hiệu đo lường từ một phía
Ưu và nhược điểm của phương pháp này:
- Chỉ cần sử dụng tín hiệu đo lường tại chỗ. Do vậy không cần xét tới việc đồng bộ thời gian với rơle ở đầu đối diện.
- Dễ dàng xem xét số liệu do việc chỉ báo sự cố là tự động, người sử dụng không cần thực hiện thêm bất cứ tính toán nào khác.
- Độ chính xác của phép đo bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố: - Ảnh hưởng của hồ quang tại điểm sự cố.
- Ảnh hưởng của tải trước sự cố trên đường dây.
- Ảnh hưởng bởi hệ số phân bố dòng điện (do xuất hiện các nguồn khác cấp vào điểm sự cố hoặc dòng điện tại điểm sự cố khác với dòng điện đo được tại vị trí đặt rơle).
- Ảnh hưởng của hỗ cảm do các đường dây chạy song song cùng cột hoặc lân cận gây ra.
- Tổng trở thứ tự không của đường dây thường không thể xác định được chính xác nên sẽ gây sai số đáng kể đối với các sự cố chạm đất (đây lại là loại sự cố thường xảy ra đối với lưới truyền tải và hệ thống điện nói chung).
Phương pháp định vị sự cố dựa theo tín hiệu đo lường từ một đầu tuy đơn giản nhưng thường có độ chính xác không cao. Trong chương tiếp theo sẽ trình bày nguyên lý làm việc của phương pháp định vị sự cố dựa trên tín hiệu đo lường từ hai
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
23
đầu đường dây và đề xuất thuật toán xác định vị trí sự cố dựa theo phân bố độ lớn điện áp tính từ hai phía của đường dây.
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
24
CHƯƠNG 3 ĐỊNH VỊ SỰ CỐ DỰA THEO PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TỪ HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY
3.1 Nguyên lý định vị sự cố dựa trên tín hiệu đo lường đồng bộ từ hai đầu đường dây
Nguyên lý định vị sự cố dựa theo tín hiệu đo lường đồng bộ từ hai đầu đường dây đã được trình bày sơ lược tại mục 1.2.2. Nguyên lý này dựa trên giả thiết là các tín hiệu từ hai đầu đường dây được đồng bộ về mặt thời gian. Việc đồng bộ thời gian của các trạm biến áp có thể được thực hiện nếu có trang bị các đồng hồ GPS nhận tín hiệu vệ tinh.
Hình 13 Đường dây với các rơle bảo vệ được đồng bộ bởi đồng hồ GPS
Xét sự cố xảy ra tại điểm F, cách trạm A một khoảng là x (%) trên đường dây
như trong Hình 14. IA IB UA UB x 1-x UF RF
Hình 14 Sơ đồ nguyên lý của đường dây bị sự cố với hai nguồn cấp
Điện áp UF tại điểm sự cố có thể tính theo từ phía A hoặc B: * *
F A A D
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
25
* (1 ) *
F B B D
U U I x Z [3.2]
trong đó ZD là tổng trở của toàn bộ đoạn đường dây AB. Trừ hai phương trình cho nhau:
* * * ( )
A B B D D A B
U U I Z x Z I I [3.3]
Khoảng cách đến điểm sự cố được tính ra từ phương trình trên: * * ( ) A B B D D A B U U I Z x Z I I [3.4]
Ưu & nhược điểm của phương pháp định vị sự cố dựa theo tín hiệu đo lường đồng bộ từ hai đầu đường dây đã được phân tích tại mục 1.2.2.
3.2 Khái niệm góc đồng bộ khi đồng bộ hóa lại tín hiệu đo lường từ hai đầu đường dây
Việc đồng bộ về mặt thời gian giữa các rơle đặt tại các trạm biến áp tại hai đầu đường dây và các trạm khác thường được giải quyết bẳng cách lắp đặt các đồng hồ hoạt động dựa theo tín hiệu vệ tinh GPS (đồng hồ GPS). Tuy nhiên các đồng hồ này chưa phổ biến, hoặc có trường hợp tuy có lắp đặt nhưng có thể có trục trặc với việc thu tín hiệu GPS. Do đó cần có giải pháp tính toán định vị sự cố xét tới các yếu tố bất lợi này.
Để phục vụ cho các tính toán sau này, luận văn giới thiệu khái niệm về góc đồng bộ dùng cho tín hiệu đo từ hai đầu đường dây [1, 4, 5].
Xét ví dụ một đường dây truyền tải điện được trang bị các rơle bảo vệ tại hai đầu như trong Hình 15
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
26
Hình 15 Đường dây truyền tải với rơle bảo vệ hai đầu
Rơle A và rơle B đều có các đồng hồ nội bộ trong bản thân rơle. Tín hiệu dòng điện hoặc điện áp ở mỗi đầu sẽ được các rơle lấy mẫu và gắn cho mỗi mẫu tín hiệu này một giá trị mã thời gian tương ứng, mã thời gian này dựa theo đồng hồ nội bộ của rơle.
Tuy nhiên trong trường hợp đồng hồ của rơle A và rơle B không đồng bộ như lược đồ Hình 16 thể hiện:
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
27
Trong trường hợp này, đồng hồ của hai rơle đang có sai số so với nhau, mặt khác việc lấy mẫu tín hiệu cũng có thể góp phần làm tăng sai số thời gian này. Để đồng bộ lại tín hiệu giữa rơle A và rơle B thì có thể:
- Hoặc dịch tín hiệu của rơle A lên trước một khoảng thời gian tδ
- Hoặc dịch tín hiệu của rơle B chậm xuống một khoảng thời gian tδ
Giả thiết khoảng thời gian sai số của đồng hồ hai phía là tδ như trong Hình 16,
khoảng thời gian này hoàn toàn có thể qui đổi về góc vì một chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz là 20ms tương đương với 3600. Vậy nếu giả thiết các mẫu ở hai phía
cần dịch một khoảng thời gian tδ thì cũng tương với việc dịch một góc là:
0 ( ) 360 20( ) t ms ms [3.5]
Góc δ là góc mà các tín hiệu đo được từ hai phía cần dịch đi để đảm bảo đồng bộ
với nhau, và qui ước gọi là góc để đồng bộ lại tín hiệu hay gọi tắt là góc đồng bộ δ. Ví dụ về góc đồng bộ δ:
Xem xét tín hiệu đo lường thu được từ bản ghi sự cố của hai rơle đặt tại hai đầu A & B (Hình 15) tại một thời điểm nào đó. Giả thiết các giá trị điện áp thu được là:
- Giá trị của điện áp đầu A là 0
1 5
A V
- Giá trị của điện áp đầu B là 0
110
B
V
Trường hợp tín hiệu đo lường được đồng bộ: thì các giá trị VA & VB này có
thể được sử dụng ngay trong các tính toán.
Trường hợp tín hiệu đo lường không đồng bộ: có thể coi tín hiệu phía đầu A cần dịch pha đi một góc so với tín hiệu được chọn làm gốc để đảm bảo đồng bộ với tín hiệu đo từ B, khi đó có thể viết
- Giá trị của điện áp đầu A là hay có thể biểu diễn:
0
1 5
j j
Aduoc dong bo Adoduoc
V V e e
Định vị sự cố trên đường dây truyền tải dựa theo phân bố điện áp từ hai đầu đường dây
28
(Việc nhân một tín hiệu với đại lượng ej sẽ làm dịch pha của tín hiệu đó đi một khoảng là (độ), độ lớn của tín hiệu vẫn được giữ nguyên vì |ej|=1).
- Giá trị của điện áp đầu B vẫn giữ nguyên làm gốc: 0
110
B
V
- Như vậy, là góc cần thiết để đồng bộ hóa tín hiệu giữa hai đầu, trường hợp tín hiệu đo đã được đồng bộ có thể coi là ứng với = 0.