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

B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

NGÔ M
ẠNH TRUNG
Đ
ỊNH VỊ SỰ CỐ TR
ÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN
T
ẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET & ÁP D
ỤNG V
ÀO LƯỚI CÔNG TY
TRUY
ỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ
LU
ẬN VĂN T
H
ẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã s
ố ngành:
60520202
TP. H
Ồ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2015
B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO

TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

NGÔ M
ẠNH TRUNG
Đ
ỊNH VỊ SỰ CỐ TR
ÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN
T
ẢI ĐIỆN SỬ D
ỤNG PH
ƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET & ÁP D
ỤNG V
ÀO LƯỚI CÔNG TY
TRUY
ỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ
LU
ẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã s
ố ngành:
60520202
CÁN B
Ộ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VÕ NG
ỌC ĐIỀU
TP. H
Ồ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2015
\CÔNG TRÌNH

ĐƯ
ỢC HO
ÀN THÀNH T
ẠI
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán b
ộ hướng dẫn khoa học :
TS. VÕ NG
ỌC ĐIỀU
Lu
ận văn Thạc sĩ đ
ược bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày … tháng … năm …
Thành ph
ần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ h
ọ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT
H
ọ v
à tên
Ch
ức danh Hội đồng
1
Ch
ủ tịch
2
Ph
ản biện 1

3
Ph
ản biện 2
4
Ủy vi
ên
5
Ủy vi
ên, Thư ký
Xác nh
ận của Chủ tịch Hội đồng đá
nh giá Lu
ận sau
khi Lu
ận văn đã được
s
ửa chữa (nếu có).
Ch
ủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯ
ỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Đ
ộc lập
– T
ự do
– H
ạnh phúc
TP. HCM, ngày … tháng… năm 20 …

NHI
ỆM VỤ LUẬN
VĂN TH
ẠC SĨ
H
ọ tên học viên: . Ngô Mạnh Trung Giới tính:: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1969 Nơi sinh: Tp. HCM
Chuyên ngành: K
ỹ Thuật Điện MSHV: 60520202
I- Tên đ
ề tài:
Đ
ịnh vị sự cố trên đườn dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet
& áp d
ụng v
ào truyền tải điện của Công Ty Truyền Tải Điện 4 quản lý.
II- Nhi
ệm vụ và nội dung:
Chương 1: T
ổng Quan
Chương 2: Gi
ới Thiệu Về Phương Pháp Biến Đổi Wavelet
Chương 3: M
ột Số Ph
ương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền
T
ải
Chương 4: Xác Đ
ịnh Vị Trí Sự Cố Tr
ên Đường Dây Truyền Tải Trên Không Thực

T
ế
Chương 5: Xác Đ
ịnh Vị Trí Sự Cố Kết Hợp Đ
ường Dây Trên không Với Cáp Ngầm
Chương 6: K
ết Luận
III- Ngày giao nhi
ệm vụ:
31/07/2014
IV- Ngày hoàn thành nhi
ệm vụ:
20/01/2015
V- Cán b
ộ h
ướng dẫn:
TS. VÕ NG
ỌC ĐIỀU
CÁN B
Ộ HƯỚNG DẪN
KHOA QU
ẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(H
ọ tên và chữ ký)
(H
ọ tên và chữ ký)
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr
ình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả

nêu trong Lu
ận văn l
à trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tôi xin cam đoan r
ằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận v
ăn này
đ
ã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
H
ọc vi
ên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ h
ọ tên)
Ngô M
ạnh Trung
ii
L
ỜI CÁM
ƠN
Tôi xin chân thành c
ảm ơn các Thầy Khoa Quản Lý Chuyên Nghành, Khoa Điện
,
Khoa sau đ
ại học tr
ường Đại Học Công Nghệ TPHCM trong thời gian qua đã hướng
d
ẫn trong quá trình học tập, nghiên cứu và đặc biệt cảm ơn Thầy
TS. Võ Ng

ọc Điều,
ngư
ời đ
ã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Thầy đã hướng
dẫn và chỉ ra những thiếu sót, bổ sung những kiến thức thực tế hữu ích giúp tôi hoàn
thành quy
ển luận văn n
ày.
Xin chân thành c
ảm ơn các bạn thân hữu, các đồng nghiệp trong cơ quan đã cung
c
ấp các số liệu phục vụ l
àm luận văn và những người thân trong gia đình đã động
viên,
giúp đ
ỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn.
H
ọc vi
ên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ h
ọ tên)
Ngô M
ạnh Trung
iii
TÓM T
ẮT
Đư
ờng dây truyền tải điện bao gồm đ
ường dây trên không và cáp ngầm được sử
d

