Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ định vị sự cố cửa EVN. Các bạn tham khảo tài liệu này
4 KHCNĐ s 4/2013 KHCNĐ số 4/2013 KHCNĐ s 4/2013 Truyền tải I. ĐT VN Đ Để xác định điểm sự cố trên đường dây truyền tải, có thể dựa vào thông tin ghi khoảng cách điểm sự cố của bảo vệ khoảng cách, nhưng sai số thường là rất lớn. Do vậy phải kết hợp rải quân, băng rừng, lội suối đi kiểm tra từng vị trí trên toàn tuyến đường dây bị sự cố. Ở Việt Nam hiện nay, xác định chính xác tọa độ vị trí điểm sự cố là công việc khó khăn, tốn nhiều công sức và thời gian. Đồng thời, các cách thức áp dụng chưa đáp ứng được yêu cầu khắc phục nhanh sự cố và chưa kinh tế. Ngành điện nhiều nước trên thế giới như Qualitrol (Hathaway In- struments Division - Anh), Nippon (Nhật Bản), Kinkei (Nhật Bản), và Isa (Italia)… đã áp dụng công nghệ xác định khoảng cách đến điểm sự cố của đường dây. Độ chính xác đạt được tương đối cao, sai số trong phạm vi một vài khoảng vượt, tùy thuộc vào thiết bị của từng hãng chế tạo. Nói chung các hãng đều đưa ra sai số lý thuyết về xác định điểm sự cố không lớn hơn 500 m, nhưng trên thực tế, độ chính xác còn phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện thực tế khi lắp đặt và vận hành, đặc biệt phụ thuộc nhiều vào độ tin cậy công nghệ của từng hãng. Để lựa chọn ra công nghệ có độ chính xác cao, đáp CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ LƯƠNG THÀNH Ban Kỹ thuật - NPT iết bị định vị sự cố TFS-210 KHCNĐ s 4/2013 5 KHCNĐ số 4/2013 KHCNĐ s 4/2013 Truyền tải ứng tin cậy trong vận hành, cần xem xét, đánh giá thiết bị của các hãng qua kết quả thời gian vận hành thử nghiệm. II. CÔNG NGH ĐNH V S C CA MT S HÃNG TRÊN TH GII 1. Công ngh đnh v s c ca Isa (Italia) a. Đặc tính. Thiết bị định vị sự cố của Isa là một hệ thống định vị sự cố bằng sóng truyền TFS (Traveling Wave Fault Location System). Sai số xác định khoảng cách điểm sự cố nhỏ hơn 500 m. Sai số còn tùy thuộc vào các yếu tố sau đây: - Điện trở sự cố. - Sai số của máy biến dòng và biến điện áp. - Độ không chính xác của các tham số đường dây. - Tình trạng trở kháng thứ tự “không” luôn thay đổi theo độ ô nhiễm môi trường dọc theo hành lang của tuyến đường dây. - Dòng tải trên đường dây. Công nghệ của nhiều hãng chỉ xác định được điểm sự cố cho đường dây trên không tải điện xoay chiều. Riêng thiết bị của Isa có thể sử dụng cho các trường hợp sau: - Đường dây truyền tải điện xoay chiều. - Đường dây truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC). - Đường dây truyền tải có tụ bù nối tiếp. - Các đường dây với nhánh T. - Các đường dây cáp và dây trên không. - Đo khoảng cách sự cố của một sự cố một pha chạm đất trong hệ thống phân phối trung tính không nối đất. b. Nguyên lý định vị sự cố. Thiết bị của Isa sử dụng đồng thời cả 3 nguyên lý xác định điểm sự cố cho thiết bị của mình, bao gồm ba phương pháp sau: • Phương pháp kiểu D (áp dụng cho hai điểm cuối) Khoảng cách đến điểm sự cố được xác định qua sự chênh lệch giữa các thời gian truyền tới hai đầu của đường dây. X s = [(T s - T R ). v + L]/2 X R = [(T R - T S ). v + L]/2 Trong đó: v là tốc độ truyền sóng bằng tốc độ ánh sáng. • Phương pháp kiểu A (áp dụng cho một điểm cuối). Khoảng cách đến điểm sự cố được xác định qua việc phân tích sóng truyền được ghi tại một điểm cuối của đường dây. Sai lệch thời gian ∆t giữa xung sự cố ban đầu và xung phản hồi tương ứng là khoảng thời gian để xung đi từ điểm cuối đường dây tới điểm sự cố và ngược lại. Nguyên tắc này được sử dụng để tính toán khoảng cách đến điểm sự cố X L (Hình 2). X L = ∆t . v/2 • Phương pháp kiểu E (Hình 3) Phương pháp này sử dụng máy phát truyền tạm thời khi một máy cắt được đóng vào đường dây sự cố. Khoảng thời gian giữa xung thứ nhất khởi tạo bởi máy Hình 1. Phương pháp kiểu D Hình 2. Phương pháp kiểu A F S R ∆t T s1 T s2 T s3 Xung ban đầu Xung phản hồi 6 KHCNĐ s 4/2013 KHCNĐ số 4/2013 KHCNĐ s 4/2013 Truyền tải cắt đóng và xung phản chiếu từ mạch vòng của điểm sự cố đã được tính toán cho khoảng cách điểm sự cố. Trong các phương pháp trên, phương pháp kiểu D đơn giản và đáp ứng rất tốt yêu cầu về độ chính xác và tin cậy trong kết quả thu được. Kiểu E có khả năng định vị sự cố trong trường hợp sự cố tuột lèo hoặc đứt dây. Kiểu A mang lại hiệu quả nhất nhưng độ tin cậy của nó phụ thuộc vào kiểu dạng khác nhau của sự cố như hồ quang và các đường dây bên cạnh. c. Tần số lấy mẫu (cho bộ chuyển đổi A/D tín hiệu đầu vào) Số kênh càng nhiều trong cùng một môđun thì tần số sóng mẫu càng có trị số bé. d. Thiết bị định vị sự cố điển hình. Hệ thống định vị sự cố TFS-2100. Trong hệ thống này, sử dụng phương pháp kiểu D là chính, ngoài ra bổ sung thêm phương pháp kiểu A và E hỗ trợ thêm cho việc đo khoảng cách điểm sự cố. 2. Công ngh đnh v s c ca hãng khác (Nippon, Kinkei, Hathaway, v.v.) a. Đặc tính - Sử dụng cho đường dây tải điện xoay chiều, không sử dụng được cho đường dây tải điện một chiều. - Sử dụng cho đường dây trên không, không sử dụng được cho đường cáp. b. Nguyên lý xác định khoảng cách điểm sự cố Sử dụng duy nhất một phương pháp kiểu D, không đo được khoảng cách đến điểm sự cố khi gặp sự cố kiểu loại đứt dây hay tuột lèo cũng như không áp dụng được cho đường dây cụt. c. Tần số lấy mẫu 10 MHz (Kinkei). Tần số là một dải trong khoảng hẹp xung quanh một trị số cố định, không thay đổi trong các môđun, không phụ thuộc vào số kênh trong môđun. Hình 3. Phương pháp kiểu E F S R ∆t S kênh Tn s mu 3 kênh (một đường dây) 4 MHz 6 kênh (hai đường dây) 2 MHz 12 kênh (bốn môđun) 1 MHz La (m) Lb (m) Đường dây truyền tải Điểm sự cố A, B: Bộ phát hiện Thời gian phát hiện: Ta [s] Thời gian phát hiện: Tb [s] (Tính toán) Hình 4. Sơ đồ nguyên lý định vị điểm sự cố của đa số các hãng La = (L + (Ta - Tb) x V) [m] 1 2 A B KHCNĐ s 4/2013 7 KHCNĐ số 4/2013 KHCNĐ s 4/2013 Truyền tải III. ĐIM TƯƠNG ĐNG GIA CÔNG NGH CA CÁC HÃNG Sơ đồ cấu tạo thiết bị của tất cả các hãng cơ bản đều giống nhau, sau đây xin giới thiệu công nghệ của Isa. Hệ thống xác định vị trí sự cố TFS-2100 là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm các thiết bị: - Khối thu nhận sóng truyền TDU-100; - Server xử lý dữ liệu DPS-100; - Phần mềm giao diện TDU và DPS; - Bộ định vị thời gian GPS; - Phần mềm cho máy chủ TAS-2100. Khối có đủ các chức năng xác định khoảng cách đến điểm sự cố, biểu thị khoảng cách đến điểm sự cố xuất hiện trong đường dây và chi tiết của vị trí sự cố được biểu thị trên DPS và tại trạm máy chủ (Master station). Khối thu nhận dữ liệu sóng truyền (TDU-100 Traveling Wave Data Acquisition Unit) được lắp đặt tại hai đầu ngăn lộ ở hai trạm biến áp mà đường dây kết nối. Thiết bị TDU liên tục thu nhận sóng mẫu đầu ra thứ cấp của máy biến dòng và máy biến điện áp và lưu trữ các dữ liệu mẫu đó vào bộ nhớ tạm. Khi khối được khởi động, ví dụ như có bất cứ tín hiệu đầu vào vượt quá mức độ cài đặt, dữ liệu tạm trước sự cố và dữ liệu thoáng qua trong một khung thời gian trước sự cố, chúng được truyền đến bộ nhớ cố định. Các dữ liệu phân tích được gửi tới trạm máy chủ qua đường truyền mạng để xử lý tiếp. Máy tính chủ sử dụng phần mềm TAS-2100 phân tích sóng truyền qua môi trường Windows lựa chọn các dữ liệu tạm được xử lý phân tích, tính toán tự động ra khoảng cách đến điểm sự cố. Phần mềm TAS-2100 có các chức năng sau: - Lựa chọn tự động hoặc điều khiển bằng tay các dữ liệu sự cố và lưu trữ trong máy tính PC. - Tự động tính toán khoảng cách đến điểm sự cố, tự động chỉ ra vị trí cột bị sự cố. - Bảo vệ đường dây trên không hoặc đường cáp. - Cho phép vận hành tính toán tay để chứng thực kết quả đo lường tự động. - Kiểm tra các trạng thái vận hành của TDU 100 và DPS-100 đã được lắp đặt trong các trạm. - Cung cấp các sự cố trước và các thông tin kết quả tính toán. - Cho phép thay đổi hoặc cài đặt cho các môđun TDU-100. Sẽ tự ghi nhận các dạng sóng dòng và áp của đường dây, tự phát hiện ra các sóng sự cố và gửi số liệu về trạm chủ TAS 2100, tại đó các số liệu được phân tích và chỉ ra vị trí của điểm sự cố với các thông số thực, như khoảng cách đến điểm sự cố, thời gian sự cố, ngày tháng của sự cố, kiểu dạng sự cố, trị số của dòng điện sự cố. Cấu tạo của hệ thống xác định sự cố bao gồm bộ định vị sự cố, cáp nối mạch dòng, cáp nối mạch áp, máy tính cá nhân, cáp nối với anten, anten GPS, đường truyền mạng từ bộ server xử lý dữ liệu tới vị trí đặt máy tính trạm chủ (như Hình 5). Để xác định được điểm sự cố trên một tuyến đường dây kết nối giữa trạm biến áp đầu và trạm biến áp cuối phải lắp đặt hai bộ định vị (mỗi bộ gồm TDU-100, DPS-100 và GPS) tại ngăn lộ ở hai trạm biến áp liên kết đó. Mỗi bộ định vị có các đầu vào: Cổng anten, cổng nguồn, các đầu vào (input) là các mạch dòng và mạch áp của ngăn lộ cần giám sát. Với mạch dòng sử dụng các biến dòng trung gian có thể lắp đặt tiện lợi cho các đầu dây của bất cứ cuộn thứ cấp của biến dòng điện qua các biến dòng trung gian kiểu ampe kìm. Mỗi bộ định vị có cổng ra là cổng kết nối mạng LAN. Khi trên đường dây có sự cố, các tín hiệu dòng và áp của pha bị sự cố sẽ đạt tới giá trị ngưỡng. Các bộ định vị sẽ gửi tín hiệu về server và máy tính tại trạm chủ cho ta biết các dạng sóng tín hiệu dòng và tín d. Kết quả sau thử nghiệm của Nippon trên đường dây 220 kV Thái Nguyên - Hà Giang Ln Ngày Thi đim Kt qu Đim s c thc t Nguyên nhân s c Sai s 1 Ngày 7 - 6 - 2012 03:21:31 No 50 No 48 Sét đánh 1.384 m 2 Ngày 21 - 6 - 2012 13:33:08 No 365 No 363 Sét đánh 996 m 3 Ngày 23 - 7 - 2012 14:45:55 No 287 No 282 Sét đánh 2.282 m 8 KHCNĐ s 4/2013 KHCNĐ số 4/2013 KHCNĐ s 4/2013 Truyền tải hiệu áp, cho biết chính xác vị trí điểm sự cố của pha bị sự cố trên đường dây. Qua đường truyền mạng và router, máy tính ở bất cứ nơi nào được kết nối cũng giúp người quản lý sẽ biết được chính xác vị trí điểm sự cố. Có thể qua đường truyền mạng LAN, kết nối mạng internet đều có thể kết nối được với bộ định vị. Để tránh truy nhập của người không có chức năng, hệ thống có đặt password phân cấp truy nhập tùy theo yêu cầu của người sử dụng. Mỗi bộ định vị có thể lắp đặt cho nhiều kênh đo lường, mỗi kênh tương ứng cho một ngăn lộ. IV. KT LUN Định vị sự cố bằng sóng truyền là một công nghệ tiên tiến, kinh tế, đã được áp dụng trong ngành điện ở rất nhiều nước trên thế giới. Công nghệ này đã được ứng dụng cho hệ thống lưới điện trung áp và đặc biệt sử dụng cho tất cả các ngăn lộ của hệ thống lưới điện truyền tải. Thiết bị định vị sự cố bằng sóng truyền giúp nhà quản lý nắm được chính xác và nhanh nhất vị trí điểm sự cố trên các đường dây, qua đó có xử lý nhanh sự cố, giảm chi phí nhân lực tìm kiếm, giảm phương tiện đi lại, nâng cao khả năng xử lý sự cố, rút ngắn thời gian mất điện của hệ thống, tăng khả năng vận hành an toàn, tin cậy cho hệ thống điện trung áp, cao áp và siêu cao áp. Lựa chọn được nhà chế tạo có khả năng đảm bảo đủ độ tin cậy, đủ độ chính xác, ổn định trong nhiều dạng sự cố là vấn đề rất quan trọng, vì khi đó công nghệ mới thật sự mang lại hiệu quả kinh tế. Trong điều kiện đất nước còn hạn hẹp về tài chính, nhất thiết phải qua sử dụng thử nghiệm công nghệ của các hãng mới có thể đánh giá chính xác các ưu nhược điểm, đem lại hiệu quả đầu tư cao. Trạm máy chủ TAS-2100 Mạng truyền thông Khối thu nhận dữ liệu sóng truyền TDU-100 Máy chủ xử lý dữ liệu DPS-100 GPS GPS GPS Đến 4 đường dây Đến 4 đường dây TDU-100 TDU-100 Hình 5. Cấu tạo của hệ thống định vị sự cố Hình 6. Tín hiệu trên màn hình máy tính PC Dạng sóng dòng/áp của pha sự cố Dạng sóng truyền tần số cao của pha sự cố . rừng, lội su i đi kiểm tra từng vị trí trên toàn tuyến đường dây bị sự cố. Ở Vi t Nam hiện nay, xác định chính xác tọa độ vị trí điểm sự cố là công vi c khó. này, sử dụng phương pháp kiểu D là chính, ngoài ra bổ sung thêm phương pháp kiểu A và E hỗ trợ thêm cho vi c đo khoảng cách điểm sự cố. 2. Công ngh đnh v
