(Luận văn thạc sĩ) định vị sự cố ngắn mạch đường dây truyền tải có xét đến tác động của hồ quang điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG MINH HIỂN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI CÓ XÉT ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA HỒ QUANG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 SKC008015 Tp Hồ Chí Minh, tháng 3/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG MINH HIỂN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI CÓ XÉT ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA HỒ QUANG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 03/2023 ii Hình 4.24 Kết tạo ngắn mạch ba pha chạm đất Hình 4.25 Kết tính tốn vị trí ngắn mạch ba pha chạm đất Các thơng số liệu q trình tính tốn vị trí ngắn mạch được thể Bảng 4.8 60 Bảng 4.8 Kết ước lượng điểm ngắn mạch ba pha chạm đất Thơng số Dịng điện pha A Dòng điện pha B Dòng điện pha C Đầu dây Cà Mau: Điện áp pha A Điện áp pha B Điện áp pha C Dòng điện pha A Dòng điện pha B Dòng điện pha C Đầu dây Năm Căn: Điện áp pha A Điện áp pha B Điện áp pha C C1 C2 C3 Thông số đồng pha C4 a b c Kết xác định vị trí Loại ngắn mạch ngắn mạch Vị trí ngắn mạch 61 Giá trị -4389.3733+8369.692i 9330.5444-209.42247i -4646.3147-7959.3198 -77030.6116+4394.648 42592.2676+64628.368 34648.066-69484.6188 -7542.99693+6699.474 9428.62529+3338.4037 -1623.7981-9782.1598 -73240.4822-21637.87 18134.4566+74411.941 55400.4439-53202.734 -130583.8436 -23754.1402 -121414.4542 -73025.43722 -1520298690.9456 592713481.549653 -317601745.29298 10 17.9999 CHƯƠNG KẾT LUẬN Kết luận Luận văn đạt được kết sau: Đã tìm hiểu xác định được thành phần lưới điện truyền tải ý nghĩa thông số thành phần hệ thống lưới điện truyền tải Đã tìm hiểu nguyên tắc làm việc, điểm mạnh điểm yếu phương pháp tính tốn vị trí điện trở cố được đề xuất trước Từ đề xuất phương pháp nghiên cứu luận văn đề cập Đã xác định được tác động thông số thành phần hệ thống điện tới thay đổi dòng điện điện áp hệ thống gặp cố ngắn mạch Nghiên cứu cụ thể loại cố ngắn mạch lưới điện truyền tải, từ đề xuất được phương pháp xác định xác loại cố ngắn mạch có cố xuất lưới điện truyền tải Luận văn đề xuất được phương pháp xác định góc đồng hai đo hai đầu nguồn khác Luận văn đề xuất được phương pháp xác định vị trí cố dựa phương pháp tổng trở trường hợp đo lường được dòng điện điện áp hai đầu nguồn Đề xuất được giải thuật, lưu đồ, phương trình tính tốn tương ứng cho loại cố xảy lưới điện Xây dựng được mô hình hóa mơ Matlab/Simulink để mơ đánh giá giải thuật xác định vị trí điện trở cố đưa thông qua liệu hệ thống thu thập được giá trị dòng điện điện áp thu được thời điểm xảy trước sau cố ngắn mạch 62 Nghiên cứu được phương án thu nhận xác giá trị dòng điện điện áp tức thời dịng điện điện áp vị trí đầu nguồn điện điều kiện nhiều nhiễu thực tế vận hành Luận văn nghiên cứu tượng hồ quang điện ngắn mạch đường dây truyền tải, thông số ảnh hưởng đến điện trở hồ quang điện Với kết đạt được q trình mơ phỏng, phương pháp được đề xuất chứng minh khả xác định xác vị trí cố điện trở cố ngắn mạch cố ngắn mạch xảy lưới điện phân phối Luận văn xây dựng được giao diện chương trình mơ nhằm hỡ trợ người dùng giao tiếp người-máy Kiến nghị hướng phát triển Thực hệ thống thực để đánh giá kết thu được cách hiệu thực tiễn Dựa vào kết thu được mô phỏng, xây dựng hệ thống mơ hình lưới điện truyền tải thực tế để kiểm tra sâu phương pháp