Nghiên cứu phương pháp phân tích phổ bằng Wavelet của quá trình truyền sóng để xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện

Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ TRUNG HẢI Thái Nguyên 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tác giả Ngoài tài liệu tham khảo trích dẫn, số liệu kết mô offline, thời gian thực hướng dẫn TS Đỗ Trung Hải Tác giả Nguyễn Văn Lâm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến nhà trường Thầy, Cô trường tận tình giúp trang bị tri thức mới, hữu ích, tạo điều kiện, môi trường thuận lợi suốt trình học tập thực luận văn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin bày tỏ lời cám ơn đến Tiến sỹ Đỗ Trung Hải, người hướng dẫn khoa học khuyến khích, dẫn tận tình cho suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành cám ơn Ban Giám đốc, phòng chức bạn đồng nghiệp Công ty Điện lực Thái Nguyên hợp tác chia sẻ, cung cấp thông tin, tài liệu, số liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình người bạn động viên, hỗ trợ nhiều suốt trình học tập, làm việc thực luận văn Thái Nguyên, tháng 12 năm 2015 HỌC VIÊN Nguyễn Văn Lâm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC……………………………………………………………………………1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT……………………………….3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU……………………………………………………4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ………………………………… …… MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 11 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 11 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 12 1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trở kháng 12 1.2.2 Phương pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ điểm cố 19 1.2.3 Phương pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ đầu đường dây………… 20 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB-SIMULINK 21 2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 21 2.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 26 2.2.1 Các thông số đặc trưng cho truyền sóng đường dây dài: 26 2.2.2 Truyền sóng điện từ đường dây tải điện chế độ xác lập 27 2.2.3 Truyền sóng điện từ đường dây tải điện chế độ cố : 30 2.3 CÔNG CỤ MATLAB-SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN 31 2.3.1 Giới thiệu Matlab 31 2.3.2 Giới thiệu Simulink 32 2.3.3 SimPowerSystems: Công cụ mô lưới điện 36 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2.4 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG DÂY DÀI SỬ DỤNG CÔNG CỤ MATLAB/SIMULINK 41 CHƯƠNG :ỨNG DỤNG WAVELET PHÂN TÍCH SÓNG PHẢN HỒI CHỦ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3.1 PHÂN TÍCH PHỔ CỦA TÍN HIỆU SỬ DỤNG BIẾN ĐỔI FOURRIER 44 3.2 CÔNG CỤ WAVELET TRONG PHÂN TÍCH TÍN HIỆU 47 3.2.1 Phân tích phổ wavelet (sóng nhỏ) 48 3.2.2 Thuật toán phân tích tín hiệu wavelet 54 3.3 ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ PHÂN TÍCH WAVELET 55 3.4 ỨNG DỤNG WAVELET ĐỂ PHÂN TÍCH SÓNG PHẢN HỒI TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 57 CHƯƠNG CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 63 4.1.MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: 63 4.2 KHI ĐƯỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: 65 4.3 KHI ĐƯỜNG DÂY SỰ CỐ: 68 4.3.1 Sự cố pha: 68 4.3.1 Sự cố pha: 71 4.3.1 Sự cố pha chạm đất: 74 4.3.1 Sự cố pha: 75 4.4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị R0 Điện trở đơn vị chiều dài đường dây /km L0 Điện cảm đơn vị chiều dài đường dây H/km H0 Điện dung đơn vị chiều dài đường dây F/km G0 Điện dẫn đơn vị chiều dài đường dây S/km Vref Sóng tín hiệu điện áp phản hồi V Vinc Sóng tín hiệu điện áp chiều có biên độ Vinc (sóng tới) V V Vận tốc truyền sóng đường dây truyền tải điện I Dòng điện A l Chiều dài đường dây km Chiều dài từ đầu đường dây đến điểm cố km Rf Điện trở cố  IF Dòng điện cố A ZL Tổng trở đường dây   hệ số khúc xạ  hệ số phản xạ Lfault Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Km/s Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Vận tốc truyền sóng đường dây truyền tải điện…………………………68 Bảng 2: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất………………70 Bảng 3: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau…………………………………… 71 Bảng 4: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất…………… …73 Bảng 5: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau………………………………… …73 Bảng 6: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất…………… …75 Bảng 7: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau……………………………… 75 Bảng 8: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha ……………………….…77 Bảng 9: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác nhau…………………………………… 77 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ minh họa cố đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện 14 kháng đơn Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI mạch điện pha hai nguồn 16 Hình 1.3: Sự lan truyền phản xạ sóng dòng điện đường dây 19 Hình 2.1: Sơ đồ thay đường dây 21 Hình 2: Bố trí dây dẫn cột theo hình tam giác a)Dây dẫn đặt đỉnh tam giác 25 b)Dây dẫn đặt đỉnh tam giác Hình 2.3: Bố trí dây dẫn cột theo mặt phẳng nằm ngang 25 Hình 2.4: Mô hình Petersen tương đương để giải toán truyền sóng 27 Hình 2.5: Mô hình Petersen tương đương mạch có tải trở 28 Hình 2.6: Mô hình Petersen tương đương mạch 29 Hình 2.7: Mô hình Petersen tương đương mạch có tải R song song L 29 Hình 2.8: Mô hình Petersen tương đương mạch R song song C 30 Hình 2.9: Mô hình Petersen tương đương mạch R song song C 30 Hình 2.10: Giao diện Simulink 33 Hình 2.11: Thư viện khối nguồn 34 Hình 2.12: Thư viện khối hiển thị 35 Hình 2.13: Công cụ mô SimPowerSystems 36 Hình 2.14: Thư viện khối nguồn SimPowerSystems 37 Hình 2.15: Thư viện Elements SimPowerSystems 38 Hình 2.16: Block cài đặt thông số cho đường dây thông số dải 38 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.17: Block cài đặt thông số cho máy cắt pha 39 Hình 2.18: Block cài đặt thông số cho cổng kết nối 40 Hình 2.19: Thư viện khối đo lường 40 Hình 2.20: Giao diện cài đặt thông số mô simulink 41 Hình 2.21: Mô hình mô xác định thành phần sóng lan truyền phản xạ 41 đường dây pha cố đường dây Hình 2.22: Mô hình nguồn phát xung chiều pha 42 Hình 2.23: Mô hình thiết bị đo tín hiệu phản hồi từ điểm cố cuối đường dây 43 Hình 2.24: Mô hình cài đặt thông số cố 43 Hình 3.1: Phổ Fourrier biên độ tín hiệu điều hòa (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ 45 Hình 3.2: Phổ Fourier tín hiệu bất định (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ) 46 Hình 3.3: Minh họa hàm có độ rộng hữu hạn 48 Hình 3.4: Hàm co dãn (trên) hàm sinh (dưới) wavelet Haar 49 Hình 3.5: Một số wavelet kinh điển 50 Hình 3.6: Cấu trúc bước liên tiếp phân tích tín hiệu ban đầu thành thành 51 phần chi tiết xấp xỉ Hình 3.7: Kết phân tích tín hiệu tuần hoàn theo họ wavelet Daubechies bậc 52 (trên bên trái: tín hiệu gốc, cửa sổ lại: thành phần tách được) Hình 3.8: Kết phân tích tín hiệu bất định họ wavelet Daubechies (phía 51 bên trái: tín hiệu gốc, hình lại: thành phần tách từ tín hiệu ban đầu) Hình 3.9: Phân tích phổ tín hiệu hình sin() 54 Hình 3.10: Công cụ wavelet toolbox phần mềm matlab 56 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật khác Với dạng ngắn mạch khác vị trí cố 10 km, 20km, 30 km, 40km, 50km Như tổng cộng có 7.4.5+2=142 số liệu tạo để phân tích 4.2 KHI ĐƯỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: Để xác định vận tốc sóng truyền đường dây truyền tải điện Khi đường dây không cố tiến hành gửi tín hiệu điện áp chiều từ đầu đường dây sau qua phận đo lường đo tín hiệu phản hồi dạng cuối đường dây hở mạch, tải P, tải PQ Căn vào thời điểm phát tín hiệu t1 thời điểm nhận tín hiệu phản hồi t2 , quãng đường truyền sóng biết ( lần chiều dài đường dây) tính vận tốc truyền sóng đường truyền a) Khi cuối đường dây tải P=50 MW Khi đường dây P=50MW mô hình mô hình 4.1 tín hiệu đo đầu đường dây hình 4.4 Tại thời điểm t0= 2ms phát xung tín hiệu chiều vào đường dây, thời điểm xấp xỉ t2= 2,68ms nhận tín hiệu phản hồi từ cuối đường dây Tại thời điểm xấp xỉ 3,36 nhận tín hiệu phản hồi lần hai từ cuối đường dây Tín hiệu phản hồi lần từ cuối đường dây tín hiệu phản hồi từ đầu đường dây lần đến đầu đường dây quay lại đến cuối đường dây phản hồi Căn vào phương pháp phân tích wavelet trình bày chương xác định thành phần d1 tín hiệu điện Đây thành phần chi tiết tín hiệu, ta thấy