Luận văn thạc sĩ về mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV và thiết bị mạng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết bị mạng và nhà máy điện thiết kế mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kv, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện

• Tác giả: Nguyễn Tấn Đạt
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Liêm
• Trường học: Trường đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Thiết bị mạng và nhà máy điện
• Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Tự Động Hóa Trạm Biến Áp 110kV
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP.Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Phương pháp nghiên cứu đề tài
• 0.3. Nội dung nghiên cứu đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP
• 1.1. Sơ lược về trạm biến áp 110kV
• 1.2. Sơ lược về các thiết bị trong trạm biến áp
• 1.2.1. Dao cách ly
• 1.2.2. Máy biến dòng điện
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM BIẾN ÁP
• 2.1. Tổng quan về mô hình thiết kế
• 2.2. Nhiệm vụ thiết kế mô hình
• 2.3. Lựa chọn vi điều khiển cho mô hình
• 2.4. Giới thiệu về vi điều khiển
• 2.5. Giới thiệu vi điều khiển Atmega16L
• 2.6. Thiết kế bộ mô phỏng dao cách ly
• 2.7. Thiết kế bộ mô phỏng máy cắt
• 2.8. Bộ giám sát và điều khiển nhiệt độ
• 2.9. Mạch đo điện áp máy biến áp
• 2.10. Mạch đo dòng điện máy biến áp
• 2.11. Mạch đo nhiệt độ máy biến áp
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CODEVISIONAVR VÀ VISUAL BASIC 6
• 3.1. Phần mềm lập trình CODEVISIONAVR
• 3.2. Phần mềm lập trình VISUAL BASIC 6
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
• 4.1. Sơ đồ tổng quát mô hình
• 4.2. Sơ đồ khối của điều khiển trung tâm
• 4.3. Sơ đồ giải thuật của điều khiển trung tâm
• 4.4. Sơ đồ giải thuật của máy cắt
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ HÌNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về trạm biến áp 110 kV

Trạm biến áp 110 kV là một thành phần thiết yếu trong hệ thống điện hiện đại, có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác. Cụ thể, trạm này thường được sử dụng để tăng điện áp từ các nhà máy phát điện lên mức cao, phục vụ cho việc truyền tải điện năng đi xa. Hệ thống trạm biến áp 110 kV không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện mà còn góp phần vào việc nâng cao hiệu suất năng lượng. Từ việc giám sát, quản lý năng lượng đến việc đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành, trạm biến áp 110 kV cần được thiết kế và tự động hóa để nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro. Theo đó, việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong thiết kế và vận hành các thiết bị như máy cắt, dao cách ly, và các cảm biến là rất quan trọng.

1.1. Các thiết bị trong trạm biến áp

Trạm biến áp 110 kV bao gồm nhiều thiết bị quan trọng như máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, và các thiết bị đo lường. Máy biến áp là thiết bị chính, có vai trò biến đổi điện áp để phù hợp với yêu cầu của mạng điện. Máy cắt và dao cách ly đảm bảo an toàn cho hệ thống trong quá trình vận hành và bảo trì. Các thiết bị đo lường như cảm biến điện và bộ đo nhiệt độ đóng vai trò giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống. Việc thiết kế và tự động hóa các thiết bị này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ thông tin trong việc giám sát và điều khiển cũng góp phần quan trọng trong việc nâng cao khả năng quản lý và vận hành trạm biến áp.

II. Thiết kế mô hình tự động hóa

Mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV được thiết kế nhằm mục đích tối ưu hóa quy trình giám sát và điều khiển. Hệ thống tự động hóa không chỉ giúp thu thập dữ liệu mà còn cho phép điều khiển từ xa các thiết bị trong trạm. Các thiết bị như máy cắt và dao cách ly có thể được điều khiển thông qua một giao diện phần mềm, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi và quản lý hệ thống. Việc áp dụng công nghệ vi điều khiển trong thiết kế mô hình tự động hóa giúp nâng cao tính chính xác và hiệu quả trong việc giám sát và điều khiển. Hệ thống này cho phép thu thập thông tin từ các cảm biến và thiết bị đo lường, từ đó đưa ra các quyết định điều khiển kịp thời, đảm bảo an toàn và hiệu suất cho toàn bộ hệ thống.

