Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện dựa trên mạng nơron MLP Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện dựa trên mạng nơron MLP Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện dựa trên mạng nơron MLP luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
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 mơ 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 ĐÃ CƠNG 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 công trình cơng bố luận án DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ 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 Hồi 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). Thông số cột: Bảng PL1.1 Thông 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 105 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 1,195 104 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 mơ 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. Thơng 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