Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN VINH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƯỚI ĐIỆN PHỨC TẠP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Hà Nội – 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN VINH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƯỚI ĐIỆN PHỨC TẠP

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

i

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

ii

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 l ng mình xin bày tỏ l ng 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

iii

MỤC LỤC

Tr ang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN 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 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 4

3 Các đóng góp mới của luận án 5

4 Cấu trúc nội dung của luận án 5

1 TỔNG QUAN 7

1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 7

1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 7

Thuật toán định vị sự cố áp dụng đường dây đơn đồng nhất với yêu 1.2.1 cầu biết chính xác thông số đường dây 8

Thuật toán định vị sự cố không yêu cầu thông số đường dây áp dụng 1.2.2 với đường dây đơn đồng nhất 10

Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đường dây đơn không đồng 1.2.3 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 1.2.4 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 16

1.2.5 1.3 Những vấn đề c n tồn tại và hướng nghiên cứu 17

2 THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƯỜNG DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT 18

2.1 Đặt vấn đề 18

2.2 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

2.2.1 Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đường dây 2.2.2 đơn không đồng nhất 20

2.3 Thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu đo lường từ hai phía đầu đường dây 27

Bước 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC 27

2.3.1

iv

Bước 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC 28

2.3.2

Bước 3: Xác định vị trí sự cố 29 2.3.3

2.4 Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây

truyền tải điện không đồng nhất 30

Kết quả định vị sự cố 31 2.4.1

So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với kết quả định 2.4.2

vị sự cố của thuật toán [48] 31 2.5 Kết luận 33

3 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 34 3.1 Đặt vấn đề 34 3.2 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 34

Mạng hai cửa tương đương của đường dây rẽ nhánh 34 3.2.1

Trường hợp các phân đoạn của đường dây rẽ nhánh có thông số 3.2.2

đường dây khác nhau 35 3.3 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 50

Bước 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ 50

3.4 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

3.5 Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây

truyền tải điện rẽ nhánh 54

Trường hợp đường dây truyền tải điện rẽ nhánh có các phân đoạn sử 3.5.1

dụng các chủng loại dây khác nhau 55

Trường hợp đường dây rẽ nhánh có hai phân đoạn có cùng thông số 3.5.2

đường dây nhưng khác thông số của phân đoạn thứ ba 57

Trường hợp các phân đoạn của đường dây rẽ nhánh có thông số 3.5.3

đường dây giống nhau 59 3.6 Kết luận 61

4 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SAI SỐ ĐO LƯỜNG ĐẾN KẾT QUẢ

v

ĐỊNH VỊ SỰ CỐ 63

4.1 Cơ sở đề xuất phương pháp 63

4.2 Mô phỏng Monte Carlo 64

4.3 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 65

Kịch bản mô phỏng 66

4.3.1 Đặc tính thống kê 66

4.3.2 4.4 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 70

Trường hợp các phân đoạn thuộc đường dây rẽ nhánh có thông số 4.4.1 đường dây khác nhau 70

Trường hợp hai phân đoạn có cùng thông số đường dây nhưng khác 4.4.2 thông số của phân đoạn thứ ba 74

Trường hợp các phân đoạn thuộc đường dây rẽ nhánh sử dụng cùng 4.4.3 chủng loại dây 78

4.5 Kết luận 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

1 Đóng góp khoa học của luận án 84

2 Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 91

PHỤ LỤC 92

A.1 Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện không đồng nhất 92

A.2 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 96

A.3 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 98

A.4 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 100

A.5 Phương trình (2.48) 102

A.6 Phương trình (3.103) 106

A.7 Phương trình (3.105) 118

A.8 Phương trình (3.111) 126

A.9 Phương trình (3.112) 128

A.10 Phương trình (3.113) 129

vi

ANFIS Mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of

Sugeno-type) COMTRADE Tiêu chuẩn định dạng tập tin để trao đổi tín hiệu sự cố (COMmon

format for TRAnsient Data Exchange )

DFT Biến đổi Fourier rời rạc (Discrete Fourier Transform)

GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)

IEC Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical

Commission)

IEEE Viện kỹ thuật điện và điện tử (Institute of Electrical and Electronics

Engineers)

MLP Mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron)

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , I sf , ΔI sf cho các loại sự cố 8

Bảng 2.1 Thông số phân đoạn SC, l 1 =100km 30

Bảng 2.2 Thông số phân đoạn CR, l 2 =20km 30

Bảng 2.3 Thông số nguồn 30

Bảng 2.4 Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây không đồng nhất 31

