Nghiên cứu giải pháp hạn chế bật đồng thời trong tự động hóa lưới điện trung thế tại TP Hồ Chí Minh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật điện nghiên cứu giải pháp hạn chế bật đồng thời để vận hành hiệu quả tự động hóa lưới điện, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Bích Tuyền
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Tịnh Minh
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Giải Pháp Hạn Chế Bật Đồng Thời Để Vận Hành Hiệu Quả Tự Động Hóa Lưới Điện Trung Thế Tại TP. Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ TẠI TP.
• 1.1. SƠ LƯỢC VỀ LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
• 1.2. Về thiết bị phần cứng
• 1.3. Về phần mềm
• 1.4. CÁC DẠNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG THẾ
• 1.4.1. Tự động hóa dạng phân tán (Decentralized)
• 1.4.2. Tự động hóa dạng tập trung (Centralized)
• 1.5. CÁC YÊU CẦU VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN
• 1.5.1. Yêu cầu về lưới điện
• 1.5.2. Yêu cầu về thiết bị
• 1.5.3. Yêu cầu về phần mềm
• 1.6. PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG SỰ CỐ TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
• 1.6.1. Tình hình sự cố trên lưới điện phân phối
• 1.6.2. Nguyên nhân gây ra tác động bật đồng thời
• 1.6.3. Hậu quả của việc bật đồng thời
• 1.7. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.7.1. Các nghiên cứu về vấn đề bật đồng thời
• 1.7.2. Tính cấp thiết và mục tiêu của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ BẬT ĐỒNG THỜI
• 2.1. GIẢI PHÁP QUY HOẠCH LƯỚI ĐIỆN
• 2.1.1. Giải pháp quy hoạch lưới điện
• 2.2. GIẢI PHÁP PHẦN CỨNG
• 2.2.1. Mô phỏng giải pháp bằng phần mềm Matlab/Simulink
• 2.2.2. Kết quả mô phỏng
• 2.3. GIẢI PHÁP PHẦN MỀM
• 2.3.1. Mô phỏng giải pháp bằng phần mềm Survalent
• 2.3.2. Kết quả sau khi thí điểm
• 2.4. ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP
• 3. CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN KHI XẢY RA BẬT ĐỒNG THỜI
• 3.1. Dấu hiệu nhận biết hiện tượng bật đồng thời
• 3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN
• 3.3. MÔ PHỎNG GIẢI PHÁP BẰNG PHẦN MỀM SURVALENT
• 3.3.1. Các bước chuẩn bị
• 3.3.2. Các bước thực hiện
• 3.3.3. Kết quả mô phỏng
• 3.4. KẾT QUẢ SAU KHI THÍ ĐIỂM
• 3.5. NHẬN XÉT PHƯƠNG PHÁP
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 4.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
• QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
• QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC

Tóm tắt

I. Tổng quan về hiện trạng vận hành lưới điện trung thế tại TP Hồ Chí Minh

Lưới điện trung thế tại TP Hồ Chí Minh hiện đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Tự động hóa lưới điện là một trong những giải pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Theo thống kê, chỉ số độ tin cậy SAIDI và SAIFI của TP Hồ Chí Minh vẫn còn cao so với các nước phát triển. Việc tối ưu hóa lưới điện thông qua các công nghệ hiện đại như công nghệ tự động hóa và hệ thống điện thông minh là cần thiết để cải thiện tình hình. Các thiết bị bảo vệ hiện tại chưa được phối hợp tốt, dẫn đến hiện tượng bật đồng thời khi có sự cố xảy ra. Điều này không chỉ gây mất điện diện rộng mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế của thành phố.

