Ứng dụng logic mờ để xác định vị trí chống sét van

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MẠNH HÙNG ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CHỐNG SÉT VAN S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10 - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MẠNH HÙNG ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CHỐNG SÉT VAN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: PGS-TS QUYỀN HUY ÁNH Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2011 Luận văn thạc sỹ 2011 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ & tên: Nguyễn Mạnh Hùng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22/04/1986 Nơi sinh: Phú n Q qn: Hòa Thắng – Phú Hòa – Phú n Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị cơng tác trước học tập, nghiên cứu: Lớp trưởng lớp Điện – Điện tử 041011, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Chỗ riêng địa liên lạc: Trịnh Hồi Đức P Hiệp Phú, Q.9, Thành phố Hồ Chí Minh Email: nguyen_hung_spkt@yahoo.com II Q TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2004 đến 3/2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Điện- Điện tử Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: Ứng dụng điều khiển PID để điều khiển lò nhiệt phần mền LabVIEW Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Ngày 19 tháng 03 năm 2009, Đại học Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Ngọc Anh Thạc sĩ Hệ đào tạo: Chính quy tập trung Thời gian đào tạo từ 10/2008 đến 10/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, Mạng Nhà Máy Điện Tên luận văn: Ứng dụng logic mờ để xác định vị trí chống sét van GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh i HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Ngày & nơi bảo vệ luận văn: tháng 10/2011, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS.TS Quyền Huy Ánh Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh, IELTS 5.5 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp: số Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Cơng việc đảm nhiệm Thời gian Nơi cơng tác 3/5/2010-10/2011 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Giảng viên Thành phố Hồ Chí Minh Tp Hồ Chí Minh, ngày 01/10/2011 Người khai ký tên Nguyễn Mạnh Hùng GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh ii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01/10/2011 Nguyễn Mạnh Hùng GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh iii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Lời cảm ơn Trước hết,Tôi xin chân thành cảm ơn Cha Mẹ sinh thành tất người Thầy dạy nên người Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu,các thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử, Khoa Đào tạo Sau Đại học – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh tham gia giảng dạy,trang bò kiến thức cho toàn khoá học Đặc biệt,tôi xin cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS.Quyền Huy nh, người tận tình hướng dẫn,giúp hoàn thành Luận văn tốt nghiệp bậc cao học Tôi xin chân thành cám ơn Thầy Cô Hội đồng chấm bảo vệ luận văn Thạc Só ngành Thiết Bò Mạng Nhà Máy Điện khóa 07 - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Sau cùng,cảm ơn tất người thân,bạn bè đồng nghiệp hết lòng hỗ trợ,giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu TP.Hồ Chí Minh,ngày 01/10/2011 Nguyễn Mạnh