Luận văn thạc sĩ Thiết bị, mạng và nhà máy điện: Xác định vị trí sự cố trên lưới điện 110/22KV Cần Thơ bằng biến đổi wavelet

NHIEM VỤ VÀ NOI DUNG: Chương 1: Tổng QuanChương 2: Giới Thiệu Về Phuong Pháp Biến Đổi WaveletChương 3: Một Số Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Lưới ĐiệnChương 4: Xác Định VỊ Trí Sự

DUONG TAN LIEU

XAC DINH VI TRI SU COTREN LUOI DIEN 110/22KV CAN THO

BANG BIEN DOI WAVELET

Chuyén nganh: THIET BI, MANG VA NHA MAY DIENMã số: 605251

TP HO CHI MINH, thang 06 năm 2013

DUONG TAN LIEU

XAC DINH VI TRI SU COTREN LUOI DIEN 110/22KV CAN THO

BANG BIEN DOI WAVELET

Chuyén nganh: THIET BI, MANG VA NHA MAY DIENMã số: 605251

LUẬN VÁN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, thang 06 năm 2013

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS VŨ PHAN TÚ

(Họ tên, hoc hàm học vi, chữ ky)

Can bO cham nhéin x€t 1: lá aa li

(Họ tên, hoc hàm học vi, chữ ky)

Can bO cham nhéin X€t 2 xa ‹-l

(Họ tên, hoc hàm học vi, chữ ky)

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Họ tên, hoc ham, học vi, của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc Si)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quan lý

chuyền ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Ho và tên học viên: Duong Tan Liễu MSHV: 12820135Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1975 Nơi sinh: Đồng ThápChuyên ngành: Thiết Bị, Mạng Và Nhà Máy Điện Mã số: 605251I TÊN ĐÈ TÀI: Xác Định Vị Trí Sự Cô Trên Lưới Điện 110/22KV Cần Thơ

Bang Biến Đổi WaveletIl NHIEM VỤ VÀ NOI DUNG:

Chương 1: Tổng QuanChương 2: Giới Thiệu Về Phuong Pháp Biến Đổi WaveletChương 3: Một Số Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Lưới ĐiệnChương 4: Xác Định VỊ Trí Sự Cố Lưới Điện 1I0KV Trên Không Thực TếChương 5: Xác Định Vị Trí Sự Cô Lưới Điện 22KV Trên Không Thực TếChương 6: Kết Luận

II NGÀY GIAO NHIỆM VU: 21/01/2013IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013V CAN BO HUONG DAN: TS VŨ PHAN TÚ

TP.HCM ngày tháng năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký) ĐAO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOADIEN-DIEN TU

(Ho tên va chữ ky)

LOI CAM ON

Tôi xin chân thành cam on các Thây Cô Khoa Điện - Điệntử, Bộ môn Hệ Thống Điện trường ĐHBK.TPHCM trong thờigian qua đã hướng dẫn trong quá trình học tập, nghiên cứu và đặcbiệt cảm ơn Thay TS Vii Phan Tú, người đã tận tình hướng dẫntrong suốt thời gian thực hiện luận văn Thây đã hướng dẫn và chỉra những thiếu sót, b6 sung những kiến thức thực tế hữu ích giúptôi hoàn thành quyền luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các bạn thân hữu, các đồng nghiệptrong cơ quan đã cung cấp các số liệu phục vụ làm luận văn và

những người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi trong

suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn

Dương Tan Liễu

TOM TAT LUAN VAN

Hệ thống lưới điện phân phối 110/22kV được sử dung dé phân phối điệnnăng từ các nguồn điện của các trung tâm phụ tải lớn đến các trung tâm phụ tải nhỏhơn và tiêu thụ điện năng Sự tăng trưởng nhanh chóng của hệ thống điện theo daphát triển kinh tế xã hội của một quốc gia, đã dẫn đến sự gia tăng số lượng các lướiđiện phân phối vận hành với nhiều cấp điện áp khác nhau và tổng chiều dài của nó.Vì thế, sự cỗ xảy ra trên lưới điện phân phối 110/22kV là không thể tránh khỏi Cónhiều nguyên nhân gây ra sự cố, chăng hạn như kết quả của sét đánh trực tiếp haygián tiếp vào lưới điện, thiết bị sự cố, xâm phạm hành lang an toàn lưới điện do các

hoạt động của con người, các loài vật, quá tải

Khi một sự cố xảy ra trên một lưới điện, điện áp tại điểm sự cố đột ngột

giảm đến một giá tri thấp Sự thay đôi đột ngột này sẽ tạo ra một xung điện từ tần số

cao được gọi là sóng truyền (Traveling Waves - TW) Các sóng này, truyền đi từđiểm sự cố theo hai hướng có tốc độ gần với tốc độ ánh sang Để tim ra điểm sự có,tín hiệu thu được từ thiết bị phải được biến đối qua bộ lọc nhiễu va được phân tíchbang cách su dụng các công cu xu ly tín hiệu khác nhau Sau đó, các tín hiệu locđược sử dụng để phát hiện và xác định vi tri sự cố Đề tìm vi trí sự cỗ chính xác, cầnthiết phải đo đạc các giá tri, cực tính, pha và độ lệch thời gian của sóng đến Vì vậy,mục tiêu chính của đề tài này là xác định vi tri sự cố trên lưới điện 110/22kV bangphương pháp biến đổi Wavelet

Tầm quan trọng của việc nghiên cứu, phát sinh từ sự cần thiết để giảm sugián đoạn điện, tức là phải giảm thời gian tim kiếm sự cố, đặc biệt là trong các khuvực với địa hình khó khăn, phức tạp mà lưới điện đi qua, để xử lý sự cố và khôiphục lưới điện kịp thời Thời gian khôi phục là bao gồm cả thời gian truy tìm vị trísự cố ngăn mạch Điều này có thé đạt được bằng cách làm giảm sai số trong ước

tính vi trí sự cô ngăn mạch trên lưới điện.

Đề xác định vị trí sự cỗ ngăn mạch trên lưới điện 110/22kV có thé chia làm

hai phương pháp chính như sau:

- Phương pháp dựa trên việc đo trở kháng sau khi xảy ra ngắn mạch hay còngọi là thuật toán dựa trên pha Phương pháp này chủ yếu dựa vào các tín hiệu đo

đạc được.

