ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI XUÂN THƯ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH
CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐINH THÀNH VIỆT

Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HIẾU

Phản biện 2: TS. TRẦN MẠNH HÙNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 10 năm
2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa
Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng.


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Lưới điện thông minh (còn gọi là mạng thông minh) là dạng lưới điện mà mục
tiêu đặt ra là tiên đoán và phản ứng một cách thông minh với cách ứng xử và hành
động của tất cả các đơn vị được kết nối điện với lưới điện, bao gồm các đơn vị cung
cấp điện, các hộ tiêu thụ điện và các đơn vị đồng thời cung cấp và tiêu thụ điện, nhằm
cung cấp một cách hiệu quả các dịch vụ điện tin cậy, kinh tế và bền vững. Lưới điện
thông minh đang trở thành chiến lược phát triển điện lực trọng yếu của nhiều quốc
gia.
Tại Việt Nam, tháng 9/2012, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chỉ đạo thành
lập Đề án phát triển lưới điện thông minh. Từ 10 năm nay, các giải pháp công nghệ
tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều trong lưới điện, tạo ra một bước chuyển mới, đóng
góp phần quan trọng hàng đầu trong việc nâng cao độ tin cậy của lưới điện, tuy nhiên
vẫn phải đẩy mạnh hơn nữa về việc áp dụng công nghệ cho lưới điện, cần phải tiêu
chuẩn hóa, linh hoạt hóa, hoàn thiện và nâng cấp lưới điện.
Trong lưới điện phân phối hiện nay, các Công ty điện lực phần lớn đã được
trang bị nhiều loại thiết bị hiện đại, tích hợp nhiều chức năng đặc biệt là các ứng dụng
công nghệ thông minh như công tơ điện tử, các thiết bị đóng cắt từ xa... Tuy nhiên
trước mắt các thiết bị này phần lớn mới chỉ khai thác đến chức năng chính mà chưa
khai thác triệt để các tính năng ứng dụng đi kèm. Bên cạnh đó do phụ thuộc và tài
chính cũng như cơ chế nên chưa được quan tâm chú trọng trong việc đầu tư xây dựng
lưới điện thông minh. Trước thực trạng đó, tôi thực hiện nghiên cứu để có thể phân
tích, đánh giá và ứng dụng các công nghệ thông minh cho lưới điện phân phối. Đây là

bước đi ban đầu cho việc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi công nghệ lưới điện thông
minh sau này. Trong luận văn này tôi sẽ tập trung nghiên cứu mô hình cụ thể cho một
Công ty điện lực với cấu trúc lưới điện phân phối gần hoàn chỉnh, với nhiều chủng
loại thiết bị, nhiều nguồn cung cấp khác nhau kể cả các nguồn năng lượng sạch như
năng lượng mặt trời, năng lượng gió...
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài tôi chọn là: Nghiên cứu ứng dụng công
nghệ lưới điện thông minh cho Công ty Điện lực Quảng Bình.
2. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu
Đề tài đặt ra các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu chính như sau:
- Nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh.
- Nghiên cứu tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện thông minh.
Mục tiêu: Xây dựng được một số giải pháp trong việc ứng dụng công nghệ lưới
điện thông minh áp dụng để triển khai cho Công ty điện lực Quảng Bình đảm bảo vận
hành lưới phân phối một cách tối ưu nhất, tận dụng tối đa các chức năng đã được tích


2

hợp trong thiết bị.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung vào đối tượng nghiên cứu là việc ứng
dụng công nghệ lưới điện thông minh cho lưới điện phân phối.
- Phạm vi nghiên cứu: Trong bối cảnh tình hình hiện tại, đề tài giới hạn nghiên
cứu vào ứng dụng của lưới điện thông minh về tự động hóa cô lập sự cố và khôi phục
cho Công ty Điện lực Quảng Bình.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Xây dựng được phương pháp nghiên cứu, ứng dụng công
nghệ lưới điện thông minh cho lưới điện phân phối một cách khả thi.
- Ý nghĩa thực tiễn: Giúp cho đơn vị quản lý vận hành lưới điện phân phối một
cách tối ưu nhất, tận dụng triệt để các tiện ích, chức năng của thiết bị và công nghệ,

