Đang tải... (xem toàn văn)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TR[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA Q TRÌNH TRUYỀN SĨNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA Q TRÌNH TRUYỀN SĨNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN: TS ĐỖ TRUNG HẢI Thái Nguyên 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Ngoài tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn, số liệu kết mô offline, thời gian thực dƣới hƣớng dẫn TS Đỗ Trung Hải Tác giả Nguyễn Văn Lâm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến nhà trƣờng Thầy, Cô trƣờng tận tình giúp tơi trang bị đƣợc tri thức mới, hữu ích, tạo điều kiện, mơi trƣờng thuận lợi suốt trình học tập thực luận văn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin đƣợc bày tỏ lời cám ơn đến Tiến sỹ Đỗ Trung Hải, ngƣời hƣớng dẫn khoa học khuyến khích, dẫn tận tình cho suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành cám ơn Ban Giám đốc, phịng chức bạn đồng nghiệp Cơng ty Điện lực Thái Nguyên hợp tác chia sẻ, cung cấp thông tin, tài liệu, số liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình ngƣời bạn động viên, hỗ trợ nhiều suốt trình học tập, làm việc thực luận văn Thái Nguyên, tháng 12 năm 2015 HỌC VIÊN Nguyễn Văn Lâm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC……………………………………………………………………………1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT……………………………….3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU……………………………………………………4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ………………………………… …… MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 11 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TỐN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 11 1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 12 1.2.1 Phương pháp tính tốn dựa trở kháng 12 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ điểm cố 19 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ đầu đƣờng dây………… 20 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRUYỀN SĨNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB-SIMULINK 21 2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TỐN VÀ CÁC THƠNG SỐ CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 21 2.2 MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 26 2.2.1 Các thơng số đặc trƣng cho truyền sóng đƣờng dây dài: 26 2.2.2 Truyền sóng điện từ đƣờng dây tải điện chế độ xác lập 27 2.2.3 Truyền sóng điện từ đƣờng dây tải điện chế độ cố : 30 2.3 CÔNG CỤ MATLAB-SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN 31 2.3.1 Giới thiệu Matlab 31 2.3.2 Giới thiệu Simulink 32 2.3.3 SimPowerSystems: Công cụ mô lƣới điện 36 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2.4 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG SĨNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY DÀI SỬ DỤNG CÔNG CỤ MATLAB/SIMULINK 41 CHƢƠNG :ỨNG DỤNG WAVELET PHÂN TÍCH SĨNG PHẢN HỒI CHỦ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3.1 PHÂN TÍCH PHỔ CỦA TÍN HIỆU SỬ DỤNG BIẾN ĐỔI FOURRIER 44 3.2 CƠNG CỤ WAVELET TRONG PHÂN TÍCH TÍN HIỆU 47 3.2.1 Phân tích phổ wavelet (sóng nhỏ) 48 3.2.2 Thuật tốn phân tích tín hiệu wavelet 54 3.3 ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ PHÂN TÍCH WAVELET 55 3.4 ỨNG DỤNG WAVELET ĐỂ PHÂN TÍCH SĨNG PHẢN HỒI TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 57 CHƢƠNG CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 63 4.1.MƠ HÌNH MƠ PHỎNG: 63 4.2 KHI ĐƢỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: 65 4.3 KHI ĐƢỜNG DÂY SỰ CỐ: 68 4.3.1 Sự cố pha: 68 4.3.1 Sự cố pha: 71 4.3.1 Sự cố pha chạm đất: 74 4.3.1 Sự cố pha: 75 4.4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị R0 Điện trở đơn vị chiều dài đƣờng dây /km L0 