- Phương pháp dựa trên việc đo đạc sự truyền sóng Phương pháp này ngàycàng được sử dụng nghiên cứu áp dụng nhiều hơn, do có nhiều ưu thế như: không bịảnh hưởng nhiều bởi sai số của thiết bị đo, thuật toán dựa trên những kỹ thuật tínhtoán hiện đại, khá mạnh và đáp ứng chính xác hơn, cùng với sự phát triển nhanh

chóng của các ngành công nghệ may tính, vi xử ly

Luận văn này, giới thiệu phương pháp xác định vị trí sự cố trên lưới điện110/22kV, biến đổi Wavelet để xử lý tín hiệu sóng truyền thu được kết hợp với lọcnhiễu, sau đó đi vào mô phỏng băng phần mềm Matlab-Simulink

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.Các sô liệu, kêt quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bồ trong bat kỳ công trình nao khác

TP HO CHI MINH, tháng 06 năm 2013

Tac gia luan van

Dương Tan Liễu

MUC LUC

NHIỆM VU LUẬN VAN THAC SĨ 5 <- 5-5 5555 S2 55 S3 sex eeeese iLOT CAM ƠN -G- 2G G1 hư hư ngưng ưu ve, iiTOM TAT LUẬN VĂTN 2-5-5 << cư tư cư ng ve iiiLOT CAM ĐOAN HH TH Thu gu nhung V

MUC LU 0 vi

DANH MỤC CÁC BÁNG << 55 xưng ngư gu cuc, XDANH MỤC CÁC HÌNH 5G 5 <9 E9 cư 9 xu gen cee xiDANH MỤC CÁC CHỮ VIET TTÁTT 5s << 5 S9 xe seeeeE se sex xiii

CHƯƠNG 1: TONG QUAN 5< 5< 5< Se he xgxxerrkersrrsreresree 11.1- Lý do chon đỀ tai ccccecssscssescessssssscssvscesesvssessevsssssesscesvsvsceavavseeavens |

1.2- Mục đích - - cccc c1 S11 Hy TK TH ng nh nh ch t 41.3- Hướng nghiên cứu của luận văn - -+++ << << << + Sssssssess2 41.4- Phạm vi nghién CỨU - << << - 321301101310 0131111110110 10 311111111111 18x kg 6

1.5- Điểm mới của luận văn - -i- c- c tt S3 S3 13 91 188113 tren cseg 61.6- Giá trị thực tiễn của luận văn - - ccctTn S1 SE SE St re ceeeed 7

CHƯƠNG 2: GIỚI THIEU VE PHƯƠNG PHÁP BIEN DOI WAVELET 8

"€0: :2aDaớađaiiaaidiiiii‡ 82.2- Cơ SỞ toán NOC - c c0 c0 11 SH TY HH ng nh cv et 8

2.3- Biến đôi Wavelet rời rac (Discrete Wavelet Transform - DWT) 10

2.4- Kỹ thuật phan tích đa phân giải (Multi Resolution Analysis - MRA) 10

2.5- Biến đối Wavelet tĩnh (Stationary Wavelet Transform - SWT) 132.6- Một số ứng dụng của Wavelet trong hệ thống lưới điện 14

2.6.1- Những ung dụng chính của Wavelel ++ccc s3 14

2.6.2- Ứng dung trong bảo vệ hệ thong đÌiện ccccìn se crreren: 15

CHUONG 3: MOT SO PHUONG PHAP XAC DINH VI TRI SU CO TRENLƯỚII ĐIÍỆẢN - - 2G G9 cọ cọ cư cư nh cư ng gu go 16

3.1 - GIG) 0 16

3.2- Phuong pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher 18

3.2 1- TONG QUAN cececccccccsccccesvesescsvestsvsvsssvsvessvsvssesvsceseusvscesvsceeeveves 183.2.2- Ưu và khuyết điểm chính của phương pháp Telegrapher 19

3.3- Phuong pháp sử dụng thiết bi phát sóng kết hợp biến đổi Wavelet 20

3.3.1- TONG QUQH ST E11 15111111 TH HH HH HH tràng 203.3.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp 21

3.4- Phương pháp biến đôi Wavelet cecesceecesescesessesscesssvecssvecsceecsens 213.4.1- Giới thiệu phương pháp Wavelet trong việc xử lý tín hiệu số 21

3.4.2- Dac điểm chính của phương pháp bién đổi Wavelet 22

3.4.3- Sơ đô giải thuật St cnnn TS HT TH HH HH HH ng HH nan 233.4.4- Giải thích giải (hUlỚÍ ả à cc cece cette cece ese kg va 243.4.5- Ý nghĩa của giải thuật lọc nhiẾM se cccct cv te sttrrsrsrse 25CHUONG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CO LƯỚI ĐIỆN 110KV TRENKHONG THUC 'T SE E511 49999 E99 ve 999 26A6 0 0 ỐG A:: 26

4.2- Khao sát mô hình lưới điện 110kV trên không đơn giản 27

Z8 0 8 na ÖỐỐẦẢA rrr ee 274.2.2- Kết quả mô pHỎHE - SccnxSt E111 E1 HH HH Hit 284.2.2.1- Các dạng sóng điện áp, dòng điện dau phát và nhdn 28

4.2.2.2- Các dạng sóng điện áp dau phát tại vị trí khác nhau 3 Ï4.2.3- Thực hiện biến đổi Wavelet Sa SE 11111515111 eea 344.2.4- Minh họa kết qua tính toán vi tri sự cô của lưới điện 4]

4.2.4.1- Xác định vi tri sự cố vị tri sự cô của lưới điện 4]

4.2.4.2- Sai số phan trăm so với chiếu dai cua lưới điện 4]

4.2.4.3- Anh hưởng của các vi trí ngăn mạch khác nhau 4]

4.2.4.4- Anh hưởng của các loại ngắn mach khác nhau 43

4.3- Khảo sát lưới điện 110kV Cần Thơ -ccc+ccsrsrerrerrrrrrerreee 454.3.1- Lý lịch đường dây của lưới điện 110kV Cần Thơ - 454.3.2- Mô phỏng lưới điện 110kV CAN Thhơ - sec cssrsrssee 484.3 3- Các thông số vận hành của lưới điện 110kV Can Thơ 304.3.4- Kết quả mô phỏng lưới điện 110kV Cần Thơ c5: 524.3.4.1- Các dang sóng điện áp, dòng tai đầu phát va nhận 524.3.4.2- Các dạng sóng điện dp dau phát khi xảy ra sự cô ngắn

mạch tại các VỊ trí Khác HHHŒM Ă - cc cv vs ky sxy 224.3.4.3- Anh hưởng của các loại ngăn mach và các vị tri ngănmạch khác HÌHŒ1 - cv H11 3Ý 11v S11 K1 1v 1k ky ky cà 58

4.3.4.4- Anh hưởng của điện trở ngắn mach khác nhaqu 594.4- Khao sát các sự cô đã xảy ra trên lưới điện 110kV Cần Thơ 604.4.1- Công tác ứng trực xử lý sự cô trong quản lý vận hành ó04.4.2- Kết quả truy tim sự cô trên lưới điện 110kV Can Thơ 644.4.3- Chỉ phí thiệt hại khi sự có trên lưới điện 110kV Can Thơ 654.4.4- Thong số vận hành của lưới điện 110kV Cần Thơ trước thờiđiỂm Xả PA SU CỔ is ST S1 111 111111 tt ng tư g ó64.4.5- Ung dụng phương pháp biến đồi Wavelet tính todn vị trí sự côtrên lưới điện 1 I0kW CAN Thơ s55: SccxcEt2E2EtExeEtersrsrrrvg 674.4.6- So sánh kết qua tính toán vi tri sự cỗ ngắn mạch 684.4.7- So sánh kết quả khoảng trụ tương ứng vị tri sự cô ngắn mạch 69

CHUONG 5: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CO LƯỚI ĐIỆN 22KV TRENKHÔNG THUC 'TÍỂ 5£ SE S5 9 9 E99 9 9xx 99g39 71

