MỤC LỤC

i


LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Cơ – Điện, và sự đồng ý của Cô giáo hướng
dẫn tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới
điện phân phối DAS (Distribution Automatic System) cho hệ thống cáp ngầm
lộ 973E11.3 thành phố Thái Bình”.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Song do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với
thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự
góp ý của Thầy, Cô giáo và các bạn để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày … tháng … năm 2016
Sinh Viên

ii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các giai đoạn triển khai hệ thống DAS............................................5
Hình 1.2 : Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 1..................................6
Hình 1.3: Sơ đồ đấu nối SPS trong mạch hình tia............................................8
Hình 1.4: Sơ đồ đấu nối SPS trong mạch vòng.................................................9
Hình 1.5: Nguyên lý cấu tạo của hợp bộ DPĐTĐ...........................................10
Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động ở lưới hình tia...............................................13
Hình 1.7 : Nguyên lý hoạt động ở lưới mạch vòng.........................................15
Hình 1.8: Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 2.................................16

Hình 1.9: Điều khiển thời gian thực và hiển thị trạng thái lưới phân phối
theo thời gian thực.................................................................................18
Hình 1.10: Quy trình tự động phục hồi của lưới phân phối..........................19
Hình 1.11: DAS cho hệ thống cáp ngầm..........................................................21
Hình 3.1: Quan hệ giữa tỷ số giảm thời gian mất điện và số phân đoạn......38
Hình 3.3: Mặt cắt của cáp bọc đôi vặn xoắn...................................................45
Hình 4.1 Tăng khả năng tải của đường trục bằng việc áp dụng DAS..........56

iii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các thông số chính của cầu dao PVS................................................7
Bảng 1.2: Các thông số chính của FDR.............................................................8
Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật của SPS.................................................................9
Bảng 1.4: Thời gian tự động đóng lại của REC..............................................11
Bảng 1.5: Cầu dao khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS).....................22
Bảng 1.6: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV của ĐDK.................................23
Bảng 1.7: So sánh các thiết bị đóng cắt dành cho đường cáp ngầm.............24
Bảng 1.8: So sánh hệ thống thông tin hữu tuyến và vô tuyến.......................25
Bảng 1.9: So sánh tính năng các phương pháp thông tin cáp quang............26
Bảng 2.1 Khối lượng trạm biến áp phân phối thành phố Thái Bình (tính đến
cuối tháng 9-2016)..................................................................................33
Bảng 2.2 Thống kê chiều dài đường dây trung áp thành phố Thái Bình (tính
đến cuối tháng 9 - 2016).........................................................................33
Bảng 2.3 Tình hình tiêu thụ điện năng thành phố Thái Bình qua các năm
(đơn vị kWh)...........................................................................................34
Bảng 2.4 Thống kê sự cố lưới điện trung áp thành phố Thái Bình giai đoạn
năm 2013 – 2015.....................................................................................35
Bảng 3.1: Thống kê số trạm biến áp lộ 973E11.3............................................39

Bảng 4.1: Tính thời gian tiết kiệm được khi ứng dụng DAS.........................46
Bảng 4.2: Thống kê tổn thất điện năng trong 2014-2015 lộ 973E11.3(kWh)
..................................................................................................................54
Bảng 4.3: Thống kê SAIDI, SAIFI trước và sau khi sử dụng DAS...............55
Bảng 4.4: Tăng khả năng tải bởi số mạch vòng LN và số phân vùng SN.....58
Bảng 4.5: Chi phí thiết bị và vốn đầu tư khi lắp đặt DAS.............................60
Bảng 4.6: Kết quả tính giá trị quy đổi về hiện tại của dòng lãi ròng (NPV) 61

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
ADC
CB
CPU
CD
CDS
DAS
DDK
FCB
FSI
FDR
G-CRT
LBS
LP
RTU
RMU
RMS
SCADA

SPS
TCM
TCR
TRD
VCB
VS

Tiếng anh
Circuit Breaker
Center Processing Unit
Control Desk
Central distribution
substation
Distribution Automation
Sytems
Feeder Circuit Breaker
Fault Detecting Indicator
Fault Detecting Relay
Load breaker switch
Laser printer
Remote terminal unit
Ring main unit
Ring main Switchgear
Supervisory control and
data Acquition System
Switch Power Supply
Telecontrol of master
Tlecontrol of Receiver
Transducer
Vacuum Switch breaker

Vacuum Switch

v

Tiếng việt
Điều độ khu vực
Máy cắt
Bộ xử lý trung tâm
Bàn điều khiển
Trung tâm điều khiển
Hệ thống tự động phân phối điện
Đường dây trên không
Máy cắt
Thiết bị chỉ thị vùng sự cố
Rơ le phát hiện sự cố
Màn hình đồ họa
Cầu dao cắt tải
Máy in
Thiết bị đầu cuối
Thiết bị chuyển mạch vòng
Thiết bị chuyển mạch vòng tự động
Hệ thống thu thập dữ liệu và điều
khiển giám sát
Máy biến áp nguồn cấp
Máy chủ điều khiển từ xa
Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ
Bộ biến đổi
Máy cắt chân không
Cầu dao phụ tải chân không



PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước, vấn
đề đảm bảo chất lượng cung cấp điện có một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp
dụng các thành tựu mới, nhất là công nghệ tự động hóa để nâng cao chất lượng
quản lý, vận hành, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, phát huy hiệu quả kinh tế,
tiết kiệm lao động là một yêu cầu rất bức thiết.
Đối với hệ thống điện nước ta, vấn đề chất lượng điện năng không chỉ thể
hiện ở các chỉ tiêu điện áp, tần số, suất sự cố mà còn có chỉ tiêu rất quan trọng là
tổng số giờ mất điện bình quân của khách hàng trong một năm. Việc nghiên cứu
áp dụng công nghệ tự động từ trước đến nay thường được quan tâm áp dụng cho
các nhà máy điện công suất lớn và lưới điện truyền tải 220kV, 500kV… Tự động
hóa lưới điện phân phối hiện nay sử dụng chủ yếu các rơ-le tự động đóng lặp lại,
tự động sa thải phụ tải theo tần số, tự động điều chỉnh điện áp. Đề tài này nhằm
nghiên cứu ứng dụng giải pháp phân phối tự động bằng công nghệ DAS
(Distribution Automation System) nhằm khắc phục tình trạng kéo dài thời gian
mất điện trên diện rộng của khách hàng do cách xử lý sự cố kiểu thủ công. DAS
giúp cô lập nhanh và chính xác điểm sự cố để cấp lại điện cho các khu vực góp
phần giảm thiểu thời gian và phạm vi mất điện của khách hàng, từng bước
nghiên cứu đưa vào chức năng tự động hóa cho từng phần tử, từng bộ phận rồi
mở rộng dần cho cả hệ thống.
2. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, ở hầu hết các nước có nền kinh tế phát triển, vấn đề chất lượng
điện năng không chỉ thể hiện ở các chỉ tiêu điện áp, tần số, suất sự cố… mà còn
một chỉ tiêu rất quan trọng đó là tổng số giờ mất điện bình quân của khách hàng
trong 1 năm. Đối với lưới điện phân phối trung áp hiện nay, khi có sự cố thì toàn
bộ phụ tải trên tuyến sự cố sẽ bị mất điện sau khi máy cắt đầu nguồn tự đóng lại
không thành công. Nhiều phụ tải ngoài vùng sự cố sẽ bị ngừng cung cấp điện
1



một cách không cần thiết. Nếu trên tuyến có các Dao cách ly (DCL) phân đoạn,
việc phân vùng sự cố sẽ được thực hiện thủ công làm kéo dài thời gian mất điện
của khách hàng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đồ án này đề cập đến vấn đề đưa ra một kết cấu lưới điện trung áp với
việc áp dụng thử nghiệm hệ thống phân phối điện tự động DAS (Distribution
Automation System). Hệ thống này được điều hành bằng hệ thống máy tính và
đã được Nhật Bản áp dụng từ 30 năm nay, ngày càng được cải tiến nâng cao
hiệu quả phân phối điện.
Khi áp dụng hệ thống phân phối tự động DAS ta có thể nhận được các lợi
ích sau:
+ Đối với môi trường giảm hẳn lượng khí CO 2 do các máy phát điện dự
phòng phát ra khi giảm được thời gian mất điện. Sử dụng máy cắt dập hồ quang
bằng chân không thay thế máy cắt sử dụng khí FS 6 - loại khí này độc hại với môi
trường.
+ Đối với hạ tầng cơ sở: Cung cấp chất lượng điện tốt, độ tin cậy cao cho
khách hàng. Giảm thời gian và khu vực mất điện, nâng cao an toàn xã hội. Áp
dụng kỹ thuật hiện đại vào mạng lưới phân phối điện.
+ Lợi ích kinh tế: Việc cấp điện liên tục làm cho các doanh nghiệp không
bị ngừng sản xuất do mất điện. Ngành điện sẽ tăng doanh thu do không bị mất
sản lượng. Chi phí sản xuất của ngành điện được tiết kiệm. Do trang bị công
nghệ cao nên giảm được chi phí vận hành và chi phí quản lý.
Các hiệu quả khác mà DAS mang lại:
- Tăng độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của
khách hàng.
- Đối với ngành điện - ứng dụng được công nghệ tiên tiến vào công tác
quản lý vận hành, ngày càng nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của đội
ngũ cán bộ quản lý và công nhân vận hành. Nâng cao uy tín của ngành điện.

2


- Việc áp dụng hệ thống DAS trong việc quản lý vận hành lưới trung thế
là giải pháp đầu tư hiện đại hóa ngành điện theo kịp trình độ quản lý của các
nước phát triển, phù hợp với chủ trương của Đảng xây dựng nhà nước Việt Nam
trở thành một nước Công nghiệp hóa và hiện đại hóa.
Do đó đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới điện
phân phối DAS (Distribution Automatic System) cho hệ thống cáp ngầm lộ
973E11.3 thành phố Thái Bình” là thiết thực.
4. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu
Đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu tính năng và những ưu việt của công
nghệ tự động phân phối DAS. Đồng thời xem xét đến hiện trạng, phương hướng
phát triển của lưới điện phân phối trong tương lai. Từ đó tính đến khả năng ứng
dụng công nghệ trên lưới phân phối cáp ngầm lộ 973E11.3 thành phố Thái Bình
nói riêng và tỉnh Thái Bình nói chung nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện
Phương pháp nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, kế thừa các
thành quả nghiên cứu trước đó.
Nội dung đề tài: Ngoài phần mở đầu, kết luận thì đề tài gồm 4 chương.
+ Chương 1: Giới thiệu hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS.
+ Chương 2: Giới thiệu hiện trạng lưới điện phân phối thành phố Thái
Bình – Tỉnh Thái Bình.
+ Chương 3: Áp dụng hệ thống DAS cho hệ thống cáp ngầm lộ 973E11.3
thành phố Thái Bình.
+ Chương 4: Đánh giá lộ 973E11.3 khi áp dụng hệ thống tự động phân
phối lưới điện DAS.

3



CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI DAS
1.1 Giới thiệu hệ thống tự động phân phối DAS
Hệ thống tự động hóa lưới phân phối (DAS - Distribution Automatic
System) cung cấp chức năng điều khiển và giam sát từ xa các dao cách ly phân
đoạn tự động (sectinonalizer), phối hợp giữa các điểm phân đoạn trên lưới phân
phối, nhờ đó thực hiện cô lập nhanh được phân đoạn sự cố và khôi phục việc
cung ứng điện cho phần còn lại của hệ thống bị sự cố.
Xét về khía cạnh lịch sử, hệ thống tự động lưới phân phối lần đầu tiên
được phát triển bởi Nhật Bản vào thập niên 70, 80 của thế kỷ 20. Sau khi hệ
thống DAS đầu tiên được áp dụng thành công thì hầu hết các công ty điện lực
của Nhật Bản nhân rộng và phát triển gần từ hơn 20 năm trở lại đây. Trung
Quốc, Đài Loan và Hàn Quốc cũng giới thiệu mô hình dựa trên kỹ thuật trên của
Nhật Bản.
Việc triển khai lắp đặt hệ thống DAS thường trải qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố
cho các đường dây trung thế. Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm
110kV. Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị
trên đường dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm
điều độ.
+ Giai đoạn 2: Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối và đường thông tin để
tiếp nhận thông tin tại các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế.
Tại trung tâm điều độ lắp các bộ nhận điều khiển từ xa, và hệ thống máy tính để
hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản. Dựa trên các thông tin thu được từ
xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao
tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính.
+ Giai đoạn 3: là giai đoạn nâng cấp các chức năng của giai đoạn 2. 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. Việc thực hiện xong 3 giai đoạn trên thì lưới điện phân phối hoàn
toàn được giám sát và điều khiển từ xa.


4


Hình 1.1: Các giai đoạn triển khai hệ thống DAS
Chú thích:
CPU : Bộ xử lý trung tâm
LP
: Máy in
HC
: Thiết bị sao chép
FSI
: Bộ chỉ báo phân đoạn sự cố
G-CRT: Màn hình đồ thị
FCB : Máy cắt xuất tuyến
SW
: Cầu dao
FDR : Rơle phát hiện sự cố
SPS : Nguồn điện cấp cho cầu dao
RTU : Tổ đầu cuối
TCM : Tổ hợp chủ giám sát từ xa
CD
: Bàn điều khiển
CRT : Màn hình
5


1.2 Các thiết bị theo từng giai đoạn đối với đường dây
1.2.1 Các thiết bị DAS - Giai đoạn 1:
Thiết bị của hệ thống DAS ở giai đoạn 1 bao gồm các cầu dao phụ tải tự

động (PVS), rơle phát hiện sự cố (FDR) và máy biến áp cấp nguồn (SPS) lắp đặt
trên cột ở các phân đoạn xuất tuyến phân phối và bộ chỉ thị sự cố vùng (FSI) lắp
đặt tại trạm.
FSI có thể phát hiện vùng sự cố bằng bộ đếm thời gian từ khi MC xuất
tuyến tự đóng lại đến khi cắt lại lần thứ 2.

Hình 1.2 : Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 1
-

Cầu dao tự động PVS có các chức năng:
+ Đóng, cắt tự động nhờ hoạt động của cuộn điện từ, cầu dao đóng lại khi

có điện áp và mở ra khi không có điện áp.
+ Các cần vận hành bằng tay cho phép thao tác tại chỗ.
+ Sử dụng buồng dập hồ quang chân không nên không gây ô nhiễm và
đáp ứng yêu cầu đóng cắt tốt, nhiều lần.
+ Các thông số chính cầu dao PVS được trình bày trong bảng 1.1

6


Bảng 1.1: Các thông số chính của cầu dao PVS
Loại
Iđm (A)

6kV

12kV

15kV


24kV

400/630

400/630

400/630

400

Dòng đóng NM (kA)

12,5

Khả năng chịu đựng NM (kA)

31,5

Tần số (Hz)

50/60

Điện áp chịu đựng

Pha-Đất

20

28


50

60

tần số công nghiệp

Pha-Pha

20

28

50

60

(kV)

Cực-Cực

23

31

50

60

Pha-Đất


60

75

110

150

Pha-Pha

60

75

110

150

Cực-Cực

60

75

110

150

Điện áp chịu đựng

xung sét (kV)

Số lần đóng cắt có điện

1000

Số lần đóng cắt cơ khí

10000

Tiêu chuẩn
-

IEC265-1 IEC265-1 IEC265-1

IEC265-1

Rơle phát hiện sự cố FDR:
Rơle được chia thành loại cho hệ thống hình tia và loại cho hệ thống mạch

vòng. Tương tự có thể chia FDR thành loại tác động nhanh và bình thường ứng
với thời gian X và Y. Thời gian kích hoạt được đặt ở thời gian X và thời gian
phát hiện sự cố là thời gian Y. Thời gian kích hoạt trong mạch vòng được đặt là
XL. Bằng cách kết hợp các đặc tính này theo nhiều cách khác nhau, FDR có thể
được áp dụng linh hoạt đối với nhiều hệ thống phân phối điện khác nhau bao
gồm cả mạch hình tia và mạch vòng. Ngoài ra, một cần gạt gắn phía dưới FDR
có thể chuyển đổi từ chế độ tự động sang bằng tay cho phép người vận hành có
thể điều khiển bằng tay tại chỗ.

7



Bảng 1.2: Các thông số chính của FDR
Loại
Nguồn cung cấp
Tần số
Dung lượng

Ngắn

7-14-21-28-3542
14-28-42-5670- 84
5

02
220/380V AC
50/60Hz
Nhỏ hơn 10VA
7-14-21-28-3542
35-70-105-140175-210
7

35-70-105-140175-210
30-120-180240- 300-360
30

Dài

10


30

50

Ngắn

45-60-75-90105-120

10-85-100-115130-145

165-200-235270-305-340

Dài

80-100-120140- 160-180

165-200-235270-305

260-320-380440-500-560

Ngắn
X

Dài

Hình tia
(giây)
Y
Mạch
vòng g

(giây)

XL

01

Điều khiển

03

Bằng tay/Tự động

- Máy biến áp cấp nguồn (SPS):
+ Trong hệ thống phân phối hình tia, SPS chỉ được sử dụng phía nguồn cấp
của PVS, tuy nhiên trong hệ thống mạch vòng SPS được lắp đặt ở cả hai phía của
PVS để việc điều khiển kích hoạt PVS có thể thực hiện từ hai phía phụ tải.
+ Sơ đồ đấu nối của SPS được thể hiện trong hình 1.3 và hình 1.4 sau:

Hình 1.3: Sơ đồ đấu nối SPS trong mạch hình tia

8


Hình 1.4: Sơ đồ đấu nối SPS trong mạch vòng
Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật của SPS
Danh mục

Đặc tính kỹ thuật
6.6kV/110V(220V)
11 kV/110V(220V)


Điện áp định mức

13.8kV/110V(220V)
22 kV/110V(220V)
50Hz/50Hz
1pha x 2
0.5kVA,3kVA(IS)

Tần số
Pha
Công suất

Hợp bộ PVS, FDR và SPS tạo một bộ dao cách ly phân đoạn tự động
(Sectionalizer) có thể thực hiện chắc năng tự động tách phân đoạn đường dây bị
sự cố. Dao cách ly phân đoạn tự động (DPĐTĐ) không có khả năng cắt dòng
ngắn mạch nhưng đóng được dòng điện ngắn mạch.
Với nguyên lý phối hợp theo thời gian của FDR, DPĐTĐ sẽ tự động mở
tiếp điểm để cách ly phân đoạn sự cố trong lúc máy cắt đầu nguồn đang mở.
DPĐTĐ giữ ở trạng thái đóng khi cuộn dây có điện được cấp từ bộ nguồn SPS.
Nó giữ nguyên trạng thái đóng khi đường dây có điện và nó mở ra khi đường
dây bị mất điện.
Điện áp được cung cấp đến cuộn dây của PVS khi SPS có điện và tiếp
điểm Y của FDR đóng.
9


Nguyên lý cấu tạo của hợp bộ DPĐTĐ được thể hiện ở hình 1.5.

Hình 1.5: Nguyên lý cấu tạo của hợp bộ DPĐTĐ

Bộ chỉ thị vùng sự cố FSI được phối hợp cùng với FDR máy cắt đầu
nguồn của trạm và Rơle tự động đóng lại để hiển thị vùng sự cố.

10


Rơle tự đóng lại (REC) lại có thể đưa ra 3 lệnh đóng lặp lại với khoảng
thời gian khác nhau. Ngoài ra nó còn có khả năng đặt giải thời gian vượt quá
mức thời hạn.
Bảng 1.4: Thời gian tự động đóng lại của REC
Lần đóng lặp lại

Thời gian

Lần 1

T1: 0,2 – 51.2 giây (mỗi bước 0,2 giây)

Lần 2

T2: 0.2 – 256 giây (mỗi bước 0,2 giây)

Lần 3

T3: 0.2 – 256 giây (mỗi bước 0,2 giây)

Thời gian xác nhận

TR: 5s – 640s (5s/01 bước)


Thời gian xác nhận vùng 1

TF: 1 – 128s (1s/01 bước)

Các thiết bị đầu cuối (RTU) được lắp tại các vị trí có các cầu dao tự động phục
vụ thu thập tín hiệu trạng thái, giám sát và điều khiển từ xa các cầu dao này.
Thiết bị đặt tại trạm biến áp (TCR) có nhiệm vụ tập trung dữ liệu đo
lường, trạng thái của tất cả các xuất tuyến, các cầu dao tự động để gửi dữ liệu về
trung tâm điều độ và nhận lệnh điều khiển từ trung tâm điều độ đưa đến các máy
cắt, cầu dao.
Quá trình phát hiện và cách ly vùng sự cố trên lưới trung thế bằng các
thiết bị DAS được mô tả riêng cho đường dây trên không đối với hai loại mạch
hình tia và mạch vòng.
 Với mạch hình tia: (Hình 1.6)
Máy cắt A và tất cả các dao phân đoạn B, C, D, E được đóng trong suốt
thời gian vận hành bình thường (không có sự cố).
Khi sự cố xuất hiện trong đoạn C, MC A sẽ cắt, dẫn đến mở tất cả các dao
phân đoạn B, C, D, E do mất điện áp nguồn.
MC A đóng lại lần đầu sau khoảng thời gian đóng lại đầu tiên là 15s. Điện
được cung cấp đến đoạn a.

11


Sau thời gian X = 7s (thời gian đóng) dao phân đoạn B tự động đóng lại .
Điện được cung cấp đến đoạn b.
Sau thời gian 7s tiếp theo, tự động đóng dao phân đoạn D công suất được
cung cấp đến đoạn d.
Nhưng sau 14s (2X) sau khi dao phân đoạn B được đóng,C được đóng.
MC A bị cắt trở lại khi sự cố vẫn còn trên đoạn c. các dao B, C, D, E do mất

nguồn nên đồng loạt mở. Sau đó , dao phân đoạn C bị khóa ở trạng thái mở khi
bộ phận FDR của MC C đã phát hiện không có điện áp trong thời gian Y (5s).
(Có thể xác định sự cố ở phân đoạn c khi lần MC A cắt lại lần thứ 2 xảy ra trong
khoảng thời gian từ 14s đến 21s sau khi MC A đóng lại lần đầu tiên).
MC A đóng lại (đóng lần 2) và lần lượt tự động đóng các dao C, D, E cấp
điện cho những đoạn không bị sự cố.
X: Thời gian đóng của dao phân đoạn, được tính từ khi FDR có điện.
Y: Thời gian phát hiện sự cố.
FDR: Bị khóa ở trạng thái mở khi nguồn cung cấp bị mất trong khoảng
thời gian Y.
X>Y> (thời gian làm việc của rơle + thời gian MC).
Thời gian đóng lại lần 1 của MC A: 15s
Thời gian đóng lại lần 2 của MC A: 5s

12


Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động ở lưới hình tia
 Với mạch vòng: (hình 1.7)
Trình tự hoạt động như sau:
+ Hệ thống đường dây trung thế mạch vòng được mô tả điển hình gồm
đường trục được phân thành 6 vùng tại các điểm A,B,D,E,F.Trong đó A là vị trí
tủ máy cắt đường dây tại các trạm, các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự
động trên cột đường dây.
+ Điểm E là điểm mở của mạch vòng. Dao phân đoạn tại điểm E được cài
đặt chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi
mất tín hiệu điện áp một phía với thời gian trễ tính toán trước lớn hơn tổng thời
gian trễ của các dao phân đoạn có trên mạch vòng.
+ Khi sự cố xuất hiện trong đoạn C, MC A cắt. Dao phân đoạn B, C, D
mở đồng thời do mất điện áp nguồn.

+ MC A đóng lại lần đầu tiên sau thời gian đóng lại là 15s. Điện được
cung cấp đến đoạn a. khi FDR của dao phân đoạn B phát hiện có điện áp tại
đoạn a, FDR của dao B bắt đầu đếm thời gian đóng X.
13


+ Điện cung cấp đến đoạn b sau thời gian đóng X = 7s bởi đóng tự động
của dao B và bộ phận phát hiện thời gian sự cố (5s) khởi động đồng thời.
Sau thời gian 7s, công suất được cung cấp đến đoạn c bởi đóng tự động
dao phân đoạn C với thời gian khởi động Y.
+ MC A cắt lần 2 khi sự cố còn xuất hiện trong đoạn c. Bộ phận kiểm tra
điện áp của dao C đã phát hiện không có điện áp trong thời gian Y = 5s. Dao
phân đoạn D cũng bị khóa ở trạng thái mở, bộ rơle của nó phát hiện điện áp sự
cố (= 50% điện áp định mức, = 150ms).
+ MC đóng trở lại cung cấp lần lượt cho các đoạn không bị sự cố.
Dao phân đoạn E đóng lại sau thời gian XL = 45s và tự động cung cấp
nguồn từ xuất tuyến khác cho đoạn d.

14


Hình 1.7 : Nguyên lý hoạt động ở lưới mạch vòng
Việc phối hợp theo thời gian giữa máy cắt có trang bị TĐL và các
DPĐTĐ rất tin cậy, cô lập đúng vùng sự cố. Sự cố càng gần nguồn thì cô lập
càng nhanh. Hệ thống dao cách ly phân đoạn làm việc theo tín hiệu điện áp. Do
cách hoạt động như vậy sẽ đưa đến cách làm việc của máy MC đầu nguồn sẽ
nhẹ nhàng hơn, từ đó dẫn đến chi phí đầu tư MC giảm xuống. Tuy nhiên bộ
phận dao cách ly phân đoạn tự động (cách điện chânkhông) làm việc đóng lại
trong trường hợp có điện áp tới khi vẫn còn ngắn mạch nên chịu dòng ngắn
mạch lớn (phải dập hồ quang) dẫn đến chi phí cao cho dao cách ly phân đọan.

15


Do làm việc theo điện áp, nên tránh được tác động sai lầm khi phụ tải (động cơ)
hoạt động. Sự hoạt động của máy cắt có trang bị TĐL và dao phân đoạn tự động
độc lập nhau.
1.2.2 Các thiết bị DAS – Giai đoạn 2
Thành phần của hệ thống DAS lưới phân phối gian đoạn 2 được thể hiện
ở hình 1.8.

Hình 1.8: Các thiết bị của hệ thống DAS – Giai đoạn 2
- Giai đoạn 2 gồm các thiết bị đã lắp trong giai đoạn 1 và tại trạm phân phối
trung tâm (Central Distribution station – CDS) còn lắp thêm các thiết bị sau:
- Tranducer – TRD dùng để nhận tín hiệu dòng và áp tại thông qua máy
biến áp và biến điện áp.

16


- Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ xa (Tele Control Receiver – TRC):
dùng để thu thập thông số của trạm (như trạng thái máy cắt, kết quả đo dòng
áp…) và thông số vận hành đường dây để gửi về trung tạo điều độ khu vực.
- Ngoài ra, tại trung tâm điều độ khu vực còn được trang bị thêm thiết bị
chính điều khiển từ xa (TCM), thiết bị kết nối dữ liệu máy tính (CDL), bộ xử lý
trung tâm (CPU), máy in (PRN), màn hình thể hiện sơ đồ 1 sợi lưới điện,bàn
phím …
- Các chức năng chính sẽ thực hiện ở giai đoạn 2 như sau:
+ Điều khiển từ xa các cầu dao tự động.
+ Giám sát cá trạng thái MBA, dòng điện các xuất tuyến, điện áp các xuất
tuyến và hoạt động của hệ thống rơle bảo vệ.

+ Giám sát theo thời gian thực trạng thái các cầu dao tự động.
+ Hiển thị sơ đồ 1 sợi lưới điện có chỉ thị màu trạng thái mang điện.
+ Ghi lại các công tác bảo dưỡng thay đổi phương thức vận hành.
1.2.3 Các thiết bị DAS – Giai đoạn 3
Ở giai đoạn 3, có thể thực hiện việc tự động hóa cấp cao hơn bằng cách
đưa vào một hệ thống máy tính có chức năng cao cấp và màn hình có sơ đồ lưới
điện thể hiện trạng thái vận hành của hệ thống. Giai đoạn này, ta có thể dựa vào
chức năng hiển thị trạng tái vận hành trên mặt bằng lưới phân phối.
Nội dung chính của chức năng này là:
- Hiển thị lưới phân phối kèm bản đồ khu vực.
- Hiển thị trên sơ đồ thông tin về sự cố.
- Có chức năng phóng to, thu nhỏ.
- Có chức năng cuộn màn hình.
- Hiển thị các thông tin chi tiết về thiết bị trong môi trường Window.
- Giám sát thông số theo thời gian thực và điều khiển online. Chức năng
điều khiển thời gian thực của các cầu dao tự động có thể thực hiện trên màn hình
máy tính.
17


Hình 1.9: Điều khiển thời gian thực và hiển thị trạng thái lưới phân
phối theo thời gian thực
Hệ thống DAS giai đoạn 3 gồm các nhóm thiết bị sau:
+ Nhóm thiết bị DAS đã lắp đặt ở giai đoạn 1.
+ Nhóm thiết bị lắp đặt tại trạm phân phối trung tâm gồm máy cắt xuất
tuyến FCB, thiết bị nhận tín hiệu từ xa TCR, rơle quá dòng…Tại mức này có thể
giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực các thông số trạng thái máy cắt,
hoạt động của rơle, tín hiệu đo lường dòng điện áp. Ngoài ra còn có thể điều
khiển đóng cắt máy cắt theo thời gian thực.
+ Nhóm thiết bị có mức điều khiển cao nhất đặt ở trung tâm điều độ khu

vực. Thông qua màn hình máy tính và bộ thiết bị điều khiển từ xa TCM, toàn bộ

18


trạng thái vận hành lưới phân phối được hiển thị trên màn hình ở chế độ real –
time, các máy cắt và cầu dao có thể được điều khiển trực tiếp trên màn hình.
Qua trình phục hồi tự động khi có mất điện trên luới phân phối được thể
hiện ở hình 1.10. Khi sự cố xảy ra trên đường dây phân phối, máy tính tự động
thực hiện việc dò sự cố, dò phân đoạn có sự cố và phục hồi nguồn điện.

Hình 1.10: Quy trình tự động phục hồi của lưới phân phối
1.3 Hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối dành cho cáp ngầm
1.3.1 Kết cấu của hệ thống
Kết cấu của hệ thống tự động hóa lưới phân phối gia đọan 2 dành cho cáp
ngầm thể hiện ở hình 1.11. Tại mỗi vị trí cần điều khiển đóng cắt có một tổ hợp
thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa RTU được lắp đặt chung với tủ cầu dao liên lạc
mạch vòng tự động (RMS), nối với thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ xa (TRC)

19


tại trạm phân phối trung tâm (CDS) bằng cáp thông tin. Ngoài ra còn có hệ
thống máy tính được lắp tại trung tâm điều độ khu vực (ADC).
1.3.2 Phương pháp dò sự cố
Trường hợp sự cố xảy ra tại điểm A (hình 1.11).
- Khi sự cố xảy ra tại điểm A, rơle bảo vệ tại trạm phân phối chính dò sự
cố và ra lệnh cắt cho FCB.
- Trong trường hợp này, dòng sự cố chạy qua VS(1) và VS(2) nhưng
không chạy qua VS(3) và VS(4).

- RTU dò tìm thông tin dòng sự cố có chạy qua hay không. Thông tin này
được truyền bằng đường dây thông tin từ RTU đến trung tâm điều độ khu vực
qua TCR.
- Người trực tại trung tâm điều độ xác định phân đoạn bị sự cố dựa vào
thông tin về dòng sự cố, sau đó đưa lệnh đi cắt đến RTU(1), RTU(2) tức là
VS(1) và VS(2).
- Dựa vào lệnh của trung tâm điều độ, VS(3) và VS(4) được giải phóng
trong trạng thái không có điện áp và tắt đi.
- FCB được đóng lại do lệnh cảu rơle đóng lặp lại.
- Khi có lệnh từ trung tâm điều độ, RMS(3) hoạt động.
- Khi phân đoạn có sự cố bị cách ly trong một thời gian ngắn nhờ điều
khiển từ xa thì việc phục hồi nguồn điện cho các phân đoạn không có sự cố cũng
được hoàn thành một cách đồng thời.

20