Định vị sự cố trên đường dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet áp dụng vào lưới công ty truyền tải điện 4 quản lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGÔ MẠNH TRUNG

ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN
TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET & ÁP DỤNG VÀO LƯỚI CÔNG TY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật
Điện Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm
2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGÔ MẠNH TRUNG

ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN
TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET & ÁP DỤNG VÀO LƯỚI CÔNG TY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : Kỹ Thuật
Điện Mã số ngành: 60520202
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VÕ NGỌC
ĐIỀU

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm
2015


\CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HO ÀN THÀNH

TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.
HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày … tháng … năm …
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc
sĩ)
Họ và tên

Chức danh Hội đồng

TT
1

Chủ tịch

2

Phản biện 1

3

Phản biện 2

4

Ủy viên

5

Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đá nh giá Luận sau khi Luận văn đã
được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..…

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: . Ngô Mạnh Trung

Giới tính:: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1969

Nơi sinh: Tp.

HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

MSHV:

60520202
I- Tên đề tài:
Định vị sự cố trên đườn dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet
& áp dụng vào truyền tải điện của Công Ty Truyền Tải Điện 4 quản lý.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
Chương 1: Tổng Quan
Chương 2: Giới Thiệu Về Phương Pháp Biến Đổi Wavelet
Chương 3: Một Số Phương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền
Tải
Chương 4: Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền Tải Trên Không Thực
Tế
Chương 5: Xác Định Vị Trí Sự Cố Kết Hợp Đường Dây Trên không Với Cáp Ngầm
Chương 6: Kết Luận
III- Ngày giao nhiệm vụ: 31/07/2014
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/01/2015
V- Cán bộ hướng dẫn: TS. VÕ NGỌC ĐIỀU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận v ăn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Mạnh Trung


ii

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Khoa Quản Lý Chuyên Nghành, Khoa Điện ,
Khoa sau đại học trường Đại Học Công Nghệ TPHCM trong thời gian qua đã hướng
dẫn trong quá trình học tập, nghiên cứu và đặc biệt cảm ơn Thầy TS. Võ Ngọc Điều,
người đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Thầy đã
hướng dẫn và chỉ r a những thiếu sót, bổ sung những kiến thức thực tế hữu ích giúp
tôi hoàn thành quyển luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các bạn thân hữu, các đồng nghiệp trong cơ quan đã
cung cấp các số liệu phục vụ làm luận văn và những người thân trong gia đình đã động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Mạnh Trung


3

TÓM TẮT
Đường dây truyền tải điện bao gồm đường dây trên không và cáp ngầm được
sử dụng để truyền tải điện năng từ các nguồn điện xa xôi tới các trung tâm phụ tải
lớn. Sự tăng trưởng nhanh chóng của hệ thống điện theo đà phát triển kinh tế xã hội
của một quốc gia, đã dẫn đến một sự gia tăng số lượng các đường dây truyền tải vận
hành với nhiều cấp điện áp khác nhau và tổng chiều dài của nó. Vì thế, sự cố xảy ra
trên tuyến đường dây truyền tải là không thể tránh khỏi. Có nhiều nguyên nhân gây
ra sự cố, như kết quả của sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào đường dây, sương mù,
cây đỗ, thiết bị sự cố, xâm phạm hành lang an toàn đường dây do các hoạt động của
con người, quá tải…Việc xác định vị trí sự cố chính xác, nhanh chóng có ý nghĩa rất
quan trọng cho công tác sửa chữa, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, sớm
khắc phục sự cố
& tái lập vận hành, giảm chi phí sửa chữa, đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn
tin cậy.
Trong luận văn này, tôi nghiên cứu việc áp dụng phép biến đổi Wavelet
cho việc xác định vị trí ngắn mạch trên đường dây truyền tải cao thế. Trong đó, các
sóng điện áp và dòng điện t rên đường dây được mô phỏng bằng Matlab
simulink. Từcác kết quả này, tôi sử dụng phép biến đổi Wavelet tĩnh kết hợp với giải
thuật lọc nhiễu để xác định tín hiệu và thời gian sóng truyền từ điểm ngắn mạch về

hai đầu cuối
của đường dây và sau đó tính toán được khoảng cách vị trí xảy ra ngắn mạch. Để
đánh
giá khả năng ứng dụng của phương pháp đề nghị, tôi đã áp dụng phương pháp đề
xuất cho một đường dây trên không 220kV Rạch giá -Trà nóc và mô hình thực tế
đường dây trên không cáp ngầm 220kV Nhà Bè-Tao Đàn tại Tp.HCM của Công Ty
Truyền Tải Điện 4. Kết quả cho thấy phương pháp đề xuất có độ chính xác rất cao
và thích hợp cho các mô hình thực tế.


4

ABSTRACT
Transmission systems consisting of an overhead line combined with an
underground power cable is an intricate part of a power system and is depended
upon
for reliable transmission and distribution services. Overhead line faults may be
triggered by lightning strokes, falling trees, fog and salt spray on polluted insulators.
Ice and snow loading may also cause insulator strings to fail mechanically.
Underground cable faults may be series faults in which the cable being cut, without
breaking the electrical insulation or shunt faults in which a breaking the electrical
insulation occurs without the conductor itself been cut. Determination of the fault
location in electric power lines is vital for economic operation of power systems.
Accurate fault location will facilitate quicker repair, improve system availability and
performance, reduce operating costs, and save time and expense of crew searching
in bad weather and tough.
In this Thesis, I investigate the application of wavelet transform to the shortcircuit location on the high-voltage transmission lines. In which, the voltage and
current waves on lines are simulated by Matlab Simulink. From these results, we use
the stationary wavelet transform according to with the noise filter algorithm to
determine the signal and traveling wave time from the short-circuit point to two

terminals of lines, then to calculate the distance of short-circuit location. To evaluate
the applicability of the proposed method, I applied the proposed method to
the overhead line 220kV Tra Noc -Rạch Gia and the practical model of Nha Be – Tao
Dan
220kV overhead lines-underground cables in Ho Chi Minh city of Power Transmission
Company No 4. The results have been shown that the proposed method has the
higher accuracy and is suitable for practical models.


5

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
TÓM TẮT

................................................................................................................iii

ABSTRACT .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ................................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ x
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ................................ xi TOÀN
BỘ NỘI DUNG LUẬN VĂN ....................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 1
1.1- Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
1.2- Mục đích ......................................................................................................... 4
1.3- Hướng nghiên cứu của luận văn ......................................................................
5
1.4- Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 7

1.5- Điểm mới của luận văn ................................................................................... 7
1.6- Giá trị thực tiễn của luận văn .......................................................................... 8
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET .............. 9
2.1- Giới thiệu ......................................................................................................... 9
2.2- Cơ sở toán học ................................................................................................ 9
2.3- Biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform -DWT) ................... 11
2.4- Kỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi-Resolution Analysis-MRA)............ 11
2.5- Biến đổi wavelet tĩnh (Stationary wavelet transform -SWT) ....................... 14
2.6- Vài nét ứng dụng tro ng hệ thống điện ...........................................................
15
2.6.1- Những ứng dụng chính của wavelet ..................................................... 15
2.6.2- Ứng dụng trong bảo vệ hệ thống điện ................................................. 16
CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ .................. 17
TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ....................................................................
3.1- Giới thiệu ...................................................................................................... 17
3.2- Phương pháp giải tích dựa vào ph ương trình Telegrapher ..........................
18


6

3.2.1- Tổng quan phương pháp ...................................................................... 18


7

3.2.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp .............................. 20
3.3- Phương pháp sử dụng thiết bị phát sóng kết hợp biến đổi wavelet .............. 20
3.3.1- Tổng quan phương pháp ...................................................................... 20
3.3.2- Ưu điểm và khuyết điểm chính của phương pháp ............................... 21

