Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thuyết phục vụ tín toán cải tạo. - Chương 3: Tính toán phục phụ cải tạo Rơ le - Chương 4 : Kết quả và thảo luận. HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 4 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Nguyễn Minh Tâm CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHỤC PHỤ TÍN TOÁN CẢI TẠO 2.1 Giới thiệu: “Hạn mục cải tạo Rơ le và Scacda là trạm 110kV Mộc Hóa, Long An.
Trạm 110kV Mộc Hóa đóng điện tháng 04 năm 2003, phía 110kV có 02 ngăn lộ đường dây, các thiết bị phía 110kV được đặt ngoài trời, thiết bị phân phối 22kV được đặt trong nhà. Phần cuộn dây thứ 3 (cuộn tam giác - điện áp 11,5kV) trong đề tài là giả định để phục vụ tác giả thực hiện đề tài.1 Phía 110kV: Phía 110kV của trạm biến áp Mộc Hóa được thiết kế với các ngăn lộ như sau: Ngăn lộ 171 Mộc Hóa kết nối vào đường dây 110kV Mộc Hóa - 172 Tân Thạnh, và ngăn lộ 172 Mộc Hóa kết nối vào đường dây 110kV Mộc Hóa - 132 Vĩnh Hưng. Cả hai ngăn lộ 171 và 172 đều sử dụng máy cắt SF6 với điện áp 123kV, dòng định mức 1250A, khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch 25kA trong 3 giây, do hãng ABB cung cấp. Dao cách ly cũng được sản xuất bởi ABB, với định mức 123kV- 1250A.
Biến dòng được sử dụng có định mức 123kV-400-800/1A của ESITAS, và biến điện áp có định mức 123kV với các thông số chuyển đổi (110/√3):(0,11/√3):(0,11)kV, do Siemens cung cấp. Ngoài ra, ngăn phân đoạn được kết nối với thanh cái C11, sử dụng máy cắt SF6 với điện áp 123kV, khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch 40kA trong 3 giây, cũng do ABB cung cấp. Dao cách ly của ngăn phân đoạn được sản xuất bởi S&S POWER với định mức 123kV-1250A, và biến điện áp do Siemens cung cấp với định mức 123kV và các thông số chuyển đổi (110/√3):(0,11/√3):(0,11/3)kV.Thông số chính cơ bản của MBA: Trạm biến áp được trang bị 2 máy biến áp ABB với công suất định mức 40MVA, có các thông số chính như sau: đây là loại máy 3 pha, 3 cuộn dây với hai cấp điện áp, phía cao áp có điện áp định mức 115kV và phía hạ áp là 23kV và 11kV. Sơ đồ đấu HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 5 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS.
Nguyễn Minh Tâm dây của máy biến áp là YN/yn0/d11 với 9 nấc điều chỉnh ±1,78%. Điện áp ngắn mạch của máy là 11,12%, tần số hoạt động định mức là 50Hz. Hệ thống bảo vệ của trạm bao gồm các rơ le bảo vệ như rơ le quá dòng (50/51), rơ le bảo vệ khoảng cách (67), và rơ le bảo vệ chênh lệch dòng điện trung tính (67N). Những loại rơ le này giúp bảo vệ hệ thống trước các sự cố, tuy nhiên, chúng có giới hạn trong việc phát hiện các sự cố chạm đất hoặc những sự cố nhỏ xảy ra ở cuộn dây trung tính.2 Sơ đồ nối điện: Hình 2-1 Sơ đồ nối dây Hình 2-2 Sơ đồ nối dây phía ngăn 172 trạm 110kV Mộc Hóa HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 6 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS.
Nguyễn Minh Tâm 2.2 Thiết lập cấu hình SCADA cho TBA sử dụng RTU 2.1 Giới thiệu RTU sử dụng Trên thị trường hiện nay có rất nhiều RTU của các hãng khác nhau như RTU560 của ABB, Netcon500 của Netcontrol hay SICAM 1703 của Siemens…Mỗi RTU của mỗi hãng có một ưu thế và điểm mạnh khác nhau. RTU được chọn sử dụng là RTU560 của hãng ABB. RTU560 có thể đáp ứng hầu hết các nhiệm vụ điều khiển từ xa cho trạm: Phạm vi hoạt động cao cho các chức năng điều khiển từ xa. Có khả năng hoạt động như một PLC để điều khiển khép kín cho các nhà máy điện, trạm điều khiển tập trung, trạm biến áp… Lưu trữ các sự kiện hoạt động và biến cố, các thông số tích hợp và các giá trị đo lường analog trong bộ nhớ Flash.
