Định vị sự cố trên đường dây dựa theo tín hiệu đo từ các rơle bảo vệ so lệch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Văn Sỹ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO TỪ CÁC RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điện - Hệ thống điện NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Xuân Tùng Hà Nội - 2014 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Nguyễn Văn Sỹ Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện MỞ ĐẦU Các đƣờng dây truyền tải thƣờng có chiều dài lớn qua vùng địa hình đồi núi tƣơng đối phức tạp, điều gây nhiều khó khăn cho công tác tìm kiếm cố Các cố đòi hỏi phải đƣợc cô lập nhanh tốt để đảm bảo ổn định hệ thống hạn chế tác hại dòng ngắn mạch Do vậy, việc tính toán định vị xác điểm cố đƣờng dây có ý nghĩa lớn, rút giảm bớt đáng kể nhân công, thời gian tiếp cận sửa chữa Có nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định điểm cố, tùy theo đối tƣợng đƣờng dây truyền tải hay xuất tuyến lƣới phân phối đƣờng cáp Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây thể có nhiều ƣu việt hẳn so với phƣơng pháp định vị dựa theo tín hiệu phía (nguyên lý sử dụng rơle khoảng cách) Luận văn tập trung sâu nghiên cứu phƣơng thức sử dụng số liệu đo đƣợc rơle so lệch dọc đƣờng dây để tính toán định vị cố Lý sử dụng thông tin từ rơle so lệch dọc hầu hết đƣờng dây truyền tải đƣợc lắp đặt cáp quang đảm bảo đủ băng thông cho bảo vệ so lệch, loại bảo vệ phổ biến Mặt khác số liệu đo lƣờng từ rơle so lệch hai đầu tự đƣợc đồng bộ, không cần thiết phải đồng lại tín hiệu Tuy nhiên để định vị cố cần yêu cầu có thêm tín hiệu điện áp từ phía Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia thành chƣơng  Chƣơng 1: Giới thiệu chung vai trò quan trọng việc cần nâng cao độ xác định vị cố, đặc biệt lƣới điện truyền tải Mô tả sơ lƣợc ƣu, nhƣợc điểm các phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây truyền tải  Chƣơng 2: Giới thiệu nguyên lý định vị điểm dựa theo tín hiệu dòng điện điện áp đo lƣờng đƣợc phía (nguyên lý đƣợc áp dụng rơle bảo vệ khoảng cách) Phân tích chi tiết yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác phƣơng pháp để làm rõ cần thiết phải có phƣơng pháp định vị cố theo tín hiệu từ hai phía Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện  Chƣơng 3: Giới thiệu phân tích nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng đồng rơle so lệch hai đầu đƣờng dây kèm theo tín hiệu điện áp từ phía Các ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp  Chƣơng 4: Tính toán áp dụng mô hình mô tuyến đƣờng dây 220kV Phần mô hình đƣờng dây mô cố đƣợc thực phần mềm PSCAD, tính toán xử lý tín hiệu sau đƣợc thực MATLAB  Chƣơng 5: Kết luận đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện MỤC LỤC Chương mục trang LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 10 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đƣờng dây tải điện 10 1.2 Tổng quan phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây truyền tải điện 11 1.2.1 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 11 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía 12 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền 14 1.2.4 Tổng kết đề xuất hƣớng nghiên cứu 16 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ ĐIỂM SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ MỘT PHÍA 18 2.1 2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 18 2.1.1 Nguyên lý làm việc 18 2.1.2 Các mạch vòng tính toán tổng trở 19 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác định vị cố theo phƣơng pháp dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 22 2.3 2.2.1 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố 22 2.2.2 Ảnh hƣởng dòng tải đƣờng dây trƣớc cố 25 2.2.3 Ảnh hƣởng điện kháng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 26 2.2.4 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 27 Tổng kết ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 28 CHƢƠNG ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO TỪ CÁC RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH ĐƢỜNG DÂY 30 3.1 Nguyên lý tính toán định vị cố 30 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện Phƣơng pháp định vị điểm cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch 3.2 tín hiệu điện áp 32 3.2.1 Ƣu điểm bảo vệ so lệch chế tự đồng rơle 32 3.2.2 Nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo đồng rơle bảo vệ so lệch dọc 33 3.2.3 Lựa chọn thành phần dòng điện đƣa vào tính toán 35 3.2.4 Cách xác định dòng điện điểm cố 38 3.2.5 Cách xác định điện áp dòng điện cố đầu A 43 CHƢƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 47 Công cụ sử dụng thuật toán định vị cố đƣờng dây dựa theo tín hiệu đo từ 4.1 rơle bảo vệ so lệch 47 4.1.1 Công cụ sử dụng 47 4.1.2 Sơ đồ khối thuật toán tính toán 50 4.1.3 Thông số sơ đồ mô 52 4.1.4 Kịch mô 53 4.2 Kết mô tính toán 54 4.2.1 Xét ảnh hưởng điện trở cố đến tính xác thuật toán 54 4.2.2 Xét ảnh hưởng dòng tải trước cố đường dây đến tính xác thuật toán 62 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 69 5.1 Kết luận 69 5.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 70 PHỤ LỤC 72 Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố cho đƣờng dây hai đầu dựa vào tín hiệu rơle bảo vệ so lệch 72 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu trang Bảng 2-1 Tổng kết loại cố mạch vòng đo lƣờng tƣơng ứng 20 Bảng 3-1 tổng kết ví dụ hệ số ngắn mạch pha (N(1) 36 Bảng 3-2 Thiết lập hệ số tính toán dòng cố tổng có xét tới ƣu tiên dùng thành phần dòng điện thứ tự nghịch 41 Bảng 3-3 Thiết lập hệ số tính toán dòng cố tổng có xét tới ƣu tiên dùng thành phần thứ tự thuận 41 Bảng 3-4 Thiết lập hệ số tính toán dòng cố tổng có xét tới ƣu tiên kết hợp thứ tự thuận thứ tự nghịch 42 Bảng 3-5 Thiết lập hệ số tính toán dòng cố tổng với việc loại bỏ thành phần thứ tự thuận 42 Bảng 3-6 Hệ số thành phần đối xứng điện áp dòng điện cho dạng cố khác 45 Bảng 4-1 Thông số phần tử sử dụng mô 52 Bảng 4-2 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố 54 Bảng 4-3 Các thành phần TTT, TTN, TTK tính đƣợc dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố 55 Bảng 4-4 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện điểm cố IF 57 Bảng 4-5 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách điện trở cố lúc cố A chạm đất 59 Bảng 4-6 Thông số điện khángsự cố pha A lúc cố pha A chạm đất 60 Bảng 4-7 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách theo nguyên lý đầu lúc cố A chạm đất 60 Bảng 4-8 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách dạng cố 61 Bảng 4-9 