Điện cảm đơn vị chiều dài đƣờng dây H/km H0 Điện dung đơn vị chiều dài đƣờng dây F/km G0 Điện dẫn đơn vị chiều dài đƣờng dây S/km Vref Sóng tín hiệu điện áp phản hồi V Vinc Sóng tín hiệu điện áp chiều có biên độ Vinc (sóng tới) V V Vận tốc truyền sóng đƣờng dây truyền tải điện I Dòng điện A l Chiều dài đƣờng dây km Chiều dài từ đầu đƣờng dây đến điểm cố km Rf Điện trở cố IF Dòng điện cố A ZL Tổng trở đƣờng dây hệ số khúc xạ hệ số phản xạ Lfault Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Km/s http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Vận tốc truyền sóng đƣờng dây truyền tải điện…………………………68 Bảng 2: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất………………70 Bảng 3: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau…………………………………… 71 Bảng 4: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất…………… …73 Bảng 5: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau………………………………… …73 Bảng 6: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất…………… …75 Bảng 7: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau……………………………… 75 Bảng 8: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha ……………………….…77 Bảng 9: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau…………………………………… 77 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ minh họa cố đƣờng dây truyền tải sử dụng phƣơng pháp điện 14 kháng đơn Hình 1.2: Minh họa phƣơng pháp TAKAGI mạch điện pha hai nguồn 16 Hình 1.3: Sự lan truyền phản xạ sóng dịng điện đƣờng dây 19 Hình 2.1: Sơ đồ thay đƣờng dây 21 Hình 2: Bố trí dây dẫn cột theo hình tam giác a)Dây dẫn đặt đỉnh tam giác 25 b)Dây dẫn đặt đỉnh tam giác Hình 2.3: Bố trí dây dẫn cột theo mặt phẳng nằm ngang 25 Hình 2.4: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng để giải tốn truyền sóng 27 Hình 2.5: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng mạch có tải trở 28 Hình 2.6: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng mạch 29 Hình 2.7: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng mạch có tải R song song L 29 Hình 2.8: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng mạch R song song C 30 Hình 2.9: Mơ hình Petersen tƣơng đƣơng mạch R song song C 30 Hình 2.10: Giao diện Simulink 33 Hình 2.11: Thƣ viện khối nguồn 34 Hình 2.12: Thƣ viện khối hiển thị 35 Hình 2.13: Cơng cụ mơ SimPowerSystems 36 Hình 2.14: Thƣ viện khối nguồn SimPowerSystems 37 Hình 2.15: Thƣ viện Elements SimPowerSystems 38 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.16: Block cài đặt thông số cho đƣờng dây thông số dải 38 Hình 2.17: Block cài đặt thơng số cho máy cắt pha 39 Hình 2.18: Block cài đặt thơng số cho cổng kết nối 40 Hình 2.19: Thƣ viện khối đo lƣờng 40 Hình 2.20: Giao diện cài đặt thơng số mơ simulink 41 Hình 2.21: Mơ hình mơ xác định thành phần sóng lan truyền phản xạ 41 đƣờng dây pha khơng có cố đƣờng dây Hình 2.22: Mơ hình nguồn phát xung chiều pha 42 Hình 2.23: Mơ hình thiết bị đo tín hiệu phản hồi từ điểm cố cuối đƣờng dây 43 Hình 2.24: Mơ hình cài đặt thơng số cố 43 Hình 3.1: Phổ Fourrier biên độ tín hiệu điều hịa (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ 45 Hình 3.2: Phổ Fourier tín hiệu bất định (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ) 46 Hình 3.3: Minh họa hàm có độ rộng hữu hạn 48 Hình 3.4: Hàm co dãn (trên) hàm sinh (dƣới) wavelet Haar 49 Hình 3.5: Một số wavelet kinh điển 50 Hình 3.6: Cấu trúc bƣớc liên tiếp phân tích tín hiệu ban đầu thành thành 51 phần chi tiết xấp xỉ Hình 3.7: Kết phân tích tín hiệu tuần hồn theo họ wavelet Daubechies bậc 52 (trên bên trái: tín hiệu gốc, cửa sổ lại: thành phần tách đƣợc) Hình 3.8: Kết phân tích tín hiệu bất định họ wavelet Daubechies (phía 51 bên trái: tín hiệu gốc, hình cịn lại: thành phần tách đƣợc từ tín hiệu ban đầu) Hình 3.9: Phân tích phổ tín hiệu hình sin() Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 54 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.10: Cơng cụ wavelet toolbox phần mềm matlab 56 Hình 3.11: Cơng cụ phân tích tín hiệu wavelet 56 Hình 3.12: Tín hiệu đo đƣợc đầu đƣờng dây có cố ngắn mạch pha vị trí 57 l=25km Hình 3.13: Phân tích tín hiệu hình 3.12 wavelet Daubechies bậc 58 Hình 3.14: Thành phần chi tiết d1 phân tích wavelet Daubechies bậc hình 58 ảnh phóng to tín hiệu Hình 3.15: Các thời điểm cần xác định biểu đồ điện áp đầu đƣờng dây để xác 59 định vị trí cố có Hình 3.16: Lƣu đồ thuật tốn sử dụng wavelet để xác định vị trí cố 60 Hình 3.17: Lƣu đồ thuật tốn xác định vận tốc sóng truyền đƣờng dây truyền tải 62 điện Hình 3.18: Lƣu đồ thuật tốn xác định vị trí cố đƣờng dây truyền tải điện 62 Hình 4.1: Mơ hình mơ xác định thành phần sóng lan truyền phản xạ 63 đƣờng dây pha khơng có cố đƣờng dây Hình 4.2: Mơ hình mơ xác định thành phần sóng lan truyền phản xạ 64 đƣờng dây pha có cố đƣờng dây Hình 4.3: Mơ hình mơ xác định thành phần sóng lan truyền phản xạ 64 đƣờng dây pha có cố đƣờng dây khơng có tải Hình 4.4: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khơng có cố tải P=50MW 66 Hình 4.5: Phân tích tín hiệu wavelet sử dụng matlab simulink 66 Hình 4.6: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khơng có cố tải P, Q hình ảnh 67 phóng to tín hiệu phản hồi từ cuối đƣờng dây Hình 4.7: Thành phần d1 tín hiệu điện áp phân tích wavelet từ tín hiệu đầu đƣờng dây khơng cố Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 67 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 4.8: Mơ hình phần tử cố pha 68 Hình 4.9: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha 20 km 69 Hình 4.10: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đo đƣợc cố pha 69 Hình 4.11: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đƣợc phóng to 69 Hình 4.12: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha 20 km 70 Hình 4.13: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đo đƣợc cố pha 70 20km Hình 4.14: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha 50 km 72 Hình 4.15: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 50Km 72 Hình 4.16: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đƣợc phóng to 72 Hình 4.17: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha 20 km 73 Hình 4.18: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha chạm đất 20 km 74 Hình 4.19: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha chạm đất 74 20Km Hình 4.20: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc cố pha 20 km 76 Hình 4.21: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 20Km 76 Hình 4.22: Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 20Km phóng 76 to đoạn tín hiệu cố Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Hệ thống điện hệ thống phức tạp cấu trúc vận hành, xảy cố phần tử hệ thống ảnh hƣởng đến độ tin cậy cung cấp điện, chất lƣợng lƣợng gây thiệt hại lớn kinh tế Có nhiều nguyên nhân gây cố đƣờng dây truyền tải điện sét đánh, cách điện bị già hóa, cối đổ vào đƣờng dây,… Do đƣờng dây có chiều dài lớn địa hình phức tạp dẫn tới cố xẩy trình tìm kiếm để xác định vị trí cố nhiều thời gian, dẫn tới thời gian xử lý cố lâu, ảnh hƣởng tới trình cung cấp điện liên tục Do tốn phát dạng cố vị trí cố đƣờng dây truyền tải điện yêu cầu cấp thiết Trong thực tế việc xác định vị trí cố đƣờng dây tải điện dựa vào rơle tổng trở, nhiên phƣơng pháp có sai số lớn chƣa tính đến giá trị điện cảm cố gây Trong mơ hình đƣợc thí nghiệm, chủ yếu đƣờng dây truyền tải điện đƣợc mô hình hóa dƣới dạng đƣờng dây dài với thơng số đặc trƣng cho q trình truyền sóng Vì vậy, nội dung đề tài đề cập đến “Nghiên cứu phương pháp phân tích phổ Wavelet q