ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ÁP DỤNG THUẬT TOÁN TỐI ƯU ALO PHỐI HỢP BẢO VỆ RELAY CHO KHU CÔNG NGHIỆP Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Chương I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU o0o 1.1 Đặt vấn đề Sự phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa làm cho nhu cầu lượng gia tăng cách nhanh chóng trở nên ngày cấp thiết tất quốc gia giới Các nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng sản xuất khu công nghiệp liên tục xây dựng vào hoạt động với nhiều qui mô lớn nhỏ khác để sản xuất sản phẩm đáp ứng tất mặt đời sống kinh tế - xã hội Song song với kỹ sư vận hành phải ln chuẩn bị kịch ứng phó phòng cố xảy để nhanh chóng khắc phục để hạn chế thấp thiệt hại, công việc chưa đơn giản nhà máy hay xí nghiệp sản xuất ln có nhiều thiết bị hoạt động với nhiều đặc tính kỹ thuật điện khác Điều khiến cho lưới điện phân phối nhà máy trở nên dày đặc vô phức tạp dẫn đến việc xây dựng chế bảo vệ cố trở nên phức tạp khơng đòi hỏi tính xác cao Do phân bố dày đặc thiết bị lưới, cố xảy khơng có phối hợp bảo vệ liên cấp thành phần khả lập, cách ly điểm cố khỏi lưới thấp Nguyên nhân đến từ việc tác động không chuẩn xác thiết bị bảo vệ (CB) khiến cho việc điện loạt thiết bị liên quan nhánh thay hay vài thiết bị cố bị cách li khỏi mạng Ngồi việc làm cho máy móc thiết bị nơi không liên quan ngưng hoạt động, kế hoạch sản xuất bị trì hỗn dẫn đến thiệt hại khơng thể tránh khỏi mặt kinh tế suy giảm mặt uy tín mắt khách hàng, đối tác doanh nghiệp, quan, tổ chức đo đếm Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1.2 Các nghiên cứu thực trước Để lập nhanh chóng phần tử cố xảy ra,nhưng vấn đảm bảo tính chọn lọc ta nên phối hợp relay lại với để dễ dàng kiểm tra, toán quan trọng hệ thống điện Các nghiên cứu trình bày là: [1] Holland JH Genetic based on adaptive algorithms ACM SIGART Bull 1977 p 49–49, [3] Eberhart RC, Kennedy J A new optimizer usingparticle swarm theory In Proceedings od the sixth international symposium on micro machine and human science; 1995 p 39–43, [4] Colorni A, Dorigo M, Maniezzo V Distributed optimization by ant colonies In Proceedings od the dirst European conderence on artidicial lide; 1991 p 134–42 Chọn Tap TD để bảo vệ thích ứng, ta nên thiết lập đương cong trên, đường cong Khơng có biện pháp có hiệu có sẵn cho OCR, việc phối hợp đặc tuyến đường cong giá trị thời gian chồng chéo Do đó,luận văn trình bày phương pháp ALO để tính tốn cài đặt thơng số cho relay, để đường đặc tuyến theo thời gian không giao nhau, không cắt nhau, vẩn đảm bảo yêu cầu để ban đâu 1.3 Mục tiêu thực đề tài Trong phạm vi đề tài này, luận văn tập trung tìm thơng số cài đặt cho relay – thiết bị điều khiển cho máy cắt (MCB, MCCB) tác động cho:  Cắt nhanh, xác, đảm bảo khơng ảnh hưởng đến thiết bị khác  Đảm bảo phối hợp liên cấp thiết bị bảo vệ sau khoảng thời gian giới hạn (nghĩa sau khoảng thời gian t relay cấp thấp khơng tác động relay cấp trực tiếp với kích hoạt chế bảo vệ) Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1.4 Giới hạn đề tài  Phối hợp bảo rơ-le cho mạng công nghiệp Với phương pháp bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc  Dựa theo tiêu chuẩn IEC 255-3  Áp dụng thuật toán tối ưu ALO để tìm thơng số cài đặt cho relay  Sử dụng phần mềm Matlab để mơ thuật tốn tìm nghiệm tối ưu Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI o0o 2.1 Relay bảo vệ dòng theo đường đặc tuyến thời gian Relay D50 relay bảo vệ dòng, hoạt động dựa đường đăc tuyến độc lập thời gian, có phụ thuộc hoăc không Tuy vậy, giới hạn luận này, tác giả tập trung đến vấn đề dòng bảo vệ khơng vượt ngưỡng cho phép độc lập theo thời gian Một giải pháp đề xuất để đảm bảo bảo vệ dòng điện theo thời gian cách độc lập, tiến hành thực bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc, đồng thời có khả phối hợp nhiều cấp khác cắt nhanh xác Vì thế, mà ngày có nhiều relay bảo vệ dòng xuất hiện, khắc phục thay relay hệ cũ Thực tế, có nhiều tiêu chuẩn để đánh giá đường đặc tuyến relay Trong nghiên cứu này, viếc dùng tiêu chuẩn IEC255-để đánh giá đặc tuyến relay Các đặc tuyến đường cong xác định công thức sau: (2.1) Trong đó:  t: Từng dòng cố khác ứng với thời gian t tác động tương ứng  I: Giá trị dòng cố  TD (Time Dial): Hệ số đường cong tiêu chuẩn, hệ số cài đặt relay TD giới hạn khoảng [0.05,3] Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang     Tap: Hệ số cài đặt tiêu chuẩn - Tap giới hạn khoảng [0.5,1.2] ct: Tỷ số biến dòng M, : Là hệ số phụ thuộc vào loại đường cong đặc tuyến k2: Tỷ số máy biến áp Dưới số đường cong đặc tuyến sử dụng đề tài Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang  Đường cong chuẩn SIT Hình 2.1 Đường cong SIT theo chuẩn IEC255 -3 Với M = 0.14 = 0.02 Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang  Đường cong chuẩn VIT Hình 2.2: Đường cong VIT theo chuẩn IEC255 -3 Với M = 13.5 = Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang  Đường cong chuẩn EIT Hình 2.3: Đường cong EIT theo chuẩn IEC255 -3 Với M = 80 = Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10 2.2 Các đảm bảo thời gian phối hợp thực relay với  Đảm bảo thời gian trễ tác động  Đảm bảo thời gian cắt ngắn mạch tác động 2.2.1 Đảm bảo thời gian trễ tác động Đảm bảo thời gian trễ thời gian tác động cấp relay Phải chăn relay không tác động nhầm Bởi tác động nhầm dẫn đến cố nguy hiểm, gây ảnh hương lớn đến việc sản xuất, ảnh hướng mặt kinh tế tổ chức Hình 2.4 Ví dụ minh họa Hình 2.4 ví dụ cố xảy cấp relay 52CC relay 52C1 52CC phải tác động để bảo đảm thời gian trễ, có relay 52CC tác động Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 54 Các thông số Tap TD: Relay TAP TD 52D1 1.0 1.1 52DA 1.0 1.3 52DB 0.7 1.8 52DC 1.0 1.6 5.1.2 Trường hợp 5.1.2.1 Áp dụng ALO cổ điển Đặc tuyến relay 52D2 relay 52DD, 52DE, 52DD thể biểu đồ Hình 5.7 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DD áp dụng ALO cổ điển Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 55 Hình 5.8 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DE áp dụng ALO cổ điển Hình 5.9 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DD áp dụng ALO cổ điển Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 56  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52D2 < 0.4s, rơ-le 52DD, 52DE, 52DD > 0.1s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DD > 0.3s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DE > 0.3s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DD > 0.3s Các thông số TAP TD trình bày bảng sau: Relay TAP TD 52D2 0.6 0.7 52DD 0.8 1.2 52DE 0.5 2.0 52DD 0.6 2.4 Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 57 5.1.2.2 Áp dụng ALO cải tiến Hình 5.10 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DD áp dụng ALO cải tiến Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58 Hình 5.11 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DE áp dụng ALO cải tiến Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 59 Hình 5.12 Đường đặc tuyến relay 52D2 với relay 52DD áp dụng ALO cải tiến  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52D2 < 0.4s, rơ-le 52DD, 52DE, 52DD < 0.1s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DD > 0.3s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DE > 0.3s  Với I=2.28x104A, rơ-le 52D2 52DD > 0.3s Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60 Relay TAP TD 52D2 0.6 0.7 52DD 0.8 1.2 52DE 0.5 2.0 52DD 0.6 2.4 5.1.3 Trường hợp 5.1.3.1 Áp dụng ALO cổ điển Hình 5.13 Đường đặc tuyến relay 52DT với relay 52D1 áp dụng ALO cổ điển Phối hợp bảo vệ relay cho khu cơng nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61 Hình 5.14Đường đặc tuyến relay 52DT với relay 52D2 áp dụng ALO cổ điển  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52T < 1s  Với I=10000A, relay 52T 52D1 > 0.3s  Với I=9500A, 52D2 52DD > 0.4s Các thơng số TAP TD trình bày bảng sau: Relay TAP TD 52T 0.5 0.3 Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 62 5.1.3.2 Áp dụng ALO cải tiến Hình 5.15 Đường đặc tuyến relay 52DT với relay 52D1 áp dụng ALO cải tiến Hình 5.16 Đường đặc tuyến relay 52DT với relay 52D2 áp dụng ALO cải tiến Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52T < 1s  Với I=10000A, relay 52T 52D1 > 0.3s  Với I=9500A, relay 52D2 52DD > 0.4s Các thông số TAP TD cho vào bảng sau: Relay TAP TD 52T 0.5 0.3 5.1.4 Trường hợp 5.1.4.1 Áp dụng ALO cổ điển Hình 5.17 Đường đặc tuyến relay 52M với relay 52T áp dụng ALO cổ điển  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52M < 1.3s Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64  Với I=2.28x104A, relay 52M 52T > 0.3s Các thông số Tap TD trình bày bảng sau: 5.1.4.2 Relay TAP TD 52M 0.5 0.4 Áp dụng ALO cải tiến Hình 5.18 Đường đặc tuyến relay 52M với relay 52T áp dụng ALO cải tiến  Với I=2.28x104A thời gian cắt ngắn mạch 52M < 1.3s  Với I=2.28x104A, relay 52M 52T > 0.3s Các thông số TAP TD cho vào bảng sau: Relay TAP TD 52M 0.5 0.4 Phối hợp bảo vệ relay cho khu công nghiệp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65 Dựa vào số liệu thể biểu đồ thông số TAP, TD tác giả nhận thấy kết hoàn toàn thõa mãn điều kiện đảm bảo thời gian trễ thời gian cắt ngắn mạch mục tiêu đề ban đầu: • Đối với điều kiện thời gian cắt ngắn mạch ta có: - Ở trường hợp thời gian cắt ngắn mạch relay 52DA, 52DB, 52DC - INM (22800 A) 0.008s, 0.02s, 0.005s