Nhận dạng các hiện tượng quá độ điện từ bằng wavelet và áp dụng cho hệ thống điện việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.99 MB, 252 trang )
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1.1
Giới thiệu
1
1.2
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án
3
1.3
Phạm vi nghiên cứu
4
1.4
Phương pháp nghiên cứu
5
1.5
Ưu điểm của phương pháp nghiên cứu
5
1.6
Đánh giá kết quả thực hiện của luận án
5
1.7
Bố cục của luận án
6
CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN BÀI TOÁN QUÁ ĐỘ & KỸ THUẬT WAVELET
ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1
Giới thiệu
8
2.2
Wavelet và phép phân tích đa giải
8
2.3
Tính chất hàm Wavelet
9
2.4
Tính hiệu quả của hàm Wavelet
9
2.5
Tổng quan & đặt vấn đề cho luận án
11
2.6
Kết luận
18
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT WAVELETS TRONG NHẬN DẠNG
HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐỘ
3.1
Tổng quan về các hiện tượng quá độ
19
3.2
Phân tích Wavelet và ứng dụng trong tính tốn hiện tượng q độ
20
3.3
Phân loại hiện tượng quá độ điện từ
39
3.4
Đánh giá & so sánh việc phân loại
46
3.5
Kết luận
49
CHƯƠNG 4: GIẢI TÍCH WAVELET TRONG TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH
HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐỘ
4.1
Đặt vấn đề
51
4.2
Các phương pháp số phân tích quá độ
53
4.3
Giải thuật dựa trên kỹ thuật Wavelet
61
4.4
Kết luận
75
ix
CHƯƠNG 5:
ỨNG DỤNG WAVELET TÍNH TỐN Q ĐỘ LƯỚI ĐIỆN MẪU
5.1
Giới thiệu tổng quan
76
5.2
Tính tốn mạch điện
76
5.3
Tính tốn mơ hình đường dây truyền tải
87
5.4
Tính tốn q độ hệ thống điện trong miền thời gian
98
5.5
Kết luận
109
CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN
MIỀN NAM-VIỆT NAM
6.1
Đặt vấn đề
110
6.2
Ứng dụng hệ thống điện miền nam
110
6.3
Kết luận
133
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN
Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển ___________________________135-137
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - BẢNG BIỂU
Hình 1.1
: Phân loại các hiện tượng quá độ theo khoảng tần số ___________
02
Hình 2.1
: Ứng dụng của kỹ thuật Wavelet trong hệ thống điện___________
11
Hình 2.2
: Tỉ lệ ứng dụng kỹ thuật Wavelet trong hệ thống điện__________
11
Hình 3.1
: Phân tích Wavelet như hai bộ lọc tần số cao và thấp______________
24
Hình 3.2
: Kỹ thuật Wavelet phân tích sóng nhiễu bậc 2_________________ 24
Hình 3.3
: Kỹ thuật Wavelet phân tích sóng nhiễu bậc 2_________________ 25
Hình 3.4a,b,c: Dạng sóng sin, sự phân bố năng lượng______________________ 26
Hình 3.5a,b,c: Kết quả phân tích đóng trạm tụ bù cách ly___________________
28
Hình 3.6a,b,c : Kết quả phân tích đóng trạm tụ bù song song________________ 28
Hình 3.7a,b,c : Kết quả phân tích phóng điện trước trong trạm tụ bù__________ 30
Hình 3.8a,b,c : Kết quả phân tích phóng điện trở lại trong trạm tụ bù__________ 31
Hình 3.9a,b,c : Kết quả phân tích sự tăng áp khi đóng tụ bù_________________ 32
Hình 3.10a,b,c: Kết quả phân tích sự méo dạng sóng do họa tần______________ 32
Hình 3.11a,b,c: Kết quả phân tích sự méo dạng sóng do sụt điện áp____________ 33
Hình 3.12a,b,c : Kết quả phân tích sự méo dạng sóng do tăng điện áp___________ 34
Hình 3.13a,b,c: K.quả p.tích do mất điện biên độ khác khơng_________________ 35
Hình 3.14 a,b,c: K.quả p.tích do mất điện biên độ bằng khơng________________ 35
Hình 3.15 a,b,c: Kết quả phân tích chập chờn điện áp_______________________ 36
Hình 3.16 : Phân bố năng lượng của 6 hiện tượng quá độ và sine chuẩn______ 38
Hình 3.17 : Phân bố năng lượng của 5 hiện tượng đóng cắt trạm tụ_________ 39
Hình 3.18 : Mơ hình mạng nơ rơn xác suất phân loại nhiễu_______________
41
Hình 3.19 : Tập luật của hệ thống lơ-gic mờ____________________________ 42
Hình 3.20 : Biến FIS ngõ ra (hàm thành viên gaussmf )______________________ 42
xi
Hình 3.21a : 22 luật mạng nơ-rơn lơ-gic mờ trước khi huấn luyện mạng______
45
Hình 3.21b : Ngõ ra của mạng neuro-fuzzy sau khi huấn luyện mạng_________ 45
Hình 3.22 : 256 luật của mạng nơ-rơn lơ-gíc mờ sau khi huấn luyện mạng ___ 46
Hình 3.23 : Đề xuất p.pháp nhận dạng và đánh giá quá trình quá độ điện từ___ 48
Hình 4.1
: Tổng hợp các phương pháp tính tốn q độ__________________ 52
Hình 4.2
: Giải thích về đồ thị của phương pháp Euler cải tiến____________ 53
Hình 4.3
: Qui tắc hình thang ______________________________________ 57
Hình 4.4
: Hàm tỉ lệ ߮ሺݐሻ__________________________________________ 62
Hình 4.5
: Hàm tỉ lệ trên biên ߮ ሺݐሻ_________________________________ 63
Hình 4.6
: Hàm wavelet ߰ሺݐሻ______________________________________ 63
Hình 4.7
: Hàm wavelet trên biên ߰ ሺݐሻ_______________________________ 64
Hình 4.8
: Hàm spline biên ߟଵ ሺݐሻ_____________________________________ 66
Hình 4.9
: Hàm spline biên ߟଶ ሺݐሻ_____________________________________66
Hình 4.10 : Hàm spline biên ߰ ______________________________________ 66
Hình 4.11 : Cấu trúc chung của thiết bị k trong phương trình hệ thống_______ 73
Hình 4.12 : Lưu đồ giải mạng điện trong miền Wavelet___________________ 73
Hình 4.13 : Lưu đồ TT Wavelet cho hệ thống phương trình vi tích phân_____ 74
Hình 5.1a : Sơ đồ mạch điện RLC___________________________________ 76
Hình 5.1b : Mạch điện RLC mơ phỏng simulink – Matlab________________
77
Hình 5.1c : Điện áp và dòng điện theo phương pháp Runge-Kutta __________ 77
Hình 5.1d : Điện áp và dịng điện theo phương pháp Wavelet ______________ 77
Hình 5.1e : So sánh điện áp theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet ___ 78
Hình 5.1f
: So sánh dòng điện theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet_ 78
Hình 5.1g : Kết quả mơ phỏng i(t) và Vc(t) bằng Simulink-Matlab _________ 79
xii
Hình 5.2a : Sơ đồ mạch điện RLC___________________________________ 80
Hình 5.2b : Đặc tính phi tuyến từ thơng – dịng điện của điện cảm L ________ 80
Hình 5.2c : Mạch điện RLC mơ phỏng simulink – Matlab ________________ 81
Hình 5.2d : Điện áp và dòng điện theo phương pháp Runge-Kutta __________ 81
Hình 5.2e : Điện áp và dịng điện theo phương pháp Wavelet ______________ 81
Hình 5.2f
