Xác định điểm ngắn mạch bằng phương pháp tổng trở - Khóa luận tốt nghiệp

T R Ầ N V Ă N H O À N G X Á C Đ ỊN H Đ IỂ M N G Ắ N M Ạ C H B Ằ N G P H Ƣ Ơ N G P H Á P T Ổ N G T R Ở TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ TRẦN VĂN HOÀNG K H O A C Ô N G N G H Ệ Đ IỆ N THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018 ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ Giáo viên hƣớng dẫn NCS Phạm Quốc Khanh Sinh viên thực.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN TRẦN VĂN HỒNG XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ TRẦN VĂN HỒNG KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018 ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ Giáo viên hƣớng dẫn :NCS Phạm Quốc Khanh Sinh viên thực :Trần Văn Hồng Lớp :DHDI10C TP.Hồ Chí Minh, 2018 14052631 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên đƣợc giao đề tài - Trần Văn Hoàng MSSV: 14052631 Tên đề tài XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ Nội dung - Khái niệm ,Các trƣờng hợp ngắn mạch, tầm quan trọng việc xác định vị trí ngắn mạch - Các phƣơng trình tốn nhằm xác định góc bù đồng hai đầu dây dẫn xác định vị trí ngắn mạch - Chƣơng trình xác định vị trí ngắn mạch matlab Kết - Biết hiểu trƣờng hợp ngắn mạch, tầm quan trọng việc xác định điểm ngắn mạch - Tìm đƣợc phƣơng trình tốn để tính thơng số liên quan - Tìm góc đồng điểm xảy cố hệ thống Giảng viên hƣớng dẫn Tp Hồ Chí Minh, ngày ,tháng Sinh viên ,năm 2018 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU CHƢƠNG 2: TỔNG QUÁT 2.1 KHÁI NIỆM NGẮN MẠCH 2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY NGẮN MẠCH 2.3 HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 2.4 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH 2.5 CÁC LOẠI SỰ CỐ NGẮN MẠCH LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 2.5.1 g n m h m t ph 2.5.2 g n m h h i ph 2.5.3 g n m h h i ph h m t 2.5.4 g nm h h m t 11 2.6 ph h m t HỒ QUANG ĐIỆN 13 2.6.1 Hiện tượng hồ qu ng iện 13 2.6.1.1 Khái niệm chung 13 2.6.1.2 Quá trình phát sinh hồ quang 13 2.6.1.3 Quá trình dập tắt hồ quang 15 2.6.2 qu ng iện s 2.6.3 iện tr hồ qu ng iện s 2.7 ng n m h ường dây tải iện 15 ng n m h 16 CÁC GIẢI PHÁP LIÊN QUAN 17 2.7.1 Phương pháp xung phản x 17 2.7.2 Phương pháp phân tí h s ng truy n 20 2.7.3 Phương pháp t ng tr 22 CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG TRÌNH TỐN 23 3.1 ĐỊNH SỰ CỐ NGẮN MẠCH DỰA TRÊN TỔNG TRỞ 23 3.2 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH ĐỊNH VỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH 27 CHƢƠNG 4:XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TRÊN MATLAB 29 4.