ụng để truyền tải điện
năng t
ừ các nguồn điện xa xôi tới các trung tâm phụ tải lớn. Sự
tăng trư
ởng nhanh chóng của hệ thống điện theo đ
à phát triển kinh tế xã hội của một
qu
ốc gia, đã dẫn đến một sự gia tăng số lượng các đường dây truyền tải vận hành với
nhi
ều cấp điện áp khác
nhau và t
ổng chiều d
ài của nó. Vì thế, sự cố xảy ra trên tuyến
đư
ờng dây truyền tải là không thể
tránh khỏi. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố, như
kết 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, quá
tải…Việc xác định vị trí sự cố chính xác, nhanh chóng có ý ngh
ĩa r
ất quan trọng cho
công 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 tin
cậy.
Trong lu
ận văn này, tôi nghiên cứu việc áp dụng phép biến đổi Wavelet
cho vi
ệc xác định vị trí ngắn mạch trên đường dây truyền tải cao thế. Trong đó, các
sóng đi
ện áp và dòng điện t

rên đư
ờng dây được mô phỏng bằng Matlab simulink.
Từcác kết quả này, tôi sử dụng phép biến đổi Wavelet tĩnh kết hợp với giải thuật lọc
nhi
ễu để xác định tín hiệu và thời gian sóng truyền từ điểm ngắn mạch về hai đầu cuối
c
ủa đ
ường dây và sau đó tính toán
đư
ợc khoảng cách vị trí xảy ra ngắn mạch. Để đánh
giá kh
ả năng ứng dụng của phương pháp đề nghị, tôi đã áp dụng phương pháp đề xuất
cho m
ột đ
ường dây trên không 220kV Rạch giá
-Trà nóc và mô hình th
ực tế đ
ường
dây trên không cáp ng
ầm 220kV Nhà Bè
-Tao Đàn t
ại Tp.HCM của Công Ty Truyền
T
ải Điện 4. Kết quả cho thấy ph
ương pháp đề xuất có độ chính xác rất cao và thích
hợp cho các mô hình thực tế.
iv
ABSTRACT
Transmission systems consisting of an overhead line combined with an
underground power cable is an intricate part of a power system and is depended upon

for reliable transmission and distribution services. Overhead line faults may be
triggered 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, without
breaking the electrical insulation or shunt faults in which a breaking the electrical
insulation occurs without the conductor itself been cut. Determination of the fault
location in electric power lines is vital for economic operation of power systems.
Accurate fault location will facilitate quicker repair, improve system availability and
performance, reduce operating costs, and save time and expense of crew searching in
bad weather and tough.
In this Thesis, I investigate the application of wavelet transform to the short-
circuit location on the high-voltage transmission lines. In which, the voltage and
current waves on lines are simulated by Matlab Simulink. From these results, we use
the stationary wavelet transform according to with the noise filter algorithm to
determine the signal and traveling wave time from the short-circuit point to two
terminals of lines, then to calculate the distance of short-circuit location. To evaluate
the applicability of the proposed method, I applied the proposed method to the
overhead line 220kV Tra Noc -R
ạch Gia and the practical model of Nha Be
– Tao Dan
220kV overhead lines-underground cables in Ho Chi Minh city of Power Transmission
Company No 4. The results have been shown that the proposed method has the higher
accuracy and is suitable for practical models.
v
M
ỤC LỤC
L
ỜI
CAM ĐOAN i
L

ỜI CẢM
ƠN
ii
TÓM T
ẮT
iii
ABSTRACT iv
M
ỤC LỤC
v
DANH M
ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG x
DANH M
ỤC CÁC
BI
ỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, S
Ơ ĐỒ, HÌNH ẢNH
xi
TOÀN B
Ộ NỘI DUNG LUẬN VĂN
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1- Lý do ch
ọn đề tài
1
1.2- M
ục đích
4

1.3- Hư
ớng nghiên cứu của luận văn
5
1.4- Ph
ạm vi nghiên cứu
7
1.5- Đi
ểm mới của luận văn
7
1.6- Giá tr
ị thực tiễn của luận văn
8
CHƯƠNG 2: GI
ỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET
9
2.1- Gi
ới thiệu
9
2.2- Cơ sở toán học 9
2.3- Bi
ến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform
-DWT) 11
2.4- K
ỹ 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 tro
ng h
ệ thống điện

15
2.6.1- Nh
ững 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 ĐƯ
ỜNG DÂY TRUYỀN TẢI

3.1- Gi
ới thiệu
17
3.2- Phương pháp gi
ải tích dựa v
ào ph
ương tr
ình Telegrapher
18
3.2.1- T
ổng quan phương pháp
18
vi
3.2.2- Ưu đi
ểm v
à khuyết điểm chính của phương pháp
20
3.3- Phương pháp s
ử dụng thiết bị phát sóng kết hợp biến đổi wavelet
20
3.3.1- T

