XÁC ĐỊNH vị TRÍ sự cố TRONG MẠNG PHÂN PHỐI HÌNH TIA

CH

NG 3:ÁPăD NGăTHU TăTOÁNăPHỂNăTệCHăD NGăSịNGăTRONGă

MI Nă PH

NGă TH Că Đ ă XÁCă Đ NHă V ă TRệă S ă C TRONGă M NGă

PHỂNăăPH I ...........................................................................................................15
3.1. Giới thiệu ........................................................................................................15
3.2. Phép bi n đổi Clark ........................................................................................16
3.3. Thuật toán xác đ nh v trí sự cố đối xứng trong m ng phân phối ..................17
3.4. Thuật toán xác đ nh v trí sự cố bất đối xứng trong m ng phân phối ............23
3.4.1. Mô phỏng sự cố bất đối xứng nhi u pha .................................................26
3.4.2. Mô phỏng sự cố một pha ch m đất ..........................................................26
3.5. nh h ởng của c m kháng sự cố ...................................................................27
3.6. K t luận ..........................................................................................................28
CH

NGă4: MỌăHỊNHăHịAăMỌăPH NGăVÀăXÁCăĐ NHăV ăTRệăS ăC ă

TRONGăM NGăPHỂNăPH I ............................................................................... 29
4.1. Giới thiệu cftool trong phần m m Matlab ......................................................29
4.1.1. Lý thuy t kỹ thuật hồi quy .......................................................................29
4.1.2. Giới thiệu công cụ Curve Fitting Tool trong Matlab ...............................29
4.2. Xây dựng mô hình và mô phỏng sự cố đối xứng trong m ng phân phối .......33
4.2.1. Đ ờng dây phân phối trục chính một t i cuối đ ờng dây .......................39
4.2.1.1. Mô hình ngắn m ch 3 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính một
t i cuối đ ờng dây. ..........................................................................................39
4.2.1.2. Mô hình ngắn m ch 2 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính một
t i cuối đ ờng dây. ..........................................................................................41

4.2.1.3. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trục
chính một t i cuối đ ờng dây. ........................................................................43
4.2.1.4. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trục
chính một t i cuối đ ờng dây. ........................................................................46
4.2.2. Đ ờng dây phân phối trục nhánh nhi u t i d c đ ờng dây. ....................48

viii


4.2.2.1. Mô hình ngắn m ch 3 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ nhất. ................................................................................................48
4.2.2.2. Mô hình ngắn m ch 3 pha trên đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ hai. ..................................................................................................51
4.2.2.3. Mô hình ngắn m ch 3 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ ba. ...................................................................................................53
4.2.2.4. Mô hình ngắn m ch 2 pha trên đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ nhất .................................................................................................55
4.2.2.5. Mô hình ngắn m ch 2 pha trên đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ hai. ..................................................................................................57
4.2.2.6. Mô hình ngắn m ch 2 pha trên đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ
nhánh thứ ba ....................................................................................................59
4.2.2.7. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ nhất ............................................................................62
4.2.2.8. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ hai ..............................................................................64
4.2.2.9. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ ba ...............................................................................67
4.2.2.10. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ nhất ............................................................................69
4.2.2.11. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên

tuy n dây rẽ nhánh thứ hai ..............................................................................71
4.2.2.12. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ ba. ..............................................................................73
4.2.2.13. Mô hình ngắn m ch 3 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính có
phân nhánh ......................................................................................................75

ix


4.2.2.14. Mô hình ngắn m ch một pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối
trục chính có phân nhánh. ...............................................................................76
4.2.2.15. Mô hình ngắn m ch hai pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trục
chính có phân nhánh. ......................................................................................76
4.2.3. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất trên đuờng dây phân phối trục chính
một t i cuối đ ờng dây với trở khánh 5Ω. ........................................................77
4.3. K t luận: .........................................................................................................78
CH

NGă5 ............................................................................................................. 79

K TăLU NăVÀăH

NGăPHÁTăTRI NăC AăĐ ăTÀI .................................... 79

5.1. K t luận nội dung thực hiện trong luận văn. ..................................................79
5.2. H ớng phát triển của đ tài. ...........................................................................80
TÀIăLI UăTHAMăKH O ...................................................................................... 81

x

M C L C CÁC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ ph ơng trình Telegrapher .................................................................5
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống đơn gi n ............................................................................7
Hình 2.3. Sơ đồ xác đ nh T .........................................................................................8
Hình 2.4. Sơ đồ ngắn m ch dựa trên x p chồng các thành phần ................................9
Hình 2.5. Mô hình đ ờng dây tham số rưi ................................................................10
Hình 3.1 Hệ thống phân phối hình tia .......................................................................15
Hình 3.3: Quan hệ giữa tần số thành phần chính của V1 khi xuất hiện sự cố 3 pha
đối xứngt i các v trí khác nhau trên phát tuy n chính. ............................................19
Hình 3.4. Sóngph n x Rmi và sóng lan truy n Ri.....................................................20
Hình 3.5: Phổ tần số của tín hiệu áp trên không V1 t i tr m máy bi n áp cho sự cố 3
pha t i các kho ng cách (a) 3.5 km, (b) 6.75 km, (c) 8 km, (d) 9.75 km, .................22
(e) 11 km và (f) 13.5 km từ tr m t ơng ứng. ............................................................22
Hình 3.6: Điện áp 3 pha khi xuất hiện sự cố 3 pha (a) và sự cố một pha trên phát
tuy n chính (b) ở kho ng cách 6 km. ........................................................................24
Hình 3.7: Phổ tần số của V1 và V0 trên phát tuy n chính ở kho ng cách 6 km ........24
Hình 4.1 Cửa sổ Workspace......................................................................................30
Hình 4.2. B ng dữ liệu hai bi n x, y .........................................................................30
Hình 4.3. Giao diện t o Curve Fitting Tool ..............................................................31
Hình 4.4. Cửa sổ Data ...............................................................................................31
Hình 4.5. Cửa sổ hàm toán h c trong Matlab ...........................................................32
Hình 4.6. Đồ th y = f(x) ...........................................................................................32
Hình 4.7. Mô hình nguồn xoay chi u 3 pha. .............................................................33
Hình 4.8. Mô hình đ ờng dây hình PI ......................................................................34
Hình 4.9. Mô hình t i 3 pha. .....................................................................................35

xi

Hình 4.10. Mô hình máy cắt ba pha ..........................................................................36
Hình 4.11. Mô hình hai máy cắt một pha ..................................................................36
Hình 4.12. Mô hình máy cắt một pha ch m đất và hai pha ch m nhau ....................37
Hình 4.13. Mô hình đo điện áp đầu nguồn tín hiệu VA, VB và VC............................37
Hình 4.14. Mô hình khối bi n đổi Clacke .................................................................38
Hình 4.15. Mô hình khối Continuos .........................................................................38
Hình 4.16. Mô hình khối t o sự cố ngắn m ch 3 pha ...............................................38
Hình 4.17. Mô hình ngắn m ch 3 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính ...........39
Hình 4.18. K t qu điện áp khi sự cố ngắn m ch ba pha ..........................................39
Hình 4.19a . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................40
Hình 4.19b . K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................40
Hình 4.20. Mô hình ngắn m ch 2 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính ...........41
Hình 4.22a . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................42
Hình 4.22b . K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................42
Hình 4.23. Mô hình ngắn m ch 1 pha trên đ ờng dây phân phối trục chính ...........43
Hình 4.24. K t qu điện áp một pha khi ngắn m ch 1 pha ch m đất .......................44
Hình 4.25a . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................44
Hình 4.25b . K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................44
Hình 4.26. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất trên đ ờng dây phân phối trục chính
...................................................................................................................................46
Hình 4.27. K t qu điện áp khi ngắn m ch hai pha ch m đất ...................................46
Hình 4.28a . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................47
Hình 4.28b . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................47
Hình 4.29. Mô hình ngắn m ch 3 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ nhánh
thứ nhất ......................................................................................................................48
Hình 4.30a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................49
Hình 4.30b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................49
Hình 4.31. Mô hình ngắn m ch 3 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ nhánh
thứ hai ........................................................................................................................51

xii


Hình 4.32b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................52
Hình 4.33. Mô hình ngắn m ch 3 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ nhánh
thứ ba .........................................................................................................................53
Hình 4.34a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................54
Hình 4.34b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................54
Hình 4.36a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................56
Hình 4.36b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ...................................................56
Hình 4.37. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m nhau trên đ ờng dây phân phối trên
tuy n dây rẽ nhánh thứ hai ........................................................................................57
Hình 4.38a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................58
Hình 4.38b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................58
Hình 4.39. Mô hình ngắn m ch 2 pha đ ờng dây phân phối trên tuy n dây rẽ nhánh
thứ ba .........................................................................................................................59
Hình 4.40b. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................60
Hình 4.41. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ nhất .......................................................................................................62
Hình 4.42a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................62
Hình 4.42b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................63
Hình 4.43. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ hai. ........................................................................................................64
Hình 4.44a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................65
Hình 4.44b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................65
Hình 4.45. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ ba ..........................................................................................................67
Hình 4.46a .K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................67
Hình 4.46b .K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................68

Hình 4.47. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ nhất .......................................................................................................69
Hình 4.48a . K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ...................................................70

xiii


Hình 4.48b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................70
Hình 4.49. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ hai .........................................................................................................71
Hình 4.50a. K t qu phân tích phổ d ới d ng bar ....................................................72
Hình 4.50b. K t qu phân tích phổ d ới d ng list ....................................................72
Hình 4.51. Mô hình ngắn m ch 2 pha ch m đất đ ờng dây phân phối trên tuy n dây
rẽ nhánh thứ ba ..........................................................................................................73
Hình 4.52a. k t qu mô phỏng d ới d ng bar ...........................................................74
Hình 4.52b. K t qu mô phỏng d ới d ng list ..........................................................74
Hình 4.53. Mô hình ngắn m ch 1 pha ch m đất với trở kháng �Ω đ ờng dây phân
phối trục chính ...........................................................................................................77

xiv


M C L C CÁC B NG
B ng 3.1. Xu h ớng tăng của DF với sự gia tăng kho ng cách sự cố từ nhánh đ n
tr m............................................................................................................................21
B ng 3.2: Những k t của phần ớc tính sự cố và v trí sự cố cho nhi u pha. ...........27
B ng 3.3: k t qu những phần ớc tính sự cố và v trí sự cố ch m đất (SLG). ........27
B ng 3.4: K t qu của v trí sự cố khi trở kháng là 15 Ω .........................................28
B ng 4.1. K t qu tính toán v trí của sự cố ngắn m ch 3 pha trên trục chính .........40
B ng 4.2. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 3 pha trên trục chính. .........41

B ng 4.3. K t qu tính toán v trí của sự cố ngắn m ch 2 pha trên trục chính .........42
B ng 4.4. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố hai pha ch m nhau trên trục
chính. .........................................................................................................................43
B ng 4.5. K t qu tính toán v trí của sự cố ngắn m ch 1 pha ch m đất trên trục
chính. .........................................................................................................................45
B ng 4.6. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 1 pha ch m đất trên trục
chính. .........................................................................................................................45
B ng 4.7. K t qu tính toán v trí của sự cố ngắn m ch 2 pha ch m đất trên trục
chính ..........................................................................................................................47
B ng 4.8. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố hai pha ch m đất trên trục
chính. .........................................................................................................................48
B ng 4.9. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 3 pha trên nhánh rẽ thứ
nhất. ...........................................................................................................................49
B ng 4.10. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 3 pha nhánh rẽ thứ nhất ....50
B ng 4.11. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 3 pha trên nhánh rẽ thứ
hai ..............................................................................................................................52
B ng 4.12. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 3 pha nhánh rẽ thứ hai. .....53
B ng 4.13. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 3 pha trên nhánh rẽ thứ
ba. ..............................................................................................................................54

xv


B ng 4.14. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 3 pha nhánh rẽ thứ ba .......55
B ng 4.15. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha trên nhánh rẽ thứ
nhất. ...........................................................................................................................56
B ng 4.16. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố nhánh rẽ thứ nhất. ............57
B ng 4.17. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha trên nhánh rẽ thứ
hai. .............................................................................................................................58
B ng 4.18. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố nhánh rẽ thứ hai. ..............59

B ng 4.19. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha trên nhánh rẽ thứ
ba. ..............................................................................................................................60
B ng 4.20. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố trên nhánh rẽ thứ ba. ........61
B ng 4.21. Giá tr vùng sự cố (DF) các nhánh của sự cố 2 pha ch m nhau. ............61
B ng 4.22. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 1 pha ch m đất trên
nhánh rẽ thứ nhất. ......................................................................................................63
B ng 4.23. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 1 pha ch m đất nhánh rẽ thứ
nhất. ...........................................................................................................................64
B ng 4.24. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 1 pha ch m đất nhánh
rẽ thứ hai....................................................................................................................65
B ng 4.25. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 1 pha ch m đất nhánh rẽ thứ
hai. .............................................................................................................................66
B ng 4.28. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha ch m đất nhánh
rẽ thứ nhất..................................................................................................................70
B ng 4.29. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 2 pha ch m đất nhánh rẽ thứ
nhất. ...........................................................................................................................71
B ng 4.30. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha ch m đất nhánh
rẽ thứ hai....................................................................................................................72
B ng 4.29. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 2 pha ch m đất nhánh rẽ thứ
hai. .............................................................................................................................73
B ng 4.32. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha ch m đất nhánh
rẽ thứ ba. ....................................................................................................................74

xvi


B ng 4.33. K t qu kiểm tra sai số xác đ nh v trí sự cố 2 pha ch m đất nhánh rẽ thứ
ba. ..............................................................................................................................75
B ng 4.34. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 3 pha trên trục chính
có phân nhánh. ..........................................................................................................75

B ng 4.35. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 1 pha ch m đất trên
trục chính có phân nhánh. .........................................................................................76
B ng 4.36. K t qu tính toán giá tr DF với sự cố ngắn m ch 2 pha ch m đất trên
trục chính có phân nhánh. .........................................................................................76
B ng 4.37. K t qu v trí sự cố khi trở kháng là 5Ω. ................................................77

xvii


DANH M C T

VI T T T

-

TW (Transient Wase): sóng quá độ

-

SLG (single line ground): sự cố 1 pha ch m đất

-

DMCF (dominant main component frequency): biên độ phổ tần số thành
phần chính

-

DSC (dominant subordinate component): biên độ phổ tần số thành phần phụ

-

DF (dominant frequency): giá tr vùng sự cố

xviii


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

CH

NG 1

GI IăTHI U
1.1. Tính cần thi t c a lu năvĕn
Hiện nay, với sự phát triển m nh của khoa h c công nghệnhu cầu sử dụng
năng l ợng ngày càng tăng trong đó năng l ợng điện đóng vai trò then chốt. Cho
nên, hệ thống điện ngày càng đ ợc phát triển mở rộng v nguồn cũng nh m ng
l ới truy n t i, phân phối.
Các khái niệm, tiêu chuẩn v tính liên tục, độ tin cậy, ổn đ nh trong hệ thống
có vai trò rất quan tr ng trong hệ thống điện hiện nay. Một trong những nguyên
nhân gây ra sự gián đo n trong khâu cung cấp điện cũng nh gây ra sự mất ổn đ nh
trong hệ thống là sự cố ngắn m ch trên đ ờng dây. Phát hiện nhanh chóng v trí sự
cố để k p thời khắc phục những sự cố này là rất quan tr ng trong việc duy trì vận
hành hệ thống điện tin cậy.
Khi x y ra sự cố ngắn m ch, việc tìm ki m v trí sự cố trên đ ờng dây phân
phối rất phức t p, đặc biệt trong những khu đông dân c hoặc trong những tuy n
cáp ngầm, đ a hình khó ti p cận, đ ờng dây b che khuất.

Phát hiện dấu v t sự cố là nguyên nhân gây ra sự cố trên thực t là đi u
không đơn gi n. Có những sự cố có thể dễ dàng nhận bi t đ ợc bằng mắt th ờng
nh những sự cố đứt dây dẫn hoặc dây chống sét, nh ng cũng có những sự cố khó
nhận bi t bằng mắt th ờng nh phóng điện qua chuỗi sứ, do dấu v t nhỏ khó phát
hiện bằng mắt từ d ới đất đặt biệt vào ban đêm. Hoặc với những tuy n cáp ngầm thì
không thể thấy đ ợc v trí ngắn m ch. Không phát hiện đ ợc dấu v t sự cố thì
không thể xác đ nh v trí cũng nh nguyên nhân gây ra sự cố để có thể k p thời đ a
ra k ho ch sửa chữa khắc phục lo i trừ nguyên gây ra sự cố.
Do đó, cần thi t ph i tìm ra v trí sự cố chính xác, nhanh chóng để đ a ra
ph ơng án sửa chữa và khôi phục l i cung cấp điện, gi m thiểu thời gian mất điện,
ti t kiệm đ ợc thời gian tìm ki m. Mục tiêu h ớng đ n của đ tài việc nghiên cứu
các ph ơng pháp xác đ nh v trí sự cố trên đ ờng dây phân phối.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

1


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Hiện nay, các ph ơng pháp xác đ nh v trí sự cố đ ợc phân thành các lo i:
ph ơng pháp dựa trên tổng trở, ph ơng pháp sóng truy n....Tuy nhiên các ph ơng
pháp này còn nhi u mặt h n ch nh độ chính xác ch a cao, tính kinh t thấp.
Trên cơ sở trình bày và phân tích các khuy t điểm của các ph ơng pháp xác
đ nh v trí sự cố đ ợc đ ngh , đ tài này sẽ đ xuất một ph ơng pháp mới xác đ nh
v trí sự cố dựa trên cơ sở ph ơng pháp truy n sóng (TW).
1.2. Nhi m v c a lu năvĕn
- Đánh giá tổng quan các ph ơng pháp xác đ nh v trí sự cố tr ớc đây

- Nghiên cứu ph ơng pháp phân tích d ng sóng sự cố trong mi n ph ơng
thức bằng cách sử dụng bi n đổi Clark để xác đ nh v trí sự cố ứng với các d ng sự
cố khác nhau.
- Xây dựng mô hình đ ờng dây phân phối một trục chính và một trục chính
có phân nhánh, t o các d ng sự cố ở các v trí sự cố khác nhau (3 pha, 2 pha ch m
nhau, 2 pha ch m nhau ch m đất, 1 pha ch m đất) trong môi tr ờng Matlab.
- Phân tích d ng sóng điện áp sự cố trong mi n ph ơng thức của m ng phân
phối để xác đ nh v trí ngắn m ch. Xây dựng các đặc tuy nquan hệ giữa tần số sóng
truy n với kho ng cách sự cố, làm cơ sở xác đ nh kho ng cách sự cố khi bi t tần số
sóng truy n.
- Đánh giá k t qu của ph ơng pháp, độ chính xác, kh năng áp dụng vào
thực t những vấn đ tồn t i ch a đ ợc khắc phục.
1.3. Ph m vi nghiên c u
- Nghiên cứu các lo i sự cố trên l ới điện phân phối và các ph ơng pháp xác
đ nh v trí sự có tr ớc đây.
- Đ xuất ph ơng pháp xác đ nh v sự cố trên cơ sở phân tích d ng sóng
truy n trong mi n ph ơng thức, xây dựng mô hìnhm ng phân phối điển hình và mô
phỏng các d ng sự cố ở các v trí sự cố khác nhau để đánh giá hiệu qu của ph ơng
pháp đ xuất.
1.4. Ph

ngăphápănghiênăc u

- Phép bi n đổi Clark.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

2

Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

- Mô hình hóa mô phỏng
- Kỹ thuật hồi quy
1.5.ăăĐi m m i c aăđ tài
Đ xuất ph ơng pháp phân tích sóng trong mi n ph ơng thức để xác đ nh v
trí sự cố trong m ng phân phối có độ chính xác cao hơn các ph ơng pháp tr ớc đây,
đồng thời việc ch lấy tín hiệu điện áp đầu nguồn để phân tích cũng là u điểm của
ph ơng pháp v mặt kinh t .
1.6. Giá tr th c ti n c aăđ tài
- K t qu nghiên cứu của đ tài có thể phục vụ cho việc đ nh v chính xác các
lo i sự cố trong m ng phân phối và nhanh chóng khôi phục cấp điện cho các phụ
t i.
- Sử dụng làm tài liệutham kh o cho các h c viên cao h c ngành kỹ thuật
điện, cho các viện nghiên cứu, các công ty điện lực trong công tác nhanh chóng xác
đ nh chính xác v trí sự cố trong m ng phân phối.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