Hùng GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh iv HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 TĨM TẮT Để bảo vệ sét đánh lan truyền vào trạm biến áp phân phối, phía cao trạm thường sử dụng chống sét van Trong lắp đặt thiết bị chống sét van, khoảng cách thiết bị chống sét van đầu cực cao máy biến áp quan trọng Nếu chống sét van đặt đầu cực máy biến áp máy biến áp bảo vệ an tồn nhất, chống sét van phải bảo vệ cho tồn cách điện trạm, trường hợp tổng qt chống sét van đầu cực máy biến áp cần có khoảng cách phân cách Vì vậy, việc xác định khoảng cách phân cách hợp lý nhằm bảo vệ hiệu máy biến áp thiết bị đóng cắt trạm cần thiết Luận văn đề xuất: - Phương pháp để tính khoảng phân cách chống sét van máy biến áp trạm có cấu hình khác (như trạm có máy trạm có hai máy biến áp) dựa đánh giá rủi ro hư hỏng vị trí quan trọng trạm kết hợp với kỹ thuật logic mờ nhiều tiêu chí ( tiêu chí rủi ro trung bình chung thấp tiêu chí rủi ro hư hỏng cho phép) Các đặc tính ngẫu nhiên độ dốc đầu sóng biên độ đỉnh sóng xung sét sử dụng để tính tốn rủi hư hỏng mạng điện - Chương trình FUPOSA xây dựng giúp người sử dụng dễ dàng xác định vị trí lắp đặt hợp lý chống sét van với cấu hình trạm điện có sẵn Kết nghiên cứu luận văn giúp cho cơng ty tư vấn thiết kế điện, cơng ty điện lực xác định vị trí lắp đặt chống sét van hợp lý thiết kế trạm biến áp dựa đánh giá rủi ro hư hỏng thiết bị có xem xét đến mật độ sét khu vực yếu tố ảnh hưởng GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh v HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 ABSTRACT To protect the distribution substation from lightning overvoltage, arresters are installed at the high voltage side of transformers In installation of surge arresters, the separation length between the arresters and the high voltage terminals of transformers is very importance If the lightning arrester is installed at the terminals of transformers, the transformer will be protected safety However, lightning arresters must to protect for all insulation of the substation’s components, so that, in general cases between lightning arrester and the terminals transformer are needed a separation distance Thus, the determination of a reasonable distance between the lightning arresters and terminals of transformer to protect efficiency the transformer and switching devices of the substation is very necessary The thesis has presented: - A new menthode to dertermine separated distances between arresters and transformers with various configurations of substations (such as a substation with one or two transformers) base on estimating the risk of failure at important positions in subtation and using fuzzy logic Random characterictis of lighting impulses such as the peak value of the return stroke current and the slope of the wave front are considered to canculate the risk of failure - The FUPOSA program is developed to help the users easily determine the appropriate installed position of lightning arrester with existing configurations The research results of the thesis will help the electrical consultancy and design companies, the power company determine the appropriate installed position of lightning arrester when installing a new substation base on evaluating the risk of failure that incluses traffic density in areas and other effects GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh vi HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 MỤC LỤC Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt tiếng Anh x Danh mục hình vẽ, đồ thị xi Danh mục bảng xiv CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Các phương pháp chọn vị trí chống sét van 1.2.1 Phương pháp xác định vị trí chống sét van dựa mơ hình Petersen 1.2.2 Phương pháp D.Fulchiron 1.2.3 Phương pháp Bent de Metz-Noblat 1.2.4 Phương pháp ABB 1.2.4.1 Trạm biến áp kết nối với đường dây khơng 1.2.4.2 Trạm biến áp kết nối với cáp ngầm 11 1.3 Các nghiên cứu vị trí lắp đặt chống sét van 14 1.3.1 Các nghiên cứu nước 14 1.3.2 Các nghiên cứu quốc tế 15 1.4 Mục tiêu luận văn 17 1.5 Điểm đề tài 17 1.6 Nội dung luận văn 17 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh vii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 CHƯƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TỐN 18 2.1 Rủi ro hư hỏng 18 2.2 Logic mờ 23 2.3 Mơ simpowersystem 25 CHƯƠNG III: CẤU HÌNH MẠNG ĐIỆN 27 3.1 Cấu hình trạm biến áp 27 3.1.1 Cấu hình trạm máy biến áp 27 3.1.2 Cấu hình trạm hai máy biến áp 28 3.2 Mơ hình phần tử mạng 28 3.2.1 Mơ hình đường dây 28 3.2.1.1 Mơ hình hình pi 28 3.2.1.2 Mơ hình tổng trở đặc tính 30 3.2.2 Mơ hình chống sét van 31 3.2.3 Mơ hình nguồn xung 33 3.3 Mơ hình mạng điện cần mơ 34 CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 37 4.1 Đặc tính ngẫu nhiên xung sét 37 4.2 Tiêu chí bảo vệ 38 4.2.1 Bảo vệ dựa số rủi ro trung bình bé 38 4.2.2 Bảo vệ dựa tiêu chí rủi ro hư hỏng cho phép 39 4.3 Sơ đồ khối chương trình 40 4.3.1 Chương trình tính tốn theo tiêu rủi ro trung bình thấp 40 4.3.2 Chương trình tính tốn theo rủi ro cho phép 44 4.3.2.1 Cấu trúc chương trình 44 4.3.2.2 Chương trình logic mờ xác định vị trí chống sét van 47 4.4 Chương trình tính tốn hỗ trợ GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh 49 viii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 4.4.1 Giao diện chương trình 49 4.4.2 Kết tính tốn 52 4.4.2.1 Kết tính tốn cho cấu hình trạm máy biến áp 52 4.4.2.2 Kết tính tốn cho cấu hỉnh trạm hai máy biến áp 53 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh ix HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 KÝ TỰ VIẾT TẮT BIL: Basic Insulation Level MOV: Metal Oxide Varistor AI: Artificial Intelligence FDCL: Fuzzy Dependency and Command Language MIQ: Machine Intelligence quotient GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh x HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sơ đồ bảo vệ trạm để xét dòng qua chống sét van Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ trạm để xét đến khoảng cách phân cách Hình 1.3 Sơ đồ mạch (đường dây trạm biến áp) dùng nghiên cứu truyền sóng q điện áp sét Hình 1.4 Sóng tới sóng phản xạ trạm biến áp có chống sét van Hình 1.5 Điện áp trên đường dây bảo vệ chống sét van theo thời gian (trường hợp Bảng 2.1) Hình 1.6 Q áp cực đại đầu cực máy biến áp (B) theo thời gian τ (trường hợp Bảng 1.1) Hình 1.7 Q điện áp cuối đường dây 10 Hình 1.8 Trạm biến áp kết nối với cáp ngầm 13 Hình 1.9 Xác định vị trí chống sét van dựa đánh giá thời gian hai lần hư hỏng 15 Hình 1.10: Lưu đồ giải thuật tối ưu hóa vị trí chống sét van 16 Hình 2.1: Dạng sóng hàm mật độ xác suất xuất q áp, hàm xác suất phóng điện đánh thủng rủi ro hư hỏng 18 Hình 2.2: Lưu đồ tính