Bảng 3.1 Thông số nguồn 54

Bảng 3.2 Thông số phân đoạn SJ 54

Bảng 3.3 Thông số phân đoạn RJ 54

Bảng 3.4 Thông số phân đoạn TJ 55

Bảng 3.5 Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây rẽ nhánh không đồng nhất 55

Bảng 3.6 Kết quả định vị sự cố trên đường dây có thông số SJ, TJ khác RJ 57

Bảng 3.7 Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đường dây rẽ nhánh đồng nhất 59

Bảng 4.1 Sai số giới hạn của máy biến d ng điện [34] 65

Bảng 4.2 Sai số giới hạn của máy biến điện áp [35] 65

Bảng 4.3 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây không đồng nhất 67

Bảng 4.4 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC 68

Bảng 4.5 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG 69

Bảng 4.6 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC 69

Bảng 4.7 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây rẽ nhánh không đồng nhất 72

Bảng 4.8 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC 72

Bảng 4.9 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG 73

Bảng 4.10 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC 74

Bảng 4.11 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – SJ, TJ khác thông số RJ 76

Bảng 4.12 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC 77

Bảng 4.13 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG 77

Bảng 4.14 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC 78

Bảng 4.15 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đường dây rẽ nhánh đồng nhất 80

Bảng 4.16 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC 81

Bảng 4.17 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG 81

Bảng 4.18 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC 82

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Đường dây truyền tải đồng nhất 8

Hình 1.2 Đường dây không đồng nhất 12

Hình 1.3 Đường dây rẽ nhánh 14

Hình 2.1 Đường dây truyền tải không đồng nhất 19

Hình 2.2 Nối tiếp mạng hai cửa 19

Hình 2.3 Bản ghi sự cố xảy ra trên đường dây 220kV Hưng Đông – Hà Tĩnh 20

Hình 2.4 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F 1 21

Hình 2.5 Mạng hai cổng của đường dây không đồng nhất khi sự cố F 1 xảy ra trên SC 22

Hình 2.6 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F 2 23

Hình 2.7 Mạng hai cổng của đường dây không đồng nhất khi sự cố F 2 xảy ra trên SC 23

Hình 2.8 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC 24

Hình 2.9 Mạng hai cổng của đường dây không đồng nhất khi sự cố F 2 xảy ra trên RC 24

Hình 2.10 Thuật toán xác định thông số đường dây không đồng nhất 27

Hình 2.11 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC 27

Hình 2.12 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC 28

Hình 2.13 Thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đường dây không đồng nhất 29

Hình 2.14 Mô hình mô phỏng đường dây không đồng nhất 30

Hình 2.15 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [48] 32

Hình 3.1 Đường dây truyền tải rẽ nhánh 34

Hình 3.2 Mô hình mạng hai cửa đường dây rẽ nhánh 35

Hình 3.3 Sự cố trên phân đoạn SJ 40

Hình 3.4 Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn SJ 40

Hình 3.5 Sự cố trên phân đoạn RJ 42

Hình 3.6 Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn RJ 42

Hình 3.7 Sự cố trên phân đoạn TJ 45

Hình 3.8 Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn TJ 45

Hình 3.9 Thuật toán xác định thông số đường dây rẽ nhánh không đồng nhất 48

Hình 3.10 Thuật toán xác định thông số đường dây rẽ nhánh – SJ, TJ thông số khác RJ 49

Hình 3.11 Thuật toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện rẽ nhánh 51 Hình 3.12 Thuật toán định vị sự cố áp dụng với đường dây truyền tải rẽ nhánh đồng nhất 53 Hình 3.13 Mô hình mô phỏng đường dây rẽ nhánh 54

Hình 3.14 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] 56

Hình 3.15 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] 58

x

Hình 3.16 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] 60

Hình 4.1 Thuật toán đánh giá ảnh hưởng sai số của đo lường đến kết quả định vị sự cố 64

Hình 4.2 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - đường dây không đồng nhất 66

Hình 4.3 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào 67

Hình 4.4 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố ˗ SJ, RJ, TJ khác nhau thông số 70

Hình 4.5 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào 71

Hình 4.6 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - SJ, TJ khác thông số RJ 75

Hình 4.7 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào 75

Hình 4.8 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - đường dây rẽ nhánh đồng nhất 79

Hình 4.9 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào 79

Luận án đầy đủ ở file: Luận án full