Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố đường dây truyền tải điện lưới phức tạp - Nguyễn Xuân Vinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN VINH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN VINH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 62520202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN XUÂN TÙNG 2. NGUYỄN ĐỨC HUY Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học đƣợc trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chƣa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt đƣợc là chính xác và trung thực.

Hà Nội, ngày 29 tháng 08 năm 2017 XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƢỚNG DẪN GV. HƢỚNG DẪN 1 GV. HƢỚNG 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 hƣớng dẫn khoa học trực tiếp, TS. Nguyễn Xuân Tùng và TS. Nguyễn Đức Huy đã trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng 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 trƣờng 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 trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Ban Chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả đƣợc 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 l ng mình xin bày tỏ l ng biết ơn đến các Ông bà nội ngoại hai bên của con tôi và ngƣời 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 Tr ang LỜI CAM ĐOAN. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG .viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ.

ix MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng 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 nƣớc. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc. Thuật toán định vị sự cố áp dụng đƣờng dây đơn đồng nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây.

Thuật toán định vị sự cố không yêu cầu thông số đƣờng dây áp dụng với đƣờng dây đơn đồng nhất. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây đơn không đồng nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh với yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây. Đánh giá ảnh hƣởng của sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố.

Những vấn đề c n tồn tại và hƣớng nghiên cứu. THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây không đồng nhất.

Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây đơn không đồng nhất. Thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC.

Bƣớc 3: Xác định vị trí sự cố. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất. Kết quả định vị sự cố. So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với kết quả định vị sự cố của thuật toán [48].

PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ KHÔNG BIẾT TRƢỚC THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN RẼ NHÁNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CHỦNG LOẠI DÂY. Thuật toán xác định thông số đƣờng dây của đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây rẽ nhánh. Trƣờng hợp các phân đoạn của đƣờng dây rẽ nhánh có thông số đƣờng dây khác nhau.

Thuật toán xác định vị trí sự cố cho đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ. Bƣớc 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ.

Bƣớc 4: Xác định vị trí sự cố. Thuật toán xác định thông số đƣờng dây đồng thời định vị sự cố áp dụng với đƣờng dây rẽ nhánh, các phân đoạn có cùng chủng loại dây, sử dụng một bản ghi sự cố. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ.

Bƣớc 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ. Bƣớc 4: Xác định thông số đƣờng dây và vị trí sự cố. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh. Trƣờng hợp đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh có các phân đoạn sử dụng các chủng loại dây khác nhau.

Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh có hai phân đoạn có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác thông số của phân đoạn thứ ba. Trƣờng hợp các phân đoạn của đƣờng dây rẽ nhánh có thông số đƣờng dây giống nhau. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA SAI SỐ ĐO LƢỜNG ĐẾN KẾT QUẢ iv ĐỊNH VỊ SỰ CỐ. Cơ sở đề xuất phƣơng pháp.

Mô phỏng Monte Carlo. Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất. Kịch bản mô phỏng. Đặc tính thống kê.

Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh có thông số đƣờng dây khác nhau. Trƣờng hợp hai phân đoạn có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác thông số của phân đoạn thứ ba. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh sử dụng cùng chủng loại dây.

82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Đóng góp khoa học của luận án. Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

86 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp phân đoạn SJ, RJ, TJ có thông số có thông số đƣờng dây khác nhau. Kết quả định vị sƣ cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp phân đoạn SJ, TJ có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác thông số đƣờng dây của phân đoạn RJ.

Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh: Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất, phân đoạn SJ, RJ, TJ có cùng thông số đƣờng dây. Phƣơng trình (2. Phƣơng trình (3. Phƣơng trình (3.

Phƣơng trình (3. Phƣơng trình (3. Phƣơng trình (3. 129 v vi 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 D ng 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 d ng điện (Current transformer) d Vị trí sự cố DC D ng 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 đƣờng 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 đƣờng dây γ Hệ số truyền sóng của đƣờng dây vii 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 đƣờng 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 đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất.

Kết quả định vị sự cố trên đƣờng dây có thông số SJ, TJ khác RJ. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất.1 Sai số giới hạn của máy biến d ng điện [34].2 Sai số giới hạn của máy biến điện áp [35].3 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đƣờng 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.