Luận Văn Thạc Sĩ Về Định Vị Sự Cố Ngắn Mạch Trên Lưới Truyền Tải Dựa Trên Tổng Trở

• Tác giả: Châu Vũ
• Người hướng dẫn: PGS TS Trương Đình Nhơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Định Vị Sự Cố Ngắn Mạch Trên Lưới Truyền Tải Từ Tổng Trở
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về hướng nghiên cứu
• 1.2. Tổng quan về các nghiên cứu khoa học liên quan
• 1.2.1. Phương pháp xung phản xạ
• 1.2.2. Phương pháp phân tích sóng truyền
• 1.2.3. Phương pháp tổng trở
• 1.2.4. Tính cần thiết của đề tài
• 1.2.5. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2.6. Nhiệm vụ và giới hạn của luận văn
• 1.2.7. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.8. Giá trị thực tiễn của đề tài
• 1.3. Ngắn mạch trong hệ thống điện (HTĐ)
• 1.3.1. Các nguyên nhân gây ngắn mạch lưới điện truyền tải
• 1.3.2. Các loại sự cố ngắn mạch lưới điện truyền tải
• 1.3.2.1. Ngắn mạch một pha chạm đất
• 1.3.2.2. Ngắn mạch hai pha
• 1.3.2.3. Ngắn mạch hai pha chạm đất
• 1.3.2.4. Ngắn mạch ba pha chạm đất
• 1.3.3. Hồ quang điện
• 1.3.3.1. Hiện tượng hồ quang điện
• 1.3.3.2. Khái niệm chung
• 1.3.3.3. Quá trình phát sinh hồ quang
• 1.3.3.4. Quá trình dập tắt hồ quang
• 1.3.3.5. Hồ quang điện trong sự cố ngắn mạch đường dây tải điện
• 1.3.3.6. Điện trở hồ quang điện trong sự cố ngắn mạch
• 1.4. PHƯƠNG TRÌNH TOÁN
• 1.4.1. Các thành phần đối xứng
• 1.4.2. Định vị sự cố ngắn mạch dựa trên tổng trở
• 1.4.3. Phương pháp lọc nhiễu trong tín hiệu đo
• 1.4.4. Phép biến đổi Fourier
• 1.4.5. Phương pháp bình phương cực tiểu
• 1.4.6. Phương pháp bình phương cực tiểu Levenberg - Marquardt
• 1.4.7. Ứng dụng LM trong nhận dạng thành phần tần số cơ bản
• 1.4.8. Lưu đồ chương trình định vị sự cố ngắn mạch
• 1.5. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM
• 1.5.1. Mô hình hóa mô phỏng đường dây truyền tải
• 1.5.2. Khối nguồn phát điện
• 1.5.3. Khối đường dây truyền tải
• 1.5.4. Khối phụ tải
• 1.5.5. Khối sự cố ngắn mạch
• 1.5.6. Khối thu nhận tín hiệu
• 1.5.7. Mô hình lưới điện truyền tải được mô phỏng
• 1.5.8. Kết nối các khối trong mạch mô phỏng
• 1.5.9. Xây dựng giao diện chương trình tính toán vị trí sự cố ngắn mạch
• 1.6. Giao diện chương trình tạo sự cố ngắn mạch
• 1.7. Giao diện chương trình tính toán sự cố ngắn mạch
• 1.8. Kết quả xử lí số liệu mô phỏng
• 1.8.1. Dữ liệu thu thập sau khi có sự cố ngắn mạch
• 1.8.2. Kết quả lọc nhiễu hài dựa trên thuật toán được đề xuất
• 1.8.3. Kết quả tính toán các tham số chương trình
• 1.8.4. Kết quả tính toán vị trí sự cố ngắn mạch
• 1.8.4.1. Sự cố ngắn mạch một pha chạm đất
• 1.8.4.1.1. Ngắn mạch pha A chạm đất
• 1.8.4.1.2. Ngắn mạch pha B chạm đất
• 1.8.4.1.3. Ngắn mạch pha C chạm đất
• 1.8.4.2. Sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất
• 1.8.4.2.1. Ngắn mạch hai pha AB chạm đất
• 1.8.4.2.2. Ngắn mạch hai pha BC chạm đất
• 1.8.4.2.3. Ngắn mạch hai pha AC chạm đất
• 1.8.4.3. Sự cố ngắn mạch hai pha chạm nhau
• 1.8.4.3.1. Ngắn mạch hai pha AB chạm nhau
• 1.8.4.3.2. Ngắn mạch hai pha BC chạm nhau
• 1.8.4.3.3. Ngắn mạch hai pha AC chạm nhau
• 1.8.4.4. Sự cố ngắn mạch ba pha
• 1.8.4.4.1. Ngắn mạch ba pha chạm nhau
• 1.8.4.4.2. Ngắn mạch ba pha chạm đất
• 2. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 2.1. Kiến nghị và hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Phiếu chỉnh định relay khoảng cách Siemens 7SA611 đường dây 172 An Biên - Vĩnh Thuận
• Phụ lục 2: Bảng setting relay khoảng cách Siemens 7SA611 đường dây 172 An Biên - Vĩnh Thuận
• Phụ lục 3: Dữ liệu relay khoảng cách Siemens 7SA611 ghi nhận sự cố đường dây 172 An Biên - Vĩnh Thuận
• Phụ lục 4: Tín hiệu dòng điện và điện áp sự cố
• Phụ lục 5: Điện áp đồng bộ và biểu đồ vị trí sự cố

I. Tổng quan về nghiên cứu

Đường dây truyền tải điện đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối nguồn điện với người tiêu dùng. Sự phát triển nhanh chóng của hệ thống điện trong những thập kỷ qua đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể về số lượng và chiều dài của các đường dây truyền tải. Theo thống kê từ Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), lưới điện đã mở rộng đáng kể, đảm bảo cung cấp điện hiệu quả hơn cho phát triển kinh tế. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, đường dây truyền tải có thể gặp phải nhiều sự cố như ngắn mạch, đứt dây, hay chạm đất. Khi xảy ra sự cố, việc xác định nhanh chóng và chính xác vị trí sự cố là rất cần thiết để khôi phục hoạt động bình thường của hệ thống điện. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phát triển các phương pháp xác định vị trí sự cố, trong đó có ba phương pháp chính: phương pháp xung phản xạ, phương pháp phân tích sóng, và phương pháp dựa trên tổng trở. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả hoạt động.

1.1. Các phương pháp xác định vị trí sự cố

Các phương pháp xác định vị trí sự cố ngắn mạch trên lưới điện đã được nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm. Phương pháp xung phản xạ sử dụng sóng phản xạ để xác định vị trí sự cố, tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu thiết bị đo đạc tốn kém và không thể áp dụng cho tất cả các tình huống. Phương pháp phân tích sóng dòng điện và điện áp tần số cao cũng gặp khó khăn trong việc ghi nhận các thành phần hài bậc cao, làm tăng chi phí thiết bị. Phương pháp tổng trở, mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu, vẫn gặp phải vấn đề về độ chính xác do không đồng bộ trong đo lường. Do đó, việc phát triển một phương pháp mới có thể cải thiện độ chính xác và giảm thiểu chi phí là rất cần thiết.

II. Định vị sự cố ngắn mạch dựa trên tổng trở

Phương pháp định vị sự cố ngắn mạch dựa trên tổng trở đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong thực tế. Phương pháp này sử dụng các giá trị dòng điện và điện áp đo được tại các đầu đường dây để xác định vị trí sự cố. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất là vấn đề không đồng bộ giữa các thiết bị đo tại các đầu nút phụ tải khác nhau. Điều này có thể dẫn đến sai số trong việc xác định vị trí sự cố. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cải thiện độ đồng bộ trong đo lường có thể nâng cao độ chính xác của phương pháp tổng trở. Các giải pháp như sử dụng đồng bộ bằng vệ tinh hoặc cáp quang đã được đề xuất, nhưng yêu cầu đầu tư thiết bị đắt tiền. Luận văn này đề xuất một phương pháp mới để xác định góc bất đồng bộ trong đo lường, từ đó cải thiện độ chính xác trong việc xác định vị trí sự cố.

2.1. Tính toán vị trí sự cố

Để tính toán vị trí sự cố ngắn mạch, phương pháp tổng trở yêu cầu đo đạc chính xác các giá trị dòng điện và điện áp. Việc này thường được thực hiện thông qua các thiết bị đo lường hiện đại. Tuy nhiên, do sự không đồng bộ trong đo lường, độ chính xác của kết quả có thể bị ảnh hưởng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các thuật toán thông minh để lọc nhiễu và cải thiện độ chính xác trong đo lường có thể giúp nâng cao hiệu quả của phương pháp này. Các kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink đã chứng minh rằng phương pháp đề xuất có khả năng xác định chính xác vị trí sự cố ngắn mạch, từ đó giảm thiểu thời gian mất điện và nâng cao chất lượng điện năng cung cấp.

III. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về định vị sự cố ngắn mạch trên lưới truyền tải điện có giá trị thực tiễn cao trong việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Việc xác định nhanh chóng và chính xác vị trí sự cố không chỉ giúp giảm thiểu thời gian mất điện mà còn giảm chi phí bồi thường cho khách hàng. Hệ thống điện ngày càng phức tạp, do đó, việc áp dụng các phương pháp hiện đại trong việc phát hiện và xử lý sự cố là rất cần thiết. Luận văn này không chỉ cung cấp một phương pháp mới mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

3.1. Ứng dụng trong thực tế

Phương pháp định vị sự cố ngắn mạch dựa trên tổng trở có thể được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống điện hiện đại. Việc sử dụng các công nghệ mới như cảm biến thông minh và hệ thống đo lường tự động sẽ giúp cải thiện độ chính xác và giảm thiểu chi phí. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng có thể được áp dụng trong việc phát triển các thiết bị mới cho ngành điện, từ đó nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện. Các kết quả thu được từ mô phỏng và thực nghiệm sẽ là cơ sở để triển khai ứng dụng trong thực tế, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp điện cho người tiêu dùng.