2.1. Các yêu cầu thiết kế mô hình

Thiết kế mô hình tự động hóa cần đảm bảo một số yêu cầu cơ bản như khả năng thu thập dữ liệu chính xác, điều khiển thiết bị nhanh chóng và an toàn. Hệ thống phải có khả năng giám sát từ xa, cho phép người vận hành theo dõi trạng thái của các thiết bị trong thời gian thực. Đặc biệt, việc sử dụng cảm biến điện và các thiết bị đo lường chính xác là rất cần thiết để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu thu thập được. Hệ thống cũng cần được thiết kế sao cho dễ dàng nâng cấp và bảo trì, nhằm đáp ứng được các yêu cầu thay đổi của hệ thống điện trong tương lai. Để đạt được điều này, việc lựa chọn các thiết bị điện tử thông minh và phần mềm lập trình phù hợp là rất quan trọng.

III. Ứng dụng thực tiễn của mô hình

Mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn rất cao trong ngành điện. Việc tự động hóa giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, từ đó giảm thiểu rủi ro và sai sót trong quá trình vận hành. Hệ thống giám sát và điều khiển tự động cho phép người vận hành nhận diện kịp thời các sự cố, từ đó có biện pháp xử lý nhanh chóng và hiệu quả. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ thông tin trong mô hình tự động hóa cũng giúp cải thiện khả năng quản lý và tối ưu hóa quy trình vận hành. Kết quả là, mô hình này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất năng lượng mà còn đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình vận hành.

3.1. Tính khả thi và lợi ích

Tính khả thi của mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV đã được chứng minh qua nhiều dự án thực tế. Các trạm biến áp được tự động hóa không chỉ giảm thiểu chi phí vận hành mà còn nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện. Theo các nghiên cứu, việc tự động hóa giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ tự động hóa còn tạo điều kiện cho việc phát triển hệ thống điện thông minh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội về điện năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trạm biến áp 110 kV là một thành phần thiết yếu trong hệ thống truyền tải điện năng, đóng vai trò biến đổi điện áp từ mức cao sang mức thấp hoặc ngược lại để đảm bảo hiệu quả truyền tải và phân phối điện. Theo ước tính, các trạm biến áp như Phú Định với công suất 40 MVA mỗi máy biến áp, vận hành ở tần số 50 Hz, là điểm nút quan trọng trong mạng lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, việc vận hành và giám sát các thiết bị trong trạm biến áp truyền thống còn nhiều hạn chế về mặt tự động hóa, gây khó khăn trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào thiết kế mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV nhằm mục tiêu mô phỏng và điều khiển các thiết bị chính như máy cắt, dao cách ly, bộ đo dòng điện, điện áp, nhiệt độ và bộ điều khiển trung tâm. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát trạm biến áp thực tế tại Việt Nam, thiết kế phần cứng và phần mềm mô phỏng, với thời gian thực hiện vào năm 2014 tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM. Việc tự động hóa trạm biến áp không chỉ nâng cao độ an toàn, giảm thiểu rủi ro sự cố mà còn cải thiện khả năng giám sát và điều khiển từ xa, góp phần hiện đại hóa hệ thống điện quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết điều khiển tự động (Automatic Control Theory): Áp dụng trong việc thiết kế hệ thống điều khiển trung tâm, đảm bảo thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị như máy cắt, dao cách ly một cách chính xác và kịp thời.
• Mô hình hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Là nền tảng cho hệ thống giám sát và điều khiển từ xa, cho phép thu thập dữ liệu, xử lý và truyền lệnh điều khiển qua phần mềm máy tính.
• Khái niệm vi điều khiển AVR và Atmega16L: Vi điều khiển 8 bit với các tính năng như bộ biến đổi ADC 10 bit, giao tiếp USART, bộ định thời và các chế độ tiết kiệm năng lượng, được sử dụng làm bộ xử lý trung tâm trong mô hình.
• Khái niệm về các thiết bị điện trong trạm biến áp: Máy cắt điện, dao cách ly, máy biến dòng điện, máy biến điện áp và cảm biến nhiệt độ LM35, mỗi thiết bị có chức năng và yêu cầu kỹ thuật riêng biệt trong hệ thống.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện theo các bước chính:

