Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới phân phối: luận văn thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Trƣơng Việt Anh, ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện- Điện Tử Trƣờng Đại Học Lạc Hồng, cán Khoa Sau Đại Học giúp đỡ nhiều suốt q trình học tập q trình hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn cha mẹ ngƣời thân bên động viên tơi nhiều để tơi hồn thành khóa học Tác giả Cao Minh Hiếu LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Biên Hịa, ngày … tháng …năm 2017 Tác giả Cao Minh Hiếu TĨM TẮT Việc nhanh chóng xác định vị trí cố ngắn mạch quan trọng lƣới phân phối với đặc trƣng nhiều đoạn dây dẫn nối tiếp Thời gian xác định vị trí ngắn mạch nhanh cơng tác chuẩn bị khắc phục cố để khơi phục hoạt động bình thƣờng lƣới nhanh chóng thuận tiện Vấn đề đặc biệt hữu ích vùng có địa hình khó khăn hay đƣờng dây ngầm mà lƣới điện phân phối qua hầu nhƣ quan sát đƣợc mắt thƣờng ể thực nhiệm vụ xác định vị trí cố ngắn mạch lƣới cáp ngầm phân phối, nhiều nghiên cứu đƣợc thực có nhiều thiết bị xây dựng dựa nghiên cứu đƣợc chế tạo để xác định vị trí ngắn mạch cáp ngầm Thống kê nghiên cứu đƣợc thực từ trƣớc đến l nh vực phát vị trí ngắn mạch đƣợc phân thành ba phƣơng pháp phƣơng pháp bơm xung phản xạ vào đoạn cáp bị cố ngắn mạch theo nghiên cứu tính tốn vị trí ngắn mạch theo nghiên cứu , phƣơng pháp , phƣơng pháp dùng phân tích sóng d ng điện điện áp tần số cao theo nghiên cứu và - ác nghiên cứu ch đƣợc thực máy phát xung chuyên dụng có tần số cao ch xác định đƣợc vị trí ngắn mạch sau cô lập lƣới điện iều làm tăng thời gian điện, giảm chất lƣợng cung cấp điện phải đầu tƣ lớn cho máy tạo xung công suất lớn, tần số cao yêu cầu thiết bị đo lƣờng chất lƣợng tốt với tần số đo lớn mắc tiền Phƣơng pháp đƣợc đề xuất sử dụng phƣơng pháp giải lặp nên sai số tính tốn cao ác nghiên cứu yêu cầu phải có thiết bị đo tần số - cao với độ phân giải lớn nên thiết bị phải đƣợc thiết kế với yêu cầu k thuật khắt khe làm tăng giá thành thiết bị Qua phân tích giải thuật xác định vị trí ngắn mạch đƣợc thực thi, với tính chất trở điện trở hồ quang đƣợc kh ng định , luận văn đề xuất phƣơng pháp xác định vị trí ngắn mạch dựa phƣơng pháp tổng trở kết hợp với đặc tính trở điện trở ngắn mạch MỤC LỤC LỜI AM OAN LỜI CẢM ƠN TĨM TẮT MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC HÌNH PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1 ặt vấn đề Nhiệm vụ luận văn Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu iểm luận văn Giá trị thực tiễn đề tài Nội dung luận văn PHẦN 2: NỘI DUNG HƢƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Tính cần thiết 1.2 Cáp ngầm điện lực 1.2.1 Cấu tạo cáp ngầm điện lực 1.2.1.1 Dây dẫn điện 1.2.1.2 Chất cách điện 1.2.1.3 Màn bảo vệ 1.2.1.4 Vỏ cáp 1.2.2 So sánh cáp ngầm điện lực đƣờng dây không 10 Ƣu điểm cáp ngầm điện lực 10 Nhƣợc điểm cáp ngầm điện lực 11 1.2.3 Xu phát triển cáp ngầm điện lực 12 Ngắn mạch cáp ngầm điện lực 12 1.3.1 Các nguyên nhân gây ngắn mạch cáp ngầm 12 1.3.2 Các loại cố ngắn mạch cáp ngầm 14 1.3.2.1 Ngắn mạch pha chạm đất 14 1.3.2.2 Ngắn mạch hai pha chạm đất 15 1.3.2.3 Ngắn mạch ba pha chạm đất 16 1.4 Nhận dạng dạng ngắn dạng cáp ngầm điện lực 17 Hồ quang điện 18 Hiện tƣợng hồ quang điện 18 Khái niệm chung 18 Quá trình phát sinh hồ quang 18 Quá trình dập tắt hồ quang 20 Hồ quang điện cố ngắn mạch cáp ngầm 20 iện trở hồ quang điện cố ngắn mạch 21 1.6 Các nghiên cứu khoa học liên quan 22 Phƣơng pháp xung phản xạ 22 