Bản trình bày - Công ty Thủy điện Đồng Nai
Download
Report
Transcript Bản trình bày - Công ty Thủy điện Đồng Nai
Trang bị hệ thống Bảo vệ chống mất
điện diện rộng trên HTĐ Việt Nam
Nguyễn Đức Ninh
Trưởng phòng Phương thức - Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia
Web: www.nldc.evn.vn/
Mục lục
www.nldc.evn.vn
I
HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
II
DAO ĐỘNG ĐIỆN TRÊN HTĐ VIỆT NAM
&
SỰ CẦN THIẾT CỦA BẢO VỆ DIỆN RỘNG
III
HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN DIỆN RỘNG
IV
TRANG BỊ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG DIỆN RỘNG
Ở VIỆT NAM
2
I
HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
1. Giới thiệu chung
2. Hệ thống điện 500kV
www.nldc.evn.vn
3. Ổn định hệ thống điện
4. Các hệ thống bảo vệ đặc biệt hiện hữu
1. Giới thiệu chung
Tổng công suất đặt các nguồn điện: Import
3.2%
PΣ = 30.5 GW
Hệ thống điện truyền tải:
3 hệ thống điện miền Bắc, Trung,
Nam
Hệ thống truyền tải 500-220kV110kV
Phụ tải điện:
Sản lượng năm 2013 đạt 129.65
TWh
Phụ tải đỉnh 20.1 GW
www.nldc.evn.vn
Mua bán điện:
NK từ Trung Quốc Pmax = 1000
MW.
XK cho Cam Pu Chia
Pmax = 170 MW.
NK từ Lào: Pmax = 375 MW
(Số liệu tổng kết năm 2013)
Coal
22.3%
Hydro
47.5%
Others: 4%
Oil, Gas
23.6 %
2. Hệ thống truyền tải điện 500kV
220kV line
1400 MW
North
HOA BINH
NHO QUAN
HA TINH
DAK NONG
Central
SON LA
THUONG TIN
~
C. BONG
PLEIKU
DA NANG
1800 MW
PITTONG
South
3000 MW
DOC SOI
IALY
DI LINH
O MON
TAN DINH
~
SONG MAY
HIEP HOA
QUANG NINH
~
www.nldc.evn.vn
Capacity: 12600MW
Pmax
: 8600
ĐZ 500kV
~
NMĐ
TBA 500kV
Xu hướng truyền
tải chính
PHU LAM
NHA BE
Capacity: 2300MW
Pmax
: 5300
V. TAN
Tổng số TBA 500/220kV: 20 trạm
Tổng chiều dài ĐZ 500/220kV: 6700km
Tổng dung lượng MVA 500/220kV: 20700VA
18 TBD 500kV, tổng dung lượng 488Omhs
37 kháng bù ngang 500kV, tổng 4255.8 MVA, trong đó có 19 kháng
có MC
Các NMĐ đấu vào lưới 500KV: Phú Mỹ 2.2, 3, 4 (750 + 750 +
450MW), Yali (720MW), Sơn La (2400MW), Quảng Ninh (900MW),
Mông Dương (1120MW).
PHU MY
Capacity: 9800MW
Pmax
: 10600
~
2. Hệ thống truyền tải điện 500kV
Nhu cầu truyền tải 500kV
Giao diện truyền
tải
Bắc - Trung
Sản lượng truyền
2015
2016
17460
12009
17460
12009
tải năm (GWh)
2017
2018
18513
18921
18513
8921
2014
9535
-->
2013
3683
5379
<--
-1696
-142
0
0
0
Trung – Nam
12260
15426
17493
22419
-->
12471
15456
17493
<--
-211
-30
0
9678
2019
17888
17932
2020
14967
15091
0
-44.3
-124
22523
20423
18231
21769
22419
22523
20423
18231
21769
0
0
0
0
0
www.nldc.evn.vn
Điện năng truyền tải trên giữa các miền năm 2013 và ước tính các năm 2014 – 2020
Tần suất truyền tải trên các đường dây 500kV Bắc – Nam năm 2013
6
4. Vấn đề ổn định trên HTĐ
(1) Ổn định động: Nhiều ĐZ, MBA mang tải cao, sự cố các phần tử này có thể dẫn
tới tình trạng mất ổn định HTĐ.
Các chế độ sự cố N-1 nguy hiểm: các ĐZ cung đoạn Nho Quan – Hà Tĩnh – Đà Nẵng,
các ĐZ từ Pleiku đến Phú Lâm.
North
Central
1st 500kV line
www.nldc.evn.vn
~
~
2rd 500kV line
220kV line
South
~
3. Vấn đề ổn định trên HTĐ
(2) Ổn định tĩnh – tín hiệu dao động nhỏ
Hiện tượng 2014: trong tháng 8 (ngày 2, 4, 5, 27), tháng 9 (ngày 2, 4) và
tháng 10 (ngày 1, 3, 4, 5, 18, 19) đã xảy ra các hiện tượng (dao động liên
vùng):
Dao động công suất trên ĐZ 220kV Châu Đốc – Ta Keo.
Dao động công suất tại các NMĐ: Cà Mau 1, 2, Nhơn Trạch 1, 2, Phú
Mỹ 1, 2.1, 3, Đại Ninh, Srepok 3, Nho Quế 3.
Một số sự cố tương tự đã xảy ra tại một số nhà máy điện khu vực xa phụ tải,
đấu nối lưới 110 kV qua đường dây dài như Thác Mơ, Nho Quế (dao động
vùng)
www.nldc.evn.vn
(3) Ổn định tần số:
Nguy cơ mất ổn định tần số khi mất liên kết Bắc – Nam
8
3. Vấn đề ổn định trên HTĐ
(3) Ổn định điện áp:
Điều chỉnh điện áp trên lưới điện 500kV gặp nhiều khó khắn do ĐZ truyền tải dài,
và đồ thị phụ tải thay đổi nhanh trong ngày hoặc trong các ngày nghỉ lễ, ở chế độ
thấp điểm
Đa phần các kháng bù ngang 500kV là kháng đấu cứng không có MC, kém linh
hoạt trong vận hành.
Do xu hướng truyền tải cao theo chiều Bắc – Trung - Nam
540
Giới hạn VHBT
www.nldc.evn.vn
kV
530
1h
520
4h
510
7h
10h
500
13h
490
16h
480
22h
470
1
2
3
4
5
6
7
8
1-Hòa Bình; 2-Nho Quan; 3-Ha Tĩnh; 4-Đà Nẵng; 5-Dốcc Sỏi; 6-Pleiku; 7-Đăk Nông; 8-Phú Lâm
Profile điện áp tại các TC 500kV từ Hòa Bình tới Phú Lâm (ngày 05/8/2013)
3.Vấn đề ổn định trên HTĐ
Tiêu chí đánh giá ổn định đang áp dụng
Ổn định động: tính toán giới hạn truyền tải theo tiêu chí đảm bảo chế
độ sự cố N-1;
Ổn định tĩnh;
Ổn định điện áp: tính toán giới hạn truyền tải trên các cung đoạn
500kV theo tiêu chí đảm bảo điện áp >475kV, đánh giá mức độ dự
phòng so với điểm sụp đổ điện áp tính toán (P-V curve).
Ổn định tần số: tính toán mạch sa thải theo tần số thấp, kiểm tra với
www.nldc.evn.vn
các dạng sự cố khác nhau (mất tổ máy lớn, tách đôi hệ thống 500kV)
10
3.Vấn đề ổn định trên HTĐ
Thách thức đảm bảo vận hành HTĐ ổn định
Phụ tải tăng cao liên tiếp trong nhiều năm (~ 10%);
Lưới điện truyền tải 500/220/110kV ngày càng mở rộng,
Nhu cầu truyền tải trên lưới điện siêu cao áp 500kV ngày càng
tăng,
Ngày càng nhiều tổ máy lớn (500÷600MW), trung tâm Nhiệt điện
lớn được đưa vào vận hành,
Đảm bảo vận hành điện kinh tế, đảm bảo các quy định vận hành
www.nldc.evn.vn
trong thị trường điện...
Một số vấn đề có thể phải gặp phải như dao động cộng hưởng tần
số thấp (SSR)… trên đường dây 500kV
11
4. Hệ thống rơ le bảo vệ và hệ thống bảo
vệ đặc biệt hiên hữu
Hệ thống rơ-le bảo vệ:
Các thiết bị rơ-le bảo vệ đang được trang bị trên HTĐ 500kV với các chức
năng: F87, F21 (POTT, PUTT), F67/67N, 50,51(N),50BF…cho các cấu hình
trạm khác nhau
Nhiều chủng loại, version: Siemens, Areva, ABB, GE, Nari, …
Bảo vệ ĐZ 500kV được trang bị 2 kênh truyền độc lập.
Các thiết bị ghi sự cố (trong rơle) chưa đồng bộ về mặt thời gian; Chưa trang
bị các thiết bị FR chuyên dụng.
www.nldc.evn.vn
Hệ thống bảo vệ đặc biệt: nhằm ngăn ngừa sự cố lan rộng đối với một số sự
cố nguy hiểm, dựa trên các nhóm nguyên nhân:
Mất ổn định tần số do sự cấp mất một/ một nhóm các tổ máy hoặc do sự cố
gây mất liên kết hệ thống điện.
Sự cố các đường dây, máy biến áp 500, 220kV quan trọng.
Phòng chống điện áp thấp và sụp đổ điện áp.
12
4. Hệ thống rơ le bảo vệ và hệ thống bảo
vệ đặc biệt hiên hữu
Các hệ thống, mạch STĐB đang được sử dụng:
(1) Hệ thống sa thải theo tần số thấp (F81 trung áp);
(2) Hệ thống sa thải phụ tải đặc biệt bổ sung (F81 110 kV);
(3) Các mạch sa thải nguồn miền Nam;
(4) Các mạch sa thải đặc biệt khi sự cố 1 phần tử đường dây/ máy biến áp quan
trọng tại các tuyến Nho Quan – Hà Tĩnh - Đà Nẵng;
(5) Các mạch sa thải phụ tải theo điện áp tại Phú Lâm, Tân Định và một số trạm
220kV miền Nam.
www.nldc.evn.vn
(6) Mạch tách đảo (Hà nội) và các mạch khác…
Hệ thống rơ le bảo vệ và hệ thống bảo vệ đặc biệt đảm bảo loại trừ nhanh
các sự cố, và phòng ngừa một số sự cố nguy hiểm. Tuy nhiên, các bảo vệ
này không phát hiện, ngăn ngừa và cô lập được các hiện tượng sụp đổ
điện áp, dao động góc.
13
www.nldc.evn.vn
II
DAO ĐỘNG ĐIỆN TRÊN HTĐ VIỆT NAM & SỰ CẦN THIẾT
CỦA BẢO VỆ DIỆN RỘNG
14
DAO ĐỘNG TRÊN HTĐ VIỆT NAM
www.nldc.evn.vn
Dạng sóng dao động
www.nldc.evn.vn
DAO ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
Rơle không có chức năng phát
hiện dao động điện
Rơle có chức năng phát hiện
dao động điện
DAO ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
www.nldc.evn.vn
Các nguyên nhân và hậu quả của sự cố điển hình
17
www.nldc.evn.vn
SỰ CẦN THIẾT TRANG BỊ BẢO VỆ DIỆN RỘNG
-
Các mạch sa thải & liên động hiện hữu được thiết kế
cho những trường hợp cụ thể và có thể không đạt hiệu
quả mong muốn khi cấu hình hệ thống thay đổi.
-
Đưa ra được các cảnh báo nhanh chóng chính xác về
tình trạng vận hành của hệ thống điện trong hệ thời
gian thực.
-
Nhiều sự cố xuất hiện và diễn ra trong thời gian ngắn
mà bản thân người vận hành không thể kịp phân tích
hay tính toán để có các quyết định hợp lý.
-
Cung cấp được các hình ảnh mang tính động của hệ
thống cho nhân viên vận hành.
18
Hệ thống bảo vệ chống mất điện diện rộng
www.nldc.evn.vn
III
19
www.nldc.evn.vn
PHASOR MEASUREMENTS UNITS (PMUs)
x(t) = Xm cos (wt + f)
X = Xr + jXi = (Xmejf
Tín hiệu được đồng bộ thời gian
Biên độ: giá trị hiệu dụng;
Góc pha: theo thời gian tham chiếu
Lưu ý: Khi so sánh góc pha cần phải
có một tín hiệu chuẩn, tín hiệu này có
được thông qua hệ thống GPS
20
PHASOR MEASUREMENTS UNITS (PMUs)
Vì sao nên đo góc pha?
Nếu các dạng sóng hình sin không hoàn toàn sin thì góc
pha được đo là đặc trưng của thành phần sóng cơ bản.
Phương pháp phổ biến nhất để tính toán góc pha từ các
mẫu đo được là Discrete Fourier Transform (DFT).
www.nldc.evn.vn
21
VỊ TRÍ LẮP ĐẶT PMUs
Vị trí trang bị PMU: Công nghệ synchrophasor cho phép giám sát tất
cả các điểm trên HTĐ (giám sát diện rộng).
www.nldc.evn.vn
Tuy nhiên, khối lượng dữ liệu cần thu thập và phân tích là quá lớn
(thường tốc độ gửi dữ liệu từ PMU về các PDC là 10, 25 hoặc 50
frames/s do người dùng lựa chọn) nếu trang bị PMU cho tất cả các
điểm trên HTĐ.
