Phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia

i I H C QU C GIA TP HCM I H C BÁCH KHOA NGUY N NG C HUY T NG TR NH V TRÍ S C D A TRÊN TRONG M NG PHÂN PH I HÌNH TIA Chuyên ngành: Thi t b , m Mã s : 60.52.50 n LU TP H CHÍ MINH, tháng ii c hoàn thành t i: Cán b i h c Bách Khoa – ng d n khoa h c : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu c b o v t Thành ph n H i h c Bách Kho m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H ng ch m b o v lu Xác nh n c a Ch t ch H lu CH T CH H môn qu n lý chuyênngành sau c s a ch a (n u có) N– NT iii I H C QU C GIA TP.HCM C NG HÒA XÃ H I CH NG I H C BÁCH T NAM c l p - T - H nh phúc KHOA NHI M V LU MSHV: 11180108 27/01/1983 Ngh An 60.52.50 TÀI: 4B NH V TRÍ S C D A TRÊN T NG TR TRONG M NG PHÂN PH I HÌNH TIA II NHI M V VÀ N I DUNG: - Nghiên c u phân ph i hình tia nh v trí s c d a t ng tr m ng - Áp d vào n dây th c t III NGÀY GIAO NHI M V :02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V :21/06/2013 V CÁN B NG D N : PGS.TS NGUY N HOÀNG VI T Tp HCM, ngày tháng 1B 2B (H tên ch ký) 3B (H tên ch ký) – (H tên ch ký) vi u tiên, xin chân thành c n- nT - u th th y Nguy n Hoàng Vi t-Gi ng i h c Bách Khoa – ng d n t n t Chí Minh, ng viên tơi hồn thành lu n t t c Quý Th y, Cô ng d y, trang b cho nh ng ki n th c r t b ích quí báu su t trình h c t p t Xin c ln bên c nh t o m i ng u ki n thu n l i cho h c t p công tác Xin c t t c b n bè trình h c t Xin c ng viên h tr cho r t nhi u t th i gian th c hi n lu Anh, B n h c viên Cao h c (khóa 2011) ngành Thi t b,m i h c Bách Khoa – ng i giành nh ng tình c m sâu s c nh t, ln bên c khuy t qua nh ng viên, t th c hi n lu Tp H Chí Minh, tháng i th c hi n NGUY N NG C HUY vii TÓM T T LU Lu xu t s d ng ng tr ng n m ch m ng phân ph i hình tia áp có s n t gi i nh v trí s d ng tín hi u dịng u cu i tr m phân ph i có x n s khơng cân b ng s n có c a m ng phân ph i v i t i m t pha, hai pha r nhánh, thu nh v trí s c b t ngu n t vi c s d ng phân tích thành ph phân tích thành ph n ix ng d ng ma tr n dòng phân ph i c hình thành t thành ph n t ng tr h th ng tín hi u dòng n áp ba pha ch ng ch p (Superimposed) V gi i quy t b ng vi c ki m tra dòng s c qu c ng ph c t c ng pha khơng có s c Hi u c trình bày qua kh o sát t t c lo i ng n m i ng c a t ng tr ngu n, t ng tr ng n m ch….D a k t qu kh o sát cho ta th c ph m vi ng d ng c THESIS SUMMARY This thesis proposes a new impedance-based fault location method suitable for radial distribution systems In this method we use the fundamental phasor components of voltage and current singals avaible at the distribution sustation end only.Considering the unbalanced nature of the distribution network with singlephase and two-phase laterals, and unbalanced loads the fault location algorithm is derived using phase-component analysis The methodology is based on the duringfault and pure-fault values of current phasors at the measuring end of the feeder and the distribution matrix derived using the pure-fault equivalent circuit The multipleestimation problem which is one the main drawbacks of the one-end impedance based algorithm is solved in the present method using the estimated current information in the healthy phases The efficacy of the method is demonstrated by simulating different distribution system configurations with different source impedances, and fault types Based on the results of this study clearly shows the range of applications of the method viii ix M CL C i thi u chung 1.1 Lý ch 1.2 M c tiêu c 1.3 tài tài ng nghiên c u c a lu 1.4 i 1.5 m m i c a lu ng ph m vi nghiên c u 1.6 Giá tr th c ti n c a lu 1.7 N i dung lu T nh v trí s c 2.1 Gi i thi u 2.2 n sóng (TWs) 2.3 a vào t ng tr 2.3.1 2.3.2 2.3.3 11 d ng thành ph n dịng th t khơng v i c hi u ch nh ( d 12 2.3.4 ng dây tham s rãi 13 2.3.5 p ch ng thành ph n 16 C n 3.1 nh v trí s c d a t ng tr m ng phân ph i hình tia 19 3.2 3.3 V nh v