Xac dinh su co tren DZ TT PP new

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI & PHÂN PHỐI Tác giả: Joe Mooney, Hoa Kỳ (Tạp chí PAC World tháng 9/2012) Giới thiệu: Nhóm công tác Ủy ban rơle hệ thống điện IEEE PES Power D26 sửa đổi “Hướng dẫn phương pháp định vị cố lưới truyền tải phân phối” bao gồm phát triển mặt kỹ thuật phương pháp định vị cố Hướng dẫn bắt đầu thực vào năm 1997 hoàn thành vào năm 2004 điều hành Karl Zimmerman Damir Novosel Hướng dẫn sửa đổi dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2014 Từ hướng dẫn này, nhóm nghiên cứu Joe Mooney Randy Cunico thành lập vào năm 2010, sử dụng công nghệ kỹ thuật phát triển kể từ hướng dẫn xuất lần Dưới số phương pháp xác định vị trí cố đường dây truyền tải phân phối vừa nhóm nghiên cứu giới thiệu Các phương pháp dựa vào khoảng cách: 1/9 Các phương pháp dựa vào khoảng cách tiến hành tất rơ le kỹ thuật số gần sử dụng đo lường dựa trở kháng để xác định vị trí cố cho liệu trở kháng đường dây cung cấp người sử dụng Một phương pháp định vị cố phổ biến gọi phương pháp “thiết bị đầu cuối” Phương pháp phương pháp dễ kinh tế đòi hỏi thiết bị nằm đầu cuối đường dây Các đo lường thực đầu cuối đường dây thiết bị thông tin từ đầu cuối đường dây khác Phương pháp sử dụng kỹ thuật dựa vào trở kháng bù cho dòng tải để cải thiện tính xác vị trí cố tính Phương pháp“thiết bị đầu cuối”: Phương pháp đo dòng điện điện áp ba pha thiết bị đầu cuối đường dây tính toán trở kháng rõ ràng nhìn thấy từ thiết bị đầu cuối Đo lường điện áp dòng điện pha cho phép tính toán tất loại cố Nếu có sẵn điện áp dây, có phương pháp sử dụng xác định trước liệu trở kháng nguồn thứ tự đo lường dòng điện thứ tự để tính toán điện áp pha cho cố pha-đất Đo lường bao gồm tính toán trở kháng (giá trị biểu kiến) để định vị cố cho kiểu cố cụ thể Việc tính toán tách điện kháng đường dây để giảm ảnh hưởng điện trở cố điện trở đường dây Hầu hết kỹ thuật sử dụng phương pháp loại bỏ ảnh hưởng dòng tải đường dây Điều thực cách đo giá trị tải trước cố loại bỏ từ việc tính toán trở kháng biểu kiến cách chọn đại lượng không bị ảnh hưởng điều kiện tải trước cố Mặc dù tác động tải thuật toán định vị cố giảm thiểu nhỏ nhất, có yếu tố khác dẫn đến sai số đo lường sử dụng phương pháp trở kháng: • Sự tác động điện trở cố thiết bị đầu cuối từ xa đưa vào; • Xác định kiểu cố không xác; • Hỗ cảm thứ tự đường dây song song; • Sự không chắn thông số điện kháng đường dây; • Sự diện trở kháng shunt tụ điện; • Dòng tải không cân Các sai số gây điện trở cố dòng tải thiết bị đầu cuối từ xa đưa vào mô tả hình 2/9 Đầu tiên, xem xét hệ thống đồng nhất, nơi góc trở kháng đường dây nguồn tất Điện áp đo G, VG, xác định điện áp rơi điện trở cố trở kháng đường dây đến vị trí cố Điện áp rơi điểm cố tạo thành từ điện trở cố tổng số dòng điện cung cấp từ thiết bị đầu cuối G H, IF Đối với hệ thống đồng nhất, dòng điện nhìn thấy thiết bị đầu cuối G dòng pha với dòng nhìn thấy vị trí cố Cho dòng dòng pha, số lượng điện trở cố độ lớn tương đối điện áp vị trí cố có ảnh hưởng không ảnh hưởng điện kháng hiệu dụng đo G Tuy nhiên, hệ thống không đồng (tức góc trở kháng đường dây trở kháng nguồn không giống góc dòng điện cố giống nhìn thấy thiết bị đầu cuối G Sự khác biệt góc xuất phát từ hai nguồn: dòng tải khác biệt góc trở kháng Sai số từ dòng tải giảm thiểu nhỏ cách lựa chọn đại lượng không bị ảnh hưởng tải, việc loại bỏ giá trị tải trước cố từ dòng cố dòng cố lớn dòng tải Sai số góc gây trở kháng hệ thống khó khăn nhiều, để đối phó với sai số góc thay đổi vị trí cố di chuyển từ thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối khác (ví dụ, từ thiết bị đầu cuối G đến thiết bị đầu cuối H) Các sai số góc gây điện áp điện trở cố có thành phần thực ảo Thành phần thực phù hợp dễ dàng cách sử dụng phép đo điện kháng, nhiên, kết thành phần ảo gây sai số phép đo điện kháng Sai số minh họa hình 3/9 Sai số gây dòng tải hiển thị hình điều chỉnh theo hai cách: • Bằng cách sử dụng dòng điện xếp chồng • Bằng cách sử dụng dòng điện không bị ảnh hưởng tải, chẳng hạn dòng thứ tự hay thứ tự nghịch Điều chỉnh sai số để tính toán cho hệ thống không đồng khó khăn hơn, sai số góc có liên quan đến vị trí cố khác Một phương pháp đề xuất Novosel sử dụng giả định rằng: Yếu tố phân phối mạng thứ tự nghịch số thực (tức mạng đồng nhất), đó, cách sử dụng đại lượng thứ tự nghịch cho vị trí cố giảm thiểu sai số gây dòng tải hệ thống không đồng Mặc dù phương pháp làm giảm sai số, nhạy với nguồn không cân góc trở kháng đường dây hệ thống thứ tự nghịch Một cách khác để bù sai số gây nguồn không cân góc trở kháng đường dây cách điều chỉnh góc đại lượng tham chiếu Góc sai số xác định vị trí cụ thể đường dây truyền tải Góc sử dụng thuật toán định vị cố để bù cho khác biệt góc dòng điện đo dòng điện vị trí cố Triển vọng phương pháp độ xác tốt đạt điểm mà góc điều chỉnh xác định Nói cách khác, vị trí cố thay đổi có sai số gây tác động điện kháng Một vấn đề khác trở kháng nguồn hệ thống thay đổi với cố thiết bị khác thay đổi góc điều chỉnh, điều cần thiết để điều chỉnh sai số gây hiệu ứng điện kháng Phương pháp “thiết bị hai đầu cuối”: Phương pháp cung cấp kết xác với yêu cầu thông tin liên lạc tối thiểu Nó đòi hỏi liệu từ hai thiết bị đầu cuối đường dây chuyển tiếp đến vị trí trung tâm Các liệu đánh dấu thời gian từ thời gian tham chiếu chung, chẳng hạn đồng hồ GPS, cho phép liên kết pha điện áp dòng điện Khi liệu có sẵn thiết bị hai đầu cuối đường dây điện áp vị trí cố đại lượng chung, điện áp rơi cố loại bỏ từ phương trình phương trình cuối giải khoảng cách đến vị trí cố thấy từ thiết bị đầu cuối Phương pháp loại trừ có hiệu sai số gây điện trở cố, dòng tải, thay đổi trở kháng nguồn Khi vị trí cố dẫn xuất vị trí trung tâm, có chút chậm trễ việc truyền liệu từ vị trí từ xa Thậm chí chậm trễ tính giây chí phút, vấn đề So sánh thuật toán “thiết bị hai đầu cuối”: 4/9 Thuật toán thiết bị đầu cuối không dẫn đến sai số (ngay cho điện trở cố 100 Ω), sai số cho thuật toán thiết bị đầu cuối đáng kể cho cố với điện trở cố cao Sai số lớn cho cố đóng tới đầu cuối từ xa Trong ví dụ này, nguồn cho cố định với việc mặt trở kháng hỗ cảm (xem