1
B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
ĐI HC ĐÀ NNG
Đ NINH HÙNG
S DNG PHN MM DMS
Đ NÂNG CAO HIU QU X LÝ S C
LƯI ĐIN PHÂN PHI BÌNH ĐNH
Chuyên ngành: Mng và h thng ñin
Mã s: 60.52.50
TÓM TT LUN VĂN THC SĨ K THUT
Đà Nng - Năm 2012
2
Công trình ñưc hoàn thành ti
Đi hc Đà Nng
Ngưi hưng dn khoa hc: TS. Trn Vinh Tnh
Phn bin 1: TS. Đoàn Anh Tu n
Phn bin 2: PGS.TS Nguy!n H"ng Anh
Lun văn ñưc bo v trưc hi ñng chm lun văn thc
sĩ k thut hp ti Đi hc Đà Nng vào ngày 05 tháng 05
năm 2012
Có th tìm hiu lun văn ti:
- Trung tâm Thông tin - Hc liu, Đi hc Đà Nng
- Trung tâm Hc liu, Đi hc Đà Nng.
1
M ĐU
1. LÝ DO CHN LA Đ TÀI
Ngoài vic tăng cư$ng công tác qu%n lý ñ& ngăn ng'a s( c ñin
x%y ra thì vic phát hin và x) lý nhanh s( c trên lư*i ñin gi%m thi&u
m t ñin do s( c là m+t trong nh,ng yêu cu nghiêm ng-t ñi v*i các
ñơn v qu%n lý ñin hin nay.
2. MC ĐÍCH NGHIÊN CU
Vic nghiên c/u /ng d0ng hiu qu% h thng MiniSCADA/DMS
m1 ra m+t phương th/c v2n hành m*i tiên ti3n, nâng cao hiu qu% v2n
hành h thng, nâng cao ch t lư4ng ñin năng.
3. ĐI TƯNG VÀ PHM VI NGHIÊN CU
3.1. Đ i tưng nghiên c!u: Lư*i ñin phân phi Bình Đnh.
3.2. Phm vi nghiên c!u: M+t s các phương pháp nghiên c/u xác
ñnh v trí s( c trên lư*i ñin phân phi; Xác ñnh v trí s( c lư*i phân
phi b5ng phn m6m DMS.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
Phương pháp nghiên c/u lý thuy3t, thu th2p và x) lý thông tin áp
d0ng cho lư*i ñin phân phi Bình Đnh.
5. Ý NGHĨA KHOA HC VÀ THC TI$N C%A Đ TÀI
5.1. Ý nghĩa khoa hc:
H thng hoá các phương pháp xác ñnh v trí s( c trên lư*i ñin
phân phi; Kh7ng ñnh tính ñúng ñ8n c9a phn m6m DMS, to cơ s1 ñ&
ti3p t0c nghiên c/u và phát tri&n phn m6m này.
5.2. Ý nghĩa th&c ti'n: Nâng cao hiu qu% /ng d0ng phn m6m DMS
ñ-c bit trong vic tích h4p v*i h thng SCADA hin h,u; Xác ñnh
nhanh chóng v trí s( c, t' ñó có bin pháp x) lý thích h4p nh5m gi%m
th$i gian m t ñin.
6. C(U TRÚC LU)N VĂN
Ngoài phn M1 ñu và K3t lu2n ki3n ngh, lu2n văn g"m 4
2
chương:
Chương 1: T:ng quan v6 s( c và ñnh v s( c trên lư*i ñin
phân phi
Chương 2: Các phương pháp nghiên c/u xác ñnh v trí s( c trên
lư*i ñin phân phi
Chương 3: Gi*i thiu v6 phn m6m DMS và các /ng d0ng
Chương 4: Thu th2p d, liu, tính toán và mô ph;ng v trí s( c
trên b%n ñ" ña lý b5ng phn m6m DMS
CHƯƠNG 1 - T+NG QUAN V S C VÀ Đ,NH V, S C
TRÊN LƯ-I ĐI.N PHÂN PHI
1.1. T+NG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP Đ,NH V, S C TRÊN
LƯ-I ĐI.N PHÂN PHI
1.1.1. M/ ñ0u: Trong hu h3t trư$ng h4p s( c ñin bi&u hin hư h;ng
cơ hc, mà ph%i ñư4c s)a ch,a trư*c khi tr1 tr1 li v2n hành. Vic khôi
ph0c có th& ñư4c x) lý nhanh n3u v trí c9a s( c ñư4c bi3t ñ3n ho-c có
th& ñư4c ư*c tính v*i ñ+ chính xác h4p lý.
