Phương pháp xá định điểm sự ố dựa trên thông tin từ hai đầu đường dây tải điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TUẤN DŨNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ DỰA TRÊN THÔNG TIN TỪ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN (MÔ PHỎNG ÁP DỤNG CHO TUYẾN ĐƯỜNG DÂY VIỆT TRÌ – YÊN BÁI) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội - Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132011391000000 NGUYỄN TUẤN DŨNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TUẤN DŨNG CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ DỰA TRÊN THÔNG TIN TỪ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN (MÔ PHỎNG ÁP DỤNG CHO TUYẾN ĐƯỜNG DÂY VIỆT TRÌ – YÊN BÁI) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỆN KHOÁ 2011B Hà Nội – Năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Nguyễn Tuấn Dũng i TÓM TẮT NỘI DUNG Sự cố đường dây xảy thời điểm nào, vị trí nhiều lý gây nên Các cố địi hỏi phải lập nhanh tốt để đảm bảo ổn định hệ thống hạn chế tác hại dòng ngắn mạch, hồ quang điểm cố…Song song với trình lập cố việc xác định xác vị trí điểm cố quan trọng, giúp giảm bớt nhân cơng cần thiết để tìm điểm cố đường dây trường hợp cố trì, giúp nhanh chóng thay thế, sửa chữa thiết bị bị hư hỏng nhanh chóng phục hồi cấp điện trở lại Có nhiều phương pháp sử dụng để xác định điểm cố, tùy theo đối tượng đường dây truyền tải hay xuất tuyến lưới phân phối đường cáp Đối với đường dây truyền tải, rơle bảo vệ khoảng cách công cụ vừa làm nhiệm vụ bảo vệ, phát cố vừa định vị vị trí điểm cố đường dây Tuy nhiên rơle khoảng cách hoạt động dựa tín hiệu đo lường đầu, kết định vị điểm cố thường bị sai lệch bị ảnh hưởng nhiều yếu tố Trong nhiều trường hợp sai số lên tới hàng chục km điều gây khó khăn cho công tác khắc phục sau cố Xuất phát từ thực tế đó, luận văn sâu vào nghiên cứu phương pháp định vị điểm cố dựa tín hiệu đo lường thu thập từ hai đầu đường dây (là ghi cố rơle trang bị hai đầu) Phương pháp thể có nhiều ưu việt hẳn so với phương pháp định vị dựa theo tín hiệu phía Tuy nhiên trở ngại lớn tín hiệu đo lường hai đầu đường dây thường không đồng mặt thời gian, khơng thể sử dụng để tính tốn Do luận văn đề xuất giải pháp để đồng lại tín hiệu phục vụ cho tính tốn định vị cố ii Kết nghiên cứu mơ áp dụng mơ hình tuyến đường dây 220kV Việt Trì - Yên Bái tính tốn kết mơ chứng minh ưu điểm thuật toán Về mặt cấu trúc luận văn chia thành chương • Chương 1: Giới thiệu chung vai trò quan trọng việc cần nâng cao độ xác định vị cố, đặc biệt lưới điện truyền tải Mô tả sơ lược ưu, nhược điểm các phương pháp định vị cố đường dây truyền tải • Chương 2: Giới thiệu nguyên lý định vị điểm dựa theo tín hiệu dịng điện điện áp đo lường phía (nguyên lý áp dụng rơle bảo vệ khoảng cách) Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác phương pháp cần thiết phải có phương pháp định vị cố • Chương 3: Giới thiệu nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lường đồng từ hai đầu đường dây Các ưu, nhược điểm phương pháp Cách thức xác định, đồng lại tín hiệu tín hiệu đo lường khơng đồng mặt thời gian • Chương 4: Mơ áp dụng nguyên lý định vị đề xuất với tuyến đường dây 220kV Việt Trì – n Bái Phần mơ hình đường dây mơ cố thực phần mềm PSCAD, tính tốn xử lý tín hiệu sau thực MATLAB Kết mô so sánh với trường hợp sử dụng tín hiệu từ phía để làm rõ ưu điểm thuật tốn • Chương 5: Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu tương lai iii MỤC LỤC Chương mục Trang LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT NỘI DUNG ii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đường dây tải điện 1.2 Tổng quan phương pháp định vị cố đường dây truyền tải điện 1.2.1 Phương pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lường từ phía 1.2.2 Phương pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lường từ hai phía 1.2.3 Phương pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ ĐIỂM SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG TỪ MỘT PHÍA 2.1 Nguyên lý phương pháp định vị điểm cố