trí s c h th ng v i nhi u t i r nhánh……… …….22 nh v trí s c ph c t p 24 3.4 Ví d minh h a 26 3.4.1 Tính tốn v trí s c 26 3.4.2 Mơ ph ng tính tốn v trí s c b ng matlab 32 x T Thu th p s li 4.1 T 37 4.2 Thu th p s li u phát 37 4.2.1 37 4.2.2 38 4.2.3 39 Mô ph ng 5.1 ng 42 5.2 Mô ph 42 5.3 K t qu mô ph c 47 5.3.1 Xét ng n m ch t i nhi u v n 47 5.3.2 K t qu xét lo i ng n m ch t i m t s 5.3.3 K t qu 5.3.4 Bi ns i c a t ng tr ngu n 51 k t qu xét t i 5.3.5 K t qu xét 5.3.6 Bi n n dây 48 ng c k t qu xét 5.3.7 K t qu xét ng c a t ng tr ngu n 52 n tr ng n m ch 58 ng c ng c n tr s c 59 n tr ng n m i v i ng n m ch pha 66 5.3.8 Bi k t qu xét ng c n tr ng n m ch i v i ng n m ch pha 68 K t lu xu ng phát tri n lu 6.1 K t lu n 75 6.2 ng phát tri n lu 76 TÀI LI U THAM KH O 77 PH L C 79 xi DANH M C CÁC HÌNH V Hình 2.1: ng dây truy n t n Hình 2.2: bi u di n sóng truy n Hình 2.3: Hình 2.4: S bi u di n ng n m 11 Hình 2.5: S nh T 13 Hình 2.6: M ng dây thơng s rãi 14 Hình 2.7: S Hình 3.1: ng n m ch d a x p ch ng thành ph n 16 19 Hình 3.2: H th ng có nhánh t i 22 Hình 3.3: H th ng phân ph i có n dây 24 Hình 3.4: Hình 3.5 h th ng dây 26 n m ch gi n 1-2 28 Hình 3.6 Thevenin ng n m ch gi Hình 3.7 mơ ph ng h th ng 32 Hình 4.1 39 Hình 4.2 40 Hình 5.1: n 1-2 28 n mô ph ng 42 Hình 5.2 Kh i ngu n AC pha 43 Hình 5.3: Kh i dây AC 240 44 Hình 5.4: Kh i dây AC 95 44 Hình 5.5: Kh i t i pha 45 Hình 5.6: Kh i t i pha 45 Hình 5.7: Kh i t o ng n m ch 46 Hình 5.8: Kh i l y m u 46 Hình 5.9: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 9-10 52 Hình 5.10: ng c a t ng tr ngu n ng n m n 9-10 53 Hình 5.11: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 9-10 53 Hình 5.12: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 13 54 xii Hình 5.13: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n13 54 Hình 5.14: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 14 55 Hình 5.15: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n14 55 Hình 5.16: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 11-12 56 Hình 5.17: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n 11-12 56 Hình 5.18: nh ng c a t ng tr ngu n ng n m n11-12 57 Hình 5.19: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m Hình 5.20: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha A,B n 9-10 59 n 9-10 60 Hình 5.21: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 9-10 60 Hình 5.22: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 61 Hình 5.23: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 61 Hình 5.24: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 62 Hình 5.25: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 14 62 Hình 5.26: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 14 63 Hình 5.27: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 14 63 Hình 5.28: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11-12 64 Hình 5.29: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11-12 64 Hình 5.30 : nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11-12 65 Hình 5.31: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 68 Hình 5.32: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 68 Hình 5.33: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 69 Hình 5.34: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 10-11 69 Hình 5.35: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 10-11 70 Hình 5.36: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 10-11 70 Hình 5.37: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11-12 71 Hình 5.38: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha B n 11-12 71 Hình 5.39: nh ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha C n 11-12 72 66 - n tr ng n m hi n di n c c bi ig bi u th c (3.13) làm m t n tr ng n m ch gi i thu t Vì v y th c t n tr ng n m ch s làm sai s 5.3.7 K t qu xét ng c n tr ng n m i v i ng n m ch pha t h u h t s c ng n m ch th c t ng n m