Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp - TS. Nguyễn Xuân Vinh

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học được trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung thực. Hà Nội, ngày 29 tháng 08 năm 2017 XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƯỚNG DẪN GV. HƯỚNG DẪN 1 GV.

HƯỚNG DẪN 2 TÁC GIẢ LUẬN ÁN TS. Nguyễn Xuân Tùng TS. Nguyễn Đức Huy Nguyễn Xuân Vinh i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến hai thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, TS. Nguyễn Xuân Tùng và TS.

Nguyễn Đức Huy đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trong quá trình nghiên cứu. Hai thầy đã dành nhiều thời gian và tâm huyết, hỗ trợ về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện và Bộ môn Hệ thống Điện tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn các Giảng viên và cán bộ Bộ môn Hệ thống điện, đã hỗ trợ tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Ban Chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả được tập trung nghiên cứu tại Hà Nội trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp, nhóm nghiên cứu sinh của Viện Điện. Cuối cùng, tác giả thực sự cảm động và từ đáy lòng mình xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Ông bà nội ngoại hai bên của con tôi và người vợ yêu quý cùng con trai thân yêu đã luôn ở bên tác giả những lúc khó khăn nhất, những lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ về tài chính và tinh thần, giúp tác giả có thể đứng vững trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện bản luận án này. Tác giả luận án Nguyễn Xuân Vinh ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN.

ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG. vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ. viii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu. Các đóng góp mới của luận án. Cấu trúc nội dung của luận án. Tình hình nghiên cứu trong nước.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước .7 Thuật toán định vị sự cố áp dụng đường dây đơn đồng nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đường dây .8 Thuật toán định vị sự cố không yêu cầu thông số đường dây áp dụng với đường dây đơn đồng nhất .10 Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đường dây đơn không đồng nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đường dây.12 Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đường dây truyền tải điện rẽ nhánh với yêu cầu biết chính xác thông số đường dây.14 Đánh giá ảnh hưởng của sai số đo lường đến kết quả định vị sự cố. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu. THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƯỜNG DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đường dây không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lường từ hai phía đầu đường dây .18 Mạng hai cửa tương đương của đường dây không đồng nhất.18 Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đường dây đơn không đồng nhất.

Thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu đo lường từ hai phía đầu đường dây.26 Bước 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC .26 Bước 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC.27 iii Bước 3: Xác định vị trí sự cố. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện không đồng nhất.29 Kết quả định vị sự cố .30 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với kết quả định vị sự cố của thuật toán [48]. 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. Thuật toán xác định thông số đường dây của đường dây rẽ nhánh không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lường từ ba đầu đường dây .33 Mạng hai cửa tương đương của đường dây rẽ nhánh.33 Trường hợp các phân đoạn của đường dây rẽ nhánh có thông số đường dây khác nhau.

Thuật toán xác định vị trí sự cố cho đường dây rẽ nhánh không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lường từ ba đầu đường dây .49 Bước 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ .49 Bước 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ.49 Bước 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ.49 Bước 4: Xác định vị trí sự cố. Thuật toán xác định thông số đường dây đồng thời định vị sự cố áp dụng với đường dây rẽ nhánh, các phân đoạn có cùng chủng loại dây, sử dụng một bản ghi sự cố.51 Bước 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ .51 Bước 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ.51 Bước 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ.51 Bước 4: Xác định thông số đường dây và vị trí sự cố. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh.53 Trường hợp đường dây truyền tải điện rẽ nhánh có các phân đoạn sử dụng các chủng loại dây khác nhau .53 Trường hợp đường dây rẽ nhánh có hai phân đoạn có cùng thông số đường dây nhưng khác thông số của phân đoạn thứ ba.55 Trường hợp các phân đoạn của đường dây rẽ nhánh có thông số đường dây giống nhau. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SAI SỐ ĐO LƯỜNG ĐẾN KẾT QUẢ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ.

Cơ sở đề xuất phương pháp. Mô phỏng Monte Carlo. Đánh giá ảnh hưởng sai số đo lường đến kết quả định vị sự cố của thuật toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện không đồng nhất .64 Kịch bản mô phỏng .65 Đặc tính thống kê. Đánh giá ảnh hưởng sai số đo lường đến kết quả định vị sự cố của thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh .69 Trường hợp các phân đoạn thuộc đường dây rẽ nhánh có thông số đường dây khác nhau .69 Trường hợp hai phân đoạn có cùng thông số đường dây nhưng khác thông số của phân đoạn thứ ba.73 Trường hợp các phân đoạn thuộc đường dây rẽ nhánh sử dụng cùng chủng loại dây.81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

Đóng góp khoa học của luận án. Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo.84 TÀI LIỆU THAM KHẢO.85 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện không đồng nhất. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trường hợp phân đoạn SJ, RJ, TJ có thông số có thông số đường dây khác nhau.

Kết quả định vị sư cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trường hợp phân đoạn SJ, TJ có cùng thông số đường dây nhưng khác thông số đường dây của phân đoạn RJ. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trường hợp đường dây rẽ nhánh đồng nhất, phân đoạn SJ, RJ, TJ có cùng thông số đường dây. Phương trình (2. Phương trình (3.

Phương trình (3. Phương trình (3. Phương trình (3. Phương trình (3.128 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ABC Ngắn mạch 3 pha AG Ngắn mạch pha A với đất BC Ngắn mạch hai pha BC BCG Ngắn mạch hai pha BC với đất AC Dòng điện xoay chiều (Alternating Current) Mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of ANFIS Sugeno-type) Tiêu chuẩn định dạng tập tin để trao đổi tín hiệu sự cố (COMmon COMTRADE format for TRAnsient Data Exchange ) CT Máy biến dòng điện (Current transformer) d Vị trí sự cố DC Dòng điện một chiều (Direct Current) DFT Biến đổi Fourier rời rạc (Discrete Fourier Transform) GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical IEC Commission) HT Hệ thống điện Viện kỹ thuật điện và điện tử (Institute of Electrical and Electronics IEEE Engineers) imag Phần ảo của số phức l Chiều dài đường dây MLP Mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron) real Phần thực của số phức VT Máy biến áp (Voltage Transformer) Zc Tổng trở sóng của đường dây γ Hệ số truyền sóng của đường dây vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho các loại sự cố .1 Thông số phân đoạn SC, l1=100km.2 Thông số phân đoạn CR, l2=20km.3 Thông số nguồn.4 Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây không đồng nhất.1 Thông số nguồn.

Thông số phân đoạn SJ. Thông số phân đoạn RJ. Thông số phân đoạn TJ. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây rẽ nhánh không đồng nhất.

Kết quả định vị sự cố trên đường dây có thông số SJ, TJ khác RJ. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây rẽ nhánh đồng nhất.1 Sai số giới hạn của máy biến dòng điện [34].2 Sai số giới hạn của máy biến điện áp [35].3 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây không đồng nhất.4 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC.5 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG.6 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC.7 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây rẽ nhánh không đồng nhất.8 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC.9 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG.10 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC.11 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – SJ, TJ khác thông số RJ.12 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC.13 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG.14 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC.15 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây rẽ nhánh đồng nhất.16 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC.17 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG.18 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC.