Ứng dụng phương pháp biến trạng thái tính toán quá độ trong hệ thống nối đất

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU VINH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TRẠNG THÁI TÍNH TỐN Q ĐỘ TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT Chuyên ngành : Thiết bị, Mạng Nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: TS Hoàng Việt Cán hướng dẫn khoa học 2: TS Vũ Phan Tú Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày tháng năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HỮU VINH Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1979 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng Nhà máy điện MSHV: 01804521 I- TÊN ĐỀ TÀI: « ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TRẠNG THÁI TÍNH TỐN Q ĐỘ TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT » II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu biến trạng thái phương trình biến trạng thái Áp dụng phương pháp biến trạng thái giải toán độ - Áp dụng phương pháp biến trạng thái tính tốn q độ nối đất, lưới nối đất - So sánh kết thu từ việc mô dùng phương pháp biến trạng thái kết thu từ phương pháp số khác (phương pháp sai phân hữu hạn) III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/08/2008 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2008 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: + Cán hướng dẫn : TS HOÀNG VIỆT + Cán hướng dẫn : TS VŨ PHAN TÚ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS HOÀNG VIỆT TS VŨ PHAN TÚ CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa TpHCM, Thầy, Cô trang bị truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quí báu Đặc biệt suốt trình tham gia học sau đại học trường, củng cố nâng cao kiến thức Tơi xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM - Phòng Đào tạo Sau Đại Học - Khoa Điện – Điện tử, Bộ Mơn Hệ thống điện - Thầy TS Hồng Việt TS Vũ Phan Tú - Q thầy, Bộ mơn Hệ Thống Điện - Lãnh đạo Phịng Kỹ thuật, Phịng TCCB & ĐT Cơng ty Điện lực TpHCM đồng nghiệp Phịng Kỹ thuật Cơng ty Điện lực TpHCM Đã tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành chương trình sau đại học hồn tất tốt luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2008 NGUYỄN HỮU VINH TÓM TẮT LUẬN VĂN Hệ thống nối đất, phần tử hệ thống điện Hệ thống nối đất bảo vệ thiết bị vận hành hệ thống điều kiện vận hành bình thường trường hợp có xảy cố Nó đảm bảo an tồn khơng bị số điện người có cố trạm biến áp nhà máy điện Do đó, việc nghiên cứu hệ thống nối đất thời gian xảy cố toán tương thích điện từ trạm nhà máy điện việc tính tốn điện áp bề mặt đất, điện áp bước điện áp tiếp xúc quan trọng việc thiết kế bảo vệ an tòan vận hành hệ thống điện bảo vệ an tồn người Ngày nay, với phát triển khơng ngừng máy tính, thiết bị cơng nghệ cao, người làm phần mềm mô hỗ trợ mơ tính tốn tốn phương pháp số cách nhanh chóng với độ xác cao, giúp cho việc nghiên cứu phương pháp số có khả tính tốn nhanh xác cao Trong phạm vi luận văn trình bày phương pháp biến trạng thái, phương pháp số, nhà khoa học giới nghiên cứu phát triển Đồng thời, trình bày kết ứng dụng phương pháp biến trạng thái tính tốn q độ hệ thống nối đất Từ việc ứng dụng phương pháp biến trạng thái tính tốn độ hệ thống nối đất, ta nhận thấy kết thu hoàn toàn phù hợp với kết luận lý thuyết kết mô từ phương pháp khác ABSTRACT The grounding system is one of main elements of power systems It can insure correct operation of equipment and power systems in the normal and fault conditions by enabling ground faults can be detected It also insures the protection of personnel against electrical shocks by limiting the overvoltages which are appeared due to the ground faults in substations and generating stations Therefore the investigation of grounding systems during a fault is one of electromagnetic compatibility problems in substation and power plants and the calculation of the earth surface potential, step and touch voltages is very necessary for designing the safety and protection of power systems operation and personnel In recent years, with the continuous development of computer, a lot of programs and software were written which helped scientist and researcher a lot It also helps scientist and researcher solving the practice problems by using numerical methods with high accuracy In this paper, the author introduces a little general theory about numerical methods which are researched and developed by scientists and researchers Beside that, he presents some results about transients in grounding system by using state variable method With the results of transients in grounding system by using state variable method, he gives some comment about state variable method and compare with another methods MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2: BIẾN TRẠNG THÁI VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI 2.1 Biểu diễn phương trình vi phân dạng phương trình trạng thái: 2.2 Cách thành lập phương trình trạng thái từ phương trình vi phân: 2.3 Ma trận chuyển trạng thái: .8 2.4 Tính ma trận chuyển trạng thái dùng Định lý Caley-Hamilton: .9 2.5 Phương pháp Runge-Kutta: .11 2.6 Dùng phương pháp biến trạng thái giải toán độ: 18 2.7 Nhận xét: 28 CHƯƠNG 3: QUÁ ĐỘ TRONG CỰC NỐI ĐẤT 29 3.1 Tổng quan sét: 29 3.2 Tổng quan nối đất hệ thống điện: 32 3.3 Mơ hình thay cực nối đất: 33 3.4 Áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ cực nối đất: 35 3.5 Các kết thu áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ cực nối đất: 37 3.6 Đánh giá kết thu được: 39 CHƯƠNG 4: QUÁ ĐỘ TRONG LƯỚI NỐI ĐẤT 43 4.1 Mơ hình thay lưới nối đất: 43 4.2 Áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ lưới nối đất: 46 4.3 Các kết thu áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ lưới nối đất: 49 4.4 Khảo sát ảnh hưởng thông số mô đáp ứng độ hệ thống nối đất: 67 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 70 Chương 1: Giới thiệu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Hệ thống nối đất trạm phần tử quan trọng hệ thống điện cơng trình cơng nghiệp khác Trong hệ thống điện, việc thi công hệ thống nối đất yêu cầu đặc biệt quan trọng, việc phân bố lưới nối đất giá trị điện trở hệ thống nối đất ảnh hưởng nhiều đến độ tin cậy thiết bị (Máy biến thế, máy cắt, dao cách ly, biến điện áp, biến dòng điện, rơle bảo vệ vv…) đồng thời yếu tố để đảm bảo an toàn cho người làm việc phạm vi hệ thống điện Hệ thống nối đất bảo vệ thiết bị vận hành, bảo vệ hệ thống điều kiện vận hành bình thường trường hợp có cố xảy Nó đảm bảo an tồn khơng bị sốc điện cho người có cố xảy trạm biến áp nhà máy điện Việc nghiên cứu hệ thống nối đất trường hợp cố toán điện từ trạm biến áp, nhà máy điện việc tính toán điện áp mặt đất, điện áp bước, điện áp tiếp xúc cần thiết tính tốn thiết kế bảo vệ an tòan vận hành cho người thiết bị Một tượng gây việc q điện áp phóng điện sét Sét ln mối đe doạ cho tính mạng cơng trình người Mỗi lần phóng điện giải phóng lượng lớn lượng làm hư hỏng nhà cửa, hệ thống điện, hệ thống thơng tin liên lạc làm chết người Để hạn chế đến mức tối thiểu thiệt hại cần phải có thiết bị thu sét hệ thống nối đất Khi thiết bị thu sét có chất lượng tốt hệ thống nối đất tốt đảm bảo tản dòng sét nhanh xuống đất tránh tượng phóng điện ngược lại phần tử bảo vệ Chính vậy, hệ thống nối đất phần quan trong cơng trình chống sét Điện trở tản xung điện áp lan truyền hệ thống nối đất hai yêu cầu để đánh giá độ an toàn hệ thống nối đất Đối với hệ thống nối đất tập trung, điện trở tản xung điện áp gây dịng sét dự đốn thơng qua cơng thức giải tích xác Tuy nhiên, hệ thống nối đất kéo dài, hệ thống nối đất rộng lớn (như trạm biến áp cao thế…) việc dự đốn q điện áp gây dịng sét lại gặp nhiều khó khăn Do đó, để khảo sát lan truyền điện áp hệ thống nối đất nhanh chóng hiệu quả, người ta sử dụng phương pháp số để tìm lời giải chấp nhận Trang Chương 1: Giới thiệu Nội dung luận văn “Ứng dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu trình độ hệ thống nối đất” bao gồm nội dung sau: - Biến trạng thái phương trình biến trạng thái Áp dụng phương pháp biến trạng thái giải toán độ - Áp dụng phương pháp biến trạng thái cho toán độ nối đất, lưới nối đất - So sánh kết thu từ việc mô dùng phương pháp biến trạng thái kết thu từ phương pháp số khác (phương pháp sai phân hữu hạn) Với nội dung nghiên cứu trên, bố cục luận văn phân chia thành phần sau: - Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Biến trạng thái phương pháp biến trạng thái Chương giới thiệu biến trạng thái phương trình trạng thái ứng dụng phân tích hệ thống Giới thiệu ma trận trạng thái bước chuyển không gian trạng thái - Chương 3: Quá độ cực nối đất Chương trình bày tổng quan nguồn sét, hệ thống nối đất, xây dựng mơ hình thay cực nối đất; đồng thồi thời tiến hành khảo sát độ cực nối đất phương pháp biến trạng thái kết thu từ việc mô - Chương 4: Quá độ lưới nối đất Chương trình bày mơ hình thay lưới nối đất, kết ứng dụng phương pháp biến trạng thái kết mô thu được; đồng thời khảo sát ảnh hưởng thông số cấu trúc lưới nối đất, môi trường lưới nối đất - Chương 5: Kết luận, nhận xét hướng mở đề tài Trang Chương 4: Quá độ lưới nối đất Voltage at t = 1µs 5 4 Voltage (kV) Voltage (kV) Voltage at t = 0.5µs 0 0 20 20 40 y(m) 20 40 60 40 x(m) 60 20 y(m) (a) t = 0.5µs 4 Voltage (kV) Voltage (kV) Voltage at t = 3µs 0 20 0 y(m) 20 20 x(m) 60 20 40 40 60 y(m) (c) t = 2µs Voltage (kV) Voltage (kV) 0 20 20 60 0 20 40 60 x(m) 60 Voltage at t = 8µs y(m) 40 60 (d) t =3µs Voltage at t = 5µs 40 x(m) 60 (b) t = 1µs Voltage at t = 2µs 40 40 60 20 40 x(m) y(m) 40 60 60 x(m) (e) t = 5µs (f) t = 8µs Hình 4.25 : Sự lan truyền điện áp lưới 6x6 dòng sét vào nút d4 Trang 66 Chương 4: Quá độ lưới nối đất + Đánh giá kết đạt được: Các kết đạt cho thấy dạng sóng điện áp độ trường hợp mô phương pháp biến trạng thái phù hợp với kết thu phương pháp sai phân hữu hạn Các kết thu miêu tả cách sinh động q trình lan truyền sóng điện áp gây dòng sét hệ thống lưới nối đất (hình 4.23, 4.25) Đối với hệ thống lưới nối đất có kích thước lưới lớn, kết thu có độ xác tương đối cao ảnh hưởng lẫn điện trường gây dòng sét chạy nhỏ Tuy nhiên, kích thước lưới hệ thống lưới nhỏ độ sai lệch kết mô thực tế lớn Đây nhược điểm chương trình mơ Để khắc phục nhược điểm này, đạt xác cao q trình mơ phỏng, ta phải xét đến ảnh hưởng giá trị điện dẫn tương hỗ, điện dung tương hỗ, điện cảm tương hỗ với Đồng thời, ta phải tính riêng giá trị điện dẫn tương đương đơn vị dài vị trí khác thanh khác hệ thống lưới nối đất 4.4 Khảo sát ảnh hưởng thông số mô đáp ứng độ hệ thống nối đất: Các thông số mô phỏng: - Dạng hệ thống nối đất : lưới vng 2x2 - Kích thước lưới đơn vị: 10x10 m2 - Độ chôn sâu lưới: 0.6m - Điện trở suất thanh: 1.72x10-8 Ohm.m -14.300*t -5.400.000*t –e ) (KA) - Dạng dòng sét: 10*( e a) Ảnh hưởng điện trở suất đất: State Variable Method 250 ρ = 100 ρ = 400 Voltage, (kV) 200 150 100 50 0 Time, (µs) 10 (a) Phương pháp biến trạng thái (b) Phương pháp sai phân Hình 4.26: Quá điện áp đầu vào (vị trí 1) lưới 2x2 với ρ d = 100, 400 Ωm ƒ Nhận xét : Từ kết trên, ta thấy với giá trị điện trở suất đất lớn giá trị đỉnh điện áp q độ vị trí vào dịng sét cao trường hợp điện trở suất đất nhỏ Trang 67 Chương 4: Quá độ lưới nối đất Trong hình 4.26, điện trở suất đất tăng lên lần (100 Ωm lên 400 Ωm ) giá trị đỉnh điện áp vị trí vào dòng sét tăng lên gần lần Điều cho thấy, giá trị điện trở suất đất có ảnh hưởng lớn đáp ứng độ hệ thống nối đất: điện trở suất đất tăng khả tản dịng sét hệ thống nối đất giảm b) Ảnh hưởng độ thẩm điện tỷ đối đất: + Trường hợp đất có điện trở suất nhỏ ( ρ d = 100 Ωm ): State Variable Method 160 ε=9 ε = 36 140 Voltage, (kV) 120 100 80 60 40 20 0 Time, (µs) 10 (a) Phương pháp biến trạng thái (b) Phương pháp sai phân Hình 4.27: Q điện áp vị trí đầu vào lưới 2x2 với ρ d = 100 Ωm , ε r = & ε r = 36 + Trường hợp đất có điện trở suất lớn ( ρ d = 400 Ωm ): State Variable Method 300 ε = 36 ε=9 Voltage, (kV) 250 200 150 100 50 0 Time, (µs) 10 (a) Phương pháp biến trạng thái (b) Phương pháp sai phân Hình 4.28: Q điện áp vị trí đầu vào lưới 2x2 với ρ d = 400 Ωm , ε r = 9, 36 Trang 68 Chương 4: Quá độ lưới nối đất Nhận xét: So sánh kết hình 4.27 4.28, độ thẩm điện tỷ đối có ảnh hưởng lớn đến đáp ứng độ hệ thống nối đất điện trở suất đất tăng Cụ thể hơn, ε r tăng lên (từ đến 36) điện áp vị trí đầu vào lưới 2x2 có trị đỉnh giảm thời gian đầu sóng tăng giá trị điện dung với đất tăng lên d) Ảnh hưởng bán kính dẫn hệ thống nối đất: State Variable Method 160 r = 21m 140 r = 7m m Voltage, (kV) 120 100 80 60 40 20 0 Time, (µs) 10 (a) Phương pháp biến trạng thái (b) Phương pháp sai phân Hình 4.29: Quá điện áp vị trí đầu vào lưới 2x2 với ρ d = 100 Ωm , rt = 7mm, 21 mm ƒ Nhận xét : Từ kết thu hình 4.29, ta nhận thấy bán kính hệ thống nối đất không ảnh hưởng nhiều đến điện áp độ hệ thống nối đất, giá trị đỉnh điện áp có khuynh hướng giảm bán kính tăng Từ nhận định này, ta gián tiếp suy tượng ion hóa đất thực tế giúp hệ thống nối đất tản dòng sét hiệu làm tăng kích thước biểu kiến dẫn hệ thống nối đất Tóm tại, qua kết thu trên, ta rút kết luận sau : giá trị điện trở suất đất có ảnh hưởng lớn khả tản dòng sét hệ thống nối đất Trong đó, giá trị độ thẩm điện tỷ đối đất bán kính lại có ảnh hưởng tương đối nhỏ khả tản dòng sét hệ thống nối đất Bên cạnh thông số trên, hiệu ứng bề mặt độ dẫn điện có ảnh hưởng đến khả tản dòng sét hệ thống nối đất, ảnh hưởng nhỏ khơng cần xem xét đến Trang 69 Chương 5: Kết luận CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Nhận xét kết mô phỏng: Từ kết áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ lưới nối đất ở, ta đưa nhận xét sau: - Dòng độ lan truyền lưới nối đất vị trí nguồn xung vào truyền tồn lưới, sau điện áp lưới đạt giá trị cân toàn lưới (đẳng thế) tiêu tán dần dòng độ vào đất - Vị trí nguồn xung sét vào lưới ảnh hưởng đến trị số điện áp điểm khác lưới, trị số điện áp đẳng thế, thời gian đạt trị số điện áp đẳng lưới - Tại điểm xa vị trí đấu vào dịng sét hệ thống nối đất thời gian đầu sóng điện áp tăng, cịn trị số cực đại điện áp giảm - Giá trị điện áp cực đại trường dòng sét vào điểm lưới nhỏ trường hợp dòng sét vào điểm biên lưới Điều hồn tồn phù hợp với thực tế dịng sét vào hệ thống nối đất tổng trở tản xung bé vào mạch vòng chu vi lưới Điều phù hợp với quy phạm nối đất cột thu sét phải nối vào hệ thống nối đất trạm theo đường ngắn cho dòng điện sét khuyếch tán vào đất theo – tia nối đất - Theo kết mô phỏng, lưới có kích thước lớn trị số điện áp đẳng lưới giảm Cụ thể giá trị điện áp đẳng tổng hợp bảng sau: Dạng lưới nối đất 1x1 2x2 4x4 6x6 Trị số điện áp cực đại vị Vị trí nguồn sét trí vào nguồn sét (kV) Góc lưới (nút L) 8,34 Góc lưới (nút L) 7,71 Tâm lưới (nút 3,96 chữ thập) Góc lưới (nút L) 8,86 Tâm lưới (nút 4,02 chữ thập) Góc lưới (nút L) 9,73 Tâm lưới (nút 4,66 chữ thập) Trang 70 Trị số điện áp đẳng (kV) Thời gian đạt trị số đẳng (µs) 8,34 3,96 3,96 ∼4 ∼8 ∼8 1,76 1,76 ∼9 ∼9 1,11 1,11 ∼ 10 ∼ 10 Chương 5: Kết luận - Giá trị điện trở suất đất có ảnh hưởng lớn đáp ứng độ hệ thống nối đất: điện trở suất đất tăng khả tản dịng sét hệ thống nối đất giảm So sánh kết thu từ phương pháp biến trạng thái với kết mô khác công bố trước (so sánh chủ yếu với phương pháp sai phân hữu hạn), ta nhận thấy đường đặc tuyến điện áp độ giống Tuy nhiên, giá trị biên độ điện áp có chênh lệch Các kết thu miêu tả cách sinh động q trình lan truyền sóng điện áp gây dòng sét hệ thống lưới nối đất (hình 4.23, 4.25) 5.2 Đánh giá ưu, khuyết điểm chương trình mơ sử dụng phương pháp biến trạng thái: a) Ưu điểm: - Chương trình mơ độ lưới nối đất dùng phương pháp biến trạng thái sử dụng thông số trực tiếp mô tả cấu trúc lưới (số ô lưới), điện trở suất đất, bán kính thanh, độ chơn sâu…, khơng cần phải tính tốn thơng số R, L, G C đơn vị dài hệ thống nối đất Việc thuận lợi việc mô nhiều dạng lưới khác nhau, thay đổi thông số khác, (khơng cần phải tính lại thơng số R, L, G, C) - Chương trình mơ tả trực quan trình lan truyền điện áp độ điểm lưới nối đất b) Khuyết điểm: - Chương trình mơ sử dụng phương pháp biến trạng thái đòi hỏi nhiều thời gian để viết ngơn ngữ lập trình Matlab - Chương trình chạy cho lưới nối đất đồng tất phần tử, q trình tính tốn, chẳng hạn thêm tia, cọc có chiều dài gặp khó khăn mơ 5.3 Kết luận: Như vậy, kết mô từ việc áp dụng phương pháp biến trạng thái cho thấy độ xác cao, đáp ứng tiêu chuẩn độ xác việc mơ đáp ứng độ hệ thống nối đất Qua kết thu được, phương pháp biến trạng thái cho kết nhanh nhiều so với phương pháp giải tích mà cịn cho độ xác cao Trên sở ứng dụng phương pháp biến trạng thái này, với hỗ trợ máy vi tính, ta dễ dàng dự đốn, mơ điện áp vị trí lưới nối đất, mô lan truyền điện áp lưới nối đất theo thời gian Từ đó, thiết kế hệ thống lưới nối đất đáp ứng tiêu chuẩn an tồn với chi phí kinh tế Trang 71 Chương 5: Kết luận 5.4 Hướng phát triển đề tài: Do thời gian cho việc thực đề tài có hạn kiến thức người nghiên cứu cịn giới hạn, kết đạt đề tài không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Đề tài trình bày kết áp dụng phương pháp biến trạng thái để nghiên cứu trình độ hệ thống nối đất Qua đó, đề xuất hướng nghiên cứu sau: - Áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu độ hệ thống nối đất phức tạp như: lưới nối đất bao gồm cọc nối đất, lưới nối đất có ô không đồng (lưới không đồng nhất) - Nghiên cứu độ hệ thống nối đất có xét đến hiệu ứng dẫn, tượng tương hỗ lưới - Áp dụng phương pháp biến trạng thái nghiên cứu trình truyền sóng đường dây truyền tải - Nghiên cứu mơ lưới nối đất đặt môi trường đất nhiều lớp Trang 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Việt (2005) Quá điện áp Hệ thống điện Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Hồ Văn Nhật Chương (2003) Bài tập Kỹ thuật điện cao áp Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [3] Phan Thị Thu Vân An Toàn điện Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM [4] Won Young Yang, “ et al ” Applied Numerical Methods Using MATLAB® A John Wiley & Sons, Inc… [5] Dennis M Sullivan Electromagnetic Simulation using The FDTD Method IEEE Press [6] Yaqing Liu (2004) Transient Response of Grounding Systems caused by lightning: Modelling and Experiments Acta Universitatis Upsaliensis [7] Yaqing Liu, “ et al ” (2001) An Improved Transmission-Line Model of Grounding System IEEE Trans, Electromagnetic Compatibility, Vol 43, No 3, pp 348-355 [8] M I Lorentzou, N D Hatziargyriou (2003) Time Domain Analysis of Grounding Electrodes Impulse Response IEEE Trans, Power Delivery, Vol 18, No 2, pp 517-524 [9] J M Nahman, V B Djordjevic (1996) Resistance to Ground of Combined Grid – Myltiple Rods Electrodes IEEE Trans, Power Delivery, Vol 11, No 3, pp 13371342 [10] Clayton R Paul (1994) Incorporation of Terminal Constraints in The FDTD Analysis of Transmission Lines IEEE Trans, Electromagnetic Compatibility, Vol 36, No 2, pp 85-86 [11] Jan Carlsson (1998) A FDTD Program for Computing Responses on Branched Multi-Conductor Transmission Lines Swedish National Testing and Research Institute [12] Nguyễn Thanh Hùng (2007) Studying and computing the electric transients in grounding systems by using the Finite Different Method Master Thesis – HoChiMinh City University of Technology [13] Nguyễn Nhật Tân (2008) Sử dụng phương pháp biến trạng thái để giải toán độ đường dây Luận văn thạc sĩ – Trường Đại học Bách Khoa TpHCM [14] Nguyễn Xuân Cường, Trần Văn Tớp Mô lưới nối đất chống sét trạm biến áp Bộ môn Hệ thống điện, Khoa điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [15] J Rohan Lucas High Voltage Engineering – 2001 Department of Electrical Engineering University of Moratuwa, SriLanka [16] Nguyễn Hồng Hải Lập trình Matlab ứng dụng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [17] TCVN 4756-1989 “Qui phạm nối đất nối không thiết bị điện” ban hành năm 1989 [18] ANSI/IEEE Std 81-1983 IEEE Guide for Mesuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System [19] ANSI/IEEE Std 80-2000 IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding [20] Steven T Karris Signal and System with Matlab application Second Edition [21] M Gopal, McGraw-Hill Digital Control and State Variable Methods, second edition [22] Huỳnh Thái Hoàng Cơ sở Điều khiển tự động Bộ môn Điều khiển tự động, Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa TpHCM [23] A.P Sakis Meliopoulos Power system grounding and Transients Marcel Dekker,Inc 1988 [24] Adrian Pană, Alexandru Băloi and Florin Molnar-Matei Application of the State Variables Method on Quickly Evaluation of the Harmonic Resonance Frequencies in a Transmission Line EUROCON 2007 [25] Mihai Iordache and Lucia Dumitriu Multi – Time Method based on State equations for RF Circuit analysis IEEE 2007 PHỤ LỤC Vidu 2.7: % % % % % % % % Solution for first order differential equation the function diff1(t,y) is created to evaluate the differential equation Its m-file is diff1.m Transient analysis of RC circuit using ode function and analytical solution numerical solution using ode t0 = 0; tf = 20e-2; xo = 0; % initial conditions [t, vo] = ode23('diffVD2_7',t0,tf,xo); % the analytical solution given by Equation(5.4) is vo_analy = 10*(1-exp(-10*t)); % plot two solutions subplot(211) plot(t,vo,'b', 'LineWidth', 2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, V'),grid subplot(212) plot(t,vo_analy,'b', 'LineWidth', 2) title('Analytical Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, V'),grid err = max(vo-vo_analy) % function dy = diff1(t,y) dy = 100 - 10*y; end Vidu 2.8: % Transient analysis of RC circuit using ode % function and analytical solution % numerical solution using ode Vs=10; R=20; L=0.5 t0 = 0; tf = 20e-2; xo = 0; % initial conditions [t, io] = ode23('diffVD2_8',t0,tf,xo); % the analytical solution given by Equation(5.4) is io_analy =(Vs/R)*(1-exp(-(R*t/L))) % plot two solutions subplot(211) plot(t,io,'b','LineWidth',2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Inductance Current, i'),grid subplot(212) plot(t,io_analy,'b','LineWidth',2) title('Analytical Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Inductance Current, i'),grid err = max(io-io_analy) % %diffVD2_8 function dy = diff(t,y) Vs=10; R=20; L=0.5 dy = Vs/L - (R/L)*y; end Vidu 2.9: Vs=10; R=20; L=0.5 t0 = 0; tf = 35e-2; x0 = [0,0];% initial conditions [t, x] = ode23('diffVD2_9',t0,tf,x0); % the analytical solution given by Equation(5.4) is iL_analy = 10*(exp(-t) - exp(-3*t)); vC = 1-0.75*exp(-t) + 0.25*exp(-3*t); % plot two solutions subplot(211) plot(t,x(:,1),'b','Linewidth',2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Inductance Current, iL'),grid subplot(212) plot(t,iL_analy,'b','Linewidth',2) title('Analytical Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Inductance Current, iL'),grid %err = max(io-io_analy) figure() subplot(211) plot(t,x(:,2),'b','Linewidth',2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, vC'),grid subplot(212) plot(t,x(:,2),'b','Linewidth',2) title('Analytical Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, vC'),grid %err = max(io-io_analy) % % diffVD2_9 function A(1,1) = A(1,2) = A(2,1) = A(2,2) = dy = diff(t,y) -4; -4; 3/4; 0; b(1) = 4; b(2) = 0; %vs = 10*sin(100*pi*t); vs = 5; dy = zeros(2,1); dy(1) = A(1,1)*y(1) + A(1,2)*y(2) + b(1)*vs; dy(2) = A(2,1)*y(1) + A(2,2)*y(2) + b(2)*vs; end Vidu 2.11: Vs=10; R=20; L=0.5 t0 = 0; tf = 20e-2; x0 = [0,0,0];% initial conditions [t, x] = ode45('diffVD2_11',t0,tf,x0); C = [1, -1, 0]; D = [0,0,0]; vR = C(1)*x(:,1)+ C(2)*x(:,2)+ C(3)+x(:,3); % plot two solutions subplot(211) plot(t,x(:,1),'b') title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, vC1'),grid subplot(212) plot(t,x(:,2),'b') xlabel('Time, s'),ylabel('Capacitor Voltage, vC2'),grid figure() subplot(211) plot(t,x(:,1),'b') title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Inductance Current, iL'),grid subplot(212) plot(t,vR,'b') xlabel('Time, s'),ylabel('R2 Voltage, vR2'),grid % diFfVD2_11 function dy = diff(t,y) L = 10e-3; R1 = 10e3; R2 = 10e3; R3 = 10e3; C1 = 5e-6; C2 = 5e-6; vs = 5; A(1,1) A(1,2) A(1,3) A(2,1) A(2,2) A(2,3) A(3,1) A(3,2) = = = = = = = = -(1/(C1*R1))-(1/(C1*R2)); 1/(C1*R2); 0; 1/(C2*R2); -1/(C2*R2); -1/(C2); 0; -1/L; A(3,3) = -R3/L; b(1) = 1/(C1*R1); b(2) = 0; b(3) = 0; %vs = 10*sin(100*pi*t); dy = zeros(3,1); dy(1) = A(1,1)*y(1) + A(1,2)*y(2) + A(1,3)*y(3) + b(1)*vs; dy(2) = A(2,1)*y(1) + A(2,2)*y(2) + A(2,3)*y(3) + b(2)*vs; dy(3) = A(3,1)*y(1) + A(3,2)*y(2) + A(3,3)*y(3) + b(3)*vs; end Vidu 2.13: t0 = 0; tf = 0.1; ts =[t0 tf]; x0 = [0,0,0,0];% initial conditions [t, x] = ode45('diffVD2_13',ts,x0); plot(t,x(:,1),'b','LineWidth',2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Voltage, u2'),grid figure() plot(t,x(:,2),'b','LineWidth',2) xlabel('Time, s'),ylabel('Current, i1'),grid %err = max(io-io_analy) figure() plot(t,x(:,3),'b','LineWidth',2) title('State Variable Approach') xlabel('Time, s'),ylabel('Voltage, u1'),grid figure() plot(t,x(:,4),'b','LineWidth',2) xlabel('Time, s'),ylabel('Current, im'),grid %err = max(io-io_analy) %diffVD2_13 function dy = diff(t,y) L = 92e-3; R = 2; C = 1.31e-6; Rm = 0.384; Lm = 49.25e-3; % xac dinh ma tran A A(1,1) = 0; A(1,2) A(2,1) = -1/L; A(2,2) A(3,1) = 0; A(3,2) A(4,1) = 0; A(4,2) = = = = 1/(C/2); -R/L; -1/(C/2); 0; A(1,3) A(2,3) A(3,3) A(4,3) = = = = 0; 1/L; 0; -1/Lm; A(1,4) A(2,4) A(3,4) A(4,4) = = = = 0; 0; 1/(C/2); -Rm/Lm; % xac dinh ma tran b b(1) = 0; b(2) = 0; b(3) = 0; b(4) = 1/Lm; % Dinh nghia nguon Vm = 100e3*(sqrt(2)/sqrt(3)); phi = 0; vs = Vm*sin(100*pi*t+phi*(pi/180)); % Xac dinh vi phan dy/dt n = length(A); dy = zeros(n,1); for i = 1:n for j=1:n dy(i) = dy(i) + A(i,j)*y(j); end dy(i) = dy(i) + b(i)*vs; end end LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN HỮU VINH Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1979 Nơi sinh: Đồng Tháp Địa liên lạc: TK 21/4 Nguyễn Cảnh Chân, P Cầu Kho, Quận TpHCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - 1996 – 2001 : Học đại học Trường Đại học Bách Khoa TpHCM - 2004 đến : học sau đại học Trường Đại học Bách Khoa TpHCM Q TRÌNH CƠNG TÁC - 2001 – 2003 : Cơng tác Xí nghiệp Điện Cao - Công ty Điện lực TpHCM - 2003 đến : Cơng tác Phịng Kỹ thuật – Cơng ty Điện lực TpHCM ... « ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT » II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu biến trạng thái phương trình biến trạng thái Áp dụng phương pháp biến trạng. .. nội dung sau: - Biến trạng thái phương trình biến trạng thái Áp dụng phương pháp biến trạng thái giải toán độ - Áp dụng phương pháp biến trạng thái cho toán độ nối đất, lưới nối đất - So sánh kết... Đồng thời, trình bày kết ứng dụng phương pháp biến trạng thái tính tốn q độ hệ thống nối đất Từ việc ứng dụng phương pháp biến trạng thái tính tốn q độ hệ thống nối đất, ta nhận thấy kết thu hoàn