tất điểm biến thiên đột ngột tín hiệu hình 4.4 tương ứng với mức tăng đột ngột lớn thành phần d1 Căn vào thời điểm biến thiên đột ngột xác định thời điểm sóng phản hồi Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 65 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 t0 70 60 t2 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Time(s) 4.5 x 10 -3 Hình 4.4 Tín hiệu đầu đường dây đo cố tải P=50MW Hình 4.5: Phân tích tín hiệu wavelet sử dụng matlab simulink a) Khi cuối đường dây tải P=80MW Q=60MVAr Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 66 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Time(s) x 10 -3 100 90 80 70 60 50 40 30 2.6784 2.6786 2.6788 2.679 2.6792 2.6794 2.6796 2.6798 Time(s) 2.68 x 10 -3 Hình 4.6 Tín hiệu đầu đường dây đo cố hình ảnh phóng to tín hiệu phản hồi từ cuối đường dây Detail D1 40 30 20 10 -10 -20 -30 -40 x 10 Hình 4.7 Thành phần d1 tín hiệu điện áp phân tích wavelet từ tín hiệu đầu đường dây không cố tải PQ Khi biết thời điểm t0 lúc bắt đầu phát xung sóng tới, vào phân tích wavelet Daubechies bậc kết hợp với thuật toán trình bày chương xác định t2 thời Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 67 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điểm bắt đầu có sóng phản xạ hình 4.7, vận tốc truyền sóng đường dây tải điện tính qua công thức : v 2.l t (4.1) Tron t thời gian truyền sóng bao gồm sóng sóng tới cuối đường dây vị trí cố thời gian truyền sóng từ cuối đường dây điểm cố đầu đường dây nên công thức 4.1 phải nhân với Bảng Vận tốc truyền sóng đường dây truyền tải điện Thời điểm phát xung (ms) Thời điểm nhận xung phản hồi (ms) 2,6791 Vận tốc truyền Ghi sóng (km/s) Chú 176,7539 4.3 KHI ĐƯỜNG DÂY SỰ CỐ: Trong luận văn tiến hành xác định vị trí cố trường hợp cố pha, pha, pha, pha chạm đất Để xác định vị trí cố gửi tín hiệu xung chiều vào đầu đường dây tìm thời gian phản hồi từ điểm cố Mô hình mô hình 4.2 hình 4.3 xét cho dạng cố khác với số liệu điện trở điện kháng khác Căn vào vận tốc truyền sóng tính mục tìm vị trí cố theo công thức: l v.t (4.2) 4.3.1 Sự cố pha: Trường hợp 1: Khi cố pha điểm cách đầu đường dây 20km điện trở cố RA= RC =RB =100(),RN=100() Hình 4.8 Mô hình phần tử cố pha Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 68 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Time(s) x 10 -3 Hình 4.9 : Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha 20 km Detail D1 30 20 10 -10 -20 -30 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 Hình 4.10 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đo cố pha Detail D1 15 10 -5 -10 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 x 10 Hình 4.11 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu phóng to Theo hình 4.11 tín hiệu phát xung thời điểm t0= 2(ms), sử dụng phương pháp tính trình bày chương 3, Xác định thời điểm giá trị d1 lớn 0.1 sau thời sau thời điểm phát xung xác định thời điểm sóng phản hồi t 1=2,2271 (ms) Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 69 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Biết t0, t1 , vận tốc truyền sóng theo bảng 1, áp dụng công thức 4.2 suy vị trí cố Lfault= 20,0704 (km) Trường hợp 2: Khi cố pha điểm cách đầu đường dây 20km điện trở cố R=100(), điện cảm cố L=1 mH 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 x 10 -3 Hình 4.12 Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha 20 km Detail D1 30 20 10 -10 -20 -30 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 Hình 4.13 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu đo cố pha 20km Tính toán tương tự trường hợp tính Lfault= 20,3709 (km) Thực tương tự với vị trí cố khác 10, 20, 30, 40, 50 km, Với giá trị điện trở điện cảm khác thu vị trí cố cho bảng bảng Bảng 2: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất Vị trí cố (km) 10 20 Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 100 10,0661 66 100 1mH 10,4020 400 100 20,0704 70 100 1mH 20,3709 370 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Ghi Chú 70 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30 40 50 100 30,0216 21 100 1mH 30,3575 357 100 40,0613 61 100 1mH 40,3794 379 100 50,0479 47 100 1mH 50,4014 401 Bảng 3: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 50 20,0704 70 100 20,0704 70 150 20,0704 70 200 20,0704 70 100 1mH 20,3709 370 100 5mH 20,3179 317 100 10mH 20,543 443 Ghi Chú 4.3.1 Sự cố pha: Ngắn mạch pha chạm đất loại ngắn mạch có xác suất xẩy cao đường dây truyền tải ngắn mạch pha chạm đất lựa chọn để mô cố đường dây Trường hợp 1: Khi cố pha điểm cách đầu đường dây 50km điện trở cố R=100().Giả sử pha A bị cố, tín hiệu đo pha A có cố cho hình 4.14 Sử dụng wavelet thành phần chi tiết d1 hình 4.15 Hình 4.16 hình ảnh phóng to thành phần chi tiết d1 biểu diễn đoạn có cố Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 71 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Time(s) -3 x 10 Hình 4.14 Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha 50 km Detail D1 30 20 10 -10 -20 -30 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 Hình 4.15 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 50Km Detail D1 -2 -4 -6 -8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 x 10 Hình 4.16 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu phóng to Trường hợp 2: Khi cố pha điểm cách đầu đường dây 20km điện trở cố R=100(), L=10 mH Sử dụng mô hình mô hình 4.2 thu tín hiệu hình 4.17 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 72 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 x 10 -3 Hình 4.17 Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha 20 km Tính toán tương tự trường hợp cố pha với trường hợp cố vị trí khác với giá trị điện cảm điện trở cố khác thu kết bảng bảng Bảng 4: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất Vị trí cố (km) Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 10 100 10,0661 61 10 100 1mH 10,1368 136 20 100 20,0704 70 20 100 1mH 20,232 232 30 100 30,0216 21 30 100 1mH 30,289 289 40 100 40,0613 61 40 100 1mH 40,278 278 50 100 50,088 88 50 100 1mH 50,342 342 Ghi Chú Bảng 5: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 50 20,0704 70 100 20,0704 70 150 20,0704 70 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Ghi Chú 73 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 200 20,0704 70 100 1mH 20,232 232 100 5mH 20,332 332 100 10mH 20,450 450 4.3.1 Sự cố pha chạm đất: Giả sử pha A B bị cố, tín hiệu đo pha có cố cho hình 4.18 Tín hiệu phân tích wavelet cho hình 4.19 Tính toán tương tự với trường hợp điện trở điện cảm khác vị trí cố khác nhau, trường hợp cố pha, cố pha kết cho theo bảng 4.6 4.7 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 -3 Hình 4.18 Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha chạm đất 20 km Detail D1 30 20 10 -10 -20 -30 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 Hình 4.19 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha chạm đất 20Km Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 74 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng 6: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất Sai Vị trí cố (km) Rfault() LFault(mH) L (km) 10 100 10,0661 66 10 100 1mH 10,125 125 20 100 20,0704 70 20 100 1mH 20,245 245 30 100 30,0216 21 30 100 1mH 30,285 285 40 100 40,0613 61 40 100 1mH 40,288 288 50 100 50,0818 81 50 100 1mH 50,362 362 số(m) Ghi Chú Bảng 7: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha chạm đất vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác Rfault() LFault(mH) L(km) Sai số(m) 50 20,0704 70 100 20,0704 70 150 20,0704 70 200 20,0704 70 100 1mH 20,245 245 100 5mH 20,369 369 100 10mH 20,480 480 Ghi Chú 4.3.1 Sự cố pha: Giả sử pha A B bị cố, tín hiệu đo pha A có cố cho hình 4.20 Tín hiệu phân tích wavelet cho hình 4.21 Mô với trường hợp điện trở điện cảm cố khác nhau, với vị trí cố khác kết tính toán cho Bảng 4.8 4.9 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 75 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 x 10 -3 Hình 4.20 Tín hiệu đầu đường dây đo cố pha 20 km Detail D1 30 20 10 -10 -20 -30 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 x 10 Hình 4.21 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 20Km Detail D1 0.02 0.015 0.01 0.005 -0.005 -0.01 -0.015 -0.02 -0.025 2.224 2.226 2.228 2.23 2.232 2.234 2.236 x 10 Hình 4.22 Thành phần d1 phân tích wavelet tín hiệu cố pha 20Km phóng to đoạn tín hiệu cố Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 