Phƣơng pháp tổng trở 24 Phƣơng pháp phân tích sóng truyền 25 Hƣớng nghiên cứu luận văn 27 HƢƠNG : PHƢƠNG TRÌNH TỐN 28 Phƣơng trình tổng trở thành phần lƣới điện 28 Tổng trở đƣờng dây điện 28 2.1.2 Tổng trở đƣờng dây cáp ngầm điện lực 29 2.1.3 Tổng trở phụ tải ba pha 30 Tính tốn d ng điện điện áp lƣới điện phân phối 30 Tính tốn d ng điện đổ vào đoạn dây phân phối 31 Tính tốn điện áp nút phụ tải lƣới điện phân phối 32 2.3 Tính tốn tổng trở ngắn mạch biết vị trí ngắn mạch 33 Phƣơng pháp xác định vị trí ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất 33 2.4.1 Các kết tính tốn kiểm nghiệm 33 4.2 Các minh chứng khoa học liên quan 35 ề xuất phƣơng pháp định vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch 35 Lƣu đồ giải thuật tính tốn mơ 36 Lƣu đồ tính tốn cho chƣơng trình 37 Lƣu đồ chƣơng trình tính tốn vị trí điện trở cố 38 2.6 Phƣơng pháp lọc nhiễu tín hiệu đo 40 2.6.1 Phép biến đổi Fourier 40 2.6.2 Phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu 41 2.6.3 Phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu Levenberg-Marquardt 42 2.6.4 Ứng dụng LM nhận dạng thành phần tần số 44 hƣơng : M HÌNH H A V M PH NG 46 3.1 Mô tả lƣới điện phân phối cần mô 46 Mơ hình hóa khối lƣới điện phân phối đƣợc mô 48 Khối nguồn phát điện 48 Khối đƣờng dây 51 Khối phụ tải 52 Khối cố ngắn mạch 54 Kết nối khối mạch mô 55 3.3 Thiết kế giao diện chƣơng trình ƣớc lƣợng vị trí ngắn mạch cáp ngầm 56 3.3.1 Giao diện chƣơng trình tạo cố ngắn mạch 56 3.3.2 Giao diện chƣơng trình ƣớc lƣợng vị trí ngắn mạch 57 3.4 Mô định vị cố ngắn mạch cáp ngầm lƣới điện phân phối 58 3.4.1 Khi dự báo xác phụ tải lƣới điện phân phối 58 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất 58 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất 59 Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất 60 3.4.2 Khi dự báo phụ tải lƣới điện phân phối có sai số 10% 61 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất 61 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất 62 Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất 63 3.4.3 Khi dự báo phụ tải lƣới điện phân phối có sai số 20% 64 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất 64 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất 65 Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất 66 3.4.4 Khi dự báo phụ tải lƣới điện phân phối có sai số 30% 67 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất 67 3.4.4 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất 68 3.4.4 Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất 69 Nhận xét 70 hƣơng : KẾT LUẬN V HƢỚNG PHÁT TRIỂN 72 4.1 Các vấn đề đƣợc thực luận văn 72 ề nghị hƣớng phát triển luận văn 72 T I LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 1 Mặt cắt ngang số cáp ngầm cách điện giấy tẩm dầu Hình Cấu tạo cáp ngầm điện lực dùng cáchđiện XLPE Hình Cấu tạo cáp ngầm điện lực dùng cách điện EPR Hình ạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch pha chạm đất 14 Hình ạng sóng điện áp có cố ngắn mạch pha chạm đất 15 Hình ạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch hai pha chạm đất 16 Hình ạng sóng điện áp có cố ngắn mạch hai pha chạm đất 16 Hình ạng sóng d ng điện có cố ngắn mạch ba pha 17 Hình ạng sóng điện áp có cố ngắn mạch ba pha 17 Hình 10 Phƣơng thức bơm xung vào cáp ngầm 23 Hình 11 Dạng sóng xung tới xung phản xạ 23 Hình 12 Mạch tƣơng đƣơng ngắn mạch pha chạm đất 25 Hình 13 Sự lan truyền sóng cao tần có ngắn mạch 26 Hình 14 Tín hiệu điện áp