dựa theo tín hiệu đo lường từ phía 2.1.1 Nguyên lý làm việc 2.1.2 Các mạch vịng tính tốn tổng trở 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác định vị cố theo phương pháp dựa tín hiệu đo lường từ phía 11 2.2.1 Ảnh hưởng điện trở điểm cố 11 2.2.2 Ảnh hưởng dòng tải đường dây trước cố 15 2.2.3 Ảnh hưởng điện kháng tương hỗ đường dây song song 15 2.2.4 Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện 17 2.3 Tổng kết ưu, nhược điểm phương pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lường từ phía 18 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG TỪ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY 20 iv Nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lường đồng từ hai đầu 3.1 đường dây 20 3.1.1 Nguyên lý làm việc 20 3.1.2 Vấn đề cần giải thuật toán 22 3.2 Phương pháp đồng lại tín hiệu đo lường từ hai đầu đường dây22 3.2.1 Thuật tốn xác định góc đồng 23 3.2.2 Lựa chọn loại dòng điện điện áp tính tốn góc đồng 26 CHƯƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 27 4.1 Công cụ sử dụng 27 4.2 Sơ đồ mô 28 4.3 Các kịch mô 30 4.4 Kết mô với cố pha – đất nhận xét 31 4.4.1 Xét ảnh hưởng điện trở cố đến tính xác thuật tốn 31 4.4.2 Xét ảnh hưởng dòng tải trước cố đường dây đến tính xác thuật tốn 33 4.4.3 Xét khả tính tốn đồng lại liệu (xác định góc đồng bộ) 35 4.5 Kết mô với cố pha – pha nhận xét 36 4.6 Kết mô kiểm chứng với trường hợp cố pha-pha-đất 37 4.7 Đồ thị kết mô 38 4.7.1 Trường hợp cố pha – đất vị trí 5km góc đồng 180 39 4.7.2 Trường hợp cố pha – pha - đất vị trí 35km góc đồng 31 40 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 42 5.1 Kết luận 42 5.2 Phương hướng nghiên cứu tương lai 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC 45 PHỤ LỤC 1: Thiết lập phương trình tìm góc đồng vị trí cố 45 PHỤ LỤC 2: Thuật tốn tính tốn điểm cố (MATLAB) 48 PHỤ LỤC 3: Ví dụ số liệu thu từ mơ PSCAD 54 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DFRs (Digital Fault Recorders): Thiết bị ghi cố MC Máy cắt CT Máy biến dòng điện CVT Máy biến điện áp DCL Dao cách ly SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Giám sát điều khiển thu nhận giữ liệu EMFs (Electromotive forces) Lực điện động GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị toàn cầu DC (Direct Curent) Dịng điện chiều TTK Thứ tự khơng TTT Thứ tự thuận TTN Thứ tự nghịch vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang Bảng 2.1-1 Tổng kết loại cố mạch vòng đo lường tương ứng Bảng 4.2 -1 Thông số phần tử sử dụng mô 29 Bảng 4.4-1 Kết mô cố pha-đất trường hợp {P=100%, Rf =10Ω} 36 Bảng 4.4-2 Kết mô cố pha-đất trường hợp {P=0%, Rf =10Ω} 36 Bảng 4.6-1 Kết mô cố pha-pha-đất trường hợp {P=50%, Rf=5 Ω} 38 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Trang Hình 1.2-1 Sơ đồ nguyên lý đường dây bị cố với hai nguồn cấp Hình 1.2-2 Sơ đồ thay đường dây cố Hình 1.2-3 Sự lan truyền phản xạ sóng dịng điện đường dây Hình 2.1-1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách Hình 2.1-2 Đặc tính tác động loại MhO điểm làm việc rơle chế độ Hình 2.1-3 Sơ đồ thay vịng lặp tính tốn tổng trở cố pha - pha Hình 2.1-4 Sơ đồ thay vịng lặp tính tốn tổng trở cố pha - đất 10 Hình 2.1-5 Sơ đồ thay vịng lặp tính tốn tổng trở cố pha - đất 10 Hình 2.2-1 Sự cố chạm đất đường dây có hai nguồn cấp 13 Hình 2.2-2 Ảnh hưởng điện trở điểm cố đến tổng trở đo 14 Hình 2.2-3 Ảnh hưởng điện kháng tương hỗ đường dây song song 15 Hình 2.2-4: Đường dây song song toàn tuyến 16 Hình 2.2-5: Đường dây song song phần 16 Hình 2.2-6: Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện Ki lên số đo rơ le bảo vệ khoảng cách 17 Hình 3.1-1 Sơ đồ nguyên lý đường dây bị cố với hai nguồn cấp 20 Hình 3.1-2 Sơ đồ thay đường dây cố 21 Hình 3.2-1 Sơ đồ đường dây truyền tải điện bị cố 23 Hình 4.1-1 Thuật tốn tính tốn xử lý kết mơ 28 Hình 4.2-1 Sơ đồ mơ PSCAD 29 Hình 4.4-1: Đồ thị so sánh sai số trường hợp mô với số liệu {P = 50%, Rf = Ω, δ =180} 31 Hình 4.4-2: Đồ thị so sánh sai số trường hợp mô với số liệu {P = 50%, Rf = 5Ω, δ =180} 32 viii