CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1.1- Ly do chon dé tai Sự cố trên lưới điện 110/22kV gây ra gián đoạn điện cho khách hang va dan đến những thiệt hại đáng kế cho xã hội, đặc biệt là ngành sản xuất công nghiệp. Phát hiện nhanh chong vi tri sự cố và sửa chữa kịp thời các sự cố trên lưới điện là rat quan trong trong viéc duy tri chế độ vận hành hệ thống điện an toàn, liên tục, chất lượng, kinh tế, tin cậy nhất. Tính sẵn sàng cung cấp điện liên tục và tính tin cậy có tầm quan trọng ngày cảng tăng. Hiện nay, do các chính sách mới về tự do hóa năng lượng, thị trường năng lượng cạnh tranh là một trong các chỉ tiêu trực tiếp để làm giảm chi phí quản lý vận hành sửa chữa và gia tăng lợi nhuận.
Khi hệ thống lưới điện 110/22kV xảy ra sự cố, việc xác định vi trí sự cô là rất khó khăn, do lưới điện dài và rộng, đi qua các khu vực có địa hình tiếp cận khó khăn, phương tiện giao thông không thuận lợi, năm cách xa hoặc rất gần các khu vực dân cư và phải tổ chức tìm kiém ngay bất kế thời điểm nao trong ngày khi sự cỗ xay ra. Phát hiện các hiện tượng, dấu vết và nguyên nhân gây ra sự có, thực tế là điều không đơn giản, có những sự cô thì hiện trường sự có dé lại dé dàng nhìn thay được bang mắt thường như các sự cô đứt dây dẫn điện (Hình 1.2) Có những sự cô dé lại dấu vết hiện trường sự có rất khó mà phát hiện được như phóng điện qua sứ đứng, do ran bò lên lưới điện (Hình 1. Do dấu vết phóng điện nhỏ, không thể nhìn thấy băng mắt thường được, khi nhìn từ phía dưới đất, không leo lên trụ để kiểm tra, đặc biệt là vào ban đêm. Không phát hiện được dau vết hiện trường sự cố, thì không thé xác định được vị trí cũng như nguyên nhân gây ra sự cô.
Vì thế, néu không có những thông tin ban đầu liên quan đến sự có như khoảng cách, dòng điện ngắn mach role ghi nhận báo (thường là có sai lệch), người dân xung quanh khu vực xảy ra sự cô cho biết có tiếng nỗ lớn bất thường trên lưới điện. thì khó mà tập trung khoanh vùng các khu vực nghi ngờ sự cô để tìm ra được vi trí và nguyên nhân sự cố, để có được một kế hoạch sửa chữa, ngăn ngừa, khắc phục kịp thời và loại trừ nguyên nhân gây ra sự cố thêm một lần nữa.1: Diet dây dan pha C khoảng trụ 74-73 (phía trụ 74) DD 110kKV Trà Noc-Long Hoa- Can Thơ (sự cô ngày 25/10/2012) Hình 1.3: Phóng điện sứ dung MBA 22kV pha B trụ 27-475BT (sự cô ngày 08/12/2011) Do đó, cần phải tim ra cho được vi tri sự cố trên lưới điện một cách chính xác để nhanh chóng đề ra kế hoạch, phương án xử lý sự cố và khôi phục lại việc cung cấp điện bình thường, giảm thiểu thời gian mat điện, tiết kiệm được thời gian, chi phí và công sức xử lý sự cố. Đó là một trong các mục tiêu chính của Tổng Công ty Điện lực Miễn Nam nói chung và Công ty Điện Lực TP Cần Thơ nói riêng. Việc nghiên cứu các phương pháp xác định vi trí sự cố trên lưới điện 110/22kV là một trong những điều cấp thiết và thiết thực nhất trong công tác quản lý vận hành hệ thống lưới điện.2- Mục đích Mục tiêu của luận văn là tìm ra giải pháp mô phỏng bằng Matlab Simulink lưới điện 110/22kV, nhằm mục đích khảo sát diễn biến quá trình quá độ xảy ra trên lưới điện khi xảy ra sự cỗ ngắn mạch.