: So sánh điện áp theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet ___ 82
Hình 5.2g : So sánh dòng điện theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet_ 82
Hình 5.2h : Kết quả mơ phỏng i(t) và Vc(t) bằng Simulink-Matlab _________ 83
Hình 5.3a : Sơ đồ mạch điện RL____________________________________
84
Hình 5.3b : Đặc tính phi tuyến từ thơng – dịng điện của điện cảm L ________ 84
Hình 5.3c : Mạch điện RL mô phỏng simulink – Matlab _________________ 85
Hình 5.3d : Điện áp và dịng điện theo phương pháp Runge-Kutta __________ 85
Hình 5.3e : Điện áp và dịng điện theo phương pháp Wavelet ______________ 85
Hình 5.3f
: So sánh điện áp theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet ___ 86
Hình 5.3g : So sánh dịng điện theo 2 phương pháp Runge-Kutta và Wavelet_ 86
Hình 5.3h : Kết quả mơ phỏng i(t) và VL(t) bằng Simulink-Matlab _________ 86
Hình 5.4a : Thể hiện ma trận tổng trở đặc tính ở dạng mạch điện_________
90
Hình 5.4b : Sơ đồ khối của mạch RLC thể hiện ma trận tổng trở đặc tính___
92
Hình 5.4c : Sơ đồ mạch RLC biểu diễn các phần ma trận_______________
92
Hình 5.4d : Sơ đồ hệ thống điện cho nghiên cứu q độ đóng cắt___________ 97
Hình 5.4e : So sánh phần thực tổng dẫn giữa 2 pha a and b_______________
Hình 5.4f
97
: So sánh phần ảo tổng dẫn giữa 2 pha a and b_________________ 97
Hình 5.4g : Điện thế pha “a ” trong q trình đóng đóng thời 3 pha_________ 98
Hình 5.4h : Điện thế pha “a” khi đóng 1 pha “a” vào lưới điện____________ 98
xiii
Hình 5.5a : Lưu đồ giải thuật FWCM bài tốn q độ trong HTĐ__________ 102
Hình 5.5b : Lưu đồ mơ phỏng trong miền thời gian _____________________ 103
Hình 5.5c : Sơ đồ hệ thống điện 3 nút _______________________________ 104
Hình 5.5d : Điện áp tại 3 nút (p.u) theo phương pháp Wavelet _____________ 104
Hình 5.5e : Hệ thống điện 9 nút ____________________________________ 106
Hình 5.5f
: So sánh điện áp tại nút số 7 theo 2 phương pháp_______________ 106
Hình 5.5g : Điện áp tại 9 nút (p.u) theo phương pháp Wavelet _____________ 108
Hình 6.1
: Sơ đồ hệ thống điện miền Nam 2015_______________________ 111
Hình 6.2a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 112
Hình 6.2b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 112
Hình 6.2c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 113
Hình 6.2d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 113
Hình 6.2e : Phân tích Wavelet mức năng lượng điện áp 3 pha ________________ 113
Hình 6.2f
: Phân tích Wavelet mức năng lượng dịng điện 3 pha _______________ 114
Hình 6.3a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mô phỏng___________________ 114
Hình 6.3b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 115
Hình 6.3c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 115
Hình 6.3d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha__________________________ 115
Hình 6.3e : Phân tích Wavelet mức năng lượng điện áp 3 pha_________________ 116
Hình 6.3f
: Phân tích Wavelet mức năng lượng dịng điện 3 pha ______________ 116
Hình 6.4a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 117
Hình 6.4b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 117
Hình 6.4c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 117
Hình 6.4d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 118
xiv
Hình 6.4e : Phân tích Wavelet mức năng lượng điện áp 3 pha ________________ 118
Hình 6.4f
: Phân tích Wavelet mức năng lượng dịng điện 3 pha_______________ 119
Hình 6.5a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 120
Hình 6.5b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 120
Hình 6.5c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 120
Hình 6.5d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha ________________________ 121
Hình 6.5e : Phân tích Wavelet mức năng lượng điện áp 3 pha ________________ 121
Hình 6.5f
: Phân tích Wavelet mức năng lượng dịng điện 3 pha ______________ 122
Hình 6.6a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 123
Hình 6.6b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 123
Hình 6.6c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 123
Hình 6.6d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 124
Hình 6.6e : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 124
Hình 6.7a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 125
Hình 6.7b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 125
Hình 6.7c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 126
Hình 6.7d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 126
Hình 6.8a : Sơ đồ hệ thống điện 550-220kV mơ phỏng___________________ 127
Hình 6.8b : Thơng số thời gian mơ phỏng _____________________________ 127
Hình 6.8c : Thơng số điện trở ngắn mạch _____________________________ 128
Hình 6.8d : Dạng sóng điện áp khi sự cố 3 pha _________________________ 128
Hình 6.9
: Mơ hình mạng nơ rơn phân loại sự cố_______________________ 119
Hình 6.10a : Sơ đồ hệ thống điện cho nghiên cứu q độ đóng cắt ___________ 133
Hình 6.10b : So sánh phần thực 2 pha a and b___________________________ 133
xv
Hình 6.10c : So sánh phần ảo 2 pha a and b_____________________________ 134
Hình 6.10d : Đóng khơng tải đường dây 220kV Nhà Bè- Phú Mỹ____________ 134
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1
: Tóm tắt q trình q độ _________________________________ 20
Bảng 3.2
: Kết quả so sánh 3 hệ thống phân loại________________________ 46
Bảng 5.1a : Sai số điện áp lớn nhất 3 phương pháp với ATP-EMTP, 3 nút____ 105
Bảng 5.1b : So sánh thời gian tính tốn, tốc độ hội tụ 3 phương pháp ___________ 105
Bảng 5.2a : Sai số điện áp lớn nhất 3 phương pháp với ATP-EMTP, 9 nút____ 107
Bảng 5.2b : So sánh thời gian tính tốn, tốc độ hội tụ 3 phương pháp ___________ 108
Bảng 6.1
: Kết quả phân loại nhiễu bằng mạng Nơ ron___________________ 130
xvi
GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
Trong phần mở đầu, giới thiệu luận án được trình bày với các tiểu mục sau:
Đặt vấn đề;
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án;
Phạm vi nghiên cứu;
Điểm mới của luận án;
Giá trị thực tiễn của luận án.
1. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1.1 Giới thiệu
Hiện tượng quá độ điện từ là sự thay đổi đột ngột các giá trị điện áp hoặc dòng
điện của mạch điện hoặc mạng lưới điện. Sự thay đổi này một phần do thao tác thiết
bị đóng cắt hoặc do sự cố xảy ra. Thời gian diễn ra quá độ rất ngắn, chiếm tỉ lệ nhỏ
so với thời gian vận hành của mạng điện. Tuy nhiên, các giai đoạn diễn ra quá độ là
cực kỳ quan trọng đối với các phần tử mạng điện vận hành với điện áp và dòng điện
cực lớn. Điều này có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị, thiết bị không khởi động, ngừng
hoạt động nhà máy, hoặc mất điện cả thành phố. Do đó, nghiên cứu các tính chất của
hiện tượng quá độ là cần thiết để hiểu đầy đủ về tính chất của các mạch điện cũng
như lưới điện [1].
Hiện tượng quá độ điện từ liên quan sự phân bố năng lượng điện cơ và năng
lượng điện trường trong các thiết bị điện. Trong điều kiện vận hành bình thường, với
cấu hình mạch điện hoặc lưới điện không đổi và phụ tải là hằng số, sự trao đổi các
dạng năng lượng này khơng được mơ hình hóa đầy đủ trong miền thời gian. Vì vậy,
các hiện tượng quá độ cần được phân tích trong miền tần số thơng qua đại lượng điện
thế và dịng điện.
Hình 1.1 trình bày khung thời gian tiêu biểu đối với các loại quá độ hệ thống
điện. Các quá độ khoảng tần số 1 liên quan sự tương tác một cách chủ yếu giữa từ
trường của các cuộn dây và điện trường của các tụ điện trong hệ thống; Các loại quá
độ này có liên quan sự tương tác này gọi là các quá độ điện từ. Các quá độ khoảng
tần số 2 bị ảnh hưởng một cách chủ yếu bởi sự tương tác năng lượng cơ tích trữ trong
máy điện quay và năng lượng điện được tích trữ trong lưới điện. Các loại quá độ này
có liên quan sự tương tác gọi là các quá độ điện cơ [2].
Trong các năm gần đây, nhu cầu ngày càng tăng về giám sát hệ thống điện và ghi
nhận hiện tượng quá độ (bao gồm các dạng sự cố) kết hợp phân tích, phân loại và báo
cáo. Tuy nhiên, hiện nay các bộ ghi nhận sự cố thiếu khả năng phân loại để phân biệt
1
các thông tin cần thiết từ các dữ kiện thông thường. Các nghiên cứu [3-37] đề cập
đến bài toán nhận dạng các dạng quá độ điện từ bằng kỹ thuật Fourier, kỹ thuật
Fourier với kích thước cửa sổ thay đổi và kỹ thuật Wavelet, trong thời gian gần đây,
xem như công cụ hữu hiệu ứng dụng trong ngành viễn thông, xử lý ảnh [38] và đã có
một số ứng dụng kỹ thuật Wavelet trong hệ thống điện [39-69]. Tuy nhiên việc áp
dụng vào các bài toán cụ thể trong hệ thống điện Việt Nam tương đối ít.
Hình 1.1: Phân loại các hiện tượng quá độ theo khoảng tần số [2].
Các nghiên cứu về bài toán nhận dạng trên chưa đề cập việc sử dụng kỹ thuật nào
là phù hợp trong từng trường hợp và đánh giá phù hợp về việc phân loại hiện tượng
q độ bằng cơng nghệ trí tuệ nhân tạo.
Bên cạnh nhận dạng hiện tượng quá độ điện từ như ngắn mạch, thao tác vận hành
hệ thống điện, nhiễu điện áp….Việc phân tích, đánh giá hiện tượng quá độ điện từ là
2
hết sức cần thiết để xác định trước các giá trị điện áp và dòng điện nguy hiểm cho các
thiết bị, con người. Trong đó, hai bài tốn quan trọng là mơ hình hóa đường dây
truyền tải [70-86] và phương pháp tính tốn tích phân số trong miền thời gian [87174]. Hai giới hạn chính của phương pháp tích phân số hiện nay là: độ chính xác khi
tính tốn và dao động về tính tốn số (là sự thay đổi (dao động) của giá trị tính tốn
của điện áp, dịng điện xung quanh giá trị ổn định cuối cùng, điều này thường gặp
phải trong q trình tính tốn số sử dụng phương pháp lặp) [72] trong tính tốn khi
mơ phỏng trong mạch điện tử cơng suất, thao tác đóng cắt mạch do thơng số các phần
tử tích trữ năng lượng trong mạch và bước thời gian tính tốn mơ phỏng.
Đối với bài tốn mơ hình hóa đường dây để nâng cao độ chính xác kết quả mơ
phỏng trong q trình quá độ tồn tại vấn đề ổn định của ma trận tổng dẫn mạch
truyền tải thông số rải.
Như vậy, việc nghiên cứu các bài toán trên là rất cần thiết, các lợi ích mang lại
đơn cử như sau:
- Nhận dạng với độ chính xác cao các hiện tượng quá độ điện từ trong thời gian
sớm nhất, ngăn ngừa các sự cố xảy ra cho lưới điện và nâng cao độ tin cậy của lưới
điện;
- Tính tốn và mơ phỏng các trường hợp sự cố nguy hiểm xảy ra trên lưới điện
như tính tốn đóng khơng tải đường dây cao thế, mô phỏng ngắn mạch. Đề xuất các
phương thức vận hành thích hợp cho lưới điện;
Vì vậy, luận án tập trung giải quyết ba bài toán liên quan: (a) Nhận dạng các hiện
tượng quá độ điện từ; (b) Áp dụng tích phân số trong tính tốn mơ phỏng hiện tượng
q độ; (c) Cải tiến mơ hình đường dây thơng số rải.
1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN
Ba bài toán nêu trên thể hiện các mục tiêu:
1. Áp dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet trong bài toán nhận dạng hiện tượng quá độ
điện từ;
3
2. Ứng dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet, xây dựng giải thuật tính tốn hiện tượng q
độ điện từ để giảm sai số trong tính tốn, giảm thời gian tính tốn khi phân tích và
đánh giá q trình q độ điện nhằm nâng cao chất lượng và độ tin cậy khi mô
phỏng quá độ lưới điện;
3. Nghiên cứu cải tiến mơ hình đường dây truyền tải thơng số rải - phần tử quan
trọng khi tính tốn hiện tượng q độ điện từ nhằm tăng độ chính xác và ổn định
hơn so với các mơ hình trước đây;
4. Triển khai ba mục tiêu nghiên cứu trên một phần lưới điện miền Nam Việt Nam.
Để đạt được các mục tiêu trên, các nhiệm vụ sau được đề xuất:
1. Nghiên cứu hiện tượng quá độ về điện áp và đề xuất áp dụng kỹ thuật Wavelet và
cơng cụ trí tuệ nhân tạo nhận dạng các tính chất của hiện tượng quá độ này;
2. Nghiên cứu các phương pháp tính tốn q độ và đề xuất áp dụng giải thuật tính
tốn dựa trên kỹ thuật Wavelet để phân tích các quá độ trong lưới điện điển hình;
3. Nghiên cứu mơ hình đường dây thơng số rải, đề xuất cải tiến mơ hình đường dây,
áp dụng tính tốn đóng khơng tải đường dây;
4. Tính tốn áp dụng lưới điện mẫu 3 nút, 9 nút và một phần lưới điện Việt Nam
nhằm minh họa khả năng áp dụng của các phương pháp đề xuất.
1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Bài toán 1: Các hiện tượng quá độ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng (hiện
tượng tăng áp, giảm áp, chập chờn, sóng hài, gián đoạn điện, 5 hiện tượng đóng tụ
bù). Ứng dụng một phần lưới điện Miền Nam.
Bài tốn 2: Tính tốn mơ phỏng q điện áp, điện áp ngắn mạch trong hệ
thống điện mẫu 3 nút, 9 nút.
Bài tốn 3: Mơ hình đường dây truyền tải thơng số rải, đóng khơng tải đường
dây 220kV với nguồn dung lượng lớn vô hạn.
4
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Bài toán 1: Sử dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet đa giải trong phân tích các đặc
điểm hiện tượng quá độ về điện áp, đồng thời kết hợp với cơng nghệ trí tuệ nhân tạo
như mạng Neural, Fuzzy logic, Nero-fuzzy để phân loại các hiện tượng quá độ.
Bài toán 2: Sử dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet giải hệ thống phương trình vi
tích phân khi tính tốn mơ phỏng lưới điện trong miền thời gian.
Bài tốn 3: Sử dụng kỹ thuật biến đổi Z và mạng RLC tương đương trong mơ
hình hóa đường dây thơng số rải.
1.5 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Sử dụng hàm Wavelet (Daubechies, Haar) thích hợp trong q trình nhận dạng
hiện tượng quá độ điện từ;
2. So sánh và đánh giá các phương pháp phân loại nhiễu bằng mạng nơ rôn
(PNN), kỹ thuật suy luận mờ (Fuzzy Logic), mạng suy luận mờ nơ rôn (NeroFuzzy) cùng trên một tập mẫu về các hiện tượng quá độ;
3. Khảo sát, nhận dạng các trường hợp quá độ đóng cắt tụ bù (đóng trạm tụ bù
cách ly, khuếch đại điện áp, đóng trạm tụ bù song song, phóng điện trước,
phóng điện trở lại);
4. Đề xuất phương pháp nhận dạng hiện tượng quá độ điện từ có nhiễu tạp và
chồng lấn trong miền thời gian;
5. Sử dụng kỹ thuật Wavelet (KWM) trong tính toán hiện tượng quá độ điện từ hệ
thống điện trong miền thời gian thông qua mô phỏng ngắn mạch trên lưới điện
mẫu, đóng khơng tải đường dây cao thế. Kết quả phân tích đã chứng tỏ khả
năng áp dụng tốt của kỹ thuật Wavelet vào phân tích quá độ trong hệ thống
điện;
6. Xây dựng mơ hình mạng thụ động RLC thể hiện ma trận tổng dẫn trong mơ
hình đường dây thông số rải;
5
1.6 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA LUẬN ÁN
1. Các kết quả lý thuyết mở ra hướng nghiên cứu ứng dụng bài toán nhận dạng
hiện tượng quá độ điện từ trên lưới điện bằng phương pháp Wavelet kết hợp
công nghệ trí tuệ nhân tạo;
2. Việc khảo sát quá độ trên mơ hình vật lý máy biến áp, mơ hình đường dây và
lưới điện mẫu 3 nút, 9 nút và một phần lưới điện Việt Nam cho thấy tính ổn
định cũng như tính khả thi của phương pháp được đề xuất. Từ đó mở ra khả
năng áp dụng phương pháp Wavelet trong các mạng điện trong thực tế.
