Luận văn thạc sĩ phân tích và đề xuất các giải pháp điều độ xử lý sự cố n 1, n 2 lưới điện 110 kv, 220 kv khu vực miền trung

Trong phạm vi luận văn, tácgiả sử dụng phần mềm PSS/E để tính toán và xác định những tình huống sự cố ngẫunhiên trên hệ thống điện khu vực miền Trung làm cho các phần tử còn lại trên hệ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH TUẤN

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH TUẤN

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ

XỬ LÝ SỰ CỐ N-1, N-2 LƯỚI ĐIỆN 110 KV, 220 KV

KHU VỰC MIỀN T UNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Lê Thanh Tuấn

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu 1

3 Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

5 Cơ sở khoa học 2

6 Cấu trúc của luận văn 3

CHƯƠNG 1 4

LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ NGẪU NHIÊN 4

1.1.1 Phương pháp tường minh 4

1.1.2 Phương pháp đánh giá trạng thái 4

1.1.3 Phương pháp nhận dạng 4

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN ÍCH AN TOÀN 5

1.2.1 Phương pháp sắp xếp 5

1.2.2 Các phương pháp đánh giá trạng thái 8

1.3 ĐIỀU ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 16

1.3.1 Phân cấp điều độ hệ thống điện quốc gia 16

1.3.2 Trách nhiệm của Cấp điều độ miền Trung trong công tác điều độ hệ thống điện quốc gia 16

1.4 KẾT LUẬN 17

CHƯƠNG 2 18

DỮ LIỆU HỆ THỐNG SCADA/EMS VÀ PHẦN MỀM PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN 18

2.1 VẤN ĐỀ THU THẬP DỮ LIỆU TỪ HỆ THỐNG SCADA/EMS TẠI TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG 18

2.1.1 Chức năng và ứng dụng của hệ thống SCADA/EMS 18

2.1.2 Vấn đề thu thập dữ liệu từ hệ thống SCADA/EMS 20

2.2 CÁC PHẦN MỀM PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG 24

2.2.1 Phần mềm Power World 24

2.2.2 Phần mềm PSS/E 25

2.2.3 Phần mềm PSS/ADEPT 25

2.2.4 Phần mềm CONUS 26

2.3 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG PSS/E 26

2.3.1 Phân tích an toàn trong PSS/E 26

2.3.2 Quy trình phân tích an toàn trong PSS/E 31

2.4 KẾT LUẬN 32

CHƯƠNG 3 34

PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN 110 KV, 220KV MIỀN TRUNG BẰNG PHẦN MỀM PSS/E 34

3.1 NGUỒN ĐIỆN, LƯỚI ĐIỆN, PHỤ TẢI VÀ KẾT LƯỚI 34

3.1.1 Nguồn điện 34

3.1.2 Lưới điện 37

3.1.3 Phụ tải 38

3.1.4 Kết lưới 39

3.2 XÂY DỰNG DỮ LIỆU PHÂN ÍCH AN TOÀN 39

3.2.1 Cấu trúc câu lệnh file sub 40

3.2.2 Cấu trúc câu lệnh file con 40

3.2.3 Cấu trúc câu lệnh file mon 41

3.3 TỔNG HỢP PHÂN TÍCH CÁC TÌNH HUỐNG NGUY HIỂM 41

3.3.1 Phân tích an toàn HTĐ miền Trung chế độ N-1 43

3.3.2 Phân tích an toàn HTĐ miền Trung chế độ N-2 49

3.4 KẾT LUẬN 55

CHƯƠNG 4 63

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ 63

4.1 QUY ĐỊNH CHUNG 63

4.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ N-1 64

4.2.1 Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-1 HTĐ miền Trung mùa khô 64

4.2.2 Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-1 HTĐ miền Trung mùa mưa 65

4.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ N-2 67

4.3.2 Đề xuất các giải pháp điều độ xử lý các sự cố N-2 HTĐ miền Trung mùa

mưa 68

4.4 KẾT LUẬN 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 73

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

TÓM TẮT LUẬN VĂN PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ XỬ LÝ SỰ CỐ N-1, N-2 LƯỚI ĐIỆN 110 KV, 220 KV KHU VỰC MIỀN TRUNG Học viên: Lê

Thanh Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: 36 Trường: Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt – Hệ thống điện Việt Nam có những bước phát triển nhanh về quy mô lưới

điện, đa dạng về nguồn điện để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải Nhiệm vụ của

cơ quan vận hành hệ thống điện là vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, đảm bảo chấtlượng điện năng và kinh tế Trong quá trình vận hành, các tình huống sự cố xuất hiệnngẫu nhiên ở bất kỳ chế độ vận hành nào Do đó yêu cầu đặt ra đối với các Điều độ viên

là phải nhanh chóng thực hiện những thao tác xử lý chính xác, đúng quy trình, quy địnhnhằm đưa hệ thống điện về vận hành ở chế độ bình thường Trong phạm vi luận văn, tácgiả sử dụng phần mềm PSS/E để tính toán và xác định những tình huống sự cố ngẫunhiên trên hệ thống điện khu vực miền Trung làm cho các phần tử còn lại trên hệ thốngvận hành ở chế độ khẩn cấp hoặc cực kỳ khẩn cấp Từ đó đề xuất các giải pháp điều độnhằm mục đích đưa hệ thống điện về vận hành ở chế độ bình thường

Từ khóa – Hệ thống điện, Phân tích an toàn, PSS/E, Điều độ viên, Chế độ cực kì

we propose dispatching solutions for the purpose of bringing the electrical system tonormal operation

Key words – Power System, Contingency Analysis, PSS/E, Operator, Extremely

urgent mode

Các ký hiệu:

N-1N-2PIX/RCác chữ viết tắt:

A0A1A2A3BCTCAĐDĐĐVĐĐV A0ĐĐV A3

ĐG

ĐMTHTĐMBANĐNLTTNMĐPSS/ADEPTPSS/E

TBATCTĐT110T220T500

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

bảng

3.5 Kết quả phân tích an toàn HTĐ miền Trung vào cao điểm

mùa khô chế độ N-1

3.8 Kết quả phân tích an toàn HTĐ miền Trung vào cao điểm

Phong Điền – T110 Văn Xá (hoặc ĐD 110 kV T220 Huế –NMTĐ Bình Điền)

Kết quả phân tích an toàn HTĐ miền Trung vào cao điểm3.13 mùa mưa chế độ N-2 khi đang công tác MBA 220 kV AT1

T220 Sơn Hà (hoặc AT2 T220 Sơn Hà)Kết quả phân tích an toàn HTĐ miền Trung vào cao điểm