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 29 4.2 CHƢƠNG TRÌNH TÌM VỊ TRÍ NGẮN MẠCH 30 4.2.1 Trường hợp g ồng b  th y i,vị trí s c khơng th y i 30 4.2.1.1 Trƣờng hợp   10 30 4.2.1.2 Trƣờng hợp   20 32 4.2.1.3 Trƣờng hợp   40 33 4.2.1.4 Trƣờng hợp   50 35 4.2.1.5 Trƣờng hợp   70 37 4.2.1.6 Trƣờng hợp   100 40 4.2.2 Trường hơp g ồng b khơng th y i, vị trí s c th y i 41 4.2.2.1 Trƣờng hợp m=0.1 42 4.2.2.2 Trƣờng hợp m=0.2 43 4.2.2.3 Trƣờng hợp m=0.4 45 4.2.2.4 Trƣờng hợp m=0.7 48 4.3 TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC TRƢỜNG HỢP SỰ CỐ TRÊN 50 4.3.1 G ồng b th y 4.3.2 G ồng b khơng th y 4.4 i, vị trí s c không i 50 i, vị trí s c th y i 50 NHẬN XÉT 50 Hình 2.1 Ngắn mạch pha chạm đất Hình 2.2 Dạng sóng d ng điện có cố ngắn m h pha chạm đất Hình 2.3 Dạng sóng điện áp có cố ngắn mạch pha chạm đất Hình 2.4 Ngắn mạch hai pha chạm Hình 2.5 Dạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch hai pha Hình 2.6 Dạng sóng điện áp có cố ngắn mạch hai pha Hình 2.7 Ngắn mạch hai pha chạm đất Hình 2.8 Dạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch hai pha chạm đất Hình 2.9 Dạng sóng điện áp có cố ngắn mạch hai pha chạm đất 10 Hình 2.10 Ngắn mạch ba pha chạm đất 11 Hình 2.11 Dạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch ba pha 12 Hình 2.12 Dạng sóng điện áp có cố ngắn mạch ba pha 12 Hình 2.13 Phƣơng thức bơm xung vào cáp ngầm 18 Hình 2.14 Dạng sóng xung tới xung phản xạ 19 Hình 2.15 Sự lan truyền sóng cao tần có ngắn mạch 20 Hình 2.16 Tín hiệu điện áp bus miền thời gian 21 Hình 2.17 Phổ tín hiệu điện áp qua biến đổi wavelet liên tục 21 Hình 2.18 Mạch tƣơng đƣơng ngắn mạch pha chạm đất 22 Hình 3.1 Sự cố đƣờng dây truyền tải ba pha 23 Hình 3.2 Lƣu đồ chƣơng trình định vị cố ngắn mạch 27 Hình 4.1 mơ hình ngắn mạch pha 29 Hình 4.2 kết trƣờng hợp   10 31 Hình 4.3 kết trƣờng hợp   20 33 Hình 4.4 kết trƣờng hợp   40 35 Hình 4.5 kết trƣờng hợp   50 37 Hình 4.6 kết trƣờng hợp   70 39 Hình 4.7 kết trƣờng hợp   100 41 Hình 4.8 trƣờng hợp m=0.1 43 Hình 4.9 trƣờng hợp m=0.2 45 Hình 4.10 trƣờng hợp m=0.4 47 Hình 4.11 trƣờng hợp m=0.7 49 LỜI CẢM ƠN Suốt thời gian bốn năm học tập trƣờng Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, em học hỏi đƣợc nhiều kiến thức học tập sống thông qua giúp đỡ tận tình quý Thầy, Cô việc truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm sống hành trang vững sau trƣờng nhƣ định hƣớng tƣơng lai Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  Ban giám hiệu trƣờng ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh  Ban Chủ nhiệm Khoa Điện  Thầy Phạm Quốc Khanh hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình em hồn thành tốt đồ án  Các quý Thầy, Cô môn Kỹ thuật Điện  Cảm ơn tới tất bạn lớp DHDI10C bạn bè xung quanh gắn bó, động viên suốt q trình học tập trƣờng Em xin chân thành cảm ơn Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng Hình 4.6 kết trƣờng hợp   70 39 Khóa luận tốt nghiệp 4.2.1.6 Trần Văn Hoàng Trƣờng hợp   100 Từ thơng số dựa vào hình 4.1 ta tính đƣợc d ng ngắn mạch I A , I B I A  5.13  2.88 j , I B  1.54  0.64544 j I A'  I A    4.55  3.73 j ,d ng điện sau cộng góc đồng U A'  U A    