Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
o0o
NGUYỄN THỊ NĂM
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN
PHỐI CHO LƯỚI ĐIỆN HUYỆN PHỔ YÊN
Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG QUỐC THỐNG
THÁI NGUYÊN – 2012
Học viên: Nguyễn Thị Năm 1 CHK13TBM&NMĐ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ЖЖ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN THỊ NĂM
Ngày tháng năm sinh: Ngày 16 tháng 08 năm 1984
Nơi sinh: Huyện Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguên
Nơi công tác: Trường Cao đẳng Công nghệ và Kinh Tế Công Nghiệp
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguên
Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
Khóa học: 2010 – 2012
Ngày giao đề tài:
……………………………………………………………………….
Ngày hoàn thành đề tài:

tin cậy của toàn bộ hệ thống đối với khách hàng sử dụng điện.
Đối với Phổ Yên là một huyện của tỉnh Thái Nguyên đang trên đà phát triển, thì chất
lượng điện năng và độ tin cậy cũng được cán bộ nhân viên ngành điện lực đang cố gắng
và nỗ lực phấn đấu để cho chất lượng điện năng dần được nâng cao.
Một lần nữa khẳng định bài toán nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ
thống là nhiệm vụ của ngành điện Việt Nam nói chung cũng như công ty Điện lực Thái
nguyên nói riêng cần sớm giải quyết.
1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn.
+ Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- viết tắt của các từ tiếng Anh là DAS
(Distibution Autormatic System).
+ Nghiên cứu áp dụng hệ thống DAS cho lưới điện huyện Phổ Yên. Khu vực này tập
trung nhiều phụ tải quan trọng và đã được đầu tư quy hoạch tổng thể hạ tầng lưới điện,
nhằm giảm thời gian và phạm vi mất điện của các phụ tải.
+ Đề xuất một số giải pháp nhằm tháo gỡ vướng mắc trong công tác phát triển lưới
điện khu vực huyện phổ Yên- Thái Nguyên.
1.2 Phạm vi nghiên cứu và áp dụng.
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống tự động phân phối điện. Tính toán áp dụng
cho lưới điện trung áp hiện có của huyện Phổ Yên,phù hợp với quy hoạch của lưới điện.
1.3 Tính khoa học và thực tiễn của luận văn.
Trên cơ sở các số liệu phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu về điện của huyện Phổ
Yên, nghiên cứu tính toán áp dụng hệ thống tự động phân phối để tự động phân đoạn khi
xảy ra sự cố trên lưới điện, nhằm giảm thiểu tối đa thời gian mất điện do sự cố.
Tính toán lợi ích kinh tế đạt được khi áp dụng hệ thống tự động phân phối, tạo cơ sở
cho công tác quy hoạch và phát triển tự động hóa lưới điện khu vực huyện Phổ Yên.
1.4 Bố cục của luận văn
Luận văn được trình bày trong 5 chương.
Chương 1: Giới thiệu chung về đặc điểm tình hình huyện Phổ Yên.
Chương 2: Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện- DAS.
Chương 3: Tính toán ứng dụng hệ thống DAS cho lưới điện khu vực huyện Phổ Yên-
Thái Nguyên.

1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của huyện Phổ Yên:
a.Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại: Trạm xây, trạm treo, trạm cột.Trong
những năm gần đây nhu cầu phụ tải tăng cao việc đầu tư xây dựng trạm treo khá phổ biến
với lý do vốn đầu tư nhỏ, kết cấu gọn nhẹ, tốn ít diện tích.
b. Đường dây phân phối:
TT Hạng mục Chiều dài (km)
DDK Cáp ngầm Tổng DDK + CN
1 35kV 42,05 1,2 43,25
2 22kV 38,43 1,8 40,23
3 10kV 21,6 1,5 23,6
Tổng cộng 102,08 4,5 107,08
c. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Năm Điện nhận
(triệu kWh)
Điện thương
phẩm(triệu kWh)
Tăng trưởng
điện TP (%)
2005 1.550,5 1.270,0 16
2006 1.834,4 1.535,3 20,8
2007 1.993,2 1.689,0 10
2008 2.190,7 1.949,5 15,4
2009 2.299,3 2.044,8 4,9
2010 2.549,0 2.271,9 11,0
2011 2.852,8 2.531,6 11,4
Học viên: Nguyễn Thị Năm 5 CHK13TBM&NMĐ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại
Hiện nay do lưới phân phối chủ yếu là lưới 10kV (chiếm 16%), lưới 35kV (chiếm

Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính có cấu hình mạnh để quản lý vận hành lưới
phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự động thao tác.
Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên màn hình 2.1.
Lược đồ mô hình hệ thống phân phối sử dụng dây trên không.
2.2 Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối:
2.3 Giới thiệu chi tiết các thiết bị của hệ thống DAS trong giai đoạn 1:
(1) Thiết bị lắp trên cột đường dây:
1) SW- cầu dao cắt tải tự động
2) FDR- rowle phát hiện sự cố
3) SPS- Máy biến áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động.
(2) Thiết bị lắp trong trạm 110kV:
1) FSI- thiết bị chỉ vùng bị sự cố.
2) ARR- Thiết bị tự động đóng lại.
3) FCB- Máy cắt đường dây.
Sơ lược tổ hợp hệ thống trong giai đoạn 1 được mô tả trên hình 2-2. Các máy cắt
lộ ra FCB sử dụng thiết bị đã có tại các trạm 110kV.
2.3.1. Hệ thống phân phối tự động cho đường dây trên không - giai đoạn 1
Các thiết bị của giai đoạn 1 được miêu tả chi tiết ở hình 2-10, giai đoạn 1 lần lượt
lắp đặt các cầu dao phụ tải tự động (PVS=SW), rơle phát hiện sự cố (FDR) và cầu dao tự
động cấp nguồn cho máy biến áp lực (SPS) của đường dây phân phối, cài đặt phần tử
Học viên: Nguyễn Thị Năm 7 CHK13TBM&NMĐ
Lun vn thc s k thut
phỏt hin s c (FSI) ti trung tõm iu khin (CDS). Giai on 1 c ỏp dng vi mc
u t nh nht. Cỏc rle t ng úng li, hin nay (REC) v rle bo v (Re) s dng
khụng tng xng, nú cn phi lp t thờm. Tuy nhiờn trong trng hp mỏy ct du v
loi mỏy ct s c cú kh nng ct kộm, cú th c thay th bng VCB vi kh nng ct
s c cao.
Hỡnh 2-10: Mụ t chi tit h thng DAS giai on 1
PVS: Cu dao ph ti
SPS: Cu dao bo v ngun cp

Coil
SPS
SPS
Y
SW2
SW1
FDR
Đóng bằng tay
Đóng bởi tính năng FDR
Tác động sau khoảng thời gian X
Cắt bằng tay bởi tính năng FDR
PSV
X là thời gian mở
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
phù hợp với hệ thống DAS). Ngoài ra, trong phương pháp sử dụng lực điện từ, chuyển
mạch sẽ đóng khi có tín hiệu điện ảo và ngược lại).
Có khả năng điều khiển bằng tay cho phép người điều khiển tại chỗ.
Sử dụng buồng chân không (không ô nhiễm và có khả năng dập hồ quang tốt) để dập hồ
quang.
Hình 2-13: PVS cho
DAS
Điện áp định mức (kV) 7.2 kV 12 kV 15.5 kV 24 kV
Dòng định mức (A) 400/630 400/630 400/630 400
Khả năng chịu dòng xung định mức
(kA)
12.5 kAms-1sec
Dòng làm việc định mức (kA) 31.5 kA peak
Tần số định mức 50/60
Khả năng chịu xung
điện áp nội bộ (kV)

Dạng
0 1 0 2 0 3
Cáp ngầm
AC110V/AC230V
Tần số
50/60Hz
Công suất chịu tải
> 10VA
Hình tia
X
Ngắn
7-14-21-28-35-42
(sec)
10-20-30-40-50-60
(sec)
35-70-105-140-175-210
(sec)
Bình
thường
14-28-42-56-70-84
(sec)
35-70-105-140-175-
210 (sec)
60-120-180-240-300-360
(sec)
Y
Ngắn 5(sec) 7(sec) 30(sec)
Bình
thường
10(sec) 30(sec) 50(sec)

11 kV/110V(220V)
13.8kV/110V(220V)
22 kV/110V(220V)
Tần số 50Hz/50Hz
Pha 1pha x 2
Công suất 0.5kVA,3kVA(IS)
Học viên: Nguyễn Thị Năm 12 CHK13TBM&NMĐ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2-15: Sơ đồ đấu điện giữa SPS, FDR và PVS đối với
mạch hình tia và mạch vòng
Hình 2-16: SPS loại 12kV/110V-5kVA (T64)
2.3.1.4. Bộ chỉ thị sự cố vùng (FSI)
Hình 2-17 cho là hình ảnh bên ngoài của FSI, một thiết bị được phối hợp cùng FDR,
máy cắt đầu nguồn của trạm (FCB) và Rơ le tự động đóng lại để hiển thị vùng sự cố.
Học viên: Nguyễn Thị Năm 13 CHK13TBM&NMĐ
PVS
SPS
FDR
PVS
SPS
FDR
SPS
S¬ ®å ®Êu nèi SPS trong m¹ch h×nh tia
S¬ ®å ®Êu nèi SPS trong m¹ch vßng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 2-7 Các đặc tính của FSI
Loại Cài đặt thời gian X(s) Cài đặt thời gian
Y(s)
Số vùng có thể
có sự cố