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

hình

1.1 Mô tả quá trình phân tích an toàn trong thời gian thực

1.2 Thuật toán phân tích sự cố theo chỉ số nghiêm trọng PI

1.3 Thuật toán tính toán phân bố công suất một phần

1.4 Sơ đồ logic phương pháp hệ số chuyển tải

1.5 Thuật toán phân tích sự cố ngẫu nhiên dùng hệ số nhạy

1.6 Sơ đồ phương pháp lan truyền theo vòng tròn

2.2 Cách bố trí của Menu CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS

2.3 Màn hiển thị dữ liệu (Data) của CHRONUS trên hệ thống

SCADA/EMS

2.4 Bảng kết quả truy xuất dữ liệu các điểm nút (Point Hisory)

của CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS

2.5 Trình tự các bước thực hiện để truy vấn dữ liệu các điểm nút

(Point Hisory) trên CHRONUS

2.6 Trình tự các bước thực hiện để truy vấn dữ liệu cảnh báo

(Alarms) trên CHRONUS2.7 Sơ đồ khối quá trình tính toán thủ công một sự cố đơn lẻ2.8 Sơ đồ khối mô tả phương pháp tự động nhiều sự cố

2.10 Quy trình phân tích an toàn hệ thống điện

3.1 Biểu đồ phụ tải HTĐ miền Trung ngày điển hình

3.2 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi công tác

ĐD 220 kV T220 Huế - NMTĐ A Lưới

T220 Nha Trang – T220 Tháp Chàm 2

3.4 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Khánh Hòa khi công tác MBA

220 kV AT1 T220 Nha Trang (hoặc AT2 T220 Nha Trang)

3.5 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi công tác

ĐD 110 kV T220 Phong Điền – T110 Văn Xá

3.6 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi công tác

ĐD 110 kV T220 Huế – NMTĐ Bình Điền3.7 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Quảng Ngãi khi công tác

Số hiệu

hình

MBA 220 kV AT1 T220 Sơn Hà (hoặc AT2 T220 Sơn Hà)

3.8 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Bình Định khi công tác ĐD 220 kV

T500 Pleiku – NMNĐ Sinh khối An Khê

4.1 Sơ đồ các bước thực hiện xử lý tình huống vi phạm quy định

về điện áp4.2 Sơ đồ các bước thực hiện xử lý quá tải ĐD hoặc MBA

4.3 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi sự cố

4.7 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Khánh Hòa khi sự cố MBA 220 kV

AT1 T220 Nha Trang (hoặc AT2 T220 Nha Trang)

4.8 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Khánh Hòa sau khi xử lý sự cố MBA

220 kV AT1 T220 Nha Trang (hoặc AT2 T220 Nha Trang)

4.9 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi sự cố

ĐD 110 kV T220 Phong Điền – T110 Văn Xá

4.10 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế sau khi xử lý sự cố

ĐD 110 kV T220 Phong Điền – T110 Văn Xá

4.11 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế khi sự cố

ĐD 110 kV T220 Huế - NMTĐ Bình Điền4.12 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế sau khi xử lý sự cố

4.13 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Quảng Ngãi khi sự cố MBA 220 kV

AT1 T220 Sơn Hà (hoặc AT2 T220 Sơn Hà)

4.14 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Quảng Ngãi sau khi xử lý sự cố

MBA 220 kV AT1 T220 Sơn Hà (hoặc AT2 T220 Sơn Hà)

4.15 Sơ đồ HTĐ khu vự tỉnh Bình Định khi sự cố ĐD 220 kV

T500 Pleiku – NMNĐ Sinh khối An Khê

4.16 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Bình Định sau khi xử lý sự cố

ĐD 220 kV T500 Pleiku – NMNĐ Sinh khối An Khê4.17 Sơ đồ HTĐ khu vực thành phố Đà Nẵng khi sự cố

MBA 220 kV AT4 T220 Hòa Khánh

Số hiệu

hình

4.18 Sơ đồ HTĐ khu vực thành phố Đà Nẵng sau khi xử lý sự cố

MBA 220 kV AT4 T220 Hòa Khánh

4.19 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Bình Định và Phú Yên khi sự cố

ĐD 220 kV T220 Quy Nhơn – T220 Tuy Hòa4.20 Sơ đồ HTĐ khu vực tỉnh Bình Định và Phú Yên sau khi xử lý

sự cố ĐD 220 kV T220 Quy Nhơn – T220 Tuy Hòa

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, HTĐ Việt Nam trong những năm qua đã

có nhiều chuyển biến, phát triển nhanh về quy mô lưới điện, các nguồn điện được đadạng hóa và công suất tăng cao với nhiều thành phần kinh tế tham gia đầu tư vào lĩnhvực điện lực Đặc biệt, hiện nay theo cơ chế khuyến khích của nước ta đối với cácNMĐ NLTT, tính đến hết ngày 30/06/2019 có 89 NMĐ NLTT (gió, mặt trời) với tổngcông suất 4439.5 MW đã được đưa vào vận hành, tập trung ở các tỉnh miền Trung vàmiền Nam

Khi thị trường điện đi vào hoạt động đã đặt ra yêu cầu cho công tác vận hànhHTĐ ngoài những tiêu chí an toàn tin cậy, ổn định còn phải nâng cao chất lượng điệnnăng và kinh tế Để đáp ứng tình hình trên và chủ động ứng phó với các tình huống sự

cố có thể xảy ra trên hệ thống Đơn vị vận hành HTĐ cần có những công cụ phân tích,tính toán các chế độ vận hành cụ thể của HTĐ, từ đó đưa ra các giải pháp điều điềuhành chính xác, phù hợp nhằm vận hành HTĐ theo các tiêu chuẩn đặt ra

Trong quá trình vận hành các tình huống sự cố xuất hiện ngẫu nhiên và có thể ởbất kỳ chế độ nào Có những sự cố mà vùng ảnh hưởng của nó rất nhỏ hoặc không ảnhhưởng nhưng có những sự cố có phạm vi ảnh hưởng rất lớn đến HTĐ Đó là sự cố xếpchồng hoặc sự cố các phần tử đang truyền tải công suất cao trong hệ thống, những sự

cố này có thể làm mất điện một khu vực hoặc tan rã hệ thống Do đó yêu cầu đặt ra đốivới các Điều độ viên là phải nhanh chóng thực hiện những thao tác xử lý chính xác vàngăn ngừa sự cố lan rộng tuân thủ chặt chẽ quy định hiện hành trong các thông tư, quytrình, quy phạm, quy định về vận hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước, Ngành điện cóthẩm quyền ban hành Hơn nữa HTĐ miền Trung nằm trên địa bàn có điều kiện khíhậu phức tạp, chi phối biểu đồ phát các NMĐ, phụ tải khu vực có sự chênh lệch lớngiữa cao điểm, thấp điểm và giữa các mùa, thường xuyên xảy ra các sự cố nghiêmtrọng cần phải quan tâm nghiên cứu

2 Lịch sử nghiên cứu

Trước đây đã có nhiều đề tài về phân tích an toàn (Contingency Analysis) một sốHTĐ tuy nhiên đa số các nghiên cứu trước phân tích an toàn ở chế độ phụ tải dự báo caonhất trong năm và đưa ra các giải pháp xử lý kỹ thuật lâu dài như lắp đặt thêm thiết bịhoặc cải tạo lưới Trong phạm vi đề tài này ngoài việc tính toán phân tích an toàn HTĐdựa trên những số liệu thu thập thực tế thông qua hệ thống SCADA/EMS của Trung tâmĐiều độ HTĐ miền Trung, tác giả sẽ xây dựng các quy trình, phương án xử lý các sự cốN-1, N-2 nguy hiểm Trong đó thể hiện rõ cấu hình nguồn điện, lưới điện, phụ tải và các

số liệu thực tế cho từng chế độ vận hành; ứng với từng trường hợp cụ thể tác giả sẽ