Có thể truy cập được thông qua các mạng nội bộ hoặc mạng tương đương. Đọc và lưu trữ các tập tin nhiễu từ các Rơ le theo yêu cầu của bảo vệ Rơ le Có khả năng xây dựng báo động nhóm cho các tin nhắn báo động đặc trưng. Tích hợp nhiều giao thưc truyền thông như : IEC 60870-5-103, Modbus,SPA- bus, DNP3, IEC 60870-5-104, IEC 61850. Có khả năng truy cập từ xa “cho các mục đích khác nhau thông qua Internet” Tích hợp sẵn giao diện người-máy HMI cho việc giám sát và điều khiển thông qua Internet hoặc màn hình điều khiển đặt tại trạm.
Đặc tính nối bậc của RTU560 so với các thế hệ RTU trước: “Được thiết kế dựa trên RTU232 và đã chứng tỏ được sự ổn định của nó trong một số trạm được cài đặt trên toàn thế giới.” “Bộ xử lý mới cho các module truyền thông” “Có thế cài đặt cấu hình nhiều CMU (Communication Unit) trên một bộ khung giá đỡ.” Có nguồn cung cấp điện dự phòng Có đương liên kết truyền thông dự phòng cho đường truyền nối tiếp và Ethernet trên một CMU Các sự kiện quá trình được lưu trữ trong bộ nhớ Flash Có thể xử lý tới 5000 điểm dữ liệu trong một RTU, bao gồm tất cả các tín hiệu quá trình kết nối trực tiếp và các tính hiệu thông qua các đường liên kết nối tiếp HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 7 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Nguyễn Minh Tâm Tăng hiệu suất cho việc truy cập bus ngoại vi bằng các chia tách các module I/O vào các phân đoạn bus. Có tối đa 32 đoạn mạng. Chỉ cần số lượng nhỏ các đơn vị phần cứng khác nhau “Khả năng hoạt động liên tục:” “Chỉ cần một công cụ phần mềm RTUtil560 cho các họ phần cứng RTU560.2 Mô tả hệ thống: “RTU560 được xây dựng dựa trên một hệ thống bus với các nút truyền thông rất linh hoạt, hệ thống bus có tối đa 32 đoạn mạng (bus segments)” “Các bộ xử lý truyền thông trung tâm CMU (Communication Unit) được kết nối với hệ thống bus thông qua các nút truyền thông.
Tùy theo nhu cầu mà có thể có một hoặc nhiều CMU kết nối với hệ thống bus.Mỗi CMU có thể chạy đồng thời 4 giao thức truyền thông khác nhau.” “Khi CMU kết nối với trạm điều khiển giám sát trung tâm ( Central host computer server) thông qua giao diện truyền thông máy chủ HCI ( Host Communication Interface) thì CMU làm việc như là một slave.” “Khi các thiết bị điện tử thông minh IEDs, các module I/O, các RTU phụ được kết nối tới CMU thông qua giao diện truyền thông thiết bị phụ SCI (Sub-device Communication Interface) thì lúc này CMU làm việc như một master.S Hình 2-3 Mô tả hệ thống RTU560 HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 8 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Nguyễn Minh Tâm 2.3 Cấu trúc phần cứng của RTU560 Phần cứng của RTU560 có thể được chia thành 2 nhóm: RTU560 A/C và D được thiết kế kích thước theo tiêu chuẩn Châu Âu (160x110mm) RTU560 E được thiết kế với kích thước gấp đôi tiêu chuẩn Châu Âu( 320x256mm) RTU560A Hình 2-4 RTU560A RTU560C Hình 2-5 RTU560C HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 9 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Nguyễn Minh Tâm RTU560D Hình 2-6 RTU560D RTU560E Hình 2-7 RTU560E Sau đây là cấu trúc phần cứng của RTU560 A/C/D: Communication Unit 560CMU05: Hình 2-8 Module CMU HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 10 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Nguyễn Minh Tâm Ứng dụng: Có nhiệm vụ quản lý và điều khiển các module I/O thông tin qua giao diện bus ngoại vi kết nối tiếp theo (Bus ngoại vi kết nối tiếp) của RTU560.
