Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn “Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải” có nội dung chủ yếu: Tầm quan trọng của luận văn; Phân loại và sự ảnh hưởng của các loại sự cố lên lưới điện truyền tải; Xây dựng phương trình và giải thuật để tính toán vị trí sự cố và giá trị điện trở tại điểm sự cố; Dùng phần mềm Matlab 2015 mô phỏng cho phương pháp đề xuất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN VĂN DŨNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ CÁP NGẦM LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN VĂN DŨNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ CÁP NGẦM LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 2 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. TRƯƠNG VIỆT ANH Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 PGS.TS. Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch 2 PGS.TS. Dương Hoài Nghĩa Phản biện 1 3 TS. Võ Hoàng Duy Phản biện 2 4 PGS.TS. Lê Minh Phương Ủy viên 5 TS. Đặng Xuân Kiên Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn PGS.TS. Nguyễn Thanh Phương
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN VĂN DŨNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/08/1983 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1341830052 I- Tên đề tài: Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải. II- Nhiệm vụ và nội dung: Luận văn “Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải” có nội dung chủ yếu: Tầm quan trọng của luận văn Phân loại và sự ảnh hưởng của các loại sự cố lên lưới điện truyền tải Xây dựng phương trình và giải thuật để tính toán vị trí sự cố và giá trị điện trở tại điểm sự cố Dùng phần mềm Matlab 2015 mô phỏng cho phương pháp đề xuất Kết quả nghiên cứu của luận văn III- Ngày giao nhiệm vụ: 26/5/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 26/11/2015 V- Cán bộ hướng dẫn:PGS. TS. TRƯƠNG VIỆT ANH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS. Trương Việt Anh PGS.TS. Nguyen Thanh Phuong
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 TRẦN VĂN DŨNG
ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS. Trương Việt Anh, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện quyển luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã tận tình nhận xét và đóng góp nhằm hoàn thiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện- Điện Tử trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, các cán bộ phòng Đào Tạo đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và trong quá trình hoàn thành quyển luận văn này. Tôi xin cảm ơn các bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn cha mẹ và người thân đã luôn ở bên tôi và động viên tôi rất nhiều để tôi hoàn thành khóa học này. Trần Văn Dũng
iii TÓM TẮT Việc nhanh chóng xác định vị trí sự cố ngắn mạch rất quang trọng trong lưới truyền tải đặc trưng chiều dài truyền tải lớn. Thời gian xác định vị trí ngắn mạch càng nhanh thì công tác chuẩn bị khắc phục sự cố để khôi phục hoạt động bình thường trên lưới càng nhanh chóng và thuận tiện. Vấn đề này đặt biệt hữu ích đối với các vùng có địa hình khó khăn hay các đường dây ngầm mà lưới điện truyền tải đi qua khi hầu như không thể quang sát được bằng mắt thường. Để thực hiện nhiệm vụ xác định vị tr sự cố ngắn mạch trên lưới cáp ngầm truyền tải , nhiều nghiên cứu đã được thực hiện và đã có nhiều thiết bị xây ựng ựa trên các nghiên cứu này được chế tạo để xác định vị tr ngắn mạch cáp ngầm. Thống kê các nghiên cứu đã được thực hiện từ trước đến nay trong lĩnh vực phát hiện vị tr ngắn mạch được phân thành ba phương pháp ch nh đó là phương pháp bơm xung phản xạ vào đoạn cáp bị sự cố ngắn mạch th o các nghiên cứu trong và , phương pháp t nh toán vị tr ngắn mạch th o nghiên cứu trong , phương pháp ùng phân t ch sóng ng điện và điện áp tần số cao th o các nghiên cứu trong - . Các nghiên cứu trong và ch được thực hiện bằng các máy phát xung chuyên ụng có tần số cao và ch xác định được vị tr ngắn mạch sau khi đã cô lập lưới điện. Điều này làm tăng thời gian mất điện, giảm chất lượng cung cấp điện và phải đầu tư khá lớn cho máy tạo xung công suất lớn, tần số cao và yêu cầu thiết bị đo lường chất lượng tốt với tần số đo lớn rất mắc tiền. Phương pháp được đề xuất trong 3 sử dụng phương pháp giải lặp nên sai số tính toán khá cao. Các nghiên cứu trong - yêu cầu phải có các thiết bị đo tần số cao với độ phân giải lớn nên thiết bị phải được thiết kế với yêu cầu kỹ thuật khắc kh làm tăng giá thành thiết bị. ua phân t ch về các giải thuật xác định vị tr ngắn mạch đã được thực thi, với t nh chất thuần trở của điện trở hồ quang được kh ng định trong , luận văn đề xuất một phương pháp xác định vị tr ngắn mạch ựa trên phương pháp t ng trở kết hợp với đặc t nh thuần trở của điện trở ngắn mạch.
iv ABSTRACT Fault location is very important in power network with the long distance of transmission lines. Fault location time effect repair time of transmission power cables. Reducing of fault location time mean increasing power quality of power grid. Especially, full of obstacles and difficult of access topography area or underground cables, fault location approach is more useful when the sisual checking are impossible. There are some researchs on fault location matter in power cables were done recently. There are three approach groups in this field. The first is reflection wave, w r known as tim omain r ﬂ ctom try (TDR) for current and voltage source, the approach were representation in [1] and [2]. The sencond is impedance-base approach, the approach used the characteristic of impedance in the power grid for calculation current and voltage in the power network for find short circuit point, this way was represented in [3]. The last approach is wavelet analysis, this way base on traveling wave of transent stage of network when fault occur, was represented in [4- 7]. There are some limited conditions in the first and the third approachs when apply to power network for fault location. The first approach was practise when fault section is isolation from power grid and they need the special device which can make high voltage pulses and sensitive sensors for receiving reflection wave. This disadvantage increasing fault location time and the device cost is too high. Impedance-base approach in [3] have less cost than the first approach but the accuracy is low. The third approach no need special pulse maker as the first approach but they need the high accuracy, high frequency measurement equipment which is high cost. Base on the analyses of those fault location approachs as above, this thesis propose the new fault location approach base on impedance and arc resistor characteristic was proposed in [9]. This appraoch no need the sensitive measurement equipment and more accuracy than impedance-base others.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iii ABSTRACT .............................................................................................................. iv MỤC LỤC ...................................................................................................................v DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................... viii CHƯƠNG TỔNG QUAN ........................................................................................1 . Đặt vấn đề .............................................................................................................1 1.2 Nhiệm vụ của luận văn ..........................................................................................2 1.3 Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................3 . Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................3 .5 Điểm mới của luận văn .........................................................................................3 1.6 Giá trị thực tiễn của đề tài .....................................................................................4 1.7 Các nghiên cứu khoa học liên quan. .....................................................................4 . . Phương pháp xung phản xạ ............................................................................5 . . Phương pháp t ng trở .....................................................................................6 . . Phương pháp phân t ch sóng truyền ...............................................................6 . Hướng nghiên cứu của luận văn............................................................................7 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................8 . Hệ thống điện và các thành phần cơ bản của hệ thống điện .................................8 . . Hệ thống sản xuất điện năng ..........................................................................9 . . Hệ thống truyền tải điện năng ......................................................................10 . . Hệ thống tiêu thụ điện năng .........................................................................12 2.2 Cáp ngầm điện lực ..............................................................................................12 2.2.1 So sánh giữa cáp ngầm điện lực và đường dây trên không .........................13 . . . Ưu điểm của cáp ngầm điện lực............................................................13 . . . Nhược điểm của cáp ngầm điện lực ......................................................14 2.2.1.3 Xu thế phát triển của cáp ngầm điện lực hiên nay ................................15
vi 2.2.2 Cấu tạo cáp ngầm điện lực ...........................................................................15 2.2.2.1 Nguyên tắc chung về thiết kế cáp ngầm điện lực .................................16 2.2.2.2 Vật liệu dẫn điện ...................................................................................16 2.2.2.3 Vật liệu cách điện ..................................................................................17 2.2.2.4 Vỏ bọc dây cáp ngầm điện lực (Sheaths) ..............................................20 . . .5Màn ngăn sợi cáp ngầm điện lực (screening) ........................................20 2.2.2.6 Vỏ thép bảo vệ ......................................................................................21 . Ngắn mạch trong cáp ngầm điện lực...................................................................21 2.3.1 Các nguyên nhân gây ngắn mạch cáp ngầm ................................................21 . . Ngắn mạch một pha chạm đất ......................................................................22 . . Ngắn mạch hai pha chạm đất .......................................................................24 2.3.4 Ngắn mạch ba pha chạm đất ........................................................................25 2.4 Nhận dạng các dạng ngắn dạng cáp ngầm điện lực ............................................27 .5 Hồ quang điện .....................................................................................................27 .5. Hiện tượng hồ quang điện ............................................................................27 .5. . hái niệm chung ...................................................................................27 .5. . uá trình phát sinh hồ quang ................................................................28 2.5.1.3 Quá trình ập tắt hồ quang ....................................................................29 .5. Điện trở hồ quang điện trong sự cố ngắn mạch ...........................................30 CHƯƠNG : PHƯƠNG TRÌNH TINH TOÁN .......................................................32 3. . T ng trở đường ây điện ..............................................................................32 3.1.3 T ng trở phụ tải ba pha ................................................................................34 3.2 T nh toán điện trở ngắn mạch khi biết vị trí ngắn mạch .....................................35 3.3 Phương pháp xác định vị trí ngắn mạch cáp ngầm được đề xuất ......................36 3.4 Lưu đồ và giải thuật t nh toán mô phỏng ............................................................37 . . Lưu đồ t nh toán cho chương trình ch nh .....................................................37 . . Lưu đồ chương trình con t nh toán vị tr và điện trở sự cố ..........................39 CHƯƠNG : MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG ....................................................42 . Mô hình hóa các khối trong lưới điện phân phối được mô phỏng ......................42