1.1.2. Phương pháp d&a trên tr/ kháng và thành ph0n t0n s cơ
bn: Kho%ng cách s( c t' thanh cái trm ngu"n ñ3n v trí s( c ñư4c
ư*c tính theo phương pháp d(a trên tr1 kháng. Giá tr ñin áp và dòng
ñin ño ñư4c 1 m+t ho-c hai ñi&m cui c9a ñư$ng dây.
1.1.3. Phương pháp truy2n sóng và thành ph0n t0n s cao: Quan
ñi&m c9a phương pháp này ñư4c d(a trên s( ph%n x sóng truy6n trên
lư*i ñin b s( c.
1.1.4. Phương pháp h chuyên gia
1.1.4.1. Trí tu nhân to (AI) và các phương pháp phân tích thng kê:
Có m+t s phương pháp nhân to thông minh như mng thn kinh nhân
to (ANN), Logic m$ (FL), H thng chuyên gia (ES) và thu2t toán di
truy6n (GA), vv, v*i s( phát tri&n c9a máy tính xu t hin.
3
1.1.4.2. Phương pháp da trên thit b phân phi: Khi s( c th(c t3
x%y ra, dng sóng ñin áp rơi ño ñư4c ti trm bi3n áp ñư4c so sánh v*i
t t c% các dng sóng ñin áp rơi trong cơ s1 d, liu. Dng sóng phù h4p
nh t trong cơ s1 d, liu s< cung c p v trí và loi s( c.
1.1.4.3. Phương pháp lai: Hu như t t c% các phương pháp trên xác
ñnh v trí s( c d(a trên m+t thu2t toán, ch7ng hn như tính toán
kho%ng cách s( c ho-c phân tích tình trng hot ñ+ng b%o v thi3t b,
ñ& xác ñnh v trí s( c. M+t s nghiên c/u s) d0ng các phương pháp lai
xác ñnh v trí s( c d(a trên nhi6u hơn m+t thu2t toán ñ& ñt ñư4c m+t
ư*c lư4ng chính xác hơn phân ñon b s( c.
1.2. X3 LÝ S C H. THNG ĐI.N BÌNH Đ,NH VÀ PHƯƠNG
PHÁP XÁC Đ,NH S C TRUYN THNG
X) lý s( c trên lư*i ñin phân phi Bình Đnh căn c/ vào s(
ñi6u hành c9a các c p ñi6u ñ+ và ch p hành thao tác c9a nhân viên v2n
hành c p dư*i căn c/ vào các Quy trình XLSC.
1.3. K4T LU)N: Nhi6u phương pháp ñnh v s( c trên lư*i ñin phân
phi:- Phương pháp d(a trên tr1 kháng và thành phn tn s cơ b%n;-
Phương pháp truy6n sóng và thành phn tn s cao;- Phương pháp h
chuyên gia.
Lư*i ñin phân phi Bình Đnh s) d0ng phương pháp th) nghim
(ñóng th), phân ñon) và t2n d0ng kinh nghim c9a nhân viên v2n hành
ñ& xác ñnh ñi&m s( c.
CHƯƠNG 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU XÁC Đ,NH
V, TRÍ S C TRÊN LƯ-I ĐI.N PHÂN PHI
2.1. M ĐU
Nhi6u phương pháp ñã ñư4c ñ6 xu t trư*c ñây cho vic ư*c tính
v trí s( c trên ñư$ng dây truy6n t%i hình tia. Nh,ng phương pháp này
khi ñư4c s) d0ng cho các ñư$ng dây phân phi d! b sai s b1i vì tính
4
ñ"ng nh t c9a ñư$ng dây, s( hin din c9a nhánh r< và nhánh ph0 t%i.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NOVOSEL
Nghiên c/u áp d0ng cho b t kỳ loi s( c bao g"m các loi s( c:
m+t pha chm ñ t, pha-pha, 2 pha chm ñ t, 3 pha.
Hình 2.1. Sơ ñ ca mt phn mng lưi phân phi b s c,
trong ñó ti khai thác Z
tap
ñưc gp vi tr kháng ti Z
load
.
Phương pháp này s) d0ng mô hình mng lư*i phân phi như
minh ha trong Hình 2.1. Trong sơ ñ" này, Z
load
ñư4c g+p t t c% các t%i
g"m tr1 kháng t%i Z
rload
và Z
tap
.
Z
load
tr1 kháng ñư4c tính như sau:
1L
ps
ps
load
Z
I
V
Z−=
(2.1)
Trong ñó V
ps
và I
ps
ñư4c ño ti các trm bi3n áp.
