Nghiên Cứu Phương Pháp Phán Đoán Vị Trí Sự Cố Trên Lưới Điện Phân Phối Thành Phố Quy Nhơn

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp đoán vị trí sự cố trên lưới điện phân phối khu vực thành phố quy nhơn, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về

• Tác giả: Nguyễn Đức Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Huỳnh Đức Hoàn
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Phán Đoán Vị Trí Sự Cố Trên Lưới Điện Phân Phối Thành Phố Quy Nhơn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Quy Nhơn

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• Lý do chọn lựa đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Cấu trúc của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUY NHƠN - TỈNH BÌNH ĐỊNH
• 1.1. Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn
• 1.2. Các chủng loại thiết bị đóng cắt hiện hành trên lưới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn
• 1.2.1. Recloser – máy cắt tự đóng lại
• 1.2.2. LBS (Load Break Switch) – dao cắt phụ tải
• 1.3. Kết lưới và phương thức vận hành cơ bản của lưới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn
• 1.4. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ KẾT NỐI SCADA, PHẦN MỀM PSS/ADEPT, OMS VÀ CÁC BỘ THIẾT BỊ CẢNH BÁO SỰ CỐ
• 2.1. Tìm hiểu hệ thống SCADA lưới điện phân phối tại Công ty Điện lực Bình Định
• 2.1.1. Tổng quan về hệ thống SCADA lưới điện phân phối
• 2.1.1.1. Các bộ phận chính của hệ thống SCADA – LĐPP
• 2.1.2. Giới thiệu hệ thống SCADA tại thành phố Quy Nhơn
• 2.1.2.1. Quy mô hệ thống SCADA
• 2.1.2.2. Hệ thống thông tin
• 2.1.2.3. Bộ phận tự động hoá TBA và các thiết bị trên LĐPP
• 2.1.3. Cấu hình hệ thống SCADA
• 2.1.3.1. Các thiết bị ngoại vi của hệ thống
• 2.1.4. Các tín hiệu điều khiển, giám sát và thu thập từ các thiết bị
• 2.1.4.1. Các tín hiệu điều khiển từ DCC đến các thiết bị
• 2.1.4.2. Các tín hiệu giám sát từ các thiết bị
• 2.1.4.3. Các tín hiệu đo lường từ xa từ các thiết bị
• 2.1.5. Giải pháp kỹ thuật kết nối SCADA cho các thiết bị trên lưới điện
• 2.2. Tìm hiểu phần mềm PSS/ADEPT và tính toán ngắn mạch
• 2.2.1. Tìm hiểu phần mềm PSS/ADEPT
• 2.2.2. Tính toán ngắn mạch của phần mềm PSS/ADEPT
• 2.2.2.1. Đường dây và cáp
• 2.2.2.2. Mô hình máy điện
• 2.2.2.3. Mô hình tải tĩnh
• 2.3. Tìm hiểu chương trình vận hành lưới điện trên sơ đồ đơn tuyến (OMS2)
• 2.3.1. Giới thiệu tổng quan
• 2.3.2. Đăng nhập chương trình
• 2.3.3. Các chức năng chính của chương trình OMS2
• 2.4. Tìm hiểu các bộ thiết bị cảnh báo sự cố hiện có trên lưới điện phân phối
• 2.4.1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
• 2.4.1.1. Phát hiện sự cố
• 2.4.1.2. Chi tiết tín hiệu cảnh báo
• 2.4.1.3. Cài đặt và reset sau sự cố
• 2.4.2. Mô hình và nguyên lý hoạt động
• 2.4.2.1. Nguyên lý hoạt động
• 2.4.2.2. Phân hệ trên Server
• 2.4.2.3. Điều khiển modem GSM/SMS
• 2.4.2.4. Phân tích cú pháp tin nhắn
• 2.4.2.5. Quản lý và giao tiếp với các Client
• 2.5. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỰ CỐ TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUY NHƠN GÓP PHẦN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
• 3.1. Phương pháp phân tích sự cố lưới điện phân phối TP Quy Nhơn
• 3.2. Tính toán, phân tích mô phỏng vị trí sự cố điển hình trên lưới điện phân phối 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn
• 3.2.1. Chọn lưới điện để thực hiện mô phỏng
• 3.2.2. Tính toán, phân tích mô phỏng vị trí sự cố điển hình trên lưới điện phân phối 22kV XT 477/ĐĐA
• 3.3. Đánh giá, so sánh kết quả mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT và phần mềm mô phỏng phán đoán điểm ngắn mạch trên lưới điện với thực tế các sự cố đã xảy ra trên lưới điện phân phối 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn
• 3.4. Kiểm soát, đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện (Maifi, saidi, saifi, Caidi, Caifi) trên phần mềm OMS
• 3.5. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Phương Pháp Phán Đoán Vị Trí Sự Cố

Nghiên cứu phương pháp phán đoán vị trí sự cố trên lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Với sự phát triển nhanh chóng của lưới điện, việc phát hiện và xử lý sự cố kịp thời là rất cần thiết. Đề tài này không chỉ giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện mà còn giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

1.1. Lý Do Chọn Đề Tài Nghiên Cứu

Sự phát triển của lưới điện phân phối tại Quy Nhơn đã tạo ra nhiều thách thức trong việc quản lý và vận hành. Việc nghiên cứu phương pháp phán đoán vị trí sự cố sẽ giúp cải thiện hiệu quả xử lý sự cố, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho người dân.