xác định vị trí cố ngắn mạch được đề xuất Từ kết thu được qua nghiên cứu lý thuyết thực tế áp dụng trên, đề xuất thiết kế, chế tạo thiết bị xác định vị trí điện trở cố áp dụng rộng rãi thực tế lưới điện hiên 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P F Gale, B Tech, and D Ph, “Cable-fault location by impulse-current method,” vol 122, no 4, pp 403–408, 1975 [2] Qinghai Shi and Olfa Kanoun, “A New Algorithm for Wire Fault Location Using Time-Domain Reflectometry,” IEEE Sensor Journal, vol 14, no 4, pp 1171– 1178, 2014, doi: 10.1109/JSEN.2013.2294193 [3] 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,” International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol 28, no SPEC ISS., pp 608–617, 2006, doi: 10.1016/j.ijepes.2006.03.001 [4] J Sadeh, E Bakhshizadeh, and R Kazemzadeh, “A new fault location algorithm for radial distribution systems using modal analysis,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol 45, no 1, pp 271–278, 2013 [5] H Livani and C Y Evrenosoglu, “A Machine Learning and Wavelet-Based Fault Location Method for Hybrid Transmission Lines,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol 5, no 1, pp 51–59, Jan 2014, doi: 10.1109/TSG.2013.2260421 [6] S A Hosseini, J Sadeh, and B Mozafari, “Robust wide-area impedance-based fault location method utilising LAV estimator,” IET Generation, Transmission and Distribution, vol 10, no 10, pp 2475–2485, 2016, doi: 10.1049/ietgtd.2015.1332 [7] T P S Bains and M R D Zadeh, “Supplementary Impedance-Based FaultLocation Algorithm for Series-Compensated Lines,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 31, no 1, pp 334–342, 2016, doi: 10.1109/TPWRD.2015.2476341 [8] L Ji, C Booth, A Dysko, F Kawano, and P Beaumont, “Improved fault location through analysis of system parameters during autoreclose operations on transmission lines,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 29, no 6, pp 2430–2438, 2014, doi: 10.1109/TPWRD.2014.2307051 [9] A D Filomena, M Resener, R H Salim, and A S Bretas, “Distribution systems fault analysis considering fault resistance estimation,” International Journal of 64 Electrical Power and Energy Systems, vol 33, no 7, pp 1326–1335, 2011, doi: 10.1016/j.ijepes.2011.06.010 [10] S Das, S Santoso, A Gaikwad, and M Patel, “Impedance-based fault location in transmission networks: Theory and application,” IEEE Access, vol 2, pp 537– 557, 2014, doi: 10.1109/ACCESS.2014.2323353 [11] Qingling Wang; Lei Shu; Hongjui Chen;, “Application of Beidou satellite timing and communication technology in power system fault location,” Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT) [12] K Urasawa; K Kanemaru, “New fault location system for power transmission lines using composite fiber-optic overhead ground wire (OPGW),” no October, p 1989, 1989 [13] Châu Vũ, “Định vị cố ngắn mạch đường dây truyền tải,” Luận văn thạc sĩ ĐH SPKT TP HCM, 2017 [14] V V Terzija and H J Koglin, “On the modeling of long arc in still air and arc resistance calculation,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 19, no 3, pp 1012–1017, 2004, doi: 10.1109/TPWRD.2004.829912 [15] A H Al-Mohammed and M A Abido, “Fault Location Based on Synchronized Measurements: A Comprehensive Survey,” The Scientific World Journal, vol 2014, no i, pp 1–10, 2014, doi: 10.1155/2014/845307 [16] Y Makarov, C Miller, T Nguen, and Jian Ma, “Characteristic