Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp chẩn đoán sự cố lưới điện, áp dụng vào mô hình lưới điện tỉnh gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

ĐINHTHANH

ĐINH THANH LÂM

LÂM
KỸ VÀTỰTHUẬT ĐỘNGHĨAĐIỀUKHIỂN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHẨN ĐỐN SỰ CỐ
LƯỚI ĐIỆN, ÁP DỤNG VÀO MƠ HÌNH LƯỚI
ĐIỆN TỈNH GIA LAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
…......................................

KHOÁK37 .TĐH .KT
Đà Nẵng – Năm 2020


Học viên:
Đinh
Thanh Lâm
GVHD: TS
Giáp
Quang Huy


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

ĐINH THANH LÂM

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHẨN ĐOÁN SỰ
CỐ LƯỚI ĐIỆN, ÁP DỤNG VÀO MƠ HÌNH
LƯỚI ĐIỆN TỈNH GIA LAI

Chun ngành : kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Giáp Quang Huy

Đà Nẵng – Năm 2020

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu tự bản thân tôi thực hiện.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Học viên

Đinh Thanh Lâm

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP

CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ LƯỚI ĐIỆN, ÁP DỤNG VÀO MƠ HÌNH
LƯỚI ĐIỆN TỈNH GIA LAI
Học viên: Đinh Thanh Lâm.
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 8520216 - Khóa: K37.TĐH.KT Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Vấn đề chẩn đốn sớm sự cố trên lưới điện và đưa ra biện pháp khắc phục
là sự địi hỏi rất lớn trong cơng tác quản lý vận hành lưới điện hiện nay. Trong vận
hành có rất nhiều nguyên nhân xảy ra trên lưới điện như lỗi do sét đánh, ngắn mạch,
lỗi thiết bị, vận hành sai, lỗi của con người, quá tải và lão hóa. Nhiều lỗi điện biểu
hiện trong các hư hỏng cơ học, phải được sửa chữa trước khi đưa đường dây trở lại
vận hành. Việc khơi phục có thể được tiến hành nếu vị trí sự cố được biết hoặc ước
tính với độ chính xác cao. Luận văn này mơ tả một kỹ thuật để phát hiện, phân loại
và xác định vị trí sự cố trên lưới điện, tập trung giải quyết những vấn đề sự cố xảy ra
trên lưới điện, xác định chính xác vị trí sự cố. Với mong muốn giảm thiểu các yếu tố
rủi ro trên lưới điện từ thực tiễn, tác giả đã quyết định chọn đề tài "Nghiên cứu giải
pháp chẩn đoán sự cố lưới điện, áp dụng vào mơ hình lưới điện tỉnh Gia Lai" để giúp
nhân viên vận hành kiểm tra, xử lý sự cố tốt hơn.

Từ khóa – Quản lý vận hành lưới điện; xác định sự cố; Truyền sóng, mơ phỏng…

RESEARCH SOLUTIONS TO THE FAULTLOCATION
ON THE ELECTRIC GRID TO APLYING OF THE GRID GIA LAI PROVINCE
Abstract:
early diagnosefor fault for gridsto solve the problem are great requirement in the grid
management and operation. During operating,these are many unusual problems to
caused faults as a result of lightning, short circuits, equipment faults, mis-operation,
human errors, overload,and aging. Many electrical faults manifest in
mechanicaldamages, which must be repaired before returning the lineto service. The
restoration can be expedited if the fault location is either known or estimated with a
reasonable accuracy. This paper describes a technique to detect, classify and locate
faults on grids, is focuses to solving the fault occurs on the grid, It’s determining the
exactly location of the fault. Wishesing to redue practical rising on the grid, the
author decided to choose the topic "Reseach solutions to the faultlocation in the
electric grid to applying of the grid Gia Lai province" to help grids operator checking
to solve problem.

Key words– gridsoperation management, fault location, Travelling waves; simulation,
…

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................................................................................. 1
2. MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU..................................................................... 1
- Mục đích.......................................................................................................................... 1
- Mục tiêu.......................................................................................................................... 1

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU............................................................... 2
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài...................................................................................... 2
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài......................................................................................... 2
4. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................... 2
- Các nội dung nghiên cứu................................................................................................. 2
- Phương pháp nghiên cứu................................................................................................. 2
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.................................... 2
- Ý nghĩa khoa học:............................................................................................................ 2
- Ý nghĩa thực tiễn:............................................................................................................ 2
6. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI...................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1:...................................................................................................................... 6
TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ LƯỚI ĐIỆN TỈNH GIA LAI.......................... 6
1.1 Đặc điểm kinh tế-xã hội:.............................................................................................. 6
1.2 Tình hình thực tiễn:...................................................................................................... 6
1.3 Các dạng sự cố phổ biến trong thực tế vận hành lưới điện........................................... 8
1.3.1 Lỗi phóng điện cục bộ qua lớp vỏ dây dẫn cách điện bán phần................................8
1.3.2 Lỗi do vi phạm hành lang bảo vệ an toàn lưới điện.................................................. 9
1.3.3 Lỗi do tiếp xúc tại các điểm đấu nối không tốt......................................................... 9
1.3.4 Lỗi chủ quan của người vận hành........................................................................... 10
1.3.5 Lỗi do dông sét........................................................................................................ 10
1.3.6 Lỗi do bề mặt sứ bẩn............................................................................................... 10
CHƯƠNG 2:.................................................................................................................... 16
MƠ HÌNH TỐN HỆ THỐNG ĐIỆN 3 PHA ĐIỂN HÌNH............................................ 16
2.1 Mơ tả hệ thống........................................................................................................... 16

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy

2.2 Phương pháp nhận dạng, chẩn đốn vị trí sự cố......................................................... 17
2.2.1. Trường hợp hệ thống điện vận hành bình thường................................................... 17
2.2.2. Trường hợp lỗi pha A-G......................................................................................... 18
2.2.3. Trường hợp lỗi pha A-B......................................................................................... 18
2.2.4. Trường hợp lỗi pha AB-G...................................................................................... 19
2.2.5. Trường hợp lỗi pha ABC........................................................................................ 19
2.2.6. Trường hợp lỗi pha ABC-G.................................................................................... 20
2.1 Phương thức bảo vệ đường dây:................................................................................. 20
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng................................................................................................. 20
CHƯƠNG 3:.................................................................................................................... 23
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHẨN ĐỐN SỰ CỐ LƯỚI ĐIỆN, ÁP DỤNG VÀO MƠ HÌNH

LƯỚI ĐIỆN TỈNH GIA LAI........................................................................................... 23
3.1 Khái niệm cơ bản về quá trình xác định lỗi................................................................ 23
3.1.1 Bối cảnh lịch sử....................................................................................................... 23
3.1.2 Thuộc tính về lỗi đường dây................................................................................... 23
3.1.3 Lợi ích ước tính vị trí lỗi......................................................................................... 23
3.2 Phân loại các phương pháp xác định vị trí lỗi được phát triển................................... 24
3.2.1 Thiết bị định vị lỗi dựa trên đo lường trở kháng...................................................... 25
3.2.2 Thiết bị định vị lỗi bằng sóng di chuyển................................................................. 25
3.3 Phân tích wavelet....................................................................................................... 29
3.3.1 Giới thiệu................................................................................................................ 29
3.3.2 Sự cần thiết cho việc phân tích wavelet.................................................................. 29
3.3.3 Phân tích wavelet.................................................................................................... 30
3.4 Biến đổi wavelet liên tục............................................................................................ 32
3.5 Lý thuyến truyền sóng [4].......................................................................................... 34
3.6 Xác định vị trí lỗi:...................................................................................................... 39
CHƯƠNG 4:.................................................................................................................... 43
MÔ PHỎNG VÀ KIỂM NGHIỆM.................................................................................. 43
4.1 Xác định vị trí lỗi bằng kỹ thuật xử lý tín hiệu biến đổi wavelet liên tục:..................43

4.2 Sử dụng lý thuyết truyền sóng xác định các vị trí lỗi khác nhau:...............................49
4.3. Áp dụng giải pháp thuật toán vào thực tiễn:.............................................................. 54
Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


4.4 Kiểm nghiệm kết quả thuật toán với dữ liệu thực thu thập được qua nhiều năm theo dõi

vận hành tại Gia Lai PC................................................................................................... 63
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................................ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 67

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 4.1 Định vị sự cố trên đường dây với Rf=1 (Ω) theo thuật toán biến đổi wavelet

48
Bảng 4.2 Định vị sự cố trên đường dây với Rf=15 (Ω) theo thuật toán biến đổi
wavelet............................................................................................................................. 48
Bảng 4.3 Định vị sự cố trên đường dây với Rf=30 (Ω) theo thuật toán biến đổi
wavelet............................................................................................................................. 49
Bảng 4.4 Định vị sự cố trên đường dây với Rf=1 (Ω) theo lý thuyết truyền sóng
(TWT).............................................................................................................................. 53
Bảng 4.5 Định vị sự cố trên đường dây 171/110kV Ayun Pa với Rf=50 (Ω) theo
thuật toán biến đổi wavelet.............................................................................................. 62

Bảng 4.6 Định vị sự cố trên đường dây 171/110kV Ayun Pa với Rf=80 (Ω) theo
thuật toán biến đổi wavelet.............................................................................................. 62
Bảng 4.7 Kiểm chứng thuật toán với dữ liệu thực tế............................................. 64

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Thống kê sự cố vĩnh cửu và thống qua................................................... 6
Hình 1.2 Thống kê, phân loại và so sánh sự cố lưới điện........................................ 7
Hình 1.3 Phóng điện qua lớp cách điện bán phần................................................... 9
Hình 1.4 Gió lốc đỗ cây vào đường dây gây sự cố.................................................. 9
Hình 1.5 Phát nhiệt tại đầu sứ MC, MBA do tiếp xúc khơng tốt.............................9
Hình 1.6 Phóng điện đầu cáp do suy giảm cách điện............................................ 10
Hình 1.7 Mưa bão và giơng sét............................................................................. 10
Hình 1.8 Bụi bẩn bám vào bề mặt cách điện, phóng điện..................................... 10
Hình 1.9 Vệ sinh cách điện làm sạch bề mặt sứ máy biến áp, đường dây đang mang

điện.................................................................................................................................. 11
Hình 1.10 Cách nối dây, đặt thiết bị PD chẩn đón lỗi và dạng sóng nhận được từ bộ

PD siêu âm máy biến áp................................................................................................... 12
Hình 1.11 Dùng camera nhiệt đo nhiệt độ điểm tiếp xúc, thiết bị bay kiểm tra lỗi
phóng điện qua lớp vỏ cách điện bán phần, cách điện sứ................................................. 13
Hình 1.12 Chỉ thị sự cố từ các thiết bị cảnh báo sự cố trên lưới điện....................14
Hình 1.13 Sơ đồ phương trình Telegrapher........................................................... 14
Hình 2.14 Mơ hình đường dây với chiều dài 50km............................................... 16
Hình 2.15 Mơ phỏng các phần tử hệ thống trên Matlab simulink.........................16

Hình 2.16 Đồ thị điện áp ba pha Vsabc ứng với giá trị điện áp 110kV.................17
Hình 2.17 Đồ thị dịng điện ba pha Isabc, ứng với giá trị hiệu dụng 100A...........17
Hình 2.18 Đồ thị dòng điện ba pha Isabc, ứng với giá trị hiệu dụng 310A...........17
Hình 2.19 Đồ thị dịng điện ba pha Isabc, ứng với giá trị hiệu dụng 145A...........17
Hình 2.20 Đồ thị dòng điện ba pha Isabc, ứng với giá trị hiệu dụng 325A...........18
Hình 2.21 Đồ thị điện áp ba pha khi sự cố pha A-G.............................................. 18
Hình 2.22 Đồ thị dòng điện ba pha khi sự cố pha A-G.......................................... 18
Hình 2.23 Đồ thị điện áp ba pha khi sự cố pha A-B.............................................. 18
Hình 2.24 Đồ thị dịng điện ba pha khi sự cố pha A-B.......................................... 18
Hình 2.25 Đồ thị điện áp ba pha khi sự cố pha AB-G........................................... 19
Hình 2.26 Đồ thị dòng điện ba pha khi sự cố pha AB-G....................................... 19
Hình 2.27 Đồ thị điện áp ba pha khi sự cố pha ABC............................................. 19
Hình 2.28 Đồ thị dịng điện ba pha khi sụ cố pha ABC......................................... 19
Hình 2.29 Đồ thị điện áp ba pha khi sự cố pha ABC-G......................................... 20
Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


Hình 2.30 Đồ thị dịng điện ba pha khi sự cố pha ABC-G....................................20
Hình 2.31 Kết cấu của đường dây 110kV............................................................. 21
Hình 2.32 Đặc tính bão hịa của TI........................................................................ 21
Hình 3.33 Phân loại các phương pháp xác định lỗi............................................... 24
Hình 3.34 Sơ đồ một sợi của đường dây bị lỗi...................................................... 25
Hình 3.35 Cấu hình của hệ thống định vị sự cố..................................................... 26
Hình 3.36 Bộ định vị kiểu A................................................................................. 26
Hình 3.37 Bộ định vị kiểu B................................................................................. 27
Hình 3.38 Bộ định vị kiểu C................................................................................. 27
Hình 3.39 Bộ định vị kiểu D................................................................................. 28
Hình 3.40 Bộ định vị kiểu E.................................................................................. 28

Hình 3.41 Phân tích Fourier.................................................................................. 29
Hình 3.42 Phân tích Fourier thời gian ngắn.......................................................... 30
Hình 3.43 Phân tích sóng con................................................................................ 30
Hình 3.44 sóng sin và sóng wavelet...................................................................... 30
Hình 3.45 Tín hiệu đầu vào biến đổi wavelet với biên độ khác nhau....................32
Hình 3.46 Sóng con với tỉ lệ khác nhau................................................................ 33
Hình 3.47 Mối liên hệ giữa tỉ lệ và tần số............................................................. 34
Hình 3.48 Hàm sóng con được trì hỗn bằng hệ số k............................................ 34
Hình 3.49 Mơ phỏng đường dây 1 pha.................................................................. 35
Hình 3.50 Phân tách biến đổi mơ hình.................................................................. 38
Hình 3.51 Sơ đồ truyền sóng khi lỗi xảy ra trên một pha đường dây.................... 39
Hình 3.52 Dịng điện và điện áp sóng truyền kết thúc........................................... 40
Hình 3.53 Sơ đồ Bewley Lattice........................................................................... 41
Hình 4.54 Mơ hình đường dây với chiều dài 50km............................................... 43
Hình 4.55 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống đường dây 110kV trên MATLAB/ SIMULINK

44
Hình 4.56 Dịng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 25 km, Rf=15Ω.............45
Hình 4.57 Biến đổi wavelet dịng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 25 km,
Rf=15Ω............................................................................................................................ 45
Hình 4.58 Dịng sự cố 02 pha (A-B) ở khoảng cách 25 km, Rf=15Ω................... 45
Hình 4.59 Biến đổi wavelet dịng sự cố 02 pha (A-B) ở khoảng cách 25 km, Rf=15Ω

46

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy

Hình 4.60 Dịng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 25 km, Rf=15Ω..........46
Hình 4.61 Biến đổi wavelet dịng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 25 km,
Rf=15Ω............................................................................................................................ 46
Hình 4.62 Dòng sự cố 3 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 25 km, Rf=15Ω.......47
Hình 4.63 Biến đổi wavelet dịng sự cố 03 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 25
km, Rf=15Ω..................................................................................................................... 47
Hình 4.64 Dạng sóng điện áp lỗi 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 10 km............50
Hình 4.65 Dạng sóng điện áp lỗi 02 pha (A-B) ở khoảng cách 10 km..................50
Hình 4.66 Dạng sóng điện áp lỗi 02pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 10 km..........50
Hình 4.67 Dạng sóng điện áp lỗi 03 pha-đất (ABC-G) ở khoảng cách 10 km......50
Hình 4.68 Dạng sóng điện áp lỗi 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 30 km............51
Hình 4.69 Dạng sóng điện áp lỗi 02 pha (A-B) ở khoảng cách 30 km..................51
Hình 4.70 Dạng sóng điện áp lỗi 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 30 km.........51
Hình 4.71 Dạng sóng điện áp lỗi 03 pha-đất (ABC-G) ở khoảng cách 30 km......51
Hình 4.72 Dạng sóng điện áp lỗi 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 45 km............52
Hình 4.73 Dạng sóng điện áp lỗi 02 pha (A-B) ở khoảng cách 45 km..................52
Hình 4.74 Dạng sóng điện áp lỗi 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 45 km.........52
Hình 4.75 Dạng sóng điện áp lỗi 03 pha-đất (ABC-G) ở khoảng cách 45 km......52
Hình 4.76 Sơ đồ mơ phỏng đường dây 171/TBA 110kV Ayun Pa – Ia H’Leo dài
23.3km trên Matlab/simulink........................................................................................... 54
Hình 4.77 Dịng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 13.555 km, Rf=50Ω......55
Hình 4.78 Biến đổi wavelet dòng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 13.555 km,

Rf=50Ω............................................................................................................................ 55
Hình 4.79 Dịng sự cố 02 pha (A-B) ở khoảng cách 13.555 km, Rf=50Ω.............56
Hình 4.80 Biến đổi wavelet dòng sự cố pha-pha (A-B) ở khoảng cách 13.555 km,
Rf=50Ω............................................................................................................................ 56
Hình 4.81 Dịng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 13.555 km, Rf=50Ω....57
Hình 4.82 Biến đổi wavelet dịng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 13.555
km, Rf=50Ω..................................................................................................................... 57

Hình 4.83 Dòng sự cố 03 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 13.555 km, Rf=50Ω
58
Hình 4.84 Biến đổi wavelet dịng sự cố 03 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 13.555

km, Rf=50Ω..................................................................................................................... 58
Hình 4.85 Dòng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 14.623 km, Rf=50Ω......59
Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


Hình 4.86 Biến đổi wavelet dịng sự cố 01 pha-đất (A-G) ở khoảng cách 14.623 km,

Rf=50Ω............................................................................................................................ 59
Hình 4.87 Dịng sự cố 02 pha (A-B) ở khoảng cách 14.623 km, Rf=50Ω.............60
Hình 4.88 Biến đổi wavelet dòng sự cố 02 pha (A-B) ở khoảng cách 14.623 km,
Rf=50Ω............................................................................................................................ 60
Hình 4.89 Dịng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 14.623 km, Rf=50Ω....60
Hình 4.90 Biến đổi wavelet dòng sự cố 02 pha-đất (AB-G) ở khoảng cách 14.623
km, Rf=50Ω..................................................................................................................... 61
Hình 4.91 Dịng sự cố 03 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 14.623 km, Rf=50Ω
61
Hình 4.92 Biến đổi wavelet dòng sự cố 03 pha (ABC/ABC-G) ở khoảng cách 14.623

km, Rf=50Ω..................................................................................................................... 61