22
VỊ TRÍ LẮP ĐẶT PMUs
Các điểm trang bị nên trải dài về mặt địa lý
-
Gần các nhà máy điện lớn
-
Trang bị cho các điểm mà khi tính toán trào lưu công suất
trong chế độ ổn định theo các kịch bản định trước góc pha
thường thay đổi lớn;
-
Các trạm liên kết giữa các vùng, gần trung tâm phụ tải
-
Các điểm đặc trưng theo kinh nghiệm vận hành
www.nldc.evn.vn
-
23
SỰ CẦN THIẾT TRANG BỊ BẢO VỆ DIỆN RỘNG
SCADA/EMS
www.nldc.evn.vn
24
SỰ CẦN THIẾT TRANG BỊ BẢO VỆ DIỆN RỘNG
PMUs (cho thông tin tốt hơn)
www.nldc.evn.vn
25
SỰ CẦN THIẾT TRANG BỊ BẢO VỆ DIỆN RỘNG
Công nghệ PMU và SCADA/EMS:
www.nldc.evn.vn
-Thông tin động (biên
độ + góc pha);
- Các thông tin được
đồng bộ thời gian GPS;
- Tốc độ gửi mẫu cao.
26
SỰ CẦN THIẾT TRANG BỊ BẢO VỆ DIỆN RỘNG
www.nldc.evn.vn
Công nghệ PMU và SCADA/EMS:
Đặc tính
SCADA/EMS
PMU
Chu kỳ gửi dữ liệu
1 mẫu /(2-4)s
10 đến 50
mẫu/1s
Đo góc pha
Không
Có
Đồng bộ thời gian
giá trị đo
Không
Có
Phát hiện dao động
Không
Có
Lưu ý: PMU và hệ thống giám sát hệ thống điện diện rộng
không thay thế cho hệ thống SCADA mà sẽ hỗ trợ cho
hệ thống SCADA trong công tác giám sát, vận hành
cũng như thực hiện các tính toán off-line.
27
www.nldc.evn.vn
CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA WAMS
28
CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA WAMS
Các bộ đo góc pha (PMUs):
-
Đo được đại lượng góc pha theo chuẩn IEEEC37.118;
-
Dữ liệu đo được đồng bộ thời gian qua GPS;
Có khả năng kết nối với các PC, PDC theo chuẩn truyền thông và
chu kỳ gửi dữ liệu là 10 – 50 frame reports/s;
-
Các bộ thu thập dữ liệu góc pha (Phasor Data Concentrator –
PDC): là một hệ thống các thiết bị phần cứng, phần mềm
Nhận và đồng bộ hóa dữ liệu từ các PMU;
-
Xử lý và truyền dữ liệu với các ứng dụng, lưu trữ;
www.nldc.evn.vn
-
-
Trao đổi dữ liệu với các PDC khác hoặc/và hệ thống SCADA/EMS;
- Có thể có nhiều mức: mức trạm, mức khu vực, mức miền, mức
quốc gia.
29
CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA WAMS
Truyền tin:
Kết nối giữa PMU với PDC, PDC với các ứng dụng và kho lưu trữ,
PDC với các PDC khác với SCADA/EMS…;
-
-
Lưu trữ giữ liệu:
Đa dạng cơ sở dữ liệu như CSV, PI, SQL Server,…
Ứng dung:
www.nldc.evn.vn
- Bao gồm cả các ứng dụng real-time và off-line
30
CÁC ỨNG DỤNG CỦA PMU TRONG HTĐ
Bảo vệ diện rộng
www.nldc.evn.vn
Điều khiển
diện rộng
Ứng dụng Off-line
Giám sát diện rộng
31
CÁC ỨNG DỤNG CỦA PMU TRONG HTĐ
Giám sát diện rộng:
Hiển thị real-time các thông
số hệ thống điện;
Cảnh báo real-time các thông
số khi nó vượt quá giới hạn
www.nldc.evn.vn
cho phép;
Dữ liệu từ PMU giúp:
Giám sát tình trạng vận hành hệ thống điện;
Cải thiện, nâng cao khả năng xử lý trong vận hành hệ
thống điện.
32
BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN DIỆN RỘNG
Ứng dụng off-line:
Phân tích sau sự cố phục
kiểm tra, đánh giá: thông
qua các giá trị đo được trong
sự cố để đánh giá phản ứng
www.nldc.evn.vn
của hệ thống;
Hỗ trợ công tác tính toán và lập kế hoạch vận hành
Các thống số kỹ thuật của các thiết bị trên hệ thống;
Mô hình trạng thái, xác lập;
Tính toán các giới hạn vận hành;
Lập các báo cáo.