phối và một GPT và rơ le quá áp lắp đặt phía lưới truyền tải.
Hình 2-19: Cấu trúc hệ thống của DGR
Học viên: Nguyễn Thị Năm 15 CHK13TBM&NMĐ
DGR
FCB
GPT
R
ZCT
§ êng d©y ph©n phèi
OVG
Distribution
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2-20: Nguyên lý hoạt động của DGR
2.3.1.7. Hệ thống đóng cắt đầu nguồn cho trạm phân phối trung tâm
Khi đưa hệ thống DAS vào sử dụng, cần thiết phải thực hiện các biện pháp bảo vệ
phối hợp máy cắt đầu nguồn. Các máy cắt dầu hiện đang sử dụng ở Việt Nam rất khó để
đưa vào áp dụng trong hệ thống DAS vì vấn đề tần suất đóng cắt, các máy cắt này sẽ
được thay thế vì khó bảo trì và sửa chữa. Ngoài ra, từ khi máy cắt khí SF6 được hạn chế
sử dụng vì các lý do bảo vệ môi trường (như sự nóng lên toàn cầu,V.v ), người ta có su
hướng sử dụng máy cắt chân không vừa sạch vừa có khả năng đóng cắt tốt. Hình 2-21 và
2-22 là tủ đóng cắt loại 7,2kV, 12kV, 24kV và các máy cắt chân không. Các thông số
chính của các thiết bị này được thể hiện trong bảng 2-9. Việc lựa chọn loại tủ đóng cắt
phù hợp với trạm phân phối trung tâm và sử dụng các thiết bị REC, OCG và DGR trong
DAS như đã đề cập ở trên là rất cần thiết.
Học viên: Nguyễn Thị Năm 16 CHK13TBM&NMĐ
BUS
§ êng d©y ph©n phèi 1
§iÓm sù cè
Rg
DGR1

ChËm pha
Sím pha
Vïng ho¹t ®éng
ChËm pha
Sím pha
Vïng kh«ng ho¹t ®éng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2-21: Tủ đóng cắt đầu nguồn 7.2/12kV cho trạm phân phối trung tâm
Hình 2-22: đóng cắt đầu nguồn 7.2/24kV cho trạm phân phối trung tâm
Bảng 2-9: Các thông số kỹ thuật chính của tư đóng cắt đối với máy
Điện áp 7,2kV 12kV 24kV
Dòng định
mức thanh
cái
630A
1250A 2000A 3150A 630A 1250A 2000A 3150A 630A 1250A 2000A
Khả năng
chịu dòng
xung
40kV-1Sec 40kV-1Sec 25kA-1Sec
Khả năng
chịu xung
điện áp nội
bộ (kV)
20kV-1min 28kV-1min 50kV-1min
Khả năng
chịu xung
điện áp do
sét (kV)
60kV 75kV 125kV

16kA
25kA
16kA
25kA
25kA
2.3.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không: Giai đoạn 2/3
2.3.2.1. Các loại thiết bị
Các thiết bị trong giai đoạn này cũng giống như trong giai đoạn 1, tuy nhiên trong
giai đoạn 2, khối điều khiển từ xa (RTU) sẽ bao gồm cả rowle phát hiện sự cố (FDR)
gắn vào đầu cực. Tín hiệu điều khiển khóa on/off được truyền giữa RTU và CDS qua
hệ thống dây thông tin. Hình 2-23 và bảng 2-10 cho thấy hình ảnh của FDR kết hợp
với RTU và các đặc tính kỹ thuật của nó. Hình dáng bên ngoài của FDR lớn hơn so
với giai đoạn 1.Nhưng các mạch điện cho FDR và RTU được đi độc lập và được bọc
riêng.
Hình 2-23: FDR/RTU cho DAS giai đoạn 2
Bảng 2-10: Giao thức giữa TCR và RTU
Danh mục Thông số
Tỷ số truyền 1,200bps/9,500bps
Hệ điều biến FSK
Tần số mang 1,700Hz
Giải tần F0±400Hz
Học viên: Nguyễn Thị Năm 18 CHK13TBM&NMĐ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Độ ổn định tần số ±10Hz or less
Dạng thông tin Half duplex
Mức truyền 0dBm±2dB
Mức nhận 0dBm-30dBm
Phương pháp kiểm tra .KT cờ chẵn lẻ, vv
2.3.2.2. Hệ giao tiếp
Từ khi hệ thống dây thông tin được lắp đặt kèm theo đường dây phân phối điện, có

RTU
TRD
TCR
ATM (R)
ATM (C)
TCM
ATM (R)
Area Dispacth Center
§ êng d©y ph©n phèi
§ êng d©y th«ng tin
Trung t©m ph©n phèi 2
C¸p quang
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 2-11: Thông số kỹ thuật chính của ATM:Thiết bị truyền dẫn không đồng bộ
Khoảng cách giữa 2 vị trí -15 km
Số vị trí lớn nhất -25tram/mạch (vận hành không đồng bộ phụ thuộc
vào vị trí) x 4mạch
Giao diện -Dạng số 6,4Mbp: Hình ảnh động qua bộ giải mã,
mã hóa MPEG2
-Dạng số 1,5Mbp: Hình ảnh động hoặc tĩnh
-Dạng tương tự 4 dây: Moden tương tự
-Dạng tương tự 2 dây: Máy điện thoại
-v.24 (Cổng RS232C): Giao diện nối tiếp dùng cho
điều khiển
-Ethernet*(10BASE):PC-LAN:Dùng cho mạng cục
bộ
-ATM155Mbp:Như mạng ATM backbone
Nguồn -AC100V/DC48V
Hình 2-26: ATM cho DAS: (Giao diện: loại 12 cổng)
Như trong hình 2-26, hệ thống ATM sẽ được sử dụng cho việc giao tiếp giữa

DAS
telephone
CCTV system
Sensible Device
system
PC
ATM
(R)
SV/TM
DAS
RTU
RTU
MPEG 2/ CODEC
Sensible Device
LAN
155 Mbps
OpticalCable
LAN
ATM
(R)
ATM
(R)
telephone
Camera
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2-29: So sánh 02 loại cáp sợi quang
2.3.2.4. Thiết bị lắp đặt trong trung tâm điều độ vùng (ADC)
Thiết bị chính dùng cho DAS giai đoạn 2/3 sẽ được lắp đặt tại trung tâm điều độ vùng
(ADC) (xem hình 2-30)
a, Máy chủ và máy trạm.

lượng cao để cắt điện, thiết bị thường nhỏ gọn hơn so với việc sử dụng loại tủ đóng cắt
bằng tay sử dụng khí SF6 thông thường (RMU). Khí SF6 thì hoàn toàn không được sử
dụng trong loại tủ này vì được cho là gây ô nhiễm môi trường (là tác nhân gây nóng toàn
Học viên: Nguyễn Thị Năm 24 CHK13TBM&NMĐ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
cầu). Ngoài ra do kích thước của Auto-RMS nhỏ hơn và đồng thời RTU được lắp đặt bên
trong tủ đựng RMS nên cũng không chiếm không gian lắp đặt nhỏ hơn. Nên cần thiết, có
thể thao tác đóng cắt toàn bộ trên mặt trước của tủ RMS (xem hình 2-31).
Hình 2-31: Auto-RMS cho DAS ngầm
Tủ RMS tự động được chế tạo tuân theo tiêu chuẩn IEC và có thể sử dụng cho hệ thống
đường cáp phân phối điện ngầm 24kV. Tùy theo dòng ngắn mạch mà có thể chọn loại
thiết bị 12.5/16 kA và 20/25 kA cho phù hợp và kinh tế. Tiêu chuẩn hiện tại cho phép sử
dụng loại Auto-RMS cho 3 hoặc 4 mạch, tuy nhiên cũng có thể lựa chọn được nhiều loại
tủ dùng cho nhiều mạch hơn.
Bảng 2-12: Đặc tính kỹ thuật chính của Auto-RMS 24kV
Auto-RMU
Điện áp định mức 24kV
No.of cct
Khả năng chịu xung điện áp nôi
bộ(kV)
60kV: Pha-Đất
Tiêu chuẩn: 3
hoặc 4 mạch.
-có thể tùy
chọn (nếu
nhiều hơn 4
mạch)
60kV:Pha-Pha
Khả năng chịu xung điện áp nôi
bộ(kV)