tốn rủi ro hư hỏng 20 Hình 2.3 Đặc tuyến hệ số phối hợp thống kê rủi ro hư hỏng 21 Hình 2.4: Đặc tuyến hàm xác suất phóng điện đánh thủng P(V) theo số lượng lớp cách điện đồng tâm 22 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xi HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Hình 2.5: Lưu đồ tính tốn rủi ro hư hỏng phương pháp tra bảng 22 Hình 3.1: Cấu hình trạm máy biến áp 27 Hình 3.2: Cấu hình trạm hai máy biến áp 28 Hình 3.3: Mơ hình hình pi cho đường dây 29 Hình 3.4 : Các tham số lựa chọn mơ hình hình pi 30 Hình 3.5 : Mơ hình tổng trở đặc tính 30 Hình 3.6 : Mơ hình tổng trở đặc tính đơn giản 31 Hình 3.7 : Đặc tuyến V-I chống sét van 32 Hình 3.8 : Các thơng số lựa chọn chống sét van 32 Hình 3.9: Dạng xung sét tiêu chuẩn 33 Hình 3.10: Thơng số mơ hình nguồn phát xung sét 34 Hình 3.11 Mơ hình cho trạm máy biến áp 34 Hình 3.12 Mơ hình trạm hai máy biến áp chống sét van nằm đoạn cáp ngầm khác 35 Hình 3.13 Mơ hình trạm hai máy biến áp sử dụng hai chống sét van 36 Hình 4.1: Xác suất xuất xung sét có đại lượng ngẫu nhiên lớn giá trị xác định 38 Hình 4.2: Phân phối giá trị biến ngẫu nhiên 38 Hình 4.3: Lưu đồ tính tốn bảo vệ theo rủi ro trung bình cho cấu hinh máy biến áp 41 Hình 4.4: Lưu đồ sử dụng chống sét van để bảo vệ cho trạm hai máy biến áp 43 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Hình 4.5: Lưu đồ sử dụng hai chống sét van để bảo vệ cho trạm hai máy biến áp 44 Hình 4.6 Sơ đồ khối chương trình máy tính xác định vị trí lắp đặt chống sét van sử dụng logic mờ theo tiêu chuẩn rủi ro cho phép 45 Hình 4.7 Lưu đồ chương trình tính tốn 46 Hình 4.8:Cấu tạo định mờ xác định vị trí chống sét van 47 Hình 4.9: Các biến ngơn ngữ ngõ vào sai số rủi ro hư hỏng lần lặp thứ (k) 48 Hình 4.10: Các biến ngơn ngữ ngõ vào độ dịch chuyển chống sét van lần lặp thứ (k) 48 Hình 4.11 Các biến ngơn ngữ ngõ độ dịch chuyển chống sét van lần lặp thứ (k+1) 49 Hình 4.12 : Giao diện chương trình tính tốn vị trí lắp đặt chống sét van 49 Hình 4.13 Chương trình tính tốn bảo vệ cho trạm chống sét van 50 Hình 4.14 Giao diện chương trình tính tốn vị trí chống sét van cho cấu hình trạm hai máy biến áp 51 Hình 4.15 Rủi ro hư hỏng máy biến áp điểm nối đường dây khơng cáp ngầm 52 Hình 4.16 Rủi ro hư hỏng vị trí sử dụng chống sét van bảo vệ trạm hai máy biến áp 54 Hình 4.17 Rủi ro hư hỏng vị trí sử dụng hai chống sét van bảo vệ trạm hai máy biến áp 54 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xiii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Điện áp cực đại máy biến áp bảo vệ chống sét van Bảng 1.2 Mức cách điện (BIL) mức điện áp bảo vệ chống sét van (Up) đại với Up = 4.pu 11 Bảng 1.3 Độ dốc giá trị điện áp phóng điện cách điện đường dây khơng 11 Bảng 1.4 Chiều dài cho phép lớn Dk đoạn cáp với bên bảo vệ thiết bị chống sét 12 Bảng 1.5 Khoảng cách phân cách tối đa cho phép chống sét cáp máy biến áp Hình 2.8 với b = Hai chống sét van nối hai đầu cáp, MBA khơng có chống sét van 13 Bảng 3.1: Các dạng sóng tiêu chuẩn 33 Bảng 4.3 : Luật mờ định mờ xác định vị trí lắp đặt chống sét van 48 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xiv HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Chương TỔNG QUAN 1.1.Lý chọn đề tài Sự ổn định chất lượng hệ thống điện điều kiện tiên cho phát triển kinh tế chất lượng sống người dân Trong hệ thống điện, thiết bị điện lắp đặt dự