5.2- Khao sát trên lưới điện 22kV Cần Thơ -ccccccsccsrrerverrerreee 725.2.1- Ly lịch đường dây của lưới điện 22kV Cân Thơ - 725.2.2- Mô phỏng lưới điện 22KV CAN THO ooccccccccccccesccscseseescsesesevevsveeees 745.2.3- Các thông số vận hành của lưới điện 22kV Cân Thơ 765.2.4- Kết qua mô phỏng lưới điện 22kV Cân Thơ -ccccc sec: 775.2.4.1- Các dạng sóng điện áp, dòng tại đầu phát và nhận 775.2.4.2- Các dạng sóng điện áp dau phát khi xảy ra sự cô ngắn

mạch tại các VỊ trí Khác HHHŒM Ă - cc cv vs ky sxy SO

5.3- Khao sát các sự cỗ đã xảy ra trên lưới điện 22kV Cần Thơ 825.3.1- Công tác ứng trực xử lý sự cô trong quản lý vận hành 825.3.2- Kết quả truy tim sự cô trên lưới điện 22kV Can Thơ G35.3 3- Chi phí thiệt hại khi sự có trên lưới điện 22kV Can Thơ 345.3.4- Thông số vận hành của lưới điện 22kV Can Thơ trước thờiAIEM Xảy PA SU CỔ cà tìt SE E1 E 1 1E TT HT HT non 855.3.5- Ung dung phương pháp biến đồi Wavelet tính todn vị tri sự côtrên lưới điện 22kV Cần Thhơ SE A1511 1151511 ee 855.3.6- So sánh kết qua tinh toán vi tri sự cỗ ngắn mạch 365.4.7- So sánh kết quả khoảng trụ tương ứng vị tri sự cỗ ngắn mạch 87

CHƯƠNG 6: KET LUẬTN - - <- 5° 2s 5E ve ve 896.1- Kết luận: ¿- - <5 1115151111111 E1 11515151515 111111011111 11 01010111 re 896.2- Hướng nghiên cứu mở rộng đề tài -c xxx sE ke cesEseeeeesed 906.3- LOL KẾT - - SH 5 15151111111 111111 1111 2121711711111 1101010101011101 1 re 90TÀI LIEU THAM IKKHÁO - 5-5 5< 5S <1 <9 39x 9v gu xe 91

Ii08000 0 — XIV

LY LICH TRÍCH NGANG << 5-25 =<s+sEs SE EeSEsEeeeseseeeesesree XV

Bang 4.1: Kết quả anh hưởng của các vị trí ngăn mạch khác nhau 41

Bang 4.2: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác -¿ 43

Bang 4.3: Thông số vận hành tại trạm 110kV ÔMôn, Thốt Not 2 và Trà Noc 51

Bang 4.4: Kết qua ảnh hưởng của các loại và vị trí ngăn mạch khác nhau 58

Bang 4.5: Kết quả ảnh hưởng của các điện trở ngăn mạch khác nhau 59

Bang 4.6: Khoảng cách hành lang an toàn - 5-5 5c S331 S+<s+sssssss 62Bang 4.7: Khoảng cách pha - đất c5 s1 SE SE HS ng gggrcg 62Bang 4.8: Thong kê sự cô trên lưới điện 110kV Cần Tho cece eee 63Bang 4.9: Kết quả truy tìm sự có trên lưới điện 110kV Can Thơ 64

Bang 4.10: Thông số vận hành của lưới điện 110kV Cần Thơ trước lúc sự có 66

Bang 4.11: Kết quả tính toán các vị tri SỰ CỐ -c- cv segeeeeeree 67Bảng 4.12: So sánh kết quả vị trí ngăn mạch do rơle báo được và tính toán với¡n0 68Bang 4.13: So sánh khoảng tru trên lưới điện tương ứngvị tri ngắn mạch do rolebáo và tính toán với thực té tim được c:sctcctsrertrrirrtrrirrirrrrirrrrrrrieo 69Bang 5.1: Thông số vận hành tai MBA 2T trạm 22kV Cần Thơ 76

Bang 5.2: Thống kê sự cô của lưới điện 22kV Cần Thơ - 55s c2 82Bang 5.3: Kết quả truy tìm sự cố trên lưới điện 22kV Cần Thơ 83

Bang 5.4: Thông số vận hành của lưới điện 22kV Cần Thơ trước lúc su cố 85

Bang 5.5: Kết qua tính toán các vị trí sự cô trên lưới điện 22kV Cần Thơ bangphân mềm với thực té tim đưỢC :-c tan 1 S198 818 813858813113 813 155115 55s Essed 85Bang 5.6: So sánh kết qua vị trí ngắn mạch tính toán dựa trên dòng điện ngắnmạch do role báo va tính toán bang phần mềm với thực tế tim được $6Bang 5.7: So sánh khoảng trụ trên lưới điện 22kV Cần Thơ tương ứng vi tri sự côngăn mạch tính toán dựa trên dòng ngắn mạch do rơle báo và tính toán bằng phần

mêm với khoảng trụ sự cô thực té tìm được -c- c Ă cSS S1 1xx xse 87

DANH MUC CAC HINH

Hình 1.1: Dut dây dẫn pha C khoảng trụ 74-75 (phía trụ 74) - s «<< <<: 2Hình 1.2: Đứt dây dan pha C rơi xuống đất khoảng trụ 74-75 -¿-s sx+s¿ 2

Hình 1.3: Phóng điện sứ đứng MBA 22kV pha B trụ 27-475BÏT - 3

Hình 1.4: Sự cố phóng điện đường dây 22kV do Ran tại trụ 39-473CN 3Hình 2.1: Phân tích Wavelet được xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp ¬— 11Hình 2.2: Minh họa tín hiệu vào là dang Sin chuẩn với nhiễu tần số cao 11

Hình 2.3: Minh hoa cho phân ly bậc 2 - c5 <5 15 222 313v xe 12Hình 2.4: Minh họa cho phân ly bậc 3 - - S S111 1 1 xxx xy 12

Hình 2.5: Ty lệ các ứng dụng vé những lĩnh vực khác nhau trong HTĐ 14Hình 3.1: So đồ phương trình Telegrapher - ¿2 2 2 se E+E+E+E+z£eEsEzxzxei 18Hình 3.2: Sơ đồ mạch của thiết bị phát song - ¿+ xxx xxx sec rxe 20Hình 3.3: Minh họa về sơ đồ sóng truyÊn -c- tk x SE SE gềEskeeersererke 24

Hình 4.1: Mô hình lưới điên 110kV trên không đơn giản - << 27Hình 4.2: Mô phỏng lưới điên 110kV trên không đơn giản 28

Hình 4.3: Điện áp tại đầu phát 110kV đơn giản 5 6c sxsxcsxsvcersecesxe 28Hình 4.4: Điện áp tại đầu nhận 110kV đơn giản - 2 + sec ree: 29Hình 4.5: Dòng điện tại đầu phát 110kV đơn giản - 5-5 5s sex ssrxsxcxe 29Hình 4.6: Dòng điện tại đầu nhận 110kV đơn giản 5 5scscsxzszse: 30Hình 4.7: Điện áp đầu phát tại x = 23km ¿5E k+sEsESE SE Ekekekrrerrrkd 31Hình 4.8: Điện áp đầu phát tại x = 20km - 5-6 ++E+E SE Eekekererersrred 31Hình 4.9: Điện áp đầu phát tại x = I5km - + SE SE Eexekeererersrred 32Hình 4.10: Điện áp đầu phát tại x = I0km - 2 2E +E+E++sEsEsrrkrereei 32Hình 4.11: Điện áp đầu phát tại x = 5km - + +2 +E+E+E+rEsreerkreee 33Hình 4.12: Tín hiệu điện áp đầu phát pha A G- keo 34Hình 4.13: Hệ số xấp xỉ bậc l - + + kx SE S 1E 5151111111111 tkrrrrkd 35Hình 4.14: Hệ số chi tiét bậc l +22 5< SE SE + SESEEEEEEEEEE1EE E1 1 E225 xe 35Hình 4.15: Hệ số xấp xi bậc 2 - - G cStc 1S 1n ng ng ng ngư: 36Hình 4.16: Hệ số chi tiẾt bậc 2 - +2 +E Sẻ SE SESEE 5121211112111 2125 te 36Hình 4.17: Hệ số xấp xỉ bậc 3 - - - ch SE ST 1T n n1 T ng ng ng nưyu 37