1.2. Mục Đích Nghiên Cứu

Mục đích chính của nghiên cứu là ứng dụng hiệu quả hệ thống SCADA và phần mềm PSS/ADEPT để phát hiện nhanh chóng vị trí sự cố. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian mất điện mà còn nâng cao chất lượng dịch vụ điện năng.

II. Thách Thức Trong Việc Phát Hiện Sự Cố Trên Lưới Điện

Lưới điện phân phối tại Quy Nhơn đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc phát hiện và xử lý sự cố. Sự gia tăng phụ tải và yêu cầu về chất lượng điện năng ngày càng cao đã làm cho công tác quản lý trở nên phức tạp hơn. Việc thiếu hụt công nghệ hiện đại cũng là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến khó khăn trong việc phát hiện sự cố.

2.1. Các Vấn Đề Thường Gặp Khi Xử Lý Sự Cố

Các vấn đề như thời gian mất điện kéo dài, khó khăn trong việc xác định vị trí sự cố và thiếu thông tin kịp thời từ hệ thống giám sát là những thách thức lớn. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy cung cấp điện cho người tiêu dùng.

2.2. Tác Động Của Sự Cố Đến Người Dùng

Sự cố trên lưới điện không chỉ gây mất điện mà còn ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và sinh hoạt của người dân. Việc giảm thiểu thời gian mất điện là một trong những ưu tiên hàng đầu của ngành điện.

III. Phương Pháp Phán Đoán Vị Trí Sự Cố Trên Lưới Điện

Để nâng cao hiệu quả trong việc phát hiện sự cố, nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp phán đoán hiện đại. Việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT và hệ thống SCADA giúp cải thiện đáng kể khả năng phát hiện và xử lý sự cố trên lưới điện phân phối.

3.1. Ứng Dụng Phần Mềm PSS ADEPT

Phần mềm PSS/ADEPT cho phép mô phỏng và phân tích các tình huống sự cố, từ đó đưa ra các giải pháp xử lý hiệu quả. Việc sử dụng phần mềm này giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm vị trí sự cố.

3.2. Kết Nối Hệ Thống SCADA

Hệ thống SCADA cung cấp thông tin thời gian thực về tình trạng lưới điện, giúp các kỹ sư nhanh chóng phát hiện và xử lý sự cố. Việc kết nối này là rất quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp phán đoán vị trí sự cố đã được áp dụng thành công trên lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn. Việc sử dụng công nghệ hiện đại đã giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

4.1. Đánh Giá Hiệu Quả Phương Pháp

Các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện như Maifi, Saidi, Saifi đã được cải thiện rõ rệt sau khi áp dụng phương pháp mới. Điều này chứng tỏ rằng nghiên cứu đã đạt được mục tiêu đề ra.

4.2. Ứng Dụng Trong Quản Lý Vận Hành

Phương pháp phán đoán vị trí sự cố không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý sự cố mà còn hỗ trợ trong công tác quản lý vận hành lưới điện. Điều này góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ điện năng cho người tiêu dùng.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Nghiên cứu phương pháp phán đoán vị trí sự cố trên lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn đã mở ra hướng đi mới trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Các công nghệ hiện đại sẽ tiếp tục được áp dụng để cải thiện hơn nữa hiệu quả quản lý lưới điện.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu sẽ tiếp tục được mở rộng để áp dụng các công nghệ mới trong lĩnh vực điện lực. Việc cải tiến các phương pháp phán đoán sẽ giúp nâng cao hơn nữa độ tin cậy cung cấp điện.