3.4- Phương pháp biến đổi wavelet ...................................................................... 22
3.4.1- Giới thiệu phương pháp wavelet trong việc xử lý tín hiệu số ............. 22
3.4.2- Phương pháp ........................................................................................ 22
3.4.3- Sơ đồ giải thuật .................................................................................... 23
3.4.4- Giải thích giải thuật ............................................................................. 24
3.4.5- Ý nghĩa của giải thuật lọc nhiễu .......................................................... 25
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI
TRÊN KHÔNG THỰC TẾ ..................................................................................... 26
4.1- Giới thiệu ....................................................................................................... 26
4.2- Khảo sát đường dây trên không từ bài báo IEEE2 ........................................ 27
4.2.1- Mô phỏng ............................................................................................. 27
4.2.2- Kết quả mô phỏng ................................................................................ 28
4.2.2.1- Các dạng sóng điện áp, dò ng điện tại đầu phát và đầu nhận ....
28
4.2.2.2- So sánh kết quả điện áp đầu phát tại các vị trí khác nhau ...... 29
4.2.3- Thực hiện biến đổi Wavelet ................................................................. 33
4.2.4- Minh họa kết quả tính toán .................................................................. 43
4.2.4.1- Xác định vị trí sự cố ................................................................. 43
4.2.4.2- Sai số phần trăm so với chiều dài đường dây ........................... 44
4.2.4.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau ...................... 44
4.2.4.4- Ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau ........................ 45
4.3- Khảo sát đường dây 220kV Rạch Giá -Trà Nóc ............................................ 46
4.3.1- Lý lịch đường dây ................................................................................ 46
4.3.2- Mô phỏng ............................................................................................. 49
4.3.3- Các thông số vận hành ......................................................................... 49
4.3.4- Kết quả mô phỏng ................................................................................ 50
4.3.4.1- Xem xét các dạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận
50
4.3.4.2- Điện áp đầu phát khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại các vị trí khác nhau.

8

........................................................................................................................ 53


vii
4.3.4.3- Ảnh hưởng của các loại ngắn mạch và các vị trí ngắn mạch khác nhau
........................................................................................................................ 55
4.3.4.4- Ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch khác nhau ........................ 56
4.4- Khảo sát các sự cố đã xảy ra trên đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc ....... 56
4.4.1- Công tác ứng trực xử lý sự cố trong quản lý vận hành ........................ 56
4.4.2- Kết quả kiểm tra truy tìm sự cố đd 220kV Rạch giá -Trà nóc .............. 60
4.4.3- Chi phí thiệt hại khi sự cố đường dây truyền tải xảy ra ....................... 62
4.4.4- Thông số vận hành đường dây trước thời điểm xảy ra sự cố ............... 64
4.4.5- Ứng dụng phương pháp biến đổi wavelet tính tóan vị trí sự cố........... 65
4.4.6- So sánh kết quả vị trí sự cố ngắn mạch ............................................... 66
4.4.7- So sánh kết quả khoảng trụ tương ứng vị trí sự cố ngắn mạch ............ 67
CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ KẾT HỢP ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG

VỚI CÁP NGẦM ............................................................................69
5-1 Giới thiệu ....................................................................................................... 69
5.2- Đường dây cáp ngầm từ bài báo IEEE .......................................................... 70
5.2.1- Mô phỏng ............................................................................................. 70
5.2.2- Kết quả mô phỏng ................................................................................ 71
5.2.2.1- Các dạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận ... 71
5.2.2.2- So sánh điện áp đ ầu phát khi xảy ra ngắn mạch tại các vị trí khác
nha ......................................................................................................... 73
5.2.2.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau ...................... 76
5.3- Đường dây trên không có kết hợp với cáp ngầm .....220kV Nhà Bè – Tao

Đàn ............................................................................................................................ 73
5.3.1- Lý lịch đường dây ................................................................................ 77
5.3.2- Mô phỏng ............................................................................................. 77
5.3.3- Các thông số vận hành ......................................................................... 78
5.3.4- Kết quả mô phỏng ................................................................................ 79
5.3.4.1- Các dạng sóng điện áp, dòng điện tại đầu phát và đầu nhận .... 79
5.3.4.2- So sánh kết quả điện áp tại đầu phát và đần nhận .................... 81
5.3.5- Các kết quả tính toán ............................................................................ 85
5.3.5.1- Xác định vị trí sự cố ................................................................. 85


8

5.3.5.2- Sai số phần trăm so với chiều dài đường dây .......................... 86
5.3.5.3- Ảnh hưởng của các ví trí ngắn mạch ........................................ 87
5.3.5.4- Ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau ........................ 88
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ....................................................................................... 89
6.1- Kết luận ......................................................................................................... 89
6.2- Hướng nghiên cứu mở rộng đề tài ................................................................ 90
6.3- Lời kết ........................................................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 91


9

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TW

: Traveling Waves

R21

: Rơle khoảng cách

DWT

: Discrete Wavelet Transform

MRA

: Multi-Resolution Analysis

SWT

: Stationary wavelet transform

EMTP

: Electromagnetic Transient Program

ATP

: Alternative Transients Program

SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition
MOV

: Metal Oxide Varistor NĐ-CP

: Nghị định của chính phủ PTC4

Công ty Truyền Tải Điện 4

:


10

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau ............................. 44
Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau ............................... 45
Bảng 4.3: Thông số vận hành tại trạm 220kV Rạch giá .............................................. 50
Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch và vị trí ngắn mạch khác nhau 55
Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch khác nhau ............................... 56
Bảng 4.6: Khoảng cách hành lang an toàn.................................................................... 59
Bảng 4.7: Khoảng cách pha -đất .................................................................................... 59
Bảng 4.8: Thống kê sự cố đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc .................................. 60
Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra truy tìm sự cố đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc ......... 61
Bảng 4.10: Thông số vận hành đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc trước lúc sự cố . 64
Bảng 4.11: Kết quả tính tóan các vị trí sự cố ............................................................... 65
Bảng 4.12: So sánh kết quả vị trí ngắn mạch rơle báo với thực tế tìm được và tính
toán................................................................................................................................ 66
Bảng 4.13: So sánh khoảng trụ đường dây tương ứng vị trí ngắn mạch rơle báo với
thực tế tìm được và tính toán ........................................................................................
67
Bảng 5.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau -cáp ngầm ............. 76
Bảng 5.2: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau ............................. 87
Bảng 5.3: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau ................................ 88


11

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1: Ngọn
cây dầu dính vào dây dẫn pha C (phía trụ 62) .. đường dây 500kV Tân Định - Di Linh
(sự cố ngày 22/05/2013-PTC4) ............................................................. 2 ìHình 1.2: Đứt
dây dẫn pha A khoảng trụ 62 -63 (phía trụ 63) đường dây 220kV Ô môn
-Thốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010-PTC4) ...................................................................... 2
Hình 1.3: Chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) .. đường dây 220kV
Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4) ....................................................... 3
Hình 1.4: Dấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao
lãnh-Thốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4)................................................................. 3
Hình 1.5: Thay thế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện ... đường dây 220kV
Cao lãnh-Thốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4) ........................................................ 4
Hình 2.1: Phân tích Wavelet được xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp ................ 12
Hình 2.2: Phân ly bậc 2 ................................................................................................ 13
Hình 2.3: Minh họa cho p hân ly bậc 3 ......................................................................... 13
Hình 2.4: Tỷ lệ các ứng dụng về những lĩnh vực khác nhau trong HTĐ được xuất bản 15
Hình 3.1: Sơ đồ phương trình Telegrapher ................................................................. 19
Hình 3.2: Sơ đồ mạch của thiết bị phát sóng ............................................................... 21
Hình 3.3.a: Sơ đồ mạch của thiết bị phát sóng ............................................................ 23
Hình 3.3.b: Minh họa về sơ đồ sóng truyền ................................................................. 24
Hình 4.1: Mô hình đường dây trên không bài báo IEEE .............................................. 27
Hình 4.2: Mô phỏng đường dây trên không bài báo IEEE ........................................... 28
Hình 4.3: Điện áp tại đầu phát ..................................................................................... 28
Hình 4.4: Điện áp tại đầu nhận ..................................................................................... 29
Hình 4.5: Dòng điện tại đầu phát ................................................................................. 29
Hình 4.6: Dòng điện tại đầu nhận ................................................................................. 30
Hình 4.7: Điện áp đầu phát tại x = 95km ................................................................... 31
Hình 4.8: Điện áp đầu phát tại x = 85km .................................................................... 31
Hình 4.9: Điện áp đầu phát tại x = 79.5km ................................................................... 32
Hình 4.10: Điện áp đầu phát tại x = 59.5km ............................................................... 32