1.1. Tình hình sự cố trên lưới điện phân phối

Tình hình sự cố trên lưới điện phân phối tại TP Hồ Chí Minh cho thấy sự gia tăng của các sự cố bật đồng thời. Nguyên nhân chủ yếu là do sự không đồng bộ giữa các thiết bị bảo vệ. Các sự cố này không chỉ làm gián đoạn cung cấp điện mà còn gây thiệt hại cho các thiết bị và ảnh hưởng đến người tiêu dùng. Việc phân tích nguyên nhân và hậu quả của các sự cố này là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp khắc phục hiệu quả. Các số liệu thống kê cho thấy, trong năm 2021, số lần bật đồng thời đã tăng lên đáng kể, cho thấy sự cần thiết phải cải thiện quy trình vận hành và bảo trì lưới điện.

II. Các giải pháp hạn chế bật đồng thời

Để giải quyết vấn đề bật đồng thời trên lưới điện trung thế, cần có các giải pháp đồng bộ từ quy hoạch lưới điện đến việc áp dụng công nghệ mới. Giải pháp quy hoạch lưới điện cần được thực hiện một cách khoa học, đảm bảo tính đồng bộ và khả năng mở rộng trong tương lai. Việc áp dụng các thiết bị phần cứng hiện đại như Recloser và Load Break Switch (LBS) sẽ giúp cải thiện khả năng tự động hóa và giảm thiểu sự cố. Bên cạnh đó, việc phát triển phần mềm quản lý lưới điện như Survalent sẽ hỗ trợ trong việc giám sát và điều khiển hệ thống một cách hiệu quả. Các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu sự cố mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của lưới điện.

2.1. Giải pháp quy hoạch lưới điện

Giải pháp quy hoạch lưới điện cần được thực hiện với sự tham gia của các chuyên gia trong lĩnh vực quản lý lưới điện. Quy hoạch phải đảm bảo tính đồng bộ giữa các thiết bị và hệ thống, đồng thời phải tính đến khả năng mở rộng trong tương lai. Việc áp dụng các công nghệ mới như hệ thống điện thông minh sẽ giúp nâng cao khả năng giám sát và điều khiển lưới điện. Các thiết bị bảo vệ cần được bố trí hợp lý để giảm thiểu hiện tượng bật đồng thời. Đặc biệt, việc sử dụng các phần mềm mô phỏng như Matlab/Simulink sẽ giúp đánh giá hiệu quả của các giải pháp quy hoạch trước khi triển khai thực tế.

III. Phục hồi lưới điện khi xảy ra bật đồng thời

Khi xảy ra hiện tượng bật đồng thời, việc phục hồi lưới điện kịp thời là rất quan trọng để giảm thiểu thời gian mất điện. Các giải pháp phục hồi cần được xây dựng dựa trên các nguyên lý tự động hóa hiện đại. Việc sử dụng phần mềm Survalent để theo dõi và điều khiển lưới điện sẽ giúp phát hiện nhanh chóng các sự cố và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Các bước thực hiện phục hồi cần được chuẩn bị kỹ lưỡng, bao gồm việc xác định phạm vi sự cố và cô lập các khu vực bị ảnh hưởng. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian mất điện mà còn đảm bảo chất lượng cung cấp điện cho người tiêu dùng.

3.1. Dấu hiệu nhận biết hiện tượng bật đồng thời

Dấu hiệu nhận biết hiện tượng bật đồng thời bao gồm sự gia tăng đột ngột trong số lượng sự cố trên lưới điện. Các thiết bị bảo vệ sẽ tự động ngắt kết nối khi phát hiện sự cố, dẫn đến việc mất điện diện rộng. Việc theo dõi các chỉ số như SAIDI và SAIFI sẽ giúp đánh giá mức độ nghiêm trọng của sự cố. Các thiết bị giám sát cần được trang bị công nghệ hiện đại để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Việc phát hiện sớm sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại và đảm bảo cung cấp điện liên tục cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

## Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và xã hội, độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của đất nước và nền kinh tế quốc gia. Tính đến quý I năm 2021, chỉ số SAIDI (thời gian mất điện bình quân của khách hàng/năm) của Việt Nam là 262,7 phút và SAIFI (số lần mất điện bình quân của khách hàng/năm) là 2,02 lần, giảm đáng kể so với năm 2015 nhưng vẫn còn cao so với các nước phát triển. Tại TP. Hồ Chí Minh, chỉ số SAIDI và SAIFI năm 2019 lần lượt là 59 phút và 0,8 lần, cho thấy sự cải thiện rõ rệt nhưng vẫn còn tiềm ẩn nhiều thách thức trong vận hành lưới điện trung thế.