vii . . hối nguồn phát điện ...................................................................................42 . . hối đường ây truyền tải ...........................................................................45 . . hối phụ tải ..................................................................................................47 . . hối sự cố ngắn mạch ..................................................................................49 . .5 hối thu nhận và xử l t n hiệu.....................................................................50 . .6 Mô hình lưới điện truyền tải được mô phỏng. .............................................51 4.1. ết nối các khối trong mạch mô phỏng .......................................................52 . ết quả mô phỏng khi ự báo đúng phụ tải trên lưới điện truyền tải. ................53 . . Sự cố ngắn mạch pha a chạm đất .................................................................53 . . Sự cố ngắn mạch pha b chạm đất .................................................................55 . . Sự cố ngắn mạch pha c chạm đất .................................................................57 . . Sự cố ngắn mạch hai pha a b chạm đất ........................................................59 . .5 Sự cố ngắn mạch hai pha a c chạm đất ........................................................62 . .6 Sự cố ngắn mạch hai pha b c chạm đất ........................................................64 . . Sự cố ngắn mạch ba pha chạm đất ...............................................................66 . Nhận xét ..............................................................................................................68 5.1 Các vấn đề được thực hiện trong luận văn ..........................................................69 5. Đề nghị và các hướng phát triển của luận văn. ...................................................70 TÀI LIỆ THAM HẢO .........................................................................................71 PHỤ LỤC ....................................................................................................................1
viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình . Mô hình minh họa cho hệ thống điện ..........................................................9 Hình . Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island tại bang Pennsylvania..............9 Hình . Thủy điện đak mi ...................................................................................10 Hình . Đường dây 500KV bắc nam......................................................................11 Hình . 5 L nấu thép bằng điện ...............................................................................12 Hình . 6 Mặt cắt ngang một số cáp ngầm cách điện giấy tẩm dầu..........................18 Hình . Cấu tạo cáp ngầm điện lực ùng cáchđiện XLPE .....................................19 Hình . Cấu tạo cáp ngầm điện lực ùng cách điện EPR ......................................20 Hình . Dạng sóng ng điện khi có sự cố ngắn mạch một pha chạm đất ............23 Hình . Dạng sóng điện áp khi có sự cố ngắn mạch một pha chạm đất ..............24 Hình . Dạng sóng ng điện khi có sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất ...........25 Hình . Dạng sóng điện áp khi có sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất................25 Hình . Dạng sóng ng điện khi có sự cố ngắn mạch ba pha ............................26 Hình . Dạng sóng điện áp khi có sự cố ngắn mạch ba pha ................................26 Hình . 5 ảng nhận biết loại sự cố ngắn mạch .....................................................27 Hình 3. 1 Mô hình đường ây có t ng trở tương h .................................................32 Hình . Đường dây truyền tải có sự cố ngắn mạch chạm đất ................................35 Hình . Lưu đồ chương trình t nh toán sự cố ngắn mạch ......................................38 Hình . Lưu đồ tính toán vị trí sự cố cho các chương trình con ............................41 Hình . Mô hình nguồn điện áp cấp cho đường ây truyền tải ..............................43 Hình . Giao iện xác định các thông số cho nguồn điện ba pha ..........................43 Hình . Mô hình đường ây truyền tải ...................................................................45 Hình . Giao iện xây ựng các thông số cho đường dây ba pha..........................46 Hình . 5 Mô hình khối phụ tải .................................................................................47 Hình . 6 Giao iện xây ựng các thông số cho khối phụ tải ...................................48 Hình . Sơ đồ kết nối khối tạo sự cố ......................................................................50
ix Hình . Sơ đồ kết nối khối điều chế t n hiệu ..........................................................51 Hình . Sơ đồ đơn tuyến lưới điện cáp ngầm truyền tải cơ bản.............................52 Hình . Sơ đồ mạch mô phỏng lưới điện gặp sự cố ngắn mạch ..........................53 Hình . ết quả mô phỏng ngắn mạch pha a chạm đất .......................................55 Hình . ết quả mô phỏng ngắn mạch pha b chạm đất .......................................57 Hình . ết quả mô phỏng ngắn mạch pha c chạm đất .......................................59 Hình . ết quả mô phỏng ngắn mạch hai pha a b chạm đất ..............................61 Hình . 5 ết quả mô phỏng ngắn mạch hai pha a c chạm đất ...............................63 Hình . 6 ết quả mô phỏng ngắn mạch hai pha b c chạm đất ..............................65 Hình . ết quả mô phỏng ngắn mạch ba pha chạm đất .....................................67
1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong tình hình phát triển hệ thống điện của việt nam hiện nay, việc ngầm hóa hệ thống điện là yêu cầu cấp thiết khi cáp ngầm điện có những ưu điểm rất lớn mà các đường dây trên không không thể có được hay việc thi công lưới điện tại những nơi có địa hình khó khăn không thể ùng các đường ây trên không như lưới điện vượt biển, băng sông. Việc ngầm hóa hệ thống điện năng đối với lưới điện truyền tải trong môi trường đô thị là một yêu cầu tất yếu khi chi phí xây dựng và giải phóng mặt bằng quá cao và việc đảm bảo toàn cho việc vận hành đường dây cao áp trên không cũng như của ân cư đông đúc bên ưới là rất khó khăn và tốn kém. Hiện nay, việc ngầm hóa lưới điện truyền tải đang iễn ra nhanh chóng và ngày càng mở rộng. Cùng với việc dùng cáp ngầm thay thế cho dây dẫn điện trên không đã nảy sinh yêu cầu đảm bảo yếu tố vận hành an toàn và hiệu quả đường dây cáp ngầm. Không giống đường ây trên không, đường dây cáp ngầm khi bị sự cố thường rất khó để phát hiện vị trí sự cố o chúng được đặt ngầm trong đất hay ưới đáy biển nên không thể phát hiện bằng mắt thường. Do đó, yêu cầu cấp thiết được đặt ra đối với đường dây cáp ngầm là phải có một giải pháp hiệu quả để xác định nhanh vị trí ngắn mạch để có nhanh chóng tiến hành sửa chữa đoạn cáp bị ngắn mạch. Trong quá trình vận hành, đường dây phân phối điện có thể gặp những sự cố ngắn mạch do sự rạn nứt cách điện sau một thời gian vận hành gây lão hóa cách điện, cũng có thể do trong quá trình xây dựng, cách điện bị rạn nứt mà không phát hiện ra, theo thời gian bị nước ngấm vào gây nên sự cố. Khi xảy ra sự cố tại bất kỳ một phần tử nào trên đường ây, rơ l bảo vệ sẽ tác động tách toàn bộ các thiết bị và đường ây sau rơ l ra khỏi hệ thống điện và loại trừ sự ảnh hưởng của nhánh bị sự cố lên các thành phần khác trên hệ thống điện. Việc nhanh chóng xác định vị trí sự cố ngắn mạch rất quang trọng trong lưới truyền tải đặc trưng chiều dài truyền tải lớn. Thời gian xác định vị trí ngắn mạch càng nhanh thì công tác chuẩn bị khắc phục sự cố để khôi phục hoạt động bình thường trên lưới càng nhanh chóng và thuận tiện.
2 Để thực hiện nhiệm vụ xác định vị tr sự cố ngắn mạch trên lưới cáp ngầm truyền tải , nhiều nghiên cứu đã được thực hiện và đã có nhiều thiết bị xây ựng ựa trên các nghiên cứu này được chế tạo để xác định vị tr ngắn mạch cáp ngầm. Thống kê các nghiên cứu đã được thực hiện từ trước đến nay trong lĩnh vực phát hiện vị tr ngắn mạch được phân thành ba phương pháp ch nh đó là phương pháp bơm xung phản xạ vào đoạn cáp bị sự cố ngắn mạch th o các nghiên cứu trong và , phương pháp t nh toán vị tr ngắn mạch th o nghiên cứu trong , phương pháp ùng phân t ch sóng ng điện và điện áp tần số cao th o các nghiên cứu trong - . Các nghiên cứu trong và ch được thực hiện bằng các máy phát xung chuyên ụng có tần số cao và ch xác định được vị tr ngắn mạch sau khi đã cô lập lưới điện. Điều này làm tăng thời gian mất điện, giảm chất lượng cung cấp điện và phải đầu tư khá lớn cho máy tạo xung công suất lớn, tần số cao và yêu cầu thiết bị đo lường chất lượng tốt với tần số đo lớn rất mắc tiền. Phương pháp được đề xuất trong ch có thể xác định được vị tr ngắn mạch sau khi đã định vị được đoạn ngắn mạch chứ không thể xác định được đoạn ngắn mạch nên bị hạn chế trong lưới điện phân phối. Các nghiên cứu trong - yêu cầu phải có các thiết bị đo tần số cao với độ phân giải lớn nên thiết bị phải được thiết kế với yêu cầu kỹ thuật khắc kh làm tăng giá thành thiết bị. ua phân t ch về các giải thuật xác định vị tr ngắn mạch đã được thực thi, với t nh chất thuần trở của điện trở hồ quang được kh ng định trong , luận văn đề xuất một phương pháp xác định vị tr ngắn mạch ựa trên phương pháp t ng trở kết hợp với đặc t nh thuần trở của điện trở ngắn mạch. 1.2 Nhiệm vụ của luận văn Luận văn “Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải” có nội dung chủ yếu: - Tầm quan trọng của luận văn. - Phân loại và sự ảnh hưởng của các loại sự cố lên lưới điện truyền tải - Xây dựng phương trình và giải thuật để t nh toán vị tr sự cố và giá trị điện trở tại điểm sự cố
3 - Dùng phần mềm Matlab 2015 mô phỏng cho phương pháp được đề xuất. - Kết quả nghiên cứu của luận văn. 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các thông số ch nh trên một lưới điện truyền tải. - Nghiên cứu phương pháp t nh toán vị tr ngắn mạch đã được đề xuất. - Nghiên cứu tính toán các thông số và ảnh hưởng của các thông số lên ng điện và điện áp ngắn mạch khi có sự cố ngắn mạch xảy ra - Nghiên cứu về các loại sự cố trên lưới điện truyền tải và cách phân loại các loại sự cố khi có sự cố xảy ra. - Đề xuất giải thuật xác định vị tr và điện trở sự cố cho các sự cố ngắn mạch - Đưa ra mô hình mô phỏng để đánh giá kết quả của giải thuật xác định vị tr sự cố đã đề ra - Áp dụng kết quả để tiến đến kiểm chứng kết quả trên hệ thống thực tế 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu. - Nghiên cứu các mô hình lưới điện truyền tải hiện hành. Các thông số trên lưới điện và ảnh hưởng của các thông số lên hoạt động của hệ thống điện - Xây ựng giải thuật xác định vị tr và điện trở sự cố cho lưới điện truyền tải. - Xây dựng mô hình mô phỏng cho giải thuật đề ra, từ đó tiến hành t nh toán và xác định các trường hợp có thể xuất hiện khi ứng ụng vào thực tế. - Phân tích các kết quả nhận được và các kiến nghị. - Đánh giá t ng quát toàn bộ luận văn. Đề nghị hướng phát triển của đề tài. 1.5 Điểm mới của luận văn - Tìm ra cách xác định các thông số hệ thống cho một đường ây truyền tải. - Đưa ra giải thuật và chương trình mới để xác định vị tr sự cố và điện trở sự cố cho mạch một cách nhanh chóng mà không cần thêm các thiết bị phức tạp nào khác. - Góp phần nâng cao chất lượng và hoạt động tin cậy hơn cho lưới điện truyền tải.
4 - Giảm thiểu thời gian gián đoạn của hệ thống điện khi sự cố xảy ra cũng như giảm thiểu chi ph vận hành của hệ thống khi gặp sự cố ngắn mạch 1.6 Giá trị thực tiễn của đề tài Với mục đ ch xác định ch nh xác đoạn ngắn mạch và vị tr ngắn mạch trên lưới truyền tải, khi đi vào thực tế hoạt động, thiết bị sẽ góp phần giảm thiểu thời gian mất điện do giảm đi khoảng thời gian rất lớn để xác định vị trí ngắn mạch khi có sự cố xảy ra. Đồng thời, với ưu điểm là không sử ụng thêm các thiết bị chuyên ụng từ bên ngoài nên sẽ giảm được rất nhiều chi ph mua sắm trang thiết bị cũng như chi ph vận hành cho các thiết bị chuyên ụng đi kèm này. Điều này góp phần giảm đáng kể chi ph cho lưới điện trong quá trình xây ựng cũng như vận hành hoạt động hệ thống lưới điện truyền tải. Ch nh vì vậy, đề tài “Xác định vị trí sự cố cáp ngầm lưới điện truyền tải” được thực hiện nhằm mục đ ch góp thêm một giải pháp hữu ch để nâng cao chất lượng vận hành cho lưới điện truyền tải. Từ công việc nghiên cứu của luận văn: - Nhận được kết quả từ một mô hình mô phỏng cho một lưới điện truyền tải với các thông số lưới thực tế. - Ứng dụng rộng rãi trong các trạm truyền tải trong hệ thống điện nhằm xác định nhanh các sự cố và vị tr của chúng trên lưới - Giúp các nhà hoạch định có thêm một giải pháp nhằm nâng cao độ n định và vận hành tốt lưới điện. - Sử dụng làm tài liệu giảng dạy. - Giúp cho các nhà thiết kế các tài liệu quan trọng trong tính toán thiết kế hệ thống điện hiệu quả hơn bằng các phần mềm mô phỏng hệ thống điện. 1.7 Các nghiên cứu khoa học liên quan. Có nhiều nghiên cứu được thực hiện trong những năm gần đây nhằm mục đ ch xác định vị tr ngắn mạch một cách nhanh chóng và ch nh xác nhất có thể. Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hướng nghiên cứu ùng xung ng
5 điện bắn vào lưới điện có sự cố nhằm xác định vị tr ngắn mạch. Các phương pháp được giới thiệu như bên ưới 1.7.1 Phương pháp xung phản xạ Tại nơi giao nhau của hai môi trường truyền khác nhau, sóng truyền đến sẽ sinh ra một sóng phản xạ và truyền ngược trở lại môi trường ban đầu. Nguyên lý này đã được ứng ụng trong phương pháp Tim Domain R l ction với môi trường tới truyền là đầu một ây ẫn và môi trường tới là nơi gián đoạn của đường ây khi ngắn mạch, nơi giao nhau của hai môi trương ch nh là điểm xuất hiện sự cố ngắn mạch. Để xác định vị tr sự cố, một xung áp được phát vào trong ây truyền ẫn, khi gặp vị tr sự cố thì sẽ xuất hiện xung phản xạ hồi về. Dựa vào độ lớn và góc pha hồi về ta có thể xác định được vị tr sự cố trên lưới. Phương pháp này gần giống nguyên l hoạt động của ra a chủ động. Phương pháp xung phản xạ xác định vị tr ngắn mạch lưới điện truyền tải được trình bày cụ thể trong và . Xung phản xạ bao gồm hai ạng chủ yếu đó là xung điện áp và xung ng điện. Đặc điểm của các xung này là có tần số cao, biên độ lớn nên để thu được các xung phản xạ từ điểm sự cố ngắn mạch trở về thì thiết bị đo phải có chất lượng tốt với thời gian lấy mẫu phải đủ nhỏ vài H và biên độ đo lường lớn vài V . Giá thành thiết bị đo lường thường rất cao để có thể đạt được các yêu cầu kỹ thuật cao của phương pháp bơm xung ng điện và điện áp để xác định vị tr ngắn mạch. Ngoài ra, thiết bị xác định vị tr ngắn mạch bằng phương pháp xung phản xạ yêu cầu lưới điện phải cách ly khỏi hệ thống khi hoạt động. Đây là một điểm yếu cố hữu của các thiết bị loại này khi thời gian ùng để xác định vị tr sự cố ngắn mạch bị kéo ài o phải mất một khoảng thời gian để đưa thiết bị đến nơi có sự cố ngắn mạch để đo đạt. Do cần một khoảng thời gian ài để có thể xác định được vị trí ngắn mạch cũng như yêu cầu phải cách ly hoàn toàn đoạn dây truyền tải khỏi lưới điện truyền tải trong quá trình làm việc và chi phí thiết bị khá đắt nên phương pháp rất khó để chế tạo các thiết bị quy mô lớn và áp dụng đại trà trên lưới điện phân phối.
6 1.7.2 Phương pháp t ng tr Phương pháp t ng trở để xác định vị tr ngắn mạch là phương pháp ựa trên việc t nh toán ng điện và điện áp cùng với số liệu về t ng trở đường ây trong quá trình vận hành lưới ngay trước sự cố ngắn mạch xảy ra để t nh toán vị tr ngắn mạch. Nghiên cứu trong của An ré D. ilom na và các cộng sự là một trong các th ụ về phương pháp t ng trở. Ưu điểm của phương pháp này ch nh là các thiết bị đo ch cần đo ng điện và điện áp tại tần số cơ bản của lưới điện 5 H hoặc 60Hz) nên yêu cầu về chất lượng đo lường không quá cao về tần số đo lường nên giá thành thiết bị r hơn nhiều so với thiết bị đo lường trong phương pháp xung phản xạ. Tuy nhiên, phương pháp này có một nhược điểm là phải ự báo được phụ tải trên lưới điện truyền tải. Tuy nhiên, ngày nay với các thiết bị giám sát hệ thống điện phương pháp ngày càng tiên tiến và hoạt động onlin trên lưới điện truyền tải với khả năng cập nhật liên tục công suất tại các nút phụ tải thì vấn đề ự đoán phụ tải trong xác định vị tr ngắn mạch là không c n quá quang trọng. Với ưu điểm của mình, phương pháp xác định vị tr ngắn mạch ựa trên t ng trở hệ thống luôn được ưu tiên nghiên cứu 1.7. Phương pháp ph n t ch ng tr ền Phương pháp xác định vị tr sự cố ngắn mạch trên lưới điện sử ụng phân t ch sóng truyền được nghiên cứu trong các năm gần đây qua các nghiên cứu được công bố trong -7]. hi xuất hiện sự cố ngắn mạch tại một điểm nào đó trên hệ thống, ưới tác động của sự thay đ i đột ngột t ng trở hệ thống khi xuất hiện ngắn mạch đã làm xuất hiện các nhiễu hài cao tần lan truyền trên toàn bộ lưới điện. Với các thiết bị chuyên ụng để đo các xung nhiễu cao tần này sau khi qua quá trình phân t ch urrier cho các sóng thu được đã xác định được tần số và biên độ các sóng nhiễu hài cao tần hay các sóng hồi tiếp về đầu đường ây từ điểm sự cố ngắn mạch. M i vị tr ngắn mạch khác nhau thì tần số và biên độ sóng phản hồi về đầu nguồn là khác nhau, ựa trên sự khác nhau này các thiết bị sẽ nhận ạng được loại sự cố cũng như vị tr sự cố ngắn mạch.
7 Đây là một phương pháp được chú ý phát triển cùng với sự phát triển ngày càng nhanh chóng của các kỹ thuật đo lường ch nh xác cao trong lĩnh vực điện tử. Phương pháp này có độ ch nh xác rất cao với sự trợ giúp hữu hiệu của các thiết bị đo tiên tiến, cùng với nó là các phép biến đ i toán học như biến đ i Clark, biến đ i Furrier. Tuy nhiên, nhìn chung các thiết bị này có giá thành c n quá cao o yêu cầu kỹ thuật khắc kh khi phải đo lường tại các tần số nhiễu hài cao nên hầu như không thể triển khai lắp đặt đại trà cho hệ thống lưới điện phân phối. Việc triển khai đo đạt giá trị tức thời đối với ng điện và điện áp tại tần số cao trong suốt quá trình hoạt động của lưới điện là một việc làm rất tốn kém nếu phát triển và áp dụng đồng loạt tại các trạm biến áp. 1. Hướng nghiên cứ của l ận văn - Đề xuất một phương pháp xác định vị tr sự cố mới ựa trên t ng trở hệ thống lưới điện truyền tải - Xây ựng một giải thuật xác định vị tr sự cố ựa trên các thông số ng điện và điện áp đo được trên tại điểm đầu lưới điện truyền tải - Xây ựng giải pháp xác định vị tr sự cố có thể hoạt động khi lưới điện đang vận hành - Xây ựng giải pháp xác định vị tr sự cố sao cho không phải ùng thêm các thiết bị h trợ tạo xung ng điện hay điện áp đưa vào hệ thống truyền ẫn cần xác định