Nghiên cứu phương pháp phân tích phổ bằng wavelet của quá trình truyền sóng để xác định vị trí sự cố trên đường dây tải điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN LÂM

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG
WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG ĐỂ XÁC
ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN LÂM

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ BẰNG
WAVELET CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG
ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN
ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

MÃ SỐ: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN: TS. ĐỖ TRUNG HẢI

Thái Nguyên 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Ngoài các
tài liệu tham khảo đã đƣợc trích dẫn, các số liệu và kết quả mô phỏng offline, thời gian
thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Đỗ Trung Hải.

Tác giả

Nguyễn Văn Lâm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến nhà trƣờng và các Thầy, Cô trong trƣờng
đã tận tình giúp tôi trang bị đƣợc những tri thức mới, hữu ích, tạo điều kiện, môi

trƣờng thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin đƣợc bày tỏ lời cám ơn đến Tiến
sỹ Đỗ Trung Hải, ngƣời hƣớng dẫn khoa học đã khuyến khích, chỉ dẫn tận tình cho tôi
trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cám ơn Ban Giám đốc, các phòng chức năng cùng các bạn đồng
nghiệp tại Công ty Điện lực Thái Nguyên đã hợp tác chia sẻ, cung cấp thông tin, tài
liệu, số liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình và những ngƣời bạn đã động viên, hỗ
trợ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, làm việc và thực hiện luận văn.

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2015
HỌC VIÊN

Nguyễn Văn Lâm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC……………………………………………………………………………1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT……………………………….3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU……………………………………………………4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ…………………………………..……..5
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………...8

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN
ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN ........................................................................................... 11
1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ ................................................ 11
1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ .................................................. 12

1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trên trở kháng .......................................................... 12
1.2.2 Phƣơng pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ điểm sự cố .. 19
1.2.3. Phƣơng pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ đầu đƣờng
dây………….............................................................................................................. 20
CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB-SIMULINK.....................................21
2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
.................................................................................................................................................. 21
2.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN
TẢI ĐIỆN. ................................................................................................................................ 26

2.2.1 Các thông số đặc trƣng cho sự truyền sóng trên đƣờng dây dài: ........................ 26
2.2.2 Truyền sóng điện từ trên đƣờng dây tải điện trong chế độ xác lập ..................... 27
2.2.3. Truyền sóng điện từ trên đƣờng dây tải điện trong chế độ sự cố : ..................... 30
2.3. CÔNG CỤ MATLAB-SIMULINK TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN .............. 31

2.3.1. Giới thiệu về Matlab ........................................................................................... 31
2.3.2. Giới thiệu về Simulink ....................................................................................... 32
2.3.3 SimPowerSystems: Công cụ mô phỏng lƣới điện ............................................... 36
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
2.4. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SÓNG LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG DÂY DÀI SỬ DỤNG
CÔNG CỤ MATLAB/SIMULINK .......................................................................................... 41

CHƢƠNG 3 :ỨNG DỤNG WAVELET PHÂN TÍCH SÓNG PHẢN HỒI CHỦ
ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN.
3.1. PHÂN TÍCH PHỔ CỦA TÍN HIỆU SỬ DỤNG BIẾN ĐỔI FOURRIER ......44
3.2. CÔNG CỤ WAVELET TRONG PHÂN TÍCH TÍN HIỆU .............................................. 47

3.2.1. Phân tích phổ bằng wavelet (sóng nhỏ) ............................................................. 48
3.2.2. Thuật toán phân tích tín hiệu bằng wavelet ........................................................ 54
3.3 ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ PHÂN TÍCH WAVELET .................................................... 55
3.4. ỨNG DỤNG WAVELET ĐỂ PHÂN TÍCH SÓNG PHẢN HỒI TRÊN ĐƢỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN. ............................................................................................................... 57

CHƢƠNG 4 CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG................................ 63
4.1.MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: ................................................................................................... 63
4.2 KHI ĐƢỜNG DÂY KHÔNG SỰ CỐ: .............................................................................. 65
4.3 KHI ĐƢỜNG DÂY SỰ CỐ: .............................................................................................. 68
4.3.1 Sự cố 3 pha: ..................................................................................................................... 68

4.3.1 Sự cố 1 pha: ......................................................................................................... 71
4.3.1 Sự cố 2 pha chạm đất: ......................................................................................... 74
4.3.1 Sự cố 2 pha: ......................................................................................................... 75
4.4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................................... 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 79

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

2



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị

R0

Điện trở trên một đơn vị chiều dài đƣờng dây

/km

L0

Điện cảm trên một đơn vị chiều dài đƣờng dây

H/km

H0

Điện dung trên một đơn vị chiều dài đƣờng dây

F/km

G0

Điện dẫn trên một đơn vị chiều dài đƣờng dây

S/km

Vref

Sóng tín hiệu điện áp phản hồi

V

Vinc

Sóng tín hiệu điện áp một chiều có biên độ Vinc (sóng tới)

