BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VŨ PHAN HUẤN
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP
THÔNG MINH ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ
ĐNH V SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VŨ PHAN HUẤN


VŨ PHAN HUẤN
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục đích nghiên cứu 3
3. Phương pháp nghiên cứu 4
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 5
6. Bố cục của luận án 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI VÀ ĐỊNH

2.5.3 Nhận xét và đánh giá 58
2.6 Kết luận 58
CHƯƠNG 3: PHÂN TCH, ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ ĐIM
SỰ CỐ CA RƠLE K THUT SỐ 59
3.1 Mở đầu 59
3.2 Phần mềm phân tích bản ghi sự cố rơle bảo vệ 60
3.2.1 Phần mềm phân tích sự cố Sigra 4 63
3.2.2 Nhận xét và đánh giá 65
3.3 Phương pháp định vị sự cố s dụng d liệu đo lường dng điện, điện áp tại
mt đầu đường dây 65
3.3.1 Hãng sản xuất rơle bảo vệ SEL và GE 65
3.3.2 Hãng sản xuất rơle bảo vệ TOSHIBA 70
3.3.3 Hãng sản xuất rơle bảo vệ SIEMENS 71
3.3.4 Hãng sản xuất rơle bảo vệ ABB 76
3.3.5 Hãng sản xuất rơle bảo vệ AREVA 79
3.3.6 Nhận xét và đánh giá 80
3.4 Định vị sự cố s dụng d liệu đo lường t hai đầu đường dây 81
3.4.1 Hãng sản xuất rơle bảo vệ TOSHIBA 81
3.4.2 Hãng sản xuất rơle bảo vệ SEL 82
3.4.3 Đánh giá phương pháp định vị sự cố 84
3.4.4 Nhận xét và đánh giá 86
3.5 Định vị sự cố s dụng d liệu đo lường t ba đầu đường dây 87
3.5.1 Phương pháp định vị sử dụng dữ liệu đo không đồng bộ của hãng SEL 87
3.5.2 Phương pháp định vị sử dụng dữ liệu đo đồng bộ dòng điện và điện áp của
hãng sản xuất rơle bảo vệ TOSHIBA 89
3.5.3 Phương pháp định vị sử dụng biến đổi Clarke mở rộng của hãng sản xuất
rơle bảo vệ GE 90
3.5.4 Đánh giá phương pháp định vị sự cố 93
3.5.5 Nhận xét và đánh giá 94
3.6 Kết luận 94

5.3.1 Xây dựng mô hình mng ANFIS 133
5.3.2 Kết quả thử nghiệm ANFIS định vị sự cố 134
5.3.3 Nhận xét và đánh giá 135
5.4 Thí nghiệm kiểm chứng 135
5.4.1 Đường dây 110kV Đăk Mil – Đăk Nông 137
5.4.2 Đường dây 220kV Hoà Khánh - Huế 145
5.5 Kết luận 149
KT LUN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIN
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
DANH MỤC TÀI LIU THAM KHO
QUYT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUN ÁN TIN SĨ (BN SAO)
PHỤ LỤC.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT
Chữ viết tắt
Nguyên nghĩa
1
ANFIS
Mng nơ ron thch nghi
2
ANN
Mng nơ ron nhân to
3
BI
My bin dng đin
4
BU
My bin đin p

15
FLS
Bộ định vị sự cố
16
GPS
H thống đồng bộ thi gian
17
HTĐ
H thống đin
18
IED
Thit bị đin tử thông minh
19
ITOCR
Rơle qu dng cơ có đặc tnh phụ thuộc
20
MBA
My bin p
21
MC
My cắt
22
MSE
Sai số quân phương
23
MU
Bộ trộn tn hiu
24
NCIT
BU, BI không truyn thống

Thành phần thứ tự nghịch
35
TTT
Thành phần thứ tự thuận
36
WT
Phân tích Wavelet
DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu
Tên bảng
Trang

Kt quả mô phỏng
85
Bảng 4.1
Kt quả
α
,
β, R
21
, R
02
tương ứng 10 kiểu sự cố

98
Bảng 4.2
Quan h giữa cc bin ngôn ngữ

99
Bảng 4.3
Thông số h thống mô phỏng ngày 16/07/2012
101
Bảng 4.4
Đầu ra mong muấn mng ANN
115
Bảng 5.1
Thông số cài đặt dữ liu huấn luyn
130
Bảng 5.2
Kin trúc ANN sử dụng trong định vị sự cố