Hình 4.18: Hệ số chi tiết bậc 3 - 5+5 S22 S2EE151E11121 2321211515111 1 re 37Hình 4.19: Hệ số xấp xi bậc 4 -i- G1 HT TS TT TH HT ng ng net 38Hình 4.20: Hệ số chi tiẾt bậc 4 - E5: S2 SE E215151E111 21511321 111111 1111 rre 38

Hình 4.21: Ma trận tương quan bậc 1, n—Ì - << << ‡s*+*++x+sessss 39Hình 4.22: Ma trận tương quan bậc 2, n—Ì ce - << << c3 S2333+xerssss 39Hình 4.23: Ma trận tương quan bậc 3, n—Ì - << << c3 S223*+xexssss 40

Hình 4.24: Giá trị tuyệt đối của ma trận tương quan sau cùng - sc: 40Hình 4.25: Cách bồ trí dây dan và dây chống sét lưới điện 110kV Cần Thơ 46Hình 4.26: Mô hình lưới điện 110kV Cần Tho 5-2 2 + 2 s+x+s+e£eE+ezezee 48Hình 4.27: Mô phỏng lưới điện 110kV Cần Thơ - 5-2 + +x+E+e£e£eEsere: 49Hình 4.28: Điện áp đầu phát 110kV Can Thơ - 2 5-5-5 +E+E+E+E+E£zEsezxceei 52Hình 4.29: Điện áp đầu nhận 110kV Cần Thơ 2-2 2 2 2x2 +s+e£+E+Ezeree 52Hình 4.30: Dòng điện đầu phát 110kV Cần Thơ -2- 5 2 + +58 sex 53Hình 4.31: Dòng điện đầu nhận 110kV Cần Thơ 2 2 + +s+s +2 z£+x+xze 53Hình 4.32: Điện áp đầu phát tại x=l5km G- + SE EeEeEe re ren 55Hình 4.33: Điện áp đầu phát tại x= I2km - 2-2 2x k+k+sESESE+EcErErxcrrrereee 55Hình 4.34: Điện áp đầu phát tai x= 9km 2 - ¿+ ke k+k+kE#ESESE SE re 56Hình 4.35: Điện áp đầu phát tai x= 5km ¿2-22 xxx E#ESES SE re 56Hình 4.36: Xáng cạp vi phạm khoảng cách an toan gây ra sự có ngày 10/09/12 66Hình 5.1: Cách bồ trí dây dẫn và dây trung hòa lưới điện 22kV Cần Thơ 73Hình 5.2: Mô hình lưới điện 22kV Cần Thơ - + 2 52 2 +E+E+E£E+EzE r2 74Hình 5.3: Mô phỏng lưới điện 22kV Can Thơ - 5-2 + +E+E+E+sEsEsEeEeeeersrsed 75Hình 5.4: Điện áp đầu phát 22kV Can Thơ - 2+ E+E+E SE kekekrsrererred 77Hình 5.5: Điện áp đầu nhận 22kV Cần Thơ - + 2 2 xxx EEskekrkrersrsed 77Hình 5.6: Dong điện đầu phát 22kV Cần Thou ecceceeceesscseesesescseseeseeees 78Hình 5.7: Dòng điện đầu nhận 22kV Cần Thơ ¿ 2 5 Sex rersed 78Hình 5.8: Điện áp đầu phat tại x=l2km - ¿+ + SE SE SE EEskekrkrerersed 80Hình 5.9: Điện áp đầu phát tại x= 10kim - - +2 ke exekekrrererred 80Hình 5.10: Điện áp đầu phát tại x= 8kim - - - sẻ k+xkvEeEekekrrererred 81Hình 5.11: Điện áp đầu phát tại x= 5kim - - - - kẻ Sex exekekrrererred 81

Hình 5.12: Xe đụng gãy 2 trụ và đứt 3 dây pha ngày 21/05/12 - 22kV Can Thơ 84

DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT

: Traveling Waves: Role khoảng cách: Rơle quá dòng điện tức thời: Rơle quá dòng điện định thời: Discrete Wavelet Transform: Multi-Resolution Analysis: Stationary wavelet transform: Electromagnetic Transient Program: Alternative Transients Program: Supervisory Control And Data Acquisition: Metal Oxide Varistor

: Nghị định của chính phủ

: Máy biến áp

: Đường dây

PHỤ LỤC

PHU LUC 1A- Bảng chiết tính kinh phí lưới điện 110kV - 55-5: 95PHU LUC 1B- Bảng chiết tính kinh phí lưới điện 22kV - 5-5252 s2 97PHU LUC 2A- Bảng tổng kê vị trí trụ theo role 21 lưới điện 110kV 99PHU LUC 2B- Bang tổng kê vị trí trụ theo role R50/51 lưới điện 22kV 101

CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

Độc lap — Tw do — Hanh phúc

LY LICH TRICH NGANG

Ho va Tén: Duong Tan LiéuNgày, thang, năm sinh: 10/02/1975 Nơi sinh: Đồng ThápĐịa chỉ liên lạc: 06 Nguyễn Trãi, P An Hội, Q Ninh Kiều, TP Cần Thơ

Ngành học: Điện Tử2 Cao học:

Chế độ học: Chính quyThời gian học: Từ năm 2011 đến năm 2013Nơi học: Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí MinhNgành học: Thiết Bi, Mạng Và Nhà Máy Điện

Tên luận án tốt nghiệp: Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Lưới Điện 110/22KV Cần Thơ

Bang Biến Đổi WaveletNgười hướng dẫn: TS Vũ Phan Tú

II QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC:Từ năm 2000 đến nay:

Don vi công tác: Công ty Điện lực TP Can Tho

Chức vụ: Kỹ sư điện

Dia chỉ đơn vi công tác: Số 06 Nguyễn Trãi, P An Hội, Q Ninh Kiều, TP Cần Thơ

1.1- Ly do chon dé taiSự cố trên lưới điện 110/22kV gây ra gián đoạn điện cho khách hang va dan

đến những thiệt hại đáng kế cho xã hội, đặc biệt là ngành sản xuất công nghiệp

Phát hiện nhanh chong vi tri sự cố và sửa chữa kịp thời các sự cố trên lưới điện làrat quan trong trong viéc duy tri chế độ vận hành hệ thống điện an toàn, liên tục,chất lượng, kinh tế, tin cậy nhất Tính sẵn sàng cung cấp điện liên tục và tính tin cậycó tầm quan trọng ngày cảng tăng Hiện nay, do các chính sách mới về tự do hóanăng lượng, thị trường năng lượng cạnh tranh là một trong các chỉ tiêu trực tiếp để

làm giảm chi phí quản lý vận hành sửa chữa và gia tăng lợi nhuận.