hình 5) Nhìn chung, lợi ích thuật toán liệu thiết bị đầu cuối là: • Điện trở cố dòng tải không tác động; • Hệ thống bên không tác động; • Hỗ cảm thứ tự đường dây song song không tác động; • Xác định kiểu cố không cần thiết; • Không sử dụng liệu trước cố • Điện trở đường dẫn cố tính toán Thách thức ứng dụng định vị cố: Các thách thức bao gồm đường dây thiết bị đầu cuối nhiều đầu cuối, chuỗi đường dây bù, đường dây song song với hỗ cảm nặng nề, hệ thống phân phối, cáp lực Các đường dây thiết bị đầu cuối thách thức tác động nạp vào với hiệu suất cao hay trở kháng biến Sử dụng phương pháp thiết bị đầu cuối đáp ứng với số thành công, khó xác định cách thức để cài đặt trở kháng đường dây cho thuật toán định vị cố cung cấp vị trí xác phần đường dây "chung" nuôi từ hai nguồn độc lập Một cách tiếp cận phát triển biểu đồ đồ thị cho cố xảy vượt điểm nút từ thiết bị đầu cuối đường dây Tuy nhiên, vấn đề đồ thị sinh hai vị trí cố vượt điểm nút Ngoài ra, hệ thống thay đổi kết đóng góp nguồn khác đồ thị không xác Nếu có định vị cố đầu, kinh nghiệm định vị cố khu vực bị cố cung cấp liệu xác thu hẹp việc tìm kiếm cố chút 5/9 Phương pháp “thiết bị đầu cuối”: Một phương pháp mô tả cho đường dây với thiết bị đặt ba đầu cuối sử dụng hệ thống thứ tự nghịch giảm đường dây thiết bị đầu cuối vào cấu hình đường dây thiết bị đầu cuối tương đương Phương pháp không yêu cầu đồng hóa thời gian rơle Việc tính toán thực rơle máy tính vị trí trung tâm Phương pháp so sánh điện áp tap tính từ thiết bị đầu cuối & công nhận điện áp phần đường dây không bị cố giống Một điều xác định, liệu từ phần đường dây không bị cố liên kết trở kháng tương đương xác định đại diện cho trở kháng tương đương phần đường dây nguồn tương ứng chúng Dữ liệu sau sử dụng thuật toán định vị cố thiết bị đầu cuối Phương pháp không chịu tác động dòng tải, điện trở cố, thay đổi hệ thống, hỗ cảm thứ tự Ngoài ra, có lợi ích không yêu cầu phải đồng thời gian liệu analog thực cách sử dụng rơ le kỹ thuật số thông thường Các chuỗi đường dây bù cung cấp ứng dụng định vị cố khó khăn Nguyên nhân loạt tụ điện đưa vào tần số thấp thoáng qua thực tế loạt tụ điện dẫn đến điều đường dây ngắn mạch Vị trí thích hợp biến điện áp (VTs) định vị cố (hoặc relay bảo vệ) giải vấn đề Như thể hình 4, vị trí (VTs) bên phía giàn tụ điện có nghĩa điện áp rơi đo định vị cố bao gồm loạt tụ Tuy nhiên, tùy thuộc vào phương pháp bảo vệ sử dụng giàn tụ biến trở oxit kim loại, tụ điện bỏ qua vài mili giây sau cố Với VTs phía đường dây loạt tụ, không bao gồm điện áp đo định vị cố Một vấn đề tiềm tàng với điện áp phía đường dây cố phía sau định vị cố vùng điện áp rơi đảo ngược qua giàn tụ Hình dạng sóng từ cố loạt hệ thống bù Nó nhìn thấy dạng sóng có chứa hai thành phần: Thành phần tần số thành phần tần số thấp tắt dần, tần số tự nhiên hệ thống với giàn tụ điện thành phần tần số thấp tắt dần suy tàn theo thời gian, thời gian thường lâu so với thời gian cần thiết cho hệ thống bảo vệ để cắt đường dây Một định vị cố sử dụng vài chu kỳ liệu mà tín hiệu tần số thấp tắt dần có biên độ lớn Kết