hạn chế sự lãng phí không cần thiết đối với các thiết bị đã được đầu tư. Đưa ra các
phương án tái cấu trúc xây dựng lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình một cách có
hiệu theo lộ trình để hoàn thành lưới điện thông minh.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu
như sau:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và
ngoài nước đề cập đến vấn đề ứng dụng lưới điện thông minh cho lưới điện phân
phối.
- Phương pháp xử lý thông tin: Thu thập và xử lý thông tin cho việc ứng dụng
công nghệ lưới điện thông minh của lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình.
6. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn được biên chế
thành 5 chương và các phụ lục. Bố cục các nội dung chính của luận văn gồm:
Chương 1. Tổng quan về lưới điện hiện tại của Công ty Điện lực Quảng Bình.
Chương 2. Công nghệ lưới điện thông minh.
Chương 3. Tự động hóa phát hiện cô lập sự cố và phục hồi lưới điện, ứng dụng
cho Công ty Điện lực Quảng Bình.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN HIỆN TẠI
CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình.
1.1.1 Tổng quan về tỉnh Quảng Bình.
Tỉnh Quảng Bình nằm ở Bắc Trung Bộ, Việt Nam, với diện tích tự nhiên
8.000 km2, dân số năm 2017 có 882.505 người.
Tỉnh có bờ biển dài 116,04 km ở phía Đông và có chung biên giới với Lào

201,87 km ở phía Tây, phía Bắc giáp Hà Tĩnh, phía Nam giáp Quảng Trị.
1.1.2 Hệ thống lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình.
Hiện nay, lưới điện phân phối Quảng Bình được cấp điện qua 8 TBA
110kV và 6 trạm trung gian 35/22kV (có 52 xuất tuyến trung áp) với tổng chiều
dài đường dây trung áp là 2.233km, trong đó có 33 xuất tuyến được khép mạch
vòng, chiếm tỷ lệ 64,7%, 18 xuất tuyến chưa được khép vòng (trong đó có 6 XT
của các trạm 110kV và 12 XT của các trạm trung gian).
- PC Quảng Bình quản lý trên lưới điện có 114 recloser (107 Rec tài sản
NĐ, 7 tài sản KH trong đó có 108 recloser đã được kết nối về SCADA), 129
LBS (97 LBS tài sản NĐ, 32 tài sản KH, trong đó có 57 LBS đã được kết nối về
SCADA), như vậy trung bình 1.058KH / 1 thiết bị đóng cắt.
- Hệ thống SCADA : Hệ thống SCADA tỉnh Quảng Bình gồm Trung tâm
điều khiển đặt tại Công ty Điện lực Quảng Bình. Hệ thống sử dụng phần mềm
Survalent Smart SCADA với giao diện thân thiện và khả năng dự phòng cao,
không giới hạn thiết bị RTU, IED, đường truyền thông, tài khoản người dùng
kết nối vào hệ thống. Hỗ trợ tất cả các chức năng của ứng dụng SCADA theo
nhu cầu của người sử dụng tích hợp trên một nền tảng.
1.1.3 Đánh giá hiện trạng lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình.
Lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình đã được đầu tư xây dựng tương đối
tốt, đáp ứng cho sự phát triển kinh tế, xã hội trên địa bàn. Bước đầu đã áp dụng
nhiều công nghệ mới vào trong lưới điện thuận lợi cho việc nghiên cứu, ứng
dụng để xây dựng lưới điện thông minh trong tương lai gần.
1.2. Đánh giá công nghệ vận hành hiện tại của lưới điện phân phối tỉnh
Quảng Bình.
Về cơ bản, công nghệ vận hành lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình có
rất nhiều thuận lợi cho việc triển khai áp dụng mô hình lưới điện thông minh