5.2. Khuyến Nghị Đối Với Ngành Điện

Ngành điện cần đầu tư nhiều hơn vào công nghệ hiện đại và đào tạo nhân lực để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng dịch vụ điện năng. Việc này sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưới điện phân phối khu vực thành phố Quy Nhơn do Công ty Điện lực Bình Định quản lý hiện đang vận hành ở cấp điện áp trung áp 22kV, nhận nguồn trực tiếp từ 3 trạm biến áp 110kV trọng điểm gồm trạm Quy Nhơn 2 (công suất 2x40 MVA), trạm Đống Đa (công suất 63 MVA), trạm Nhơn Hội (công suất 40 + 63 MVA) và liên kết với trạm Sông Cầu. Hệ thống bao gồm 27 xuất tuyến 22kV với tổng chiều dài đường dây trung áp lên tới 304,4 km (trong đó tài sản ngành điện là 232,1 km và tài sản khách hàng là 72,3 km), cùng gần 321,6 km đường dây hạ áp 0,4kV, cấp điện cho 879 trạm biến áp phân phối và phục vụ 76.502 khách hàng. Cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, lưới điện còn tiếp nhận nguồn công suất phân tán từ 688 dự án điện mặt trời mái nhà với tổng công suất lắp đặt 18,8 MWp, khiến cấu trúc lưới điện và trào lưu công suất ngày càng phức tạp.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là khi xảy ra các sự cố ngắn mạch trên đường dây 22kV, phương pháp tuần tra thủ công truyền thống đòi hỏi rất nhiều thời gian và nhân lực để kiểm tra từng phân đoạn, dẫn đến thời gian mất điện kéo dài và làm suy giảm nghiêm trọng các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xây dựng phương pháp phán đoán nhanh, chính xác vị trí điểm ngắn mạch trên lưới điện phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn thông qua việc kết hợp cơ sở dữ liệu giám sát SCADA, phần mềm tính toán chuyên dụng PSS/ADEPT và các bộ chỉ thị cảnh báo sự cố thông minh SRFI. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào toàn bộ lưới điện trung áp 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn trong giai đoạn vận hành năm 2021 - 2022. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc giảm thiểu thời gian ngừng cấp điện, tối ưu hóa các chỉ số kỹ thuật như thời gian mất điện bình quân (SAIDI) và tần suất mất điện bình quân (SAIFI), đồng thời nâng cao hiệu quả quản trị vận hành theo định hướng hiện đại hóa lưới điện thông minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng hai lý thuyết trụ cột: lý thuyết giải tích ngắn mạch trong hệ thống điện ba pha không đối xứng và lý thuyết tự động hóa giám sát điều khiển từ xa SCADA/DMS. Lý thuyết tính toán ngắn mạch áp dụng mô hình ma trận tổng trở tương đương Thevenin tại các nút mạng, cho phép xác định chính xác các đại lượng dòng điện và điện áp khi xảy ra các dạng sự cố khác nhau. Mô hình mạng phân phối trong phần mềm PSS/ADEPT biểu diễn đầy đủ thành phần tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của dây dẫn trên không, cáp ngầm cũng như máy biến áp ba pha nối tam giác hoặc sao nối đất.

Các khái niệm chính được vận hành trong nghiên cứu gồm có: ngắn mạch chạm đất một pha, ngắn mạch nhiều pha, thiết bị tự đóng lại Recloser có tích hợp tủ điều khiển REC523, dao cắt phụ tải kiểu kín (LBS-C) có khả năng lưu trữ dòng điện sự cố, hệ thống quản lý gián đoạn cung cấp điện OMS2 trên nền tảng web, và thiết bị chỉ thị sự cố thông minh SRFI. Hệ thống SCADA ứng dụng giao thức truyền thông tiêu chuẩn IEC 60870-5-101 qua mạng vô tuyến UHF và cáp quang, bảo đảm độ chính xác thu thập dữ liệu đo lường tương tự đạt cấp chính xác nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 với cấp điện áp làm việc định mức 24kV và khả năng chịu điện áp xung sét 125kV.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được trích xuất trực tiếp từ nhật ký vận hành SCADA tại Trung tâm Điều độ B37 Bình Định, cơ sở dữ liệu thông số kỹ thuật thiết bị đóng cắt trên phần mềm OMS2 và lịch sử ghi nhận dòng sự cố từ các bộ chỉ thị SRFI trong giai đoạn 2021 - 2022.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu tiến hành khảo sát tổng thể 27 xuất tuyến 22kV với 202 thiết bị đóng cắt phân đoạn trên toàn thành phố, sau đó sử dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích để đi sâu phân tích, mô phỏng chi tiết trên xuất tuyến XT 477/ĐĐA thuộc trạm 110kV Đống Đa. Lý do lựa chọn XT 477/ĐĐA vì đây là tuyến huyết mạch có công suất cực đại lên tới 11,81 MW, cung cấp điện cho các phường trung tâm gồm Đống Đa, Trần Hưng Đạo, Hải Cảng với kết cấu lưới đa nhánh và mật độ thiết bị phân đoạn dày đặc.

Phương pháp phân tích được lựa chọn là phương pháp mô phỏng số kết hợp đối chiếu thực nghiệm. Tác giả sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô hình hóa toàn bộ sơ đồ 1 sợi của xuất tuyến, giải bài toán ngắn mạch đa điểm dọc theo chiều dài tuyến dây và xây dựng đường đặc tính phụ thuộc giữa dòng điện sự cố với khoảng cách hình học. Kết quả tính toán từ mô hình được đối chiếu trực tiếp với thông số dòng ngắn mạch thực tế ghi nhận tại rơle bảo vệ đầu tuyến và tín hiệu đèn báo của các bộ SRFI lắp đặt tại hiện trường.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT và kiểm chứng qua các sự cố thực tế trên xuất tuyến XT 477/ĐĐA mang lại những kết quả kỹ thuật nổi bật:

Thứ nhất, mô hình tính toán ngắn mạch bằng thuật toán Thevenin trên PSS/ADEPT phản ánh chính xác quy luật biến thiên của dòng sự cố theo vị trí. Khi mô phỏng sự cố ngắn mạch một pha chạm đất trên tuyến chính XT 477/ĐĐA với dòng điện sự cố đo được tại đầu trạm là 6600A, phần mềm đã phán đoán chính xác điểm sự cố nằm trong phân đoạn giữa phân đoạn Tú Xương và phân đoạn Lý Chiêu Hoàng 1, với sai số định vị khoảng cách dưới 3% so với điểm sự cố thực tế ngoài hiện trường.

