Luận Văn Thạc Sĩ: Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trong Mạng Phân Phối Hình Tia

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia, ứng dụng hiệu quả cho thiết bị mạng và nhà máy điện.

• Tác giả: Nguyên Ngọc Huy
• Người hướng dẫn: Nguyên Hoàng Việt
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
• Đề tài: Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Dựa Trên Tổng Trở Trong Mạng Phân Phối Hình Tia
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Hướng nghiên cứu của luận văn
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Điểm mới của luận văn
• 1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn
• 1.7. Nội dung luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ
• 2.1. Giới thiệu
• 2.2. Phương pháp truyền sóng (TWS)
• 2.3. Phương pháp dựa vào tổng trở
• 2.4. Phương pháp phương trình telegrapher
• 2.5. Phương pháp TakaØ
• 2.6. Phương pháp sử dụng thành phần dòng thứ tự không với góc được hiệu chỉnh (dựa trên phương pháp Takagi)
• 2.7. Phương pháp dựa trên mô hình đường dây tham số rãi
• 2.8. Phương pháp xếp chồng các thành phần
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN
• 3.1. Phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia
• 3.2. Xác định vị trí sự cố trong hệ thống với nhiều tải rẽ nhánh
• 3.3. Vấn đề xác định vị trí sự cố phức tạp
• 3.4. Ví dụ minh họa
• 3.5. Tính toán vị trí sự cố
• 3.6. Mô phỏng tính toán vị trí sự cố bằng Matlab
• 4. CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN ĐƯỜNG DÂY DZ 471 E11
• 4.1. Thu thập số liệu đường dây DZ 471 E11
• 4.2. Giới thiệu tuyến DZ 471 E11
• 4.3. Số liệu phụ tải của phát tuyến DZ 471 E11
• 4.4. Số liệu đường dây của phát tuyến DZ 471 E11
• 5. CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG TUYẾN DÂY DZ 471 E11
• 5.1. Chương trình mô phỏng
• 5.2. Mô phỏng sơ đồ tuyến dây DZ 471 E11
• 5.3. Kết quả mô phỏng đạt được
• 5.3.1. Xét ngắn mạch tại nhiều vị trí trên cùng đoạn
• 5.3.2. Kết quả khi xét 5 loại ngắn mạch tại một số đoạn trên tuyến dây
• 5.3.3. Kết quả khi xét đến sự thay đổi của tổng trở nguồn
• 5.3.4. Biểu đồ kết quả khi xét tới ảnh hưởng của tổng trở nguồn
• 5.3.5. Kết quả khi xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch
• 5.3.6. Biểu đồ kết quả khi xét ảnh hưởng của điện trở sự cố
• 5.3.7. Kết quả khi xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch đối với ngắn mạch 1 pha
• 5.3.8. Biểu đồ kết quả khi xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch đối với ngắn mạch 1 pha
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển luận văn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Phương pháp xác định vị trí sự cố

Phương pháp xác định vị trí sự cố là một trong những vấn đề quan trọng trong quản lý và vận hành hệ thống điện. Luận văn này tập trung vào việc đề xuất một phương pháp mới dựa trên tổng trở để xác định vị trí sự cố trong mạng phân phối hình tia. Phương pháp này sử dụng tín hiệu dòng và áp tại đầu cuối trạm phân phối, kết hợp với phân tích các thành phần pha thay vì phân tích thành phần đối xứng thông thường. Điều này giúp tăng độ chính xác trong việc xác định vị trí sự cố, đặc biệt trong các mạng phân phối không cân bằng với tải một pha hoặc hai pha rẽ nhánh.

1.1. Cơ sở lý thuyết

Phương pháp dựa trên việc sử dụng ma trận dòng phân phối được hình thành từ các thành phần tổng trở trong hệ thống. Các tín hiệu dòng điện và điện áp ba pha chồng chập (Superimposed) được sử dụng để tính toán khoảng cách sự cố. Thuật toán này giải quyết vấn đề ước lượng phức tạp bằng cách kiểm tra dòng sự cố ước lượng trên pha không có sự cố. Điều này giúp giảm thiểu sai số và tăng độ chính xác của phương pháp.