Nghiên cứu các phương pháp xác định vị trí sự cô trên lưới điện 110/22kV bằng phương pháp biến đổi Wavelet và kết hợp với lọc nhiễu.3- Hướng nghiên cứu của luận văn Vấn đề nghiên cứu sự cố trên lưới điện 110/22kV là một trong những phần quan trọng của việc phân tích hệ thống lưới điện. Trong hệ thống năng lượng lưới điện, khi lưới điện xảy ra sự có thì có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần số khác nhau sẽ được sinh ra. Rất nhiều thông tin sự cố là có chứa trong các thành phân quá độ. Vì vậy, các thành phân quá độ đó có thể được sử dụng để phân tích sự cố, các hiện tượng bất thường của thiết bị hoặc của hệ thống lưới điện và phân tích nguyên nhân của sự cố hoặc các hiện tượng bất thường khác [15].
van dé quan trọng ở đây là làm thé nào dé sử dung các tín hiệu quá độ đó vào việc phát hiện hoặc xác định vị trí sự cố. Xác định vị trí sự cố, các phương pháp xác định vi tri sự cô đã được dé xuất và thực hiện từ trước đến nay, có thé được phân loại như sau: Sử dụng phương diện tần số của lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cố, sử dụng các phương trình vi phân và đánh giá các tham số của lưới điện [9-12]. Sử dụng sóng truyền và bao gồm cả hệ thống bảo vệ sóng truyền. Kỹ thuật sóng truyền được tìm thấy là chính xác hơn các kỹ thuật khang trở trong việc xác đỉnh vi tri sự có trên hệ thống lưới điện.
cung cấp độ chính xác khá cao [13-18] và [21-33]. Nhiều nghiên cứu đã được đưa ra để xác định vị trí sự cỗ như ở trên. Tuy nhiên, đối với lưới điện 110kV, định vị sự cố chủ yếu dựa vào các role bảo vệ khoảng cách của lưới điện (R21), còn đối với lưới điện 22kV, định vị sự cố chủ yếu dựa vào các rơle bảo vệ quá dòng điện ngắn mạch của lưới điện (R50/51, R50N/51N) và kinh nghiệm trong vận hành. Các role bảo vệ về co bản có thé định vị được các sự cố không can bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thé bị ảnh hưởng bởi điện trở sự cố ngăn mạch, trở kháng cực nguồn va ảnh hưởng của các đường dây trong lưới điện đi chung cột khác.
Vẫn chưa có nhiều các nghiên cứu về xác định vị trí sự cô trên lưới điện 110/22kV, dựa trên việc phân tích tín hiệu sóng truyền do sự có sinh ra va sử dụng phương pháp bién đối wavelet dé phân tích. Đây là phương pháp số tiên tiễn, xử lý tín hiệu kỹ thuật số khá mạnh hiện nay, dễ tiếp cận và áp dụng vào thực tế. Do đó, trong luận văn này thực hiện xác định vị trí sự cố trên lưới điện 110/22kV sử dụng phương pháp biến đối wavelet kết hợp với lọc nhiễu và mô phỏng bang phần mém Matlab Simulink. Sau đó kiểm tra va đánh giá kết quả của phương pháp, độ chính xác, kha năng áp dụng vào thực tế, nêu các giải pháp dé giải quyết va tổng kết van dé.
Cụ thé luận văn bao gồm các nội dung như sau: - Giới thiệu về phương pháp biến doi Wavelet. Tìm hiểu và nghiên cứu một số phương pháp đã được sử dụng dé xác định vị trí sự cố trên lưới điện. - Mô phỏng khảo sát lưới điện 110kV trên không bằng Matlab Simulink, áp dụng phương pháp biến đôi Wavelet và thuật toán lọc nhiễu để xác định vi trí sự cố trên lưới điện. - Mở rộng mô phỏng khảo sát lưới điện 22kV trên không băng Matlab Simulink.
Bảng số liệu tính toán xác định vị trí sự cỗ với các điều kiện ngăn mạch khác nhau, so sánh với số liệu lưới điện đang vận hành thực tế tại Cần Thơ. Đánh giá kết quả đạt được.4- Phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu phương pháp xác định vị trí ngắn mạch trên lưới điện 110/22kV trên không bang việc sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng và tính toán. Các bước tiễn hành: - Thu thập tài liệu, nghiên cứu các thông số và các mô hình liên quan đến lưới điện 110/22kV trên không. - Mô hình hoá lưới điện 110kV trên không đơn giản, tham khảo từ bai báo trên [10] và mô hình hoá lưới điện 110/22kV Cần Thơ đã và dang vận hành thực tế.
- Khảo sát các quá trình quá độ khi xảy ra ngăn mạch trên lưới điện 110/22kV với các điều kiện ngăn mạch khác nhau. - Biến đổi Wavelet các tín hiệu thu nhận được, kết hợp giải thuật lọc nhiễu để sau cùng tính toán xác định vi tri ngăn mạch. - So sánh số liệu vị trí ngắn mạch đã tính toán được với mô hình đơn giản nêu trên và lưới điện 110/22kV Cần Thơ đã và đang vận hành. - Đánh giá toàn bộ luận văn, đề ra hướng phát triển thêm cho đề tải.5- Điểm mới của luận van Điểm mới của luận văn bao gồm: - Biến đổi Wavelet tĩnh tín hiệu điện áp thu được từ một đầu của lưới điện 110/22kV, để có được các hệ số phân tích cần thiết, như hệ số xấp xỉ và chỉ tiết.
- Kết hợp giải thuật lọc nhiễu, dựa trên mối quan hệ tương quan giữa các hệ số chỉ tiết dé áp dụng cho việc xác định vi tri sự cố ngăn mạch. - Xác định vị trí sự cố ngắn mạch trên lưới điện 110kV, kiểm tra so sánh với mô hình lưới điện đơn giản đã tham khảo và lưới điện 110kV Cần Thơ thực tế cho kết quả tốt hơn. - Xác định vị tri sự cố ngăn mạch trên lưới điện 22kV Cần Thơ thực tế.6- Giá trị thực tiễn của luận văn Giá trị thực tiễn của luận văn bao gôm: - Nghiên cứu việc sử dụng lý thuyết Wavelet vào việc xác định vị trí ngắn mạch, thé hiện tính hiện đại của phương pháp, thuận tiện cho Online. - Khả năng áp dụng vào thực tế có độ chính xác cao, giúp giảm chỉ phí giá thành vận hành như tìm kiếm sự cô nhanh, khắc phục và sửa chữa kịp thời, giảm thiểu được thời gian mất điện.
- Mở ra một hướng mới cho việc xác định vị trí ngăn mạch trên lưới điện 110/22kV, ứng dụng vào thực tế trong hệ thống lưới điện lớn hơn hiện hành, giúp nâng cao khả năng quản lý và vận hành hệ thống lưới điện tốt hơn. - Làm giảm thời gian mất điện, chi phí quản lý vận hành của lưới điện và nâng cao khả năng cung cấp điện cho khách hàng sử dụng điện. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VE PHƯƠNG PHAP BIEN DOI WAVELET 2.1- Giới thiệu Phân tích Wavelet là một phương pháp mới, nhưng nên tang toán học của nó đã dựa trên các lý thuyết của Joseph Fourier vào thế kỷ XIX. Fourier đã đặt nền tảng với lý thuyết phân tích tần số ma ý nghĩa to lớn và quan trọng đã được chứng minh.
Từ “Wavelet” lần đầu tiên được sử dụng vào Năm 1909, trong luận văn của Alfred Haar.