Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải điện thuộc lưới điện phức tạp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN VINH

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN
ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Hà Nội – 2017


MỤC LỤC
Tr
ang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ........................................................................... ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

1.

1.

Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 1

2.

Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu ........................................ 4

3.

Các đóng góp mới của luận án ................................................................................... 5

4.

Cấu trúc nội dung của luận án .................................................................................... 5
TỔNG QUAN ................................................................................................................ 7

1.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................................... 7
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc ............................................................................... 7
1.2.1. Thuật toán định vị sự cố áp dụng đƣờng dây đơn đồng nhất với yêu
cầu biết chính xác thông số đƣờng dây .............................................................................. 8
1.2.2. Thuật toán định vị sự cố không yêu cầu thông số đƣờng dây áp dụng
với đƣờng dây đơn đồng nhất ........................................................................................... 10
1.2.3. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây đơn không đồng
nhất với yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây........................................................ 12
1.2.4. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây truyền tải điện rẽ
nhánh với yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây ..................................................... 14
1.2.5. Đánh giá ảnh hƣởng của sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố ............... 16
1.3. Những vấn đề c n tồn tại và hƣớng nghiên cứu ....................................................... 17
2. THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG
DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT ........................................................................................ 18
2.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 18
2.2. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây không
đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây ......................................... 18
2.2.1. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây không đồng nhất ........................ 18
2.2.2. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây

đơn không đồng nhất ........................................................................................................ 20
2.3. Thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng
dây ........................................................................................................................................ 27
2.3.1. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC .......................................... 27
iii


2.3.2. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC ......................................... 28
2.3.3. Bƣớc 3: Xác định vị trí sự cố .......................................................................... 29
2.4. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải điện không đồng nhất ........................................................................................... 30
2.4.1. Kết quả định vị sự cố ...................................................................................... 31
2.4.2. So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với kết quả định
vị sự cố của thuật toán [48] .............................................................................................. 31
2.5. Kết luận ..................................................................................................................... 33
3. PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ KHÔNG BIẾT TRƢỚC THÔNG SỐ
ĐƢỜNG DÂY ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN RẼ
NHÁNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CHỦNG LOẠI DÂY ........................................................ 34
3.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 34
3.2. Thuật toán xác định thông số đƣờng dây của đƣờng dây rẽ nhánh không
đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây .................................................. 34
3.2.1. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây rẽ nhánh ..................................... 34
3.2.2. Trƣờng hợp các phân đoạn của đƣờng dây rẽ nhánh có thông số
đƣờng dây khác nhau ........................................................................................................ 35
3.3. Thuật toán xác định vị trí sự cố cho đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất
sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây ................................................................... 50
3.3.1. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ ........................................... 50
3.3.2. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ .......................................... 50
3.3.3. Bƣớc 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ........................................... 51
3.3.4. Bƣớc 4: Xác định vị trí sự cố .......................................................................... 51

3.4. Thuật toán xác định thông số đƣờng dây đồng thời định vị sự cố áp dụng
với đƣờng dây rẽ nhánh, các phân đoạn có cùng chủng loại dây, sử dụng một bản
ghi sự cố................................................................................................................................ 52
3.4.1. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SJ ........................................... 52
3.4.2. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RJ .......................................... 52
3.4.3. Bƣớc 3: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn TJ........................................... 53
3.4.4. Bƣớc 4: Xác định thông số đƣờng dây và vị trí sự cố .................................... 53
3.5. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải điện rẽ nhánh ........................................................................................................ 54
3.5.1. Trƣờng hợp đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh có các phân đoạn sử
dụng các chủng loại dây khác nhau .................................................................................. 55
3.5.2. Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh có hai phân đoạn có cùng thông số
đƣờng dây nhƣng khác thông số của phân đoạn thứ ba.................................................... 57
3.5.3. Trƣờng hợp các phân đoạn của đƣờng dây rẽ nhánh có thông số
đƣờng dây giống nhau ...................................................................................................... 59
3.6. Kết luận ..................................................................................................................... 61
4.

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA SAI SỐ ĐO LƢỜNG ĐẾN KẾT QUẢ
iv


ĐỊNH VỊ SỰ CỐ ...................................................................................................................... 63
4.1. Cơ sở đề xuất phƣơng pháp ...................................................................................... 63
4.2. Mô phỏng Monte Carlo............................................................................................. 64
4.3. Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật
toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất .............. 65
4.3.1. Kịch bản mô phỏng ......................................................................................... 66
4.3.2. Đặc tính thống kê ............................................................................................ 66
4.4. Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật

toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh ...................................... 70
4.4.1. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh có thông số
đƣờng dây khác nhau ........................................................................................................ 70
4.4.2. Trƣờng hợp hai phân đoạn có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác
thông số của phân đoạn thứ ba ......................................................................................... 74
4.4.3. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh sử dụng cùng
chủng loại dây................................................................................................................... 78
4.5. Kết luận ..................................................................................................................... 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 84
1.

Đóng góp khoa học của luận án ............................................................................... 84

2.

Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo ................................................................. 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 86
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........................................ 91
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 92
A.1. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện
không đồng nhất ................................................................................................................... 92
A.2. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ
nhánh: Trƣờng hợp phân đoạn SJ, RJ, TJ có thông số có thông số đƣờng dây khác
nhau ...................................................................................................................................... 96
A.3. Kết quả định vị sƣ cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh:
Trƣờng hợp phân đoạn SJ, TJ có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác thông số
đƣờng dây của phân đoạn RJ ................................................................................................ 98
A.4. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh:
Trƣờng hợp đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất, phân đoạn SJ, RJ, TJ có cùng thông

số đƣờng dây....................................................................................................................... 100
A.5. Phƣơng trình (2.48) ................................................................................................ 102
A.6. Phƣơng trình (3.103) .............................................................................................. 106
A.7. Phƣơng trình (3.105) .............................................................................................. 118
A.8. Phƣơng trình (3.111) .............................................................................................. 126
A.9. Phƣơng trình (3.112) .............................................................................................. 128
A.10. Phƣơng trình (3.113) ............................................................................................ 129
v


vi


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ABC

Ngắn mạch 3 pha

AG

Ngắn mạch pha A với đất

BC

Ngắn mạch hai pha BC

BCG

Ngắn mạch hai pha BC với đất

AC

D ng điện xoay chiều (Alternating Current)

ANFIS

Mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of
Sugeno-type)

COMTRADE

Tiêu chuẩn định dạng tập tin để trao đổi tín hiệu sự cố (COMmon
format for TRAnsient Data Exchange )

CT

Máy biến d ng điện (Current transformer)

d

Vị trí sự cố

DC

D ng điện một chiều (Direct Current)

DFT

Biến đổi Fourier rời rạc (Discrete Fourier Transform)

GPS

Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)

IEC

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical
Commission)

HT

Hệ thống điện

IEEE

Viện kỹ thuật điện và điện tử (Institute of Electrical and Electronics
Engineers)

imag

Phần ảo của số phức

l

Chiều dài đƣờng dây

MLP

Mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron)

real

Phần thực của số phức

VT

Máy biến áp (Voltage Transformer)

Zc

Tổng trở sóng của đƣờng dây

γ

Hệ số truyền sóng của đƣờng dây

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho các loại sự cố ............................................................ 8
Bảng 2.1 Thông số phân đoạn SC, l1=100km. ..................................................................... 30
Bảng 2.2 Thông số phân đoạn CR, l2=20km........................................................................ 30
Bảng 2.3 Thông số nguồn. ................................................................................................... 30
Bảng 2.4 Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây không đồng nhất. ........................... 31
Bảng 3.1 Thông số nguồn. ................................................................................................... 54
Bảng 3.2. Thông số phân đoạn SJ. ....................................................................................... 54
Bảng 3.3. Thông số phân đoạn RJ. ...................................................................................... 54
Bảng 3.4. Thông số phân đoạn TJ. ...................................................................................... 55

Bảng 3.5. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất. ........... 55
Bảng 3.6. Kết quả định vị sự cố trên đƣờng dây có thông số SJ, TJ khác RJ. .................... 57
Bảng 3.7. Kết quả định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất. ...................... 59
Bảng 4.1 Sai số giới hạn của máy biến d ng điện [34]. ...................................................... 65
Bảng 4.2 Sai số giới hạn của máy biến điện áp [35]............................................................ 65
Bảng 4.3 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đƣờng dây không đồng nhất. ................ 67
Bảng 4.4 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC. ................................................................. 68
Bảng 4.5 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG. .............................................................. 69
Bảng 4.6 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC. .............................................................. 69
Bảng 4.7 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất. . 72
Bảng 4.8 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC. ................................................................. 72
Bảng 4.9 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG. .............................................................. 73
Bảng 4.10 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC. ............................................................ 74
Bảng 4.11 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – SJ, TJ khác thông số RJ. .................... 76
Bảng 4.12 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC. ............................................................... 77
Bảng 4.13 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG. ............................................................ 77
Bảng 4.14 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC. ............................................................ 78
Bảng 4.15 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố AG – đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất. .......... 80
Bảng 4.16 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BC. ............................................................... 81
Bảng 4.17 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố BCG. ............................................................ 81
Bảng 4.18 Chỉ số thống kê đối với loại sự cố ABC. ............................................................ 82

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Đƣờng dây truyền tải đồng nhất ............................................................................. 8
Hình 1.2 Đƣờng dây không đồng nhất ................................................................................. 12
Hình 1.3 Đƣờng dây rẽ nhánh .............................................................................................. 14
Hình 2.1. Đƣờng dây truyền tải không đồng nhất. .............................................................. 19

Hình 2.2. Nối tiếp mạng hai cửa. ......................................................................................... 19
Hình 2.3 Bản ghi sự cố xảy ra trên đƣờng dây 220kV Hƣng Đông – Hà Tĩnh. .................. 20
Hình 2.4 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F1.......................................................... 21
Hình 2.5 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F1 xảy ra trên SC. ..... 22
Hình 2.6 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F2.......................................................... 23
Hình 2.7 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F2 xảy ra trên SC. ..... 23
Hình 2.8 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC. .......................................................................... 24
Hình 2.9 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F2 xảy ra trên RC. ..... 24
Hình 2.10 Thuật toán xác định thông số đƣờng dây không đồng nhất. ............................... 27
Hình 2.11 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC. ......................................................................... 27
Hình 2.12 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC.......................................................................... 28
Hình 2.13 Thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây không đồng nhất. .................... 29
Hình 2.14 Mô hình mô phỏng đƣờng dây không đồng nhất. ............................................... 30
Hình 2.15 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [48]........... 32
Hình 3.1 Đƣờng dây truyền tải rẽ nhánh. ............................................................................ 34
Hình 3.2 Mô hình mạng hai cửa đƣờng dây rẽ nhánh. ........................................................ 35
Hình 3.3 Sự cố trên phân đoạn SJ. ....................................................................................... 40
Hình 3.4. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn SJ. ........................................... 40
Hình 3.5 Sự cố trên phân đoạn RJ. ...................................................................................... 42
Hình 3.6. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn RJ. ........................................... 42
Hình 3.7. Sự cố trên phân đoạn TJ....................................................................................... 45
Hình 3.8. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn TJ. ........................................... 45
Hình 3.9 Thuật toán xác định thông số đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất. .................. 48
Hình 3.10 Thuật toán xác định thông số đƣờng dây rẽ nhánh – SJ, TJ thông số khác RJ. . 49
Hình 3.11 Thuật toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh 51
Hình 3.12 Thuật toán định vị sự cố áp dụng với đƣờng dây truyền tải rẽ nhánh đồng nhất 53
Hình 3.13. Mô hình mô phỏng đƣờng dây rẽ nhánh. ........................................................... 54
Hình 3.14 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] ........... 56
Hình 3.15 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] ........... 58
ix

Hình 3.16 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [47] ........... 60
Hình 4.1 Thuật toán đánh giá ảnh hƣởng sai số của đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố. .. 64
Hình 4.2 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - đƣờng dây không đồng nhất. ............ 66
Hình 4.3 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào. ............................ 67
Hình 4.4 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố ˗ SJ, RJ, TJ khác nhau thông số. ......... 70
Hình 4.5 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào ............................. 71
Hình 4.6 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - SJ, TJ khác thông số RJ. ................... 75
Hình 4.7 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào ............................. 75
Hình 4.8 Hàm mật độ phân bố sai số định vị sự cố - đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất. ........ 79
Hình 4.9 Phân tích độ nhạy kết quả định vị sự cố với các biến ngõ vào. ............................ 79

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việc xác định chính xác điểm sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện mang một ý nghĩa thiết
thực đối với hệ thống truyền tải điện; định vị chính xác điểm sự cố sẽ làm giảm thời gian
ngừng cấp điện với các sự cố duy trì, giảm nhân công huy động tìm kiếm vị trí sự cố và
góp phần nâng cao độ tin cậy của lƣới điện truyền tải.
a. Qui trình tìm kiếm vị trí sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải đang được áp dụng
tại các công ty truyền tải điện Việt Nam
 Khi có sự cố trên đƣờng dây, hệ thống rơle bảo vệ tại trạm biến áp sẽ cắt điện
đƣờng dây đó và thực hiện tự đóng lại; đồng thời chức năng báo khoảng cách của
các rơle bảo vệ khoảng cách hoặc bảo vệ so lệch sẽ báo vị trí sự cố tính theo km
từ vị trí đặt điểm đo của rơle.
 Sự cố có thể là thoáng qua hoặc duy trì, tuy nhiên theo qui định hiện hành các đội
quản lý đƣờng dây đều phải tìm kiếm và xác định vị trí cũng nhƣ loại sự cố để có

các giải pháp tránh sự cố tƣơng tự có thể lặp lại hoặc có thể nhanh chóng thay thế
các trang thiết bị hỏng hóc.
 Thông thƣờng các đơn vị quản lý đƣờng dây cần phải cử nhân công đến vị trí cột
tƣơng ứng với khoảng cách sự cố rơle đã báo và chia thành hai nhóm để tìm kiếm
về hai phía. Tại các vị trí cột đều cần phải kiểm tra bằng mắt thƣờng xem có hƣ
hỏng hay bất thƣờng. Quá trình tìm kiếm tiếp diễn cho đến khi nào tìm đƣợc vị trí
sự cố thực thì sẽ chụp ảnh ghi nhận và báo cáo.
b. Các khó khăn còn tồn tại
 Chức năng báo khoảng cách sự cố của các rơle bảo vệ khoảng cách thƣờng báo vị
trí sự cố với sai số tƣơng đối lớn. Sai số của vị trí sự cố trong nhiều trƣờng hợp có
thể lên tới nhiều kilômét. Số liệu thống kê ở một số nƣớc cho thấy cho thấy sai số
gặp phải có thể từ 0,5÷2% [57], với đƣờng dây dài 300km thì sai số ±1% tƣơng
đƣơng với việc phải đi tìm kiếm trong phạm vi 6 kilômét (khoảng 20 khoảng cột).
 Các đƣờng dây truyền tải điện thƣờng đi qua các địa hình đồi núi hoặc xa dân cƣ,
xa đƣờng giao thông (lƣới điện truyền tải khu vực phía Tây Bắc). Do vậy rất
nhiều trƣờng hợp phải mất tới cả ngày để tìm chính xác một vị trí sự cố với lƣợng
nhân công từ 4÷6 ngƣời.
c. Các nguyên nhân kỹ thuật có thể liên quan tới việc định vị sự cố không chính xác
Phân tích các yếu tố đầu vào của các thuật toán định xác định điểm sự cố cho thấy
sai số về đo lƣờng và mô hình đƣờng dây sử dụng trong các thuật toán là các yếu tố
chính ảnh hƣởng tới sai số của kết quả định vị:
 Các thuật toán định vị sự cố hiện nay đều yêu cầu dữ liệu đầu vào là tín hiệu điện
áp và d ng điện đo lƣờng từ các đầu đƣờng dây truyền tải điện, vì vậy khi có sai
số đo lƣờng thì kết quả định vị sự cố sẽ gặp phải sai số. Trong đó, sai số đo lƣờng
bao gồm:
 Sai số của thiết bị biến đổi: theo tiêu chuẩn IEC60044_1_1996 về sai số của
máy biến điện áp (VT) và IEC60044_2_1997 cho máy biến d ng điện (CT),
thiết bị biến đổi có thể có sai số lớn nhất ±10% đối với CT và ±6% đối với VT.
Do đó sai số của các thiết bị này có ảnh hƣởng đáng kể đến độ chính xác của
phƣơng pháp định vị, độ không đồng nhất của sai số cũng là yếu tố có thể có

ảnh hƣởng lớn đến kết quả định vị sự cố. Tuy nhiên, sai số của thiết bị biến đổi
1


có tính chất xác suất do vậy sai số của thiết bị biến đổi không thể loại bỏ mà chỉ
có thể đánh giá ảnh hƣởng của sai số này đến kết quả định vị sự cố. Vì vậy, việc
nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định
vị sự cố là cần thiết để xác định định lƣợng các yếu tố có ảnh hƣởng lớn nhất
đến thuật toán định vị, từ đó có thể đƣa ra các quy định về sai số của thiết bị đo
lƣờng, cũng nhƣ cải tiến các thuật toán định vị sự cố, hoặc khuyến cáo về sai số
gặp phải khi sử dụng các thuật toán định vị sự cố. Hiện nay có một số nghiên
cứu nhƣ trong [7], [8], [9] sử dụng mạng nơ ron hoặc mạng nơ ron kết hợp
logic mờ sử dụng một tập lớn các mẫu huấn luyện nhằm mục đích giảm sai số
tuy nhiên hiệu quả đạt đƣợc vẫn là vấn đề cần quan tâm, đồng thời các nghiên
cứu theo hƣớng này yêu cầu số lƣợng lớn bản ghi sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải điện để huấn luyện mạng nơ ron và đây là yêu cầu rất khó đáp ứng
trong thực tế.
 Sai số do hiện tƣợng bão h a CT: khi CT bị bão h a thì số liệu d ng điện đo
lƣờng không c n chính xác làm ảnh hƣởng đến kết quả định vị sự cố. Để khắc
phục hiện tƣợng bão h a CT, một số tài liệu sử dụng phân tích Prony hoặc
phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu kết hợp biến đổi Fourier rời rạc với mục
đích khôi phục dạng sóng bão h a nhƣ đã đƣợc tổng kết trong bài báo đã công
bố số [4,5] của luận án. Tuy nhiên, kết quả phục hồi dạng sóng d ng điện của
các thuật toán này bị ảnh hƣởng bởi tần số lấy mẫu của tín hiệu, số lƣợng hài có
trong tín hiệu...
 Sai số do tín hiệu đo lƣờng từ các phía đƣờng dây không đƣợc đồng bộ: điện trở
sự cố là yếu tố bất định có ảnh hƣởng đáng kể đến kết quả định vị sự cố của các
thuật toán sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ một phía; và để không bị ảnh hƣởng bởi
điện trở sự cố các nghiên cứu hiện nay tập trung vào các thuật toán sử dụng tín
hiệu đo lƣờng đồng bộ từ các phía của đƣờng dây. Vì vậy, nếu tín hiệu không

đƣợc đồng bộ thì kết quả định vị sự cố sẽ bị sai lệch, và hiện này có một số
nghiên cứu tập trung vào phƣơng pháp đồng bộ tín hiệu đo lƣờng từ các phía
nhƣ đã đƣợc tổng kết trong các công trình đã công bố số [1,3,6] của luận án.
 Sai số do tín hiệu đo lƣờng có thành phần một chiều (DC): nếu tín hiệu đo
lƣờng có thành phần DC thì khi sử dụng biến đổi Fourier để xác định phasor
của tín hiệu điện áp và d ng điện sẽ gặp phải sai số, từ đó kết quả định vị sự cố
sẽ sai lệch do đầu vào của thuật toán định vị là phasor của tín hiệu đo lƣờng.
Các nghiên cứu đã đề xuất các phƣơng pháp nhƣ bộ lọc Kalman hoặc bộ lọc mô
phỏng số kết hợp DFT nhƣ đƣợc tổng kết trong công trình đã công bố [2] của
luận án, để lọc bỏ thành phần DC góp phần nâng cao độ chính xác của các thuật
toán định vị sự cố.
 Mô hình đƣờng dây đƣợc sử dụng trong các thuật toán định vị là yếu tố có ảnh
hƣởng lớn đến kết quả định vị sự cố:
 Phần lớn các thuật toán định vị sự cố sử dụng mô hình đƣờng dây thông số tập
trung vì khối lƣợng tính toán không nhiều, tính toán đơn giản và thƣờng đƣợc
sử dụng cho đƣờng dây ngắn, tuy nhiên kết quả định vị sẽ gặp sai số, vì theo tài
liệu [1] nếu đƣờng dây có chiều dài 100km thì sai số của mô hình thông số tập
trung khoảng 0,2% so với mô hình thông số rải và sai số tăng nhanh theo chiều
dài đƣờng dây.
 Các thuật toán định vị của rơ le bảo vệ khoảng cách kỹ thuật số hiện có đều sử
dụng các biến thể của phƣơng pháp tổng trở nhằm xác định vị trí sự cố trên
đƣờng dây tải điện, sử dụng các tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ một
phía đầu đƣờng dây. Về mặt toán học, đây là mô hình không chính xác, do tổng
2








trở biểu kiến khi nhìn từ một phía đƣờng dây phụ thuộc vào vị trí sự cố, điện trở
sự cố, đƣờng dây truyền tải có nhiều nguồn cũng nhƣ trào lƣu công suất giữa
hai phía đƣờng dây trƣớc khi xảy ra sự cố.
Thông số đƣờng dây có thể coi là một đại lƣợng có tính bất định, đặc biệt là
thành phần tổng trở thứ tự không phụ thuộc rất nhiều vào điện trở của đất. Trên
thực tế, thông số của đƣờng dây tải điện có sự khác biệt nhất định dọc theo
tuyến đƣờng dây. Do vậy, các thuật toán định vị sử dụng mô hình tính toán với
giả thiết đƣờng dây đồng nhất khi áp dụng định vị sự cố cho các mô hình đƣờng
dây thực tế thì kết quả định vị sẽ bị sai số.
Lƣới truyền tải điện hiện nay vẫn c n một số đƣờng dây có rẽ nhánh; lý do của
việc rẽ nhánh các đƣờng dây có thể do yêu cầu đấu nối cấp điện cho phụ tải mới
ở giữa đƣờng dây hoặc có các nhà máy điện đấu nối lên lƣới. Các đƣờng dây rẽ
nhánh này có thể sử dụng cùng chủng loại dây với đƣờng dây chính hoặc có thể
sử dụng loại dây khác. Việc xuất hiện đƣờng dây có rẽ nhánh gây nhiều khó
khăn cho việc cài đặt chỉnh định các rơle bảo vệ khoảng cách; đồng thời khi
đƣờng dây không đồng nhất thì việc định vị sự cố gặp sai số lớn do các rơle chỉ
cho phép cài đặt với một bộ thông số tổng trở đƣờng dây.
Các kỹ sƣ tính toán chỉnh định rơle thƣờng không thể có đƣợc số liệu chính xác
của thông số của các đƣờng dây, vì thông số của đƣờng dây truyền tải điện
thƣờng khó xác định đƣợc chính xác do chịu nhiều yếu tố ảnh hƣởng nhƣ điện
trở suất của các vùng đất dọc đƣờng dây thay đổi, đƣờng dây có các phân đoạn
sử dụng chủng loại dây khác nhau... và để xác định thông số đƣờng dây, các
công ty điện lực có thể áp dụng các phƣơng pháp nhƣ:
- Sử dụng các công thức tính toán thông số đƣờng dây [6]. Tuy nhiên, xác
định thông số đƣờng dây theo phƣơng pháp này có thể gặp phải sai số
do các phép tính trung gian (ví dụ nhƣ tính điện kháng đƣờng dây phải
qua một loạt phép tính trung gian nhƣ khoảng cách xà cột, chủng loại
đƣờng dây, lộ đơn hay lộ kép, đƣờng dây điện có dây dẫn phân pha…,

tính dung dẫn thì phải sử dụng một loạt các công thức tính toán xét đến
ảnh hƣởng của đất, đƣờng dây có dây chống sét…), vì vậy khi áp dụng
công thức tính toán thì thông số đƣờng dây sẽ gặp sai số so với thông số
thực tế của đƣờng dây.
- Sử dụng thiết bị đo lƣờng thông số đƣờng dây nhƣ OMICRON CPC
100, tuy nhiên sai số tổng trở đƣờng dây đo đƣợc khoảng 5% so với kết
quả tính toán [29] do các yếu tố nhƣ: khi đo lƣờng thông số để khắc
phục nhiễu từ các hệ thống mang điện khác, thông số đo lƣờng đƣợc
thực hiện với nguồn có tần số 30Hz và 70Hz, và giá trị trung bình của
hai phép đo chính là tổng trở đƣờng dây ở tần số 50Hz; mô hình đƣờng
dây đƣợc áp dụng để xác định thông số đƣờng dây là mô hình thông số
tập trung có độ chính xác nhỏ hơn mô hình đƣờng dây thông số rải [1]...
Phần lớn các thuật toán định vị sự cố hiện nay đều yêu cầu dữ liệu đầu vào là
thông số chính xác của đƣờng dây, vì vậy khi thông số đƣờng dây không chính
xác thì vị trí sự cố tính đƣợc sẽ bị sai số.

Từ những phân tích nêu trên cho thấy hƣớng nghiên cứu với mục tiêu chính xác hóa mô
hình đƣờng dây – sử dụng tín hiệu đo lƣờng đồng bộ từ các phía đƣờng dây – cho bài toán
định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện là hƣớng nghiên cứu phù hợp và việc
lựa chọn luận án “Nghiên cứu phƣơng pháp xác định vị trí sự cố trên đƣờng dây truyền tải điện
thuộc lƣới điện phức tạp” là cần thiết và có ý nghĩa quan trọng đối với các công ty đang vận
hành, quản lý lƣới điện truyền tải.
3


2. Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
Đề xuất đƣợc các thuật toán định vị sự cố không yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng
dây, có sai số kết quả định vị sự cố phù hợp với tính toán lý thuyết. Thuật toán định vị sự
cố có khả năng áp dụng cho các đƣờng dây thuộc lƣới điện phức tạp.

Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu là thuật toán định vị sự cố áp dụng cho các đƣờng dây truyền tải
điện với đặc điểm nhƣ sau:




Thuật toán định vị sự cố mà dữ liệu đầu vào không yêu cầu biết trƣớc thông số
của đƣờng dây. Giải pháp này sẽ loại trừ đƣợc ảnh hƣởng của thông số đƣờng dây
không chính xác và nâng cao độ chính xác định vị sự cố. Thuật toán định vị sự cố
chỉ sử dụng thành phần thứ tự thuận của tín hiệu điện áp và d ng điện vì thế có
thể áp dụng định vị cho mọi loại sự cố và không yêu cầu thuật toán phân loại sự
cố.
Đánh giá đƣợc ảnh hƣởng của các sai số đo lƣờng do các biến điện áp và biến
d ng điện gây ra đối với kết quả định vị sự cố khi sử dụng thuật toán đƣợc đề xuất
nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung nghiên cứu là thuật toán định vị sự cố áp dụng
cho các đƣờng dây truyền tải điện với đặc điểm nhƣ sau:




Thuật toán định vị sự cố áp dụng với đƣờng dây truyền tải điện không rẽ nhánh,
có hai phân đoạn đƣờng dây sử dụng chủng loại dây khác nhau. Đƣờng dây truyền
tải điện hoán vị hoàn toàn.
Thuật toán định vị sự cố áp dụng với đƣờng dây tải điện có rẽ nhánh, các đoạn
đƣờng dây có thể có chủng loại dây đồng nhất hoặc không. Đƣờng dây truyền tải
điện hoán vị hoàn toàn.

Tín hiệu đo d ng điện và điện áp tại các đầu đƣờng dây đƣợc đồng bộ về mặt thời
gian (các rơle tại các đầu đƣờng dây đƣợc đồng bộ thời gian qua hệ thống đồng hồ
GPS).

Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều cách tiếp cận:




Sử dụng phân tích tổng quan để tìm hƣớng phát triển của nghiên cứu
Sử dụng các phân tích lý thuyết để xây dựng các công thức và thuật toán.
Kiểm chứng tính hiệu quả của các thuật toán đƣợc đề xuất thông qua kết quả mô
phỏng.

Ý nghĩa khoa học




Nghiên cứu giải quyết đƣợc bài toán nâng cao độ chính xác định vị sự cố trên
đƣờng dây truyền tải điện theo hƣớng chính xác hóa mô hình đƣờng dây.
Mở rộng đƣợc phạm vi áp dụng cho cả các đƣờng dây với chủng loại dây không
đồng nhất và có rẽ nhánh/không rẽ nhánh.
Đánh giá đƣợc ảnh hƣởng của sai số do các máy biến áp đo lƣờng gây ra đến kết
quả định vị sự cố. Phƣơng pháp đánh giá dựa trên mô phỏng Monte Carlo.
4


Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu nâng cao độ chính xác định vị sự cố với các thuật toán đề xuất
và có khả năng áp dụng với các đƣờng dây thuộc lƣới điện phức tạp có ý nghĩa
thực tiễn cao. Ngoài ra, khi áp dụng các thuật toán này trong thực tế sẽ không yêu
cầu phải đầu tƣ thêm nhiều các thiết bị phần cứng, và chủ yếu thu thập dữ liệu bản
ghi sự cố về trung tâm xử lý số liệu, do vậy có tính khả thi để triển khai và phù hợp
với điều kiện của kinh tế - xã hội của Việt Nam.

3. Các đóng góp mới của luận án
Nội dung của luận án đã tập trung nghiên cứu tính toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải điện đơn không đồng nhất và mở rộng cho đƣờng dây rẽ nhánh không
đồng nhất. Luận án đã đạt đƣợc một số kết quả nghiên cứu có thể đƣợc tóm lƣợc nhƣ sau:
Đóng góp 1:
Đề xuất đƣợc các thuật toán tính toán cho bài toán định vị sự cố trí sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất, sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo
lƣờng đồng bộ từ các phía của đƣờng dây. Dữ liệu đầu vào thuật toán không yêu cầu thông
số của đƣờng dây. Giải pháp này sẽ loại trừ đƣợc ảnh hƣởng của thông số đƣờng dây
không chính xác và nâng cao độ chính xác định vị sự cố.
Đây cũng là kết quả có ý nghĩa thực tế quan trọng, vì thông số của các đƣờng dây bao
gồm các phần tự cảm và hỗ cảm, vì vậy rất khó để xác định chính xác và thƣờng lấy theo
kinh nghiệm. Việc hiệu chỉnh lại thông số đƣờng dây trƣớc khi tiến hành định vị sự cố cho
phép nâng cao độ chính xác của thuật toán, đồng thời cập nhật lại thông số của đƣờng dây
truyền tải cho các bài toán kỹ thuật có sử dụng thông số đƣờng dây.
Đóng góp 2
Mở rộng đƣợc phạm vi áp dụng của thuật toán cho cả đƣờng dây truyền tải điện có rẽ
nhánh, các đoạn đƣờng dây có thể có chủng loại dây đồng nhất hoặc không. Sai số của kết
quả định vị sự cố của phƣơng pháp đƣợc đề xuất phù hợp với tính toán lý thuyết.
Đóng góp 3:
Đề xuất đƣợc thuật toán đánh giá ảnh hƣởng của sai số đo lƣờng tới kết quả định vị sự
cố. Phƣơng pháp phân tích dựa trên mô phỏng Monte-Carlo với các kịch bản khác nhau
của sai số đo lƣờng d ng điện và điện áp. Kết quả của mô phỏng Monte-Carlo cho thấy các

phƣơng pháp đề xuất có độ tin cậy tƣơng đối cao, với sai số tối đa kết quả định vị sự cố đạt
ở mức chấp nhận đƣợc khi tín hiệu đo lƣờng gặp phải sai số ±5%.

4. Cấu trúc nội dung của luận án
Ngoài phần mở đầu và các mục theo quy định, nội dung nghiên cứu của luận án đƣợc trình
bày trong 5 chƣơng và phụ lục, cụ thể:
Mở đầu: Trình bày các vấn đề chung của luận án: Tính cấp thiết của đề tài; mục tiêu,
đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu; các đóng góp của luận án.
5


Chƣơng 1: Tổng quan
Giới thiệu tổng quát về các thuật toán định vị sự cố đối với đƣờng dây tải điện đã đƣợc
công bố trong và ngoài nƣớc. Phân tích các ƣu và nhƣợc điểm của các nghiên cứu đã có
này, từ đó đề xuất hƣớng nghiên cứu mới để khắc phục các vấn đề c n tồn tại.
Chƣơng 2: Phƣơng pháp định vị sự cố cải tiến áp dụng với đƣờng dây đơn không
đồng nhất
Trình bày thuật toán đề xuất để định vị sự cố trên đƣờng dây tải điện có hai phân đoạn
sử dụng chủng loại dây khác nhau. Ƣu điểm của thuật toán đề xuất là dữ liệu đầu vào
không yêu cầu thông số đƣờng dây, do đó giảm đƣợc sai số định vị sự cố. Các kết quả mô
phỏng kiểm chứng tính đúng đắn của đề xuất và kết quả so sánh với các phƣơng pháp khác
cùng đƣợc trình bày trong chƣơng này.
Chƣơng 3: Phƣơng pháp định vị sự cố không biết trƣớc thông số đƣờng dây áp
dụng với đƣờng dây dây truyền tải điện rẽ nhánh không đồng nhất chủng loại dây
Trình bày thuật toán đề xuất định vị sự cố áp dụng cho các đƣờng dây tải điện có rẽ
nhánh, các nhánh sử dụng chủng loại dây khác nhau. Ƣu điểm của thuật toán đề xuất tƣơng
tự nhƣ thuật toán ở Chƣơng 2, tuy nhiên mở rộng đƣợc khả năng áp dụng cho các đƣờng
dây có rẽ nhánh.
Chƣơng 4: Đánh giá ảnh hƣởng của sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố
Trình bày phƣơng thức tính toán, đánh giá sai số định vị có thể gặp khi xét tới sai số của

các biến d ng điện và biến điện áp. Phƣơng pháp đánh giá sử dụng mô phỏng Monte
Carlo. Qua việc đánh giá đƣợc sai số có thể xác định đƣợc mức độ tin cậy của kết quả thu
đƣợc và mở ra nhiều hƣớng nghiên cứu mới.
Chƣơng 5: Kết luận và kiến nghị
Đánh giá tổng hợp các kết quả đã đạt đƣợc và so sánh với các mục tiêu nghiên cứu đã
đề ra; đồng thời đề xuất các hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai để khắc phục các hạn chế
c n tồn tại trong luận án.

6


1. TỔNG QUAN

Tóm lược nội dung: Nội dung chương giới thiệu tổng quát về các thuật toán
định vị sự cố đối với đường dây tải điện đã được công bố trong và ngoài nước.
Phân tích các ưu và nhược điểm của các nghiên cứu đã có này, từ đó đề xuất
hướng nghiên cứu mới để khắc phục các vấn đề còn tồn tại.

1.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Các nghiên cứu trong nƣớc liên quan tới thuật toán định vị sự cố trên đƣờng dây tải điện
đƣợc công bố c n khá ít và tập trung theo các hƣớng sau:
Nghiên cứu [7] sử dụng mạng nơron truyền thẳng nhiều lớp (MLP) kết hợp với phân
tích Wavelet để định vị sự cố. Ƣu điểm của thuật toán là sai số định vị sự cố nhỏ (kết quả
mô phỏng có sai số lớn nhất khoảng 1,49% với đƣờng dây dài 118,5km). Nhƣợc điểm
thuật toán cần có số lƣợng bản ghi đủ lớn để huấn luyện mạng. Nghiên cứu đề xuất sử
dụng tới 2136 bản ghi sự cố cho một đƣờng dây, đây là yêu cầu rất khó đáp ứng đƣợc trong
thực tế.
Nghiên cứu [8], [9] sử dụng mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy
training of Sugeno-type - ANFIS) là sự kết hợp giữa mạng nơ ron và hệ suy diễn mờ để
định vị sự cố. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của thuật toán gần tƣơng tự nhƣ nghiên cứu [7].

Nghiên cứu [2] phân tích, đánh giá phƣơng pháp định vị sự cố đƣợc sử dụng trong các
rơle kỹ thuật số Schneider P132, P443. Thuật toán định vị có xét đến thành phần d ng điện
tải trƣớc lúc sự cố và thông số của nguồn phía đầu đƣờng dây đối diện. Thuật toán làm
việc chính xác khi điện trở sự cố có giá trị nhỏ và thông số tổng trở đƣờng dây biết chính
xác.
Nghiên cứu [3] trình bày các phƣơng pháp định vị sự cố của các hãng rơle nhƣ SEL,
TOSHIBA và GE. Các phƣơng pháp đƣợc phân tích có khả năng áp dụng cho đƣờng dây
truyền tải có rẽ nhánh và có nguồn cấp từ các phía. Tuy nhiên, cả 3 thuật toán đƣợc trình
bày đều dựa trên giả thiết biết trƣớc thông số chính xác của đƣờng dây.
Nghiên cứu [4] trình bày phƣơng pháp sử dụng phần mềm phân tích sự cố SIGRA 4 của
Siemens để phân tích và định vị sự cố. Thuật toán định vị dựa trên các bản ghi sự cố từ hai
đầu đƣờng dây; tín hiệu d ng điện và điện áp đo đƣợc tại hai đầu có thể đƣợc đồng bộ về
mặt thời gian hoặc không. Nghiên cứu này mang tính áp dụng.

1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
Phần tổng quan về nghiên cứu ngoài nƣớc sẽ tập trung phân tích chi tiết về các công trình
đã công bố có liên quan tới hƣớng nghiên cứu của đề tài.
7


1.2.1. Thuật toán định vị sự cố áp dụng đƣờng dây đơn đồng nhất với yêu cầu biết
chính xác thông số đƣờng dây
Các nghiên cứu về thuật toán định vị sự cố trên đƣờng dây tải điện đã đƣợc công bố trên
rất nhiều bài báo, phần lớn các nghiên cứu tập trung vào bài toán định vị sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải đồng nhất, với yêu cầu dữ liệu đầu vào các thuật toán là thông số
chính xác của đƣờng dây, và một vài thuật toán yêu cầu dữ liệu về tổng trở nguồn phát hai
đầu đƣờng dây.
Nghiên cứu [26] trình bày thuật toán điện kháng đơn áp dụng định vị sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải điện đồng nhất hình 1.1, sử dụng tín hiệu đo lƣờng điện áp và d ng
điện từ một đầu đƣờng dây. Thuật toán thì đơn giản, dễ dàng lập trình, tuy nhiên kết quả

định vị bị sai số bởi giá trị của điện trở sự cố, d ng điện của tải và dữ liệu đầu vào của
thuật toán yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây. Thuật toán [26] đƣợc tóm lƣợc nhƣ
sau:

Hình 1.1 Đƣờng dây truyền tải đồng nhất
Trong đó: Vsf ,Vrf , I sf , I rf điện áp và d ng điện trong sự cố đo lƣờng từ điểm S, R; l chiều
dài đƣờng dây.
Nghiên cứu [26] đề xuất phƣơng trình xác định vị trí sự cố nhƣ sau:
d=

imag(V sf / I sf )
imag(Z 1 )

(1.1)

Trong đó: d khoảng cách từ điểm S đến vị trí sự cố F; Z1 – tổng trở thứ tự thuận của
đƣờng dây; imag – trích phần ảo của số phức; Vsf , Isf , ΔIsf đƣợc tra theo bảng 1.1.
Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho các loại sự cố
Loại sự cố
Vsf
Isf
ΔIsf
AG
Vaf
Iaf + kIg0
Iaf – Iapre
BG
Vbf
Ibf + kIg0
Ibf – Ibpre

CG
Vcf
Icf + kIg0
Icf – Icpre
AB,ABG,ABC Vaf – Vbf Iaf – Ibf (Iaf – Iapre) – (Ibf – Ibpre)
BC,BCG,ABC Vbf – Vcf Ibf – Icf (Ibf – Ibpre) – (Icf – Ibpre)
CA,CAG,ABC Vcf – Vaf Icf – Iaf (Icf – Icpre) – (Iaf – Iapre)
Trong đó k = Z0/Z1 – 1
Trong đó: Vaf ,Vbf ,Vcf ,Iaf ,Ibf ,Icf điện áp và d ng điện của pha A, B, C trong sự cố; Iapre
Ibpre Icpre d ng điện của pha A, B, C trƣớc sự cố.
Để khắc phục các hạn chế của thuật toán [26], nghiên cứu [58], [62], [69] trình bày
thuật toán định vị sự cố Takagi, là thuật toán cải tiến so với thuật toán đƣợc trình bày trong
[26], thuật toán Takagi sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng trƣớc sự cố và trong
sự cố, vì thế kết quả định vị của thuật toán không bị ảnh hƣởng bởi d ng điện của tải, điện
trở sự cố. Thuật toán định vị sự cố Takagi đề xuất phƣơng trình sau để xác định vị trí sƣ
cố:

8


d=

imag(V sf ×D I sf )
imag(Z 1 ×I sf ×D I sf )

(1.2)

Nghiên cứu [16], [41] đƣa ra các chỉ số để đánh giá các bộ lọc DC, từ đó đƣa ra khuyến
nghị sử dụng bộ lọc số mô phỏng kết hợp DFT hoặc phƣơng pháp lọc Kalman cải tiến ứng
dụng lọc DC là hiệu quả nhất và mô phỏng rơ le khoảng cách bằng phần mềm MATLAB,

áp dụng thuật toán định vị sự cố cho đƣờng dây đơn đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng
từ một đầu đƣờng dây và yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu [65], [67] trình bày thuật toán định vị sử dụng tín hiệu điện áp và d ng
điện đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây, trong đó thuật toán [65], [67] chỉ sử dụng thành phần
thứ tự nghịch của tín hiệu điện áp và d ng điện vì thế thuật toán không bị ảnh hƣởng bởi
d ng điện của tải, tính bất định của tổng trở thứ tự không của đƣờng dây truyền tải điện,
điện trở sự cố… Tuy nhiên, thuật toán [65], [67] chỉ áp dụng đƣợc cho kiểu sự cố không
đối xứng vì chỉ sử dụng thành phần thứ tự nghịch của tín hiệu đo lƣờng, và dữ liệu đầu vào
của thuật toán yêu cầu phải biết chính xác thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu [45] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải
đồng nhất, sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng đồng bộ từ hai đầu đƣờng dây
và mô hình đƣờng dây thông số rải. Thuật toán đề xuất phƣơng trình toán học để phát hiện,
và xác định vị trí sự cố, thuật toán cũng đề xuất phƣơng pháp để phân biệt giữa sự cố
thoáng qua và sự cố duy trì để tránh tự động đóng lại khi có sự cố duy trì. Tuy nhiên, thuật
toán này yêu cầu phải biết trƣớc thông số chính xác của đƣờng dây truyền tải điện.
Nghiên cứu [20] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải.
Thuật toán yêu cầu dữ liệu đầu vào là thông số đƣờng dây, tổng trở nguồn ở hai đầu đƣờng
dây và tín hiệu điện áp đo lƣờng đồng bộ từ hai đầu đƣờng dây mà không yêu cầu tín hiệu
d ng điện. Vì vậy, thuật toán định vị sự cố không bị ảnh hƣởng bởi bão h a của máy biến
d ng điện đo lƣờng, nhƣng thuật toán yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây, và yêu
cầu biết chính xác tổng trở nguồn phát ở hai đầu đƣờng dây là rất khó đáp ứng trong thực
tế.
Nghiên cứu [30] áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải đồng nhất, thuật
toán chỉ sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ một đầu đƣờng dây, thông số và
mô hình tập trung của đƣờng dây truyền tải điện. Nghiên cứu đề xuất thuật toán định vị có
khả năng áp dụng định vị cho đƣờng dây đơn đồng nhất, mở rộng áp dụng cho đƣờng dây
song song, và cũng đề xuất phƣơng pháp bù sai số định vị khi đƣờng dây truyền tải có hai
nguồn sử dụng tổng trở nguồn phát ở hai đầu đƣờng dây.
Nghiên cứu [22], [36] đề xuất phƣơng trình cân bằng điện tại điểm sự cố sử dụng tín
hiệu đo lƣờng từ hai đầu và áp dụng thuật toán lặp Newton-Raphson để xác định góc đồng

bộ tín hiệu và xác định vị trí sự cố xảy trên đƣờng dây truyền tải, trong đó nghiên cứu [36]
trình bày thuật toán áp dụng xác định nghiệm ban đầu – góc đồng bộ tín hiệu – cho thuật
toán lặp, đảm bảo cho thuật toán lặp hội tụ về nghiệm chính xác. Tuy nhiên, thuật toán
[22], [36] chỉ áp dụng để định vị sự cố cho đƣờng dây đồng nhất và dữ kiện đầu vào của
thuật toán yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu [25] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải sử
dụng phân bố điện áp. Thuật toán xác định điện áp tại điểm sự cố sử dụng tín hiệu đo
lƣờng từ hai đầu, và giao điểm của phân bố điện áp là vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải, thuật toán chỉ sử dụng biên độ của điện áp vì thế kết quả định vị không bị ảnh
hƣởng trong trƣờng hợp tín hiệu đo lƣờng từ hai đầu không đƣợc đồng bộ chính xác. Tuy
9


nhiên, thuật toán [25] chỉ áp dụng đƣợc cho đƣờng dây truyền tải đồng nhất và dữ kiện đầu
vào của thuật toán yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu [49] trình bày phƣơng pháp định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải
điện sử dụng tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ. Nghiên cứu [49] đề xuất thuật toán xác
định góc đồng bộ tín hiệu; và sử dụng phƣơng trình phân bố điện áp tại điểm sự cố từ đó
đƣa ra công thức xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện, kết quả định vị
sự cố của thuật toán đề xuất không bị ảnh hƣởng bởi điện trở sự cố, và tín hiệu trƣớc sự cố.
Tuy nhiên, thuật toán chỉ áp dụng cho đƣờng dây truyền tải đơn đồng nhất và yêu cầu biết
trƣớc thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu [37] trình bày thuật toán áp dụng định vị sự cố sử dụng tín hiệu điện áp và
d ng điện đo lƣờng không đồng bộ từ hai đầu đƣờng dây. Thuật toán đề xuất phƣơng trình
xác định góc đồng bộ tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đƣờng dây. Tuy nhiên, thuật toán [37]
yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây, kết hợp với thuật toán phân loại sự cố, và chỉ
áp dụng cho đƣờng dây đồng nhất.
Nghiên cứu [59] trình bày thuật toán định vị sự cố trên đƣờng dây truyền tải, sử dụng
tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây từ đó thành lập phân bố điện
áp tại điểm sự cố xác định từ tín hiệu đo lƣờng của hai đầu đƣờng dây và giao điểm của hai

phân bố điện áp là vị trí xảy ra sự cố trên đƣờng dây. Thuật toán chỉ sử dụng biên độ của
điện áp tại điểm sự cố vì vậy thuật toán không yêu cầu tín hiệu điện áp và d ng điện phải
đo lƣờng đồng bộ, nhƣng nghiên cứu [59] yêu cầu phải biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Điểm chung của các nghiên cứu này là:





Giải pháp sử dụng tín hiệu đo từ các phía luôn cho kết quả định vị sự cố chính
xác hơn so với chỉ sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ một phía;
Các mô hình đƣờng dây đều giả thiết là đối xứng và đảo pha hoàn toàn; Việc
kiểm chứng đều dựa trên mô phỏng EMTP, MATLAB;
Chủ yếu sử dụng thành phần thứ tự thuận của d ng điện và điện áp đo đƣợc để
tính toán định vị sự cố: mục đích là giảm thiểu ảnh hƣởng của hỗ cảm thứ tự
không khi có sự cố chạm đất, và không yêu cầu thuật toán phân loại sự cố.
Các tính toán đều phải yêu cầu biết chính xác tổng trở đƣờng dây. Vì vậy, kết
quả định vị sự cố của các thuật toán này sẽ gặp phải sai số do quá trình tính toán
thông số đƣờng dây phải qua một loạt các phép tính trung gian [6]; nếu sử dụng
thiết bị đo lƣờng thông số đƣờng dây nhƣ OMICRON CPC 100 thì kết quả định
vị vẫn gặp phải sai số do sai số đo lƣờng [29].

1.2.2. Thuật toán định vị sự cố không yêu cầu thông số đƣờng dây áp dụng với
đƣờng dây đơn đồng nhất
Các nghiên cứu trình bày ở phần trên đều yêu cầu dữ liệu đầu vào các thuật toán định vị là
thông số chính xác của đƣờng dây. Tuy nhiên, trong thực tế thông số đƣờng dây thƣờng
không biết chính xác, vì thế sẽ ảnh hƣởng đến tính chính xác của kết quả định vị sự cố. Vì
vậy, trong những năm vừa qua đã có một số nghiên cứu tập trung bài toán định vị sự cố
xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không yêu cầu biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Thuật toán [23] định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện đồng nhất nhƣ hình

1.1, sử dụng tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ và không yêu cầu biết trƣớc thông số đƣờng
dây, sử dụng tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ từ hai phía đƣờng dây truyền tải điện, thuật
toán đề xuất hệ phƣơng trình để xác định đồng thời: vị trí sự cố, góc đồng bộ tín hiệu, tổng
10


trở sóng và hệ số truyền sóng của đƣờng dây. Tuy nhiên thuật toán [23] chỉ áp dụng cho
đƣờng dây truyền tải đơn đồng nhất. Thuật toán [23] đƣợc tóm lƣợc nhƣ sau:
Điện áp và d ng điện thứ tự thuận trƣớc sự cố đo lƣờng từ điểm S và điểm R phải thỏa
mãn biểu thức sau:

V s1e j d = cosh( gl)V r1 + Z csinh( gl)I r1

(1.3)

V r1e -

(1.4)

jd

= cosh( gl)V s1 + Z csinh( gl)I s1

Trong đó: Vs1, Is1, Vr1, Ir1 điện áp và d ng điện thứ tự thuận trƣớc sự cố đo lƣờng từ
điểm S, R; Z c = Z1 / Y1 = x1 + jx2 tổng trở sóng;  = Z1Y1 = x3 + jx4 hệ số truyền sóng;

d = x 5 góc đồng bộ tín hiệu.
Khi sự cố ngắn mạch xảy ra, điện áp tại điểm sự cố tính toán sử dụng số liệu đo lƣờng
từ hai điểm S, R phải bằng nhau:
cosh  d Vrf1 + Z c sinh  d  I rf1 = cosh   l - d  Vsf1 + Z c sinh  l - d   I sf1  e j (1.5)

Trong đó: Vsf1, Isf1, Vrf1, Irf1 điện áp và d ng điện thứ tự thuận trong sự cố đo lƣờng từ
điểm S, R ; d = x 6 khoảng cách từ điểm S đến điểm sự cố F.
Giải hệ phƣơng trình (1.3), (1.4), (1.5), đƣợc: Z c = x1 + jx2 ,  = x3 + jx4 , d = x 5 , d = x 6
Nghiên cứu [13] trình bày thuật toán xác định thành phần thứ tự không, thứ tự thuận,
thứ tự nghịch của tổng trở đƣờng dây sử dụng bản ghi sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền
tải điện, tuy nhiên thuật toán chỉ dừng lại ở bài toán xác định thông số đƣờng dây mà chƣa
giải quyết bài toán định vị sự cố.
Nghiên cứu [61] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện
sử dụng tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ và không yêu cầu biết trƣớc thông số đƣờng dây.
Nghiên cứu đề xuất và so sánh thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải
điện sử dụng thuật toán lặp và không sử dụng thuật toán lặp. Tuy nhiên, thuật toán chỉ áp
dụng cho đƣờng dây truyền tải đơn đồng nhất, và yêu cầu sử dụng thuật toán phân loại sự
cố.
Nghiên cứu [43] trình bày thuật toán áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền
tải. Sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng không đồng bộ từ hai đầu đƣờng dây,
thuật toán [43] đề xuất hệ phƣơng trình và sử dụng phƣơng pháp lặp để xác định góc đồng
bộ tín hiệu, vị trí sự cố và thông số đƣờng dây. Tuy nhiên, trong trƣờng hợp không có tín
hiệu đo lƣờng trƣớc sự cố, thuật toán định vị chỉ áp dụng đƣợc cho loại sự cố không đối
xứng và yêu cầu phải có thuật toán phân loại sự cố.
Nghiên cứu [27], [28] thuật toán sử dụng mô hình đƣờng dây thông số tập trung và sử
dụng tín hiệu đo lƣờng không đồng bộ đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây. Thuật toán có hai
bƣớc: đồng bộ lại các tín hiệu đo từ hai đầu đƣờng dây và xác định thông số đƣờng dây;
xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện đồng nhất.
Nghiên cứu [14] giới thiệu thuật toán định vị sự cố mà không yêu cầu sử dụng thông số
đƣờng dây. Thuật toán gồm hai bƣớc: giả thiết dung dẫn của đƣờng dây bằng không từ đó
đồng bộ sơ bộ tín hiệu đo lƣờng và tính toán vị trí sự cố; dùng thuật toán lặp để tìm vị trí
sự cố chính xác. Tuy nhiên, thuật toán [14] sử dụng đầy đủ đại lƣợng ba pha của tín hiệu
11

điện áp, d ng điện, tổng trở và tổng dẫn của đƣờng dây vì thế phƣơng pháp này có khối
lƣợng tính toán lớn và khó lập trình.
Nghiên cứu [51], [64], [66] đƣa ra thuật toán định vị sự cố đơn giản, chỉ sử dụng tín
hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng không cần đồng bộ từ hai đầu đƣờng dây. Tuy nhiên,
thuật toán [51], [64] cần sử dụng kết hợp với thuật toán phân loại sự cố; thuật toán [66] sử
dụng thành phần thứ tự thuận và thứ tự nghịch của tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng
từ hai đầu đƣờng dây để xác định vị trí sự cố, do đó thuật toán chỉ áp dụng đƣợc cho các
dạng sự cố không đối xứng.
Nghiên cứu [52] đề xuất thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện
không yêu cầu biết trƣớc thông số đƣờng dây, vì thế có thể xem thuật toán đề xuất thuộc
lớp các thuật toán không phụ thuộc thông số. Tuy nhiên, thuật toán [52] chỉ áp dụng định
vị cho các loại sự cố không đối xứng. Hiện nay, các công ty điện lực thƣờng sử dụng
phƣơng pháp tính toán thông số đƣờng dây nhƣ trong tài liệu [6], hoặc sử dụng thiết bị đo
lƣờng thông số đƣờng dây nhƣ OMICRON CPC 100 [29]. Tuy nhiên, thông số đƣờng dây
của cả hai phƣơng pháp này đều gặp phải sai số do sai số của các phép tính trung gian hoặc
sai số đo lƣờng. Vì thế, các thuật toán xác định vị trí sự cố không yêu cầu biết trƣớc thông
số đƣờng dây thì chính xác và linh hoạt hơn các thuật toán định vị sự cố yêu cầu phải biết
thông số đƣờng dây. Tuy nhiên, các thuật toán đƣợc tổng quan trong phần này chỉ áp dụng
định vị sự cố với đƣờng dây đơn đồng nhất.
1.2.3. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây đơn không đồng nhất với
yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây
Trong những năm vừa qua đã có một số công trình nghiên cứu và sách tham khảo [54]
đƣợc công bố liên quan đến bài toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải không
rẽ nhánh và có nhiều chủng loại dây (để ngắn gọn thì trong luận án qui ƣớc gọi là đƣờng
dây đơn không đồng nhất).
Nghiên cứu [48] trình bày thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải
không đồng nhất hình 1.2, và thuật toán có khả năng áp dụng cho định vị cho sự cố xảy ra
trên đƣờng dây song song. Thuật toán sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng đồng
bộ từ các phía của đƣờng dây, mô hình đƣờng dây thông số rải để nâng cao tính chính xác

của thuật toán từ đó đƣa ra phƣơng trình xác định chính xác vị trí sự cố, và đây là ƣu điểm
của thuật toán so với các thuật toán sử dụng thuật toán lặp. Tóm lƣợc thuật toán [48] nhƣ
sau:

Hình 1.2 Đƣờng dây không đồng nhất
Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC:

íï
ïï V = 1 e - g1l1 (V + Z I ) + 1 e g1l1 (V - Z I )
sf
c1 sf
sf
c1 sf
ïï scf
2
2
ì
é
ù
1 ê1 - g1l1
1 g1l1
ïï
ú
I
=
e
V
+
Z
I

e
V
Z
I
(
)
(
)
ïï scf
sf
c1 sf
sf
c1 sf ú
ê2
Z
2
ë
û
c1
ïî

(1.6)

12


Trong đó: Z c1 =

Z 1 / Y 1 và g1 =

Z 1Y 1 là tổng trở đặc tính và hệ số truyền sóng; Z1

và Y1 là tổng trở và tổng dẫn thứ tự thuận của đoạn SC; l1 là chiều dài phân đoạn SC.
Xác định chỉ số vị trí sự cố d1:
d1 =

ln (N 2 / M 2 )
2 g2l2

(1.7)

M2 và N2 đƣợc xác định nhƣ sau:
íï
ïï M =
ïì 2
ïï
ïï N 2 =
î

Trong đó: Z c2 =

1
1
- g l
V scf + Z c2 I scf )e 2 2 - (V rf + Z c2 I rf )
(
2
2
1
1

(V - Z c2 I rf )- 2 (V scf - Z c2 I scf )e g2l2
2 rf

Z 2 / Y 2 và g2 =

(1.8)

Z 2Y 2 là tổng trở đặc tính và hệ số truyền sóng; Z2

và Y2 là tổng trở và tổng dẫn thứ tự thuận của đoạn RC; l2 là chiều dài phân đoạn RC.
Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC:

íï
ïïV = 1 e g2l2 (V + Z I )+ 1 e - g2l2 (V - Z I )
rf
c2 rf
rf
c2 rf
ïï rcf
2
2
ì
ù
1 éê1 g2l2
1 g2l2
ïï
ú
I
=
e

V
+
Z
I
e
V
Z
I
(
)
(
)
ïï rcf
rf
c2 rf
rf
c2 rf ú
ê2
Z
2
û
c2 ë
ïî

(1.9)

Xác định chỉ số vị trí sự cố d2:
d2 =

ln (N 1 / M 1 )

2 g1l1

(1.10)

M1 và N1 đƣợc xác định nhƣ sau:
íï
ïï M =
ïì 1
ïï
ïï N 1 =
î

1
1
- gl
V sf + Z c1I sf )e 1 1 - (V rcf + Z c1I rcf )
(
2
2
1
1
(V - Z c1I rcf )- 2 (V sf - Z c1I sf )e g1l1
2 rcf

(1.11)

Nếu d2<0 và 0≤d1<1: sự cố xảy ra trên RC, vị trí sự cố là d1; nếu 0≤d2<1 và d1>1: sự cố
xảy ra trên SC, vị trí sự cố là d2.
Nghiên cứu [33] trình bày thuật toán sử dụng phân bố điện áp thứ tự nghịch của tín hiệu
đo lƣờng từ hai đầu đƣờng dây. Điện áp thứ tự nghịch tại điểm sự cố sẽ bằng nhau khi tính

tới từ hai đầu đƣờng dây. Việc sử dụng thành phần thứ tự nghịch có ƣu điểm là giảm đƣợc
ảnh hƣởng của hỗ cảm giữa các pha, điện trở sự cố, tải và hệ thống không đồng nhất. Tuy
nhiên cần phải xác định loại sự cố trƣớc khi định vị và thuật toán chỉ áp dụng định vị cho
các loại sự cố không đối xứng.
Nghiên cứu [44] trình bày thuật toán cải tiến của [48] áp dụng định vị sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải không đồng nhất, và thuật toán có khả năng áp dụng cho định vị cho
sự cố xảy ra trên đƣờng dây rẽ nhánh. Tuy nhiên, thuật toán [44] và [48] đều yêu cầu dữ

13


liệu đầu vào là thông số chính xác của các phân đoạn đƣờng dây, và kết quả định vị sự cố
của thuật toán gặp sai số khi tín hiệu đo lƣờng không đƣợc đồng bộ.
Nghiên cứu [31] trình bày phƣơng pháp định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải
đồng nhất và đƣờng dây không đồng nhất, sử dụng tín hiệu đo lƣờng đồng bộ từ hai đầu
đƣờng dây. Thuật toán đề xuất phƣơng trình xác định vị trí sự cố và không yêu cầu thuật
toán lặp. Tuy nhiên, các thuật toán đều phải yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây, vì
vậy kết quả định vị sự cố các thuật toán này sẽ gặp phải sai số do các phép tính trung gian
trong quá trình tính toán thông số đƣờng dây [6]; hoặc nếu sử dụng thiết bị đo thông số
đƣờng dây thì kết quả định vị sự cố vẫn gặp phải sai số do sai số đo lƣờng [29].
1.2.4. Thuật toán định vị sự cố áp dụng cho đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh với
yêu cầu biết chính xác thông số đƣờng dây
Trên lƣới truyền tải điện có thể gặp một số đoạn đƣờng dây có rẽ nhánh, lý do của việc rẽ
nhánh các đƣờng dây có thể do yêu cầu đấu nối cấp điện cho phụ tải ở giữa đƣờng dây
hoặc có các nhà máy điện nhỏ đấu nối lên lƣới. Việc xuất hiện các đƣờng dây rẽ nhánh này
gây nhiều khó khăn cho công tác định vị sự cố và thiết kế các hệ thống rơle bảo vệ. Trong
những năm vừa qua đã có một số bài báo đƣợc công bố liên quan đến bài toán định vị sự
cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải có rẽ nhánh nhƣ đƣợc tổng kết ở phần tiếp sau.
Nghiên cứu [47] trình bày thuật toán định vị sự cố cho đƣờng dây rẽ nhánh đồng nhất có
ba đầu cuối sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ ba đầu cuối hình 1.3, và

thuật toán có thể áp định vị cho đƣờng dây song song có rẽ nhánh. Thuật toán sử dụng tín
hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng đồng bộ từ các phía của đƣờng dây, mô hình đƣờng
dây thông số rải để nâng cao tính chính xác của thuật toán từ đó đƣa ra phƣơng trình xác
định chính xác vị trí sự cố, và đây là ƣu điểm của thuật toán so với các thuật toán sử dụng
thuật toán lặp. Tóm lƣợc thuật toán [47] nhƣ sau:

Hình 1.3 Đƣờng dây rẽ nhánh
Xác định điện áp và d ng điện tại điểm nối J sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo
lƣờng từ đầu S, từ đó xác định chỉ số vị trí sự cố Ds:

íï
ïïV = 1 e - glb (V + Z I )+
sf
c sf
ïï jsf
2
ì
é1 - gl
ïï
ê e a (V + Z I ) I
=
ïï sf'
sf
c sf
ê2
ë
ïî

1 glb
e (V sf - Z c I sf )

2
ù
1 gla
e (V sf - Z c I sf )ú/ Z c
ú
2
û

(1.12)

Trong đó: Z c = Z / Y và g = ZY là tổng trở đặc tính và hệ số truyền sóng; Z và
Y là tổng trở và tổng dẫn thứ tự thuận của đƣờng dây.
Áp dụng định luật Kirchkoff tại điểm nối J, đƣợc:

14


I jsf = I sf' + I tf'

(1.13)

é1 - gl
ù
1 gl
I tf' = ê e c (V tf + Z c I tf ) - e c (V tf - Z c I tf )ú/ Z c
ê2
ú
2
ë
û

(1.14)

Trong đó:

Xác định chỉ số vị trí sự cố Ds:

Ds = ln (N s / M s ) / (2 glb )

(1.15)

Trong đó:
íï
ïï M =
ïì s
ïï
ïï N s =
î

1
1
- gl
V jsf + Z c I jsf )e b - (V rf + Z c I rf )
(
2
2
1
1
gl
V rf - Z c I rf ) - (V jsf - Z c I jsf )e b

(
2
2

(1.16)

Tƣơng tự, xác định điện áp và d ng điện tại điểm nối J sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ đầu
T, từ đó xác định chỉ số vị trí sự cố Dt:

Dt = ln (N t / M t ) / (2 glb )

(1.17)

Trong đó:
íï
ïï M =
ïì t
ïï
ïï N t =
î

1
1
- gl
V jtf + Z c I jtf )e b - (V rf + Z c I rf )
(
2
2
1
1

gl
V rf - Z c I rf ) - (V jtf - Z c I jtf )e b
(
2
2

(1.18)

Nếu 0Ds>1 và Dt=1: sự cố xảy trên SJ, và Ds là vị trí sự cố chính xác; Ds=1 và Dt>1: sự cố xảy
trên TJ, và Dt là vị trí sự cố chính xác.
Nghiên cứu [10], [32] đề xuất thuật toán mới cho bài toán định vị sự cố xảy ra trên
đƣờng dây truyền tải rẽ nhánh sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ đầu cuối
của mỗi phân đoạn đƣờng dây. Nghiên cứu [10], [32] cũng đã đề xuất thuật toán đồng bộ
tín hiệu đo lƣờng và xác định chính xác phân đoạn đƣờng dây xảy ra sự cố. Kết quả định vị
sự cố không bị ảnh hƣởng bởi thông số nguồn phát và thuật toán có thể áp dụng cho đƣờng
dây truyền tải có nhiều đƣờng dây rẽ nhánh, tuy nhiên thuật toán yêu cầu phải có thông số
của tất cả các phân đoạn đƣờng dây.
Nghiên cứu [11], [44], [46] trình bày thuật toán định vị sự cố cho đƣờng dây rẽ nhánh
có ba đầu cuối sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đo lƣờng từ ba đầu cuối. Kết quả định
vị sự cố cho thấy thuật toán không bị ảnh hƣởng bởi điện trở sự cố, thông số nguồn phát,
cấu hình đƣờng dây, sai số thiết bị biến đổi; và thuật toán sử dụng thành phần xếp chồng
của tín hiệu đo lƣờng vì thế kết quả định vị không bị ảnh hƣởng bởi d ng điện của tải, tuy
nhiên thuật toán yêu cầu thông số của các phân đoạn đƣờng dây.
Nghiên cứu [19] trình bày thuật toán áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền
tải rẽ nhánh có nhiều đầu cuối. Thuật toán định vị sự cố chỉ sử dụng tín hiệu điện áp đo
lƣờng đồng bộ từ các đầu cuối, vì thế kết quả định vị không bị ảnh hƣởng bởi sai số của
máy biến d ng điện; và thuật toán có thể áp dụng để định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây
15

hoán vị hoặc không hoán vị, tuy nhiên thuật toán yêu cầu phải có thông số đƣờng dây cũng
nhƣ tổng trở của các nguồn phát.
Nghiên cứu [21], [39] trình bày thuật toán áp dụng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải có nhiều đầu cuối. Thuật toán sử dụng thành phần thứ tự thuận trƣớc sự cố và
trong sự cố của điện áp và d ng điện đo lƣờng đồng bộ từ các đầu cuối của đƣờng dây để
xác định tổng trở nguồn phát, kết hợp với tổng trở đƣờng dây thành lập ma trận tổng trở
của lƣới điện từ đó áp dụng thuật toán lặp để xác định vị trí sự cố. Thuật toán có thể áp
dụng để định vị sự cố cho tất cả các loại sự cố, kết quả định vị không bị ảnh hƣởng bởi
điện trở ngắn mạch, tuy nhiên thuật toán yêu cầu phải biết trƣớc thông số chính xác của
đƣờng dây là dữ liệu đầu vào của thuật toán.
Nghiên cứu [38] trình bày thuật toán định vị sự cố cho đƣờng dây rẽ nhánh chỉ sử dụng
tín hiệu d ng điện đo lƣờng đồng bộ từ ba đầu cuối của đƣờng dây rẽ nhánh và tín hiệu
điện áp của một đầu cuối. Tuy nhiên, thuật toán yêu cầu phải có dữ liệu về thông số đƣờng
dây và thuật toán phân loại sự cố.
Có thể thấy rằng các nghiên cứu về định vị sự cố với đƣờng dây rẽ nhánh là khá đa
dạng, tuy nhiên điểm bất lợi của các thuật toán là đều yêu cầu phải biết chính xác thông số
các phân đoạn đƣờng dây. Trong thực tế thông số của đƣờng dây không thể biết đƣợc
chính xác do sai số trong quá trình tính toán thông số đƣờng dây phải qua một loạt các
phép tính trung gian [6]; nếu sử dụng phƣơng pháp đo lƣờng thông số đƣờng dây thì kết
quả định vị sự cố vẫn gặp phải sai số do sai số đo lƣờng [29].
1.2.5.

Đánh giá ảnh hƣởng của sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố

Hầu hết sự cố xảy ra trong hệ thống điện là xảy ra đối với đƣờng dây truyền tải điện.
Thông tin chính xác về vị trí xảy ra sự cố sẽ giúp việc sửa chữa và khôi phục cung cấp điện
đƣợc nhanh và hiệu quả. Tuy nhiên, việc xác định chính xác vị trí sự cố bị ảnh hƣởng bởi
một vài yếu tố ngẫu nhiên. Trong số các yếu tố, sai số của thiết bị biến đổi sử dụng trong
đo lƣờng nhƣ CT và VT, sai số biến đổi tƣơng tự - số, sai số của bộ lọc số... gây ảnh hƣởng

đến tính chính xác của kết quả định vị sự cố. Sai số của kết quả định vị sự cố là do dữ liệu
đầu vào của các thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu điện áp và d ng điện đƣợc đo
lƣờng trực tiếp. Vì vậy, việc phát triển một phƣơng pháp cho phép ƣớc tính ảnh hƣởng của
sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố là cần thiết.
Nghiên cứu [56] trình bày thuật toán định vị sự cố sử dụng thông tin thống kê về tổng
trở tƣơng đƣơng của nguồn phát các phía của đƣờng dây truyền tải không có thiết bị đo
lƣờng và phƣơng pháp Monte Carlo. Tuy nhiên, thuật toán không quan tâm đến sai số của
tín hiệu đo lƣờng.
Nghiên cứu [15], [18], [24], [42] trình bày phƣơng pháp phân tích độ nhạy dựa vào
phân ly phƣơng sai để đánh giá ảnh hƣởng của kết quả định vị sự cố gây ra bởi sai số của
tín hiệu đo lƣờng nhƣ điện áp, d ng điện và tổng trở nguồn. Trong đó, nghiên cứu [18] và
[42] cho rằng sai số của máy biến điện áp và máy biến d ng điện đo lƣờng là sai số có hệ
thống; Nghiên cứu [15] chỉ quan tâm đến sai số của kết quả đo lƣờng của d ng điện đến
kết quả định vị sự cố; Nghiên cứu [24] chỉ quan tâm đến sai số của điện trở sự cố và biên
độ của điện áp đo lƣờng.
Nghiên cứu [17], [50], [53], [55], [68]–[70] trình bày phân tích độ nhạy kết hợp
phƣơng pháp Monte Carlo để xác định ảnh hƣởng của những yếu tố bất định nhƣ điện trở
sự cố, d ng điện của tải, tổng trở nguồn, thông số đƣờng dây đến kết quả định vị sự cố.
Trong đó, nghiên cứu [17] có xét đến sai số của tín hiệu đo lƣờng nhƣng cho rằng sai số có
tính hệ thống.
16