Tài liệu Ứng dụng phương pháp điều phối bảo vệ giữa relay quá dòng không hướng, recloser và chì bảo vệ có xét đến dòng ngắn mạch ngược của các nguồn phân tán trên lưới điện phân phối pc gia định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGUYÊN KHANG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU PHỐI BẢO VỆ GIỮA RELAY QUÁ DÒNG KHÔNG HƯỚNG, RECLOSER VÀ CHÌ BẢO VỆ CÓ XÉT ĐẾN DÒNG NGẮN MẠCH NGƯỢC CỦA CÁC NGUỒN PHÂN TÁN TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PC GIA ĐỊNH Chuyên ngành: Quản lý năng lượng Mã số: 8510602 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Võ Ngọc Điều ...................................... Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Phạm Đình Anh Khôi ................................. Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Hữu Vinh ............................................... Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 09 tháng 01 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. TS. Lê Kỷ – Chủ tịch hội đồng 2. TS. Lê Thị Tịnh Minh – Thư ký hội đồng 3. PGS. TS. Phạm Đình Anh Khôi – Phản biện 1 4. TS. Nguyễn Hữu Vinh – Phản biện 2 5. TS. Lê Văn Đại – Ủy viên hội đồng Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS. LÊ KỶ TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Nguyên Khang...................MSHV: 1970689 .................................... Ngày, tháng, năm sinh: 14/02/1994 ......................Nơi sinh: Tp.HCM ................................. Chuyên ngành: Quản lý năng lượng......................Mã số: 8510602 ..................................... I. TÊN ĐỀ TÀI: - Ứng dụng phương pháp điều phối bảo vệ giữa relay quá dòng không hướng, recloser và chì bảo vệ có xét đến dòng ngắn mạch ngược của các nguồn phân tán trên lưới điện phân phối PC Gia Định ..................................................................................................... - Applying coordination of non-directional overcurrent relays, reclosers and fuses considering reverse short-circuit currents of DGs to Gia Dinh distribution networks.... NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1) Tìm hiểu tổng quan về các hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối; 2) Đưa ra phương pháp điều phối bảo vệ trên lưới điện phân phối có nguồn phân tán; 3) Ứng dụng phương pháp điều phối đề xuất trên để tính toán điều phối cho lưới điện phân phối PC Gia Định; 4) Ghi nhận kết quả, đánh giá khi áp dụng cho một tuyến dây thực tế của PC Gia Định ........................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/09/2021....................................................................... III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 12/12/2021 ..................................................... IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Võ Ngọc Điều ....................................................... .................................................................................................................................. Tp.HCM, ngày … tháng … năm … CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS. TS. Võ Ngọc Điều TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Ngọc Điều, Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và luôn có sự phản hồi tỉ mỉ trong thời gian sớm nhất trong suốt thời gian qua nhằm giúp tôi có thể hoàn thành luận văn này. Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, tôi đã được Thầy truyền đạt những kiến thức quý báu và đây chắc chắn là hành trang để tôi có thể sử dụng trong sự nghiệp của mình. Ngoài ra, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Duy Phúc vì đã hỗ trợ trong việc thực hiện mô phỏng, xây dựng thuật toán điều phối bảo vệ trình bày trong luận văn. Có lẽ kiến thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó, trong quá trình hoàn thành luận văn, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý thầy cô. Xin chân thành cảm ơn. Học viên/ Tác Giả Trần Nguyên Khang HVTH: Trần Nguyên Khang i CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều TÓM TẮT LUẬN VĂN Hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn dòng điện sự cố ảnh hưởng đến các phần tử có điện. Với cấu trúc hình tia đặc trưng, hệ thống bảo vệ của LĐPP thường sử dụng Rơle, recloser và chì bảo vệ, và hoạt động theo nguyên lý so sánh dòng điện thực tế có vượt quá dòng điện cho phép vận hành của các phần tử mang điện. Trong khi Rơle bảo vệ thường được dùng để bảo vệ cho toàn bộ tuyến dây trung thế thì recloser và chì bảo vệ lần lượt được bố trí để bảo vệ cho các phân đoạn và nhánh rẽ. Ngày nay với sự tham gia của các nguồn phân tán (DG) trong LĐPP, thì dòng ngắn mạch ngược (SCC) được đưa vào bởi các DG, có thể dẫn đến tác động sai của Rơle, relcoser và cầu chì. Nhằm đảm bảo độ nhạy và tính chọn lọc của các thiết bị Rơle, recloser và chì, việc tính toán và kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa chúng là rất cần thiết. Chính vì vậy, luận văn này trình bày về một phương pháp tính toán, kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa Rơle, recloser và chì bảo vệ trong LĐPP có chứa nguồn điện phân tán. Thông qua phương pháp này, người vận hành tại các Công ty Điện lực có thể xác định được trị số cài đặt cho Rơle, recloser và chọn được loại chì bảo vệ nhằm đảm bảo tính phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ (TBBV) liền kề nhau. Bằng cách thu thập dữ liệu từ LĐPP thực tế của Công ty Điện lực Gia Định, mô hình nguồn điện phân tán để mô phỏng trên phần mềm ETAP kết hợp với kết quả tính toán theo phương pháp đề xuất đã cho thấy sự hiệu quả khi điều phối bảo vệ các Rơle, recloser và chì trên LĐPP có sự tham gia của các nguồn phân tán. HVTH: Trần Nguyên Khang ii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều ABSTRACT The protection systems of the distribution netwworks is very important in preventing fault. Non-directional overcurrent relays (NDOCRs), reclosers and fuses are the main protection equipment for radial distribution networks. While protective relays are usually used to protect the entire line, the reclosers and fuses are arranged to protect segments and branches. Nowadays, by installing distributed generators (DGs) in the network, reverse short-circuit currents (SCC), injected from DGs, can lead to false tripping of NDOCRs, Reclosers and false melting of fuses. In order to ensure the sensitivity and selectivity of the relays, reclosers and fuses, it is necessary to calculate and check the protection coordination between them. Therefore, this thesis presents a method to calculate and check the protection coordination between relays, reclosers and fuses in DGs-contained distribution networks. Through this method, operators at Power Companies can determine setting values for relays, reclosers and select fuse types to ensure coordination between them. By collecting data from the actual distribution network of Gia Dinh Power Company for simulation on ETAP software combined with the calculation results according to the proposed method has shown the effectiveness when coordinating protection of relays, reclosers and fuses on the DGs-contained distribution network. HVTH: Trần Nguyên Khang iii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Ứng dụng phương pháp điều phối bảo vệ giữa relay quá dòng không hướng, recloser và chì bảo vệ có xét đến dòng ngắn mạch ngược của các nguồn phân tán trên LĐPP PC Gia Định” là một công trình nghiên cứu độc lập, không sao chép từ những công trình nghiên cứu khác. Đề tài là một sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS Võ Ngọc Điều. Trong quá trình thực hiện luận văn, các tài liệu tham khảo đã được trích dẫn nguồn gốc rõ ràng và trung thực. Tôi xin hoàn toàn trách nhiệm nếu có vấn đề liên quan đến bản quyền hoặc đề tài nghiên cứu có tính trùng lắp. Học viên/ Tác Giả Trần Nguyên Khang HVTH: Trần Nguyên Khang iv CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................... 1 1.1. Giới thiệu khái quát và hướng tiếp cận của đề tài ..................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 1 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 1 1.2.2. Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 2 1.3. Nội dung nghiên cứu và giới hạn.............................................................. 3 1.3.1. Phạm vi và nội dung nghiên cứu .......................................................... 3 1.3.2. Giới hạn nghiên cứu............................................................................. 3 1.4. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện...................................................... 4 1.5. Cấu trúc của luận văn ............................................................................... 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VIỆC KIỂM TRA TÍNH PHỐI HỢP BẢO VỆ TRÊN LĐPP .................................................................................................... 7 2.1. Hệ thống bảo vệ của LĐPP ...................................................................... 7 2.2. Những phương pháp phối hợp bảo vệ cho LĐPP...................................... 8 2.2.1. Phương pháp phối hợp bảo vệ dựa vào thời gian ................................. 8 2.2.2. Phương pháp phối hợp bảo vệ thông qua sự hỗ trợ của hệ thống mạng truyền dẫn thông tin ......................................................................................... 8 2.2.3. Các phương pháp phối hợp bảo vệ khác............................................. 10 2.2.3.1. Phương pháp dựa trên nguyên lý quá dòng và các thành phần thứ tự ……………………………………………………………………………….10 2.2.3.2. Phương pháp thiết lập hệ thống bảo vệ tự thích nghi .................. 11 2.2.3.3. Phương pháp dựa vào giá trị điện áp, tổng dẫn và so lệch dòng điện ……………………………………………………………………………….12 2.3. Những phương pháp kiểm tra nguy cơ mất phối hợp bảo vệ trên LĐPP . 13 HVTH: Trần Nguyên Khang v CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều 2.4. Nhận xét ................................................................................................ 14 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU PHỐI BẢO VỆ CÁC TBBV TRÊN LĐPP CÓ NGUỒN PHÂN TÁN ............................................................. 16 3.1. Các vấn đề của việc phối hợp bảo vệ trên LĐPP có sự hiện diện của nguồn phân tán. ............................................................................................................ 16 3.2. Sự ảnh hưởng của nguồn phân tán đối với hệ thống bảo vệ của LĐPP khi sự cố xảy ra. ...................................................................................................... 17 3.3. Phương pháp điều phối bảo vệ đề xuất có sử dụng thuật toán tìm kiếm tối ưu trọng trường.................................................................................................. 18 3.3.1. Phối hợp chì với chì ........................................................................... 18 3.3.2. Phối hợp chì với Recloser .................................................................. 19 3.3.3. Phối hợp NDOCR và Recloser dựa trên thuật toán thuật toán tìm kiếm tối ưu trọng trường ........................................................................................ 19 3.3.3.1. Mô hình hóa các đặc tính của NDOCR, recloser ........................ 19 3.3.3.2. Hàm mục tiêu của điều phối hợp bảo vệ quá dòng ...................... 20 3.3.3.3. Ràng buộc phối hợp của NDOCR, recloser ................................ 21 3.3.3.4. Chọn dòng khởi động cho chức năng 51P và 51G ...................... 22 3.3.3.5. Chọn dòng khởi động cho chức năng 50P và 50G ...................... 23 3.3.3.6. Giải thuật điều phối bảo vệ sử dụng thuật toán tìm kiếm tối ưu trọng trường ……………………………………………………………………………….24 3.3.4. Tóm tắt giải pháp đề xuất điều phối bảo vệ các TBBV trên LĐPP có sự tham gia của nguồn phân tán ......................................................................... 29 CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT VÀO CÁC XUẤT TUYẾN THUỘC LĐPP CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH................... 31 4.1. Kiểm tra tính phối hợp của các TBBV trên LĐPP Công ty Điện lực Gia Định bằng phần mềm ETAP .............................................................................. 