Đề xuất thuật toán chẩn đoán sự cố cho lưới điện phân phối áp dụng tại công ty điện lực gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN ĐỨC TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC TÙNG KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA ĐỀ XUẤT THUẬT TỐN CHẨN ĐỐN SỰ CỐ CHO C C LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI R L T CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI DU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA K37 Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC TÙNG ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ CHO C C LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI R L T CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI DU Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 8520216 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ TIẾN DŨNG Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tự thân thực Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Học viên C C DU R L T Nguyễn Đức Tùng TĨM TẮT ĐỀ XUẤT THUẬT TỐN CHẨN ĐỐN SỰ CỐ CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI Học viên : Nguyễn Đức Tùng Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số : Khóa K37 - Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Trong bối cảnh công nghiệp phát triển mạnh mẽ đất nƣớc, ngành điện ngành tiên phong mang trách nhiệm cao phục vụ cho toàn xã hội Trong hệ thống lƣới điện phân phối thành phần cốt lõi ngành điện lực Việt Nam, để phục vụ cho sản xuất, tiêu dùng công nghiệp dân dụng lƣới điện phân phối ln phải phát triển khơng ngừng thiết bị hệ thống ngày nhiều nằm địa hình phức tạp khác nhau, với mở rộng phát triển nhƣ khơng tránh khỏi cố bất thƣờng xảy mà tần suất xảy ngày tăng nhiều yếu tố khác nhƣ: địa hình, yếu tố thời tiết, thiết bị bị xuống cấp hƣ hỏng, cá phƣơng tiện giao thông xâm hại đến lƣới điện… Chính cố bất thƣờng xảy nhiều đa dạng nên việc xác định đƣợc vị trí cố nhận biết lỗi xảy điều quan trọng việc quản lý vận hành hệ thống lƣới điện phân phối để đảm bảo cung cấp điện mang hiệu cho ngƣời tiêu dùng Từ vấn đề nhu cầu tại, tác giả định chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xây dựng thuật toán tự động chẩn đoán lỗi lƣới điện phân phối” nhằm nâng cao hiệu vận hành hệ thống Đề tài giúp cho ngƣời vận hành nhanh chóng xác định vị trí lỗi xảy loại lỗi vị trí để có phƣơng án khắc phục cố nhanh giúp thời gian tìm cố giảm giảm nhân lực cho việc tìm cố lƣới Từ khóa – Vận hành hệ thống lƣới điện phân phối; vị trí cố lƣới điện; mơ phỏng… OFFER THE FAULT LOCATION ALGORITHM IN THE DISTRIBUTION SYSTEMS ELECTRICITY APPLICATION AT GIA LAI POWER COMPANY Abstract: During operating distribution power systems, current occurrences(fault/unexpected object) happen frequently due to the specific characteristics of the system such as low level of….huge amount of cables/ devices and especially complicated terrain.There are numerous reasons that lead to instabilities: break-downs in the…violation by transports to distribution power system: animals, trees, weather factors (thunderstorms, cyclones, ),reduction of elements…, asymmetric load Therefore, finding for locations and causes of faults is a crucial requirement in operating distribution system nowadays Owing to the mentioned pratical requirements, the author decides to choose the subject of “research to build the fault location algorithm in the distribution systems” This subject gives a suggestion about solutions for locating faults in power system in order to operate more flexibly and reduce the required amount of time to fix them Key words – Distribution system operation, fault location, simulation… C C DU R L T MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… …… LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỰ C C R L T ĐỘNG CHẨN ĐOÁN LỖI TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI………………….…3 DU 1.1.Tổng quan tự động hóa lƣới điện phân phối 1.2.Giới thiệu hệ thống SCADA Trung tâm điều khiển GLPC 1.3.Đặc điểm lƣới điện dạng cố lƣới điện phân phối GLPC 25 1.4.Các loại lỗi thƣờng xảy 25 CHƢƠNG II MƠ TẢ TỐN HỌC CỦA MỘT PHẦN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ LỖI PHA CHẠM ĐẤT CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG 30 2.1.Mơ tả tốn học lƣới điện đơn giản 30 2.2.Mô tả toán học lƣới điện xảy lỗi chạm đất 31 2.3.Hệ thống pha không đối xứng 33 2.4.Tổng quan phƣơng pháp chẩn đoán lỗi lƣới điện phân phối 34 CHƢƠNG III ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN VÀ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI 38 3.1.Đặt vấn đề, tổng quan cơng trình nghiên cứu trƣớc 38 3.2.Các kỹ chuẩn đoán lỗi 39 3.3.Đề xuất thuật toán dạng tổng quát 40 CHƢƠNG IV KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 46 4.1.Sơ đồ mô số liệu mô 46 4.2.Mô Matlab Simulink trƣờng hợp hoạt động bình thƣờng 47 4.3.Mơ Matlab Simulink trƣờng hợp lỗi 50 4.4.Mô kiểm chứng thuật toán tự động chẩn đoán lỗi đề tài đề xuất 56 4.5.Kiểm nghiệm liệu thực tế (quá khứ) 57 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI VÀ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ 59 C C DU R L T DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG 1.1.GIẢ LẬP CÁC VỊ TRÍ LỖI TƢƠNG ỨNG VỚI RF = 30Ω 56 BẢNG 1.2.GIẢ LẬP CÁC VỊ TRÍ LỖI TƢƠNG ỨNG VỚI RF = 50Ω 57 BẢNG 1.3.DỮ LIỆU QUÁ KHỨ VỀ KHOẢNG CÁCH VỊ TRÍ LỖI CỦA XUẤT TUYẾN 58 BẢNG 1.4.BẢNG DỮ LIỆU MÔ PHỎNG DỰA TRÊN SỐ LIỆU QUÁ KHỨ Ở BẢNG TRÊN 58 C C DU R L T DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH 1.1.QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HÌNH 1.2 SƠ ĐỒ QUẢN LÍ VÀ TRAO ĐỔI THƠNG TIN CỦA HỆ THỐNG SCADA HÌNH 1.3.CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG SCADA HÌNH 1.4.CÁC THÀNH PHẦN RTU HÌNH 1.5.MÀN HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SCADA HÌNH 1.6 .TRUYỀN DỮ LIỆU TỪ RTU ĐẾN IEDS VÀ CÁC BỘ TẬP TRUNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ IEDS……………………………………………………………………………………… HÌNH 1.7.GIAO DIỆN PHẦN MỀM SYS600 CỦA ABB 11 HÌNH 1.8.GIAO DIỆN PHẦN MỀM DMS600 CỦA ABB 12 HÌNH 1.9.HỆ THỐNG GIÁM SÁT MINISCADA 12 HÌNH 1.10.CHỨC NĂNG CHÍNH MINISCADA 16 HÌNH 1.11.TỔNG QUAN HỆ THỐNG MINISCADA TP PLEIKU (GIA LAI) 17 HÌNH 1.12.GIAO DIỆN NGƢỜI DÙNG MONITOR PRO 19 HÌNH 1.13.VÍ DỤ HIỂN THỊ Q TRÌNH TRẠM BIẾN ÁP TRONG MICROSCADA 19 HÌNH 1.14.VÍ DỤ MÀN HÌNH HIỂN THỊ SỰ KIỆN MICROSCADA 20 HÌNH 1.15.VÍ DỤ MÀN HÌNH HIỂN THỊ HỆ THỐNG CẢNH BÁO MICROSCADA 21 HÌNH 1.16.MƢA BÃO LÀM CÂY QUẸT VÀO LƢỚI ĐIỆN VÀ GIÔNG SÉT 26 HÌNH 1.17.PHƢƠNG TIỆN CƠ GIỚI VÀ CÂY TRỒNG VI PHẠM KHOẢNG CÁCH GÂY SỰ CỐ 27 HÌNH 1.18.ĐỘNG VẬT, BỊ SÁT GÂY NGẮN MẠCH PHA-PHA, PHA-ĐẤT 29 HÌNH 1.19.PHÁT NHIỆT DO TIẾP XÚC KÉM TẠI MBA VÀ KẸP CÁP NGẦM 28 HÌNH 2.1.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỂN HÌNH 30 HÌNH 2.2.SƠ ĐỒ LỖI CHẠM ĐẤT MỘT PHA TRONG HỆ THỐNG BA PHA CÂN BẰNG 32 HÌNH 2.3.SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THAY THẾ LỖI CHẠM ĐẤT MỘT PHA 33 HÌNH 2.4.HỆ THỐNG PHA KHÔNG CÂN BẰNG 34 HÌNH 2.5.MỘT LỖI TRÊN ĐƢỜNG TRUYỀN CĨ HAI NGUỒN 35 HÌNH 2.6.SƠ ĐỒ NGẮN MẠCH DỰA TRÊN XẾP CHỒNG CÁC THÀNH PHẦN 37 HÌNH 3.1.CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUẨN ĐỐN VỊ TRÍ SỰ CỐ 39 HÌNH 3.2.SƠ ĐỒ CHẠM ĐẤT MỘT PHA TRONG HỆ THỐNG BA PHA 40 HÌNH 3.3.ẢNH HƢỞNG HAI MẠCH SONG SONG 40 HÌNH 3.4.HỆ THỐNG MƠ HÌNH LƢỚI ĐIỆN ÁP DỤNG C C DU R L T HÌNH 4.1.MƠ HÌNH MƠ PHỎNG XUẤT TUYẾN LƢỚI CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI 46 HÌNH 4.2.MƠ HÌNH MƠ PHỎNG CÁC VỊ TRÍ LỖI TRÊN XUẤT TUYẾN 46 HÌNH 4.3.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP XUẤT TUYẾN BÌNH THƢỜNG 48 HÌNH 4.4.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L2 TRONG TRƢỜNG HỢP XUẤT TUYẾN BÌNH THƢỜNG 48 HÌNH 4.5 KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP XUẤT TUYẾN BÌNH THƢỜNG HÌNH 4.6 KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L3 TRONG TRƢỜNG HỢP XUẤT TUYẾN BÌNH THƢỜNG HÌNH 4.7 KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 50 HÌNH 4.8 KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L2 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 51 HÌNH 4.9 KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L3 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 51 HÌNH 4.10 KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 51 HÌNH 4.11 KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L2 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 52 HÌNH 4.12 KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L3 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ NHẤT 51 HÌNH 4.13 KHOẢNG CÁCH VỊ TRÍ LỖI THỨ NHẤT 52 HÌNH 4.14.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L3 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HAI 53 HÌNH 4.15.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L2 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HAI 53 HÌNH 4.16.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HAI 54 HÌNH 4.17.KẾT QUẢ DỊNG ĐIỆN TẠI VỊ TRÍ L3 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HAI 54 HÌNH 4.18.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L2 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HA 55 HÌNH 4.19.KẾT QUẢ ĐIỆN ÁP TẠI VỊ TRÍ L1 TRONG TRƢỜNG HỢP LỖI THỨ HAI 55 C C DU R L T MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong trình vận hành hệ thống lƣới điện phân phối Công ty Điện lực Gia Lai, cố bất thƣờng xảy ngày đa dạng tần suất xảy ngày dày đặc Lƣới điện phân phối với độ dự trữ cách điện không tốt, số lƣợng đƣờng dây, thiết bị nhiều phân bố nhiều địa hình khác Nên có nhiều yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu hệ thống lƣới điện: Yếu tố thời tiết, hƣ hỏng cố đƣờng dây thiết bị, phƣơng tiện giao thơng xâm hại cơng trình lƣới điện, cối, động vật từ phụ tải khơng đối xứng… Vì vậy, việc xác định loại lỗi vị trí lỗi nhanh chóng yêu cầu lớn việc vận hành lƣới điện phân phối để giảm thiểu thời gian nhân lực cho việc dị tìm lỗi nhƣ xác định vị trí cố để giải cố nhanh chóng Từ nhu cầu mà Công ty Điện lực Gia Lai cần thiết vận hành, tác giả định chọn đề tài nghiên cứu: “Đề xuất thuật toán chẩn đoán cố cho lƣới điện phân phối áp dụng Công ty Điện lực Gia Lai" Đề tài đƣa thuật tốn để chuẩn đốn lỗi vị trí lỗi dựa hệ thống SCADA có Cơng ty Điện lực Gia Lai để giúp vận hành hiệu nâng cao độ ổn định hệ thống xử lý cố nhanh chóng C C R L T II DU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Dựa điều kiện vận hành, kỹ sƣ vận hành chủ yếu dựa kinh nghiệm vận hành lâu năm để phân tích số liệu từ Rơ Le hệ thống SCADA gửi khoanh vùng vị trí lỗi với bán kính lớn sau dị tìm trƣờng Tuy nhiên việc khai thác dựa số liệu từ Rơ le hệ thống SCADA khơng có hiệu cao lƣới điện phân phối nằm địa hình phức tạp, nhiều thời gian cho việc tìm lỗi xử lý cố lỗi Vậy nên, đề tài tác giả đƣa chƣơng trình thuật toán vào để tự động xử lý liệu từ hệ thống cách nhanh chóng để giúp Cơng ty Điện lực Gia Lai xác định vị trí cố kịp thời để khắc phục mà tìm kiếm bán kính rộng thời gian cho việc tìm kiếm vị trí lỗi để nhanh chóng khôi phục lại lƣới điện cho khách hàng III ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Lƣới điện phân phối với đặc tính thơng số vận hành trƣờng hợp vận hành bình thƣờng phát sinh lỗi Phân tích tình hình thực tế lƣới điện Công ty Điện lực Gia Lai quản lý vận hành Các trƣờng hợp cố lƣới điện phân phối e) Điện áp: figure(1) plot(Time.Time,V1); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L1'); legend('Pha A','Pha B','Pha C'); hold on figure(2) plot(Time.Time,V2); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L2'); R L T legend('Pha A','Pha B','Pha C'); hold on grid on DU figure(3) plot(Time.Time,V3); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L3'); legend('Pha A','Pha B','Pha C'); grid on C C f) Plot_current: figure(1) plot(Time.Time,V1); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L1'); legend('Pha A','Pha B','Pha C'); hold on figure(2) plot(Time.Time,V2); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L2'); R L T legend('Pha A','Pha B','Pha C'); hold on grid on DU figure(3) plot(Time.Time,V3); xlabel('Time(s)'); ylabel('Voltage(V)'); title('voltage L3'); legend('Pha A','Pha B','Pha C'); grid on C C C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... chọn đề tài nghiên cứu: ? ?Đề xuất thuật toán chẩn đoán cố cho lƣới điện phân phối áp dụng Công ty Điện lực Gia Lai" Đề tài đƣa thuật toán để chuẩn đoán lỗi vị trí lỗi dựa hệ thống SCADA có Cơng ty. .. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC TÙNG ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ CHO C C LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI R L T CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI DU Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Mã... đoán lỗi lƣới điện phân phối 34 CHƢƠNG III ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN VÀ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI 38 3.1.Đặt vấn đề, tổng quan cơng trình