4


trong việc tự động hóa lưới điện. Việc này cũng đồng nghĩa với việc lắp đặt các
thiết bị thông minh trên các xuất tuyến chính như: MC có tích hợp TĐL,
recloser, rơle số, công tơ điện tử… Tuy nhiên, khi lắp đặt và phối hợp các thiết
bị lại với nhau để tạo thành hệ thống đồng bộ cần phải có một công nghệ để
đồng bộ dữ liệu điều khiển.
Như vậy, công nghệ vận hành lưới điện phân phối Quảng Bình trên nền
tảng công nghệ hiện tại là phù hợp, có cơ sở để nâng cấp động bộ hóa với các
công nghệ khác để tạo thành một hệ thống nhất. Các điều kiện thuận lợi như sau:
+ Lưới điện phân phối Quảng Bình đang phát triển và hiện đại hóa không
ngừng do các thiết bị điện tử thông minh (IEDs) ra đời phục vụ cho việc điều
khiển đóng/cắt, thu thập dữ liệu từ xa cho các thiết bị như RMU, LBS, Recloser,
công tơ điện tử...
+ Sự phát triển của kỹ thuật và công nghệ hiện đại trong đó việc áp dụng
phối hợp các thiết bị đóng cắt được chế tạo với những tính năng vượt trội so với
các thiết bị đóng cắt kiểu cũ. Ngoài ra rơle kỹ thuật số tích hợp các đặc tuyến
bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC, ANSI/IEEE ngày càng được sử dụng nhiều trên lưới
phân phối.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Hiện nay, lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình đang phát triển theo định
hướng của Tổng Công ty Điện lực miền Trung về hiện đại hóa thông qua việc sử
dụng các thiết bị điện tử thông minh (IEDs) phục vụ cho việc điều khiển
đóng/cắt qua hệ thống SCADA, thu thập dữ liệu từ xa qua các hệ thống Spider,
MDMS... Cho nên việc nghiên cứu, áp dụng công nghệ lưới điện thông minh là
cần thiết, vừa thuận lợi do tận dụng được cơ sở hạ tầng lại vừa khai thác hết các
chức năng của các thiết bị đã đầu tư qua đó làm tăng hiệu quả vận hành, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện.
Tuy nhiên, để thực hiện được điều đó thì cần xem xét triển khai một số
giải pháp như sau:
- Phải trang bị các thiết bị thông minh có khả năng làm việc theo một
chương trình cài đặt.

- Phải thay thế hoặc bổ sung các thiết bị trên lưới có khả năng kết nối
SCADA.


5

CHƯƠNG 2
CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH
2.1. Khái niệm về lưới điện thông minh.
Khái niệm lưới điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống lưới điện có
sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân
phối điện năng. Có thể coi hệ thống điện thông minh gồm có hai lớp như Hình
2.1: lớp 1 là hệ thống điện thông thường và bên trên nó là lớp 2, hệ thống thông
tin, truyền thông, đo lường.

Hình 2.1: Các lớp của hệ thống điện thông minh.
2.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh.

Hình 2.2: Cơ cấu Lưới điện thông minh.


6

Cho đến hiện nay, chưa một ai hoặc một tổ chức nào khẳng định chắc
chắn về các công nghệ sẽ được sử dụng trong Smart Grid của tương lai, tuy
nhiên các đặc tính chính của Smart Grid sẽ vẫn không thay đổi và thiết kế cơ
bản như trong Hình 2.2 và Hình 2.3. Một đặc điểm nổi bật của Lưới điện thông
minh là dòng chảy hai chiều của điện và dữ liệu (Hình. 2.4).

Hình 2.3: Mô tả thiết kế cơ bản của một hệ thống Smart Grid.


Hình 2.4: Luồng năng lượng và thông tin trong Smart Grid.


7

2.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh.
2.3.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh trên
thế giới.

Hình 2.5: Tổng quan mô hình lưới điện thông minh
Tổng quan về hệ thống lưới thông minh như ở Hình 2.5
2.3.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh ở Việt
Nam và tại các Công ty điện lực.

Hình 2.6: Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh của EVNCPC


8

Đề án xây dựng lộ trình phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam:
Giai đoạn 1 (từ năm 2012-2016),
Giai đoạn 2 (2017-2022),
Giai đoạn 3 (từ sau năm 2022),
Đối với Tổng Công ty Điện lực miền Trung (Hình 2.6).