Khi hệ thống lưới điện 110/22kV xảy ra sự cố, việc xác định vi trí sự cô làrất khó khăn, do lưới điện dài và rộng, đi qua các khu vực có địa hình tiếp cận khókhăn, phương tiện giao thông không thuận lợi, năm cách xa hoặc rất gần các khuvực dân cư và phải tổ chức tìm kiém ngay bất kế thời điểm nao trong ngày khi sự cỗ

xay ra.

Phát hiện các hiện tượng, dấu vết và nguyên nhân gây ra sự có, thực tế làđiều không đơn giản, có những sự cô thì hiện trường sự có dé lại dé dàng nhìn thayđược bang mắt thường như các sự cô đứt dây dẫn điện (Hình 1.1, 1.2)

Có những sự cô dé lại dấu vết hiện trường sự có rất khó mà phát hiện đượcnhư phóng điện qua sứ đứng, do ran bò lên lưới điện (Hình 1.3, 1.4) Do dấu vếtphóng điện nhỏ, không thể nhìn thấy băng mắt thường được, khi nhìn từ phía dưới

đất, không leo lên trụ để kiểm tra, đặc biệt là vào ban đêm Không phát hiện được

dau vết hiện trường sự cố, thì không thé xác định được vị trí cũng như nguyên nhângây ra sự cô Vì thế, néu không có những thông tin ban đầu liên quan đến sự có nhưkhoảng cách, dòng điện ngắn mach role ghi nhận báo (thường là có sai lệch), ngườidân xung quanh khu vực xảy ra sự cô cho biết có tiếng nỗ lớn bất thường trên lướiđiện thì khó mà tập trung khoanh vùng các khu vực nghi ngờ sự cô để tìm rađược vi trí và nguyên nhân sự cố, để có được một kế hoạch sửa chữa, ngăn ngừa,khắc phục kịp thời và loại trừ nguyên nhân gây ra sự cố thêm một lần nữa

cung cấp điện bình thường, giảm thiểu thời gian mat điện, tiết kiệm được thời gian,chi phí và công sức xử lý sự cố Đó là một trong các mục tiêu chính của Tổng Côngty Điện lực Miễn Nam nói chung và Công ty Điện Lực TP Cần Thơ nói riêng Việcnghiên cứu các phương pháp xác định vi trí sự cố trên lưới điện 110/22kV là mộttrong những điều cấp thiết và thiết thực nhất trong công tác quản lý vận hành hệthống lưới điện.

1.2- Mục đích

Mục tiêu của luận văn là tìm ra giải pháp mô phỏng bằng Matlab Simulinklưới điện 110/22kV, nhằm mục đích khảo sát diễn biến quá trình quá độ xảy ra trênlưới điện khi xảy ra sự cỗ ngắn mạch Nghiên cứu các phương pháp xác định vị trísự cô trên lưới điện 110/22kV bằng phương pháp biến đổi Wavelet và kết hợp vớilọc nhiễu

1.3- Hướng nghiên cứu của luận văn

Vấn đề nghiên cứu sự cố trên lưới điện 110/22kV là một trong những phầnquan trọng của việc phân tích hệ thống lưới điện Trong hệ thống năng lượng lướiđiện, khi lưới điện xảy ra sự có thì có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần sốkhác nhau sẽ được sinh ra Rất nhiều thông tin sự cố là có chứa trong các thànhphân quá độ Vì vậy, các thành phân quá độ đó có thể được sử dụng để phân tích sự

cố, các hiện tượng bất thường của thiết bị hoặc của hệ thống lưới điện và phân tíchnguyên nhân của sự cố hoặc các hiện tượng bất thường khác [15] van dé quan

trọng ở đây là làm thé nào dé sử dung các tín hiệu quá độ đó vào việc phát hiệnhoặc xác định vị trí sự cố

Xác định vị trí sự cố, các phương pháp xác định vi tri sự cô đã được dé xuấtvà thực hiện từ trước đến nay, có thé được phân loại như sau: Sử dụng phương diệntần số của lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cố, sử dụng các phương trình viphân và đánh giá các tham số của lưới điện [9-12] Sử dụng sóng truyền và bao gồmcả hệ thống bảo vệ sóng truyền Kỹ thuật sóng truyền được tìm thấy là chính xác

Nhiều nghiên cứu đã được đưa ra để xác định vị trí sự cỗ như ở trên Tuynhiên, đối với lưới điện 110kV, định vị sự cố chủ yếu dựa vào các role bảo vệkhoảng cách của lưới điện (R21), còn đối với lưới điện 22kV, định vị sự cố chủ yếudựa vào các rơle bảo vệ quá dòng điện ngắn mạch của lưới điện (R50/51,R50N/51N) và kinh nghiệm trong vận hành Các role bảo vệ về co bản có thé định

vị được các sự cố không can bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thé bị ảnh

hưởng bởi điện trở sự cố ngăn mạch, trở kháng cực nguồn va ảnh hưởng của cácđường dây trong lưới điện đi chung cột khác Vẫn chưa có nhiều các nghiên cứuvề xác định vị trí sự cô trên lưới điện 110/22kV, dựa trên việc phân tích tín hiệusóng truyền do sự có sinh ra va sử dụng phương pháp bién đối wavelet dé phân tích.Đây là phương pháp số tiên tiễn, xử lý tín hiệu kỹ thuật số khá mạnh hiện nay, dễtiếp cận và áp dụng vào thực tế

Do đó, trong luận văn này thực hiện xác định vị trí sự cố trên lưới điện110/22kV sử dụng phương pháp biến đối wavelet kết hợp với lọc nhiễu và môphỏng bang phần mém Matlab Simulink

Sau đó kiểm tra va đánh giá kết quả của phương pháp, độ chính xác, khanăng áp dụng vào thực tế, nêu các giải pháp dé giải quyết va tổng kết van dé

Cụ thé luận văn bao gồm các nội dung như sau:- Giới thiệu về phương pháp biến doi Wavelet Tìm hiểu và nghiên cứu mộtsố phương pháp đã được sử dụng dé xác định vị trí sự cố trên lưới điện

- Mô phỏng khảo sát lưới điện 110kV trên không bằng Matlab Simulink, ápdụng phương pháp biến đôi Wavelet và thuật toán lọc nhiễu để xác định vi trí sự cố

trên lưới điện.

- Mở rộng mô phỏng khảo sát lưới điện 22kV trên không băng MatlabSimulink Bảng số liệu tính toán xác định vị trí sự cỗ với các điều kiện ngăn mạchkhác nhau, so sánh với số liệu lưới điện đang vận hành thực tế tại Cần Thơ Đánhgiá kết quả đạt được

110/22kV trên không bang việc sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng

và tính toán.

Các bước tiễn hành:- Thu thập tài liệu, nghiên cứu các thông số và các mô hình liên quan đến

lưới điện 110/22kV trên không.

- Mô hình hoá lưới điện 110kV trên không đơn giản, tham khảo từ bai báo

trên [10] và mô hình hoá lưới điện 110/22kV Cần Thơ đã và dang vận hành thực tế

- Khảo sát các quá trình quá độ khi xảy ra ngăn mạch trên lưới điện110/22kV với các điều kiện ngăn mạch khác nhau

- Biến đổi Wavelet các tín hiệu thu nhận được, kết hợp giải thuật lọc nhiễuđể sau cùng tính toán xác định vi tri ngăn mạch

- So sánh số liệu vị trí ngắn mạch đã tính toán được với mô hình đơn giảnnêu trên và lưới điện 110/22kV Cần Thơ đã và đang vận hành

- Đánh giá toàn bộ luận văn, đề ra hướng phát triển thêm cho đề tải.1.5- Điểm mới của luận van

Điểm mới của luận văn bao gồm:- Biến đổi Wavelet tĩnh tín hiệu điện áp thu được từ một đầu của lưới điện110/22kV, để có được các hệ số phân tích cần thiết, như hệ số xấp xỉ và chỉ tiết

- Kết hợp giải thuật lọc nhiễu, dựa trên mối quan hệ tương quan giữa các hệ

số chỉ tiết dé áp dụng cho việc xác định vi tri sự cố ngăn mạch

- Xác định vị trí sự cố ngắn mạch trên lưới điện 110kV, kiểm tra so sánh vớimô hình lưới điện đơn giản đã tham khảo và lưới điện 110kV Cần Thơ thực tế chokết quả tốt hơn

- Xác định vị tri sự cố ngăn mạch trên lưới điện 22kV Cần Thơ thực tế

- Nghiên cứu việc sử dụng lý thuyết Wavelet vào việc xác định vị trí ngắnmạch, thé hiện tính hiện đại của phương pháp, thuận tiện cho Online.

- Khả năng áp dụng vào thực tế có độ chính xác cao, giúp giảm chỉ phí giáthành vận hành như tìm kiếm sự cô nhanh, khắc phục và sửa chữa kịp thời, giảmthiểu được thời gian mất điện

- Mở ra một hướng mới cho việc xác định vị trí ngăn mạch trên lưới điện110/22kV, ứng dụng vào thực tế trong hệ thống lưới điện lớn hơn hiện hành, giúpnâng cao khả năng quản lý và vận hành hệ thống lưới điện tốt hơn

- Làm giảm thời gian mất điện, chi phí quản lý vận hành của lưới điện vànâng cao khả năng cung cấp điện cho khách hàng sử dụng điện

2.1- Giới thiệu

Phân tích Wavelet là một phương pháp mới, nhưng nên tang toán học của nóđã dựa trên các lý thuyết của Joseph Fourier vào thế kỷ XIX Fourier đã đặt nềntảng với lý thuyết phân tích tần số ma ý nghĩa to lớn và quan trọng đã được chứng

minh.

Từ “Wavelet” lần đầu tiên được sử dụng vào Năm 1909, trong luận văn củaAlfred Haar Còn khái niệm Wavelet được dùng trong các sách lý thuyết của ông

Jean Morlet và các nhóm nghiên cứu Marseille thuộc Trung tâm nghiên cứu lý

thuyết vật lý tại nước Pháp

Phương pháp phân tích Wavelet đã được phát triển chủ yếu bởi ông Y.Meyervà các đồng nghiệp của ông, va là những người đã phố biến rộng rãi phương pháp

này Thuật toán chính của phương pháp này là dựa vào các công trình trước đó củaông Stephane Mallat vào Năm 1988 Từ đây, việc nghiên cứu Wavelet đã trở nên

mang tính quốc tế Đặc biệt là các nghiên cứu tại nước Mỹ, là nơi có các nhà khoahọc đi đầu về lĩnh vực này, chang han như: ông Ingrid Daubechies, Ronald

Coifman, Victor Wickerhauser [19].

2.2- Cơ sở toán hoc

Biến đối Wavelet ra đời [19-20] đã khắc phục được các bat lợi của biến đổi

Fourier truyén thong, nó con có những uu điểm mới lạ hơn, hấp dẫn hơn, thu hút

nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu, phát triển và triển khai ứng dụng,mang lại nhiều hiệu quả thiết thực hơn Ưu điểm nổi bật của phân tích Wavelet là

khả năng phân tích cục bộ, tức là có khả năng phân tích cho một vùng nhỏ trong

một tín hiệu lớn Khả năng nay đã khắc phục nhược điểm của phương pháp bién đổiFourier và biến đôi Fourier thời gian ngắn

Wavelet là hàm được tạo ra từ hàm w(x), được gọi là Wavelet mẫu (còn gọilà Wavelet giải tích) Ham w(x) được định nghĩa cho biến thực x và có thé mang

lo = fo(+| 4= K <x (2.1)

Do ham «(x) có thé có giá trị phức cho nên ko(x)|ˆ được dùng thay thé cho

œ(x)? Bình phương của chuẩn L’, lo *, được gọi là năng lượng cua hàm w Gia sửko || =1, băng cach chuân hóa ham w thông qua việc nhân ham w với hệ sô

l ` x eae S2 gek den :——o , ham Wavelet mâu phải thỏa mãn điêu kiện tương thích sau:

HỆ sô —— được nhân vào nhăm dé bảo toàn chuan L*, nghĩa là moi hàm

Ja

œ„„(x) đều có chuẩn băng 1 nếu như œ có chuẩn bang 1 Đa số các lớp hàm đều cóthé biểu diễn như một tổ hợp tuyến tinh của các hàm Wavelet mẫu Nghĩa là cáchàm nay được biểu diễn như sự kết hợp tuyến tính hữu hạn các phép dịch chuyến va

co giãn của một hàm Wavelet mâu.

2.3- Biến doi Wavelet rời rac (Discrete Wavelet Transform - DWT)Biến đổi Wavelet rời rac [15-16], [19-20] và [22-23] là biến đối tuyến tinhtác động trên vector 2° chiều (vector trong không gian Euclide 2" chiều) vào mộtvector trong không gian tương tự DWT là một bién đổi trực giao Biến đổi trựcgiao có thể xem như là phép quay trong không gian vector, chúng không thay đổi

DWT()Ú.&)= fon ja (at (2.6)- Với điều kiện trực giao chuẩn, ta có biến đôi ngược:

Phân tích đa phân giải có tính năng như hai bộ lọc [15-16], [19-21], tạo nên

hai thành phan là xấp xi và chi tiết của tín hiệu vào Thanh phân xấp xi có hệ số tylệ cao, tương ứng với tần số thấp Thành phần chỉ tiết có hệ số tỷ lệ thấp, tương ứng

với tân sô cao.

Minh họa tín hiệu vào là dang Sin chuân với nhiều tân sô cao như sau:

Hình 2.2: Minh họa tín hiệu vào là dang Sin

chudn với nhiêu tan so cao

Quá trình trên được gọi là phân ly bậc một, quá trình này có thé lặp đi lặp lạidé tạo nên phân ly bậc đến n (với n >1).

