Chương 1: Tổng quan. Tóm tắt những nghiên cứu trước đây, trình bày các hướng nghiên trước đây, trình bày phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, điểm mới, ý nghĩa và bố cục của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Trình bày sơ lược về các bảo vệ rơle hiện nay đang được áp dụng trên thế giới cũng như tham khảo thực tế một mô hình bảo vệ rơle mới nhất hiện nay đang áp dụng tại Việt Nam.
Trình bày tóm tắt về các rơle bảo vệ quá dòng và đặt biệt là rơle quá dòng cắt theo đặt tuyến phụ thuộc thời gian – dòng điện. Chương 3: Bài toán phối hợp bảo vệ rơle. Bài toán tính toán phối hợp bảo vệ rơle. Các điều kiện ràng buộc của bài toán.
Đề xuất phương pháp tính toán phối hợp. Chương 4: Áp dụng các thuật toán PSO. Giới thiệu các phương pháp PSO. 5 Áp dụng các phương pháp PSO vào bài toán.
Chương 5: Kết quả. Xuất kết quả số và hình ảnh khi chạy chương trình mô phỏng – lập trình. Chương 6: Kết luận. Đánh giá kết quả và đưa ra hướng phát triển của đề tài.
6 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Rơle bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện. Bảo vệ đường dây. - Đối với đường dây 220kV gồm có các bảo vệ chính: bảo vệ so lệch đường dây 87L, bảo vệ khoảng cách 21. Bảo vệ dự phòng: bảo vệ khoảng cách 21, bảo vệ quá dòng có hướng 67/67N, bảo vệ quá dòng 50/51, bảo vệ quá dòng thứ tự không 50/51N.
- Đối với đường dây 66kV – 110kV gồm có các bảo vệ chính: bảo vệ khoảng cách 21. Bảo vệ dự phòng: bảo vệ quá dòng có hướng 67/67N, bảo vệ quá dòng 50/51, bảo vệ quá dòng thứ tự không 50/51N. Đối với đường dây 15kV – 23kV không có nguồn diesel: chỉ cần bảo vệ quá dòng 50/51, bảo vệ quá dòng thứ tự không 50/51N, rơle tự động đóng lại 79. Đối với đường dây 15kV – 23kV có nguồn diesel cần có thêm rơle quá dòng có hướng 67/67N.1: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle ngăn lộ đường dây một trạm tích hợp tại truyền tải điện Việt Nam.
Bảo vệ thanh cái. Bảo vệ thanh cái gồm bảo vệ chính: bảo vệ thanh cái 87Bus, bảo vệ dự phòng: bảo vệ quá dòng 50/51, bảo vệ quá dòng thứ tự không 50/51N.3 Bảo vệ máy biến thế. Bảo vệ có điện: Bảo vệ so lệch máy biến thế 87T1, Bảo vệ so lệch máy biến thế 87T2, Bảo vệ chống chạm đất gần điểm trung tính máy biến thế 50REF, bảo vệ quá dòng có hướng 67/ 67N, bảo vệ quá dòng 50/51, bảo vệ quá dòng thứ tự không 50/51N. Bảo vệ không điện: + Rơle hơi 96: Rơle này đặt nối giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ.
Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh ra Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle ngăn lộ đi qua rơle này tùy mức độ nặng tổng máy biến thế một trạm tích hợp tại nhẹ mà rơle này gửi tín hiệu đi báo truyền tải điện Việt Nam. động hoặc cắt máy cắt các đầu máy biến thế. + Rơle áp suất 63, 63OLTC đặt tại thân máy chính và bộ đổi nấc máy biến thế Khi có sự cố bên trong máy biến thế, áp suất tăng tùy mức độ nặng nhẹ mà rơle này gửi tín hiệu đi báo động hoặc cắt máy cắt các đầu máy biến thế. + Rơle mức dầu 33: Dùng để báo động khi mức dầu tăng cao hoặc giảm thấp.
+ Rơle nhiệt độ dầu 26O, nhiệt độ cuộn dây 26W: Dùng để báo động hoặc cắt máy cắt các đầu máy biến áp tùy theo nhiệt độ cài đặt, đồng thời gửi tín hiệu khởi động hệ thống làm mát máy biến thế. 9 + Rơle dòng dầu 80: Khi dòng dầu đạt vận tốc lớn hơn vận tốc chỉnh định rơle sẽ gửi tín hiệu tác động cắt máy cắt các đầu máy biến thế.3: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle máy biến thế một trạm tích hợp tại truyền tải điện Việt Nam.2 Rơle bảo vệ quá dòng. Bảo vệ quá dòng có thể làm việc theo đặc tính thời gian độc lập (đường 1) hoặc phụ thuộc (đường 2) hoặc hỗn hợp (đường 3;4). Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc 10 tính thời gian độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, còn đối với bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch càng lớn thì thời gian tác động càng bé.1 Bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian độc lập.
Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính toán và cài đặt của bảo vệ khá đơn giản và dễ áp dụng. Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao cho có thể cắt ngắn mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được tính chọn lọc của các bảo vệ.4: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng độc lập (1), phụ thuộc (2) và hỗn hợp (3, 4) Hiện nay thường dùng 3 phương pháp phối hợp giữa các bảo vệ quá dòng liền kề là phương pháp theo thời gian, theo dòng điện và phương pháp hỗn hợp giữa thời gian và dòng điện.1 Phối hợp các bảo vệ theo thời gian. Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời 11 gian của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn).1) Trong đó: - tn: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.
- Δt: bậc chọn lọc về thời gian được xác định bởi công thức: Δt = ER.t(n-1)max + tMC (n-1) + tqt +tdp+ tdp (2.2) Với: - ER: sai số thời gian tương đối của chức năng quá dòng cấp đang xét (có thể gây tác động sớm hơn) và cấp bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động của bảo vệ), đối với rơle số thường ER = ( 3 ÷ 5)% tuỳ từng rơle. - tMC (n-1): thời gian cắt của máy cắt cấp bảo vệ trước, thường có giá trị lấy bằng (0,1 ÷ 0,2) sec đối với MC không khí, (0,06 ÷ 0,08) sec với MC chân không và (0,04 ÷ 0,05) sec với MC khí SF6. - tqt: thời gian sai số do quán tính khiến cho rơle vẫn ở trạng thái tác động mặc dù ngắn mạch đã bị cắt, với rơle số tqt thường nhỏ hơn 0,05 sec. - tdp: thời gian dự phòng.
Đối với rơle điện cơ bậc chọn lọc về thời gian Δt thường được chọn bằng 0,5 sec, rơle tĩnh khoảng 0,4 sec còn đối với rơle số Δt = (0,2 ÷ 0,3) sec tùy theo loại máy cắt được sử dụng. 12 Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ IKĐB trong trường hợp này được xác định bởi: K at .3) Ktv Trong đó: - Kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắn mạch ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động). - Kmm: hệ số mở máy, có thể lấy Kmm= (1. - Ktv: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, có thể lấy trong khoảng (0,85 ÷ 0,95).
Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv ở đây xuất phát từ yêu cầu đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo vệ khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy của các động cơ sau khi TĐL đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không được tác động. Giá trị dòng khởi động của bảo vệ cần phải thoả mãn điều kiện: Ilvmax < IKĐB < IN min (2.4) Với: - Ilv max: dòng điện cực đại qua đối tượng được bảo vệ, thường xác định trong chế độ cực đại của hệ thống, thông thường: Ilv max = (1,05 ÷ 1,2).5) Trong trường hợp không thoả mãn điều kiện (2.4) thì phải sử dụng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp. - IN min: dòng ngắn mạch nhỏ nhất khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ. 13 Khi yêu cầu phải cài đặt giá trị dòng khởi động cho rơle, giá trị này sẽ được tính theo công thức: K s(3) .6) nI Trong đó: - nI: tỷ số biến đổi của BI.
- K sđ(3) : hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào cách mắc sơ đồ BI. - Đối với sơ đồ sao hoàn toàn K sđ(3) 1 hoặc sao khuyết thì còn sơ đồ số 8 thì K sđ(3) 3 .2 Phối hợp các bảo vệ theo dòng điện. Thông thường ngắn mạch càng gần nguồn thì dòng ngắn mạch càng lớn và dòng ngắn mạch này sẽ giảm dần khi vị trí điểm ngắn mạch càng xa nguồn. Yêu cầu đặt ra ở đây là phải phối hợp các bảo vệ tác động theo dòng ngắn mạch sao cho rơle ở gần điểm ngắn mạch nhất sẽ tác động cắt máy cắt mà thời gian tác động giữa các bảo vệ vẫn chọn theo đặc tính thời gian độc lập.
Nhược điểm của phương pháp này là cần phải biết công suất ngắn mạch của nguồn và tổng trở đường dây giữa hai đầu đường dây đặt rơle mà ta cần phải phối hợp để đảm bảo tính chọn lọc. độ chính xác của bảo vệ có thể sẽ không đảm bảo đối với các đường gần nguồn có công suất ngắn mạch biến động mạnh hoặc ngắn mạch qua tổng trở có giá trị lớn. Do những nhược điểm trên mà phương pháp phối hợp theo dòng điện thường sử dụng để bảo vệ các đường dây có công suất nguồn ít biến động và cho một dạng ngắn mạch. 14 Phương pháp này tính theo dòng ngắn mạch pha và lựa chọn giá trị đặt của bảo vệ sao cho rơle ở gần điểm sự cố nhất sẽ tác động.
Giả sử xét ngắn mạch 3 pha N (3) tại điểm N2 trên hình 2.6, giá trị dòng ngắn mạch tại N2 được xác định theo công thức: c.7) 3(Znguon Z AB ) Trong đó: - Unguồn: điện áp dây của nguồn. - c: hệ số thay đổi điện áp nguồn, có thể lấy c = 1,1. - Znguồn: tổng trở nguồn, được xác định bằng: 2 U ngu Z nguon on (2.8) S NM - với SNM là công suất ngắn mạch của nguồn.