Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quát về các thuật toán định vị sự cố đối với đường dây tải điện đã được công bố trong và ngoài nước. Phân tích các ưu và nhược điểm của các nghiên cứu đã có này, từ đó đề xuất hướng nghiên cứu mới để khắc phục các vấn đề còn tồn tại. Chương 2: Phương pháp định vị sự cố cải tiến áp dụng với đường dây đơn không đồng nhất Trình bày thuật toán đề xuất để định vị sự cố trên đường dây tải điện có hai phân đoạn sử dụng chủng loại dây khác nhau. Ưu điểm của thuật toán đề xuất là dữ liệu đầu vào không yêu cầu thông số đường dây, do đó giảm được sai số định vị sự cố.
Các kết quả mô phỏng kiểm chứng tính đúng đắn của đề xuất và kết quả so sánh với các phương pháp khác cùng được trình bày trong chương này. Chương 3: Phương pháp định vị sự cố không biết trước thông số đường dây áp dụng với đường dây dây truyền tải điện rẽ nhánh không đồng nhất chủng loại dây Trình bày thuật toán đề xuất định vị sự cố áp dụng cho các đường dây tải điện có rẽ nhánh, các nhánh sử dụng chủng loại dây khác nhau. Ưu điểm của thuật toán đề xuất tương tự như thuật toán ở Chương 2, tuy nhiên mở rộng được khả năng áp dụng cho các đường dây có rẽ nhánh. Chương 4: Đánh giá ảnh hưởng của sai số đo lường đến kết quả định vị sự cố Trình bày phương thức tính toán, đánh giá sai số định vị có thể gặp khi xét tới sai số của các biến dòng điện và biến điện áp.
Phương pháp đánh giá sử dụng mô phỏng Monte Carlo. Qua việc đánh giá được sai số có thể xác định được mức độ tin cậy của kết quả thu được và mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới. Chương 5: Kết luận và kiến nghị Đánh giá tổng hợp các kết quả đã đạt được và so sánh với các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra; đồng thời đề xuất các hướng nghiên cứu trong tương lai để khắc phục các hạn chế còn tồn tại trong luận án. TỔNG QUAN Tóm lược nội dung: Nội dung chương giới thiệu tổng quát về các thuật toán định vị sự cố đối với đường dây tải điện đã được công bố trong và ngoài nước.
Phân tích các ưu và nhược điểm của các nghiên cứu đã có này, từ đó đề xuất hướng nghiên cứu mới để khắc phục các vấn đề còn tồn tại. Tình hình nghiên cứu trong nước Các nghiên cứu trong nước liên quan tới thuật toán định vị sự cố trên đường dây tải điện được công bố còn khá ít và tập trung theo các hướng sau: Nghiên cứu [7] sử dụng mạng nơron truyền thẳng nhiều lớp (MLP) kết hợp với phân tích Wavelet để định vị sự cố. Ưu điểm của thuật toán là sai số định vị sự cố nhỏ (kết quả mô phỏng có sai số lớn nhất khoảng 1,49% với đường dây dài 118,5km). Nhược điểm thuật toán cần có số lượng bản ghi đủ lớn để huấn luyện mạng.
Nghiên cứu đề xuất sử dụng tới 2136 bản ghi sự cố cho một đường dây, đây là yêu cầu rất khó đáp ứng được trong thực tế. Nghiên cứu [8], [9] sử dụng mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of Sugeno-type - ANFIS) là sự kết hợp giữa mạng nơ ron và hệ suy diễn mờ để định vị sự cố. Ưu điểm và nhược điểm của thuật toán gần tương tự như nghiên cứu [7]. Nghiên cứu [2] phân tích, đánh giá phương pháp định vị sự cố được sử dụng trong các rơle kỹ thuật số Schneider P132, P443.
Thuật toán định vị có xét đến thành phần dòng điện tải trước lúc sự cố và thông số của nguồn phía đầu đường dây đối diện. Thuật toán làm việc chính xác khi điện trở sự cố có giá trị nhỏ và thông số tổng trở đường dây biết chính xác. Nghiên cứu [3] trình bày các phương pháp định vị sự cố của các hãng rơle như SEL, TOSHIBA và GE. Các phương pháp được phân tích có khả năng áp dụng cho đường dây truyền tải có rẽ nhánh và có nguồn cấp từ các phía.
Tuy nhiên, cả 3 thuật toán được trình bày đều dựa trên giả thiết biết trước thông số chính xác của đường dây. Nghiên cứu [4] trình bày phương pháp sử dụng phần mềm phân tích sự cố SIGRA 4 của Siemens để phân tích và định vị sự cố. Thuật toán định vị dựa trên các bản ghi sự cố từ hai đầu đường dây; tín hiệu dòng điện và điện áp đo được tại hai đầu có thể được đồng bộ về mặt thời gian hoặc không. Nghiên cứu này mang tính áp dụng.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước Phần tổng quan về nghiên cứu ngoài nước sẽ tập trung phân tích chi tiết về các công trình đã công bố có liên quan tới hướng nghiên cứu của đề tài. 7 Thuật toán định vị sự cố áp dụng đường dây đơn đồng nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đường dây Các nghiên cứu về thuật toán định vị sự cố trên đường dây tải điện đã được công bố trên rất nhiều bài báo, phần lớn các nghiên cứu tập trung vào bài toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải đồng nhất, với yêu cầu dữ liệu đầu vào các thuật toán là thông số chính xác của đường dây, và một vài thuật toán yêu cầu dữ liệu về tổng trở nguồn phát hai đầu đường dây. Nghiên cứu [26] trình bày thuật toán điện kháng đơn áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện đồng nhất hình 1.1, sử dụng tín hiệu đo lường điện áp và dòng điện từ một đầu đường dây. Thuật toán thì đơn giản, dễ dàng lập trình, tuy nhiên kết quả định vị bị sai số bởi giá trị của điện trở sự cố, dòng điện của tải và dữ liệu đầu vào của thuật toán yêu cầu phải biết trước thông số đường dây.
Thuật toán [26] được tóm lược như sau: Hình 1.1 Đường dây truyền tải đồng nhất Trong đó: Vsf ,Vrf , I sf , I rf điện áp và dòng điện trong sự cố đo lường từ điểm S, R; l chiều dài đường dây.1) imag(Z1 ) Trong đó: d khoảng cách từ điểm S đến vị trí sự cố F; Z1 – tổng trở thứ tự thuận của đường dây; imag – trích phần ảo của số phức; Vsf , Isf , ΔIsf được tra theo bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho các loại sự cố Loại sự cố Vsf Isf ΔIsf AG Vaf Iaf + kIg0 Iaf – Iapre BG Vbf Ibf + kIg0 Ibf – Ibpre CG Vcf Icf + kIg0 Icf – Icpre AB,ABG,ABC Vaf – Vbf Iaf – Ibf (Iaf – Iapre) – (Ibf – Ibpre) BC,BCG,ABC Vbf – Vcf Ibf – Icf (Ibf – Ibpre) – (Icf – Ibpre) CA,CAG,ABC Vcf – Vaf Icf – Iaf (Icf – Icpre) – (Iaf – Iapre) Trong đó k = Z0/Z1 – 1 Trong đó: Vaf ,Vbf ,Vcf ,Iaf ,Ibf ,Icf điện áp và dòng điện của pha A, B, C trong sự cố; Iapre Ibpre Icpre dòng điện của pha A, B, C trước sự cố. Để khắc phục các hạn chế của thuật toán [26], nghiên cứu [58], [62], [69] trình bày thuật toán định vị sự cố Takagi, là thuật toán cải tiến so với thuật toán được trình bày trong [26], thuật toán Takagi sử dụng tín hiệu điện áp và dòng điện đo lường trước sự cố và trong sự cố, vì thế kết quả định vị của thuật toán không bị ảnh hưởng bởi dòng điện của tải, điện trở sự cố. Thuật toán định vị sự cố Takagi đề xuất phương trình sau để xác định vị trí sư cố: imag(Vsf I sf ) d (1.2) imag(Z1 I sf I sf ) 8 Nghiên cứu [16], [41] đưa ra các chỉ số để đánh giá các bộ lọc DC, từ đó đưa ra khuyến nghị sử dụng bộ lọc số mô phỏng kết hợp DFT hoặc phương pháp lọc Kalman cải tiến ứng dụng lọc DC là hiệu quả nhất và mô phỏng rơ le khoảng cách bằng phần mềm MATLAB, áp dụng thuật toán định vị sự cố cho đường dây đơn đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lường từ một đầu đường dây và yêu cầu phải biết trước thông số đường dây. Nghiên cứu [65], [67] trình bày thuật toán định vị sử dụng tín hiệu điện áp và dòng điện đo lường từ hai đầu đường dây, trong đó thuật toán [65], [67] chỉ sử dụng thành phần thứ tự nghịch của tín hiệu điện áp và dòng điện vì thế thuật toán không bị ảnh hưởng bởi dòng điện của tải, tính bất định của tổng trở thứ tự không của đường dây truyền tải điện, điện trở sự cố… Tuy nhiên, thuật toán [65], [67] chỉ áp dụng được cho kiểu sự cố không đối xứng vì chỉ sử dụng thành phần thứ tự nghịch của tín hiệu đo lường, và dữ liệu đầu vào của thuật toán yêu cầu phải biết chính xác thông số đường dây.
Nghiên cứu [45] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải đồng nhất, sử dụng tín hiệu điện áp và dòng điện đo lường đồng bộ từ hai đầu đường dây và mô hình đường dây thông số rải. Thuật toán đề xuất phương trình toán học để phát hiện, và xác định vị trí sự cố, thuật toán cũng đề xuất phương pháp để phân biệt giữa sự cố thoáng qua và sự cố duy trì để tránh tự động đóng lại khi có sự cố duy trì. Tuy nhiên, thuật toán này yêu cầu phải biết trước thông số chính xác của đường dây truyền tải điện. Nghiên cứu [20] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải.
Thuật toán yêu cầu dữ liệu đầu vào là thông số đường dây, tổng trở nguồn ở hai đầu đường dây và tín hiệu điện áp đo lường đồng bộ từ hai đầu đường dây mà không yêu cầu tín hiệu dòng điện. Vì vậy, thuật toán định vị sự cố không bị ảnh hưởng bởi bão hòa của máy biến dòng điện đo lường, nhưng thuật toán yêu cầu phải biết trước thông số đường dây, và yêu cầu biết chính xác tổng trở nguồn phát ở hai đầu đường dây là rất khó đáp ứng trong thực tế. Nghiên cứu [30] áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải đồng nhất, thuật toán chỉ sử dụng tín hiệu điện áp và dòng điện đo lường từ một đầu đường dây, thông số và mô hình tập trung của đường dây truyền tải điện.