Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các trạm biến áp 220 kV không người trực trong Công ty Truyền tải điện 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:115

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung luận văn gồm có 3 chương, được trình bày như sau: Mô hình tổ chức và hạ tầng kỹ thuật các trạm biến áp 220 kV trong công ty truyền tải điện 1; Trung tâm điều khiển và trạm biến áp không người trực lưới điện truyền tải; Xây dựng trung tâm vận hành - điều khiển cho cụm 3 trạm biến áp 220 kV trong Công ty Truyền tải điện 1.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các trạm biến áp 220 kV không người trực trong Công ty Truyền tải điện 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐINH NGUYỄN HOÀNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN XA CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP 220 kV KHÔNG NGƯỜI TRỰC TRONG CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Đinh Nguyễn Hoàng NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN XA CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP 220 kV KHÔNG NGƯỜI TRỰC TRONG CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1 Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG Thái Nguyên - 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác nhau. Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp tại Công ty Truyền tải điện 1 - nơi tôi làm việc, không sao chép bất kỳ luận văn nào trước đó và dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Hiền Trung - giảng viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên. Các số liệu và những kết quả trong luận văn là trung thực, các đánh giá, kiến nghị đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm làm việc nhiều năm trong Công ty Truyền tải điện 1; kết quả nghiên cứu này chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ kỹ thuật”. Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam đoan trên. Tác giả luận văn Đinh Nguyễn Hoàng
ii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập, nghiên cứu chương trình cao học kỹ thuật điện của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đã giúp tác giả nhận thức sâu sắc về cách thức nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các đối tượng nghiên cứu và lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp cao học; đồng thời góp phần nâng cao kiến thức chuyên môn vững vàng, nâng cao năng lực thực hành, khả năng thích ứng cao trước sự phát triển của khoa học, kĩ thuật và kinh tế; có khả năng phát hiện, giải quyết độc lập những vấn đề thuộc chuyên ngành được đào tạo và phục vụ cho công tác được tốt hơn. Việc thực hiện nhiều bài tập nhóm trong thời gian học đã giúp tác giả sớm tiếp cận được cách làm, phương pháp nghiên cứu, tạo tiền đề cho việc độc lập trong nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: TS. Nguyễn Hiền Trung đã giúp đỡ, hướng dẫn hết sức chu đáo, nhiệt tình trong quá trình thực hiện để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; Các CBCNV trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện đề tài và bảo vệ luận văn thạc sĩ; Các đồng chí lãnh đạo Công ty, các đồng chí là trạm trưởng các trạm biến áp 220kV trong Công ty Truyền tải điện 1 đã giúp đỡ tác giả thực hiện việc nghiên cứu, thu thập các số liệu để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; các đồng nghiệp là những người đã hoàn thành chương trình cao học, đã dành thời gian đọc, đóng góp, chỉnh sửa cho luận văn thạc sĩ này hoàn thiện tốt hơn; Bố, Mẹ, Vợ và những người thân trong gia đình, bạn bè của tác giả đã giúp đỡ, tạo điều kiện về thời gian, động viên tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này; Tác giả mong muốn tiếp tục nhận được sự chia sẻ, hỗ trợ và tạo điều kiện của Hội đồng Chấm luận văn thạc sĩ, các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân để bản luận văn này hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cám ơn.
iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT EVN : Tập đoàn Điện lực Việt Nam; EVNNPT : Tổng Công ty truyền tải điện Quốc gia; EVNNPC : Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc; EVNICT : Trung tâm Viễn thông và Công nghệ thông tin; PTC1 : Công ty Truyền tải điện 1; LĐTM : Lưới điện thông minh; TTĐK : Trung tâm điều khiển; TTĐKX : Trung tâm điều khiển xa; TBAKNT : Trạm biến áp không người trực; TTLĐ : Thao tác lưu động; QLVH : Quản lý vận hành; NVVH : Nhân viên vận hành; CNTT : Công nghệ thông tin; PCCC : Phòng cháy chữa cháy; TBA : Trạm biến áp; NMĐ : Nhà máy điện; B01 : Phòng Điều độ - Công ty Truyền tải điện 1; VTDR : Viễn thông dùng riêng; CBPT : Cán bộ phương thức; ĐĐV : Điều độ viên; ĐĐV-TrK : Điều độ viên – Trưởng kíp; PTT : Phiếu thao tác; TTĐĐ : Trung tâm điều độ; TTVH : Trung tâm vận hành; CNVH : Chứng nhận vận hành; CBCNV : Cán bộ công nhân viên; GIS : Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System); MAIFI : Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới điện phân phối (Momentary Average Interruption Frequency Index). SAIDI : Thời gian mất điện trung bình của lưới điện trung bình của lưới điện (System Average Interruption Duration Index); SAIFI : Số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối (System Average Interruption Frequency Index).
iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung các bảng Trang Bảng 1.1 Hiện trạng hệ thống máy tính điều khiển và chuẩn kết nối tại 13 các TBA 220 kV Bảng 1.2 Tổng hợp thiết bị truyền dẫn tại các TBA 220 kV trong Công ty 16 TTĐ1 Bảng 2.1 So sánh ưu nhược điểm cơ bản của các giải pháp. 28 Bảng 3.1 Danh mục vật tư thiết bị tại trung tâm vận hành - điều khiển 36 Bảng 3.2 Danh mục vật tư thiết bị tại 01 TBA không người trực 43 Bảng 3.3 Thông số các thiết bị trong hệ thống điều khiển 47 Bảng 3.4 Địa chỉ IP các thiết bị tại TBA 220 kV Nam Định 48 Bảng 3.5 Thông số các thiết bị trong hệ thống điều khiển 55 Bảng 3.6 Thông số các thiết bị trong hệ thống điều khiển TBA 220 kV 56 Thái Thụy
v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Nội dung các hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Mô hình định hướng TTĐK lưới truyền tải 4 Hình 1.2 Mô hình tổ chức điều độ B01 9 Hình 1.3 Mô hình quản lý các Trung tâm vận hành trong Công ty TTĐ 1 13 Hình 2.1 Mô hình tổ chức giám sát, điều khiển xa các TBA 220 kV 20 Hình 2.2 Sơ đồ kết nối tín hiệu SCADA 21 Hình 2.3 Sơ đồ kết nối tín hiệu giám sát TBA 21 Hình 2.4 Sơ đồ kết nối kênh thông tin liên lạc 23 Hình 2.5 Mô hình định hướng giám sát, điều khiển TTVH-ĐK 24 Hình 3.1 Sơ đồ khối phân cấp điều khiển TBAKNT 30 Hình 3.2 Chế độ giao nhận lưới điện 31 Hình 3.3 Sơ đồ thủ tục truyền tin 38 Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc chung Trung tâm vận hành- Điều khiển 39 Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc kết nối phần cứng tại Trung tâm vận hành- Điều 40 khiển Hình 3.6 Máy tính Full Server trạm biến áp 220 kV Nam Định 44 Hình 3.7 Bộ chuyển đổi mạng RSG2100NC tại trạm biến áp 220 kV 45 Nam Định Hình 3.8 Bộ chuyển đổi mạng RS400 tại trạm biến áp 220 kV Nam Định 45 Hình 3.9 GPS ăng-ten và bộ nhận tín hiệu Hopf FG4490G10 GPS tại 45 trạm biến áp 220 kV Nam Định Hình 3.10 Sơ đồ kết nối tín hiệu tại trạm 220kV Nam Định 46 Hình 3.11 Vòng Ring ID 220kV với SwichT tại TBA 220 kV Nam Định 49 Hình 3.12 Vòng Ring ID 110 kV với SwichT tại TBA 220 kV Nam Định 50 Hình 3.13 Vòng Ring ID 22kV với SwichT tại trạm biến áp 220 kV Nam 51 Định Hình 3.14 Máy tính Gateway trạm biến áp 220 kV Thái Thụy 52 Hình 3.15 GPS ăng-ten và bộ nhận tín hiệu Hopf FG4490G10 GPS TBA 53 220 kV Thái Thụy Hình 3.16 Ethernet Switch TBA 220 kV Thái Thụy 53 Hình 3.17 Sơ đồ kết nối tín hiệu tại trạm 220 kV Thái Thụy 54 Hình 3.18 Sơ đồ một sợi toàn trạm 220 kV Thái Thụy 57
vi Hình 3.19 Các mục trên thanh công cụ trên màn hình HMI TBA 220kV 57 Thái Thụy. Hình 3.20 Ngăn máy biến áp AT1 TBA 220 kV Thái Thụy 58 Hình 3.21 Ngăn đường dây 271 TBA 220 kV Thái Thụy 59 Hình 3.22 Sơ đồ nguồn cấp AC TBA 220 kV Thái Thụy 59 Hình 3.23 Sơ đồ nguồn cấp DC TBA 220 kV Thái Thụy 60 Hình 3.24 Sơ đồ đấu nối thiết bị mạng LAN TBA 220 kV Thái Thụy 61 Hình 3.25 Bảng liệt kê các tín hiệu cảnh báo TBA 220 kV Thái Thụy 61 Hình 3.26 Bảng liệt kê lịch sử sự kiện, tín hiệu cảnh báo TBA 220 kV 62 Thái Thụy Hình 3.27 Màn hình trạng thái, tình trạng làm việc của BVSL TC phía 220 62 kV Hình 3.28 Màn hình trạng thái, tình trạng làm việc của BVSL TC phía 110 63 kV Hình 3.29 Màn hình mô phỏng cách chuyển quyền thao tác 63 Hình 3.30 Màn hình mô phỏng cách thao tác điều khiển thiết bị 64 Hình 3.31 Shortcut chạy dịch vụ phần mềm ĐK TBA 220 kV Thái Thụy 65 Hình 3.22 Nút lệnh tăng/giảm nấc và chỉ thị nấc AT1 TBA 220 kV Thái 67 Thụy Hình 3.33 Trạng thái quạt và nút lệnh điều khiển AT1 TBA 220 kV Thái 67 Thụy Hình 3.24 Giao diện phần mềm Enevista UR trên Desktop TBA 220 kV 68 Thái Thụy Hình 3.35 Cửa sổ Quick Connect TBA 220 kV Thái Thụy 69 Hình 3.36 Cửa sổ Enevista UR Setup truy cập thành công TBA 220 kV 69 Thái Thụy Hình 3.37 Giao diện Flex Logic Equation Editor TBA 220 kV Thái Thụy 70 Hình 3.38 Cửa sổ xem sơ đồ logic, cấu hình TBA 220 kV Thái Thụy 70
vii Hình 3.39 Cửa sổ Settings TBA 220 kV Thái Thụy 71 Hình 3.40 Cửa sổ Grouped Elements TBA 220 kV Thái Thụy 71 Hình 3.41 Cửa sổ lưu lại cài đặt TBA 220 kV Thái Thụy 72 Hình 3.42 Cửa sổ Exprort Device Information TBA 220 kV Thái Thụy 72 Hình 3.43 Cửa sổ Exprort Options TBA 220 kV Thái Thụy 73 Hình 3.44 Cửa sổ lưu lại thông tin vào Ecxel TBA 220 kV Thái Thụy 73 Hình 3.45 Cửa sổ Actual Values TBA 220 kV Thái Thụy 74 Hình 3.46 Cửa sổ Records TBA 220 kV Thái Thụy 74 Hình 3.47 Cửa sổ xem thông tin sự cố TBA 220 kV Thái Thụy 75 Hình 3.48 Cửa sổ xem các bản ghi sự cố TBA 220 kV Thái Thụy 75 Hình 3.49 Cửa sổ Oscillgraphy TBA 220 kV Thái Thụy 76 Hình 3.50 Cửa sổ bản ghi sự cố dạng sóng TBA 220 kV Thái Thụy 76