3


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

CH
T NGăQUANăCÁCăPH

NG 2

NGăPHÁPăXÁCăĐ NHăV ăTRệăS ăC ăTRểNăH ă
TH NGăPHỂNăPH I

2.1 Gi i thi u h th ng phân ph i
V trí sự cố trong các hệ thống phân phối luôn luôn là quan tr ng cho việc
mang l i độ tin cậy trong cung cấp điện. Nó là nhiệm vụ đầy thách thức do tính chất
phức t p của hệ thống điện nh có nhi u phân nhánh rẽ, các đ ờng dây không đối
xứng, vận hành cao không cân bằng, và thời gian t i khác nhau. Ngoài ra, thông
th ờng trong hệ thống phân phối, các tín hiệu sự cố t o ra đ ợc ghi nhận ch t i
tr m bi n áp phát tuy n và v trí của sự cố cần đ ợc tính toán dựa trên các dữ liệu
đ ợc ghi. Do những khó khăn và sự khác biệt đ ợc đ cập dẫn đ n ph ơng pháp
xác đ nh v trí sự cố cho đ ờng dây truy n t i không thể đ ợc sử dụng trực ti p cho
các hệ thống phân phối. Vì vậy, các ph ơng pháp khác nhau đư đ ợc đ xuất cho v
trí sự cố trong các hệ thống phân phối. Nói chung, các ph ơng pháp xác đ nh v trí
sự cố có thể đ ợc chia thành hai lo i chính: ph ơng pháp ph ơng pháp trở kháng
[1-7] và ph ơng pháp sóng ch y [8-19].
2.2 T ngăquanăcácăph
2.2.1 Ph

ngăphápăxácăđ nh v trí s c

ngăphápăxácăđ nh v trí s c d a vào t ng trở

Ph ơng phápdựa trên việc đo trở kháng từ đầu relay đ n v trí sự cố sau khi
x y ra ngắn m ch và k t hợp với các tín hiệu đo đ c đ ợc sử dụng tần số l ới điện
trong kho ng thời gian sau sự cố và tính toán các ph ơng trình vi phân đ ờng dây
nên k t qu phụ thuộc vào các y u tố nh điện trở ngắn m ch, t i của đ ờng dây,

thông số nguồn [2]
Sau đây là một số ph ơng pháp xác đ nh v trí sự cố dựa trên tổng trở:
-

Ph ơng pháp ph ơng trình Tegrapher

-

Ph ơng pháp Takagi

-

Ph ơng pháp sử dụng thành phần thứ tự không với góc đ ợc hiệu ch nh

-

Ph ơng pháp dựa trên đ ờng dây tham số rãi

HVTH: Lê Th Thùy Trang

4


Luận văn th c sĩ

-

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Ph ơng pháp x p chồng các thành phần (superimposed components)

2.2.1.1. Ph

ngăphápăph

ngătrìnhăTegrapher

Ph ơng pháp này dựa vào đặc tính điện áp và dòng điện là hàm theo kho ng
cách của đ ờng cáp và thời gian. Những thông số này có quan hệ với thông số của
đ ờng dây do đó g i là ph ơng trình Tegrapher.
i
v
 l   Ri
t
x

(2.1)

v i
  Gv
x t

(2.2)

C

Với R, l, G, C lần l ợc là điện trở, điện c m, điện dẫn và điện dung của
đ ờng dây trên một đơn v chi u dài.

Hình 2.1. Sơ đồ ph ơng trình Telegrapher

Có thể gi i ph ơng trình trên bằng các đi u kiện biên nh hình trên với việc
thay th
Z C  ( R  jl )(G  jC )

(2.3)

  ( R  jl ) x(G  jC )

(2.4)

V0 = VR và I0 = IR

(2.5)

Cách gi i thích:
ZC sinh(x) VR 
Vx   cosh(x)

 I  sinh(x) / ZC
cosh(x)   I R 
 x 

HVTH: Lê Th Thùy Trang

5

(2.6)


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Với đi u kiện của đầu gởi, VL = VS và IL = VS (L là tổng chi u dài) lời gi i
là:
 ZC sinh( L  x) VS 
Vx   cosh( L  x)
 I   sinh( L  x) / ZC
cosh(L  x)   I S 
 x 

(2.7)

Với việc ngắn m ch x y ra t i điểm F cách đầu nhận D km. Đ ờng dây do
đó đ ợc chia thành hai phần đồng nhất. Phần đầu từ đầu phát tới F, SF có chi u dài
(L-D) km. Phần thứ hai từ đầu nhận đ n F, RF có chi u dài D km. Hai phần đ ờng
dây này có thể coi nh hai đ ờng cáp hoàn ch nh. Nghĩa là điện áp t i bất kỳ điểm
nào trên đ ờng cáp cũng là hàm của điện áp và dòng điện t i cuối đ ờng dây trong
tr ng thái bình th ờng. Hơn nữa điểm ngắn m ch t i F đ ợc thể hiện qua hai dữ liệu
(VS, IS) và (VS , IS) là t ơng đ ơng. Do đó, từ hai ph ơng trình trên, điện áp t i
điểm ngắn m ch cách đầu cuối D km có thể diễn t nh sau:
VF  cosh(D)VR  Z C sinh(D) I R

(2.8)

VF  cosh( ( L  D))VS  Z C sinh( ( L  D)) I S

(2.9)
Với VF là điện áp t i F, gi i ph ơng trình trên cho k t qu kho ng cách D
nh sau:

D

1



tanh 1 ( A / B)

Với A  cosh(L)VS  Z C sinh(L) I S  VR
B  I R Z C  sinh(L)VS  Z C cosh(L) I S

u điểm:

(2.10)
(2.11)
(2.12)

- Mô phỏng và thí nghiệm thực t , trực quan rõ ràng.
- K t qu thực hiện mô phỏng tốt.
Nh ợc điểm:
- Phụ thuộc vào đi u kiện thực t , nên độ chính xác khó xác đ nh
- Sai số do thi t b đo,so với mô hình thực t độ chính xác không cao.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

6


Luận văn th c sĩ

2.2.1.2.Ph

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

ngăphápăTakagi

Ph ơng pháp này yêu cầu dữ liệu tr ớc và trong khi có sự cố, dùng các thành
phần thứ tự để gi i quy t vấn đ xác đ nh v trí sự cố. Ph ơng pháp này đ ợc trình
bày nh sau:

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống đơn gi n
Từ hình 2.2, ta có:
VS  m.Z1L .I  RF .I F

(2.13)

Với: Điện áp nút VS.
Ph ơng pháp này sử dụng dòng x p chồng để tìm ra mối quan hệ với IF
I Sup  I  I Pr e

(2.14)

Với:
I: dòng lúc có sự cố
Ipre: dòng tr ớc lúc có sự cố
*
Nhân hai v cho I Sup
và giữ l i phần o ta đ ợc:

*

*
*
Imag( I Sup
VS) = imag (Z1LIS I Sup
)m + RF imag(IF I Sup
)

m



*
.VS
imag I Sup



imag I

*
Sup



.Z1L .I S



(2.15)

(2.16)

Ph ơng pháp Takagi thành công chính là góc của IS và góc IF gần bằng nhau.
Đối với một hệ thống đồng nhất lý t ởng là những góc này giống nhau. N u giữa
góc IS và góc IF tăng lên thì sai số trong ớc tính v trí sự cố cũng tăng lên.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

7


Luận văn th c sĩ

2.2.1.3. Ph

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

ngă phápă sử d ng thành phần th

ch nh (d a trênăph

t

không v iă gócă đ

c hi u

ngăphápăTakagi)

Ph ơng pháp này không cần dữ liệu tr ớc sự cố và cho phép hiệu ch nh góc

n u bi t đ ợc trở kháng nguồn. Dòng thứ tự không có thể đ ợc đi u ch nh với góc
 để c i thiện việc ớc tính v trí sự cố
I m (VS .(3.I 0 S ) * .e  j
m
I m ( Z1L .I S .(3.I 0 S ) * .e  j

(2.17)

Góc  đ ợc ch n sẽ có giá tr cho 1 v trí sự cố d c theo đ ờng dây.

Hình 2.3. Sơ đồ xác đ nh T
Z  Z 0L  Z 0R
IF
 A
 0S
3.I RS (1  m).Z 0 L  Z 0 L

(2.18)

u điểm:
-

Gi i quy t các vấn đ tính toán v trí sự cố trên m ng hình tia.

Nh ợc điểm:
- Ch a gi i quy t vấn đ

ớc l ợng v trí sự cố phức t p trên nhánh có t i rẽ

nhánh

-

Ch a xác đ nh chính xác sự cố khi có nhi u tuy n dây song song.

-

Số lần lập lớn và phức t p trong tính toán điểm sự cố.

2.2.1.4. Ph

ngăphápăphápăx p ch ng các thành phần [6]

Ph ơng pháp ớc tính v trí sự cố đ ờng dây phân phối hình tia có các t i rẽ
nhánh. Các điện áp x p chồng đ ợc tính toán. Điện áp này sau đó đ ợc đ a vào t i

HVTH: Lê Th Thùy Trang

8


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

các điểm có sự cố gi đ nh để kiểm tra dòng trong các pha khác nhau. Khi điểm sự
cố đ ợc xác đ nh thì dòng ch y vào các pha không có sự cố sẽ đ t đ n giá tr gần
bằng không:

Hình 2.4. Sơ đồ ngắn m ch dựa trên x p chồng các thành phần
V fa (  ) 

ZS



V fb (  )     Z m
V fc (  ) 
 Z m



Zm
ZS
Zm

Z m   I Sa  VSa 
Z m   I Sb   VSb 
Z S   I Sc  VSc 

(2.19)

 là v trí sự cố đ ợc gi đ nh, Z m và Z S lần l ợc là kháng trở hỗ c m và của mỗi

pha trên một đơn v chi u dài VS và I S điện áp dòng và dòng tổng đo đ ợc.
Điện áp x p chồng t i điểm sự cố gi đ nh nh sau:



 

[V fa' ,b,c ( )]  V fa,b,c ( )  V fa,b,c ( ss) ( )



(2.20)

Điện áp và dòng điện x p chồng t i điểm đo đ t nh sau:



 



(2.21)



 



(2.22)

[VSa' ,b,c ]  VSa,b,c  VSa,b,c ( ss)
'
[ I Sa
,b ,c ]  I Sa,b ,c  I Sa,b ,c ( ss)

Ngoài ra tính đ ợc dòng x p chồng t i điểm cuối đ ờng dây:
'

 I Ra
 
ZS
 '  

 I Rb   ( L   )  Z m
' 
 I Rc

 Z m
  

Zm
ZS
Zm


Zm 


Z m   Z SR 

Z S 

L là chi u dài đ ờng dây,

Z SR  là ma trận thể hiện cho nguồn từ xa,

HVTH: Lê Th Thùy Trang

9

1

V fa' 
 ' 
V fb 
V fc' 
 

(2.23)


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

 v trí sự cố gi đ nh đ ợc lặp nhi u lần cho đ n khi tìm đ ợc giá tr dòng

pha không sự cố nhỏ nhất, điểm này ứng với v trí sự cố thực t .
Dòng x p chồng t i điểm sự cố:

I

'
fa ,b ,c

  I

'

Sa,b ,c

  I

'
Ra ,b ,c


(2.24)

u điểm:
-

Gi i quy t đ ợc vấn đ tính toán phức t p với tuy n dây có nhi u t i rẽ

-

Mô phỏng thí nghiệm thực t , trực quan rõ ràng.

nhánh.
Nh ợc điểm:
-

Số lần lặp lớn, phức t p trong tính toán điểm sự cố.

-

Sai số lớn phụ thuộc nhi u vào điện trở ngắn m ch.

-

Ch a xác đ nh chính xác sự cố khi có nhi u tuy n dây song song.

2.2.1.5. Ph

ngăphápăd aătrênămôăhìnhăđ

ng dây tham s rãi

Việc xác đ nh v trí sự cố có thể đ ợc thực hiện dựa trên mô hình đ ờng dây
tham sốrãi Hình 2.5 biểu diễn mô hình sự cố một pha t i v trí F với kho ng cách x
(cách đầu S) và tổng chi u dài đ ờng dây là l, đo đ c đ ợc điện áp t i mổi đầu cuối
đ ờng dây là VS/IS và VR/IR.

Hình 2.5. Mô hình đ ờng dây tham số rưi
VF  Cosh(x)VS  Z 0 sinh(x) I S

HVTH: Lê Th Thùy Trang

10

(2.25)


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

VF  cosh( (1  x))VR  Z 0 sinh( (1  x)) I R

Với Z 0 

(2.26)

Z
tổng trở đặc tính và hằng số tuy n tính   ZY ; Z ( / km)
Y

tổng trở đ ờng dây, Y (1 / km) tổng dẫn đ ờng dây, từ ph ơng trình (2.1) và (2.2)
khử bỏ VF thu đ ợc ph ơng trình tính toán kho ng cách sự cố x:
x  [tanh 1 ( B / A)] / 

(2.27)

A  cosh(l ) I R  sinh(l )VR  Z 0 I S

(2.28)

B  cosh(l )VR  sinh(l ) I R  VS

(2.29)

Ph ơng trình (2.27) yêu cầu bi t thêm tham số đ ờng dây và giá tr phức
điện áp/dòng điện.Bất kỳ ớc tính v trí sự cố nào sử dụng ph ơng trình (2.27) đi u
độc lập với điện trở sự cố và tổng trở của nguồn hệ thống.Bên c nh đó, gi i thuật
này dựa trên mô hình đ ờng dây tham số rãi bao gồm các nh h ởng của điện dung,
nên thích hợp áp dụng đ ờng dây dài. Ph ơng pháp này có thể áp dụng trực ti p
cho đuờng dây 3 pha. Khi đó ph ơng trình (2.25) và (2.26) đ ợc biểu diễn theo các
d ng ma trận xuất phát từ mối quan hệ giữa đầu phát và đầu nhận:
VF  ASVS  BS I S

(2.30)

VF  ARVR  BR I R

(2.31)

Tuy nhiên, đối với đ ờng dây bất đối xứng hay đ ờng dây hoán v , sử dụng
phép phân tích bi n đổi model có thể là cần thi t. Các ma trận của đ ờng dây không
hoán v trong các bi n pha có thể đ ợc chéo hóa bằng cách chuyển đổi thành các
tham số model từ ph ơng pháp giá tr riêng, vector riêng.
Ph ơng pháp tìm ma trận vector riêng của ZY là Te và YZ là Ti. Theo cách
này, điện áp và dòng điện từ mỗi đầu cuối đ ợc bi n đổi:
VSm  VS1,VS 2 ,VS 3   Te1 .VS

(2.32)

I Sm  I S1, I S 2 , I S 3   Te1 .I S

(2.33)

T

T

HVTH: Lê Th Thùy Trang

11

Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Với m = 1, 2 và 3. Với mỗi model có một cặp ph ơng trình một pha là (2.32)
và (2.33). Vì vậy, có ba cặp ph ơng trình t ơng ứng với mode 1, 2, 3 cho đ ờng
dây 3 pha. Ch n bất kỳ một hoặc nhi u mode, một cặp ph ơng trình đ ợc sử dụng
để ớc tính v trí sự cố:





x  tanh 1 ( Bm / Am ) / m

(2.34)

Am  Z m cosh(m1) I Rm  sinh(m1)VRm  Z m I Sm

(2.35)

Bm  Z m cosh(m1)VRm  sinh(m1) I Rm  VSm

(2.36)

Trong ph ơng trình (2.35) và (2.36), Zm và m là tổng trở đặc tr ng và hằng
số truy n của đ ờng dây cho bất kỳ các model, đ ợc tính toán từ ma trận tổng trở Z
và tổng dẫn Y của đ ờng dây, các ma trận vectơ riêng Te và Ti đ ợc sử dụng xác
đ nh v trí sự cố.
1 

1 1

Ti  Te  1 0  2
1  1 1 

(2.37)

Trong tr ờng hợp n u sử dụng ma trận vector riêng xấp x ph ơng trình
(2.37) cho đ ờng dây truy n t i không hoán v thì sai số sẽ tăng.Tùy thuộc vào điện
trở sự cố, sai số có thể đáng kể và không chấp nhận đ ợc.
2.2.2.ăPh

ngăphápăxungăph năx ăTDRă(TimeăDomainăReflection)

T i nơi giao nhau của hai môi tr ờng truy n khác nhau , sóng truy n đ n sẽ
sinh ra mô ̣t song phản xa ̣ va truyên ng ơ ̣c trở la ̣i môi tr ơng ban đâu

. Nguyên ly

này đư đ ợc ứng dụng trong ph ơng pháp Time Domain Reflection với môi tr ờng
tơi truyên la đâu mô ̣t dây dẫn va môi tr ơng tơi la nơi gian đo n của đ ờng dây khi
ngăn ma ̣ch , nơi giao nhau của hai môi tr

ờng chinh la điể m xuât hiê ̣n s ̣ cô ngăn

m ch.
Để xac đinh
̣ vi ̣tri s ̣ cô , mô ̣t xung ap đ ơ ̣c phat vao trong dây truyên dẫn ,
khi gă ̣p vi tri
̣ s ̣ cô thi sẽ xuât hiê ̣n xung phản xa ̣ hôi vê. D ạ vao đô ̣ lơn va goc pha

hôi, có thể xác đ nh đ ợc v trí sự cố trên l ới . Ph ơng phap nay gân giông nguyên
lí ho t động của rada chủ động.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

12


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Để đảm bảo đô ̣ chinh xac cho viê ̣c xac đinh
̣ vi tri
̣ s

ự cố , ph ơng phap yêu

câu găn thêm mô ̣t đ ơng dây cha ̣y song song lam tham chiêu cho đ ơng dây truyên
dẫn.
Đây la ph ơng phap đ ơ ̣c ng du ̣ng lâu đơi nhât trong cac ph ơng phap xac
đinh
̣ vi ̣tri s ̣ cô .Tuy nhiên, ngày nay ph ơng phá p nay đã không con đ ơ ̣c s ̉ du ̣ng
nhiêu vi nh ̃ ng u nh ơ ̣c điể m ma ph ơng phap nay đang co .
u điể m c ủa ph ơng pháp này làcho kêt quả xác đ nh v trí sự cố t ơng đối
chính xác đôi vơi cac đ ơng dây khôn g co ho ặc có ít mối nối và cá c đ ơng dây
ngăn.
Nh ơ ̣c điể m c ủa ph ơng phap nay là độ chính xác thấp đôi vơi cac đ ơng dây
dài hay có nhi u mối nối.
2.2.3. Ph

ngăphápăxungădòngăICMă(ImpulseăCurrentăMethod)

Nhăm khăc phu ̣c nh ̃ ng nh ơ ̣c điể m của ph ơng pháp xung ph n x TDR ,
mô ̣t ph ơng phap mơi đ ơ ̣c đ a ra để tâ ̣n du ̣ng cac u điể m của TDR đo chinh la
ph ơng phap xung dong điê ̣n ICM (Impulse Current Method ). Ph ơng phap nay đê
xuât ph ơng an đ a mô ̣t xung dong điê ̣n vao l ơi điê ̣n truyên dẫn thay vi mô ̣t xung
áp nh ph ơng pháp TDR.
Xung dong điê ̣n co bản chât la dong cac ha ̣t chuyể n dơi co h ơng nên rât it
b nh h ởng bởi môi tr ờng bên ngoài . Ngoài ra, dòng điện phát đi sẽ ít b suy hao
trên đ ơng truyên dẫn vì phát đi bao nhiêu thì thu l i bấy nhiêu , ch khác nhau v
d ng sóng do cấu trúc l ới điện và sự cố l ới gây ra .
Nguyên tắc cơ b n dựa vào máy phát xung cao th để t o ra phóng điện t i
điểm sự cố.Quá trình xẽ gây ra một sóng dòng điện quá độ ch y từ điểm sự cố đ n
máy phát xung, việc lặp l i kho ng xung dựa vào kho ng cách của sự cố. Do xung
quá độ có biên độ lớn nên mức độ chính xác của ph ơng pháp này là khá cao.
u điểm của ph ơng pháp này là ít b tác động của từ tr ờng bên ngoài đ ờng
truyên tải , không bi suy
hao khi đi qua cac môi nôi của cac đ ơng dây va co thể ap
̣
dụng cho các đ ờng dây truyên tải đ ơng dai.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

13


Luận văn th c sĩ

GVHD: PGS. TS. Quy n Huy Ánh

Nh ơ ̣c điể m c ủa ph ơng pháp này là ph i phát xung dòng vào l ới điện phân
phôi nên phải co thiêt b chuyên dụng để làm việc , ch có thể làm việc khi l ới điện
không hoa ̣t đô ̣ng, giá thành cao.

HVTH: Lê Th Thùy Trang

14