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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG 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 TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG 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 đƣợc trích dẫn, số liệu kết mô offline, thời gian thực dƣới hƣớng 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 trƣờng Thầy, Cô trƣờng tận tình giúp trang bị đƣợc tri thức mới, hữu ích, tạo điều kiện, môi trƣờng thuận lợi suốt trình học tập thực luận văn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin đƣợc bày tỏ lời cám ơn đến Tiến sỹ Đỗ Trung Hải, ngƣời hƣớng 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 ngƣời 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 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…………………………………………………………………………… CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 11 1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 11 1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 12 1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trở kháng 12 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ điểm cố 19 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền từ đầu đƣờng dây………… 20 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB-SIMULINK 21 2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 21 2.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 26 2.2.1 Các thông số đặc trƣng cho truyền sóng đƣờng dây dài: 26 2.2.2 Truyền sóng điện từ đƣờng dây tải điện chế độ xác lập 27 2.2.3 Truyền sóng điện từ đƣờng 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 lƣới điện 36 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2.4 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY DÀI SỬ DỤNG CÔNG CỤ MATLAB/SIMULINK 41 CHƢƠNG :ỨNG DỤNG WAVELET PHÂN TÍCH SÓNG PHẢN HỒI CHỦ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG 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 ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 57 CHƢƠNG CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 63 4.1.MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: 63 4.2 KHI ĐƢỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: 65 4.3 KHI ĐƢỜNG 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 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây /km L0 Điện cảm đơn vị chiều dài đƣờng dây H/km H0 Điện dung đơn vị chiều dài đƣờng dây F/km G0 Điện dẫn đơn vị chiều dài đƣờng 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 đƣờng dây truyền tải điện I Dòng điện A l Chiều dài đƣờng dây km Chiều dài từ đầu đƣờng dây đến điểm cố km Rf Điện trở cố  IF Dòng điện cố A ZL Tổng trở đƣờng dây   hệ số khúc xạ  hệ số phản xạ Lfault Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Km/s http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Vận tốc truyền sóng đƣờng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ minh họa cố đƣờng dây truyền tải sử dụng phƣơng pháp điện 14 kháng đơn Hình 1.2: Minh họa phƣơng pháp TAKAGI mạch điện pha hai nguồn 16 Hình 1.3: Sự lan truyền phản xạ sóng dòng điện đƣờng dây 19 Hình 2.1: Sơ đồ thay đƣờng 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 tƣơng đƣơng để giải toán truyền sóng 27 Hình 2.5: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng mạch có tải trở 28 Hình 2.6: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng mạch 29 Hình 2.7: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng mạch có tải R song song L 29 Hình 2.8: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng mạch R song song C 30 Hình 2.9: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng mạch R song song C 30 Hình 2.10: Giao diện Simulink 33 Hình 2.11: Thƣ viện khối nguồn 34 Hình 2.12: Thƣ viện khối hiển thị 35 Hình 2.13: Công cụ mô SimPowerSystems 36 Hình 2.14: Thƣ viện khối nguồn SimPowerSystems 37 Hình 2.15: Thƣ viện Elements SimPowerSystems 38 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 2.16: Block cài đặt thông số cho đƣờng dây thông số dải 38 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: Thƣ viện khối đo lƣờng 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 đƣờng dây pha cố đƣờng 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 đƣờng 