a. Đặt vấn đề
Thuật toán nêu trên dựa trên giả thiết tín hiệu đo lƣờng đƣợc đồng bộ hoàn toàn về mặt thời gian. Việc đồng bộ về mặt thời gian giữa các trạm biến áp tại hai đầu đƣờng dây và các trạm khác thƣờng đƣợc giải quyết bẳng cách lắp đặt các đồng hồ hoạt động dựa theo tín hiệu vệ tinh GPS (đồng hồ GPS).
Tuy nhiên trong rất nhiều trƣờng hợp thì tín hiệu đo lƣờng tại các trạm biến áp không đƣợc đồng bộ so với nhau. Để thể hiện mức độ mất đồng bộ của tín hiệu đo trong các tính toán, các nghiên cứu đã đƣa ra khái niệm về góc đồng bộ.
b. Khái niệm góc đồng bộ khi xét đến sự không đồng bộ của tín hiệu đo được từ hai đầu đường dây
Xét ví dụ một đƣờng dây truyền tải điện đƣợc trang bị các rơle bảo vệ tại hai đầu nhƣ trong hình vẽ:
Định vị sự cố trên đường dây dựa trên tín hiệu đo lường không đồng bộ tại hai đầu đường dây 27 I A IB x (1-x) F BU BU BI BI VB VA Rơle Rơle Tín hiệu thu đƣợc
Hình 20 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 đƣợc các rơle lấy mẫu và gắn cho mỗi mẫu tín hiệu này một giá trị mã thời gian tƣơng ứng, mã thời gian này dựa theo đồng hồ nội bộ của rơle.
Trong trƣờng hợp đồng hồ của hai rơle giống hệt nhau (đƣợc đồng bộ thời gian) thì các mẫu tín hiệu đƣợc coi là đồng bộ. Ví dụ để tính toán độ lệch điện áp tức thời giữa hai đầu đƣờng dây A và B thì có thể tính toán theo từng cặp mẫu: giá trị của mẫu 1 từ đầu A có thể trừ trực tiếp cho giá trị mẫu 1 tại đầu B vì hai giá trị này đƣợc lấy mẫu tại thời điểm trùng nhau.
Tuy nhiên trong trƣờng hợp đồng hồ của rơle A và rơle B không đồng bộ nhƣ lƣợc đồ sau đây thể hiện:
Định vị sự cố trên đường dây dựa trên tín hiệu đo lường không đồng bộ tại hai đầu đường dây
28
Hình 21Trường hợp tín hiệu đo lường không được đồng bộ
Trong các bản ghi sự cố của rơle thì thời điểm sự cố đƣợc phát hiện đƣợc coi là thời điểm 0 (tA=0; tB=0). Tuy nhiên, đồng hồ của hai rơle đang lệch nhau, do vậy thời điểm 0 ghi nhận trong các bản ghi sự cố không phải là đồng thời, mặc dù cả hai rơle đều đang đo các giá trị của cùng một sự cố. Vậy để đồng bộ lại tín hiệu giữa rơle A và rơle B thì có thể:
- Hoặc dịch tín hiệu của rơle A lên trƣớc một khoảng thời gian tδ
- Hoặc dịch tín hiệu của rơle Bchậm xuống một khoảng thời gian tδ
Giả thiết khoảng thời gian sai số của đồng hồ hai phía là tδ nhƣ trong hình 21 khoảng thời gian này hoàn toàn có thể qui đổi về góc vì một chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz là 20ms tƣơng đƣơng với 3600. Vậy nếu giả thiết các mẫu ở hai phía cần dịch một khoảng thời gian Δt thì cũng tƣơng với việc dịch một góc là:
0 ( ) 360 20( ) t ms ms [3.5]
Góc δ là góc mà các tín hiệu đo đƣợc từ hai phía cần dịch đi để đảm bảo đồng bộ với nhau, và qui ƣớc gọi là góc để đồng bộ lại tín hiệu hay gọi tắt là góc đồng bộ δ.
Diễn tả về mặt toán học được thể hiện thông qua ví dụ sau đây:
Các giá trị dòng điện và điện áp đo đƣợc tại hai đầu A và B không đồng bộ với nhau, giả thiết tín hiệu giữa hai đầu này đang bị lệch nhau một khoảng thời gian
Định vị sự cố trên đường dây dựa trên tín hiệu đo lường không đồng bộ tại hai đầu đường dây
29
tδ tƣơng ứng với góc đồng bộ nào đó (góc lệch này là do việc đo không đồng bộ và không phải là góc lệch của chế độ vận hành). Chi tiết nhƣ sau:
- Trƣờng hợp tín hiệu đo lƣờng đƣợc đồng bộ: - Giá trị của điện áp đầu A là VA VA
- Giá trị của điện áp đầu B là VB VB
- Trƣờng hợp tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ, có thể coi tín hiệu phía đầu A cần dịch pha đi một góc so với tín hiệu đƣợc 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 VA VA hay có thể biểu diễn:
j Aduocdong bo Adoduoc
V V e
(Việc nhân một tín hiệu với đại lƣợng ej sẽ làm dịch pha của tín hiệu đó đi một khoảng là (độ), độ lớn của tín hiệu vẫn đƣợc giữ nguyên vì |ej|=1).
- Giá trị của điện áp đầu B là VB VB
Nhƣ vậy là góc cần thiết để đồng bộ hóa tín hiệu giữa hai đầu, trƣờng hợp tín hiệu đo đã đƣợc đồng bộ có thể coi là ứng với = 0.
IA IB x (1-x) F BU BU BI BI VB VA * j & * j B B V e I e . . & A A V I
Hình 22 Đồng bộ lại tín hiệu đầu B theo đầu A (với đầu A chọn làm gốc)