Hình 4.11: Điện áp đầu phát tại x = 34km .................................................................. 33
Hình 4.12: Tín hiệu điện áp đầu phát pha A ................................................................. 34


xii
Hình 4.13: Hệ số xấp xỉ bậc 1 ..................................................................................... 34
Hình 4.14: Hệ số chi tiết bậc 1 .................................................................................... 35
Hình 4.15: Hệ số xấp xỉ bậc 2 ..................................................................................... 35
Hình 4.16: Hệ số chi tiết bậc 2 .................................................................................... 36
Hình 4.17: Hệ số xấp xỉ bậc 3 ..................................................................................... 36
Hình 4.18: Hệ số chi ti ết bậc 3 .................................................................................... 37
Hình 4.19: Hệ số xấp xỉ bậc 4 ..................................................................................... 37
Hình 4.20: Hệ số chi tiết bậc 4 .................................................................................... 38
Hình 4.21: Ma trận tương quan bậc 1, n = 1 ................................................................. 38
Hình 4.22: Ma trận tương quan bậc 2, n = 1 ................................................................. 39
Hình 4.23: Ma trận tương quan bậc 3, n = 1 ................................................................. 39
Hình 4.24: Ma trận tương quan b ậc 1, n = 2 .................................................................
40
Hình 4.25: Ma trận tương quan bậc 2, n = 2 ................................................................. 40
Hình 4.26: Ma trận tương quan bậc 3, n = 2 ................................................................. 41
Hình 4.27: Ma trận tương quan bậc 1, n = 12 ............................................................... 41
Hình 4.28: Ma trận tương quan bậc 2, n = 12 ............................................................... 42
Hình 4.29: Ma trận tương quan bậc 3, n = 12 ............................................................... 42
Hình 4.30: Giá trị tuyệt đối của ma trận tương quan sau cùng .....................................
43
Hình 4.31: Cách bố trí dây dẫn và dây chống sét đường dây 220kV Rạch giá – Trà
nóc ................................................................................................................................. 47
Hình 4.32: Cách bố trí dây tiếp đất đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc ................. 47
Hình 4.33: Mô hình đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc ......................................... 49
Hình 4.34: Mô phỏng đường dây 220kV Rạch giá – Trà nóc ...................................... 49

Hình 4.35: Điện áp đầu phát ......................................................................................... 51
Hình 4.36: Điện áp đầu nhận ........................................................................................ 51
Hình 4.37: Dòng điện đầu phát ..................................................................................... 52
Hình 4.38: Dòng điện đầu nhận ................................................................................... 52
Hình 4.39: Điện áp đầu phát tại x=59.5km ................................................................... 53
Hình 4.40: Điện áp đầu phát tại x= 35km ..................................................................... 53
Hình 4.41: Điện áp đầu phát tại x= 17km ..................................................................... 54
Hình 4.42: Điện áp đầu phát tại x= 6.7km .................................................................... 54


xii
Hình 4.43: Xáng cạp gây ra sự cố ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá -Trà nóc


xiii
(PTC4) .......................................................................................................................... 63
Hình 4.44: Lập biên bản vi phạm có chứng kiến của chính quyền địa phương sự cố
ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá-Trà nóc (PTC4)63 .......................................
Hình 5.1: Mô hình đường dây cáp ngầm bài báo IEEE ................................................ 70
Hình 5.2: Mô phỏng đường dây cáp ngầm bài báo IEEE ............................................. 70
Hình 5.3: Điện áp đầu phát ........................................................................................... 71
Hình 5.4: Điện áp đầu n hận ..........................................................................................
71
Hình 5.5: Dòng điện đầu phát ...................................................................................... 72
Hình 5.6: Dòng điện đầu nhận ..................................................................................... 72
Hình 5.7: Điện áp đầu phát tại x= 6km ........................................................................ 73
Hình 5.8: Điện áp đầu phát tại x= 4km ........................................................................ 74
Hình 5.9: Điện áp đầu phát tại x= 2km ........................................................................ 74
Hình 5.10: Điện áp đầu phát tại x= 1km ...................................................................... 75
Hình 5.11: Mô hình đường dây 220kV Nhà Bè – Tao Đàn.......................................... 77

Hình 5.12: Mô phỏng đường dây 220kV Nhà Bè – Tao Đàn....................................... 78
Hình 5.13: Điện áp đầu phát ......................................................................................... 79
Hình 5.14: Điện áp đầu nhận ........................................................................................ 79
Hình 5.15: Dòng điện áp đầu phát ................................................................................ 80
Hình 5.16: Dòng điện đầu nhận .................................................................................... 80
Hình 5.17a: Điện áp đầu phát tại x= 2km ..................................................................... 81
Hình 5.17b: Điện áp đầu nhận tại x= 2km .................................................................... 82
Hình 5.18a: Điện áp đầu phát tại x= 4km ..................................................................... 82
Hình 5.18b: Điện áp đầu nhận tại x= 4km .................................................................... 83
Hình 5.19a: Điện áp đầu phát tại x= 7.266km .............................................................. 83
Hình 5.19b: Điện áp đầu nhận tại x= 7.266km ............................................................. 84
Hình 5.20a: Điện áp đầu phát tại x= 8.766km .............................................................. 84
Hình 5.20b: Điện áp đầu nhận tại x= 8.766km ............................................................. 85


1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1- Lý do chọn đề tài
Sự cố trên đường dây truyền tải gây ra gián đoạn điện cho khách hàng và có
thể dẫn đến những thiệt hại đáng kể cho xã hội, đặc biệt là cho ngành sản xuất
công nghiệp. Phát hiện nhanh chóng vị trí sự cố và sửa chữa kịp thời những sự cố
này là rất quan trọng, trong việc duy trì vận hành hệ thống điện tin cậy. Tính
sẵn sàng cung cấp điện liên tục và tính tin cậy có tầm quan trọng ngày càng t ăng
hiện nay, do các chính sách mới về tự do hóa năng lượng và thị trường năng lượng
cạnh tranh, như một cách trực tiếp để giảm chi phí vận hành và gia tăng lợi nhuận.
Khi hệ thống đường dây truyền tải xảy ra sự cố, việc tìm kiếm vị trí sự cố rất
phức tạp do tuyến đường dây dài, địa hình tiếp cận khó khăn, phương tiện
giao thông không thuận lợi, nằm xa cách khu vực dân cư và phải tổ chức tìm kiếm
ngay bất kể thời điểm nào trong ngày.

Phát hiện dấu vết sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố, thực tế là điều khô
ng đơn giản, có những sự cố hiện trường để lại dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường
như những sự cố đứt dây dẫn hay dây chống sét Hình 1.1, 1.2.
Có những sự cố mà dấu vết hiện trường rất khó phát hiện như phóng
điện qua chuỗi sứ Hình 1.3, 1.4. Do dấu vết phó ng điện nhỏ, không thể thấy
bằng mắt thường khi nhìn từ phía dưới mặt đất mà không leo lên trụ để kiểm tra,
đặc biệt là vào ban đêm. Không phát hiện được dấu vết hiện trường, thì không
thể xác định được vị trí cũng như nguyên nhân gây ra sự cố. Vì thế, nếu không có
những thông tin ban đầu liên quan đến sự cố như khoảng cách rơle báo (thường
là có sai lệch), người dân xung quanh khu vực sự cố cho biết có tiếng nổ bất
thường trên đường dây điện… thì khó mà tập trung vào những khu vực nghi
ngờ để tìm ra vị trí và nguyên nhân gây ra sự cố, để có kế hoạch sửa chữa khắc
phục kịp thời và loại trừ nguyên nhân gây ra sự cố một lần nữa.


2

Hình 1.1: Ngọn cây dầu dính vào dây dẫn Pha C cách trạm 500kV Tân Định 2,5 km
đường dây 500kV Tân Định (573, 574) - Di Linh (571, 572) (sự cố lúc 13g50, ngày
22 tháng 05 năm 2013-PTC4)

Hình 1.2: Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62 -63 (phía trụ 63) đường dây 220kV Ô
môn-Thốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010 -PTC4)


3

Hình 1.3: Chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) đường dây
220kV Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4)

Hình 1.4: Dấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao
lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011 -PTC4)


4

Hình 1.5: Thay thế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV
Cao lãnh-Thốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011-PTC4)
Do đó, cần thiết phải tìm ra vị trí sự cố chính xác để nhanh chóng đưa ra
phương án sửa chữa và khôi phục lại cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện,
tiết kiệm được thời gian và công sức tìm kiếm. Đó là mục tiêu hướng đến của các
Công ty Truyền tải điện nói chung. Nghiên cứu các phương pháp xác định vị trí sự
cố trên đường dây truyền tải là một điều cần thiết trong việc quản lý vận hành
một hệ thống điện.
1.2- Mục đích
Mục tiêu của luận văn là tìm r a giải pháp mô phỏng bằng Matlab-Simulink
đường dây truyền tải trên không và đường dây trên không có kết hợp với cáp
ngầm, nhằm mục đích khảo sát diễn biến quá trình quá độ xảy ra trên hệ thống
đường dây truyền tải khi xảy ra ngắn mạch. Nghiên cứu các phươ ng pháp xác định
vị trí sự cố đường dây trên không và mở rộng cho đường dây trên không có kết
hợp với cáp ngầm bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi wavelet và kết hợp với
lọc nhiễu.
1.3- Hướng nghiên cứu của luận văn
Vấn đề nghiên cứu sự cố trên đường d ây truyền tải là một phần quan
trọng
của phân tích hệ thống điện. Trong hệ thống năng lượng điện, khi đường dây
truyền


5

tải xảy ra sự cố, có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần số khác nhau
sẽ được tạo ra. Rất nhiều thông tin sự cố là có chứa trong các thành phần quá
độ. Vì vậy, nó có thể được sử dụng để phân tích sự cố hoặc những bất thường của
thiết bị hoặc của hệ thống điện và phân tích nguyên nhân của sự cố hoặc các
bất thường khác [14]. Vấn đề quan trọng, là làm thế nào để sử dụng những tín
hiệu quá độ đó để phát hiện hoặc để xác định vị trí sự cố.
Xác định vị trí sự cố và các phương pháp xác định vị trí sự cố đã được đề
xuất và thực hiện từ trước cho đến nay, có thể được phân loại như: Sử dụng
phương diện tần số lưới điện trong khoảng thời gian sau sự cố, sử dụng các
phương trình vi phân đường dây và đánh giá các tham số đường dây [8 -11]. Sử
dụng sóng truyền bao gồm hệ thống bảo vệ sóng truyền. Kỹ thuật sóng truyền
được tìm thấy là chính xác hơn các kỹ thuật kháng trở trong việc xác đinh vị trí sự
cố của đường dây truyền tải, cung cấp độ chính xác khá cao [12 -17] và [20-32].
Nhiều nghiên cứu đã được đưa ra để xác định vị trí sự cố như ở trên. Tuy
nhiên, đối với đường dây truyền tải điện phía Nam, định vị sự cố chủ yếu dựa vào
các rơle bảo vệ kho ảng cách đường dây (R21). Các rơle bảo vệ về cơ bản có thể
định vị được các sự cố không cân bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thể bị
ảnh hưởng bỡi điện trở sự cố ngắn mạch, trở kháng cực nguồn và ảnh hưởng
của các đường dây đi chung khác… Vẫn chưa có nhiều các nghiên cứu về xác định vị
trí sự cố trên đường dây truyền tải, dựa trên việc phân tích tín hiệu sóng truyền
do sự cố tạo ra và sử dụng phương pháp biến đổi wavelet để phân tích. Đây là
phương pháp số tiên tiến, xử lý tín hiệu kỹ thuật số mạnh mẽ hiện nay, dễ tiếp
cận và áp
dụng.
Do đó, trong luận văn này thực hiện xác định vị trí sự cố trên đường dây
truyền tải sử dụng phương pháp biến đổi wavelet kết hợp với lọc nhiễu và
mô phỏng bằng phần mềm Matlab-Simulink.
Sau cùng đánh giá kết quả của phư ơng pháp, độ chính xác, khả năng áp dụng
vào thực tế, nêu giải pháp để giải quyết và tổng kết vấn đề.