Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để xác định vị trí sự cố của đường dây tải điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu tìm hiểu quá trình sóng lan truyền trên đường dây truyền tải điện, dựa trên phân tích sóng phản hồi từ vị trí sự cố về đầu đường dây để định vị sự cố trên đường dây truyền tải điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để xác định vị trí sự cố của đường dây tải điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN SỸ HẢI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT HÀM TƯƠNG QUAN ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - Năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN SỸ HẢI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT HÀM TƯƠNG QUAN ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đỗ Trung Hải Thái Nguyên – Năm 2020
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Sỹ Hải Đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để xác định vị trí sự cố của đường dây tải điện. Chuyên ngành:Kỹ thuật điện. Mã số: : 8.52.02.01 Tác giả, Cán bộ hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 04/10/2020 với các nội dung sau: - Sửa lỗi câu chữ, thuật ngữ trong luận văn phù hợp với chuyên ngành. - Bổ sung thêm danh mục các hình vẽ và bảng biểu theo quy định. - Thái Nguyên,ngày 26 tháng 10 năm 2020 Cán bộ hướng dẫn Tác giả luận văn TS. Đỗ Trung Hải Nguyễn Sỹ Hải CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Nguyễn Hữu Công i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các nghiên cứu và kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2020 Tác giả luận văn Nguễn Sỹ Hải ii
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn của này, tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp, động viên từ các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp và người thân trong gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ long biết ơn tới TS. Đỗ Trung Hải đã tận tình hướng dấn, luôn hỗ trợ và khích lệ trong suốt thời gian làm luận văn để tôi có thể hoàn thành được luận văn của mình. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cô giáo của khoa Điện và Phòng Đào tạo Nhà trường đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành nội dung luận văn. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2020 HỌC VIÊN Nguyễn Sỹ Hải iii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... II LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................III MỤC LỤC .................................................................................................................... IV DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................... VII DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU .................................................................... VIII MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1.Tính cấp thiết ............................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................1 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................1 5. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................1 6. Nội dung luận văn ...................................................................................................2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN .............................................................................3 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................3 1.2 Một số phương pháp xác định vị trí sự cố.............................................................3 1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trên trở kháng (đo lường một phía) [9,10] ....... 3 1.2.1.1 Phương pháp điện kháng đơn ................................................................. 4 1.2.1.2 Phương pháp TAKAGI .......................................................................... 6 1.2.1.3 Phương pháp TAKAGI cải tiến .............................................................. 7 1.2.2 Phương pháp đo lường từ hai phía [11,12] ................................................... 8 1.2.3 Phương pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ điểm sự cố .................................................................................................................. 9 1.2.4. Phương pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ đầu đường dây ............................................................................................................ 10 1.3 Kết luận chương 1 ...............................................................................................10 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN ......................................................................................................................11 2.1 Mô hình đường dây truyền tải điện [2,4] ............................................................11 iv
2.2 Nguyên lý lan truyền sóng trên đường dây [4,6] ................................................13 2.2.1 Tổng trở sóng ZC ......................................................................................... 13 2.2.2 Hệ số truyền sóng  ..................................................................................... 14 2.2.3 Vận tốc truyền sóng v ................................................................................. 14 2.3 Sóng điện từ trên đường dây tải điện không sự cố [3,4] ....................................15 2.3.1 Sóng lan truyền trên đường dây không có sự cố với tải cuối đường dây thuần trở ............................................................................................................... 17 2.3.2 Sóng lan truyền trên đường dây không có sự cố với tải cuối đường dây dạng (R nt L): ............................................................................................................... 17 2.3.3 Sóng lan truyền trên đường dây không có sự cố với tải cuối đường dây dạng (R|| L): ................................................................................................................ 18 2.3.4 Sóng lan truyền trên đường dây không có sự cố với tải cuối đường dây dạng (R ||C): ................................................................................................................ 19 2.3.5 Sóng lan truyền trên đường dây không có sự cố với tải cuối đường dây dạng (R nt C): ............................................................................................................... 19 2.4 Sóng điện từ trên đường dây tải điện khi có điểm sự cố .....................................20 2.5 Kết luận chương 2 ...............................................................................................21 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT HÀM TƯƠNG QUAN ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN ...........................................22 3.1 Tín hiệu chirp [13,14] .........................................................................................22 3.2. Hàm tương quan [7] ...........................................................................................25 3.3 Sử dụng hàm tương quan để xác định vị trí sự cố [1] .........................................26 3.4 Kết luận chương 3 ...............................................................................................30 CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ..................................31 4.1 Phần mềm Matlab-Simulink trong mô phỏng hệ thống điện [8] ........................31 4.1.1 Thư viện Sources: gồm có các khối nguồn constant, khối Ramp và Step, Khối Pulse Generator, Khối sine Wave như hình 4.1......................................... 31 4.1.2 Thư viện hiện thị Sinks bao gồm các khối Display, XY Graph, To File, To Workspace, Scope như hình vẽ............................................................................ 32 4.1.3 Thư viện SimPowerSystems: Công cụ mô phỏng lưới điện ....................... 33 v
4.1.4 Thư viện nguồn: bao gồm các nguồn 1 chiều, xoay chiều 1 pha, 3 pha, nguồn dòng, nguồn áp, nguồn có điều khiển và nguồn không có điều khiển như hình vẽ ................................................................................................................ 34 4.1.5 Thư viện Elements ...................................................................................... 34 4.1.6 Thư viện các khối đo lường: ....................................................................... 38 4.2 Mô phỏng sóng lan truyền trên đường dây dài để xác định vận tốc truyền sóng. ...................................................................................................................................38 4.2.1 Mô hình mô phỏng ...................................................................................... 38 4.2.2 Kết quả mô phỏng ....................................................................................... 