KmSIESN<'` 5,

Mà <—! a << ! i — 1 —

Hình 2.3: Minh họa cho phán ly bậc 2

Với n =2: A> là thành phan xấp xi bậc 2, còn D, và D; là thành phan chỉ tiết

2.5- Biến đối wavelet tinh (Stationary Wavelet Transform - SWT)Biến đổi Wavelet tinh [33] là được kế thừa, phat triển tiếp theo từ biến đổi

Wavelet rời rac như sau: Gia sử có một ham f(x) được chia thành các tập con sau jbước chia là Vị ( V3 C V2 C Vị C Vo) Sự phân chia này được xác định bởi việcnhân ty lệ c¡¿ với f(x):

Cie =(/2).$,,@)&,„@) (2.8)

$,„(x) =2 7$ 1x) (2.9)

Với ¿ (x) là hàm tỷ lệ, như là một hàm lọc thấp Còn c, được gọi là hệ số

xấp xỉ rời rac tại độ phân giải 21,

Nếu ham (x) là hàm Wavelet, thì hệ số Wavelet được tính toán bởi:

Win =(/@).2 92 /x~)) (2.10)

Với œ; được gọi là hệ số chỉ tiết rời rạc tại độ phân giải 2),

Khi ham tỷ lệ @ (x) có tính chất sau:

z5] = 5 nom 210- Với h(n) là bộ lọc băng thông thấp, thì C¡:1,k CÓ thể được tính trực tiếp từ Ck

nhu sau:

C] + > (n )ej n 2 ol 2 | › g(n)p(x - 7) (2.12)

- Với g(n) là bộ lọc băng thông cao.

- Tích vô hướng của ( f(x) 9 (2 x = k)) được tinh với:

oj tlk = ÄX g(n—2k)cj,n (2.13)

Phuong trình (2.12), (2.13) được sử dụng như là kỹ thuật đa phan giải trong

biến đổi SWT truyền thống Trong phép biến đổi này, giải thuật sẽ làm giảm sốlượng mẫu được sử dụng cho phép biến đối, có nghĩa là hai mẫu thì được giữ lại

một mẫu trong quá trình biến đổi Do đó, toàn bộ chiều dài của hàm f(x) sẽ được

giảm đi một nửa.

Do vay, kỹ thuật biến đôi này phải được sử dung kỹ thuật tăng số lượng mau

lên như sau:

- Khoảng cách giữa các mẫu tăng lên gấp đôi từ tỷ lệ 7 thành ty lệ Ci+1k

Wavelet được dùng trong hệ thông điện lần đầu tiên vào Năm 1994 bởi ôngRobertson và ông Ribeiro Những ứng dụng chính của biến đổi Wavelet trong hệthống điện (HTD) có thé chia như sau: Bảo vệ hệ thông điện, chất lượng điện năng,quá độ, biến đôi cục bộ, dự báo phụ tải, đo lường trong hệ thống điện

Hản về HT

/ 11%

Dự bao phụ tảiđiBo lưửng

2%

Chất lượng điện

hằng390 Thay đổi cục ba

A125%

Hình 2.5: Tỷ lệ các ứng dụng về những lĩnh vực khác nhau trong HTD

2.6.2- Ung dung trong bảo vệ hệ thống điệnLợi ích của việc áp dụng biến đối Wavelet là nâng cao khả năng hoạt độngcủa các rơle được nhận ra trong vài năm gần đây Vào Năm 1996, Chaariel giớithiệu Wavelet cho việc bảo vệ role trong mang phan phối để phân tích tín hiệu ngănmạch chạm đất ở cấp điện áp 20kV nối đất lặp lại, mô phỏng trong EMTP Trongcùng năm đó ông J.Monoh giới thiệu thuật toán dé đào tạo chính xác cho Hệ Trí tuệNhân tạo bang biến đổi Wavelet.

Năm 1998 Magnago và Abur đã phát triển thêm một kỹ năng mới để xácđịnh vị trí ngắn mạch trên đường dây cũng sử dụng Wavelet và mô phỏng trênEMTP để kiểm định Đến Năm 1999 các tác giả trên đã phát triển đề tài trên chomạng phân phối hình tia

Năm 2003 D.Chanda ef ai đã trình bay một phương pháp mới cho việc xác

định vị trí sự cỗ dựa trên phân tích đa phân giải Wavelet (MRA), mô phỏng trongEMTP Song đến Năm 2007 C.K Jung et al đã mô tả một thuật toán mới lọc nhiễu,xác định các sóng phản xạ có cùng tần số để xác định vi trí sự cố trong môi trườngnhiễu, dựa trên biến đổi Wavelet tĩnh Và rất nhiều các công trình khác đã đượccông bố trên thé giới về van dé bảo vệ trong hệ thống điện như bảo vệ cho thanhcái, động cơ, máy phát, máy biến áp, nhận dạng chất lượng điện năng, giải tích tín

CHUONG 3: MOT SO PHUONG PHAPXAC DINH VI TRI SU CO TREN LUOI DIEN

3.1- Giới thiệu

Xác định vi trí ngăn mạch trên lưới điện 110/22kV có thé chia làm các

phương pháp chính như sau:

- Phương pháp dựa trên việc đo trở kháng: Phương pháp này còn được gọi là

thuật toán dựa trên pha, chủ yếu dựa vào các tín hiệu đo đạc được Sử dụng dựa vàophương diện tần số lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cố, sử dụng các phươngtrình vi phân lưới điện và đánh giá các tham số lưới điện [9-12] Rõ ràng, nó bị ảnhhưởng bởi nhiều yếu tố của hiện tượng tần số của lưới điện, chăng hạn như: điện trởngăn mach, phụ tải và các thông số nguồn Do đó, mức độ chính xác của phươngpháp nảy cũng có một số giới hạn

- Phương pháp dựa trên việc đo đạc sự truyền sóng: Phương pháp này cònđược gọi là kỹ thuật sóng truyền hay chính xác hơn là kỹ thuật kháng trở trong việcxác định vị trí sự cố của lưới điện 110/22kV, do nó không phụ thuộc vào điện trởngăn mach, phụ tải và thông số nguồn trước lúc xảy ra sự cô

- Phương pháp gan thẻ thời gian: Ong Zeng Xiangjun et al [13], với phươngpháp này sử dụng hệ thống định vị toàn cầu, vị trí sự cô là được tính bằng thời giansóng đến các cảm bién đặt ở đầu của lưới điện và Ông V, Siozinys [14] dựa vào sựkhác biệt về thời gian giữa sóng phan xa và khúc xạ Trong [15-18] và [21-29] dựatrên biến đối Wavelet, tín hiệu quá độ do sự cé sinh ra Tuy nhiên, các phương phápnêu trên đều có hạn chế không thé tách rời sóng truyền rõ ràng được cho việc xácđịnh vi trí sự cỗ từ các sóng khác của các tần số khác nhau, do các dao động và sóngđa hai quá độ của sự cố sinh ra gọi chung là nhiễu Trong [30-31] sử dụng phươngpháp bién đối Wavelet kết hop mạng noron nhân tạo dé huấn luyện cũng dang đượcphát triển

- Phương pháp dùng cảm biến từ trường làm thiết bị đo lường thay thé choviệc xác định vị trí sự cố: Ông Kurt J Ferreira and Alexander E Emanuel [32],phương pháp áp dụng giải thuật loc nhiễu bang cách sử dung tin hiệu từ một đầu

của lưới điện, để xác định thời gian truyền sóng tới va sóng phản xạ có cùng tan số