Một trong những vấn đề nổi bật là hiện tượng bật đồng thời của các thiết bị bảo vệ trên cùng một xuất tuyến, gây mất điện diện rộng và ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện. Luận văn tập trung nghiên cứu các giải pháp hạn chế hiện tượng này nhằm nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống tự động hóa lưới điện trung thế tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2021-2022. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lưới điện phân phối trung thế, các thiết bị đóng cắt có kết nối SCADA, và phần mềm mô phỏng Matlab/Simulink cùng Survalent. Mục tiêu chính là phân tích hiện trạng, đề xuất giải pháp quy hoạch lưới điện, cải tiến phần cứng và phần mềm, đồng thời xây dựng phương án phục hồi nhanh khi xảy ra bật đồng thời, góp phần cải thiện các chỉ số SAIDI/SAIFI và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Lý thuyết phối hợp bảo vệ**: Đảm bảo các thiết bị bảo vệ trên cùng một xuất tuyến phối hợp thời gian và dòng điện để tránh tác động không chọn lọc, giảm thiểu hiện tượng bật vượt cấp và bật đồng thời.
- **Mô hình tự động hóa lưới điện (DAS)**: Hệ thống tự động hóa tập trung sử dụng phần mềm Survalent để thu thập dữ liệu SCADA, phân tích sự cố và điều khiển thiết bị từ xa nhằm cô lập sự cố và tái lập cung cấp điện nhanh chóng.
- **Khái niệm bật đồng thời và bật vượt cấp**: Bật đồng thời là hiện tượng nhiều thiết bị bảo vệ cùng tác động mở khi có sự cố, còn bật vượt cấp là thiết bị bảo vệ dự phòng tác động sai cấp, gây mất điện diện rộng.
- **Chức năng bảo vệ quá dòng (50/51)**: Bảo vệ thiết bị và lưới điện bằng cách cắt dòng khi dòng điện vượt quá ngưỡng cài đặt, với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc dòng điện.
- **Phương pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ**: Giải pháp phần cứng nhằm ngăn chặn các thiết bị bảo vệ phía trên tác động đồng thời với thiết bị chính gần sự cố nhất.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu**: Thu thập số liệu thực tế từ hệ thống SCADA của Tổng công ty Điện lực TP. Hồ Chí Minh, thống kê sự cố bật đồng thời và bật vượt cấp từ 06/2020 đến 06/2021 với tổng gần 1900 sự cố, trong đó bật đồng thời chiếm khoảng 10,15%.
- **Phương pháp phân tích**: Sử dụng mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink để xây dựng mô hình lưới điện thực tế, phân tích phối hợp bảo vệ và hiệu quả các giải pháp khóa trạng thái thiết bị. Đồng thời, mô phỏng trên phần mềm Survalent để đánh giá giải pháp phục hồi lưới điện khi xảy ra bật đồng thời.
- **Timeline nghiên cứu**: Nghiên cứu và mô phỏng được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 09/2021 đến tháng 12/2021, kết hợp với khảo sát thực tế và đánh giá hiệu quả áp dụng tại các điện lực thuộc TP. Hồ Chí Minh.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Tỉ lệ bật đồng thời cao**: Trong tổng số gần 1900 sự cố từ 06/2020 đến 06/2021, có 190 sự cố bật đồng thời (chiếm 10,15%), cao hơn nhiều so với bật vượt cấp (1,66%), cho thấy đây là vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến độ tin cậy lưới điện.
- **Cấu trúc lưới điện và phối hợp bảo vệ chưa hoàn chỉnh**: Một số tuyến dây có số lượng thiết bị bảo vệ vượt mức cho phép hoặc khoảng cách giữa các thiết bị quá gần, dẫn đến cài đặt trị số bảo vệ không phù hợp, gây bật đồng thời.
- **Chuyển nhóm bảo vệ thủ công gây chậm trễ**: Việc chuyển nhóm bảo vệ khi thay đổi phương thức vận hành vẫn được thực hiện thủ công, làm chậm phản ứng của thiết bị bảo vệ, tăng nguy cơ bật đồng thời.
- **Hiệu quả giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ**: Mô phỏng trên tuyến 470 Mỹ Hòa cho thấy, việc áp dụng giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ phía trên thiết bị chính giúp ngăn chặn bật đồng thời, giảm thời gian mất điện và tăng độ tin cậy vận hành.

### Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng bật đồng thời là do phối hợp bảo vệ chưa chính xác và cấu trúc lưới điện chưa tối ưu. So với các nghiên cứu quốc tế, vấn đề bật đồng thời ít được đề cập do lưới điện và thiết bị bảo vệ hiện đại hơn. Tuy nhiên, đặc thù lưới điện TP. Hồ Chí Minh với mật độ thiết bị cao và tải lớn làm tăng nguy cơ này. Việc chuyển nhóm bảo vệ thủ công không phù hợp với yêu cầu tự động hóa hiện đại, gây chậm trễ trong xử lý sự cố.

Giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ dựa trên tín hiệu chỉ báo sự cố và tín hiệu lỗi thiết bị đã được mô phỏng thành công, cho thấy khả năng ngăn chặn bật đồng thời hiệu quả. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu về phối hợp bảo vệ và tự động hóa lưới điện, đồng thời góp phần nâng cao các chỉ số SAIDI/SAIFI. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thống kê số sự cố bật đồng thời theo tháng và bảng so sánh thời gian tác động bảo vệ trước và sau khi áp dụng giải pháp khóa trạng thái.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Rà soát và quy hoạch lại lưới điện**: Tổ chức kiểm tra, điều chỉnh số lượng và khoảng cách thiết bị bảo vệ trên các xuất tuyến, đảm bảo không vượt quá 2 thiết bị bảo vệ có chức năng SCADA trên một xuất tuyến, hoàn thành trong vòng 12 tháng, do các công ty điện lực thực hiện.
- **Áp dụng giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ**: Triển khai lập trình và cấu hình khóa trạng thái trên các thiết bị recloser, ưu tiên các tuyến có tỉ lệ bật đồng thời cao, hoàn thành trong 6 tháng, phối hợp giữa Trung tâm Điều độ và các điện lực.
- **Tự động hóa chuyển nhóm bảo vệ**: Phát triển và tích hợp chức năng chuyển nhóm bảo vệ tự động trên phần mềm Survalent, giảm thiểu thao tác thủ công, nâng cao tốc độ phản ứng, hoàn thành trong 9 tháng, do Trung tâm Điều độ chủ trì.
- **Xây dựng phương án phục hồi nhanh khi xảy ra bật đồng thời**: Mô phỏng và áp dụng giải pháp phát hiện và xử lý kịp thời sự cố bật đồng thời trên phần mềm tự động hóa, giảm thời gian mất điện tối đa dưới 1 phút, triển khai thí điểm trong 6 tháng tại các tuyến trọng điểm.
- **Đào tạo và nâng cao nhận thức cho nhân viên vận hành**: Tổ chức các khóa đào tạo về phối hợp bảo vệ, tự động hóa và xử lý sự cố, đảm bảo nhân viên vận hành nắm vững quy trình mới, thực hiện liên tục hàng năm.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Các kỹ sư và chuyên gia vận hành lưới điện**: Nắm bắt các giải pháp kỹ thuật để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành lưới điện trung thế, áp dụng trong công tác quản lý và vận hành.
- **Nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện**: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng kế hoạch tự động hóa lưới điện, cải thiện chỉ số SAIDI/SAIFI và nâng cao chất lượng dịch vụ.
- **Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện**: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình mô phỏng và giải pháp kỹ thuật trong lĩnh vực tự động hóa lưới điện phân phối.
- **Các nhà cung cấp thiết bị và phần mềm tự động hóa**: Hiểu rõ yêu cầu thực tế và các giải pháp kỹ thuật để phát triển sản phẩm phù hợp với đặc thù lưới điện Việt Nam, đặc biệt tại TP. Hồ Chí Minh.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Hiện tượng bật đồng thời là gì và tại sao nó gây ảnh hưởng lớn?**  
Bật đồng thời là hiện tượng nhiều thiết bị bảo vệ cùng tác động mở khi có sự cố, gây mất điện diện rộng và giảm độ tin cậy cung cấp điện. Ví dụ tại TP.HCM, tỉ lệ bật đồng thời chiếm khoảng 10,15% trong tổng số sự cố, ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số SAIDI/SAIFI.

2. **Giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ hoạt động như thế nào?**  
Giải pháp này dựa trên tín hiệu chỉ báo sự cố và tín hiệu lỗi thiết bị để khóa trạng thái các thiết bị bảo vệ phía trên thiết bị chính gần sự cố, ngăn chặn tác động đồng thời không cần thiết, giảm thiểu mất điện diện rộng.

3. **Tại sao việc chuyển nhóm bảo vệ thủ công lại là vấn đề?**  
Chuyển nhóm bảo vệ thủ công gây chậm trễ trong việc cập nhật cấu hình thiết bị khi thay đổi phương thức vận hành, dẫn đến phối hợp bảo vệ không chính xác và tăng nguy cơ bật đồng thời.

4. **Phần mềm Survalent có vai trò gì trong tự động hóa lưới điện?**  
Survalent là phần mềm tự động hóa tập trung, thu thập dữ liệu SCADA, phân tích sự cố và điều khiển thiết bị từ xa để cô lập sự cố và tái lập cung cấp điện nhanh chóng, tuy nhiên còn hạn chế trong xử lý bật đồng thời.

5. **Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng bật đồng thời trên lưới điện hiện nay?**  
Cần thực hiện quy hoạch lưới điện hợp lý, áp dụng giải pháp khóa trạng thái thiết bị bảo vệ, tự động hóa chuyển nhóm bảo vệ và xây dựng phương án phục hồi nhanh khi xảy ra sự cố, đồng thời nâng cao nhận thức và đào tạo nhân viên vận hành.

## Kết luận

- Luận văn đã phân tích chi tiết hiện trạng bật đồng thời trên lưới điện trung thế TP. Hồ Chí Minh với tỉ lệ sự cố lên đến 10,15%, ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy cung cấp điện.  
- Đã đề xuất và mô phỏng thành công các giải pháp quy hoạch lưới điện, khóa trạng thái thiết bị bảo vệ và tự động hóa chuyển nhóm bảo vệ nhằm hạn chế bật đồng thời.  
- Giải pháp phục hồi nhanh khi xảy ra bật đồng thời được xây dựng trên phần mềm Survalent giúp giảm thiểu thời gian mất điện diện rộng.  
- Các giải pháp được đánh giá khả thi và phù hợp với đặc thù lưới điện TP. Hồ Chí Minh, góp phần nâng cao các chỉ số SAIDI/SAIFI và chất lượng cung cấp điện.  
- Khuyến nghị triển khai đồng bộ các giải pháp trong giai đoạn 2021-2025, đồng thời tiếp tục nghiên cứu phát triển để hoàn thiện tự động hóa lưới điện trung thế, hướng tới xây dựng lưới điện thông minh.

Triển khai thí điểm các giải pháp tại các tuyến trọng điểm, đánh giá hiệu quả thực tế và mở rộng áp dụng trên toàn TP. Hồ Chí Minh.  
**Kêu gọi:** Các đơn vị điện lực, nhà quản lý và chuyên gia kỹ thuật cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện thành công lộ trình tự động hóa lưới điện trung thế, nâng cao độ tin cậy và chất lượng dịch vụ điện năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ TẠI TP.HCM Chương này sẽ trình bày sơ lược về các phần tử tham gia tự động hóa trên lưới điện hiện tại ở địa bàn TP.HCM, các loại hình tự động hóa và điều kiện để vận hành tự động hóa một cách tin cậy, ổn định, bên cạnh đó cũng phân tích tình hình sự cố trên lưới điện TP.HCM và hiện trạng, từ đó đề tài đề xuất các giải pháp xử lý. SƠ LƯỢC VỀ LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1. Về thiết bị phần cứng 1. Trạm điện Theo thống kê, trên lưới điện TP.HCM đã có 62 trạm trung gian 220/110kV có kết nối SCADA, trong đó có: - 5 trạm 220kV - 2 trạm 110kV chưa điều khiển xa - 1 trạm 110kV Thủ Đức Bắc do Tổng công ty Điện lực miền Nam (SPC) quản lý - 54 trạm 110kV điều khiển xa, trong đó có 48 trạm 110kV không người trực Hình 1.1: Trạm điện trung gian Ngoài ra, còn có 62 trạm ngắt có kết nối SCADA tỉ lệ 100%, trong đó có 59 trạm đã đưa vào điều khiển xa toàn trạm Hình 1.2: Trạm ngắt Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -5- 1.

Thiết bị đóng cắt Các thiết bị đóng cắt có kết nối tín hiệu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - Hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu từ xa) đóng vai trò bảo vệ, phân đoạn, chuyển tải bao gồm: Recloser, LBS (đối với nổi) và RMU (đối với lưới ngầm) [5]. Theo thống kê, có khoảng gần 7000 thiết bị đóng cắt trên lưới điện TP.HCM, trong đó có 1251 recloser, 446 LBS, 285 RMU có kết nối SCADA. a) Recloser Recloser (Sau đây gọi tắt là REC) là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện có tự đóng lại. Hầu hết các sự cố trên lưới điện là sự cố thoáng qua (Cành cây bắt ngang, rắn bò qua, gió thổi,…) nên REC giúp tăng độ tin cậy cung cấp điện, giảm thời gian mất điện.

REC có thể ngắt được dòng tải lớn, có thể bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch. REC thường chỉ dùng cho lưới điện sử dụng dây trần và dây bọc bán phần, vì đối với lưới dây bọc toàn phần thì rất ít xảy ra sự cố thoáng qua. Ngoài ra, do có tính kinh tế hơn so với máy cắt (MC) nên REC còn được dùng để phân đoạn hay làm thiết bị liên lạc giữa các xuất tuyến.3: Recloser bố trí trên trụ điện  Cấu tạo Recloser Hình 1.4: Cấu tạo Recloser Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -6- REC có trang bị sứ cách điện ở các đầu vào và đầu ra; bên trong có trang bị TU, TI để đo lường phục vụ cho công tác đóng cắt bảo vệ; REC có thể điều khiển trực tiếp tại tủ điều khiển hoặc điều khiển từ xa (SCADA), bên cạnh đó còn được trang bị cần gạt (màu vàng) để có thể thao tác cắt REC bằng tay trực tiếp khi không thể điều khiển REC gián tiếp từ xa, tăng độ an toàn khi vận hành.  Tủ điều khiển của REC: Hiện nay trên lưới điện TP.HCM sử dụng các loại REC của các hãng: Entec, AVDC, FXD, F6,… Sau đây là giao diện tủ điều khiển của các hãng: Tủ điều khiển AVDC Tủ điều khiển Entec Tủ điều khiển F6 Tủ điều khiển FXD Hình 1.5: Các loại tủ điều khiển recloser  Các chức năng của tủ điều khiển recloser [6]: - Bảo vệ quá dòng (50/51) - Bảo vệ quá dòng chạm đất (50N/51N) - Bảo vệ chạm đất nhạy (SEF) (tùy chọn) - Chức năng tự đóng lại cả REC (79) (tùy chọn, thường được tắt đi trên lưới TP.HCM trừ một số tuyến dây chuyên dụng) - Cắt dòng tức thời (High Curent Trip) - Bù phụ tải nguội (CLPU) - Mất pha (Loss Phase) Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -7- - Bảo vệ đứt dây (Broken Conductor) - Đo lường - Điều khiển từ xa (Supervisory) - Ghi nhớ các sự kiện (Tối đa 100 sự kiện – tùy loại tủ) b) Load Break Switch (LBS) LBS (Load Break Switch) là dao cắt có tải – thiết bị dùng để đóng cắt trên lưới điện.

