BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-------
-------
NGUYỄN TIẾN THẮNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
DÒNG ĐIỆN, ĐIỆN ÁP CHO TRẠM 110KV
THÀNH PHỐ HÒA BÌNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI, 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-------
-------
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page i
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn tới thầy
giáo TS. Bùi Đăng Thảnh đã hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian làm luận
văn vừa qua.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Trạm 110KV (E10.1) đã tạo điều kiện cho
tôi và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện những nghiên cứu của đề tài.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo của Khoa Cơ Điện
cùng các thầy cô giáo bộ môn đã truyền đạt những kiến thức mới và bổ ích cho
em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Hà Nội, ngày
tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn
Nguyễn Tiến Thắng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page ii
MỤC LỤC
Tổng quan về hệ thống tự động hóa trạm 110kV
3
1.1.1.
Định nghĩa về hệ thống tự động hóa trạm
3
1.1.2.
Các mục tiêu đặc trưng khi xây dựng các hệ thống điện
3
1.1.3.
Các chức năng chính tại trạm
6
1.1.4.
Những tiện ích của hệ thống tự động hóa trạm
6
1.2.
31
2.1.1.
Khái niệm về hệ thống SCADA
31
2.1.2.
Các chức năng chính của SCADA
31
2.2.
Tổng quan về hệ thống thiết kế cho trạm 110 kV Thành Phố Hòa Bình 33
2.2.1.
Các thiết bị trường (Cấp hiện trường)
34
2.2.2.
Các thiết bị điều khiển (Cấp điều khiển)
48
58
3.3.
Lưu đồ thuật toán điều khiển
60
3.4.
Kết quả
63
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
67
1.
Kết luận
67
2.
Hướng phát triển của đề tài
67
Thông số kĩ thuật
10
1.2:
Điện áp và dòng điện các nấc phân áp.
11
1.3:
Thông số biến dòng điện
13
1.4:
Thông số kỹ thuật
16
1.5:
Điện áp và dòng điện các nấc
18
1.6:
Chọn dao cách ly và dao tiếp địa
45
3.1:
Điện áp ra khi 2 máy bình thường.
64
3.2 :
Kết quả điện áp ra khi máy 1 tốt
65
3.3:
Kết quả điện áp ra khi máy 2 tốt
66
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page v
DANH MỤC HÌNH
1.5:
Máy biến áp T1 - E10.1
15
1.6:
Máy biến áp T2 – E10.1
21
2.1:
Hình ảnh minh họa một cấu trúc của một trạm tự động hóa
32
2.2:
Cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA
33
2.3:
Sơ đồ đấu dây máy biến điện áp TU kiểu cuộn dây
35
2.9:
Sơ đồ một PLC
50
2.10:
Cấu trúc PLC S7-300
51
2.11:
Phương thức hoạt động của PLC
54
3.1:
Sơ đồ thiết kế trạm 110kV Hòa Bình
57
3.2:
Lưu đồ thuật toán điều khiển trạm 110 kV
62
4.1:
Chọn ngôn ngữ
69
4.2:
Chọn các config cho setup và các tool mong muốn
70
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page vi
4.3:
Màn bắt đầu cài đặt
70
4.4:
Màn cài đặt Message Queue
71
4.10:
Tạo project cho dự án
75
4.11:
Chọn loại PLC
76
4.12:
Thiết lập phần cứng cho hẹ thống
77
4.13:
Giao diện làm việc của WinCC
77
4.14:
Các bước tạo Tag
78
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay các trạm biến áp nói chung và trạm biến áp 110KV nói riêng yêu
cầu nghiêm ngặt về giám sát các thông số hoạt động như: dòng điện, điện áp thứ
cấp, sơ cấp, nhiệt độ của dầu làm mát, các thông số thu thập từ các Rơle số ...
Việc thu thập các thông số trên từ các cảm biến gắn trên trạm biến áp sẽ hỗ trợ
đắc lực cho việc ra các quyết định về điều khiển cũng như chuẩn đoán trạng thái
làm việc của hệ thống.
Một nhu cầu cấp thiết là phải có một hệ thống đo lường điều khiển áp dụng
các kỹ thuật tiên tiến nhằm thu thập số liệu trong thời gian thực cũng như xử lý
chúng kịp thời nhằm hỗ trợ cho việc ra các quyết định điều khiển sau đó.
Từ những phân tích trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết
kế hệ thống giám sát dòng điện, điện áp cho trạm 110KV Thành phố Hòa Bình”.
II. MỤC TIÊU
• Thiết kế phần cứng hệ thống đo và giám sát dòng điện, điện áp cho trạm
biến áp 110KV
• Thiết kế phần mềm cho hệ thống
III. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1. Khách thể nghiên cứu.
Thiết kế hệ thống đo và giám sát nhằm tự động thu thập số liệu, xử lý và
lưu trữ số liệu, hỗ trợ việc chuẩn đoán cũng như ra quyết định điều khiển.
2. Đối tượng nghiên cứu.
• Trạm biến áp 110KV
• Các cảm biến đo
• Phần cứng hệ thống đo lường và giám sát
• Phần mềm hệ thống
III. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Việc xây dựng hệ thống đo và giám sát với các công cụ hiện đại cho phép
việc vận hành và giám sát quá trình dễ dàng hơn. Chất lượng hệ thống được cải
thiện, bên cạnh đó sẽ giảm nhân công vận hành hệ thống.
1.1.1. Định nghĩa về hệ thống tự động hóa trạm
Một hệ thống tự động hóa trạm phải thực hiện tất cả các chức như :
-
Truy cập tại chỗ và từ xa.
-
Thực hiện các chức năng tại chỗ và từ xa.
-
Kết nối thông tin và giao tiếp với cơ cấu đóng cắt, trong hệ thống tự
động hóa trạm và đến hệ thống quản lý hệ thống điện.
Những chức năng này có thể được thực hiện trong nhiều thiết bị điện tử
thông minh – IED (Intelligent Electronic Devices) cho việc điều khiển, giám sát,
bảo vệ, tự động, truyền thông, ...
Các điều kiện cần thiết để lắp đặt công nghệ mới
Để thực hiện việc lắp đặt một trạm điện với công nghệ mới cần xem xét bốn
tiêu chí cần thiết sau:
- Xem xét đến mạng điện hiện tại
- Các khía cạnh về xã hội
- Các khía cạnh về người sử dụng cuối cùng
- Chính sách kinh doanh
1.1.2. Các mục tiêu đặc trưng khi xây dựng các hệ thống điện
Khi nghiên cứu thiết kế một hệ thống tự động hóa trạm ta cần nghiên cứu
sơ bộ các mục tiêu và định hướng phát triển của các hệ thống điện, mà trên cơ sở
các định luật vật lý, các tính năng của thiết bị và nhu cầu của người sử dụng. Tất
các các khía cạnh đó phải được xem xét trong quá trình thiết kế và vận hành một
tải điện
Tính ổn định hệ thống cũng có nghĩa là không xảy ra sụp đổ điện áp hoặc
mất điện mà điện năng được cung cấp với chất lượng và tính sẵn sàng cao.
Hình 1.1: Đường cong đặc tính ổn định hệ thống
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 4
Chất lượng điện năng là yếu tố sẵn sàng cung cấp điện, hệ thống điện
không bị gián đoạn, tần số lưới điện phải là hằng số, khoảng dao động thấp nằm
trong dải cho phép, điện áp cung cấp phía phụ tải ổn định.
Hình 1.2: Ví dụ về chất lượng điện áp
1.1.2.3. An toàn trong hệ thống điện
Đối với hệ thống làm việc ở điện áp cao, nó có thể ảnh hưởng đến con
người cũng như thiết bị. Do vậy cần phải cách ly, giám sát để tránh nguy hiểm và
chạm đất hệ thống đặc biệt trong các trường hợp ngắn mạch. Hồ quang trong các
quá trình đóng mở máy cắt, dao cách ly cũng có thể gây mất ổn định hệ thống.
Khi xảy ra ngắn mạch trên các hệ thống truyền tải, nguồn điện hoặc các
đường dây phân phối hoặc trên phụ tải, hệ thống bảo vệ phải cô lập điểm ngắn
mạch ra khỏi hệ thống càng nhanh càng tốt, các thiết bị kết hợp sẽ được bảo vệ.
Do đó các chức năng bảo vệ được thực hiện trong các thiết bị bảo vệ chuyên
dụng để đảm bảo an toàn cho công tác vận hành hệ thống điện
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 5
Những tiện ích trong vận hành
-
Những tiện ích trong công tác bảo dưỡng
-
Những tiện ích về độ tin cậy
-
Những tiện ích do giảm chi phí
1.2. Trạm biến áp 110KV Thành phố Hòa Bình (E10.1)
Trạm biến áp 110KV Thành phố Hòa Bình (E10.1) thuộc Công ty Lưới Điện
Cao Thế Miền Bắc là một trong những trạm biến áp có quy mô lớn của quốc gia, trạm
nằm Tổ 9 Phường Hữu Nghị Thành Phố Hoà Bình, tỉnh Hòa Bình.
Số lượng MBA, công suất đặt và cấp điện áp: 02 MBA chính:
- MBA T1 25000KVA -110/35/22kV
- MBA T2 40000KVA -110/35/22KV
1.2.1. Khái quát đặc điểm kết cấu, kiến trúc trạm
1.2.1.1. Đặc điểm kết cấu
•
Phía 110kV:
+ Thanh cái 110kV dùng dây AC 185
+ MC 110KV là loại MC khí SF6
ÐDK 171 A100
ÐDK 172 A100
-76
-76
171-7
172-7
-74
C11
-74
112-2
112-1
TUC11
-15
-25
131-1
110/35/22 kV
132-08
CS-3T1
CS-1T2-08
131-08
CS-1T1-08
MBA T1-25000kVA
110/35/22 kV
CS-3T1
-38
331-3
-38
332-3
-35
-35
431
các thiết bị đo lường TU, TI bảo vệ chống sét van.