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố 62 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện Bảng 4-10 Thông số thành phần TTT, TTN, TTK dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố 63 Bảng 4-11 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện điểm cố IF 64 Bảng 4-12 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách điện trở cố lúc cố A chạm đất 66 Bảng 4-13 Thông số điện khángsự cố pha A lúc cố pha A chạm đất 66 Bảng 4-14 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách theo nguyên lý đầu lúc cố A chạm đất 67 Bảng 4-15 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách dạng cố 67 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ trang Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp 13 Hình 1-2 Sơ đồ thay đƣờng dây cố 13 Hình 1-3 Sự lan truyền phản xạ sóng dòng điện đƣờng dây 15 Hình 1-4 Cơ chế truyền tín hiệu rơle bảo vệ so lệch đặt hai đầu đƣờng dây 16 Hình 2-1 Minh họa nguyên lý bảo vệ khoảng cách 18 Hình 2-2 Đặc tính tác động MhO điểm làm việc rơle chế độ 19 Hình 2-3 Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - pha 20 Hình 2-4 Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - đất 21 Hình 2-5 Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - đất 21 Hình 2-6 Sự cố chạm đất đƣờng dây có hai nguồn cấp 24 Hình 2-7 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố đến tổng trở đo đƣợc 25 Hình 2-8 Ảnh hƣởng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 26 Hình 2-9 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 27 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp 30 Hình 3-2 Sơ đồ thay đƣờng dây hai nguồn cấp cố 30 Hình 3-3 Sơ đồ biểu diễn thời gian truyền tín hiệu hai rơle 33 Hình 3-4 Định vị cố dựa vào thông số dòng hai đầu điện áp đầu A bảo vệ so lệch đƣờng dây 33 Hình 3-5 Sơ đồ thay đƣờng dây có hai nguồn cấp 34 Hình 4-1 Giao diện Matlab 49 Hình 4-2 Giao diện của sổ soạn thảo lệnh 50 Hình 4-3 Sơ đồ thuật toán tính toán Matlab 51 Hình 4-4 Sơ đồ mô PSCAD 52 Hình 4-5 Sơ đồ mô dạng sóng điện áp pha A thời điểm bắt đầu cố PSCAD 53 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị toàn cầu DC (Direct Curent) Dòng điện chiều TTK Thứ tự không TTT Thứ tự thuận TTN Thứ tự nghịch CT Máy biến dòng điện CVT Máy biến điện áp Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện 27,8362 (Ω)  vị trí cố Bảng 4-6 Thông số điện khángsự cố pha A lúc cố pha A chạm đất Giá trị Xsự cố (Ω) Điện trở cố (Ω) 12,3897 0Ω 12,1926 5Ω 12,0288 10Ω lsuAFco  X su co X AB o Đối với trƣờng hợp RF=0  d  12,3897  0.44509 27.8362 o Đối với trƣờng hợp RF=5  d  12.1926  0.43801 27.8362 o Đối với trƣờng hợp RF=10  d  Vị trí cố thực tế mô dthucte  12.0288  0.43212 27.8362 30  0, 4451 (sự cố điểm 67, 44,51% đƣờng dây) Bảng 4-7 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách theo nguyên lý đầu lúc cố A chạm đất TT Điện trở cố RF=0Ω RF=5Ω RF=10Ω khoảng cách d Khoảng cách Khoảng cách Sai số tính thực tế tính toán toán (%) 0.4451 0.44509 0.0025 0.43801 1.5936 0.43212 2.9149 Tính toán tƣơng tự cho trƣờng hợp cố khác ta có bảng tổng hợp nhƣ sau: 60 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện Bảng 4-8 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách dạng cố Sai số khoảng cách d so với thực tế Sai số RF so với thực tế Điện trở Điện trở Điện trở RF=5Ω RF=10Ω Điện trở RF=0Ω Điện trở RF=5Ω Điện trở RF=10Ω RF=0Ω TT Dạng cố A-đất 0.0025 0.1166 1.5936 0.1539 2.9149 0.1907 0.16 0.234 0.5 B-đất 0.0025 0.1159 1.5936 0.1539 2.9149 0.1907 0.16 0.232 0.496 C-đất 0.0025 0.1168 1.5936 0.1539 2.9149 0.1907 0.15 0.232 0.496 A-B 0.0674 0.0681 1.4828 0.0874 2.8308 0.1065 0.17 0.232 0.494 B-C 0.0674 0.0683 1.4828 0.0874 2.8308 0.1065 0.16 0.232 0.494 C-A 0.0674 0.0690 1.4828 0.0874 2.8308 0.1065 0.16 0.232 0.494 A-B-đất 0.0674 0.0681 2.8308 0.0422 4.8079 0.3273 0.0850 0.188 0.392 B-C-đất 0.0674 0.0683 2.8308 0.0422 4.8079 0.3273 0.0785 0.188 0.392 C-A-đất 0.0674 0.0690 2.8308 0.0422 4.8079 0.3273 0.0820 0.188 0.392 0.0674 0.0681 2.8308 0.0422 4.8079 0.3273 0.0850 0.188 0.392 10 A-B-C Sai số Sai số Sai số Sai số Sai số Sai số tính tính toán tính tính toán Sai số tính Sai số tính Sai số tính tính toán tính toán toán đầu toán 1 đầu toán (%) toán (%) toán (%) đầu (%) đầu (%) đầu (%) (%) đầu (%) (%) Nhận xét: So sánh sai số tính toán định vị cố theo hai phƣơng pháp - Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch tín hiệu điện áp, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía cho sai số thấp nhiều so với phƣơng pháp định vị cố rơle khoảng cách, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía - Điện trở có có ảnh hƣởng lớn đến độ xác phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch tín hiệu điện áp, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía Sai số tăng dần điện trở điểm cố tăng lên 61 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện 4.2.2 Xét ảnh hưởng dòng tải trước cố đường dây đến tính xác thuật toán Với trƣờng hợp mô tải đƣờng dây đƣợc thay đổi từ khoảng 5% đến 100% theo bậc nhƣ sau:  Đƣờng dây mang tải từ mức 5% đó: o Điện áp phía A: 225kV(tùy chỉnh) o Góc pha A: 0,650 (tùy chỉnh) o Điện áp phía A: 225kV (tùy chỉnh) o Góc pha B: 00 (tùy chỉnh)  Đƣờng dây mang tải từ mức 50% đó: o Điện áp phía A: 240kV(tùy chỉnh) o Góc pha A: 5,550 (tùy chỉnh) o Điện áp phía A: 225kV (tùy chỉnh) o Góc pha B: 00 (tùy chỉnh)  Đƣờng dây mang tải từ mức 100% đó: o Điện áp phía A: 240kV(tùy chỉnh) o Góc pha A: 100 (tùy chỉnh) o Điện áp phía A: 225kV (tùy chỉnh) o Góc pha B: 00 (tùy chỉnh) Bảng 4-9 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố Ký hiệu Giá trị(số phức) IAa -3.2888e+03 - 1.6109e+03i IAb -24.7313 - 5.4887i IAc 12.3688 +28.8719i VAa -1.8834e+04 - 5.9523e+04i Diễn giải VAc Dòng điện điện áp phía -1.1325e+05 + 6.4179e+04i A & dòng điện phía B lúc cố 1.1228e+05 + 6.5879e+04i IBa -3.0090e+03 - 1.4303e+03i IBb 15.9468 -20.0116i IBc -20.5328 + 0.9337i VAb 62 Đường dây mang tải 5% Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện IAa -3.4612e+03 - 1.8757e+03i IAb -7.6870e+01 + 1.4418e+02i IAc 1.6808e+02 - 5.1582e-01i VAa -1.6587e+04 - 6.3626e+04i VAc Dòng điện điện áp phía -1.2084e+05 + 6.2950e+04i A & dòng điện phía B lúc cố 1.1502e+05 + 7.3068e+04i IBa -2.9676e+03 - 1.4417e+03i IBb 6.8477e+01 - 1.7072e+02i IBc -1.7729e+02 + 3.1090e+01i IAa -3.2704e+03 - 2.2949e+03i IAb -3.0171e+02 + 1.9719e+02i IAc 3.2608e+02 + 1.6796e+02i VAa -9.7840e+03 - 6.4073e+04i VAb VAc Dòng điện điện áp phía -1.2528e+05 + 5.2651e+04i A & dòng điện phía B lúc cố 1.0832e+05 + 8.2060e+04i IBa -2.9211e+03 - 1.3997e+03i IBb 2.9491e+02 - 2.2408e+02i IBc -3.3704e+02 - 1.3807e+02i VAb - 50% 100% Bước 01: tính toán thành phần TTT dòng điện & điện áp Bảng 4-10 Thông số thành phần TTT, TTN, TTK dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện pha hệ thống B lúc cố Ký hiệu Giá trị(số phức) IA1 -1.0843e+03 - 5.5156e+02i Diễn giải IB1 Thành phần TTT dòng điện điện áp phía A & -5.6260e+03 - 1.0662e+05i dòng điện phía B lúc cố -9.9618e+02 - 4.6305e+02i IA2 -1.1041e+03 - 5.3014e+02i VA1 IB2 Thành phần TTN dòng điện điện áp phía A & -6.6074e+03 + 2.3589e+04i dòng điện phía B lúc cố -1.0083e+03 - 4.8411e+02i IA0 -1.1004e+03 - 5.2916e+02i VA2 VA0 IB0 Thành phần TTK dòng điện điện áp phía A & -6.6010e+03 + 2.3511e+04i dòng điện phía B lúc cố -1.0045e+03 - 4.8312e+02i 63 Đường dây mang tải 5% Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện IA1 IB1 Thành phần TTT dòng điện điện áp phía A & -1.6377e+03 - 1.1197e+05i dòng điện phía B lúc cố -9.1280e+02 - 3.8634e+02i IA2 -1.1272e+03 - 5.7846e+02i VA1 IB2 Thành phần TTN dòng điện điện áp phía A & -7.4791e+03 + 2.4210e+04i dòng điện phía B lúc cố -1.0293e+03 - 5.2823e+02i IA0 -1.1233e+03 - 5.7734e+02i VA2 IB0 Thành phần TTK dòng điện điện áp phía A & -7.4704e+03 + 2.4131e+04i dòng điện phía B lúc cố -1.0255e+03 - 5.2710e+02i IA1 -1.1026e+03 - 1.0071e+03i VA0 IB1 Thành phần TTT dòng điện điện áp phía A & 8.0536e+03 - 1.1124e+05i dòng điện phía B lúc cố -9.4186e+02 - 2.2378e+02i IA2 -1.0858e+03 - 6.4460e+02i VA1 IB2 Thành phần TTN dòng điện điện áp phía A & -8.9256e+03 + 2.3625e+04i dòng điện phía B lúc cố -9.9152e+02 - 5.8864e+02i IA0 -1.0820e+03 - 6.4325e+02i VA2 VA0 IB0 - -1.2107e+03 - 7.1988e+02i 50% 100% Thành phần TTK dòng điện điện áp phía A & -8.9121e+03 + 2.3546e+04i dòng điện phía B lúc cố -9.8776e+02 - 5.8728e+02i Bước 02: tính toán vị trí cố Bảng 4-11 Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A dòng điện điểm cố IF Ký hiệu Giá trị(số phức) VA -1.8834e+04 - 5.9523e+04i Diễn giải IF Điện áp VA dòng điện IA -3.2888e+03 - 1.6109e+03i đầu A lúc cố dòng điện điểm cố IF -6.3372e+03 - 3.0428e+03i VA -1.6587e+04 - 6.3626e+04i IA IF Điện áp VA dòng điện IA -3.4612e+03 - 1.8757e+03i đầu A lúc cố dòng điện điểm cố IF -6.4694e+03 - 3.3201e+03i VA -9.7840e+03 - 6.4073e+04i IA IA IF Điện áp VA dòng điện IA -3.2704e+03 - 2.2949e+03i đầu A lúc cố dòng điện điểm cố IF -6.2319e+03 - 3.6997e+03i Vị trí điểm cố đƣợc xác định theo công thức (3.18): 64 Đường dây mang tải 5% 50% 100% Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện d real (U A )imag (I F )  imag (U A )real (I F ) real ( Z L I A )imag (I F )  imag ( Z L I A )real (I F ) o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 5% d 1.8834e04 *3.0428e0.3i  5.9523e04i *(6.3372e03 )  0.445170 (4.9202*(3.2888e03 ))*3.0428e0.3i  (27.8362i *1.6109e03i )*(6.3372e03 ) o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 50% d 1.6587e04 *3.3201e0.3i  6.3626e04i *(6.4694e03 )  0.445169 (4.9202*(3.4612e03 ))*3.3201e0.3i  (27.8362i *1.8757e03i )*(6.4694e03 ) o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 100% d 9.7840e04 *3.6997e0.3i  6.4073e04i *(6.2319e03 )  0.445168 (4.9202*(3.2704e03 ))*3.6997e0.3i  (27.8362i *2.2949e03i )*(6.2319e03 ) o Vị trí cố thực tế mô dthucte  30  0, 4451 (sự cố 67, điểm 44,51% đƣờng dây) Điện trở điểm cố đƣợc xác định theo công thức (3.19): RF  real (U A )  d * real ( Z L I A ) real ( I F ) o Đối với trƣờng đƣờng dây mang tải 5% thì: RFtt  1.8834e04  0.445170*(4.9202*(3.2888e03 ))*3.0428e0.3i  4.9881 (6.3372e03 ) o Đối với trƣờng đƣờng dây mang tải 50% thì: RFtt  1.6587e04  0.445169*(4.9202*(3.4612e03 ))*3.3201e0.3i  4.9983 (6.4694e03 ) o Đối với trƣờng đƣờng dây mang tải 100% thì: RFtt  9.7840e04  0.445168*(4.9202*(3.2704e03 ))*3.6997e0.3i  4.9986 (6.2319e03 ) 65 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện Bảng 4-12 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách điện trở cố lúc cố A chạm đất khoảng cách d TT Đường dây mang tải 5% 50% 100% - Điện trở cố RF Khoảng Khoảng Sai số tính Điện trở thực Điện trở tính Sai số tính cách tính cách thực tế toán (%) tế Ω toán Ω toán (%) toán 0.4451 0.445170 0.1577 0.445169 0.1539 0.445168 0.1528 4.9981 0.238 4.9883 0.234 4.9986 0.228 Bước 03: tính toán định vị cố theo nguyên lý bảo vệ khoảng cách Sau áp dụng công thức tính toán tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp giá trị RF thay đổi ta có đƣợc kết nhƣ bảng (4-13) Bảng 4-13 Thông số điện khángsự cố pha A lúc cố pha A chạm đất Giá trị Xsự cố (Ω) Đường dây mang tải 12.3116 5% 12.1926 50% 12.0642 100% lsuAFco  X su co X AB 12.3116  0.44228 27.8362 o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 5% d  o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 50% d  o Đối với trƣờng hợp đƣờng dây mang tải 100% d  Vị trí cố thực tế mô dthucte  điểm 44,51% đƣờng dây) 66 12.1926  0.43801 27.8362 12.0642  0.43339 27.8362 30  0, 4451 (sự cố 67, Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện Bảng 4-14 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách theo nguyên lý đầu lúc cố A chạm đất khoảng cách d Đường dây TT mang tải Khoảng cách Khoảng cách Sai số tính thực tế tính toán toán (%) 5% 50% 100% 0.4451 0.44228 0.6325 0.43801 1.5936 0.43339 2.6293 Tính toán tƣơng tự cho trƣờng hợp cố khác ta có bảng tổng hợp nhƣ sau: Bảng 4-15 Bảng tổng hợp sai số tính toán khoảng cách dạng cố Sai số khoảng cách d so với thực tế Đường dây mang tải 5% Sai số RF so với thực tế Đường Đường dây Đường dây Đường dây mang Đường dây mang dây mang mang tải mang tải tải 50% tải 100% tải 5% 50% 100% TT Dạng cố A-đất 0.6325 0.1577 1.5936 0.1539 2.6293 0.1528 0.238 0.234 0.228 B-đất 0.6325 0.1577 1.5936 0.1539 2.6293 0.1528 0.238 0.232 0.228 C-đất 0.6325 0.1577 1.5936 0.1539 2.6293 0.1528 0.238 0.232 0.228 A-B 0.1797 0.0878 1.4828 0.0874 2.8084 0.0876 0.234 0.232 0.23 B-C 0.1797 0.0878 1.4828 0.0874 2.8084 0.0876 0.234 0.232 0.23 C-A 0.1797 0.0878 1.4828 0.0874 2.8084 0.0876 0.234 0.232 0.23 A-B-đất 0.4718 0.0479 2.8308 0.0422 5.4145 0.0407 0.192 0.188 0.182 B-C-đất 0.4718 0.0479 2.8308 0.0422 5.4145 0.0407 0.192 0.188 0.182 C-A-đất 0.4718 0.0479 2.8308 0.0422 5.4145 0.0407 0.192 0.188 0.182 0.4718 0.0479 2.8308 0.0422 5.4145 0.0407 0.192 0.188 0.182 10 A-B-C Sai số Sai số Sai số Sai số Sai số Sai số tính tính tính toán tính toán tính toán tính toán Sai số tính Sai số tính Sai số tính toán toán đầu đầu đầu đầu toán (%) toán (%) toán (%) đầu đầu (%) (%) (%) (%) (%) (%) Nhận xét: so sánh sai số tính toán định vị cố theo hai phƣơng pháp - Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch tín hiệu điện áp, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía cho sai số thấp nhiều