• Khảo sát thực tế: Thu thập dữ liệu và đặc điểm kỹ thuật của trạm biến áp 110 kV Phú Định, bao gồm cấu trúc, thiết bị và các thông số vận hành.
• Thiết kế phần cứng: Phát triển các mạch mô phỏng máy cắt, dao cách ly, mạch đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ dựa trên vi điều khiển Atmega16L. Các linh kiện được lựa chọn kỹ lưỡng như diode 1N4007, tụ lọc, biến trở và IC LM35 để đảm bảo độ chính xác và ổn định.
• Phát triển phần mềm: Sử dụng phần mềm lập trình CodeVisionAVR cho vi điều khiển và Visual Basic 6.0 để xây dựng giao diện giám sát, điều khiển trên máy tính. Phần mềm hỗ trợ giao tiếp qua cổng RS232 với tốc độ truyền dữ liệu ổn định.
• Phân tích và mô phỏng: Áp dụng các thuật toán điều khiển và giải thuật được thiết kế để mô phỏng hoạt động của trạm biến áp, kiểm tra tính năng thu thập dữ liệu, điều khiển đóng cắt thiết bị tại chỗ và từ xa.
• Cỡ mẫu và timeline: Mô hình được xây dựng và thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm với các thiết bị mô phỏng, thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả thu thập và giám sát dữ liệu: Mô hình tự động hóa thu thập chính xác các thông số điện áp (dao động trong khoảng 12-15 V AC, sau chỉnh lưu khoảng 21 V DC) và dòng điện với sai số nhỏ nhờ bộ ADC 10 bit của vi điều khiển Atmega16L. Tần số cắt của mạch lọc thông thấp được thiết kế ở mức 1 Hz và 10 Hz giúp loại bỏ nhiễu hiệu quả.

2. Khả năng điều khiển đóng cắt từ xa: Hệ thống cho phép điều khiển máy cắt và dao cách ly thông qua phần mềm máy tính với giao tiếp RS232 ổn định, đảm bảo thời gian phản hồi nhanh và an toàn. Tỷ lệ thành công trong các thao tác đóng cắt đạt trên 95% trong thử nghiệm mô phỏng.

3. Độ tin cậy của hệ thống giám sát nhiệt độ: Sử dụng cảm biến LM35 với đặc tính tuyến tính, hệ thống đo nhiệt độ máy biến áp chính xác trong phạm vi 0-100°C, giúp phát hiện kịp thời các hiện tượng quá nhiệt, giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị.

4. Tính linh hoạt và mở rộng của mô hình: Việc sử dụng vi điều khiển AVR và phần mềm lập trình CodeVisionAVR, Visual Basic 6.0 cho phép dễ dàng nâng cấp, mở rộng hệ thống cho các trạm biến áp khác với yêu cầu tương tự.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các kết quả tích cực trên là do sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm trong thiết kế mô hình, tận dụng ưu điểm của vi điều khiển Atmega16L với khả năng xử lý tín hiệu nhanh và chính xác. So với các nghiên cứu trước đây về tự động hóa trạm biến áp, mô hình này có sự cải tiến về giao tiếp dữ liệu và khả năng điều khiển từ xa, phù hợp với xu hướng phát triển hệ thống điện thông minh.

Dữ liệu thu thập có thể được trình bày qua biểu đồ thời gian thực về điện áp, dòng điện và nhiệt độ, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi và phân tích. Bảng so sánh hiệu suất đóng cắt giữa điều khiển tại chỗ và từ xa cũng minh họa rõ ràng tính ưu việt của hệ thống.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc nâng cao an toàn và hiệu quả vận hành trạm biến áp mà còn góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ vi điều khiển và phần mềm trong ngành điện, hướng tới tự động hóa toàn diện và quản lý thông minh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống tự động hóa tại các trạm biến áp trọng điểm: Đề nghị các đơn vị quản lý điện lực áp dụng mô hình tự động hóa này cho các trạm biến áp 110 kV nhằm nâng cao hiệu quả giám sát và điều khiển, giảm thiểu sự cố. Thời gian thực hiện trong vòng 12 tháng.

2. Nâng cấp phần mềm giám sát và điều khiển: Phát triển thêm các tính năng cảnh báo tự động và phân tích dữ liệu nâng cao trên phần mềm Visual Basic, giúp người vận hành có thể dự báo và xử lý sự cố kịp thời. Chủ thể thực hiện là các nhóm phát triển phần mềm trong ngành điện.

3. Đào tạo nhân lực vận hành và bảo trì: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành hệ thống tự động hóa trạm biến áp cho kỹ thuật viên và cán bộ quản lý, đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn. Thời gian đào tạo dự kiến 6 tháng.

4. Mở rộng nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới: Khuyến khích nghiên cứu tích hợp các công nghệ IoT, truyền thông không dây và trí tuệ nhân tạo vào hệ thống tự động hóa để nâng cao khả năng giám sát và điều khiển thông minh trong tương lai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia ngành điện: Có thể áp dụng các thiết kế mạch và giải pháp điều khiển trong việc nâng cấp hoặc xây dựng hệ thống tự động hóa trạm biến áp.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Hiểu rõ về lợi ích và tính khả thi của tự động hóa trạm biến áp để đưa ra các quyết định đầu tư và phát triển hệ thống điện thông minh.

3. Sinh viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành thiết bị điện, tự động hóa: Tài liệu cung cấp kiến thức thực tiễn về thiết kế phần cứng, phần mềm và mô hình điều khiển trong lĩnh vực trạm biến áp.

4. Các nhà phát triển phần mềm và công nghệ vi điều khiển: Tham khảo cách tích hợp phần mềm CodeVisionAVR và Visual Basic trong hệ thống điều khiển công nghiệp, từ đó phát triển các ứng dụng tương tự.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV có thể áp dụng cho các cấp điện áp khác không?
   Mô hình có thể được điều chỉnh và mở rộng cho các trạm biến áp với cấp điện áp khác nhau bằng cách thay đổi thông số thiết bị và phần mềm điều khiển, đảm bảo tính linh hoạt trong ứng dụng.

2. Vi điều khiển Atmega16L có ưu điểm gì trong hệ thống này?
   Atmega16L cung cấp bộ nhớ 16K flash, ADC 10 bit, giao tiếp USART và nhiều tính năng tiết kiệm năng lượng, giúp xử lý tín hiệu nhanh, chính xác và tiết kiệm điện năng cho hệ thống điều khiển.

3. Phần mềm Visual Basic 6.0 có còn phù hợp để phát triển giao diện giám sát hiện nay?
   Mặc dù Visual Basic 6.0 là công nghệ cũ, nó vẫn được sử dụng rộng rãi do tính đơn giản và khả năng tương thích với các thiết bị cũ. Tuy nhiên, có thể cân nhắc nâng cấp sang các nền tảng mới hơn để tăng tính năng và bảo mật.

4. Hệ thống có hỗ trợ điều khiển từ xa qua mạng Internet không?
   Mô hình hiện tại hỗ trợ điều khiển từ xa qua giao tiếp RS232 với máy tính. Việc mở rộng điều khiển qua mạng Internet cần tích hợp thêm các module truyền thông và bảo mật phù hợp.

5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi vận hành hệ thống tự động hóa trạm biến áp?
   Hệ thống được thiết kế với các cơ chế bảo vệ như ngắt mạch tự động, giám sát nhiệt độ và dòng điện liên tục, đồng thời có giao diện cảnh báo và điều khiển thủ công khi cần thiết để đảm bảo an toàn tối đa.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế thành công mô hình tự động hóa trạm biến áp 110 kV với khả năng thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị chính như máy cắt, dao cách ly, bộ đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ.
• Việc sử dụng vi điều khiển Atmega16L và phần mềm CodeVisionAVR, Visual Basic 6.0 đã tạo ra hệ thống điều khiển và giám sát hiệu quả, ổn định và dễ dàng mở rộng.
• Mô hình đáp ứng được yêu cầu điều khiển tại chỗ và từ xa, nâng cao an toàn và hiệu quả vận hành trạm biến áp.
• Đề xuất triển khai hệ thống tại các trạm biến áp trọng điểm và phát triển thêm các tính năng phần mềm để nâng cao khả năng giám sát và dự báo sự cố.
• Các bước tiếp theo bao gồm thử nghiệm thực tế tại các trạm biến áp, đào tạo nhân lực và nghiên cứu tích hợp công nghệ mới nhằm hiện đại hóa hệ thống điện quốc gia.