9.85  1.74 j ,điện áp sau cộng góc đồng Từ thông số U ' A , I ' A , U B , I B nhập vào chƣơng trình : close all clc; l=10; R=1; X=4; a1=9.85; b1=-1.74; a2=4.55; b2=-3.73; a3=9.96; b3=0.87; a4=1.54; b4=-0.64544; c1= R*a2-X*b2; c2= R*b2 +X*a2; c3= R*a4- X*b4; c4= R*b4 +X*a4; a= -c3*a1-c4*b1-c1*a3-c2*b3+c1*c3+c2*c4; b= c4*a1-c3*b1-c2*a3+c1*b3+c2*c3-c1*c4; c= c2*a1-c1*b1-c4*a3+c3*b3; del= zeros(30,1); del1= zeros (31,1); for i= 1:30 del(i)= del1(i); f1= b*cos(del (i)) +a*sin(del (i)) +c; f2= a*cos(del (i))-b*sin(del (i)); del1(i+1) =del (i)-(f1/f2); d=abs(del1(i+1)-del(i)); end disp ('goc dong bo: '); del1(i+1)*180/pi 40 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hoàng disp('diem ngan mach: '); m=(a1*sin(del1(i+1))+b1*cos(del1(i+1))b3+c4)/(c1*sin(del1(i+1))+c2*cos(del1(i+1))+c4); m=m*l kết nhận đƣợc nhƣ hình (4.7): Hình 4.7 kết trƣờng hợp   100 4.2.2 Trƣờng hơp g c đồng không thay đổi, vị tr cố thay đổi Thông số chung đƣờng dây: chiều dài đƣờng dây :l=10km Điện áp đầu A: U A  10  kV  Điện áp đầu B: U B  1050  9.962  0.872 j  kV  Tổng trở đƣờng dây: Z   j Điện trở ngắn mạch : R f  1 41 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng Góc đồng :   30 4.2.2.1 Trƣờng hợp m=0.1 Từ thông số dựa vào hình 4.1 ta tính đƣợc d ng ngắn mạch I A , I B I A  7.26  2.45 j , I B  1.03  0.206 j I A'  I A    5.079  2.969 j ,d ng điện sau cộng góc đồng U A'  U A    9.986  0.523 j ,điện áp sau cộng góc đồng Từ thơng số U ' A , I ' A , U B , I B nhập vào chƣơng trình : close all clc; l=10; % chiều dài đƣờng dây R=1; X=4; a1=9.986; % phần thực điện áp đầu A b1=-0.523; % phần ảo điện áp đầu A a2=7.12; % phần thực d ng điện đầu A b2=-2.83; % phần ảo d ng điện đầu A a3=9.96; % phần thực điện áp đầu B b3=0.87; % phần ảo điện áp đầu B a4=1.03; % phần thực d ng điện đầu B b4=-0.206; % phần ảo d ng điện đầu B c1= R*a2-X*b2; c2= R*b2 +X*a2; c3= R*a4- X*b4; c4= R*b4 +X*a4; a= -c3*a1-c4*b1-c1*a3-c2*b3+c1*c3+c2*c4; b= c4*a1-c3*b1-c2*a3+c1*b3+c2*c3-c1*c4; c= c2*a1-c1*b1-c4*a3+c3*b3; del= zeros(30,1); del1= zeros (31,1); for i= 1:30 del(i)= del1(i); f1= b*cos(del (i)) +a*sin(del (i)) +c; f2= a*cos(del (i))-b*sin(del (i)); del1(i+1) =del (i)-(f1/f2); d=abs(del1(i+1)-del(i)); end 42 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hoàng disp ('goc dong bo: '); del1(i+1)*180/pi disp('diem ngan mach: '); m=(a1*sin(del1(i+1))+b1*cos(del1(i+1))b3+c4)/(c1*sin(del1(i+1))+c2*cos(del1(i+1))+c4) kết nhận đƣợc nhƣ hình (4.8): Hình 4.8 trƣờng hợp m=0.1 4.2.2.2 Trƣờng hợp m=0.2 I A  5.13  2.88 j , I B  1.54  0.645 j I A'  I A    4.97  3.14 j ,d ng điện sau cộng góc đồng U A'  U A    9.986  0.523 j ,điện áp sau cộng góc đồng Từ thông số U ' A , I ' A , U B , I B nhập vào chƣơng trình : close all clc; l=10; 43 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hoàng R=1; X=4; a1=9.986; b1=-0.523; a2=4.97; b2=-3.14; a3=9.96; b3=0.87; a4=1.54; b4=-0.645; c1= R*a2-X*b2; c2= R*b2 +X*a2; c3= R*a4- X*b4; c4= R*b4 +X*a4; a= -c3*a1-c4*b1-c1*a3-c2*b3+c1*c3+c2*c4; b= c4*a1-c3*b1-c2*a3+c1*b3+c2*c3-c1*c4; c= c2*a1-c1*b1-c4*a3+c3*b3; del= zeros(30,1); del1= zeros (31,1); for i= 1:30 del(i)= del1(i); f1= b*cos(del (i)) +a*sin(del (i)) +c; f2= a*cos(del (i))-b*sin(del (i)); del1(i+1) =del (i)-(f1/f2); d=abs(del1(i+1)-del(i)); end disp ('goc dong bo: '); del1(i+1)*180/pi disp('diem ngan mach: '); m=(a1*sin(del1(i+1))+b1*cos(del1(i+1))b3+c4)/(c1*sin(del1(i+1))+c2*cos(del1(i+1))+c4) kết nhận đƣợc nhƣ hình (4.9): 44 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng Hình 4.9 trƣờng hợp m=0.2 4.2.2.3 Trƣờng hợp m=0.4 I A  2.899  2.29 j , I B  2.27  1.43 j I A'  I A    2.77  2.44 j ,d ng điện sau cộng góc đồng U A'  U A    9.986  0.523 j ,điện áp sau cộng góc đồng Từ thơng số U ' A , I ' A , U B , I B nhập vào chƣơng trình : close all clc; l=10; R=1; X=4; a1=9.986; b1=-0.523; a2=2.77; b2=-2.44; a3=9.96; b3=0.87; a4=2.27; 45 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng b4=-1.43; c1= R*a2-X*b2; c2= R*b2 +X*a2; c3= R*a4- X*b4; c4= R*b4 +X*a4; a= -c3*a1-c4*b1-c1*a3-c2*b3+c1*c3+c2*c4; b= c4*a1-c3*b1-c2*a3+c1*b3+c2*c3-c1*c4; c= c2*a1-c1*b1-c4*a3+c3*b3; del= zeros(30,1); del1= zeros (31,1); for i= 1:30 del(i)= del1(i); f1= b*cos(del (i)) +a*sin(del (i)) +c; f2= a*cos(del (i))-b*sin(del (i)); del1(i+1) =del (i)-(f1/f2); d=abs(del1(i+1)-del(i)); end disp ('goc dong bo: '); del1(i+1)*180/pi disp('diem ngan mach: '); m=(a1*sin(del1(i+1))+b1*cos(del1(i+1))b3+c4)/(c1*sin(del1(i+1))+c2*cos(del1(i+1))+c4) 46 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng Hình 4.10 trƣờng hợp m=0.4 47 Khóa luận tốt nghiệp 4.2.2.4 Trần Văn Hoàng Trƣờng hợp m=0.7 I A  1.54  1.12 j , I B  4.26  2.4 j I A'  I A    1.4793  1.199 j ,d ng điện sau cộng góc đồng U A'  U A    9.986  0.523 j ,điện áp sau cộng góc đồng Từ thơng số U ' A , I ' A , U B , I B nhập vào chƣơng trình : close all clc; l=10; R=1; X=4; a1=9.986; b1=-0.523; a2=1.4793; b2=-1.199; a3=9.96; b3=0.87; a4=4.26; b4=-2.4; c1= R*a2-X*b2; c2= R*b2 +X*a2; c3= R*a4- X*b4; c4= R*b4 +X*a4; a= -c3*a1-c4*b1-c1*a3-c2*b3+c1*c3+c2*c4; b= c4*a1-c3*b1-c2*a3+c1*b3+c2*c3-c1*c4; c= c2*a1-c1*b1-c4*a3+c3*b3; del= zeros(30,1); del1= zeros (31,1); for i= 1:30 del(i)= del1(i); f1= b*cos(del (i)) +a*sin(del (i)) +c; f2= a*cos(del (i))-b*sin(del (i)); del1(i+1) =del (i)-(f1/f2); d=abs(del1(i+1)-del(i)); end disp ('goc dong bo: '); del1(i+1)*180/pi 48 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hoàng disp('diem ngan mach: '); m=(a1*sin(del1(i+1))+b1*cos(del1(i+1))b3+c4)/(c1*sin(del1(i+1))+c2*cos(del1(i+1))+c4) Hình 4.11 trƣờng hợp m=0.7 49 Khóa luận tốt nghiệp 4.3 4.3.1 Trần Văn Hoàng Tổng hợp Kết trƣờng hợp cố G c đồng thay đổi, vị tr cố không đổi Sự cố chạm đất pha A 4.3.2 Vị trí cố thực Góc bù thực tế Vị trí cố Góc bù tính tế (km) (độ) tính đƣợc (km) đƣợc (độ) Lần 2 0.89 Lần 2 1.9 1.8 Lần 3.9 Lần 4.9 Lần 6.9 Lần 10 9.9 G c đồng không thay đổi, vị tr cố thay đổi Sự cố chạm đất pha A Vị trí cố thực tế (km) 4.4 Góc thực tế (độ) bù Vị trí cố tính đƣợc (km) Góc bù tính đƣợc (độ) Lần 1 3 Lần 2 3 Lần 4 Lần 7 2.7 Nhận xét Qua kết tính tốn giá trị ghi nhận đƣợc trình tính tốn, số nhận xét đƣợc rút nhƣ sau: − Dữ liệu mô cố ngắn mạch đƣờng dây đáng tin cậy tƣơng đƣơng với kết thu đƣợc thực tế vận hành lƣới điện truyền tải 50 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng − Phƣơng pháp xác định góc lệch đồng đồ án có độ xác cao, đáng tin cậy có tính khả thi cao − Kết tính vị trí ngắn mạch gần sát với thực tế có độ tin cậy cao 51 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hoàng KẾT LUẬN CHUNG Sau thời gian tìm hiểu hồn thiện đề tài “Xá ịnh iểm ng n m ch phương pháp t ng tr ” đề tài đƣợc lựa dựa tính cấp thiết thực tiễn vấn đề xác định vị trí cố ngắn mạch hệ thống truyền tải thời gian làm đề tài em học hỏi đƣợc nhiều kỹ kinh nghiệm quý báu hƣớng dẫn nhiệt tình từ thầy Ncs.Phạm Quốc Khanh kết mà em đạt đƣợc biết đƣợc trƣờng hợp ngắn mạch ,sự quan trọng việc xác định điểm xảy cố ,các biểu thức tính tốn ngắn mạch giải thuật xác định điểm xảy cố ngắn mạch áp dụng để tìm điểm ngắn mạch 52 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sushma Ghimire ,Analysis of Fault location methods on transmission lines - PGS-TS Lã Văn Út,ngắn mạch hệ thống điện - Phạm Khánh Tùng ,Giáo trình Lý thuyết mạch - P F Gale, B Tech, and D Ph, “Cable-fault location by impulse-current method,” vol 122, no 4, pp 403–408, 1975 Qinghai Shi and Olfa Kanoun, “A New Algorithm for Wire Fault Location Using Time-Domain Reflectometry,” IEEE Sens J., vol 14, no 4, pp 1171–1178, 2014 A Borghetti, S Corsi, C A Nucci, M Paolone, L Peretto, and R Tinarelli, “On the use of continuous-wavelet transform for fault location in distribution power systems,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 28, no SPEC ISS., pp 608–617, 2006 D W P Thomas, R J Carvalho, and E T Pereira, “Fault Location in Distribution Systems Based on Traveling Waves,” 2003 J Sadeh, E Bakhshizadeh, and R Kazemzadeh, “A new fault location algorithm for radial distribution systems using modal analysis,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 45, no 1, pp 271–278, 2013… - - - 53 ... đề tài XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ Nội dung - Khái niệm ,Các trƣờng hợp ngắn mạch, tầm quan trọng việc xác định vị trí ngắn mạch - Các phƣơng trình tốn nhằm xác định góc... đồng hai đầu dây dẫn xác định vị trí ngắn mạch - Chƣơng trình xác định vị trí ngắn mạch matlab Kết - Biết hiểu trƣờng hợp ngắn mạch, tầm quan trọng việc xác định điểm ngắn mạch - Tìm đƣợc phƣơng... b : d ng điện ngắn mạch đầu nguồn A nguồn B (kA) Zm :tổng trở từ đầu nguồn A đến điểm ngắn mạch (  ) Z (1 m ) :tổng trở từ đầu nguồn B đến điểm ngắn mạch (  ) Rf : : trở ngắn mạch (  ) 29