ellipsoid method for monitoring power system dynamic behavior using phasor measurements,” in 2007 iREP Symposium - Bulk Power System Dynamics and Control - VII Revitalizing Operational Reliability, 2007, pp 1–5 doi: 10.1109/IREP.2007.4410568 [17] H Wihartady, “Modeling of Short Circuit Fault Arc in 150 kV System and Its Influence on the Performance of Distance Protection,” 2009 [18] T Kizilcay, M; Pniok, M Kizilcay, and T Pniok, “Digital simulation of fault arcs in power systems,” European Transactions on Electrical Power, ETEP, vol 1, no 1, pp 55–60, Sep 2007, doi: 10.1002/etep.4450010111 [19] Kizilcay, “Evaluation of Existing Secondary Arc Models,” 1996 65 ĐỊNH VỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI CÓ XÉT ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA HỒ QUANG ĐIỆN FAULT LOCATION OF TRANSMISSION LINE CONSIDERING THE IMPACT OF ELECTRIC ARC Trương Minh Hiển Học viên cao học Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Sự phức tạp hệ thống điện truyền tải kéo theo nguy cố đường dây tăng theo Với đặc thù thường qua vùng địa hình vắng vẻ nên khó khăn tốn thời gian định vị điểm ngắn mạch để tiến hành sửa chữa đường dây Việc số lượng cố ngắn mạch đường dây gây làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng chúng làm cho thời gian bị gián đoạn cung cấp điện tăng lên Điện trở hồ quang điện có tính phi tuyến phụ thuộc vào nhiều yếu tố Sự phi tuyến điện trở hồ quang điện gây nhiễu cho dòng điện điện áp trình cố, làm sai lệch kết định vị ngắn mạch Luận văn đề xuất áp dụng thuật toán “gradient descent” nhằm lọc nhiễu thành phần tần số hệ thống điện Với giải pháp lọc nhiễu số dựa thuật tốn hạn chế tình trạng sai số đo lường, nâng cao hiệu phương pháp đề xuất Các kết thu mô phần mềm Matlab/Simulink chứng minh phương pháp định vị điểm ngắn mạch lưới truyền tải có hiệu có tính khả thi Từ khóa: Định vị cố ngắn mạch; lưới điện truyền tải; phương pháp tổng trở; MatLab/Simulink; Điện trở hồ quang điện ABSTRACT The complexity of the power transmission systems leads to increasing the risk of line faults The transmission lines were constructed in the deserted terrain to reduce the building cost However, it leads to difficulty in fault location determination and increasing power failure time, decreasing power quality, and increasing contract compensation costs for customers in a competitive electricity market Electric arc resistance is nonlinear and depends on many factors The nonlinearity of the electric arc resistance interferes with the current and voltage during the fault, distorting the short-circuit positioning results To improve the efficiency of determining the location of the short circuit fault when there is noise in the measurement signal in the impedance method, the thesis proposes to apply the "gradient descent" algorithm to filter noise in the fundamental frequency component of the electrical system The algorithm-based digital noise filtering solution will limit the error in measurement and improve the efficiency of the proposed method The results obtained in the simulation on Matlab/Simulink software prove that locating the short-circuit fault of the transmission network is practical and highly feasible Keywords: Fault location; transmission line; impedance-base approach; MatLab/Simulink; Electric arc resistance GIỚI THIỆU Sau xảy cố, công ty cấp điện cố gắng khôi phục nguồn điện nhanh tốt