đưa ra những thao tác điều khiển tức thời, trên cơ sở đó làm căn cứ cho các Điều độviên A3 sử dụng trong quá trình điều hành HTĐ miền Trung an toàn tin cậy, ổn định,đảm bảo chất lượng điện năng và kinh tế

3 Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

3.1 Mục đích nghiên cứu

Dựa trên lý thuyết môn học phân tích an toàn HTĐ, sử dụng phần mềm tính toánPSS/E trên cơ sỡ các số liệu vận hành thực tế thu thập từ hệ thống SCADA/EMS đangđược sử dụng tại Trung tâm Điều độ HTĐ miền Trung để tính toán, phân tích HTĐ 110

kV, 220 kV miền Trung xác định các tình huống sự cố nặng nề có khả năng làm choHTĐ phải vận hành ở chế độ khẩn cấp, cực kỳ khẩn cấp gây mất an toàn

Dựa vào kết quả phân tích và các thông tư, quy trình, quy phạm, quy định về vậnhành HTĐ do các cơ quan Nhà nước, Ngành điện có thẩm quyền ban hành luận văn đềxuất phương án xử lý các sự cố N-1, N-2 nguy hiểm làm căn cứ cho các Điều độ viênA3 trong quá trình điều hành HTĐ miền Trung thời gian thực

3.2 Mục tiêu nghiên cứu

Tính toán, phân tích các chế độ vận hành và tình huống sự cố N-1, N-2 nguyhiểm trong HTĐ miền Trung

Xây dựng các phương án xử lý sự cố N-1, N-2 nguy hiểm để đưa HTĐ miền Trung

về vận hành ở giới hạn an toàn theo các quy định hiện hành, ngăn ngừa sự cố lan rộng

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Các phương pháp phân tích an toàn HTĐ

Cấu trúc nguồn điện, lưới điện, phụ tải, phân bố trào lưu công suất trong HTĐmiền Trung

Những sự cố N-1, N-2 nguy hiểm trong HTĐ miền Trung

Phương án xử lý các sự cố N-1, N-2 nguy hiểm trong HTĐ miền Trung

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Lý thuyết phân tích an toàn HTĐ và thuật toán phân tích an toàn trong phần mềmPSS/E

Chế độ vận hành HTĐ 110 kV, 220 kV miền Trung vào các mốc thời gian:

cao điểm, thấp điểm vào mùa khô và mùa mưa

Các giải pháp điều độ

5 Cơ sở khoa học

Lý thuyết phân tích an toàn HTĐ

Giải tích mạng điện

Lý thuyết bảo vệ rơ le và tự động hóa HTĐ.

Luật Điện lực (28/2004/QH11 ngày 03/12/2004) và Luật sửa đổi, bổ sung một sốđiều của Luật Điện lực (24/2012/QH13 ngày 20/11/2012)

Các Thông tư của Bộ Công Thương: Thông tư quy định HTĐ truyền tải(25/2016/TT-BCT ngày 30/11/2016), Thông tư quy định HTĐ phân phối (39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015), Thông tư quy định quy trình điều độ HTĐ quốc gia(40/2014/TT-BCT ngày 05/11/2014), Thông tư quy định quy trình xử lý sự cố trongHTĐ quốc gia (28/2014/TT-BCT ngày 15/9/2014), Thông tư quy định quy trình thaotác trong HTĐ quốc gia (44/2014/TT-BCT ngày 28/11/2014)

Các quy trình, quy phạm, quy định về vận hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước,Ngành điện có thẩm quyền ban hành

6 Cấu trúc của luận văn

Mở đầu

Chương 1: Lý thuyết phân tích an toàn và điều độ hệ thống điện

Chương 2: Dữ liệu hệ thống SCADA/EMS và phần mềm phân tích an toàn

CHƯƠNG 1

LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ NGẪU NHIÊN

Quá trình vận hành HTĐ thường gặp phải những sự cố ngẫu nhiên, những sự cốnày có thể gây ra những dao động nguy hiểm trong thời gian rất ngắn Với mục tiêuvận hành HTĐ an toàn tin cậy, ổn định, đảm bảo chất lượng điện năng và kinh tế ngườivận hành cần có những biện pháp phòng ngừa nhằm chủ động đối phó trong các tìnhhuống Lý thuyết phân tích sự cố ngẫu nhiên dựa trên việc phân tích sự vi phạm giớihạn truyền tải và giới hạn điện áp khi xảy ra các sự cố, sau đây là một số phương pháp

đã từng được nghiên cứu

1.1.1 Phương pháp tường minh

Để định lượng tính nghiêm trọng của mỗi sự cố cần sử dụng các hàm toán học.Vấn đề là cần tính toán nhanh nhằm phân biệt và xếp loại chúng theo thứ tự nghiêmtrọng giảm dần, sau đó thực hiện phép tính đầy đủ đối với những giá trị chỉ số nghiêmtrọng khác không

Những thuật toán chọn lọc sự cố của phương pháp tường minh (phương pháp chỉ sốxếp loại) là dựa trên các công thức đơn giản đã được đưa ra trong các tài liệu Tuy nhiên,việc mô tả trạng thái sau sự cố bởi một chỉ số vô hướng có nhược điểm không mô tả đầy

đủ thông tin và như vậy độ tin cậy của kết quả chưa được khẳng định Những phươngpháp như vậy cũng được gọi là phương pháp sắp xếp trong phân tích an toàn

1.1.2 Phương pháp đánh giá trạng thái

Phương pháp đánh giá trạng thái nhằm đánh giá trạng thái của hệ thống sau sự cốbằng một phép tính rất nhanh và gần đúng Từ đó đưa ra danh sách các trường hợp sự

cố được xem là có khả năng nguy hiểm và thực hiện việc tính toán đầy đủ công suấttác dụng và công suất phản kháng đối với các trường hợp này Phương pháp này dựatrên sự phát triển của phương pháp số nhằm giảm bớt thời gian tính toán

Những định hướng hiện nay của phương pháp này là nhằm khai thác bản chất cục

bộ của hầu hết các sự cố về mặt tác dụng cũng như phản kháng Những phương phápmới trong loại này được gọi là cục bộ vì nó giới hạn phạm vi phân tích đối với mỗi sự

cố, chúng dựa vào kỹ thuật số tiên tiến, cho phép tiết kiệm khá nhiều thời gian tínhtoán và có nhiều hướng phát triển để áp dụng trong thời gian thực

1.1.3 Phương pháp nhận dạng

Nhằm xác định tình trạng an toàn theo thời gian thực tế, bằng cách so sánh với cáctình trạng tương tự đã được nghiên cứu trước đó Những dữ liệu đã được nghiên cứu

bao gồm tất cả các thông tin liên quan với những trường hợp trong tình trạng vận hànhbình thường và trong trạng thái biến động.

