Nghiên cứu các phương pháp phát hiện dao động công suất trong bảo vệ đường dây truyền tải

• Tác giả: Lê Bửu Toàn
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Tịnh Minh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Phương Pháp Phát Hiện Dao Động Công Suất Hỗ Trợ Chức Năng Bảo Vệ Đường Dây Truyền Tải
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. HỒ CHÍ MINH

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 2.1. Nguyên lý bảo vệ khoảng cách
• 2.2. Các dạng đặc tuyến bảo vệ khoảng cách
• 2.2.1. Đặc tuyến Mho
• 2.2.2. Đặc tuyến tứ giác (Quadrilateral)
• 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến rơle bảo vệ khoảng cách
• 2.4. Một số trường hợp rơle khoảng cách tác động sai
• 2.4.1. Sự cố mất điện ngày tháng 7 năm 2012 tại Ấn Độ
• 2.4.2. Một số sự cố diễn ra do dao động trên lưới nước ta
• 3. CHƯƠNG 3: DAO ĐỘNG CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI
• 3.1. Mô hình và các đại lượng trong dao động công suất
• 3.2. Quỹ đạo của tổng trở trong dao động công suất
• 3.3. Logic phát hiện dao động công suất của một số rơle kỹ thuật số hiện tại
• 3.3.1. Rơle khoảng cách GRZ200 của hãng Toshiba
• 3.3.2. Rơle khoảng cách P445 của hãng GE
• 3.4. Ảnh hưởng bởi sự xâm nhập của năng lượng tái tạo đến dao động công suất
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN DAO ĐỘNG CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI
• 4.1. Các phương pháp xem xét tốc độ thay đổi tổng trở
• 4.1.1. Đặc tuyến đồng tâm (Concentric Characteristic)
• 4.1.2. Ưu nhược điểm của các phương pháp
• 4.2. Các phương pháp tính toán khác
• 4.2.1. Phương pháp theo dõi tổng trở liên tục
• 4.2.2. Tính toán liên tục dòng cân bằng
• 4.2.3. Dựa vào điện áp tâm dao động (SCV)
• 4.2.4. Dựa vào sự thay đổi công suất ba pha
• 4.3. Các phương pháp dựa ứng dụng trên trí tuệ nhân tạo
• 4.3.1. Hệ thống neuron mờ thích ứng (Adaptive neuro-fuzzy inference system – ANFIS)
• 4.3.2. Support Vector Machine (SVM)
• 4.3.3. Mạng neuron tích chập (Convolutional Neural Networks – CNN)
• 4.4. Bảng tổng hợp các phương pháp phát hiện dao động công suất
• 5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TUYẾN ĐỒNG TÂM
• 5.1. Mô phỏng phương pháp đặc tuyến đồng tâm trên công cụ MATLAB Simulink
• 5.2. Cấu hình và thử nghiệm chức năng phát hiện dao động công suất trên rơle RED650
• 5.2.1. Giới thiệu về rơle RED650 hãng ABB
• 5.2.2. Cấu hình chức năng chống dao động công suất trên rơle
• 5.2.3. Thử nghiệm chức năng phát hiện dao động công suất cho rơle RED650 bảo vệ đường dây Rạch Gốc – Nhà máy điện gió An Viên
• 6. CHƯƠNG 6: PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG SUPPORT VECTOR MACHINE
• 6.1. Thuật toán Support Vector Machine (SVM)
• 6.2. Giới thiệu về thư viện LibSVM
• 6.3. Ứng dụng SVM vào phát hiện dao động công suất
• 6.4. Tiến hành áp dụng thuật toán SVM phát hiện dao động công suất
• 6.5. Kết quả đánh giá thuật toán SVM
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 7.1. Kết luận chung
• 7.2. Hướng phát triển của đề tài
• 7.2.1. Thuật toán SVM
• 7.2.2. Cải tiến các phương pháp truyền thống
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: CODE MATLAB
• PHỤ LỤC 2: TRỊ SỐ ĐẶT CỦA ĐƠN VỊ ĐIỀU ĐỘ (A2)
• PHỤ LỤC 3: SƠ ĐỒ NHẤT THỨ TRẠM 110kV RẠCH GỐC
• PHỤ LỤC 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB VÀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SIMULINK
• PHỤ LỤC 5: GIỚI THIỆU RƠLE RED650

I. Giới thiệu về dao động công suất

Để hiểu rõ về dao động công suất trong hệ thống điện, cần phân tích hiện tượng này từ góc độ kỹ thuật điện. Dao động công suất xảy ra khi có sự thay đổi đột ngột trong tải hoặc nguồn điện, dẫn đến sự thay đổi trong dòng điện và điện áp. Hiện tượng này thường gây ra những tác động không mong muốn đến các thiết bị bảo vệ, đặc biệt là bảo vệ đường dây. Việc phát hiện sớm và chính xác dao động công suất là rất quan trọng để ngăn chặn các sự cố mất điện không mong muốn. Theo nghiên cứu, hệ thống điện hiện nay ngày càng phức tạp với sự gia tăng của các nguồn năng lượng tái tạo, điều này làm tăng khả năng xảy ra dao động công suất. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp phát hiện dao động công suất là cần thiết để bảo vệ đường dây truyền tải điện.

II. Các phương pháp phát hiện dao động công suất

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nhiều phương pháp khác nhau để phát hiện dao động công suất. Một trong những phương pháp phổ biến là sử dụng đặc tuyến đồng tâm. Phương pháp này dựa trên việc phân tích quỹ đạo của tổng trở trong không gian điện áp và dòng điện. Đặc tuyến đồng tâm cho phép xác định được các điều kiện mà tại đó dao động công suất có thể xảy ra và từ đó đưa ra các cảnh báo kịp thời. Bên cạnh đó, phương pháp ứng dụng trí tuệ nhân tạo như Support Vector Machine (SVM) cũng được nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp này có khả năng xử lý dữ liệu lớn và phức tạp, giúp cải thiện độ chính xác trong việc phát hiện dao động công suất. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được phân tích kỹ lưỡng để lựa chọn phương pháp phù hợp cho từng tình huống cụ thể.

III. Ứng dụng của các phương pháp phát hiện

Việc áp dụng các phương pháp phát hiện dao động công suất trong thực tế là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. Các rơle bảo vệ như RED650 được sử dụng để thực hiện chức năng phát hiện dao động công suất. Thông qua việc mô phỏng và thử nghiệm, các phương pháp đã chứng minh được hiệu quả trong việc phát hiện sớm các dấu hiệu của dao động công suất, từ đó giúp bảo vệ đường dây truyền tải khỏi các sự cố không mong muốn. Đặc biệt, việc sử dụng SVM đã cho thấy những kết quả khả quan trong việc nâng cao độ chính xác của hệ thống bảo vệ. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của nguồn năng lượng tái tạo.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Tổng kết lại, nghiên cứu về dao động công suất và các phương pháp phát hiện là cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ đường dây truyền tải điện. Các phương pháp như đặc tuyến đồng tâm và SVM đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc nâng cao hiệu quả bảo vệ. Tuy nhiên, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để cải thiện độ chính xác và khả năng ứng dụng của các phương pháp này trong thực tế. Hướng phát triển trong tương lai có thể tập trung vào việc tích hợp nhiều công nghệ hiện đại hơn, nhằm tạo ra một hệ thống bảo vệ hệ thống điện hoàn thiện hơn, đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của ngành điện lực.