viii DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục Nội dung phụ lục Ghi chú Địa chỉ IP của các thiết bị trong hệ thống điều khiển tại Trạm PL 3.1 220 kV Thái Thụy 81 Địa chỉ IP của các thiết bị trong hệ thống điều khiển tại Trạm PL 3.2 220 kV Trực 82 PL 3.3 Tín hiệu cảnh báo trên màn hình HMI trạm 220 kV Thái Thụy 83 PL 3.4 Tín hiệu cảnh báo trạm 220 kV Trực Ninh 91
ix MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................. v DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC .............................................................................. viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Lý do thực hiện đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................ 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 3 5. Cấu trúc của luận văn .......................................................................................... 3 CHƯƠNG 1 ............................................................................................................... 4 MÔ HÌNH TỔ CHỨC VÀ HẠ TẦNG KỸ THUẬT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 220 KV TRONG CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1 ................................................... 4 1.1. Mô hình tổ chức trung tâm điều khiển trong tổng công ty truyền tải điện . 4 1.2. Mô hình tổ chức, chức năng nhiệm vụ phòng Điều độ - Công ty truyền tải điện 1 (B01) ....................................................................................................... 8 1.2.1. Khái quát mô hình tổ chức Điều độ B01 ...................................................... 8 1.2.2. Chức năng phòng Điều độ B01 ...................................................................... 8 1.2.3. Nhiệm vụ phòng Điều độ B01 ........................................................................ 8 1.2.4. Mô hình quản lý các Trung tâm vận hành/Đội vận hành (tổ thao tác lưu động) ................................................................................................................ 13 1.3. Hiện trạng hệ thống máy tính điều khiển và chuẩn kết nối tại các trạm biến áp 220 kV trong công ty ........................................................................ 13 1.4. Hiện trạng hạ tầng mạng truyền dẫn ............................................................ 15 1.4.1. Hệ thống mạng LAN, WAN, INTERNET ..................................................... 15 1.4.2. Hệ thống mạng cáp quang .............................................................................. 16 1.4.3. Hệ thống thiết bị truyền dẫn tại các TBA 220 kV .......................................... 16 1.5. Tình hình triển khai TTĐK và TBA KNT trong PCT1 ............................... 18 1.6. Kết luận chương 1............................................................................................ 18 CHƯƠNG 2 ............................................................................................................. 19 TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN VÀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI ................................................................................... 19 2.1. Trạm biến áp không người trực trên thế giới ............................................... 19 2.2. Tổ chức giám sát điều khiển xa các TBA 220 kV tại Việt Nam .................. 19 2.2.1. Giải pháp 1...................................................................................................... 19 2.2.2. Giải pháp 2...................................................................................................... 19
x 2.2.3. Giải pháp 3...................................................................................................... 23 2.3. Đánh giá ưu nhược điểm, lựa chọn giải pháp tổ chức giám sát điều khiển các TBA 220 kV.............................................................................................. 25 2.3.1. Ưu nhược điểm Giải pháp 1 ........................................................................... 25 2.3.2. Ưu nhược điểm Giải pháp 2 ........................................................................... 25 2.3.3. Ưu nhược điểm Giải pháp 3 ........................................................................... 26 2.3.4. Kết luận giải pháp ........................................................................................... 26 2.4. Kết luận chương 2............................................................................................ 27 CHƯƠNG 3 ............................................................................................................. 