Định vị sự cố trên đường dây dựa trên tín hiệu đo lường không đồng bộ tại hai đầu đường dây

Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v PHẦN MỞ ĐẦU vi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN LƢỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Sự cần thiết phải nâng cao độ xác định vị cố 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác tính toán định vị cố 1.3 Tổng quan phƣơng pháp định vị cố áp dụng cho đƣờng dây không lƣới truyền tải điện 1.4 Đề xuất hƣớng nghiên cứu luận văn 11 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ GÂY SAI SỐ ĐỐI VỚI ĐỊNH VỊ SỰ CỐ THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ MỘT PHÍA 16 2.1 Nguyên lý phƣơng pháp định vị điểm cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 16 2.1.1 Nguyên lý làm việc 16 2.2 Các thuật toán tính toán tổng trở rơle khoảng cách 17 2.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 19 2.3.1 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố 20 2.3.2 Ảnh hƣởng dòng tải đƣờng dây trƣớc cố 22 2.3.3 Ảnh hƣởng điện kháng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 22 2.3.4 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 23 CHƢƠNG ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG KHÔNG ĐỒNG BỘ TỪ HAI ĐẦU ĐƢỜNG DÂY 25 3.1 Nguyên lý chung định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng đồng từ hai đầu đƣờng dây 25 3.1.1 Cơ sở tính toán phƣơng pháp 25 3.1.2 Trƣờng hợp tín hiệu đo không đƣợc đồng 26 3.1.3 Nhƣợc điểm phƣơng pháp định vị cố theo tín hiệu đo từ hai đầu thông thƣờng 29 3.2 Nghiên cứu phƣơng pháp định vị cố dựa theo phân bố độ lớn điện áp từ hai đầu đƣờng dây đến điểm cố 31 3.2.1 Các mô hình đƣờng dây sử dụng tính toán lý lựa chọn 32 3.2.2 Xác định vị trí cố với đƣờng dây sử dụng mô hình thông số rải 33 3.2.3 Xác định vị trí cố với đƣờng dây sử dụng mô hình thông số tập trung 35 i Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây 3.2.4 Xác định vị trí cố với đƣờng dây sử dụng mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn đƣờng dây 37 3.2.5 Lựa chọn loại dòng điện điện áp tính toán góc đồng 38 3.3 Nhận xét phƣơng pháp định vị theo phân bố độ lớn điện áp 39 CHƢƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 40 4.1 Công cụ sử dụng 40 4.1.1 Phần mềm mô 40 4.1.2 Thông số đƣờng dây hệ thống đƣợc mô 40 4.2 Các kịch mô 43 4.3 Kết mô nhận xét 44 4.3.1 Kết tính toán với số liệu cụ thể 44 4.3.2 Kết tính toán với trƣờng hợp lại biểu diễn dƣới dạng đồ thị 46 4.3.3 Nhận xét kết 48 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Các đóng góp tác giả 51 5.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 ii Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép ai.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 Roãn Khắc Thắng iii Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây truyền tải Hình Rơle GRL100 hãng Toshiba 7SA6xx hãng Siemens Hình Sai số định vị cố rơle GRL100 hãng Toshiba Hình Sơ đồ tổng quan phƣơng pháp định vị cố dựa ghi cố rơle hai đầu đƣờng dây Hình Định vị cố dựa theo ứng dụng trí tuệ nhân tạo Hình Sơ đồ minh họa phƣơng pháp sử dụng sóng lan truyền xác định vị trí cố Hình Sự lan truyền phản xạ sóng dòng điện đƣờng dây Hình Giao diện thiết bị định vị cố hãng Nippon 10 Hình So sánh tổng kết phƣơng pháp định vị cố 11 Hình 10 Đề xuất nội dung nghiên cứu luận văn 14 Hình 11 Bố cục nội dung nghiên cứu luận văn 15 Hình 12 Đặc tính làm việc điển hình rơle bảo vệ khoảng cách Siemens 16 Hình 13 Mạch tính toán cho cố pha – pha 17 Hình 14 Mạch tính toán cho cố pha – đất 18 Hình 15 Sự cố chạm đất đƣờng dây có hai nguồn cấp 20 Hình 16 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố đến tổng trở đo đƣợc 22 Hình 17 Ảnh hƣởng điện kháng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 23 Hình 18 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 24 Hình 19 Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp 25 Hình 20 Đƣờng dây truyền tải với rơle bảo vệ hai đầu 27 Hình 21 Trƣờng hợp tín hiệu đo lƣờng không đƣợc đồng 28 Hình 22 Đồng lại tín hiệu đầu B theo đầu A (với đầu A chọn làm gốc) 29 Hình 23 Ví dụ ghi cố ghi nhận đƣợc rơle 30 Hình 24 Thông tin rơle ghi đƣợc trƣớc, sau cố 31 Hình 25 Vị trí cố phân bố điện áp tính từ hai phía tới điểm cố 32 Hình 26 Sơ đồ đƣờng dây bị cố 34 Hình 27 Sơ đồ thay hình π sử dụng thông số rải đƣờng dây bị cố 34 Hình 28 Sơ đồ thay sử dụng thông số tập trung đƣờng dây bị cố 35 Hình 29 Sơ đồ thay sử dụng thông số tập trung bỏ quan điện dẫn 37 Hình 30 Sơ đồ mô tuyến đƣờng dây 220kV PSCAD 41 Hình 31 Giao diện điều chỉnh tham số cố 41 Hình 32 Ví dụ dạng sóng dòng điện điện áp trƣớc cố 44 iv Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tổng kết mạch tính toán cho cố pha- pha 17 Bảng Tổng kết mạch tính toán cho cố pha- đất 19 Bảng Thông số phần tử sử dụng mô 42 Bảng Một số liệu thu đƣợc sau mô 44 v Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây PHẦN MỞ ĐẦU Lƣới điện truyền tải điện ngày đƣợc đầu tƣ phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu điện phục vụ phát triển kinh tế xã hội đất nƣớc.Trong trình vận hành, cố đƣờng dây xảy thời điểm nào, vị trí nhiều lý gây nên Các cố đòi hỏi phải đƣợc cô lập nhanh tốt để đảm bảo ổn định hệ thống hạn chế tác hại dòng ngắn mạch… Ở Việt Nam nay, xác định xác tọa độ, vị trí điểm cố công việc khó khăn, tốn nhiều công sức thời gian lực lƣợng quản lý vận hành đƣờng dây truyền tải điện.Trong thông tin vị trí cố góp vai trò quan trọng quản lý vận hành sửa chữa lƣới truyền tải điện Việc xác định xác vị trí điểm cố giúp giảm bớt nhân công cần thiết để tìm điểm cố đƣờng dây trƣờng hợp cố kéo dài, giúp nhanh chóng thay thế, sửa chữa thiết bị bị hƣ hỏng nhanh chóng phục hồi cấp điện trở lại 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 Đối với đƣờng dây truyền tải, rơle bảo vệ khoảng cách công cụ vừa làm nhiệm vụ bảo vệ, phát cố vừa định vị vị trí điểm cố đƣờng dây Tuy nhiên rơle khoảng cách hoạt động dựa tín hiệu đo lƣờng đầu, kết định vị điểm cố thƣờng bị sai lệch bị ảnh hƣởng nhiều yếu tố Trong nhiều trƣờng hợp sai số lên tới hàng chục km điều gây khó khăn cho công tác khắc phục sau cố Phƣơng pháp định vị điểm cố dựa tín hiệu đo lƣờng thu thập đƣợc từ hai đầu đƣờng dây (là ghi cố rơle trang bị hai đầu) có đồng mặt thời gian Phƣơng pháp thể có nhiều ƣu việt hẳn so với phƣơng pháp định vị dựa theo tín hiệu phía Tuy nhiên trở ngại lớn tín hiệu đo lƣờng đƣợc hai đầu đƣờng dây thƣờng không đƣợc đồng mặt thời gian, sử dụng để tính toán Do luận văn đề xuất giải pháp để đồng lại tín hiệu phục vụ cho tính toán định vị cố Thuật toán đề xuất đƣợc kiểm chứng thông qua mô với mô hình tuyến đƣờng dây 220kV với chiều dài 100km vi Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia thành chƣơng  Chƣơng 1: Tổng quan định vị cố lƣới truyền tải điện Chƣơng giới thiệu tổng quan cần thiết phải nâng cao độ xác định vị cố đƣờng dây không.Giới thiệu sơ nghiên cứu phƣơng pháp định vị cố ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp Đồng thời đề xuất hƣớng nghiên cứu luận văn  Chƣơng 2: Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác rơle bảo vệ khoảng cách Giới thiệu nguyên lý định vị cố đƣợc sử dụng rơle bảo vệ khoảng cách có.Phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác phƣơng pháp  Chƣơng 3: Định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây Phân tích thuật toán định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía với nội dung sau: - Thuật toán tính toán & ƣu điểm - Giới thiệu phƣơng pháp định vị cố dựa theo phân bố điện áp đến điểm cố tính từ hai phía đƣờng dây - Áp dụng phƣơng pháp định vị cố theo phân bố điện áp xét tới mô hình thay khác đƣờng dây: mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn đƣờng dây, mô hình sử dụng thông số tập trung, mô hình thông số rải  Chƣơng 4: Mô kiểm chứng thuật toán định vị cố dựa theo tín hiệu đo từ hai đầu đƣờng dây kết luận Thực mô kiểm chứng thuật toán đƣợc đề xuất nghiên cứu.Mô hình đƣợc sử dụng đƣờng dây 220kV.Ngoài ra, so sánh kết phƣơng pháp đƣợc đề xuất với số liệu tính toán sử dụng tín hiệu đo từ phía Mục đích để làm rõ ƣu điểm phƣơng pháp định vị theo tín hiệu từ hai phía Phần mềm PSCAD đƣợc sử dụng để mô đƣờng dây dạng cố, tính toán đƣợc thực Matlab  Chƣơng 5: Kết luận đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai vii Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN LƢỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Sự cần thiết phải nâng cao độ xác định vị cố Vấn đề nâng cao độ xác định vị cố đƣợc nghiên cứu nhiều năm hầu hết tập trung vào nghiên cứu áp dụng lƣới truyền tải.Lƣới truyền tải đƣợc quan tâm mức độ ảnh hƣởng tới hệ thống lớn hơn, trang thiết bị bảo vệ điều khiển đại hơn, đồng thời thời gian đòi hỏi để tìm kiếm cố kéo dài so với lƣới phân phối Việc xác định xác điểm cố đƣờng dây truyền tải điện quan trọng quản lý, vận hành sửa chữa Định vị cố xác giúp phát nhanh điểm cố, kể với cố thoáng qua cố trì, định vị cố xác giúp cho: - Phát nhanh điểm cố, kể với cố thoáng qua cố trì giảm đƣợc nhân công, nhân lực tìm kiếm cố Hiện tìm cố công việc tốn nhiều công sức đặc biệt cố ngắn mạch pha – pha thoáng qua nhân viên vận hành phải dây thủ công để tìm điểm bị cố nguy hiểm, cắt điện đƣờng dây dài ngày tốn - Định vị đƣợc cố giúp tìm nguyên nhân cố để có biện pháp khắc phục, phòng ngừa cố Đặc biệt với đƣờng dây gồm đƣờng dây không cáp ngầm không cho phép tự động đóng lại, nhiên xác định nhanh đoạn bị cố thuộc đoạn đƣờng dây không cho đóng lại nhằm đảm bảo cung cấp điện - Với cố vĩnh cửu, việc xác định xác điểm cố giúp khắc phục cố nhanh giảm đƣợc thời gian tìm cố (thông thƣờng để phát cố phải từ đến phải di chuyển, rải quân có lâu địa hình phức tạp điều kiện mƣa, lũ) Khi xác định nhanh đƣợc điểm cố giúp nhà quản lý nhanh chóng đƣa phƣơng án xử lý cố phù hợp với điều kiện địa hình, đặc điểm cúa khu vực cố Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây giảm nhân lực, tài chính, quan trọng nhanh chóng cung cấp điện cho phụ tải khu vực rộng 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác tính toán định vị cố Có nhiều yếu tố gây ảnh hƣởng đến độ xác phép tính toán định vị cố Có thể liệt kê yếu tố nhƣ sau [1]: - Điện trở điểm cố bao gồm điện trở hồ quang - Mức độ dòng tải đƣờng dây trƣớc cố xảy - Công suất ngắn mạch nguồn hai phía đƣờng dây - Thông số đƣờng dây không đối xứng không đảo pha toàn tuyến - Tổng trở đƣờng dây không xác thiết bị đo chuyên dụng - Ảnh hƣởng thiết bị bù dọc bù ngang đƣờng dây - Các sai số biến dòng điện biến điện áp - Độ xác biến đổi tín hiệu tƣơng tự/ số (A/D) - Ảnh hƣởng tƣơng hỗ đƣờng dây song song - Thông số thứ tự không đƣờng dây xác thay đổi điện trở suất đất, độ võng đƣờng dây - Sự không cân dòng tải đƣờng dây Nhiều nghiên cứu đƣa giải pháp để định vị cố với mục đích khắc phục yếu tố ảnh hƣởng kể Các phƣơng pháp nhìn chung chia loại nhƣ sau: định vị dựa theo tín hiệu đo từ phía, định vị dựa theo tín hiệu đo từ hai đầu đƣờng dây, định vị dựa theo tín hiệu sóng lan truyền Các phƣơng pháp đƣợc mô tả phần 1.3 Tổng quan phƣơng pháp định vị cố áp dụng cho đƣờng dây không lƣới truyền tải điện Các vấn đề nâng cao độ xác định vị cố đƣợc nghiên cứu nhiều năm hầu hết tập trung vào nghiên cứu áp dụng lƣới truyền Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây tải.Lƣới truyền tải đƣợc quan tâm mức độ ảnh hƣởng tới hệ thống lớn hơn, trang thiết bị bảo vệ điều khiển đại Các phƣơng pháp định vị cố đƣợc chia thành nhóm phƣơng pháp: sử dụng rơle có; sử dụng số liệu từ rơle có phần mềm chuyên dụng để xác định vị trí cố; lắp đặt thiết bị định vị cố chuyên dụng a Định vị cố sử dụng chức rơle bảo vệ đường dây Hiện đƣờng dây tải điện với cấp điện áp từ 110 kV trở lên thƣờng đƣợc trang