trình truyền sóng để xác định vị trí cố đường dây tải điện” nhằm hỗ trợ trình định vị khắc phục cố đƣờng dây truyền tải điện, qua giảm bớt thiệt hại kinh tế nâng cao độ tin cậy chất lƣợng lƣợng cung cấp cho hộ tiêu thụ Việc xây dựng thành công giải pháp phân tích phát vị trí điểm cố có ý nghĩa thực tế tốt, đƣa vào vận hành có khả đƣa lại hiệu cao mặt kinh tế - kỹ thuật tăng cƣờng đƣợc độ xác nhằm hỗ trợ cho q trình khắc phục cố đƣợc nhanh Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tìm hiểu q trình sóng lan truyền đƣờng dây truyền tải điện, dựa phân tích sóng phản hồi từ vị trí cố đầu đƣờng dây để định vị cố đƣờng dây truyền tải điện Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nhiệm vụ nghiên cứu: Đƣa đƣợc kiến thức, bƣớc để ứng dụng phƣơng pháp phân tích sóng phản hồi để định vị cố đƣờng dây truyền tải điện Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Lƣới điện truyền tải Quá trình truyền sóng đƣờng dây truyền tải điện Ứng dụng wavelet để phân tích sóng phản hồi Phƣơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu là: Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu, phƣơng pháp thống kê thu thập liệu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phƣơng pháp phân tích sóng phản hồi đƣờng dây truyền tải điện đƣợc nghiên cứu giới nhƣng mẻ Việt Nam Đề tài hi vọng ứng dụng phƣơng pháp phân tích phổ Wavelet để định vị điểm cố đƣờng dây truyền tải điện, giảm thời gian kiểm tra, nhanh chóng khơi phục cấp điện cho khách hàng Sử dụng mơ hình Matlab – Simulink để mô đƣờng dây tải điện khu vực Thành phố Thái Ngun Qua mơ hình mơ cố q trình truyền sóng từ trình bày phƣơng pháp phân tích sóng thu đƣợc để định vị cố Nội dụng đề tài Đề tài gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây truyền tải điện Chƣơng 2: Nghiên cứu trình truyền sóng đƣờng dây truyền tải điện sử dụng Matlab-simulink Chƣơng 3: Ứng dụng wavelet phân tích sóng phản hồi chủ động xác định vị trí cố đƣờng dây truyền tải điện Chƣơng 4: Các kết tính tốn mơ Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 10 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TỐN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ Ngày nay, với phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng điện ngày cao, có nhiều đƣờng dây truyền tải điện đƣợc xây dựng nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng điện phụ tải dẫn đến gia tăng lớn số lƣợng đƣờng dây truyền tải nhƣ tổng chiều dài chúng Các đƣờng dây truyền tải đƣợc sử dụng để truyền tải điện từ nguồn điện đến trung tâm phụ tải Những đƣờng dây trình truyền tải điện thƣờng gặp dạng cố nguyên nhân khác nhƣ: sét đánh, ngắn mạch, thiết bị bị cố, cố điều khiển, cố ngƣời, tải lão hóa Các dạng cố phải phát hiện, cô lập sửa chữa trước đƣa trở lại làm việc Việc khơi phục lại trạng thái làm việc bình thường đƣờng dây bị cố tiến hành nhanh biết xác vị trí cố ước lƣợng đƣợc vị trí cố với độ xác hợp lý Thời gian khắc phục cố kéo dài khơng có lợi, gây nên điện đến hộ tiêu thụ dẫn đến thiệt hại đáng kể kinh tế đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất, gây ổn định hệ thống điện Như việc nhanh chóng phát hiện, định vị, cô lập khắc phục cố quan trọng việc đảm bảo chế độ làm việc tin cậy hệ thống điện Tầm quan trọng nghiên cứu phát sinh từ cần thiết nhằm giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện thời gian sửa chữa giúp xác định xác vị trí cố, khơi phục lại trạng thái làm việc bình thường đường dây bị cố đặc biệt đƣờng dây truyền tải điện áp cao khu vực có địa hình khó khăn Mặt khác, thời gian phục hồi lại trạng thái làm việc bình thường đường dây bị cố bao gồm thời gian để tìm vị trí cố Điều đạt cách tính tốn ước lượng xác vị trí cố giúp cho khâu xử lý cố tiến hành nhanh Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 11 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khi có cố xảy đường dây truyền tải điện, hệ thống bảo vệ gửi tín hiệu đến máy cắt, cắt điện cô lập điểm cố Trong lƣới điện truyền tải đƣợc mức độ ảnh hƣởng tới hệ thống lớn hơn, trang thiết bị bảo vệ điều khiển đại hơn, đồng thời thời gian địi hỏi để tìm kiếm cố kéo dài so với lƣới phân phối Hiện số đƣờng dây tải điện với cấp điện áp từ 110 kV trở lên đƣợc trang bị bảo vệ khoảng cách Thực tế cho thấy chức định vị điểm cố rơle bảo vệ khoảng cách báo vị trí với mức sai số tƣơng đối lớn (có thể từ vài km đến hàng chục km) Do phƣơng pháp để định vị cố đƣờng dây truyền tải đề tài đƣợc quan tâm nghiên cứu phát triển 1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ Bài toán định vị cố đƣờng dây truyền tải điện toán kinh điển có nhiều cơng trình nghiên cứu trình bày nhiều phƣơng pháp khác Mỗi phƣơng pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng Những phƣơng pháp đƣợc phân loại theo nhiều nhóm, ví dụ nhƣ phƣơng pháp dựa trở kháng, phƣơng pháp dựa sóng lan truyền từ điểm cố, phƣơng pháp dựa sóng lan truyền từ đầu đƣờng dây, ngồi cịn có số phƣơng pháp nhƣ phƣơng pháp ứng dụng mạng trí tuệ nhân tạo Nhìn chung phương pháp có khả ứng dụng định, nhiên tất phương pháp có tồn định, khả để tìm giải pháp tốt cho tốn xác định vị trí cố đường dây truyền tải điện 1.2.1 Phương pháp tính tốn dựa trở kháng Trong phƣơng pháp dựa trở kháng, vận hành rơle khoảng cách phụ thuộc nhiều vào điện trở cố khơng hiệu trƣờng hợp có điện trở cố cao Phƣơng pháp dựa trở kháng đƣợc phân thành phƣơng pháp đầu phƣơng pháp hai đầu phụ thuộc vào số lƣợng thiết bị đầu cuối mà liệu điện áp dòng điện đƣợc thu thập Tuy nhiên phƣơng pháp tổng trở yêu cầu trở kháng ngắn mạch phải gần để thu đƣợc kết ƣớc lƣợng vị trí cố đƣợc xác Phƣơng pháp đo tổng trở hai đầu đƣờng dây có độ Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 12 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xác cao phụ thuộc vào điện trở ngắn mạch Nhƣng nhìn chung phƣơng pháp tổng trở không hiệu trƣờng hợp cố thoáng qua Phƣơng pháp trở kháng đƣợc dùng phổ biến rơle khoảng cách kỹ thuật số đƣợc đặt trạm biến áp để bảo vệ cho đƣờng dây Ngoài trở kháng, xảy cố rơle cịn tính tốn ghi lại thơng số cố ghi rơle nhƣ: dạng cố, vùng cố, vị trí cố, giá trị tức thời điện áp dòng điện xung quanh thời điểm cố Việc xác định vị cố rơle khoảng cách thực tế gặp nhiều sai số nguyên nhân khác nhƣ: ảnh hƣởng điện trở độ đến đến làm việc phận khoảng cách, ảnh hƣởng trạm trung gian, ảnh hƣởng tổ nối dây máy biến áp, ảnh hƣởng sai số máy biến dòng điện (BI) máy biến điện áp (BU), sai số rơle thành phần tự gây tính tốn giá trị hiệu dụng, độ khơng lý tƣởng lọc số, sai số chuyển đổi AD, sai số thiết bị đo góc pha, việc tính tốn cài đặt chỉnh định rơle nhƣ việc loại bỏ thành phần tín hiệu biến thiên nhanh dẫn tới phần thơng tin tín hiệu , từ dẫn đến việc xác định vị trí cố rơle khoảng cách chƣa đƣợc xác a) Phƣơng pháp điện kháng đơn Các giá trị điện áp, dòng điện đo lƣờng đƣợc đầu đƣờng dây đƣợc sử dụng để tính tốn trở kháng đƣờng dây đến vị trí điểm cố lsù cè đƣợc biểu diễn theo phƣơng trình (1.1) Khi trở kháng đƣờng dây đơn vị chiều dài đƣợc xác định, khoảng cách cố đƣợc tính tốn theo phƣơng trình (1.2) (1.3) U A lsù cè Z L I A U f (1.1) đó: UA: điện áp đầu nguồn A; ZL: tổng trở đƣờng dây IA: dòng điện chạy từ đầu nguồn A lsù cè : khoảng cách đến vị trí cố tính từ đầu nguồn A Uf: điện áp cố Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 13 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật U A lsù cè Z L I A R f I f (1.2) đó: If: dịng điện cố Rf: điện trở cố đƣợc minh họa hình 1.1 ~ Z IA A ZB lsuco.Z Nguồn A (l-lsuco).Z If Đo lƣờng điện áp dòng điện f ~ Nguồn B Rf