Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN VINH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN VINH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 62520202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN XUÂN TÙNG TS NGUYỄN ĐỨC HUY Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học đƣợc trình bày luận án thành nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chƣa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt đƣợc xác trung thực Hà Nội, ngày 29 tháng 08 năm 2017 XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƢỚNG DẪN GV HƢỚNG DẪN GV HƢỚNG DẪN TÁC GIẢ LUẬN ÁN TS Nguyễn Xuân Tùng TS Nguyễn Đức Huy Nguyễn Xuân Vinh i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc kính trọng đến hai thầy hƣớng dẫn khoa học trực tiếp, TS Nguyễn Xuân Tùng TS Nguyễn Đức Huy trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng khoa học trình nghiên cứu Hai thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện Bộ môn Hệ thống Điện tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh suốt trình học tập nghiên cứu Chân thành cảm ơn Giảng viên cán Bộ mơn Hệ thống điện, hỗ trợ tận tình giúp đỡ q trình thực luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Ban Chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả đƣợc tập trung nghiên cứu Hà Nội suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ động viên đồng nghiệp, nhóm nghiên cứu sinh Viện Điện Cuối cùng, tác giả thực cảm động từ đáy l ng xin bày tỏ l ng biết ơn đến Ông bà nội ngoại hai bên ngƣời vợ yêu quý trai thân yêu bên tác giả lúc khó khăn nhất, lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ tài tinh thần, giúp tác giả đứng vững q trình nghiên cứu hồn thiện luận án Tác giả luận án Nguyễn Xuân Vinh ii MỤC LỤC Tr ang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng pháp phạm vi nghiên cứu Các đóng góp luận án Cấu trúc nội dung luận án TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2.1 Thuật toán định vị cố áp dụng đƣờng dây đơn đồng với yêu cầu biết xác thơng số đƣờng dây 1.2.2 Thuật tốn định vị cố khơng u cầu thơng số đƣờng dây áp dụng với đƣờng dây đơn đồng 10 1.2.3 Thuật toán định vị cố áp dụng cho đƣờng dây đơn không đồng với u cầu biết xác thơng số đƣờng dây 12 1.2.4 Thuật toán định vị cố áp dụng cho đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh với yêu cầu biết xác thông số đƣờng dây 14 1.2.5 Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết định vị cố 16 1.3 Những vấn đề c n tồn hƣớng nghiên cứu 17 THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT 18 2.1 Đặt vấn đề 18 2.2 Thuật tốn xác định thơng số phân đoạn thuộc đƣờng dây không đồng sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây 18 2.2.1 Mạng hai cửa tƣơng đƣơng đƣờng dây không đồng 18 2.2.2 Thuật toán xác định thông số phân đoạn thuộc đƣờng dây đơn không đồng 20 2.3 Thuật toán định vị cố sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây 27 2.3.1 Bƣớc 1: Giả thiết cố xảy phân đoạn SC 27 iii 2.3.2 Bƣớc 2: Giả thiết cố xảy phân đoạn RC 28 2.3.3 Bƣớc 3: Xác định vị trí cố 29 2.4 Mơ kiểm chứng thuật tốn định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện không đồng 30 2.4.1 Kết định vị cố 31 2.4.2 So sánh kết định vị cố thuật toán đề xuất với kết định vị cố thuật toán [48] 31 2.5 Kết luận 33 PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ KHÔNG BIẾT TRƢỚC THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN RẼ NHÁNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CHỦNG LOẠI DÂY 34 3.1 Đặt vấn đề 34 3.2 Thuật tốn xác định thơng số đƣờng dây đƣờng dây rẽ nhánh không đồng sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây 34 3.2.1 Mạng hai cửa tƣơng đƣơng đƣờng dây rẽ nhánh 34 3.2.2 Trƣờng hợp phân đoạn đƣờng dây rẽ nhánh có thơng số đƣờng dây khác 35 3.3 Thuật toán xác định vị trí cố cho đƣờng dây rẽ nhánh khơng đồng sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây 50 3.3.1 Bƣớc 1: Giả thiết cố xảy phân đoạn SJ 50 3.3.2 Bƣớc 2: Giả thiết cố xảy phân đoạn RJ 50 3.3.3 Bƣớc 3: Giả thiết cố xảy phân đoạn TJ 51 3.3.4 Bƣớc 4: Xác định vị trí cố 51 3.4 Thuật tốn xác định thơng số đƣờng dây đồng thời định vị cố áp dụng với đƣờng dây rẽ nhánh, phân đoạn có chủng loại dây, sử dụng ghi cố 52 3.4.1 Bƣớc 1: Giả thiết cố xảy phân đoạn SJ 52 3.4.2 Bƣớc 2: Giả thiết cố xảy phân đoạn RJ 52 3.4.3 Bƣớc 3: Giả thiết cố xảy phân đoạn TJ 53 3.4.4 Bƣớc 4: Xác định thơng số đƣờng dây vị trí cố 53 3.5 Mô kiểm chứng thuật toán định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh 54 3.5.1 Trƣờng hợp đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh có phân đoạn sử dụng chủng loại dây khác 55 3.5.2 Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh có hai phân đoạn có thơng số đƣờng dây nhƣng khác thông số phân đoạn thứ ba 57 3.5.3 Trƣờng hợp phân đoạn đƣờng dây rẽ nhánh có thơng số đƣờng dây giống 59 3.6 Kết luận 61 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA SAI SỐ ĐO LƢỜNG ĐẾN KẾT QUẢ iv ĐỊNH VỊ SỰ CỐ 63 4.1 Cơ sở đề xuất phƣơng pháp 63 4.2 Mô Monte Carlo 64 4.3 Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết định vị cố thuật toán xác định vị trí cố xảy đƣờng dây truyền tải điện không đồng 65 4.3.1 Kịch mô 66 4.3.2 Đặc tính thống kê 66 4.4 Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết định vị cố thuật toán định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh 70 4.4.1 Trƣờng hợp phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh có thơng số đƣờng dây khác 70 4.4.2 Trƣờng hợp hai phân đoạn có thông số đƣờng dây nhƣng khác thông số phân đoạn thứ ba 74 4.4.3 Trƣờng hợp phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh sử dụng chủng loại dây 78 4.5 Kết luận 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 Đóng góp khoa học luận án 84 Kiến nghị nghiên cứu 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 91 PHỤ LỤC 92 A.1 Kết mô định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện không đồng 92 A.2 Kết mô định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp phân đoạn SJ, RJ, TJ có thơng số có thơng số đƣờng dây khác 96 A.3 Kết định vị sƣ cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp phân đoạn SJ, TJ có thơng số đƣờng dây nhƣng khác thơng số đƣờng dây phân đoạn RJ 98 A.4 Kết định vị cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất, phân đoạn SJ, RJ, TJ có thông số đƣờng dây 100 A.5 Phƣơng trình (2.48) 102 A.6 Phƣơng trình (3.103) 106 A.7 Phƣơng trình (3.105) 118 A.8 Phƣơng trình (3.111) 126 A.9 Phƣơng trình (3.112) 128 A.10 Phƣơng trình (3.113) 129 v vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ABC Ngắn mạch pha AG Ngắn mạch pha A với đất BC Ngắn mạch hai pha BC BCG Ngắn mạch hai pha BC với đất AC D ng điện xoay chiều (Alternating Current) ANFIS Mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of Sugeno-type) COMTRADE Tiêu chuẩn định dạng tập tin để trao đổi tín hiệu cố (COMmon format for TRAnsient Data Exchange ) CT Máy biến d ng điện (Current transformer) d Vị trí cố DC D ng điện chiều (Direct Current) DFT Biến đổi Fourier rời rạc (Discrete Fourier Transform) GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) IEC Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical Commission) HT Hệ thống điện IEEE Viện kỹ thuật điện điện tử (Institute of Electrical and Electronics Engineers) imag Phần ảo số phức l Chiều dài đƣờng dây MLP Mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron) real Phần thực số phức VT Máy biến áp (Voltage Transformer) Zc Tổng trở sóng đƣờng dây γ Hệ số truyền sóng đƣờng dây vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho loại cố Bảng 2.1 Thông số phân đoạn SC, l1=100km 30 Bảng 2.2 Thông số phân đoạn CR, l2=20km 30 Bảng 2.3 Thông số nguồn 30 Bảng 2.4 Kết định vị cố xảy đƣờng dây không đồng 31 Bảng 3.1 Thông số nguồn 54 Bảng 3.2 Thông số phân đoạn SJ 54 Bảng 3.3 Thông số phân đoạn RJ 54 Bảng 3.4 Thông số phân đoạn TJ 55 Bảng 3.5 Kết định vị cố xảy đƣờng dây rẽ nhánh không đồng 55 Bảng 3.6 Kết định vị cố đƣờng dây có thơng số SJ, TJ khác RJ 57 Bảng 3.7 Kết định vị cố xảy đƣờng dây rẽ nhánh đồng 59 Bảng 4.1 Sai số giới hạn máy biến d ng điện [34] 65 Bảng 4.2 Sai số giới hạn máy biến điện áp [35] 65 Bảng 4.3 Chỉ số thống kê loại cố AG – đƣờng dây không đồng 67 Bảng 4.4 Chỉ số thống kê loại cố BC 68 Bảng 4.5 Chỉ số thống kê loại cố BCG 69 Bảng 4.6 Chỉ số thống kê loại cố ABC 69 Bảng 4.7 Chỉ số thống kê loại cố AG – đƣờng dây rẽ nhánh không đồng 72 Bảng 4.8 Chỉ số thống kê loại cố BC 72 Bảng 4.9 Chỉ số thống kê loại cố BCG 73 Bảng 4.10 Chỉ số thống kê loại cố ABC 74 Bảng 4.11 Chỉ số thống kê loại cố AG – SJ, TJ khác thông số RJ 76 Bảng 4.12 Chỉ số thống kê loại cố BC 77 Bảng 4.13 Chỉ số thống kê loại cố BCG 77 Bảng 4.14 Chỉ số thống kê loại cố ABC 78 Bảng 4.15 Chỉ số thống kê loại cố AG – đƣờng dây rẽ nhánh đồng 80 Bảng 4.16 Chỉ số thống kê loại cố BC 81 Bảng 4.17 Chỉ số thống kê loại cố BCG 81 Bảng 4.18 Chỉ số thống kê loại cố ABC 82 viii ... XUÂN VINH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 62520202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI... Thuật tốn xác định vị trí cố xảy đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh 51 Hình 3.12 Thuật toán định vị cố áp dụng với đƣờng dây truyền tải rẽ nhánh đồng 53 Hình 3.13 Mơ hình mơ đƣờng dây rẽ nhánh ... 1.2.3 Thuật toán định vị cố áp dụng cho đƣờng dây đơn không đồng với u cầu biết xác thơng số đƣờng dây 12 1.2.4 Thuật toán định vị cố áp dụng cho đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh với yêu