trở kháng biến thiên theo thời gian chức tín hiệu tần số thấp Điều làm cho cố nằm loạt đường dây 6/9 (được bù) khó khăn Tuy nhiên, bảo vệ dãy tụ qua giàn tụ khó khăn chu kỳ việc định vị cố cung cấp kết hợp lý (hình 7) Các đường dây song song với cặp hỗ cảm thứ tự có ảnh hưởng đáng kể đến việc định vị cố Như thấy từ hình 8, điện áp rơi pha bị cố điện áp rơi đường dây mà điện áp gây dòng điện đường dây song song bắt cặp thông qua trở kháng hỗ cảm Nếu hai đường dây mang điện dòng điện chạy theo hướng từ hai thiết bị đầu cuối (ví dụ, máy cắt phận định vị cố ước tính lớn khoảng cách đến cố Hơn nữa, đường dây không song song & nối đất đầu cuối định vị cố ước tính thấp khoảng cách đến cố Để thực vấn đề chí phức tạp hơn, đường dây song song toàn khoảng cách chúng thể hình Có số cách để điều chỉnh sai số định vị cố hỗ cảm này: • Tạo đồ thị sử dụng liệu từ chương trình ngắn mạch thuật toán thích hợp sử dụng phận định vị cố • Sử dụng phương pháp thiết bị đầu cuối mô tả trước dựa đại lượng thứ tự nghịch mà không bị ảnh hưởng hỗ cảm • Nếu đường dây toàn song song suốt chiều dài chúng sử dụng dòng điện dư từ đường dây không bị số để bù hiệu ứng hỗ cảm Các hệ thống phân phối có khó khăn khác định vị cố so với đường dây truyền tải Một số vấn đề liên quan đến hệ thống phân phối là: • Thay đổi kích thước dây dẫn làm cho trở kháng đường dây phi tuyến • Nhiều nút đường dây cắt ngang • Sự không xác liệu hệ thống cấu hình đường dây • Điện trở cố có tác động đáng kể mức lượng thấp khả thiết lập hồ quang (tức điện trở cố khác thời gian) • Suy đoán sai cố dẫn đến nhận dạng kiểu cố không xác 7/9 Một cách tiếp cận để cải thiện tính xác việc định vị cố hệ thống phân phối sử dụng dòng điện dư thay dòng pha thuật toán định vị cố Khi đường dây phân phối hệ thống hình tia điển hình, dòng pha dòng dư giống chúng Lợi ích việc sử dụng kỹ thuật làm giảm tối thiểu sai số gây phụ tải phân rẽ đường dây Mặc dù việc định vị cố đường dây phân phối gặp khó khăn so với lưới truyền tải, có ứng dụng mà việc định vị cố lưới phân phối thành công Ví dụ, tiện ích thực hệ thống dẫn đến tỷ lệ thành công 90% phương thức định vị cách xác cố đường dây phân phối Hệ thống đo lường dòng điện đường dây máy cắt máy cắt phía hạ MBA cung cấp tất đường dây phân phối Thay sử dụng thuật toán định vị cố rơle, chúng xác định vị trí cố từ dòng điện đo rơle đầu ghi cố Các nghiên cứu ngắn mạch thực số vị trí đường dây thông tin lưu trữ sở liệu Khi đường dây vận hành, dòng điện đo nhìn thấy máy cắt máy cắt phía hạ MBA sử dụng để xác định vị trí cố từ sở liệu lưu trữ trước vị trí cố cho đường dây Tiện ích cho thấy dòng từ máy cắt đường dây dòng đường dây bị cố so sánh tốt phần lớn cố phân phối chúng không có, điện trở cố thấp, đó, chúng có kết tốt việc định vị thành công cố Các cấu hình đường dây song song: Một phương pháp khác dùng số năm, ứng dụng hạn chế kỹ thuật sóng lan truyền Các hệ thống chế tạo theo đơn đặt hàng riêng thường tài trợ dự án nghiên cứu để chứng minh hệ thống làm việc cung cấp vị trí cố xác tin cậy Sau vài năm ứng dụng thử nghiệm, chứng tỏ phương pháp xác loại trừ vấn đề có ảnh hưởng đến phương pháp định vị cố dựa vào trở kháng Ngoài ra, với cải tiến việc thu thập liệu, đồng hóa thời gian 8/9 GPS hệ thống thông tin liên lạc dẫn đến số thiết bị định vị cố theo phương pháp sóng lan truyền có giá thành rẻ Kỹ thuật sóng lan truyền đo thời gian lan truyền sóng lấy kết từ xuất cố đường dây truyền tải Là liệu điện áp dòng điện sử dụng Phương pháp đòi hỏi phải đồng hóa thời gian xác vị trí cố xác định thời gian sóng cố đường dây truyền tải, nhiều vị trí hệ thống điện Kinh nghiệm vận hành cho thấy phương pháp có độ xác cao khả cố định vị cách liên tục Mặc dù định vị cố theo kỹ thuật sóng lan truyền xác, có số vấn đề ảnh hưởng đến tính xác đo lường kết hướng dẫn bị sai Sự cố thoáng qua ví dụ điển hình Lỗi dẫn đến có nhiều cố thoáng qua chúng xuất giống Cơn bão sấm sét gây sai số đáng kể việc giải thích cố thoáng qua thực tế liên quan đến sai số Đồng pha: Đo lường pha đồng lĩnh vực khám phá để ứng dụng định vị cố Một mục tiêu nhóm làm việc cung cấp thêm thông tin việc sử dụng đo lường pha đồng để định vị cố Nhiều tài liệu kỹ thuật viết phương pháp định vị cố khác sử dụng đo lường pha đồng bộ, công nghệ có ứng dụng thực tế cho mục đích Một vấn đề liên quan đến việc sử dụng đo lường pha đồng tỷ lệ mẫu tối đa thực 60 mẫu/giây lần/chu kỳ hệ thống điện lưới 60Hz Với sơ đồ cắt có tốc độ cao sử dụng hệ thống điện áp cực lớn, tỷ lệ mẫu lần/chu kỳ không đủ để cung cấp vị trí cố xác Một phương pháp cho phép cách đo lường pha đồng đồng hóa thời gian lấy mẫu đồng dạng sóng điện áp dòng điện thiết bị đầu cuối đường dây truyền tải Lấy mẫu đồng cho phép cung cấp cấp xác mức độ cao để định vị cố liệu liên kết đại lượng điện áp dòng điện không cần thiết Nhiều tiện ích có tiếp tục bổ sung, phương pháp tự động hóa để lấy thông tin vị trí cố nhằm khôi phục nhanh chóng lại đường dây bị cố Ngoài ra, với công nghệ đo lường pha đồng đưa đến kỹ thuật định vị cố xác Sau hoàn thành, IEEE C37.114 sửa đổi “Hướng dẫn định vị cố đường dây truyền tải & phân phối” cung cấp thông tin hướng dẫn kỹ thuật & phương pháp để việc định vị cố có tính xác cao Tóm lại: * Một phương pháp định vị cố phổ biến phương pháp “thiết bị đầu cuối”, phương pháp dễ kinh tế * Chuỗi đường dây bù cung cấp ứng dụng định vị cố khó khăn * Phương pháp “sóng lan truyền” xác loại trừ vấn đề mà phương pháp định vị cố dựa trở kháng gặp phải 9/9 * Đo lường pha đồng lĩnh vực khám phá để ứng dụng vào định vị cố 10/9 ... hệ thống phân phối, cáp lực Các đường dây thiết bị đầu cuối thách thức tác động nạp vào với hiệu su t cao hay trở kháng biến Sử dụng phương pháp thiết bị đầu cuối đáp ứng với số thành công, khó... phần tần số thấp tắt dần, tần số tự nhiên hệ thống với giàn tụ điện thành phần tần số thấp tắt dần suy tàn theo thời gian, thời gian thường lâu so với thời gian cần thiết cho hệ thống bảo vệ để cắt... tả trước dựa đại lượng thứ tự nghịch mà không bị ảnh hưởng hỗ cảm • Nếu đường dây toàn song song su t chiều dài chúng sử dụng dòng điện dư từ đường dây không bị số để bù hiệu ứng hỗ cảm Các hệ