ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN.
Trong luận văn này đề xuất sử dụng họ wavelet Daubechies bậc 4 để xác định các thời điểm có sóng phản hồi từ đƣờng dây truyền về gây ra sự biến thiên đột ngột trong tín hiệu điện áp đầu đƣờng dây. Luận văn sử dụng phần mềm matlab và simulink mơ hình mơ phỏng sự cố ngắn mạch trên đƣờng dây truyền tải điện nhƣ trình bày ở chƣơng 2. Tín hiệu đo đƣợc ở đầu đƣờng dây khi phát xung vào đầu đƣờng dây bị sự cố ngắn mạch 3 pha tại vị trí 25km nhƣ hình 3.12. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 x 10-3 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Hình 3.12: Tín hiệu đo được tại đầu đường dây khi có sự cố ngắn mạch 3 pha tại vị trí
l=25km.
Để phân tích wavelet Daubechies bậc 4 trong luận văn sử dụng công cụ wavelet toolbox trong phần mềm matlab.
Hình 3.13: Phân tích tín hiệu ở hình 3.12 bằng wavelet Daubechies bậc 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 x 104 -30 -20 -10 0 10 20 30 Detail D1 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 x 104 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Detail D1
Hình 3.14 Thành phần chi tiết d1 của phân tích wavelet Daubechies bậc 4 và hình ảnh phóng to của tín hiệu
Tại thời điểm t0= 2 (ms) sẽ phát xung tín hiệu vào đầu đƣờng dây nên điện áp biến thiên tăng đột ngột. Tại thời điểm t1= 2,284 (ms) có tín hiệu điện áp phản xạ về từ điểm sự cố, tại thời điểm t2= 2,5665(ms) có tín hiệu điện áp phản xạ từ cuối đƣờng dây. Các tín hiệu phản xạ tiến theo là các tín hiệu phản xạ lần 2 từ điểm sự cố cũng
nhƣ cuối đƣờng dây. Khi tính tốn thành phần chi tiết bậc 1 (thành phần d1 của tín hiệu) nhƣ trên hình 3.14 và đƣợc phóng to trên hình 3.14, ta có thể thấy tất cả các điểm biến thiên đột ngột của tín hiệu trên 3.12 đều tƣơng ứng với các mức tăng đột ngột rất lớn của thành phần d1. Vì vậy có thể thấy wavelet là một cơng cụ rất hiệu quả để xác định các thời điểm sự cố này.
Tuần tự các bƣớc tính tốn để xác định các thời điểm đặc trƣng trên tín hiệu điện áp đầu đƣờng dây nhƣ mơ tả trên hình 3.15.
Hình 3.15: Các thời điểm cần xác định trên biểu đồ điện áp đầu đường dây để xác
định vị trí sự cố và điện trở sự cố (nếu có)
Trong đó t2 là thời điểm sóng phản hồi từ điểm cuối đƣờng dây, t1 là thời điểm sóng phản hồi từ vị trí sự cố. t0 là thời điểm bắt đầu phát xung
Để ứng dụng phân tích wavelet cho phân tích sóng phản hồi trên đƣờng dây truyền tải điện trong luận văn này đi thực hiện tuần tự các bƣớc theo sơ đồ nhƣ hình 3.16 và 3.17 và 3.18.
Hình 3.16: Lưu đồ thuật tốn ứng dụng wavlet xác định vị trí sự cố Bắt đầu Tính tốn d1=d1 [i], i 1..n 0 1 2 min ( ) 0,1 t ms t d t 2 1 2,56 min ( ) 0,1 t ms t d t 1 0 2 Fault t t l v End i<n 0 2 1 min 1( ) 0,1 t t t t d t i=i+1
Trình tự các bước xác định vị trí thời điểm sóng phản hồi từ điểm sự cố
Tính tốn thành phần d1 của khai triển wavelet. Xác định các thời điểm giá trị d1 lớn hơn 0.1.
Thời điểm đầu tiên t0 tƣơng ứng với thời điểm đóng nguồn phát xung (trong luận văn chọn tại thời điểm 2ms), tại thời điểm t0 sẽ có d t1( )0 0,1.
Thời điểm t2 tƣơng ứng với thời điểm sóng phản hồi về từ cuối đƣờng dây (đƣợc xác định theo thiết kế, khi khơng có sự cố). Với chiều dài đƣờng dây 60km, thời gian sóng lan truyền và phản xạ ngƣợc trở lại tới đƣờng dây sẽ xấp xỉ 0,56 ms nên t2 xấp xỉ 2,56ms. Tại thời điểm t2 sẽ có d t1( )2 0,1.
Nếu tồn tại một thời điểm t1 có giá trị d1 >0,1 vƣợt ngƣỡng sẽ chứng tỏ tồn tại điểm sự cố ở giữa đƣờng dây: d t1( )0,1 với t0 t t2. Nếu khơng tồn tại điểm này thì trên đƣờng dây khơng có sự cố và ta chỉ cần xác định các thơng số của tải.
Vị trí của điểm sự cố (nếu tồn tại t1) sẽ đƣợc tính theo cơng thức
1 0 2 2 t t t x v v (3.15)
với vvận tốc truyền sóng trên đƣờng dây, đƣợc xác định từ trƣờng hợp tính tốn khi đƣờng dây khơng có sự cố, nghĩa là v 2 l
t
với t thời gian sóng lan truyền và
phản hồi về từ cuối đƣờng dây.
Để xác định đƣợc vị trí sự cố phải biết vận tốc truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện. Để xác định vận tốc truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện sẽ tiến hành phát xung điện áp vào đầu đƣờng dây sau đó xác định thời điểm sóng phản hồi từ cuối đƣờng dây, từ đó suy ra vận tốc truyền sóng. Sơ đồ thuận tốn xác định vận tốc truyền sóng và vị trí sự cố nhƣ hình 3.17 và 3.18.
Hình 3.17 Lưu đồ xác định vận tốc truyền sóng trên đường dây truyền
tải điện
Hình 3.18 Lưu đồ xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện
Mô phỏng đƣờng dây không sự cố Y (tín hiệu) đo đƣợc Phân tích y bằng wavlet db4 Thời điểm t2 v= 2.l/t Bắt đầu End Bắt đầu Mô phỏng đƣờng dây sự cố Y (tín hiệu) đo đƣợc Phân tích y bằng wavlet db4 Thời điểm t1 lfault= v.t/2 End
CHƢƠNG 4
CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 4.1 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG:
Để kiểm nghiệm lại các phần lý thuyết đã trình bày, ta xây dựng các mơ hình mơ phỏng các hiện tƣợng trên đƣờng dây dài sử dụng công cụ Simulink (Matlab). Số liệu mô phỏng đƣợc lấy từ đƣờng dây lộ 175-110KV Sóc Sơn Thái Ngun . Các thơng số của đƣờng dây mô phỏng là chiều dài đƣờng dây:
60 ;
l km R00.01273 /km; L00.9337 mH km; C012.74F km;Mơ hình đƣờng dây 3 pha
khơng sự cố đƣợc thể hiện trên hình 4.1. Trƣờng hợp đƣờng dây bị sự cố ngắn mạch đƣợc mơ phỏng theo mơ hình trên hình 4.2 và 4.3 với vị trí sự cố khác nhau tại điểm các điểm có khoảng cách thay đổi.
Trƣờng hợp đƣờng dây bị sự cố ngắn mạch xét 2 trƣờng hợp sau:
Trƣờng hợp sự cố đƣợc cắt điện cơ lập do đó nguồn và tải đều đƣợc tách ra khỏi đƣờng dây, đƣợc mơ phỏng theo mơ hình trên hình 4.3 với các sự cố khác nhau tại các vị trí khác nhau.
Trƣờng hợp bảo vệ tác động chỉ cắt điện phía nguồn của đƣờng dây lúc này đƣờng dây vẫn nối với tải. Mơ hình mơ phỏng nhƣ hình 4.2 với các sự cố khác nhau tại các vị trí khác nhau.
Hình 4.1: Mơ hình mơ phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên đường dây 3 pha khơng có sự cố ở giữa đường dây
Hình 4.2: Mơ hình mơ phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên đường dây 3 pha có sự cố ở giữa đường dây
Hình 4.3 Mơ hình mơ phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên đƣờng dây 3 pha có sự cố ở giữa đƣờng dây khi khơng có tải
Để có tín hiệu phản hổi sử dụng để phân tích nhằm xác định vị trí sự cố trong luận văn này lần lƣợt tiến hành mô phỏng các trƣờng hợp: Đƣờng dây không sự cố, sự cố ngắn mạch 1 pha, sự cố ngắn mạch 3 pha, sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất và sự cố ngắn mạch 2 pha.
Trƣờng hợp không sự cố sẽ tiến hành mô phỏng trong hai trƣờng hợp là tải P=50MW và trƣờng hợp P=80MW, Q=60MVAr.
Trƣờng hợp sự cố sẽ tiến hành mô phỏng với các trƣờng hợp Rfault nhận một trong các giá trị: 50 , 100 , 150 , 200 , điện cảm Lfault nhận một trong các giá trị 1mH, 5mH, 10mH. Tổng cộng có 7 giá trị khác nhau của điện trở sự cố và điện cảm sự cố khác nhau. Với 4 dạng ngắn mạch khác nhau tại các vị trí sự cố 10 km, 20km, 30 km, 40km, 50km.
Nhƣ vậy tổng cộng có 7.4.5+2=142 bộ số liệu đƣợc tạo ra để phân tích.