Phương pháp tính toán ngắn mạch đơn giản và tự động phục vụ chỉnh định trị số bảo vệ của Relay quá dòng trong lưới điện Microgrid khi hòa lưới

Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp phân tích ngắn mạch nhanh, đơn giản và tự động dành cho lưới điện hạ thế xoay chiều (AC Microgrids) dựa trên sự hỗ trợ của mạng truyền dẫn thông tin cáp quang và khả năng giao tiếp giữa các thiết bị IEDs (Intelligent Electronic Devices). Lưới điện xoay chiều hạ áp được dùng trong nghiên cứu có quy mô nhỏ, với cấp điện áp 380/220V, vận hành trong chế độ hòa lưới, và được trang bị hệ thống SCADA. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp tính toán ngắn mạch đơn giản và tự động phục vụ chỉnh định trị số bảo vệ của Relay quá dòng trong lưới điện Microgrid khi hòa lưới PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐƠN GIẢN VÀ TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHỈNH ĐỊNH TRỊ SỐ BẢO VỆ CỦA RELAY QUÁ DÕNG TRONG LƢỚI ĐIỆN MICROGRID KHI HÕA LƢỚI Bùi Minh Dương2,**, Lê Duy Phúc1,2, *, Vũ Hữu Minh Hoàng1, Đoàn Ngọc Minh1, Trần Duy Lương1 1 Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM, Tổng công ty Điện lực Tp.HCM; 2 Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh Email: *phucld@hcmpc.com.vn, **duong.1041030@yahoo.comTÓM TẮTDòng điện sự cố trong lưới điện hạ áp (Microgrid - MG) bao gồm dòng điện từ nguồn lưới và dòng điện từcác nguồn phát điện phân tán (DGs - Distributed Generators). Có thể thấy rằng, dòng điện sự cố trong MGthay đổi phụ thuộc vào vị trí sự cố, các dạng sự cố, mật độ phân bố của các DGs ứng dụng công nghệ điệntử công suất IBDG (Inverter-Based Distributed Generators) và các DG có phần tử quay RBDG (Rotating-Based Distributed Generators). Việc sử dụng phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống không cònphù hợp khi lưới điện MG có sự xuất hiện của cả loại nguồn phát điện phân tán nêu trên. Chính vì thế,nghiên cứu này đề xuất một phương pháp phân tích ngắn mạch nhanh, đơn giản và tự động dành cho lướiđiện hạ thế xoay chiều (AC Microgrids) dựa trên sự hỗ trợ của mạng truyền dẫn thông tin cáp quang vàkhả năng giao tiếp giữa các thiết bị IEDs (Intelligent Electronic Devices). Lưới điện xoay chiều hạ ápđược dùng trong nghiên cứu có quy mô nhỏ, với cấp điện áp 380/220V, vận hành trong chế độ hòa lưới,và được trang bị hệ thống SCADA. Nhờ vào phương pháp phân tích ngắn mạch được đề xuất, ngưỡng cắtngắn mạch của các relay quá dòng sẽ tự điều chỉnh để phù hợp với hiện trạng vận hành của MG.Từ khóa: Lưới điện MG xoay chiều, phân tích ngắn mạch, bảo vệ MG, vận hành MG, và relay bảo vệ.1. ĐẶT VẤN ĐỀCác relay bảo vệ dành cho MG cần phải thiết kế để vận hành ở cả hai chế độ là vận hành hòa lưới và vậnhành độc lập. Trong chế độ vận hành độc lập của MG, tổng giá trị dòng sự cố được giới hạn bởi cácinverter tích hợp trong các DG và không đủ cao để có thể kích hoạt các relay bảo vệ truyền thống hoạtđộng, như đã trình bày trong tài liệu [1-7]. Trong chế độ hòa lưới, dòng sự cố bên trong MG thay đổi đángkể bởi vì sự tham gia của cả nguồn lưới và các DG. Có thể thấy rằng, giá trị dòng sự cố phụ thuộc vào vịtrí sự cố, dạng sự cố, mật độ phân bố của các IBDG và RBDG. Những trường hợp nêu trên đều gây ảnhhưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của relay bảo vệ hiện hữu như đã trình bày trong tài liệu [8]. Tóm lại,những thay đổi bất kỳ trong dòng ngắn mạch đều dẫn đến việc relay bảo vệ hoạt động sai mục đích cài đặttrước đó và đòi hỏi một phương pháp phân tích ngắn mạch thích hợp, có khả năng xem xét cả sự tham giacủa các nguồn phát phân tán RBDG và IBDG.13492. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NGẮN MẠCH ĐƠN GIẢN VÀ TỰ ĐỘNG CHOMICROGRID VẬN HÀNH HÕA LƢỚIMô hình MG rất đa dạng và trạng thái vận hành của DG, tải, bộ lưu điện BESS lại luôn thay đổi tùy thuộcvào mục đích vận hành. Việc vận hành của DG có thể bị gián đoạn bất kỳ lúc nào bởi yếu tố thời tiết.Nhằm nâng cao độ tin cậy và tính ổn định trong việc vận hành MG, hệ thống điều khiển trung tâm đượccài đặt để giám sát tình trạng vận hành của các DG, có khả năng tự động điều phối trị số bảo vệ tương ứngvới những thay đổi trong lưới điện MG. Trong lưới điện MG, tổng dòng điện sự cố ghi nhận được bởirelay r trong chế độ vận hành hòa lưới được tính toán như sau: n I =I +  (kri * I nm-DGi * trang_thai_van_hanh_DG_thu_i) (1) nm-relay-r nm-luoi i=1Trong đó, Inm-relay-r là tổng dòng điện sự cố mà relay r ghi nhận được; Inm-luoi là dòng điện sự cố góp từnguồn lưới , n là tổng số lượng IBDG và RBDG trong MG; kri là hệ số phản ánh dòng ngắn mạch của DGthứ i vào relay r; Inm-DGi là giá trị dòng sự cố góp bởi DG thứ i; và trang_thai_van_hanh_ DG_thu_i thểhiện tình trạng kết nối/không kết nối của DG thứ i vào MG.Giả định sự cố xảy ra bên trong lưới MG, dòng ngắn mạch tính toán Inm-luoi được dựa vào định lýThevenin: Vnut-sc =Vnut-truoc-sc +Znut * Inut-sc (2)Trong đó, Vnut-sc là các giá trị điện áp pha tại các nút trong quá trình xảy ra sự cố; Vnut-truoc-sc là các giá trịđiện áp nút trước sự cố; Inut-sc là một dãy giá trị dòng sự cố chạy ra từ các pha tại nút sự cố trong quá trìnhxảy ra sự cố; Znut là ma trận tổng trở Thevenin. Khi có sẵn giá trị Znut và Vnut-truoc-sc, dòng ngắn mạch Inm-luoiđược tính toán theo công thức số (3): ...