bus miền thời gian 26 Hình 15 Phổ tín hiệu điện áp qua biến đổi wavelet liên tục 26 Hình Mơ hình đƣờng dây có tổng trở tƣơng h 28 Hình Lƣới điện phân phối với hai nút phụ tải 31 Hình Sơ đồ đƣờng dây có cố vị trí cách đầu nguồn Km 34 Hình Phần ảo điện trở ngắn mạch theo vị trí ngắn mạch giả định có cố ngắn mạch vị trí Km 34 Hình Phần ảo điện trở ngắn mạch theo vị trí ngắn mạch giả định có cố ngắn mạch vị trí 2, 3, 4, 5.5 Km 35 Hình Lƣu đồ chƣơng trình tính tốn cố ngắn mạch 37 Hình Lƣu đồ tính tốn vị trí cố cho chƣơng trình 39 Hình Sơ đồ vận hành lƣới điện phân phối Quý ức (878-T19A) 47 Hình Sơ đồ đơn tuyến lƣới điện phân phối cáp ngầm 878-T19A 48 Hình Mơ hình nguồn điện áp cấp cho đƣờng dây truyền tải 49 Hình Giao diện xác định thông số cho nguồn điện ba pha 50 Hình Mơ hình đƣờng dây truyền tải 51 Hình Giao diện xây dựng thông số cho đƣờng dây ba pha 51 Hình Mơ hình khối phụ tải 52 Hình Giao diện xây dựng thông số cho khối phụ tải 54 Hình Sơ đồ kết nối khối tạo cố 55 Hình 10 Mơ hình hóa mơ lƣới điện phân phối cáp ngầm 56 Hình 11 Giao diện chƣơng trình tạo cố ngắn mạch 57 Hình hƣơng trình tính tốn vị trí cố ngắn mạch 58 MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng ảng nhận biết loại cố ngắn mạch 18 Bảng 3.1 Thông số phát tuyến Quý ức (878-T19A) 47 Bảng Thông số cáp ngầm 22 KV XLPE 3M240 48 Bảng 3 Kết mô ngắn mạch pha chạm đất 59 Bảng Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất 60 Bảng Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất 61 Bảng Kết mô ngắn mạch pha chạm đất 62 Bảng Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất 63 Bảng Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất 64 Bảng Kết mô ngắn mạch pha chạm đất 65 Bảng 10 Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất 66 Bảng 11 Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất 67 Bảng 12 Kết mô ngắn mạch pha chạm đất 68 Bảng 13 Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất 69 Bảng 14 Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất 70 62 ảng Kết mô ngắn mạch pha chạm đất Kiểu ngắn mạch Ag Ag Ag Ag Bg Bg Bg Bg Cg Cg Cg Cg Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 Sai Số m 6 % 0.13 0.1 0.08 0.06 0.13 0.1 0.08 0.06 0.13 0.1 0.08 0.06 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mơ phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch pha chạm đất 3.4.2.2 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch hai pha chạm đất, kết mô trƣờng hợp hai pha a b chạm đất, hai pha a c chạm đất, hai pha b c chạm đất đƣợc thể nhƣ bảng 3.7 63 ảng Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất Kiểu ngắn mạch ABg ABg ABg ABg ACg ACg ACg ACg BCg BCg BCg BCg Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 Sai Số m 6 % 0.13 0.1 0.08 0.06 0.13 0.1 0.08 0.06 0.13 0.1 0.08 0.06 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mô phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch hai pha chạm đất 3.4.2.3 Sự cố ngắn mạch a pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch ba pha chạm đất, kết mô đƣợc thể nhƣ bảng 3.8 64 ảng Kiểu ngắn mạch ABCg ABCg ABCg ABCg Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1006 2000 2005 3000 3004 4000 4003 Sai Số m % 0.13 0.1 0.08 0.06 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mô phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch ba pha chạm đất 3.4.3 Khi dự báo phụ tải ƣới điện phân phối có sai số 20% Mơ đƣợc thực trƣờng hợp dự báo phụ tải lƣới điện phân phối có sai số 20% Sau mơ phỏng, kết mô đƣợc đƣa nhƣ bên dƣới 3.4.3.1 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch pha chạm đất, kết mô trƣờng hợp pha a chạm đất, pha b chạm đất, pha c chạm đất đƣợc thể nhƣ bảng 3.9 65 ảng Kết mô ngắn mạch pha chạm đất Kiểu ngắn mạch Ag Ag Ag Ag Bg Bg Bg Bg Cg Cg Cg Cg Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 Sai Số m 14 14 12 14 14 12 14 14 12 % 0.29 0.29 0.25 0.19 0.29 0.29 0.25 0.19 0.29 0.29 0.25 0.19 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mô phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 14 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch pha chạm đất 3.4.3.2 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch hai pha chạm đất, kết mô trƣờng hợp hai pha a b chạm đất, hai pha a c chạm đất, hai pha b c chạm đất đƣợc thể nhƣ bảng 3.10 66 ảng Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất Kiểu ngắn mạch ABg ABg ABg ABg ACg ACg ACg ACg BCg BCg BCg BCg Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 Sai Số m 14 14 12 14 14 12 14 14 12 % 0.29 0.29 0.25 0.19 0.29 0.29 0.25 0.19 0.29 0.29 0.25 0.19 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mơ phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 14 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch hai pha chạm đất 3.4.3.3 Sự cố ngắn mạch a pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch ba pha chạm đất, kết mô đƣợc thể nhƣ bảng 3.11 67 ảng Kiểu ngắn mạch ABCg ABCg ABCg ABCg Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1014 2000 2014 3000 3012 4000 4009 Sai Số m 14 14 12 % 0.29 0.29 0.25 0.19 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mơ phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 14 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch ba pha chạm đất 3.4.4 Khi dự báo phụ tải ƣới điện phân phối có sai số 30% Mô đƣợc thực trƣờng hợp dự báo phụ tải lƣới điện phân phối có sai số 30% Sau mô phỏng, kết mô đƣợc đƣa nhƣ bên dƣới 3.4.4.1 Sự cố ngắn mạch pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch pha chạm đất, kết mô trƣờng hợp pha a chạm đất, pha b chạm đất, pha c chạm đất đƣợc thể nhƣ bảng 3.12 68 ảng Kiểu ngắn mạch Ag Ag Ag Ag Bg Bg Bg Bg Cg Cg Cg Cg Kết mô ngắn mạch pha chạm đất Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40015 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40015 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40015 Sai Số m 23 22 19 15 23 22 19 15 23 22 19 15 % 0.48 0.46 0.4 0.31 0.48 0.46 0.4 0.31 0.48 0.46 0.4 0.31 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mơ phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 23 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch pha chạm đất 3.4.4.2 Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch hai pha chạm đất, kết mô trƣờng hợp hai pha a b chạm đất, hai pha a c chạm đất, hai pha b c chạm đất đƣợc thể nhƣ bảng 3.13 69 ảng Kiểu ngắn mạch ABg ABg ABg ABg ACg ACg ACg ACg BCg BCg BCg BCg Kết mô ngắn mạch hai pha chạm đất Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40016 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40016 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40016 Sai Số m 23 22 19 15 23 22 19 15 23 22 19 15 % 0.48 0.46 0.4 0.34 0.48 0.46 0.4 0.34 0.48 0.46 0.4 0.34 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mô phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 23 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau q trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch hai pha chạm đất 3.4.4.3 Sự cố ngắn mạch a pha chạm đất Trong trƣờng hợp cố ngắn mạch ba pha chạm đất, kết mô đƣợc thể nhƣ bảng 3.14 70 ảng Kiểu ngắn mạch ABCg ABCg ABCg ABCg Kết mô ngắn mạch ba pha chạm đất Vị trí ngắn mạch (m) Thiết lập Ƣớc lƣợng 1000 1023 2000 2022 3000 3019 4000 40015 Sai Số m 23 22 19 15 % 0.48 0.46 0.4 0.31 Khi so sánh kết tính tốn vị trí cố ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất với vị trí cố ngắn mạch tạo mô phỏng, nhận thấy dự báo xác phụ tải sai số giá trị khoảng cách nguồn vị trí ngắn mạch đƣợc thiết lập ƣớc lƣợng đƣợc khoảng 23 m Với kết nhƣ vậy, xác định nhanh chóng đoạn dây bị ngắn mạch tuyến cáp cô lập đoạn cáp ngầm khỏi lƣới, phục hồi cấp điện cho phụ tải khác tuyến Dự báo xác vị trí cố ngắn mạch giảm thiểu thời gian điện nhƣ thời gian sửa chữa đƣờng cáp gặp cố ngắn mạch sau cách ly khỏi lƣới điện Nhƣ vậy, qua kết thu đƣợc sau trình mơ phỏng, phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch dựa tổng trở có xét đến điện trở ngắn mạch cáp ngầm đƣợc đề xuất luận văn hoàn toàn phù hợp để áp dụng vào lƣới điện phân phối cáp ngầm trƣờng hợp bị cố ngắn mạch ba pha chạm đất 3.5 Nhận xét Qua q trình mơ để kiểm tra tính xác giải thuật đƣợc đề xuất, kết thu đƣợc mô cho thấy phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch chạm đất cáp ngầm lƣới điện phân phối dựa giải thuật tính tốn tổng trở kết hợp với đặc tính trở điện trở cố ngắn mạch đem lại kết tốt Việc tính tốn xác vị trí ngắn mạch nhƣ đoạn dây ngắn mạch chứng tỏ phƣơng pháp đƣợc đề xuất có tính khả thi cao áp dụng vào việc xác định nhanh vị trí ngắn mạch đoạn dây cáp ngầm bị ngắn mạch lƣới điện phân phối cáp ngầm Hơn nữa, yêu cầu k thuật đo lƣờng giá trị điện áp không cao nhƣ phƣơng pháp khác ch cần đo giá trị điện áp tần số thay đo tần số cao, giá trị đo lƣờng đƣợc ghi nhận từ giá trị đo lƣờng rờ le bảo vệ đầu 71 đƣờng dây Giá thành rẻ, tác động nhanh đem lại lợi khơng nhỏ phƣơng pháp đƣợc đề xuất thực đại trà lƣới điện phân phối Khi đánh giá tác động sai số dự báo phụ tải ảnh hƣởng đến vấn đề xác định vị trí cố ngắn mạch lƣới điện phân phối, sau mơ ta nhận thấy có gia tăng sai số so với trƣờng hợp dự báo giá trị phụ tải Tuy nhiên gia tăng sai số khơng q nhiều nên bỏ qua iều chứng tỏ giải thuật xác định vị trí cố ngắn mạch chạm đất cáp ngầm đƣợc đề xuất có hiệu cao có sai số vấn đề dự báo phụ tải đến 30% (một giá trị lớn thực tế vận hành lƣới điện) 72 Chƣơng 4: KẾT LUẬN V ƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Các vấn đề đƣợc thực luận văn Luận văn đạt đƣợc kết nhƣ sau: - ã tìm hiểu xác định đƣợc thành phần lƣới điện phân phối nhƣ ý ngh a thông số thành phần hệ thống lƣới điện phân phối - ã tìm hiểu nguyên tắc làm việc, điểm mạnh điểm yếu phƣơng pháp tính tốn vị trí điện trở cố đƣợc đề xuất trƣớc Từ đề xuất phƣơng pháp nghiên cứu luận văn đề cập - ã xác định đƣợc tác động thông số thành phần hệ thống điện tới thay đổi d ng điện điện áp hệ thống gặp cố ngắn mạch - Nghiên cứu cụ thể loại cố ngắn mạch lƣới điện phân phối, từ đề xuất đƣợc phƣơng pháp xác định xác loại cố ngắn mạch có cố xuất lƣới điện phân phối - Luận văn đề xuất đƣợc phƣơng pháp xác định vị trí cố dựa phƣơng pháp tổng trở đặc tính trở củađiện trở ngắn mạch - ề xuất đƣợc giải thuật, lƣu đồ, phƣơng trình tính tốn tƣơng ứng cho loại cố xảy lƣới điện - Xây dựng đƣợc mơ hình hóa mơ Matlab Simulink để mô đánh giá giải thuật xác định vị trí điện trở cố đƣa thông qua liệu hệ thống thu thập đƣợc giá trị d ng điện điện áp thu đƣợc thời điểm xảy trƣớc sau cố ngắn mạch - Với kết đạt đƣợc q trình mơ phỏng, phƣơng pháp đƣợc đề xuất chứng minh khả xác định xác vị trí cố nhƣ điện trở cố ngắn mạch cố ngắn mạch xảy lƣới điện phân phối 4.2 Đề nghị hƣớng phát triển luận văn - Thực hệ thống thực để đánh giá kết thu đƣợc cách hiệu thực tiễn ựa vào kết thu đƣợc mô phỏng, xây dựng hệ thống mơ hình lƣới điện phân phối thực tế để kiểm tra sâu phƣơng pháp xác định vị trí cố ngắn mạch đƣợc đề xuất 73 - Nghiên cứu phƣơng án thu nhận xác giá trị d ng điện điện áp tức thời d ng điện điện áp vị trí đầu nguồn điện - Xây dựng giải thuật dự báo phụ tải xác để phƣơng pháp xác định điện trở vị trí cố thêm đáng tin cậy - Vấn đề khử nhiễu hài bậc cao sinh có góp mặt điện trở hồ quang, đề xuất nâng cấp giải thuật lọc hài lọc urrier thay cho lọc thông thấp để nâng cao độ xác thơng số thu nhận đƣợc - Từ kết thu đƣợc qua nghiên cứu lý thuyết nhƣ thực tế áp dụng trên, đề xuất thiết kế, chế tạo thiết bị xác định vị trí điện trở cố áp dụng rộng rãi thực tế lƣới điện T I IỆU T AM K ẢO [1] P.F Gale, B.Tech., Ph.D Cable-fault location by impulse-current method PROC 1EE, Vol 122, No 4, APRIL 1975 [2] Qinghai Shi, Olfa Kanoun A New Algorithm for Wire Fault Location Using Time- omain Reflectometry ieee sensors journal, vol [3] , no , april André D Filomena, Mariana Resener, Rodrigo H Salim, Arturo S Bretas Distribution systems fault analysis considering fault resistance estimation Electrical Power and Energy Systems 33 (2011) 1326-1335 [4] Fernando E-I Magnago and Ali Abur A New Fault Location Technique for Radial Distribution Systems Based on High Frequency Signals Power Engineering Society Summer Meeting, 1999 IEEE [5] A Borghetti, S Corsi, C.A Nucci, M Paolone, L Peretto, R Tinarelli On the use of continuous-wavelet transform for fault location in distribution power systems Electrical Power and Energy Systems 28 (2006) 608–617 [6] David W P Thomas, Member, IEEE, Ricardo J Carvalho and Elisete T Pereira Fault Location in Distribution Systems Based on Traveling Waves 2003 IEEE Bologna PowerTech Conference, June 23-26, Bologna, Italy [7] Javad Sadeh, Ehsan Bakhshizadeh, Rasoul Kazemzadeh A new fault location algorithm for radial distribution systems using modal analysis Electrical Power and Energy Systems 45 (2013) 271-278 [8] Hồ ắc Lộc Ứng dụng giải thuật di truyền tái cấu trúc lƣới điện Tạp chí phát triển KH [9] N, tập , số K -2012 V.V Terzija, H.-J Koglin NewApproach to Arc Resistance Calculation 2001 IEEE [10] Mora-Florez J, Melendez J, Carrillo-Caicedo G Comparison of impedance based fault locations methods for power distribution systems Electr Power Syst Res 2008;78(4):657–66 [11] Filomena AD, Resener M, Salim RH, Bretas AS Fault location for underground distribution feeders: an extended impedance-based formulation with capacitive current compensation Int J Electric Power Energy Syst 2009;31:489–96 [12] Aslan Y, Ture S Location of faults in power distribution laterals using superimposed components and programmable logic controllers Int J Electric Power Energy Syst 2011;33:1003–11 [13] Salim RH, Resener M, Filomena AD, Caino de Oliveira KR, Bretas AS Extended fault-location formulation for power distribution systems IEEE Trans Power Deliv 2009;24(2):508–16 [14] Salim RH, Salim KCO, Bretas AS Further improvements on impedance-based fault location for power distribution systems IET Gener Trans Distrib 2011;5(4):467–78 [15] Ngu EE, Krishnathevar R Generalized impedance-based fault location for distribution systems IEEE Trans Power Deliv 2012;27(1):449–51 [16] Liao Y Generalized fault-location methods for overhead electric distribution systems IEEE Trans Power Deliv 2011;26(1):53–64 [17] Ngu EE, Ramar K A combined impedance and traveling wave based fault location method for multi-terminal transmission lines Int J Electric Power Energy Syst 2011;33:1767–75 [18] Borghetti A, Bosetti M, Nucci CA, Paolone M Continuous-wavelet transform for fault location in distribution power networks: definition of mother wavelets inferred from fault originated transients IEEE Trans Power Syst 2008;23(2):380–8 [19] Shu H, Wang X, Xia Q, Wu Q, Tian X A fault location method of traveling wave for distribution network with only two-phase current transformer using artificial neutral network In: rd International congress on image and signal processing (CISP2010); 2010 p 2942–5 [20] Kang M, Bo Z Based on the distribution network fault location simulation of wavelet modulus maxima In: The international conference on advanced power system automation and protection (APAP), China; 2011 p 1517–20 [21] Wang Y, Zeng X, Qin X, Zhao Zh, Pan H HHT based single terminal traveling wave fault location for lines combined with overhead-lines and cables In: International conference on power system technology Power on „ 0), hina; 2010 [22] Pourahmadi-Nakhli M, Safavi AA Path characteristic frequency-based fault locating in radial distribution systems using wavelets and neural networks IEEE Trans Power Deliv 2011;26(2):772–81 [23] Lin X, Zhao F, Wu G, Li Zh, Weng H Universal wave front positioning correction method on traveling-wave-based fault-location algorithms IEEE Trans Power Deliv 2012;27(3):1601–10 [24] Evrenosoglu CY, Abur A Fault location in distribution systems with distributed generation In: th Power system computation conference PS ‟0 ), Session 10 Paper 5, Liege, Belgium, August 2005 [25] Nouri H, Wang C, Davies T An accurate fault location technique for distribution lines with tapped loads using wavelet transform In: Proc IEEE power tech porto, September 2001 p 10–3 [26] Magnago FH, Abur A A new fault location technique for radial distribution systems based on high frequency signals IEEE Power Eng Soc 1999;1:426–31 18–22 July 1999 [27] Borghetti A, Corsi S, Nucci CA, Paolone M, Peretto L, Tinarelli R On the use of continuous-wavelet transform for fault location in distribution power systems Int J Electric Power Energy Syst 2006;28:608–17 [28] Thomas DWP, Carvalho RJ, Pereira ET Fault location in distribution systems based on traveling waves In: Proc IEEE power tech, Bologna, June 2003 [29] https://energyhub.theiet.org/users/57227-chuan-zhang/posts/19502-powercables-and-submarine-power-cables [30] https://www.alibaba.com/product-detail/Underground-Descripition-Aluminum- or-Copper-Concentric_982419360.html ... xuất phƣơng pháp xác định vị trí ngắn mạch dựa phƣơng pháp tổng trở kết hợp với đặc tính trở điện trở ngắn mạch Nhiệm vụ luận văn Luận văn ? ?Xác định vị trí cố cáp ngầm lƣới phân phối” có nội... số lớn ể nâng cao hiệu vấn đề xác định vị trí ngắn mạch cáp ngầm lƣới điện phân phối, luận văn đề xuất phƣơng pháp xác định vị trí ngắn mạch cáp ngầm lƣới điện phân phối dựa phƣơng pháp tổng... toàn luận văn ề nghị hƣớng phát triển đề tài Điểm luận văn - Tìm cách xác định thông số hệ thống cho đƣờng dây cáp ngầm phân phối - ƣa giải thuật chƣơng trình để xác định vị trí cố điện trở cố