:
Rơle bảo vệ cần tác động không chỉ với các truờng hợp bảo vệ trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian Ngoài ra rơle bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong hệ thống làm việc cực tiểu, tức là một số nguồn đuợc cắt ra, dòng điện ngắn mạch nhỏ
+ Độ tin cậy :
Role bảo vệ phải tác động chắc chắn khi có sụ cố trong phạm vị đuợc giao bảo
vệ và không đuợc tác động sai khi có sụ cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ
Đe role bảo vệ có độ tin cậy cao thì hệ thống điện cần sử dụng sơ đồ đơn giản, đồng thời kiếm tra thuờng xuyên trong quá trĩnh vận hành , thí nghiệm đúng định kỳ
2.4.3 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho hệ thống điện 110/220kV
Cấu hình hê thống rơ le bảo vê cho đường dây trên không hoăc cáp ngầm 220kV cỏ truyền tin bằng cáp quang
Bảo vệ cho đuờng dây 220kV bao gồm hai bộ bảo vệ:
Trang 38+ Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF,
Bảo vệ cho đường dây 220kV bao gồm hai bộ bảo vệ:
+ Bảo vệ chính: được tích họp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/5IN, 50BF, 85,74
+ Bảo vệ dự phòng: được tích họp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/5IN, 79/25, 27/59, 85, 74
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích họp ở một trong hai bộ bảo vệ nêu trên
Bảo vệ khoảng cách hai đầu đường dây được phối họp với nhau thông qua kênh truyền tải ba
Cấu hình hê thống rơ le bảo vê cho đường dây trên không hoăc cáp ngầm HOkV cỏ truyền tin bằng cáp quang
+ Bảo vệ chính: được tích họp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/5IN, 50BF, 85,74
+ Bảo vệ dự phòng: được tích họp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/5 IN, 79/25, 27/59, 85, 74
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích họp ở một trong hai bộ bảo vệ nêu trên
Trang 39Cấu hình hê thống bảo vẽ so lẽch thanh cái 220kV và HOkV
Sử dụng 01 bộ bảo vệ so lệch thanh cái theo nguyên tắc tổng trở thấp, so sánh dòng kết họp với so sánh hướng
Cấu hình hê thống rơ le bảo vẽ cho MBA 220/110kV
+ Bảo vệ chính 1: được tích họp các chức năng bảo vệ 87T, 49, 64, 50/51, 50/5 IN tín hiệu dòng điện các phía được lấy từ máy biến dòng chân sứ MBA
+ Bảo vệ chính 2: được tích họp các chức năng bảo vệ 87T, 49, 50/51/50/5IN, tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA
+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 220kV: được tích họp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/5 IN, 27/59, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA, tín hiệu điện áp được lấy từ máy biến điện áp thanh cái 220kV
+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây llOkV: được tích họp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/5 IN, 27/59, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến
Trang 40dòng ngăn máy cắt đầu vào phía 1 lOkV của MBA, tín hiệu điện áp đuợc lấy từ máy biến điện áp thanh cái 11 OkV
+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp: đuợc tích hợp các chức năng bảo vệ 50/51, 50/5 IN, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện đuợc lấy từ máy biến dòng chân sứ cuộn trung áp của MBA
Chức năng rơ le bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26), rơ le áp lực MBA (63), rơ le gaz cho bĩnh dầu chính và ngăn điều áp duới tải (96), rơ le báo mức dầu tăng cao (71) đuợc trang bị đồng bộ với MBA, đuợc gửi đi cắt trực tiếp máy cắt ba phía thông qua rơ
le chỉ huy cắt hoặc đuợc gửi đi cắt đồng thời thông qua hai bộ bảo vệ chính và dự phòng của MBA (87T1, 87T2)
Cấu hình hê thống rơ le bảo vẽ cho MBA HOkV
+ Bảo vệ chính: đuợc tích hợp các chức năng bảo vệ 87T, 49, 64 (theo nguyên lý tổng trở thấp), 50/51, 50/5 IN, tín hiệu dòng điện đuợc lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA
+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây llOkV: đuợc tích họp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/5 IN, 27/59, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện đuợc lấy từ máy biến dòng chân sứ
11 OkV của MBA, tín hiệu điện áp đuợc lấy từ máy biến điện áp thanh cái llOkV + Bảo vệ dụ phòng cho cuộn dây trung áp 1: đuợc tích họp các chức năng bảo vệ 50/51, 50/5 IN, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện đuợc lấy từ máy biến dòng chân sứ cuộn trung áp