V

V

Vận tốc truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện

I

Dòng điện

A

l

Chiều dài đƣờng dây

km

Chiều dài từ đầu đƣờng dây đến điểm sự cố

km

Rf

Điện trở sự cố



IF

Dòng điện sự cố

A

ZL

Tổng trở của đƣờng dây





hệ số khúc xạ



hệ số phản xạ

Lfault

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Km/s

3



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Vận tốc truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện…………………………68
Bảng 2: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 3 pha chạm đất………………70
Bảng 3: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 3 pha chạm đất tại vị trí L=20Km
với các giá trị điện trở và điện cảm khác nhau……………………………………....71
Bảng 4: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 1 pha chạm đất……………..…73
Bảng 5: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 1 pha chạm đất tại vị trí L=20Km
với các giá trị điện trở và điện cảm khác nhau………………………………….....…73
Bảng 6: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 2 pha chạm đất……………..…75
Bảng 7: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 2 pha chạm đất tại vị trí L=20Km

với các giá trị điện trở và điện cảm khác nhau………………………………..............75
Bảng 8: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 2 pha ……………………….…77
Bảng 9: Kết quả xác định vị trí sự cố khi ngắn mạch 2 pha chạm đất tại vị trí L=20Km
với các giá trị điện trở và điện cảm khác nhau…………………………………….....77

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

4



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Sơ đồ minh họa sự cố trên đƣờng dây truyền tải sử dụng phƣơng pháp điện 14
kháng đơn
Hình 1.2: Minh họa phƣơng pháp TAKAGI trên mạch điện một pha hai nguồn

16

Hình 1.3: Sự lan truyền và phản xạ của sóng dòng điện trên đƣờng dây

19

Hình 2.1: Sơ đồ thay thế đƣờng dây

21

Hình 2. 2: Bố trí dây dẫn trên cột theo hình tam giác. a)Dây dẫn đặt trên đỉnh tam giác 25

bất kỳ. b)Dây dẫn đặt trên đỉnh tam giác đều
Hình 2.3: Bố trí dây dẫn trên cột theo mặt phẳng nằm ngang

25

Hình 2.4: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng để giải bài toán truyền sóng

27

Hình 2.5: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng của mạch có tải thuần trở

28

Hình 2.6: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng của mạch

29

Hình 2.7: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng của mạch có tải thuần R song song L

29

Hình 2.8: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng của mạch R song song C

30

Hình 2.9: Mô hình Petersen tƣơng đƣơng của mạch R song song C

30

Hình 2.10: Giao diện Simulink

33

Hình 2.11: Thƣ viện các khối nguồn

34

Hình 2.12: Thƣ viện các khối hiển thị

35

Hình 2.13: Công cụ mô phỏng SimPowerSystems

36

Hình 2.14: Thƣ viện các khối nguồn trong SimPowerSystems

37

Hình 2.15: Thƣ viện Elements trong SimPowerSystems

38

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

5

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 2.16: Block cài đặt thông số cho đƣờng dây thông số dải

38

Hình 2.17: Block cài đặt thông số cho máy cắt 3 pha

39

Hình 2.18: Block cài đặt thông số cho cổng kết nối

40

Hình 2.19: Thƣ viện các khối đo lƣờng

40

Hình 2.20: Giao diện cài đặt các thông số mô phỏng trên simulink.

41

Hình 2.21: Mô hình mô phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ 41
trên đƣờng dây 3 pha không có sự cố ở giữa đƣờng dây
Hình 2.22: Mô hình nguồn phát xung một chiều 3 pha

42

Hình 2.23: Mô hình thiết bị đo tín hiệu phản hồi từ điểm sự cố và cuối đƣờng dây

43

Hình 2.24: Mô hình cài đặt thông số sự cố.

43

Hình 3.1: Phổ Fourrier biên độ của tín hiệu điều hòa (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ

45

Hình 3.2: Phổ Fourier của tín hiệu bất định (a) tín hiệu gốc, (b) phổ biên độ)

46

Hình 3.3: Minh họa hàm có độ rộng hữu hạn

48

Hình 3.4: Hàm co dãn (trên) và hàm sinh (dƣới) của wavelet Haar

49

Hình 3.5: Một số wavelet kinh điển

50

Hình 3.6: Cấu trúc các bƣớc liên tiếp phân tích một tín hiệu ban đầu thành các thành 51
phần chi tiết và xấp xỉ
Hình 3.7: Kết quả phân tích tín hiệu tuần hoàn theo họ wavelet Daubechies bậc 4 52
(trên cùng bên trái: tín hiệu gốc, các cửa sổ còn lại: các thành phần tách ra đƣợc)

Hình 3.8: Kết quả phân tích tín hiệu bất định bằng họ wavelet Daubechies 4 (phía trên 51
bên trái: tín hiệu gốc, các hình còn lại: các thành phần tách ra đƣợc từ tín hiệu ban
đầu)
Hình 3.9: Phân tích phổ của tín hiệu hình sin()

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

54

6



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 3.10: Công cụ wavelet toolbox trong phần mềm matlab.

56

Hình 3.11: Công cụ phân tích tín hiệu trong wavelet.

56

Hình 3.12: Tín hiệu đo đƣợc tại đầu đƣờng dây khi có sự cố ngắn mạch 3 pha tại vị trí 57
l=25km.
Hình 3.13: Phân tích tín hiệu hình 3.12 bằng wavelet Daubechies bậc 4

58

Hình 3.14: Thành phần chi tiết d1 của phân tích wavelet Daubechies bậc 4 và hình 58
ảnh phóng to của tín hiệu
Hình 3.15: Các thời điểm cần xác định trên biểu đồ điện áp đầu đƣờng dây để xác 59
định vị trí sự cố nếu có
Hình 3.16: Lƣu đồ thuật toán sử dụng wavelet để xác định vị trí sự cố

60

Hình 3.17: Lƣu đồ thuật toán xác định vận tốc sóng truyền trên đƣờng dây truyền tải 62
điện
Hình 3.18: Lƣu đồ thuật toán xác định vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện

62

Hình 4.1: Mô hình mô phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên 63
đƣờng dây 3 pha không có sự cố ở giữa đƣờng dây
Hình 4.2: Mô hình mô phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên 64
đƣờng dây 3 pha có sự cố ở giữa đƣờng dây
Hình 4.3: Mô hình mô phỏng xác định các thành phần sóng lan truyền và phản xạ trên 64
đƣờng dây 3 pha có sự cố ở giữa đƣờng dây khi không có tải
Hình 4.4: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi không có sự cố tải P=50MW

66

Hình 4.5: Phân tích tín hiệu bằng wavelet sử dụng matlab và simulink

66

Hình 4.6: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi không có sự cố tải P, Q và hình ảnh

67

phóng to tín hiệu phản hồi về từ cuối đƣờng dây.
Hình 4.7: Thành phần d1 của tín hiệu điện áp phân tích bằng wavelet từ tín hiệu đầu
đƣờng dây khi không sự cố
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

7


67


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 4.8: Mô hình phần tử sự cố 3 pha

68

Hình 4.9: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 3 pha tại 20 km

69

Hình 4.10: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu đo đƣợc khi sự cố 3 pha

69

Hình 4.11: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu đƣợc phóng to

69

Hình 4.12: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 3 pha tại 20 km

70

Hình 4.13: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu đo đƣợc khi sự cố 3 pha tại 70
20km.
Hình 4.14: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 1 pha tại 50 km

72

Hình 4.15: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu sự cố 1 pha tại 50Km

72

Hình 4.16: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu đƣợc phóng to

72

Hình 4.17: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 1 pha tại 20 km

73

Hình 4.18: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 2 pha chạm đất tại 20 km

74

Hình 4.19: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu sự cố 2 pha chạm đất tại 74
20Km

Hình 4.20: Tín hiệu đầu đƣờng dây đo đƣợc khi sự cố 2 pha tại 20 km

76

Hình 4.21: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu sự cố 2 pha tại 20Km

76

Hình 4.22: Thành phần d1 phân tích wavelet của tín hiệu sự cố 2 pha tại 20Km phóng 76
to đoạn tín hiệu sự cố.

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

8



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỞ ĐẦU
Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp trong cả cấu trúc và vận hành, khi xảy
ra sự cố bất kỳ một phần tử nào trong hệ thống đều ảnh hƣởng đến độ tin cậy cung cấp
điện, chất lƣợng năng lƣợng và gây thiệt hại lớn về kinh tế.
Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện có thể do sét
đánh, cách điện bị già hóa, cây cối đổ vào đƣờng dây,…. Do đƣờng dây có chiều dài
lớn đi trên địa hình phức tạp dẫn tới khi sự cố xẩy ra quá trình tìm kiếm để xác định vị
trí sự cố mất rất nhiều thời gian, dẫn tới thời gian xử lý sự cố lâu, ảnh hƣởng tới quá
trình cung cấp điện liên tục.
Do đó bài toán phát hiện dạng sự cố và vị trí của sự cố trên đƣờng dây truyền

tải điện là yêu cầu cấp thiết. Trong thực tế hiện nay việc xác định vị trí sự cố trên
đƣờng dây tải điện dựa vào rơle tổng trở, tuy nhiên phƣơng pháp này có sai số lớn do
chƣa tính đến giá trị điện cảm của sự cố gây ra.
Trong các mô hình đƣợc thí nghiệm, chủ yếu đƣờng dây truyền tải điện đƣợc
mô hình hóa dƣới dạng đƣờng dây dài với các thông số đặc trƣng cho quá trình truyền
sóng.
Vì vậy, nội dung của đề tài đề cập đến “Nghiên cứu phương pháp phân tích phổ
bằng Wavelet của quá trình truyền sóng để xác định vị trí sự cố trên đường dây tải
điện” nhằm hỗ trợ quá trình định vị và khắc phục các sự cố trên đƣờng dây truyền tải
điện, qua đó giảm bớt những thiệt hại về kinh tế và nâng cao độ tin cậy và chất lƣợng
năng lƣợng cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
Việc xây dựng thành công một giải pháp phân tích và phát hiện vị trí điểm sự
cố sẽ có ý nghĩa thực tế tốt, nếu đƣa vào vận hành sẽ có khả năng đƣa lại hiệu quả cao
về mặt kinh tế - kỹ thuật do tăng cƣờng đƣợc độ chính xác nhằm hỗ trợ cho quá trình
khắc phục sự cố đƣợc nhanh hơn.
1. Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu tìm hiểu quá trình sóng lan truyền trên đƣờng dây truyền tải điện,
dựa trên phân tích sóng phản hồi từ vị trí sự cố về đầu đƣờng dây để định vị sự cố trên
đƣờng dây truyền tải điện.
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

9



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
Đƣa ra đƣợc những kiến thức, những bƣớc cơ bản để ứng dụng phƣơng pháp

phân tích sóng phản hồi để định vị sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
 Lƣới điện truyền tải.
 Quá trình truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện.
 Ứng dụng wavelet để phân tích sóng phản hồi.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu là: Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu, phƣơng
pháp thống kê thu thập dữ liệu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Phƣơng pháp phân tích sóng phản hồi trên đƣờng dây truyền tải điện tuy đã đƣợc
nghiên cứu trên thế giới nhƣng còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Đề tài này hi vọng ứng
dụng phƣơng pháp phân tích phổ bằng Wavelet để định vị điểm sự cố trên đƣờng dây
truyền tải điện, giảm thời gian kiểm tra, nhanh chóng khôi phục cấp điện cho khách
hàng.
Sử dụng mô hình Matlab – Simulink để mô phỏng đƣờng dây tải điện khu vực
Thành phố Thái Nguyên. Qua mô hình này sẽ mô phỏng sự cố và quá trình truyền
sóng từ đó trình bày phƣơng pháp phân tích sóng thu đƣợc để định vị sự cố.
6. Nội dụng đề tài
Đề tài gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về các phƣơng pháp định vị sự cố trên đƣờng dây truyền tải
điện.
Chƣơng 2: Nghiên cứu quá trình truyền sóng trên đƣờng dây truyền tải điện sử dụng
Matlab-simulink.
Chƣơng 3: Ứng dụng wavelet phân tích sóng phản hồi chủ động xác định vị trí sự cố
trên đƣờng dây truyền tải điện.
Chƣơng 4: Các kết quả tính toán và mô phỏng.
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ SỰ CỐ
TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
1.1 Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ
Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng điện ngày
càng cao, có rất nhiều đƣờng dây truyền tải điện đƣợc xây dựng nhằm đáp ứng đầy đủ
nhu cầu sử dụng điện của các phụ tải đã dẫn đến một sự gia tăng lớn về số lƣợng các
đƣờng dây truyền tải cũng nhƣ tổng chiều dài của chúng. Các đƣờng dây truyền tải
đƣợc sử dụng để truyền tải điện năng từ các nguồn điện đến các trung tâm phụ tải.
Những đƣờng dây này trong quá trình truyền tải điện năng thƣờng gặp các dạng sự cố
do những nguyên nhân khác nhau nhƣ: sét đánh, ngắn mạch, thiết bị bị sự cố, sự cố
điều khiển, sự cố do con ngƣời, quá tải và lão hóa...
Các dạng sự cố này đều phải được phát hiện, cô lập và sửa chữa trước khi đƣa
trở lại làm việc. Việc khôi phục lại trạng thái làm việc bình thường của đƣờng dây bị
sự cố chỉ có thể được tiến hành nhanh nhất nếu biết được chính xác vị trí sự cố hoặc
ước lƣợng đƣợc vị trí sự cố với độ chính xác hợp lý.
Thời gian khắc phục sự cố càng kéo dài càng không có lợi, gây nên mất điện đến
các hộ tiêu thụ và có thể dẫn đến thiệt hại đáng kể về kinh tế đặc biệt là đối với các
ngành công nghiệp sản xuất, gây mất ổn định trong hệ thống điện... Như vậy việc
nhanh chóng phát hiện, định vị, cô lập và khắc phục những sự cố là rất quan trọng
trong việc đảm bảo chế độ làm việc tin cậy của hệ thống điện. Tầm quan trọng của
nghiên cứu này phát sinh từ sự cần thiết nhằm giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp
điện và thời gian sửa chữa giúp xác định chính xác hơn vị trí sự cố, khôi phục lại trạng
thái làm việc bình thường của đường dây bị sự cố đặc biệt là các đƣờng dây truyền tải
điện áp cao ở các khu vực có địa hình khó khăn.

Mặt khác, thời gian phục hồi lại trạng thái làm việc bình thường của các đường
dây bị sự cố cũng bao gồm cả thời gian để tìm vị trí sự cố. Điều này có thể đạt được
bằng cách tính toán ước lượng chính xác vị trí sự cố giúp cho khâu xử lý sự cố được
tiến hành nhanh nhất có thể.
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

11



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Khi có một sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải điện, hệ thống bảo vệ sẽ gửi
tín hiệu đến máy cắt, cắt điện cô lập điểm sự cố. Trong lƣới điện truyền tải đƣợc mức
độ ảnh hƣởng của nó tới hệ thống lớn hơn, các trang thiết bị bảo vệ và điều khiển hiện
đại hơn, đồng thời thời gian đòi hỏi để tìm kiếm sự cố cũng kéo dài hơn so với lƣới
phân phối. Hiện nay một số đƣờng dây tải điện với cấp điện áp từ 110 kV trở lên đƣợc
trang bị bảo vệ khoảng cách. Thực tế cho thấy chức năng định vị điểm sự cố trong các
rơle bảo vệ khoảng cách báo vị trí với một mức sai số tƣơng đối lớn (có thể từ vài km
đến hàng chục km). Do đó các phƣơng pháp mới để định vị sự cố trên đƣờng dây
truyền tải hiện vẫn đang là đề tài đƣợc quan tâm nghiên cứu và phát triển.
1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ
Bài toán định vị sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện là bài toán kinh điển do đó
đã có nhiều công trình nghiên cứu trình bày nhiều phƣơng pháp khác nhau. Mỗi
phƣơng pháp có những ƣu và nhƣợc điểm riêng. Những phƣơng pháp này có thể đƣợc
phân loại theo nhiều nhóm, ví dụ nhƣ phƣơng pháp dựa trên trở kháng, phƣơng pháp
dựa trên sóng lan truyền từ điểm sự cố, phƣơng pháp dựa trên sóng lan truyền từ đầu
đƣờng dây, ngoài ra còn có một số phƣơng pháp mới nhƣ phƣơng pháp ứng dụng
mạng trí tuệ nhân tạo.

Nhìn chung các phương pháp đều có những khả năng ứng dụng nhất định, tuy
nhiên tất cả các phương pháp đều có những tồn tại nhất định, và đây cũng sẽ là khả
năng để có thể tìm được một giải pháp tốt hơn cho bài toán xác định vị trí sự cố trên
đường dây truyền tải điện.
1.2.1 Phương pháp tính toán dựa trên trở kháng
Trong phƣơng pháp dựa trên trở kháng, sự vận hành của rơle khoảng cách phụ
thuộc rất nhiều vào điện trở sự cố và không hiệu quả trong trƣờng hợp có điện trở sự
cố rất cao. Phƣơng pháp dựa trên trở kháng có thể đƣợc phân thành các phƣơng pháp
một đầu và phƣơng pháp hai đầu phụ thuộc vào số lƣợng các thiết bị đầu cuối mà tại
đó các dữ liệu điện áp và dòng điện đƣợc thu thập. Tuy nhiên phƣơng pháp tổng trở
yêu cầu trở kháng ngắn mạch phải gần bằng 0 để có thể thu đƣợc kết quả ƣớc lƣợng vị
trí sự cố đƣợc chính xác. Phƣơng pháp đo tổng trở ở cả hai đầu đƣờng dây có độ chính
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

12



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

xác cao hơn vì ít phụ thuộc vào điện trở ngắn mạch hơn. Nhƣng nhìn chung phƣơng
pháp tổng trở sẽ không hiệu quả đối với các trƣờng hợp sự cố thoáng qua. Phƣơng
pháp trở kháng đƣợc dùng phổ biến nhất trong các rơle khoảng cách kỹ thuật số đƣợc
đặt trong trạm biến áp để bảo vệ cho các đƣờng dây. Ngoài trở kháng, khi xảy ra sự cố
rơle còn tính toán và ghi lại các thông số sự cố trong bản ghi của rơle nhƣ: dạng sự cố,
vùng sự cố, vị trí sự cố, giá trị tức thời của điện áp và dòng điện xung quanh thời điểm
sự cố... Việc xác định vị sự cố bằng rơle khoảng cách trong thực tế còn gặp nhiều sai
số do những nguyên nhân khác nhau nhƣ: ảnh hƣởng của điện trở quá độ đến đến sự
làm việc của bộ phận khoảng cách, ảnh hƣởng của trạm trung gian, ảnh hƣởng của tổ

nối dây máy biến áp, ảnh hƣởng của sai số máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện
áp (BU), sai số của rơle do thành phần tự do gây ra khi tính toán các giá trị hiệu dụng,
độ không lý tƣởng của các bộ lọc số, sai số do các bộ chuyển đổi AD, sai số của các
thiết bị đo góc pha, việc tính toán cài đặt và chỉnh định rơle cũng nhƣ do việc đã loại
bỏ các thành phần tín hiệu biến thiên nhanh dẫn tới mất đi một phần thông tin trong tín
hiệu..., từ đó dẫn đến việc xác định vị trí sự cố của rơle khoảng cách chƣa đƣợc chính
xác.
a) Phƣơng pháp điện kháng đơn
Các giá trị điện áp, dòng điện đo lƣờng đƣợc ở đầu đƣờng dây sẽ đƣợc sử dụng để
tính toán trở kháng của đƣờng dây đến vị trí điểm sự cố lsù cè và đƣợc biểu diễn theo
phƣơng trình (1.1). Khi trở kháng của đƣờng dây trên mỗi đơn vị chiều dài đã đƣợc xác
định, khoảng cách sự cố có thể đƣợc tính toán theo các phƣơng trình (1.2) và (1.3).

U A  lsù cè  Z L  I A  U f

(1.1)

trong đó:
 UA: điện áp tại đầu nguồn A; ZL: tổng trở của đƣờng dây.
 IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A.
 lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A.
 Uf: điện áp sự cố.
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

13



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

U A  lsù cè  Z L  I A  R f  I f

(1.2)

trong đó:
 If: dòng điện sự cố.
 Rf: điện trở sự cố đƣợc minh họa trong hình 1.1.

~

Z

IA

A

ZB

lsuco.Z

Nguồn A

(l-lsuco).Z
If

Đo lƣờng
điện áp và
dòng điện

f

~
Nguồn B

Rf

Hình 1.1: Sơ đồ minh họa sự cố trên đường dây truyền tải sử dụng phương pháp điện
kháng đơn
Từ công thức (1.2) khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác
định theo biểu thức (1.3):

lsù cè

UA 
I 
 A 
ZL

Rf
I 
ZL  A 
If 
 

(1.3)

trong đó:

 Rf : điện trở sự cố.

 If : dòng điện sự cố.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của định vị sự cố theo phương pháp điện
kháng đơn

Ảnh hưởng của điện trở tại điểm sự cố
Các sự cố, đặc biệt là sự cố một pha thƣờng xảy ra do sứ đƣờng dây bị phóng
điện. Hồ quang điện hình thành trên chuỗi sứ có tính chất điện trở, và nhƣ vậy điện trở
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

14



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

hồ quang này cũng nằm trong mạch vòng đo sự cố pha - đất. Một số trƣờng hợp sự cố
thông qua vật trung gian thì chính giá trị điện trở của các vật trung gian này cũng gây
ảnh hƣởng đến tính chính xác của phép định vị sự cố. Điện trở hồ quang phụ thuộc vào
độ dài của hồ quang và dòng điện theo công thức sau:
Rarc 

8750  Larc
I 1,4
f

(1.4)

trong đó: Rarc - điện trở hồ quang; Larc - chiều dài hồ quang (m) trong trƣờng hợp
không có gió; If - giá trị dòng sự cố (A).

Chiều dài hồ quang ban đầu bằng khoảng cách từ dây dẫn đến cột hoặc giữa hai
dây dẫn, nhƣng nó sẽ tăng và kéo dài khi có gió thổi ngang qua do sự đối lƣu và truyền
sóng điện từ. Ngƣời ta đƣa ra giả thuyết điện trở hồ quang phụ thuộc vào khoảng cách
dây dẫn, vận tốc gió và thời gian theo công thức:

Rarc 

8750   d  3  V  Tarc 

(1.5)

I 1,4
f

trong đó: d - khoảng cách dây dẫn (m); V - vận tốc gió (m/s); Tarc - thời gian tồn tại
của hồ quang.
Trong trƣờng hợp dây dẫn bị đứt và rơi xuống đất thì điện trở tại điểm tiếp xúc
chạm đất phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm của đất và cấp điện áp của lƣới điện. Khi sự cố
các pha với nhau điện trở sự cố thƣờng nhỏ và không vƣợt quá vài ohm (Ω). Tuy nhiên
điện trở sự cố lớn hơn nhiều đối với sự cố liên quan đến đất vì điện trở nối đất của cột
có thể tới 10Ω thậm chí cao hơn. Trƣờng hợp đặc biệt điện trở sự cố còn lớn hơn khi
sự cố dây dẫn chạm vào cây cối hoặc đứt dây và rơi xuống vùng đất khô cứng. Nhƣ
vậy điện trở sự cố có giá trị từ vài ohm đến hàng trăm ohm.

Ảnh hưởng của dòng tải trên đường dây trước sự cố
Góc lệch pha giữa dòng điện giữa hai đầu đƣờng dây khi xảy ra sự cố, một cách
gần đúng có thể coi xấp xỉ bằng góc lệch pha của điện áp hai đầu đƣờng dây trong chế
độ vận hành bình thƣờng. Mặt khác, góc lệch pha của điện áp trong chế độ bình

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

15



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

thƣờng lại phụ thuộc vào mức độ tải của đƣờng dây, do đó có thể nói dòng điện tải
trên đƣờng dây có ảnh hƣởng đến mức độ chính xác của phép định vị sự cố.
b) Phƣơng pháp TAKAGI
Phƣơng pháp Takagi cần cả các tín hiệu trƣớc khi xuất hiện sự cố và sau khi xuất
hiện sự cố. Phƣơng pháp này cũng nâng cao đƣợc độ chính xác hơn so với phƣơng
pháp điện kháng đơn nhƣ giảm bớt ảnh hƣởng của điện trở sự cố và làm giảm ảnh
hƣởng của dòng tải. Sơ đồ minh họa nhƣ hình 1.2.
lsuco
IA . I  A

ZA

~
Nguồn A

lsuco.Z
Định vị
sự cố

UA
U A

ZB
(l - lsuco).Z
If

~
Nguồn B

Rf U f

Hình 1.2: Minh họa phương pháp TAKAGI trên mạch điện một pha hai nguồn
Điện trở sự cố đƣợc tính toán theo biểu thức (1.6):

Rf 

U A  ZC  I A  tanh  lsuco
 U A

j
 Z tanh  lsuco  I A    e
 C


(1.6)

Khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A đƣợc xác định theo biểu thức
(1.7).
lsù cè 

Im(U A  I A* )
Im( Z L  I A  I A* )

(1.7)

Tổng trở của đƣờng dây:

Z L    ZC

(1.8)

trong đó:


UA: điện áp tại đo lƣờng đầu nguồn A.



ZL: tổng trở của đƣờng dây.

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

16



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật



IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A.



ZC: tổng trở đặc tính.



: hệ số lan truyền.



Rf: điện trở sự cố.



lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A.



I A : dòng điện xếp chồng, là sự chênh lệch giữa dòng điện sự cố và dòng điện

trƣớc sự cố.


U "A : điện áp xếp chồng, là sự chênh lệch giữa điện áp sự cố và điện áp trƣớc sự

cố.


I A* : ảnh phức liên hợp của I A .

c) Phƣơng pháp TAKAGI cải tiến
Phƣơng pháp Takagi cải tiến này cũng còn đƣợc gọi là phƣơng pháp dòng điện

thứ tự không. Phƣơng pháp này không yêu cầu dữ liệu trƣớc sự cố vì nó sử dụng dòng
điện thứ tự không thay vì xếp chồng dòng điện của sự cố chạm đất. Vị trí sự cố trong
phƣơng pháp này đƣợc tính toán trong phƣơng trình (1.9):
lsù cè 

Im(U A  I R*  e  j )
Im( Z1L  I A  I R*  e  j )

(1.9)

trong đó:


IR: dòng điện thứ tự không, I R*  liên hợp phức của ảnh dòng điện thứ tự không.



: góc dòng điện thứ tự không.



Z1L: tổng trở thứ tự thuận của đƣờng dây.



UA: điện áp tại đo lƣờng đầu nguồn A.



IA: dòng điện chạy ra từ đầu nguồn A.



lsù cè : khoảng cách đến vị trí sự cố tính từ đầu nguồn A.
d) Nhận xét và đánh giá:

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

17



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Phƣơng pháp tính toán xác định vị trí sự cố sử dụng dữ liệu dòng điện và điện áp
đƣợc đo lƣờng ở một đầu đƣờng dây hiện nay đƣợc dùng khá phổ biến, đáp ứng đƣợc
điều kiện thực tế và công nghệ rơle bảo vệ. Ƣu điểm nổi bật của phƣơng pháp điện
kháng đơn là đơn giản, dễ lắp đặt, không cần phải đồng bộ giữa các thiết bị, tuy nhiên
có nhƣợc điểm là dễ bị ảnh hƣởng lớn bởi các nguồn nhiễu nhƣ sự bất đối xứng của
đƣờng dây (ví dụ do không hoán vị dây dẫn), ảnh hƣởng của thành phần thứ tự không
hay của hỗ cảm giữa các đƣờng dây.
Ƣu và nhƣợc điểm của phƣơng pháp điện kháng đơn là
 Dễ dàng thực hiện do tín hiệu đo lƣờng đƣợc thu thập tại chỗ, không yêu cầu
truyền tín hiệu từ đầu đối diện.
 Không cần phải đồng bộ về mặt thời gian giữa tín hiệu thu thập đƣợc của các rơle
tại các vị trí khác.

 Sai số trong phạm vi chấp nhận đƣợc đối với sự cố pha - pha (theo thực tế vận
hành).
 Độ chính xác của phép đo bị ảnh hƣởng của nhiều yếu tố:
- Ảnh hƣởng của hồ quang tại điểm sự cố.
- Ảnh hƣởng của tải trƣớc sự cố trên đƣờng dây.
- Ảnh hƣởng bởi hệ số phân bố dòng điện (do xuất hiện các nguồn khác
cấp vào điểm sự cố hoặc dòng điện tại điểm sự cố khác với dòng điện đo đƣợc tại vị trí
đặt rơle).
- Ảnh hƣởng của hỗ cảm do các đƣờng dây chạy song song gây ra.
- Tổng trở thứ tự không của đƣờng dây thƣờng không thể xác định đƣợc
chính xác nên sẽ gây sai số đáng kể đối với các sự cố chạm đất (đây lại là loại sự cố
thƣờng xảy ra đối với lƣới truyền tải và hệ thống điện nói chung).
Phƣơng pháp Takagi ít ảnh hƣởng của điện trở sự cố và ảnh hƣởng của dòng tải
nhƣng cần phải biết chính xác đƣợc các thông số của dòng điện pha sự cố ngay trƣớc
thời điểm xuất hiện sự cố. Các sai lệch trong các thông số này sẽ tạo thành sai số lớn
trong việc ƣớc lƣợng vị trí sự cố. Còn trong phƣơng pháp Takagi cải tiến không cần
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

18



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

dùng giá trị của dòng điện trƣớc sự cố nhƣng lại phải xác định đƣợc góc pha của dòng
điện thứ tự 0. Đây cũng là một nguồn sai số lớn của phƣơng pháp.
Phƣơng pháp tính toán xác định vị trí sự cố sử dụng dữ liệu đo lƣờng từ nhiều
đầu cho kết quả tốt hơn phƣơng pháp đo lƣờng từ một đầu nhƣng chi phí đầu tƣ thiết
bị cao và đòi hỏi thiết bị đo nhiều và cần phải thực hiện đồng bộ.

1.2.2 Phƣơng pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ điểm sự cố
Khi sự cố xảy ra tại một điểm trên đƣờng dây tải điện, sẽ gây ra các đột biến về
dòng điện và điện áp. Các sóng dòng, áp đột biến này sẽ lan truyền trên đƣờng dây cả
về hai phía với tốc độ lan truyền sóng xấp xỉ tốc độ ánh sáng. Khi sóng lan truyền đi
tới một đầu đƣờng dây sẽ gặp điều kiện biên thay đổi, do đó một phần của sóng này sẽ
phản xạ trở lại và một phần tiếp tục lan truyền đi tiếp.
Sơ đồ biểu diễn quá trình phản xạ, khúc xạ của các sóng lan truyền thể hiện trên
Hình 1.3. Dựa theo chênh lệch thời gian giữa tín hiệu thu đƣợc tại hai đầu (∆t) có thể
xác định đƣợc vị trí điểm sự cố bằng phƣơng trình:

x

l  c  t
2

(1.10)

trong đó: x - khoảng cách đến điểm sự cố; l - tổng chiều dài đƣờng dây; c - vận tốc ánh
sáng.

Hình 1.3: Sự lan truyền và phản xạ của sóng dòng điện trên đường dây
Đặc điểm của phƣơng pháp này:
 Phải có các thiết bị ghi tín hiệu đƣợc đồng bộ thời gian với độ chính xác cao, chỉ
một sự sai lệch rất nhỏ về thời gian có thể dẫn tới sai số lớn về khoảng cách tính đƣợc.
Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

19

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

 Thiết bị ghi tín hiệu sự cố phải có tần số lấy mẫu rất cao để có thể ghi nhận các tín
hiệu xung phản xạ.
 Phần mềm phải có khả năng đồng bộ hóa tín hiệu, lọc nhiễu và trích xuất tín hiệu
mong muốn. Đặc biệt với các sự cố gây ra do sét có thể gây các nhiễu điện từ ảnh
hƣởng đến độ chính xác của phép lọc tín hiệu.
1.2.3. Phƣơng pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ đầu
đƣờng dây
Phƣơng pháp nhƣ điện kháng đơn có độ chính xác thấp, phƣơng pháp Takagi có
độ chính xác cao hơn nhƣng lại yêu cầu xác định dòng tải ngay trƣớc thời điểm sự cố.
Phƣơng pháp Takagi cải tiến không cần dùng giá trị của dòng điện trƣớc sự cố nhƣng
lại phải xác định đƣợc góc pha của dòng điện thứ tự 0. Phƣơng pháp dựa trên sóng lan
truyền từ điểm sự cố đòi hỏi phải đo lƣờng từ 2 đầu đƣờng dây kết hợp với đồng bộ về
thời gian. Do đó luận văn này đi nghiên cứu phƣơng pháp mới đang đƣợc quan tâm
nghiên cứu là giải pháp chủ động phát xung điện áp vào đầu đƣờng dây bị sự cố. Sau
khi đó tiến hành nghi lại các tín hiệu phản hồi. Dựa trên các phƣơng pháp phân tích
sóng phản hồi sẽ xác định đƣợc thời điểm sóng phản hồi từ điểm sự cố về đầu đƣờng
dây. Căn cứ vào thời gian bắt đầu phát xung và thời gian xung phản hồi về suy ra vị trí
sự cố. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là sử dụng ít thiết bị đo lƣờng, chỉ đo lƣờng từ 1
đầu đƣờng dây nên không cần đồng bộ về thời gian. Do đó trong luận văn sẽ đi vào
nghiên cứu phƣơng pháp này.
Để nghiên cứu phƣơng pháp này luận văn sẽ đi nghiên cứu mô phỏng các dạng
sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện. Nghiên cứu phƣơng pháp phân tích sóng phản
hồi để xác định chính xác thời điểm sóng phản hồi từ điểm sự cố về đầu đƣờng dây.
Căn cứ vào số mô mình mô phỏng và phƣơng pháp nghiên cứu sẽ tiến hành thử
nghiệm trên mô hình mô phỏng và đánh giá độ chính xác cũng nhƣ ƣu nhƣợc điểm của
phƣơng pháp.

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

20



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG 2
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN
TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB-SIMULINK
2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN
TẢI ĐIỆN
Thông số của dây dẫn đặc trƣng cho quá
trình vật lý xảy ra trong dây dẫn khi có điện áp
hoặc dòng điện đi qua. Mỗi đƣờng dây đều có điện
trở R, điện kháng X, điện dẫn tác dụng G và điện dẫn
phản kháng B.
Hình 2.1 Sơ đồ thay thế
đường dây

Sơ đồ thay thế của đƣờng dây nhƣ hình 2.1.

a)

Tính toán điện trở của đƣờng dây:

Điện trở của đƣờng dây đƣợc xác định theo biểu thức:

R

l
.F

[]

hoặc

R  .

l
F

[].

(2.1)

Trong đó:

l là chiều dài của đƣờng dây [m].
 là điện dẫn suất của vật liệu làm dây dẫn [

m
].
.mm2

 là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn [

m

].
.mm2

F là tiết diện dây dẫn [mm2].
Trong thực tế điện trở của dây dẫn đã đƣợc tính sẵn cho một đơn vị chiều dài đƣờng và
đƣợc lập thành bảng trong sổ tay.
Điện trở của đƣờng dây đƣợc tính theo công thức:
R = ro.l

[]

Nguyễn Văn Lâm, Lớp K16 KTĐ - ĐHKTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

(2.2).

21