Định vị sự cố trên đường dây rẽ nhánh dựa trên số liệu đo lường đồng bộ tại hai đầu đường dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Trần Quang Trung ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY RẼ NHÁNH DỰA TRÊN SỐ LIỆU ĐO LƯỜNG ĐỒNG BỘ TẠI HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY 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 – Năm 2014 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây MỤC LỤC Chƣơng mục Trang LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đƣờng dây tải điện 1.2 Tổng quan phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây truyền tải 10 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 10 1.2.1 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía 11 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh 13 1.2.4 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền 14 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ ĐIỂM SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ MỘT PHÍA 16 Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 16 2.1 Nguyên lý làm việc 16 2.1.1 Các mạch vòng tính toán tổng trở 17 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác định vị cố theo phƣơng pháp 2.2 dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 20 2.2.1 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố 20 2.2.2 Ảnh hƣởng dòng tải đƣờng dây trƣớc cố 23 2.2.3 Ảnh hƣởng điện kháng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 24 2.2.4 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 25 2.3 Tổng kết ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 26 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ HAI ĐẦU ĐƢỜNG DÂY VỚI ĐƢỜNG DÂY CÓ RẼ NHÁNH 28 3.1 Nguyên lý định vị cố tín hiệu đo lƣờng đồng từ hai đầu đƣờng dây 28 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh dựa theo tín hiệu đo 3.2 lƣờng từ phía 30 3.2.1 Đặt vấn đề nội dung nghiên cứu 30 3.2.2 Nguyên lý xác định nhánh đƣờng dây bị cố vị trí điểm cố 31 CHƢƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 37 Công cụ sử dụng thuật toán định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh 37 4.1 4.1.1 Công cụ sử dụng 37 4.1.2 Sơ đồ khối thuật toán tính toán 39 4.2 Thông số sơ đồ mô 42 4.3 Kịch mô tính toán 45 4.3.1 Kết mô tính toán 46 4.3.2 Nhận xét, đánh giá kết tính toán thu đƣợc 53 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƢƠNG LAI 54 5.1 Kết luận 54 5.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố trƣờng hợp sử dụng mô hình thông số tập rải 57 Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố trƣờng hợp sử dụng mô hình thông số tập trung 62 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây 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 Trần Quang Trung Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DFRs (Digital Fault Recorders): Thiết bị ghi cố MC Máy cắt CT Máy biến dòng điện CVT Máy biến điện áp SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Hệ thống giám sát điều khiển thu nhận liệu GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị toàn cầu TTK Thứ tự không TTT Thứ tự thuận TTN Thứ tự nghịch Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình vẽ trang Hình Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp 11 Hình Sơ đồ thay đƣờng dây cố 12 Hình Sơ đồ đƣờng dây có rẽ nhánh 13 Hình Sự lan truyền phản xạ sóng dòng điện đƣờng dây 15 Hình Minh họa nguyên lý bảo vệ khoảng cách 16 Hình Đặc tính tác động MhO điểm làm việc rơle chế độ 16 Hình Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - pha 18 Hình Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - đất 19 Hình Sơ đồ thay vòng lặp tính toán tổng trở cố pha - đất 19 Hình 10 Sự cố chạm đất đƣờng dây có hai nguồn cấp 22 Hình 11 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố đến tổng trở đo đƣợc 23 Hình 12 Ảnh hƣởng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 24 Hình 13 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 25 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp 28 Hình 15 Sơ đồ thay đƣờng dây hai nguồn cấp cố 28 Hình 16 Sơ đồ hệ thống đề xuất nghiên cứu luận văn 30 Hình 17 Nội dung nghiên cứu đề xuất 31 Hình 18 Đƣờng dây rẽ nhánh với cố nhánh 31 Hình 19 Điện áp điểm T tính theo từ phía tới chế độ bình thƣờng 32 Hình 20 Điện áp điểm T tính theo từ phía tới chế độ cố nhánh AT 33 Hình 21 Sơ đồ đƣờng dây rẽ nhánh sau xác định đƣợc nhánh A-T 35 Hình 23 Giao diện Matlab 39 Hình 24 Giao diện của sổ soạn thảo lệnh 39 Hình 25 Lƣu đồ thuật toán tính toán 41 Hình 26 Sơ đồ mô đƣờng dây có rẽ nhánh PSCAD 42 Hình 27 Sơ đồ nhánh A-T bị cố 49 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng biểu trang Bảng Tổng kết loại cố mạch vòng đo lƣờng tƣơng ứng 17 Bảng Thông số dòng điện điện áp pha hệ thống A ,B,C tong lúc cố 46 Bảng Thành phần TTT dòng điện điện áp hệ thống A,B,C 47 Bảng Các thông số dặc trƣng mô hình thông số rải 48 Bảng Thành phần TTT dòng điện điện áp cố phía A,T 50 Bảng Dòng điện điện áp ba pha cố hệ thống A 52 Bảng tổng hợp kết tính toán 53 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây MỞ ĐẦU Hiện nay, với phát triển xã hội Viêt Nam, ngành điện Việt Nam có bƣớc phát triển to lớn Từ năm 80 kỷ trƣớc trở lƣới điện vận hành chế độ độc lập, cấp điện áp 110 kV, 220 kV đến năm 1995, 1996 có mạch đƣờng dây truyền tải điện 500 kV Bắc Nam, trục xƣơng sống lƣới điện Việt Nam, góp phần trì an ninh lƣới điện nƣớc nhƣ hỗ trợ cấp điện cho miền Nam Bắc.Theo lộ trình thị trƣờng điện phát triển nƣớc ngành điện Việt Nam ngày phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng Một chi tiêu quan trọng độ tin cậy cung cấp điện số SAIDI ( thời giam điện trung bình khách hàng ) thời gian điện trung bình khách hàng Lƣới điện truyền tải nói chung lƣới điện 220 kV nói riêng thƣờng có chiều dài lớn, qua vùng có địa hình hiểm trở khó khăn, cấp điện cho phụ tải chủ yếu lƣới điện Việt Nam Mỗi có cố công việc tìm cố khó khăn, phƣơng pháp tìm cố Việt Nam chủ yếu sử dụng rơle khoảng cách Tuy nhiên rơle khoảng cách sử dụng lƣới điện Việt Nam (Ví dụ nhƣ 7SA51,7SA52 hãng Siemens; REL521,REL670 ABB; P441,P442 AREVA; SEL321,SEL421 hãng SEL; ) 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.Chính ảnh hƣởng nhiều đến thời gian xử lý cố cung cấp điện trở lại, gây ảnh hƣởng lớn đến độ tin cậy cung cấp điện, cụ thể số SAIDI Xuất phát từ thực tế đó, luận văn sâu vào nghiên cứu phƣơng pháp định vị điểm cố dựa tín hiệu đo lƣờng thu thập đƣợc từ đầu đƣờng dây có nhánh rẽ (là ghi cố rơle trang bị ba đầu) Phƣơng pháp thể có nhiều ƣu việt hẳn so với phƣơng pháp định vị dựa theo tín hiệu phía Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Để kiểm chứng lý luận đề tài, tác giả thực tính toán theo trƣờng hợp thông số rải thông số tập trung để kiểm chứng so sánh Kết nghiên cứu đƣợc mô áp dụng mô hình tuyến đƣờng dây 220kV, kết mô chứng minh tính đắn thuật toán đƣợc đề xuất Kết nghiên cứu đƣợc mô áp dụng mô hình tuyến đƣờng dây 220kV, kết mô chứng minh tính đắn thuật toán đƣợc đề xuất 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) Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác phƣơng pháp cần thiết phải có phƣơng pháp định vị cố xác  Chƣơng 3: Giới thiệu nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây Các ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp Giới thiệu nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía đƣờng dây rẽ nhánh Chƣơng nghiên cứu áp dụng với mô hình thay đƣờng dây mô hình thông số rải  Chƣơng 4: Mô áp dụng nguyên lý định vị cố với đƣờng dây rẽ nhánh 220kV Phần mô hình đƣờng dây mô cố đƣợc thực phần mềm PSCAD, tính toán xử lý tín hiệu sau đƣợc thực MATLAB Kết mô đƣợc so sánh với trƣờng hợp sử dụng tín hiệu từ phía, sử dụng tín hiệu phía dùng thông số tập trung để làm rõ ƣu điểm thuật toán  Chƣơng 5: Kết luận đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đƣờng dây tải điện Việc xác định xác điểm cố đƣờng dây tải điện mang ý nghĩa quan trọng quản lý vận hành Định vị cố giúp phát nhanh điểm cố, kể với cố thoáng qua cố trì  Sự cố thoáng qua không gây thiệt hại nghiêm trọng, đƣợc khắc phục thông qua tự động đóng lại Tuy nhiên xác định sớm nhanh chóng điểm bị hƣ hỏng giúp ngăn ngừa cố xảy  Với cố vĩnh cửu, việc không tìm xác điểm cố để khắc phục mang lại nhiều điều phức tạp, hao tốn nhân lực, tốn tài chính, quan trọng ngừng cung cấp điện thời gian dài, gây điện khu vực rộng 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 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 Hiện đƣờng dây tải điện với cấp điện áp từ 220 kV trở lên thƣờng đƣợc trang bị bảo vệ bảo vệ khoảng cách bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây [2] Thực tế cho thấy chức định vị điểm cố rơle bảo vệ khoảng cách báo vị trí với mức sai số tƣơng đối lớn (có thể tới hàng chục km) Điều xảy nguyên lý định vị cố đƣợc sử dụng rơle khoảng cách dựa vào tín hiệu đo lƣờng chỗ, chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố bên Các rơle so lệch dọc đại đƣợc tích hợp thêm chức định vị điểm cố có khả làm việc với độ xác cao hơn, điều hoàn toàn thực tế rơle loại thƣờng sử dụng nguyên lý định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai ba đầu đƣờng dây Nhƣng hầu hết tài liệu rơle không đề cập đến thuật toán phƣơng pháp xác định điểm cố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Bước 02: Tính toán tham số đặc trưng đường dây theo mô hình - thông số rải Thông số đƣờng dây tính toán đƣợc theo mô hình thông số rải Bảng Các thông số dặc trưng mô hình thông số rải Ký Giá trị (số phức) hiệu Diễn giải Hằng số truyền sóng  tổng trở sóng 1 0.0001 + 0.0011i Zc1 3.9452e+002 -8.8889e+000i 2 0.0001 + 0.0011i Zc2 3.7110e+002 -7.9495e+000i 3 0.0001 + 0.0011i Zc3 3.9519e+002 -5.9467e+000i đƣờng dây Đƣờng dây AT Hằng số truyền sóng  tổng trở sóng đƣờng dây Đƣờng dây BT Hằng số truyền sóng  tổng trở sóng đƣờng dây Đƣờng dây CT Bước 03:Tính toán xác định nhánh đường dây bị cố - Việc xác định nhánh đƣờng dây bị cố dựa theo lập luận mục 3.2: tính điện áp tới điểm rẽ nhánh từ ba phía A, B, C Điện áp tính tới điểm rẽ nhánh hai đƣờng dây không cố có giá trị nhau, điện áp tính tới điểm rẽ nhánh đƣờng dây bị cố có giá trị khác biệt Các giá trị dòng điện điện áp đƣợc sử dụng giá trị cố Điện áp điểm T tính tới từ đầu B - B T VT  cosh( B B )VB  Z cB sinh( B  -1.7088e+004 -1.2218e+005i B T Về độ lớn V T -  123364 (V) Điện áp điểm T tính tới từ đầu C 48 B ) I B  Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây VTC T  cosh( C C )V C  Z cC sinh( C  -1.7092e+004 -1.2218e+005i C ) I C  C T  123365 (V) Về độ lớn VT - Điện áp điểm T tính tới từ đầu A AT VT  cosh( A A )VA  Z cA sinh( A A )I A  -2.8599e+004 -8.6279e+004i AT Về độ lớn V T  90896 (V) Nhận xét: Có thể thấy điện áp điểm T tính từ đầu A hoàn toàn khác biệt (nhỏ hơn) so với điện áp tính từ hai đầu lại; điện áp tính từ hai đầu lại B & C có giá trị  kết luận điểm cố nằm nhánh đường dây AT - Bước 04: Tính toán vị trí cố dựa theo mô hình thông số rải Sau xác định đƣợc nhánh đƣờng dây bị cố (nhánh AT) toán trở thành định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây Hình 27 Sơ đồ nhánh A-T bị cố Dòng điện từ đầu T tính theo (công thức [3.10]):  sinh(  B B )VB  I T    cosh(  B B ) I B  Z cB    sinh(  C C )VC     cosh(  C C ) I C  Z cC    -7.7217e+002 +4.2272e+002i 49 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Các thông số tính đƣợc: Bảng Thành phần TTT dòng điện điện áp cố phía A,T Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải VA1 -3.0237e+002 +4.9271e+002i IA1 -8.6917e+004 -1.0311e+005i UT1 -1.7088e+004 -1.2218e+005i IT1 -7.7217e+002 +4.2272e+002i Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Phía đầu A Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Phía đầu T Vị trí điểm cố đƣợc xác định theo công thức: d AF tinhtoan  V T cosh(  A )  Z cA I T sinh(  A )  V A  A A  1   V T sinh(  A )  Z cA I T cosh(  A )  Z cA I A  A A    A A  0.5001 Vị trí cố thực tế mô dthucte  0.5 (sự cố điểm 50% đƣờng dây AT)  sai số phép tính toán định vị cố 0.023% - Bước 5: Tính toán vị trí cố dựa theo mô hình thông số tập trung Thông số dòng điện, điện áp đầu A,T nhƣ sau : UA= 1.5148e+004 -1.2622e+005i; IA=-8.3754e+002 -1.1037e+003i; UT=-1.7093e+004 -1.2218e+005i; IT=-7.1064e+002 +4.1033e+002i; Nhánh đƣờng dây AT có chiều dài 100km, số liệu tính toán tổng trở, tổng dẫn cho 50km đƣờng dây AT đƣợc phần mềm PSCAD tính nhƣ sau: 50 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Sequence Impedance (ohms) X R POS NEG 1.73377743 21.16827775 0.0 0.0 ZERO 15.001148 57.13206 Sequence Admittance (mhos) G B POS NEG 5.0e-006 0.000136299144 0.0 0.0 ZERO 5.0e-006 9.6777541e-005 Do đó, tổng trở tổng dẫn nhánh đƣợc tính: Z =(1.73377743+i*21.16827775)*2; Y = (0.000136299144E+6)/2; Thay vào phƣơng trình [3.15]:      U A  d AF Z  d AF ( Z / 2) U A  I A  - U B  (1  d AF ) Z (1  d AF )(Y / 2) U B  I B   =      [3.15] Sử dụng phần mềm Matlab giải phƣơng trình [3.15] với phƣơng trình phần thực cho ta nghiệm : { Kết hợp với điều kiện:  dAF  nên chọn nghiệm dAF  0.49326915 loại bỏ nghiệm lại Vị trí cố thực tế theo mô d = 0.5  sai số phép định vị cố sử dụng mô hình thông số tập trung là: 0.33 % - Bước 06: Tính toán định vị cố theo nguyên lý bảo vệ khoảng cách dựa theo tín hiệu đo lường từ phía Đƣờng dây AT dài 100km  thành phần điện kháng tổng đƣờng dây là: XAT= 21.16827775*2=42.3366 (Ω) 51 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Hệ số bù thành phần thứ tự không tính toán tổng trở với cố chạm đất là: K0  Z  Z1 (15.0011  j 57.13206)  (1.73377  j 21.168277)  Z1 (1.73377  j 21.168277)  1.7386 - 0.4844i Số liệu thu đƣợc từ mô : Bảng Dòng điện điện áp ba pha cố hệ thống A Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải I1Apost -2.8344e+003 -1.9319e+003i I1Bpost -7.0683e+002 +2.1762e+002i I1Cpost 4.9157e+002 +4.6493e+002i V1Apost 1.2803e+004 -1.1566e+005i V1Bpost -1.2195e+005 +5.1745e+004i V1Cpost 1.0564e+005 +8.0020e+004i Dòng điện điện áp ba pha (A, B, C) cố (post) Hệ thống A Thành phần dòng điện thứ tự không xuất cố I  ( I1 Apost  I1Bpost  I1Cpost )  -1.0166e+003 -4.1644e+002i Tổng trở mà rơle khoảng cách tính đƣợc cố pha A với đất: Z suAcoD  V pha su co I pha su co  K * I  V1 Apost I1 Apost  K * I  6.8003 +20.016i Rơle khoảng cách định vị cố dựa theo thành phần điện kháng tổng trở đo đƣợc  Xsự cố=20.016 (Ω) So với điện kháng tổng đƣờng dây XAT=42.3366 (Ω)  vị trí cố là: d AF  X su co X AT  20.016 42.3366  0.4728 Điểm cố thực tế 0.5 chiều dài đƣờng dây  Sai số định vị cố theo phƣơng pháp tính toán rơle khoảng cách xấp xỉ 5.44% 52 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Bước 7: So sánh kết tính toán - Bảng tổng hợp kết tính toán Sử dụng tín hiệu hai đầu Đại lƣợng Sử dụng tín hiệu đầu tính (bảo vệ khoảng cách) đƣợc Sai số Mô hình Mô hình thông thông số rải số tập trung 0.023 % 0.33 % 5,44% 4.3.2 Nhận xét, đánh giá kết tính toán thu Các tính toán chi tiết với số liệu mô cho thấy: - Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía cho độ xác cao hẳn so với phƣơng pháp sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ phía (0,33% so với 5,44%) - Phƣơng thức tính toán phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ hai phía phức tạp - Việc sử dụng mô hình thông số tập trung đƣờng dây làm tính toán đơn giản hơn, giảm khối lƣợng tính, nhiên sai số mắc phải cao so với việc sử dụng mô hình với thông số rải (0,33% so với 0,023%) - Đây trƣờng hợp tính toán cụ thể nên chƣa thể đánh giá hết toàn ƣu điểm thuật toán đƣợc đề xuất Trong luận văn tính toán đƣợc thực Matlab nên dễ dàng kiểm chứng với nhiều kịch khác Chi tiết tính toán Matlab đƣợc trình bày phần Phụ lục luận văn 53 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƢƠNG LAI Kết luận 5.1 Luận văn tìm hiểu giới thiệu phƣơng pháp xác định điểm cố cách lấy thông tin từ ba đầu đƣờng dây có nhánh rẽ Số liệu đo thu đƣợc từ ba phía đƣợc giả thiết đƣợc đồng đƣợc đồng mặt thời gian Hiện rơle đƣợc trang bị chức ghi lƣu dạng sóng, biên độ, góc pha dòng điện điện áp cố xảy ra, đồng thời đồng hồ GPS trở nên phổ biến trạm biến áp nên 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 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 phần khẳng định ƣu điểm thuật toán Nhƣ thuật toán có ƣu điểm bật nhƣ sau: - 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 - 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 (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 - Có thể sử dụng mô hình thông số tập trung đƣờng dây tính toán, nhiên việc sử dụng mô hình có sai số tính toán lớn so 54 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây với sử dụng mô hình thông số rải Có thể áp dụng mô hình thông số tập trung tính toán với đƣờng dây có chiều dài tƣơng đối ngắn Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 5.2 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: - Cần có phần mềm đọc thông tin từ ghi cố rơle xuất ghi sang Matlab phục vụ tính toán - Trong luận văn sử dụng tất dòng điện điện áp ba pha từ phía đƣờng dây có rẽ nhánh để tìm góc đồng vị trí cố Nghiên cứu tƣơng lai xét tới việc sử dụng thông tin hơn, ví dụ sử dụng dòng điện từ hai đầu điện áp từ đầu để tính toán Trƣờng hợp có thông tin để tính toán xảy ví dụ đƣờng dây đƣợc trang bị bảo vệ dòng điện áp đƣợc đo từ đầu đƣờng dây - Có thể đánh giá yếu tố khác ảnh hƣởng đến tính xác thuật toán nhƣ sai số thiết bị đo lƣờng, tƣợng biến dòng điện bị bão hòa… 55 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây TÀI LIỆU THAM KHẢO Girgis, D G Hart, and W Peterson Vol 7, No 1, January 1992, pp 98-107 "A New Fault Location Technique for Two- and Three-TerminaI Lines" IEEE Transaction on PWRD John Wiley&Sons Inc., S.H Horowitz and A.G Phadke, Power System Relaying 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 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 Saha, Murari Mohan, Izykowski, Jan Jozef, Rosolowski, Eugeniusz Fault location on power networks s.l : Springer, 2010 Ulrich Klapper, Michael Krüger, Wolfgang Wurzer s.l., Relay Protection and Substation Automation of Modern EHV Power Systems Zhaobin Meng, Qingchao Zhang Changsheng Zhang, A Fault Location Method Based on Two-Terminal Unsynchronized Data, Conference on 2011 International Electrical and Control Engineering (ICECE) 56 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây PHỤ LỤC Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố trƣờng hợp sử dụng mô hình thông số tập rải clc %clear %close all format short;% long e aq=exp(i*2*pi/3); %Toan tu quay "a" % Chieu dai cac duong day L1=100; L2=120; L3=50; %% TINH TOAN TIM DONG DIEN VA DIEN AP PHIA VA PHIA filesuco='Dulieu12.xlsx'; % Doc du lieu tu file Excel A=[]; A = xlsread(filesuco); % doc du lieu tu file Excel delta_thuc_te_2=-0; delta_thuc_te_3=-0; %%=============== CAC THONG SO CAN VAO BANG TAY ======================== t1=0.25; %truoc su co t2=0.5; %trong su co %%=================== Xu ly dich pha tin hieu ====================== dt_rad=delta_thuc_te_2*pi/180; % qui doi sang radian dt=round(delta_thuc_te_2*1000/18000); % 1000 mau giay hay 18000 %%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ %SO LIEU TRUOC KHI SU CO k=t1*1000; % (bien chay cong them vi dong dau tien la tieu de) %%=================== Nhap du lieu ================================= I1Apre=1000*A(k,2)*(cos(A(k,5))+1i*sin(A(k,5))); I1Bpre=1000*A(k,3)*(cos(A(k,6))+1i*sin(A(k,6))); I1Cpre=1000*A(k,4)*(cos(A(k,7))+1i*sin(A(k,7))); I2Apre=1000*A(k+dt,14)*(cos(A(k+dt,17)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,17)+dt_rad)) ; I2Bpre=1000*A(k+dt,15)*(cos(A(k+dt,18)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,18)+dt_rad)) ; I2Cpre=1000*A(k+dt,16)*(cos(A(k+dt,19)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,19)+dt_rad)) ; V1Apre=1000*A(k,8)*(cos(A(k,11))+1i*sin(A(k,11))); V1Bpre=1000*A(k,9)*(cos(A(k,12))+1i*sin(A(k,12))); V1Cpre=1000*A(k,10)*(cos(A(k,13))+1i*sin(A(k,13))); V2Apre=1000*A(k+dt,20)*(cos(A(k+dt,23)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,23)+dt_rad)) ; 57 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây V2Bpre=1000*A(k+dt,21)*(cos(A(k+dt,24)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,24)+dt_rad)) ; V2Cpre=1000*A(k+dt,22)*(cos(A(k+dt,25)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,25)+dt_rad)) ; %%=================== Het nhap du lieu ======================= %SO LIEU TRONG KHI SU CO k=t2*1000; % (bien chay cong them vi dong dau tien la tieu de) %%=================== Nhap du lieu ================================= I1Apost=1000*A(k,2)*(cos(A(k,5))+1i*sin(A(k,5))); I1Bpost=1000*A(k,3)*(cos(A(k,6))+1i*sin(A(k,6))); I1Cpost=1000*A(k,4)*(cos(A(k,7))+1i*sin(A(k,7))); I2Apost=1000*A(k+dt,14)*(cos(A(k+dt,17)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,17)+dt_rad) ); I2Bpost=1000*A(k+dt,15)*(cos(A(k+dt,18)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,18)+dt_rad) ); I2Cpost=1000*A(k+dt,16)*(cos(A(k+dt,19)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,19)+dt_rad) ); V1Apost=1000*A(k,8)*(cos(A(k,11))+1i*sin(A(k,11))); V1Bpost=1000*A(k,9)*(cos(A(k,12))+1i*sin(A(k,12))); V1Cpost=1000*A(k,10)*(cos(A(k,13))+1i*sin(A(k,13))); V2Apost=1000*A(k+dt,20)*(cos(A(k+dt,23)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,23)+dt_rad) ); V2Bpost=1000*A(k+dt,21)*(cos(A(k+dt,24)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,24)+dt_rad) ); V2Cpost=1000*A(k+dt,22)*(cos(A(k+dt,25)+dt_rad)+1i*sin(A(k+dt,25)+dt_rad) ); %%=================== Het nhap du lieu ======================= % Tinh toan dong dien va dien ap thu tu thuan tai dau va dau truoc su co I1_1pre=(I1Apre+aq*I1Bpre+aq^2*I1Cpre)/3; V1_1pre=(V1Apre+aq*V1Bpre+aq^2*V1Cpre)/3; I2_1pre=(I2Apre+aq*I2Bpre+aq^2*I2Cpre)/3; V2_1pre=(V2Apre+aq*V2Bpre+aq^2*V2Cpre)/3; % Tinh toan dong dien va dien ap thu tu thuan tai dau va dau su co I1_1post=(I1Apost+aq*I1Bpost+aq^2*I1Cpost)/3; V1_1post=(V1Apost+aq*V1Bpost+aq^2*V1Cpost)/3; I2_1post=(I2Apost+aq*I2Bpost+aq^2*I2Cpost)/3; V2_1post=(V2Apost+aq*V2Bpost+aq^2*V2Cpost)/3; %% TINH TOAN TIM DONG DIEN VA DIEN AP PHIA filesuco='Dulieu3.xlsx'; 58 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây % Doc du lieu tu file Excel B=[]; B = xlsread(filesuco); % doc du lieu tu file Excel %SO LIEU TRUOC KHI SU CO k=t1*1000; % (bien chay cong them vi dong dau tien la tieu de) %%=============== CAC THONG SO CAN VAO BANG TAY ======================== %%=================== Xu ly dich pha tin hieu ====================== dt_rad=delta_thuc_te_3*pi/180; % qui doi sang radian dt=round(delta_thuc_te_3*1000/18000); %%=================== Nhap du lieu ================================= I3Apre=1000*B(k+dt,2)*(cos(B(k+dt,5)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,5)+dt_rad)); I3Bpre=1000*B(k+dt,3)*(cos(B(k+dt,6)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,6)+dt_rad)); I3Cpre=1000*B(k+dt,4)*(cos(B(k+dt,7)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,7)+dt_rad)); V3Apre=1000*B(k+dt,8)*(cos(B(k+dt,11)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,11)+dt_rad)); V3Bpre=1000*B(k+dt,9)*(cos(B(k+dt,12)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,12)+dt_rad)); V3Cpre=1000*B(k+dt,10)*(cos(B(k+dt,13)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,13)+dt_rad)) ; %%=================== Het nhap du lieu ======================= %SO LIEU TRONG KHI SU CO k=t2*1000; % (bien chay cong them vi dong dau tien la tieu de) %%=================== Nhap du lieu ================================= I3Apost=1000*B(k+dt,2)*(cos(B(k+dt,5)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,5)+dt_rad)); I3Bpost=1000*B(k+dt,3)*(cos(B(k+dt,6)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,6)+dt_rad)); I3Cpost=1000*B(k+dt,4)*(cos(B(k+dt,7)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,7)+dt_rad)); V3Apost=1000*B(k+dt,8)*(cos(B(k+dt,11)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,11)+dt_rad)) ; V3Bpost=1000*B(k+dt,9)*(cos(B(k+dt,12)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,12)+dt_rad)) ; V3Cpost=1000*B(k+dt,10)*(cos(B(k+dt,13)+dt_rad)+1i*sin(B(k+dt,13)+dt_rad) ); %%=================== Het nhap du lieu ======================= % Tinh toan dong dien va dien ap thu tu thuan tai dau truoc su co I3_1pre=(I3Apre+aq*I3Bpre+aq^2*I3Cpre)/3; V3_1pre=(V3Apre+aq*V3Bpre+aq^2*V3Cpre)/3; 59 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây % Tinh toan dong dien va dien ap thu tu thuan tai dau su co I3_1post=(I3Apost+aq*I3Bpost+aq^2*I3Cpost)/3; V3_1post=(V3Apost+aq*V3Bpost+aq^2*V3Cpost)/3; %%======================================================================= = %%%%%%%%%%% KET QUA DONG DIEN & DIEN AP%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%======================================================================= = I1_1pre;V1_1pre; I1_1post; V1_1post; I2_1pre; V2_1pre; I2_1post; V2_1post; I3_1pre;V3_1pre; I3_1post; V3_1post; %%======================================================================= = %%%%%%%%%%% SO LIEU DUONG DAY GAMA & ZC %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%======================================================================= = % So lieu cac duong day % LINE RLine1=1.73377743/50; XLine1=21.16827775/50; GLine1=5.0e-006/50; BLine1=0.000136299144/50; % LINE RLine2=3.706327344/120; XLine2=47.86124472/120; GLine2=1.2e-005/120; BLine2=0.0003482090688/120; % LINE RLine3=1.42192142/50; XLine3=21.2781842/50; GLine3=5.0e-006/50; BLine3=0.0001364296025/50; %disp('Line 1') gama1=sqrt((RLine1+i*XLine1)*(GLine1+i*BLine1)); zc1=sqrt((RLine1+i*XLine1)/(GLine1+i*BLine1)); %disp('Line 2') gama2=sqrt((RLine2+i*XLine2)*(GLine2+i*BLine2)); zc2=sqrt((RLine2+i*XLine2)/(GLine2+i*BLine2)); %disp('Line 3') gama3=sqrt((RLine3+i*XLine3)*(GLine3+i*BLine3)); zc3=sqrt((RLine3+i*XLine3)/(GLine3+i*BLine3)); %%======================================================================= = 60 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây %%%%%%%%%%% TINH GOC DONG BO %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%======================================================================= = %==== Truong hop khong co goc dong bo=================== U_pre_1T=(cosh(gama1*L1)*(V1_1pre)-zc1*sinh(gama1*L1)*(I1_1pre)); U_pre_2T=(cosh(gama2*L2)*(V2_1pre)-zc2*sinh(gama2*L2)*(I2_1pre)); U_pre_3T=(cosh(gama3*L3)*(V3_1pre)-zc3*sinh(gama3*L3)*(I3_1pre)); U_post_1T=(cosh(gama1*L1)*(V1_1post)-zc1*sinh(gama1*L1)*(I1_1post)); U_post_2T=(cosh(gama2*L2)*(V2_1post)-zc2*sinh(gama2*L2)*(I2_1post)); U_post_3T=(cosh(gama3*L3)*(V3_1post)-zc3*sinh(gama3*L3)*(I3_1post)); Dongbo2_1=0; Dongbo3_1=0; abs(U_pre_1T)/1000; abs((U_pre_2T)*exp(i*delta2_1*pi/180))/1000; abs(U_pre_3T)/1000; ITpre=-(sinh(gama2*L2)*V2_1pre)/zc2+cosh(gama2*L2)*I2_1pre -(sinh(gama3*L3)*V3_1pre)/zc3+cosh(gama3*L3)*I3_1pre; ITpost=-(sinh(gama2*L2)*V2_1post)/zc2+cosh(gama2*L2)*I2_1post -(sinh(gama3*L3)*V3_1post)/zc3+cosh(gama3*L3)*I3_1post; % Bieu thu 7.98 trang 321 % Tu so cua tu so delta2_1 delta3_1 U_post_2T=(cosh(gama2*L2)*(V2_1post*Dongbo2_1)zc2*sinh(gama2*L2)*(I2_1post)*Dongbo2_1); U_post_3T=(cosh(gama3*L3)*(V3_1post*Dongbo3_1)zc3*sinh(gama3*L3)*(I3_1post)*Dongbo3_1); ITpost=(sinh(gama2*L2)*V2_1post*Dongbo2_1)/zc2+cosh(gama2*L2)*I2_1post*Dongbo2_1 (sinh(gama3*L3)*V3_1post*Dongbo3_1)/zc3+cosh(gama3*L3)*I3_1post*Dongbo3_1 ; M=U_post_2T*cosh(gama1*L1)-zc1*ITpost*sinh(gama1*L1)-V1_1post; % Mau so cua tu so N=U_post_2T*sinh(gama1*L1)-zc1*ITpost*cosh(gama1*L1)-zc1*I1_1post; d=atanh(M/N)/(gama1*L1) abs(d) 61 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Lập trình Matlab tính toán vị trí điểm cố trƣờng hợp sử dụng mô hình thông số tập trung clc % xoa man hinh clear % xoa cac bien so dang nho bo nho format long z=(1.73377743+i*21.16827775)*2; % tinh cho 100km, don vi la ohm y= (0.000136299144E+6)/2; % tinh cho 100km, don vi la ohm % UA=-3.0237E+2+i*4.9271E+2; % tinh theo volt % IA=(-8.6917E+4-i*1.0311E+5);% % tinh theo Ampe % % UB=(-1.7088E+4-i*1.2218E+5)*exp(i*pi/10); % tinh theo volt % IB=(-7.7217E+2+i*4.2272E+2)*exp(i*pi/10);% % tinh theo Ampe UA= 1.5148e+004 IA=-8.3754e+002 UB=-1.7093e+004 IB=-7.1064e+002 -1.2622e+005i; -1.1037e+003i; -1.2218e+005i; +4.1033e+002i; syms p real %f=p^2*(z*UA*(y/2)-UB*z*(y/2))+p*(2*z*(y/2)-IB*z-IA*z)+(UA-UB+z*(y/2)*UBIB*z); %f=UA+p*z*(p*(y/2)*UA-IA)-(UB+(1-p)*z*((1-p)*(y/2)*UB-IB)); f=UA+p^2*z*UA*y/2-IA*p*z-(UB+z*y*UB/2-z*p*UB*y/2-IB*zp*z*UB*y/2+p^2*z*UB*y/2+p*z*IB) M=real(f); solve(M) - 62 ... nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ HAI ĐẦU ĐƢỜNG DÂY VỚI ĐƢỜNG DÂY CÓ RẼ NHÁNH 3.1 Nguyên lý định vị cố tín hiệu đo. .. dây hay không… 29 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây 3.2 Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh dựa theo tín hiệu đo. .. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh dựa tín hiệu đo lường đồng hai đầu đường dây Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh dựa theo tín hiệu đo 3.2 lƣờng từ phía