41 4.3 Mô phỏng sóng lan truyền trên đường dây dài không phân nhánh khi đường dây có sự cố: ....................................................................................................................42 4.3.1 Mô hình mô phỏng ...................................................................................... 42 4.3.2 Kết quả mô phỏng một số loại sự cố khác nhau: ........................................ 43 4.3.2.1 Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất ....................................................... 43 4.3.2.2 Sự cố một pha chạm đất ....................................................................... 45 4.3.2.3 Sự cố ngắn mạch hai pha ...................................................................... 45 4.4 Kết luận chương 4 ...............................................................................................46 KẾT LUẬN ...................................................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................48 PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG ..............50 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ ....................................52 vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị R0 Điện trở trên một đơn vị chiều dài đường dây /km L0 Điện cảm trên một đơn vị chiều dài đường dây H/km H0 Điện dung trên một đơn vị chiều dài đường dây F/km G0 Điện dẫn trên một đơn vị chiều dài đường dây S/km Vref Sóng tín hiệu điện áp phản hồi V Vinc Sóng tín hiệu điện áp một chiều có biên độ Vinc (sóng tới) V V Vận tốc truyền sóng trên đường dây truyền tải điện Km/s I Dòng điện A l Chiều dài đường dây km Lfault Chiều dài từ đầu đường dây đến điểm sự cố km Rf Điện trở sự cố  IF Dòng điến sự cố A ZL Tổng trở của đường dây   hệ số khúc xạ  hệ số phản xạ vii
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ minh họa sự cố trên đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện kháng đơn ........................................................................................................................5 Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI trên mạch điện một pha hai nguồn ...........6 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của đường dây bị sự cố với hai nguồn cấp ...........................8 Hình 1.4: Sơ đồ thay thế của đường dây sự cố ................................................................8 Hình 1.5: Sự lan truyền và phản xạ của sóng dòng điện trên đường dây ......................10 Hình 2. 1: Mô hình đường dây truyền tải hình PI một pha ...........................................11 Hình 2.2: Mô hình một phân đoạn đường dây truyền tải hình PI ba pha ......................12 Hình 2.3: Mô hình Petersen tương đương để giải bài toán truyền sóng ........................16 Hình 2.4: Mô hình Petersen tương đương của mạch có tải thuần trở ...........................17 Hình 2.5: Mô hình Petersen tương đương của mạch có tải R nối tiếp L .......................17 Hình 2.6: Mô hình Petersen tương đương của mạch có tải thuần R song song L .........18 Hình 2.7: Mô hình Petersen tương đương của mạch R song song C ............................19 Hình 2.8: Mô hình Petersen tương đương của mạch R nối tiếp C ................................19 Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quan phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện. ...............................................................................................................22 Hình 3.2 tín hiệu chirp ..................................................................................................25 Hình 3.3: Tín hiệu đầu đường dây đo được khi không có sự cố ...................................27 Hình 3.4: Đồ thị hàm tương quan giữa tín đầu tới và tín hiệu phản hồi đo được khi không có sự cố ...............................................................................................................27 Hình 3.5: Lưu đồ thuật toán xác định thời điểm sóng phản hồi ....................................30 Hình 4.1 Thư viện các khối nguồn ................................................................................31 Hình 4.2 Thư viện các khối hiển thị ..............................................................................33 Hình 4.3 Thư viện công cụ mô phỏng SimPowerSystems ............................................33 Hình 4.4 Thư viện các khối nguồn trong SimPowerSystems ........................................34 Hình 4.5 Thư viện Elements trong SimPowerSystems .................................................35 Hình 4.6 Block cài đặt thông số cho đường dây thông số dải .......................................36 Hình 4.7 Block cài đặt thông số cho máy cắt 3 pha .....................................................36 Hình 4.8 Block cài đặt thông số cho cổng kết nối ........................................................37 viii