kiến đưa vào vận hành lâu dài cấp điện áp xác định thường lựa chọn dựa điện áp định mức lưới điện mà thiết bị đấu nối vào Tuy nhiên, thực tế vận hành, đơi lúc lại xảy q điện áp tạm thời nhiều ngun nhân gây ra, cố chạm đất, thao tác, sét…v.v Trong đó, q điện áp sét nguy hiểm nhất, q điện áp lớn gây phóng điện đánh thủng cách điện phá hủy thiết bị Có ba yếu tố quan trọng có liên quan đến việc bảo vệ q áp: thiết kế tổng quan lưới điện, cấp độ cách điện xung (BIL) thiết bị (máy biến áp, điều áp, dàn tụ bù,.v.v.) lưới, thiết bị bảo vệ (chống sét van, dây chống sét) Khả cách điện hệ thống xác định đặc tính kỹ thuật phận sử dụng (cực cách điện, dây dẫn, v.v ) cộng với cấu trúc, khoảng cách tất hệ số khác bao gồm việc thiết kế hệ thống Cách điện hệ thống phải chịu điện áp tần số nguồn liên tục nhiều năm với nhiều điều kiện khí Để đảm bảo tính hợp dài hạn hệ thống, phải thiết kế cho lưới điện chịu điện áp cao mức bình thường Tuy nhiên, mặt kinh tế khó thực lưới điện có khả chịu điện áp cao có q áp q độ Tương tự cấp cách điện thiết bị phân phối thiết kế để chịu điện áp cao bình thường Phương pháp có hiệu đến mức đó, nhanh chóng đến giai đoạn mà khơng thể thêm chi phí để tạo cấp cách điện BIL cao khơng khả thi kinh tế GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Cấp bảo vệ q áp cần phải bổ sung cách lắp đặt thiết bị bảo vệ để giới hạn lượng điện áp mà thiết bị (hay đoạn đường dây) phải chịu Phương pháp cho phép giảm cấp độ cách điện thiết bị, dựa vào khả q áp nhỏ hơn, nói chung tạo sơ đồ bảo vệ q áp tiết kiệm Các cơng ty Điện lực đương nhiên áp dụng thực tế khác phải tính đến ba yếu tố bản: phục vụ khách hàng, khả chịu đựng điện áp (đặc biệt q áp sét) yếu tố kinh tế Khơng thể thiết kế lưới điện đáp ứng u cầu q điện áp phải mức chịu đựng cách điện thiết bị, làm cho chi phí vượt q mức Do vậy, thiết kế lưới điện, tính chọn thiết bị lắp đặt lưới hạn chế tối thiểu tác hại q áp, quy trình dựa sở phối hợp q áp dự kiến khả chịu đựng q áp thiết bị Muốn đạt điều phải đáp ứng hai bước sau : - Thiết kế lưới điện thích hợp để kiểm sốt hạn chế tối thiểu q áp - Sử dụng thiết bị bảo vệ q áp Tổng hợp hai bước gọi bảo vệ q áp hay phối hợp cách điện Khi q áp lớn q mức dẫn đến phóng điện đánh thủng cách điện thiết bị, bảo vệ q áp bao gồm: thiết kế phối hợp lưới điện việc lắp đặt thích hợp thiết bị bảo vệ vị trí chiến lược nhằm mục đích hạn chế q áp tránh giảm thiểu hư hỏng cách điện Thiết kế phối hợp bao gồm: - Hệ thống nối đất phải đảm bảo hiệu - Dùng dây, kim thu sét - Điều khiển góc thao tác máy cắt - Sử dụng tụ điện xung Các thiết bị bảo vệ bao gồm : GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 - Khe hở phóng điện - Các loại van chống sét Mục tiêu bảo vệ q áp hệ thống điện tránh hư hỏng cách điện, ngừng làm việc hư hỏng thiết bị Hiện tại, thơng thường sử dụng chống sét van MOV khơng khe hở để bảo vệ q áp sét lưới phân phối Trong thực tế, lưới phân phối máy biến áp thường bảo vệ thiết bị chống sét van Trong đó, khoảng cách thiết bị chống sét van đầu cực cao máy biến áp quan trọng Bởi chống sét van phải bảo vệ cho tồn cách điện trạm, trường hợp tổng qt chống sét van đầu cực máy biến áp cần có khoảng cách phân cách Việc tính tốn lắp đặt bảo vệ cần tính đến yếu tố ngẫu nhiên xung sét để đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật luận văn Vì giải pháp thống kê cần sử