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Qua trên cho thấy các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ cho lưới
điện thông minh là xu hướng tất yếu. Việc áp dụng các công nghệ này vào lưới
điện của Công ty điện lực Quảng Bình là khả thi. Lưới điện phân phối Quảng

Bình đang từng bước hiện đại hóa, thường xuyên tiếp nhận công nghệ tiên tiến
trên thế giới, đặc biệt là các công nghệ tự động hóa, công nghệ lưới điện thông
minh. Bài luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu các ứng dụng của công nghệ
lưới điện thông minh vào lưới điện của Quảng Bình.
Chương 3 của luận văn sẽ giới thiệu các ứng dụng của công nghệ lưới
điện thông minh trong việc Tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới
điện thông minh của lưới điện Quảng Bình. Từ đó đưa ra giải pháp thay thế, bố
trí sắp xếp lại thiết bị, sử dụng các phần mềm… cho việc triển khai ứng dụng
vào thực tế lưới điện có hiệu quả.


9

CHƯƠNG 3
TỰ ĐỘNG HÓA PHÁT HIỆN CÔ LẬP SỰ CỐ
VÀ PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN,
ỨNG DỤNG CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH
3.1. Tổng quan về tự động hóa phát hiện cô lập sự cố và phục hồi lưới điện.
3.1.1 Các sự cố trong hệ thống phân phối.
3.1.2 Các bộ phận của bộ cách ly phục hồi sự cố.

Hình 3.3: Một phần của RMU tự động

Hình 3.4: Hoạt động của recloser đối với sự cố thoáng qua và sự cố duy trì


10

Hình 3.5. Cấu tạo nguyên lý Recloser
3.1.3. Xác định vị trí sự cố, cách ly và phục hồi


Hình 3.10: Tự động hóa hoàn toàn lưới phân phối
Một phương pháp phục hồi tự động có thể sử dụng là [5]:
1. Gửi lệnh tới IED1 để đóng CB1
2. Gửi lệnh tới RTU1 để đóng lại R1. Nếu có sự cố duy trì, R1 tác
động cắt, nhưng vì không có sự cố nên R1 vẫn đóng. Cũng như vậy, gửi lệnh
đến RTU2, 3 và 4 để đóng R2, R3 và R4. Khi R3 đóng, dòng sự cố chạy qua,
làm cho R3 nhả và khoá lại.
3. Sau đó gửi lệnh đến RTU9 để đóng DCL phân đoạn.


11

4. Cuối cùng, gửi một lệnh đến RTU4 để đóng R4. Khi dòng sự cố
chạy qua, R4 bắt đầu thực hiện lệnh nhả. R3 và R4 sau đó cách ly sự cố và phục
hồi việc cung cấp điện cho L1, L2, L3 và L5
3.2. Giải pháp về tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện
thông minh.
3.2.1. Giới thiệu về giải pháp.
3.2.2. Hoạt động hệ thống

Hình 3.11: Sơ đồ khối mạng bảo vệ tự phục hồi.
3.2.3. Bảo vệ và tự phục hồi với các IED và PMU
Hình 3.13 minh họa các trình tự hoạt động khi xảy ra lỗi để tạo điều kiện
thuận lợi cho nguồn điện phục hồi trong thời gian ngừng hoạt động.

Hình 3.13: Quá trình loại trừ sự cố trong một lưới điện.


12


Hình 3.16: Trước khi xảy ra sự cố.

Hình 3.17: Sau khi xảy ra sự cố.
3.2.4. Giải pháp truyền thông thông minh cho bảo vệ tự động lưới thông minh
Giám sát và kiểm soát các kết nối giữa các cảm biến phân tán sử dụng giải
pháp phân cụm phân cấp.
3.3. Ứng dụng các giải pháp về tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong
lưới điện thông minh cho Công ty Điện lực Quảng Bình.
3.3.1. Quy trình giải pháp công nghệ SCADA tại trung tâm điều khiển hệ
thống điện Quảng Bình (Điều độ).
3.3.1.1. Phối hợp giữa các thiết bị tự đóng lại (recloser) trong tự động cô lập sự
cố và phục hồi.
Ta xét LĐPP gồm 2 nguồn cung cấp từ các TBA 1, 2 (Hình 3.19).


13

LA

CB1

AR

FR1

LA

AR


LA

MR1

MR2
LA

TBA 1

AR

LA

AR

FR2

CB2

AR

TR

TBA 2

Hình 3.19: Sơ đồ 2 nguồn cung cấp tự động hóa mạch vòng
Trong đó:
- Feeder recloser (FR), thông thường ở trạng thái đóng.
-Tie recloser (TR), liên lạc và thông thường ở trạng thái mở.
- Middle recloser (MR), phân đoạn, số lượng MR không hạn chế.

3.3.1.2. Những nguyên tắc cơ bản
- Nguyên tắc 1: Recloser sẽ khóa sau số lần đã được cài đặt đóng lặp lại
nhưng không thành công.
- Nguyên tắc 2: FR sẽ cắt khi bị mất nguồn.
- Nguyên tắc 3: MR sẽ tự động chuyển nhóm bảo vệ và chế độ đóng cắt lại
một lần trong khoảng thời gian ngắn sau khi bị mất nguồn.
- Nguyên tắc 4: TR sẽ tự động chuyển nhóm bảo vệ và đóng lại một lần
trong khoảng thời gian ngắn khi một phía mất nguồn và một phía có nguồn.
- Nguyên tắc 5: FR sẽ đóng lại khi nó nhận thấy nguồn được cung cấp trở
lại sau khi nó cắt ra hoặc khi nó nhận thấy có nguồn từ cả hai phía.
- Nguyên tắc 6: MR sẽ đóng hoặc khôi phục lại nhóm bảo vệ ban đầu khi
nhận thấy có nguồn từ hai phía.
- Nguyên tắc 7: TR sẽ cắt ra khi nó nhận thấy công suất giảm khoảng 50%
hoặc hướng công suất qua nó đổi chiều.
3.3.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật
a. Một số lưu ý khi áp dụng các nguyên tắc TĐH
b. Các thời gian phối hợp hoạt động
c. Sự định thời trong mô hình tự động
3.3.1.4. Các quy tắc tự động hóa
3.3.1.5. Minh họa về quy trình xử lý tự động hóa mạch vòng
3.3.2. Áp dụng công nghệ tự động cô lập sự cố và phục hồi cho XT 472-E2 và
473-E2.


14

3.3.2.1. Đặc điểm hiện trạng
Sơ đồ phương thức cấp điện cơ bản theo như Hình 3.24. Nhược điểm của
kết lưới này là khi xảy ra sự cố đầu nguồn trên một trong hai xuất tuyến, việc
thao tác đóng cắt các dao cách ly để hỗ trợ liên lạc phải thực hiện bằng tay, ảnh

hưởng đến thời gian mất điện.

Hình 3.24: Sơ đồ 2 xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 hiện trạng
3.3.2.2. Giải pháp TĐH cô lập và khôi phục xuất tuyến 472-E2 và 473-E2
- Lắp thêm một Recloser có điều khiển SCADA tại vị trí DCL liên lạc
148/125 -XT 473 E2 ( D148 Lương Yến) thay cho L46 Lương Yến.
- Thay L89 bằng Recloser có điều khiển SCADA.
Phương án đề xuất như Hình 3.25

Hình 3.25: Sơ đồ 2 xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 sau cải tạo
Giải pháp trên mang lại hiệu quả sau:
- Recloser liên lạc tại vị trí 148/125 -XT 473 E2 sẽ hoạt động ở chế độ
thường mở. Khi phát hiện mất nguồn từ 1 trong 2 phía của mạch vòng thì
recloser sẽ tác động đóng để cấp nguồn cho phụ tải không bị sự cố


15

- Việc thay L89 bằng recloser tại vị trí M89-473 nhằm mục đích hạn chế
khu vực và phạm vi mất điện của khách hàng trong tình huống sự cố sau MC
473-E2 ở chế độ vận hành cơ bản.
3.3.2.3. Chế độ vận hành TĐH của xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 sau cải tạo

Hình 3.26: Chế độ vận hành sự cố tại các điểm ngắn mạch F1, F2, F3, F4
a. Chế độ vận hành bình thường
Hai xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 vận hành độc lập và cấp điện đến vị trí
recloser liên lạc 148/125 -XT 473 E2 (ở vị trí mở).
b. Chế độ sự cố và khôi phục sự cố
Ta sẽ chọn xuất tuyến 472-E2 làm sơ đồ điển hình cho việc phân tích chế
độ vận hành sự cố và khôi phục sự cố.

 Tình huống sự cố tại F1 (Hình 3.27)
- Thực hiện cách ly sự cố và định lại cấu hình hệ thống:

Hình 3.27: Sơ đồ TĐH khi sự cố tại F1


16

Feeder Recloser (FR) khởi động cắt MC 472-E2 và đóng lại một số lần
đặt trước để cố gắng cấp điện lại nếu F1 là sự cố thoáng qua. Nếu F1 là sự cố
duy trì thì FR cắt và khóa lại sau khi kết thúc chuỗi tác động.
Mid-point Recloser (MR) sẽ không khởi động trong trường hợp này vì
không có dòng sự cố qua nó. TĐH đưa tín hiệu đi cắt MR (Recloser 482) để cô
lập vùng sự cố.
Tie Recloser (TR) cảm nhận mất nguồn phía đường dây 472-E2 nên đóng
lại sau một khoảng thời gian đặt trước để cấp điện cho phụ tải qua nguồn từ xuất
tuyến 473-E2 và khi đó vùng từ MC 472-E2 đến recloser 482 bị sự cố mất điện.
- Thực hiện phục hồi lại hệ thống:
Nhân viên vận hành khắc phục xong sự cố. Sau đó TĐH đưa tín hiệu đóng
MR và FR cảm nhận được điện áp nguồn phục hồi trở lại nên đóng trở lại máy
cắt 472-E2.
MR trở về lại cấu hình cài đặt ban đầu của nó khi cảm nhận điện áp hai
phía được phục hồi.
TR cảm nhận được dòng công suất qua nó giảm hơn 50% thì TĐH sẽ đưa
tín hiệu đi cắt TR và kết lưới cơ bản trở lại như ban đầu.
 Tình huống sự cố tại F2 (Hình 3.28)

Hình 3.28: Sơ đồ mạng khi cách ly sự cố F2
- Thực hiện cách ly sự cố và định lại cấu hình hệ thống:
Mid-point Recloser tại vị trí Re 482 sẽ thực hiện đóng lặp lại với số lần

đặt trước. Nếu F2 là sự cố duy trì thì MR cắt và khóa lại khi kết thúc chuỗi tác
động.
Tie Recloser cảm nhận mất nguồn phía đường dây nên đóng lại sau một
khoảng thời gian cài đặt trước để cấp điện từ xuất tuyến 473-E2 cho các phụ tải.
Nếu F2 còn duy trì sự cố thì TR sẽ đóng lặp lại một lần để khắc phục và sẽ khóa
sau chuỗi đóng lặp lại.


17

- Thực hiện phục hồi lại hệ thống:
Nhân viên vận hành khắc phục xong sự cố. Sau đó TĐH đưa tín hiệu đóng
MR và các MC trở về lại cấu hình cài đặt ban đầu. Sơ đồ kết lưới trở lại như ban
đầu.
3.3.2.4. Giải pháp phát hiện điểm sự cố để khắc phục.
Trong luận văn này đề xuất giải pháp xác định điểm sự cố thông qua thiết
bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI do EMEC sản xuất (Hình 3.29).

Hình 3.29: Thiết bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI do EMEC sản xuất.

Hình 3.30: Nguyên lý làm việc của thiết bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI.
Nguyên tắc làm việc như thể hiện trong sơ đồ Hình 3.30. Tín hiệu sự cố
sẽ được gửi về trung tâm điều khiển (qua giao thức TCP), sau khi xử lý thông tin
sẽ lựa chọn để gửi vị trí sự cố cho nhân viên vận hành xử lý.


18

3.4. Mô phỏng trong PSCAD
Mô hình mô phỏng được thực hiện bằng phần mềm PSCAD cho ba giai

đoạn như sau.
3.4.1. Giai đoạn đầu tiên
Giai đoạn đầu tiên của mô phỏng là khoanh vùng sự cố bằng cách sử dụng
tín hiệu thông qua các cảm biến phân bố trong lưới để phát hiện sự cố.
3.4.2. Giai đoạn thứ hai
Sau khi xác định sự cố, tín hiệu không dây được gửi đến bộ điều khiển
chính được cài đặt gần đó bằng các cảm biến đã được đặt tôi ưu khi xảy ra sự cố,
như trong Hình 3.31.
3.4.3. Giai đoạn thứ ba
Giai đoạn thứ ba liên quan đến việc cô lập khu vực bị ảnh hưởng bằng cách
sử dụng máy cắt để tránh thiệt hại do sự cố trên diện rộng của lưới điện. Sau khi
cô lập sẽ tự động khôi phục cấp điện cho các khu vực không ảnh hưởng đồng
thời cấu hình lại trạng thái của lưới sau khi sự cố được loại trừ.
3.5. Kết quả của thí nghiệm mô phỏng bảo vệ tự động phục hồi.
Sơ đồ mô hình mô phỏng như Hình 3.32

Hình 3.32: Sơ đồ lưới điện phân phối áp dụng trong PSCAD để mô phỏng.


19

3.5.1 Khi sự cố tại F1.

Hình 3.33: Kết quả của hệ thống bảo vệ tự phục hồi hiển thị tín hiệu điện áp
mẫu khi sự cố tại F1.
Như thể hiện trong Hình 3.33, tín hiệu pha A chạm đất tại thời điểm 0,2
giây. Tín hiệu sự cố khởi động cắt máy cắt B2, cô lập tất cả các khu vực bị ảnh
hưởng đồng thời gửi lệnh cắt đi đến cắt máy cắt B4 để cô lập hoàn toàn điểm sự
cố F1. Tại 0,23 giây, tín hiệu đóng lặp lại để khôi phục nguồn điện, xem sự cố
có bị loại trừ do thoảng qua hay không. Đến thời điểm 0,275 giây đã cô lập hoàn

toàn khu vực sự cố và khôi phục cấp điện cho những khu vực không bị ảnh
hưởng. Hình 3.34 cho thấy rõ chi tiết của các trình tự hoạt động tự cô lập sự cố
và phục hồi tự động được mô phỏng.


20

Hình 3.34: Tổng quan về các quá trình tự cô lập và phục hồi mô phỏng bằng
phần mềm PSCAD khi sự cố tại F1.

Hình 3.35: Tín hiệu điện áp ba pha hiển thị chuỗi các quá trình tự cô lập
và phục hồi khi sự cố tại F1
Như thể hiện trong Hình 3.35, tín hiệu mỗi pha được hiển thị trong quá
trình xảy ra sự cố, trong mô phỏng này là sự cố pha A chạm đất.


21

Hình 3.36: Kết quả của hệ thống bảo vệ tự phục hồi hiển thị tín hiệu điện áp
mẫu khi sự cố tại F2.
3.5.2 Khi sự cố tại F2.

Hình 3.37: Tổng quan về các quá trình tự cô lập và phục hồi mô phỏng
bằng phần mềm PSCAD khi sự cố tại F2.
Sự cố chạm đất pha A xãy ra tại thời điểm 0,275 giây như thể hiện trong
Hình 3.36. Tín hiệu sự cố này khởi động cắt máy cắt B4, cô lập tất cả các khu
vực bị ảnh hưởng của điểm sự cố F2. Tại 0,325 giây, tín hiệu đóng lặp lại B4 để


22


khôi phục nguồn điện, xem sự cố có bị loại trừ do thoảng qua hay không, trong
trường hợp này tín hiệu sự cố duy trì nên không gửi lệnh đóng TR B5 để khôi
phục cấp điện. Đến thời điểm 0,35 giây đã cô lập hoàn toàn khu vực sự cố, toàn
bộ quá trình chỉ diễn ra trong vòng 0,75 giây. Hình 3.37 cho thấy rõ chi tiết của
các trình tự hoạt động tự cô lập sự cố và phục hồi tự động được mô phỏng.
Như thể hiện trong Hình 3.38, tín hiệu mỗi pha được hiển thị trong quá
trình xảy ra sự cố, trong mô phỏng này là sự cố pha A chạm đất.

Hình 3.38: Tín hiệu điện áp ba pha hiển thị chuỗi các quá trình tự cô lập và
phục hồi khi sự cố tại F2.
Đánh giá: Như vậy, việc áp dụng công nghệ này sẽ mang lại hiệu quả thiết
thực trong việc giảm thiều thời gian mất điện đối với các khu vực không bị ảnh
hưởng do sự cố đồng thời giúp cho việc kiểm tra xử lý sự cố nhanh chóng hơn.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Qua nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh cho việc tự động hóa cô
lấp sự cố và khôi phục, ứng dụng vào thực tế hiện trạng của XT 472-E2 và 473E2 để đưa vào nghiên cứu, đánh giá và đưa ra giải pháp công nghệ giúp cho việc
xử lý và cô lập sự cố nhanh hơn so với việc trước khi cải tạo. Việc tận dụng các
thiết bị, đường dây ở lưới cũ nhưng vẫn đảm bảo được tính kỹ thuật đã giúp
giảm rất nhiều chi phí để xây dựng tự động hóa ở 2 xuất tuyến này.


23

Ứng dụng công nghệ PSCAD để mô phỏng mô hình cải tạo TĐH cho 2
xuất tuyến trên, kết quả việc cô lập sự cố và khôi phục rất nhanh, hạn chế tối đa
thời gian mất điện.
Kết quả này là cơ sở để tiến hành các giải pháp cụ thể trong việc tự động
cô lập sự cố và khôi phục cho lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài tập trung vào nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh để ứng
dụng vào thực tế công nghệ tự động hóa cô lập sự cố và khôi phục nhằm mục
đích nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm đến mức thấp nhất khu vực mất
điện.
Kết quả mô phỏng tự động hóa mạch cô lập sự cố và khôi phục cho xuất
tuyến 472-E2 và 473-E2 đã cho thấy tính hiệu quả trong việc nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện, điều này cho phép nghiên cứu tiếp tục để ứng dụng cho toàn
bộ lưới trung thế Quảng Bình.
Đây là một đề tài thực tế, với mong muốn đưa ra giải pháp đảm bảo cấp
điện an toàn và liên tục cho khách hàng sử dụng điện, hạn chế tối đa thời gian
phát hiện và xử lý sự cố. Hệ thống bảo vệ tự cô lập sự cố và phục hồi bao gồm
định vị vị trí sự cố, cô lập, và phục hồi cấp điện sau sự cố sẽ giúp cho việc sửa
chữa hệ thống ngay lập tức đáp ứng cho nhu cầu về chất lượng cấp điện. Vì vậy
việc áp dụng tự động hóa này là một giải pháp cần được quan tâm đầu tư và phát
triển.
Khả năng áp dụng vào thực tế:
Đề tại này ứng dụng triển khai để áp dụng thực tế có tính khả thi rất cao
với những lý do sau:
- Giảm thiểu thời gian phát hiện xử lý sự cố, hạn chế thời gian và khu vực
mất điện do sự cố.
- Tận dụng được cơ sở hạ tầng của lưới phân phối hiện trạng (không thay
đổi kết cấu lưới điện), chỉ chi phí lắp đặt và bổ sung thêm các thiết bị phân đoạn
(chủ yếu là reclose) nên chi phí sẽ không cao.
Một số hạn chế:
- Để tăng độ tin cậy, giảm thiểu khu vực bị mất điện mà không làm tăng
thời gian tác động của bảo vệ đầu nguồn thì cần phải lắp thêm các thiết bị phân
đoạn trên các xuất tuyến có cấu trúc mạch vòng.