so với phƣơng pháp định vị cố rơle khoảng 67 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện cách, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía - Dòng tải đƣờng dây có có ảnh hƣởng lớn đến độ xác phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch tín hiệu điện áp, dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía Sai số thay đổi không đáng kể thay đổi dòng tải trƣớc cố đƣờng dây từ 5% đến 100% 68 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết luận Luận văn vào tìm hiểu giới thiệu phƣơng pháp xác định điểm cố cách lấy thông tin từ rơle bảo vệ so lệch Thông tin đƣợc đƣợc đồng chế hoạt động nội rơle Hiện rơle đƣợc trang bị chức ghi lƣu dạng sóng, biên độ, góc pha dòng điện điện áp cố xảy ra, thuật toán khả thi Thuật toán thể đƣợc ƣu điểm phƣơng trình tính toán điểm cố thành phần điện trở hồ quang điểm cố nên tránh đƣợc sai số nhƣ rơle bảo vệ khoảng cách mắc phải Kết tính toán mô với trƣờng hợp cụ thể minh chứng tính xác thuật toán Tổng kết ƣu điểm bật thuật toán: - Tổng trở nguồn không ảnh hƣởng đến thuật toán định vị điểm cố Các thuật toán tính toán bị ảnh hƣởng thông số tổng trở nguồn cho kết không xác Việc xác định đƣợc xác tổng trở nguồn tƣơng đối khó khăn (chỉ mang tính giả thiết) - Các yếu tố bên ngoài, nhƣ tổng trở nguồn (X/R tỷ lệ khác mạng) không ảnh hƣởng đến độ xác Các thành phần khác phƣơng trình định vị điểm cố nên không ảnh hƣởng đến tính xác thuật toán - Điện trở điểm cố ảnh hƣởng đến độ xác tính toán - Dòng tải trƣớc cố ảnh hƣởng đến độ xác tính toán - Không yêu cầu trạm phải lắp đặt đồng hồ GPS sử dụng tín hiệu đƣợc tự đồng rơle bảo vệ so lệch 69 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện 5.2 Phương hướng nghiên cứu tương lai Để khai thác cách có hiệu đƣa thuật toán vào áp dụng thực tế tƣơng lai cần mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực sau: - Xây dựng phần mềm trích xuất thông tin từ ghi cố rơle để đƣa vào thuật toán đề xuất luận văn - Trong luận văn có sử dụng dòng điện hai đầu Tuy nhiên cần đánh giá độ xác dòng điện thu đƣợc mức độ bão hòa khác BI phía gây sai số đo lƣờng - Mô hình đƣờng dây sử dụng luận văn giả thiết đồng nhất, tƣơng lai xét tới trƣờng hợp đƣờng dây có dây dẫn không đồng (nhiều chủng loại dây tuyến) áp dụng với đƣờng dây có rẽ nhánh - Xem xét ảnh hƣởng yếu tố nhƣ bão hòa máy biến dòng điện, mức độ độ máy biến điện áp kiểu tụ phân áp - Xem xét áp dụng thuật toán lọc tín hiệu để loại bỏ thành phần DC tín hiệu thu đƣợc, nhƣ sử dụng liệu giai đoạn sau xảy cố để tính toán định vị Việc cần thiết rơle có thời gian loại trừ cố ngắn, nên tín hiệu ghi nhận đƣợc giai đoạn độ chƣa ổn định, ảnh hƣởng đến kết tính toán định vị cố 70 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Julio César Urresty, Analysis of phenomena, that affect the distance protection Nguyễn Xuân Tùng, Nguyễn Đức Huy, Nguyễn Xuân Hoàng Việt, Tổng quan phương pháp định vị cố đường dây truyền tải dựa tín hiệu đo lường từ hai phía, Tạp chí Điện & Đời sống, số 162 (14-17), 2012 Phil Beaumont, Gareth Baber, Masamichi Saga Hachidai Ito, Line current differential relays operating over SDH/SONET networks, Nhật Bản Saha, Murari Mohan, Izykowski, Jan Jozef, Rosolowski, Eugeniusz, Fault location on power networks, s.l : Springer, 2010 S.H Horowitz and A.G Phadke, Power system relaying, John Wiley&Sons Inc Siemens Corporation, Siprotec Overview, tải từ www.siemens.com.au/files/Energy/ /en_siprotec_overview.pdf 71 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện PHỤ LỤC Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố cho đường dây hai đầu dựa vào tín hiệu rơle bảo vệ so lệch clc % Xoa man hinh clear % xoa cac bien so close all % aq=exp(i*2*pi/3); % Toan tu quay "a" A = xlsread('File excel.xls'); % doc du lieu tu file Excel %Chieu dai duong day Ld=67.4; % Tong tro duong day Zd=(0.073+i*0.413)*67.4; Z0=(0.23+i*1.44)*67.4; tsc=0.5*1000; % Thoi diem lay du lieu su co % Doc du lieu dong dien va dien ap hai phia tai thoi diem 0.5 giay IAa=1000*A(tsc,2)*(cos(A(tsc,5))+i*sin(A(tsc,5))); IAb=1000*A(tsc,3)*(cos(A(tsc,6))+i*sin(A(tsc,6))); IAc=1000*A(tsc,4)*(cos(A(tsc,7))+i*sin(A(tsc,7))); IBa=1000*A(tsc,14)*(cos(A(tsc,17))+i*sin(A(tsc,17))); IBb=1000*A(tsc,15)*(cos(A(tsc,18))+i*sin(A(tsc,18))); IBc=1000*A(tsc,16)*(cos(A(tsc,19))+i*sin(A(tsc,19))); VAa=1000*A(tsc,8)*(cos(A(tsc,11))+i*sin(A(tsc,11))); VAb=1000*A(tsc,9)*(cos(A(tsc,12))+i*sin(A(tsc,12))); VAc=1000*A(tsc,10)*(cos(A(tsc,13))+i*sin(A(tsc,13))); X1pha=A(tsc,26) % Tinh phan doi xung % Thanh phan TTT IA1=(IAa+aq*IAb+aq^2*IAc)/3; VA1=(VAa+aq*VAb+aq^2*VAc)/3; IB1=(IBa+aq*IBb+aq^2*IBc)/3; % Thanh phan TTN IA2=(IAa+aq^2*IAb+aq*IAc)/3; VA2=(VAa+aq^2*VAb+aq*VAc)/3; IB2=(IBa+aq^2*IBb+aq*IBc)/3; % Thanh phan TTN IA0=(IAa+IAb+IAc)/3; VA0=(VAa+VAb+VAc)/3; IB0=(IBa+IBb+IBc)/3; disp('IA1'); abs(IA1) disp('IA2'); abs(IA2) disp('IA0'); abs(IA0) disp('IB1'); disp('IB2'); disp('IB0'); disp('VA1'); abs(IB1) abs(IB2) abs(IB0) abs(VA1) 72 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện disp('VA2'); abs(VA2) disp('VA0'); abs(VA0) IF1=IA1+IB1; IF2=IA2+IB2; IF0=IA0+IB0; % Truong hop su co A >D af1=0; af2=3; af0=0; IF=af1*IF1+af2*IF2+af0*IF0 % Dong dien va dien ap dau A luc su co a1=1; a2=1; a0=1; VA=a1*VA1+a2*VA2+a0*VA0; IA=a1*IA1+a2*IA2+a0*IA0; % Lay phan thuc cua mot so VA1real=real(VA1); % Lay phan a0 cua mot so VA1imag=imag(VA1); % Tinh toan khoang cach Tuso=real(VA)*imag(IF)-imag(VA)*real(IF); Mauso=real(Zd*IA)*imag(IF)-imag(Zd*IA)*real(IF); d=Tuso/Mauso % Tinh dien tro su co RF Tuso=real(VA)-d*real(Zd*IA); Mauso=real(IF); RF=Tuso/Mauso (d-(30/67.4))*100 disp('Khoang cach su co theo nguyen ly mot dau'); K=(Z0-Zd)/Zd; Zsc=VAa/(IAa+K*IA0); Dsuco1=imag(Zsc)/((0.413*67.4)) disp('Sai so cua dien tro RF'); (RF-0)*100 73 Luận văn cao học – Thạc sỹ Kỹ thuật điện disp('Sai so theo nguyen ly mot dau'); (Dsuco1-(30/67.4))*100/(30/67.4) disp('Sai so theo nguyen ly dau'); (d-(30/67.4))*100/(30/67.4) - 74 ... trạm đƣờng dây, sơ lƣợc thấy có phƣơng pháp định vị sau đây: - Định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía đƣờng dây - Định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đƣờng dây - Định vị cố dựa tƣợng... pháp định vị điểm cố dựa theo tín hiệu dòng điện rơle so lệch 3.2 tín hiệu điện áp 32 3.2.1 Ƣu điểm bảo vệ so lệch chế tự đồng rơle 32 3.2.2 Nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu. .. dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 28 CHƢƠNG ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO TỪ CÁC RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH ĐƢỜNG DÂY 30 3.1 Nguyên lý tính toán định vị cố