76 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Qua hình ảnh tín hiệu phản hồi cho thấy cố ngắn mạch pha, tín hiệu phản hồi từ điểm cố nhỏ, gây khó khăn cho việc xác định vị trí cố nhầm lẫn nhiễu đường dây thực tế bị tổn hao tín hiệu Bảng 8: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha Vị trí cố (km) Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 10 100 10,0750 75 10 100 1mH 10,239 239 20 100 20,0792 79 20 100 1mH 20,234 234 30 100 30,0305 30 30 100 1mH 30,305 305 40 100 40,0701 79 40 100 1mH 40,4701 470 50 100 50,0851 79 50 100 1mH 50,585 585 Ghi Chú Bảng 9: Kết xác định vị trí cố ngắn mạch pha vị trí L=20Km với giá trị điện trở điện cảm khác Rfault() LFault(mH) L (km) Sai số (m) 50 20,0792 79 100 20,0792 79 150 20,0792 79 200 20,0792 79 100 1mH 20,245 245 100 5mH 20,369 369 100 10mH 20,480 480 Ghi Chú Các kết tính toán cho thấy phương pháp có độ xác cao trường hợp cố trở Các dạng ngắn mạch pha, pha, pha chạm đất có độ xác cao so với ngắn mạch pha với Điện cảm cố lớn độ xác giảm Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 77 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn trình bày giải pháp ứng dụng phương pháp phát sóng chiều vào đường dây truyền tải điện, thông qua phân tích sóng phản hồi công cụ wavelet để xác định vị trí cố Từ mô hình mô Matlab Simulink luận văn trình bày phương pháp mô đường dây có cố cố qua kiểm nghiệm lại phương pháp Phương pháp có nhiều ưu điểm: Áp dụng cho nhiều dạng cố khác nhau, cố pha, pha, pha, pha chạm đất Chỉ cần đo lường từ đầu đường dây, không yêu cầu đồng tín hiệu Có độ xác cao cố mà xét tới điện trở cố, cố có điện cảm cố nhỏ Phương pháp số hạn chế: Khi cố có điện cảm cố lớn gây sai số Đối với cố ngắn mạch pha không chạm đất việc xác định vị trí cố dễ nhầm lẫn nhiễu có tín hiệu phản hồi từ cố ngắn mạch pha không chạm đất nhỏ dễ bị ảnh hưởng nhiễu Phương pháp chưa xét tới yếu tố đường dây có nhiều đoạn có mã hiệu dây dẫn khác Phương pháp chưa xét tới yếu tố đường dây có nhiều nhánh rẽ khác Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 78 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách (2004), “Lưới điện & Hệ thống điện tập & 2”, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lại Khắc Lãi (2009) “Cơ sở lý thuyết mạch tập 2”, Nxb Đại học Thái Nguyên Đỗ Xuân Khôi (1998), ‘Tính toán phân tích ̣ thố ng điện”, Nhà xuấ t bản Khoa ho ̣c và Kỹ thuâ ̣t, Hà Nô ̣i Trầ n Hoài Linh (2011), “Ứng dụng Wavelet daubecchies phát thời điểm sự cố ngắn mạch đường dây dài”, Hô ̣i nghi ̣toàn quố c về Điề u khiển và Tự đô ̣ng hóa (VCCA) Thành Lương (2013), “Công nghệ ̣nh vị sự cố ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Điện, số Trầ n Đin ̀ h Long (2000),” Bảo vê ̣ các ̣ thống điê ̣n”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuâ ̣t, Hà Nội Trần Đình Long, Trần Đình Chân, Nguyễn Hồng Thái (1993), “Bảo vệ rơle hệ thống điện”, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Bá Trường (2013)“ Xây dựng giải pháp xử lý tín hiê ̣u sóng lan truyề n đường dây để ̣nh vi ̣ sự cố ngắ n mạch”, Luận văn thạc sỹ trường đại học Bách khoa Hà Nội Trần Hoài Linh, Trương Tuấn Anh (2011), ”Ứng dụng wavelet daubechies phát thời điểm cố ngắn mạch đường dây dài” Hội nghị toàn quốc Điều khiển Tự động hoá VCCA-2011, Trang 393-398, Hà Nội 10 Trần Hoài Linh, Dương Hòa An (2015), ” Xác định vị trí cố đường dây truyền tải có nhiều nhánh sử dụng phương pháp sóng phản hồi chủ động”, Hội nghị toàn quốc Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015, Thái Nguyên Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN 79 ... cập đến Nghiên cứu phương pháp phân tích phổ Wavelet trình truyền sóng để xác định vị trí cố đường dây tải điện nhằm hỗ trợ trình định vị khắc phục cố đường dây truyền tải điện, qua giảm bớt... nhanh Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tìm hiểu trình sóng lan truyền đường dây truyền tải điện, dựa phân tích sóng phản hồi từ vị trí cố đầu đường dây để định vị cố đường dây truyền tải điện Nguyễn... CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 11 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 11 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 12 1.2.1 Phương pháp