Phục hồi nhanh chóng dịch vụ cấp điện làm giảm khiếu nại khách hàng, thời gian ngừng hoạt động, doanh thu chi phí sửa chữa Tất yếu tố ngày quan trọng công ty điện lực đối mặt với thách thức thị trường điện cạnh tranh ngày Để hỗ trợ khơi phục dịch vụ nhanh chóng hiệu quả, thuật toán phát triển để cung cấp ước lượng xác vị cố Các thuật tốn phát triển nhiều nguyên tắc sử dụng thơng tin có sẵn trạm biến áp Các thuật toán sử dụng liệu cục thực thiết bị độc lập tích hợp vào rơle số số thuật toán đề xuất nghiên cứu [1]–[5] Các thuật toán định vị cố ngắn mạch dùng liệu từ đầu đường dây cho kết tốt biết thông số tổng trở đường dây thỏa mãn giả thuyết điều kiện ban đầu thuật toán định vị dựa liệu đầu dây điển hình [2] Để tránh ảnh hưởng giá trị tổng trở nguồn, số giả định định cần sử dụng, dẫn đến giải pháp có tính gần Nghiên cứu [4] giả định tỉ số phân bố dòng điện thứ tự nghịch số thực số nghiên cứu khác [1], [5] giả định tỉ số phân bố dịng điện đầu dây cố có biên độ Trừ giả định hệ thống cụ thể, thuật toán có lỗi đáng kể tính tốn vị trí cố ngắn mạch Một cách tiếp cận xem xét việc sử dụng liệu từ hai đầu đường truyền tải, số kỹ thuật vị trí lỗi hai đầu đề xuất Một báo sử dụng ước lượng góc pha trước cố cho định vị cố dựa thông số hai đầu đường truyền tải [5] Các pha trước cố so sánh để xác định sai số đồng hóa hai đầu Sử dụng sai số đồng hóa, vị trí cố tính theo cách đơn giản Cách tiếp cận yêu cầu người sử dụng tự xác định liệu trước cố, tính tốn sai số đồng bộ, sau tính vị trí cố ngồi ra, phương pháp áp dụng cho trường hợp phụ tải trước cố, vị dụ trường hợp đóng lặp lại recloser Một cách tiếp cận khác sử dụng giá trị phasngay thời điểm cố để xác định vị trí cố [6] Các phương trình điện áp rơi giải cách sử dụng tọa độ Cartesian, kết phương trình bậc hai cho sai số góc đồng tìm Sau sử dụng phương trình bậc hai để giải cho đồng hóa sai số, vị trí cố tính tốn Tuy nhiên thuật tốn u cầu xác định xác loại cố ngắn mạch Điều làm giảm hiệu sai sót phân loại cố ngắn mạch nhiều loại cố ngắn mạch bổ sung thêm Một kỹ thuật khác cho thấy việc sử dụng đồng cho vị trí lỗi hai đầu cuối [7] Các tác giả sử dụng tham số ABCD để xác định thông số đường truyền xây dựng phương trình cho vị trí cố Các phương trình khác dựa kiểu ngắn mạch kỹ thuật lặp Newton phương trình phi tuyến tính sử dụng để phát khoảng cách tới cố ngắn mạch Việc sử dụng hai phương pháp đồng không đồng đề xuất tài liệu tham khảo [8] Thuật tốn mơ hình hóa đường sử dụng ma trận trở kháng ba pha sai số đồng hóa Vị trí cố ngắn mạch khơng xác định lỗi đồng hóa tìm định dạng ma trận phương trình giải cách sử dụng kỹ thuật bình phương nhỏ khơng có sai số đồng hóa Một kỹ thuật sử dụng đồng góc pha trở kháng thứ tự dương đề xuất [9] Sử dụng phép đo đồng để giải toán định vị ngắn mạch kỹ thuật miền thời gian gợi ý [10] Thuật tốn khơng phụ thuộc vào loại lỗi, tác giả cho biết phương pháp bị ảnh hưởng khoảng lấy mẫu phương pháp số chọn Cần lưu ý tất kỹ thuật này, chi tiết báo này, giao tiếp thời gian thực không bắt buộc Trong số yêu cầu liệu thời gian xác lấy mẫu liệu, tất phân tích thực off-line Các nghiên cứu hướng tới phương pháp xác định góc đồng chúng có tính khả thi cao [9], [10] Hiện có số giải pháp nhằm nâng cao độ xác đồng sử dụng vệ tinh địa tĩnh (Global Positioning Satellite-GPS) hay sử dụng cáp quang [11] Tuy nhiên phương pháp tốn cho phần cứng kèm Điều hương tới phương pháp sử dụng liệu không