Ứng dụng phần mềm SCADA Survalent trong việc vận hành máy cắt tụ bù

Trong hệ thống điện, tồn tại hai loại công suất là công suất hữu công P (W) và công suất vô công Q (VAr). Công suất hữu công P (W) là công suất sinh ra công có ích, trong khi công suất vô công Q (VAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải và thiết bị điện như: động cơ điện, MBA, các bộ biến đổi điện áp… Để đánh giá ảnh hưởng của công suất vô công (công suất phản kháng) người ta sử dụng hệ số công suất cosφ, trong đó: φ=arctg (P/Q).

Về kỹ thuật, lưới điện phải truyền tải một lượng công suất phản kháng từ nguồn đến phụ tải gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường đi. Vì vậy, cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế lượng công suất phản kháng chuyên chở trên đường dây qua đó giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp. Giải pháp hữu hiệu được sử dụng để giảm ảnh hưởng công suất phản kháng trên lưới trung thế là sử dụng tụ bù ngang, bao gồm bù cố định và bù ứng động, đối với loại bù ứng động có nhiều dạng bù: theo cosφ, thời gian, công suất…

Hiện nay trên lưới điện PC Quảng Bình hiện có 35 cụm tụ bù trung thế với tổng dung lượng 10,35 kVAr. Các cụm tụ bù trung thế hiện tại hầu hết đều được đóng/cắt bằng FCO. Việc đóng/cắt bằng FCO sẽ ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện vì phải cắt điện đường dây.

Màn hình vận hành tụ bù trung thế PC Quảng Bình

Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thì vừa qua PC Quảng Bình đã tiến hành lắp đặt máy cắt tại 04 cụm tụ bù để thuận tiện trong việc vận hành. Việc lắp máy cắt sẽ giải quyết được vấn đề mỗi khi cần đóng/cắt cụm tụ bù không cần phải cắt điện qua đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

Máy cắt được điều khiển thông qua tủ điều khiển CQ900R. Tủ điều khiển sẽ thu thập các tín hiệu dòng điện, điện áp, P, Q, cosφ, nhiệt độ môi trường tại cụm tụ bù. Tủ điểu khiển cung cấp các phương pháp vận hành tụ bù. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng: Phương pháp vận hành theo nhiệt độ và theo dòng điện chỉ có thể được dùng khi ta biết được mối quan hệ giữa công suất phản kháng tải tiêu thụ và nhiệt độ, dòng điện tại điểm lắp đặt cụm tụ bù; phương pháp vận hành theo điện áp khó có thể sử dụng do điện áp tại điểm lắp đặt cụm tụ bù còn phụ thuộc điện áp phía đầu nguồn; phương pháp vận hành theo lịch định sẵn chỉ sử dụng được khi ta biết được quy luật phụ tải theo thời gian; phương pháp vận hành theo trào lưu công suất phản kháng là phương pháp tối ưu nhất để vận hành tụ bù.

Tuy nhiên hiện tại khi lắp đặt máy cắt thì dòng điện do lường không chính xác dẫn tới đo lường P, Q không chính xác (do cấu tạo TI, từ thông tương hỗ giữa các pha, vị trí đặt tụ bù không nằm trên trục chính…). Do đó khó sử dụng phương pháp vận hành theo trào lưu công suất phản kháng qua máy cắt tụ bù.

Trước khi giải pháp được đưa vào vận hành thì các cụm tụ bù này đều được vận hành theo lịch định sẵn hoặc thao tác bằng tay từ xa thông qua hệ thống SCADA. Tuy nhiên việc vận hành theo lịch còn gặp khó khăn do khi thời tiết thay đổi hoặc tính chất tải thay đổi thì phải đặt lại lịch vận hành. Việc vận hành bằng tay đòi hỏi nhân viên vận hành phải thường xuyên theo dõi trào lưu công suất phản kháng để vận hành cụm tụ bù hiệu quả dẫn tới năng suất không cao.

Để giải quyết vấn đề trên, nhóm SCADA của phòng Điều độ PC Quảng Bình đã tận dụng chức năng Automation/Command Sequences có sẵn trong phần mềm SCADA Survalent để xây dựng chương trình tự động đóng/cắt máy cắt tụ bù theo trào lưu công suất phản kháng đầu xuất tuyến. Chương trình sẽ giải quyết được bài toán điều khiển máy cắt tụ bù theo trào lưu công suất phản kháng, nâng cao hiệu quả làm việc của cụm tụ bù, thuận tiện cho nhân viên vận hành.

Thuật toán điều khiển máy cắt

Chương trình hoạt động theo nguyên lý trích xuất giá trị đo lường công suất phản kháng tại đầu xuất tuyến sau đó tiến hành xuất lệnh đóng cắt máy cắt nếu thỏa mãn điều kiện đóng hoặc điều kiện cắt: Tự động đóng máy cắt tụ bù khi Q giao đầu xuất tuyến lớn hơn 200kVAr và duy trì trong vòng 5 phút; tự động cắt máy cắt tụ bù khi Q nhận đầu xuất tuyến lớn hơn 100kVAr và duy trì trong vòng 5 phút. Ta có thể hiệu chỉnh giá trị Q để đóng/cắt máy cắt tụ bù, thời gian kiểm tra Q tùy theo các trường hợp cụ thể. Trường hợp trong bài, dung lượng cụm tụ bù là 300kVAr.

Kết quả chạy chương trình

Chương trình đã được đưa vào vận hành tại các cụm tụ bụ: TBN 132 Hưng Thủy, TBN 1 NPK và TBN 96 Thanh Trạch. Sau hơn 01 tháng đưa vào vận hành chương trình đã cho thấy nhiều ưu điểm. Việc vận hành các cụm tụ bù sẽ đơn giản hơn cho nhân viên vận hành khi không còn phải theo dõi trào lưu công suất phản kháng để thực hiện lệnh đóng hoặc cắt máy cắt. Các cụm tụ sẽ được vận hành hoàn toàn tự động dựa theo trào lưu công suất phản kháng qua đó tận dụng tối đa được hiệu quả của việc lắp máy cắt, giảm tổn thất điện năng trên đường dây.

Anh Tú.