dụng để xác định thơng số ngẫu nhiên xung sét độ dốc đầu sóng biên độ đỉnh sóng Để đánh giá tính hiệu bảo vệ, khoảng thời gian hư hỏng thiết bị thường sử dụng để đánh giá hiệu bảo vệ Tuy nhiên ngiên cứu gần đây, thơng số rủi ro hư hỏng thường sử dụng để đánh giá hiệu bảo vệ Để tính tốn rủi ro hư hỏng, phân phối thống kê điện áp cực đại xuất vị trí quan trọng cần tính đến Tuy nhiên chưa có phương trình mơ tả xác q trình q độ xảy mạng điện nên phương pháp trí tuệ nhân tạo phù hợp cho tốn thiết kế Xuất phát từ thực tế trên, đề tài “Ứng dụng logic mờ để xác định vị trí chống sét van” sâu vào nghiên cứu tính tốn xây dựng chương trình để xác định vị trí đặt chống sét van cấp trung dạng MOV cho nhiều loại cấu hình trạm biến áp khác GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 1.2 Các phương pháp lựa chọn vị trí chống sét van 1.2.1 Phương pháp xác định vị trí chống sét van dựa mơ hình Petersen Phương pháp giả thiết chống sét van đặt đầu cực máy biến áp cần bảo vệ (Hình 1.1) Vì khơng quan tâm đến sóng phản xạ Transformer Ut Z Arrester Up Hình 1.1 Sơ đồ bảo vệ trạm để xét dòng qua chống sét van Trường hợp dòng định mức chống sét van chọn theo điều kiện: ICSV ≥ 2.U t − U p (1.1) Z Ở đây: Ut biên độ sóng q áp truyền đến trạm, kV; Z tổng sóng đường dây, Ω; Up mức bảo vệ chống sét van, kV Trong đó: Ut lấy với mức cách điện xung cách điện đường dây, phụ thuộc vào loại cột (cột gỗ, cột thép cột bê tơng cốt thép) Kết luận: Ưu điểm: Phương pháp đơn giản Nhược điểm: Khơng sử dụng chống sét van khơng đặt đầu cực thiết bị cần bảo vệ 1.2.2 Phương pháp D.Fulchiron GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Xét cấu hình trạm biến áp máy biến áp kết nối với đường dây khơng (Hình 2.2) SJ D,C Transformer J Arrester Up Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ trạm để xét đến khoảng cách phân cách Phương pháp dựa chênh lệch mức cách điện xung máy biến áp mức bảo vệ chống sét van để xác định khoảng cách phân cách tối đa D cho phép: D≤ C BIL   Up − S  (1.2) Ở đây: BIL mức cách điện xung máy biến áp, kV; S độ dốc đầu sóng, kV; C tốc độ truyền sóng đường dây, C = 300 m/µs Kết luận: Phương pháp có ưu điểm có xét đến khoảng cách phân cách cho phép chống sét van đầu cực máy biến áp Tuy nhiên chưa tính đến thời gian đầu sóng sóng phản xạ 1.2.3 Phương pháp Bent de Metz-Noblat Phương pháp có xét đến độ dốc đầu sóng (T), sóng phản xạ trường hợp khác Sét xung q điện áp lan truyền theo đường dây vào trạm biến áp bảo vệ chống sét van (Hình 1.3) GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng [...]... 1.2 Các phương pháp lựa chọn vị trí chống sét van 1.2.1 Phương pháp xác định vị trí chống sét van dựa trên mô hình Petersen Phương pháp này giả thiết chống sét van đặt tại đầu cực máy biến áp cần bảo vệ (Hình 1.1) Vì vậy không quan tâm đến sóng phản xạ Transformer Ut Z Arrester Up Hình 1.1 Sơ đồ bảo vệ trạm để xét dòng qua chống sét van Trường hợp này dòng định mức chống sét van được chọn theo điều kiện:... hiện tại vẫn chưa có một phương trình nào mô tả chính xác quá trình quá độ xảy ra trong mạng điện nên các phương pháp trí tuệ nhân tạo sẽ phù hợp cho bài toán thiết kế Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài Ứng dụng logic mờ để xác định vị trí chống sét van đi sâu vào nghiên cứu tính toán và xây dựng chương trình để xác định vị trí đặt chống sét van cấp trung thế dạng MOV cho nhiều loại cấu hình trạm... khối chương trình máy tính xác định vị trí lắp đặt chống sét van sử dụng logic mờ theo tiêu chuẩn rủi ro cho phép 45 Hình 4.7 Lưu đồ chương trình tính toán 46 Hình 4.8:Cấu tạo bộ quyết định mờ xác định vị trí chống sét van 47 Hình 4.9: Các biến ngôn ngữ của ngõ vào sai số rủi ro hư hỏng ở lần lặp thứ (k) 48 Hình 4.10: Các biến ngôn ngữ của ngõ vào độ dịch chuyển của chống sét van ở lần lặp thứ (k) 48... của chống sét van 32 Hình 3.8 : Các thông số có thể lựa chọn của chống sét van 32 Hình 3.9: Dạng xung sét tiêu chuẩn 33 Hình 3.10: Thông số của mô hình nguồn phát xung sét 34 Hình 3.11 Mô hình cho trạm một máy biến áp 34 Hình 3.12 Mô hình trạm hai máy biến áp khi chống sét van nằm trên những đoạn cáp ngầm khác nhau 35 Hình 3.13 Mô hình trạm hai máy biến áp khi sử dụng hai chống sét van 36 Hình 4.1: Xác. .. lần lặp thứ (k) 48 Hình 4.11 Các biến ngôn ngữ của ngõ ra độ dịch chuyển của chống sét van ở lần lặp thứ (k+1) 49 Hình 4.12 : Giao diện chính chương trình tính toán vị trí lắp đặt chống sét van 49 Hình 4.13 Chương trình tính toán bảo vệ cho trạm một chống sét van 50 Hình 4.14 Giao diện chương trình tính toán vị trí chống sét van cho cấu hình trạm hai máy biến áp 51 Hình 4.15 Rủi ro hư hỏng tại máy biến... Hình 4.16 Rủi ro hư hỏng tại các vị trí khi sử dụng một chống sét van bảo vệ trạm hai máy biến áp 54 Hình 4.17 Rủi ro hư hỏng tại các vị trí khi sử dụng hai chống sét van bảo vệ trạm hai máy biến áp 54 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xiii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Điện áp cực đại trên máy biến áp được bảo vệ bằng chống sét van 7 Bảng 1.2 Mức cách điện cơ... 1.7 Quá điện áp ở cuối đường dây 10 Hình 1.8 Trạm biến áp được kết nối với cáp ngầm 13 Hình 1.9 Xác định vị trí chống sét van dựa trên đánh giá thời gian giữa hai lần hư hỏng 15 Hình 1.10: Lưu đồ giải thuật tối ưu hóa vị trí chống sét van 16 Hình 2.1: Dạng sóng hàm mật độ xác suất xuất hiện quá áp, hàm xác suất phóng điện đánh thủng và rủi ro hư hỏng 18 Hình 2.2: Lưu đồ tính toán rủi ro hư hỏng 20... van chống sét Mục tiêu cơ bản của các bảo vệ quá áp trong hệ thống điện là tránh các hư hỏng cách điện, ngừng làm việc hoặc hư hỏng của thiết bị Hiện tại, thông thường sử dụng chống sét van MOV không khe hở để bảo vệ quá áp do sét trên lưới phân phối Trong thực tế, ở lưới phân phối thì máy biến áp thường được bảo vệ bằng thiết bị chống sét van Trong đó, khoảng cách giữa thiết bị chống sét van và đầu... vì chống sét van còn phải bảo vệ cho toàn bộ cách điện của trạm, cho nên trong trường hợp tổng quát này giữa chống sét van và đầu cực máy biến áp cần có một khoảng cách phân cách Việc tính toán lắp đặt bảo vệ cần tính đến các yếu tố ngẫu nhiên của xung sét để đảm bảo cả tính kinh tế và kỹ thuật của luận văn Vì vậy các giải pháp thống kê cần được sử dụng để xác định các thông số ngẫu nhiên của xung sét. .. sét có đại lượng ngẫu nhiên lớn hơn một giá trị xác định 38 Hình 4.2: Phân phối giá trị các biến ngẫu nhiên 38 Hình 4.3: Lưu đồ tính toán bảo vệ theo rủi ro trung bình cho cấu hinh một máy biến áp 41 Hình 4.4: Lưu đồ sử dụng một chống sét van để bảo vệ cho trạm hai máy biến áp 43 GVHD: PGS-TS Quyền Huy Ánh xii HVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Luận văn thạc sỹ 2011 Hình 4.5: Lưu đồ sử dụng hai chống sét van để