đồng hai đầu đường dây đồng chúng dựa phương pháp số hóa Các thuật tốn đồng hóa liệu dựa phương pháp số cho phép cải thiện độ xác có bất đồng liệu đầu dây tỉ lệ laấy mẫu dịch pha thiết bị đo lường NHẬN DẠNG HÀM SIN THÀNH PHẦN TẦN SỐ CƠ BẢN TRONG TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG Lọc nhiễu tín hiệu đo lường hiểu xác định xác giá trị thành phần chiều thành phần tần số danh định tín hiệu Nếu xem xét thành phần hài bậc cao sai số đo lường nhiễu tín hiệu tín hiệu cần tìm biểu diễn dạng (1) tín hiệu ghi nhận thực tế biểu diễn (2) với m độ rộng biên độ nhiễu f t U0 y t U0 (1) U1 sin f t U1 sin f t (2) m.rand [ 1,1] Mục tiêu lọc nhiễu xác định giá trị U ;U1 ; f ;   hàm sóng sine f t cho chúng bám sát theo giá trị thực tế thu w1 , w2 , w3 , w4 trọng số Gọi W cần phải tính tốn để nhận dạng sóng sine, phương trình (1) viết lại dạng (3) sau : f t w1 sin w2 t w3 w4 (3) Mục tiêu cực tiểu sai số giá trị thực tế thu biểu diễn theo (4) sau: n F i 1 y ti f ti (4) Theo thuật toán gradient descent, trọng số cập nhật qua vòng lặp dựa (5) wik wik F wi w1k w1k y y * sin w2k t w3k w2k w2k y y * cos w2k t w3k t w3k w3k y y * cos w2k t w3k w4k w4k y y* (6) Như vậy, sau số vòng lặp thực thi, giá trị trọng số cập nhật để giá trị mơ hình tốn bám sát giá trị đầu tín hiệu thực tế Nếu có thay đổi giá trị hàm sine giá trị trọng số cập nhật nhanh chóng thơng qua q trình cập nhật trọng số liên tục theo vòng lặp Kết cuối thuật tốn thơng số sóng sine (biểu thị qua trọng số mơ hình thích nghi) ghi nhận Hay nói cách khác, tín hiệu tức thời giá trị điện áp dòng điện lọc bỏ thành phần tần số cao thể dạng hàm sine Các gí trị sau chuyển đổi dùng tính tốn số biến đổi ĐỊNH VỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH KHI ĐO TỪ ĐẦU ĐƯỜNG DÂY Phương pháp đo từ đầu đường dây mơ tả Hình (5) Với wik giá trị trọng số Hình wik giá trị trọng số trước hệ số học F đạo hàm riêng hàm mục tiêu wi theo trọng số y=Umsin(f.2π.t+φ)+Vdc+m.rand(-1,1) t y y y=w1sin(w2.2π.t+w3)+w4 y* - + Hình Mơ hình cập nhật thơng số thích nghi theo gradient descent Khai triển (5) với trọng số, phương trình cập nhật trọng số thể (6) Giả sử xuất cố ngắn mạch điểm cách đầu A khoảng m Gọi V f điện áp cố điểm ngắn mạch, giá trị V f tính sau: V f = VA − m.Z I A (7) V f = VB − (1 − m ) Z I B (8) Với: VA ,VB điện áp cố ngắn mạch đầu dây A B I A , I B dòng điện cố ngắn mạch chạy vào dây dẫn từ A B Z tổng trở đơn vị đường dây Z = R + jX Bằng cách trừ (7) cho (8) vế theo vế ta a = −C3 Re (VA ) − C4 Im (VA ) − C1 Re (VB ) nhận VA − VB + Z I B = m.Z ( I A + I B ) (9) Do liệu hai đầu A B chưa đồng với Do đó, để đồng hai đầu với nhau, góc đồng  thêm vào thành phần điện áp dòng điện đầu A làm cho chúng đồng thời gian với Lúc này, điện áp dòng điện đầu dây A B viết lại sau: VA = VA  ( i +  ) (10) VB = VB  i (11) I A = I A (  i +  ) (12) I B = I B i (13) Với  ,  ,  , góc đo (14) Góc đồng pha  biểu diễn thành cos  + j sin  Phương trình (14) viết dạng tách riêng thành phần thực ảo số phức (15) (16) Re (VA ) sin  + Im (VA ) cos  − Im (VB ) + C4 = m ( C1 sin  + C2 cos  + C4 ) Re (VA ) cos  + Im (VA ) sin  − Re (VB ) + C3 = m ( C1 cos  − C2 sin  + C3 ) (15) C2 = R.Im ( I A ) − X Re ( I A ) C3 = R.Re ( I B ) − X Im ( I B ) C4 = R.Im ( I B ) − X Re ( I B ) (16) (17) (18) (19) (20) Để loại bỏ tham số m, chia vế theo vế (15) với (16) thu (21) Re (VA ) sin  + Im (VA ) cos  − Im (VB ) + C4 Re (VA ) cos  + Im (VA ) sin  − Re (VB ) + C3 = C1 sin  + C2 cos  + C4 C1 cos  − C2 sin  + C3 (21) Quy đồng mẫu số (21) biến đổi đẳng thức thu thu phương trình lượng giác có dạng (22) với giá trị a, b, c xác định qua (23), (24) (25) a* sin  + bcos  + c = + C1 Im (VB ) + C2C3 + C1C4 c = −C2 Re (VA ) − C1 Im (VA ) − C4 Re (VB ) + C3 Im (VB ) (22) (23) (24) (25) Như giải phương trình lượng giác (22) theo phương pháp giải lặp Newton – Raphson Phương trình lặp có dạng (26) với hàm số F ( k ) F  ( k ) thể (27) (28):  k +1 =  k − F ( k ) F  ( k ) F  ( k ) = a cos  k − b sin  k (26) (27) (28) Bài toán yêu cầu phải cho trước giá trị cho  để bắt đầu việc tính tốn Vịng lặp kết thúc nhận sai số nhỏ giá trị tối thiểu định cụ thể Khi xác định góc đồng  , vị trí cố ngắn mạch tính tốn dựa (15) (16) Nếu dùng phương trình (15), vị trí cố tính tốn dựa (29) m= Với C1 = R.Re ( I A ) − X Im ( I A ) b = −C4 Re (VA ) − C3 Im (VA ) − C2 Re (VB ) F ( k ) = a sin  k + bcos  k + c Phương trình (9) viết lại sau: VA e j − VB + Z I B = m.Z ( I A e j + I B ) − C2 Im (VB ) + C1C3 + C2 C4 Re (VA ) sin  + Im (VA ) cos  − Im (VB ) + C4 C1 sin  + C2 cos  + C4 (29) Khi có cố ngắn mạch xuất đường dây truyền tải, giá trị dòng điện điện áp đo đầu nhánh dây Kết hợp với thơng số đường dây biết, hồn tồn tính tốn vị trí cố ngắn mạch sử dụng phương pháp bù góc lệch  đề xuất phương trình KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 4.1 Mơ hình hóa mơ Trạm biến áp 220kV Năm Căn (tại ấp Trường Đức, xã Lâm Hải, huyện Năm Căn), xây dựng mới, quy mô công suất tổ máy biến áp 250MVA, với diện tích 39.000m2; Đường dây 220kV Năm Căn – Cà Mau 2, với quy mô 02 mạch, chiều dài 35,46 km, địa điểm xây dựng huyện U Minh, Trần Văn Thời, Cái Nước, Phú Tân huyện Năm Căn, với diện tích thu hồi vĩnh viễn để xây dựng 160 móng trụ 42.900m2 Dự án góp phần giải phóng cơng suất nhà máy điện Cà Mau Đáp ứng nhu cầu phụ tải, phục vụ phát triển kinh tế xã hội khu vực tỉnh Cà Mau Ngoài ra, chống tải đường dây 220 kV Cà Mau – Nhiệt điện Cà Mau hữu, đặc biệt đưa TBA 220 kV Năm Căn vào vận hành Bảng 4.1 Thông số đường dây không từ Trạm 220kV Cà Mau - Năm Căn Bảng Error! No text of specified style in document Thông số đường dây không từ Trạm 220kV Cà Mau - Năm Căn Thông số 35,46 Km Va Vf Vb Ia Ib Hình Sơ đồ đơn tuyến lưới điện truyền tải Giá trị Loại dây dẫn ACSR – 400/51 Chiều dài đường dây 35,46 Km Công suất định mức 300MVA Điện áp định mức 220kV Dòng điện định mức 787A Tỉ số biến dòng 1000/1 Tỉ số biến điện áp 220kV/0,11kV Điện kháng thứ tự không X0=1,472Ω/Km Điện kháng thứ tự thuận X1=0,420Ω/Km Điện kháng thứ tự nghịch X2=0,388Ω/Km Điện trở thứ tự không R0=0,228Ω/Km Điện trở thứ tự thuận R1=0,075Ω/Km Góc tổng trở Φ = 80 Nhằm đánh giá cho giải thuật định vị cố ngắn mạch đề xuất, mơ hình đường dây truyền tải xây dựng mơ hình MatLab/Simulink xây dựng dựa thông số từ đường dây 220KV Sơng Ba Hạ- Tuy Hịa Các thơng số đường dây trình bày Error! Reference source not found Hình Sơ đồ mạch mơ lưới điện gặp cố ngắn mạch 4.2 Kết nhận dạng hàm sine dựa giải thuật gradient descent Để đánh giá kết nhận dạng hàm sine dựa giải thuật gradient descent đề xuất, tín hiệu dạng sine có nhiễu tạo để kiểm tra kết đạt phương trình tín hiệu dạng sine tạo theo phương trình (1.30) việc thêm nhiễu thực thể phương trình (1.31) với A tỉ lệ nhiễu biên độ thêm vào Sau q trình mơ kết thu thể Hình y 311sin f t 0.5 (1.30) y y 1,1 /100 (1.31) A.rand