Hành động tiếp theo là liên hệ với các đơn vị quản lý điện lực để phối hợp triển khai mô hình tự động hóa, đồng thời phát triển phần mềm nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu vận hành thông minh trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.Tổng quan Trạm biến áp là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống điện, dùng để biến đổi điện áp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, cụ thể là: Trạm tăng áp dùng để tăng điện áp từ các nhà máy phát điện lên điện áp cao để truyền tải điện năng đi xa. Trạm hạ áp dùng để biến đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp hơn rồi đưa đến các nơi tiêu thụ điện.Sơ lược về trạm biến áp 110 kV (Tham khảo sơ đồ nguyên lý trạm 110 kV Phú Định ) SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 3 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM NHAØ BEØ 1 NHAØ BEØ 2 PHUÙ LAÂM 1 PHUÙ LAÂM 2 HUØNG VÖÔNG CHAÙNH HÖNG TU175 TU176 TU171 TU172 TU173 TU174 175-76 175-7 176-76 176-7 171-76 171-7 172-76 172-7 112-24 112-2 173-76 173-7 174-76 174-7 175-75 175 176-75 176 171-75 171 172-75 172 131 112-25 112 132 173-75 173 174-75 174 176-25 176-2 172-25 172-2 132-25 132-2 174-25 174-2 C12 131-15 112-15 171-15 131-1 173-15 175-15 175-1 171-1 112-1 173-1 131-14 112-14 C11 CS1T1 CS1T2 TUC11 TUC12 110 0.11 KV 3 3 3 3 3 3 CS1T1-0 CS1T2-0 HYUNDAI 131-0 132-0 HYUNDAI T1 T2 40MVA 40MVA 115±9x1,78%/23-15,75/10KV 115±9x1,78%/23-15,75/10KV CS8T1 CS8T2 TUC81 TUC82 15Kv 110V 15Kv 110V 3 3 3 3 831 832 TUC81-1 TUC82-2 C81 812 C82 881 879 877 875 873 871 841-1 842-2 872 874 876 878 880 882 841-48 842-48 881-76 879-76 877-76 875-76 873-76 871-76 872-76 874-76 876-76 878-76 880-76 882-76 TD1 TD2 160KVA 160KVA DÖÏ KIM BÌNH QUANG BÌNH XA LOÄ 15(22)/0.4KV MEÃ RAÏCH XOÙM QUY CAÀN NAM PHOØNG QUANG AN LIEÂM HÖNG MÔÙI COÁC CAÙT CUÛI ÑÖÙC GIUOÄC HAÛI Hình 1.Mô hình về trạm biến áp Phú Định SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 4 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp trên gồm : -Có 2 máy biến áp T1 và T2 cùng công suất là 40 MVA. -Có 2 cấp điện áp là 110 kV và 15 kV. -Có thanh cái kép phía 110 kV là C11 và C12.

-Có thanh cái phân đoạn phía 15 kV là C81 và C82. -Có 6 phát tuyến phía 110 kV là Nhà Bè 1, Nhà Bè 2, Phú Lâm 1, Phú Lâm 2, Hùng Vương, Chánh Hưng. -Có 12 phát tuyến phía 15 kV là Dự Phòng, Kim Quang, Bình An, Quang Liêm, Bình Hưng, Xa Lộ Mới, Mễ Cốc, Xóm Củi, Quy Đức, Cần Giuộc, Nam Hải. -Có 9 máy cắt phía 110 kV là 171, 172, 173, 174, 175, 176, 112, 131, 132.

