Định vị sự cố trên đường dây rẽ nhánh dựa trên tín hiệu đo lường không đồng bộ đầy đủ tại các đầu đường dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** BÀNH HỒNG HIỂN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY RẼ NHÁNH DỰA TRÊN TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐẦY ĐỦ TẠI CÁC ĐẦU ĐƯỜNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội - Năm 2014 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh MỤC LỤC Chƣơng mục Trang LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi 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 1.2.1 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh 1.2.4 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên lý sóng lan truyền CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ ĐIỂM SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ MỘT PHÍA 10 2.1 Phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 10 2.1.1 Nguyên lý làm việc 10 2.1.2 Các mạch vòng tính tốn tổng trở 11 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ xác định vị cố theo phƣơng pháp dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 14 2.2.1 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố 14 2.2.2 Ảnh hƣởng dòng tải đƣờng dây trƣớc cố 17 2.2.3 Ảnh hƣởng điện kháng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 17 2.2.4 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 19 2.3 Tổng kết ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ phía 20 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ HAI ĐẦU ĐƢỜNG DÂY 22 i Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 3.1 Nguyên lý định vị cố tín hiệu đo lƣờng đồng từ hai đầu đƣờng dây 22 3.1.1 Nguyên lý làm việc 22 3.1.2 Vấn đề cần giải thuật toán định vị dựa theo tín hiệu đo từ hai đầu đƣờng dây 24 3.2 Phƣơng pháp đồng lại tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây 24 3.2.1 Thuật tốn xác định góc đồng 25 3.2.2 Lựa chọn loại dịng điện điện áp tính tốn góc đồng 28 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ ĐỐI VỚI ĐƢỜNG DÂY CÓ RẼ NHÁNH 29 4.1 Giới thiệu chung 29 4.2 Nguyên lý xác định nhánh đƣờng dây bị cố khoảng cách cố 29 4.3 Phƣơng pháp đồng lại tín hiệu đo từ ba phía đo khơng đồng bộ32 CHƢƠNG MƠ PHỎNG KIỂM CHỨNG 34 5.1 Cơng cụ sử dụng thuật tốn định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh 34 5.1.1 Công cụ sử dụng 34 5.1.2 Sơ đồ khối thuật tốn tính tốn 36 5.1.3 Thông số sơ đồ mô 38 5.1.4 Kịch mô 41 5.1.5 Kết mơ tính tốn 42 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 50 6.1 Kết luận 50 6.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 53 Lập trình Matlab tính tốn vị trí điểm cố cho đƣờng dây có rẽ nhánh 53 ii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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 cơng bố cơng 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 Bành Hồng Hiển iii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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 DCL Dao cách ly SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Hệ thống giám sát điều khiển thu nhận liệu EMFs (Electromotive forces) Lực điện động GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị tồn cầu DC (Direct Curent) Dịng điện chiều TTK Thứ tự không TTT Thứ tự thuận TTN Thứ tự nghịch iv Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp Hình Sơ đồ thay đƣờng dây cố Hình Sơ đồ đƣờng dây có rẽ nhánh Hình Sự lan truyền phản xạ sóng dịng điện đƣờng dây Hình Minh họa nguyên lý bảo vệ khoảng cách 10 Hình Đặc tính tác động MhO điểm làm việc rơle chế độ 10 Hình Sơ đồ thay vịng lặp tính tốn tổng trở cố pha - pha 12 Hình Sơ đồ thay vịng lặp tính tốn tổng trở cố pha - đất 13 Hình Sơ đồ thay vịng lặp tính toán tổng trở cố pha - đất .13 Hình 10 Sự cố chạm đất đƣờng dây có hai nguồn cấp .15 Hình 11 Ảnh hƣởng điện trở điểm cố đến tổng trở đo đƣợc 17 Hình 12 Ảnh hƣởng tƣơng hỗ đƣờng dây song song 18 Hình 13 Ảnh hƣởng hệ số phân bố dòng điện 19 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý đƣờng dây bị cố với hai nguồn cấp .22 Hình 15 Sơ đồ thay đƣờng dây hai nguồn cấp cố .22 Hình 16 Sơ đồ thay chi tiết đƣờng dây hai nguồn cấp bị cố 24 Hình 17 Đƣờng dây rẽ nhánh với cố nhánh 29 Hình 18 Điện áp điểm T tính theo từ phía tới chế độ bình thƣờng 30 Hình 19 Điện áp điểm T tính theo từ phía tới chế độ cố nhánh AT 30 Hình 20 Giao diện Matlab .36 Hình 21 Giao diện của sổ soạn thảo lệnh 36 Hình 22 Sơ đồ thuật tốn tính tốn Matlab 37 Hình 23 Sơ đồ mơ đƣờng dây có rẽ nhánh PSCAD 38 v Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tổng kết loại cố mạch vòng đo lƣờng tƣơng ứng 11 vi Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh MỞ ĐẦU Xác định xác vị trí cố đƣờng dây khơng phục vụ kiểm tra sửa chữa quan trọng nhân viên vận hành nhƣ nhân viên hệ thống khắc phục cố, giảm thời gian cố, chi phí vận hành hài lịng khách hàng Song song với q trình lập cố việc xác định xác vị trí điểm cố quan trọng, giúp giảm bớt nhân cơng cần thiết để tìm điểm cố đƣờng dây trƣờng hợp cố trì, giúp nhanh chóng thay thế, sửa chữa thiết bị bị hƣ hỏng nhanh chóng phục hồi cấp điện trở lại Có nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định điểm cố, tùy theo đối tƣợng đƣờng dây truyền tải hay xuất tuyến lƣới phân phối đƣờng cáp Đối với đƣờng dây truyền tải, rơle bảo vệ khoảng cách công cụ vừa làm nhiệm vụ bảo vệ, phát định vị vị trí điểm cố đƣờng dây 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 cơng tác khắc phục sau cố 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 Tuy nhiên trở ngại lớn tín hiệu đo lƣờng đƣợc ba đầu đƣờng dây thƣờng không đƣợc đồng mặt thời gian, khơng thể sử dụng để tính tốn Do luận văn đề xuất giải pháp để đồng lại tín hiệu phục vụ cho tính tốn định vị cố Kết nghiên cứu đƣợc mô áp dụng mơ hình tuyến đƣờng dây 220kV, kết mơ chứng minh tính đắn thuật toán đƣợc đề xuất Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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 dịng 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 Cách thức xác định, đồng lại tín hiệu tín hiệu đo lƣờng đƣợc khơng đƣợc đồng mặt thời gian Chƣơng 4: Giới thiệu nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo lƣờng từ ba phía đƣờng dây rẽ nhánh Chƣơng giới thiệu chi tiết cách thức xác định, đồng lại tín hiệu tín hiệu đo lƣờng đƣợc không đƣợc đồng mặt thời gian Chƣơng 5: Mô áp dụng nguyên lý định vị cố với đƣờng dây rẽ nhánh 220kV Phần mô hình đƣờng dây mơ cố đƣợc thực phần mềm PSCAD, tính tốn xử lý tín hiệu sau đƣợc thực MATLAB Kết mô đƣợc so sánh với trƣờng hợp sử dụng tín hiệu từ phía để làm rõ ƣu điểm thuật toán Chƣơng 6: Kết luận đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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 thống qua cố trì Sự cố thống qua khơng gây thiệt hại nghiêm trọng, đƣợc khắc phục thơng 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 khơng 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 địi 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 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 hồn tồn 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 sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh giây thứ 0.25 ( trƣớc cố xảy ra) tồn q trình mơ số liệu cố chọn giây thứ 0.5 (sau cố xảy 0.2 giây) Số liệu trƣớc cố thu đƣợc từ mơ (dịng điện điện áp tính theo A V): Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải I1Apre -2.8344e+003-1.9319e+003i I1Bpre -7.0683e+002 +2.1762e+002i I1Cpre 4.9157e+002 +4.6493e+002i (A, B, C) trước cố V1Apre 1.2803e+004 -1.1566e+005i (pre) V1Bpre -1.2195e+005 +5.1745e+004i V1Cpre 1.0564e+005 +8.0020e+004i I2Apre -5.5253e+002 +2.7890e+002i I2Bpre 1.2423e+002 -2.1107e+002i I2Cpre -1.9440e+002 +1.2785e+001i V2Apre -8.6802e+004 -1.0023e+005i (pre) V2Bpre -4.5765e+004 +1.2770e+005i Hệ thống B V2Cpre 1.3351e+005 -2.4479e+004i I3Apre -1.2556e+003 +6.2483e+002i I3Bpre 2.8071e+002 -3.6660e+002i Dòng điện điện áp ba pha I3Cpre -4.5538e+002 -6.5035e+001i (A, B, C) trước cố V3Apre -8.5438e+004 -9.8533e+004i (pre) V3Bpre -4.7463e+004 +1.2862e+005i Hệ thống C V3Cpre 1.3510e+005 -2.3215e+004i 43 Dòng điện điện áp ba pha Hệ thống A Dòng điện điện áp ba pha (A, B, C) trước cố Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh Số liệu cố thu đƣợc từ mơ (dịng điện điện áp tính theo A V): 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 (A, B, C) cố V1Apost 1.2803e+004 -1.1566e+005i (post) V1Bpost -1.2195e+005 +5.1745e+004i V1Cpost 1.0564e+005 +8.0020e+004i I2Apost -5.5253e+002 +2.7890e+002i I2Bpost 1.2423e+002 -2.1107e+002i Dòng điện điện áp ba pha I2Cpost -1.9440e+002 +1.2785e+001i (A, B, C) cố V2Apost -8.6802e+004 -1.0023e+005i (post) V2Bpost -4.5765e+004 +1.2770e+005i Hệ thống B V2Cpost 1.3351e+005 -2.4479e+004i I3Apost -1.2556e+003 +6.2483e+002i I3Bpost 2.8071e+002 -3.6660e+002i Dòng điện điện áp ba pha I3Cpost -4.5538e+002 -6.5035e+001i (A, B, C) cố V3Apost -8.5438e+004 -9.8533e+004i (post) V3Bpost -4.7463e+004 +1.2862e+005i Hệ thống C V3Cpost 1.3510e+005 -2.3215e+004i Dòng điện điện áp ba pha Hệ thống A Bước 01: tính tốn thành phần TTT dịng điện & điện áp Kết tính tốn thành phần thứ tự thuận điện áp dịng điện phía trƣớc cố Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải I1_1pre -8.3754e+002 -1.1037e+003i V1_1pre 1.5148e+004 -1.2622e+005i I2_1pre -1.0786e+002 +2.1800e+002i V2_1pre -8.7488e+004 -1.0236e+005i I3_1pre -3.0237e+002 +4.9271e+002i V3_1pre -8.6917e+004 -1.0311e+005i I1_1post -3.0237e+002 +4.9271e+002i V1_1post -8.6917e+004 -1.0311e+005i I2_1post -3.0237e+002 +4.9271e+002i V2_1post -8.6917e+004 -1.0311e+005i I3_1post -3.0237e+002 +4.9271e+002i V3_1post -8.6917e+004 -1.0311e+005i 44 Thành phần TTT dòng điện điện áp trước cố Hệ thống A Thành phần TTT dòng điện điện áp trước cố Hệ thống B Thành phần TTT dòng điện điện áp trước cố Hệ thống C Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Hệ thống A Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Hệ thống B Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Hệ thống C Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh Bước 02: tính tốn tham số đường dây theo mơ hình thơng số rải - Thơng số đƣờng dây tính tốn đƣợc theo mơ hình thơng số rải Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải Hằng số truyền sóng 0.0001 + 0.0011i tổng trở sóng đường dây Zc1 3.9452e+002 -8.8889e+000i Đường dây AT Hằng số truyền sóng 0.0001 + 0.0011i tổng trở sóng đường dây Zc2 3.7110e+002 -7.9495e+000i Đường dây BT Hằng số truyền sóng 0.0001 + 0.0011i tổng trở sóng đường dây Zc3 - 3.9519e+002 -5.9467e+000i Đường dây CT Bước 03: tính tốn tìm góc đồng Tính tốn tìm góc đồng đầu B so với đầu A (đầu A đƣợc chọn làm gốc tính tốn) theo cơng thức 4.10 mục 4.3 truoc su co ej B cosh( VA T truoc su co VB T cosh( truoc su co A B A B )V A truoc su co B )V Z cA sinh( Z cB sinh( truoc su co A B A B )I A )I [4.10 truoc su co B ] Trong phƣơng trình đại lƣợng dòng điện điện áp dòng điện, điện áp thứ tự thuận trƣớc cố, giá trị thông số đƣờng dây biết  cần j tính góc đồng e B Thay số vào tính tốn ta có: - Điện áp điểm T tính từ đầu A tới chế độ trƣớc cố: VAtruocT su co - -1.3410e+004 -1.3428e+005i Điện áp điểm T tính từ đầu B tới chế độ trƣớc cố: truoc suco T VB -3.6508e+004 -1.2989e+005i Trong chế độ trƣớc cố điện áp tính tới điểm T từ hai đầu A B phải  ta có phƣơng trình: 45 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh truoc su co e Tính e j j VA T truoc su co VB T B -1.3410e+004 -1.3428e+005i -3.6508e+004 -1.2989e+005i 0.9850 + 0.1736i  B tao B Góc đồng cố ý tạo B 9.99780 100  sai số tính tốn góc đồng 0.0219% Hồn tồn tƣơng tự tính góc đồng đầu C so với đầu A: C 30.00350  sai số tính tốn góc đồng 0.0117% Bước 04: tính toán xác định nhánh bị cố - Việc xác định nhánh đƣờng dây bị cố dựa theo lập luận mục 4.2: 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, cịn 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 VT T cosh( B B )VB Z cB sinh( B B )I B e j B -1.7088e+004 -1.2218e+005i B Về độ lớn V T - VTC T 123364 (V) Điện áp điểm T tính tới từ đầu C T cosh( C C )V C Z cC sinh( C C )I C e j -1.7092e+004 -1.2218e+005i C Về độ lớn VT - T 123365 (V) Điện áp điểm T tính tới từ đầu A A T VT cosh( A A )VA Z cA sinh( A -2.8599e+004 -8.6279e+004i 46 A )I A C Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh A T Về độ lớn V T 90896 (V) Nhận xét: Có thể thấy điện áp điểm T tính từ đầu A hồn tồn khác biệt (nhỏ hơn) so với điện áp tính từ hai đầu cịn lại; điện áp tính từ hai đầu cịn lại B & C có giá trị  kết luận điểm cố nằm nhánh đường dây AT - Bước 05: tính tốn vị trí cố 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 Dịng điện từ đầu T tính theo (cơng thức 4.6): IT sinh( B B )VB cosh( Z cB sinh( C C )VC Z cC B cosh( B C )I B e j C B )I C e j C -7.7217e+002 +4.2272e+002i Các thơng số tính đƣợc: Ký hiệu Giá trị (số phức) Diễn giải VA1 -3.0237e+002 +4.9271e+002i VA1 -8.6917e+004 -1.0311e+005i UT1 -1.7088e+004 -1.2218e+005i Thành phần TTT dòng điện điện áp cố Phía đầu A Thành phần TTT dòng điện điện áp cố VT1 -7.7217e+002 +4.2272e+002i 47 Phía đầu T Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh Vị trí điểm cố đƣợc xác định theo công thức: V T cosh( V T sinh( dtinhtoan A A A A ) Z cA I T sinh( ) Z cA I T cosh( A A A A A ) VA ) Z cA I A A 0.5001 Vị trí cố thực tế mô dthucte 0.5 (sự cố điểm 50% đƣờng dây)  sai số phép tính tốn định vị cố 0.023% Bước 06: tính toán định vị cố theo nguyên lý bảo vệ khoảng - cách Thông số đƣờng dây AT (theo mục 5.1.3) tính cho chiều dài 50km: 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 Đƣờng dây AT dài 100km  thành phần điện kháng tổng đƣờng dây là: XAT= 21.16827775*2=42.3366 (Ω) Hệ số bù thành phần thứ tự không: K0 Z0 Z1 Z1 (15.0011 j57.13206) (1.73377 j 21.168277) (1.73377 j 21.168277) 1.7386 - 0.4844i Số liệu thu đƣợc từ mô 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 (A, B, C) cố V1Apost 1.2803e+004 -1.1566e+005i (post) V1Bpost -1.2195e+005 +5.1745e+004i V1Cpost 1.0564e+005 +8.0020e+004i 48 Dòng điện điện áp ba pha Hệ thống A Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh Thành phần dịng điện thứ tự không xuất cố I0 ( 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 V1 Apost K0 * I0 I1 Apost K0 * I0 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: lsuAFco X su co 20.016 X AT 42.3366 0.4728 Điểm cố thực tế 0.5 chiều dài đƣờng dây  sai số định vị cố theo phƣơng pháp tính tốn rơle khoảng cách xấp xỉ 5.44% Nhận xét: so sánh sai số tính tốn định vị cố theo hai phương pháp - Phương pháp định vị cố rơle khoảng cách, dựa theo tín hiệu đo lường từ phía, áp dụng đường dây có rẽ nhánh: sai số trường hợp cụ thể xấp xỉ 5.44% - Phương pháp định vị dựa theo tín hiệu đo lường từ ba phía, áp dụng đường dây có rẽ nhánh cho thấy sai số định vị bé xấp xỉ 0.023% - Phương pháp định vị cố dựa theo nguyên lý đo lường từ ba phía thể khả xác cao nhiều 49 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Kết luận Luận văn vào tìm hiểu giới thiệu phƣơng pháp xác định điểm cố cách lấy thông tin từ ba đầu đƣờng dây có nhánh rẽ Thơng tin đƣợc đƣợc đồng chƣa đƣợc đồng Hiện rơle đƣợc trang bị chức ghi lƣu dạng sóng, biên độ, góc pha dịng điện điện áp cố xảy Cho nên thuật tốn đƣợc thực cách sử dụng thông tin sẵn có tƣơng đối khả thi Thuật tốn thể đƣợc ƣu điểm phƣơng trình tính tốn điểm cố khơng có thành phần điện trở hồ quang điểm cố nên tránh đƣợc sai số nhƣ rơle bảo vệ khoảng cách mắc phải Kết tính tốn mơ với trƣờng hợp cụ thể trƣờng hợp sảy cho thấy tính xác thuật tốn Nhƣ thuật tốn có ƣu điểm bật thuật tốn bao gồm:  Khơng u cầu liệu đầu phải đƣợc đồng (trong mô cố ý tạo góc lệch pha đầu thuật tốn tìm góc cố ý tạo ra)  Tổng trở nguồn không ảnh hƣởng đến thuật tốn định vị điểm cố Các thuật tốn tính tốn bị ảnh hƣởng thơng số tổng trở nguồn cho kết khơng xác Việc xác định đƣợc xác tổng trở nguồn tƣơng đối khó khăn (chỉ mang tính giả thiết)  Khơng u cầu xác định loại cố thông tin trƣớc cố Thuật tốn mơ tính tốn đƣợc trƣờng hợp cố khơng u cầu dạng cố  Các yếu tố bên ngoài, nhƣ tổng trở nguồn (X/R tỷ lệ khác mạng) khơng ảnh hƣởng đến độ xác Các thành phần khác khơng có phƣơng trình định vị điểm cố nên khơng ảnh hƣởng đến tính xác thuật toán  Ngay với véc tơ đƣợc đồng bộ, thuật tốn đƣợc sử dụng để bù cho trễ pha đƣờng truyền Hoặc bù sai số tần số lấy mẫu hai đầu không giống 50 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 6.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Để khai thác cách có hiệu đƣa thuật toán vào áp dụng thực tế tƣơng lai cần mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực sau:  Xây dựng phần mềm trích xuất thơng tin từ ghi cố rơle để đƣa vào thuật toán đề xuất luận văn  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 thơng tin hơn, ví dụ sử dụng dòng điện từ hai đầu điện áp từ đầu để tính tốn Trƣờng hợp có thơng tin để tính tốn xảy ví dụ đƣờng dây đƣợc trang bị bảo vệ dòng điện áp đƣợc đo từ đầu đƣờng dây  Mơ hình đƣờng dây sử dụng luận văn giả thiết đồng nhất, tƣơng lai xét tới trƣờng hợp đƣờng dây có dây dẫn khơng đồng (nhiều chủng loại dây tuyến) 51 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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-TenninaI 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 DistanceProtection Novosel, D, et al 1, s.l : IEEE Transactions on Power Delivery , 1996, Vol 11 Unsynchronized two-terminal fault location estimation Pawel Dawidowski, Jan Iżykowski, Ahmet Nayir s.l : 7th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2011 Noniterative algorithm of analytical synchronization of two-end measurements for transmission line parameters estimation and fault location Ulrich Klapper, Michael Krüger, Wolfgang Wurzer s.l : Relay Protection and Substation Automation of Modern EHV Power Systems, 2007 Measurement of line impedances and mutual coupling of parallel lines Saha, Murari Mohan, Izykowski, Jan Jozef, Rosolowski, Eugeniusz Fault location on power networks s.l : Springer, 2010 Nguyễn Xuân Tùng, Nguyễn Đức Huy, Nguyễn Xuân Hoàng Việt, “Tổng quan phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây truyền tải dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía”, “Tạp chí Điện & Đời sống” số 162 (14-17), 2012 Trần Đình Long, Bảo vệ hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 52 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh PHỤ LỤC Lập trình Matlab tính tốn vị trí điểm cố cho đƣờng dây có rẽ nhánh clear close all aq=exp(i*2*pi/3); %Toan tu quay "a" % Chieu dai cac duong day L1=100; L2=120; L3=50; %% Thu thap tin hieu dong dien va dien ap tu file Excel doi voi phia he thong va filesuco='Dulieu12.xlsx'; A=[]; A = xlsread(filesuco); % doc du lieu tu file Excel delta_thuc_te_2=10; %Co y tao su lech pha, mat dong bo cua dau delta_thuc_te_3=30; %Co y tao su lech pha, mat dong bo cua dau %%=============== CAC THONG SO CAN VAO BANG TAY ======================== t1=0.25; %Thoi diem lay thong tin truoc su co t2=0.5; %Thoi diem lay thong tin 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; %%=================== Doc 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)) ; 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 doc du lieu ======================= %SO LIEU TRONG KHI SU CO 53 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh k=t2*1000; %%=================== Doc 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 doc 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'; % 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; %%=============== CAC THONG SO CAN VAO BANG TAY ======================== %%=================== Xu ly dich pha tin hieu ====================== 54 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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; %%=================== 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; % 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; %%%%%%%%%%% VAO SO LIEU DUONG DAY GAMA & ZC %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % So lieu cac duong day % LINE RLine1=1.73377743/50; 55 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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; gama1=sqrt((RLine1+i*XLine1)*(GLine1+i*BLine1)); zc1=sqrt((RLine1+i*XLine1)/(GLine1+i*BLine1)); gama2=sqrt((RLine2+i*XLine2)*(GLine2+i*BLine2)); zc2=sqrt((RLine2+i*XLine2)/(GLine2+i*BLine2)); gama3=sqrt((RLine3+i*XLine3)*(GLine3+i*BLine3)); zc3=sqrt((RLine3+i*XLine3)/(GLine3+i*BLine3)); %%======================================================================= = %% TINH 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)); delta2_1=asin(imag(U_pre_1T/U_pre_2T))*180/pi; delta3_1=asin(imag(U_pre_1T/U_pre_3T))*180/pi; Dongbo2_1=U_pre_1T/U_pre_2T; Dongbo3_1=U_pre_1T/U_pre_3T; 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; % Cong thuc 4.7 % Tu so cua tu so 56 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Định vị cố đường dây có rẽ nhánh 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; % Khoang cach su co d=atanh(M/N)/(gama1*L1) abs(d) - 57 ... VỊ SỰ CỐ DỰA THEO TÍN HIỆU ĐO LƢỜNG TỪ HAI ĐẦU ĐƢỜNG DÂY 3.1 Nguyên lý định vị cố tín hiệu đo lƣờng đồng từ hai đầu đƣờng dây 3.1.1 Nguyên lý làm việc Nguyên lý định vị cố dựa theo tín hiệu đo. .. 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 Cách thức xác định, đồng lại tín hiệu tín hiệu đo lƣờng... định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ phía 1.2.2 Phƣơng pháp định vị cố dựa tín hiệu đo lƣờng từ hai phía 1.2.3 Phƣơng pháp định vị cố đƣờng dây có rẽ nhánh 1.2.4 Phƣơng pháp định vị cố dựa nguyên