TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN PHÂN TÁN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LĐPP 22KV HUYỆN ĐẠI LỘC
Việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật, các công nghệ mới, công nghệ truyền thông, điều khiển vào công tác quản lý, vận hành lưới điện ngày càng rộng rãi và bức thiết, nhất là trong giai đoạn chuyển đổi số, giai đoạn áp dụng mạnh mẽ các tiến bộ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Yêu cầu của khách hàng đối với việc cung cấp điện, cũng như công tác quản lý, vận hành ngày càng đòi hỏi tin cậy hơn, chất lượng ngày càng cao hơn, cùng với đó là nhu cầu tự thân của việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nhu cầu về tự động hóa, nâng cao năng suất, đảm bảo an toàn lao động của ngành điện.
Với bề dày nghiên cứu, sản xuất, vận hành các sản phẩm và giải pháp phục vụ lưới điện thông minh, nhất là việc nghiên cứu sản xuất 2 thiết bị: Bộ chỉ thị sự cố SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín phục vụ công tác định vị sự cố và điều khiển các LBS chưa có điều khiển xa. Bên cạnh đó, tính đặc thù của 2 thiết bị thông thường được lắp trên lưới điện khá gần nhau(trong vòng phủ sóng RF), đầu các xuất tuyến, nhánh rẽ. Xuất phát từ thực tiễn, tác giả lựa chọn tên luận văn như sau: “Nghiên cứu giải pháp kết hợp giữa thiết bị chỉ thị sự cố thông minh(SRFI) và bộ điều khiển LBS kiểu kín của CPCEMEC điều khiển đóng cắt từ xa lưới điện trung thế”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Luận văn tập trung vào việc nguyên cứu giải pháp bổ sung chức năng, tạo thêm một kênh dự phòng điều khiển bộ điều khiển LBS kiểu kín thông qua thiết bị chỉ thị SRFI do CPCEMEC nghiên cứu, sản xuất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Trong phạm vi thực hiện của luận văn, tác giả sẽ đánh giá các công nghệ, giải pháp truyền thông, các thiết bị, phương pháp phục vụ việc phát hiện, định vị, cô lập và khôi phục sự cố SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín do CPCEMEC nghiên cứu, sản xuất.
4. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập, nghiên cứu các tài liệu về các chuẩn truyền thông, giao tiếp phổ biến trên lưới điện.
Nghiên cứu cách thức vận hành điều khiển từ xa, nguyên lý hoạt động của các giải pháp, thiết bị chỉ thị sự cố SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín do CPCEMEC nghiên cứu, sản xuất.
Đề xuất mô hình thực nghiệm để thực hiện giải pháp kết hợp điều khiển từ xa giữa thiết bị SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín do CPCEMEC nghiên cứu, sản xuất.
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học:
Xây dựng được phương pháp nghiên cứu, ứng dụng sản xuất các công nghệ mới, tự động hóa cho lưới điện một cách khả thi.
5.2. Tính thực tiễn:
Giúp cho đơn vị quản lý vận hành lưới điện một cách tối ưu nhất, tận dụng triệt để các tiện ích, chức năng của thiết bị và công nghệ, tăng cường, đảm bảo độ tin cậy, thông tin nhiều chiều trong việc điều khiển thiết bị đóng cắt LBS chưa có điều khiển xa trên lưới điện. Nâng cao hiệu quả sản xuất, kinh doanh của đơn vị, tăng năng suất lao động theo hướng hiện đại hóa và tự động hóa, sớm có các giải pháp hoàn thành lưới điện thông minh.
6. Bố cục luận văn
Chương 1. Tổng quan các giải pháp đóng cắt từ xa lưới điện trung thế
1.1. Tổng quan về giải pháp đóng cắt trên lưới điện.
1.1.1 Tổng quan về lưới điện thông minh.
1.1.2 Tổng quan về các chuẩn giao tiếp, truyền thông các thiết bị trên lưới điện.
1.1.3 Tổng quan các giải pháp định vị sự cố, đóng cắt từ xa.
Kết luận chương 1
Chương 2. Tổng quan về thiết bị chỉ thị sự cố thông minh (SRFI) và bộ điều khiển LBS kiểu kín do CPCEMEC nghiên cứu, sản xuất
2.1. Giới thiệu về CPCEMEC và các sản phẩm do CPCEMEC sản xuất.
2.2. Thiết bị chỉ thị sự cố SRFI (Smart Remote Fault Indicator).
2.3. Bộ điều khiển LBS (Load Break Switch) kiểu kín.
Kết luận chương 2
Chương 3. Xây dựng giải pháp kết nối điều khiển giữa SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín
3.1. Nghiên cứu bổ sung chức năng đối với Thiết bị chỉ thị sự cố SRFI.
3.2. Nghiên cứu bổ sung chức năng đối với Bộ điều khiển LBS kiểu kín.
3.3. Quy trình điều khiển.
Kết luận chương 3
Chương 4. Ứng dụng thử nghiệm giải pháp kết nối điều khiển giữa SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín
4.1. Giới thiệu về mô hình thử nghiệm.
4.2. Kết quả thử nghiệm giải pháp kết nối điều khiển giữa SRFI và bộ điều khiển LBS kiểu kín.
Kết luận chương 4.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP ĐÓNG CẮT TỪ XA TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ
1.1. Tổng quan về giải pháp đóng cắt trên lưới điện
1.1.1. Tổng quan về lưới điện thông minh
Lưới điện thông minh (Smart Grid) (viết tắt là LĐTM) là lưới điện có sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc. Có thể coi lưới điện thông minh gồm có hai lớp như Hình vẽ 1.1(lớp 1 là lưới điện thông thường và lớp 2 là hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường).
Hình 1.1: Các lớp của lưới điện thông minh.
❖ Chủ trương về phát triển LĐTM:
Thủ tướng Chính phủ Quyết định phê duyệt đề án phát triển Lưới điện Thông minh tại Quyết định số 1670/QÐ-TTg ngày 08/11/2012, định hướng quan trọng trong công tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, tạo điều kiện nâng cao năng suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn và lưới điện, đồng thời, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và góp phần bảo vệ môi trường, phát triết kinh tế, xã hội bền vững.
Ngay sau khi có chủ trương phê duyệt Lộ trình Lưới điện thông minh tại Việt Nam, EVNCPC đã xây dựng lộ trình phát triển lưới điện thông minh giai đoạn đầu với tầm nhìn 10 năm thông qua Quyết định 1795/QĐ-EVNCPC ngày 24/4/2013 phê duyệt Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh.
1.1.2. Tổng quan về các chuẩn giao tiếp, truyền thông các thiết bị trên lưới điện
Có nhiều phương thức, chuẩn giao tiếp, truyền thông trên lưới điện, song chủ yếu có các chuẩn giao thức và phương thức truyền thông sau:
+ Giao thức Modbus.
+ IEC 60870.
+ DNP3.
+ IEC 61850.
+ Truyền thông có dây:
- PLC (Power Line Communication).
- Cáp truyền thông.
+ Truyền thông không dây:
- Zigbee.
- Mạng vô tuyến kiểu mắt lưới(Wireless Mesh Network)
- Truyền thông qua mạng di động
1.1.3. Tổng quan các giải pháp định vị sự cố, đóng cắt từ xa
+ Các giải pháp định vị, cô lập, đóng cắt truyền thống:
Với các hệ thống lưới điện chưa có các thiết bị định vị, thông thường quy trình để triển khai, đó là, nếu có sự cố gây mất áp (mất nguồn), thông qua nguồn tin người dân hoặc các nguồn tin tại địa phương khu vực mất điện báo cáo tới đơn vị vận hành. Đơn vị vận hành sẽ cử người tới khu vực mất điện, căn cứ thông tin thu thập cùng với thông tin hiện trạng lưới quản lý, nhân viên điện lực sẽ thực hiện việc dò tìm bằng trực quan, quan sát. Việc này nhiều lúc mất rất nhiều thời gian để xác định được chính xác vị trí bị sự cố. Khi xác định được sự cố, người vận hành phải thao tác bằng tay các thiết bị phân đoạn như dao cách ly, cầu chi từ rơi,..v.v.đồng thời, việc truyền thông từ điểm sự cố đến trung tâm điều hành thực hiện qua hệ thống thông tin liên lạc dân sự là chủ yếu.
+ Giải pháp tự động định vị, cô lập và điều khiển từ xa thông minh:
Khi có sự cố trên hệ thống lưới điện, yêu cầu đặt ra là phải được loại trừ ngay lập tức, bộ phận sự cố phải được cách ly ra khỏi lưới và sau khi sự cố được khắc phục thì tiếp tục cung cấp điện cho phụ tải. Điều này được thực hiện bằng hàng loạt thiết bị được gọi chung là thiết bị chuyển mạch. Bộ chuyển mạch bao gồm: một máy cắt có khả năng đóng ngắt dòng sự cố, một bộ tự động đóng lặp lại (recloser).
Kết luận Chương 1
Qua nghiên cứu cho thấy, việc xác định một lưới điện thông minh đó là, các thiết bị trong hệ thống đó có thể “nói chuyện” (liên lạc-truyền thông) với nhau một cách thông suốt và dễ dàng. Có rất nhiều chuẩn cũng như công nghệ giao tiếp tồn tại trên các hệ thống điện, một phần do tính lịch sử, một phần do mỗi nhà sản xuất có công nghệ, thế mạnh riêng để phát triển các mô hình truyền thông dựa trên các chuẩn giao thức và công nghệ hiện có. Nhu cầu đặt ra là có một chuẩn dùng chung để các thiết bị trên lưới điện thông minh có thể dễ dàng giao tiếp được với nhau đã ra đời đó là IEC 60870, và ngày nay là IEC 61850. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, các nhà sản xuất khác nhau với thế mạnh, nhu cầu thị trường, tính cạnh tranh về giá thành sản phẩm cũng như yêu cầu bảo mật thông tin vẫn thực hiện phát triển riêng dựa trên các giải pháp của mình dựa trên các chuẩn chung của thế giới. Việc hiểu rõ các chuẩn truyền thông để đảm bảo công tác vận hành hiệu quả, an toàn là yêu cầu bức thiết nhất là trong thời đại ngày nay, khi các thiết bị IEDs, các ứng dụng công nghệ thông tin-viễn thông thâm nhập ngày càng sâu không chỉ vào các hoạt động quản trị mà trên cả hệ thống điện. Đồng thời, sự phát triển của các thiết bị điện tử thông minh, các thiết bị định vị, cô lập và khôi phục hệ thống điện, bên cạnh nhu cầu ngày càng cao của phụ tải khách hàng về độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi việc nghiên cứu, làm chủ các chuẩn truyền thông để phục vụ công tác quản lý vận hành, đồng thời hướng đến nghiên cứu sản xuất các sản phẩm nhằm thay thế các sản phẩm nhập ngoại đắt tiền, đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển theo định hướng lưới điện thông minh
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỈ THỊ SỰ CỐ THÔNG MINH (SRFI) VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LBS KIỂU KÍN DO CPCEMEC NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT
2.1. Giới thiệu về CPCEMEC và các sản phẩm do CPCEMEC sản xuất
Tính đến 31/07/2021, CPCEMEC đã sản xuất và bàn giao đến các khách hàng trên 5.112.901 công tơ điện tử 1 pha, 3 pha các loại và các sản phẩm điện tử khác. Các sản phẩm này đã được lắp đặt, vận hành ổn định trên lưới điện của EVNCPC và một số đơn vị điện lực miền Bắc và miền Nam, bước đầu xuất khẩu sang thị trường Lào, sản phẩm, giải pháp của CPCEMEC được khách hàng đánh giá hoạt động ổn định, đảm bảo các chất lượng, góp phần hiệu quả trong việc hiện đại hóa hệ thống đo đếm điện năng tại Việt Nam.