Thứ hai, đối với dạng sự cố ngắn mạch hai pha không tiếp đất với dòng điện ngắn mạch ghi nhận 3550A, sự phối hợp giữa đồ thị dòng ngắn mạch mô phỏng và trạng thái ghi nhận dòng quá độ tại các dao cắt phụ tải LBS-C đã giúp khoanh vùng phạm vi tìm kiếm xuống chỉ còn 1 phân đoạn dây duy nhất, giảm hơn 80% chiều dài đoạn đường dây cần lực lượng công nhân đi kiểm tra thực tế.

Thứ ba, hệ thống thiết bị chỉ thị sự cố SRFI cho thấy độ nhạy và tính ổn định vượt trội. Thiết bị phát hiện chính xác tình trạng mất áp khi điện áp giảm dưới 45% điện áp định mức (U < 45% Un) và nhận biết dòng tăng đột biến với ngưỡng cài đặt từ 50A đến 1000A. Thời gian trễ tác động cài đặt từ 50ms đến 500ms bảo đảm loại trừ hoàn toàn các dòng xung kích do đóng cắt không tải, đồng thời tự động gửi tin nhắn cảnh báo SMS về máy chủ trung tâm trong vòng 15 đến 30 giây kể từ thời điểm xuất hiện sự cố.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên sự chuẩn xác của phương pháp là việc số hóa toàn diện dữ liệu tổng trở đường dây và liên kết thời gian thực giữa SCADA với mô hình giải tích PSS/ADEPT. Trước đây, khi xảy ra sự cố trên các tuyến đường dây dài và phân nhánh phức tạp, điều độ viên phải thực hiện phương pháp phân đoạn đóng thử từng bước kết hợp tuần tra dọc tuyến, thời gian tìm kiếm điểm lỗi thường kéo dài từ 120 đến 180 phút. Khi áp dụng phương pháp phán đoán tự động, thời gian xác định vị trí sự cố rút ngắn xuống chỉ còn dưới 20 phút, giảm hơn 85% thời gian xử lý sự cố ban đầu.

Toàn bộ kết quả tính toán có thể được hệ thống hóa trực quan qua bảng so sánh đối chiếu giữa dòng ngắn mạch tính toán lý thuyết và dòng ngắn mạch ghi nhận thực tế trên từng nút mạng, kết hợp biểu đồ phân bố dòng ngắn mạch theo khoảng cách từ trạm 110kV Đống Đa đến các phân đoạn phụ tải. Dữ liệu tổng hợp từ chương trình vận hành đơn tuyến OMS2 cho thấy, việc rút ngắn thời gian cô lập điểm sự cố đã giúp cải thiện đáng kể chỉ số độ tin cậy cung cấp điện, ngăn chặn tình trạng mất điện lan rộng sang các khu vực lân cận và giảm thiểu tổn thất điện năng thương mại cho đơn vị quản lý.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và nhân rộng phương pháp phán đoán vị trí sự cố trên lưới điện phân phối, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể:

Thứ nhất, nâng cấp và hoàn thiện hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối (DAS/DMS): Trang bị đồng bộ modem truyền thông vô tuyến UHF và tủ điều khiển REC523 cho toàn bộ 202 thiết bị đóng cắt phân đoạn (gồm Recloser và LBS-C) trên địa bàn thành phố Quy Nhơn, hoàn thành trong lộ trình 12 tháng do Công ty Điện lực Bình Định chủ trì đầu tư.

Thứ hai, tự động hóa luồng trao đổi dữ liệu giữa SCADA, PSS/ADEPT và OMS2: Xây dựng thuật toán chuyển đổi tự động dữ liệu dòng ngắn mạch ghi nhận từ hệ thống MicroSCADA sang phần mềm PSS/ADEPT để lập tức xuất kết quả phán đoán vị trí sự cố trên sơ đồ đơn tuyến OMS2 trong thời gian dưới 2 phút, thực hiện trong vòng 6 tháng bởi Phòng Điều độ B37 phối hợp với Đội Viễn thông và Công nghệ thông tin.

Thứ ba, mở rộng mạng lưới thiết bị chỉ thị cảnh báo sự cố thông minh SRFI: Lắp đặt bổ sung 150 bộ cảnh báo SRFI đạt tiêu chuẩn IEEE 495 và ISO 9001:2015 tại các điểm rẽ nhánh xung yếu và khu vực ven biển dễ bị nhiễm mặn, bảo đảm khả năng chịu dòng ngắn mạch 25kA trong 170ms và tuổi thọ pin nguồn tối thiểu 5 năm, hoàn thành trước quý 4 năm 2023 do Điện lực Quy Nhơn thực hiện.

Thứ tư, tối ưu hóa quy trình kiểm soát các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện: Thiết lập cơ chế giám sát tự động các chỉ số MAIFI, SAIDI, SAIFI trên phần mềm OMS2, đặt mục tiêu giảm thời gian mất điện SAIDI tối thiểu 25% và giảm chỉ số SAIFI 20% trên toàn bộ 27 xuất tuyến trung áp trong vòng 24 tháng tới, dưới sự giám sát trực tiếp của Ban Giám đốc Công ty Điện lực Bình Định.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm 1: Kỹ sư điều độ và kỹ thuật viên vận hành hệ thống điện tại các Trung tâm điều khiển SCADA. Luận văn cung cấp quy trình từng bước khai thác dữ liệu đo xa, phân tích tín hiệu bảo vệ rơle và sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để định vị nhanh điểm ngắn mạch trên lưới 22kV.

Nhóm 2: Cán bộ quản lý kỹ thuật tại các Công ty Điện lực và Điện lực trực thuộc. Nghiên cứu mang đến giải pháp tổng thể về cấu hình thiết bị đóng cắt phân đoạn, ứng dụng phần mềm quản lý gián đoạn OMS2 nhằm nâng cao chỉ số độ tin cậy cung cấp điện và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Nhóm 3: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện, Hệ thống điện và Tự động hóa. Tài liệu là nguồn tham khảo học thuật giá trị về ứng dụng mô hình Thevenin giải tích ngắn mạch trong mạng điện phân phối thực tế có tích hợp nguồn năng lượng tái tạo.

Nhóm 4: Các kỹ sư tư vấn thiết kế và nhà phát triển giải pháp thiết bị điện thông minh. Luận văn cung cấp các tiêu chuẩn kỹ thuật chi tiết, nguyên lý tích hợp thiết bị chỉ thị sự cố SRFI và giải pháp truyền thông vô tuyến trong môi trường lưới điện đô thị.

Câu hỏi thường gặp

Phần mềm PSS/ADEPT đóng vai trò gì trong việc phán đoán vị trí sự cố trên lưới điện? Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng thuật toán ma trận tổng trở Thevenin để giải bài toán phân bố trào lưu và ngắn mạch không giới hạn số nút. Khi nhập giá trị dòng sự cố thực tế đo được từ SCADA (ví dụ 6600A trên XT 477/ĐĐA), phần mềm sẽ đối chiếu với đường đặc tính tổng trở để tính toán chính xác khoảng cách từ trạm nguồn đến điểm chạm chập.

Thiết bị chỉ thị và cảnh báo sự cố SRFI hoạt động theo nguyên lý nào? Thiết bị SRFI được kẹp trực tiếp trên dây pha 24kV mà không cần cắt điện, liên tục theo dõi dòng tải và tốc độ biến thiên dòng điện (di/dt). Khi phát hiện dòng vượt ngưỡng cài đặt (từ 50A đến 1000A) và điện áp sụt dưới 45% Un, thiết bị lập tức nháy đèn xoay 360 độ và gửi tin nhắn SMS cảnh báo về trung tâm trong 50ms đến 500ms.

Cấu trúc lưới điện 22kV thành phố Quy Nhơn có đặc điểm vận hành như thế nào? Lưới điện 22kV Quy Nhơn gồm 27 xuất tuyến với tổng chiều dài 304,4 km, được thiết kế liên kết mạch vòng kín giữa 3 trạm biến áp 110kV nhưng luôn vận hành ở chế độ hở (hình tia) qua 202 thiết bị đóng cắt phân đoạn. Kết cấu này bảo đảm tính linh hoạt cao trong việc chuyển đổi phương thức cấp điện khi xảy ra sự cố.

Hệ thống quản lý mất điện OMS2 hỗ trợ công tác vận hành như thế nào? OMS2 hoạt động trên nền tảng web, thể hiện trực quan sơ đồ đơn tuyến của toàn bộ lưới điện. Hệ thống cho phép điều độ viên cập nhật trạng thái đóng cắt thiết bị, lập lịch công tác, tự động thống kê thời gian mất điện của 76.502 khách hàng và tính toán các chỉ số kỹ thuật SAIDI, SAIFI, MAIFI.