1.7 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Luận văn được trình bày trong 7 chương:
1. Chương 1: Giới thiệu luận án
Chương 1 giới thiệu tổng quan về hướng nghiên cứu chính; Mục tiêu, nhiệm vụ
chính của luận văn; Phạm vi nghiên cứu của 3 bài toán về quá độ điện từ; Các
phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng; Các ưu điểm chính của phương
pháp nghiên cứu.
2. Chương 2: Tổng quan các bài toán nghiên cứu về quá độ điện từ và kỹ thuật
Wavelet ứng dụng trong hệ thống điện
Chương 2 tổng quan 3 bài toán nghiên cứu trong luận án. Các tồn tại trong 3 bài
toán nghiên cứu. Các biện pháp đề xuất và cải tiến sẽ thực hiện trong luận án.
Chương 1 đề xuất kỹ thuật Wavelet để giải quyết bài toán nghiên cứu trong luận
án.
3. Chương 3: Ứng dụng kỹ thuật Wavelet trong nhận dạng quá trình quá độ
Chương 3 trình bày tổng quan các hiện tượng quá độ điện từ, kỹ thuật Wavelet
trong phân tích các đặc điểm của hiện tượng quá độ; nhận dạng các hiện tượng
quá độ tiêu biểu; kết hợp cơng nghệ trí tuệ nhân tạo mạng nơ rôn, kỹ thuật suy
luận mờ, mạng suy luận mờ nơ rôn trong phân loại hiện tượng quá độ điện từ. Các
kết quả phân loại được so sánh, đánh giá và kết luận.
4. Chương 4: Giải thuật tốn Wavelet trong tính tốn phân tích q trình q độ
6
Chương 4 trình bày kỹ thuật Wavelet giải các hệ thống phương trình vi phân, tích
phân tốn học. Ứng dụng kỹ thuật trên giải hệ thống điện nhiều phần tử.
5. Chương 5: Ứng dụng các phương pháp đề xuất tính tốn phân tích lưới điện
Chương 5 trình bày kỹ thuật Wavelet áp dụng trong tính tốn q độ trong miền
thời gian các phần tử mạch điện, mơ hình máy biến áp; Mơ hình đường dây mới
cũng được đề xuất bằng biến đổi z và mạng thụ động RLC. Các so sánh về thời
gian tính tốn, độ chính xác, tốc độ hội tụ được rút ra.
6. Chương 6: Ứng dụng tính toán trong hệ thống điện miền Nam
Chương 6 ứng dụng giải thuật chương 2, chương 3 vào vào lưới điện miền Nam
trong nhận dạng các sự cố ngắn mạch và hiện tượng q độ trạm 500kV Nhà Bè,
tính tốn đóng không tải đường dây 220kV Phú Mỹ-Nhà Bè.
7. Chương 7: Kết luận
Chương 7 kết luận các ưu điểm của phương pháp đề xuất và hướng phát triển.
7
CHƯƠNG 2.
TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quan về bài toán quá độ , tổng quan các ứng dụng kỹ thuật biến
đổi Wavelet trong hệ thống điện.
Với tổng quan trên và mục đích nghiên cứu, luận án đề ra hướng nghiên cứu.
2. TỔNG QUAN BÀI TOÁN QUÁ ĐỘ VÀ KỸ THUẬT WAVELET
ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1 GIỚI THIỆU
Mục tiêu chính của luận án là nhận dạng các hiện tượng quá độ điện từ liên
quan đến quá độ điện áp trong lưới điện. Do đó, luận án tập trung các vấn đề sau:
(a) Nhận dạng các hiện tượng quá độ liên quan đến quá độ điện áp bằng kỹ
thuật Wavelet, từ đó phân loại các hiện tượng quá độ này;
(b) Cải tiến mơ hình đường dây thơng số rải sử dụng biến đổi hàm z;
(c) Mơ hình hóa và mơ phỏng một số hiện tượng quá độ điện từ.
Phương pháp biến đổi Wavelet là cơng cụ tốn học có thể chia dữ liệu, các hàm
số, các toán hạng thành các thành phần tần số khác nhau và nghiên cứu mỗi thành
phần ở mức phân giải ở tỉ lệ chia phù hợp [38]. Ví dụ, khi phân tích tín hiệu, biến đổi
Wavelet cho phép nhìn thấy các thành phần thời gian trong các thành phần tần số, có
nghĩa cơng cụ này vẽ tín hiệu theo thời gian f(t) thành hàm số theo tín hiệu hai chiều
theo thời gian và tần số. Kỹ thuật biến đổi Wavelet thể hiện tín hiệu như tổng của các
hàm Wavelet với tính chất phân tích đa giải ở nhiều tần số khác nhau. Các hệ số
Wavelet là cần thiết để tạo nên các hàm Wavelet tại vị trí đó và các tỉ lệ đó.
Chương này giới thiệu tổng quát về kỹ thuật Wavelet và các ứng dụng của
phương pháp biến đổi Wavelet trong hệ thống điện được thể hiện mục 2.2, 2.3, 2.4.
Các mục này được trích dẫn trong [38]. Mục 2.5 tổng quan về các hướng nghiên cứu
tập trung trong luận án. Cuối cùng là đề xuất các hướng nghiên cứu và cải tiến.
2.2 WAVELET VÀ PHÉP PHÂN TÍCH ĐA GIẢI
Hàm Wavelets là hàm sóng nhỏ, có năng lượng tập trung trong miền thời gian,
cung cấp cơng cụ cho phân tích tín hiệu thay đổi theo thời gian, q độ ngắn, chưa
bão hịa. Hàm Wavelet khơng chỉ là có tính chất hàm sóng mà cịn có khả năng phép
phân tích tần số và thời gian đồng thời. Biến đổi Wavelet có 3 cách khác nhau: Biến
đổi Wavelet liên tục (CWT), chuỗi Wavelet (WS), và biến đổi Wavelet rời rạc
8
(DWT). Trong nghiên cứu này, DWT thực hiện rời rạc hóa tín hiệu thành các mức
phân tách khác nhau.