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 (dƣới) wavelet Haar 49 Hình 3.5: Một số wavelet kinh điển 50 Hình 3.6: Cấu trúc bƣớc 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 đƣợc) 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 đƣợc từ tín hiệu ban đầu) Hình 3.9: Phân tích phổ tín hiệu hình sin() Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 54 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  Trƣờng hợp cố tiến hành mô với trƣờng hợp Rfault nhận giá trị: 50 , 100 , 150 , 200 , điện cảm Lfault nhận giá trị 1mH, 5mH, 10mH Tổng cộng có giá trị khác điện trở cố điện cảm cố khác Với dạng ngắn mạch khác vị trí cố 10 km, 20km, 30 km, 40km, 50km Nhƣ tổng cộng có 7.4.5+2=142 số liệu đƣợc tạo để phân tích 4.2 KHI ĐƢỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: Để xác định vận tốc sóng truyền đƣờng dây truyền tải điện Khi đƣờng dây không cố tiến hành gửi tín hiệu điện áp chiều từ đầu đƣờng dây sau qua phận đo lƣờng đo đƣợc tín hiệu phản hồi dạng cuối đƣờng dây hở mạch, tải P, tải PQ Căn vào thời điểm phát tín hiệu t1 thời điểm nhận đƣợc tín hiệu phản hồi t2 , quãng đƣờng truyền sóng biết ( lần chiều dài đƣờng dây) tính đƣợc vận tốc truyền sóng đƣờng truyền a) Khi cuối đƣờng dây tải P=50 MW Khi đƣờng dây P=50MW mô hình mô nhƣ hình 4.1 tín hiệu đo đƣợc đầu đƣờng dây nhƣ hình 4.4 Tại thời điểm t0= 2ms phát xung tín hiệu chiều vào đƣờng dây, thời điểm xấp xỉ t2= 2,68ms nhận đƣợc tín hiệu phản hồi từ cuối đƣờng dây Tại thời điểm xấp xỉ 3,36 nhận đƣợc tín hiệu phản hồi lần hai từ cuối đƣờng dây Tín hiệu phản hồi lần từ cuối đƣờng dây tín hiệu phản hồi từ đầu đƣờng dây lần đến đầu đƣờng dây quay lại đến cuối đƣờng dây phản hồi Căn vào phƣơng pháp phân tích wavelet trình bày chƣơng xác định đƣợc 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 tƣơng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 65 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây đo đƣợc cố tải P=50MW Hình 4.5: Phân tích tín hiệu wavelet sử dụng matlab simulink a) Khi cuối đƣờng dây tải P=80MW Q=60MVAr Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 66 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây đo đƣợc cố hình ảnh phóng to tín hiệu phản hồi từ cuối đƣờng 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 đƣờng 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 chƣơng xác định đƣợc t2 thời Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 67 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điểm bắt đầu có sóng phản xạ nhƣ hình 4.7, vận tốc truyền sóng đƣờng dây tải điện đƣợc tính qua công thức : v 2.l t (4.1) Tron t thời gian truyền sóng bao gồm sóng sóng tới cuối đƣờng dây vị trí cố thời gian truyền sóng từ cuối đƣờng dây điểm cố đầu đƣờng 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 ĐƢỜNG DÂY SỰ CỐ: Trong luận văn tiến hành xác định vị trí cố trƣờng hợp cố pha, pha, pha, pha chạm đất Để xác định vị trí cố gửi tín hiệu xung chiều vào đầu đƣờng dây tìm thời gian phản hồi từ điểm cố Mô hình mô nhƣ hình 4.2 hình 4.3 xét lần lƣợt cho dạng cố khác với số liệu điện trở điện kháng khác Căn vào vận tốc truyền sóng đƣợc tính mục tìm đƣợc vị trí cố theo công thức: l v.t (4.2) 4.3.1 Sự cố pha: Trƣờng hợp 1: Khi cố pha điểm cách đầu đƣờng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 68 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây đo đƣợc 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 phƣơng pháp tính nhƣ trình bày chƣơng 3, Xác định thời điểm giá trị d1 lớn 0.1 sau thời sau thời điểm phát xung xác định đƣợc thời điểm sóng phản hồi t 1=2,2271 (ms) Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 69 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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) Trƣờng hợp 2: Khi cố pha điểm cách đầu đƣờng 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 đƣờng dây đo đƣợc 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 tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp tính đƣợc Lfault= 20,3709 (km) Thực tƣơng tự với vị trí cố khác 10, 20, 30, 40, 50 km, Với giá trị điện trở điện cảm khác thu đƣợc vị trí cố cho nhƣ 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 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Ghi