Tr1 kháng sau v trí s( c Z
s
là:
s
s
sI
V
Z∆
∆
−=
(2.3)
Trong ñó ∆V
s
= V
sf
- V
ps
và ∆I
s
= I
sf
- I
ps
. Ngoài ra, giá tr t'
mng th/ t( nghch có th& ñư4c s) d0ng cho nh,ng s( c không cân
b5ng. Tr1 kháng mch vòng s( c Z
meas
ñư4c tính như sau:
+=
=
sf
f
fL
sf
sf
meas
I
I
RmZ
I
V
Z
1
(2.4)
T' phương trình này, ta có ñư4c mi quan h b2c hai cho kho%ng
cách s( c: m
2
– mk
1
+ k
2
– k
3
R
f
= 0 (2.5)
Trong ñó:
1
11
1
++=
L
load
Lsf
sf
Z
Z
ZI
V
k
;
+= 1
11
2
L
load
Lsf
sf
Z
Z
ZI
V
k
;
+
+∆
=1
11
3
L
loads
Lsf
s
Z
ZZ
ZI
I
k
5
Phương trình ph/c (2.5) có hai ?n m và R
f
. B5ng cách tách r$i
phương trình này thành các phn th(c và %o, giá tr c9a m có th& thu
ñư4c sau khi loi b; R
f
:
a
acbb
m
2
42 −−−
=
(2.7)
1
=
a
;
×
−−= )Im(
)Re()Im(
)Re(
3
31
1
k
kk
kb
;
)Im(
)Re()Im(
)Re(
3
32
2
k
kk
kc
×
−=
2.3. K5 THU)T DAS
2.3.1. Gii thiu k thut ñ6nh v6 s& c cho nhánh truy2n ti hình
tia và ñưng dây phân ph i: K@ thu2t ñnh v s( c s) d0ng các thành
phn tn s cơ b%n c9a ñin áp và ñòng ñin ti6n s( c ño ñư4c ti thi3t
b ñu cui ñư$ng dây ñã ñư4c mô t% trong nghiên c/u b5ng cách xem
xét m+t s( c chm ñ t m+t pha.
2.3.2. K thut ñ6nh v6 s& c : K@ thu2t ñnh v s( c ñư4c ñ6 xu t mô
t% b5ng cách xem xét m+t s( c chm ñ t m+t pha trên lư*i ñin hình tia
th& hin trong Hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ ñ mt si ca lưi hình tia s c ti F.
K@ thu2t này bao g"m sáu bư*c sau ñây.
A. Phân ñon xác ñnh s( c : Ư*c tính sơ b+ c9a v trí s( c
ñư4c th(c hin gi,a các nút x và x + l (= y). Có th& có nhi6u v trí ñư4c
xác ñnh b1i vì s( hin din c9a các nhánh r< trên ñư$ng dây.
B. H thng hình tia tương ñương :T t c% các nhánh r< gi,a nút
M và v trí s( c ñư4c b; qua và các ph0 t%i thu+c nhánh ñư4c ñi din
6
ti nút mà nhánh r< ñư4c k3t ni.
C. Mô hình hóa ph0 t%i : nh hư1ng c9a ph0 t%i ñư4c tính toán bù
cho dòng ñin c9a chúng. Đi v*i m+t ph0 t%i 1 nút như R, mô hình
ñư4c mô t%:
(
)
22 −− += qp n
rr
n
rrr VjBVGY
(2.9)
Hình 2.6. Đin áp và dòng ñin ti nút F và N trong thi gian s c.
Đin áp và dòng ti các nút F và x quan h b1i:
D. Đin áp và dòng ñin ti v trí s( c và v trí cui: Đin áp và
dòng ñin th/ t( ti nút F trong th$i gian s( c ư*c tính b5ng cách gi%
ñnh r5ng t t c% các t%i sau nút x ñư4c h4p nh t thành m+t ph0 t%i duy
nh t ti N như Hình 2.6.
−
−
=
xf
x
xy
xy
fx
f
I
V
sC
sB
I
V
1
1
(2.14)
Trong ñó s là kho%ng cách ñơn v t' nút x ñ3n F. Đin áp và dòng
ñin th/ t( ti nút N và F trong th$i gian s( c liên quan b5ng phương
trình sau ñây:
−−
−−
−
−
=
−fn
f
xy
xy
ee
ee
n
n
I
V
Cs
Bs
AC
BD
I
V
1)1(
)1(1
(2.15)
trong ñó A
e
, B
e
, C
e
và D
e
là các h5ng s tương ñương v*i các phân ñon
gi,a các nút x + 1 (= y) và N.
Dòng ñin ti F: I
fn
= - I
fx
– I
f
(2.16)
Thay th3 vào phương trình (2.15):
++
+
+
=
xf
x
uvrq
pnm
wvf
n
I
V
sKKsKK
sKsKK
sKKI
V1
(2.17)
7
E. Ư*c tính v trí c9a s( c: Kho%ng cách s t' nút x ñ3n nút s( c
F, ñư4c th& hin như là m+t phn c9a chi6u dài t' nút x và nút x + 1 (y),
ñư4c ư*c tính t' mi quan h ñin áp - dòng ñin ti v trí s( c và tính
ch t ñin tr1 c9a tr1 kháng s( c.
H4p lý hoá k3t qu% các phương trình, b; qua ñi6u kin b2c cao
hơn c9a s và s8p x3p li thu ñư4c phương trình sau ñây.
)()(
ARDIAIDRBRCIBICR
CRAICIAR
KKKKKKKK
KKKK
s−+−
−
= (2.21)
F. T' nhi6u k3t qu% thành m+t k3t qu% duy nh t : K@ thu2t ñnh v
s( c có th& cho nhi6u k3t qu% n3u ñư$ng dây có các r< nhánh. Thông
tin t' các b+ chA th s( c ñư4c k3t h4p v*i nhi6u k3t qu% ñ& ñi ñ3n m+t
k3t qu% duy nh t cho v trí c9a s( c.
2.3.3. Th7 nghim các k thut ñ2 xut: Các v trí s( c k@ thu2t mô
t% 1 trên ñã ñư4c th) nghim b5ng cách s) d0ng các d, liu s( c mô
ph;ng b5ng phn m6m PSCAD/EMTDC. K3t qu% th) nghim v trí s(
c ư*c tính cho s( c chm ñ t m+t pha, cho th y r5ng ñi v*i kháng s(
c 5 ohm, sai s ti ña k@ thu2t ñư4c ñ6 xu t cho s( c chm ñ t m+t
pha nh; hơn 1,7%. Đi v*i m+t kháng s( c 50 ohm, sai s ti ña nh;
hơn 2,2%.
2.3.4. K8t lun: Đnh v s( c cho nhánh truy6n t%i hình tia và ñư$ng
dây phân phi s) d0ng ñin áp và dòng ñin tn s cơ b%n ti thi3t b
ñu cui ñư$ng dây. K3t qu% th) nghim cho th y r5ng phương pháp
ñnh v s( c là thi3t th(c và có ñ+ chính xác ch p nh2n ñư4c ngay c%
ñi v*i kháng s( c c9a 50 Ohm.
2.4. THU)T TOÁN SAHA
2.4.1. Gii thiu phương pháp ñ6nh v6 s& c cho mng ñin trung
th8: Nghiên c/u này trình bày m+t phương pháp ñ& ư*c lư4ng v trí c9a
s( c trên h thng trung th3 b trí hình tia, có th& bao g"m nhi6u nhánh
8
t%i trung gian. Th(c hin k@ thu2t này ñã ñư4c ki&m tra b5ng cách s)
d0ng d, liu thu ñư4c t' mô ph;ng EMTP/ATP.
2.4.2. Thut toán tính toán tr/ kháng s& c : Trong trư$ng h4p này,
vic tính toán v trí s( c bao g"m
hai bư*c. Đu tiên, tr1 kháng s( c
vòng l-p ñư4c tính b5ng cách s)
d0ng các ñin áp ño và dòng thu
ñư4c trư*c và trong khi s( c. Th/
hai, các ñin kháng cùng xu t tuy3n
ñư4c tính toán b5ng cách gi% ñnh
r5ng s( c ti mBi phn k3 ti3p.
B5ng cách so sánh tr1 kháng ño v*i tr1 kháng xu t tuy3n tính toán có
th& xác ñnh v trí s( c.
2.4.2.1. Đo lưng ti xut tuyn s c: Xét mng hình tia chA còn m+t
ngu"n cung c p, tr1 kháng s( c th/ t( thu2n ñư4c tính theo phương
trình ñã bi3t tùy thu+c vào dng s( c, như hình 2.9
2.4.2.2. Đo lưng ti cp trm bin áp: Xem xét m+t mng lư*i hình
tia có xu t tuy3n b s( c, ví d0 nút k có tr1 kháng tương ñương trư*c
s( c Z
Lk
. Phn còn li k3t ni ñư4c ñi din b1i m+t nhánh tương
ñương v*i tr1 kháng Z
L.
Phương trình trư*c khi s( c:
LkL
LkL
pre
pre
pre
ZZ
ZZ
I
V
Z+
==
(2.26)
Trong ñó V
pre
, I
pre
- ñin áp và dòng trư*c s( c tương /ng.
S( c pha-pha: tr1 kháng th/ t( thu2n tính t' trm bi3n áp:
kL
kL
pp
pp
ZZ
ZZ
I
V
Z+
==
(2.27)
K3t h4p phương trình (2.26) và (2.27):
Hình 2.9: Sơ ñ ño lư
ng xut
tuyn s c