Nó có khả năng đọc các sự kiện từ đầu vào mô-đun và thực hiện lệnh mở điều khiển cho đầu ra mô- đun. Hệ thống cũng giao tiếp với hệ thống điều khiển và giao diện người dùng cục bộ hệ thống (HMI). Ngoài ra, ứng dụng này vẫn quản lý cơ sở dữ liệu cho RTU560, đồng bộ hóa với các mô-đun I/O. Hơn nữa, hệ thống cũng xử lý các đối thoại giữa RTU560 và trình duyệt web thông qua cổng LAN, đảm bảo kết nối và quản lý từ hiệu ứng xa.
Đặc điểm: Bo mạch được xử lý bằng hai chip: MPU 32bit và SLC 16bit. MPU (Main Treatment Unit) sử dụng chip AMD ELAN520 tốc độ 133MHz, RAM 64MB và bộ nhớ Flash 128MB. SLC (Serial Line Controller) điều khiển bằng chip 80C521, RAM 32KB và RAM bộ nhớ 16KB cho hai cổng. SLC hoạt động như master trên bus ngoại trừ kết nối tiếp theo, trong khi MPU xử lý các tác vụ khác.
Bo mạch hỗ trợ các kết nối giao thức CP1, CP2, CPA và CPB, kèm theo chuẩn RS232C và RS485. Ethernet E1 và E2 giao diện được thiết kế theo Ethernet tiêu chuẩn, sử dụng cổng RJ45. Mặt trước có đèn báo lỗi và nguồn cung cấp là 5V DC. Module đầu vào tương tự ( Analog Input) 23AE23: Hình 2-9 Module Anlog Input HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 11 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS.
Nguyễn Minh Tâm Mô-đun đầu vào tương tự có khả năng quản lý tối đa 8 thước đo giá trị khác nhau. Hỗ trợ bo mạch 23AE23 kết nối với nhiều chỉ số tín hiệu giá trị phạm vi, bao gồm: ±2 mA, ±5 mA, ±10 mA, ±20 mA, ±40 mA, ±2 V DC, và 0 đến + 20V DC. Mô-đun này có độ phân giải 12 bit và độ phân giải của bộ chuyển đổi tương tự/số (Analog/Output) là 24 bit. Điện trở ngõ vào là 50Ω cho dải 40mA và 20mA, 50Ω cho dải 10mA và 2mA, và 110kΩ cho dải 2V và 20V DC.
Nguồn cung cấp cho module là 5V/190mA. “Module đầu ra tương tự (Analog Output) 23AA21: Mỗi đầu ra tín hiệu của hệ thống được trang là một số chuyển đổi/tương thích với độ phân giải 11 bit. Bộ điều khiển trên bo mạch thực hiện truyền thông tương tác với hệ thống xe buýt của RTU560, cho phép tải tất cả dữ liệu và thông số từ hệ thống xe buýt. Hệ thống có hai đầu ra tương tự, với các dòng ra bao gồm: ±2,5 mA, ±5 mA, ±10 mA và ±20 mA.
Điện trở ngõ ra được thiết kế là 1000 Ω cho các dòng ±2,5 mA đến ±10 mA, và 500 Ω cho các dòng ±20 mA. Nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống là 5V/650mA. Hình 2-10 Module Anlog Output Module đầu vào số (Digital Input) 23BE23: Hệ thống có 16 phân tích đầu vào nhị phân, mỗi đầu vào được đính kèm với 16 đèn LED để hiển thị trạng thái đóng/mở. Đầu vào được chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm HVTH: Nguyễn Hoàng Nghiệp 12 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS.
Nguyễn Minh Tâm bao gồm 8 đầu vào với một đường về chung. Để xử lý nhiễu, hệ thống được lọc đầu vào card, giúp nâng cao độ chính xác của tín hiệu. Điện áp ngõ vào có thể là 24V, 48V hoặc 60V DC, khi dòng điện ngõ vào là 2 mA. Bộ điều khiển trên bo mạch thực hiện công việc truyền tải hệ thống bus thông tin tương tác của RTU560.