-Có 19 máy cắt phía 15 kV : 871,872, 873, 874, 875, 876, 877, 878, 879, 880, 881, 882, 812, 831, 832, 841-1,842-2,TUC81-1,TUC82-2. -Có 16 dao cách ly 110 kV là 171-1, 171-7, 172-2, 172-7, 173-1, 173-7, 174-2, 174-7, 175-1, 175-7, 176-2, 176-7, 131-1, 132-2, 112-1, 112-2. -Không có dao cách ly phía 15 kV. -Có 25 dao nối đất phía 110 kV là 171-15, 171-75, 171-76, 172-25, 172-75, 172-76, 173-15, 173-75 , 173-76, 174-25, 174-75, 174-76, 175-15, 175-75, 175-76, 176-25, 176-75, 176-76, 131-14, 131-15, 132-25, 112-14, 112-15, 112-24, 112-25.

-Có 14 dao nối đất phía 15 kV là 871-76, 872-76, 873-76, 874-76,875-76, 876-76, 877-76, 878-76, 879-76, 880-76, 881-76, 882-76, 841-48, 842-48. -Có 8 TU phía 110 kV là TU1 71, TU1 72, TU1 73, TU1 74, TU1 75, TU1 76, TUC11, TUC12. -Có 2 TU phía 15 kV là TUC81, TUC82.Cấp điện áp Phía 110 kV: Từ thanh cái C11 qua DCL 112-1, 112-2 và máy cắt 112 đến thanh cái phụ C12. Phía 15 kV: Nhánh của đường dây 15 kV q u a chống sét van và máy cắt đến thanh cái C81 và C82.Sơ lược về các thiết bị trong trạm biến áp SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 5 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.Máy biến áp Máy biến áp T1: Là loại 3 pha 3 cuộn dây có thông số: 40 MVA,115/23 kV.

+ Kiểu: TCC-40 MVA/110 kV. + Hãng sản xuất: HYUNDAI. + Điện áp định mức: (115 ± 9x1,78%)/23-15,75/10 kV. - Điện áp cuộn cao áp: 115 ± 9x1,78% kV.

- Điện áp cuộn hạ áp: 15 kV. + Công suất định mức: 40 MVA. + Tổ đấu dây: Y/Y/∆11. + Tần số định mức: 50 Hz.

+Tổn hao không tải 70 kW. +Điện áp ngắn mạch (C-H) 30%.Máy cắt điện Nhiệm vụ: Máy cắt điện là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp,đường dây trong lúc làm việc bình thường cũng như lúc có sự cố. Yêu cầu: +Khả năng dập tắt hồ quang khi cắt dòng ngắn mạch. + Thời gian cắt nhanh.

+Phương pháp đóng cắt. + Quá trình đóng cắt phải an toàn. Phân loại: + Máy cắt nhiều dầu. + Máy cắt không khí.

+ Máy cắt tự sinh khí. + Máy cắt phụ tải. + Máy cắt khí SF6. SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 6 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM + Máy cắt điện chân không.Dao cách ly Nhiệm vụ: Tạo khoảng cách trông thấy được để đảm bảo an toàn khi sửa chữa thiết bị.

Trong khả năng dao cách ly cũng có thể đóng cắt mạch điện trong một số trường hợp nhưng nói chung là đóng cắt khi không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện.Dao cách ly SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 7 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM Dao cách ly có cấu tạo đơn giản không có buồng dập hồ quang, chủ yếu truyền động bằng tay. Phân loại: + Dao cách ly một pha. + Dao cách ly ba pha.Vị trí dao cách ly trong trạm 1. Máy biến điện áp Nhiệm vụ: Dùng để biến đổi điện áp cao U1 về điện áp thấp U2 tương ứng với thiết bị đo lường, thiết bị tự động.Máy biến điện áp SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 8 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM Ưu điểm: + An toàn cho người và thiết bị.

Yêu cầu: + Không được nối tắt được ngõ ra. + Cuộn thứ cấp phải nối đất để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị (đề phòng điện áp cao xâm nhập sang cuộn thứ cấp). + Phải mắc song song với phụ tải. Phân loại: +Máy biến điện áp kiểu ba pha năm trụ.

+Máy biến điện áp kiểu bậc cấp. +Máy biến điện áp kiểu phân chia điện dung.Vị trí máy biến áp trong trạm 1.Máy biến dòng điện Nhiệm vụ: Biến đổi dòng điện cao về dòng điện tương ứng với thiết bị đo lường, tự động. Kí hiệu: SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 9 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM Hình 1.Máy biến dòng điện Ưu điểm: An toàn cho người và thiết bị. Yêu cầu: +Không để hở mạch cuộn thứ cấp.

+Cuộn thứ cấp phải được nối đất để đảm bảo cho người và thiết bị (đề phòng khi điện áp cao xâm nhập sang cuộn thứ cấp). +Mắc nối tiếp với phụ tải. Phân loại: +Máy biến dòng kiểu một vòng quấn. +Máy biến dòng kiểu bậc cấp.

+Máy biến dòng thứ tự không. +Máy biến dòng kiểu lắp sẵn. +Máy biến dòng kiểu một dây quấn(kiểu ampe kềm). SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 10 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM Hình 1.Vị trí ba máy biến dòng điện SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 11 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Tổng quan về mô hình thiết kế 2.1 Khái quát Là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition).

Mô hình tự động hóa là một công cụ mô phỏng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, dùng kỹ thuật vi xử lý để trợ giúp việc điều hành kỹ thuật ở các cấp trực điều hành các hệ thống tự động công nghiệp cũng như hệ thống điện. Hệ thống này cung cấp cho người vận hành những thông tin quan trọng của đối tượng cần quan tâm và cho phép thực hiện các lệnh điều khiển cần thiết về phía đối tượng để đảm bảo cho hệ thống hoạt động an toàn và có hiệu quả. Nhiệm vụ thiết kế mô hình Mô hình thiết kế là sự kết hợp giữa phần cứng lẫn phần mềm vi tính để tự động hóa việc mô phỏng điều khiển giám sát hệ thống trạm biến áp. Vì vậy với một hệ thống mô phỏng thì yêu cầu thực hiện một trong số những nhiệm vụ sau: + Thu thập - Giám sát tại chỗ.

+ Điều khiển Đóng /Cắt tại chỗ. + Thu thập - Giám sát từ xa. + Điều khiển Đóng /Cắt từ xa. Cụ thể là: - Phần đo: Cần đảm bảo thu thập, hiển thị đủ những số liệu cần đo.

- Phần điều khiển thao tác: Phải đảm bảo được việc thao tác Đóng /Cắt trên các thiết bị nhanh, an toàn và tin cậy. Lựa chọn vi điều khiển cho mô hình 2. Mục đích Tự động hóa trạm biến áp là một trong những yêu cầu cấp thiết đối với các giải pháp về hệ thống điện thông minh, nhằm phục vụ cho việc điều khiển, giám sát và quản lý hệ thống điện từ xa bởi sự can thiệp của con người. Cụ thể là nhằm cung cấp các thông tin và số liệu từ các thiết bị ngoài hiện trường các cảm biến, các thiết bị đo lường và gửi thông báo đến SVTK: NGUYỄN TẤN ĐẠT 11180104 Luận văn thạc sỹ 12 Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LIÊM người vận hành biết được trạng thái hoạt động của các thiết bị ngoài hiện trường.

Do đó việc đầu tư nâng cấp, hiện đại hóa các trang thiết bị điện cũng như các trạm điện bằng các hệ thống tự động hóa là cần thiết. Vì vậy để có thể cung cấp các thông tin một cách nhanh chóng, an toàn và tin cậy thì chúng ta phải sử dụng các thiết bị điện tử thông minh như vi điều khiển để đáp ứng các yêu cầu trên. Giới thiệu về vi điều khiển AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới, với những tính năng rất mạnh được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC, nó mạnh ngang hàng với các họ vi điều khiển 8 bit khác như PIC.Do ra đời muộn hơn nên họ vi điều khiển AVR có nhiều tính năng mới đáp ứng tối đa nhu cầu của người sử dụng, so với họ 89xx sẽ có độ ổn định, khả năng tích hợp, sự mềm dẻo trong việc lập trình và rất tiện lợi. Tính năng mới của họ AVR: - Giao diện SPI đồng bộ.

- Các đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được. - Bộ biến đổi ADC 10 bit. - Các kênh băm xung PWM. - Các chế độ tiết kiệm năng lượng như sleep, stand by.

- Một bộ định thời. - 3 bộ Timer/Counter 8 bit. - 1 bộ Timer/Counter 16 bit. - 1 bộ so sánh analog.

- Bộ nhớ EEPROM.