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy

1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Đảm bảo an toàn, chất lượng và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống là phải
đối mặt với những thách thức về đầu tư xây dựng mới, cải tạo, mở rộng quy mô lưới điện khi
phụ tải tăng cao. Mặt khác việc chẩn đoán chậm trễ sự cố hệ thống điện có thể gây ra sự cố
mất điện trên diện rộng, làm hư hỏng hoặc suy giảm nhanh cách điện thiết bị. Vì vậy việc tập
trung nghiên cứu giải pháp chẩn đoán sự cố lưới điện là hết sức cấp bách và cần thiết, với
mục tiêu định vị sự cố trên đường dây chính xác và tốt hơn so với giải pháp hiện tại đang
dùng trên lưới điện. Việc định vị chính xác vị trí sự cố cũng giúp cho nhân viên vận hành
nhận biết chính xác vị trí sự cố và đưa ra quyết định xử lý kịp thời, từ đó giảm thiểu thời gian
mất điện do sự cố gây ra, đặc biệt là sự cố đứt dây, cháy nổ thiết bị... đây là dạng sự cố nặng
nề nhất dễ gây ra tai nạn lao động và mở rộng phạm vi sự cố.
Với mong muốn giảm thiểu các yếu tố rủi ro từ thực tiễn lưới điện nêu trên, tác giả
đã quyết định chọn đề tài "Nghiên cứu giải pháp chẩn đốn sự cố lưới điện, áp dụng vào
mơ hình lưới điện tỉnh Gia Lai”, giúp nhân viên vận hành kiểm tra, phân tích, xử lý sự cố
nhanh hơn.
2.

MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Mục đích

Vấn đề nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là nhiệm vụ cấp bách đã được Tập đoàn
Điện lực Việt Nam (EVN) đặt trọng tâm từ nay đến năm 2020 và tạo tiền đề cho giai
đoạn tiếp theo.
Với đặc thù địa hình, địa lý lưới điện tỉnh Gia Lai, đa số đường dây có bán kính
cấp điện lớn, đi qua vùng đồi núi và có mật độ dơng sét cao, nguy cơ xảy ra sự cố lưới

điện do các yếu tố bên ngoài là rất lớn và khó tránh khỏi. Việc xử lý các vấn đề trên
thường dựa vào kinh nghiệm vận hành, dữ liệu khai thác từ các thiết bị rơ le và hệ thống
SCADA để chẩn đoán sự cố. Tuy nhiên, bản chất của cơ sở dữ liệu này là chưa chính xác,
khơng chắc chắn hoặc/và khơng đầy đủ.
Để giảm thiểu thời gian mất điện do sự cố trên lưới điện, đề xuất giải pháp chẩn
đoán sự cố hệ thống điện có độ chính xác cao, phù hợp với tình hình vận hành lưới điện
tỉnh Gia Lai. Giải pháp còn hỗ trợ cho việc nghiên cứu, đầu tư xây dựng, nâng cấp lưới
điện, trang bị các thiết bị bảo vệ hợp lý nhằm nâng cao độ tin cây cung cấp điện, tối ưu
hóa cơng tác quản lý vận hành của hệ thống điện.
- Mục tiêu
Đảm bảo hệ thống điện tỉnh Gia Lai cung cấp điện an toàn, liên tục, kinh tế và
hoàn thành chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện Tổng cơng ty giao. Theo lộ trình, đến năm
2020 cơ bản phải giảm các chỉ số MAIFI, SAIFI, SAIDI. Trong đó, thời gian mất điện
bình qn của một khách hàng trong năm (SAIDI) giảm xuống còn 55 phút theo Quyết
định số 9027/QĐ-EVNCPC ngày 25/12/2015 của Tổng công ty Điện lực miền Trung.

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


2

3.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Lưới điện tỉnh Gia Lai với các đặc tính và thơng số vận hành trong các trường hợp

vận hành bình thường và phát sinh lỗi. Phân tích tình hình thực tế tại Việt Nam về vấn đề
chẩn đốn sự cố trên lưới điện để có biện pháp khắc phục kịp thời.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu đối tượng thực hiện dựa vào mô phỏng trên Matlab Simulink,
dữ liệu thực tế thống kê theo dõi vận hành và dữ liệu ghi nhận của thiết bị bảo vệ rơle.
4.

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Các nội dung nghiên cứu
+ Chọn một mơ hình lưới điện 110kV thuộc Công ty quản lý vận hành để làm đối

tượng nghiên cứu việc chẩn đoán lỗi. Từ đó xây dựng mơ hình tốn học cho trường hợp
lưới điện vận hành bình thường và cho các trường hợp sự cố ngắn mạch trực tiếp phapha, pha-đất tại các vị trí khác nhau trên đường dây.
+ Nghiên cứu các điều kiện về thu thập tín hiệu sự cố trên lưới điện hiện tại và hướng
ứng dụng của thuật toán phù hợp với thực trạng các lưới điện tương tự tại Việt Nam.
+ Đề xuất giải pháp chẩn đoán sự cố trên lưới điện do Công ty quản lý bằng thuật
tốn truyền sóng.
- Phương pháp nghiên cứu
+ Khảo sát thực tiễn vấn đề tại lưới điện tỉnh Gia Lai.
+ Nghiên cứu các cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố trong nước và trên thế

giới về chẩn đoán lỗi trong hệ thống điện bằng phương thức truyền sóng.
+ Mơ phỏng đối tượng lưới điện trên Matlab/Simulink. Phân tích đáp ứng mơ
phỏng cho các trường hợp vận hành khơng bình thường, sự cố, từ đó tìm ra các đặc điểm
của đáp ứng, thấy được sự ảnh hưởng đến hoạt động của lưới điện.
+ Nghiên cứu các kết quả thu được bằng mô phỏng kiểm chứng trên MatlabSimulink và so sánh kết quả thuật toán đề xuất với dữ liệu thực tế ghi nhận được trích
xuất từ các thiết bị thơng minh đang vận hành, dữ liệu thống kê quản lý vận hành lưới
điện tỉnh Gia Lai qua nhiều năm để từ đó rút ra các kết luận.
5.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

- Ý nghĩa khoa học:
+ Đề tài góp phần hồn thiện lý thuyết về giải pháp chẩn đoán lỗi trong hệ thống

