Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải bằng phương pháp không sử dụng thông số, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thanh Nhàn
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền Tải Không Cần Thông Số
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu đã công bố
• 1.2.1. Phương pháp tính toán dựa trên trở kháng
• 1.2.2. Phương pháp điện kháng đơn
• 1.2.3. Phương pháp TAKAGI
• 1.2.4. Phương pháp TAKAGI cải tiến
• 1.3. Mục đích của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Điểm mới của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Các thành phần tương đương của hệ thống 3 pha
• 2.2. Các dạng sự cố trên đường dây truyền tải
• 2.2.1. Pha chạm đất
• 2.2.2. Sự cố hai pha
• 2.2.3. Hai pha chạm đất
• 2.2.4. Sự cố ba pha
• 2.3. Sử dụng thành phần tương ứng để phân tích sự cố
• 2.3.1. Thứ tự pha chạm đất
• 2.3.2. Thứ tự mạng hai pha chạm đất
• 2.3.3. Thứ tự mạng sự cố pha với pha
• 2.3.4. Phương pháp xử lý tín hiệu
• 2.3.4.1. Phép biến đổi Fourier (FT – Fourier Transform)
• 2.4. Khái quát về hệ thống GPS
• 2.4.1. Phần điều khiển (Control Segment)
• 2.4.2. Phần không gian (Space Segment)
• 2.4.3. Phần sử dụng (User Segment)
• 2.4.3.1. Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng
• 2.4.3.2. Những bộ phận chính của máy thu GPS
• 2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống GPS
• 3. THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG
• 3.1. Công nghệ đồng bộ đo lường
• 3.2. Nội dung của thuật toán mới vị trí sự cố
• 3.3. Mô hình mô phỏng sự cố và vị trí sự cố
• 3.3.1. Mô hình mô phỏng
• 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 4.1. Kết luận
• 4.2. Hướng phát triển
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

Điện năng được sản xuất tại các nhà máy điện và truyền tải đến các thiết bị tiêu thụ qua hệ thống đường dây truyền tải. Trong quá trình hoạt động, hệ thống điện có thể gặp sự cố do các yếu tố tự nhiên hoặc phần cứng. Những sự cố này có thể dẫn đến gián đoạn cung cấp điện, ảnh hưởng đến thiết bị và gây thiệt hại kinh tế. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải mà không cần thông số. Việc phát hiện và khắc phục sự cố kịp thời là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện.

1.1 Mục đích của đề tài

Mục đích chính của nghiên cứu là xây dựng một phương pháp mới để xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải mà không yêu cầu biết trước thông số của đường dây. Phương pháp này sẽ giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện và nâng cao độ chính xác trong việc xác định vị trí sự cố. Việc sử dụng công nghệ đồng bộ hóa đo lường (SMT) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) sẽ được áp dụng để đạt được mục tiêu này.

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc ứng dụng công nghệ SMT và GPS để xác định vị trí sự cố nhanh chóng và chính xác. Nghiên cứu sẽ tập trung vào các dạng sự cố khác nhau và cách thức xử lý tín hiệu để đạt được kết quả tốt nhất.

II. Các phương pháp xác định vị trí sự cố

Nghiên cứu đã chỉ ra nhiều phương pháp khác nhau để xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải. Phương pháp trở kháng là một trong những phương pháp phổ biến nhất, tuy nhiên, nó có thể gặp nhiều sai số do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài. Phương pháp điện kháng đơn và phương pháp Takagi cũng được đề cập, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc sử dụng các phương pháp này cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác trong việc xác định vị trí sự cố.

2.1 Phương pháp trở kháng

Phương pháp trở kháng được sử dụng rộng rãi trong các rơle khoảng cách kỹ thuật số. Tuy nhiên, phương pháp này có thể gặp sai số do nhiều yếu tố như ảnh hưởng của điện trở quá độ và sai số của các thiết bị đo. Việc xác định vị trí sự cố bằng phương pháp này cần phải được thực hiện cẩn thận để giảm thiểu sai số.

2.2 Phương pháp Takagi

Phương pháp Takagi yêu cầu tín hiệu trước và sau khi xảy ra sự cố. Phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác hơn so với phương pháp điện kháng đơn. Tuy nhiên, nó cũng cần phải biết chính xác các thông số của dòng điện pha sự cố để đạt được kết quả tốt nhất.

III. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải mà không cần thông số là khả thi và có thể thực hiện được thông qua các phương pháp hiện đại. Việc áp dụng công nghệ GPS và SMT sẽ giúp cải thiện độ chính xác và giảm thiểu thời gian khắc phục sự cố. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc tối ưu hóa các thuật toán xử lý tín hiệu và mở rộng ứng dụng của các công nghệ mới trong lĩnh vực này.

3.1 Hướng phát triển

Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến các phương pháp hiện tại và nghiên cứu thêm các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả trong việc xác định vị trí sự cố. Việc tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống hiện tại sẽ giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống điện truyền tải đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp điện năng từ nhà máy đến người tiêu dùng. Theo ước tính, các sự cố trên đường dây truyền tải chiếm tỷ lệ lớn trong các nguyên nhân gây mất điện, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Sự cố trên đường dây truyền tải thường do các yếu tố tự nhiên như gió, bão, sét đánh hoặc do hư hỏng phần cứng như máy biến thế, thiết bị điện tử. Khi xảy ra sự cố, điện áp tại điểm sự cố giảm đột ngột, dòng điện tăng cao, tạo ra sóng lan truyền với tần số cao truyền đi hai hướng trên đường dây. Việc xác định chính xác vị trí sự cố giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, giảm thiểu thiệt hại kinh tế và tăng độ tin cậy của hệ thống điện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện không cần biết trước thông số đường dây, sử dụng công nghệ đồng bộ đo lường (SMT) dựa trên hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các đường dây truyền tải điện áp cao có chiều dài dưới 100 km, mô phỏng các dạng sự cố phổ biến như pha chạm đất, hai pha chạm đất, sử dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng và phân tích. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác và tốc độ xác định vị trí sự cố, góp phần cải thiện hiệu quả vận hành và bảo vệ hệ thống điện truyền tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết thành phần tương ứng (Fortescue’s Theorem): Phân tích hệ thống điện ba pha không cân bằng thành ba thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không, giúp đơn giản hóa việc phân tích sự cố trên đường dây truyền tải.

• Phương pháp xử lý tín hiệu Fourier: Sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFT) và biến đổi Fourier thời gian ngắn (STFT) để phân tích tín hiệu điện áp và dòng điện thu thập được, từ đó trích xuất các thành phần pha cần thiết cho việc xác định vị trí sự cố.

• Công nghệ đồng bộ đo lường (SMT) dựa trên GPS: Đồng bộ hóa thời gian lấy mẫu điện áp và dòng điện tại hai đầu đường dây truyền tải bằng tín hiệu GPS với độ chính xác ±1 μs, đảm bảo tính nhất quán dữ liệu phục vụ cho thuật toán xác định vị trí sự cố.

• Mô hình mạch điện tương đương: Mô hình hóa đường dây truyền tải và sự cố dưới dạng các mạch điện thuận và nghịch tương đương, sử dụng các phương trình điện áp và dòng điện để tính toán vị trí sự cố mà không cần biết trước thông số trở kháng đường dây.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu điện áp và dòng điện mẫu được thu thập đồng bộ tại hai đầu đường dây truyền tải điện áp cao dưới 100 km, mô phỏng các dạng sự cố pha chạm đất phổ biến.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng sự cố và xử lý tín hiệu. Thuật toán xác định vị trí sự cố dựa trên các thành phần điện áp và dòng điện thứ tự thuận và nghịch, áp dụng biến đổi Fourier nhanh (FFT) để lọc và trích xuất tín hiệu pha.

• Timeline nghiên cứu: Thời gian nghiên cứu từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2018, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, phát triển thuật toán và kiểm thử mô phỏng.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình giả định đường dây truyền tải có chiều dài dưới 100 km, các dạng sự cố được giả định tại nhiều vị trí khác nhau trên đường dây để đánh giá độ chính xác của thuật toán.

• Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp không yêu cầu biết trước thông số đường dây giúp giảm thiểu sai số do biến động thông số thực tế, đồng thời sử dụng công nghệ đồng bộ đo lường GPS giúp tăng độ chính xác và tốc độ xác định vị trí sự cố.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phương pháp xác định vị trí sự cố không cần thông số đường dây: Thuật toán mới dựa trên các thành phần điện áp và dòng điện thứ tự thuận và nghịch cho phép xác định vị trí sự cố với độ chính xác cao, sai số vị trí dưới 5% chiều dài đường dây trong các trường hợp mô phỏng.

2. Tốc độ xác định vị trí sự cố nhanh chóng: Nhờ sử dụng công nghệ đồng bộ đo lường SMT và GPS, vị trí sự cố được xác định trong vòng 20-40 ms sau khi phát hiện sự cố, giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện.

3. Hiệu quả xử lý tín hiệu bằng biến đổi Fourier nhanh (FFT): Việc áp dụng FFT giúp lọc nhiễu và trích xuất chính xác các thành phần điện áp và dòng điện pha, nâng cao độ tin cậy của kết quả xác định vị trí sự cố.

4. Mô phỏng trên phần mềm MATLAB: Kết quả mô phỏng các dạng sự cố pha chạm đất trên đường dây truyền tải dưới 100 km cho thấy phương pháp đạt độ chính xác cao, phù hợp với các điều kiện thực tế tại nhiều địa phương có địa hình phức tạp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp phương pháp đạt được độ chính xác cao là do không phụ thuộc vào các thông số trở kháng đường dây vốn có thể thay đổi theo thời gian và điều kiện môi trường. Việc đồng bộ hóa dữ liệu điện áp và dòng điện tại hai đầu đường dây bằng GPS đảm bảo tính nhất quán và chính xác về thời gian, từ đó cải thiện hiệu quả thuật toán xác định vị trí sự cố.

So sánh với các phương pháp truyền thống như phương pháp trở kháng đơn hay phương pháp Takagi, phương pháp mới giảm thiểu các sai số do ảnh hưởng của điện trở sự cố, dòng tải và các yếu tố nhiễu khác. Kết quả mô phỏng cũng cho thấy phương pháp mới có thể áp dụng hiệu quả cho các dạng sự cố không cân bằng phổ biến như pha chạm đất, hai pha chạm đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ sai số vị trí sự cố theo tỷ lệ chiều dài đường dây và bảng tổng hợp thời gian xác định vị trí sự cố trong các trường hợp mô phỏng khác nhau, giúp minh họa rõ ràng ưu điểm của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống đồng bộ đo lường SMT trên các đường dây truyền tải: Các đơn vị vận hành hệ thống điện nên đầu tư trang bị các thiết bị SMUs đồng bộ hóa bằng GPS để thu thập dữ liệu điện áp và dòng điện chính xác, phục vụ cho việc xác định vị trí sự cố nhanh chóng.

2. Phát triển phần mềm xử lý tín hiệu tích hợp thuật toán xác định vị trí sự cố: Các nhà phát triển phần mềm cần tích hợp thuật toán mới vào hệ thống giám sát và điều khiển lưới điện, đảm bảo khả năng xử lý tín hiệu theo thời gian thực với độ chính xác cao.

3. Đào tạo nhân lực vận hành và bảo trì hệ thống: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư và kỹ thuật viên về công nghệ đồng bộ đo lường, xử lý tín hiệu và vận hành phần mềm xác định vị trí sự cố để nâng cao hiệu quả ứng dụng thực tế.

4. Mở rộng nghiên cứu áp dụng cho đường dây truyền tải dài và phức tạp: Tiếp tục nghiên cứu và điều chỉnh thuật toán để áp dụng cho các đường dây truyền tải có chiều dài lớn hơn 100 km và các hệ thống điện phức tạp hơn, đồng thời kết hợp với các công nghệ mới như biến đổi wavelet để nâng cao độ chính xác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành và bảo trì hệ thống điện: Giúp hiểu rõ về phương pháp xác định vị trí sự cố nhanh và chính xác, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý sự cố và giảm thiểu thời gian mất điện.

2. Nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ điện: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thuật toán mới trong lĩnh vực xử lý tín hiệu và xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải, mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo.

3. Các đơn vị quản lý và vận hành lưới điện quốc gia: Hỗ trợ trong việc xây dựng các chính sách đầu tư trang thiết bị đo lường đồng bộ và phát triển hệ thống giám sát hiện đại.

4. Sinh viên và học viên ngành kỹ thuật điện – điện tử: Là tài liệu tham khảo quý giá cho việc học tập, nghiên cứu và phát triển các đề tài liên quan đến bảo vệ hệ thống điện và xử lý tín hiệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp xác định vị trí sự cố không cần thông số đường dây hoạt động như thế nào?
   Phương pháp sử dụng các thành phần điện áp và dòng điện thứ tự thuận và nghịch thu thập đồng bộ tại hai đầu đường dây, áp dụng các công thức tính toán dựa trên mạch điện tương đương để xác định vị trí sự cố mà không cần biết trước trở kháng đường dây.

2. Độ chính xác của phương pháp này so với các phương pháp truyền thống ra sao?
   Phương pháp mới đạt sai số vị trí dưới 5% chiều dài đường dây, cao hơn so với phương pháp trở kháng đơn và Takagi do giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố nhiễu và không cần dữ liệu trước sự cố.

3. Công nghệ đồng bộ đo lường SMT dựa trên GPS có vai trò gì trong nghiên cứu?
   SMT giúp đồng bộ hóa thời gian lấy mẫu điện áp và dòng điện tại hai đầu đường dây với độ chính xác ±1 μs, đảm bảo dữ liệu thu thập nhất quán, từ đó nâng cao độ chính xác và tốc độ xác định vị trí sự cố.

4. Phần mềm MATLAB được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   MATLAB được dùng để mô phỏng các dạng sự cố trên đường dây truyền tải, xử lý tín hiệu điện áp và dòng điện bằng biến đổi Fourier nhanh (FFT), và kiểm thử thuật toán xác định vị trí sự cố.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các đường dây truyền tải dài hơn 100 km không?
   Hiện tại nghiên cứu tập trung vào đường dây dưới 100 km. Tuy nhiên, với các điều chỉnh và mở rộng thuật toán, phương pháp có tiềm năng áp dụng cho đường dây dài hơn, cần nghiên cứu thêm để xử lý các yếu tố phức tạp hơn.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải không cần biết trước thông số đường dây, sử dụng các thành phần điện áp và dòng điện thứ tự thuận và nghịch.
• Áp dụng công nghệ đồng bộ đo lường SMT dựa trên GPS giúp đồng bộ dữ liệu với độ chính xác cao, rút ngắn thời gian xác định vị trí sự cố xuống còn 20-40 ms.
• Thuật toán xử lý tín hiệu sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFT) hiệu quả trong việc trích xuất tín hiệu pha, nâng cao độ chính xác xác định vị trí sự cố.
• Kết quả mô phỏng trên MATLAB cho thấy phương pháp phù hợp với các dạng sự cố phổ biến và có thể áp dụng trong thực tế tại nhiều địa phương có địa hình phức tạp.
• Đề xuất triển khai hệ thống SMT, phát triển phần mềm tích hợp thuật toán và đào tạo nhân lực để ứng dụng rộng rãi, đồng thời mở rộng nghiên cứu cho các hệ thống điện phức tạp hơn.

Các đơn vị vận hành hệ thống điện nên xem xét đầu tư trang thiết bị đồng bộ đo lường và phối hợp nghiên cứu phát triển phần mềm ứng dụng thuật toán này nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện truyền tải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ÐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ÐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ÐƯỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 8 9 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH NHÀN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS. TRƢƠNG VIỆT ANH Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2018 Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN THANH NHÀN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1988 Nơi sinh: Sóc Trăng Quê quán: Long Đức – Long Phú – Sóc Trăng Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Giáo viên, Khoa Điện Tử – Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cần Thơ Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 174C Tổ 8A, KV Bình Dƣơng A, P. Bình Thủy, Tp. Cần Thơ Điện thoại cơ quan: 02923821327 Điện thoại nhà riêng: 0939774114 Fax: E-mail: thanhnhancnkt@gmail.

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học: Thời gian đào tạo từ 12/2012 đến 03/2016 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật điện – Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngƣời hƣớng dẫn: 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2018 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÔNG SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY Ngày & nơi bảo vệ luận văn: ngày 28 tháng 4 năm 2018 tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.

TRƢƠNG VIỆT ANH 2 Luan van 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh văn B1 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Tháng 3/2016 Trƣờng Cao đẳng Nghề Cần Thơ Giáo viên đến nay IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN hoặc ĐỊA PHƢƠNG Ngày 15 tháng 5 năm 2018 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên NGUYỄN THANH NHÀN 3 Luan van 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 Luan van 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 Luan van 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 Luan van 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 Luan van 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 Luan van DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3. Bảng tổng hợp kết quả trên một số tuyến thực tế. 53 10 Luan van 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.