LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 4 năm 2018 Nguyễn Thanh Nhàn 4 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu, qu Thầy, Cô công tác tại khoa Điện – Điện tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Ch Minh, đ tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua. Đặc biệt em xin chân thành gửi đến Thầy PGS.
Trƣơng Việt Anh lời cảm ơn sâu sắc. Trong thời gian thực hiện luận văn Thầy đ quan tâm theo d i, tận tình hƣớng dẫn và động viên để em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên c ng lớp Kỹ thuật điện khóa 2016B đ nhiệt tình hỗ trợ, góp động viên để em hoàn thành luận văn này. ồ h Minh, tháng 4 năm 2018 Nguyễn Thanh Nhàn 5 MỤC LỤC TRANG TỰA QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC.
2 LỜI CAM ĐOAN. 5 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .1Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu đ công bố .1 Phƣơng pháp tính toán dựa trên trở kháng.1 Phƣơng pháp điện kháng đơn .2 Phƣơng pháp TAKAGI .3 Phƣơng pháp TAKAGI cải tiến .3 Mục đích của đề tài .4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .5 Nhiệm vụ nghiên cứu .6 Phƣơng pháp nghiên cứu .7 Điểm mới của luận văn. Các thành phần tƣơng đƣơng của hệ thống 3 pha .2 Các dạng sự cố trên đƣờng dây truyền tải .1 Pha chạm đất .2 Sự cố hai pha .3 Hai pha chạm đất .4 Sự cố ba pha .3 Sử dụng thành phần tƣơng ứng để phân tích sự cố .1 Thứ tự pha chạm đất .2 Thứ tự mạng hai pha chạm đất .3 Thứ tự mạng sự cố pha với pha .4 Phƣơng pháp xử l tín hiệu.
Phép biến đổi Fourier (FT – Fourier Transform) .6 Khái quát về hệ thống GPS [15,16] .1 Phần điều khiển (Control Segment) .2 Phần không gian (Space Segment) .2 Cấu trúc tín hiệu GPS .3 Phần sử dụng (User Segment).1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng .2 Những bộ phận chính của máy thu GPS .7 Nguyên l hoạt động của hệ thống GPS. 41 THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG .1 Công nghệ đồng bộ đo lƣờng.2 Nội dung của thuật toán mới vị trí sự cố .3 Mô hình mô phỏng sự cố và vị trí sự cố .1 Mô hình mô phỏng. 55 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .2 Hƣớng phát triển. 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.
Chƣơng trình tạo ngắn mạch. Chƣơng trình xác định vị trí sự cố ngắn mạch. 64 7 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BU: Máy biến điện áp BI: Máy biến dòng điện GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (The Global Positioning System) SMT: Công nghệ đồng bộ đo lƣờng (Synchronized Measurement Technology) FFT: Biến đổi nhanh chuỗi sóng mang (Fast Fourier Transform) TWR: Bộ thu sóng lan truyền (Travelling Wave Recorders) L: Cảm khám C: Dung kháng RF: Phần tần số vô tuyến (Radio Frequency) IED: Đồng bộ hóa khác nhau các thiết bị điện tử thông minh (synchronising different intelligent Electronic Devices) SMUs: Đồng bộ hoá đơn vị đo lƣờng (synchronized measurement units) PMUs: Các đơn vị đo lƣờng pha (phasor measurement units) DC: Các bộ tập trung dữ liệu (data concentrators) 8 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2. Thứ tự thuận.
Thứ tự không. Thứ tự nghịch. Một pha chạm với đất. Pha chạm pha.
Hai pha chạm đất. Sự cố ba pha. Phép biến đổi Fourier. Phép biến đổi Fourier của tín hiệu có chu kỳ.
Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc. Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn. Các hàm Fourier cơ sở. Các thiết bị lấy mẫu đồng bộ.
Ba pha điển hình của đƣờng dây bị sự cố. Mạch điện thuận tƣơng đƣơng đƣờng dây sự cố từ hình 2. Mạch điện nghịch tƣơng đƣơng đƣờng dây sự cố từ hình 2. Mô hình tín hiệu dòng áp tại hai đầu đƣờng dây sự cố.
Mô hình mô phỏng sự cố trên phần mềm Matlab. Đƣờng dẫn chứa file sau khi đổi thƣ mục chứa. Thƣ mục chứa file “TaoSuCo”. Giao diện nhập dữ liệu sự cố.
Giao diện sau khi nhập dữ liệu giả định sự cố. Giao diện phần mềm “TinhToanNganMach. Giao diện nhập dữ liệu sự cố. Kết quả tính toán của chƣơng trình định vị sự cố.
52 9 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3. Bảng tổng hợp kết quả trên một số tuyến thực tế. 53 10 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Điện năng đƣợc sản xuất tại các nhà máy điện đƣợc truyền tải và phân phối đến các thiết bị tiêu thụ điện. Điện năng đƣợc tiêu thụ thông qua qua các đƣờng dây truyền tải bởi hệ thống đƣờng dây truyền tải.
Trong quá trình hoạt động bình thƣờng, hệ thống điện là một hệ cân bằng và sẽ xảy ra tình huống mất cân bằng khi có sự cố bất thƣờng xảy ra. Sự cố trong một hệ thống điện có thể đƣợc tạo ra bởi các sự kiện tự nhiên nhƣ ng đổ cây, gió, b o, sét đánh,… làm hƣ hại đƣờng dây truyền tải và đôi khi là sự cố phần cứng nhƣ máy biến thế và các thiết bị trong hệ thống, một hệ thống điện có thể đƣợc phân tích bằng cách tính toán điện áp và dòng điện dƣới tình huống bình thƣờng và bất thƣờng. Một sự cố lớn mà có thể làm hỏng thiết bị, nó có thể dẫn đến gián đoạn năng lƣợng điện. Hơn nữa, điện áp thay đổi mà có thể ảnh hƣởng đến thiết bị khác.
Điện áp dƣới mức tối thiểu có thể đôi khi gây ra sự cố cho thiết bị. Đó là vấn đề quan trọng để nghiên cứu một hệ thống điện trong điều kiện sự cố để cung cấp phƣơng án vận hành và bảo vệ hệ thống. Mục đích của nghiên cứu này là để cung cấp tổng quan về phƣơng pháp tính toán xác định vị trí sự cố trên đƣờng truyền tải. Phƣơng pháp khác nhau dựa trên hai nguyên tắc - l thuyết trở kháng và l thuyết làn sóng lan truyền đƣợc nêu ra trong luận văn này.
Sử dụng phƣơng pháp l thuyết đ đƣợc thực hiện trên một hệ thống để kiểm tra tính toán khoảng cách theo các loại sự cố khác nhau. Một phân tích đƣợc thực hiện để so sánh các tính toán các sai sót trong các phƣơng pháp thực hiện để hiểu làm thế nào để tính toán chính xác nhất vị trí sự cố trên đƣờng truyền tải. Khi mạng điện càng phức tạp thì những hƣ hỏng xuất hiện sẽ càng nhiều hơn, do đó việc trang bị các loại bảo vệ trên đƣờng dây cũng cần đƣợc tăng cƣờng. Các dạng sự cố này đều phải đƣợc phát hiện, cô lập và sửa chữa trƣớc khi đƣa trở lại làm việc.
Việc khôi phục lại trạng thái làm việc bình thƣờng của đƣờng dây bị sự cố chỉ có thể đƣợc tiến hành nhanh nhất nếu biết đƣợc chính xác vị trí sự cố hoặc 11 ƣớc lƣợng đƣợc vị trí sự cố với độ chính xác hợp lý. Thời gian khắc phục sự cố càng kéo dài càng không có lợi, gây nên mất điện đến các hộ tiêu thụ và có thể dẫn đến thiệt hại đáng kể về kinh tế đặc biệt là đối với các ngành công nghiệp sản xuất, gây mất ổn định trong hệ thống điện. Nhƣ vậy việc nhanh chóng phát hiện, định vị, cô lập và khắc phục những sự cố là rất quan trọng trong việc đảm bảo chế độ làm việc tin cậy của hệ thống. Khi có một sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện, điện áp tại điểm sự cố đột ngột giảm đến một giá trị thấp, dòng điện tại điểm sự cố đột ngột tăng lên rất lớn.
Sự thay đổi đột ngột này tạo ra một xung điện từ tần số cao đƣợc gọi là sóng lan truyền. Những sóng này truyền đi từ vị trí sự cố lan truyền ra cả hai hƣớng với tốc độ cao. Để tìm đƣợc vị trí sự cố, từ các tín hiệu dòng điện và điện áp đo đƣợc ở đầu đƣờng dây đ đƣợc lọc và phân tích bằng cách sử dụng các công cụ xử lý tín hiệu khác nhau. Từ các giá trị đo lƣờng đƣợc có thể xác định tổng trở sự cố, pha xảy ra sự cố, thời gian trễ của tín hiệu sóng đến để xác định vị trí sự cố.
Tầm quan trọng của nghiên cứu này phát sinh từ sự cần thiết nhằm giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện và thời gian sửa chữa giúp xác định chính xác hơn vị trí sự cố, khôi phục lại trạng thái làm việc bình thƣờng của đƣờng dây bị sự cố đặc biệt là các đƣờng dây truyền tải điện áp cao ở các khu vực có địa hình khó khăn. Mặt khác, thời gian phục hồi lại trạng thái làm việc bình thƣờng của các đƣờng dây bị sự cố cũng bao gồm cả thời gian để tìm vị trí sự cố. Điều này có thể đạt đƣợc bằng cách tính toán ƣớc lƣợng chính xác vị trí sự cố giúp cho khâu xử lý sự cố đƣợc tiến hành nhanh nhất có thể [1]. Các kết quả nghiên cứu đã công bố 1.1 Phƣơng pháp tính toán dựa trên trở kháng [2] Phƣơng pháp trở kháng đƣợc dùng phổ biến nhất trong các rơle khoảng cách kỹ thuật số đƣợc đặt trong trạm biến áp để bảo vệ cho các đƣờng dây.
Ngoài trở kháng, khi xảy ra sự cố rơle còn tính toán và ghi lại các thông số sự cố trong bản ghi của rơle nhƣ: dạng sự cố, vùng sự cố, vị trí sự cố, giá trị tức thời của điện áp và dòng điện xung quanh thời điểm sự cố.