29 XÂY DỰNG TRUNG TÂM VẬN HÀNH - ĐIỀU KHIỂN CHO CỤM 3 TRẠM BIẾN ÁP 220 kV ..................................................................................................... 29 3.1. Mục tiêu của dự án .......................................................................................... 29 3.2. Đề xuất phân cấp điều khiển TBA ................................................................. 30 3.2. Giải pháp tổng thể xây dựng trung tâm vận hành - điều khiển Nam Định 32 3.2.1. Giải pháp đầu tư thiết bị trong Trung tâm vận hành- Điều khiển .................. 32 3.2.2. Giải pháp bố trí nhân lực cho các Trung tâm vận hành- Điều khiển ............. 33 3.3. Phần cứng trung tâm vận hành - điều khiển ................................................ 35 3.3.1. Yêu cầu chung ................................................................................................ 35 3.3.2. Yêu cầu cụ thể ................................................................................................ 35 3.4. Truyền thông và khả năng kết nối ................................................................. 41 3.4.1. Mạng viễn thông ............................................................................................. 41 3.4.2. Thủ tục truyền thông tin ................................................................................. 41 3.4.3. An ninh hệ thống ............................................................................................ 42 3.5. Giải pháp kỹ thuật đối với từng TBA 220kV ................................................ 43 3.5.1. Trạm biến áp 220 kV Nam Định .................................................................... 44 3.5.2. Trạm biến áp 220 kV Thái Thụy .................................................................... 52 3.5.3. Trạm biến áp 220 kV Trực Ninh .................................................................... 55 3.6. Vận hành TTVH-ĐK điều khiển trạm 220kV Thái Thụy từ xa ................. 57 3.6.1. Giao diện máy tính ....................................................................................... 57 3.6.2. Đóng, mở thiết bị từ Trung tâm vận hành-Điều khiển ............................. 64 3.6.3. Truy cập rơle từ xa ....................................................................................... 68 3.7. Kết luận chương 3............................................................................................ 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 78 1. Kết luận ............................................................................................................... 78 2. Kiến nghị ............................................................................................................. 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 80
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do thực hiện đề tài Sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng được xác định là nhiệm vụ trọng yếu có vai trò cực kỳ quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy phát triển tăng trường kinh tế. Đầu tư phát triển các ngành công nghiệp, các khu đô thị hiện đại, khu du lịch, hạ tầng giao thông đòi hỏi không ngừng đầu tư mới và cải tạo các trạm biến áp (TBA) và phát triển mạng lưới truyền tải điện rộng khắp. Công ty Truyền tải điện 1 là một Doanh nghiệp nhà nước, thành viên trực thuộc Tổng công Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN). Có chức năng quản lý vận hành lưới điện truyền tải 220 kV – 500 kV trên địa bàn 28 tỉnh thành miền Bắc (từ Đèo Ngang trở ra). Hiện nay Công ty được giao quản lý 67 trạm biến áp 220 kV - 500 kV, trong đó số trạm biến áp 220 kV là 54 trạm (tính đến 30/06/2019) và con số này sẽ còn tăng lên trong thời gian tới. Trước đây, chức năng điều khiển từ xa, giám sát các TBA chỉ giới hạn ở khả năng thao tác đơn giản như đóng, cắt máy, còn lại các thao tác khác đều do công nhân vận hành tại các trạm biến áp thực hiện điều khiển thủ công. Một trong những nguyên nhân là thiết bị không đồng bộ, không có hệ thống tích hợp thông tin và xử lý cảnh báo chung đặt ra sự cần thiết phải kịp thời nâng cao năng lực vận hành bằng các hệ thống điều khiển tích hợp máy tính, nâng cao năng lực của các vận hành viên về chuyên môn và nghiệp vụ, kỹ năng thao tác xử lý trên máy tính, giảm chi phí vận hành. Mô hình giám sát và vận hành ở mỗi TBA 220 kV do con người đảm nhận thực hiện thao tác tại chỗ theo mệnh lệnh của Điều độ đã và đang bộc lộ nhiều bất cập và kém hiệu quả. Giải pháp hiệu quả trong lộ trình phát triển lưới điện thông minh (LĐTM) là đưa