1.2.2. Nhiệm vụ của trạm 110kV
Trạm 110 kV Thành phố Hòa Bình lấy điện từ trạm 220 kV Thành phố Hòa
Bình qua hai lộ đường dây ĐDK 171 A100 và ĐDK 172 A100. Nhiệm vụ chính của
trạm là biến đổi điện áp 110 kV xuống điện áp 35/22 kV, phục vụ cho tỉnh Hòa Bình
và một số tỉnh lân cận. Đảm bảo ổn định nguồn điện cấp cho các trạm phân phối,
điện áp giữ ở giá trị định mức theo yêu cầu.
- Cung cấp điện liên tục cho phụ tải, đảm bảo đủ công suất định mức
- Cách ly phụ tải với các lộ dây cao thế, đảm bảo an toàn cho người và
thiết bị
1.2.3. Các thiết bị điện trong trạm
Các thiết bị sử dụng trong trạm gồm có:
+ Máy biến áp lực
+ Máy cắt
+ Dao cách ly và dao tiếp địa
+ Các máy biến điện đo lường như biến áp đo lường và biến dòng đo
lường
+ Chống sét
+ Rơ le bảo vệ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 9
1.2.3.1. Máy biến áp lực.
a) Máy biến áp T1 – E10.1
Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật
Tham số
115
Trung thế
38.5
Hạ thế
23
Dòng điện định mức (A)
Cao thế
125.5
Trung thế
187,5
Hạ thế
627,6
Số pha
Tổ đấu dây
03
Yo/∆/Yo
Điện áp
Dòng điện
kV
A
kV
A
kV
A
1
133,423
108,2
40,425
178,5
23
627,6
5
125,235
115,3
36,575
197,3
6
123,188
117,2
7
121,141
119,1
8
119,094
121,2
9
106,812
135,1
15
104,765
137,8
16
102,718
140,5
17
100,671
143,4
18
98,624
146,4
19
MA 9
Nhà chế tạo:
MR reinhausen - Germany
Số chế tạo:
196060
Năm sản xuất:
1997
Năm đưa vào vận hành: 1999.
Công suất động cơ: 0.55 kW
Kiểu điều khiển : Bằng tay + bằng điện.
Thông số kỹ thuật của chuyển nấc không điện:
Kiểu loại - Mã hiệu : ASP F11 - 220A
Số chế tạo: 27260
Năm sản xuất: 1997
Năm đưa vào vận hành: 1999
Số nấc điều chỉnh : 05
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 12
Thông số biến dòng điện chân sứ các phía MBA.
Cấp CX : 5P20
Biến dòng chân sứ phía trung thế 35 kV
Tỉ số biến :300 - 600 / 1A
Cuộn I
Pha A, B, C
Công suất định mức :20 VA
Cấp CX : 5p20
Tỷ số biến:200/2A
Công suất định mức:15 VA
Biến dòng chân sứ pha B
Cấp CX : CL3
Biến dòng chân sứ 22 kV
Tỉ số biến : 400 - 600 - 800 / 1A
Biến dòng chân sứ trung tính hạ thế
Công suất định mức :20VA
Cấp CX : 5p20
Tỷ số biến:800/2A
Biến dòng chân sứ pha B
Công suất định mức:30 VA
Cấp CX : CL3
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Rơle gas:
Kiểu loại - Mã hiệu : EMB - BF80/10
Nước sản xuất : MR reinhausen - Germany:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 14
Rơle dòng dầu OLTC:
Kiểu loại - Mã hiệu RS 2001:
:
Nước sản xuất : MR reinhausen - Germany:
Rơle áp lực:
Kiểu loại - Mã hiệu : QUALITROL - 208-072-02
Đồng hồ đo mức dầu MBA:
Kiểu loại - Mã hiệu : QUALI TROL Trafo
Hình 1.5: Máy biến áp T1 - E10.1
b) Máy biến áp T2 – E10.1
Kiểu loại: BQBT 40MVA-115kV
Nhà chế tạo : Công ty thiết bị diện Đông Anh
Số chế tạo: No 014334-04
Năm sản xuất: 06/01/2002
Năm đưa vào vận hành: 26/10/10
Kiểu làm mát: Dầu + Quạt gió
Tổng trọng lượng MBA: 84,950 Tấn
Trọng lượng dầu: 22,300Tấn
50 HZ
Điện áp định mức :
Cao áp :
115 ± 9 x 1,78 % kV
38,5 kV
Trung áp :
Hạ áp :
23 ± 2 x 2,5 % kV
Công suất định mức các cuộn dây (kVA) - Làm mát
40.000
ONAF
Cao thế
40.000
Hạ thế
40.000
Trung thế
Công suất định mức các cuộn dây (kVA)-Làm mát
ONAN ( khi cắt mạch quạt mát )
Cao thế
điều
chỉnh Trung thế
Hạ thế
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Có điện
Không điều chỉnh
Không điện
Page 16
Copyright: Tài liệu đại học ©