Nói cách khác, phân tích đa giải (MRA) trong kỹ thuật Wavelet được sử dụng
để phân tích tín hiệu tại các tần số khác nhau với nhiều mức phân giải khác nhau.
Mục đích của MRA được phát triển để thể hiện tín hiệu phức tạp thành vài tín hiệu
đơn giản và nghiên cứu các tín hiệu này. Mục đích này đạt được hai tính chất quan
trọng: đầu tiên là tính chất cục bộ về thời gian của bất kỳ hiện tượng quá độ; thứ hai
thể hiện tần số đặc trưng tại các mức phân giải khác nhau.
Kỹ thuật DWT sử dụng hàm Wavelet được chọn như bộ lọc số với tần số cắt
khác nhau để phân tích tín hiệu thành nhiều mức tỉ lệ khác nhau. Trong MRA, tín
hiệu qua chuỗi các bộ lọc rời rạc “hàm Wavelet mẹ” đã được chọn lựa để phân tích
và xác định tần số cao và tần số thấp có sẵn trong tín hiệu.
2.3
TÍNH CHẤT KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI WAVELET
Kỹ thuật biến đổi Wavelet có 3 tính chất quan trọng:
1. Kỹ thuật này thể hiện như các khối để phân tích và khơi phục tín hiệu. Điều
này có nghĩa là một tín hiệu phức tạp thể hiện như các khối đơn giản bằng các
hàm Wavelet đã chọn lựa;
2. Kỹ thuật biến đổi Wavelet mở rộng xác định tính chất đột biến thời gian-tần
số. Điều này có nghĩa hầu hết năng lượng của tín hiệu thể hiện tốt ở vài hệ số
Wavelet mở rộng được xác định vị trí trong miền thời gian và tần số;
3. Bằng cách sử dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet trực giao, các hệ số tín hiệu
méo dạng trong miền Wavelet sẽ đơn giản hóa như tích nội suy của tín hiệu với
hàm Wavelet, điều này đơn giản hóa giải thuật biến đổi Wavelet.
2.4 TÍNH HIỆU QUẢ CỦA KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI WAVELET
Kỹ thuật biến đổi Wavelet chứng tỏ hiệu quả khi phân tích tín hiệu. Do tính
chất đề cập ở mục trên của kỹ thuật biến đổi Wavelet, kỹ thuật này có các ưu điểm
nổi bật sau:
1. Kỹ thuật biến đổi Wavelet xác định điểm đột biến của tín hiệu bằng tính tốn
hệ số Wavelet mở rộng. Vì vậy, tính chất này có thể sử dụng để phát hiện và
9
xác định thời điểm méo dạng tín hiệu. Hơn nữa, khi tính tốn mức năng lượng
các hệ số wavelet này sẽ hỗ trợ trích xuất đặc điểm để phân loại sự méo dạng
của sự cố như biên độ, thành phần tần số và thời gian kéo dài;
2. MRA phân tích tín hiệu tại nhiều mức phân giải khác nhau sẽ cho phép tách
rời các thành phần trùng lắp về thời gian và tần số. Tính chất này sẽ giúp phát
hiện và phân loại nhiều sự cố xảy ra cùng thời điểm;
3. Các hệ số của kỹ thuật Wavelet thể hiện năng lượng của tín hiệu méo dạng,
các hệ số này được sử dụng để tính tốn biên độ của tín hiệu méo dạng;
4. Tính tốn MRA và DWT được thực hiện hiệu quả bằng máy tính số. Tính
tốn DWT dựa vào tích chập và phép nội suy. Những phép tốn này dựa vào
phép tính cộng và tính nhân. Hơn nữa, số lượng phép tốn đối với DWT là
ít hơn kỹ thuật biến đổi Fourier nhanh cần
∗
phép tốn. Đặc điểm
tính tốn này giúp thực thi nhận dạng bài toán trực tuyến đối với các áp dụng
trong thời gian thực.
Kỹ thuật Wavelet ứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phân
tích tín hiệu, xử lý ảnh, nén dữ liệu và triệt nhiễu, giải phương trình vi phân. Kỹ thuật
Wavelet ứng dụng vào xử lý trong điện tử, viễn thông. Gần đây, các kỹ thuật phân
tích Wavelet được xem như một cơng cụ giám sát và phân tích hiện tượng quá độ
điện từ. Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật Wavelet như là công cụ mới để giám
sát và phân tích hiện tượng quá độ điện từ trong hệ thống điện. Việc phân tích
Wavelet cũng được đề nghị như kỹ thuật mới để giải quyết các bài toán trong hệ
thống điện (Nén dữ liệu, bảo vệ hệ thống điện, đo lường, phân tích q độ điện từ và
sóng hài).
Gần đây, kỹ thuật biến đổi Wavelet được đề xuất rộng rãi như công cụ mới ứng
dụng lĩnh vực khác nhau của hệ thống điện [3-69]. Như trình bày tiểu mục 1.1, luận
án tập trung giải quyết ba bài toán liên quan: (a) Nhận dạng các hiện tượng quá độ
điện từ; (b) Áp dụng tích phân số trong tính tốn mơ phỏng hiện tượng q độ; (c)
Cải tiến mơ hình đường dây thông số rải.
10
Hình 2.1: Ứng dụng của kỹ thuật Wavelet trong hệ thống điện
Giám
sát HTĐ
2%
Q độ
HTĐ
11%
Chất
lượng
điện
46%
Bảo vệ
HTĐ
22%
Máy Phóng
biến thế điện
9%
6%
Đo
lường
HTĐ
4%
Hình 2.2: Tỉ lệ ứng dụng kỹ thuật Wavelet trong hệ thống điện
2.5 TỔNG QUAN BÀI TOÁN QUÁ ĐỘ & ĐẶT VẤN ĐỀ
2.5.1 Vấn đề nhận dạng hiện tượng quá độ điện từ
Việc nhận dạng sự cố trong hệ thống điện là một cơng việc khó khăn và phức
tạp. Hiện nay, với sự phát triển của thiết bị bảo vệ relay điện tử, kỹ thuật số, các sự
cố trong hệ thống điện được nhận dạng và điều khiển tương đối đầy đủ và chính xác.
