Tài liệu Định vị sự cố trên đường dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet & áp dụng vào truyền tải điện của Công Ty Truyền

NGÔ MẠNH TRUNGĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET & ÁP DỤNG VÀO LƯỚI CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Th

Trang 1

NGÔ MẠNH TRUNG

ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN

TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET & ÁP DỤNG VÀO LƯỚI CÔNG TY

TRUYỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành: 60520202

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2015

Trang 2

NGÔ MẠNH TRUNG

ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN

TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET & ÁP DỤNG VÀO LƯỚI CÔNG TY

TRUYỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ

Trang 3

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCMngày … tháng … năm …

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã đượcsửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Trang 4

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Ngô Mạnh Trung Giới tính:: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1969 Nơi sinh: Tp HCM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 60520202

I- Tên đề tài:

Định vị sự cố trên đườn dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet

& áp dụng vào truyền tải điện của Công Ty Truyền Tải Điện 4 quản lý

II- Nhiệm vụ và nội dung:

Chương 1: Tổng Quan

Chương 2: Giới Thiệu Về Phương Pháp Biến Đổi Wavelet

Chương 3: Một Số Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền

III- Ngày giao nhiệm vụ: 31/07/2014

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/01/2015

V- Cán bộ hướng dẫn: TS VÕ NGỌC ĐIỀU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Trang 5

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quảnêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trìnhnào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Mạnh Trung

Trang 6

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Khoa Quản Lý Chuyên Nghành, Khoa Điện ,Khoa sau đại học trường Đại Học Công Nghệ TPHCM trong thời gian qua đã hướng

dẫn trong quá trình học tập, nghiên cứu và đặc biệt cảm ơn Thầy TS Võ Ngọc Điều,

người đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện luận văn Thầy đã hướngdẫn và chỉ ra những thiếu sót, bổ sung những kiến thức thực tế hữu ích giúp tôi hoànthành quyển luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các bạn thân hữu, các đồng nghiệp trong cơ quan đã cungcấp các số liệu phục vụ làm luận văn và những người thân trong gia đình đã động viên,giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn

Học viên thực hiện Luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Mạnh Trung

Trang 7

Đường dây truyền tải điện bao gồm đường dây trên không và cáp ngầm được sửdụng để truyền tải điện năng từ các nguồn điện xa xôi tới các trung tâm phụ tải lớn Sựtăng trưởng nhanh chóng của hệ thống điện theo đà phát triển kinh tế xã hội của mộtquốc gia, đã dẫn đến một sự gia tăng số lượng các đường dây truyền tải vận hành vớinhiều cấp điện áp khác nhau và tổng chiều dài của nó Vì thế, sự cố xảy ra trên tuyếnđường dây truyền tải là không thể tránh khỏi Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố, nhưkết quả của sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào đường dây, sương mù, cây đỗ, thiết bị

sự cố, xâm phạm hành lang an toàn đường dây do các hoạt động của con người, quátải…Việc xác định vị trí sự cố chính xác, nhanh chóng có ý nghĩa rất quan trọng chocông tác sửa chữa, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, sớm khắc phục sự cố

& tái lập vận hành, giảm chi phí sửa chữa, đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn tincậy

Trong luận văn này, tôi nghiên cứu việc áp dụng phép biến đổi Waveletcho việc xác định vị trí ngắn mạch trên đường dây truyền tải cao thế Trong đó, cácsóng điện áp và dòng điện t rên đường dây được mô phỏng bằng Matlab simulink.Từcác kết quả này, tôi sử dụng phép biến đổi Wavelet tĩnh kết hợp với giải thuật lọcnhiễu để xác định tín hiệu và thời gian sóng truyền từ điểm ngắn mạch về hai đầu cuốicủa đường dây và sau đó tính toán được khoảng cách vị trí xảy ra ngắn mạch Để đánhgiá khả năng ứng dụng của phương pháp đề nghị, tôi đã áp dụng phương pháp đề xuấtcho một đường dây trên không 220kV Rạch giá -Trà nóc và mô hình thực tế đườngdây trên không cáp ngầm 220kV Nhà Bè-Tao Đàn tại Tp.HCM của Công Ty TruyềnTải Điện 4 Kết quả cho thấy phương pháp đề xuất có độ chính xác rất cao và thíchhợp cho các mô hình thực tế

Trang 8

Transmission systems consisting of an overhead line combined with anunderground power cable is an intricate part of a power system and is depended uponfor reliable transmission and distribution services Overhead line faults may betriggered by lightning strokes, falling trees, fog and salt spray on polluted insulators.Ice and snow loading may also cause insulator strings to fail mechanically.Underground cable faults may be series faults in which the cable being cut, withoutbreaking the electrical insulation or shunt faults in which a breaking the electricalinsulation occurs without the conductor itself been cut Determination of the faultlocation in electric power lines is vital for economic operation of power systems.Accurate fault location will facilitate quicker repair, improve system availability andperformance, reduce operating costs, and save time and expense of crew searching inbad weather and tough.

In this Thesis, I investigate the application of wavelet transform to the circuit location on the high-voltage transmission lines In which, the voltage andcurrent waves on lines are simulated by Matlab Simulink From these results, we usethe stationary wavelet transform according to with the noise filter algorithm todetermine the signal and traveling wave time from the short-circuit point to twoterminals of lines, then to calculate the distance of short-circuit location To evaluatethe applicability of the proposed method, I applied the proposed method to theoverhead line 220kV Tra Noc -Rạch Gia and the practical model of Nha Be – Tao Dan220kV overhead lines-underground cables in Ho Chi Minh city of Power TransmissionCompany No 4 The results have been shown that the proposed method has the higheraccuracy and is suitable for practical models

Trang 9

short-LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH xi

TOÀN BỘ NỘI DUNG LUẬN VĂN 1

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1

1.1- Lý do chọn đề tài 1

1.2- Mục đích 4

1.3- Hướng nghiên cứu của luận văn 5

1.4- Phạm vi nghiên cứu 7

1.5- Điểm mới của luận văn 7

1.6- Giá trị thực tiễn của luận văn 8

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET 9

2.1- Giới thiệu 9

2.2- Cơ sở toán học 9

2.3- Biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform-DWT) 11

2.4- Kỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi-Resolution Analysis-MRA) 11

2.5- Biến đổi wavelet tĩnh (Stationary wavelet transform -SWT) 14

2.6- Vài nét ứng dụng trong hệ thống điện 15

2.6.1- Những ứng dụng chính của wavelet 15

2.6.2- Ứng dụng trong bảo vệ hệ thống điện 16

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 17

TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI

3.2- Phương pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher 18

3.2.1- Tổng quan phương pháp 18

Trang 10

3.3- Phương pháp sử dụng thiết bị phát sóng kết hợp biến đổi wavelet 20

3.3.1- Tổng quan phương pháp 20

3.3.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp 21

3.4- Phương pháp biến đổi wavelet 22

3.4.1- Giới thiệu phương pháp wavelet trong việc xử lý tín hiệu số 22

3.4.2- Phương pháp 22

3.4.3- Sơ đồ giải thuật 23

3.4.4- Giải thích giải thuật 24

3.4.5- Ý nghĩa của giải thuật lọc nhiễu 25

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG THỰC TẾ 26

4.2- Khảo sát đường dây trên không từ bài báo IEEE2 27

4.2.1- Mô phỏng 27

4.2.2- Kết quả mô phỏng 28

4.2.2.1- Các dạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận 28

4.2.2.2- So sánh kết quả điện áp đầu phát tại các vị trí khác nhau 29

4.2.3- Thực hiện biến đổi Wavelet 33

4.2.4- Minh họa kết quả tính toán 43

4.2.4.1- Xác định vị trí sự cố 43

4.2.4.2- Sai số phần trăm so với chiều dài đường dây 44

4.2.4.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 44

4.2.4.4- Ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau 45

4.3- Khảo sát đường dây 220kV Rạch Giá -Trà Nóc 46

4.3.1- Lý lịch đường dây 46

4.3.2- Mô phỏng 49

4.3.3- Các thông số vận hành 49

4.3.4.1- Xem xét các dạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận 50 4.3.4.2- Điện áp đầu phát khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại các vị trí khác nhau 53

Trang 11

55

4.3.4.4- Ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch khác nhau 56

4.4- Khảo sát các sự cố đã xảy ra trên đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc 56

4.4.1- Công tác ứng trực xử lý sự cố trong quản lý vận hành 56

4.4.2- Kết quả kiểm tra truy tìm sự cố đd 220kV Rạch giá -Trà nóc 60

4.4.3- Chi phí thiệt hại khi sự cố đường dây truyền tải xảy ra 62

4.4.4- Thông số vận hành đường dây trước thời điểm xảy ra sự cố 64

4.4.5- Ứng dụng phương pháp biến đổi wavelet tính tóan vị trí sự cố 65

4.4.6- So sánh kết quả vị trí sự cố ngắn mạch 66

4.4.7- So sánh kết quả khoảng trụ tương ứng vị trí sự cố ngắn mạch 67

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ KẾT HỢP ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG VỚI CÁP NGẦM 69

5-1 Giới thiệu 69

5.2- Đường dây cáp ngầm từ bài báo IEEE 70

5.2.1- Mô phỏng 70

5.2.2.2- So sánh điện áp đầu phát khi xảy ra ngắn mạch tại các vị trí khác nha 73

5.2.2.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 76

5.3- Đường dây trên không có kết hợp với cáp ngầm 220kV Nhà Bè – Tao Đàn 73

5.3.1- Lý lịch đường dây 77

5.3.2- Mô phỏng 77

5.3.3- Các thông số vận hành 78

5.3.4.2- So sánh kết quả điện áp tại đầu phát và đần nhận 81

5.3.5- Các kết quả tính toán 85

5.3.5.1- Xác định vị trí sự cố 85

Trang 12

5.3.5.3- Ảnh hưởng của các ví trí ngắn mạch 87

5.3.5.4- Ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau 88

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 89

6.1- Kết luận 89

6.2- Hướng nghiên cứu mở rộng đề tài 90

6.3- Lời kết 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

Trang 13

TW : Traveling Waves

R21 : Rơle khoảng cách

DWT : Discrete Wavelet Transform

MRA : Multi-Resolution Analysis

SWT : Stationary wavelet transform

EMTP : Electromagnetic Transient Program

ATP : Alternative Transients Program

SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition

MOV : Metal Oxide Varistor

NĐ-CP : Nghị định của chính phủ

PTC4 : Công ty Truyền Tải Điện 4

Trang 14

Bảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 44

Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau 45

Bảng 4.3: Thông số vận hành tại trạm 220kV Rạch giá 50

Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch và vị trí ngắn mạch khác nhau 55 Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch khác nhau 56

Bảng 4.6: Khoảng cách hành lang an toàn 59

Bảng 4.7: Khoảng cách pha-đất 59

Bảng 4.8: Thống kê sự cố đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc 60

Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra truy tìm sự cố đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc 61

Bảng 4.10: Thông số vận hành đường dây 220kV Rạch giá-Trà nóc trước lúc sự cố 64 Bảng 4.11: Kết quả tính tóan các vị trí sự cố 65

Bảng 4.12: So sánh kết quả vị trí ngắn mạch rơle báo với thực tế tìm được và tính toán 66

Bảng 4.13: So sánh khoảng trụ đường dây tương ứng vị trí ngắn mạch rơle báo với thực tế tìm được và tính toán 67

Bảng 5.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau -cáp ngầm 76

Bảng 5.2: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 87

Bảng 5.3: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau 88

Trang 15

Hình 1.1: Ngọn cây dầu dính vào dây dẫn pha C (phía trụ 62) đường dây 500kV Tân

Định - Di Linh (sự cố ngày 22/05/2013-PTC4) 2

ìHình 1.2: Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62 -63 (phía trụ 63) đường dây 220kV Ô môn -Thốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010-PTC4) 2

Hình 1.3: Chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) đường dây 220kV Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4) 3

Hình 1.4: Dấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao lãnh-Thốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011-PTC4) 3

Hình 1.5: Thay thế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao lãnh-Thốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011-PTC4) 4

Hình 2.1: Phân tích Wavelet được xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp 12

Hình 2.2: Phân ly bậc 2 13

Hình 2.3: Minh họa cho phân ly bậc 3 13

Hình 2.4: Tỷ lệ các ứng dụng về những lĩnh vực khác nhau trong HTĐ được xuất bản15 Hình 3.1: Sơ đồ phương trình Telegrapher 19

Hình 3.2: Sơ đồ mạch của thiết bị phát sóng 21

Hình 3.3.a: Sơ đồ mạch của thiết bị phát sóng 23

Hình 3.3.b: Minh họa về sơ đồ sóng truyền 24

Hình 4.1: Mô hình đường dây trên không bài báo IEEE 27

Hình 4.2: Mô phỏng đường dây trên không bài báo IEEE 28

Hình 4.3: Điện áp tại đầu phát 28

Hình 4.4: Điện áp tại đầu nhận 29

Hình 4.5: Dòng điện tại đầu phát 29

Hình 4.6: Dòng điện tại đầu nhận 30

Hình 4.7: Điện áp đầu phát tại x = 95km 31

Hình 4.9: Điện áp đầu phát tại x = 79.5km 32

Hình 4.10: Điện áp đầu phát tại x = 59.5km 32

Hình 4.12: Tín hiệu điện áp đầu phát pha A 34

Trang 16

Hình 4.14: Hệ số chi tiết bậc 1 35

Hình 4.15: Hệ số xấp xỉ bậc 2 35

Hình 4.21: Ma trận tương quan bậc 1, n = 1 38

Hình 4.30: Giá trị tuyệt đối của ma trận tương quan sau cùng 43

Hình 4.31: Cách bố trí dây dẫn và dây chống sét đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc 47

Hình 4.32: Cách bố trí dây tiếp đất đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc 47

Hình 4.33: Mô hình đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc 49

Hình 4.34: Mô phỏng đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc 49

Hình 4.35: Điện áp đầu phát 51

Hình 4.36: Điện áp đầu nhận 51

Hình 4.37: Dòng điện đầu phát 52

Hình 4.38: Dòng điện đầu nhận 52

Hình 4.39: Điện áp đầu phát tại x=59.5km 53

Hình 4.40: Điện áp đầu phát tại x= 35km 53

Hình 4.42: Điện áp đầu phát tại x= 6.7km 54 Hình 4.43: Xáng cạp gây ra sự cố ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá-Trà nóc

Trang 17

Hình 4.44: Lập biên bản vi phạm có chứng kiến của chính quyền địa phương sự cố

ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá-Trà nóc (PTC4)63

Hình 5.1: Mô hình đường dây cáp ngầm bài báo IEEE 70

Hình 5.2: Mô phỏng đường dây cáp ngầm bài báo IEEE 70

Hình 5.4: Điện áp đầu n hận 71

Hình 5.5: Dòng điện đầu phát 72

Hình 5.11: Mô hình đường dây 220kV Nhà Bè – Tao Đàn 77

Hình 5.12: Mô phỏng đường dây 220kV Nhà Bè – Tao Đàn 78

Hình 5.14: Điện áp đầu nhận 79

Hình 5.15: Dòng điện áp đầu phát 80

Hình 5.17a: Điện áp đầu phát tại x= 2km 81

Hình 5.17b: Điện áp đầu nhận tại x= 2km 82

Hình 5.18a: Điện áp đầu phát tại x= 4km 82

Hình 5.18b: Điện áp đầu nhận tại x= 4km 83

Hình 5.19a: Điện áp đầu phát tại x= 7.266km 83

Hình 5.19b: Điện áp đầu nhận tại x= 7.266km 84

Hình 5.20a: Điện áp đầu phát tại x= 8.766km 84

Hình 5.20b: Điện áp đầu nhận tại x= 8.766km 85

Trang 18

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1- Lý do chọn đề tài

Sự cố trên đường dây truyền tải gây ra gián đoạn điện cho khách hàng và cóthể dẫn đến những thiệt hại đáng kể cho xã hội, đặc biệt là cho ngành sản xuất côngnghiệp Phát hiện nhanh chóng vị trí sự cố và sửa chữa kịp thời những sự cố này làrất quan trọng, trong việc duy trì vận hành hệ thống điện tin cậy Tính sẵn sàngcung cấp điện liên tục và tính tin cậy có tầm quan trọng ngày càng t ăng hiện nay, docác chính sách mới về tự do hóa năng lượng và thị trường năng lượng cạnh tranh,như một cách trực tiếp để giảm chi phí vận hành và gia tăng lợi nhuận

Khi hệ thống đường dây truyền tải xảy ra sự cố, việc tìm kiếm vị trí sự cố rấtphức tạp do tuyến đường dây dài, địa hình tiếp cận khó khăn, phương tiện giaothông không thuận lợi, nằm xa cách khu vực dân cư và phải tổ chức tìm kiếm ngaybất kể thời điểm nào trong ngày

Phát hiện dấu vết sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố, thực tế là điều khô ngđơn giản, có những sự cố hiện trường để lại dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường nhưnhững sự cố đứt dây dẫn hay dây chống sét Hình 1.1, 1.2

Có những sự cố mà dấu vết hiện trường rất khó phát hiện như phóng điệnqua chuỗi sứ Hình 1.3, 1.4 Do dấu vết phó ng điện nhỏ, không thể thấy bằng mắtthường khi nhìn từ phía dưới mặt đất mà không leo lên trụ để kiểm tra, đặc biệt làvào ban đêm Không phát hiện được dấu vết hiện trường, thì không thể xác địnhđược vị trí cũng như nguyên nhân gây ra sự cố Vì thế, nếu không có những thôngtin ban đầu liên quan đến sự cố như khoảng cách rơle báo (thường là có sai lệch),người dân xung quanh khu vực sự cố cho biết có tiếng nổ bất thường trên đườngdây điện… thì khó mà tập trung vào những khu vực nghi ngờ để tìm ra vị trí vànguyên nhân gây ra sự cố, để có kế hoạch sửa chữa khắc phục kịp thời và loại trừnguyên nhân gây ra sự cố một lần nữa

Trang 19

Hình 1.1: Ngọn cây dầu dính vào dây dẫn Pha C cách trạm 500kV Tân Định 2,5 km

đường dây 500kV Tân Định (573, 574) - Di Linh (571, 572) (sự cố lúc 13g50, ngày

22 tháng 05 năm 2013-PTC4)

Hình 1.2: Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62-63 (phía trụ 63) đường dây 220kV Ô

môn-Thốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010-PTC4)

Trang 20

Hình 1.3: Chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) đường dây

220kV Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011-PTC4)

Hình 1.4: Dấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao

lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4)

Trang 21

Hình 1.5: Thay thế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV

Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011-PTC4)

Do đó, cần thiết phải tìm ra vị trí sự cố chính xác để nhanh chóng đưa raphương án sửa chữa và khôi phục lại cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện,tiết kiệm được thời gian và công sức tìm kiếm Đó là mục tiêu hướng đến của cácCông ty Truyền tải điện nói chung Nghiên cứu các phương pháp xác định vị trí sự

cố trên đường dây truyền tải là một điều cần thiết trong việc quản lý vận hành một

hệ thống điện

1.2- Mục đích

Mục tiêu của luận văn là tìm r a giải pháp mô phỏng bằng Matlab-Simulinkđường dây truyền tải trên không và đường dây trên không có kết hợp với cáp ngầm,nhằm mục đích khảo sát diễn biến quá trình quá độ xảy ra trên hệ thống đường dâytruyền tải khi xảy ra ngắn mạch Nghiên cứu các phươ ng pháp xác định vị trí sự cốđường dây trên không và mở rộng cho đường dây trên không có kết hợp với cápngầm bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi wavelet và kết hợp với lọc nhiễu

1.3- Hướng nghiên cứu của luận văn

Vấn đề nghiên cứu sự cố trên đường d ây truyền tải là một phần quan trọngcủa phân tích hệ thống điện Trong hệ thống năng lượng điện, khi đường dây truyền

Trang 22

tải xảy ra sự cố, có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần số khác nhau sẽđược tạo ra Rất nhiều thông tin sự cố là có chứa trong các thành phần quá độ Vìvậy, nó có thể được sử dụng để phân tích sự cố hoặc những bất thường của thiết bịhoặc của hệ thống điện và phân tích nguyên nhân của sự cố hoặc các bất thườngkhác [14] Vấn đề quan trọng, là làm thế nào để sử dụng những tín hiệu quá độ đó

để phát hiện hoặc để xác định vị trí sự cố

Xác định vị trí sự cố và các phương pháp xác định vị trí sự cố đã được đềxuất và thực hiện từ trước cho đến nay, có thể được phân loại như: Sử dụng phươngdiện tần số lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cố, sử dụng các phương trình viphân đường dây và đánh giá các tham số đường dây [8 -11] Sử dụng sóng truyềnbao gồm hệ thống bảo vệ sóng truyền Kỹ thuật sóng truyền được tìm thấy là chínhxác hơn các kỹ thuật kháng trở trong việc xác đinh vị trí sự cố của đường dây truyềntải, cung cấp độ chính xác khá cao [12-17] và [20-32]

Nhiều nghiên cứu đã được đưa ra để xác định vị trí sự cố như ở trên Tuynhiên, đối với đường dây truyền tải điện phía Nam, định vị sự cố chủ yếu dựa vàocác rơle bảo vệ khoảng cách đường dây (R21) Các rơle bảo vệ về cơ bản có thểđịnh vị được các sự cố không cân bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thể bịảnh hưởng bỡi điện trở sự cố ngắn mạch, trở kháng cực nguồn và ảnh hưởng củacác đường dây đi chung khác… Vẫn chưa có nhiều các nghiên cứu về xác định vị trí

sự cố trên đường dây truyền tải, dựa trên việc phân tích tín hiệu sóng truyền do sự

cố tạo ra và sử dụng phương pháp biến đổi wavelet để phân tích Đây là phươngpháp số tiên tiến, xử lý tín hiệu kỹ thuật số mạnh mẽ hiện nay, dễ tiếp cận và ápdụng

Do đó, trong luận văn này thực hiện xác định vị trí sự cố trên đường dâytruyền tải sử dụng phương pháp biến đổi wavelet kết hợp với lọc nhiễu và môphỏng bằng phần mềm Matlab-Simulink

Sau cùng đánh giá kết quả của phư ơng pháp, độ chính xác, khả năng áp dụngvào thực tế, nêu giải pháp để giải quyết và tổng kết vấn đề

Trang 23

Cụ thể luận văn có những nhiệm vụ sau:

 Giới thiệu về phương pháp biến đổi wavelet

 Tìm hiểu và nghiên cứu một số phương pháp đã được sử dụng để xácđịnh vị trí sự cố trên đường dây truyền tải

 Mô phỏng khảo sát đường dây truyền tải trên không bằng Simulink, áp dụng phương pháp biến đổi wavelet và thuật toán lọcnhiễu để xác định vị trí sự cố

Matlab- Mở rộng mô phỏng khảo sát đường dây truyền tải trên khôn g có kếthợp với cáp ngầm bằng Matlab-Simulink

 Một bảng số liệu tính toán xác định vị trí sự cố với các điều kiện ngắnmạch khác nhau, so sánh với số liệu đường dây truyền tải đang vậnhành Đánh giá kết quả đạt được

 Mô hình hoá đường dây trên không, cáp ngầm tham khảo từ bài báotrên IEEE và đang vận hành trong lưới điện bao gồm: Đường dây thực

tế 220kV Rạch giá-Trà nóc Đường dây trên không có kết hợ p với cápngầm 220kV Nhà bè – Tao đàn

 Khảo sát các quá trình quá độ khi xảy ra ngắn mạch trên đường dâytruyền tải với các điều kiện ngắn mạch khác nhau

 Biến đổi wavelet các tín hiệu thu nhận được, kết hợp giải thuật lọcnhiễu để sau cùng tính toán vị tr í ngắn mạch So sánh số liệu vị tríngắn mạch đã tính toán được với bài báo đã tham khảo và đường dây

Trang 24

truyền tải đang vận hành Đánh giá toàn bộ luận văn, đề nghị hướngphát triển thêm cho đề tài.