điện, áp dụng cho các lưới điện tương tự tại Việt Nam.
+ Đóng góp về mặt khoa học trong việc xây dựng mơ hình tốn học mơ tả chính
xác các dạng sự cố, vị trí sự cố trên lưới điện, từ đó làm cơ sở cho việc nghiên cứu, đầu
tư xây dựng lưới điện, trang bị các thiết bị bảo vệ hợp lý nhằm nâng cao độ tin cây cung
cấp điện, tối ưu hóa công tác quản lý vận hành của hệ thống điện.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Đề tài xây dựng thuật toán nhận dạng, chẩn đốn lỗi trong hệ thống điện có thể sử

dụng trong thực tế vận hành lưới điện, giúp cho nhân viên vận hành tại các trung tâm điều
Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


3
khiển sớm nhận biết các hiện tượng bất thường trên lưới điện, đưa ra các biện pháp xử lý
phù hợp và thơng tin chính xác vị trí lỗi đến cơng nhân quản lý vận hành tại các đơn vị cơ
sở trực thuộc để tiếp cận, sớm loại trừ các phần tử khiếm khuyết, ngăn ngừa sự cố lang
rộng. Việc này cũng góp phần giảm thiểu các chỉ số SAIDI/SAIFI/MAIFI, đảm bảo chỉ
tiêu độ tin cậy của lưới điện được giao.
+ Kết quả nghiên cứu của đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong thực tiễn, giúp cho
việc chẩn đoán nhanh, chính xác vị trí lỗi trên lưới điện; góp phần giảm thiểu thời gian
mất điện do sự cố gây ra và hiệu chỉnh các thông số hệ thống phù hợp.
6.

CẤU TRÚC ĐỀ TÀI

- Đề tài được tổ chức gồm có các chương, các phần như sau:
- Trước tiên, phần mở đầu giới thiệu về lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu,

đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học
và thực tiễn của đề tài.
Chương 1: Tổng quan về chẩn đoán sự cố lưới điện tỉnh Gia Lai.
1.1 Đặc điểm kinh tế - xã hội.
Giới thiệu về đặc điểm kinh tế xã hội tỉnh Gia Lai.
1.2 Tình hình thực tiễn.
- Khối lượng quản lý vận hành lưới điện.
- Thu thập thông tin sự cố, thống kê, phân loại sự số và so sánh số vụ sự cố cùng

kỳ.
1.3 Các dạng sự cố phổ biến trong thực tế vận hành lưới điện.
- Lỗi phóng điện cục bộ qua lớp vỏ dây dẫn cách điện bán phần.
- Lỗi do vi phạm hành lang bảo vệ an toàn lưới điện.
- Lỗi do tiếp xúc tại các điểm đấu nối không tốt.
- Lỗi chủ quan của người vận hành.
- Lỗi do dông sét.
- Lỗi do bề mặt bẩn.

1.4 Một số giải pháp nhận dạng chẩn đốn hiện tại.
- Giải pháp áp dụng cơng nghệ hỗ trợ nhận dạng, chẩn đoán lỗi trên lưới điện và

đưa ra biện pháp loại trừ hợp lý.
+ Phương pháp vệ sinh cách điện hotline bằng nước cách điện áp lực cao.
+ Hệ thống giám sát phóng điện cục bộ trực tuyến Hãng PowerPD (Mỹ) dùng

đo phóng điện cục bộ MBA (PD):
+ Sử dụng các thiết bị thông minh: để nhận dạng, chẩn đoán các lỗi trên lưới
điện như máy đo nhiệt độ, thiết bị cảnh báo sự cố, Plycam,...
- Phương pháp giải tích dự vào phương trình Telegrapher
Kết luận:

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


4
Nhìn nhận chung về tình hình thực tiễn, tính cấp thiết của đề tài, các trường hợp lỗi
xảy ra trong thực tế và các giải pháp nhận dạng, chẩn đoán lỗi trong lưới điện hiện tại của
tỉnh Gia Lai.
Chương 2: Mơ hình tốn hệ thống điện 3 pha điển hình.
2.1 Mơ tả hệ thống.
- Xây dựng sơ đồ mơ hình mô tả
- Mô tả hệ thống trên matlab/simulink.

2.2 Phương pháp nhận dạng, chẩn đốn vị trí sự cố.
- Mơ phỏng trường hợp hệ thống điện vận hành bình thường.
- Các trường hợp sự cố khác nhau.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống.

Kết luận:
Ứng với kết quả mô phỏng cho giá trị dòng điện khác nhau, so sánh với các giá trị
thu thập trên lưới điện và đưa ra các quyết định khắc phục.
Chương 3: Đề xuất giải pháp chẩn đốn sự cố lưới điện, áp dụng vào mơ hình
lưới điện tỉnh Gia Lai.

3.1 Khái niệm cơ bản về quá trình xác định lỗi.
Khái quát về bối cảnh lịch sử của q trình xác định lỗi, thuộc tính về lỗi đường
dây và lợi ích ước tính vị trí lỗi.
3.2 Phân loại các phương pháp xác định vị trí lỗi được phát triển.
- Thiết bị định vị lỗi dựa trên đo lường trở kháng.
- Thiết bị định vị lỗi bằng sóng di chuyển.
- Phương pháp truyền sóng được chia thành 05 phương pháp A, B, C, D và E.

3.3 Phân tích wavelet.
- Giới thiệu về wavelet, sự cần thiết cho việc phân tích wavelet, các phép biến đổi:

biến đổi fourier, wavelet rời rạc, wavelet tĩnh.
- Phân tích.

3.4 Biến đổi wavelet liên tục.
- Sơ lược về phép biến đổi wavelet.
- Khái niệm về tỉ lệ, tỉ lệ và tần suất, dịch chuyển.
- Xác định vị trí lỗi theo biến đổi wavelet liên tục.

3.5 Lý thuyết về truyền sóng.
- Sơ lược về lý thuyết truyền sóng.
- Tổn hao trên đường dây, tốc độ truyền sóng, phản xạ và khúc xạ của sóng di

chuyển, phân tích mơ phỏng và nét đặc trưng tín hiệu quá độ của sóng di chuyển (TWT)
3.6 Xác định vị trí lỗi:

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy

5
- Sơ lượt về phương trình, thuật tốn xác định lỗi.
- Nêu một số ưu điểm về phương pháp xác định lỗi theo lý thuyết truyền sóng và

phép biến đổi wavelet.
Kết luận:
Đánh giá, lựa chọn phép biến đổi cho phù hợp với mơ hình thuật tốn.
Chương 4: Mơ phỏng và kiểm nghiệm
4.1 Xác định vị trí lỗi bằng kỹ thuật xử lý tín hiệu biến đổi wavelet.
- Xây dựng sơ đồ mơ phỏng trên Matlab/simulink.
- Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống.
- Kết quả tính tốn.

4.2 Sử dụng lý thuyết truyền sóng xác định các vị trí lỗi khác nhau.
- Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Matlab/simulink.
- Mô hình hóa và mơ phỏng hệ thống cho lỗi đối xứng và không đối xứng được

mô phỏng ở các khoảng cách khác nhau của đường dây: 10, 30 và 45, sử dụng lý thuyết
truyền sóng ước lượng khoảng cách lỗi.
- Kết quả tính tốn.
4.3 Áp dụng giải pháp thuật tốn vào thực tiễn
- Xây dựng mơ hình khảo sát, áp dụng thuật toán cho đường dây xuất tuyến

171/TBA 110kV Ayun Pa (từ Ayun Pa đi IaH’Leo/Đăk Lăk), có tổng chiều dài 23.3 km;
- Sử dụng matlab/simulink mơ phỏng: dạng sóng dòng điện sự cố, biến đổi wavelet 01

pha-đất (A-G), 02 pha (A-B), 02 pha-đất (AB-G), 03 pha-đất (ABC-G) tại vị trí 13.555 km
và 14.623 km, điện trở tạo lỗi 50Ω; thời gian tạo lỗi 0.1s, thời gian ngắt lỗi 1s.
- Kết quả tính tốn.

4.4 Kiểm nghiệm kết quả thuật tốn với dữ liệu thực thu thập được qua nhiều
năm theo dõi vận hành tại Gia Lai PC
- Thu thập dữ liệu thực tế trên lưới điện.
- So sánh, kiểm nghiệm kết quả thuật toán với dữ liệu thực tế thu thập được trên

lưới điện tỉnh Gia Lai.
Kết luận:
Đánh giá kết quả giải pháp của thuật toán. Hiệu quả của giải pháp để áp dụng và
kiến nghị định hướng phát triển.

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


6

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ LƯỚI ĐIỆN TỈNH GIA LAI
1.1 Đặc điểm kinh tế-xã hội:
Gia Lai là một tỉnh miền núi Tây nguyên, với địa bàn quản lý rộng, địa hình phức
tạp, điều kiện đi lại khơng thuận lợi, khó khăn trong quản lý vận hành lưới điện, đặc biệt
trong việc cung cấp điện các vùng sâu, vùng xa trên địa bàn.
Với đặc thù địa hình, địa lý lưới điện tỉnh Gia Lai, đa số đường dây có bán kính cấp
điện lớn. Phần lớn lưới điện đi qua vùng đồi núi, có mật độ dơng sét cao và đi qua khu vực
rừng già, đồn điền cao su, hành lang tuyến phức tạp nên thường xuyên sự cố. Ngồi ra, mật
độ động vật, bị sát trong khu vực lớn cũng là những nguyên nhân chính gây nên sự cố, vì
vậy nguy cơ xảy ra sự cố lưới điện do các yếu tố bên ngoài là rất lớn và khó tránh khỏi.
1.2 Tình hình thực tiễn:

Nhu cầu phát triển kinh tế hàng năm ngày càng tăng kéo theo mức tăng trưởng phụ
tải với tốc độ tương đối nhanh, khối lượng quản lý tính đến 31/12/2019: 11 TBA 110kV
với tổng dung lượng: 531 MVA; 10 TBA Trung gian với tổng dung lượng: 58 MVA;
4.547 TBA phân phối với tổng dung lượng: 824,37 MVA; 340,86 km ĐZ 110kV; 4.628
km ĐZ trung thế 35-22kV và 4.765 km ĐZ hạ thế 0,2-0,4 kV.
Tình hình sự cố và việc thực hiện chỉ tiêu độ tin cậy những năm gần đây được thu
thập, thống kê như các biểu đồ dưới đây:

Hình 1.1 Thống kê sự cố vĩnh cửu và thống qua

Bài tốn tìm điểm sự cố trên hệ thống điện hiện nay là bài toán nan giải đối với lưới
điện tỉnh Gia Lai nói riêng và Việt Nam nói chung. Phần lớn các vấn đề phát sinh lỗi và
loại trừ lỗi trong hệ thống điện chưa được kiểm sốt hồn tồn và thực sự có hiệu quả.
Hầu hết các trường hợp sự cố trên lưới điện thường gây ra những thiệt hại nặng nề
và phải được sửa chữa trước khi cấp điện trở lại. Việc khôi phục lại lưới điện được giải
quyết nhanh nếu xác định hoặc có thể ước tính được vị trí sự cố với độ chính xác cao.
Hiện nay, hệ thống SCADA/DMS đã đưa vào hoạt động với mục tiêu xây dựng lưới
điện thông minh tại tỉnh nhà. Tuy nhiên các thông tin ghi nhận sự cố từ các tủ máy cắt
Recloser phân đoạn trên lưới, các rơle bảo vệ đầu nguồn, các thiết bị cảnh báo sự cố không
giải quyết được vấn đề nhanh chóng, loại trừ sự cố bởi các yếu tố bất định trong hệ thống

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


7
lưới điện do đặc thù của lưới điện thiết bị đa chuẩn loại, thiếu động bộ và các sai số ln
hiện hữu trong tính tốn định vị sự cố.
Định vị sự cố được ước tính cho cả hai dạng sự cố thống qua và vĩnh cữu. Nói

chung, sự cố thống qua gây thiệt hại không lớn với khoảng thời gian q độ, khơng dễ
dàng có thể nhìn thấy để tìm kiếm nguyên nhân sự cố. Định vị sự cố giúp xác định vị trí
sự cố để sớm xử lý ngăn chặn tái diễn và thiệt hại lớn.