ch m t pha m t nh ng y u t ta khơng th nh v trí ng n m ch ng hay ki n tr ng n m ch m ch ph thu c vào nhi u y u t có th i ng ti p xúc, lý ng n m ch…mà n s xem xét k n tr ng n m s ng sai s n tr ng n m ch l B ng5.16: K t qu n tr ng n ng c a t giá tr : 1, n tr ng n m ch ng n m ch pha n 13 Lo i ng n V m ch th c t trí Rs c 10 20 30 40 50 Pha A 298.948 300.189 301.637 303.154 304.741 306.397 Pha B 309.826 310.934 312.235 313.607 315.050 316.564 Pha C 300 (m) 292.653 293.816 295.175 296.605 298.104 299.671 67 B ng5.17: K t qu ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha n 10-11 Lo i ng n V m ch trí th c t Pha A Pha B Rs c 10 20 30 40 50 301.861 305.134 308.546 311.726 314.683 317.420 300(m) Pha C 305.709 307.370 309.024 310.481 311.747 312.826 299.919 302.146 304.412 306.467 308.316 309.965 B ng5.18: K t qu ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha n 11-12 Lo i ng n V m ch trí th c t Pha A Pha B Rs c 10 20 30 40 50 301.251 303.127 305.238 307.385 309.560 311.741 300(m) Pha C 302.366 303.251 305.238 305.341 306.451 310.819 300.442 301.581 302.872 304.225 305.578 307.037 B ng5.19: K t qu ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha n 11 Lo i ng n V m ch trí th c t Pha A Pha B Pha C Rs c 10 20 30 40 50 300.900 302.668 304.662 306.687 308.742 310.827 300(m) 305.852 306.673 307.621 308.607 309.631 310.693 297.595 298.654 299.865 301.112 302.393 303.708 68 5.3.8 Bi k t qu xét ng c n tr s c Hình 5.31: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 Hình 5.32: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 69 Hình 5.33: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 13 Hình 5.34: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 10- 11 70 Hình 5.35: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 10- 11 Hình 5.36: ng c a n tr ng n m ch ng n m 11 n 10- 71 Hình 5.37: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11- 12 Hình 5.38: ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha B 12 n 11- 72 Hình 5.39: ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha C n 11- 12 Hình 5.40: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11 73 Hình 5.41: ng c a n tr ng n m ch ng n m n 11 Hình 5.42: ng c a n tr ng n m ch ng n m ch pha C n 11 74 Nh n xét : - - V i nh ng k t qu th hi n rõ ph m vi có th áp d vi nh v trí s c h th ng phân ph i hình tia Khi ng n m ch m t pha v trí th c t 300 m h u h ng h p cho sai s i 10 n tr ng n m ch t Nh ng sai s thu m ng c n tr ng n m n tr ng n m ch không hi n di n thu t toán H uh tv ng h p ng n m ch m n tr ng n m v trí ng n m d n sai s 75 6: K T LU XU NG PHÁT TRI N LU 6.1 K t lu n: - nh v trí s c phù h p v i h th ng phân ph i s d ng d li u cu c trình bày Hi u qu c c ch ng minh b ng vi c mô ph ng v lo i ng n m ch khơng c n s d Thơng tin n tính tốn kho ng cách s c Tuy nhiên c n thi t khâu gi i quy t v ng ph c t p Các lo i ng n m có nhi c nh d dàng b ng cách quan l n c a dòng s c c a thi t b i tr m ho l n c a dịng s c tính tốn - D li u u c l p n tính tốn kho c quan sát tr ng thái xác nh (mô ph ng b ng matlab) nh xác v trí s c b ng giá tr pha c a dòng s c n áp xác Trong th c t d li u tr ng thái s c xác l c t vi c tách tín hi u t d li u t c th i s d ng phân tích s Fou có sai s tùy thu c vào phân tích Fourier - V ng ph c t c gi i quy l n c a dòng lúc s c pha khơng có s c d ng c tìm xác n dây t nhi u v trí có th c a ng n m ch ba pha ct nh xác v trí s c h p ba pha, nhiên cịn n u có nhi u v trí có kh ng p s c c - s r ng t i có t ng tr h ng s su t th i gian x y s c Tuy nhiên có th m r ng t i có th có t ng tr khác 76 6.2 ng phát tri n lu - Có th nh n th y r n dung c a cáp ng m s n dung s c b qua Trong t cl yt cs d ng h p hi u ng c a a n cáp ng Trong tính tốn t ng tr bên trái ph i c a nút n dây có s c n dây s u c s d ng có th - a c kho ng cách s c t toán ch áp d ng cho h th ng phân ph i ba pha –ba dây Tuy nhiên h th ng ba pha-b n dây