Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải bằng phương pháp không sử dụng thông số đường dây

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải bằng phương pháp không sử dụng thông số đường dây" nhằm xây dựng được một phương pháp mới trong việc xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải mà không yêu cầu biết trước thông số của đường dây và tổng trở ngắn mạch; Xây dựng được phần mềm mô phỏng sự cố và tính toán được vị trí sự cố có độ chính xác cao.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải bằng phương pháp không sử dụng thông số đường dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ÐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ÐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ÐƯỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 8 9 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƢƠNG VIỆT ANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2018
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN THANH NHÀN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1988 Nơi sinh: Sóc Trăng Quê quán: Long Đức – Long Phú – Sóc Trăng Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Giáo viên, Khoa Điện Tử – Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cần Thơ Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 174C Tổ 8A, KV Bình Dƣơng A, P. Long Tuyền, Q. Bình Thủy, Tp. Cần Thơ Điện thoại cơ quan: 02923821327 Điện thoại nhà riêng: 0939774114 Fax: E-mail: thanhnhancnkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học: Thời gian đào tạo từ 12/2012 đến 03/2016 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật điện – Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngƣời hƣớng dẫn: 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2018 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY Ngày & nơi bảo vệ luận văn: ngày 28 tháng 4 năm 2018 tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. TRƢƠNG VIỆT ANH 2
4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh văn B1 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Tháng 3/2016 Trƣờng Cao đẳng Nghề Cần Thơ Giáo viên đến nay IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN hoặc ĐỊA PHƢƠNG Ngày 15 tháng 5 năm 2018 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên NGUYỄN THANH NHÀN 3
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 4 năm 2018 Nguyễn Thanh Nhàn 4
LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu, qu Thầy, Cô công tác tại khoa Điện – Điện tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Ch Minh, đ tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua. Đặc biệt em xin chân thành gửi đến Thầy PGS.TS. Trƣơng Việt Anh lời cảm ơn sâu sắc. Trong thời gian thực hiện luận văn Thầy đ quan tâm theo d i, tận tình hƣớng dẫn và động viên để em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên c ng lớp Kỹ thuật điện khóa 2016B đ nhiệt tình hỗ trợ, góp động viên để em hoàn thành luận văn này. ồ h Minh, tháng 4 năm 2018 Nguyễn Thanh Nhàn 5
MỤC LỤC TRANG TỰA QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................................... 2 LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... 3 LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. 5 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... 8 Chƣơng 1 .................................................................................................................................. 11 TỔNG QUAN ........................................................................................................................... 11 1.1Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ...................................................................................... 11 1.2. Các kết quả nghiên cứu đ công bố ................................................................................... 12 1.2.1 Phƣơng pháp tính toán dựa trên trở kháng....................................................................... 12 1.2.1.1 Phƣơng pháp điện kháng đơn ....................................................................................... 13 1.2.1.2 Phƣơng pháp TAKAGI ................................................................................................. 14 1.2.1.3 Phƣơng pháp TAKAGI cải tiến .................................................................................... 15 1.3 Mục đích của đề tài ............................................................................................................. 16 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 16 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................................... 17 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................................... 17 1.7 Điểm mới của luận văn ....................................................................................................... 17 Chƣơng 2 .................................................................................................................................. 18 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................................... 18 2.1. Các thành phần tƣơng đƣơng của hệ thống 3 pha .............................................................. 18 2.2 Các dạng sự cố trên đƣờng dây truyền tải .......................................................................... 20 2.2.1 Pha chạm đất .................................................................................................................... 21 2.2.2 Sự cố hai pha .................................................................................................................... 21 2.2.3 Hai pha chạm đất ............................................................................................................. 21 2.2.4 Sự cố ba pha ..................................................................................................................... 22 2.3 Sử dụng thành phần tƣơng ứng để phân tích sự cố ............................................................. 22 2.3.1 Thứ tự pha chạm đất ........................................................................................................ 23 2.3.2 Thứ tự mạng hai pha chạm đất ........................................................................................ 24 6
2.3.3 Thứ tự mạng sự cố pha với pha ....................................................................................... 25 2.4 Phƣơng pháp xử l tín hiệu ................................................................................................. 26 2.4.1. Phép biến đổi Fourier (FT – Fourier Transform) ............................................................ 26 2.6 Khái quát về hệ thống GPS [15,16] .................................................................................... 33 2.6.1 Phần điều khiển (Control Segment) ................................................................................. 34 2.6.2 Phần không gian (Space Segment) .................................................................................. 34 2.6.2.2 Cấu trúc tín hiệu GPS ................................................................................................... 35 2.6.3 Phần sử dụng (User Segment).......................................................................................... 36 2.6.3.1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng ................................................ 36 2.6.3.2 Những bộ phận chính của máy thu GPS ....................................................................... 37 2.7 Nguyên l hoạt động của hệ thống GPS ............................................................................. 38 Chƣơng 3 .................................................................................................................................. 41 THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ............................................................................................ 41 3.1 Công nghệ đồng bộ đo lƣờng.............................................................................................. 41 3.2 Nội dung của thuật toán mới vị trí sự cố ............................................................................ 43 3.3 Mô hình mô phỏng sự cố và vị trí sự cố ............................................................................. 46 3.3.1 Mô hình mô phỏng ........................................................................................................... 46 3.3.2 Mô phỏng ......................................................................................................................... 48 3.3.3 Kết quả ............................................................................................................................. 52 Chƣơng 4 .................................................................................................................................. 55 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 55 4.1 Kết luận ............................................................................................................................... 55 4.2 Hƣớng phát triển ................................................................................................................. 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 57 PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 59 1. Chƣơng trình tạo ngắn mạch ................................................................................................. 59 2. Chƣơng trình xác định vị trí sự cố ngắn mạch ...................................................................... 64 7
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BU: Máy biến điện áp BI: Máy biến dòng điện GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (The Global Positioning System) SMT: Công nghệ đồng bộ đo lƣờng (Synchronized Measurement Technology) FFT: Biến đổi nhanh chuỗi sóng mang (Fast Fourier Transform) TWR: Bộ thu sóng lan truyền (Travelling Wave Recorders) L: Cảm khám C: Dung kháng RF: Phần tần số vô tuyến (Radio Frequency) IED: Đồng bộ hóa khác nhau các thiết bị điện tử thông minh (synchronising different intelligent Electronic Devices) SMUs: Đồng bộ hoá đơn vị đo lƣờng (synchronized measurement units) PMUs: Các đơn vị đo lƣờng pha (phasor measurement units) DC: Các bộ tập trung dữ liệu (data concentrators) 8
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1. Thứ tự thuận....................................................................................................................... 18 Hình 2.2. Thứ tự không............................................................................................................. 18 Hình 2.3. Thứ tự nghịch ............................................................................................................ 18 Hình 2.4. Một pha chạm với đất ............................................................................................... 21 Hình 2.5. Pha chạm pha ............................................................................................................ 21 Hình 2.6. Hai pha chạm đất ...................................................................................................... 22 Hình 2.7. Sự cố ba pha .............................................................................................................. 22 Hình 2.8. Phép biến đổi Fourier ................................................................................................ 27 Hình 2.9. Phép biến đổi Fourier của tín hiệu có chu kỳ ........................................................... 28 Hình 2.10. Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc ......................................................................... 29 Hình 2.11. Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn ...................................................................... 30 Hình 2.12. Các hàm Fourier cơ sở ............................................................................................ 33 Hình 3.1. Các thiết bị lấy mẫu đồng bộ ................................................................................... 42 Hình 3.2. Ba pha điển hình của đƣờng dây bị sự cố. ................................................................ 44 Hình 3.2a. Mạch điện thuận tƣơng đƣơng đƣờng dây sự cố từ hình 2. .................................... 44 Hình 3.2b. Mạch điện nghịch tƣơng đƣơng đƣờng dây sự cố từ hình 2. .................................. 45 Hình 3.3a. Mô hình tín hiệu dòng áp tại hai đầu đƣờng dây sự cố ........................................... 46 Hình 3.3b. Mô hình mô phỏng sự cố trên phần mềm Matlab ................................................... 47 Hình 3.5. Đƣờng dẫn chứa file sau khi đổi thƣ mục chứa ........................................................ 49 Hình 3.6. Thƣ mục chứa file “TaoSuCo” ................................................................................. 50 Hình 3.7. Giao diện nhập dữ liệu sự cố .................................................................................... 50 Hình 3.8. Giao diện sau khi nhập dữ liệu giả định sự cố .......................................................... 51 Hình 3.9. Giao diện phần mềm “TinhToanNganMach.m” ..................................................... 51 Hình 3.10. Giao diện nhập dữ liệu sự cố ................................................................................. 52 Hình 3.11. Kết quả tính toán của chƣơng trình định vị sự cố ................................................... 52 9
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1. Bảng tổng hợp kết quả trên một số tuyến thực tế ..................................................... 53 10
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Điện năng đƣợc sản xuất tại các nhà máy điện đƣợc truyền tải và phân phối đến các thiết bị tiêu thụ điện. Điện năng đƣợc tiêu thụ thông qua qua các đƣờng dây truyền tải bởi hệ thống đƣờng dây truyền tải. Trong quá trình hoạt động bình thƣờng, hệ thống điện là một hệ cân bằng và sẽ xảy ra tình huống mất cân bằng khi có sự cố bất thƣờng xảy ra. Sự cố trong một hệ thống điện có thể đƣợc tạo ra bởi các sự kiện tự nhiên nhƣ ng đổ cây, gió, b o, sét đánh,… làm hƣ hại đƣờng dây truyền tải và đôi khi là sự cố phần cứng nhƣ máy biến thế và các thiết bị trong hệ thống, một hệ thống điện có thể đƣợc phân tích bằng cách tính toán điện áp và dòng điện dƣới tình huống bình thƣờng và bất thƣờng. Một sự cố lớn mà có thể làm hỏng thiết bị, nó có thể dẫn đến gián đoạn năng lƣợng điện. Hơn nữa, điện áp thay đổi mà có thể ảnh hƣởng đến thiết bị khác. Điện áp dƣới mức tối thiểu có thể đôi khi gây ra sự cố cho thiết bị. Đó là vấn đề quan trọng để nghiên cứu một hệ thống điện trong điều kiện sự cố để cung cấp phƣơng án vận hành và bảo vệ hệ thống. Mục đích của nghiên cứu này là để cung cấp tổng quan về phƣơng pháp tính toán xác định vị trí sự cố trên đƣờng truyền tải. Phƣơng pháp khác nhau dựa trên hai nguyên tắc - l thuyết trở kháng và l thuyết làn sóng lan truyền đƣợc nêu ra trong luận văn này. Sử dụng phƣơng pháp l thuyết đ đƣợc thực hiện trên một hệ thống để kiểm tra tính toán khoảng cách theo các loại sự cố khác nhau. Một phân tích đƣợc thực hiện để so sánh các tính toán các sai sót trong các phƣơng pháp thực hiện để hiểu làm thế nào để tính toán chính xác nhất vị trí sự cố trên đƣờng truyền tải. Khi mạng điện càng phức tạp thì những hƣ hỏng xuất hiện sẽ càng nhiều hơn, do đó việc trang bị các loại bảo vệ trên đƣờng dây cũng cần đƣợc tăng cƣờng. Các dạng sự cố này đều phải đƣợc phát hiện, cô lập và sửa chữa trƣớc khi đƣa trở lại làm việc. Việc khôi phục lại trạng thái làm việc bình thƣờng của đƣờng dây bị sự cố chỉ có thể đƣợc tiến hành nhanh nhất nếu biết đƣợc chính xác vị trí sự cố hoặc 11
ƣớc lƣợng đƣợc vị trí sự cố với độ chính xác hợp lý. Thời gian khắc phục sự cố càng kéo dài càng không có lợi, gây nên mất điện đến các hộ tiêu thụ và có thể dẫn đến thiệt hại đáng kể về kinh tế đặc biệt là đối với các ngành công nghiệp sản xuất, gây mất ổn định trong hệ thống điện... Nhƣ vậy việc nhanh chóng phát hiện, định vị, cô lập và khắc phục những sự cố là rất quan trọng trong việc đảm bảo chế độ làm việc tin cậy của hệ thống. Khi có một sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện, điện áp tại điểm sự cố đột ngột giảm đến một giá trị thấp, dòng điện tại điểm sự cố đột ngột tăng lên rất lớn. Sự thay đổi đột ngột này tạo ra một xung điện từ tần số cao đƣợc gọi là sóng lan truyền. Những sóng này truyền đi từ vị trí sự cố lan truyền ra cả hai hƣớng với tốc độ cao. Để tìm đƣợc vị trí sự cố, từ các tín hiệu dòng điện và điện áp đo đƣợc ở đầu đƣờng dây đ đƣợc lọc và phân tích bằng cách sử dụng các công cụ xử lý tín hiệu khác nhau. Từ các giá trị đo lƣờng đƣợc có thể xác định tổng trở sự cố, pha xảy ra sự cố, thời gian trễ của tín hiệu sóng đến để xác định vị trí sự cố. Tầm quan trọng của nghiên cứu này phát sinh từ sự cần thiết nhằm giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện và thời gian sửa chữa giúp xác định chính xác hơn vị trí sự cố, khôi phục lại trạng thái làm việc bình thƣờng của đƣờng dây bị sự cố đặc biệt là các đƣờng dây truyền tải điện áp cao ở các khu vực có địa hình khó khăn. Mặt khác, thời gian phục hồi lại trạng thái làm việc bình thƣờng của các đƣờng dây bị sự cố cũng bao gồm cả thời gian để tìm vị trí sự cố. Điều này có thể đạt đƣợc bằng cách tính toán ƣớc lƣợng chính xác vị trí sự cố giúp cho khâu xử lý sự cố đƣợc tiến hành nhanh nhất có thể [1]. 1.2. Các kết quả nghiên cứu đã công bố 1.2.1 Phƣơng pháp tính toán dựa trên trở kháng [2] Phƣơng pháp trở kháng đƣợc dùng phổ biến nhất trong các rơle khoảng cách kỹ thuật số đƣợc đặt trong trạm biến áp để bảo vệ cho các đƣờng dây. Ngoài trở kháng, khi xảy ra sự cố rơle còn tính toán và ghi lại các thông số sự cố trong bản ghi của rơle nhƣ: dạng sự cố, vùng sự cố, vị trí sự cố, giá trị tức thời của điện áp và dòng điện xung quanh thời điểm sự cố... Việc xác định vị sự cố bằng rơle khoảng cách trong thực tế còn gặp nhiều sai số do những nguyên nhân khác nhau nhƣ: ảnh 12
hƣởng của điện trở quá độ đến đến sự làm việc của bộ phận khoảng cách, ảnh hƣởng của trạm trung gian, ảnh hƣởng của tổ nối dây máy biến áp, ảnh hƣởng của sai số máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU), sai số của rơle do thành phần tự do gây ra khi tính toán các giá trị hiệu dụng, độ không l tƣởng của các bộ lọc số, sai số do các bộ chuyển đổi AD, sai số của các thiết bị đo góc pha, việc tính toán cài đặt và chỉnh định rơle cũng nhƣ do việc đ loại bỏ các thành phần tín hiệu biến thiên nhanh dẫn tới mất đi một phần thông tin trong tín hiệu..., từ đó dẫn đến việc xác định vị trí sự cố của rơle khoảng cách chƣa đƣợc chính xác. 1.2.1.1 Phƣơng pháp điện kháng đơn [3] Các giá trị điện áp, dòng điện đo lƣờng đƣợc ở đầu đƣờng dây sẽ đƣợc sử dụng để tính toán trở kháng của đƣờng dây đến vị trí điểm sự cố lsuco và đƣợc biểu diễn theo phƣơng trình (1.1). Khi trở kháng của đƣờng dây trên mỗi đơn vị chiều dài đ đƣợc xác định, khoảng cách sự cố có thể đƣợc tính toán theo các phƣơng trình (1.2) và (1.3) U A  lsuco .Z L .I A  U f (1.1) Trong đó:  U A : điện áp tại đầu nguồn A.  Z L : tổng trở của đƣờng dây  I A : dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A  lsuco : khoảng cách đến vị tr sự cố  U f : điện áp sự cố U A  lsuco .Z L .I A  R f .I f (1.2) Trong đó: I f là dòng điện sự cố R f là điện trở sự cố đƣợc minh họa trong hình 1.1 bên dƣới 13