Hình 1.2 Thống kê, phân loại và so sánh sự cố lưới điện

Phương pháp “cổ điển” của định vị sự cố là kiểm tra trực quan. Các phương pháp
(được đề xuất trong tài liệu hoặc thực hiện trong thực tế) ước tính vị trí của sự cố lưới
điện bao gồm sử dụng điện áp và dòng điện đo được ở một hoặc cả hai thiết bị đầu cuối
của đường dây.
Các phương pháp gồm: phương pháp dựa trên sóng truyền, phương pháp sử dụng
thành phần tần số cao của dòng điện và điện áp, phương pháp sử dụng điện áp và dòng
điện tần số cơ bản đo được tại thiết bị đầu cuối của một đường dây. Phương pháp phổ
biến hiện nay tại các công ty điện lực đang sử dụng là phương pháp trở kháng. Tóm lại
phương pháp định vị sự cố được chia thành hai loại: phương pháp sử dụng các phép đo từ
một thiết bị đầu cuối của đường dây và phương pháp sử dụng các phép đo được thực hiện
từ hai thiết bị đầu cuối.
Nhiều phương pháp đã được đề xuất trước đây cho việc ước tính vị trí sự cố trên
đường dây phân phối tải hình tia. Những phương pháp này khi được sử dụng cho các
đường dây phân phối dễ bị sai số bởi tính đồng nhất của đường dây, sự hiện diện của
nhánh rẽ và nhánh phụ tải.
Có thể phân loại các lỗi/sự cố theo mức độ và ảnh hưởng hiện nay trên lưới điện phân
phối:

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


8

- Sự cố phần tử: là sự kiện một hoặc nhiều trang thiết bị trong hệ thống điện phân

phối do tác động từ một hoặc nhiều nguyên nhân dẫn đến hoạt động khơng bình thường,
gây ngừng cung cấp điện hoặc mất ổn định, mất an tồn và khơng đảm bảo chất lượng
điện năng của hệ thống điện.
- Sự cố nghiêm trọng: là sự cố gây mất điện trên diện rộng hoặc gây cháy, nổ làm
tổn hại đến người và tài sản.
- Chế độ sự cố khẩn cấp: tần số, điện áp hệ thống vượt ra ngoài phạm vi cho phép của
chế độ vận hành bình thường nhưng nằm trong dải tần số, điện áp cho phép đối với trường
hợp xảy ra sự cố một phần tử trong hệ thống; mức mang tải của bất kỳ thiết bị điện nào trong
lưới điện truyền tải hoặc thiết bị điện đấu nối vào lưới điện truyền tải vượt quá giá trị định
mức nhưng dưới 110% giá trị định mức mà thiết bị này khi bị sự cố do quá tải.
- Chế độ sự cố cực kỳ khẩn cấp: Hệ thống điện truyền tải vận hành ở chế độ cực kỳ
khẩn cấp khi tồn tại một trong các điều kiện sau đây:
+ Mức mang tải của bất kỳ thiết bị nào trong lưới điện hoặc thiết bị đấu nối với lưới
điện trên 110% giá trị định mức mà thiết bị này khi bị sự cố do quá tải có thể dẫn đến tan
rã từng phần hệ thống điện.
+ Khi lưới điện đang ở chế độ vận hành khẩn cấp, các biện pháp được thực hiện để
đưa hệ thống về trạng thái vận hành ổn định không thực hiện được dẫn tới hiện tượng tan
rã từng phần hệ thống, tách đảo hoặc sụp điện áp hệ thống.
Lưới điện sử dụng các phần tử bảo vệ phổ biến gồm cầu chì tự rơi (FCO) và các
máy cắt có khả năng tự đóng lại (Recloser) được cài đặt các thông số bảo vệ định sẵn sử
dụng như một công cụ để loại trừ điểm sự cố.
Việc xác định chính xác vị trí và nguyên nhân lỗi thường gặp rất nhiều khó khăn.
Những thơng tin ban đầu liên quan đến sự cố thu thập từ bản tin rơle, từ hệ thống
SCADA thường có sự sai lệch hoặc khơng đầy đủ, những sự cố khó phát hiện như phóng
điện do suy giảm cách điện, các sự cố “thoáng qua” do cây va quẹt… từ đó việc loại trừ
và xử lý sự cố nhanh là yêu cầu rất lớn trong quản lý vận hành lưới điện hiện nay.
Bên cạnh đó, các trung tâm điều khiển từ xa hệ thống lưới điện để phục vụ công tác
quản lý vận hành (SCADA) như là một giải pháp để vận hành lưới điện một cách thông

minh. Tuy nhiên, thực tế vận hành hệ thống SCADA hiện hữu và các chức năng bảo vệ
rơle đang khai thác sử dụng các công cụ giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển thao tác
từ xa. Chưa khai thác chức năng yêu cầu loại trừ lỗi/sự cố lưới điện một cách chọn lọc và
chẩn đoán vị trí lỗi một cách chính xác.
1.3 Các dạng sự cố phổ biến trong thực tế vận hành lưới điện.
1.3.1 Lỗi phóng điện cục bộ qua lớp vỏ dây dẫn cách điện bán phần.
Các phần tử cách điện kém chất lượng hoặc suy giảm theo thời gian và điều kiện
vận hành dẫn đến tình trạng vỏ cách điện rạng nứt, hư hỏng, các điểm nối khơng được
làm kín vận hành qua thời gian trong môi trường ẩm (nước mưa len lõi vào bên trong ruột
cáp) làm oxy hóa phát nhiệt gây lỗi đứt lèo, đứt dây…

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


9

Hình 1.3 Phóng điện qua lớp cách điện bán phần.

1.3.2 Lỗi do vi phạm hành lang bảo vệ an toàn lưới điện
Lưới điện phân phối thường đi qua vùng đồi núi, rừng đặc dụng, các nông lâm
trường cao su, khi thay đổi thời tiết như mưa, bão, gió lốc dễ xảy ra sự cố do cây va quẹt
vào đường dây.

Hình 1.4 Gió lốc đỗ cây vào đường dây gây sự cố

1.3.3 Lỗi do tiếp xúc tại các điểm đấu nối khơng tốt
Các vị trí đấu nối trong q trình thi công, thực hiện không đúng kỹ thuật hoặc vận
hành theo thời gian qua nhiều năm, tiếp xúc suy giảm phát nhiệt quá mức là nguyên nhân

chủ yếu dẫn đến lỗi. Việc kiểm tra nhận dạng mất rất nhiều thời gian và không thể phát
hiện được hết các trường hợp trên lưới điện.

Hình 1.5 Phát nhiệt tại đầu sứ MC, MBA do tiếp xúc không tốt...

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


10
1.3.4 Lỗi chủ quan của người vận hành

Hình 1.6 Phóng điện đầu cáp do suy giảm cách điện

1.3.5 Lỗi do dơng sét

Hình 1.7 Mưa bão và giơng sét

1.3.6 Lỗi do bề mặt sứ bẩn.

Hình 1.8 Bụi bẩn bám vào bề mặt cách điện, phóng điện.

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


11
1.4 Một số giải pháp nhận dạng, chẩn đoán hiện tại

1.4.1 Giải pháp áp dụng công nghệ hỗ trợ nhận dạng, chẩn đoán lỗi trên lưới
điện và đưa ra biện pháp loại trừ hợp lý.
a)Phương pháp vệ sinh cách điện hotline bằng nước cách điện áp lực cao:
Trong vận hành lưới điện, cách điện (sứ đường dây, thiết bị trạm biến áp) bị nhiễm
bẩn cộng với điều kiện thời tiết bất lợi (sương muối, mưa phùn, độ ẩm...) sẽ làm tăng cao
dịng điện rị, phát sinh vầng quang, phóng điện cục bộ, phóng điện tràn gây nên sự cố;
ngồi ra dòng điện rò tăng cao còn làm tăng tổn thất công suất. Để giải quyết việc nhiễm
bẩn mà không phải cắt điện vệ sinh thủ công, trên thế giới đã thực hiện vệ sinh hotline
bằng nước áp lực cao từ những năm 80 của thế kỷ trước (hơn 40 năm!). Ở Việt Nam, lần
đầu tiên nghiên cứu ứng dụng giải pháp này từ năm 2010. Cho đến nay giải pháp công
nghệ này đã được áp dụng rộng rải trong tất cả các công ty phân phối và truyền tải từ cấp
điện áp 22kV đến 500kV thuộc EVN.
Một số hình ảnh thực hiện thực tế trên lưới điện.

Hình 1.9 Vệ sinh cách điện làm sạch bề mặt sứ máy biến áp, đường dây đang mang điện.
b) Hệ thống giám sát phóng điện cục bộ trực tuyến Hãng PowerPD (Mỹ) dùng đo
phóng điện cụ bộ MBA (PD):
Phóng điện cục bộ (PD) thường bắt đầu phát sinh bên trong các vị trí bị khuyết, bị
nứt gãy của môi trường cách điện, gay tại bề mặt tiếp xúc cách điện giữa các vật dẫn,
trong mơi trường cách điện rắn hoặc lỏng. Phóng điện cục bộ chỉ xảy ra giới hạn trên một
phần của lớp cách điện và thường phóng nối qua lớp cách điện giữa các dây dẫn mang
điện. PD cũng có thể xảy ra dọc theo ranh giới tiếp giáp giữa các lớp cách điện với nhau.
PD bên trong môi trường cách điện thường bắt đầu bên trong vị trí khuyết nằm trong mơi
trường cách điện bởi vì hằng số điện mơi tại điểm khuyết thường nhỏ hơn đáng kể so với
môi trương xung quanh. Do đó cường độ điện trường xuất hiện ngang qua điểm khuyết
thường lớn hơn so với môi trường xung quanh. Nếu điện áp này tăng cao hơn ngưỡng
phát sinh phóng điện (CIV) điện áp đánh thủng tại điểm khuyết, thì PD bắt đầu xuất hiện.
Một khi PD xuất hiện, nó sẽ dần dần làm thối hóa mơi trường cách điện, dẫn đến làm
hư hỏng thiết bị điện. Việc phát hiện sớm các phóng điện cục bộ này sẽ giúp đánh giá

Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy


12
được chất lượng của lớp cách điện, đưa ra các kế họach sửa chữa bảo trì thiết bị, ngăn
ngừa các sự cố nghiêm trọng xảy ra, tiết kiệm chi phí sửa chữa thay thế thiết bị.

Hình 1.10 Cách nối dây, đặt thiết bị PD chẩn đón lỗi và dạng sóng nhận được từ
bộ PD siêu âm máy biến áp.

Phóng điện cục bộ thường sinh ra 4 loại tín hiệu như âm thanh cao tần, dịng điện
cao tần, sóng điện từ và ánh sáng. Tuy nhiên, khi phóng điện cục bộ xảy ra bên trong thiết
bị điện (ví dụ như máy biến áp), thì sóng điện từ và ánh sáng khơng thể lan truyền ra đến
bên ngồi. Do đó hãng PowerPD đã tích hợp cơng nghệ để dị tìm PD đồng thời thơng
qua tín hiệu âm thanh (lan truyền trong mơi trường dầu và kim loại) và dòng điện cao tần
(lan truyền theo vỏ thiết bị xuống tiếp địa vỏ). Đầu dò siêu âm (AE) được gắn vào thành
máy biến áp, biến dòng cao tần (HFCT) được gắn vào tiếp địa vỏ máy biến áp, sau đó tất
cả được nối bằng cáp tín hiệu về bộ xử lý (Station) và nối vào máy tính với phần mềm
chun dụng. Các cơng tác này khơng cần phải cắt điện.
Khi có PD xảy ra bên trong máy biến áp, tín hiệu điện và tín hiệu âm thanh được tạo
ra đồng thời từ PD, xung dịng phóng điện truyền xuống dây tiếp địa qua vỏ máy biến áp.
Hợp bộ PD sử dụng: Đầu dò siêu âm (Sensor AE) để đo sóng siêu âm của PD và biến
dòng cao tần (Sensor HFCT) để đo các xung dịng phóng ra tần số cao. Sensor AE dị tìm
tín hiệu âm thanh từ PD cùng với tín hiệu điện có tần số cao đặc trưng. Sensor HFCT
được lắp vào dây tiếp địa để dị tìm xung dịng của PD.
Thơng thường, thiết bị cao áp bị nhiễu rất nhiều bởi âm thanh xung quanh bởi vậy
địi hỏi cần phải có hiệu quả cao của hợp bộ PD trong việc loại trừ tín hiệu nhiễu từ bên
ngồi và việc xử lý tín hiệu để những tín hiệu PD phát ra khơng rõ ràng từ bên trong thiết

bị điện. Vì vậy, hợp bộ PD sử dụng đồng thời hai loại Sensor khác nhau cho ra một phân
tích rất đáng tin cậy.
Hợp bộ PD đồng thời dị tìm các tín hiệu trong cùng một miền thời gian và trong
cùng một chu kỳ của nguồn điện xoay chiều và nó cũng có thể cụ thể hố những cơng
nghệ xử lý tín hiệu khác nhau. Theo quy luật PD, trong 1 chu kỳ điện 50Hz (20ms), tín
hiệu PD xuất hiện có 2 nhóm xung. So sánh cả 2 nguồn tín hiệu thu được từ đầu dò AE và
HFCT trong cùng 1 khoảng thời gian, nếu số lượng nhóm xung giống nhau và theo quy
luật thì PD đang xảy ra bên trong MBA.
Học viên: Đinh Thanh Lâm

GVHD: TS Giáp Quang Huy