131

146
Bảng 5.12
So snh kt quả tnh ton và dữ liu thu được trên rơle REL521
và ANFIS
147
Bảng 5.13
Thông số cài đặt dữ liu huấn luyn
148
Bảng 5.14
Kin trúc ANFIS dng để định vị sự cố ti TBA 220kV
Hòa Khánh
148

Sơ đồ một sợi h thống đin đồng nhất
15
Hình 1.7
Định vị sự cố sử dụng dữ liu đo lưng hai đầu đưng dây
17
Hình 1.8
Định vị sự cố sử dụng PMU
19
Hình 1.9
H thống định vị sự cố băng sóng truyn
22
Hình 1.10
Phương php kiểu D
23
Hình 1.11
Phương php kiểu A
24
Hình 1.12
Phương php kiểu E
24
Hình 1.13
Phân loi mô hình mng ANN
28
Hình 1.14
Kin trúc mng ANFIS
29
Hình 1.15
Kin trúc mng ANN cho định vị sự cố
31
Hình 1.16

46
Hình 2.10
Sơ đồ đấu nối BI, BU và MC truyn thống của rơle P545
48
Hình 2.11
Sự cố đưng dây 2 trên HTĐ có nguồn cung cấp t 2 pha
48
Hình 2.12
Dng sóng của dng t ho CT và dng sóng hài bậc 3
BU kiểu tụ
49
Hình 2.13
Sơ đồ đấu nối BI, BU và MC truyn thống của rơle P545 sử
dụng modun NCIT
50
Hình 2.14
Sơ đồ thử nghim rơle theo chuẩn IEC 61850
51
Hình 2.15
Sơ đồ thử nghim MU bng SVScout
51
Hình 2.16
Vng tổng trở sự cố pha – pha và pha – đất
52
Hình 2.17
Sơ đồ tổng trở sự cố 3 pha chm đất
53
Hình 2.18
Đưng dây tải đin
54

Hình 3.8
Sơ đồ h thống đin 220kV
67
Hình 3.9
Công cụ tnh ton khoảng cch sự cố rơle SEL
67
Hình 3.10
Kt quả hiển thị trên rơle SEL 421
68
Hình 3.11
Mô hình h thống đin nghiên cứu
69
Hình 3.12
H thống đưng dây song song
70
Hình 3.13
Sự cố pha A chm đất
72
Hình 3.14
Sự cố hai pha BC
73
Hình 3.15
Công cụ Quick CMC test view
75
Hình 3.16
Mô hình h thống đin nghiên cứu
76
Hình 3.17
Sơ đồ một sợi h thống đin đồng nhất
77

Hình 3.27
Mô hình đưng dây 110kV có nguồn cung cấp t 3 pha
93
Hình 4.1
Sơ đồ thuật ton xc định dng sự cố
97
Hình 4.2
Mô hình h thống đin
101
Hình 4.3
Sự cố pha A chm đất
102
Hình 4.4
Cấu trúc h m xc định kiểu sự cố
103
Hình 4.5
Bin đầu vào alpha
103
Hình 4.6
Bin đầu vào beta
103
Hình 4.7
Bin đầu vào R21
103
Hình 4.8
Bin đầu vào R02
103
Hình 4.9
Bin đầu ra kiểu sự cố
104

115
Hình 4.20
Sơ đồ thuật ton tìm số lượng nơron tối ưu cho nhận dng và
định vị sự cố
117
Hình 4.21
Mô hình đưng dây 110kV có nguồn cung cấp t 2 pha
120
Hình 4.22
Cấu trúc mng ANN dng để nhận dng sự cố
121
Hình 4.23
Sai số quan phương huấn luyn mng, hồi qui ph hợp của đầu
ra và mục tiêu
122
Hình 4.24
Cấu trúc h thống suy diễn m dng cho nhận dng sự cố
124
Hình 4.25
Kt quả huấn luyn
125
Hình 4.26
Sơ đồ h thống đin sử dụng công cụ ANFIS
125
Hình 5.1
Sơ đồ thuật ton định vị sự cố
129
Hình 5.2
Kin trúc mng ANN dng cho định vị sự cố
130

có xác suất sự cố là khá cao. Tất cả những sự cố gây hầu hết đều gây ảnh hưởng đến
các thông số vận hành, có thể làm tan rã hệ thống và gây ra thiệt hại rất lớn về
kinh tế.
Đứng trước thực tế đó, để đạt được hiệu quả trong kinh doanh thì công tác
quản lý vận hành ngành điện luôn hướng vào việc củng cố, duy trì yếu tố ổn định và
tin cậy, cho nên trách nhiệm chỉ huy vận hành, xử lý sự cố, đảm bảo chất lượng điện
năng ngày càng nặng nề và được coi trọng. Trong đó, việc cảnh báo và xử lý sự cố
là một nhiệm vụ cn khó khăn, đi hỏi đơn vị quản lý phải mất nhiều công sức và
thời gian để phát hiện chính xác dạng sự cố, vị trí điểm chạm chập và có các biện
pháp khắc phục, sửa chữa kịp thời.
Cho đến nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ về công nghệ trong lĩnh vực kỹ thuật
số, các thiết bị RLBV hiện đại nên việc phân loại sự cố đã tương đối tin cậy. Vấn đề
cn lại cần giải quyết là làm sao để định vị sự cố ngày càng tốt hơn. Định vị sự cố
với độ chính xác cao sẽ giúp cho nhân viên vận hành nhanh chóng tìm ra điểm sự cố
để làm các biện pháp sửa chữa, khôi phục lưới kịp thời, giảm thời gian mất điện,
giảm chi phí và phàn nàn của khách hàng.
Trong bối cảnh của HTĐ Việt Nam, điều này lại càng thể hiện rõ nét hơn.
EVN sử dụng hệ thống Scada, hệ thống tự động hóa trạm biến áp, RLBV và bộ ghi
sự cố để để thu thập thông tin giá trị điện áp, dng điện, tình trạng làm việc của thiết
bị tại các đầu đường dây của TBA, NMĐ nhằm xử lý và cô lập sự cố, tránh lan tràn
sang các phần tử cn lại đang vận hành. Tuy nhiên, thuật toán phân loại và định vị
sự cố sử dụng dữ liệu đo lường trên nguyên tắc tổng trở tại một đầu đường dây
được sử dụng khá phổ biến trên các RLBV tại các TBA, hiện nay vẫn làm việc độc
2

lập vì chưa đầy đủ kênh truyền thông tin nên kết quả chưa đảm bảo độ chính xác. Ví
dụ tại TBA A và B sử dụng hai RLBV cho đường dây tải điện như trình bày trên
hình 1. Phương pháp định vị điểm sự cố sử dụng dữ liệu đo tại một đầu đường dây
có cấp chính xác bị ảnh hưởng bởi các thông số như điện trở sự cố, góc sự cố,
nguồn cung cấp từ hai phía… nên kết quả tính toán có sai số khá lớn so với số liệu

Do đó luận án: “Nghiên cứu các phương pháp thông minh để phân loi v đnh v
sự cố trên đường dây truyền tải điện” được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề
nêu trên.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Để tìm lời giải cho bài toán xác định chính xác dạng sự cố và vị trí điểm sự cố
lưới điện, phần lớn nội dung được nghiên cứu và triển khai trong luận án được xuất
phát từ sự phát triển công nghệ RLBV và lý thuyết toán học từ đơn giản đến phức
tạp. Bên cạnh các phương pháp sử dụng phân tích Fourier để đo tín hiệu cơ bản như
dòng điện, điện áp, thời gian, tần số của quá trình quá độ khi xảy ra sự cố, một
hướng phát triển nữa của các nghiên cứu là về các thuật toán xử lý tín hiệu cao cấp
để phân tích các tín hiệu đo lường nhằm đưa ra được kết quả ước lượng vị trí sự cố
với độ chính xác cao hơn các phương pháp xử lý tín hiệu kinh điển. Mục đích chính
của luận án là:
- Hệ thống hóa các phương pháp, công trình nghiên cứu đã được công bố
trong lĩnh vực xác định sự cố trong lưới truyền tải điện cao áp.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của rơle và phép tính
khoảng cách đến điểm sự cố như sóng hài, điện trở sự cố, sai số BI, sai số
BU, và thông số đường dây.