bị bảo vệ bảo vệ khoảng cách (F21) bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây (F87L) [2] Hình 1Sơ đồ phương thức bảo vệ đường dây truyền tải - Nguyên lý định vị cố rơle bảo vệ khoảng cách Chức định vị cố đƣợc tích hợp sẵn rơle bảo vệ khoảng cách [1, 2, 3], rơle dựa giá trị dòng điện điện áp để tính toán giá trị tổng trở đo đƣợc.Nếu giá trị tổng trở thuộc miền tác động rơle tác động ngƣợc lại Khoảng cách đến điểm cố đƣợc xác định dựa theo tỷ số điện kháng đo đƣợc điện kháng đơn vị chiều dài đƣờng dây: Lsc (km)  xroledoduoc x1km Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây - Tần số lấy mẫu 20 mẫu/chu kỳ hay 1000 mẫu/1 giây (tƣơng tự nhƣ tần số lấy mẫu rơle nay) 4.2 Các kịch mô Kịch mô nêu đƣợc sử dụng chung để đánh giá kết định vị cố theo hai phƣơng pháp chính: - Để đánh giá mức độ ảnh hƣởng yếu tố tới phƣơng pháp định vị cố rơle bảo vệ khoảng cách theo tín hiệu đo phía - Để đánh giá mức độ ảnh hƣởng yếu tố tới phƣơng pháp định vị cố dựa theo phân bố độ lớn điện áp từ hai phía so sánh mức độ xác kết sử dụng loại mô hình thay đƣờng dây khác nhau: o Đƣờng dây sử dụng mô hình thông số rải o Đƣờng dây sử dụng mô hình thông số tập trung o Đƣờng dây sử dụng mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn Các kịch mô đƣợc giả thiết nhƣ sau: - Đƣờng dây mang tải khoảng 100MW (70% tải lớn nhất) - Điện trở điểm cố Rf thay đổi theo bƣớc: 0Ω; 5Ω; 10Ω - Điểm cố giả thiết vị trí cách 10km hết chiều dài đƣờng dây (vị trí 10km; ; 20km; 30km; 40km; 50km; 60km; 70km; 80km; 90km) Đánh giá sai số: sai số định vị cố đƣợc đánh giá dựa theobiểu thức sau Sai so (%)  Vi tri su co tinh duoc  Vi tri su co thuc te 100% Chieu dai duong day Thông thƣờng đánh giá mức độ xác so sánh phƣơng pháp, ngƣời ta thƣờng sử dụng giá trị tuyệt đối sai số: Sai so (%)  Vi tri su cotinh duoc  Vi tri su cothuc te 100% Chieu dai duong day 43 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây 4.3 Kết mô nhận xét Kết mô dạng sóng dòng điện điện áp trƣớc cố cố với thời điểm xảy cố 0,2 giây điểm cách hệ thống phía trái (S) 80km; điện trở cố Rf = Ω; dạng cố pha N(1)đƣợc thể Hình 32 (điện áp pha tính theo kV; dòng điện tính theo kA đồ thị hiển thị thông tin từ đầu trạm S cho đỡ phức tạp) Main : Do thi dien ap (kV) Dien ap dau S (kV) 200 150 100 50 y -50 -100 -150 -200 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 Main : Do thi dong dien (kA) Dong dien dau S (kA) 4.0 3.0 2.0 y 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 Hình 32 Ví dụ dạng sóng dòng điện điện áp trước cố 4.3.1 Kết tính toán với số liệu cụ thể Trƣờng hợp điện trở cố vị trí 80km; Rf =5Ω; dạng cố pha Giá trị dòng điện điện áp cố thu đƣợc từ mô đƣợc cho Bảng với tham số {80km; 5Ω; N(1)} Bảng Một số liệu thu sau mô Ký hiệu Giá trị (số phức) VAtrái -0.1190615-111.2195i VBtrái -117.2804+57.43972i VCtrái 115.9031+58.97013i Diễn giải Dòng điện (kA)và điện áp ba pha (kV) cố 44 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây IAtrái -1.7445-0.79806i IBtrái 0.15637-0.075177i ICtrái -0.029049+0.081462i VAphải -13.241-64.3241i VBphải -122.8671+66.89444i VCphải 116.2392+75.83068i IAphải -3.5238-1.6525i IBphải -0.17406+0.042705i ICphải 0.0099446-0.049552i Hệ thống phía trái (S) Dòng điện (kA)và điện áp ba pha (kV) cố Hệ thống phía phải (R) a Từ số liệu Bảng đây, tính thành phần thứ tự thuận dòng điện điện áp hai đầu: VS _ TTT  VAtrai  a *VBtrai  a *VCtrai  =0.631663-123.7891i I S _ TTT   IAtrai  a * IBtrai  a * ICtrai  =-0.5575-0.21354i VR _ TTT  VAphai  a *VBphai  a *VC phai  =-0.729358-114.253i I R _ TTT   IAphai  a * IBphai  a * IC phai  =-1.1739-0.60279i b Hệ số bù thành phần thứ tự không tính toán tổng trở với cố pha – đất: K0  Z  Z1  0.300023  1.1426412i    0.0346755  0.4233655i   Z1  0.0346755  0.4233655i   1.7386  0.48436i c Tổng trở tính đến điểm cố theo phƣơng pháp rơle khoảng cách: Z pha dat   VAtrai -0.1190615 -111.2195i    K0    