Định vị sự cố trên đường dây truyền tải

GIỚI THIỆU 1

Tổng quan

Hiện nay, nhu cầu sử dụng năng lượng điện trên toàn cầu ngày càng tăng, dẫn đến sự mở rộng của hệ thống điện về cả nguồn và đường dây truyền tải Các thuật ngữ như liên tục nguồn cung cấp và độ tin cậy ổn định hệ thống trở nên cực kỳ quan trọng Sự cố có thể xảy ra bất kỳ lúc nào trên đường dây truyền tải, do đó, việc xác định chính xác vị trí sự cố là rất cần thiết Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc kiểm tra và sửa chữa mà còn nâng cao khả năng phục hồi dịch vụ của hệ thống Vì vậy, xác định vị trí sự cố chính xác là một yêu cầu thiết yếu trong vận hành hệ thống truyền tải.

Hình 1.1 Sự cố trên đường dây truyền tải

Hiện nay, có nhiều phương pháp và giải thuật định vị sự cố, bao gồm phương pháp dựa vào mô hình tổng trở, sóng lan truyền, radar-based reflectometry, và tính toán điện trở sự cố dựa trên mô hình đường dây tham số rãi Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn gặp nhiều hạn chế, như độ chính xác chưa cao và tính kinh tế không tối ưu.

Luận văn này trình bày và phân tích những khuyết điểm của các phương pháp xác định vị trí sự cố đã được đề xuất, từ đó đề xuất một phương pháp mới nhằm tối ưu hóa quy trình xác định vị trí sự cố trên các đường dây truyền tải.

Mục tiêu của đề tài

Chúng tôi đã phát triển một thuật toán tối ưu hóa để xác định chính xác vị trí sự cố trên đường dây truyền tải, nhằm giảm thiểu sai số trong việc ước tính vị trí sự cố.

- Sử dụng Matlab-Simulink mô phỏng xác định vị trí xảy ra sự cố.

Tầm quan trọng của đề tài

- Khi hệ thống truyền tải xảy ra sự cố thì công việc tìm chính xác vị trí sự cố gặp rất nhiều khó khăn

Hiện nay, chưa có luận văn nào xác định vị trí sự cố bằng cách áp dụng thuật toán tối ưu Do đó, nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác định chính xác vị trí sự cố trên các đường dây truyền tải.

- Kết quả nghiên cứu có thể đƣợc sử dụng trong thực tế.

Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu và ứng dụng cho đường dây truyền tải trên không.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 3

Giới thiệu

Xác định vị trí nhanh chóng và chính xác trên đường dây truyền tải và phân phối rất quan trọng cho việc sửa chữa sự cố và phục hồi dịch vụ Thời gian đáp ứng nhanh là yêu cầu thiết yếu trong các chức năng bảo vệ, trong khi việc xác định chính xác vị trí sự cố đóng vai trò quan trọng trong việc khắc phục tình huống.

Độ chính xác của các giải thuật xác định vị trí sự cố có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như điện trở sự cố, loại sự cố, sai số đo đạc và tham số đường dây bất đối xứng Để nâng cao khả năng ước tính vị trí sự cố, nhiều giải thuật đã được nghiên cứu và phát triển Chương này sẽ trình bày một số phương pháp xác định vị trí sự cố.

Phương pháp dựa vào mô hình tổng trở [1]

Phương pháp tổng trở là kỹ thuật tính toán tổng trở dựa trên điện áp và dòng điện đo được ở tần số cơ bản, được chia thành hai loại: một đầu cuối và hai đầu cuối Khi xảy ra sự cố, phương pháp này được sử dụng để xác định tổng trở từ đầu cuối đến điểm xảy ra sự cố.

Giải thuật được mô tả qua hình 2.1(a) với điểm sự cố F trên đường dây truyền tải, và mô hình một pha tương đương như hình 2.1(b) Khoảng cách sự cố được biểu diễn bằng đoạn d, trong khi tổng trở nguồn được xác định bởi Zs và Zr Dòng điện và điện áp đo được tại hai đầu S, R và tại điểm sự cố F lần lượt là Is/Vs, Ir/Vr và If/Vf.

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống và mô hình tương đương

2.2.1 Giải thuật một đầu cuối [1]

2.2.1.1 Giải thuật tổng trở đơn

Bảng 2.1 Phương trình giải thuật tổng trở đơn

Sự cố pha A chạm đất 𝑉 𝑎 / 𝐼 𝑎 + 𝐼 𝑟𝑒𝑠 𝑍 𝑙𝑚 /𝑍 1

Sự cố pha B chạm đất 𝑉 𝑏 / 𝐼 𝑏 + 𝐼 𝑟𝑒𝑠 𝑍 𝑙𝑚 /𝑍 1

Sự cố pha C chạm đất 𝑉 𝑐 / 𝐼 𝑐 + 𝐼 𝑟𝑒𝑠 𝑍 𝑙𝑚 /𝑍 1

Sự cố pha AB hoặc pha AB chạm đất 𝑉 𝑎 − 𝑉 𝑏 / 𝐼 𝑎 − 𝐼 𝑏

Sự cố pha BC hoặc pha BC chạm đất 𝑉 𝑏 − 𝑉 𝑐 / 𝐼 𝑏 − 𝐼 𝑐

Sự cố pha CA hoặc pha CA chạm đất 𝑉 𝑐 − 𝑉 𝑎 / 𝐼 𝑐 − 𝐼 𝑎

Sự cố ba pha ABC Bất kỳ trong 3 phương trình phía trên

Phương pháp ước tính tổng trở sự cố đơn giản nhất là áp dụng phương trình tổng trở với giả thiết điện trở sự cố R f =0 Tổng trở thứ tự thuận của đường dây giúp xác định vị trí sự cố Giả định rằng đường dây truyền tải là đồng nhất, các phương trình cho các loại sự cố được trình bày trong bảng 2.1.

Trong bảng 2.1, các điện áp pha được ký hiệu là V a, V b, V c, và dòng điện tương ứng là I a, I b, I c Tổng trở tương hổ giữa hai pha được ký hiệu là 𝑍 𝑙𝑚, trong khi tổng trở thứ tự thuận của đường dây là Z 1 Tổng dòng điện ba pha a, b và c được ký hiệu là I res.