có dây trung tính có th chuy i thành h th pha-ba dây b ng cách xu nh xác n dây Tóm l g p s c v trí s c c a t t c lo i ng n m ch ngo i tr ng n m ch ba pha m m nh cho sai s nh , s l n l p ph thu c vào t ng tr n dây ph nh y xác c a t ng tr n dây c cung c p cho thu t tốn Có th nh n th nh xác giá tr c a t ng tr c a n dây vi c không khó thơng s chi ti t c a n dây r t rõ ràng xác 77 TÀI LI U THAM KH O [1] K Ramar and A.A Eisa, “New Fault Location Algorithms for Overhead Transmission Lines,” Int J Power and Energy Syst , vol, no.2, pp 241 – 251,2008 [2] M Gilany, D K Ibrahim and E.S Tag Eldin, “ Traveling – Wave – Based Fault – Location Scheme for Multiend – Aged Underground Cable Systems,” IEEE Trans Power Delivery, Vol 22, no 1, pp 82- 88, 2007 [3] X Y Zheng, X.M Li, J Y Ding, Z.Y Duan, “ Study on Impedance – traveling Wave Assembled Algorithm in One-terminal Fault Location System for Transmission Lines” Third International Conference on DRPT2008, Nanjing, China, 6-9 April 2008 [4] F.H Magnago, and A Abur, “ Fault location using Wavelets,” IEEE Trans Power Delivery, Vol 11, no 3, pp 1475- 1480, 1998 [5] X A Qin, X.J Zeng, X.L Zhang, Z.W Li, “ Traveling Wave Based Distribution Lines Fault Location Using Hilber-Huang Transform,” IEEE Industrial Application Society, Annual Meeting, pp 1-5, 2008 [6] R K Aggarwal, Y Aslan, and A.T Johns, “ New concept in fault location for overhead distribution systems using superimposed components” Proc IEE Geer Transm Distrb vol.144,no.3,pp 309-316, May 1997 [7] Takagi, T., Yamakoshi, Y., Yamaura, M., Kondow, R and Matsushima, T.: ‘Development of a new type fault locator using the one-terminal voltage and current data’, IEEE Trans, Power Apparaturs and sytems,1982,PAS101, (8), PP.2892-2898 [8] Schweitzer III,E.O.: ‘A review of impedance-based fault locating experience, http://www.selinc.com/techpprs.htm, 1990, October, pp.1-31 78 [9] Xiaojuan Li : ‘ESTIMATIONS OF POWER SYSTEM FREQUENCY, PHASORS AND THEIR APPLICATIONS FOR FAULT LOCATION ON POWER TRANSMISSION LINES’ Master of Engineering science , The University of Western Australia, 2007 [10] Johns, A.T, Jamali, S and Haden,S.M.: ‘ New accurate transmission line fault location equipment’, IEEE Conference Publication 302,1989,pp.1-5 [11] R Das, M Sachdev, and T S Sidhu, “ A fault locator for radial subtransmission and distribution lines,” Proc Power Engineering society Summer Meeting, vol 1, pp 443- 448, 2000 [12] M Choi, S Lee, D Lee and B Jin, “A new fault location algorithm using direct circuit analysis for distribution systems,” IEEE Trans Powwer Delivery, vol.19, no 1, pp 35- 41 Jan 2004 [13] J Mora- Florez, V Brraera- Nunez and G Carrillo- Caicedo, “Fault Location in Power Distribution systems Using Learning Algorithm for Multivariable Data Analysis,” IEEE Trans Power Del., vol 22,no.3,pp.17151721, Jul 2007 [14] 0B and IEEE Guide for Determining Fault Location on AC Transmission Distribution Lines, IEEE Std C 37.114- 2004,( R 2009) 79 PH L C 80 LÝ L CH TRÍCH NGANG MSHV: 11180108 27/01/1983 Chuyên ngành: Thi t b , m ng n a ch liên l c: T Ngh An n Mã s : 60.52.50 c M , Qu ng Email: nguyenngochuyvn@yahoo.com o: - 9/2006 – 4/2011: sinh viên ngành k thu n– nt ng i h c Bách Khoa – - 9/2011- nay: h n– i h c ngành Thi t b , m nt Q trình cơng tác: - 3/2011 – nay: Làm vi c t i H c Bách Khoa – n, ... 27/01/1983 Ngh An 60.52.50 TÀI: 4B NH V TRÍ S C D A TRÊN T NG TR TRONG M NG PHÂN PH I HÌNH TIA II NHI M V VÀ N I DUNG: - Nghiên c u phân ph i hình tia nh v trí s c d a t ng tr m ng - Áp d vào n... v nh v trí s c Gi i thi u v nh v trí s c d a t ng tr m ng phân ph i hình tia T Áp d nh v trí s c d a t ng tr m ng phân ph i hình tia mô ph ng : K t lu ng phát tri n c tài 5 T NH V TRÍ S C... DANH M C CÁC HÌNH V Hình 2.1: ng dây truy n t n Hình 2.2: bi u di n sóng truy n Hình 2.3: Hình 2.4: S bi u di n ng n m 11 Hình 2.5: S nh T 13 Hình 2.6: