Đề cương luận văn Định vị sự cố trên hệ thống điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGUYỄN SỸ HẢO ĐỀ TÀI ĐỀ CƯƠNG: ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TPHCM – Tháng 11 Năm 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGUYỄN SỸ HẢO ĐỀ TÀI ĐỀ CƯƠNG: ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 8520201 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TPHCM – Tháng 11 Năm 2021 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Võ Ngọc Điều dạy dỗ tâm huyết truyền đạt kiến thức quý giá cho em suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian làm đề cương, em trau dồi cho thân nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập nghiêm túc hiệu Đây chắn kiến thức có giá trị sâu sắc, hành trang để em vững bước sau Tuy nhiên, khả tiếp thu thực tế nhiều hạn hẹp, kiến thức chưa sâu rộng Mặc dù thân cố gắng chắn Đề cương luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong xem xét góp ý để Luận văn em hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2021 Học viên Nguyễn Sỹ Hảo Định vị cố đường dây truyền tải Trang ii Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 TÓM TẮT Hệ thống điện Việt Nam với cấp điện áp 500 kV, 220 kV, 110kV (lưới truyền tải) 35 kV, 22 kV (lưới phân phối) đầu tư xây dựng đủ mạnh cho liên kết tỉnh, liên kết vùng kể liên kết với nước láng giềng Lưới điện 220 kV trải rộng đến toàn 63 tỉnh, thành phố, đảm bảo truyền tải cung cấp điện cho phát triển kinh tế tỉnh, thành, địa phương toàn quốc Khối lượng đường dây truyền tải lớn trải rộng khắp vùng địa lý đã, đặt khó khăn, thử thách quản lý, vận hành an toàn, tin cậy cho hệ thống điện quốc gia Theo báo cáo tổng kết vận hành, thống kê số dạng cố vận hành lưới điện truyền tải thời gian vài năm vừa qua, bao gồm: Thứ nhất: Sự cố sét: Sự cố đường dây chủ yếu có nguyên nhân sét, chiếm khoảng 60 - 80% tổng số vụ cố đường dây Nguyên nhân xác định sét đánh trực tiếp vào dây chống sét với cường độ lớn vượt ngưỡng chịu đựng cách điện, gây phóng điện ngược chuỗi cách điện pha đường dây 500 kV 220 kV, kỳ mưa bão, giông sét tập trung miền Bắc miền Nam Ngoài ra, số đường dây vận hành lâu năm, hệ thống tiếp địa bị bào mịn, đứt khơng đảm bảo điện trở nối đất gây cản trở dịng sét; hệ thống tiếp địa hệ thống thoát sét chưa tăng cường Thứ hai: Sự cố đứt dây dẫn, dây chống sét, tụt lèo, đứt cách điện: Một nguyên nhân tồn nhà thầu xây dựng q trình thi cơng khơng xử lý tổn thương dây, thi cơng khơng quy trình, khơng thơng báo cho tư vấn giám sát biết, công tác nghiệm thu không phát Thứ ba: Sự cố dây lèo dao động chạm vào thân cột, vào xà; dây dẫn dao động chạm vào cây, vách núi, công trình ngồi hành lang Thứ tư: Sự cố q tải dây dẫn Chính thế, nói, cố xảy đường dây tránh khỏi, việc xác định vị trí cố xác, nhanh chóng có ý nghĩa quan trọng cho cơng tác khắc phục cố, giảm thiểu thời gian gián đoạn, đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn, tin cậy Trong đề cương này, em nghiên cứu phương pháp định vị cố đường dây Trong có phương pháp kinh điển: phương pháp dựa vào trở kháng, phương pháp sóng Định vị cố đường dây truyền tải Trang iii Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 lan truyền phương pháp dựa vào thuật tốn xử lý tín hiệu: phương pháp biến đổi sóng (wavelet), phương pháp biến đổi S miền tần số… Mỗi phương pháp có tồn ứng dụng định, từ phân tích, đánh giá, chọn phương án phù hợp đề nghiên cứu sâu hơn, làm tiền đề cho luận văn sau Định vị cố đường dây truyền tải Trang iv Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii I MỞ ĐẦU: 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu 3 Phạm vi đề cương II NỘI DUNG CHÍNH: Đề xuất phương pháp xác định cố đường dây: Phương pháp tính tốn dựa đo lường tổng trở: 2.1 Phương pháp điện kháng đơn: 2.2 Phương pháp Takagi: 2.3 Phương pháp Takagi cải tiến: 2.4 Kết luận phương pháp điện kháng đơn: 2.5 Phương pháp dùng mạng Nơron nhân tạo Định vị cố sóng lan truyền [10] 3.1 Các thơng số đường dây truyền sóng: 3.2 Truyền sóng hai mơi trường: 10 3.3 Các phương pháp xác định vị trí cố 12 3.4 Thực tiễn áp dụng phương pháp định vị cố đường dây truyền tải điện: 15 3.5 Giới thiệu công nghệ định vị cố số hãng giới 16 Phương pháp biến đổi Wavelet [4] 17 4.1 Khái niệm 17 4.2 Biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform-DWT) 18 4.3 Kỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi-Resolution Analysis-MRA) 19 Phương pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher 21 5.1 Tổng quan phương pháp 21 5.2 Ưu điểm khuyết điểm phương pháp 23 III LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ 23 Định vị cố đường dây truyền tải Trang v Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 IV ĐỀ RA MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG ÁN CHO BÀI LUẬN VĂN 24 Tên đề tài 24 Nhiệm vụ nội dung luận văn 24 V TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 Định vị cố đường dây truyền tải Trang vi Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình Sự cố xanh ngã vào đường dây địa bàn Quận Hình 2: Sự cố đường dây sét (nguồn EVN HCMC) Hình 3: Sự cố đường dây điện nước (nguồn: Báo nước ngồi) Hình 4: Xử lí cố diều .3 Hình 5: Mơ hình hai phương pháp tiêu biểu dùng để định vị cố Hình Mơ hình đường dây Hình 7: Sơ đồ cố hệ thống điện theo phương pháp Takagi Hình 8: Sóng lan truyền từ điểm cố .8 Hình 9: Thơng số rải đường dây dài Hình 10: Q trình truyền sóng hai mơi trường .10 Hình 11: Sơ đồ thay Petersen 11 Hình 12: Sự phản xạ nhiều lần sóng .12 Hình 13: Phương pháp kiểu A .12 Hình 14: Phương pháp kiểu B .13 Hình 15: Phương pháp kiểu C .13 Hình 16: Phương pháp kiểu D .14 Hình 17: Phương pháp kiểu E .14 Hình 18: Mơ hình sử dụng định vị cố SFL2000 15 Hình 19 Kết sau thử nghiệm Nippon đường dây 220 kV Thái Nguyên - Hà Giang (nguồn: Ban kỹ thuật Cty Truyền tải điện-NPT) 17 Hình 20: Hai lọc tần số cao tần số thấp kỹ thuật MRA 20 Hình 21: Quá trình phân ly bậc [13] 20 Hình 22: Quá trình phân ly bậc [13] 20 Hình 23: Quá trình phân ly bậc [13] 21 Hình 24: Sơ đồ phương trình Telegrapher 22 Định vị cố đường dây truyền tải Trang vii Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 I MỞ ĐẦU: Lí chọn đề tài Sự cố đường dây truyền tải gây gián đoạn cho khách hàng dẫn đến thiệt hại đáng kể cho kinh tế, đặc biệt ngành sản xuất công nghiệp Phát nhanh chóng xác vị trí cố bước việc xử lý cố đường dây, bảo đảm tính sẵn sàng cung cấp điện liên tục độ tin cậy Khi hệ thống đường dây truyền tải gặp cố, có số trường hợp, việc tìm kiếm vị trí cố phức tạp tuyến đường dây dài, địa hình tiếp cận khó khăn, đường giao thông không thuận lợi, nằm xa khu dân cư phải tổ chức tìm kiếm đêm ngày Phát dấu vết cố nguyên nhân gây cố thực tế điều không đơn giản, có cố dễ dàng nhân thấy mắt thường hình 1: Hình Sự cố xanh ngã vào đường dây địa bàn Quận Đồng thời, tồn số cố mà dấu vết trường khó phát phóng điện qua chuỗi sứ Do dấu vết phóng điện nhỏ, khơng thể thấy mắt thường quan sát từ phía Muốn phát cố này, đòi hỏi phải leo lên trụ để kiểm tra Không phát dấu vết trường khơng thể xác định vị trí ngun nhân cố Vì khơng có thơng tin ban đầu khoảng cách rơle báo (thường có sai số), người dân trình báo,…thì khó mà tập trung vào Định vị cố đường dây truyền tải Trang Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 khu vực nghi ngờ để tìm vị trí nguyên nhân gây cố để có phương án khắc phục kịp thời loại bỏ nguyên nhân tương lai Hình 2: Sự cố đường dây sét (nguồn EVN HCMC) Hình 3: Sự cố đường dây điện nước (nguồn: Báo nước ngoài) Định vị cố đường dây truyền tải Trang Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 Sơ đồ thay theo quy tắc Petersen: Hình 11: Sơ đồ thay Petersen Thành phần sóng khúc xạ: Hệ số phản xạ: Hệ số khúc xạ: Sự phản xạ nhiều lần sóng: Định vị cố đường dây truyền tải Trang 11 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 Hình 12: Sự phản xạ nhiều lần sóng Các hệ số phản xạ: Các hệ số khúc xạ: 3.3 Các phương pháp xác định vị trí cố Dựa vào phương pháp đo, định vị cố sóng truyền, chia thành loại khác nhau: Loại A, B, C, D, E Hoạt động loại đề dựa việc phân tích sóng điện từ nhận có cố diễn Trong đó, loại A, D, E sử dụng phổ biến a Phương pháp kiểu A Áp dụng cho đường dây có điểm cuối thiết bị định vị đặt đầu đường dây Khoảng cách đến điểm cố xác định qua việc phân tích sóng truyền ghi điểm cuối đường dây Sai lệch thời gian Δt xung cố ban đầu xung phản hồi tương ứng khoảng thời gian để xung từ điểm cuối đường dây đến điểm cố ngước lại Nguyên tắc sử dụng để tính tốn khoảng cách từ trạm A đến điểm cố Hình 13: Phương pháp kiểu A Trong đó: lsuco: khoảng cách điểm cố (m) t1: Thời gian sóng phản xạ lần thứ từ điểm cố đến A (s) Định vị cố đường dây truyền tải Trang 12 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 t2: Thời gian sóng phản xạ lần thứ từ điểm cố đến A (s) v: Vận tốc sóng (m/s) Sai số phương pháp bị ảnh hưởng bới điện trở cố, sai số loại bỏ việc sử dụng phương pháp kiểu D b Phương pháp kiểu B Áp dụng cho đường dây có thiết bị định vị đặt đầu Sóng truyền sinh cố chạy đầu A, B đường dây Vài micro giây sau cố, sóng truyền tới trạm A kích hoạt đếm thời gian Bộ đếm ngừng lại có tín hiệu sóng phản xạ từ trạm B gửi tới Hình 14: Phương pháp kiểu B c Phương pháp kiểu C Phương pháp sử dụng máy tạo xung đầu đường dây Thiết bị định vị phát xung truyền vào đường dây đến vị trí cố Lúc xuất xung phản xạ từ điểm cố chạy đầu phát Bằng việc tính toán lần phát nhận xung phản xạ, thiết bị tìm điểm cố Hình 15: Phương pháp kiểu C Trong đó: lsuco: khoảng cách đến điểm cố (m) t1: Thời gian từ trạm A đến điểm cố (s) t2: Thời gian từ điểm cố đến trạm A (s) v: Vận tốc sóng (m/s) Định vị cố đường dây truyền tải Trang 13 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 d Phương pháp kiểu D Tương tự kiểu B, để xác định xác vị trí cố, kiểu D đòi hỏi thiết bị định vị đầu đường dây phải đồng thời gian với (như sử dụng hệ thống GPS) Hình 16: Phương pháp kiểu D Trong đó: lsuco: khoảng cách đến điểm cố (m) tA: Thời gian sóng phản xạ từ điểm cố đến A (s) tB: Thời gian sóng phản xạ từ điểm cố đến B (s) v: Vận tốc sóng (m/s) e Phương pháp kiểu E Đối với phương pháp này, sóng truyền tạo máy cắt đường dây Tương tự kiểu C, sử dụng máy tạo xung, máy cắt lúc xem máy tạo xung riêng biệt Hình 17: Phương pháp kiểu E Trong đó: lsuco: khoảng cách đến điểm cố (m) t1: Thời gian từ điểm cố đến trạm A (s) t2: Thời gian xung tạo đến điểm cố (s) v: Vận tốc sóng (m/s) Định vị cố đường dây truyền tải Trang 14 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 3.4 Thực tiễn áp dụng phương pháp định vị cố đường dây truyền tải điện: Năm 2017, EVN có dự án lắp đặt thiết bị định vị cố sử dụng phương pháp truyền sóng (TWFL) Kinkei SFL-2000, SEL-400L cho đường dây 220kV, 500kV trạm biến áp Sơn Hà, Thành Mỹ, Hịa Khánh, Huế, Đơng Hà, Tam Kỳ, Dốc Sỏi Kế hoạch thực dự án tiến hành theo bước Bước thiết lập TWFL để hoạt động với phương pháp đầu đường dây Bước thứ hai đồng hóa TWFL đồng hồ Furuno GPS/GNSS sử dụng kênh thơng tin liên lạc định cấu hình Các TWFL gửi thơng tin sóng truyền đến máy chủ F/L để tính tốn khoảng cách cố theo phương pháp hai đầu đường dây, hiển thị kết gửi email cho đơn vị vận hành Bước thứ ba, PTC2 cài đặt, liên kết mạng truyền thông NPT TWFL Hình 18 Các TWFL nhận thơng tin sóng truyền từ xa để cung cấp vị trí cố tự động Độ xác SFL-2000 báo cáo 200m, độ xác SEL-400L báo cáo 2% Hình 18: Mơ hình sử dụng định vị cố SFL2000 Mặc dù TWFL công nhận giải pháp khắc phục đáng kể thiếu sót phương pháp điện kháng, SFL-2000 sử dụng bước Bởi vì, khơng có giao tiếp hai đầu đường dây việc tính tốn vị trí cố không tự động thực máy chủ F/L Do đó, khó khăn mà đơn vị vận hành gặp phải thu thập thủ công báo cáo kiện sóng truyền từ trạm biến áp Đồng thời, địi hỏi kỹ Định vị cố đường dây truyền tải Trang 15 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 phân biệt sóng phản xạ điểm cố, thời gian sóng truyền đến để tính tốn vị trí cố thủ cơng phương pháp đầu sóng phản xạ từ liền kề có cực tính với sóng phản xạ điểm cố thực, có khả xuất tình nhận dạng nhầm lẫn sóng khơng thể tránh khỏi Ngồi ra, tất công việc thực hỗ trợ chun gia có kinh nghiệm 3.5 Giới thiệu cơng nghệ định vị cố số hãng giới a.C ông nghệ định vị cố Isa (Italia): Đặc tính.Thiết bị định vị cố Isa hệ thống định vị cố sóng truyền TFS (Traveling Wave Fault LocationSystem) Sai số xác định khoảng cách điểm cố nhỏ 500 m Sai số tùy thuộcvào yếu tố sau đây: - Điện trở cố - Sai số máy biến dịng biến điện áp - Độ khơng xác tham số đường dây - Tình trạng trở kháng thứ tự “không” thay đổi theo độ ô nhiễm môi trường dọc theo hành lang tuyến đường dây - Dịng tải đường dây Cơng nghệ nhiều hãng xác định điểm cố cho đường dây không tải điện xoay chiều Riêng thiết bị Isa sử dụng cho trường hợp sau: - Đường dây truyền tải điện xoay chiều - Đường dây truyền tải điện cao áp chiều (HVDC) - Đường dây truyền tải có tụ bù nối tiếp - Các đường dây với nhánh T - Các đường dây cáp dây không - Đo khoảng cách cố cốmột pha chạm đất hệ thống phân phối trung tính khơng nối đất Nguyên lý định vị cố Thiết bị Isa sử dụng đồng thời nguyên lý xác định điểm cố cho thiết bị mình, bao gồm ba phương pháp sau: D, A, E b Công nghệ định vị cố hãng khác (Nippon, Kinkei, Hathaway, v.v.) Đặc tính: Sử dụng cho đường dây tải điện xoay chiều, không sử dụng cho đường dây tải điện chiều Sử dụng cho đường dây không, không sử dụng cho đường cáp Nguyên lý xác định khoảng cách điểm cố sử dụng phương pháp kiểu Định vị cố đường dây truyền tải Trang 16 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 D, không đo khoảng cách đến điểm cố gặp cố kiểu loại đứt dây hay tuột lèo không áp dụng cho đường dây cụt Tần số lấy mẫu 10 MHz (Kinkei) Tần số dải khoảng hẹp xung quanh trị số cố định, không thay đổi môđun, không phụ thuộc vào số kênh mơđun Hình 19 Kết sau thử nghiệm Nippon đường dây 220 kV Thái Nguyên Hà Giang (nguồn: Ban kỹ thuật Cty Truyền tải điện-NPT) Phương pháp biến đổi Wavelet [4] Vào kỷ 19, nhà toán học người Pháp Joseph Fourier chứng minh hàm tuần hồn biểu diển tổng xác định hàm mũ phức Phương pháp phân tích wavelet phương pháp phát triển dựa tảng lý thuyết Fourier Trong luận văn Alfred Haar năm 1909 từ “Wavelet” lần sử dụng Còn khái niệm wavelet dùng cho sách lý thuyết đưa Jean Morlet nhóm nghiên cứu Marseille thuộc Trung tâm Nghiên cứu Lý thuyết Vật lý Pháp Phương pháp phân tích wavelet phát triển phổ biến Y.Meyer đồng nghiệp ơng Thuật tốn dựa vào cơng trình nghiên cứu Stephane Mallat vào năm 1988 Từ đó, việc nghiên cứu wavelet trở nên mang tính quốc tế Mỹlà trongnhững quốc gia có nhà khoa học đầu lĩnh vực nghiên cứu như: Ingrid Daubechies, Ronald Coifman, Victor Wickerhauser 4.1 Khái niệm Biến đổi wavelet sử dụng để phân tích tín hiệu không cố định, tần số thayđổi theo thời gian Biến đổi wavelet liên tục (CWT) định nghĩa công thức (4.1): (4.1) Định vị cố đường dây truyền tải Trang 17 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 (4.2) Hàm (4.2) hàm cửa sổ gọi Wavelet mẹ (mother wavelet), a tỷ lệ b khoảng dịch, ψ*(t) liên hợp phức hàm Wavelet ψ(t) Thuật ngữ Wavelet nghĩa sóng Hàm Wavelet gốc nguyên mẫu để tạo nên hàm cửa sổ Thuật ngữ dịch (translation) liên quan với vị trí cửa sổ, cửa sổ dịch chuyển tín hiệu Thuật ngữ rõ ràng tương ứng với thông tin thời gian miền khai triển (transform domain) Tuy nhiên, khơng có tham số tần số biến đổi Fourier thời gian ngắn STFT (Short time Fourier Tranform) Thay cho tham số tần số, có khái niệm tỷ lệ, phép tốn mở rộng nén tín hiệu Các tỷ lệ nhỏ tương ứng với mở rộng hay giãn tín hiệu tỷ lệ lớn tương ứng để nén tín hiệu.Việc lấy tỷ lệ Wavelet mẹ cho phép so sánh rút đặc điểm xác tín hiệu Các Wavelet có tỷ lệ bé có khả trích phần biến thiên nhanh, có tần số cao (phần tinh), cịn tỷ lệ lớn trích phần biến thiên chậm, tần số thấp (phần thơ) tín hiệu 4.2 Biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform-DWT) Vì hàm Wavelet ψa, b(ω) định nghĩa điểm khônggian (a, b) nên rõ ràng việc áp dụng sởWavelet ψa,b(ω) dư thừa Dovậy, để giảm bớt dư thừa biến đổi Wavelet rời rạc (DWT) [11], [12] giới thiệu Biến đổi DWT dựa sở mã hoá băng con, thực dễ dàng,giảm thời gian tính toán tài nguyên yêu cầu Cơ sở DWT xây dựng từ năm 1976, kỹ thuật phân tích tín hiệu rời rạc phát triển Các nghiên cứu DWT thực lĩnh vực mã hóa tín hiệu tiếng nói cịn gọi mã hoá băng (sub-band coding) Năm1983, kỹ thuật tương tự kỹ thuật mã hoá băng phát triển gọi mã hố hình chóp (pyramidal coding) dẫn đến sơ đồ phân tích đa phân giải (MRA) Trong biến đổi Wavelet liên tục, tín hiệu phân tích sửdụng tập hợp hàm sở liên quan với hệ số tỷ lệ(a) hệ số tịnh tiến (b) Trong DWT, biểu diễn thời gian tỷ lệ tín hiệu số thu nhờ sử dụng kỹ thuật lọc số Tín hiệu phân tích qua lọc với tần số cắt khác tỷ lệ khác Chúng ta có hàm rời rạc f(n)và biến đổi Wavelet rời rạc DWT định nghĩa phương trình sau: Định vị cố đường dây truyền tải Trang 18 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 (4.3) Với ψj,k Wavelet rời rạc định nghĩa sau: (4.4) Các tham số a, b xác định: a = 2j, b = 2jk Biến đổi DWT biến đổi ngược tập hợp tương ứng mẫu xác định khung Wavelet: (4.5) Trong A B hai số dương gọi giới hạn khung (framebounds) Biến đổi ngược xác định sau: (4.6) Nếu giới hạn khung (framebounds) (3.5) A=B=1, phép biến đổi trực giao Đây tổng vô hạn theo số thời gian k số tỷ lệ j.Tuy nhiên tổng tính hữu hạn với sai sốrất nhỏtrong trường hợp hàmWavelet với toàn bộnăng lượng tập trung khoảng đó, phép tổng hữu hạn f(n) theo k với số xấp xỉ 4.3 Kỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi-Resolution Analysis-MRA) Kỹ thuật phân tích đa phân giải xem đặc điểm quan trọng kỹ thuật biến đổi wavelet rời rạc Thực tế phần lớn loại tín hiệu, thành phần thực quan trọng mang nét đặc trưng tín hiệu thành phần tần số thấp Thành phần tần số cao tín hiệu hiểu xem sắc thái khác tín hiệu Phân tích đa phân giải (MRA) giống lọc tần số thấp tần số cao[10] [13], tạo nên hai thành phần: Xấp xỉ chi tiết tín hiệu vào Thành phần xấp xỉ có hệ số tỷ lệ cao, tương ứng với tần số thấp Thành phần chi tiết có hệ số tỷ lệ thấp, tương ứng với tần số cao Định vị cố đường dây truyền tải Trang 19 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 Hình 20: Hai lọc tần số cao tần số thấp kỹ thuật MRA Với tín hiệu vào dạng sin nhiễu tần số cao,phân ly tín hiệu đầu vào lần gọi trình phân ly bậc Hình 21: Quá trình phân ly bậc [13] Tiếp tục q trình phân ly tín hiệu bậc Hình 22: Q trình phân ly bậc [13] Trong đó: - A1, A2 thành phần xấp xỉ bậc - D1, D2 thành phần chi tiết bậc bậc tương ứng Thực phân ly lần ta trình phân ly bậc 3: Định vị cố đường dây truyền tải Trang 20 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 Hình 23: Quá trình phân ly bậc [13] Phương pháp tránh lỗi thiết bị đồng thông tin từ hai đầu Việc lấy thơng tin từ đầu xử lý dễ dàng xác Tín hiệu thời ln tiềm ẩn nhiều tín hiệu bất thường, tín hiệu chứa nhiều thơng tin hữu ích Tuy nhiên, tốn vị trí ngắn mạch, thơng tin thống qua tần số định có ý nghĩa Do đó, tốn này, chúng tơi coi tín hiệu khơng cần thiết nhiễu Thuật toán lọc nhiễu áp dụng, tín hiệu phản hồi từ vị trí ngắn mạch xác định Từ xác định vị trí đoản mạch Thuật tốn dựa hệ số tương quan thu thông qua phép biến đổi wavelet tĩnh với nhiều mức độ phân giải Sau biến đổi wavelet tĩnh, sóng phân tích thành hai nhóm chính, nhóm hệ số xấp xỉ nhóm hệ thống đo xung kích Thơng thường, hệ số xấp xỉ chứa thành phần tần số thấp Các hệ số chi tiết chứa thông tin thành phần tần số cao Để xác định xuất cố mạch, hệ số gần thường sử dụng hệ số chi tiết sử dụng để xác định vị trí cố Phương pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher 5.1 Tổng quan phương pháp Phương pháp dựa vào đặc tính điện áp dịng điện hàm theo khoảng cách đường dây truyền tải thời gian [10] Những thơng số có quan hệ với thơng số đường dây nên gọi phương trình Telegrapher (5.1) Định vị cố đường dây truyền tải Trang 21 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 Với R, l, G, C điện trở, điện cảm, điện dẫn điện dung đường dây đơn vị chiều dài Hình 24: Sơ đồ phương trình Telegrapher Có thể giải phương trình điều kiện biên Hình 24 với việc thay thế: Cách giải: (5.2) Với điều kiện biên đầu gửi, VL=VS IL=IS (L tổng chiều dài), lời giải là: (5.3) Với việc ngắn mạch xảy điểm F, cách đầu nhận D km Đường dây chia thành hai phần đồng Phần đầu từ đầu phát đến F, SF với chiều dài (L-D) km Phần thứ hai từ đầu nhận đến F, RF với chiều dài D km Hai phần đường dây coi hai đường dây hồn chỉnh Nghĩa điện áp điểm đường dây hàm điện áp dòng điện cuối đường dây trạng thái bình thường Hơn nữa, điểm ngắn mạch F điện áp diễn tả qua hai tập liệu (VS, IS) (VR, IR) tương đương Do đó, từ phương trình (3.2) (3.3), điện áp điểm ngắn mạch cách đầu cuối D km diễn tả sau: Định vị cố đường dây truyền tải Trang 22 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 (5.4) Với VF điện áp điểm F, giải phương trình (3.4) cho kết khoảng cách D sau: (5.5) 5.2 Ưu điểm khuyết điểm phương pháp Ưu điểm: Mơ thí nghiệm thực tế, trực quan rõ ràng Kết thực mô tốt Nhược điểm: Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thực tế, nên độ xác khó xác định Sai số thiết bị đo mơ hình so với thực tế, nên độ xác khơng cao III LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ Với tầm quan trọng vận hành hệ thống điện, năm vừa qua có nhiều nghiên cứu,ứng dụng nhằm xác định vị trí cố đường dây truyền tải cách nhanh chóng Hiện tại, có nhiều phương pháp đưa để giải vấn đề như: phương pháp dựa vào trở kháng, phương pháp sóng lan truyền TW (Travelling wave), phương pháp biến đổi wavelet (sóng con), mạng nơron… So với phương pháp khác dựa nguyên lý tổng trở để tính tốn phương pháp sóng lan truyền kết hợp biến đổi wavelet có độ xác cao phương pháp khác không chịu ảnh hưởng từ yếu tố sau: + Thay đổi kích thước khoảng cách dây dẫn + Hoán chuyển dây dẫn Định vị cố đường dây truyền tải Trang 23 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 + Thay đổi cấu hình cột điện + Đường dây có rẽ nhánh + Tụ bù ngang Vấn đề xác định vị trí cố nghiên cứu từ nhiều thập niên có ý nghĩa quan trọng vận hành, điều khiển hệ thống điện Mục tiêu xác định nhanh xác vị trí, phần tử bị cố hệ thống điện ngày phức tạp, có nhiều nhánh rẽ để khắc phục đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện Để giải vấn đề phương pháp biến đổi wavelet phù hợp có độ xác cao IV ĐỀ RA MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG ÁN CHO BÀI LUẬN VĂN Tên đề tài Tên đề tài chọn “Xác định vị trí cố đường dây truyền tải phương pháp biến đổi wavelet” Trong đề tài này, em nghiên cứu việc áp dụng phép biến đổi Wavelet cho việc xác định vị trí ngắn mạch đường dây truyền tải cao Thông qua phần mềm Matlab Simulink mô đoạn đường dây thực tế để tiến hành lấy tín hiệu điện áp dịng điện nút xảy cố giả định để tiến hành tính tốn Từ kết này, em sử dụng phép biến đổi Wavelet để xác định tín hiệu thời gian sóng truyền từ điểm ngắn mạch hai đầu cuối đường dây sau tính tốn khoảng cách vị trí xảy ngắn mạch Để đánh giá tính khả thi phương pháp này, luận văn áp dụng phương pháp cho đường dây không thực tế Kết dùng để đánh giá độ xác độ thích hợp cho mơ hình thực tế Nhiệm vụ nội dung luận văn - Trình bày phương pháp biến đổi wavelet xác định vị trí cố đường dây - Tính tốn vị trí cố đường dây truyền tải thực tế phương pháp biến đổi wavelet - Qua kết tính tốn được, tiến hành đánh giá hiệu phương pháp Định vị cố đường dây truyền tải Trang 24 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 V TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thị Thanh Bình, Hồ Văn Hiến, Nguyễn Hồng Việt, “Thiết kế hệ thống điện” NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2004 [2] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh, Phạm Minh Toàn, Hà Trần Đức, “Cơng cụ phân tích Wavelet ứng dụng matlab” NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2005 [3] Nguyễn Hồng Việt, Phan Thị Thanh Bình, “Ngắn mạch ổn định hệ thống điện” NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2005 [4] Lê Tiến Thường,”Xử lý số tín hiệu wavelet” NXB Đại Học Quốc Gia [5] Phạm Văn Hòa, “Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện” NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 [6] M Misiti, Y Misiti, G Oppenheim, and J Poggi, “Wavelet Toolbox for Use with MATLAB, 1996,”Mathworks Inc., Natick, MA, USA, 1997, [Online] [7] Z.-L L Heng-Xu Ha, Bao-Hui Zhang, “A Novel Principle of Single Ended Fault Location Technique for EHV Transmission Lines,”IEEE Trans PowerDeliv., vol Vol 18 [8] El-Shakawwi M.Neibur D “A tutorial course on artificial neutral networks with application to Power systems” IEEE Publ [9] Pao YH, Sobajic DC “Autonomous Feature Discovery of Cleaning time Assessment” Symposium of Expert System Application to Power Systems, Stockholm-Helsinki, Aug 1988 [10] Suhaas Bhargava Ayyagari “Artificial neutral netwwork based fault location for tranmission line” 2011 [11] A M Elhaffar, “Power Transmission Line Fault Location based on Current Traveling Waves,”Diss degree Dr Helsinki Univ Technol [12] D S S Mohammed, “Travelling Wave Method For Transmission System Fault Location,”Fac Electr Eng Univ Teknol Malaysia [13] N K K and A K S D Chanda, “A Wavelet Multiresolution Analysis for Location of Faults on Transmission Lines,”Int J Electr Power Energy Syst., vol Vol.25, No Định vị cố đường dây truyền tải Trang 25 ... phù hợp đề nghiên cứu sâu hơn, làm tiền đề cho luận văn sau Định vị cố đường dây truyền tải Trang iv Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC... TỬ NGUYỄN SỸ HẢO ĐỀ TÀI ĐỀ CƯƠNG: ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 8520201 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TPHCM – Tháng 11 Năm 2021 Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN... dây truyền tải Trang v Đề cương Luận văn Thạc sĩ NGUYỄN SỸ HẢO - 1970416 IV ĐỀ RA MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG ÁN CHO BÀI LUẬN VĂN 24 Tên đề tài 24 Nhiệm vụ nội dung luận văn 24 V TÀI LIỆU