1.5- Điểm mới của luận văn

 Biến đổi wavelet tĩnh tín hiệu điện áp thu được từ một đầu đường dây,

để có được hệ số phân tích cần thiết, hệ số xấp xỉ và hệ số chi tiết

 Kết hợp giải thuật lọc nhiễu, dựa trên mối quan hệ tương quan giữacác hệ số chi tiết để áp dụng cho việc xác định vị trí ngắn mạch

 Xác định vị trí ngắn mạch đường dây trên không, kiểm tra so sánh với

số liệu bài báo đã tham khảo và đường dây vận hành thực tế, cho kếtquả như mong muốn

 Xác định vị trí ngắn mạch đường dây trên không có kết hợp cápngầm, trong cả hai môi trường truyền sóng khác nhau

1.6- Giá trị thực tiễn của luận văn

 Nghiên cứu việc sử dụng lý thuyết wavelet vào việc xác định vị tríngắn mạch, thể hiện tính hiện đại của phương pháp, thuận tiện choonline

 Khả năng áp dụng vào thực tế có độ chính xác cao, giúp giảm chi phígiá thành vận hành như tìm kiếm sự cố nhanh, khắc phục và sửa chữakịp thời, giảm thiểu được thời gian mất điện…

 Mở ra một hướng mới về việc xác định vị trí ngắn mạch của đườngdây trên không và cáp ngầm, ứng dụng vào thực tế trong hệ thống điệnlớn hiện hành, có nhiều đường dây truyền tải Giúp nâng cao khả năngquản lý và vận hành hệ thống điện được tốt hơn

Trang 25

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI

WAVELET

2.1- Giới thiệu

Phân tích wavelet là một phương pháp mới cho dù nền tảng toán học của nó

đã có từ những lí thuyết của Joseph Fourier vào thế kỷ XIX Fourier đã đặt nền tảngvới lí thuyết phân tích tần số mà ý nghĩa to lớn và quan trọng đã được chứng minh

Từ “Wavelet” lần đầu được sử dụng là vào năm 1909, trong một luận văncủa Alfred Haar Còn khái niệm wavelet được dùng cho các sách lý thuyết đưa rabởi Jean Morlet và nhóm nghiên cứu Marseille thuộc Trung tâm Nghiên cứu Lýthuyết Vật lý tại Pháp

Phương pháp phân tích wavelet đã được phát triển chủ yếu bởi Y.Meyer vàcác đồng nghiệp của ông, những người đã phổ biến rộng rãi phương pháp này.Thuật toán chính dựa vào các công trình trước đó của Stephane Mallat năm 1988

Từ đây, việc nghiên cứu wavelet trở nên mang tính quốc tế Đặc biệt là nhữngnghiên cứu tại Mỹ, nơi có những nhà khoa học đi đầu về lĩnh vực này như IngridDaubechies, Ronald Coifman, Victor Wickerhauser [18]

2.2- Cơ sở toán học

Biến đổi wavelet ra đời [18-19] đã khắc phục được những bất lợi của biếnđổi Fourier truyền thống mà nó còn có những ưu điểm mới lạ, hấp dẫn, thu hútnhiều nhà kh oa học trên thế giới nghiên cứu, phát triển và triển khai ứng dụng,mang lại hiệu quả thiết thực Ưu điểm nổi bật của phân tích wavelet là khả năngphân tích cục bộ, tức phân tích một vùng nhỏ trong một tín hiệu lớn Khả năng này

đã khắc phục nhược điểm củ a biến đổi Fourier và biến đổi Fourier thời gian ngắn

Wavelet là hàm được tạo ra từ hàm  (x)- được gọi là wavelet mẫu (còn gọi

là wavelet giải tích) Hàm  (x)được định nghĩa cho biến thực x và có thể mang giátrị phức Nói cách khác,  là một ánh xạ từ R vào C, có chuẩn giới hạn L 2, 

được định nghĩa:

Trang 26

b x a

1 )

được nhân vào để bảo toàn chuẩn L 2, nghĩa là mỗi hàm  ab (x)đều

có chuẩn bằng 1 nếu như  có chuẩn bằng 1 Đa số các lớp hàm đều có thể biểudiễn như một tổ hợp tuyến tính của các hàm wavelet mẫu Nghĩa là các hàm đượcbiểu diễn như sự kết hợp tuyến tính hữu hạn các phép dịch chuyển và co giãn củamột hàm wavelet mẫu

Trang 27

2.3- Biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform-DWT)

DWT [14-15], [18-19] và [21-22] là biến đổi tuyến tính tác động trên vector

2n chiều (vector trong không gian Euclide 2n chiều) vào một vector trong khônggian tương tự DWT là một biến đổi trực giao Biến đổi trực giao có thể xem như làphép quay trong không gian vector, chúng không thay đổi độ dài

Trong DWT một wavelet được dịch chuyển và mở rộng bởi những giá trị rờirạc Thông thường ta sử dụng hệ số theo lũy thừa của 2

Một định nghĩa tổng quát của wavelet rời rạc:

Z k j k t

(2)







Z k j

k

j t k j f DWT C

t f

,

, ( ) ) , )(

(

1 )

Phương trình (2.7) cũng được gọi là phân tích wavelet của f(t)

2.4- Kỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi-Resolution Analysis-MRA)

Kỹ thuật phân tích đa phân giải là một trong nh ững đặc điểm quan trọng nhấtcủa kỹ thuật biến đổi wavelet rời rạc

Phần lớn các tín hiệu thực tế, thành phần tần số thấp là thành phần thực sựquan trọng và mang nét đặc trưng của tín hiệu Còn thành phần tần số cao được hiểuxem như là các sắc thái khác nhau của tín hiệu Lấy giọng nói làm ví dụ, ta thấy khilọc bỏ thành phần tần số cao thì giọng nói có thể khác đi nhưng ta vẫn nghe và hiểuđược, nhưng khi lọc bỏ thành phần tần số thấp thì không nghe được gì cả

Phân tích đa phân giải là có khả năng như hai bộ lọc [14 -15], [18-20], tạonên hai thành phần: Xấp xỉ và chi tiết củ a tín hiệu vào Thành phần xấp xỉ có hệ số

Trang 28

tỷ lệ cao, tương ứng với tần số thấp Thành phần chi tiết có hệ số tỷ lệ thấp, tươngứng với tần số cao.

Hình 2.1: Phân tích Wavelet được xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp

Minh họa tín hiệu vào là dạng Sin chuẩn với nhiễu tần số cao

Quá trình trên gọi là phân ly bậc một, quá trình có thể lập đi lập lại để tạonên phân ly bậc n ( n > 1 )

Trang 29

D1 và D2 là thành phần chi tiết bậc 1 và bậc 2 tươn g ứng

Hình 2.3: Minh họa cho phân ly bậc 3

2.5- Biến đổi wavelet tĩnh (Stationary wavelet transform-SWT)

Trang 30

Biến đổi wavelet tĩnh [32] được phát triển tiếp theo từ biến đổi wavelet rờirạc như sau: Giả thiết một hàm f(x) được chia thành các tập con sau j bước chia là

Vj(…V3  V2  V1  V0) Sự phân chia này được xác định bởi việc nhân tỷ lệ cj,kvới f(x):

Với  (x) là hàm tỷ lệ, như là một hàm lọc thấp cj,k còn được gọi là xấp xỉrời rạc tại độ phân giải 2j

Nếu hàm φ(x) là hàm wavelet, thì hệ số wavelet được tính toán bởi:

(2.10)Với ωj,kđược gọi là tín hiệu rời rạc chi tiết tại độ phân giải 2j

Khi hàm tỷ lệ  (x) có tính chất sau:

Với h(n) là bộ lọc băng thông thấp, thì cj+1,kcó thể được tính trực tiếp từ cj,knhư:

Với g(n) là bộ lọc băng thông cao

Tích vô hướng f(x),2(j1)(2(j1)xk) được tính toán với:

Phương trình (2.12), (2.13) được dùng như là kỹ thuật đa phân giải trongSWT truyền thống Trong phép biến đổi này, giải thuật làm giảm số được sử dụngcho phép biến đổi Nghĩa là hai mẫu thì giữ lại một trong quá trình biến đổi Do đó,toàn bộ chiều dài của hàm f(x) sẽ giảm còn một nửa

Do vậy, kỹ thuật biến đổi này phải sử dụng kỹ thuật tăng số mẫu lên như sau

Khoảng cách giữa các mẫu tăng lên gấp đôi, từ tỷ lệ j thành tỷ lệ cj+1,k:

(2.8)(2.9)

(2)(

)()(),(

,

, ,

,

k x x

x x

x f c

j j k

j

k j k j k

(2),(

,k f x j j x k

j     



Trang 31

Và hệ số của hàm wavelet rời rạc:

Với l là chiều dài giới hạn.

2.6- Vài nét ứng dụng trong hệ thống điện

2.6.1- Những ứng dụng chính của Wavelet

Biến đổi Wavelet là một công cụ xử lý tín hiệu kỹ thuật số mạnh mẽ hiệnnay, đang được áp dụng nhiều lĩnh vực của vật lý như thiên văn học, địa chấnhọc, quang học, y học, xử lý hình ảnh , xử lý tín hiệu nói chung [19]…

Wavelet được dùng trong hệ thống điện lần đầu vào năm 1994 bởi Robertson

và Ribeiro Những ứng dụng chính của biến đổi Wavelet trong hệ thống điện (HTĐ)

có thể chia như sau:

4%

Dự báo phụ tải 3%

Hình 2.4: Tỷ lệ các ứng dụng về những lĩnh vực khác nhau trong HTĐ được xuất

bản

(2.15)

Trang 32

2.6.2- Ứng dụng trong bảo vệ hệ thống điện

Lợi ích của việc áp dụng biến đổi wavelet nâng cao khả năng hoạt động củarơle được nhận ra trong vài năm gần đây Năm 1996, Chaariel giới thiệu waveletcho bảo vệ rơle trong mạng phân phối để phân tích tín hiệu ngắn mạch chạm đất ởcấp 20kV nối đất lập lại, mô phỏng trong EMTP Trong cùng năm J.Monoh giớithiệu thuật toán để đào tạo chính xác cho Hệ Trí tuệ Nhân tạo cũng sử dụng biến đổiwavelet Năm 1998 Magnago và Abur đã phát triển một kỹ năng mới để xác định vịtrí ngắn mạch trên đường dây cũng sử dụng wavelet và mô phỏng trên EMTP đểkiểm định Đến năm 1999 các tác giả trên đã phát triển đề tài trên cho mạng phân

phối hình tia Năm 2003 D Chanda et al đã trình bày một phương pháp mới cho

việc xác định vị trí sự cố dựa trên phân tích đa phân giải wavelet (MRA), mô phỏng

trong EMTP Năm 2007 C.K Jung et al đã mô tả một thuật toán mới lọc nhiễu, xác

định các sóng phản xạ có cùng tần số để xác định vị trí sự cố trong môi trườngnhiễu, dựa trên biến đổi wavelet tĩnh…

Và rất nhiều công trình khác đã được công bố trên thế giới về vấn đề bảo vệtrong hệ thống điện như bảo vệ cho thanh cái, động cơ, máy phát, máy biến áp,nhận dạng chất lượng điện năng, giải tích tín hiệu, lọc sóng hài…

Giới thiệu những vấn đề trên để cho thấy rằng sử dụng biến đổi wavelet vàobài toán trong hệ thống điện nói chung hay bảo vệ hệ thống điện nói riêng đangngày càng được nghiên cứu và mở rộng của ngành điện trên thế giới

Trang 33

 Phương pháp dựa trên việc đo đạc sự truyền sóng, kỹ thuật sóng truyền làchính xác hơn các kỹ thuật kháng trở trong việc xác định vị trí sự cố củađường dây truyền tải, do không phụ thuộc vào điện trở ngắn mạch, phụ tải

và các thông số nguồn trước sự cố Zeng Xiangjun et al [12] đề xuất

phương pháp gắn thẻ thời gian bằng cách sử dụng hệ thống định vị toàn cầ u(GPS), vị trí sự cố là được tính bằng thời gian sóng đến tại các cảm biến đặt

ở đầu đường dây và V Šiožinys [13] dựa vào sự khác biệt thời gian giữasóng phản xạ và khúc xạ Trong [14-17] và [20-28] dựa trên biến đổiwavelet tín hiệu quá độ do sự cố tạo ra Tuy nhiên, các phương pháp này cóhạn chế không thể tách rời sóng truyền rõ ràng cho việc phát hiện vị trí sự

cố từ các sóng khác của các tần số khác nhau, do các dao động và sóng đahài quá độ của sự cố tạo ra gọi chung là nhiễu Trong [29 -30] sử dụngphương pháp biến đổi wavelet kết hợp mạng nơron nhân tạo (ANNs) đểhuấn luyện cũng đang được phát triển Kurt J Ferreira and Alexander E.Emanuel [31] dùng thiết bị cảm biến từ trường làm thiết bị đo lường thaythế cho việc xác định vị trí sự cố Phươn g pháp áp dụng giải thuật lọc nhiễu

Trang 34

bằng cách sử dụng tín hiệu từ một đầu đường dây xác định thời gian sóngtới và phản xạ cùng tần số trong [32] Phương pháp này ngày càng đượcnghiên cứu áp dụng nhiều hơn, do có nhiều ưu thế như: Không cần đườnggiao tiếp và đồng bộ thiết bị lấy mẫu ở hai đầu đường dây, đồng bộ lấy mẫuthường phức tạp, chẳng hạn như định vị GPS, phương pháp và kỹ thuậttruyền thông không chỉ làm tăng chi phí đầu tư mà còn ảnh hưởng đến tínhchính xác của kết quả Đồng thời, thuật toán dựa trên những kỹ thuật tínhtoán hiện đại ngày càng mạnh mẽ và đáp ứng chính xác hơn, cùng với sựphát triển nhanh chóng của ngành công nghệ máy tính, vi xử lý

Sau đây, giới thiệu một số phương pháp tiêu biểu để xác định vị trí sự cốngắn mạch trên đườn g dây truyền tải từ những phương pháp nêu trên Phương phápbiến đổi wavelet kết hợp với lọc nhiễu để xử lý tín hiệu sóng truyền thu được từ mộtđầu đường dây để xác định vị trí ngắn mạch, thực hiện mô phỏng bằng Matlab -Simulink là phương pháp đề xuất của luận văn này

3.2- Phương pháp giải tích dựa vào phương trình Telegrapher

3.2.1- Tổng quan phương pháp

Phương pháp này dựa vào đặc tính điện áp và dòng điện là hàm theo khoảngcách của đường dây truyền tải và thời gian [10] Những thông số này có quan hệ với

thông số của đường dây do đó nên gọi là phương trình Telegrapher

Với R, l, G, C là điện trở, điện cảm, điện dẫn và điện dung của đường dây

trên một đơn vị chiều dài

,

Ri t

i l x

i t

Trang 35

Hình 3.1: Sơ đồ phương trình Telegrapher

Có thể giải phương trình trên bằng các điều kiện biên như Hình 3.1 với việcthay thế ZC = (R  jl)/(G  jC) và   (R  j  l)  (G  j  C), Vo=VRvà I0=IR,cách giải là:

Với điều kiện biên của đầu gửi, VL=VSvà IL=IS(L là tổng chiều dài), lời giảilà:

Với việc ngắn mạch xảy ra tại điểm F, cách đầu nhận D km Đường dây do

đó được chia thành hai phần đồng nhất Phần đầu từ đầu phát đến F, SF với chiều dài (L-D) km Phần thứ hai từ đầu nhận đến F, RF với chiều dài D km Hai phần

đường dây có thể coi như hai đường dây hoàn chỉnh Nghĩa là điện áp tại bất kỳđiểm nào trên đường dây cũng là hàm của điện áp và dòng điện tại cuối đường dây

trong trạng thái bình thường Hơn nữa, tại điểm ngắn mạch F điện áp được diễn tả qua hai tập dữ liệu (V S , I S ) và (V R , I R ) là tương đương Do đó, từ phương trình (3.2)

hoặc (3.3), điện áp tại điểm ngắn mạch cách đầu cuối D km có thể diễn tả như sau:

(3.4)

R C

C

I

V x

Z x

x Z

x Ix

Vx

)cosh(

/)sinh(

)sinh(

)cosh(

C

I

V x

L Z

x L

x L Z

x L Ix

Vx

))(

cosh(

)/)(

sinh(

)(sinh)

(cosh

Trang 36

Với V F là điện áp tại điểm F, giải phương trình (3.4) cho kết quả khoảng cách D như sau:

Với:

3.2.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp

 Ưu điểm

 Mô phỏng và thí nghiệm thực tế, trực quan rõ ràng

 Kết quả thực hiện mô phỏng tốt

 Nhược điểm

 Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thực tế, nên độ chính xác khó xác định

 Sai số do thiết bị đo và mô hình so với thực tế, nên độ chính xáckhông cao

3.3- Phương pháp sử dụng thiết bị phát sóng kết hợp biến đổi wavelet

3.3.1- Tổng quan phương pháp

Phương pháp này sử dụng thiết bị phát sóng có cấu tạo như sau: Tụ điện C tích điện bởi biến áp tự ngẫu Khi điện áp đủ lớn, phóng điện qua khe hở G, tụ điện

C phóng điện vào cáp Do tín hiệu phóng đi được truyền đến điểm ngắn mạch rồi

phản hồi trở lại, nên điểm ngắn mạch sẽ xác định được bằng thời gian truyền xungnày Phương pháp này thích hợp với việc xác định những trường hợp ngắn mạch cóđiện trở ngắn mạch cao

(3.6)

S C

S

) / ( tanh

B A



, )

sinh(

) cosh( L VS ZC L IS VR

S C

I

B   sinh(  )  cosh(  )

(3.5)

Trang 37

Hình 3.2: Sơ đồ mạch của thiết bị phát sóng

Với:

T1: Biến áp tự ngẫu; T2: Biến áp tăng áp;

D: Chỉnh lưu silicon cao áp;

R: Điện trở bảo vệ; C: Tụ tích lũy; G: Khe hở;

L: Biến dòng tuyến tính

Sử dụng phương pháp này về nguyên lý rất đơn giản nhưng thực tế sóng thuđược có rất nhiều nhiễu Sử dụng phương pháp biến đổi Wavelet, ở đây chính là đểgiảm thiểu lượng nhiễu này Việc áp dụng cụ thể dựa trên việc phân tích cấu trúcsóng thành nhiều thành phần theo tần số và thời gian Thông qu a việc sử dụng bộlọc để đạt được kết quả mong muốn

3.3.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp

 Hạn chế chỉ chính xác với những trường hợp điện trở ngắn mạch cao

3.4- Phương pháp biến đổi wavelet

3.4.1- Giới thiệu phương pháp wavelet trong việc xử lý tín hiệu số

Trang 38

Phương pháp biến đổi Fourier là phương pháp phân tích tín hiệu cổ điểnnhưng có ý nghĩa rất lớn trong thực tế Tuy nhiên vì phân tích tín hiệu thành cácthành phần trên miền tần số nên phép biến đổi Fourier làm mất thông tin theo miềnthời gian Đây chính là nhược điểm lớn nhất của phương pháp này.

Phương pháp biến đổi Fourier giới hạn trong “cửa sổ” hay giới hạn trongkhoảng thời gian ngắn, phần nào hạn chế của phương pháp Fourier truyền thốngnhư những thông tin về thời gian chỉ mang ý nghĩa tương đối, là khoảng thời gianhơn là thời điểm [18]

Chính vì vậy, phương pháp được chọn cho đề tài là phương pháp biến đổiWavelet, phương pháp giải quyết hoàn toàn các nhược điểm của phương phápFourier Nên xu hướng hiện nay để giải bài toán phân tích tín hiệu số là xu hướngchủ đạo trong các nghiên cứu và ứng dụng thực tế

3.4.2- Phương pháp

Điểm mạnh của phương pháp là tránh được những sai số do thiết bị và sự

đồng bộ thông tin từ hai đầu như trong phương pháp phương trình Telegrapher.

Việc lấy thông tin từ một đầu cuối và xử lý dễ dàng và chí nh xác hơn

Tín hiệu quá độ bao giờ cũng có rất nhiều tín hiệu bất thường, những tín hiệunày có chứa rất nhiều thông tin hữu ích Tuy nhiên, đối với vấn đề xác định vị tríngắn mạch chỉ có thông tin quá độ tại một tần số nhất định là có ý nghĩa Do đó,trong vấn đề này, ta xem những tín hiệu không cần thiết là nhiễu Thuật toán mới[32] để lọc nhiễu này sẽ được áp dụng, tín hiệu phản hồi từ vị trí ngắn mạch sẽ đượcxác định Từ đó, xác định vị trí ngắn mạch Giải thuật này dựa trên những hệ sốtương quan có được qua phép biến đổi wavelet tĩnh với nhiều cấp phân giải

Sau khi biến đổi wavelet tĩnh, sóng được phân tích thành hai nhóm chính lànhóm các hệ số xấp xỉ và nhóm các hệ số chi tiết Thông thường, các hệ số xấp xỉchứa đựng các thành phần tần số thấp Các hệ số chi tiết chứa thông tin về các thànhphần tần số cao Để nhận biết việc xảy ra ngắn mạch, các hệ số xấp xỉ thường được

sử dụng Còn trong việc xác định vị trí điểm ngắn mạch các hệ số chi tiết sẽ được sửdụng như giải thuật sẽ được sử dụng sau đ ây

Trang 39

3.4.3- Sơ đồ giải thuật ( hình 3.3 a)

“Tạo thành ma trận Corr_new1”

“Correlation 2”

Corr2=Corr_new1 x D 3

If, abs(Corr_new2)<abs(Corr_new1) Corr_new2=0, D1=0

n Corr

new Corr

P

P Corr new

2

1 _



“Correlation 3”

Corr3= Corr_new2 x D 4

If, abs(Corr_new3)<abs(Corr_new2) Corr_new3=0, D1=0

n Corr

new Corr

P

P Corr new

3

3 _



n Corr

D

P

P Corr new

1 1

Trang 40

3.4.4- Giải thích giải thuật

Đầu tiên các sóng điện áp hoặc dòng điện tại đầu đường dây truyền tải (hoặccuối đường dây) được các thiết bị ghi nhận lại trong các hệ thống SCADA Khi pháthiện ra có hiện tượng ngắn mạch, những thông số gần nhất của điện áp hoặc dòng

điện được biến đổi wavelet tĩnh với thông số sóng Daubechies-2, bậc biến đổi bậc

4 Trên mỗi pha ta có các hệ số xấp xỉ A 1 , A 2 , A 3 , A 4 và hệ số chi tiết D 1 , D 2 , D 3 , D 4

Thành lập ma trận tương quan Correlation từ các ma trận hệ số chi tiết D 1 ,

D 2 , D 3 , D 4 Kết quả tạo thành ma trận Correlation_new3 Với 2

1

1 D

P D  ,2

1

1 Corr

P Corr   , n là giá trị bậc lặp Ban đầu n=1, nếu sau khi tính toán ma trận tươngquan, kết quả chưa đủ để xác định vị trí ngắn mạch, giá trị n tăng thêm 1

Từ đó, tính toán khoảng cách dựa trên thời gian phản hồi sóng truyền

Với V là tốc độ của sóng truyền

Như minh họa Hình 3.3: T P1 là thời điểm sóng truyền đến đầu nhận lần đầutiên, sau đó sóng truyền đến điểm ngắn mạch rồi lại phản hồi truyền đến đầu nhận

lần thứ hai tại thời điểm T P2

Hình 3.3b: Minh họa về sơ đồ sóng truyền

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	3,27 MB