ổng quan ph
ương pháp
20
3.3.2- Ưu đi
ểm và khuyết điểm
chính c
ủa phương pháp
21
3.4- Phương pháp bi
ến đổi wavelet
22
3.4.1- Gi
ới thiệu phương pháp wavelet trong việc xử lý tín hiệu số
22
3.4.2- Phương pháp 22
3.4.3- Sơ đ
ồ giải thuật
23
3.4.4- Gi
ải thích giải thuật
24
3.4.5- Ý ngh
ĩa của giải thuật lọc n
hi
ễu
25
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TR
ÊN ĐƯỜNG DÂY
TRUY
ỀN TẢI

TRÊN KHÔNG TH
ỰC TẾ
26
4.1- Gi
ới thiệu
26
4.2- Kh
ảo sát đường dây trên không từ bài báo IEEE2
27
4.2.1- Mô ph
ỏng
27
4.2.2- Kết quả mô phỏng 28
4.2.2.1- Các d
ạng sóng điện áp, dò
ng đi
ện
t
ại đầu phát và đầu nhận
28
4.2.2.2- So sánh k
ết quả điện áp đầu phát tại các vị trí khác nhau
29
4.2.3- Th
ực hiện biến đổi Wavelet
33
4.2.4- Minh h
ọa kết quả tính toán
43
4.2.4.1- Xác đ

ịnh vị trí sự cố
43
4.2.4.2- Sai s
ố phần trăm s
o v
ới chiều d
ài đường dây
44
4.2.4.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 44
4.2.4.4- Ảnh h
ư
ởng của các loại ngắn mạch khác nhau
45
4.3- Kh
ảo sát đường dây 220kV Rạch Giá
-Trà Nóc 46
4.3.1- Lý l
ịch đ
ường dây
46
4.3.2- Mô ph
ỏng
49
4.3.3- Các thông s
ố vận h
ành
49
4.3.4- K
ết quả mô phỏng
50

4.3.4.1- Xem xét các d
ạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận
50
4.3.4.2- Đi
ện áp đầu phát khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại các vị trí khác nhau
.
53
vii
4.3.4.3- Ảnh h
ư
ởng của các
lo
ại ngắn mạch v
à các vị trí ngắn mạch khác nhau
55
4.3.4.4- Ảnh h
ư
ởng của điện trở ngắn mạch khác nhau
56
4.4- Kh
ảo 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 h
ành
56
4.4.2- K
ết quả kiểm tra truy tìm sự cố đd 220kV Rạch giá
-Trà nóc 60
4.4.3- Chi phí thi

ệt hại khi sự cố đ
ường dây truyền tải xảy ra
62
4.4.4- Thông s
ố vận hành đường dây trước thời điểm xảy ra sự cố
64
4.4.5- Ứng dụng ph
ương pháp bi
ến đổi wavelet tính
tóan v
ị trí sự cố
65
4.4.6- So sánh k
ết quả vị trí sự cố ngắn mạch
66
4.4.7- So sánh k
ết quả khoảng trụ tương ứng vị trí sự cố ngắn mạch
67
CHƯƠNG 5: XÁC Đ
ỊNH
V
Ị TRÍ SỰ CỐ KẾT HỢP ĐƯỜNG DÂY
TRÊN
KHÔNG V
ỚI CÁP NGẦM
69
5-1 Gi
ới thiệu
69
5.2- Đư

ờng
dây cáp ng
ầm từ bài báo IEEE
70
5.2.1- Mô phỏng 70
5.2.2- K
ết quả mô phỏng
71
5.2.2.1- Các d
ạng sóng điện áp, d
òng điện
t
ại đầu phát v
à đầu nhận
71
5.2.2.2- So sánh đi
ện áp đ
ầu phát khi xảy ra ngắn mạch t
ại các vị trí khác
nha 73
5.2.2.3- Ảnh hư
ởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
76
5.3- Đư
ờng dây tr
ên không có kết hợp với cáp ngầm
220kV Nhà Bè – Tao
Đàn 73
5.3.1- Lý l
ịch đ

ường dây
77
5.3.2- Mô ph
ỏng
77
5.3.3- Các thông s
ố vận h
ành
78
5.3.4- K
ết quả mô phỏng
79
5.3.4.1- Các d
ạ
ng sóng đi
ện áp, d
òng điện
t
ại đầu phát v
à đầu nhận
79
5.3.4.2- So sánh k
ết quả điện áp tại đầu phát và đần nhận
81
5.3.5- Các k
ết quả tính toán
85
5.3.5.1- Xác đ
ịnh vị trí sự cố
85

viii
5.3.5.2- Sai s
ố phần trăm so với chiều d
ài đường dây
86
5.3.5.3- Ảnh h
ưởng của các ví trí ngắn mạch
87
5.3.5.4- Ảnh h
ư
ởng của các loại ngắn mạch khác nhau
88
CHƯƠNG 6: K
ẾT LUẬN
89
6.1- K
ết luận
89
6.2- Hư
ớng nghiên cứu mở rộng đề tài
90
6.3- L
ời kết
90
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO
91
ix
DANH M
ỤC

CÁC CH
Ữ
VI
ẾT
T
ẮT
TW : Traveling Waves
R21 : Rơle kho
ảng 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 : Ngh
ị định của chính phủ
PTC4 : Công ty Truy
ền Tải Điện 4
x
DANH M
ỤC
CÁC B
ẢNG
B
ảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
44
B
ảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau

45
B
ảng 4.3: Thông số vận hành tại trạm 220kV Rạch giá
50
B
ảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch và vị trí ngắn mạch khác nhau
55
B
ảng 4.5: Kết quả ảnh h
ưởng của điện trở ngắn mạch khác nhau
56
B
ảng 4.6: Khoảng cách hành lang an toàn
59
B
ảng
4.7: Kho
ảng cách pha
-đ
ất
59
B
ảng 4.8: Thống kê sự cố đường dây 220kV Rạch giá
-Trà nóc 60
B
ảng 4.9: Kết quả kiểm tra truy t
ìm sự cố đường dây 220kV Rạch giá
-Trà nóc 61
B
ảng 4.10: Thông số vận hành đường dây 220kV Rạch giá

-Trà nóc trư
ớc lúc sự cố
. 64
B
ảng 4.1
1: K
ết quả tính tóan các vị trí sự cố
65
B
ảng 4.12: So sánh kết quả vị trí ngắn mạch rơle báo
v
ới
th
ực tế tìm được
và tính
toán 66
B
ảng 4.13: So sánh khoảng trụ đường dây tương ứng vị trí ngắn mạch rơle báo với
th
ực tế t
ìm được
và tính toán 67
B
ảng 5.1:
K
ết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
-cáp ng
ầm
76
B

ảng 5.2: Kết quả ảnh h
ưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
87
B
ảng 5.3: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau
88
xi
DANH M
ỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, S
Ơ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Ng
ọn cây dầu dính vào dây dẫn pha C (phía trụ 62)
đư
ờng dây 500kV Tân
Đ
ịnh
- Di Linh (s
ự cố ngày 22/05/2013
-PTC4) 2
ìHình 1.2:
Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62
-63 (phía tr
ụ 63)
đư
ờng dây 220kV Ô môn
-Th
ốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010
-PTC4) 2
Hình 1.3: Chu
ỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219)

đư
ờng dây 220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 3
Hình 1.4: D
ấu vết chuỗi sứ
néo pha B tr
ụ 218 bị phóng điện
đư
ờng dây 220kV Cao
lãnh-Th
ốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 3
Hình 1.5: Thay th
ế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện
đư
ờng dây 220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 4
Hình 2.1: Phân tích Wavelet
đư
ợc xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp
12
Hình 2.2: Phân ly b
ậc 2
13
Hình 2.3: Minh h
ọa cho p

hân ly b
ậc 3
13
Hình 2.4: T
ỷ lệ c
ác
ứng dụng về những lĩnh vực
khác nhau trong HTĐ đư
ợc xuất bản
15
Hình 3.1: Sơ đồ phương trình Telegrapher 19
Hình 3.2: S
ơ đồ mạch của thiết bị phát sóng
21
Hình 3.3.a: S
ơ đ
ồ mạch của thiết bị phát sóng
23
Hình 3.3.b: Minh h
ọa về sơ đồ sóng truyền
24
Hình 4.1: Mô hình
đường dây trên không bài báo IEEE
27
Hình 4.2: Mô ph
ỏng 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 4.8:
Đi
ện áp đầu phát tại x = 85km
31
Hình 4.9:
Điện áp đầu phát tại x = 79.5km
32
Hình 4.10:
Đi
ện áp đầu phát tại x = 59.5km
32
Hình 4.11:
Điện áp đầu phát tại x = 34
km 33
Hình 4.12: Tín hi
ệu điện áp đầu phát pha A
34
xii
Hình 4.13: H
ệ số xấp xỉ bậc 1

34
Hình 4.14: H
ệ số chi tiết bậc 1
35
Hình 4.15: H
ệ số xấp xỉ bậc 2
35
Hình 4.16: H
ệ số chi tiết bậc 2
36
Hình 4.17: H
ệ số xấp xỉ bậc 3
36
Hình 4.18: H
ệ số chi ti
ết bậc 3 37
Hình 4.19: H
ệ số xấp xỉ bậc 4
37
Hình 4.20: H
ệ số chi tiết bậc 4
38
Hình 4.21: Ma tr
ận t
ương quan bậc 1, n = 1
38
Hình 4.22: Ma tr
ận tương quan bậc 2, n = 1
39
Hình 4.23: Ma tr

ận tương quan bậc 3, n = 1
39
Hình 4.24: Ma tr
ận tương quan b
ậc 1, n = 2 40
Hình 4.25: Ma tr
ận tương quan bậc 2, n = 2
40
Hình 4.26: Ma tr
ận tương quan bậc 3, n = 2
41
Hình 4.27: Ma tr
ận tương quan bậc 1, n = 12
41
Hình 4.28: Ma trận tương quan bậc 2, n = 12 42
Hình 4.29: Ma tr
ận tương quan bậc 3, n = 12
42
Hình 4.30: Giá tr
ị tuyệt đối của ma trận t
ương quan sau cùng
43
Hình 4.31: Cách b
ố trí dây dẫn và dây chống sét
đư
ờ
ng dây 220kV R
ạch giá
– Trà
nóc 47

Hình 4.32: Cách b
ố trí dây tiếp đất đường dây 220kV Rạch giá
– Trà nóc 47
Hình 4.33: Mô hình
đư
ờng dây 220kV Rạch
giá – Trà nóc 49
Hình 4.34: Mô phỏng đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc 49
Hình 4.35:
Đi
ện áp đầu phát
51
Hình 4.36:
Điện áp đầu nhận
51
Hình 4.37: Dòng
đi
ện đầu phát
52
Hình 4.38: Dòng
điện đầu nhận
52
Hình 4.39:
Đi
ện áp đầu phát tại x=59.5km
53
Hình 4.40: Đi
ện áp đầu phát tại x= 35km
53
Hình 4.41:

Điện áp đầu phát tại x= 17km
54
Hình 4.42:
Điện áp đầu phát tại x= 6.7km
54
Hình 4.43: Xáng c
ạp gây ra sự cố ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá
-Trà nóc
xiii
(PTC4) 63
Hình 4.44: L
ập biên bản vi phạm có chứng
ki
ến của chính quyền địa phương
s
ự cố
ngày 13/11/10 đư
ờng 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 ph
ỏng đ
ường dây cáp ngầm bài báo IEEE
70
Hình 5.3:
Điện áp đầu phát
71
Hình 5.4:

Đi
ện áp đầu n
h
ận
71
Hình 5.5: Dòng
điện đầu phát
72
Hình 5.6: Dòng
đi
ện đầu nhận
72
Hình 5.7:
Điện áp đầu phát tại x= 6km
73
Hình 5.8:
Điện áp đầu phát tại x= 4km
74
Hình 5.9:
Điện áp đầu phát tại x= 2km
74
Hình 5.10:
Điện áp đầu phát tại x= 1km
75
Hình 5.11: Mô hình
đường dây 220kV Nhà Bè
– Tao Đàn 77
Hình 5.12: Mô ph
ỏng đường dây 220kV Nhà Bè
– Tao Đàn 78

Hình 5.13: Điện áp đầu phát 79
Hình 5.14:
Điện áp đầu nhận
79
Hình 5.15: Dòng
đi
ện áp đầu phát
80
Hình 5.16: Dòng
điện đầu nhận
80
Hình 5.17a:
Đi
ện áp đầu phát
t
ại x= 2km
81
Hình 5.17b:
Điện áp đầu nhận tại x= 2km
82
Hình 5.18a:
Đi
ện áp đầu phát tại x= 4km
82
Hình 5.18b: Điện áp đầu nhận tại x= 4km 83
Hình 5.19a:
Đi
ện áp đầu phát tại x= 7.266km
83
Hình 5.19b:

Điện áp đầu nhận tại x= 7.266km
84
Hình 5.20a:
Đi
ện á
p đ
ầu phát tại x= 8.766km
84
Hình 5.20b:
Điện áp đầu nhận tại x= 8.766km
85
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1- Lý do ch
ọn đề tài
Sự cố trên đường dây truyền tải gây ra gián đoạn điện cho khách hàng và có
th
ể dẫn đến những thiệt hại đáng kể cho xã hội, đặc biệt là
cho ngành s
ản xuất công
nghi
ệp. Phát hiện nhanh chóng vị trí sự cố v
à sửa chữa kịp thời những sự cố này là
r
ất quan trọng, trong việc duy trì vận hành hệ thống điện tin cậy. Tính sẵn sàng
cung c
ấp điện li
ên tục và tính tin cậy có tầm quan trọng ngày càng t
ăng hi
ện nay, do

các chính sách m
ới về tự do hóa năng lượng và thị trường năng lượng cạnh tranh,
như m
ột cách trực tiếp để giảm chi phí vận h
ành và gia tăng lợi nhuận.
Khi hệ thống đường dây truyền tải xảy ra sự cố, việc tìm kiếm vị trí sự cố rất
ph
ức tạp
do tuy
ến đ
ường dây dài, địa hình tiếp cận khó khăn, phương tiện giao
thông không thu
ận lợi, nằm xa cách khu vực dân cư và phải tổ chức tìm kiếm ngay
b
ất kể thời điểm n
ào trong ngày.
Phát hi
ện dấu vết sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố, thực tế là điều khô
ng
đơn gi
ản, có những sự cố hiện tr
ường để lại dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường như
nh
ững sự cố đứt dây dẫn hay dây chống sét Hình 1.1, 1.2.
Có nh
ững sự cố mà dấu vết hiện trường rất khó phát hiện như phóng điện
qua chu
ỗi sứ Hình 1.3, 1.4. Do dấu vết phó
ng đi
ện nhỏ, không thể thấy bằng mắt

thư
ờng khi nhìn từ phía dưới mặt đất mà không leo lên trụ để kiểm tra, đặc biệt là
vào ban đêm. Không phát hi
ện được dấu vết hiện trường, thì không thể xác định
đư
ợc vị trí cũng như nguyên nhân gây ra sự cố. Vì thế, nếu
không có nh
ững thông
tin ban đầu liên quan đến sự cố như khoảng cách rơle báo (thường là có sai lệch),
ngư
ời dân xung quanh khu vực sự cố cho biết có tiếng nổ bất thường trên đường
dây đi
ện… th
ì khó mà tập trung vào những khu vực nghi ngờ để tìm ra vị trí
và
nguyên nhân gây ra s
ự cố, để có kế hoạch sửa chữa khắc phục kịp thời và loại trừ
nguyên nhân gây ra s
ự cố một lần nữa.
2
Hình 1.1: Ng
ọn cây dầu dính vào dây dẫn Pha C cách trạm 500kV Tân Định 2,5 km
đư
ờng dây
500kV Tân Đ
ịnh (573, 574)
- Di Linh (571, 572) (s
ự cố lúc
13g50, ngày
22 tháng 05 năm 2013-PTC4)

Hình 1.2:
Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62
-63 (phía tr
ụ 63) đường dây 220kV Ô
môn-Th
ốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010
-PTC4)
3
Hình 1.3: Chu
ỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) đường dây
220kV Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
Hình 1.4: D
ấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao
lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
4
Hình 1.5: Thay th
ế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây
220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
Do đó, c
ần thiết phải tìm ra vị trí sự cố chính xác để nhanh chóng đưa ra
phương án s
ửa chữa v
à khôi phục lại cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện,

ti
ết kiệm được thời gian và công sức tìm kiếm.
Đó là m
ục tiêu hướng đến của các
Công ty Truy
ền tải điện nói chung. Nghi
ên cứu các phương pháp xác định vị trí sự
c
ố trên đường dây truyền tải là một điều cần thiết trong việc quản lý vận hành một
h
ệ thống điện.
1.2- M
ục đích
M
ục ti
êu của luận văn là tìm r
a gi
ải pháp mô phỏng bằng Matlab
-Simulink
đư
ờng dây truyền tải trên không và đường dây trên không có kết hợp với cáp ngầm,
nh
ằm mục đích khảo sát diễn biến quá tr
ình quá độ xảy ra trên hệ thống đường dây
truy
ền tải khi xảy ra ngắn mạch. Nghiên cứu các phươ
ng pháp xác đ
ịnh vị trí sự cố
đư
ờng dây tr

ên không và mở rộng cho đường dây trên không có kết hợp với cáp
ng
ầm bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi wavelet và kết hợp với lọc nhiễu.
1.3- Hư
ớng nghi
ên cứu của luận văn
V
ấn đề nghiên cứu sự cố trên đường d
ây truy
ền tải là một phần quan trọng
c
ủa phân tích hệ thống điện. Trong hệ thống năng lượng điện, khi đường dây truyền
5
tải xảy ra sự cố, có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần số khác nhau sẽ
đư
ợc tạo ra. Rất nhiều thông tin sự cố l
à có chứa trong
các thành ph
ần quá độ. V
ì
v
ậy, nó có thể được sử dụng để phân tích sự cố hoặc những bất thường của thiết bị
ho
ặc của hệ thống điện v
à phân tích nguyên nhân của sự cố hoặc các bất thường
khác [14]. V
ấn đề quan trọng, là làm thế nào để sử dụng những tín hiệu
quá đ
ộ đó
đ

ể phát hiện hoặc để xác định vị trí sự cố.
Xác đ
ịnh vị trí sự cố và các phương pháp xác định vị trí sự cố đã được đề
xu
ất và thực hiện từ trước cho đến nay, có thể được phân loại như: Sử dụng phương
di
ện tần số lưới điện trong khoảng thời gian
sau s
ự cố, sử dụng các phương trình vi
phân đư
ờng dây và đánh giá các tham số đường dây [8
-11]. S
ử dụng sóng truyền
bao g
ồm hệ thống bảo vệ sóng truyền. Kỹ thuật sóng truyền được tìm thấy là chính
xác hơn các k
ỹ thuật kháng trở trong việc xác đinh vị trí
s
ự cố của đường dây truyền
tải, cung cấp độ chính xác khá cao [12-17] và [20-32].
Nhi
ều nghiên cứu đã được đưa ra để xác định vị trí sự cố như ở trên. Tuy
nhiên, đ
ối với đ
ường dây truyền tải điện phía Nam, định vị sự cố chủ yếu dựa vào
các rơle b
ảo vệ kho
ảng cách đ
ường dây (R21). Các rơle bảo vệ về cơ bản có thể
đ

ịnh vị đ
ược các sự cố không cân bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thể bị
ảnh h
ưởng bỡi điện trở sự cố ngắn mạch, trở kháng cực nguồn và ảnh hưởng của
các đư
ờng dây đi chung khác… Vẫn ch
ưa
có nhi
ều các nghi
ên cứu về xác định vị trí
sự cố trên đường dây truyền tải, dựa trên việc phân tích tín hiệu sóng truyền do sự
c
ố tạo ra v
à sử dụng phương pháp biến đổi wavelet để phân tích. Đây là phương
pháp s
ố tiên tiến, xử lý tín hiệu kỹ thuật số mạnh
m
ẽ hiện nay, dễ tiếp cận và áp
d
ụng.
Do đó, trong lu
ận văn này thực hiện
xác đ
ịnh vị trí sự cố trên đường dây
truy
ền tải sử dụng ph
ương pháp biến đổi wavelet kết hợp với lọc nhiễu và mô
ph
ỏng bằng phần mềm Matlab
-Simulink.

Sau cùng đánh giá k
ết quả của phư
ơng pháp, đ
ộ chính xác, khả năng áp dụng
vào th
ực tế, nêu giải pháp để giải quyết và tổng kết vấn đề.
6
C
ụ thể luận văn có những nhiệm vụ sau:
 Gi
ới thiệu về ph
ương pháp biến đổi wavelet.
 Tìm hi
ểu và nghiên cứu một số phương pháp đã được sử dụng để xác
đ
ịnh
v
ị trí sự cố tr
ên đường dây truyền tải.
 Mô ph
ỏng khảo sát đường dây truyền tải trên không bằng Matlab
-
Simulink, áp d
ụng ph
ương pháp biến đổi wavelet và thuật toán lọc
nhi
ễu để xác định vị trí sự cố.
 M
ở rộng mô phỏng khảo sát đường dây truyền tải trên khôn
g có k

ết
h
ợp với cáp ngầm bằng Matlab
-Simulink.
 M
ột bảng số liệu tính toán xác định vị trí sự cố với các điều kiện ngắn
m
ạch khác nhau, so sánh với số liệu đường dây truyền tải đang vận
hành. Đánh giá k
ết quả đạt được.
1.4- Ph
ạm vi nghiên cứu
Lu
ận văn nghi
ên c
ứu phương pháp xác định vị trí ngắn mạch của đường dây
truy
ền tải tr
ên không, cáp ngầm bằng việc sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng
và tính toán.
Các bư
ớc tiến h
ành:
 Thu th
ập tài liệu, nghiên cứu các thông số liên quan đến đường dây
trên không, cáp ngầm v
à các mô hình c
ủa đường dây trên không có kết
h
ợp với cáp ngầm.

 Mô hình hoá
đư
ờng dây trên không, cáp ngầm tham khảo từ bài báo
trên IEEE và đang v
ận hành trong lưới điện bao gồm: Đường dây thực
t
ế 220kV Rạch giá
-Trà nóc. Đư
ờng dây tr
ên không có kết hợ
p v
ới cáp
ng
ầm 220kV Nhà bè
– Tao đàn.
 Kh
ảo sát các quá tr
ình quá độ khi xảy ra ngắn mạch trên đường dây
truy
ền tải với các điều kiện ngắn mạch khác nhau.
 Bi
ến đổi wavelet các tín hiệu thu nhận đ
ược, kết hợp giải thuật lọc
nhi
ễu để sau cùng tính toán vị tr
í ng
ắn mạch. So sánh số liệu vị trí
ng
ắn mạch đã tính toán được với bài báo đã tham khảo và đường dây
7

truyền tải đang vận hành. Đánh giá toàn bộ luận văn, đề nghị hướng
phát tri
ển th
êm cho đề tài.
1.5- Đi
ểm mới của luận văn
 Bi
ến đổi wavelet tĩnh tín hiệu đ
i
ện áp thu đ
ược từ một đầu đường dây,
đ
ể có được hệ số phân tích cần thiết, hệ số xấp xỉ và hệ số chi tiết.
 K
ết hợp giải thuật lọc nhiễu, dựa tr
ên mối quan hệ tương quan giữa
các h
ệ số chi tiết để áp dụng cho việc xác định vị trí ngắn mạch.
 Xác đ
ịnh vị tr
í ng
ắn mạch đường dây trên không, kiểm tra so sánh với
s
ố liệu bài báo đã tham khảo và đường dây vận hành thực tế, cho kết
qu
ả như mong muốn.
 Xác đ
ịnh vị trí ngắn mạch đường dây trên không có kết hợp cáp
ng
ầm, trong cả hai môi trường truyền sóng khác nhau.

1.6- Giá tr
ị thực tiễn của luận văn
 Nghiên c
ứu việc sử dụng lý thuyết wavelet vào việc xác định vị trí
ng
ắn mạch, thể hiện tính hiện đại của ph
ương pháp, thuận tiện cho
online.
 Khả năng áp dụng vào thực tế có độ chính xác cao, giúp gi
ảm chi phí
giá thành v
ận hành như tìm kiếm sự cố nhanh, khắc phục và sửa chữa
k
ịp thời, giảm thiểu đ
ược thời gian mất điện…
 Mở ra một hướng mới về việc xác định vị trí ngắn mạch của đường
dây trên không và cáp ng
ầm, ứng dụng v
ào thực tế trong hệ thống điện
l
ớn hiện hành,
có nhi
ều đường dây truyền tải. Giúp nâng cao khả năng
qu
ản lý v
à vận hành hệ thống điện được tốt hơn.
8
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET
2.1- Gi

ới thiệu
Phân tích wavelet là m
ột phương pháp mới cho dù nền tảng toán học của nó
đ
ã có t
ừ
nh
ững lí thuyết của Joseph Fourier v
ào thế kỷ XIX. Fourier đã đặt nền tảng
v
ới lí thuyết phân tích tần số mà ý nghĩa to lớn và quan trọng đã được chứng minh.
T
ừ “Wavelet” lần đầu được sử dụng là vào năm 1909, trong một luận văn
c
ủa Alfred Haar. Còn khái ni
ệm wavelet đ
ược dùng cho các sách lý thuyết đưa ra
b
ởi Jean Morlet và nhóm nghiên cứu Marseille thuộc Trung tâm Nghiên cứu Lý
thuy
ết Vật lý tại Pháp.
Phương pháp phân tích wavelet đ
ã được phát triển chủ yếu bởi Y.Meyer và
các đồng nghiệp của ông, những người đã phổ biến rộng rãi phương pháp này.
Thu
ật toán chính dựa vào các công trình trước đó của Stephane Mallat năm 1988.
T
ừ đây, việc nghi
ên cứu wavelet trở nên mang tính quốc tế. Đặc biệt là những
nghiên c

ứu tại Mỹ, nơi có những nhà khoa học đi đầu về lĩnh
v
ực này như Ingrid
Daubechies, Ronald Coifman, Victor Wickerhauser [18].
2.2- Cơ s
ở toán học
Bi
ến đổi wavelet ra đời [18
-19] đ
ã kh
ắc phục được những bất lợi của biến
đổi Fourier truyền thống mà nó còn có những ưu điểm mới lạ, hấp dẫn, thu hút
nhi
ều nh
à kh
oa h
ọc tr
ên thế giới nghiên cứu, phát triển và triển khai ứng dụng,
mang l
ại hiệu quả thiết thực. Ưu điểm nổi bật của phân tích wavelet là khả năng
phân tích c
ục bộ, tức phân tích một v
ùng nhỏ trong một tín hiệu lớn. Khả năng này
đ
ã khắc phục nhược điểm củ
a bi
ến đổi Fourier và biến đổi Fourier thời gian ngắn.
Wavelet là hàm đư
ợc tạo ra từ h
àm

)(x
- đư
ợc gọi l
à wavelet mẫu (còn gọi
là wavelet giải tích). Hàm
)(x
được định nghĩa cho biến thực x và có thể mang giá
tr
ị phức.
Nói cách khác,

là m
ột ánh xạ từ
R vào C, có chu
ẩn giới hạn
L
2
,

đư
ợc định nghĩa: