Thiết kế và thi công mô hình định vị sự cố cáp ngầm trung thế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN VĂN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH ÐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN VĂN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 HVTH: NGUYỄN TẤN VĂN MSHV: 1680627 GVHD: P.GS TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 ii iii iv v vi vii viii ix Hình 4.28 Kết xác định vị trí cố ngắn mạch ngắn mạch vị trí 560 m 4.3.2 Trường hợp ngắn mạch vị trí 785 m Trong trường hợp thí nghiệm ngắn mạch vị trí 785 m tương đương với việc điểm ngắn mạch nối từ sau khối đường dây 225 m xuống đất thể dạng sơ đồ đơn tuyến Hình 4.29 bên CB 560 m 225 m 280 m 330 m Tải RF Hình 4.29 Mạch tương đương trường hợp ngắn mạch vị trí 785 m Kết thực đấu dây theo sơ đồ Hình 4.29 thu cấu hình đấu dây mơ hình thí nghiệm trình bày Hình 4.30 bên Sau q trình đấu dây hồn tất, mơ hình cho thực thi chương trình định vị cố ngắn mạch thu thập liệu 79 Hình 4.30 Đấu dây mạch thí nghiệm ngắn mạch vị trí 785 m Sau q trình thí nghiệm, kết dạng sóng dịng điện điện áp đầu phát tuyến ghi nhận Hình 4.31về dạng sóng dịng điện Hình 4.32 dạng sóng điện áp Sau q trình tạo cố ngắn mạch đo lường giá trị dòng điện điện áp mơ hình thí nghiệm, tín hiệu thu truyền từ nhớ vi xử lý đo lường máy tính để chạy chương trình tính tốn vị trí ngắn mạch Matlab Hình 4.31 Dạng sóng dịng điện ngắn mạch vị trí 785 m 80 Hình 4.32 Dạng sóng điện áp ngắn mạch vị trí 785 m Sau q trình tính tốn, kết định vị cố ngắn mạch thể Hình 4.33 Qua hiển thị kết hình thấy vị trí cố ngắn mạch chuẩn đốn 781 m, sai lệch m so với thực tế Điều cho thấy giải thuật định vị cố ngắn mạch đề xuất có kết tốt trường hợp Hình 4.33 Kết xác định vị trí cố ngắn mạch ngắn mạch vị trí 785 m 4.3.3 Trường hợp ngắn mạch vị trí 1065 m Trong trường hợp thí nghiệm ngắn mạch vị trí 1065 m tương đương với việc điểm ngắn mạch nối từ sau khối đường dây 280 m xuống đất thể dạng sơ đồ đơn tuyến Hình 4.34 bên 81 CB 560 m 225 m 280 m RF 330 m Tải Hình 4.34 Mạch tương đương trường hợp ngắn mạch vị trí 1065 m Kết thực đấu dây theo sơ đồ Hình 4.34 thu cấu hình đấu dây mơ hình thí nghiệm trình bày Hình 4.35 bên Sau trình đấu dây hồn tất, mơ hình cho thực thi chương trình định vị cố ngắn mạch thu thập liệu Hình 4.35 Đấu dây mạch thí nghiệm ngắn mạch vị trí 1065 m Sau q trình thí nghiệm, kết dạng sóng dịng điện điện áp đầu phát tuyến ghi nhận Hình 4.36 dạng sóng dịng điện Hình 4.37 dạng sóng điện áp Sau q trình tạo cố ngắn mạch đo lường giá trị dịng điện điện áp mơ hình thí nghiệm, tín hiệu thu truyền từ nhớ vi xử lý đo lường máy tính để chạy chương trình tính tốn vị trí ngắn mạch Matlab 82 Hình 4.36 Dạng sóng dịng điện ngắn mạch vị trí 1065 m Hình 4.37 Dạng sóng điện áp ngắn mạch vị trí 1065 m Sau q trình tính toán, kết định vị cố ngắn mạch thể Hình 4.38 Qua hiển thị kết hình thấy vị trí cố ngắn mạch chuẩn đoán 1071 m, sai lệch m so với thực tế Điều cho thấy giải thuật định vị cố ngắn mạch đề xuất có kết tốt trường hợp 83 Hình 4.38 Kết xác định vị trí cố ngắn mạch ngắn mạch vị trí 1065 m 4.3.4 Trường hợp ngắn mạch vị trí 1395 m Trong trường hợp thí nghiệm ngắn mạch vị trí 1395 m tương đương với việc điểm ngắn mạch nối từ sau khối đường dây 330 m xuống đất thể dạng sơ đồ đơn tuyến Hình 4.39 bên CB 560 m 225 m 280 m 330 m Tải RF Hình 4.39 Mạch tương đương trường hợp ngắn mạch vị trí 1395 m Kết thực đấu dây theo sơ đồ Hình 4.39 thu cấu hình đấu dây mơ hình thí nghiệm trình bày Hình 4.40 bên Sau q trình đấu dây hồn tất, mơ hình cho thực thi chương trình định vị cố ngắn mạch thu thập liệu 84 Hình 4.40 Đấu dây mạch thí nghiệm ngắn mạch vị trí 1395 m Sau q trình thí nghiệm, kết dạng sóng dịng điện điện áp đầu phát tuyến ghi nhận Hình 4.41 dạng sóng dịng điện Hình 4.42 dạng sóng điện áp Sau q trình tạo cố ngắn mạch đo lường giá trị dòng điện điện áp mơ hình thí nghiệm, tín hiệu thu truyền từ nhớ vi xử lý đo lường máy tính để chạy chương trình tính tốn vị trí ngắn mạch Matlab Hình 4.41 Dạng sóng dịng điện ngắn mạch vị trí 1395 m 85 Hình 4.42 Dạng sóng điện áp ngắn mạch vị trí 1395 m Sau q trình tính tốn, kết định vị cố ngắn mạch thể Hình 4.43 Qua hiển thị kết hình thấy vị trí cố ngắn mạch chuẩn đoán 1402 m, sai lệch m so với thực tế Điều cho thấy giải thuật định vị cố ngắn mạch đề xuất có kết tốt trường hợp Hình 4.43 Kết xác định vị trí cố ngắn mạch ngắn mạch vị trí 1395 m 4.4 Nhận xét Qua kết thu nhận trình thiết kế, thi cơng thí nghiệm mơ hình định vị cố ngắn mạch cáp ngầm trên, số nhận xét rút sau: − Mơ hình thi cơng hồn chỉnh đáp ứng yêu cầu thí nghiệm ngắn mạch lưới điện phân phối − Các thành phần mơ hình hoạt động tốt, đáp ưng yêu cầu đề q trình thi cơng q trình vận hành 86 − Giải thuật định vị cố ngắn mạch cáp ngầm đề xuất chứng tỏ có khả áp dụng vào thực tiễn sai số giữ mơ hình giá trị vị trí cố ngắn mạch tính tốn thấp (dưới 10 m) 87 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Qua kết trình thực hiện, số kết luận rút từ luận văn sau: Đã tìm hiểu xác định thành phần lưới điện phân phối ý nghĩa thông số thành phần hệ thống lưới điện phân phối Đây kết quang trọng nhằm tiến tới mơ hình hóa thành phần mơ hình thí nghiệm Đã tìm hiểu nguyên tắc làm việc, điểm mạnh điểm yếu phương pháp tính tốn vị trí điện trở cố đề xuất trước Từ đề xuất phương pháp nghiên cứu luận văn đề cập Đã xác định tác động thông số thành phần hệ thống điện tới thay đổi dòng điện điện áp hệ thống gặp cố ngắn mạch Nghiên cứu cụ thể loại cố ngắn mạch lưới điện phân phối, từ đề xuất phương pháp xác định xác loại cố ngắn mạch có cố xuất lưới điện phân phối Luận văn đề xuất phương pháp xác định vị trí cố dựa phương pháp tổng trở đặc tính trở điện trở ngắn mạch Phương pháp cho kết tốt q trình thí nghiệm qua mơ hình vật lý Nó có tiềm lớn việc áp dụng thực tiễn vận hành lưới điện phân phối Đề xuất giải thuật, lưu đồ, phương trình tính tốn tương ứng cho loại cố xảy lưới điện Xây dựng mơ hình vật lý dùng thí nghiệm đánh giá giải thuật xác định vị trí điện trở cố đưa thông qua liệu hệ thống thu thập giá trị dòng điện điện áp thu thời điểm xảy trước sau cố ngắn mạch Với kết đạt q trình mơ phỏng, phương pháp đề xuất chứng minh khả xác định xác vị trí cố điện trở cố ngắn mạch cố ngắn mạch xảy lưới điện phân phối 88 5.2 Kiến nghị hướng phát triển Trong trình làm việc, hạn chế nhiều mặt nên luận văn khơng thể hồn thành trọn vẹn yêu cầu thực tiễn đề nhằm tiến tới sản xuất định vị cung cấp thị trường để làm điều này, luận văn đề xuất số nhiệm vụ phát triển sau: Nghiên cứu phương án thu nhận xác giá trị dịng điện điện áp tức thời dòng điện điện áp vị trí đầu nguồn điện Xây dựng giải thuật dự báo phụ tải xác để phương pháp xác định điện trở vị trí cố thêm đáng tin cậy Vấn đề khử nhiễu hài bậc cao sinh có góp mặt điện trở hồ quang, đề xuất nâng cấp giải thuật lọc hài lọc Fourier thay cho lọc thơng thấp để nâng cao độ xác thông số thu nhận Từ kết thu qua nghiên cứu lý thuyết thực tế áp dụng trên, đề xuất thiết kế, chế tạo thiết bị xác định vị trí điện trở cố áp dụng rộng rãi thực tế lưới điện hiên 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P F Gale, B Tech, and D Ph, “Cable-fault location by impulse-current method,” vol 122, no 4, pp 403–408, 1975 [2] Qinghai Shi and Olfa Kanoun, “A New Algorithm for Wire Fault Location Using Time-Domain Reflectometry,” IEEE Sens J., vol 14, no 4, pp 1171–1178, 2014 [3] A D Filomena, M Resener, R H Salim, and A S Bretas, “Distribution systems fault analysis considering fault resistance estimation,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 33, no 7, pp 1326–1335, 2011 [4] S Das, S Santoso, A Gaikwad, and M Patel, “Impedance-based fault location in transmission networks: Theory and application,” IEEE Access, vol 2, pp 537–557, 2014 [5] S A Hosseini, J Sadeh, and B Mozafari, “Robust wide-area impedance-based fault location method utilising LAV estimator,” IET Gener Transm Distrib., vol 10, no 10, pp 2475–2485, 2016 [6] T P S Bains and M R D Zadeh, “Supplementary Impedance-Based FaultLocation Algorithm for Series-Compensated Lines,” IEEE Trans Power Deliv., vol 31, no 1, pp 334–342, 2016 [7] E E N Ramar Krishnathevar, “Generalized Impedance-Based Fault Location for Distribution Systems,” vol 31, no 2, pp 2015–2016, 2016 [8] R H Salim, K C O Salim, and A S Bretas, “Further improvements on impedancebased fault location for power distribution systems,” IET Gener Transm Distrib., vol 5, no 4, pp 467–478, 2011 [9] K Jia, D Thomas, and M Sumner, “Impedance-based earth fault location for a nondirectly grounded distribution systems,” IET Gener Transm Distrib., vol 6, no 12, pp 1272–1280, 2012 [10] L Ji, C Booth, A Dysko, F Kawano, and P Beaumont, “Improved fault location through analysis of system parameters during autoreclose operations on transmission lines,” IEEE Trans Power Deliv., vol 29, no 6, pp 2430–2438, 2014 [11] F H Magnago and a Abur, “A new fault location technique for radial distribution systems based on high frequency signals,” 199 IEEE Power Eng Soc Summer Meet 90 Conf Proc (Cat No.99CH36364), vol 1, pp 426–431, 1999 [12] A Borghetti, S Corsi, C A Nucci, M Paolone, L Peretto, and R Tinarelli, “On the use of continuous-wavelet transform for fault location in distribution power systems,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 28, no SPEC ISS., pp 608–617, 2006 [13] D W P Thomas, R J Carvalho, and E T Pereira, “Fault Location in Distribution Systems Based on Traveling Waves,” 2003 [14] J Sadeh, E Bakhshizadeh, and R Kazemzadeh, “A new fault location algorithm for radial distribution systems using modal analysis,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 45, no 1, pp 271–278, 2013 [15] H Livani and C Y Evrenosoglu, “A Machine Learning and Wavelet-Based Fault Location Method for Hybrid Transmission Lines,” Smart Grid, IEEE Trans., vol 5, no 1, pp 51–59, 2014 [16] P E Argyropoulos and H Lev-Ari, “Wavelet Customization for Improved FaultLocation Quality in Power Networks,” IEEE Trans Power Deliv., vol 30, no 5, pp 2215–2223, 2015 [17] H Chen, P D S Assala, Y Cai, and P Yang, “Intelligent Transient Overvoltage Location in Distribution Systems Using Wavelet Packet Decomposition and General Regression Neural Networks,” IEEE Trans Ind Informatics, vol PP, no 99, p 1, 2016 [18] A Swetapadma and A Yadav, “A Novel Decision Tree Regression-Based Fault Distance Estimation Scheme for Transmission Lines,” IEEE Trans Power Deliv., vol 32, no 1, pp 234–245, 2017 [19] J Mora-Flòrez, J Meléndez, and G Carrillo-Caicedo, “Comparison of impedance based fault location methods for power distribution systems,” Electr Power Syst Res., vol 78, no 4, pp 657–666, 2008 [20] R J Hamidi, G S Member, and H Livani, “Traveling-Wave-Based Fault-Location Algorithm for Hybrid Multiterminal Circuits,” vol 32, no 1, pp 135–144, 2017 [21] E Ambikairajah, D Zhang, T Phung, T Blackburn, and J Chen, “Detection of high impedance faults using current transformers for sensing and identification based on features extracted using wavelet transform,” IET Gener Transm Distrib., vol 10, 91 no 12, pp 2990–2998, 2016 [22] V Terzija and J Koglin, “New Approach to Arc Resistance Calculation,” no C, pp 781–787, 2001 [23] V V Terzija and H J Koglin, “On the modeling of long arc in still air and arc resistance calculation,” IEEE Trans Power Deliv., vol 19, no 3, pp 1012–1017, 2004 [24] H Đ Lộc, “ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN,” Tạp chí phát triển KHCN, pp 17–26, 2012 92 S K L 0 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN VĂN THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT... tháng 04/2018 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THI? ??T KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN -... Đắc Lộc kết luận cấu hình lưới điện phân phối cáp ngầm nói riêng lưới điện phân phối nói chung có thi? ??t kế mạch vịng vận hành hình tia Thi? ??t kế mạch vịng có cố ngắn mạch xảy ra, sau xác định nhánh