Tuy nhiên, với yêu cầu ngày càng cao, thiết bị rơ le khó phát hiện được các dao động
điện, các thành phần họa tần bậc cao. Từ đó địi hỏi phải có một thiết bị mới, một
11
công nghệ mới, nhận dạng được mọi sự cố một cách nhanh chóng, chính xác. Một
phương pháp được nghiên cứu nhiều trong thời gian gần đây là nhận dạng sự cố hệ
thống điện bằng kỹ thuật Wavelet để phân tích các sóng tín hiệu dịng điện và điện áp
đo lường. Phân tích Wavelet biến đổi sóng tín hiệu sang cả hai miền thời gian và tần
số, do đó mọi sự thay đổi về biên độ, tần số của tín hiệu phân tích đều có thể nhận
biết được.
Bảo vệ hệ thống điện vận hành ổn định là một việc làm vô cùng quan trọng.
Hiện nay hệ thống bảo vệ rơ le ngày càng được hoàn thiện và vận hành tin cậy. Tuy
nhiên, hệ thống rơ le khó có thể phát hiện nhanh được các sự cố phức tạp như nhiễu,
dao động lưới…và relay phải có thời gian tác động, như vậy không tác động nhanh,
cô lập nhanh được điểm sự cố. Do đó cần phải có một phương pháp nhận dạng và
điều khiển sự cố mới cùng tồn tại, phát triển và từng bước thay thế hệ thống bảo vệ
rơ le.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học về mạng nơ
rôn, biến đổi Wavelet cho phép ta ứng dụng phương pháp phân tích Wavelet các tín
hiệu đo lường hệ thống điện, sau đó đưa các hệ số phân tích đến mạng nơ rơn. Mạng
nơ rơn sẽ xử lý và đưa ra tín hiệu sự cố, loại sự cố, tín hiệu điều khiển tác động cắt
máy cắt, cô lập điểm sự cố ra khỏi hệ thống.
Gần đây, bài toán chất lượng điện năng và bài toán xác định sự cố trên lưới điện
truyền tải và lưới phân phối đang được nghiên cứu bằng kỹ thuật xử lý tín hiệu và kỹ
thuật nhận dạng. Giải thuật nhúng xử lý tín hiệu là phần quan trọng trong hệ thống
giám sát chất lượng điện. Trước đây việc giám sát bài toán chất lượng điện năng dựa
trên các đo lường các giá trị hiệu dụng và phân tích tần số với các ràng buộc để nâng
cao độ chính xác [4-5]. Gần đây các phương pháp phát hiện và phân loại tự động bài
toán chất lượng điện năng được đề xuất dựa trên kỹ thuật phân tích Wavelet, mạng Nơ
rơn nhân tạo, Lơ gíc mờ [6-37].
Kỹ thuật Wavelet, trong các năm gần đây, được đề xuất như cơng cụ hữu hiệu
phân tích dạng sóng điện áp dịng điện khi xảy ra sự cố trên hệ thống điện. Hàm
Wavelet được định nghĩa phải là hàm số dao động và có biên độ triệt tiêu nhanh chóng
về 0. So sánh với phân tích Fourier sử dụng hàm cơ bản đơn lẻ, Wavelet có nhiều hàm
12
chức năng khác nhau như hàm Daubechies, Morlet, Coiflets, Symlets…Các hàm
Wavelet chọn phù hợp các đặc tính mong muốn về thời gian và tần số. Ý tưởng cơ bản
trong phân tích Wavelet là chọn lựa hàm Wavelet phù hợp, gọi là hàm Wavelet cơ
bản, và thực hiện phép toán dịch chuyển và co dãn trên hàm wavelet cơ bản. Phân tích
wavelet có nhiểu ưu điểm hơn so với phân tích Fourier trước đây [6].
Các hiện tượng quá độ có đặc điểm khơng liên tục, cần một kỹ thuật tốn học đủ
mạnh hơn kỹ thuật Fourier. Gần đây, kỹ thuật Wavelet dựa trên khai triển tốn học,
như cơng cụ hữu hiệu giải quyết các bài toán trong hệ thống điện. Phân tích Wavelet
là phép đo tương đương giữa các hàm Wavelet cơ bản và hàm ban đầu. Các hệ số
được tính toán chỉ ra sự gần nhau giữa hàm ban đầu và hàm Wavelet tại tỉ lệ xác định.
Kỹ thuật wavelet rất phù hợp các tín hiệu bang thơng rộng có đặc điểm khơng liên tục,
gồm sóng chu kỳ cơ bản và nhiều thành phần sóng hài, như một sự cố tiêu biểu trong
hệ thống điện. Vì vậy kỹ thuật này trở thành công cụ mạnh mẽ cho phát hiện và phân
loại sự cố, đặc biệt q trình phân tích các tính chất tín hiệu. Khi áp dụng khai triển
wavelet đối với tín hiệu điện áp và dịng điện, các thành phần đặc trưng sự cố được
lưu giữ trong các hệ số Wavelet tại các mức khác nhau, phụ thuộc đặc điểm tần số của
từng sự cố. Tổng quan về nhận dạng như sau:
− Gali và Heydt đề xuất một phương pháp chung sử dụng kỹ thuật Wavelet cho
nhận dạng quá độ hệ thống điện [6]. Ý tưởng cơ bản của kỹ thuật này là phân tích tín
hiệu quá độ thành một số bậc, về cơ bản chứa các thành phần tần số cao, các thành
phần tần số thấp của tín hiệu. Bằng cách phân tích tín hiệu tại các bậc này, khơng chỉ
thơng tin tần số mà cịn thơng tin về thời gian xảy ra của tín hiệu quá độ.
− Phương pháp khác [7], Mayer và cộng sự đề xuất sử dụng Wavelet để ghi
nhận, lưu thông tin quá độ và giải quyết một số bài toán về chất lượng điện năng. Kỹ
thuật Wavelet được sử dụng tính tốn một số hiện tượng quá độ.
− [8] Ribeiro đề xuất phân tích Wavelet cho bài tốn chất lượng điện năng.
