Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện dựa trên mạng nơron MLP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG TUẤN ANH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN DỰA TRÊN MẠNG NƠRON MLP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG TUẤN ANH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN DỰA TRÊN MẠNG NƠRON MLP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện  Mã số: 62520202  LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC  PGS TSKH Trần Hoài Linh TS Phạm Hồng Thịnh Hà Nội - 2014 Mở đầu LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi dựa trên những hướng  dẫn của tập thể hướng dẫn khoa học và các tài liệu tham khảo đã trích dẫn. Kết quả nghiên  cứu là trung thực và chưa cơng bố trên bất cứ một cơng trình nào khác.                                         Nghiên cứu sinh                                          TRƯƠNG TUẤN ANH  - i - Mở đầu LỜI CẢM ƠN Trong  quá  trình  làm  luận  án,  tơi  đã  nhận  được  nhiều  ý  kiến  đóng  góp  từ  các  thầy  giáo, cơ giáo, các anh chị và các bạn đồng nghiệp.  Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến PGS.TSKH. Trần Hồi Linh, TS. Phạm Hồng Thịnh  và  Hội  đồng  Khoa  học  của  Bộ  môn  Hệ  thống  điện  ­  Viện  Điện  ­  Trường  Đại  học  Bách  khoa Hà Nội.  Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cơ giáo ở Bộ mơn Hệ thống điện ­ Viện  Điện ­ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và các đồng nghiệp ở Trung tâm Thí nghiệm,  Khoa Điện ­ Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun và gia đình đã có những  ý kiến đóng góp q báu và tạo các điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình hồn thành  luận án.  Tôi  xin  chân thành cảm ơn  Ban Giám hiệu Trường Đại  học Kỹ thuật Công nghiệp  Thái Nguyên. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo và bồi dưỡng sau đại học ­ Trường  Đại học Bách khoa Hà Nội, xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách  khoa  Hà  Nội.  Tơi  xin  chân  thành  cảm  ơn  Xưởng  thí  nghiệm  Cơng  ty  Truyền  tải  điện  1,  Tổng Cơng ty Truyền tải điện Quốc gia ­ Tập đồn ĐLVN  đã tạo nhiều điều kiện tốt nhất  về mọi mặt để tơi hồn thành luận án này.                                              Tác giả luận án                                                TRƯƠNG TUẤN ANH  - ii - Mở đầu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i  LỜI CẢM ƠN ii  MỤC LỤC iii  DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi  DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii  MỞ ĐẦU 1  1. Tính cấp thiết của đề tài 1  2. Mục đích nghiên cứu 2  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3  4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3  5. Những đóng góp của luận án 4  6. Bố cục của luận án 5  Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN  ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 7  1.1. Ý nghĩa của bài tốn xác định vị trí sự cố 7  1.2. Một số phương pháp xác định vị trí sự cố 8  1.3. Phương pháp tính tốn dựa trên trở kháng 8  1.4. Phương pháp sử dụng sóng lan truyền 12  1.5. Phương pháp sử dụng mạng nơron nhân tạo 15  1.6. Kết luận chương 1 18  Chương 2: CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT TRONG LUẬN ÁN 19  2.1. Sơ đồ khối tổng thể ước lượng vị trí sự cố 19  2.2. Mạng nơron MLP và ứng dụng ước lượng vị trí sự cố 21  2.2.1. Mạng nơron MLP hoạt động độc lập ước lượng vị trí sự cố 21  2.2.2. Mạng nơron MLP phối hợp song song với một thuật tốn tổng trở (thuật tốn  mơ phỏng trên máy tính, thuật tốn tích hợp trong rơle khoảng cách thực tế) 21  2.3. Phần mềm ATP/EMTP và ứng dụng để tạo mẫu số liệu 23  2.4. Hợp bộ thí nghiệm CMC­356 thử nghiệm kết quả tác động của rơle khoảng cách  thực tế 24  - iii - Mở đầu 2.5. Mạng nơron MLP và ứng dụng để xác định dạng sự cố và ước lượng điện trở sự cố 25  2.6. Kết luận Chương 2 25  Chương 3: CÁC CƠNG CỤ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 26  3.1. Phần mềm mô phỏng ATP/EMTP 26  3.2. Hợp bộ thí nghiệm thứ cấp 3 pha CMC 356 ­ OMICRON 28  3.3. Wavelet và ứng dụng trong phân tích tín hiệu 31  3.3.1. Phân tích phổ của tín hiệu sử dụng biến đổi Fourrier 31  3.3.2.  Phân tích phổ bằng wavelet (sóng nhỏ) 34  3.3.3. Thuật tốn phân tích tín hiệu bằng wavelet 41  3.4. Mạng nơron nhân tạo và ứng dụng xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện 43  3.4.1. Mơ hình nơron nhân tạo của McCulloch ­ Pitts 43  3.4.2. Cấu trúc mạng MLP 51  3.4.3. Quá trình học của mạng MLP 54  3.4.4. Lựa chọn số nơron lớp ẩn để tránh mạng học quá khớp (overfitting) và mạng  học không đủ (underfitting) 58  3.5. Kết luận Chương 3 63  Chương 4: CÁC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ TÍNH TỐN 64  4.1. ATP/EMTP mô phỏng ngắn mạch trên đường dây 64  4.1.1. Mơ hình đường dây mơ phỏng trong luận án 64  4.1.2. Kịch bản mô phỏng trong ATP/EMTP 65  4.1.3. Một số dạng ngắn mạch được mô phỏng trong ATP/EMTP 67  4.2. Kết quả xác định thời điểm xuất hiện sự cố 69  4.3. Kết quả ước lượng vị trí sự cố, điện trở sự cố và dạng sự cố 76  4.3.1. Trích xuất số liệu và các thơng tin đặc trưng 76  4.3.2. Đánh giá, lựa chọn các đầu vào cho mạng MLP 78  4.3.3. Mạng nơron MLP ước lượng vị trí sự cố, dạng sự cố và điện trở sự cố 82  4.4. Kết luận Chương 4 99  KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 100  TÀI LIỆU THAM KHẢO 102  DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐàCƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 110  - iv - Mở đầu PHỤ LỤC 111  Phụ lục 1. Thơng số đường dây 110kV n Bái ­ Khánh Hịa 111  Phụ lục 2. Phiếu chỉnh định Rơle và thiết bị tự động đường dây 110kV Yên Bái ­ Khánh  Hòa 112  Phụ lục 3. Thơng số cài đặt trong mơ hình ATP/EMTP 114  - v - Mở đầu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt AG0  Ngắn mạch 1 pha  AB0  Ngắn mạch 2 pha  ABG  Ngắn mạch 2 pha chạm đất  ABC  Ngắn mạch 3 pha  AD  Bộ chuyển đổi tương tự/ số  BU  Máy biến điện áp  BI  Máy biến dịng điện  CMC­356  Hợp bộ thí nghiệm thứ cấp  EVN (Vietnam Electricity)  Tập đồn điện lực Việt Nam  ATP/EMTP (Alternative Transients Programme/ Electro- Magnetic Transients Program)  Chương trình nghiên cứu quá độ  điện từ  MLP (Multi Layer Perceptron)  Mạng nơron MLP  NCS  Nghiên cứu sinh  PC  Máy tính cá nhân  KTS  Kỹ thuật số  - vi - Mở đầu DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thiết bị Nippon xác định vị trí sự cố trên đường dây 220 kV Thái Nguyên ­ Hà  Giang 14 Bảng 3.1. Khả năng mô phỏng của ATP/EMTP 27 Bảng 3.2. Một số phần tử sử dụng trong luận án 28 Bảng 4.1. Kết quả chạy mô phỏng ứng với tần số khác nhau 74 Bảng 4.2. Kết quả thử nghiệm với một số dạng Wavelet khác nhau 75 Bảng 4.3: Số lượng đặc tính tương ứng với các ngưỡng cắt 80 Bảng 4.4: Tổng hợp các kết quả sử dụng rơle khoảng cách thực tế (7SA522) và dùng mạng  nơron MLP để giảm các sai số của rơle khoảng cách thực tế 7SA522 93 Bảng 4.5: Tổng hợp các kết quả sử dụng rơle khoảng cách ảo và dùng mạng nơron MLP để  giảm các sai số của rơle khoảng cách ảo 93 Bảng 4.6: Tổng hợp các kết quả dùng mạng nơron MLP ước lượng trực tiếp vị trí sự cố 94 Bảng 4.7: So sánh các kết quả sử dụng rơle khoảng cách (Rơle ảo và rơle thực tế) dùng  mạng MLP để giảm các sai số về vị trí sự cố 94 Bảng 4.8: Tổng hợp các kết quả ước lượng vị trí sự cố 94 Bảng PL1.1. Thơng số cột đường dây 110kV n Bái ­ Khánh Hịa 111 - vii - Mở đầu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ   Hình 1.1: Sơ đồ minh họa sự cố trên đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện  kháng đơn 9  Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI trên mạch điện một pha hai nguồn 10  Hình 1.3: Sơ đồ minh họa phương pháp sử dụng sóng lan truyền xác định vị trí sự cố 12  Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng thể phương pháp phân tích và xử lý tín hiệu đầu đường dây để  xác định vị trí sự cố, điện trở sự cố và dạng sự cố 20  Hình 2.2: Ý tưởng mơ hình hoạt động độc lập mạng MLP 21  Hình 2.3: Ý tưởng mơ hình hoạt động song song rơle với mạng MLP 22  Hình 2.4: Q trình tạo mẫu để xác định các thơng số của các mơ hình 23  Hình 2.5: Sơ đồ khối ghép nối giữa các thiết bị trong hệ thống thử nghiệm hoạt động của  rơle bằng thiết bị CMC­356 24  Hình 2.6: Ý tưởng mơ hình hoạt động các mạng MLP xác định vị trí sự cố, xác định dạng  sự cố và ước lượng điện trở sự cố 25  Hình 3.1: Giao diện ATP­Draw 27  Hình 3.2: Hợp bộ thí nghiệm thứ cấp 3 pha cơng suất lớn CMC­356 28  Hình 3.3: Giao diện phần mềm điều khiển Test Universe V2.30 29  Hình 3.4: a) Giao diện sử dụng Transplay; b,c) 6 tín hiệu điện áp và dịng điện cho trường  hợp ví dụ YB_AG0_00_00_010_S100.wav 30  Hình 3.5: Kết nối máy tính với hợp bộ thí nghiệm CMC­356 và rơle 7SA522 31  Hình 3.6: Phổ Fourrier biên độ của tín hiệu điều hịa (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ 32  Hình 3.7: Phổ Fourier của tín hiệu bất định (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ) 33  Hình 3.8: Minh họa hàm có độ rộng hữu hạn 34  Hình 3.9: Hàm co dãn (trên) và hàm sinh (dưới) của wavelet Haar 35  Hình 3.10: Một số wavelet kinh điển 36  Hình 3.11: Cấu trúc các bước liên tiếp phân tích một tín hiệu ban đầu thành các thành phần  chi tiết và xấp xỉ 37  Hình 3.12: Kết quả phân tích tín hiệu tuần hồn theo họ wavelet Daubechies bậc 4 (trên  cùng bên trái: tín hiệu gốc, các cửa sổ cịn lại: các thành phần tách ra được) 37  - viii - Tài liệu tham khảo [75] Silva M, Oleskovicz M,  Coury DV (2004) A fault locator for transmission lines using travelling waves and wavelet transform theory,  Proceedings  of  8th  International  conference  on  Developments  in  Power  System  Protection  –  DPSP,  IEE CP500, 2004, pp. 212­215.  [76] M.  da  Silva,  M.  Oleskovicz,  and  D.  V.  Coury (2006) A Fault Locator for Three-Terminal Lines Based on Wavelet Transform Applied to Synchronized Current and Voltages Signals, IEEE PES Trans. And Distr. Conf. and Exposition  Latin America, Venezuela, 2006.   [77] Suhaas Bhargava Ayyagari (2011) Artificial neural network based fault location for transmission line, University of Kentucky, 2011.  [78] Sukumar M. Brahma (2007) Iterative Fault Location Scheme for a Transmission Line Using Synchronized Phasor Measurements, International Journal of Emerging  Electric Power Systems, 2007.  [79] Swingler  K  (1996)  Applying  Neural  Networks:  A Practical Guide,  Morgan  Kaufmann, 1996.  [80] Takagi  K,  Yamakoshi  Y,  Yamaura  M,  Kondow  R,  T.  Matsushima  (1982)  Development of a new type fault locator using the one terminal voltage and current data, IEEE Trans. Power Apparatus and Systems, PAS­101(8), 1982, 2892­2898.   [81] D.  A.  Tziouvaras,  J.  B.  Robrts,  and  G.  Benmouyal (2002) New Multi-ended Fault Location Design for two- or three- terminal lines,  In  Proc.  2002  IEE  Development  in  Power System Protection Conference, pp.395­398.   [82] D.  L.  Waikar,  S.  Elangovan,  and  A.C.  Liew  (1994) Fault impedance estimation algorithm for digital distance relaying, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.  9, no.3, July 1994.   [83] Wang A., Ramsay B (1998) A neural network based estimator for electricity spotpricing with particular reference to weekend and public holiday, Neurocomputing,  vol. 23, p. 47 ­ 57, 1998.  [84] Werbos  P.J  (1974)  Beyond  regression:  New tools for prediction and analysis in the behavioral sciences, PhD Thesis, Harvard University, Cambridge, MA, 1974.  [85] A.  Wiszniewski  (1985) Fault location correction of errors due to current transformers, Developments in Power System Protection Proceedings, Conference  Publ. No. 249, pp. 185–187, 1985.   [86] Wright A, Christopoulos C (1993) Electrical Power System Protection, Chapman  & Hall publications, London, 1993.  [87] Jun­Zhe  Yang,  Chiu­Wen  Liu  (1938) Complete Elimination of DC Offset in Current Signals for Relaying Applications,  Power  Engineering  Society  Winter  Meeting, 2000 IEEE, Volume 3, PP1933­PP1938.   [88] Yuan  Liao,  Ning  Kang  (2009) Fault Location algorithms without utilizing line parameters based on distributed parameter line model,  IEEE  Transactions  on  Power Delivery, vol. 24, no. 2, pp. 579­584, Apr 2009.  - 107 - Tài liệu tham khảo [89] I.  Zamora,  J.F.  Minambres,  A.J.  Mazon,  R.  Alvarez­Isasi  and  J.  Lazaro  (1996) Fault location on two-terminal transmission lines based on voltages,  IEE  Proc.  Gener. Transm. Distrib., vol. 143, pp. 1–6, No. 1, 1996.  [90] Q.  Zhang,  Y.  Zhang,  W.  Song,  and  D.  Fang  (1998) Transmission line fault location for single-phase-to-earth fault on non-direct-ground neutral system, IEEE  Transactions on Power Delivery, Vol. 13, no.4, Oct. 1998.   [91] Ziegler  G  (2006)  Numerical Distance Protection,  Principles  and  Applications,  Siemens AG, Publicis MCD Verlag, Erlangen, 2006.  [92] Karl Zimmerman, David Costello, “Impedance-based fault location experience”,  Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Pullman, WA USA.  [93] Zurada  J.  M  (1992)  Introduction to Artificial Neural Systems,  PWS  Publishing  Company, 1992.  [94] Fabrication and Professional, 2008.  Testing, Communication Engineering,  McGraw­Hill  [95] Zhihong Chen and Jean­Claud Maun (2000) Artificial neural network approach to single-ended fault locator for transmission lines, Power  Systems,  IEEE  Transactions on , vol.15, no.1, pp. 370­375, 2000.  [96] W.  Zhao,  Y.  H.  Song,  W.  R.  Chen  (2001)  Improved GPS travelling wave fault locator for power cables by using wavelet analysis,  International  Journal  of  Electrical Power & Energy Systems, Vol. 23, 5, June 2001, pp. 403 ­ 411.  [97] S.H., Horowitz, A.G. Phadke (2008) Power System Relaying, 3rd edition, Wiley.  [98] Kuncheva,  L.I.  (2004).  Combining Pattern Classifiers:  Methods and  Algorithms,  Wiley­Interscience, Hoboken, NJ.   [99] Chow,  C.K.  (1965)  Statistical independence and threshold functions,  IEEE  Transactions on Electronic Computers, 14(1), pp. 66–68.  [100] Siwek  K.;  Osowski  S.  (2007)  "Short Term Load Forecasting Model in the Power System Using Ensemble of Predictors,"  Instrumentation  and  Measurement  Technology Conference Proceedings (IEEE­IMTC 2007), pp. 1 – 6.   [101] Giacinto,  G.,  Roli,  F.  and  Fumera,  G.  (2000)  Design of effective multiple classifier systems by clustering of classifiers,  15th  International  Conference  on  Pattern Recognition, Barcelona, Spain, Vol. 2, pp. 160–163.  [102] J. A. C. B. Silva, K. M. Silva,W.L.A.Neves, B. A. Souza, F. B. Costa (2012)  Sampling frequency influence at fault locations using algorithms based on artificial neural networks, 2012 Fourth World Congress on Nature and Biologically Inspired  Computing (NaBIC). pp 15­19.   [103] Ljupko  Teklié,  Božidar  Filipovié­Greié  (2013)  Artificial neural network approach for locating faults in power transmission system, EuroCon 2013, 1­4 July  2013, Zagreg, Croatia, pp 1425­1430.   - 108 - Tài liệu tham khảo [104] Hagh, M.T; Razi, K; Taghizadeh, H (2007) Fault classification and location of power transmission lines using artificial neural network,  Power  Engineering  Conference, 2007. IPEC 2007. International. 3­6 Dec. 2007. pp 1109­1114   [105] R.K.  Aggarwal,  S.L.  Blond,  P.  Beaumont,  G.  Baber,  F.  Kawano,  S.  Miura  (20120  High frequency fault location method for transmission lines based on artificial neural network and genetic algorithm using current signals only,  Developments in Power Systems Protection, 2012. DPSP 2012. 11th International  Conference on   [106] Anamika Jain, A.S.Thoke MIEEE, Ebha Koley and R. N. Patel MIEEE (2009)  Fault classification and fault distance location of double circuit transmission lines for phase to phase faults using only one terminal data, Power Systems, 2009. ICPS  '09. International Conference on, 27­29 Dec. 2009   [107] Joorabian,  M  (2000)  Artificial neural network based fault locator for EHV transmission system,  Electrotechnical  Conference,  2000.  MELECON  2000.  10th  Mediterranean  (Volume:3). 29­31 May 2000. pp 1003­1006   [108] Kapildev  Lout,  Raj  K.  Aggarwal  (2012)  A feedforward Artificial Neural Network approach to fault classification and location on a 132kV transmission line using current signals only,  Universities  Power  Engineering  Conference  (UPEC),  2012 4­7th International   [109] Xiangning  Lin,  Peng  Mao  ,  Hanli  Weng,  Bin  Wang,  Z  Q  Bo  and  A  Klimek   (2007)  Study on Fault Location for High Voltage Overhead Transmission Lines Based on Neural Network System,  Intelligent  Systems  Applications  to  Power  Systems, 2007. ISAP 2007. International Conference on, 5­8 Nov. 2007.   [110] Per  Printz  Madsen  (1994)  Neural Network for combining Linear and NonLinear modelling of Dynamic Systems,  Neural  Networks,  1994.  IEEE  World  Congress  on  Computational  Intelligence,  1994  IEEE  International  Conference  on  (Volume:7 ), pp 4541­4546.  [111] S.  Sajedi,  F.  Khalifeh,  Z.  Khalifeh,  T.  Karimi  (2011)  Application Of Wavelet Transform For Identification Of Fault Location On Transmission Lines, Australian  Journal of Basic and Applied Sciences, 5(12): 1428­1432, 2011.      - 109 - Danh mục cơng trình cơng bố luận án DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1.   Trương Tuấn Anh, Trần Hồi Linh (2011) Ứng dụng mạng nơron nhận dạng cố đường dây dài truyền tải. Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ các trường Đại  học Kỹ thuật, số 81, trang 42­46, Hà Nội.  2.   Trần Hồi Linh, Trương Tuấn Anh (2011) Ứng dụng wavelet daubechies phát thời điểm cố ngắn mạch đường dây dài. Hội nghị tồn quốc về Điều  khiển và Tự động hố VCCA­2011, Trang 393­398, Hà Nội.  3.    Tran  Hoai  Linh,  Truong  Tuan  Anh,  David  Cartes  (2012)  Detection of Two-Phase Shortage Fault Event on Transmission Line by Using Daubechies wavelets.  International  Symposium  on  Technology  for  Sustainability,  November  21–24,  2012, Swissôtel Le Concorde, Bangkok, Thailand, pp 164­167.  4.    Truong  Tuan  Anh,  Tran  Hoai  Linh,  Pham  Hong  Thinh  (2013)  Two-Phase short circuit fault detections for transmission line by using artificial Neural Networks.  Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ các trường Đại học Kỹ thuật, (đã nhận đăng), Hà  Nội.   5.      Trương  Tuấn  Anh,  Trần  Hoài  Linh,  Đinh  Văn  Nhượng  (2013)  Phối hợp mạng nơron phương pháp tổng trở để xác định vị trí cố ngắn mạch đường dây tải điện.  Hội  nghị  tồn  quốc  về  Điều  khiển  và  Tự  động  hố  VCCA­2013,  Trang  663­669, Đà Nẵng.  - 110 - Phụ lục PHỤ LỤC Phụ lục Thông số đường dây 110kV Yên Bái - Khánh Hịa  Điện áp đầu nguồn: Uđm = 225kV    Thơng số máy biến áp tự ngẫu:  ­ Cơng suất định mức Sđm = 125/125/25 MVA.  ­ Điện áp định mức Uđm = 225/115/23 kV.  ­ Sơ đồ đấu dây: Y0 TN/Δ­11  ­ Điện áp ngắn mạch: UNC­T = 10,7%; UNC­H = 33,8%; UNT­H = 19,9%.  ­ Tổn thất cơng suất khơng tải ở Uđm: ΔP0 = 38kW.  ­ Dịng điện khơng tải ở Uđm: I0 = 0,03%.Iđm  ­ Tổn thất khi đầy tải ΔPNC­H = 297kW.   Chiều dài đường dây: l = 118,5km   Tiết diện dây dẫn: AC ­ 185/29  ­ Điện trở đơn vị: r0 = 0,162 (/km)  ­ Bán kính phần lõi thép: 0,345 (cm)  ­ Bán kính phần nhơm: 0,94 (cm)   Thơng số tải 3 pha: U = 110kV, Stải = 99,1 (MVA); cos = 0,85   Dây chống sét C50:  ­ Điện trở đơn vị: r0 = 0,225 (/km).  ­ Bán kính phần lõi Thép: 0,115 (cm).  ­ Bán kính dây dẫn: 0,46 (cm).   Thơng số cột:   Bảng PL1.1 Thơng số cột đường dây 110kV Yên Bái - Khánh Hòa STT  Pha  Pha ­ Cột  (m)  1  A  2,5  23  22  2  B  2,5  18,5  17,5  3  C  2,5  14  13  0  Chống sét  0  26  25  Pha ­ Đất (m)  Độ võng Pha ­ Đất (m)    - 111 - Phụ lục Phụ lục Phiếu chỉnh định Rơle thiết bị tự động đường dây 110kV n Bái - Khánh Hịa Hình bìa của phiếu chỉnh định Rơle và thiết bị tự động, hình PL2.1):     Hình PL2.1: Phiếu chỉnh định Rơle thiết bị tự động Một  số  thơng số  cài đặt  cho rơle 7SA522  cho đường dây 110kV n  Bái  ­ Khánh  Hịa  được thiết lập như sau:  ­ 0201  CT Starpoint                         towards Line  ­ 0203  Rated Primary Voltage                  115.0 kV  ­ 0204  Rated Secondary Voltage (L­L)            110V  ­ 0205  CT Rated Primary Current               800 A  ­ 0206  CT Rated Secondary Current              1 A  ­ 1110  Line Reactance per length unit            0.3160 (/km)  ­ 1111  Line length                          118.5 km  ­ 1201  21 Distance protection is:                on  ­ 1301  Operating mode Z1                    Forward  - 112 - Phụ lục ­ 1302  R(Z1), Resistance for ph­ph­faults          10.0   ­ 1303  X(Z1), Reactance                      13.3   ­ 1304  RG(Z1), Resistance for ph­gnd­faults       19.0   ­ 1305  T1­1phase, delay for single phase faults      0.00 sec  ­ 1306  T1multi­ph, delay for multi phase faults      0.00 sec  ­ 1311  Operating mode Z2                    Forward  ­ 1312  R(Z2), Resistance for ph­ph­faults          48.0   ­ 1313  X(Z2), Reactance                      45.0   ­ 1314  RG(Z2), Resistance for ph­gnd­faults       80.0   ­ 1315  T2­1phase, delay for single phase faults      1.00 sec  ­ 1316  T2multi­ph, delay for multi phase faults      1.00 sec  ­ 1321  Operating mode Z3                    Forward  ­ 1322  R(Z3), Resistance for ph­ph­faults          60.0   ­ 1323  X(Z3), Reactance                      60.0   ­ 1324  RG(Z3), Resistance for ph­gnd­faults       100.0   ­ 1325  T3, delay                            3.00 sec  ­ 1331  Operating mode Z4                    Inactive  ­ 1341  Operating mode Z5                    Inactive  ­ 1351  Operating mode Z1B (overrreach zone)      Forward  ­ 1352  R(Z1B), Resistance for ph­ph­faults        48.0   ­ 1353  X(Z1B), Reactance                    45.0   ­ 1354  RG(Z1B), Resistance for ph­gnd­faults      80.0   ­ 1355  T1B­1phase, delay for single phase faults    0.00 sec  ­ 1356  T1Bmulti­ph, delay for multi phase faults    0.00 sec            - 113 - Phụ lục Phụ lục Thông số cài đặt mơ hình ATP/EMTP  Nguồn điện pha: Sources/ AC-3ph type 14: ­  Điện áp nguồn điện 115kV: Điện áp nhập cho mơ hình:    U 225   183,712 (kV )                       = 183712 (V)  ­  Tần số: 50 Hz    Hình PL3.1: Nhập thơng số cho nguồn điện ATP/EMTP ­  Tổng trở sóng: ZC = 300 (Ω)    ­  Điện cảm nguồn tương đương phía 110kV:   ­  Điện cảm thứ tự thuận:  I N(3)  2500  (A)    I N(3)  U hd /   X1 - 114 - (kA)  Phụ lục U hd / 115 /   0,026558   2500 I N(3) X1 0,026558 L1    8, 45796 105      f  2,14  50 X1        = 84,5796  (kΩ)  (kH)  (mH)  ­  Điện cảm thứ tự không:  I N(1)  2200  (A)  I N(1)      X0   U hd /   X1  X  X (kA)   U hd / 3 115 /  X1    0, 026558  (1)   2200 IN                                         0,03742 X0 0,03742 L0    1,195 104      f  2,14  50   = 119,523  Hình PL3.2: Nhập thơng số cho điện cảm nguồn điện ATP/EMTP  Máy biến áp tự ngẫu pha: Các thông số cho trước:  VC   225 kV;  VL   115 kV;  VT   23 kV   Z HL   10, 7 %;   Z HT   33,8 %;    Z LT   19,9 %;   Tính tốn cho mơ hình máy biến áp tự ngẫu BCTRAN:  2  VH   225   Z HL     10,7%     44,768%    225  115   VH  VL  Z*LT   Z LT  19,9%   - 115 - (kH)  (mH)    * Z HL (kΩ)  Phụ lục * Z HT  Z HT  VH  VL VH VL  Z   Z   HL LT VH  VL VH  VL (VH  VL )2 225 115 225 115  10,7%   19,9%    225  115 225  115 (225  115)        = 72, 279%  21,886%  20,8%  73,36%        = 33,8%     Thiết bị đo dòng điện pha (Probe Current) điện áp pha (Probe Volt):   Hình PL3.3: Thiết lập thiết bị đo dòng áp pha ATP/EMTP  Thiết bị tách mạch pha (Splitter phase) - 116 - Phụ lục  Thiết bị chuyển mạch có điều khiển theo thời gian (Switch time controlled): ­  T­cl = 0,04 (s): Thời gian bắt đầu đóng của thiết bị chuyển mạch tạo trường  hợp ngắn mạch 1 pha (pha A nối với đất).  ­  T­op = 0,2 (s): Thời gian bắt đầu mở của thiết bị chuyển mạch.    Hình PL3.4: Thiết lập thông số thiết bị chuyển mạch ATP/EMTP  Đường dây khơng mơ tả theo mơ hình đường dây LCC: Trong  luận  án  sẽ  sử  dụng  mô  hình  PI  để  mơ  phỏng  đường  dây.  Bên  cạnh  đó  một  chức năng khá hữu ích của ATP/EMTP là đường dây có thể được mơ tả thơng qua các dữ  liệu hình học và vật liệu của đường dây chứ khơng cần phải tự tính tốn trước các thơng số.  Khai báo Model: ­  Đường dây trên khơng 3 pha (Overhead Line 3 ph).  ­  Hiệu ứng mặt ngồi (Skin effect).  ­  Mơ hình thơng số dải (Model ­ PI).  ­  Điện trở suất của đất (Rho = 100 *m).  ­  Tấn số (Freg. init = 0.01 Hz).  ­  Chiều dài đường dây (km):  tùy theo chế độ mơ phỏng, nếu chiều dài đường  dây là l, thì chiều dài từ đầu đường dây đến vị trí sự cố là x thì đoạn đường  dây cịn lại sẽ là l-x.  - 117 - Phụ lục   Hình PL3.5: Thiết lập thơng số cho mơ hình đường dây LCC ATP/EMTP Khai báo thông số đường dây menu Data LCC:   Hình PL3.6: Thiết lập liệu đường dây LCC ATP/EMTP ­  Thứ tự pha: pha A (1), pha B(2), pha C(3), dây chống sét (0)  ­  Thông  số  của  các  pha:  bán  kính  phần  lõi  dây  dẫn  (Rin),  bán  kính  dây  dẫn  (Rout), điện trở trên một đơn vị chiều dài dây dẫn (Resis), khoảng cách   từ  các dây dẫn đến cột (Horiz), khoảng cách từ các dây dẫn đến đất (Vtower),  khoảng cách từ điểm thấp nhất giữa hai khoảng cột của các dây dẫn đến đất  (Vmid). Các thơng số kết cấu cột cho trong Phụ lục 1.   Thông số tải đường dây: điện áp dây U = 110 kV; Công suất tải 3 pha Stải =  99,1 (MVA); hệ số công suất cos = 0,85.  - 118 - Phụ lục ­  Phụ tải ở chế độ làm việc lớn nhất: Smax = 99,1 (MVA):    P1 pha   Smax  cos   /   99,1  0,85  /  28,08   I    P1 pha U cos  Z     28,08  0,3   110  0,85 (MW)  (kA)  U 110   366,667   I 0,3 (Ω)    R  Z  cos  =366,667  0,85=311,667   (Ω)    X  Z  sin  =366,667  0,5267=193,154   (Ω)    L X 2 f  193,154  0, 615  (H) = 615   3,14  50 (mH)    Hình PL3.7: Thiết lập liệu cho mơ hình tải Smax ATP/EMTP ­  Phụ tải ở chế độ làm việc: S50% = 50%Smax:    P1 pha   S 50%  cos   /   49,55  0,85  /  14,0392   I    P1 pha U cos  Z     14,0392  0,15   110  0,85 U 110   733,333   I 0,15 (MW)  (kA)  (Ω)    R  Z  cos  =733,333  0,85=623,333   (Ω)    X  Z  sin  =733,333  0,5267=386,246   (Ω)    L X 2 f  386, 246  1, 23  (H) = 1230,08   3,14  50 - 119 - (mH)  Phụ lục   Hình PL3.8: Thiết lập liệu cho mơ hình tải S50% ATP/EMTP ­  Phụ tải ở chế độ làm việc: S30% = 30%Smax:    P1 pha   S30%  cos   /   29,73  0,85  /  8, 4235   I    P1 pha U cos  Z     8, 4235  0,09   110  0,85 U 110   1222, 222   I 0,09 (MW)  (kA)  (Ω)    R  Z  cos  =1222,222  0,85=1038,889   (Ω)    X  Z  sin  =1222,222  0,5267=643,744   (Ω)    L X 2 f  643,744  2,05  (H) = 2050,14   3,14  50 Hình PL3.9: Thiết lập liệu cho mơ hình tải S30% ATP/EMTP - 120 - (mH)  Phụ lục  Điện trở cố, thực mô với trường hợp: ­  Ngắn mạch trực tiếp: Rsc = 0 ()  ­  Ngắn mạch qua điện trở ngắn mạch: Rsc = 1, 2, 3, 4, 5 ()    Hình PL3.10: Thiết lập liệu cho mơ hình điện trở cố ATP/EMTP   - 121 - ... quan phương pháp xác định vị trí cố đường dây tải điện 1.2 Một số phương pháp xác định vị trí cố Các? ?phương? ?pháp? ?xác? ?định? ?vị? ?trí? ?sự? ?cố? ?trên? ?đường? ?dây? ?truyền? ?tải? ?điện? ?đã được quan  tâm  và  nghiên? ?... Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN  ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 7  1.1. Ý nghĩa của bài tốn? ?xác? ?định? ?vị? ?trí? ?sự? ?cố 7  1.2. Một số? ?phương? ?pháp? ?xác? ?định? ?vị? ?trí? ?sự? ?cố ... định vị trí cố đường dây tải điện Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 1.1 Ý nghĩa toán xác định vị trí cố Ngày nay, có rất nhiều nhà máy? ?điện? ?mới được xây dựng cũng như việc hình thành