31 HVTH: Trần Nguyên Khang vi CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều 4.1.1. Giới thiệu tuyến dây thực tế được mô phỏng thuộc Công ty Điện lực Gia Định ……………………………………………………………………………………... 31 4.1.2. Xây dựng mô hình mô phỏng và kiểm tra tính phối hợp bảo vệ các thiết bị bằng Phần mềm ETAP. .............................................................................. 33 4.2. Sự ảnh hưởng khi xuất hiện nguồn phân tán (DG) .................................. 38 4.2.1. Mô hình mô phỏng thứ nhất ............................................................... 39 4.2.2. Mô hình mô phỏng thứ hai ................................................................. 42 4.3. Áp dụng phương pháp đề xuất để kiểm tra tính toán điều phối bảo vệ. ... 44 4.3.1. Khi không có nguồn DG ..................................................................... 44 4.3.2. Mô hình thứ nhất: Khi lưới điện có nguồn DG 1130kW xuất hiện giữa rơle 474 và recloser 475 ................................................................................ 60 4.3.3. Mô hình thứ hai: khi lưới điện có nguồn DG 1130kW xuất hiện sau recloser 475 ................................................................................................... 75 4.4. Nhận xét kết quả mô phỏng.................................................................... 76 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................... 78 5.1. Kết luận ................................................................................................. 78 5.2. Hướng phát triển .................................................................................... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 79 HVTH: Trần Nguyên Khang vii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Những nội dung nghiên cứu chính trong luận văn .................................... 3 Hình 3.1: LĐPP điển hình không có nguồn phân tán ............................................. 16 Hình 3.2: Dòng ngắn mạch qua các thiết bị khi có sự xuất hiện của nguồn DG...... 17 Hình 3.3: Sự ảnh hưởng của dòng ngắn mạch ngược do nguồn DGi đưa vào lưới . 18 Hình 3.4: Đặc tính quá dòng có thời gian (51P/51G) ............................................. 20 Hình 3.5: Lưu đồ áp dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu trọng trường GSA ................ 27 Hình 3.6: Giao diện công cụ chạy giải thuật GSA .................................................. 28 Hình 3.7: File chứa dữ liệu đầu vào (input)............................................................ 29 Hình 3.8: Lưu đồ áp dụng phương pháp điều phối bảo vệ đề xuất.......................... 30 Hình 4.1: Tuyến dây Du Lịch ................................................................................ 32 Hình 4.2: Mô phỏng tuyến dây Du Lịch bằng ETAP ............................................. 33 Hình 4.3: Sự cố 3 pha xảy tại bus 40 ..................................................................... 35 Hình 4.4: Đồ thị thời gian rơle 474, recloser F25 và chì F18 khi sự cố N (3) tại bus 40 .............................................................................................................................. 36 Hình 4.5: Sự cố 1 pha chạm đất xảy tại bus 40 ...................................................... 37 Hình 4.6: Đồ thị thời gian rơle 474, recloser F25 và chì F18 khi sự cố 1 pha chạm đất tại bus 40 ......................................................................................................... 38 Hình 4.7: Ảnh hưởng của nguồn PV giữa 2 thiết bị bảo vệ quá dòng ..................... 39 Hình 4.8: Mô hình mô phỏng thứ nhất ................................................................... 40 Hình 4.9: Sơ đồ một sợi mô hình mô phỏng thứ nhất khi sự cố xảy ra sau chì F18 40 Hình 4.10: Mô hình mô phỏng thứ hai ................................................................... 42 Hình 4.11: Sơ đồ một sợi mô hình mô phỏng thứ hai ............................................. 43 HVTH: Trần Nguyên Khang viii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều Hình 4.12a: Đặc tuyến chức năng 51P của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG .......................................................... 47 Hình 4.12b: Kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG ............................................... 47 Hình 4.13a: Đặc tuyến chức năng 51P của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG ............. 48 Hình 4.13b: Kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG .. 48 Hình 4.14a: Đặc tuyến chức năng 51G của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG .......................................................... 49 Hình 4.14b: Kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG ............................................... 50 Hình 4.15a: Đặc tuyến chức năng 51G của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG ............. 51 Hình 4.15b: Kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG .. 51 Hình 4.16: Sự cố N(2) sau chì F18 khi lưới điện không có nguồn DG ..................... 52 Hình 4.17a: Sự cố N(1.1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng pha) . 53 Hình 4.17b: Sự cố N(1.1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng chạm đất) ........................................................................................................................ 54 Hình 4.18: Sự cố N(3) sau chì F18 khi lưới điện không có nguồn DG ..................... 55 Hình 4.19a: Sự cố N(1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng pha) ... 56 Hình 4.19b: Sự cố N(1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng chạm đất) ........................................................................................................................ 57 Hình 4.20a: Đặc tuyến chức năng 51P của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới có nguồn DG ..................................................................... 62 HVTH: Trần Nguyên Khang ix CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều Hình 4.20b: Kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới có nguồn DG .......................................................... 62 Hình 4.21a: Đặc tuyến chức năng 51P của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG ............. 63 Hình 4.21b: Kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới không có nguồn DG .. 64 Hình 4.22a: Đặc tuyến chức năng 51G của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới có nguồn DG ..................................................................... 65 Hình 4.22b: Kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới có nguồn DG .......................................................... 65 Hình 4.23a: Đặc tuyến chức năng 51G của rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới có nguồn DG ........................ 66 Hình 4.23b: Kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474 và recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong IEC-Very Inverse khi lưới có nguồn DG ............. 67 Hình 4.24: Sự cố N(2) sau chì F18 khi lưới điện không có nguồn DG ..................... 68 Hình 4.25a: Sự cố N(1.1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng pha) . 69 Hình 4.25b: Sự cố N(1.1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng chạm đất) ........................................................................................................................ 70 Hình 4.26: Sự cố N(3) sau chì F18 khi lưới điện không có nguồn DG ..................... 71 Hình 4.27a: Sự cố N(1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng pha) ... 72 Hình 4.27b: Sự cố N(1) sau chì F18 khi lưới không có nguồn DG (xét dòng chạm đất) ........................................................................................................................ 73 Hình 4.28: Sự cố giữa rơle 474 và recloser F25 ở mô hình mô phỏng thứ hai ........ 77 HVTH: Trần Nguyên Khang x CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Các phương pháp nghiên cứu tương ứng với từng phương pháp thực hiện 4 Bảng 4.1: Giá trị cài đặt ban đầu của rơle 474 và recloser F25............................... 33 Bảng 4.2: Thông tin của các chì trong mô hình mô phỏng ..................................... 34 Bảng 4.3: Dòng sự cố lớn nhất qua rơle 474, recloser F25 và chì F18 đối với 4 loại sự cố (3p, 2p, 1p, p-p) khi sự cố xảy ra sau chì F18 ............................................... 35 Bảng 4.4: Dòng sự cố và thời gian tác động của rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi xảy ra sự cố 3 pha sau chì F18 ......................................................................... 36 Bảng 4.5: Dòng sự cố và thời gian tác động của rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi xảy ra sự cố 1 pha chạm đất ............................................................................. 37 Bảng 4.6: Dòng sự cố ngắn mạch 3 pha (sự cố sau chì F18) qua rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi nguồn DG thay đổi trong mô hình mô phỏng thứ nhất ............. 40 Bảng 4.7: Dòng sự cố 1 pha chạm đất (khi sự cố xảy qua sau chì F18) qua rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi nguồn DG thay đổi trong mô hình mô phỏng thứ nhất .............................................................................................................................. 42 Bảng 4.8: Dòng sự cố 3 pha (sự cố sau chì F18) qua rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi nguồn DG thay đổi trong mô hình mô phỏng thứ hai ................................ 43 Bảng 4.9: Dòng sự cố 1 pha chạm đất (sự cố sau chì F18) qua rơle 474, Recloser F25 và chì F18 khi nguồn DG thay đổi trong mô hình mô phỏng thứ hai ...................... 44 Bảng 4.10: Dòng sự cố lớn nhất (A) qua các TBBV khi không có nguồn DG ........ 44 Bảng 4.11: kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG .......................................................... 46 Bảng 4.12: kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong bảo vệ IEC-Very inverse khi lưới không có nguồn DG ... 47 Bảng 4.13: kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG .......................................................... 49 HVTH: Trần Nguyên Khang xi CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều Bảng 4.14: kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong bảo vệ IEC-Very inverse khi lưới không có nguồn DG ... 50 Bảng 4.15: Trị số bảo vệ của rơle 474 và recloser F25 (đối với hệ số A, B, C không cố định) khi LĐPP không có nguồn DG ................................................................ 58 Bảng 4.16: Trị số bảo vệ của rơle 474 và recloser F25 (đối với hệ số A, B, C theo đường cong IEC-Very Inverse) khi LĐPP không có nguồn DG ............................. 59 Bảng 4.17: Dòng sự cố lớn nhất (A) qua các TBBV ở mô hình thứ nhất ................ 60 Bảng 4.18: kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới có nguồn DG ..................................................................... 61 Bảng 4.19: kết quả điều phối bảo vệ 51P giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong bảo vệ IEC-Very inverse khi lưới không có nguồn DG ... 63 Bảng 4.20: kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C không cố định khi lưới không có nguồn DG .......................................................... 65 Bảng 4.21: kết quả điều phối bảo vệ 51G giữa rơle 474-recloser F25 với hệ số A,B,C cố định theo đường cong bảo vệ IEC-Very inverse khi lưới không có nguồn DG ... 66 Bảng 4.22: Trị số bảo vệ của rơle 474 và recloser F25 (đối với hệ số A, B, C không cố định) khi LĐPP có nguồn DG 1,130MW .......................................................... 74 Bảng 4.23: Trị số bảo vệ của rơle 474 và recloser F25 (đối với hệ số A, B, C theo đường cong IEC-Very Inverse) khi LĐPP có nguồn DG 1,130MW ....................... 75 Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các giá trị tính toán cài đặt của tuyến dây Du Lịch khi không có nguồn DG và có nguồn DG theo mô hình 1 ...................................................... 82 HVTH: Trần Nguyên Khang xii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu TBBV DG FLISR LĐPP NDOCR Recloser SCC Tp.HCM PV Chú thích Thiết bị bảo vệ Distributed Generator – Nguồn phát phân tán Fault Detection, Location, Isolation and Service Restoration – Phát hiện, định vị, cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện Lưới điện phân phối Non-directional overcurrent relays - Rơle bảo vệ quá dòng không hướng Máy cắt tự đóng lại reverse short-circuit currents – Dòng ngắn mạch ngược Thành phố Hồ Chí Minh Photovoltaics – Điện mặt trời HVTH: Trần Nguyên Khang xiii CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Giới thiệu khái quát và hướng tiếp cận của đề tài Các rơle bảo vệ quá dòng không hướng (NDOCR), recloser và cầu chì là TBBV chính cho LĐPP. Vì các thiết bị này là TBBV không định hướng, nên dòng điện ngắn mạch ngược được bơm vào bởi các nguồn phân tán (DG) trong mạng phân phối có thể làm ảnh hưởng đến hoạt động của chúng dẫn đến việc tác động sai. Khi sự cố xảy ra trên một xuất tuyến, các dòng điện ngắn mạch ngược được bơm từ các DG theo hướng ngược lại có thể gây ra hiện tượng nóng chảy cầu chì hoặc tác động sai của các NDOCR được lắp đặt trên các xuất tuyến khác. Phương pháp đơn giản nhất để loại bỏ ảnh hưởng của DG đối với việc bảo vệ của LĐPP là tách các DG ra khỏi mạng khi xảy ra sự cố [1], tuy nhiên, việc này làm giảm độ tin cậy của hệ thống. Một giải pháp khác là hạn chế dung lượng của các DG nhưng điều này sẽ hạn chế những lợi ích từ những ưu điểm của việc lắp đặt DG. Chính vì vậy, luận văn này trình bày về một phương pháp tính toán, kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa rơle, recloser và chì bảo vệ trong LĐPP để ngăn chặn những vấn đề trên. Tính chọn lọc giữa các TBBV sẽ được đảm bảo cũng như các vấn đề tác động sai của các rơle, recloser và chì bảo vệ sẽ được giảm thiểu. Thông qua phương pháp này, người vận hành tại các Công ty Điện lực khu vực có thể xác định được trị số cài đặt cho rơle, recloser và loại chì bảo vệ nhằm đảm bảo tính phối hợp giữa các TBBV liền kề nhau. Bằng cách thu thập dữ liệu từ LĐPP thực tế của Công ty Điện lực Gia Định, mô hình nguồn điện phân tán để mô phỏng trên phần mềm ETAP kết hợp với kết quả tính toán theo phương pháp đề xuất đã cho thấy sự hiệu quả khi điều phối bảo vệ các rơle, recloser và chì trên LĐPP có sự tham gia của các nguồn phân tán. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu Bởi vì các TBBV chính trong LĐPP là các Rơle quá dòng không hướng, recloser và cầu chì, nên khi có sự cố xuất hiện thì dòng điện ngắn mạch ngược (SCC) được bơm vào bởi các nguồn phân tán (DG) có thể làm ảnh hưởng đến hoạt động của các HVTH: Trần Nguyên Khang Trang 1 CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều TBBV trên dẫn đến việc tác động sai. Khi đó, những trị số cài đặt của các TBBV trên LĐPP được xác định bằng các phương pháp truyền thống mà không xem xét đến dòng ngắn mạch ngược từ các nguồn DG có thể không còn phù hợp. Có thể thấy rằng, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành LĐPP có sự tham gia của các nguồn phân tán, việc xem xét đến dòng ngắn mạch ngược do các nguồn phân tán này đưa vào LĐPP là cần thiết để các Công ty Điện lực kịp thời có biện pháp xử lý trong những trường hợp không đạt yêu cầu sau khi đánh giá. Chính vì vậy, các mục tiêu nghiên cứu được đề cập trong luận văn này tập trung vào việc: 1) Thực hiện phân tích ngắn mạch để xác định dòng điện sự cố quan sát bởi các TBBV khi LĐPP có sự tham gia của các nguồn phân tán; 2) So sánh và kiểm tra sự phối hợp giữa các thiết bị Rơle bảo vệ, recloser và chì bảo vệ khi LĐPP không có nguồn phân tán và khi có sự tham gia của các nguồn phân tán; Xác định các trường hợp không đảm bảo tính phối hợp bảo vệ để xuất thông tin cảnh báo đến người vận hành nhằm làm cơ sở xây dựng phương án xử lý phù hợp. 1.2.2. Đối tượng nghiên cứu Để đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu trên, những đối tượng đề cập trong luận văn này được trình bày cụ thể như sau:  Nguyên lý hoạt động, phối hợp bảo vệ của Rơle, recloser và chì bảo vệ khi sự cố xảy ra trên LĐPP;  Sự ảnh hưởng về dòng điện ngắn mạch khi có sự tham gia của nguồn phân tán vào LĐPP;  Phương pháp điều phối bảo vệ các TBBV liền kề nhau trên LĐPP có sự tham gia của nguồn phân tán.  Tuyến dây Du Lịch thuộc LĐPP 22kV của Công ty Điện lực Gia Định.  Hai mô hình mô phỏng tuyến dây Du Lịch có tích hợp nguồn DG: HVTH: Trần Nguyên Khang Trang 2 CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều - Mô hình thứ nhất: nguồn DG nằm ở nhánh rẽ giữa Rơle 474 và Recloser F25 được đề cập tại mục 4.3.2. - Mô hình thứ hai: nguồn DG nằm ở nhánh phía sau Recloser F25 được đề cập tại mục 4.3.3 1.3. Nội dung nghiên cứu và giới hạn 1.3.1. Phạm vi và nội dung nghiên cứu Hình 1.1 cho biết phạm vi và những nội dung nghiên cứu đã được thực hiện trong luận văn. Theo đó, tác giả sẽ trình bày tổng quan về vấn đề phối hợp hoạt động giữa các TBBV trên LĐPP đã tham khảo trong Chương 2. Tiếp theo, những cơ sở lý thuyết, phương pháp đề xuất, kết quả mô phỏng cùng với những phân tích đánh giá sẽ được thể hiện trong Chương 3 và Chương 4 của luận văn. Cuối cùng, Chương 5 thể hiện nội dung kết luận của tác giả về những kết quả đạt được cũng như các đề xuất phương hướng phát triển của luận văn. Phân tích ngắn mạch trên lưới điện phân phối để xác định giá trị dòng điện sự cố quan sát bởi các thiết bị bảo vệ Kiểm tra tính phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ liền kề nhau Xuất cảnh báo đối với những trường hợp có nguy cơ mất phối hợp bảo vệ trên lưới điện phân phối Hình 1.1: Những nội dung nghiên cứu chính trong luận văn 1.3.2. Giới hạn nghiên cứu Luận văn tập trung chủ yếu vào việc phát triển phương pháp kiểm tra tính phối hợp hoạt động của những TBBV có mặt trên LĐPP khi có sự tham gia của nguồn phân tán. Do đó, giới hạn nghiên cứu của luận văn như sau: 1) Những tuyến dây của LĐPP được đề cập trong luận văn có dạng hình tia và chỉ thực hiện liên kết với các tuyến dây khác khi có yêu cầu chuyển tải. Do đó, chế độ vận hành khép vòng không thuộc phạm vi nghiên cứu của luận văn; HVTH: Trần Nguyên Khang Trang 3 CBHD: PGS. TS. Võ Ngọc Điều 2) Sự xuất hiện và hoạt động của những nguồn năng lượng phân tán được giả định rằng ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống bảo vệ của LĐPP hiện hữu. Theo đó, dòng điện ngắn mạch đóng góp bởi những nguồn năng lượng phân tán được xét trong quá trình phân tích ngắn mạch và mô phỏng kiểm tra tính phối hợp hoạt động giữa các thiết bị của hệ thống bảo vệ của LĐPP; Các TBBV được kiểm tra bằng phương pháp đề xuất gồm rơle bảo vệ, recloser và chì bảo vệ hoạt động theo nguyên lý quá dòng không hướng. Chính vì vậy, những TBBV hoạt động dựa vào các nguyên lý bảo vệ khác (chẳng hạn như khoảng cách, so lệch hoặc quá/kém điện áp) không thuộc phạm vi nghiên cứu. 1.4. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã đề ra các phương pháp nghiên cứu và cách thực hiện như trong Bảng 1.1: Bảng 1.1 Các phương pháp nghiên cứu tương ứng với từng phương pháp thực hiện Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực hiện Tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực 1. Phương pháp nghiên cứu đã đề ra trong thu thập thông tin nội dung nghiên cứu của luận văn Thu thập dữ liệu thực tế để 2. Phương pháp quan sát, xác định các mối xác định luận cứ lý quan hệ, liên kết với lĩnh thuyết vực nghiên cứu nhằm chỉ HVTH: Trần Nguyên Khang  Sử dụng nguồn tài liệu từ các tạp chí khoa học, hội nghị chuyên ngành, bài báo nghiên cứu được công bố trên thư viện điện tử IEEEXPLORE, Springer, Energies, Elsevier và các tạp chí của các Trường Đại học trong nước  Tham khảo các luận văn, luận văn, đề tài nghiên cứu khoa học có liên quan  Tóm tắt ưu, khuyết điểm, xác định mức độ và phạm vi ứng dụng của các phương pháp kiểm tra hệ thống bảo vệ  Vị trí thu thập dữ liệu thực tế để có thể bố trí thiết bị đo  Quan sát nguồn dữ liệu thu thập để đối chiếu với thực Trang 4