Hình 1.1. Sơ đồ minh họa sự cố sử dụng phƣơng pháp điện kháng đơn Từ công thức (1.2) khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác định theo biểu thức (1.3): UA    lsuco   IA   Rf (1.3) ZL I  Zl  A  I   f  1.2.1.2 Phƣơng pháp TAKAGI [4] Phƣơng pháp Takagi cần cả các tín hiệu trƣớc khi xuất hiện sự cố và sau khi xuất hiện sự cố. Phƣơng pháp này cũng nâng cao đƣợc độ chính xác hơn so với phƣơng pháp điện kháng đơn nhƣ giảm bớt ảnh hƣởng của điện trở sự cố và làm giảm ảnh hƣởng của dòng tải. Sơ đồ minh họa nhƣ hình 1.2 Hình 1.2. Minh họa phƣơng pháp KATAGI trên mạch điện một pha hai nguồn Điện trở sự cố đƣợc tính toán theo biểu thức (1.4) 14
U A  ZC .I A .tanh  lsuco Rf  (1.4)  U '' A   tanh  lsuco  I '' A  . . j  ZC  trong đó:  UA: Điện áp tại đo lƣờng đầu nguồn A  Zl: Tổng trở của đƣờng dây  IA: Dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A  ZC: Tổng trở đặc tính   : Hệ số lan truyền  I '' A : Dòng điện xếp chồng, là sự chênh lệch giữa dòng điện sự cố và dòng điện trƣớc sự cố. Khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác định theo biểu thức (1.5): I m (U A .I ''*A ) lsuco  (1.5) I m ( Z L .LA .I ''*A ) Trong đó: Z L   .Z C (1.6) 1.2.1.3 Phƣơng pháp TAKAGI cải tiến [5] Phƣơng pháp Takagi cải tiến này cũng còn đƣợc gọi là phƣơng pháp dòng điện thứ tự không. Phƣơng pháp này không yêu cầu dữ liệu trƣớc sự cố vì nó sử dụng dòng điện thứ tự không thay vì xếp chồng dòng điện của sự cố chạm đất. Vị trí sự cố trong phƣơng pháp này đƣợc tính toán trong phƣơng trình (1.7): I m (U A .I R .e j ) * lsuco  (1.7) I m ( Z1L .I A .I * .e  j ) R Trong đó:  I R : Dòng điện thứ tự không, I R - liên hợp phức của ảnh dòng điện thứ tự * không   : Góc dòng điện thứ tự không 15
 Z1L : Tổng trở thứ tự thuận của đƣờng dây  U A : Điện áp tại đo lƣờng đầu nguồn A  I A : Dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A  lsuco : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A Phƣơng pháp điện kháng đơn có ƣu điểm nổi bật là đơn giản, dễ lắp đặt, không cần phải đồng bộ giữa các thiết bị, ... tuy nhiên có nhƣợc điểm là dễ bị ảnh hƣởng lớn bởi các nguồn nhiễu nhƣ sự bất tƣơng ứng của đƣờng dây (ví dụ do không hoán vị dây dẫn), ảnh hƣởng của thành phần thứ tự không hay của hỗ cảm giữa các đƣờng dây, ... Nhƣợc điểm của phƣơng pháp Takagi là ta cần phải biết chính xác đƣợc các thông số của dòng điện pha sự cố ngay trƣớc thời điểm xuất hiện sự cố. Các sai lệch trong các thông số này sẽ tạo thành sai số lớn trong việc ƣớc lƣợng vị trí sự cố. Còn trong phƣơng pháp Takagi cải tiến ta không cần d ng giá trị của dòng điện trƣớc sự cố nhƣng lại phải xác định đƣợc góc pha của dòng điện thứ tự 0. Đây cũng là một nguồn sai số lớn của phƣơng pháp. 1.3 Mục đ ch của đề tài  Xây dựng đƣợc một phƣơng pháp mới trong việc xác định vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải mà không yêu cầu biết trƣớc thông số của đƣờng dây và tổng trở ngắn mạch  Xây dựng đƣợc phần mềm mô phỏng sự cố và tính toán đƣợc vị trí sự cố có độ chính xác cao 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu và đƣa ra phƣơng pháp mới xác định vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện. Một số công cụ và phần mềm mô phỏng sử dụng trong luận văn  Đƣờng dây truyền tải điện và các dạng sự cố trên đƣờng dây  Tính toán để xác định vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải 16
 Đồng bộ hóa dữ liệu dựa trên hệ thống GPS để đƣa ra giải thuật tính toán xá định vị trí sự cố  Các phần mềm sử dụng trong luận văn: ATP - EMTP, Matlab 7.1, …. Phạm vi nghiên cứu:  Trong phạm vi nghiên cứu này, luận văn chỉ tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ đồng bộ đo lƣờng (SMT) trên cơ sở hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để xác định vị trí sự cố nhanh nhất  Ứng dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng một số dạng ngắn mạch trên đƣờng dây truyền tải điện để giả định sự cố quá trình nghiên cứu.  Nghiên cứu về l thuyết và các mô hình tính toán xử l tín hiệu trên hệ thống GPS để xác định vị trí điểm sự cố trên đƣờng dây truyền tải. 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu  Nghiên cứu phƣơng pháp xử lý tín hiệu của công nghệ đồng bộ hóa đo lƣờng (SMT) và GPS để từ đó xác định vi trí sự cố  Nghiên cứu phƣơng pháp biến đổi nhanh chuổi sóng mang (FFT)  Dựa vào công nghệ đồng bộ hóa đo lƣờng để thu đƣợc kết quả từ hệ thống GPS, từ đó xác định đƣợc vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải mà không cần biết trƣớc thông số đƣờng dây [6,7,8,9]. 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu - Giả định sự cố trên đƣờng dây truyền tải - Mô phỏng sự cố và phân tích sự cố trên phần mềm Matlab 1.7 Điểm mới của luận văn Sử dụng một phƣơng pháp xác định vị trí sự cố mà không cần biết trƣớc thông số của đƣờng dây 17