các TBA vào một hoặc nhiều Trung tâm điều khiển xa (TTĐKX) để dễ dàng theo dõi, quản lý vận hành, phân tích dữ liệu, phán đoán sự cố, phát hiện khiếm khuyết thiết bị, theo dõi trào lưu công suất trên lưới điện truyền tải điện nhằm hạn chế các lỗi thao tác do nhân viên vận hành gây ra. Trung tâm điều khiển có chức năng thao tác đóng cắt từ xa các thiết bị cho lưới Truyền tải điện trong Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia nói chung và Công ty Truyền tải điện 1 nói riêng đảm bảo phù hợp mô hình tổ chức của ngành, quy định về phân cấp điều độ, khai thác tối đa hiệu quả của hệ thống SCADA, hệ thống thông tin viễn thông; ứng dụng công nghệ trong điều khiển, tự động hóa trong các trạm biến áp và trang bị lưới điện để dần chuyển các trạm biến áp 220kV từ mô hình có người trực vận hành tại chỗ sang mô hình bán người trực vận hành hoặc mô hình không người trực vận hành để nâng cao năng suất lao động, tăng hiệu quả vận hành lưới điện và độ tin cậy cung cấp điện. Đối với lưới Truyền tải điện Trung tâm điều khiển được đặt trong một trạm biến áp hiện có hoặc trạm biến áp dự kiến xây dựng trên hệ thống truyền tải điện để
2 thực hiện thao tác xa một nhóm các trạm biến áp trong khu vực; nhân viên vận hành tại Trung tâm điều khiển thực hiện thao tác xa các thiết bị theo lệnh điều độ của các cấp điều độ có quyền điều khiển. Trạm biến áp không người trực đóng vai trò là các điểm kết nối cơ sở đến các trung tâm điều khiển. Trạm biến áp không người trực được trang bị các thiết bị điều khiển và bảo vệ có tính tự động hóa cao như hệ thống rơ le bảo vệ, điều khiển, các hệ thống giám sát hình ảnh và giám sát an ninh liên tục, hệ thống Camera nhiệt, tín hiệu báo cháy... Bước đi đột phát trong lộ trình phát triển lưới điện thông minh chính là việc xây dựng các trung tâm điều khiển để thao tác xa các TBA 110 kV và 220 kV, hình thành liên kết giữa các trung tâm điều khiển với nhau và giữa trung tâm điều khiển với trung tâm điều độ Quốc gia, điều độ miền (A0, A1, A2, A3). Để từng bước hiện đại hóa lưới điện, nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất kinh doanh điện. Từng bước áp dụng các ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) tiên tiến trên thế giới vào quản lý vận hành và thao tác lưới điện truyền tải điện từ xa thông qua hạ tầng viễn thông CNTT trong công tác quản lý vận hành (QLVH) hệ thống truyền tải điện trong Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia. Đối với Công ty Truyền tải điện 1, do địa bàn quản lý trải dài trên 28 tỉnh thành phía Bắc với diện tích rộng, địa bàn phức tạp, sự phân bố lưới truyền tải điện không đồng đều giữa các vùng, do đó cần thiết phải xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trên lưới truyền tải điện của Công ty Truyền tải điện 1 để nâng cao hiệu quả đầu tư, tận dụng chức năng tự động hóa đã được đầu tư trên hệ thống như: Rơ le bảo vệ chống sự cố, điều khiển xa tập trung, các hệ thống SCADA đã được trang bị cho các cấp điều độ; giảm bớt đầu mối trong công tác điều độ, đơn giản các thủ tục khi thao tác thiết bị trên hệ thống điện; nâng cao năng suất lao động do giảm được số người trực tại các trạm biến áp. Xuất phát từ những lý do trên tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các trạm biến áp 220 kV không người trực trong Công ty Truyền tải điện 1” để làm Luận văn tốt nghiệp của mình. 2. Mục đích nghiên cứu Đề tài này đặt mục tiêu chính là nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các trạm biến áp 220 kV không người trực trong Công ty Truyền tải điện 1. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Các TBA 220 kV hiện nay trong Công ty Tuyền tải điện 1. - Các trung tâm điều khiển thao tác từ xa. - Các quy trình điều độ, quy trình vận hành, giải pháp an ninh PCCC, quy định xây dựng trung tâm điều khiển và các TBA không người trực hiện hành.
3 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích đánh giá và hệ thống hóa các công trình nghiên cứu được công bố thuộc lĩnh vực liên quan: bài báo, sách tham khảo, tài liệu hướng dẫn,… - Nghiên cứu thực tiễn: Hạ tầng thiết bị tại các TBA 220kV; hệ thống SCADA, Rơle hiện hữu, các chuẩn kết nối truyền thông và khả năng kết nối; Cơ cấu tổ chức trong EVNNPT nói chung và PTC1 nói riêng. 5. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Mô hình tổ chức và hạ tầng kỹ thuật các trạm biến áp 220 kV trong công ty truyền tải điện 1. Chương 2: Trung tâm điều khiển và trạm biến áp không người trực lưới điện truyền tải. Chương 3: Xây dựng trung tâm vận hành - điều khiển cho cụm 3 trạm biến áp 220 kV trong Công ty Truyền tải điện 1.
4 CHƯƠNG 1 MÔ HÌNH TỔ CHỨC VÀ HẠ TẦNG KỸ THUẬT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 220 KV TRONG CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1 1.1. Mô hình tổ chức trung tâm điều khiển trong tổng công ty truyền tải điện Mô hình tổ chức Trung tâm điều khiển cho các đơn vị trong Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia như hình 1.1. Mỗi Trung tâm điều khiển một nhóm khoảng 5 TBA trong khu vực. Trong trường hợp mật độ bố trí thuận lợi thì số lượng trạm có thể nhiều hơn. Việc lựa chọn một số TBA trong nhóm điều khiển xa và số lượng trực mỗi ca tại TTĐK cần xem xét đến các tình huống vận hành khó khăn khi sự cố diện rộng gây mất điện nhiều TBA với mục tiêu đảm bảo thời gian thao tác và xử lý sự cố của các thành viên vận hành trong quá trình khôi phục lại lưới điện khu vực. ĐIỀU ĐỘ T.Tin Đ. độ ĐIỀU ĐỘ T.Tin Đ. độ ĐIỀU ĐỘ QUỐC GIA MIỀN PHÂN PHỐI Lệnh thao tác Lệnh thao tác lưới Lệnh thao tác lưới 500kV 220/110kV lưới Tr. áp TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN EVNNPT (B01) Thao tác xa TBA ... TBA TBA ... TBA 220kV 220kV 220kV 220kV TỔ THAO TÁC TỔ THAO TÁC LƯU ĐỘNG 1 LƯU ĐỘNG 2 Hình 1.1. Mô hình định hướng TTĐK lưới truyền tải 1.1.1. Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0) Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia có những chức năng sau [15]:
5  Lập phương thức hoạt động và chỉ huy vận hành hệ thống điện Quốc gia từ các khâu truyền tải đến phân phối điện năng theo quy trình nhiệm vụ và phân cấp điều độ hệ thống điện Quốc gia đã được phê duyệt.  Quản lý hệ thống SCADA (kiểm soát, điều khiển, thu thập và quản lý số liệu)/EMS ( hệ thống quản lý năng lượng) phục vụ sản xuất.  Hoạt động tư vấn trong lĩnh vực lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, báo cáo nghiên cứu khả thi, thiết kế lắp đặt hệ thống rơle bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện, hệ thống SCADA/EMS và hệ thống máy tính chuyên dụng và các dịch vụ khác liên quan đến tính toán hệ thống điện, thiết bị điện, ứng dụng tin học, điều khiển vào sản xuất.  Quản lý, thiết kế, lắp đặt, bảo quản, sửa chữa hệ thống thông tin viễn thông phục vụ điều hành sản xuất kinh doanh trong hệ thống điện theo quy chế phân cấp của EVN.  Thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học và ứng dụng vào sản xuất. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia có các nhiệm vụ sau [3]: 1. Chỉ huy điều độ HTĐ Quốc gia nhằm bảo đảm cho HTĐ Quốc gia vận hành an toàn, liên tục, ổn định, chất lượng đảm bảo và kinh tế. 2. Lập phương thức vận hành cơ bản cho toàn bộ HTĐ Quốc gia. 3. Phối hợp với các Ban liên quan của Tổng công ty Điện lực Việt Nam lập dự báo nhu cầu phát điện (sản lượng và công suất), lịch sửa chữa tuần, tháng, quý, năm của các NMĐ. 4. Lập phương thức vận hành ngày bao gồm: o Dự báo đồ thị phụ tải HTĐ Quốc gia; o Lập phương thức kết dây HTĐ Quốc gia trong ngày; o Phân bổ biểu đồ phát công suất và sản lượng cho các NMĐ đáp ứng đồ thị phụ tải HTĐ Quốc gia; o Giải quyết các đăng ký, lập phiếu thao tác đưa ra sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ và đưa vào vận hành các tổ máy, đường dây, thiết bị thuộc quyền điều khiển; o Xem xét và thông qua việc giải quyết các đăng ký của cấp điều độ HTĐ miền đối với việc đưa ra sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ và đưa vào vận hành tổ máy, đường dây, thiết bị thuộc quyền kiểm tra. 5. Tính toán chế độ vận hành HTĐ Quốc gia ứng với những phương thức cơ bản của từng thời kỳ và khi đưa các công trình mới vào vận hành. 6. Chỉ huy điều chỉnh tần số HTĐ Quốc gia; chỉ huy việc vận hành các NMĐ và điều chỉnh điện áp một số điểm nút chính trong HTĐ Quốc gia. 7. Chỉ huy thao tác và xử lý sự cố hệ thống điện 500 kV. 8. Chỉ huy khai thác, điều tiết hồ chứa của các Nhà máy thủy điện. 9. Tính toán chỉnh định rơ le bảo vệ và tự động trên HTĐ Quốc gia thuộc quyền điều khiển. Cung cấp thông số tính toán ngắn mạch (công suất ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch..) tại các nút có điện áp  220kV ứng với chế độ vận hành cực đại và cực tiểu. Cung cấp các giới hạn chỉnh định rơ le bảo vệ và tự động cho lưới điện truyền tải thuộc quyền điều khiển của cấp điều độ HTĐ miền đồng