Chú 70 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30 40 50 100 1mH 20,3709 370 100 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 đƣờng dây truyền tải ngắn mạch pha chạm đất đƣợc lựa chọn để mô cố đƣờng dây Trƣờng hợp 1: Khi cố pha điểm cách đầu đƣờng dây 50km điện trở cố R=100().Giả sử pha A bị cố, tín hiệu đo đƣợc pha A có cố cho hình 4.14 Sử dụng wavelet đƣợc thành phần chi tiết d1 nhƣ 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 71 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây đo đƣợc 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 Trƣờng hợp 2: Khi cố pha điểm cách đầu đƣờng dây 20km điện trở cố R=100(), L=10 mH Sử dụng mô hình mô nhƣ hình 4.2 thu đƣợc tín hiệu nhƣ hình 4.17 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 72 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng dây đo đƣợc cố pha 20 km Tính toán tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp cố pha với trƣờng hợp cố vị trí khác với giá trị điện cảm điện trở cố khác thu đƣợc kết nhƣ 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 Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Ghi Chú 73 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 150 20,0704 70 200 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 đƣợc pha có cố cho hình 4.18 Tín hiệu phân tích wavelet cho hình 4.19 Tính toán tƣơng tự với trƣờng hợp điện trở điện cảm khác vị trí cố khác nhau, nhƣ trƣờng hợp cố pha, cố pha đƣợc 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 74 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣợc pha A có cố cho hình 4.20 Tín hiệu phân tích wavelet cho hình 4.21 Mô với trƣờng hợp điện trở Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 75 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện cảm cố khác nhau, với vị trí cố khác kết tính toán cho Bảng 4.8 4.9 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 76 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 đƣờng 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 phƣơng pháp có độ xác cao trƣờng hợp cố trở Các dạng ngắn mạch pha, pha, pha chạm đất có độ xác cao Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 77 http://www.lrc.tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật so với ngắn mạch pha với Điện cảm cố lớn độ xác giảm 4.4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn trình bày giải pháp ứng dụng phƣơng pháp phát sóng chiều vào đƣờng 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 phƣơng pháp mô đƣờng dây có cố cố qua kiểm nghiệm lại phƣơng pháp Phương pháp có nhiều ưu điểm: Áp dụng đƣợc cho nhiều dạng cố khác nhau, cố pha, pha, pha, pha chạm đất Chỉ cần đo lƣờng từ đầu đƣờng 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 hƣởng nhiễu Phƣơng pháp chƣa xét tới yếu tố đƣờng dây có nhiều đoạn có mã hiệu dây dẫn khác Phƣơng pháp chƣa xét tới yếu tố đƣờng dây có nhiều nhánh rẽ khác Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 78 http://www.lrc.tnu.edu.vn 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 hệ thống điện , Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Hoài Linh (2011), ng dụng Wavelet daubecchies phát thời điểm cố ngắn mạch đường dây dài , Hội nghị toàn quốc Điều khiển Tự động hóa (VCCA) Thành Lƣơng (2013), “Công nghệ định vị cố ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Điện, số Trần Đình Long (2000),” Bảo vệ hệ thống điện , Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 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 Trƣờng (2013)“ Xây dựng giải pháp xử lý tín hiệu sóng lan truyền đường dây để định vị cố ngắn mạch”, Luận văn thạc sỹ trƣờng đại học Bách khoa Hà Nội Trần Hoài Linh, Trương Tuấn Anh (2011), ng 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, Dƣơng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 79 http://www.lrc.tnu.edu.vn ... trình truyền sóng Vì vậy, nội dung đề tài đề 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. .. bƣớc để ứng dụng phƣơng pháp phân tích sóng phản hồi để định vị cố đƣờng dây truyền tải điện Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu:  Lƣới điện truyền tải  Quá trình truyền sóng đƣờng dây truyền tải điện. .. NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 60.52.02.02