Đóng góp chính của Ribeiro đề xuất khơi phục tín hiệu. Tín hiệu điện áp chứa méo
dạng quá độ được thể hiện tổng của các hàm Wavelet.
− Các giải thuật dựa trên các hàm Wavelet để nhận dạng hiện tượng sóng hài
trong hệ thống điện đã phát triển [11-12]. Giải thuật của Pham và Wang’s [13] có thể
13
nhận dạng đồng thời các dạng sóng hài khác nhau. Bước đầu tiên trong phương pháp
này, tín hiệu được phân tích trong các khoảng tần số thích hợp sử dụng kỹ thuật
Wavelet gói để xác định tần số sóng hài, biên độ và góc pha. Phương pháp này khảo
sát trên các dạng sự cố chạm đất. Trong bước thứ 2, kỹ thuật Wavelet kết hợp mạng
nơ ron để đánh giá các thành phần sóng hài và nhận dạng sóng hài trực tuyến khi sự cố
xảy ra.
− Lý thuyết Wavelet được áp dụng phát hiện sự cố hệ thống điện phân phối. Các
giải thuật dựa trên kỹ thuật Wavelet trích xuất đặc trưng phù hợp, đưa vào mạng nơ
rôn huấn luyện để chuẩn đốn sự cố trong [14]. Độ chính xác tốt hơn so với kỹ thuật
Fourier.
− Huang và cộng sự áp dụng Wavelet để nhận dạng sự cố có tổng trở cao [15].
Trong [15] kỹ thuật Wavelet sử dụng hàm Morlet áp dụng phát hiện sự cố có tổng trở
cao. Với đặc tính định vị thời gian và tần số trong kỹ thuật Wavelet. Thông tin thời
gian và tần số thể hiện như sơ đồ trực quan. Kỹ thuật Wavelet hữu hiệu hơn kỹ thuật
cửa sổ Fourier khi giám sát tín hiệu sự cố có thời gian thay đổi. Phương pháp đề xuất
áp dụng phân biệt sự cố có tổng trở cao với thao tác đóng cắt, và xem xét các loại sự
cố chạm đất .
− Trong [17], Zhang và cộng sự đề xuất một giải thuật mới dựa trên kỹ thuật
Wavelet, để phân tích dịng xung kích, có thể ứng dụng trong thời gian thực. Giải
thuật này ưu điểm hơn giải thuật sử dụng ngưỡng hài bậc 2, và phân biệt được dịng
xung kích và dịng sự cố bên trong máy biến áp.
Các nghiên cứu trên ứng dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu và gần đây là kỹ thuật
Wavelet. Tuy nhiên các nghiên cứu còn một số tồn tại:
-
Chưa đưa ra các hàm Wavelet cho phù hợp cho nhận dạng hiện tượng quá độ.
-
Chưa so sánh và đánh giá các phương pháp phân loại nhiễu cùng trên một tập
mẫu về các hiện tượng quá độ để rút ra các đánh giá và kết luận cụ thể.
-
Các hiện tượng đóng cắt tụ bù, chưa nghiên cứu phân loại đầy đủ.
Luận án đề xuất hệ thống nhận dạng hiện tượng quá độ điện từ sử dụng kỹ thuật
biến đổi Wavelet rời rạc (DWT) và kỹ thuật phân tích đa giải để phân tích hiện tượng
quá độ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Hệ thống này sử dụng tính chất phân
14
tích cục bộ của DWT có khả năng phát hiện và xác định thời gian xảy ra nhiễu trong
hệ thống điện. Mức phân tích chi tiết đầu tiên của tín hiệu nhiễu để phát hiện nhiễu
và thời điểm xảy ra. Khoảng thời gian diễn ra quá độ, mức độ ảnh hưởng các nhiễu
tạp cũng được xác định trong mức phân tích đầu tiên này. Dựa trên ưu và khuyết của
từng phương pháp phân loại kết hợp DWT, luận án đề xuất mơ hình nhận dạng các
hiện tượng q độ góp phần giải bài toán đánh giá chất lượng điện năng trong thời
gian thực.
2.5.2 Vấn đề phương pháp tính tốn mơ phỏng hệ thống điện
Mô phỏng động trong miền thời gian là cơng cụ quan trọng trong tính tốn phân
tích q độ. Hai thành phần quan trọng của tính tốn mơ phỏng là: (a) Mơ hình phần
tử; (b) Kỹ thuật tích phân số để giải các hệ thống phương trình mơ hình động. Các
phương pháp số giải hệ thống phương trình vi phân thông thường (ODE) được chia 2
loại: loại phương pháp dựa trên phương pháp Runge-Kutta, và loại phương pháp
tuyến tính nhiều bước. Phương pháp Runge-Kutta là tính tốn tuyến tính 1 bước, các
phương pháp cịn lại là tính tốn tuyến tính nhiều bước [72-76]. Điều này có nghĩa để
tính tốn giá trị của hàm x
trị trước đó
được sử dụng, trong đó h là bước tính tốn tích phân, phương
pháp này tính tốn giá trị mới
giá trị
, , giá
tại thời điểm t qua khoảng tính tích phân
trong khoảng
sau vài giai đoạn tính tốn, và ước lượng một số
, . Vì vậy, giá trị
và vài giá trị trung gian của x trong khoảng
được tính tốn dựa trên
, . Trái lại các phương pháp tuyến
tính nhiều bước sử dụng các giá trị trước đó của hàm
3 , … để tính tốn giá trị mới
,
2 ,
. Số lượng lớn các phương pháp tích phân số đã
được đề xuất và sử dụng mô phỏng hệ thống điện trong miền thời gian để chuyển đổi
hệ phương trình vi phân thơng thường thành các phương trình đại số tại mỗi bước
thời gian tính tốn [72, 75].
Có nhiều phương pháp tính tốn tích phân số được ứng dụng để mô hỏng hệ
thống điện trong miền thời gian để chuyển đổi hệ phương trình vi phân thơng thường
thành hệ phương trình đại số tại mỗi bước thời gian tính tốn. Các phương phápnày
bao gồm: phương pháp Euler hồi qui, phương pháp hình thang, phương pháp
15