Hình 1.1: Sơ đồ minh họa cố đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện kháng đơn Từ công thức (1.2) khoảng cách đến vị trí cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác định theo biểu thức (1.3): lsù cè UA I A ZL Rf I ZL A If (1.3) đó: Rf : điện trở cố If : dòng điện cố Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác định vị cố theo phương pháp điện kháng đơn Ảnh hưởng điện trở điểm cố Các cố, đặc biệt cố pha thƣờng xảy sứ đƣờng dây bị phóng điện Hồ quang điện hình thành chuỗi sứ có tính chất điện trở, nhƣ điện trở Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 14 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hồ quang nằm mạch vòng đo cố pha - đất Một số trƣờng hợp cố thông qua vật trung gian giá trị điện trở vật trung gian gây ảnh hƣởng đến tính xác phép định vị cố Điện trở hồ quang phụ thuộc vào độ dài hồ quang dịng điện theo cơng thức sau: Rarc 8750 Larc I 1,4 f (1.4) đó: Rarc - điện trở hồ quang; Larc - chiều dài hồ quang (m) trƣờng hợp khơng có gió; If - giá trị dòng cố (A) Chiều dài hồ quang ban đầu khoảng cách từ dây dẫn đến cột hai dây dẫn, nhƣng tăng kéo dài có gió thổi ngang qua đối lƣu truyền sóng điện từ Ngƣời ta đƣa giả thuyết điện trở hồ quang phụ thuộc vào khoảng cách dây dẫn, vận tốc gió thời gian theo công thức: Rarc 8750 d V Tarc (1.5) I 1,4 f đó: d - khoảng cách dây dẫn (m); V - vận tốc gió (m/s); Tarc - thời gian tồn hồ quang Trong trƣờng hợp dây dẫn bị đứt rơi xuống đất điện trở điểm tiếp xúc chạm đất phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm đất cấp điện áp lƣới điện Khi cố pha với điện trở cố thƣờng nhỏ không vƣợt vài ohm (Ω) Tuy nhiên điện trở cố lớn nhiều cố liên quan đến đất điện trở nối đất cột tới 10Ω chí cao Trƣờng hợp đặc biệt điện trở cố lớn cố dây dẫn chạm vào cối đứt dây rơi xuống vùng đất khơ cứng Nhƣ điện trở cố có giá trị từ vài ohm đến hàng trăm ohm Ảnh hưởng dòng tải đường dây trước cố Góc lệch pha dịng điện hai đầu đƣờng dây xảy cố, cách gần coi xấp xỉ góc lệch pha điện áp hai đầu đƣờng dây chế độ vận hành bình thƣờng Mặt khác, góc lệch pha điện áp chế độ bình Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 15 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật thƣờng lại phụ thuộc vào mức độ tải đƣờng dây, nói dịng điện tải đƣờng dây có ảnh hƣởng đến mức độ xác phép định vị cố b) Phƣơng pháp TAKAGI Phƣơng pháp Takagi cần tín hiệu trƣớc xuất cố sau xuất cố Phƣơng pháp nâng cao đƣợc độ xác so với phƣơng pháp điện kháng đơn nhƣ giảm bớt ảnh hƣởng điện trở cố làm giảm ảnh hƣởng dòng tải Sơ đồ minh họa nhƣ hình 1.2 lsuco IA I A ZA ~ Nguồn A lsuco.Z Định vị cố UA U A ZB (l - lsuco).Z If ~ Nguồn B Rf U f Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI mạch điện pha hai nguồn Điện trở cố đƣợc tính tốn theo biểu thức (1.6): Rf U A ZC I A lsuco U A j Z lsuco I A e C (1.6) Khoảng cách đến vị trí cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác định theo biểu thức (1.7) lsù cè Im(U A I A* ) Im( Z L I A I A* ) (1.7) Tổng trở đƣờng dây: Z L ZC (1.8) đó: UA: điện áp đo lƣờng đầu nguồn A ZL: tổng trở đƣờng dây Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 16 http://www.lrc.tnu.edu.vn ... HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA Q TRÌNH TRUYỀN SĨNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT... đích nghiên cứu: Nghiên cứu tìm hiểu q trình sóng lan truyền đƣờng dây truyền tải điện, dựa phân tích sóng phản hồi từ vị trí cố đầu đƣờng dây để định vị cố đƣờng dây truyền tải điện Nguyễn Văn. .. PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 11 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TỐN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 11 1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 12 1.2.1 Phương pháp tính