LUẬN VĂN NHẬN DẠNG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN BẰNG KỸ THUẬT WAVELETS

NHẬN DẠNG
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
BẰNG KỸ THUẬT WAVELETS
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
GVHD : TS. NGUYỄN HỮU PHÚC
CBHD : THS. NGUYỄN NGỌC TUYẾN
SVTH : TRƯƠNG QUỐC KHÁNH
MSSV : P0000038
BK
TPHCM
eBook for You
NỘI DUNG
Gồm các phần sau:
A. Đặt vấn đề và tổng hợp lý thuyết các
quá trình quá độ (QTQĐ).
B. Giới thiệu phần mềm mô phỏng quá độ
ATP và kết quả mô phỏng.
C. Kỹ thuật Wavelets – phân tích dữ liệu
quá độ. Kết quả của việc nhận dạng.
D. Kết hợp mạng Neuron để tự động hóa
việc phân loại (dùng công cụ Matlab).
eBook for You
ĐẶT VẤN ĐỀ

A1
Các hiện tượng quá độ trong hệ thống điện:

Hậu quả:
Phá hủy cách điện,làm hư thiết bị vận hành.
Không liên tục cung cấp điện,gây thiệt hại
nền kinh tế…
Cần tìm hiểu, phân tích các QTQĐ, để chọn ra
các biện pháp bảo vệ phù hợp…
eBook for You
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ
ĐƯỢC KHẢO SÁT
1. Capacitor Switching: Đóng cắt trạm tụ bù
a. Isolated Bank (đóng tụ bù cách ly)
b. Voltage Magnification (khuếch đại điện áp)
c. Back-To-Back Capacitor Bank (đóng trạm tụ song song)
d. Prestrike (Phóng điện trước)
e. Restrike. (Phóng điện trở lại)
2. Voltage Sag: Sụt điện áp
3. Voltage Swell: Tăng điện áp
4. Voltage Interruption: Mất điện
5. Voltage Flicker: Chập chờn
6. Harmonics: Họa tần

A2
eBook for You
Biên độ và tần số của dòng điện :


Quá điện áp xảy ra trong quá trình đi đến cân bằng của áp
trên giàn tụ với áp nguồn hệ thống.
Biên độ dòng, áp tỷ lệ thuận với |Us-Uc|.
Capacitor Switching:

Isolated Bank
(file C.pl4; x-var t) v:U v:BEG
0.01 0.03 0.05 0.07 0.09 0.11
[s]
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
[V]
Sơ đồ mạch điện khảo sát
Us
L
C
Uc
C
L
UUI
CS

max
CL.π
f
.2
1


Điện Áp

A3
eBook for You
Capacitor Switching:
Voltage Magnification
(file M.pl4; x-var t) v:U v:BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
[V]
Điện Áp Sơ đồ mạch khảo sát
Biên độ dòng, áp tỷ lệ thuận với |Us-Uc|.
Quá điện áp xảy ra trong quá trình đi đến cân bằng
của áp trên giàn tụ với áp nguồn hệ thống và dao
động riêng của mạch cộng hưởng. Nếu tích số C
cao
.L
s

càng gần bằng C
hạ

.L
m
thì biên độ quá dòng càng lớn.
Us
Ls
Lm
Uc
Cb-hạ
Cb-cao

A4
eBook for You
Capacitor Switching:
Back-To-Back Capacitor Bank
(file B.pl4; x-var t) v:U v:BEG
0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15
[s]
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
[V]
Điện Áp Sơ đồ mạch khảo sát
Tần số dao động f
m
:
Us

Ls
Uc
 
1N
1
C
1N
1

L
1
L
1
C
11
m.max
CL2.π
1
f

A5
eBook for You
Capacitor Switching:
Prestrike
(f ile Pres.pl4; x-v ar t) c:IC -U
0 10 20 30 40 50 60 70
[ms]
-50.0
-37.5
-25.0

-12.5
0.0
12.5
25.0
37.5
50.0
[mA]
Điện Áp Dòng điện
Trong quá trình đóng của các tiếp điểm, điện trường giữa 2
tiếp điểm sẽ tăng rất mạnh và khi độ bền cách điện của
lớp điện môi trong máy cắt không chịu nổi, dẫn đến hiện
tượng phóng điện trước khi tiếp điểm thực sự đóng giàn tụ
vào hệ thống.
Áp đặt trên tụ có thể đến 1.89p.u.
(f ile Pres.pl4; x-v ar t) v :U
0 10 20 30 40 50 60 70
[ms]
-3
-2
-1
0
1
2
3
[V]

A6
eBook for You
Capacitor Switching:
Restrike

(f ile Res.pl4; x-v ar t) c:IC -U
0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
[s]
-20
-10
0
10
20
30
40
50
[mA]
Điện Áp Dòng điện
Trong quá trình cắt của các tiếp điểm, độ chênh lệch điện áp giữa
áp trên tụ (giữ giá trị áp trước khi cắt) và áp trên hệ thống có thể
lên đến 2 p.u. Điện trường giữa 2 tiếp điểm sẽ tăng rất mạnh và
khi độ bền cách điện của lớp điện môi trong máy cắt không chịu
nổi, dẫn đến hiện tượng phóng điện lại. Hiện tượng có thể dẫn đến
phóng điện lần 2, thậm chí lần 3… và áp trên tụ sẽ tăng dần.
Áp trên tụ có thể có giá trị 3 p.u (phóng điện lại lần 1).
(f ile Res.pl4; x-v ar t) v :U
0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
[s]
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5

2.0
2.5
[V]

A7
eBook for You
Voltage Sag
Đặc điểm:
Tần số quá độ bằng tần số hệ thống.
Giá trị hiệu dụng từ 0.1(p.u) đến 0.9(p.u).
Thời gian quá độ từ 0.5 chu kỳ đến 1 phút.
Nguyên nhân:
Khởi động động cơ hoặc tải tăng đột ngột.
Sự cố chạm đất 1 pha của hệ thống nối đất trực tiếp.
Điện áp:
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1

A8
eBook for You

Voltage Swell
Đặc điểm:
Có đặc điểm như Sag nhưng có giá trị hiệu dụng từ
1.1(p.u) đến 1.8(p.u).
Nguyên nhân:
Giảm tải đột ngột.
Sự cố chạm đất 1 pha của hệ thống trung tính cách
ly với đất.
Điện áp:
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1

A9
eBook for You
Voltage Interruption
Đặc điểm:
Có đặc điểm như Sag nhưng có giá trị hiệu dụng nhỏ
hơn 0.1(p.u).
Nguyên nhân:
Sự cố trên hệ thống, sự cố của thiết bị, sự cố trong

điều khiển.
Điện áp:

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
A10
eBook for You
Voltage Flicker
Đặc điểm:
Biên độ dao động từ 0.9(p.u) đến 1.1(p.u) với tần số
thấp (<25 Hz).
Nguyên nhân:
Phụ tải có đặc tính hồ quang (lò hồ quang, máy
hàn…).
Điện áp:
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-1
-0.5
0
0.5

1
A11
eBook for You
Harmonics
Đặc điểm:
Họa tần là sự méo dạng của sóng sin chuẩn, có các
thành phần tần số thường là bội số của tần số cơ bản.
Nguyên nhân:
Bộ biến đổi điện tử công suất (biến tần, chỉnh lưu…)
Máy biến áp làm việc trong trạng thái bão hòa.
Điện áp:

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
A12
eBook for You
ATP-EMTP
phần mềm mô phỏng quá độ
ATP là phần mềm
mô phỏng quá độ.

Cho phép xuất dữ
liệu mô phỏng sang
Matlab.
Gồm 4 chương trình
chính:
ATP Control Center.
ATPDraw.
PlotXY.
GTPPLOT.

B1
eBook for You
ATP Control Center
Là phần mềm
trung tâm điều
khiển và kích
hoạt 3 module
phần mềm kể
trên .
Vào menu
Settings để cài
đặt và chọn các
chương trình
cần điều khiển.

B2
eBook for You
ATPDraw 3.6

Là phần mềm để

tạo mạch mô
phỏng quá độ.
Mở tập tin
“All.adp” để tham
khảo tất cả linh
kiện, thiết bị mà
ATPDraw hỗ trợ.
Vào menu
ATP\Settings… để
cài đặt các thông
số về bước thời
gian và tổng thời
gian mô phỏng.
Kích chuột vào
menu ATP\run
ATP để bắt đầu mô
phỏng.


B3
eBook for You
PlotXY
Là phần mềm để xem tín hiệu mô phỏng được xuất ra từ ATPDraw.
Chọn Load, chọn tập tin *.pl4 vừa được tạo ra từ tập tin mô phỏng.
Kích chuột vào những biến cần vẽ. Nhấn Plot.
Để phân tích phổ Fourier của tín hiệu thì kích vào Four.

B

B4

eBook for You
GTPPLOT
Là phần mềm để xem tín hiệu mô phỏng được xuất
ra từ ATPDraw nhưng thực thi trên giao diện DOS.
GTPPLOT còn hỗ trợ xuất dữ liệu mô phỏng thành
dữ liệu Matlab.
Gõ lệnh pl4 , sau đó gõ đường dẫn tập tin cần vẽ.
Gõ lệnh Choice để xem tất cả các biến trong tập
tin. Gõ #1,2, để chọn biến cần vẽ hoặt xuất thành
dữ liệu khác. Gõ lệnh Matlab để chuẩn bị xuất
thành dữ liệu của Matlab (còn hỗ trợ xuất sang các
chương trình khác, xem Help để biết thêm chi tiết).
Gõ lệnh Go để xuất dữ liệu.

B5
eBook for You
GTPPLOT (t.t)

B6
eBook for You
Mô phỏng Capacitor Switching:
Isolated Bank
Mạch mô phỏng
L
s
nguồn:17.2mH
Công suất tụ: 50MVAR
Điện áp hệ thống: 110 kV
Đóng tụ C tại vị trí đỉnh của
áp nguồn.

(f ile C .pl4; x-v ar t) v :U v :BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-1.2
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
[V]
(f ile C.pl4; x-var t) v :U v :BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
[V]
(f ile C.pl4; x-var t) v :U v :BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-3
-2
-1

0
1
2
3
[V]
V
c
=0
V
c
=1
V
c
=-1
U=1p.u
17.2mH
10.96uF
0.68ohm

B7
K1
eBook for You
Mô phỏng Capacitor Switching:
Voltage Magnification
(f ile M.pl4; x-v ar t) v :U v :BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-1.2
-0.8
-0.4

0.0
0.4
0.8
1.2
[V]
(f ile M.pl4; x-var t) v :U v : BEG
0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15
[s]
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
[V]
Mạch mô phỏng
L
s
nguồn:17.2mH
MBA 110/22kV, 50MVA,
x = 10%

Tụ sơ cấp: 50MVAR
Tụ thứ cấp : 2MVAR
Đóng tụ tại vị trí đỉnh của áp
nguồn.
(f ile M.pl4; x-v ar t) v :U v :BEG

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-3
-2
-1
0
1
2
3
[V]
V
c
=0
V
c
=1
V
c
=-1
U=1p.u
17.2mH
321mH
0.438uF
10.96uF
0.68ohm

B8
K1
eBook for You
Mô phỏng Capacitor Switching:

Back-To-Back Capacitor Bank
Mạch mô phỏng
V
s
=0
V
c
=0
V
s
=1
V
c
=0
(f ile B.pl4; x-v ar t) v :U v :BEG
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
[s]
-1.2
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
[V]
(f ile B.pl4; x-v ar t) v :U v :BEG
0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15
[s]
-1.5
-1.0

-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
[V]
L
s
nguồn:17.2mH
Công suất tụ: 50MVAR
U=1p.u
17.2mH
0.012mH
21.92uF
10.96uF
0.68ohm
0.024mH

B9
K1
eBook for You
Mô phỏng Capacitor Switching:
Prestrike
U
K2
Ic
K1
K3
(f ile Pres.pl4; x-v ar t) v :U
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

[s]
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
[V]
Mạch mô phỏng
L
s
nguồn:17.2mH
Công suất tụ: 50MVAR
(f ile Pres.pl4; x-v ar t) v :U
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
[s]
-3
-2
-1
0
1
2
3
[V]
B10
V
S

=-1 p.u V
c
=1.98p.u V
S
=0 p.u V
c
=1.98p.u
eBook for You
Mô phỏng Capacitor Switching:
Restrike
Mạch mô phỏng
L
s
nguồn:17.2mH
Công suất tụ: 50MVAR
(f ile Res.pl4; x-v ar t) v :U
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
[s]
-2.0
-1.1
-0.2
0.7
1.6
2.5
[V]
(f ile Res.pl4; x-v ar t) v :U
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
[s]
-2
-1

0
1
2
3
[V]
U
K3
BEG
Ic
K1
U
K2
B11
V
S
=0.8 p.u V
c
=-1 p.u V
S
=1 p.u V
c
=-1 p.u
eBook for You