Độ chính xác của giải thuật bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó điện trở sự cố là nguyên nhân chính Điện trở sự cố có thể phát sinh từ điện trở hồ quang giữa điểm sự cố và đất, cũng như từ điện trở nối đất Việc xác định chính xác giá trị của điện trở sự cố, đặc biệt là điện trở suất, gặp nhiều khó khăn.

Theo hình 2.1, điện áp tại đầu S đƣợc biểu diễn:

Chia (2.1) cho I S ta đƣợc tổng trở đến điểm sự cố tại đầu S:

Gọi ∆I S = I S – I pl (với I pl là dòng tải trước sự cố) [1, 2]

Phương trình (1 2) được viết lại:

Thay d S và n S vào phương trình (2.3):

Biến đổi phương trình (2.6) ta được phương trình sau:

Với: k 1 , k 2 , k 3 là hàm số phức của điện áp, dòng điện và tổng trở nguồn tại đầu cuối Phương trình (2.7) được giải với hai biến là d và Rf

Tổng trở nguồn tại hai đầu cuối khó xác định do sự đóng/ngắt đường dây truyền tải và thay đổi nguồn Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác trong việc xác định vị trí sự cố, bao gồm điện trở sự cố, tham số đường dây bất đối xứng, ảnh hưởng của điện dung trên đường dây dài và sai số đo đạc.

2.2.1.2 Giải thuật điện kháng đơn Để làm giảm sai số do điện trở sự cố gây ra, một giải thuật nữa đƣợc sử dụng là giải thuật điện kháng đơn [1, 2] Mục tiêu của phương pháp này là loại bỏ ảnh hưởng của phần tử RfI f trong công thức (2.1) Vì vậy, phần thực của Z Sf được bỏ qua Khi đó, khoảng cách sự cố d:

Sai số bằng không nếu R f = 0 hoặc I f và I S cùng pha Vì thế, giải thuật này chỉ thích hợp cho sự cố có điện trở thấp [2]

Một giải thuật đơn giản khác, đƣợc gọi là Takagi [4, 5]

Vẫn từ công thức (2.1), phần ảo của công thức (2.1) đƣợc viết [6]:

Khi I S * 0thì thành phần thứ hai trong phương trình (2.9) cũng gần bằng không, khi đó khoảng cách sự cố:

Phương trình (2.9) được biểu diễn theo dòng phân bố dS:

Phương pháp này chỉ chính xác khi có sự khác biệt giữa dòng tải trước và sau sự cố Sai số tỉ lệ với điện trở sự cố và sin 𝛽 Để cải thiện giải thuật Takagi, cần sử dụng dòng điện trước và sau sự cố cùng với điện áp sau sự cố tại một đầu cuối của đường dây Bên cạnh đó, có một giải thuật bù dòng điện thứ tự không mà không yêu cầu dòng điện trước sự cố Dòng điện thứ tự không được thay đổi cho ∆𝐼 𝑆 Phương trình (2.10) được điều chỉnh để sử dụng dòng điện thứ tự không cho trường hợp một pha chạm đất, với khoảng cách sự cố được biểu diễn.

Mối quan hệ của góc β’ với các thành phần thứ tự không thì phụ thuộc vào khoảng cách sự cố, tổng trở nguồn và tổng trở đường dây.

2.2.2 Giải thuật hai đầu cuối [1]

Các yếu tố cần thiết cho giải thuật một đầu cuối bao gồm tổng trở nguồn, điện trở sự cố, dòng tải trước sự cố và các yếu tố khác để đạt được kết quả gần đúng Ngược lại, giải thuật hai đầu cuối cho phép tính toán điện trở sự cố chính xác hơn bằng cách giảm thiểu hoặc loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng Hơn nữa, giải thuật hai đầu cuối không yêu cầu xác định loại sự cố, và loại sự cố không ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp xác định vị trí sự cố này Do đó, các thành phần của thứ tự thuận đường dây được sử dụng phổ biến hơn, trong khi các ảnh hưởng tiêu cực của thành phần thứ tự không được loại bỏ.

Theo hình 2.1, sự khác biệt giữa giải thuật hai đầu cuối và một đầu cuối là dòng điện và điện áp được đo từ hai đầu S và R Điện áp tại vị trí sự cố được biểu diễn qua các phương trình sau:

Hiện nay, rơle khoảng cách với chức năng đo đạc đồng bộ pha ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong các đường dây siêu thế IEEE đã thiết lập các tiêu chuẩn đồng bộ pha cho hệ thống điện Phương pháp đồng bộ pha được chia thành hai loại: đồng bộ và không đồng bộ.

2.2.2.1 Giải thuật hai đầu cuối đồng bộ

Từ phương trình (2.12) và (2.13) ta có khoảng cách sự cố d [9]:

Phương trình (2.14) có thể áp dụng cho mọi loại sự cố khi rơ le kỹ thuật số cung cấp dòng điện và điện áp tương ứng Tuy nhiên, độ chính xác của phương trình này được đảm bảo khi dòng điện và điện áp tại hai đầu S và R cùng pha Hơn nữa, phương pháp này chỉ dựa vào mô hình đường dây đơn và sử dụng mô hình đường dây theo thông số tập trung, không tính đến điện dung của đường dây.

Phương pháp xác định vị trí sự cố yêu cầu chú ý đến một số sai số nguồn có thể xảy ra Việc sử dụng vi sai hữu hạn để ước tính đạo hàm dòng điện có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt khi có thành phần tần số cao trong chế độ quá độ và tần số lấy mẫu thấp Hơn nữa, phương pháp này cũng có thể gặp sai số trong việc đồng bộ dữ liệu ở đầu cuối đường dây Bên cạnh đó, mô hình đường dây theo thông số tập trung có thể làm giảm khả năng truyền tải và gây ra sai số đáng kể, đặc biệt là với các đường dây truyền tải dài.

2.2.2.2 Giải thuật hai đầu không đồng bộ

Có hai kỹ thuật chính để xử lý đồng bộ dữ liệu trong giải thuật hai đầu

Sai số thời gian trong việc đồng bộ thu thập dữ liệu tại đầu cuối đường dây truyền tải có thể xảy ra do khác pha hoặc đồng bộ góc ở tần số cung cấp.

Phương pháp truyền sóng

Gần đây, những cải tiến trong hệ thống thu thập dữ liệu, truyền thông và GPS đã mở ra hướng nghiên cứu mới về phương pháp truyền sóng để định vị sự cố Mục tiêu chính của phương pháp này là giảm thời gian tính toán và nâng cao độ chính xác mà không phụ thuộc vào thông số đường dây và điện trở của sự cố.

2.3.1 Phương pháp sóng truyền trên đường dây truyền tải [2, 14]

Sự cố, thao tác đóng ngắt và sét là những nguyên nhân phổ biến gây ra sóng lan truyền trên đường dây truyền tải Sóng lan truyền này diễn ra với tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng (3.10^8 m/s) và bao gồm cả sóng dòng điện lẫn sóng điện áp, liên kết với nhau thông qua tổng trở đặc tính Z0 của đường dây.

Các phương trình mô tả sóng lan truyền của điện áp và dòng điện [12]:

Với 𝛼 là độ suy hao, nếu 𝛼 = 0 sóng này sẽ không tắt dần với vận tốc lan truyền

𝑣 𝑝 𝐹 𝑤 𝑥 − 𝑣 𝑝 𝑡 theo hướng tới và 𝐵 𝑤 𝑥 + 𝑣 𝑝 𝑡 là sóng phản xạ tại mọi khoảng cách x từ đầu cuối của đường dây

Nếu không có gián đoạn trong đường dây truyền tải, sẽ không xảy ra phản xạ khi điện áp và dòng điện được đưa vào đầu cuối S Điện áp và dòng điện tại mọi điểm X chỉ được xác định khi có sóng phản xạ Từ các phương trình (2.15) và (2.16), ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện.

Z 0 có thể được coi là một điện trở thuần với giá trị dao động từ 200-400 Ohm, tùy thuộc vào điện áp và dòng điện của đường dây.

Hình 2.2 đường dây truyền tải không gián đoạn

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch trên đường dây, sóng phản xạ sẽ được tạo ra từ điểm sự cố và di chuyển đến đầu cuối S Thời gian mà sóng phản xạ đến S được tính bằng công thức x/vp, trong đó x là khoảng cách từ S đến điểm sự cố và vp là vận tốc lan truyền của sóng.

2.3.2 Phương pháp xác định vị trí sự cố dựa vào sóng truyền [13]

Sơ đồ biểu diễn sóng truyền cho vị trí sự cố F trên đường dây truyền tải theo hính 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ biểu diễn sóng truyền

Tổng sóng phản xạ tại điểm sự cố không phải lúc nào cũng đạt được yêu cầu Trong một số trường hợp, sự cố hồ quang có thể được dập tắt trước khi sóng phản xạ đến điểm đó Việc phân tích tình huống này dưới điều kiện quá độ gặp nhiều khó khăn.

Độ chính xác của phương pháp sóng truyền phụ thuộc vào thông tin thời gian chính xác và bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố Trong đó, sai số xác định sóng là yếu tố quan trọng nhất.

Một khuyết điểm khác là yêu cầu của phương pháp này là tần số lấy mẫu rất cao (ví dụ, 200MHz) [2].

Phương pháp phản xạ dựa trên rada [2]

Phương pháp này sử dụng mô hình đường dây tham số rãi, khác với các phương pháp điều khiển từ xa Nó áp dụng thiết bị sóng mang trên đường dây để phát tín hiệu trực tiếp xuống sự cố và nhận sóng phản xạ từ vị trí gián đoạn.

Sóng phản xạ từ các vị trí gián đoạn không phải do sự cố có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân, bao gồm các vị trí hoán vị đã được xác định trên đường dây truyền tải Do đó, việc áp dụng giải thuật cần phải xem xét kỹ lưỡng những vị trí này để đảm bảo tính chính xác trong phân tích.

Phương pháp dựa trên mô hình đường dây tham số rãi [2, 16]

Việc xác định vị trí sự cố có thể thực hiện dựa trên mô hình đường dây tham số rãi được đề xuất Mô hình sự cố một pha tại vị trí F với khoảng cách x từ đầu S và tổng chiều dài đường dây là l, cho phép đo đạc điện áp tại mỗi đầu cuối của đường dây là VS/I S và V R/I R.

Hình 2.4 sự cố đường dây truyền tải dựa vào mô hình đường dây tham số rãi

Với tổng trở đặc tính 𝑍 0 = 𝑍/𝑌 và hằng số truyền λ = ZY, trong đó Z là tổng trở đường dây (Ω/km) và Y là tổng dẫn đường dây (1/Ωkm), từ các phương trình (2.18) và (2.19), ta có thể khử bỏ V F để tính toán khoảng cách sự cố x.

Phương trình (2.20) chỉ cần tham số đường dây như Z và Y cùng với trị phức điện áp/dòng điện để xác định vị trí sự cố, độc lập với điện trở sự cố và tổng trở nguồn hệ thống Giải thuật này dựa trên mô hình đường dây tham số rãi, bao gồm cả ảnh hưởng của điện dung, nên rất phù hợp cho đường dây dài Phương pháp này có thể áp dụng trực tiếp cho đường dây 3 pha, với các phương trình (2.18) và (2.19) được biểu diễn dưới dạng ma trận dựa trên mối quan hệ giữa đầu phát và đầu nhận.

Với V F  V Fa , V Fb , V Fc  T , V S  V Sa , V Sb , V Sc  T , và V R  V Ra , V Rb , V Rc  T

Đối với đường dây bất đối xứng hoặc không hoán vị, việc áp dụng phép phân tích biến đổi modal là cần thiết Các ma trận của đường dây không hoán vị trong các biến pha có thể được chéo hóa thông qua chuyển đổi thành các tham số modal từ phương pháp giá trị riêng/vectơ riêng Chương 3 sẽ giới thiệu chi tiết phương pháp biến đổi modal áp dụng cho đường dây ba pha Phương pháp tìm ma trận vectơ riêng của ZY là Te và YZ là Ti, từ đó điện áp và dòng điện từ mỗi đầu cuối được biến đổi.

Với m=1, 2 và 3 Với mỗi mode có một cặp phương trình một pha là (2.28) và (2.29) Vì vậy, có ba cặp phương trình tương ứng với mode 1, 2 và 3 cho đường dây

3 pha Chọn bất kỳ một hoặc nhiều mode, một cặp phương trình được sử dụng để ƣớc tính vị trí sự cố:

    cosh sinh m m m Rm m Rm m Sm

    cosh sinh m m Rm m m Rm Sm

Trong phương trình (2.28) và (2.29), 𝑍 𝑚 và λ 𝑚 đại diện cho tổng trở đặc trưng và hằng số truyền của đường dây cho các mode khác nhau, được tính toán từ ma trận tổng trở.

Z và tổng dẫn Y của đường dây [16] Và các ma trận vectơ riêng Te và Ti được sử dụng xác định vị trí sự cố [16]:

Sử dụng ma trận vectơ riêng để xấp xỉ phương trình (2.30) cho đường dây truyền tải không hoán vị có thể dẫn đến việc tăng sai số Mức độ sai số này phụ thuộc vào điện trở sự cố và có thể trở nên đáng kể, thậm chí không chấp nhận được.

Khác với phương pháp ước tính vị trí sự cố qua phương trình (2.27), tài liệu [17] áp dụng phương pháp tối ưu hóa nhằm tối thiểu hóa hàm mục tiêu.

Chỉ đường dây đối xứng và hoán vị được áp dụng trong [17], do đó các thành phần đối xứng được lựa chọn để thực hiện phép biến đổi modal.

Kết luận

Phương pháp tổng trở dựa vào mô hình một đầu hiệu quả cho bảo vệ khoảng cách nhưng có độ chính xác thấp trong việc xác định vị trí sự cố Sai số nội tại trong mô hình đường dây thông số tập trung ảnh hưởng đến độ chính xác, ngay cả khi sử dụng dữ liệu hai đầu Gần đây, các phương pháp xác định vị trí sự cố kết hợp mô hình đường dây tham số rãi với dữ liệu hai đầu cuối đã được đề xuất, mang lại cải thiện đáng kể về độ chính xác Tuy nhiên, trước khi áp dụng thực tế, cần giải quyết một số vấn đề liên quan đến đường dây truyền tải không hoán vị và mô hình nhiều đầu cuối.

Xác định vị trí sự cố bằng phương pháp sóng truyền gặp nhiều thách thức, mặc dù hệ thống thu thập dữ liệu và truyền thông đã được cải tiến Một trong những vấn đề chính là thành phần sóng truyền của điện áp và dòng điện quá độ có thể bị suy giảm đáng kể hoặc thậm chí không xuất hiện trong một số điều kiện sự cố.

Mặc dù phương pháp sóng truyền đã giải quyết được một số vấn đề, việc sử dụng mạch điện để tạo tín hiệu và xung vẫn gặp khó khăn khi có điểm gián đoạn trên đường dây không phải là sự cố Thêm vào đó, chi phí của phương pháp này cao hơn so với các phương pháp khác.

Chương tiếp theo sẽ phát triển một phương pháp xác định vị trí sự cố mới nhằm giải quyết hiệu quả các vấn đề hiện tại, cũng như cải tiến các kỹ thuật đã được đề xuất trước đây.

GIỚI THIỆU VỀ GIẢI THUẬT TỐI ƯU HÓA CHO ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 16

Giới thiệu

Với sự phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại và việc sử dụng ngày càng phổ biến các thiết bị GPS, kỹ thuật đồng bộ hóa cho phép ước lượng vị trí sự cố với độ chính xác cao Hơn nữa, kỹ thuật bù trong miền tần số có thể được áp dụng để giảm thiểu sai số đồng bộ, từ đó duy trì độ chính xác tối ưu trong quá trình xác định vị trí.

Phương pháp xác định vị trí sự cố đường dây truyền tải được đề xuất trong chương này dựa trên mô hình đường dây tham số rãi Bằng cách sử dụng biến đổi modal, mối quan hệ ba pha giữa các biến pha được phân lập thành các mối quan hệ độc lập một pha Phương pháp vectơ riêng giúp tìm giá trị riêng của tích ma trận tổng trở và tổng dẫn, từ đó giải quyết phương trình ma trận ba pha Ma trận chuyển đổi vectơ riêng phụ thuộc vào ma trận tổng trở và tổng dẫn, cho phép mô tả đặc tính thực của đường dây Nhờ đó, sai số từ giải thuật được loại bỏ, và thông tin chính xác về đường tham số không hoán vị giúp ước lượng vị trí sự cố Quá trình ước lượng vị trí sự cố được cải thiện thông qua phương pháp tối ưu hóa, trong đó bù sai số đồng bộ cũng được xem xét, bao gồm sự dịch pha giữa hai đầu cuối đường dây.

Giải thuật được đề xuất nhằm xác định vị trí sự cố trên đường dây ba đầu cuối, trong đó một đầu cuối được sử dụng làm đầu địa phương để làm quy chiếu Sai số đồng bộ được thể hiện qua sự dịch pha giữa hai đầu cuối khác với đầu địa phương Để xác định vị trí sự cố và hai dịch pha, phương pháp tối ưu hóa được áp dụng để giải quyết các phương trình ma trận, từ đó ước lượng động thời một cách chính xác.

Mô phỏng với các điều kiện sự cố và nhiều hệ thống khác nhau đã chứng minh tính chính xác và bền vững của phương pháp đề nghị Thực hiện mô phỏng kiểm tra trên mô hình hai đầu cuối, sử dụng cả dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ, đồng thời mở rộng mô hình ba đầu cuối để bao gồm trường hợp sai số đồng bộ Kết quả cho thấy hiệu quả cao của phương pháp này.

Mô hình đường dây tham số rãi 3 pha

Dựa vào mô hình đường dây truyền tải hình 3.1, ta có mối quan hệ giữa điện áp va dòng điện tại đầu cuối:

Hình 3.1 Mô hình đường dây truyền tải 3pha

Trong phương trình (3.1), với VS và V R là các vectơ điện áp tại đầu phát và đầu nhận:

Kỹ thuật tối ƣu hóa xác định vị trí sự cố

Z và Y là ma trận tổng trở và ma trận tổng dẫn

T e là ma trận của vectơ riêng ZY

T i là ma trận của vectơ riêng YZ λ 2 là ma trận đường chéo của giá trị riêng ZY

Z P là ma trận tổng trở đặc trƣng

Y P (ma trận nghịch đảo của Z P ) là ma trận tổng dẫn đặc trƣng

3.3 Kỹ thuật tối ƣu hóa xác định vị trí sự cố

3.3.1 Dữ liệu đồng bộ hóa

Dựa trên phương trình (3.1), phương pháp này đề xuất sử dụng các ràng buộc điện áp từ mô hình đường dây hình 3.2 Điện áp tại điểm sự cố F được tính toán dựa vào các điện áp và dòng điện tại hai đầu cuối S và R.

Giả thiết giá trị ở hai đầu phát và nhận là đồng bộ Từ hình 3.2 có các vectơ điện áp tại điểm sự cố F:

Hình 3 2 Sự cố đường dây truyền tải 3pha

Và x là khoảng cách sự cố Điện áp lý tưởng tại điểm sự cố: V FS = V FR (3.15)

Tuy nhiên, thực tế không đạt được kết quả như phương trình (3.5) do nhiều nguyên nhân, bao gồm sai số trong quá trình đo đạc, sai số đồng bộ thời gian và sai số trong tính toán các tham số của đường dây [2].

Vì vậy, sẽ ƣớc lƣợng khoảng cách sự cố sao cho sự khác biệt giữa V FS và

V FR là nhỏ nhất Thành lập hàm mục tiêu:

Hàm mục tiêu xác định một biến khoảng cách sự cố x, và có nhiều phương pháp tối ưu hóa khác nhau Trong số đó, quy hoạch toàn phương là một phương pháp hiệu quả để giải quyết bài toán này.

3.3.2 Dữ liệu không đồng bộ

Nếu điện áp và dòng điện tại hai đầu S và R không cùng pha và δ là độ lệch pha:

Thay phương trình (3.18) và (3.19) vào phương trình (3.11) và (3.12):

Sử dụng phương pháp cực tiểu với hàm mục tiêu có hai biến là x và δ:

  , FS FR 2 obj x   V V (3.22) Đối với 3pha:

Trong trường hợp này nếu cùng pha thì δ = 0.

Xác định vị trí sự cố đường đây truyền tải ba đầu cuối [2]

Xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải ba đầu cuối được thực hiện bằng cách mở rộng trực tiếp từ dữ liệu của hai đầu cuối Quy trình này bao gồm hai bước chính trong giải thuật xác định vị trí sự cố của đường dây ba đầu cuối.

- Bước 1: xác định mạch xảy ra sự cố

- Bước 2: ước lượng vị trí sự cố trên mạch xác định ở bước 1

3.4.1 Xác định mạch xảy ra sự cố

Hình 3.3 biểu diễn vị trí sự cố trên các mạch khác nhau

Theo phương trình (3.20), điện áp tại nút J có thể được tính bởi các dòng điện và điện áp đo đƣợc tại các đầu cuối S, R và T

Với 𝑉 𝐽 (𝑆) , 𝑉 𝐽 (𝑅) , 𝑉 𝐽 (𝑇) là điện áp tại nút J; 𝑉 𝑆 /𝐼 𝑆 , 𝑉 𝑅 /𝐼 𝑅 , 𝑉 𝑇 /𝐼 𝑇 là các điện áp/dòng điện pha đo đƣợc từ đầu S, R và T; A1/B 1 , A 2 /B 2 và A 3 /B 3 là các ma trận từ mạch S-

J, R-J và T-J; 𝑙 1 , 𝑙 2 , 𝑙 3 là tổng chiều dài của mạch S-J, R-J và T-J

Khi vị trí sự cố nằm trên mạch S-J, điện áp tại nút J của hai mạch không có sự cố 𝑉 𝐽 (𝑅) và 𝑉 𝐽 (𝑇) sẽ rất gần nhau, với điều kiện 𝑉 𝐽 (𝑅) − 𝑉 𝐽 (𝑇) < 10 −5 Để xác định mạch xảy ra sự cố, cần tìm giá trị cực tiểu giữa ba giá trị ε 1, ε 2 và ε 3.

Để xác định hai mạch không xảy ra sự cố, cần tìm giá trị cực tiểu của ε1, ε2 và ε3 Phương pháp này giúp xác định mạch gặp sự cố một cách đáng tin cậy, vượt trội hơn so với các sai số đo lường và không yêu cầu xác định trước một sai số cho phép.

Hình 3.3 vị trí sự cố trên đường dây truyền tải ở các mạch khác nhau

(a)vị trí sự cố trên mạch S-J; (b)vị trí sự cố trên mạch R-J; (c)vị trí sự cố trên mạch

3.4.2 Xác định vị trí sự cố sử dụng dữ liệu đồng bộ

Sự cố trên hệ thống đường dây truyền tải ba đầu cuối được xử lý tương tự như đường dây hai đầu cuối Mô hình đường dây truyền tải ba đầu cuối sẽ được chuyển đổi thành ba mô hình đường dây hai đầu cuối.

3.4.2.1 Vị trí sự cố trên mạch S-J Ƣớc lƣợng khoảng cách sự cố 𝑥 1 , cực tiểu hàm mục tiêu:

3.4.2.2 Vị trí sự cố trên mạch R-J Ƣớc lƣợng khoảng cách sự cố 𝑥 2 , cực tiểu hàm mục tiêu:

3.4.2.3 Vị trí sự cố trên mạch T-J Ƣớc lƣợng khoảng cách sự cố 𝑥 3 , cực tiểu hàm mục tiêu:

Với C 1 /D 1 , C 2 /D 2 và C 3 /D 3 trong các phương trình (3.35)-(3.36), (3.42)-(3.43) và (3.49)-(3.50) là ký hiệu C/D đƣợc tính toán từ mạch S-J, R-J và T-J

3.4.3 Xác định vị trí sự cố sử dụng dữ liệu không đồng bộ Điện áp và dòng điện pha tại đầu cuối S đƣợc chọn làm quy chiếu, sai số đồng bộ của điện áp và dòng điện tại hai đầu R và T là δ 1 và δ 2 Nhƣ vậy điện áp/dòng điện tại hai đầu R và T là 𝑉 𝑅 𝑒 𝑗 𝛿 1 /𝐼 𝑅 𝑒 𝑗 𝛿 1 và 𝑉 𝑇 𝑒 𝑗 𝛿 2 /𝐼 𝑇 𝑒 𝑗 𝛿 2 Bởi vậy, ƣớc lƣợng vị trí sự cố trên mổi mạch sử dụng dữ liệu không đồng bộ có thể tóm tắt tương tự dữ liệu đồng bộ

Độ lớn của sai số pha ảnh hưởng đến việc xác định mạch xảy ra sự cố, như đã đề cập trong phần 3.4.1 Nếu sai số pha nhỏ, việc áp dụng có thể tin cậy Tuy nhiên, với sai số pha lớn, cần sử dụng độ lớn của các pha khác nhau được mô tả dưới đây.

Tìm giá trị cực tiểu sẽ xác định đƣợc mạch xảy ra sự cố:

3.4.3.1 Vị trí sự cố trên mạch S-J

Hàm mục tiêu cũng giống như phương trình (3.30) Tuy nhiên, ngoài biến khoảng cách sự cố 𝑥 1 còn có thêm hai biến δ 1 và δ 2 Lúc này, hàm mục tiêu sẽ là:

𝑉 𝐹𝑆 và 𝑉 𝐹𝐽 𝑆 giống như phương trình (3.31) – (3.33) Dòng 𝐼 𝐽 𝑆 trong phương trình (3.31) – (3.33) đƣợc thay thế bởi pha không đồng bộ:

I C l V D l I e  (3.57) Phương trình (3.25) và (3.26) được viết lại:

V A l V B l I e  (3.59) 3.4.3.2 Vị trí sự cố trên mạch R-J

V A l V B l I e  (3.68) 3.4.3.3 Vị trí sự cố trên mạch T-J

Kết luận

Phương pháp mới xác định vị trí sự cố trên đường dây không hoán vị mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp trước đây Việc sử dụng mô hình đường dây tham số rãi và phương trình ma trận biến pha giúp cải thiện độ chính xác, điều này đã được kiểm nghiệm qua mô phỏng và thử nghiệm trong nhiều điều kiện sự cố Đặc biệt, phương pháp này vẫn đảm bảo độ chính xác cao ngay cả khi dữ liệu không đồng bộ Ngoài ra, nó cũng sẽ được áp dụng cho các đường dây truyền tải nhiều đầu cuối, và hiệu quả của phương pháp sẽ được đánh giá trong bối cảnh này.

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ 28

Giới thiệu

Trong chương này, chúng tôi phát triển một giải thuật tối ưu để xác định vị trí sự cố dựa trên mô hình nhiều đầu cuối và mô hình đường dây tham số rãi Phương pháp tối ưu ước tính vị trí sự cố được áp dụng vào mô hình đường dây truyền tải trên không nhằm kiểm tra hiệu quả của kỹ thuật bù sai số đồng bộ được mô tả ở chương 3.

Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng rộng rãi để áp dụng phương pháp đề xuất trên đường dây truyền tải hai đầu cuối, kiểm tra hoạt động của phương pháp này với các yếu tố như vị trí và loại sự cố, điện trở sự cố, tổng trở nguồn, thông số đường dây, điều kiện tải trước sự cố và sai số phần cứng Đồng thời, cũng đánh giá hiệu quả của phương pháp trong trường hợp dữ liệu không đồng bộ Ngoài ra, mô hình đường dây ba đầu cuối cũng được xem xét với cả hai tình huống dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ.

Khảo sát đường dây truyền tải hai đầu cuối

Khảo sát đường dây truyền tải 330 kV dài 200 km cho thấy đây là một hệ thống truyền tải không hoán vị Ma trận tổng trở và ma trận tổng dẫn của đường dây ở tần số cơ bản f = 50 Hz đã được xác định.

Sử dụng ma trận Z abc và Y abc tính đƣợc T e và T i :

Sử dụng MATLAB-SIMULINK để mô phỏng sóng điện áp và dòng điện, chúng tôi thiết lập một mạch lọc thông thấp với tần số cắt f_cutoff là 0 Hz và tần số lấy mẫu f_sample là kHz Phân tích DFT được thực hiện với tỉ lệ lấy mẫu 1 kHz, từ đó tính toán các giá trị phức của điện áp và dòng điện tại các đầu cuối Kết quả này giúp ước tính vị trí sự cố dựa trên thuật toán tối ưu hóa.

Bắt đầu mô phỏng với đường dây hoán vị hoàn toàn, có tổng trở nguồn tại hai đầu S và R lần lƣợt là Zs=1.5878+9.5266Ω, Zr=0.6349+j3.8104Ω và điện áp là 1.0 p.u

Hình 4.1 Sự cố trên mô hình đường dây truyền tải hai đầu cuối

Hình 4.2 Mô hình đường dây truyền tải hai đầu cuối mô phỏng Matlab-Simulink powergui

Three -Phase Source 1 A B C Three -Phase Source

Three -Phase V-I Measurement 1 Vabc Iabc A

Section 9 Section 8 Section 7 Section 6 Section 5 Section 4

Mô phỏng mô hình đường dây hai đầu cuối được thực hiện theo hình 4.1, trong đó sự cố tại điểm F được mô phỏng với khoảng cách x từ đầu S và được xác định thông qua giải thuật tối ưu hóa.

Hình 4.3-4.6 minh họa sóng điện áp và dòng điện tại hai đầu S và R trong trường hợp ngắn mạch pha A chạm đất (AG) xảy ra tại vị trí x` km với điện trở sự cố R f bằng 0Ω.

Hình 4.3 Sóng điện áp tại đầu S khi ngắn mạch pha A tại x` km

Hình 4.4 Sóng dòng điện tại đầu S khi ngắn mạch pha A tại x` km

Hình 4.5 Sóng điện áp tại đầu R khi ngắn mạch pha A tại x` km

Hình 4.6 Sóng dòng điện tại đầu R khi ngắn mạch pha A tại x` km

4.2.2 Sai số của vị trí sự cố

Tiêu chuẩn để đánh giá chất lƣợng là dựa vào sai số của vị trí sự cố khoangcach_uocluong-khoangcach_thucte

4.2.3 Xác định vị trí sự cố

Khảo sát ngắn mạch pha A chạm đất (AG) tại các vị trí ngắn mạch khác nhau với điện trở sự cố R f 0Ω So sánh chất lượng của phương pháp đề xuất với phương pháp tính khoảng cách x trực tiếp được sử dụng trong tài liệu [16] theo bảng 4.1.

Bảng 4.1 Kết quả vị trí sự cố của phương pháp đề nghị với phương pháp [16]

Vị trí sự cố thực tế cách đầu S (km)

Vị trí sự cố ƣớc lƣợng (km) Sai số (%) Sai số (%) [16]

Phương pháp xác định vị trí sự cố được đề xuất có sai số lớn nhất là 0.0048% (9.6m), cho thấy độ chính xác cao hơn so với phương pháp tính trực tiếp khoảng cách x được giới thiệu trong [16], với sai số lên đến 0.0576% (115.2m) Điều này chứng tỏ rằng phương pháp đề nghị mang lại kết quả chính xác hơn.

4.2.4 Ảnh hưởng của vị trí sự cố và loại sự cố Để kiểm tra ảnh hưởng của loại sự cố và vị trí sự cố đến phương pháp xác định vị trí sự cố đƣợc đề nghị, khảo sát các loại ngắn mạch tại nhiều vị trí khác nhau trên đường dây, với điện trở sự cố là R f 0Ω

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của vị trí sự cố và loại sự cố với R f 0Ω

TT Vị trí sự cố thực tế cách đầu S (km)

Dựa vào bảng 4.2, sai số lớn nhất được ghi nhận là 0.0048% (9.6 m) cho ngắn mạch 1 pha chạm đất (AG), 0.0034% (6.8 m) cho ngắn mạch hai pha chạm đất (ABG), 0.0046% (9.2 m) cho ngắn mạch hai pha không chạm đất (AB) và 0.0031% (6.2 m) cho ngắn mạch 3 pha (ABCG) Kết quả này cho thấy phương pháp xác định vị trí sự cố không bị ảnh hưởng bởi vị trí và loại sự cố.

4.2.5 Ảnh hưởng của điện trở sự cố

Trong chương 2, điện trở sự cố đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ chính xác của phương pháp điện trở một đầu cuối Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của điện trở sự cố từ 0.001Ω đến 300Ω tại nhiều vị trí khác nhau trên đường dây Kết quả được trình bày trong bảng 4.3.

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của điện trở sự cố

TT Vị trí sự cố thực tế cách đầu S (km)

 Nhận xét: Dựa vào bảng 4.3 cho thấy kết quả sai số lớn nhất là 0.0353%

(70.6 m), sai số không quá lớn Vì vậy, phương pháp đề nghị không phụ thuộc vào điện trở sự cố

4.2.6 Ảnh hưởng của tổng trở nguồn

Tổng trở nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ chính xác của thuật toán xác định vị trí sự cố Giá trị của tổng trở nguồn có thể thay đổi trong quá trình xảy ra sự cố hoặc tùy thuộc vào cấu hình hoạt động của hệ thống Để nghiên cứu ảnh hưởng của tổng trở nguồn đến phương pháp xác định vị trí sự cố, cần thực hiện các thay đổi về giá trị tổng trở nguồn Trong trường hợp khảo sát đường dây truyền tải 330 kV hai đầu cuối, tổng trở nguồn tại đầu S là Zs=1.5878+9.5266Ω và tại đầu R là ZR=0.6349+j3.8104Ω Nghiên cứu này tập trung vào tình huống ngắn mạch một pha chạm đất (AG) với điện trở sự cố là 100Ω.

Khảo sát trường hợp thay đổi các giá trị tổng trở nguồn tại hai đầu S và R: a- 5Z S , 5Z R b- 2Z S , 2Z R c- 0.5Z S , 0.5Z R d- 0.2Z S , 0.2Z R

Kết quả các trường hợp (a) – (d) được so sánh với trường hợp tổng trở nguồn không đổi và đƣợc thể hiện trong bảng 4.4

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của tổng trở nguồn Zs, Zr đến phương pháp xác định vị trí sự cố

Vị trí sự cố thực tế cách đầu S (km)

Kết quả cho thấy sự thay đổi tổng trở nguồn giữa hai đầu S và R trong các trường hợp a-d có sai số lớn nhất là 0.0053% (10.6 m), cho thấy sai số này rất nhỏ so với trường hợp ban đầu.

Tổng trở nguồn có thể thay đổi đáng kể trong thực tế, do đó, việc mô phỏng các trường hợp với tổng trở nguồn khác nhau là rất quan trọng Cụ thể, chúng ta sẽ xem xét các tình huống khi chỉ thay đổi tổng trở nguồn tại đầu R với các giá trị: e - Z S, 5Z R; f - Z S, 2Z R; g - Z S, 0.5Z R; h - Z S, 0.2Z R.

Kết quả các trường hợp (e) – (h) được so sánh với trường hợp tổng trở nguồn không đổi và đƣợc thể hiện trong bảng 4.5

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tổng trở nguồn Zr đến phương pháp xác định vị trí sự cố

Vị trí sự cố thực tế cách nút A (km)

Trường hợp giữ tổng trở nguồn đầu S và thay đổi tổng trở nguồn đầu R đạt kết quả tốt, với sai số lớn nhất là 0.0050% (10 m) Phương pháp đề xuất cho thấy hiệu quả rõ rệt khi điều chỉnh các giá trị tổng trở nguồn.

4.2.7 Ảnh hưởng của thông số đường dây không chính xác

Ma trận tổng trở và ma trận tổng dẫn ba pha của đường dây Z abc và Y abc được xác định dựa trên các thông số điện và hình học của đường dây Tuy nhiên, trong thực tế, việc đảm bảo độ chính xác của các thông số này trong thuật toán xác định vị trí sự cố là rất khó khăn Để đánh giá ảnh hưởng của các thông số đường dây đến phương pháp xác định vị trí sự cố, chúng ta sẽ xem xét trường hợp ngắn mạch ba pha (ABCG) với hai kịch bản thay đổi thông số đường dây, trong đó điện trở sự cố được đặt là R f = 0.001Ω.

- Trường hợp 1: giá trị tự cảm trong ma trận Zabc và Y abc thì tăng 5%, giá trị hổ cảm trong ma trận Z abc và Y abc tăng 20%

- Trường hợp 2: giá trị tự cảm trong ma trận Z abc và Y abc thì giảm 5%, giá trị hổ cảm trong ma trận Z abc và Y abc giảm 20%

Bảng 4.6 Kết quả xác định vị trí sự cố khi thay đổi thông số đường dây

TT Khoảng cách sự cố thực tế cách đầu S (km)

Sai số (%) Trường hợp 1 Trường hợp 2

 Nhận xét: Kết quả cho thấy sai số lớn nhất là 0.355% (710 m) Sai số có thể chấp nhận đƣợc

4.2.8 Ảnh hưởng khi sử dụng đường dây không hoán vị

Khảo sát ngắn mạch pha A chạm đất tại nhiều vị trí khác nhau trên đường dây với điện trở sự cố R f = 0.001Ω đã được thực hiện Kết quả của khảo sát này được so sánh với đường dây hoán vị, như thể hiện trong bảng 4.7.

Bảng 4.7 Kết quả so sánh khi sử dụng mô hình đường dây không hoán vị và đường dây hoán vị

TT Khoảng cách sự cố thực tế cách đầu S (km)

Khoảng cách sự cố ƣớc lƣợng cách đầu S (km)

Sai số (%) Đường dây không hoán vị Đường dây hoán vị

Khảo sát đường dây truyền tải ba đầu cuối

Hình 4.7 biểu diễn đường dây 3 pha 330 kV Với ma trận tổng trở và tổng dẫn

Z abc và Y abc được duy trì theo mô hình đường dây hai đầu cuối như đã trình bày trong (4.1) và (4.2) Do đó, các ma trận biến đổi modal Te và Ti cũng tương tự như trong (4.3) và (4.4).

Mô phỏng tương tự trong mục 4.2 với tổng trở nguồn tại các đầu cuối S, R và

T lần lƣợt là Z S 1.58776 j9.5266, Z R 0.6349 j3.8104, chiều dài

Hình 4.7 Mô hình đường dây 3 pha ba đầu cuối

Hình 4.8 Mô hình mô phỏng Matlab-Simulink

4.3.2 Khảo sát với dữ liệu đồng bộ

4.3.2.1 Sự cố xảy ra trên mạch S-J

Khảo sát ngắn mạch một pha chạm đất (pha A) trên mạch S-J tại vị trí F (cách đầu S x km) với điện trở sự cố R f = 50 Ω Hình 4.9-4.14 minh họa sóng điện áp và dòng điện tại các đầu cuối, trong khi bảng 4.13 trình bày kết quả xác định vị trí sự cố.

Hình 4.9 Điện áp tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm powergui

Three -Phase Source 1 A B C Three -Phase Source

Three -Phase V-I Measurement 2 Vabc Iabc A

Three -Phase V-I Measurement 1 Vabc Iabc A

Three-Phase Series RLC Load A B C

Hình 4.10 Dòng điện tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm

Hình 4.11 Điện áp tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm

Hình 4.12 Dòng điện tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm

Hình 4.13 Điện áp tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm

Hình 4.14 Dòng điện tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại xkm

Bảng 4.13 Kết quả xác định vị trí ngắn mạch pha A trên mạch S-J tại x km

TT Loại sự cố Vị trí sự cố ƣớc tính (km) Sai số (%)

 Nhận xét: cho kết quả xác định vị trí sự cố chính xác nhƣ mục 4.2 của đường dây hai đầu cuối

4.3.2.2 Sự cố xảy ra trên mạch R-J

Khảo sát ngắn mạch một pha chạm đất (pha A) trên mạch R-J tại vị trí F (x` km cách đầu R) với điện trở sự cố R f PΩ Hình 4.15-4.20 biểu diễn sóng

Pha APha BPha C điện áp và dòng điện tại các đầu cuối Và bảng 4.13 cho kết quả xác định vị trí sự cố

Hình 4.15 Điện áp tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Hình 4.16 Dòng điện tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Hình 4.17 Điện áp tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Hình 4.18 Dòng điện tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Hình 4.19 Điện áp tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Hình 4.20 Dòng điện tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

Bảng 4.14 Kết quả xác định vị trí ngắn mạch pha A trên mạch R-J tại x`km

TT Loại sự cố Vị trí sự cố ƣớc tính

 Nhận xét: cho kết quả xác định vị trí sự cố chính xác, sai số lớn nhất 0.0029

4.3.2.3 Sự cố xảy ra trên mạch T-J

Khảo sát ngắn mạch một pha (pha A) trên mạch T-J tại vị trí F (cách đầu T x km) với điện trở sự cố R f = 50 Ω đã được thực hiện Hình 4.21-4.26 minh họa sóng điện áp và dòng điện tại các đầu cuối, trong khi bảng 4.15 trình bày kết quả xác định vị trí sự cố.

Hình 4.21 Điện áp tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Hình 4.22 Dòng điện tại đầu S khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Hình 4.23 Điện áp tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Hình 4.24 Dòng điện tại đầu R khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Hình 4.25 Điện áp tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Hình 4.26 Dòng điện tại đầu T khi ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

Bảng 4.15 Kết quả xác định vị trí ngắn mạch pha A trên mạch T-J tại x km

TT Loại sự cố Vị trí sự cố ƣớc tính

 Nhận xét: Sai số lớn nhất là 0.0065% (5.2 m), vị trí sự cố đƣợc xác định chính xác

4.3.3 Khảo sát với dữ liệu không đồng bộ

Khảo sát ngắn mạch pha A chạm đất (AG) tại vị trí F trên mạch S-J (x`km cách đầu S), mạch R-J (x@ km cách đầu R) và mạch T-J (x km cách đầu T)

Pha A, Pha B và Pha C có điện trở sự cố là R f 0 Ω, sử dụng dữ liệu không đồng bộ với giả thiết rằng góc pha tại đầu S là 0°, đầu R sớm pha so với đầu S là 18° và đầu T trễ pha so với đầu S là 18° Kết quả xác định vị trí sự cố được trình bày trong bảng 4.16.

Bảng 4.16Kết quả xác định vị trí sự cố trên đường dây truyền tải ba đầu cuối với dữ liệu không đồng bộ

TT Mạch sự cố Vị trí sự cố thực tế (km)

Vị trí sự cố ƣớc lƣợng (km)

 Nhận xét: Kết quả xác định vị trí sự cố chính xác như trường hợp sử dụng dữ liệu đồng bộ.

Kết luận

Phương pháp tối ưu hóa mới cho việc xác định vị trí sự cố dựa trên mô hình đường dây tham số rãi và kỹ thuật đồng bộ đã được khảo sát trong chương này Kết quả khảo sát cho thấy phương pháp đề xuất mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện độ chính xác và tốc độ xác định vị trí sự cố.

Vị trí và loại sự cố, điện trở sự cố, tổng trở nguồn, thông số đường dây, cùng điều kiện tải trước sự cố có ảnh hưởng rất ít đến phương pháp Nhiều mô phỏng khảo sát đã chỉ ra rằng sai số đạt mức thấp, với sai số lớn nhất khoảng 0.54%.

- Trường hợp có sai số đồng bộ được kiểm tra cũng cho kết quả chính xác

Phương pháp này đã được mở rộng để áp dụng cho đường dây ba đầu cuối và đã được kiểm tra với cả dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ, mang lại kết quả chính xác trong việc xác định vị trí sự cố.