LBS có thể đóng cắt được khi có dòng tải nhỏ (~600Amp) nhờ có buồng dập hồ quang bằng khí SF6 bên trong. LBS có thể phát hiện, bảo vệ quá tải nếu có trang bị bộ chỉ thị sự cố (Fault Indicator) nhưng không thể bảo vệ ngắn mạch. Để thực hiện chức năng bảo vệ ngắn mạch thì LBS phải kết hợp với cầu chì. LBS thường có chức năng phân đoạn và làm thiết bị liên lạc giữa các xuất tuyến.

Các loại LBS cũ không thể điền khiển từ xa được, nhưng với các loại LBS mới hiện nay đã có thể điều khiển từ xa. Do đó LBS được sử dụng trong tự động hóa lưới phân phối nhưng chưa được áp dụng rộng rãi.6: LBS bố trí trên trụ  Cấu tạo LBS Hình 1.7: Cấu tạo LBS Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -8- Hiện nay trên lưới điện TP.HCM sử dụng các loại LBS như Jinkwang, Buheung, S&S,.8: Các loại LBS c) Tủ mạch vòng (RMU) Trong lưới điện trung thế ngầm, để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện người ta sử dụng các tủ phân phối kết vòng RMU hai hoặc nhiều nguồn điện khác nhau, khi có sự cố trên một phân đoạn cáp thì phần còn lại vẫn được cấp điện từ các nguồn điện khác. RMU (Ring Main Unit) là tủ điện trung thế đóng cắt mạch vòng tích hợp của MC loại cố định, dùng cách điện khí SF6. Tất cả các phần tử đóng cắt mang điện đều nằm trong bình khí SF6 làm bằng thép không gỉ nên đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Hiện nay trên lưới điện TP.HCM sử dụng các loại tủ RMU như Siemens, Ormazabal với các loại ngăn tủ phổ biến là ngăn K (ngăn LBS), ngăn T (ngăn LBS kèm chì). Ngoài ra, đối với Siemens, tủ RMU thế hệ V.0 có bổ sung ngăn chứa MC có thể thực hiện chức năng bảo vệ. Tủ RMU Siemens Tủ RMU Ormazabal Hình 1.9: Các loại tủ RMU trên lưới TP.HCM Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -9- Mỗi tủ RMU để truyền các tín hiệu về trung tâm, cần thông qua các RTU đặt trong tủ, thường đi kèm theo tủ do từng hãng cung cấp, truyền thông qua modem 3G. Về phần mềm Hiện nay, tại TP.HCM đang sử dụng 02 phần mềm phục vụ tự động hóa lưới điện phân phối là DMS (Distribution Management System) trên nền tảng Alstom và DAS (Distribution Automation System) trên nền tảng Survalent: Bảng 1.1: Các phần mềm tự động hóa hiện nay của hệ thống điện tại TP.HCM DMS (Alstom) DAS (Survalent) + FLISR (Fault Location Isolation and + FLISR (Fault Location Service Restoration): xác định vị trí sự Isolation and Service cố, cô lập và khôi phục lưới điện Restoration): xác định vị trí + DPF (Distribution Power Flow): tính sự cố, cô lập và khôi phục trào lưu công suất lưới điện Chức + BLA (Bus Load Allocated): đánh năng giá phân bố tải phục vụ cho DPF + AFR (Automation Feeder Reconfiguration): phân tích cấu trúc lưới điện và giải các bài toán tối ưu lưới điện +….

Dữ liệu Dữ liệu SCADA Dữ liệu SCADA đầu vào Dữ liệu GIS Dữ liệu cài đặt sẵn Tính toán trào lưu công suất trên tuyến Dựa vào tín hiệu chỉ báo sự dây sự cố và các tuyến lân cận, trở cố và trạng thái của các thiết Phương kháng các tuyến dây, dòng sự cố trên bị để xác định phạm vi sự cố thức vận tuyến dây sự cố => Từ đó xác định Dựa vào thông số tải cài đặt hành điểm sự cố và tính toán các phương án sẵn và tải 15 phút trước sự cố chuyển tải để tính toán chuyển tải, không tính trào lưu công suất Cả 02 phần mềm đều đáp ứng chức năng FLISR để giải quyết các trường hợp sự cố, tái cung cấp điện trong vòng dưới 01 phút (ở chế độ tự động hoàn toàn) đối với hầu hết các dạng sự cố, bao gồm một số sự cố tác động không chọn lọc. Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -10- 1. CÁC DẠNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG THẾ Các dạng tự động hóa (TĐH) chính gồm tự động hóa dạng phân tán và tự động hóa dạng tập trung. Tự động hóa dạng phân tán (Decentralized) Ở dạng TĐH này, các thiết bị bảo vệ được lập trình sẵn để tự hoạt động hoặc giao tiếp với nhau, phối hợp hoạt động đối với các kịch bản sự cố khác nhau.

Các thiết bị trong hệ thống này được quy định như sau: - Máy cắt đầu tuyến (MC) - Feeder (FR): Thiết bị nằm gần trạm nhất (Sau MC đầu tuyến). - Mid-point (MR): Thiết bị nằm giữa Feeder và Tie.10: Sơ đồ một sợi hai tuyến dây mạch vòng Đối với TĐH dạng phân tán có hai loại mô hình TĐH là Loop Automation và Self- healing. Loop Automation (LA): Hệ thống này hoạt động dựa trên các tín hiệu mất áp và bộ đếm thời gian định trước tương ứng với từng vị trí thiết bị. Các thiết bị được lập trình dựa theo các luật [7]: - Luật 1: Thiết bị Feeder cắt khi phát hiện mất nguồn.

- Luật 2: Thiết bị Mid-point chuyển nhóm bảo vệ và chế độ cắt không đóng lại (Single-shot, đối với thiết bị tự đóng lại Recloser). Trong LA, các thiết bị Midpoint thường được chỉnh định theo hai nhóm bảo vệ A và B. Trong đó nhóm bảo vệ A phối hợp các thiết bị theo chiều thuận (Forward) và nhóm bảo vệ B phối hợp các thiết bị theo chiều nghịch (Reverse). Ví dụ, xét cho Midpoint2 thì nhóm A được phối hợp thời gian theo cấp CB1, Feeder1, Midpoint1, Midpoint2, và nhóm B được phối hợp thời gian theo cấp CB2, Feeder2, Midpoint3, Tie, Midpoint2 khi Tie được đóng lại.

- Luật 3: Thiết bị Tie đóng lại khi phát hiện có mất nguồn một phía. Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Tuyền – 1970423 -11- 1. Self - Healing [8]: Hệ thống này hoạt động dựa trên việc giao tiếp truyền thông giữa các thiết bị với nhau. Các dạng truyền thông có thể dùng là giao thức IEC 61850 với kỹ thuật GOOSE hoặc giao thức Modbus TCP.

Với cách hoạt động peer-to-peer, khi một thiết bị tác động bảo vệ lúc sự cố, nó sẽ đồng thời tạo ra một tín hiệu Lockout gửi đến tất cả các thiết bị còn lại trên xuất tuyến để ra hiệu phối hợp nhằm cô lập và chuyển tải cho phần khách hàng không bị sự cố. Do đó, ưu điểm của dạng tự động hóa này là không đóng điện vào phần có sự cố, kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị bảo vệ cũng như nâng cao độ an toàn trên lưới điện.