Làm thế nào để hệ thống phân biệt được sự cố thoáng qua và sự cố vĩnh cửu? Sự phân biệt được thực hiện thông qua sự phối hợp giữa chu trình tự đóng lại nhiều lần của Recloser (với các khoảng thời gian trễ t1, t2, t3 lập trình sẵn) và chức năng lọc dòng xung kích của thiết bị SRFI, giúp hệ thống không gửi cảnh báo sai đối với các dao động quá độ tức thời.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết trọn vẹn bài toán nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối thông qua các kết quả then chốt:

• Chuẩn hóa thành công mô hình giải tích ngắn mạch Thevenin cho 27 xuất tuyến trung áp 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn trên phần mềm chuyên dụng PSS/ADEPT.
• Rút ngắn thời gian khoanh vùng và xác định điểm sự cố từ 120 - 180 phút xuống dưới 20 phút trên xuất tuyến trọng điểm XT 477/ĐĐA, với sai số định vị thực tế dưới 3%.
• Tích hợp hiệu quả hệ thống giám sát điều khiển từ xa SCADA với các thiết bị đóng cắt phân đoạn LBS-C, Recloser REC523 và bộ cảnh báo sự cố thông minh SRFI.
• Cung cấp công cụ hỗ trợ đắc lực cho điều độ viên trong việc kiểm soát, tối ưu hóa các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIDI và SAIFI cho hơn 76.000 khách hàng.
• Hoàn thiện khung kiến trúc kỹ thuật và đề xuất lộ trình tự động hóa lưới điện phân phối giai đoạn 2023 - 2025.

Đóng góp chính của công trình là mở ra phương thức vận hành hiện đại, khoa học, kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích số liệu và giám sát thực địa. Các đơn vị quản lý vận hành lưới điện phân phối tại các đô thị có thể liên hệ và áp dụng trực tiếp mô hình này để nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp điện năng an toàn, tin cậy và liên tục.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tìm hiểu về lưới điện phân phối khu vực thành phố Quy Nhơn- tỉnh Bình Định. - Chương 2: Tìm hiểu về kết nối SCADA, phần mềm PSS/ADEPT, OMS và các bộ thiết bị cảnh báo sự cố. - Chương 3: Xây dựng phương pháp phân tích sự cố trên lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. 3 CHƢƠNG I TÌM HIỂU VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUY NHƠN- TỈNH BÌNH ĐỊNH 1.Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn.

- Nguồn điện cấp cho lưới trung áp: Có 3 trạm nguồn 110kV cấp điện cho khu vực thành phố Quy Nhơn qua 27 XT 22kV (Sơ đồ nguyên lý vận hành các XT 22kV khu vực TP Quy Nhơn như Hình 1. Trong đó: - Trạm 110kV Quy Nhơn 2 (QNH2) với công suất 2x40 MVA có 10 XT 22kV:  XT 471/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Quang Trung và một phần phường Nhơn Phú, với Pmax = 9,76MW.  XT 472/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Quang Trung, Nguyễn Văn Cừ và phường Ghềnh Ráng, với Pmax = 6,54MW.  XT 473/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Ngô Mây và một phần phường Nguyễn Văn Cừ, với Pmax = 6,32MW.

 XT 474/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Trần Phú, phường Lê Lợi, với Pmax = 10,61MW.  XT 475/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Ngô Mây, Lê Hồng Phong, Trần Hưng Đạo và Hải Cảnh, với Pmax = 11,6MW. 4  XT 476/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Ngô Mây và Lê Hồng Phong, với Pmax = 4,46MW.  XT 481/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Ngô Mây, Lê Hồng Phong và Lê Lợi, với Pmax = 8,61MW.

 XT 482/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Hải Cảng, Lê Lợi, với Pmax = 8,47MW.  XT 483/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Nguyễn Văn Cừ, với Pmax = 6,87MW.  XT 484/QNH2 cấp điện cho khu vực phường Nguyễn Văn Cừ, Ghềnh Ráng, với Pmax = 6,99MW. - Trạm 110kV Đống Đa (ĐĐA) với công suất 63MVA có 8 XT 22kV:  XT 471/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Nhơn Bình và Thị trấn Tuy Phước- huyện Tuy Phước, với Pmax = 5,49MW.

 XT 473/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Nhơn Bình, Nhơn Phú và Trần Quang Diệu, Nhơn Phú, với Pmax = 7,25MW.  XT 475/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Nhơn Bình và Trần Quang Diệu, với Pmax = 7,80MW.  XT 477/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Đống Đa, Trần Hưng Đạo và Hải Cảng, với Pmax = 11,81MW.  XT 479/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Đống Đa, với Pmax = 7,25MW.

 XT 481/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Đống Đa, với Pmax = 6,65MW. 5  XT 483/ĐĐA cấp điện cho khu vực phường Nhơn Bình và Đống Đa, với Pmax = 6,47MW.  XT 485/ĐĐA cấp điện cho khu vực xã Phước Thuận- huyện Tuy Phước, với Pmax = 4,04MW. - Trạm 110kV Nhơn Hội (NHO) với công suất 40 + 63 MVA có 8 XT 22kV:  XT 472/NHO cấp điện cho phụ tải chuyên dùng Tôn Hoa Sen- Nhơn Hội, với Pmax khoảng 12MW.

 XT 473/NHO cấp điện cho khu vực KKT Nhơn Hội, xã Nhơn Hội, với Pmax = 9,8MW.  XT 474/NHO cấp điện cho phụ tải chuyên dùng Tôn Hoa Sen- Nhơn Hội, với Pmax khoảng 11,5MW.  XT 475/NHO cấp điện cho khu vực KKT Nhơn Hội, với Pmax = 1,2MW.  XT 476/NHO cấp điện cho phụ tải chuyên dùng Tôn Hoa Sen- Nhơn Hội, với Pmax khoảng 11MW.

 XT 477/NHO cấp điện cho khu vực KKT Nhơn Hội, xã Nhơn Hội, với Pmax = MW.  XT 479/NHO cấp điện cho phụ tải chuyên dùng Tôn Hoa Sen- Nhơn Hội, xã Nhơn Hải và thôn Hải Minh- Phường Hải Cảng, với Pmax = 8,9MW.  XT 481/NHO cấp điện cho khu vực FLC Nhơn Lý và Xã Nhơn Lý, với Pmax = 10,3MW. - Trạm 110kV Sông Cầu (SCA) có 1 XT 22kV (477/SCA) cấp điện cho xã đảo Nhơn Châu.1: Sơ đồ nguyên lý tổng thể lưới điện 22kV khu vực TP Quy Nhơn (in A3) 7 - Đường dây trung áp 22kV: 304,4km (tài sản ngành điện là 232,1km, tài sản khách hàng là 72,3km).

- Đường dây hạ áp 0,4kV gần 321,6 km của ngành điện. - Trạm biến áp: 879 TBA (tài sản ngành điện là 390 TBA với công suất lắp đặt gần 146 MVA, tài sản khách hàng là 489 TBA với công suất lắp đặt gần 242 MVA). - Tổng số thiết bị đóng cắt phân đoạn: 202 thiết bị. - Tổng số khách hàng: 76.

- Nguồn điện mặt trời mái nhà: Có 688 dự án ĐMTMN, tổng công suất ĐMTMN lắp đặt trên lưới là 18,8 MWp; có 23 dự án có công suất lắp đặt trên 100kWp với tổng công suất lắp đặt 12,7MWp. Các chủng loại thiết bị đóng cắt hiện hành trên lƣới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn. Recloser – máy cắt tự đóng lại: - Recloser (máy cắt tự đóng lại) thực chất là máy cắt có kèm thêm bộ điều khiển cho phép người ta lập trình số lần đóng cắt lập đi lập lại theo yêu cầu đặt trước, đồng thời đo và lưu trữ lại một số đại lượng cần thiết như U, I, P, thời điểm xuất hiện ngắn mạch. - Recloser thường được trang bị cho những đường trục chính công suất lớn và đường dây dài đắt tiền - Recloser là một thiết bị đóng cắt tự động hoạt động tin cậy và kinh tế dùng cho lưới phân phối đến cấp điện áp 38KV.

Kết cấu gọn nhẹ, dễ lắp đặt, vận hành. Đối với lưới phân phối Recloser là gồm các bộ phận sau: + Bảo vệ quá dòng. + Tự đóng lại (TĐL). + Thiết bị đóng cắt.

8 + Điều khiển bằng tay.2: Recloser NR Thủy Sơn Trang thuộc XT 472/QNH2 Khi xuất hiện ngắn mạch Recloser mở ra (cắt mạch) sau 1 thời gian t1 nó sẽ tự đóng mạch. Nếu sự cố còn tồn tại nó sẽ cắt mạch, sau thời gian t2 Recloser sẽ tự đóng lại mạch. Và nếu sự cố vẫn còn tồn tại nó sẽ lại cắt mạch và sau thời gian t3 nó sẽ tự đóng lại mạch 1 lần nữa và nếu sự cố vẫn còn tồn tại thì lần này Recloser sẽ cắt mạch luôn. Số lần và thời gian đóng cắt do người sử dụng lập trình.

LBS (Load Break Switch) – dao cắt phụ tải: - Dao cắt phụ tải có cấu tạo tương tự như Recloser nhưng không có chức năng bảo vệ, hiện nay các loại daoc cắt tải kiểu kín có thể tích hợp điều khiển xa. Việc đóng mở LBS có thể thực hiện tại chổ bằng sào thao 9 tác, hoặc thao tác bằng điện tại chổ hoặc từ xa (trung tâm điều khiển). Dao cắt tải có 2 loại: + Dao cắt tải kiểu hở (LBS- O): Chỉ có chức năng thao tác đón- cắt tại chổ bằng cần thao tác. + Dao cắt tải kiểu kín (LBS- C): Có chức năng ghi nhận và lưu trữ giá trị dòng điện đi qua (kể cả dòng điện sự cố ngắn mạch).3: LBS- C PĐ D3 lien kết XT 473- 483/QNH2 1.

Kết lƣới và phƣơng thức vận hành cơ bản của lƣới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn. - Lưới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn liên kết mạch vòng khép kín, vận hành ở chế độ hở (hình tia). 10 - Hệ thống điện khu vực thành phố Quy Nhơn vận hành ổn định theo phương thức kết lưới cơ bản và linh hoạt thay đổi phương thức kết lưới khi có sự cố hoặc công tác trên lưới điện đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải trong mọi tình huống. - Trong vận hành thực tế, có thể thay đổi kết lưới để phù hợp với các phương thức vận hành ngắn hạn, nhưng sự thay đổi phải được cập nhật và thông báo kịp thời cho các đơn vị có liên quan và Lãnh đạo Công ty Điện lực Bình Định.

- Phương thức kết lưới cơ bản của lưới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn như sau: Bảng 1.1: Trạng thái đóng cắt các thiết bị của lƣới điện 22kV khu vực thành phố Quy Nhơn: TT Tên Máy cắt và PĐ Đóng Cắt 1 XT 471/QNH2: MC 471/QNH2, PĐ Thành Thái, PĐ Tô Hiệu, PĐ TTCN, PĐ Tân Đại Minh 2, PĐ Tân Đại Minh 1, PĐ Trường Lái 2, PĐ Trường Lái 1, PĐ Quang  Trung, PĐ Tây Sơn 1, PĐ Tây Sơn 2, PĐ Nguyễn Xuân Nhĩ 1, PĐ Nguyễn Xuân Nhĩ 2, PĐ Vĩnh Sơn PĐ Hồ Le, PĐ Cơ Khí Thống Nhất, PĐ Suối Trầu.  2 XT 472/QNH2: MC 472/QNH2, PĐ Bãi Dài.  PĐ Hồ Le, PĐ Phục Hồi Chức Năng, PĐ LL Quy  Hòa - Bãi Dài, PĐ Lam Sơn. 3 XT 473/QNH2: MC 473/QNH2, PĐ Nguyễn Thái Học, PĐ Tỉnh Đội, PĐ Lê Lai, PĐ Đại Học Sư Phạm, PĐ An  Dương Vương 1, PĐ An Dương Vương 2, PĐ Hải Âu 1, PĐ Hải Âu 2, PĐ Cao Đẳng Nghề 1.

PĐ Vũ Bảo, PĐ Phục Hồi Chức Năng, PĐ D3, PĐ  Cao Đẳng Nghề 2, PĐ Diên Hồng. 11 4 XT 474/QNH2: MC 474/QNH2, PĐ Ngô Mây, PĐ Eo Biển, PĐ BV Đa Khoa, PĐ Nguyễn Huệ, PĐ Kim Đình, PĐ  Nam Việt 1, PĐ Nam Việt 2, PĐ KS Quy Nhơn, PĐ Viettel 2 PĐ Chợ Khu 2, PĐ Trần Phú, PĐ Lê Hồng Phong 1, PĐ Ngân Hàng, PĐ Cổ Loa, PĐ Đinh Bộ Lĩnh  2, PĐ LK Viettel, PĐ T.Cập Bờ 1 5 XT 475/QNH2: MC 475/QNH2, PĐ Bàu Sen, PĐ Ga, PĐ Điện Lực, PĐ Hoàng Hoa Thám, PĐ QD Đánh Cá, PĐ  Hải Quan. PĐ Vũ Bảo, PĐ Bộ Đội Biên Phòng, PĐ Chợ Cây Me, PĐ Việt Cường, PĐ Bạch Đằng, PĐ Đống Đa,  PĐ Phan Đình Phùng, PĐ Cầu Đen, PĐ Phan Chu Trinh 2. 6 XT 476/QNH2: MC 476/QNH2.

 PĐ UB Đống Đa, PĐ Bà Hỏa.  7 XT 481/QNH2: MC 481/QNH2, PĐ C34, PĐ C45, PĐ Thư Viện, PĐ 05- Trần Phú, PĐ Hai Bà Trưng 1, PĐ Phạm  Ngọc Thạch. PĐ Diên Hồng, PĐ Chợ Khu 2, PĐ BĐ Biên  Phòng, PĐ Trần Phú, PĐ Đài Truyền Hình. 8 XT 482/QNH2: MC 482/QNH2, PĐ Mai Xuân Thưởng, PĐ Tăng  Bạt Hổ, PĐ Chùa Ông, PĐ C81, PĐ Trần Quý Cáp.

PĐ Việt Cường, PĐ Lê Hồng Phong 2, PĐ Lê Hồng Phong 1, PĐ Đài Truyền Hình, PĐ Phan  Đình Phùng, PĐ Bạch Đằng, PĐ Cao Thắng, PĐ Ngân Hàng. 9 XT 483/QNH2: MC 483/QNH2, PĐ Gia Binh, PĐ Nguyễn Thị  Định, PĐ Faros, PĐ MV1- MV4, PĐ MV4- MV1, 12 PĐ FLC1, PĐ FLC2, PĐ K200- 1, PĐ K200- 2, PĐ Chương Dương 1, PĐ Chương Dương 2, PĐ Tấn Phát 1, PĐ Tấn Phát 2. PĐ Lý Thái Tổ, PĐ D3, PĐ Cao Đẳng Nghề 2, PĐ  Ghềnh Ráng. 10 XT 484/QNH2: MC 484/QNH2, PĐ Cần Vương, PĐ Quy Hòa.

 PĐ Lý Thái Tổ, PĐ Lam Sơn, PĐ Ghềnh Ráng,  PĐ.LL QH- BD 11 XT 471/ĐĐA: MC 471/ĐĐA, PĐ Trường Úc  PĐ Đào Tấn 2.