Hình 4.9 Thư viện các khối đo lường ...........................................................................38 Hình 4.10 Mô hình các khối đo lường..........................................................................39 Hình 4.11 Mô hình khối phát xung tín hiệu hình chirp vào đầu đường dây ................39 Hình 4.11 Mô hình thông số tín hiệu chirp ..................................................................40 Hình 4.12 Mô hình thông số tín hiệu chirp ..................................................................40 Hình 4.13: Mô hình mô phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên đường dây 3 pha với nguồn phát xung chirp ..........................................................40 Hình 4.14: Tín hiệu đầu đường dây đo được khi không có sự cố .................................41 Hình 4.15: Đồ thị hệ số tương quan giữa tín hiệu tới và tín hiệu phản xạ đo được khi không có sự cố ...............................................................................................................41 Hình 4.16: Sơ đồ khối mô phỏng các dạng ngắn mạch .................................................42 Hình 4.17: Sơ đồ mô phỏng đường dây sự cố ...............................................................42 Hình 4.18: Tín hiệu đầu đường dây do được khi có sự cố ngắn mạch 3 pha chạm đất tại 40km ..............................................................................................................................43 Hình 4.19: Tín hiệu phóng to đầu đường dây do được khi có sự cố ngắn mạch 3 pha chạm đất tại 40km..........................................................................................................44 Hình 4.20: Đồ thị hệ số tương quan giữa tín tới và tín hiệu phản xạ đo được khi không có sự cố 3 pha chạm đất tại 40km .................................................................................44 ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4. 1: Bảng kết quả xác định vị trí sự cố 3 pha chạm đất áp dụng phương pháp hàm tương quan .............................................................................................................45 Bảng 4.2: Bảng kết quả xác định vị trí sự cố 1 pha chạm đất áp dụng phương pháp hàm tương quan .....................................................................................................................45 Bảng 4.3: Bảng kết quả xác định vị trí sự cố ngắn mạch 2 pha áp dụng phương pháp hàm tương quan .............................................................................................................45 x
MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp trong cả cấu trúc và vận hành, khi xảy ra sự cố bất kỳ một phần tử nào trong hệ thống đều ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng và gây thiệt hại lớn về kinh tế. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố trên đường dây truyền tải điện có thể do sét đánh, cách điện bị già hóa, cây cối đổ vào đường dây,…. Do đường dây có chiều dài lớn đi trên địa hình phức tạp dẫn tới khi sự cố xẩy ra quá trình tìm kiếm để xác định vị trí sự cố mất rất nhiều thời gian, dẫn tới thời gian xử lý sự cố lâu ảnh hưởng tới quá trình liên tục cung cấp điện. Để góp phần rút ngắn thời gian phát hiện vị trí sự cố, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện” là cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tìm hiểu quá trình sóng lan truyền trên đường dây truyền tải điện, dựa trên phân tích sóng phản hồi từ vị trí sự cố về đầu đường dây để định vị sự cố trên đường dây truyền tải điện. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Đưa ra được những kiến thức, những bước cơ bản để ứng dụng phương pháp lý thuyết hàm tương quan để xác định sự cố trên đường dây truyền tải điện. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phát hiện vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện 110 Kv không phân nhánh. Ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để phân tích sóng phản hồi và xác định vị trí sự cố. 5. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp xác định điểm sự cố của lưới điện bằng mô hình toán. Xây dựng mô hình mô phỏng để kiểm tra, đánh giá các kết quả nghiên cứu lý thuyết. 1
6. Nội dung luận văn Chương 1: Tổng quan về các phương pháp định vị sự cố trên đường dây truyền tải điện. Chương 2: Nghiên cứu quá trình truyền sóng trên đường dây truyền tải điện. Chương 3: Ứng dụng lý thuyết hàm tương quan để xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện. Chương 4: Các kết quả tính toán và mô phỏng 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1. Đặt vấn đề Các đường dây truyền tải được sử dụng để truyền tải điện năng từ các nguồn điện đến các trung tâm phụ tải. Những đường dây này trong quá trình truyền tải điện năng có thể xảy ra sự cố do thiên tai, thiết bị bị sự cố, sự cố điều khiển, sự cố do vận hành... Các dạng sự cố này đều phải được phát hiện, cô lập và sửa chữa. Việc khôi phục lại trạng thái làm việc bình thường của đường dây bị sự cố chỉ có thể được tiến hành nhanh nhất nếu biết được chính xác vị trí sự cố hoặc ước lượng được gần đúng vị trí sự cố. Thời gian sự cố kéo dài dẫn đến thiệt hại đáng kể về kinh tế, gây mất ổn định trong hệ thống điện... Như vậy việc nhanh chóng phát hiện, định vị, cô lập và khắc phục những sự cố là rất quan trọng trong việc đảm bảo chế độ làm việc tin cậy của hệ thống điện. Thời gian phục hồi lại trạng thái làm việc bình thường của các đường dây bị sự cố bao gồm cả thời gian để tìm vị trí sự cố. Tính toán ước lượng chính xác vị trí sự cố giúp giảm thiểu thời gian khắc phục sự cố. Hiện nay một số đường dây truyền tải điện được trang bị bảo vệ khoảng cách. Thực tế cho thấy chức năng định vị điểm sự cố trong các rơle bảo vệ khoảng cách báo vị trí với một mức sai số tương đối lớn (có thể từ vài km đến hàng chục km). Do đó để định vị sự cố trên đường dây truyền tải chính xác hơn một số phương pháp phát hiện sự cố được quan tâm nghiên cứu và phát triển. 1.2 Một số phương pháp xác định vị trí sự cố 1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trên trở kháng (đo lường một phía) [9,10] Trong phương pháp dựa trên trở kháng, sự vận hành của rơle khoảng cách phụ thuộc rất nhiều vào điện trở sự cố và không hiệu quả trong trường hợp có điện trở sự cố rất cao. Phương pháp tổng trở yêu cầu trở kháng ngắn mạch phải gần bằng 0 để có thể thu được kết quả ước lượng vị trí sự cố được chính xác. 3
Phương pháp dựa trên trở kháng có thể được phân thành các phương pháp một đầu và phương pháp hai đầu phụ thuộc vào số lượng các thiết bị đầu cuối mà tại đó các dữ liệu điện áp và dòng điện được thu thập. Phương pháp đo tổng trở ở cả hai đầu đường dây có độ chính xác cao hơn vì ít phụ thuộc vào điện trở ngắn mạch hơn. Phương pháp trở kháng được dùng phổ biến nhất trong các rơle khoảng cách kỹ thuật số được đặt trong trạm biến áp để bảo vệ cho các đường dây. Ngoài trở kháng, khi xảy ra sự cố rơle còn tính toán và ghi lại các thông số sự cố trong bản ghi của rơle như: dạng sự cố, vùng sự cố, vị trí sự cố, giá trị tức thời của điện áp và dòng điện xung quanh thời điểm sự cố... Việc xác định vị sự cố bằng rơle khoảng cách trong thực tế còn gặp nhiều sai số do những nguyên nhân khác nhau như: ảnh hưởng của điện trở quá độ đến đến sự làm việc của bộ phận khoảng cách, ảnh hưởng của trạm trung gian, ảnh hưởng của tổ nối dây máy biến áp, ảnh hưởng của sai số máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU), sai số của rơle do thành phần tự do gây ra khi tính toán các giá trị hiệu dụng, độ không lý tưởng của các bộ lọc số, sai số do các bộ chuyển đổi AD, sai số của các thiết bị đo góc pha, việc tính toán cài đặt và chỉnh định rơle cũng nhƣ do việc đã loại bỏ các thành phần tín hiệu biến thiên nhanh dẫn tới mất đi một phần thông tin trong tín hiệu..., từ đó dẫn đến việc xác định vị trí sự cố của rơle khoảng cách chưa được chính xác. 1.2.1.1 Phương pháp điện kháng đơn Các giá trị điện áp, dòng điện đo lường được ở đầu đường dây sẽ được sử dụng để tính toán trở kháng của đường dây đến vị trí điểm sự cố lsù cè và được biểu diễn theo phương trình (1.1). U A  lsù cè  Z L  I A  U f (1.1) trong đó: - UA: điện áp tại đầu nguồn A; ZL: tổng trở của đường dây. - IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A. - lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A. - Uf: điện áp sự cố. 4
U A  lsù cè  Z L  I A  R f  I f (1.2) Trong đó: - If: dòng điện sự cố. - Rf: điện trở sự cố được minh họa như hình vẽ ZA IA Z B ~ ~ lsuco.Z (l-lsuco).Z Nguồn A Nguồn B Đo lường If f Rf điện áp và dòng điện Hình 1.1: Sơ đồ minh họa sự cố trên đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện kháng đơn Khi trở kháng của đường dây trên mỗi đơn vị chiều dài đã biết, khoảng cách sự cố được xác định: UA  I  Rf lsù cè  A  (1.3) ZL I  ZL  A  If    trong đó: - Rf : điện trở sự cố. - If : dòng điện sự cố. Độ chính xác của phưởng pháp này chịu ảnh hưởng của các thông số sau: Ảnh hưởng của điện trở tại điểm sự cố: Khi xảy ra sự cố, đặc biệt là sự cố một pha do sứ đường dây bị phóng điện, hồ quang điện hình thành trên chuỗi sứ có tính chất điện trở, và như vậy điện trở hồ quang này cũng nằm trong mạch vòng đo sự cố pha - đất. Một số trường hợp sự cố thông qua vật trung gian thì chính giá trị điện trở của các vật trung gian này cũng gây ảnh hưởng đến tính chính xác của phép định vị sự cố. Ảnh hưởng của dòng tải trên đường dây trước sự cố: Góc lệch pha dòng điện giữa hai đầu đường dây khi xảy ra sự cố gần đúng có thể coi xấp xỉ bằng góc lệch pha của điện áp hai đầu đường dây trong chế độ vận hành bình thường. Mặt khác, góc lệch 5
pha của điện áp trong chế độ bình thường lại phụ thuộc vào mức độ tải của đường dây, vì vậy dòng điện tải trên đường dây có ảnh hưởng đến mức độ chính xác của phép định vị sự cố. 1.2.1.2 Phương pháp TAKAGI Phương pháp Takagi cần cả các tín hiệu trước khi xuất hiện sự cố và sau khi xuất hiện sự cố. Phương pháp này cũng nâng cao được độ chính xác hơn so với phương pháp điện kháng đơn như giảm bớt ảnh hưởng của điện trở sự cố và làm giảm ảnh hưởng của dòng tải. Sơ đồ minh họa như hình vẽ. lsuco IA . I  A ZB ZA ~ lsuco.Z ~ (l - lsuco).Z Nguồn A UA Nguồn B Định vị sự cố U A If Rf U f Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI trên mạch điện một pha hai nguồn Điện trở sự cố được tính toán theo biểu thức U A  Z C  I A  tanh  lsuco Rf   U A  j (1.4)  Z tanh  lsuco  I A    e  C  Khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A được xác định theo biểu thức Im(U A  I A* ) lsù cè  (1.5) Im( Z L  I A  I A* ) Tổng trở của đường dây: Z L    ZC (1.6) trong đó: - UA: điện áp tại đo lường đầu nguồn A. - ZL: tổng trở của đường dây. - IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A. - ZC: tổng trở đặc tính. 6
- : hệ số lan truyền. - Rf: điện trở sự cố. - lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A. - I A : dòng điện xếp chồng, là sự chênh lệch giữa dòng điện sự cố và dòng điện trước sự cố. - U "A : điện áp xếp chồng, là sự chênh lệch giữa điện áp sự cố và điện áp trước sự cố. - I A* : ảnh phức liên hợp của I A . 1.2.1.3 Phương pháp TAKAGI cải tiến Phương pháp Takagi cải tiến này cũng còn được gọi là phương pháp dòng điện thứ tự không. Phương pháp này không yêu cầu dữ liệu trước sự cố vì nó sử dụng dòng điện thứ tự không thay vì xếp chồng dòng điện của sự cố chạm đất. Vị trí sự cố trong phương pháp này được xác định: Im(U A  I R*  e  j  ) lsù  (1.7) Im( Z1L  I A  I R*  e  j  ) cè trong đó: - IR: dòng điện thứ tự không, I R*  liên hợp phức của ảnh dòng điện thứ tự không. - : góc dòng điện thứ tự không. - Z1L: tổng trở thứ tự thuận của đường dây. - UA: điện áp tại đo lường đầu nguồn A. - IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A. - lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A. Nhận xét: - Ưu điểm nổi bật của phương pháp điện kháng đơn là đơn giản, dễ lắp đặt, không cần phải đồng bộ giữa các thiết bị, tuy nhiên có nhược điểm là dễ bị ảnh hưởng lớn bởi các nguồn nhiễu như sự bất đối xứng của đường dây, ảnh hưởng của thành phần thứ tự không hay của hỗ cảm giữa các đường dây. 7
- Phương pháp Takagi ít ảnh hưởng của điện trở sự cố và ảnh hưởng của dòng tải nhưng cần phải biết chính xác được các thông số của dòng điện pha sự cố ngay trước thời điểm xuất hiện sự cố. Các sai lệch trong các thông số này sẽ tạo thành sai số lớn trong việc ước lượng vị trí sự cố. - Phương pháp Takagi cải tiến không cần dùng giá trị của dòng điện trước sự cố nhưng lại phải xác định được góc pha của dòng điện thứ tự 0. Đây cũng là một nguồn sai số lớn của phương pháp. 1.2.2 Phương pháp đo lường từ hai phía [11,12] Phương pháp đo lường tín hiệu từ hai đầu đường dây yêu cầu tín hiệu phải được đo lường và đồng bộ từ cả hai đầu đường dây. Phương pháp này có độ chính xác cao hơn các phương pháp đo lường từ một phía vì không bị ảnh hưởng của tổng trở nguồn cũng như ảnh hưởng của điện trở sự cố. Xét sự cố xảy ra cách trạm A một khoảng là x (%) trên đường dây AB như trong hình vẽ A IA IB B x (1-x) IF RF Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của đường dây bị sự cố với hai nguồn cấp Sơ đồ thay thế đơn giản (bỏ qua tổng dẫn) của đường dây trên trong trường hợp sự cố như sau: A IA F (1-x)*ZD IB B IF UA UF RF UB Hình 1.4: Sơ đồ thay thế của đường dây sự cố 8