Hiện nay, CPCEMEC đã có hơn 55 sản phẩm điện tử được nghiên cứu, sản xuất và cung cấp phục vụ các lĩnh vực sản xuất kinh doanh của EVNCPC và các khách hàng.
2.2. Thiết bị chỉ thị sự cố SRFI (Smart Remote Fault Indicator)
Thiết bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI (Remote Alarm) là thiết bị xác định sự cố của đường dây dựa theo 2 nguyên lý quá dòng và so lệch dòng điện, thiết bị lắp đặt cho từng pha trên lưới điện có chức năng phát hiện sự cố và gửi thông tin cảnh báo đến người quản lý, vận hành. Nguyên lý làm việc như thể hiện trong sơ đồ Hình 2.13, dựa vào cảm ứng điện trường từ lưới, hệ thống sử dụng pin là nguồn độc lập, khi xuất hiện sự cố lưới, dựa vào giá trị dòng điện cảm ứng để thiết bị nhận diện loại sự cố và gửi gói tin cảnh báo cho trung tâm cũng như người vận hành. Tín hiệu sự cố sẽ được gửi về trung tâm điều khiển, sau khi phân tích thông tin, hệ thống sẽ gửi vị trí sự cố cho nhân viên vận hành xử lý. Với giải pháp này giúp giảm thiểu thời gian, công sức cho việc kiểm tra, khoanh vùng điểm xảy ra sự cố.
Khi có sự cố, thiết bị SRFI gửi tin nhắn SMS về modem GSM kết nối với máy chủ. Phần mềm trên Server sẽ đọc nội dung tin nhắn, sau đó phân tích nội dung theo cú pháp và xác định vị trí (theo mã trạm/xuất tuyến), khu vực bị sự cố. Sau khi phân tích xong, hệ thống sẽ gửi tin nhắn SMS tới số điện thoại của các nhân viên quản lý vận hành liên quan để thông báo sự cố. Đồng thời, hệ thống sẽ gửi một gói tin thông báo cho tất cả các máy trạm có kết nối với máy chủ để thông báo vị trí và tình trạng sự cố. Phần mềm trên Client sẽ phân tích và hiển thị thông tin cảnh báo bằng bản đồ số trên màn hình máy tính.
2.3. Bộ điều khiển LBS (Load Break Switch) kiểu kín
Đa số các máy cắt LBS trên lưới điện đều không có hợp bộ điều khiển đi kèm, các thao tác xử lý đối với loại thiết bị này chủ yếu thực hiện thao tác bằng tay, các hợp bộ điều khiển được trang bị sau này căn cứ vào nhu cầu tự động hóa lưới điện cũng như sự phát triển của lĩnh vực truyền thông-tự động hóa.
Hệ thống đi kèm và gnuyeen lý hoạt động của bộ điều khiển LBS:
– Máy tính thực thi chương trình HES Server được kết nối với hệ thống SCADA qua giao thức IEC 60870-5-104.
– Tủ điều khiển LBS kết nối về máy tính cài đặt chương trình HES Server thông qua mạng di động GPRS/3G (Đường truyền APN).
– Chương trình HES Server điều khiển và giám sát hoạt động của LBS thông qua giao thức MODBUS TCP.
– Tủ điều khiển LBS có chức năng giao tiếp với SRFI qua sóng RF và gửi tín hiệu cảnh bảo của SRFI về SCADA.
– Định kỳ 1 khoảng thời gian hoặc sau khi có tác động điều khiển, LBS ghi bản tin các thông số hoạt động của LBS lên HES ở function code quy định, để trao đổi dữ liệu giữa HES và LBS.
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP QUANG NAM 39+40\LOP QUANG NAM 39+40\NGO HUY CHIEN\New folder