6 thời có trách nhiệm kiểm tra sự phối hợp các trị số chỉnh định rơ le bảo vệ và tự động của các thiết bị thuộc quyền kiểm tra của cấp điều độ HTĐ Quốc gia. 10. Tính toán ổn định và đề ra các biện pháp nhằm nâng cao ổn định của HTĐ Quốc gia. 11. Tính toán sa thải phụ tải theo tần số của toàn bộ HTĐ Quốc gia. 12. Tính toán và quy định điện áp các điểm nút chính trong HTĐ Quốc gia. 13. Tính toán tổn thất điện năng trên lưới truyền tải phục vụ công tác điều độ HTĐ Quốc gia. 14. Lập phương thức, chỉ huy thao tác để đưa vào vận hành các thiết bị, công trình mới thuộc quyền điều khiển. 15. Chủ trì triệu tập các đơn vị liên quan phân tích, tìm nguyên nhân các sự cố trên hệ thống điện 500kV, các sự cố lớn trong HTĐ Quốc gia và đề ra các biện pháp phòng ngừa. 16. Tổ chức diễn tập xử lý sự cố trong toàn HTĐ Quốc gia. Tham gia kiểm tra diễn tập xử lý sự cố trong HTĐ miền, các NMĐ, các trạm điện. 17. Tổ chức đào tạo và bồi dưỡng, huấn luyện các chức danh của cấp điều độ HTĐ Quốc gia, nghiệp vụ điều độ cho các cấp điều độ. Tham gia đào tạo, bồi dưỡng, huấn luyện, kiểm tra chức danh KSĐH HTĐ miền, Trưởng ca các NMĐ thuộc quyền điều khiển và Trưởng kíp các T500. 18. Quản lý vận hành hệ thống SCADA/EMS và hệ thống máy tính chuyên dụng. 19. Tổng kết, báo cáo Bộ Công nghiệp, Lãnh đạo Tổng công ty Điện lực Việt Nam tình hình sản xuất và truyền tải hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng, hàng quí, hàng năm. Tham gia đánh giá việc thực hiện phương thức đã giao cho các đơn vị. 20. Tham gia phân tích và tìm nguyên nhân các sự cố lớn trong HTĐ miền, tại các NMĐ và đề ra các biện pháp phòng ngừa. 21. Tham gia Hội đồng nghiệm thu các thiết bị và các công trình mới theo yêu cầu của Tổng công ty Điện lực Việt Nam. 22. Tham gia công tác xây dựng quy hoạch phát triển nguồn, lưới điện, hệ thống thông tin liên lạc và SCADA/EMS/DMS phục vụ điều độ HTĐ Quốc gia. Theo dõi tình hình vận hành của HTĐ Quốc gia để đề xuất chương trình chống quá tải các trạm biến áp và đường dây cấp điện áp 66kV, 110kV, 220kV, 500kV. 23. Chủ trì (hoặc tham gia) biên soạn và chỉnh lý các tài liệu, quy trình liên quan đến công tác điều độ HTĐ Quốc gia. 24. Tham gia các công trình nghiên cứu khoa học liên quan đến công tác điều độ và chiến lược phát triển của HTĐ Quốc gia. 1.1.2. Điều độ Hệ thống điện miền (A1) Chấp hành sự chỉ huy của cấp điều độ HTĐ Quốc gia trong việc chỉ huy điều độ HTĐ miền. 1. Chỉ huy điều độ HTĐ miền nhằm mục đích cung cấp điện an toàn, liên tục, ổn định, chất lượng đảm bảo và kinh tế. 2. Lập sơ đồ kết dây cơ bản HTĐ miền. 3. Căn cứ vào phương thức huy động nguồn của cấp điều độ HTĐ Quốc gia lập phương thức vận hành HTĐ miền hàng ngày bao gồm:
7 o Dự kiến nhu cầu phụ tải của toàn HTĐ miền, phân bổ công suất và sản lượng cho các CTĐL trong miền dựa theo phân bổ của cấp điều độ HTĐ Quốc gia; o Lập phương thức kết dây HTĐ miền trong ngày; o Giải quyết các đăng ký, lập phiếu thao tác đưa ra sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ và đưa vào vận hành các tổ máy, đường dây, thiết bị thuộc quyền điều khiển; o Trình duyệt việc giải quyết các đăng ký đưa ra sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ và đưa vào vận hành các tổ máy, đường dây, thiết bị thuộc quyền kiểm tra của cấp điều độ HTĐ Quốc gia; o Xem xét và thông qua việc giải quyết các đăng ký của cấp điều độ lưới điện phân phối đối với việc đưa ra sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng, thí nghiệm định kỳ và đưa vào vận hành đường dây, thiết bị thuộc quyền kiểm tra. 4. Huy động các nguồn điện thuộc quyền điều khiển của cấp điều độ HTĐ miền theo yêu cầu của cấp điều độ HTĐ Quốc gia hoặc kế hoạch đã được duyệt. 5. Điều chỉnh các nguồn công suất phản kháng (bao gồm cả các NMĐ và nguồn công suất phản kháng của khách hàng nằm trong HTĐ miền), nấc phân áp của các máy biến áp 220kV, 110kV và 66 kV trong HTĐ miền thuộc quyền điều khiển để giữ điện áp các điểm nút quy định của HTĐ miền trong giới hạn cho phép. 6. Phối hợp với CTTTĐ, CTĐL và Điện lực tỉnh, thành phố thuộc HTĐ miền xác định nơi đặt, ban hành phiếu chỉnh định, kiểm tra việc chỉnh định và sự hoạt động của các bộ tự động sa thải phụ tải theo tần số phù hợp yêu cầu của cấp điều độ HTĐ Quốc gia. 7. Trực tiếp chỉ huy thao tác và xử lý sự cố trong HTĐ miền. 8. Tính toán trị số chỉnh định rơ le bảo vệ và tự động trong HTĐ miền (kể cả MBA của NMĐ trong miền) thuộc quyền điều khiển. Cung cấp thông số tính toán ngắn mạch (công suất ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch...) tại các nút có điện áp 66kV, 110kV ứng với chế độ vận hành cực đại và cực tiểu. Cung cấp giới hạn và kiểm tra trị số chỉnh định rơ le bảo vệ và tự động cho lưới điện phân phối thuộc quyền kiểm tra của cấp điều độ HTĐ miền. 9. Phối hợp với cấp điều độ HTĐ Quốc gia tính toán tổn thất điện năng phục vụ công tác điều độ HTĐ miền. 10. Lập phương thức, chỉ huy thao tác để đưa vào vận hành các thiết bị, công trình mới thuộc quyền điều khiển. 11. Quản lý vận hành hệ thống: SCADA/EMS, thông tin liên lạc, máy tính chuyên dụng. 12. Chỉ huy điều chỉnh tần số, điện áp HTĐ miền (hoặc một phần HTĐ miền) trong trường hợp HTĐ miền (hoặc một phần HTĐ miền) tách khỏi HTĐ Quốc gia hoặc được sự uỷ quyền của cấp điều độ HTĐ Quốc gia. 13. Chủ trì triệu tập các đơn vị liên quan phân tích, tìm nguyên nhân các sự cố trong HTĐ miền và đề ra các biện pháp phòng ngừa. 14. Tổ chức diễn tập xử lý sự cố trong toàn HTĐ miền, tham gia diễn tập sự cố toàn HTĐ Quốc gia. Tham gia kiểm tra diễn tập xử lý sự cố trong lưới điện phân phối, các NMĐ, các trạm điện thuộc quyền điều khiển và kiểm tra.
8 15. Tổ chức đào tạo và bồi dưỡng, huấn luyện các chức danh của cấp điều độ HTĐ miền. Tham gia đào tạo, bồi dưỡng, huấn luyện và kiểm tra Trưởng ca các NMĐ, Trưởng kíp các trạm điện, ĐĐV lưới điện phân phối thuộc quyền điều khiển của cấp điều độ HTĐ miền. 16. Tổng kết, báo cáo Tổng công ty Điện lực Việt Nam và cấp điều độ HTĐ Quốc gia tình hình sản xuất hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng, hàng quí, hàng năm của HTĐ miền. Tham gia đánh giá việc thực hiện phương thức đã giao cho các đơn vị. 17. Tham gia Hội đồng nghiệm thu các thiết bị và các công trình mới thuộc quyền điều khiển hoặc theo yêu cầu của Tổng công ty Điện lực Việt Nam hoặc ĐĐQG. 18. Chủ trì (hoặc tham gia) biên soạn và chỉnh lý các tài liệu, quy trình liên quan đến công tác điều độ HTĐ miền. 19. Tham gia phân tích và tìm nguyên nhân các sự cố lớn trong lưới điện phân phối, tại các NMĐ trong miền và đề ra các biện pháp phòng ngừa. 20. Tham gia công tác xây dựng quy hoạch phát triển nguồn, lưới điện, hệ thống thông tin liên lạc và SCADA/EMS/DMS phục vụ điều độ HTĐ miền. Theo dõi tình vận hành của HTĐ miền để đề xuất chương trình chống quá tải các trạm biến áp và đường dây cấp điện áp 66kV, 110kV, 220kV. 21. Tham gia các công trình nghiên cứu khoa học liên quan. 1.2. Mô hình tổ chức, chức năng nhiệm vụ phòng Điều độ - Công ty truyền tải điện 1 (B01) 1.2.1. Khái quát mô hình tổ chức Điều độ B01 Mô hình tổ chức B01 như hình 1.1. Gồm Trưởng phòng, Phó trưởng phòng; Chuyên viên phương thức, Chuyên viên trực vận hành. Một vị trí có thể có nhiều người đảm nhận khác nhau. 1.2.2. Chức năng phòng Điều độ B01 Chủ trì quản lý tình trạng vận hành của thiết bị và lưới điện truyền tải, thu thập thông tin vận hành, thông tin SCADA lưới truyền tải điện trong phạm vi quản lý của Công ty Truyền tải điện, bố trí trực theo bố trí trực theo chế độ 3 ca 5 kíp, mỗi kíp trực 02 người. Hiện tại B01 chưa được trang bị hệ thống Thông tin vận hành (Hệ thống giám sát TBA tập trung) [4]. 1.2.3. Nhiệm vụ phòng Điều độ B01 1.2.3.1. Công tác vận hành Tiếp nhận, xử lý, báo cáo thông tin về tình trạng vận hành bình thường, bất thường và sự cố của thiết bị trên lưới do PTC1 quản lý. Điều phối (tổ chức, chỉ huy, điều động) các đơn vị công tác trong và ngoài PTC1 trong lĩnh vực quản lý kỹ thuật,