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH AN TOÀN

Trong quá trình vận hành HTĐ, việc tách ra một hoặc nhiều phần tử sẽ dẫn đếnthay đổi trạng thái làm việc của hệ thống Chế độ làm việc của hệ thống sau đó cầnđược đánh giá cụ thể và có vai trò rất quan trọng trong vận hành thời gian thực

Với sơ đồ HTĐ hiện nay, việc tách hoặc cắt một đường dây truyền tải công suấtcao sẽ gây nên tình trạng quá tải một số đường dây khác, có thể nguy hiểm hơn và dẫnđến dao động công suất, sụp đổ điện áp trong hệ thống Đối với các thiết bị chính khácnhư một tổ máy đang phát công suất cao hoặc máy biến áp đầy tải thì hậu quả cũng cóthể xảy ra như thế

Vấn đề đặt ra ở đây là phải nhanh chóng phát hiện sự cố này và đưa ra những biệnpháp điều chỉnh Trong quá trình vận hành, việc phân tích hệ thống cần được thực hiệnđầy đủ và chính xác Từ đó có phương thức vận hành phù hợp với từng chế độ của hệthống Hình 1.1 mô tả quá trình phân tích an toàn hiện nay đang áp dụng rộng rãi

Quá trình phân tích hệ thống thực hiện chủ yếu dựa vào tính toán phân bố tràolưu công suất (Power Flow) đối với từng sự cố Hiện nay cấu trúc HTĐ ngày càngphức tạp, vì vậy quá trình phân tích phải thực hiện hàng ngàn sự cố Việc phân tíchtrước hết cần phải có thủ tục mô phỏng sự cố rồi thực hiện bài toán phân bố công suất,đối với mỗi sự cố cần kiểm tra các giới hạn về công suất, điện áp của hệ thống sau sự

cố Với khối lượng tính toán nhiều như vậy và mục tiêu là làm sao phân tích tất cả các

sự cố với thời gian bé nhất Điều đó yêu cầu tốc độ tính toán, độ chính xác của mỗiphương pháp phù hợp với đặc điểm của các dạng sự cố

Phương pháp phân tích hệ thống như trên tỏ ra nặng nề và tốn nhiều thời gian, vìvậy nó ít được sử dụng trong thời gian thực (đường 1 Hình 1.1) Nhằm khắc phụcnhững nhược điểm trên nhiều phương pháp đã được nghiên cứu Hiện nay dựa trênviệc phân tích kinh nghiệm, người ta nhận thấy rằng phần lớn các sự cố xảy ra khônggây nên hậu quả nghiêm trọng về mặt an toàn Vì vậy ý tưởng phân tích nhanh sự cố

để lọc nhanh những sự cố không nguy hiểm và chỉ thực hiện phân tích đầy đủ (ACLoad Flow) đối với các sự cố có khả năng nguy hiểm Phương pháp tiết kiệm thời gian

và có thể ứng dụng trong thời gian thực (đường 2 Hình 1.1)

Có thể nêu ra một số phương pháp phân tích an toàn HTĐ bằng biện pháp lọcnhanh sự cố như sau:

1.2.1 Phương pháp sắp xếp

Phương pháp này dựa trên việc đánh giá độ nguy hiểm của một sự cố thông qua

Phân tích đầy đủ

sự cố(AC Load Flow)

(1) Phân tích đầy đủ (AC Load Flow) tất cả các

sự cố

(2) Phân tích AC Load Flow chỉ đối với các sự

cố có khả năng nguy hiểm

Xuất ra những sự

cố nào gây mất antoàn hệ thống

Hình 1.1 Mô tả quá trình phân tích an toàn trong thời gian thực

Sau đó, các sự cố sẽ được phân tích cặn kẽ bởi một phép tính toán phân bố côngsuất tác dụng, công suất phản kháng đầy đủ Quá trình được tiếp tục cho đến sự cốkhông còn gây ra vi phạm giới hạn an toàn (điện áp các nút, dòng điện các nhánh)hoặc cho đến khi đã xem xét đủ một số lượng sự cố trong danh sách thiết lập từ trướchay đã hết thời gian tính toán cho phép

Những phương pháp này có hai phần có thể ghép chung hay tách biệt:

- Đánh giá ảnh hưởng sự cố

- Sắp xếp các sự cố tùy thuộc vào chỉ số PI

Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc hai điểm:

- Chất lượng của việc đánh giá trạng thái sau sự cố cần thiết cho việc tính toán

chỉ số

- Chất lượng riêng của việc thành lập công thức chỉ số mức độ trầm trọng, nó xácđịnh chất lượng của việc sắp xếp giữa các sự cố

a Xác định chỉ số nghiêm trọng

Điểm xuất phát của phương pháp sắp xếp là xác định một chỉ số phản ánh mức

độ nghiêm trọng, nó cho phép sắp xếp tình trạng của các sự cố khác nhau, cái này sovới cái khác

Chỉ số này nói chung là một đại lượng vô hướng hoặc một đại lượng véc tơ mô tảkhoảng cách giữa trạng thái của hệ thống ngay sau sự cố và những giới hạn vận hànhkhác nhau

Có nhiều công thức tính toán chỉ số này đã được nghiên cứu Những công thứcđầu tiên chỉ hạn chế ở việc tính khả năng cực đại của việc truyền công suất tác dụng,tiếp theo đó nó được làm phong phú thêm bằng cách kết hợp cả về cường độ dòng điệntrên đường dây cũng như điện áp tại các nút.

Những cách tính chung nhất được sử dụng là: Tính độ sai lệch của các biến hệ thống

so với giá trị ban đầu và (hoặc) khoảng cho phép thay đổi Việc chọn giữa hai cách tínhtrên thể hiện các mặt khác nhau, hoặc người ta đánh giá để biết ngưỡng an toàn khôngđược vượt qua bằng cách sử dụng độ lệch Xfinal - Xmax, hoặc đo độ suy giảm của hệ thốngsau sự cố bằng cách dùng độ lệch Xfinal - Xđầu (Trong đó: Xfinal: giá trị cuối, Xmax: giá trịlớn nhất, Xđầu: giá trị ban đầu) Nhiều cách xác định chỉ số PI đã được phát triển cả về mặtcông suất tác dụng cũng như điện áp kết hợp công suất phản kháng

b Công thức và thuật toán

Trong việc xác định này, chỉ số PI là chỉ số tính đến độ lệch của biến hệ thống sovới giá trị định mức của nó và vùng mà trong đó đại lượng có thể thay đổi Để phântích một sự cố, công thức của nó là [1]:

Với:

X i : Độ lớn (công suất/điện áp) đo được ở nút i

: Độ lớn (công suất/điện áp) định mức ở nút i

∆Xilim : Khoảng cách an toàn (phạm vi an toàn)

W i : Trọng số ở nút i, là một số thực không âm tính đến cấu trúc của hệ thống Số mũ

n được đưa vào để tăng phạm vi giá trị của chỉ số, do vậy tăng độ nhạy của chỉ số(bình thường chỉ số này không nhạy đối với các biến đổi nhỏ và sẽ tăng độ nhạyđối với những biến đổi lớn) Hình 1.2 trình bày thuật toán phân tích sự cố trong mộtHTĐ

Điều này có thể gây nên những nhược điểm về sai số và người ta gọi chung là sai

số “mặt nạ” Những sai số này thường xuất hiện ở giai đoạn sắp xếp sự cố, tùy thuộcvào mức độ nghiêm trọng Như vậy, những sự cố ít nghiêm trọng và ít phần tử vượtgiới hạn thì có thể được sắp xếp ngang hàng với những sự cố có nhiều phần tử vượtgiới hạn nhưng không nghiêm trọng

Những trọng số thể hiện sự quan trọng của việc liên kết các nút khác nhau hoặcnhững phần tử của hệ thống (cấu trúc hệ thống, truyền tải công suất tác dụng, côngsuất phản kháng)

X nom i

Nhiều phương pháp như thế đã được phát triển, bắt đầu từ hệ số PI để thành lập

“sự lựa chọn những sự cố” và “sắp xếp chúng” Điều này nhằm mục đích đạt đượcnhững tính năng tốt nhất về xác định đúng sự cố có khả năng nguy hiểm, cũng như sắpxếp chúng với một thời gian tính toán có thể chấp nhận được Những phát triển đãđược định hướng dựa trên việc loại bỏ những sai số “mặt nạ” bắt đầu từ chỉ số PI cũngđược các nhà nghiên cứu tiếp tục quan tâm

sự cố

Tạo và lưu trữ các danh sách các sự cố có khả năng nguy hiểm

Danh sách các sự cốChỉ số Trường hợp1

2 Sự cố tiếp theo

Thực hiện tính phân bố

công suất đầy đủ (AC) đối

với trường hợp PI lớntrong bảng chỉ sốTăng chỉ số ở

trường hợp tiếp

theo

Còn

Còn sự cố nàoxét nữa không

Hết

Dừng

Xuất ra những

trường hợpquá/giảm áp

và quá tải

Giải phápđiều độ

Hình 1.2 Thuật toán phân tích sự cố theo chỉ số nghiêm trọng PI

Tuy nhiên, những cải thiện mặc dù làm tăng đáng kể thời gian tính toán nhưng lạikhông khử được toàn bộ những sai sót trong phương pháp này Vì vậy những kết quả thuđược từ phương pháp trên không có khả năng đánh giá những tác dụng của việc thay

đổi cấu trúc phức tạp.

Điều này làm cho phương pháp sắp xếp được chấp nhận một cách hạn chế Do

đó, những phương pháp đánh giá trạng thái được phát triển sau đây nhằm khắc phụcnhững điểm yếu của phương pháp sắp xếp

1.2.2 Các phương pháp đánh giá trạng thái

Mục đích đầu tiên của phương pháp này là không phải tính toán một chỉ sốnghiêm trọng, nhưng để đánh giá sơ bộ trạng thái sau sự cố để biết rằng có cần tínhchính xác những hậu quả của nó bởi một phép tính phân bố công suất tác dụng - phảnkháng đầy đủ (AC Load Flow) hay không

Đi sâu vào tìm hiểu kỹ nguyên tắc đánh giá của từng phương pháp sẽ giúp chúng

ta có thể đưa ra những so sánh, nhận xét đối với từng phương pháp

a Phương pháp tính toán phân bố công suất một phần

Việc đánh giá các biến trạng thái (pha, điện áp) đạt được sau những bước lặp đầutiên của một phép tính công suất tác dụng - phản kháng (1P-1Q) bằng phương phápNewton – Raphson là một kỹ thuật thường được sử dụng

Nói chung đó là việc thực hiện một phép lặp tách rời phần thực (phương trìnhcông suất/góc) và phần ảo (phương trình công suất phản kháng/điện áp) giải độc lập,gọi là bài toán tính phân bố công suất bằng phương pháp tách cặp nhanh (FDLF) [2].Trường hợp sự cố gây ra việc vượt giới hạn về truyền tải thì được thêm vào danhsách sự cố và sẽ được nghiên cứu chi tiết hơn bằng việc phân tích đầy đủ về công suấttác dụng và công suất phản kháng

Chúng ta chú ý rằng trong trường hợp công suất tác dụng, người ta dùng một môhình tính toán phân bố công suất tuyến tính hóa hoặc mô hình “dòng một chiều” nhưmột chức năng tiền xử lý để kiểm tra tất cả những sự cố đơn giản trên đường dây vàmáy phát Mô hình sử dụng trong trường hợp này là mô hình số gia của việc tính toánphân bố công suất tuyến tính hóa (hoặc “DC”):

[B’][∆θ] = [∆P]

Với:

[∆P]: Véc tơ số gia của công suất tác dụng

[∆θ]: Véc tơ số gia của góc pha điện áp

[B’]: Ma trận (n x n) là ma trận chỉ tổng dẫn của hệ thống (được tính toán chỉmột lần ở đầu quá trình)

Sự cố có khả năng nguy hiểm

Có Có

Có

KhôngKết thúc

Hình 1.3 Thuật toán tính toán phân bố công suất một phần Mô hình này càng trở nên chính xác khi tỉ số X/R lớn.

Như vậy ảnh hưởng của mỗi sự cố về truyền dẫn công suất tác dụng có thể đánhgiá bằng việc giải ∆θ và bằng việc tính toán những thay đổi công suất tác dụng trêncác nhánh ∆Pkm từ công thức sau:

∆Pkm = (∆θk - ∆θm)/Xkm

Với:

Xkm: Điện kháng của nhánh km

(∆θk - ∆θm): Số gia của sự thay đổi góc trên nhánh km

Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm thời gian trong quá trình tính toán so vớiphương pháp giải toàn bộ nhưng chỉ tính toán cho trường hợp công suất tác dụng Hình1.3 trình bày phương pháp tính toán phân bố công suất một phần

b Phương pháp hệ số chuyển tải

Việc nghiên cứu các sự cố với số lượng lớn sẽ rất khó khăn nếu yêu cầu nhanhchóng tìm ra kết quả trong một hệ thống có cấu trúc phức tạp Một trong những phươngpháp được sử dụng là phương pháp hệ số chuyển tải hay còn gọi là phương pháp hệ sốnhạy hệ thống, mà nguyên tắc thực hiện quá trình tính toán được mô tả trong Hình 1.4

Các hệ số nhạy này sẽ phản ánh sự thay đổi tương quan của dòng công suất trênđường dây khi thay đổi cấu trúc, công suất phát trong hệ thống

Có hai loại hệ số: Hệ số phân phối công suất trên các đường dây còn lại khi cắtmột đường dây bất kỳ và hệ số chuyển lượng công suất phát sang các tổ máy phát vàđường dây còn lại khi tách một tổ máy phát bất kỳ trong hệ thống

- Hệ số chuyển công suất khi cắt một đường dây: Hệ số này được sử dụng để

kiểm tra quá tải trên các đường dây khác khi đường dây truyền tải bị cắt, nó được địnhnghĩa như sau:

/

Với:

/ : Hệ số phân phối công suất trên đường dây lm sau khi cắt đường dây jk.

∆ : Độ thay đổi dòng công suất (MW) trên đường dây lm.

0 : Dòng công suất trên đường dây jk trước khi nó bị cắt.

Nếu biết dòng công suất của đường dây lm và đường dây jk trước khi thay đổicấu trúc thì dòng công suất trên đường dây lm khi đường dây jk bị cắt có thể xác địnhthông qua hệ số α:

= 0

Với:

: Dòng công suất trên đường dây lm khi đường dây jk bị cắt

0 , 0 : Dòng công suất trên đường dây lm và jk trước khi cắt đường dây jk Như vậy, nếu ta tính trước các hệ số α lm/jk thì có thể tiến hành rất nhanh việc kiểm

tra tất cả các đường dây trong hệ thống có quá tải hay không khi cắt một đường dây cụ

Sự cố có khảnăng nguy hiểm

KhôngKết thúc

Hình 1.4 Sơ đồ logic phương pháp hệ số chuyển tải

- Hệ số chuyển công suất phát: Hệ số này được ký hiệu là ali và được xác địnhbởi tỉ số giữa độ thay đổi dòng công suất trên đường dây l với độ thay đổi lượng côngsuất phát ở nút i [1]

Với:

l: Chỉ số đường dây

i: Chỉ số nút

∆ : Độ thay đổi dòng công suất trên đường dây l khi thay đổi lượng phát ∆ tại nút i.

∆ : Độ thay đổi lượng công suất phát ở nút i.

Giả thiết rằng lượng ∆Pi sẽ được phát bù ở nút hệ thống còn các máy phát kháckhông thay đổi Hệ số ali đặc trưng cho tính nhạy của dòng công suất trên đường dây lkhi thay đổi công suất phát ở nút i

Xét trường hợp khi có một máy phát lớn ngừng cấp, và giả thiết rằng lượng côngsuất hụt này sẽ được bù ở nút hệ thống (chúng ta sẽ xem xét trường hợp bù bằng nhiềumáy phát nhỏ), giả sử máy phát lớn này phát ra lượng Pi (MW) lúc đó ∆Pi bù là:

∆Pi = - Pi (1.7) Và trào lưu công suất mới trên các

đường dây được tính toán bằng các hệ số “a”

đã tính trước như sau:

: Dòng công suất trên đường dây trước sự cố

Pl: Dòng công suất trên đường dây l sau khi máy phát nút i hỏng

Ở đây “dòng công suất sau sự cố” Pl của mỗi đường dây l được so sánh với giớihạn của nó, nếu vượt quá giới hạn sẽ báo động, điều này cho phép nhân viên vận hànhbiết máy phát nút i sẽ gây ra quá tải trên đường dây l nào

Ta có thể xây dựng chương trình để tiến hành phân tích sự cố ngẫu nhiên hệ thống điện như thuật toán Hình 1.5

Hệ số nhạy chuyển công suất phát là sự ước tính tuyến tính của độ lệch dòngcông suất ứng với sự thay đổi công suất phát ở một nút nào đó Vì vậy, nếu có sự thayđổi đồng thời ở nhiều nút phát thì chúng được tính toán bằng phương pháp xếp chồng

c Phương pháp mở rộng vùng

Những phương pháp này dựa trên bản chất cục bộ (lan truyền bé) của phần lớn sự

cố, nội dung của những phương pháp này là sử dụng quan điểm hậu quả sự cố ảnhhưởng lớn ở vùng lân cận điểm sự cố và hậu quả của chúng được lan truyền bởi cácdạng “sóng” đến các nút có kết nối về điện

Bắt đầu

Dữ liệu hệ thốngi= 1

cả cácđườngdây saukhi cắtcác máyphát

Kiểm tra

quá tải tất

cả cácđườngdây saukhi cắtcácđườngdây khác

Kết thúc

Hình 1.5 Thuật toán phân tích sự cố ngẫu nhiên dung hệ số nhạy

trên cấu trúc hệ thống điện, thể hiện qua sự kết nối của một nút đến những nút bêncạnh chúng Những đặc tính của phương pháp này là:

- Việc kết nối với vùng biên là sự gần đúng

- Giả thiết tính nghiêm trọng là cực đại và cục bộ

- Sự cố giả sử xảy ra trong một hệ thống lớn

Chú ý rằng những công việc đầu tiên được thực hiện trong lĩnh vực này bởi nhà

khoa học Zaborsky dưới tên gọi là “lan truyền theo vòng tròn” theo Hình 1.6

1 30

Hình 1.6 Sơ đồ phương pháp lan truyền theo vòng tròn

Những vấn đề chính phương pháp luận của phương pháp này bao gồm:

- Xác định vùng ảnh hưởng để đánh giá hậu quả của sự cố

- Những giả thiết về trạng thái điện ở biên giới của vùng để thực hiện bài

toán

- Xây dựng những vùng biên cho phép đảm bảo không có sự ảnh hưởng trên

những phần của hệ thống không tính đến

- Phương pháp này dựa trên dạng lặp của Gauss - Seidel, trong phương pháp lặp

và thuật toán này có tính chất hội tụ ít tin cậy

Những phương pháp này khá hấp dẫn, tuy nhiên những giả thuyết vật lý nếu được

kiểm tra thường xuyên thì đôi khi cũng có sai sót Vì vậy, những năm gần đây xuất hiện

những phương pháp mới, những phương pháp này nghiên cứu để thực hiện những tính

toán của dạng phương pháp cục bộ Chúng dựa trên việc khai thác tốt nhất những trạng

1.3 ĐIỀU ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.3.1 Phân cấp điều độ hệ thống điện quốc gia

Điều độ HTĐ là hoạt động chỉ huy, điều khiển quá trình phát điện, truyền tảiđiện, phân phối điện trong HTĐ quốc gia theo quy trình, quy chuẩn kỹ thuật vàphương thức vận hành đã được xác định [8]

Điều độ HTĐ quốc gia được phân thành 3 cấp chính sau:

- Cấp điều độ quốc gia là cấp chỉ huy, điều độ cao nhất trong công tác điều độ HTĐ quốc gia Cấp điều độ quốc gia do A0 đảm nhiệm

- Cấp điều độ miền là cấp chỉ huy, điều độ HTĐ miền, chịu sự chỉ huy trực tiếp của Cấp điều độ quốc gia Cấp điều độ miền do A1, A2 và A3 đảm nhiệm

- Cấp điều độ phân phối:

+ Cấp điều độ phân phối tỉnh là cấp chỉ huy, điều độ HTĐ phân phối trên địa bàntỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, chịu sự chỉ huy trực tiếp về điều độ của Cấpđiều độ miền tương ứng Cấp điều độ phân phối tỉnh do đơn vị điều độ trực thuộc Tổngcông ty Điện lực Thành phố Hà Nội, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh

và các Công ty Điện lực tỉnh đảm nhiệm;

+ Cấp điều độ phân phối quận, huyện là cấp chỉ huy điều độ HTĐ phân phốiquận, huyện trên địa bàn tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, chịu sự chỉ huy trựctiếp về điều độ của Cấp điều độ phân phối tỉnh Tùy theo quy mô lưới điện phân phốitỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, cơ cấu tổ chức, mức độ tự động hóa và nhu cầuthực tế, các Tổng công ty Điện lực lập đề án thành lập cấp điều độ phân phối quận,huyện trình Tập đoàn Điện lực Việt Nam phê duyệt

1.3.2 Trách nhiệm của Cấp điều độ miền Trung trong công tác điều độ hệ thống điện quốc gia

Chấp hành sự chỉ huy của Cấp điều độ quốc gia trong quá trình điều độ, vận hànhHTĐ miền Trung

Chỉ huy điều khiển HTĐ miền Trung thuộc quyền điều khiển

Đăng ký dự kiến phương thức vận hành HTĐ miền Trung với Cấp điều độ quốcgia Lập phương thức vận hành HTĐ miền Trung dựa trên phương thức vận hành đãđược Cấp điều độ quốc gia phê duyệt

Thực hiện tính toán, kiểm tra theo yêu cầu vận hành HTĐ miền Trung

Phối hợp với Đơn vị quản lý vận hành thuộc HTĐ miền Trung xác định nơi đặt,ban hành phiếu chỉnh định, kiểm tra việc chỉnh định và sự hoạt động của hệ thống tựđộng sa thải phụ tải theo tần số, điện áp phù hợp yêu cầu của Cấp điều độ quốc gia.Chủ trì phân tích, xác định nguyên nhân các sự cố trong HTĐ miền Trung thuộc

quyền điều khiển và đề xuất các biện pháp phòng ngừa.

Quản lý vận hành hệ thống SCADA/EMS, hệ thống máy tính chuyên dụng, hệ thống viễn thông, thông tin được trang bị cho Cấp điều độ miền Trung

Tổng kết, lập báo cáo tình hình vận hành hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng, hàng quý, hàng năm của HTĐ miền Trung; báo cáo theo quy định

1.4 KẾT LUẬN

Ở phần lý thuyết Chương 1, tác giả đã tìm hiểu lý thuyết phân tích an toàn, giới thiệu tổng quan về điều độ trong HTĐ và trách nhiệm của Cấp điều độ miền Trung.Những phương pháp phân tích an toàn HTĐ được chia thành hai nhóm chính đó

là phương pháp sắp xếp và phương pháp đánh giá trạng thái:

- Nội dung chủ yếu của phương pháp sắp xếp là xác định chỉ số nghiêm trọng PI

để đánh giá mức độ nghiêm trọng của một sự cố Tuy nhiên với những HTĐ có cấutrúc phức tạp thì phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế như sai số và thời gian tínhtoán lớn

- Phương pháp đánh giá trạng thái được phát triển để khắc phục những điểm yếucủa phương pháp sắp xếp Nhóm phương pháp này gồm có phương pháp tính toánphân bố công suất một phần, phương pháp hệ số chuyển tải, phương pháp mở rộngvùng Tuy nhiên phương pháp định vùng được nghiên cứu trong những năm gần đây

có nhiều hứa hẹn sử dụng trong thời gian thực vì chỉ đi vào phân tích sâu hơn trên mộtvùng nhỏ bị ảnh hưởng sự cố nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết

2.1.1 Chức năng và ứng dụng của hệ thống SCADA/EMS

Hệ thống SCADA/EMS (Supervisory Control And Data Acquisition/EnergyManagement System) là hệ thống thu thập số liệu/quản lý năng lượng để phục vụ việcgiám sát, điều khiển và vận hành HTĐ Hệ thống SCADA/EMS bao gồm hệ thốngSCADA trung tâm được tích hợp với hệ thống EMS

a Chức năng của hệ thống SCADA

- Thu thập dữ liệu thời gian thực về các giá trị đo lường, thông số và trạng tháivận hành của các thiết bị trên HTĐ, trong đó dữ liệu và thời gian thu thập dữ liệu phảiđược xác định, đồng bộ và được lưu trữ

- Giám sát thời gian thực HTĐ:

+ Giám sát sự thay đổi trạng thái, giá trị tới hạn của HTĐ, trình tự sự kiện;

+ Phân loại, xử lý dữ liệu, xử lý sự kiện và cảnh báo

-Điều khiển các thiết bị trên HTĐ:

+ Điều khiển đóng cắt;

+ Điều khiển tăng, giảm;

+ Điều khiển thay đổi các giá trị đã được Cấp điều độ có quyền điều khiển cài đặt

- Lưu trữ dữ liệu thời gian thực thu thập được để chạy các ứng dụng xử lý và phân tích vận hành HTĐ

- Hiển thị giao diện đồ họa trực quan trên một hoặc nhiều máy tính, bao gồm những thông tin sau:

+ Sơ đồ 1 sợi của HTĐ có khả năng cập nhật liên tục giá trị điện áp, trào lưu công suất, trạng thái vận hành của máy cắt, dao cách ly và các thiết bị khác trên HTĐ;

+ Các giá trị đo lường trên HTĐ;

+ Các thông số cài đặt trên HTĐ;

+ Đánh giá trạng thái của HTĐ, trong đó sử dụng dữ liệu mô phỏng cấu hìnhHTĐ, các số liệu đo đếm thời gian thực thu thập được từ hệ thống SCADA trung tâm

để đánh giá trạng thái HTĐ tại một thời điểm;

+ Phân tích trào lưu công suất sử dụng kết quả đánh giá trạng thái vận hành thực

tế của HTĐ tại một thời điểm để tính toán điện áp, góc pha tại các thanh cái, mứcmang tải của các thiết bị trên HTĐ và đưa ra các giải pháp đảm bảo vận hành an toàn,

+ Kết quả của ứng dụng mô phỏng HTĐ thời gian thực được đánh giá là tin cậytrong trường hợp chất lượng tín hiệu SCADA của các thanh cái mô phỏng trong hệthống EMS đáp ứng điều kiện 80 % tổng số thanh cái có mức chênh lệch tổng côngsuất vào và ra nhỏ hơn 5 MW hoặc giá trị 5 % công suất định mức lớn nhất của nhánhđường dây đấu nối vào thanh cái, tùy theo giá trị nào nhỏ hơn

- Phân tích ổn định điện áp: Phân tích, xác định các khu vực có chất lượng điện

áp không ổn định trên HTĐ để đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp,xác định giới hạn truyền tải theo điện áp đối với các giao diện truyền tải khác nhau

- Tính toán ổn định quá độ của HTĐ: Căn cứ trên mô phỏng HTĐ, các hệ thốngđiều tốc, kích từ của tổ máy và các hệ thống liên động trên lưới điện để đưa ra cáccảnh báo mất ổn định HTĐ khi xảy ra các sự cố nghiêm trọng

- Ứng dụng đào tạo Điều độ viên

- Quản lý kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa của các tổ máy phát điện, đường dây,trạm biến áp và các thiết bị khác trên HTĐ truyền tải; cung cấp đầu vào cho các bàitoán tính toán lập kế hoạch HTĐ

- Dự báo phụ tải HTĐ trong ngắn hạn để phục vụ công tác lập kế hoạch vận hànhgiờ tới, ngày tới và tuần tới

- Ứng dụng AGC (Automatic Generation Control): Tự động điều chỉnh công suấtphát của các tổ máy phát điện để đáp ứng theo lệnh điều độ hoặc duy trì ổn định tần sốHTĐ trong giới hạn cho phép, giám sát trào lưu truyền tải trên các đường dây liên kết

2.1.2 Vấn đề thu thập dữ liệu từ hệ thống SCADA/EMS

a Tổ chức cơ sở dữ liệu của hệ thống SCADA/EMS

Nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau, trong hệ thống SCADA/EMS tạiTrung tâm Điều độ HTĐ miền Trung bao gồm các cơ sở dữ liệu sau đây:

- Cơ sở dữ liệu thời gian thực (Realtime Database): là cơ sở dữ liệu chính, thông tincập nhật liên tục, phản ánh trạng thái mới nhất của HTĐ được giám sát, gồm 2 phần:

+ Dữ liệu SCADA: là dữ liệu thu nhận thực tế từ HTĐ;

+ Dữ liệu EMS: là dữ liệu được các chương trình EMS tính toán và kết xuất ra

- Một hoặc nhiều cơ sở dữ liệu mô phỏng (Simulation Database): có thể là trạngthái thực của hệ thống (lấy từ cơ sở dữ liệu thời gian thực) hoặc là một trạng thái giảđịnh bất kỳ, dùng để mô phỏng, nghiên cứu, đào tạo, tập huấn

- Cơ sở dữ liệu quá khứ (Historical Database): là thông tin quá khứ được tổ chức lưu trữ nhằm mục đích truy vấn, thống kê, báo cáo, tổng hợp,… gồm có 3 loại:

+ Ngắn hạn: từ 30 đến 90 ngày, tổ chức lưu trữ tại chổ, truy xuất nhanh chóng;+ Dài hạn: từ lớn hơn 90 ngày đến 2 năm, tổ chức lưu trữ trên hệ thống chuyên dùng (storage) nhưng vẫn đảm bảo truy xuất nhanh;

+ Ngoại tuyến (offline): lớn hơn 2 năm, tổ chức lưu trữ trên hệ thống bên ngoài b.

Khai thác cơ sỡ dữ liệu quá khứ (Historical Database) bằng CHRONUS

CHRONUS là kho lưu trữ dữ liệu thời gian thực với hiệu suất cao, được sử dụng

để ghi và truy xuất các dữ liệu và sự kiện theo chuỗi thời gian CHRONUS cung cấp:

- Ghi dữ liệu và sự kiện liên tục theo thời gian, theo chu kỳ và theo yêu cầu

- Khả năng mở rộng cao với sự hỗ trợ hàng triệu giá trị theo chuỗi thời gian mà phạm vi thời gian gần như không bị giới hạn, mức độ dự phòng cấu hình cao

- Hiệu suất cao với quy mô đạt được trên 100,000 bản ghi dữ liệu mỗi giây trên một máy chủ với khả năng lưu trữ hàng triệu điểm dữ liệu trong mỗi giây

- Mô hình dịch vụ phân tán (SOA) để ghi và phân phối dữ liệu thời gian thực trênnhiều trung tâm dữ liệu

Khởi động CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS: để hiển thị MenuCHRONUS, click SCADA Applications (Bước 1) 

CHRONUS (Bước 2) nằm trên thanh Menu chính như Hình 2.1

Cách bố trí của CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS như Hình 2.2

Xem dữ liệu quá khứ bằng CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS:

- Màn hình hiển thị dữ liệu (Data) của CHRONUS như Hình 2.3

2

Hình 2.1 Khởi động CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS

Phần Cấu hình (Configuration), bạn có thể truy

cập các màn hình hiển thị tạo quy tắc thu thập,

bộ dữ liệu và thu thập bộ dữ liệu

Phần Dữ liệu (Data) cung cấp quyền truy cập vào màn hình truy vấn dữ liệu quá khứ được lưu trữ bởi CHRONUS

Hình 2.2 Cách bố trí của Menu CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS

Hình 2.3 Màn hình hiển thị dữ liệu (Data) của CHRONUS trên hệ thống SCADA/EMS

+ CHRONUS cung cấp nhiều màn hình để truy vấn dữ liệu Những màn hình nàythường được sử dụng để xem nhanh thông tin và đảm bảo dữ liệu được lưu trữ nhưmong muốn Bạn có thể truy cập các màn hình này từ phần dữ liệu (Data)

+ Chúng ta có thể truy vấn trên hệ thống SCADA/EMS dữ liệu các điểm nút (PointHisory), cảnh báo (Alarms) và nhật ký truy cập (Audits) từ màn hình CHRONUS Nhật kýtruy cập lưu trữ quá trình chỉnh sửa dữ liệu thủ công trước đó bởi CHRONUS

+ Đối với mỗi loại truy vấn, ta sẽ thiết lập một vùng thời gian, nguồn và dữ liệukhác mà ta muốn hiển thị Khi thiết lập vùng thời gian, bạn có thể nhập thời gian bắtđầu và kết thúc cụ thể hoặc sử dụng các nút được cài đặt sẳn giờ (Hour), ngày hiện tại(Today), tuần (Week), tháng (Month) hoặc năm (Year) để thay đổi các trường thời gianbắt đầu (Start Time) và thời gian kết thúc (End Time) một cách nhanh chóng

+ Khi thực hiện một truy vấn (Execute Query), CHRONUS sẽ hiển thị các sựkiện trong vùng thời gian được thiết lập ngay cả khi không có thông tin nào tồn tại nhưHình 2.4

Hình 2.4 Bảng kết quả truy xuất dữ liệu các điểm nút (Point Hisory) của CHRONUS

+ Bước 2: Kích vào nút trong trường điểm bạn muốn truy vấn (trạng thái

(Status), đo lường (Analog));

+ Bước 3: Thiết lập khung thời gian bắt đầu và kết thúc hoặc kích vào các nút giờ

(Hour), ngày hiện tại (Today), tuần (Week);

+ Bước 4: Điền tên nơi dữ liệu được lưu trữ trong trường nguồn (Source);

+ Bước 5: Điền tên nơi bạn muốn truy vấn dữ liệu trong trường nguồn dự phòng

(Resource);

+ Bước 6: Kích vào nút truy vấn (Execute Query) để xem kết quả;

+ Bước 7: Lựa chọn một khóa của một dữ liệu cần xem (SCADA Key) từ danh

+ Bước 3: Điền tên nơi dữ liệu được lưu trữ trong trường nguồn (Source);

+ Bước 4: Điền tên nơi bạn muốn truy vấn dữ liệu trong trường nguồn dự phòng(Resource);