1.7386  0.48436i   IAtrai *  -1.7445 - 0.79806i  *          11.7720  34.5643i    d Khoảng cách đến điểm cố theo phƣơng pháp rơle khoảng cách: 45 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây L pha  dat   X  pha  dat  X 1km   34.5643  81, 6417  km  0.4233655 e Sai số khoảng cách tính theo phƣơng pháp rơle khoảng cách: Sai so (%)   Vi tri su co tinh duoc  Vi tri su co thuc te 100% Chieu dai duong day 81, 6417  80 100  1, 6417  %  100 f Vị trí cố tính theo phƣơng pháp tín hiệu hai đầu với mô hình thông số rải:0,01597 (%) g Vị trí cố tính theo phƣơng pháp tín hiệu hai đầu với mô hình thông số tập trung:0,55108(%) h Vị trí cố tính theo phƣơng pháp tín hiệu hai đầu với mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn:0,56557 (%) Do khối lƣợng liệu lớn nên kết lại đƣợc trình bày dƣới dạng đồ thị để thuận tiện cho việc so sánh 4.3.2 Kết tính toán với trƣờng hợp lạibiểu diễn dƣới dạng đồ thị a Các trường hợp cố pha – đất 46 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây b Trường hợp cố pha – pha Hoàn toàn tƣơng tự với trƣờng hợp cố pha – đất, với cố pha – pha xét đại diện trƣờng hợp cố với điện trở cố 10 (Ω) 47 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây 4.3.3 Nhận xét kết Dựa theo kết tính toán thấy rằng: - Định vị cố dựa theo phƣơng pháp có rơle khoảng cách có sai số phụ thuộc nhiều vào điện trở cố Khi điện trở cố tăng lên sai số định vị tăng nhanh, điều hoàn toàn phù hợp với phân tích Mục 2.3 Chƣơng Ví dụ thấy vị trí cố km thứ 20, điện trở cố (Ω) sai số 1,07%, nhiên sai số tăng lên tới 2,58% điện trở cố giả thiết 10(Ω) - Kết tính toán định vị cố theo phƣơng pháp sử dụng tín hiệu hai đầu áp dụng với mô hình thông số rải đƣờng dây cho độ xác cao so với phƣơng pháp lại Sai số lớn theo bảng tổng kết 0.03% ứng với trƣờng hợp cố km thứ 10 đƣờng dây với điện trở cố 10 (Ω) Về lý thuyết, sai số tính toán phải 0% nhiên, việc làm tròn số ảnh hƣởng chút đến độ xác kết tính đƣợc - Kết tính toán định vị cố áp dụng với mô hình đƣờng dây sử dụng thông số tập trung thông số tập trung bỏ qua điện dẫn có sai số lớn so với việc sử dụng mô hình thông số rải Điều hoàn toàn logic việc sử dụng thông số tập trung đơn giản hóa mô hình đƣờng dây Tuy nhiên, sai 48 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây số hai giải pháp nhỏ nhiều so với phƣơng pháp tính toán rơle bảo vệ khoảng cách hoàn toàn chấp nhận đƣợc - Mặt khác thấy rằng, sai số việc sử dụng mô hình thông số tập trung mô hình thông số tập trung có bỏ qua điện dẫn hầu nhƣ không đáng kể Sai số không đáng kể hai mô hình giải thích cố điện áp đƣờng dây giảm đi, thành phần dòng điện chạy qua điện dẫn nhỏ lúc bình thƣờng, mặt khác dòng điện cố lại tăng lên gấp nhiều lần dòng bình thƣờng, điều dẫn tới việc bỏ qua dòng qua điện dẫn đƣờng dây không gây sai số lớn Do khuyến cáo sử dụng mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn tính toán định vị cố để làm đơn giản phép toán phương trình - Sai số định vị cố phƣơng pháp sử dụng tín hiệu đo từ hai đầu không phụ thuộc vào độ lớn điện trở cố Đây ƣu điểm phƣơng pháp đƣợc đề xuất 49 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết luận Luận văn vào tìm hiểu giới thiệu phƣơng pháp xác định điểm cố dựa thông tin đo lƣờng từ hai phía đƣờng dây Thông tin đƣợc đƣợc đồng chƣa đƣợc đồng Hiện rơle đƣợc trang bị chức ghi lƣu dạng sóng, biên độ, góc pha dòng điện điện áp cố xảy ra, thuật toán đƣợc thực cách sử dụng thông tin sẵn có tƣơng đối khả thi Thuật toán thể đƣợc ƣu điểm phƣơng trình tính toán vị trí điểm cố thành phần góc đồng bộ, việc tín hiệu đƣợc đo đồng hay không đồng không gây ảnh hƣởng đến tính toán Mặt khác, phép tính toán loại trừ đƣợc 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 đã cho thấy tính xác thuật toán Đồng thời kết tính toán với nhiều kịch cố khác Matlab xác nhận đánh giá Các ƣu điểm bật thuật toán bao gồm: - Không yêu cầu liệu đầu phải đƣợc đồng sử dụng đến độ lớn điện áp không cần xét tới góc pha - 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) - Không yêu cầu xác định loại cố thông tin trƣớc cố Thuật toán mô tính toán đƣợc trƣờng hợp cố không yêu cầu dạng cố - Các yếu tố bên ngoài, nhƣ tổng trở nguồn (tỷ lệ X/R 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 50 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây - Phƣơng pháp tính toán tìm vị trí cố dựa nguyên lý đơn giản, đảm bảo tìm đƣợc nghiệm số - Quá trình tính toán áp dụng với mô hình thông số đƣờng dây Với mô hình thông số rải cho phép tính toán với độ xác cao nhất, nhiên mô hình sử dụng đƣợc có đầy đủ thông số đƣờng dây Mô hình thông số tập trung có sai số lớn so với mô hình thông số rải, nhiên có lợi tính toán đơn giản, khối lƣợng tính toán Mô hình sử dụng thông số tập trung bỏ qua điện dẫn có sai số hai loại mô hình trên, nhiên lại mô hình có tính áp dụng thực tế Điều thông số đƣờng dây áp dụng bảo vệ rơle thƣờng cho tổng trở mà không quan tâm đến điện dẫn dọc đƣờng dây 5.2 Các đóng góp tác giả Thông qua nội dung nghiên cứu luận văn này, tác giả có đóng góp sau đây: - Xây dựng phƣơng trình tính toán vị trí điểm cố theo phƣơng pháp sử dụng phân bố độ lớn điện áp từ hai đầu đƣờng dây - Áp dụng phƣơng pháp với loại mô hình thay khác đƣờng dây truyền tải điện làm rõ phạm vi áp dụng loại mô hình thay đƣờng dây - Sử dụng phƣơng pháp tính toán tối ƣu để giải phƣơng trình tính toán vị trí cố thay sử dụng phƣơng pháp dò tìm luận văn khác Phƣơng pháp cho kết xác thời gian tính toán ngắn 5.3 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng 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 - Xét tới sai số thiết bị đo lƣờng nhƣ BU BI 51 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây - Áp dụng tính toán với trƣờng hợp đƣờng dây có phân nhánh trƣờng hợp thông tin ghi nhận đƣợc không đầy đủ - 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) 52 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây TÀI LIỆU THAM KHẢO Saha, Murari Mohan, Izykowski, Jan Jozef, Rosolowski, Eugeniusz, Fault location on power networks, Springer, 2010 S.H Horowitz and A.G Phadke, Power System Relaying, John Wiley&Sons Inc Julio César Urresty, Analysis of Phenomena, that Affect the DistanceProtection Toshiba Corporation, GRL100 Distance Protection Relay Manual Guide Eduardo G Silveira and Clever Pereira, Transmission Line Fault Location Using Two-Terminal Data Without Time Synchronization, IEEE Transactions on power systems, vol 22, no 1, 2007 Novosel, D, et al 1, s.l, Unsynchronized two-terminal fault location estimation, IEEE Transactions on Power Delivery , 1996, Vol 11 Pawel Dawidowski, Jan Iżykowski, Ahmet Nayir s.l, Non-iterative algorithm of analytical synchronization of two-end measurements for transmission line parameters estimation and fault location, 7th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2011 Andre Luis Dalcastagne, Sidnei Noceti Filho, Hans Helmut Zuirn, Rui Seara, A Two-terminal Fault Location Approach Based on Unsynchronized Phasors, 6th, International Conference on Power System, 2006 53 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây PHỤ LỤC Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố cho đƣờng dây dựa theo phân bố điện áp từ hai phía - Mô hình đƣờng dây sử dụng: mô hình thông số rải, mô hình thông số tập trung mô hình thông số tập trung bỏ qua điện dẫn - Tính toán vị trí cố theo phƣơng pháp rơle bảo vệ khoảng cách để so sánh đối chứng clc clear all format short A = xlsread('Dulieu.xlsx','40km0ohmA-B'); % Doc du lieu tu file Excel co ten “Dulieu” va doc sheet “40km0ohmA-B” %%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ %% CAC THONG SO CAN VAO BANG TAY chieu_dai_dz=100; % Tinh bang km Lsc=40; % Vi tri diem su co thuc te mo phong (km) t2=0.37; % Thoi gian lay du lieu su co mo phong % Khai bao thong so duong day r1=0.0346755486; % dien tro TTT cua 1km duong day x1=0.423365555; % dien khang TTT cua 1km duong day b1= 2.725982866666667e-6; % dung dan TTT cua 1km duong day z1=r1+i*x1; y1=i*b1; r0=0.30002296; % dien tro TTK cua 1km duong day x0=1.1426412; % dien khang TTK cua 1km duong day b0=1.93555082e-6; % dung dan TTK cua 1km duong day z0=r0+i*x0; K0=(z0-z1)/z1; % he so bu phan TTK tinh tong tro theo role khoang cach Zc=sqrt(z1/y1); % Tong tro song theo mo hinh thong so rai gama=sqrt(z1*y1); % he so truyen song theo mo hinh thong so rai a=exp(i*2*pi/3); % Toan tu quay % SO LIEU KHI SU CO %%=========Tinh toan phan dong dien va dien ap dau phia S su co VSAsc=1000*A(t2*1000+2,2)*exp(i*(A(t2*1000+2,3))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A VSBsc=1000*A(t2*1000+2,4)*exp(i*(A(t2*1000+2,5))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A VSCsc=1000*A(t2*1000+2,6)*exp(i*(A(t2*1000+2,7))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A ISAsc=1000*A(t2*1000+2,8)*exp(i*(A(t2*1000+2,9))); voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A 54 %nhan Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây ISBsc=1000*A(t2*1000+2,10)*exp(i*(A(t2*1000+2,11))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A ISCsc=1000*A(t2*1000+2,12)*exp(i*(A(t2*1000+2,13))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A %%=========Tinh toan phan dong dien va dien ap dau phia R su co VRAsc=1000*A(t2*1000+2,14)*exp(i*(A(t2*1000+2,15))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A VRBsc=1000*A(t2*1000+2,16)*exp(i*(A(t2*1000+2,17))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A VRCsc=1000*A(t2*1000+2,18)*exp(i*(A(t2*1000+2,19))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A IRAsc=1000*A(t2*1000+2,20)*exp(i*(A(t2*1000+2,21))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A IRBsc=1000*A(t2*1000+2,22)*exp(i*(A(t2*1000+2,23))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A IRCsc=1000*A(t2*1000+2,24)*exp(i*(A(t2*1000+2,25))); %nhan voi 1000 chuyen dong, ap sang don vi V, A %%=========Tinh toan phan thu tu thuan cua dong dien va dien ap hai phia su co VSTTT=(VSAsc+a*VSBsc+a^2*VSCsc)/3; ISTTT=(ISAsc+a*ISBsc+a^2*ISCsc)/3; VRTTT=(VRAsc+a*VRBsc+a^2*VRCsc)/3; IRTTT=(IRAsc+a*IRBsc+a^2*IRCsc)/3; disp('++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++') disp('========== HIEN THI KET QUA DONG DIEN VA DIEN AP KHI SU CO ==========') disp('Dong dien va dien ap su co phia S cua duong day') disp(sprintf('VSasc[kV]= %s',num2str(VSAsc/1000))) disp(sprintf('VSbsc[kV]= %s',num2str(VSBsc/1000))) disp(sprintf('VScsc[kV]= %s',num2str(VSCsc/1000))) disp(sprintf('ISasc[kA]= %s',num2str(ISAsc/1000))) disp(sprintf('ISbsc[kA]= %s',num2str(ISBsc/1000))) disp(sprintf('IScsc[kA]= %s',num2str(ISCsc/1000))) disp('Dong dien va dien ap su co phia R cua duong day') disp(sprintf('VRasc[kV]= %s',num2str(VRAsc/1000))) disp(sprintf('VRbsc[kV]= %s',num2str(VRBsc/1000))) disp(sprintf('VRcsc[kV]= %s',num2str(VRCsc/1000))) disp(sprintf('IRasc[kA]= %s',num2str(IRAsc/1000))) disp(sprintf('IRbsc[kA]= %s',num2str(IRBsc/1000))) disp(sprintf('IRcsc[kA]= %s',num2str(IRCsc/1000))) disp('Dong dien va dien ap thu tu thuan cua hai phia duong day') disp(sprintf('VSTTT[kV]= %s',num2str(VSTTT/1000))) disp(sprintf('ISTTT[kA]= %s',num2str(ISTTT/1000))) disp(sprintf('VRTTT[kV]= %s',num2str(VRTTT/1000))) disp(sprintf('IRTTT[kA]= %s',num2str(IRTTT/1000))) 55 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây disp('++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++') disp(sprintf('He so bu phan thu tu khong K0= %s',num2str(K0))) disp('++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++') disp('===================== KET QUA TINH VI TRI SU CO (THEO KM) ======================') %disp('========== TINH TOAN THEO TIN HIEU TU MOT PHIA (ROLE KHOANG CACH) ==========') % TINH TOAN THEO PHUONG PHAP MOT PHIA - ROLE KHOANG CACH % Su co pha - dat Zasc=VSAsc/(ISAsc*(1+K0/3)); Lscmotpha=imag(Zasc)/x1; Saisomotpha=abs(100*(Lscmotpha-Lsc)/chieu_dai_dz); % sai so tinh theo % cua chieu dai duong day % Su co pha - pha Zabsc=(VSAsc-VSBsc)/(ISAsc-ISBsc); Lscpha_pha=imag(Zabsc)/x1; Saisophapha=abs(100*(Lscpha_pha-Lsc)/chieu_dai_dz); % sai so tinh theo % cua chieu dai duong day %disp('****Vi tri su co tinh duoc theo phuong phap tin hieu mot phia***') disp(sprintf('Vi tri su co thuc te (km) = %s',num2str(Lsc))) %disp('===Voi su co mot pha') disp(sprintf('Vi tri su co tinh pha - dat theo role khoang cach (km) = %s',num2str(Lscmotpha))) %disp(sprintf('Sai so dinh vi su co (tinh theo phan tram) = %s',num2str(Saisomotpha))) %disp('===Voi su co pha - pha') disp(sprintf('Vi tri su co tinh pha - pha theo role khoang cach (km) = %s',num2str(Lscpha_pha))) %disp(sprintf('Sai so dinh vi su co (tinh theo phan tram) = %s',num2str(Saisophapha))) %disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++') %disp('========== TINH TOAN THEO TIN HIEU TU HAI PHIA ==========') %disp('**** THONG SO RAI ****') VS_F_R = @(x)abs( abs(cosh((gama*(1-x)*chieu_dai_dz))*VRTTTZc*sinh((gama*(1-x)*chieu_dai_dz))*IRTTT) -abs(cosh((gama*(x)*chieu_dai_dz))*VSTTTZc*sinh((gama*(x)*chieu_dai_dz))*ISTTT)); [x,fval] = fminbnd(VS_F_R,0,1); Saiso_rai=abs(100*(x*chieu_dai_dz-Lsc)/chieu_dai_dz); % sai so tinh theo % cua chieu dai duong day disp(sprintf('Vi tri su co tinh theo thong so rai (km) = %s',num2str(abs(x*chieu_dai_dz)))) 56 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây %disp(sprintf('Sai so dinh vi su co theo thong so rai(tinh theo phan tram) = %s',num2str(Saiso_rai))) %disp('**** THONG SO TAP TRUNG ****') VS_F_R = @(x)abs( abs(VSTTT(ISTTT+VSTTT*(x*b1/2)*chieu_dai_dz)*x*z1*chieu_dai_dz) -abs(VRTTT-(IRTTT+VRTTT*((1-x)*b1/2)*chieu_dai_dz)*(1x)*z1*chieu_dai_dz)); [x,fval] = fminbnd(VS_F_R,0,1); Saiso_taptrung=abs(100*(x*chieu_dai_dz-Lsc)/chieu_dai_dz); % sai so tinh theo % cua chieu dai duong day disp(sprintf('Vi tri su co tinh theo thong so tap trung (km) = %s',num2str(abs(x*chieu_dai_dz)))) %disp(sprintf('Sai so thong so tap trung(tinh theo phan tram) = %s',num2str(Saiso_taptrung))) %disp('**** THONG SO TAP TRUNG BO QUA DIEN DAN ****') VS_F_R = @(x)abs( abs(VSTTT-ISTTT*x*z1*chieu_dai_dz) -abs(VRTTT-IRTTT*(1-x)*z1*chieu_dai_dz)); [x,fval] = fminbnd(VS_F_R,0,1); Saiso_taptrung_bodiendan=abs(100*(x*chieu_dai_dzLsc)/chieu_dai_dz); % sai so tinh theo % cua chieu dai duong day disp(sprintf('Vi tri su co tinh theo thong so tap trung bo qua dien dan (km)= %s',num2str(abs(x*chieu_dai_dz)))) %disp(sprintf('Sai so thong so tap trung bo qua dien dan(tinh theo phan tram) = %s',num2str(Saiso_taptrung_bodiendan))) disp('++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++') disp('===================== SAI SO DINH VI SU CO =====================================') disp(sprintf('Sai so mot phia PHA- DAT = %s',num2str(Saisomotpha))) disp(sprintf('Sai so mot phia PHA- PHA = %s',num2str(Saisophapha))) disp(sprintf('Sai so hai phia thong so rai = %s',num2str(Saiso_rai))) disp(sprintf('Sai so hai phia thong so tap trung = %s',num2str(Saiso_taptrung))) disp(sprintf('Sai so hai phia thong so tap trung bo dien dan = %s',num2str(Saiso_taptrung_bodiendan))) disp('===================== HET =================================================') 57 ... sử 11 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây dụng tín hiệu ghi nhận đƣợc cố để tính toán đồng định vị cố cách đồng thời - Định vị cố đƣờng dây truyền tải dựa phân... toán đồng số liệu thu đƣợc Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây - Định vị cố dựa theo tín hiệu ghi cố từ rơle đặt hai đầu đƣờng dây, nhiên giả thiết tín hiệu. .. sau (Hình 11) 14 Định vị cố đường dây dựa tín hiệu đo lường không đồng hai đầu đường dây Sử dụng tín hiệu đo lường từ phía đường dây Sử dụng tín hiệu đo lường từ hai phía đường dây Nguyên lý làm