CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Mục tiêu phát triến kinh tế của đất nước ta hiện nay là : Công nghiệp hoá và hiện đại hoá, phấn đấu cho dân dàu nước mạnh xã hội công bằng văn minh. Vì vậy, ngành công nghiệp điện năng có một vai trò vô cùng quan trọng, đòi hỏi hệ thống điện nước ta phải phát triển không ngừng cùng với những ứng dụng của thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến trên toàn thế giới. Điện năng là một nhu cầu không thế thiếu được trong đời sống kinh tế xã hội.
Việc sản xuất, truyền tải điện năng phải qua nhiều khâu, nhiều giai đoạn phức tạp, nên không thế tránh khỏi những sự cố hư hỏng. Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cho các hộ tiêu thụ điện, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống cần phải sử dụng rộng rãi và có hiệu lực những phương tiện bảo vệ và điều chỉnh tự động trong hệ thống. Trong các thiết bị bảo vệ này rơle là thiết bị đóng vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển kỹ thuật điện nói chung và các hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ trong mấy năm gần đây đã có những tiến bộ và biến đổi vượt bậc.
Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho phép chế tạo những loại bảo vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy của các bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầm lẫn khi có những đột biến của phụ tải, khi có hư hỏng trong mạch điện áp hoặc khi có dao động điện. Nhằm hoàn thiện các phương pháp dự phòng trong các hệ thống khi có hỏng hóc trong các sơ đồ bảo vệ và các sơ đồ điều khiển máy cắt điện cũng như khi bản thân máy cắt điện bị trục trặc. 1 Luan van Do đó các thiết bị rơle bảo vệ ra đời nằm mục đích ngăn ngừa hạn chế những sự cố, hư hỏng. Đảm bảo an toàn cho người, thiết bị, không bị phá huỷ, hoặc hạn chế tới mức tối đa có thế được những thiệt hại do sự cố gây ra, duy trì sự làm việc liên tục, ốn định cho hệ thống sản suất, truyền tải tiêu thụ điện năng.
Các phương pháp tối ưu hóa thường để tiếp cận các cài đặt rơle quá dòng tải tập trung vào việc giảm thiểu thời gian tác động của rơle với dòng sự cố tối đa để đẩy nhanh thời gian giải trừ sự cố. Tuy nhiên, để tính toán, đánh giá liệu toàn bộ đường cong rơle của mỗi cặp rơle luôn đáp ứng các ràng buộc đối với đường cong đối tượng là khá khó khăn vì các đường cong có thể có độ dốc khác nhau. Ngoài ra, thời gian phối hợp ở vị trí gần nhất cho các đường cong của một cặp rơle và thời gian cắt dòng ngắn mạch lớn nhất nên được kiểm tra để xác nhận phối hợp. Vì vậy, Luận văn trình bày áp dụng các Phương pháp PSO để tính toán cài đặt rơle, đảm bảo rằng các đường cong của sự phối hợp quá dòng không giao với nhau, thỏa mãn phối hợp thời gian trễ và thời gian cắt dòng ngắn mạch lớn nhất.
Nghiên cứu một trường hợp liên quan đến một hệ thống điện công nghiệp thể hiện tính hiệu quả của phương pháp được đề xuất bằng cách xác nhận các kết quả của phối hợp điều chỉnh tối ưu.2 Các nghiên cứu liên quan. Các vấn đề phối hợp rơ le quá dòng (OCR) là một bài toán quan trọng trong hệ thống điện nhằm cô lập nhanh chóng phần tử bất thường trong hệ thống đảm bảo tính chọn lọc, nhanh chóng đã được nghiên cứu và đưa ra nhiều phương pháp giải trong những năm gần đây. Bài toán quan trọng này đã thu hút một số lượng lớn các nhà nghiên cứu tham gia và công bố các công trình áp dụng các phương pháp toán như: A new comprehensive genetic algorithm method for optimal overcurrent rơles coordination [1], Using genetic algorithm for overcurrent rơle coordination 2 Luan van in industrial power system [2], Application of genetic algorithm for overcurrent rơle coordination [3], Overcurrent rơle coordination by evolutionary programming [4], Optimal coordination of overcurrent rơles using a modified particle swarm optimization [5], A novel optimal setting for directional over current rơle coordination using particle swarm optimization [6], Study of solving the coordination curve intersection of inverse-time overcurrent rơles in subtransmission systems[7], A novel approach to fast eliminating the characteristic curves crossing problem of rơle coordination in radial subtransmission networks[8], IEEE recommended practice for protection and coordination of industrial and commercial power systems[9], Optimal coordination of directional overcurrent rơle coordination [10], Protective device coordination in an industrial power system with multiple sources [11], Overcurrent rơle coordination by evolutionary programming [12], Optimal coordination of directional overcurrent rơle in interconnected power systems [13], IEEE standard inverse-time characteristic equations for overcurrent rơles [14], Computer representations of overcurrent rơle characteristics [15].Overcurrent Rơle Coordination Optimization with Partial Differentiation Approach for the Validation of Coordination Violation [16]. Phương pháp thiết lập thông thường của OCR các đường cong rơle từ đường cong trên tới đường cong kế tiếp bằng cách chọn tap dòng điện và thời gian để đạt được sự bảo vệ thích ứng.
phối hợp để bảo vệ một hệ thống điện là tốn kém và tốn thời gian; Ngoài ra, các cài đặt không dễ dàng xác nhận OCRs, về số lượng các thiết bị ANSI 51, 67, 51N / G/V và 67N/G, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện công nghiệp như là thiết bị bảo vệ chính nhờ độ tin cậy, hiệu quả về chi phí và sự lựa chọn. Hiện nay không có cách tiếp cận có hệ thống hiệu quả nào hiện có sẵn cho OCR, phân tích phối hợp đường cong thời gian – dòng điện (TC) chồng chéo. Vì vậy, 3 Luan van Luận văn trình bày áp dụng các Phương pháp PSO để tính toán cài đặt rơle, đảm bảo rằng các đường cong của sự phối hợp quá dòng không giao với nhau, thỏa mãn phối hợp thời gian và thời gian cắt dòng ngắn mạch lớn nhất.3 Mục tiêu nghiên cứu. Trình bày một các phương pháp PSO để tính toán phối hợp bảo vệ rơle, đảm bảo rằng các đường cong của sự phối hợp quá dòng không giao với nhau và vi phạm phối hợp thời gian trễ cũng như thời gian cắt tại dòng ngắn mạch lớn nhất.
Nghiên cứu một trường hợp liên quan đến một hệ thống điện công nghiệp thể hiện tính hiệu quả của phương pháp được đề xuất bằng cách xác nhận các kết quả của phối hợp điều chỉnh tối ưu.4 Phương pháp nghiên cứu. Áp dụng các phương pháp PSO để tính toán cài đặt tối ưu cho rơle bảo vệ quá dòng thời gian.5 Phạm vi nghiên cứu. Phối hợp OCR cho một hệ hệ thống điện nhỏ.6 Điểm mới của đề tài. Xây dựng phương pháp PSO cải tiến.
Kết quả cho thấy các phương pháp PSO cải tiến cho kết quả nhanh và ổn định hơn so với phương pháp PSO cổ điển cũng như các phương pháp trước đó. Áp dụng và xác nhận tính hiệu quả của phương pháp được đề xuất bằng cách tính toán một mạng điện cụ thể, xác nhận các kết quả của phối hợp điều chỉnh tối ưu. Giá trị thực tiễn. Nghiên cứu tính toán cài đặt bảo vệ rơle quá dòng trong hệ thống điện điều này có ý nghĩa hết sức quang trọng trong việc đảm bảo liên tục cung cấp điện, chất lượng điện năng cũng như bảo vệ cho thiết bị và con người.
Ứng dụng cho các tổ máy nhiệt điện trong hệ thống. Sử dụng tài liệu cho bài toán tối ưu. Sử dụng thuật toán cũng như phương pháp nghiên cứu cho các nghiên cứu khác.8 Bố cục của đề tài. 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 Luan van 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 Luan van 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. 7 Luan van Hình 2.1: 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.