[33] Phương pháp này ngày càng được quan tam chú trọng nghiên cứu và áp dụng

nhiều hơn, do chúng có nhiều tính năng ưu điểm vượt trội như: không cần đườnggiao tiếp và đồng bộ thiết bị lay mẫu ở hai dau của lưới điện, đồng bộ lay mẫuthường phức tạp, chăng hạn như định vị toàn cầu, phương pháp và kỹ thuật truyềnthông không chỉ làm tăng chỉ phí đầu tư, mà còn ảnh hưởng đến độ chính xác củakết quả Đồng thời, thuật toán dựa trên những kỹ thuật tính toán hiện đại nảy ngàycàng mạnh hơn và đáp ứng được các yêu cầu chính xác hơn, cùng với sự phát triểnnhanh chóng của các ngành công nghệ máy tính, vi xử lý, chế tạo máy

Sau đây, giới thiệu một số phương pháp xác định vị trí sự cỗ ngắn mạch trênlưới điện từ các phương pháp nêu trên Phương pháp biến đối Wavelet kết hợp vớilọc nhiễu để xử lý tín hiệu sóng truyền thu được từ một đầu của lưới điện để xácđịnh vị trí sự cố ngắn mạch, thực hiện mô phỏng băng phần mềm Matlab Simulinklà phương pháp được dé xuất của luận văn này

3.2- Phương pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher

3.2.1- Tổng quan

Phương pháp Telegrapher dựa vào các đặc tính điện áp và dòng điện là hàm

theo khoảng cách của lưới điện và thời gian [10] Các thông số này có mối quan hệvới các thông số của lưới điện, cho nên nó được gọi là phương trình Telegrapher,

1 dx X !

i€ - pie - - >

Hình 3.1: Sơ đồ phương trình TelegrapherCó thể giải phương trình trên bằng các điều kiện biên như Hình 3.1, với việcthay thế Z¿ = J(R + jol(G + j@C) và y =J(R+ /@/)x(G + joC), V¿=Vạ và lo=lk,

cách giải như sau:

ah

Với điều kiện biên của đầu gửi, Vị=Vs và I¡=ls (L là tổng chiều dai), khi đó

cosh( yx) Z‹ sinh( yx)

sinh(yx)/Z cosh(z) (3.2)x Vr

lạ

lời giải là:

| — | cosh(y(Lk-x)) =Z„sinh(y(L- | x là (3.3)Tự — sinh(y(k—x)/Z,) cosh(y (L - x)) |

5

Với việc ngăn mạch xảy ra tại điểm F, cách đầu nhận km Do đó lưới điệnđược chia thành hai phần đồng nhất Phần đầu từ đầu phát đến F, là đoạn SF vớichiều dai (L-D) km Phần thứ hai từ đầu nhận đến F, là đoạn RF với chiều dài Dkm Hai phan của lưới điện có thé coi như hai lưới điện hoàn chỉnh Nghĩa là điệnáp tại bất kỳ điểm nào trên lưới điện, đều là hàm của điện áp và dòng điện tại cuối

của lưới điện trong trạng thái bình thường.

Hơn nữa, tại điểm ngăn mạch F điện áp được diễn tả qua hai tập dữ liệu như

(Vs, Is) va (Vr, Ip) là tương đương Do đó, từ phương trình (3.2) hoặc (3.3), điện áp

tại điểm ngăn mach cách đầu cuối là D km có thé diễn tả như sau:

V,, = cosh( yD)V, + Z sinh( yD)1!„ (3.4)„ = cosh(y (LZ - D))V, - Z„ sinh(y (L - D)1;

Với J„ là điện áp tai điểm F, giải phương trình (3.4) cho chúng ta kết qua

khoảng cách D như sau:

trước đó.

v Nhược điểm:- Phu thuộc nhiều vào các điều kiện thực tế, cho nên độ chính xác khó xác

định được.- - Sai sô do thiệt bi đo, mô hình so với thực tê, nên độ chính xác không cao.

3.3- Phương pháp sử dụng thiết bi phát sóng kết hợp biến doi Wavelet3.3.1- Tổng quan

Phương pháp này sử dung thiết bi phat sóng có cau tạo bao gồm như sau: tụđiện C tích điện bởi biến áp tự ngẫu Khi điện áp đủ lớn, phóng điện qua khe hở G,tụ điện C phóng điện vào cáp Do tín hiệu phóng đi được truyền đến điểm ngắnmạch rồi phản hồi ngược trở lại, cho nên điểm ngăn mạch sẽ xác định được băngthời gian truyền sóng này Phương pháp nảy thích hợp cho việc xác định trong các

trường hợp ngăn mạch có điện trở ngăn mạch cao.

gian, thông qua việc sử dụng bộ lọc để đạt được kết quả như mong muốn

3.3.2- Ưu điểm va khuyết điểm chính của phương phápv Uudiém:

- - Thực hiện trên các mạch điện cứng, khi đã cắt điện nên có thời gian đểphân tích chỉ tiết và cụ thể hơn

- Két quả thực nghiệm thu được rat tot.v Nhược điểm:

- _ Việc xác định phải dựa vào các thiết bị lap đặt thêm, không đơn giản cho

Phương pháp biến đổi Fourier giới hạn trong một khoảng thời gian ngắn,phân nào hạn chế của phương pháp Fourier truyền thống như các thông tin về thờigian chỉ mang ý nghĩa tương đối là khoảng thời gian hơn là thời điểm [19]

Do đó, phương pháp được chọn cho để tài là “phương pháp biến đổiWavelet,” phương pháp này đã giải quyết được hoàn toản, các nhược điểm củaphương pháp biến đổi Fourier Cho nên xu hướng hiện nay để giải các bài toán phântích tín hiệu số là xu hướng chủ đạo trong các công việc nghiên cứu và ứng dụngtrong thực tiễn

3.4.2- Đặc điểm chính của phương pháp biến đối WaveletĐiểm mạnh của phương pháp này là tránh được các sai số do thiết bị vả sựđồng bộ thông tin từ hai đầu như trong phương pháp phương trình Telegrapher.Việc lấy thông tin từ một đầu cuối và xử lý dễ dàng và chính xác hơn.

Tín hiệu quá độ bao giờ cũng có rất nhiều tín hiệu bất thường, các tín hiệunày có chứa rất nhiều thông tin hữu ích Tuy nhiên, đối với vẫn đề xác định vị tríngăn mạch chỉ có thông tin quá độ tại một tần số nhất định là có ý nghĩa Do đó,trong van dé này, chúng ta xem các tín hiệu không cần thiết là nhiễu Thuật toánmới [32] để lọc nhiễu nay sẽ được áp dung, tín hiệu phản hồi từ vị trí ngắn mach sẽđược xác định, từ đó xác định vi trí ngăn mạch Giải thuật này dựa trên các hệ sốtương quan có được qua phép biến đối Wavelet tĩnh với nhiều cấp phân giải

Sau khi biến đối Wavelet tĩnh, sóng được phân tích thành hai nhóm chính đólà nhóm các hệ số xấp xi và nhóm các hệ số chỉ tiết Thông thường, các hệ số xấp xichứa các thông tin về thành phần tần số thấp, còn các hệ số chỉ tiết chứa các thôngtin về thành phần tần số cao Để nhận biết việc xảy ra ngắn mạch, các hệ số xấp xithường được sử dung, còn trong việc xác định vi tri điểm ngăn mạch thì các hệ sốchỉ tiết sẽ được sử dụng như sơ đồ giải thuật sau đây