Kết nhận dạng hàm sin tín hiệu hình sine với mức độ nhiễu khác chu kỳ thể a Tín hiệu khơng nhiễu b Tín hiệu nhiễu 1% c Tín hiệu nhiễu d Tín hiệu nhiễu Dựa thông số đường dây thu Error! Reference source not found., sơ đồ đơn tuyến sơ đồ mơ hình hóa mơ xây dựng thể Hình Hình 5% 10% Qua kết thu được, số nhận xét đưa sau: Khi khơng có tham gia nhiễu đo lường kết nhận dạng kết thực tế hoàn toàn trùng khớp Điều cho thấy hiệu nhận dạng tốt tín hiệu hình sin chuẩn Khi có xuất nhiễu tín hiệu kết nhận dạng ln bám sát tín hiệu có nhiễu ln nằm trung tâm tín hiệu có nhiễu Điều cho thấy hiệu lọc nhiễu phương pháp đề xuất cao cực tiểu sai số tín hiệu thực tế tín hiệu nhận dạng a Tín hiệu khơng nhiễu b Tín hiệu nhiễu 1% thể Bảng với GD phương pháp gradient descent SF phương pháp sinfit Qua kết nhận thấy Độ xác thơng số nhận dạng phương pháp gradient descent cao chút so với phương pháp sinfit Dựa vào kết nhận dạng thu được, kết hợp với thông số chuẩn biết, kết thu mặt số liệu dạng đại số hay số liệu dạng phần trăm (so với chuẩn) cho thấy phương pháp gradient descent có độ xác cao có sai số thấp so với phương pháp sinfit Thời gian tính tốn nhận dạng sóng sin dựa gradient descent nhanh so với phương pháp sinfit Dựa thời gian tính tốn cho số liệu, hệ thống máy tính phần mềm cho thấy phương pháp gradient descent tốn thời gian thực thi phương pháp sinfit Các số liệu thời gian phương pháp thể chi tiết trường hợp Bảng 4.3 Ngắn mạch pha a chạm đất c Tín hiệu nhiễu 5% d Tín hiệu nhiễu 10% Hình Kết nhận dạng sóng sine dựa gradient descent với mức nhiễu khác Bảng Bảng số liệu kết nhận dạng sóng sine với giải thuật khác Dựa vào giá trị chuyển đổi dạng hàm sin thành phần tần số dựa thuật toán sinfit, kết hợp với phương pháp đồng pha đề xuất luận văn, kết tính tốn góc đồng vị trí cố ngắn mạch xác định hiển thị giao diện Hình Kết cho thấy sai số định vị cố ngắn mạch 235 m sai số đồng độ Nguyên nhân gây nên sai số phần nhận dạng chưa xác sóng sin phần sai số phép đo gây nhiều nguyên nhân Hình Kết định vị cố ngắn mạch pha a chạm đất dựa nhận dạng sinfit Bảng số liệu tổng hợp kết thu thơng qua hai giải thuật nhận dạng khác Hình Kết định vị cố ngắn mạch ba pha chạm đất dựa nhận dạng sinfit Hình Kết định vị cố ngắn mạch pha a chạm đất dựa nhận dạng gradient descent Dựa vào giá trị chuyển đổi dạng hàm sin thành phần tần số dựa thuật toán gradient descent, kết hợp với phương pháp đồng pha đề xuất luận văn, kết tính tốn góc đồng vị trí cố ngắn mạch xác định hiển thị giao diện Hình Kết cho thấy sai số định vị cố ngắn mạch 16 m sai số đồng 0.19 độ Nguyên nhân gây nên sai số sai số phép đo gây nhiều nguyên nhân 4.4 Ngắn mạch ba pha chạm đất Dựa vào giá trị chuyển đổi dạng hàm sin thành phần tần số dựa thuật toán sinfit, kết hợp với phương pháp đồng pha đề xuất luận văn, kết tính tốn góc đồng vị trí cố ngắn mạch xác định hiển thị giao diện Hình Kết cho thấy sai số định vị cố ngắn mạch 100 m sai số đồng 0.27 độ Nguyên nhân gây nên sai số phần nhận dạng chưa xác sóng sin phần sai số phép đo gây nhiều nguyên nhân Dựa vào giá trị chuyển đổi dạng hàm sin thành phần tần số dựa thuật toán gradient descent, kết hợp với phương pháp đồng pha đề xuất luận văn, kết tính tốn góc đồng vị trí cố ngắn mạch xác định hiển thị giao diện Hình Kết cho thấy sai số định vị cố ngắn mạch 16 m sai số đồng 0.39 độ Nguyên nhân gây nên sai số sai số phép đo gây nhiều nguyên nhân Hình Kết định vị cố ngắn mạch ba pha chạm đất dựa nhận dạng gradient descent KẾT LUẬN Bài báo đề xuất phương pháp định vị cố ngắn mạch đường dây truyền tải đo từ hai đầu Phương pháp đề xuất có khả đồng thời gian tín hiệu dịng áp hai đầu đo hoàn toàn độc lập với q trình đo lường thơng q việc tính tốn đại số tín hiệu thu Ngồi ra, với giải thuật gradient descent nâng cao độ xác nhận dạng thành phần tần số dùng tính tốn định vị cố ngắn mạch đường không Điều nâng cao hiệu q trình tính tốn giảm phức tạp trình đo lường Kết thu sau q trình mơ hình hóa mơ cho thấy phương pháp đề xuất có tính khả thi cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T Takagi, Y Yamakoshi, M Yamaura, R Kondow, and T Matsushima, “Development of a New Type Fault Locator Using the One-Terminal Voltage and Current Data,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol PAS-101, no 8, pp 2892–2898, Aug 1982, doi: 10.1109/TPAS.1982.317615 [2] L Eriksson, M M Saha, and G D Rockefeller, “An Accurate Fault Locator with Compensation for Apparent Reactance in the Fault Resistance Resulting from RemoteEnd Infeed,” IEEE Power Engineering Review, vol PER-5, no 2, pp 44–44, Feb 1985, doi: 10.1109/MPER.1985.5528881 [3] M T Sant and Y G Paithankar, “Online digital fault locator for overhead transmission line,” Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, vol 126, no 11, p 1181, 1979, doi: 10.1049/piee.1979.0201 [4] D Novosel, D G Hart, E Udren, and M M Saha, “Fault location using digital relay data,” IEEE Computer Applications in Power, vol 8, no 3, pp 45–50, Jul 1995, doi: 10.1109/67.392027 [5] E O Schweitzer, “Evaluation and development of transmission line fault-locating techniques which use sinusoidal steady-state information,” Computers & Electrical Engineering, vol 10, no 4, pp 269–278, Jan 1983, doi: 10.1016/0045-7906(83)90013-7 [6] M S Sachdev and R Agarwal, “A technique for estimating transmission line fault locations from digital impedance relay measurements,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 3, no 1, pp 121–129, 1988, doi: 10.1109/61.4237 [7] D J Lawrence, L Z Cabeza, and L T Hochberg, “Development of an advanced transmission line fault location system II Algorithm development and simulation,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 7, no 4, pp 1972–1983, 1992, doi: 10.1109/61.157001 [8] A A Girgis, D G Hart, and W L Peterson, “A new fault location technique for twoand three-terminal lines,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 7, no 1, pp 98– 107, 1992, doi: 10.1109/61.108895 [9] S V Muddebihalkar and G N Jadhav, “Analysis of fault location algorithm for transmission line protection based on synchronized phasor measurement,” in 2015 International Conference on Energy Systems and Applications, Oct 2015, no Icesa, pp 118–123 doi: 10.1109/ICESA.2015.7503324 [10] M Kezunović, J Mrkić, and B Peruničić, “An accurate fault location algorithm using synchronized sampling,” Electric Power Systems Research, vol 29, no 3, pp 161–169, May 1994, doi: 10.1016/0378-7796(94)90011-6 [11] K Urasawa, K Kanemaru, S Toyota, and K Sugiyama, “New fault location system for power transmission lines using composite fiber-optic overhead ground wire (OPGW),” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 4, no 4, pp 2005–2011, 1989, doi: 10.1109/61.35624 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Đơn vị: Điện thoại: Email: S K L 0