33
BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN DIỆN RỘNG
Điều khiển diện rộng:
Điều khiển trào lưu công suất;
Điều khiển ổn định điện áp;
Điều khiển các thiết bị HVDC, FACTS….
Điều khiển ổn định dao động nhỏ…
www.nldc.evn.vn
34
BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN DIỆN RỘNG
Bảo vệ diện rộng:
Sa thải nguồn/tải tự động khi xảy ra sự cố;
Tách/cô lập các phần tử hoặc khu vực bị sự cố ra khỏi
hệ thống
Trực tiếp trao đổi giá trị góc pha giữa các thiết bị bảo
vệ, Cải thiện đáp ứng của các thiết bị bảo vệ;
www.nldc.evn.vn
35
Trang bị hệ thống bảo vệ chống diện rộng ở Việt Nam
www.nldc.evn.vn
IV
36
www.nldc.evn.vn
CƠ SỞ TRIỂN KHAI
Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 về việc
“Phê duyệt đề án phát triển Lưới điện Thông minh tại
Việt Nam” trong đó chỉ rõ trong giai đoạn 2012 – 2016
sẽ thực hiện: “Triển khai các ứng dụng nhằm tăng
cường độ tin cậy, tối ưu vận hành lưới điện truyền tải,
lưới điện phân phối, giảm tổn thất điện năng; tăng
cường hệ thống ghi sự cố, hệ thống phát hiện và chống
sự cố mất điện diện rộng nhằm đảm bảo truyền tải an
toàn trên hệ thống điện 500kV”.
Dự án “Trang bị hệ thống ghi sự cố trên hệ thống điện
Quốc gia” trong đó có dự án thử nghiệm trang bị PMU
cho 6 Trạm biến áp 500kV được EVN phê duyệt dự án
đầu tư theo quyết định số 1505/EVN-QĐ ngày
23/04/2014.
37
GIAI ĐOẠN THỬ NGHIỆM
www.nldc.evn.vn
- Mô hình dự kiến
Các TBA dự kiến trang bị PMU: Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Pleiku, ĐắkNông, Di
Linh và Cầu Bông;
38
GIAI ĐOẠN THỬ NGHIỆM
Các ứng dụng dự kiến:
www.nldc.evn.vn
Ứng dụng
real-time
Ứng dụng
Off-line
- Giám sát độ lệch góc pha;
- Giám sát tần số và tốc độ thay đổi tần số;
- Giám sát điện áp (độ lớn và góc pha);
- Cảnh báo khi các thông số vận hành vượt quá giá trị giới
hạn…
- Phân tích sau sự cố;
- Tính toán và hiệu chỉnh mô hình xác lập;
- Tính toán các giới hạn vận hành;
- Bổ sung mô hình đáng giá trạng thái;
- Hỗ trợ công tác lập báo cáo và kế hoạch vận hành …
39
GIAI ĐOẠN TIẾP THEO
www.nldc.evn.vn
- Mô hình dự kiến
40
GIAI ĐOẠN TIẾP THEO
Các ứng dụng dự kiến:
www.nldc.evn.vn
Ứng dụng
real-time
(Điều khiển,
bảo vệ)
Ứng dụng
Off-line
- Giám sát độ lệch góc pha;
- Giám sát tần số và tốc độ thay đổi tần số;
- Giám sát điện áp (độ lớn và góc pha);
- Cảnh báo khi các thông số vận hành vượt quá giá trị giới hạn;
- Giám sát trào lưu công suất;
- Phát hiện mất ổn định điện áp (P/V);
- Phát hiện và định vị dao động tần số thấp;
- Phát hiện tách đảo;
- Bảo vệ và điều khiển diện rộng;
- Kết nối với hệ thống SCADA/EMS;
-Đánh giá an ninh động DSA;
- Phân tích sau sự cố;
- Tính toán và hiệu chỉnh mô hình xác lập;
- Tính toán các giới hạn vận hành;
- Hỗ trợ công tác lập báo cáo và kế hoạch vận hành …
41
www.nldc.evn.vn
Một số ứng dụng PMU trên thế giới
Ấn Độ - 60 PMU (chủ yếu cho cấp điện áp
400kV- 40 trạm)
Đức – 20 PMU (cấp điện áp 400kV)
Bắc Mỹ - 830 PMU (cấp điện áp 500&230
kV)
Trung Quốc - >2000 PMU (toàn bộ các trạm
>=500 kV, các NMĐ P>100 MW và một số
trạm 230 kV)
42
Câu hỏi và thảo luận
www.nldc.evn.vn
V
43
www.nldc.evn.vn
CÁM ƠN
44