1.2. Ưu điểm và hạn chế

Phương pháp này có ưu điểm là độ chính xác cao và số lần lặp ít, giúp tiết kiệm thời gian tính toán. Tuy nhiên, phương pháp cũng có một số hạn chế như phụ thuộc vào độ chính xác của thiết bị đo đạc và khả năng áp dụng trong các mạng phân phối phức tạp với nhiều nhánh rẽ. Cần thêm nghiên cứu để cải thiện khả năng ứng dụng trong thực tế.

II. Tổng quan về mạng phân phối hình tia

Mạng phân phối hình tia là một cấu trúc phổ biến trong hệ thống điện, đặc biệt là trong các khu vực đô thị và nông thôn. Mạng này có đặc điểm là các nhánh rẽ từ một trạm phân phối chính, tạo thành hình tia. Việc xác định vị trí sự cố trong mạng này thường gặp nhiều khó khăn do sự không cân bằng của tải và sự phức tạp của các nhánh rẽ. Luận văn này tập trung vào việc áp dụng phương pháp tổng trở để giải quyết vấn đề này.

2.1. Đặc điểm của mạng hình tia

Mạng hình tia có cấu trúc đơn giản với một trạm phân phối chính và các nhánh rẽ. Tuy nhiên, sự không cân bằng của tải và sự hiện diện của các nhánh rẽ một pha hoặc hai pha làm tăng độ phức tạp trong việc xác định vị trí sự cố. Phương pháp tổng trở được đề xuất trong luận văn này có thể giải quyết được các vấn đề này bằng cách sử dụng phân tích các thành phần pha và ma trận dòng phân phối.

2.2. Ứng dụng thực tế

Phương pháp này có thể được áp dụng trong thực tế để xác định vị trí sự cố trong các mạng phân phối hình tia, đặc biệt là trong các khu vực đô thị với nhiều nhánh rẽ và tải không cân bằng. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp có độ chính xác cao và khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

III. Phân tích tổng trở trong mạng điện

Phân tích tổng trở là một kỹ thuật quan trọng trong việc xác định vị trí sự cố trong mạng điện. Luận văn này sử dụng phương pháp phân tích tổng trở để xác định vị trí sự cố trong mạng phân phối hình tia. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các tín hiệu dòng và áp tại đầu cuối trạm phân phối để tính toán khoảng cách sự cố. Kết quả phân tích cho thấy phương pháp này có độ chính xác cao và khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

3.1. Cơ sở toán học

Phương pháp phân tích tổng trở dựa trên việc sử dụng các phương trình toán học để tính toán khoảng cách sự cố. Các tín hiệu dòng và áp được sử dụng để tính toán tổng trở của hệ thống, từ đó xác định vị trí sự cố. Phương pháp này đòi hỏi độ chính xác cao trong việc đo đạc các tín hiệu dòng và áp.

3.2. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp phân tích tổng trở có độ chính xác cao trong việc xác định vị trí sự cố. Phương pháp này có thể được áp dụng trong thực tế để xác định vị trí sự cố trong các mạng phân phối hình tia, đặc biệt là trong các khu vực đô thị với nhiều nhánh rẽ và tải không cân bằng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng năng lượng điện ngày càng tăng, hệ thống điện được mở rộng và phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là mạng phân phối hình tia. Theo ước tính, sự cố ngắn mạch trên đường dây phân phối là nguyên nhân chính gây gián đoạn cung cấp điện và mất ổn định hệ thống. Việc xác định vị trí sự cố nhanh chóng và chính xác đóng vai trò then chốt trong việc giảm thiểu thời gian mất điện, nâng cao độ tin cậy và ổn định vận hành hệ thống điện. Luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia, áp dụng cho tuyến dây thực tế DZ 471 E11 tại thành phố Đà Nẵng với chiều dài 6,402 km và tổng công suất đặt 5480 Kvar. Mục tiêu chính là phát triển thuật toán xác định vị trí sự cố sử dụng tín hiệu dòng và áp tại đầu cuối trạm phân phối, đồng thời mô phỏng và đánh giá hiệu quả phương pháp trên phần mềm Matlab-Simulink. Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc nâng cao hiệu quả quản lý vận hành hệ thống điện phân phối, giảm thiểu thời gian sửa chữa và tổn thất điện năng, góp phần đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các khu vực dân cư và công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết tổng trở trong mạng điện và phân tích thành phần pha không đối xứng trong hệ thống phân phối ba pha. Phương pháp tổng trở sử dụng ma trận tổng trở của mạng phân phối hình tia, bao gồm tổng trở nguồn và tổng trở đoạn dây, để xác định vị trí sự cố dựa trên tín hiệu dòng và áp tại trạm cuối. Phân tích thành phần pha không đối xứng thay thế cho phương pháp phân tích thành phần đối xứng truyền thống, giúp xử lý hiệu quả các trường hợp tải một pha, hai pha rẽ nhánh và sự không cân bằng trong mạng phân phối. Các khái niệm chính bao gồm: ma trận dòng phân phối, dòng chồng chập (superimposed current), ma trận tổng trở Z, và thuật toán lặp để tính toán khoảng cách sự cố m. Ngoài ra, luận văn cũng tham khảo các phương pháp xác định vị trí sự cố truyền thống như phương pháp truyền sóng, phương trình telegrapher, phương pháp Takagi và phương pháp mô hình đường dây tham số rãi để làm cơ sở so sánh và phát triển giải thuật mới.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ tuyến dây phân phối hình tia DZ 471 E11 thuộc đơn vị điện lực quận Hải Châu, bao gồm thông số đường dây, phụ tải và nguồn điện. Phương pháp nghiên cứu sử dụng mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink để tính toán và xác định vị trí sự cố dựa trên tín hiệu dòng điện và điện áp thu thập tại đầu cuối trạm phân phối. Cỡ mẫu dữ liệu dòng và áp được lấy với tần số lấy mẫu phù hợp để phân tích Fourier số (Digital Fourier Analysis), chuyển đổi tín hiệu sang dạng phasor. Phương pháp phân tích thành phần pha không đối xứng được áp dụng để xử lý các trường hợp tải rẽ nhánh và sự không cân bằng. Thuật toán lặp được thiết kế để tính toán giá trị m (khoảng cách sự cố) dựa trên ma trận phân phối dòng D(m) và dòng chồng chập Isp. Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 7/2012 đến tháng 6/2013, bao gồm thu thập số liệu, xây dựng mô hình, mô phỏng và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác cao trong xác định vị trí sự cố: Phương pháp tổng trở dựa trên phân tích thành phần pha không đối xứng cho kết quả xác định vị trí sự cố với sai số rất nhỏ, dưới 0,01% so với vị trí thực tế trên tuyến dây DZ 471 E11. Ví dụ, vị trí ngắn mạch giữa đoạn 1-2 được xác định là 600,009 m so với chiều dài đoạn 1200 m, gần như chính xác tuyệt đối.

2. Giải quyết được sự không cân bằng và tải rẽ nhánh: Thuật toán sử dụng ma trận dòng phân phối và dòng chồng chập giúp xử lý hiệu quả các trường hợp sự cố trên mạng phân phối có tải một pha, hai pha rẽ nhánh, điều mà các phương pháp truyền thống gặp khó khăn. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp có thể xác định chính xác vị trí sự cố trên các nhánh khác nhau của mạng.

3. Giảm số lần lặp và tính toán nhanh: Thuật toán hội tụ nhanh chỉ sau 3-4 lần lặp, tiết kiệm thời gian tính toán so với các phương pháp khác cần nhiều lần lặp hơn. Điều này giúp nâng cao tính thực tiễn và khả năng ứng dụng trong các hệ thống phân phối phức tạp.

4. Ảnh hưởng của điện trở sự cố và tổng trở nguồn: Kết quả mô phỏng cho thấy điện trở ngắn mạch và tổng trở nguồn ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp, tuy nhiên trong phạm vi thực tế, sai số vẫn được giữ ở mức thấp, đảm bảo tính tin cậy của giải thuật.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp phương pháp đạt độ chính xác cao là việc sử dụng phân tích thành phần pha không đối xứng thay vì thành phần đối xứng truyền thống, phù hợp với đặc điểm không cân bằng của mạng phân phối hình tia. So sánh với các phương pháp truyền sóng, phương pháp tổng trở không yêu cầu tần số lấy mẫu cao và thiết bị đo phức tạp, phù hợp hơn với mạng phân phối có cấu trúc phức tạp và nhiều nhánh rẽ. Kết quả mô phỏng trên tuyến dây DZ 471 E11 cho thấy phương pháp có thể áp dụng thực tế với độ chính xác và hiệu quả cao, góp phần giảm thời gian mất điện và chi phí vận hành. Biểu đồ kết quả mô phỏng thể hiện sự hội tụ nhanh của giá trị m và sai số nhỏ giữa vị trí tính toán và vị trí thực tế, minh chứng cho tính khả thi của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống đo lường tại trạm phân phối: Lắp đặt thiết bị đo dòng điện và điện áp tại đầu cuối trạm phân phối để thu thập dữ liệu tín hiệu phục vụ cho thuật toán xác định vị trí sự cố. Thời gian thực hiện: 6 tháng; Chủ thể: Công ty điện lực địa phương.

2. Phát triển phần mềm tích hợp thuật toán: Xây dựng phần mềm chuyên dụng tích hợp thuật toán xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở, hỗ trợ tự động hóa trong giám sát và xử lý sự cố. Thời gian: 9 tháng; Chủ thể: Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ điện.

3. Đào tạo nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và nhân viên vận hành về phương pháp mới, cách sử dụng phần mềm và thiết bị đo lường. Thời gian: 3 tháng; Chủ thể: Công ty điện lực và trường đại học liên kết.

4. Mở rộng nghiên cứu và ứng dụng: Nghiên cứu mở rộng phương pháp cho các mạng phân phối có cấu trúc phức tạp hơn, như mạng vòng hoặc có nhiều nguồn cấp, đồng thời tích hợp với các phương pháp khác để nâng cao độ chính xác. Thời gian: 1-2 năm; Chủ thể: Các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành hệ thống điện phân phối: Nắm bắt phương pháp xác định vị trí sự cố chính xác giúp giảm thời gian xử lý sự cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành điện: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp luận mới, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo về quản lý sự cố trong mạng phân phối.

3. Công ty điện lực và đơn vị quản lý mạng lưới: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến hệ thống giám sát và bảo trì, tối ưu hóa chi phí vận hành.

4. Nhà phát triển phần mềm và thiết bị đo lường: Tham khảo thuật toán và mô hình để phát triển các giải pháp công nghệ hỗ trợ xác định vị trí sự cố tự động, nâng cao hiệu quả vận hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở có ưu điểm gì so với phương pháp truyền sóng?
   Phương pháp tổng trở không yêu cầu tần số lấy mẫu cao và thiết bị đo phức tạp như phương pháp truyền sóng, phù hợp với mạng phân phối có cấu trúc phức tạp và nhiều nhánh rẽ, đồng thời có độ chính xác cao trong xác định vị trí sự cố.

2. Phương pháp này có áp dụng được cho mạng phân phối có nhiều nguồn cấp không?
   Hiện tại phương pháp tập trung cho mạng phân phối hình tia với nguồn cấp đơn. Tuy nhiên, có thể mở rộng nghiên cứu để áp dụng cho mạng có nhiều nguồn cấp bằng cách điều chỉnh ma trận tổng trở và thuật toán phân tích.

3. Sai số xác định vị trí sự cố phụ thuộc vào những yếu tố nào?
   Sai số chủ yếu phụ thuộc vào điện trở sự cố, tổng trở nguồn, sai số đo đạc và mô hình hóa đường dây. Trong phạm vi thực tế, sai số được giữ ở mức thấp nhờ thuật toán lặp và phân tích thành phần pha không đối xứng.

4. Phương pháp có thể xử lý các trường hợp sự cố trên nhánh rẽ không?
   Có, phương pháp sử dụng ma trận dòng phân phối và dòng chồng chập giúp xử lý hiệu quả các trường hợp sự cố trên nhánh rẽ, điều mà nhiều phương pháp truyền thống gặp khó khăn.

5. Làm thế nào để triển khai phương pháp này trong thực tế?
   Cần lắp đặt thiết bị đo dòng và áp tại trạm phân phối, phát triển phần mềm tích hợp thuật toán, đào tạo nhân viên vận hành và tiến hành thử nghiệm trên các tuyến dây thực tế để đánh giá và điều chỉnh.

Kết luận

• Luận văn đề xuất phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia, sử dụng phân tích thành phần pha không đối xứng và dòng chồng chập.
• Phương pháp cho kết quả chính xác cao với sai số rất nhỏ, phù hợp với đặc điểm không cân bằng và tải rẽ nhánh trong mạng phân phối.
• Thuật toán hội tụ nhanh, giảm số lần lặp và tiết kiệm thời gian tính toán so với các phương pháp truyền thống.
• Kết quả mô phỏng trên tuyến dây DZ 471 E11 chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp trong thực tế.
• Đề xuất triển khai hệ thống đo lường, phát triển phần mềm và đào tạo nhân viên để ứng dụng rộng rãi, đồng thời mở rộng nghiên cứu cho các mạng phân phối phức tạp hơn.

Hành động tiếp theo là tiến hành thử nghiệm thực tế trên các tuyến dây phân phối, hoàn thiện phần mềm hỗ trợ và đào tạo nhân sự nhằm nâng cao hiệu quả quản lý sự cố trong hệ thống điện phân phối.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1:Giới thiệu tổng quan về vẫn dé trong luận van, lý do chọn dé tài luận văn về mục tiêu va phạm vi nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Giới thiệu tổng quan về các phương pháp xác định vị trí sự cố. Chương 3:Giới thiệu về phương pháp xác định vị trí sự cỗ dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tỉa. Chương 4:Téng quan đường dây DZ 471 E11.

Chương 5:Áp dụng phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên tổng trở trong mạng phân phối hình tia mô phỏng tuyến dây DZ 471 E11. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài. CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CÓ 2.1 Giới thiệu: Xác định vị trí nhanh và chính xác trên đường dây truyền tải và phân phối là rất có giá trị cho việc sửa chữa đường dây bị sự cố và phục hồi các dịch vụ. Trong khi thời gian đáp ứng nhanh thì được yêu cau trong các chức năng bảo vệ, còn tầm quan trọng của việc xác định chính xác cao vi tri sự cô thì cho chức năng xác định vi trí sự cô.

Có vài yêu tô có thê ảnh hưởng đên độ chính xác của giải thuật, kỹ thuật xác định vi trí sự cô như: điện trở sự cô, loại sự cô, sai sô đo đạc, tham sô đường day bat đôi xứng. Dé cải thiện ước tính vi trí sự cô, có nhiêu giải thuật xác định vi trí sự cô được nghiên cứu và phát triên. Trong chương này sẽ giới thiệu vài phương pháp xác định vi tri sự cô. Hiện nay có nhiều phương pháp để xác định vị trí sự cố nhưng chủ yếu theo 2 phương pháp : truyền sóng và tổng trở.2 Phương pháp truyền sóng (TWs): [2,3,5] Khi đường dây có sự cố hay có các thao tác đóng ngắt hoặc sét đánh là những trường hợp thông thường nhất gây ra sóng lan truyền (hoặc độ vọt lỗ) trên đường dây.

Sóng lan truyền này có vận tốc băng với vận tốc ánh sáng. Sóng lan truyền này bao gồm cả sóng dòng điện va sóng điện áp với mối quan hệ thông qua tong trở đặc tính Z2 của đường dây. Các phương trình mô tả sóng lan truyền của điện áp và dòng điện:[12] V(x,t)=exp(-at).2) Voi ơ là độ suy hao, nếu a =0 sóng nay sẽ không tat dan với vận tốc lan truyền Vp. F¿@x-vpÐ va Bw(x+ vpt) lần lượt là sóng tới va sóng phan xa tại mọi điểm có khoảng cách x tính từ đầu cuối đường dây.

Nếu không có sự gián đoạn dọc theo đường dây truyền tải, thì sẽ không có phản xạ khi điện áp va dòng điện là đầu vào ở đầu cuối S (hình 2. Điện áp va dòng điện tại mọi điểm X được xác định khi có sóng phản xạ. Từ phương trình (2.2) ta có mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện: V(x,ĐE Zo.3) Với mục đích thực tế, Z0 có thé xem như một điện trở thuần có giá trị khoảng 200-400 Ohm, phụ thuộc chính vào điện áp và dòng điện của đường dây. LH rr 409 | Hình 2.1 Đường dây truyền tải không gián đoạn Tuy nhiên, nêu có gián đoạn trên đường dây như sự cô ngăn mạch, sẽ có sóng phản xa từ diém sự cô đên dau cuôi S, và thời gian của sóng phan xạ đền S là x/vp với x là khoảng cách sự cô đo được từ S; v, là van toc lan truyền.

Sơ đỗ biểu diễn sóng truyền cho vị trí sự cỗ F trên đường dây truyén tải theo hình sau: tir V orslor tor Tuy nhiên, tong sóng phan xa tại điểm sự cố không phải luôn luôn được thỏa mãn. Trong một vài trường hop, sự cố hồ quang có thé được dập tắt trước khi sóng phan xạ đến tại điểm sự cố. Nó khó có thé phân tích dưới điều kiện quá độ. Nói chung, độ chính xác của phương pháp sóng truyền dựa vào thông tin thời gian chính xác và có vài yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp này.

Sai số xác định sóng là yếu tố chính. Một khuyết điểm khác là yêu cầu của phương pháp này là tan số lay mẫu rất cao (200MHz). Một số phương pháp xác định vi tri sự cố dựa trên sóng truyền khác được phát triển. Zeng Xiangjun dé xuất phương pháp gan thé thời gian băng cách sử dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) [5], vi tri sự cố được tinh bang thời gian sóng đến tại các cảm ứng đặt ở đầu đường dây hay theo V.Siozinys dựa vào sự khác biệt thời gian giữa sóng phản xa và khúc xa.

Các phương pháp biến đôi wavelet tín hiệu quá độ do sự cô gây ra hoặc biến đôi wavelet kết hợp mạng noron nhân tạo (ANNs) dé huấn luyện cũng đang được phát triển.Ferreira và Alexander E.Emanuel dùng thiết bị cảm biến từ trường làm thiết bị đo lường thay thế cho việc xác định vị trí sự cố. Phương pháp áp dụng giải thuật lọc nhiễu bang cách sử dụng tín hiệu từ một đầu dây xác định thời gian sóng tới và phản xạ cùng tân số. Phương pháp này ngày càng được nghiên cứu nhiều hơn do có nhiều ưu thế như: không cần đường dây giao tiếp và đồng bộ thiết bị lay mẫu ở hai dầu đường dây. Nhận xét : - Nhin chung phương pháp xác định vi tri sự cố dựa vào sự truyền sóng dựa trên tín hiệu sóng truyền gây ra bởi sự cô (TW) hoặc xử lý thành phan sóng hài cơ bản ở trạng thái xác lập của tín hiệu dòng điện và điện áp.

- - Những phương pháp này không thích hop cho mang phân phối bởi các đặc điểm đặc thù của nó như cấu trúc hình tia của hệ thống, tuyến dây trong mạng phân phối ngắn và không đồng nhất với nhiều nhánh tải, sóng truyền được tạo ra bởi sự cô sẽ trải qua nhiều lần khúc xạ và phản xạ trước khi đến được thiết bị đo ở cuối hệ thống phân phối. - Hon nữa, vi khoảng cach rat ngan gitra điểm su cô và thiết bi do ở cuối hệ thống nên thời gian khác biệt giữa sóng tới và sóng phản xạ nó là yếu tố để xác định vị trí sự cố là rất nhỏ. Do đó, việc đo thời gian giữa sóng tới và sóng phản xa chỉ chính xác với thời gian lay mẫu rất lớn, thiếu thiết bị đo lường với thời gian lay mẫu rất cao gây khó khăn cho việc tính toán. Từ những lý do trên ta thay phương pháp sóng truyền (TW) chỉ phổ biến với hệ thong truyền tải và rất khó dé áp dụng cho mạng phân phối.3 Phương pháp dựa vào tong trở Phương pháp dựa trên việc đo trở kháng sau khi xảy ra ngắn mạch kết hợp với các tín hiệu đo đạc được, sử dụng tần số lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cô và tính toán các phương trình vi phân đường dây nên kết quả phụ thuộc vào các yếu tô như điện trở ngăn mạch, phụ tai, các thông số đường dây, nguồn.

Sau đây là một số phương pháp xác định vi tri sự cô dựa vào tong tro: 2.1 Phương pháp phương trình telegrapher: Tổng quan phương pháp Phương pháp này dựa vào đặc tính điện áp và dòng điện là hàm theo khoảng cách của đường cáp và thời gian. Những thông số nay có quan hệ với thông số của đường dây do đó nên gọi là phương trình Telegrapher.4) cw HL Gg at ox.5) Với R, 1, G, C lần lượt là điện trở, điện cảm, điện dẫn va điện dung của đường day trên một đơn vi chiêu dai. S Irdl | Ip R —> —> —> 4 A A 4 A 4 A Vs Vt+dV V Ver - Vv Vv - V - Vv dx x Í Hình 2.3 : Sơ đồ phương trình Telegrapher 10 Có thé giải phương trình trên bằng các điều kiện biên như hình trên với việc thay thế Zc=/(R +j@l/(6 + fol) (2.7) Vo =Vn và lọ =lR „ cee as. Vx] __[ cosh(#) Zc sinh(yx)] IVR Cách giải là: |= lie (2.8) sinh(yx)/Zc cosh(yx) Với điều kiện biên của dau gởi , Vi = Vs va l¡ =ls ( L là tong chiều dai ) lời giải là: lại _ cosh(L—x) —Zc sinh(L — " [Ye (2.9) sinh(L—x)/Zc — cosh(yL — x) Với việc ngắn mạch xảy ra tại điển F cách đầu nhận D km.

Đường dây do đó được chia thành 2 phan đồng nhất. Phan dau từ đầu phát tới F,SF có chiều dài (L-D) km. Phần thứ 2 từ đầu nhận đến F,RF có chiều dài D km. Hai phần đường dây này có thể coi như hai đường cáp hoàn chỉnh.

Nghĩa là điện áp tại bất kỳ điểm nảo trên đường cáp cũng là ham của điện áp và dòng điện tại cuối đường dây trong trạng thái bình thường. Hơn nữa điểm ngăn mạch F điện áp được thể hiện qua 2 dữ liệu (Vg _ Is ) và ( Ve, Ip ) là tương đương. Do đó, từ 2 phương trình trên, điện áp tại điểm ngắn mạch cách đầu cuối D km có thể diễn tả như sau: Vr =cosh(yD)Vạ +Zcsinh(yD)lạ (2.10) Vỹ =cosh(y(L-D))Vs -Zcsinh(y(L-D))Is (2.11) Với Vy là điện áp tại điểm F, giải phương trình trên cho kết quả khoảng cách D như sau: 1 -] D= y tanh” (A/B) (2.12) Với A= cosh(yL)Vs +Zcsinh(yL)ls -Vạ (2.13) 11 B= IpZc +sinh(yL)Vs -Zc cosh(yL)ls (2.14) Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp: Ưu điểm: - M6 phỏng và thí nghiệm thực tế, trực quan rõ rang. - Két quả thực hiện mô phỏng tốt Nhược điểm: - Phu thuộc nhiều vào điều kiện thực tế, nên độ chính xác khó xác định.

Sai số do thiết bị đo,mô hình so với thực tế nên độ chính xác không cao.2 Phương pháp Takagi.[7,8] Phương pháp này yêu cầu các dữ liệu trước và trong khi có sự cố, dùng các thành phan thứ tự để giải quyết van dé xác định vị trí sự cố. Phương pháp này được trình bày như sau: tr oh _¥bj ụ Hình 2.4 : Sơ đô biếu diễn ngắn mach theo phương pháp Takagi Từ hình trên ta có : Vg =m.15) Phương pháp này sử dung dong xếp chồng dé tìm ra mối quan hệ với I; lsup = L— Ipre (2.16) với I: dòng lúc có sự cô. Ipre :dòng trước lúc có sự cô 12 Điện áp tại nút S : Vs =m.17) Nhân 2 về cho Isup và giữ lai phan ảo ta được: imag(Isup Vs)= imag(Zi Is Isup )m + Re imag(Ip Isup ) (2.1s [sup ) Yếu tố quan trọng nhất làm cho phương pháp của Takagi thành công chính là góc của Ig và góc Ip gần giống nhau. Đối với một hệ thống đồng nhất lý tưởng những góc này là giống hệt nhau.

Nếu góc giữa Is và Ip tăng lên thì sai số trong ước tính vi trí sự cô cũng sé tăng lên. Phương pháp sử dụng thành phan dòng thứ tự không với góc được hiệu chỉnh ( dựa trên phương pháp Takagi).