B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

NGÔ M
ẠNH TRUNG
Đ
ỊNH VỊ SỰ CỐ TR
ÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN
T
ẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI
WAVELET & ÁP D
ỤNG V
ÀO LƯỚI CÔNG TY
TRUY
ỀN TẢI ĐIỆN 4 QUẢN LÝ
LU
ẬN VĂN T
H
ẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã s
ố ngành:
60520202
TP. H
Ồ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2015
B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO

ĐƯ
ỢC HO
ÀN THÀNH T
ẠI
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán b
ộ hướng dẫn khoa học :
TS. VÕ NG
ỌC ĐIỀU
Lu
ận văn Thạc sĩ đ
ược bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày … tháng … năm …
Thành ph
ần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ h
ọ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT
H
ọ v
à tên
Ch
ức danh Hội đồng
1
Ch
ủ tịch
2
Ph
ản biện 1

NHI
ỆM VỤ LUẬN
VĂN TH
ẠC SĨ
H
ọ tên học viên: . Ngô Mạnh Trung Giới tính:: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1969 Nơi sinh: Tp. HCM
Chuyên ngành: K
ỹ Thuật Điện MSHV: 60520202
I- Tên đ
ề tài:
Đ
ịnh vị sự cố trên đườn dây truyền tải điện sử dụng phương pháp biến đổi wavelet
& áp d
ụng v
ào truyền tải điện của Công Ty Truyền Tải Điện 4 quản lý.
II- Nhi
ệm vụ và nội dung:
Chương 1: T
ổng Quan
Chương 2: Gi
ới Thiệu Về Phương Pháp Biến Đổi Wavelet
Chương 3: M
ột Số Ph
ương Pháp Xác Định Vị Trí Sự Cố Trên Đường Dây Truyền
T
ải
Chương 4: Xác Đ
ịnh Vị Trí Sự Cố Tr
ên Đường Dây Truyền Tải Trên Không Thực

nêu trong Lu
ận văn l
à trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tôi xin cam đoan r
ằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận v
ăn này
đ
ã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
H
ọc vi
ên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ h
ọ tên)
Ngô M
ạnh Trung
ii
L
ỜI CÁM
ƠN
Tôi xin chân thành c
ảm ơn các Thầy Khoa Quản Lý Chuyên Nghành, Khoa Điện
,
Khoa sau đ
ại học tr
ường Đại Học Công Nghệ TPHCM trong thời gian qua đã hướng
d
ẫn trong quá trình học tập, nghiên cứu và đặc biệt cảm ơn Thầy
TS. Võ Ng

ụng để truyền tải điện
năng t
ừ các nguồn điện xa xôi tới các trung tâm phụ tải lớn. Sự
tăng trư
ởng nhanh chóng của hệ thống điện theo đ
à phát triển kinh tế xã hội của một
qu
ốc gia, đã dẫn đến một sự gia tăng số lượng các đường dây truyền tải vận hành với
nhi
ều cấp điện áp khác
nhau và t
ổng chiều d
ài của nó. Vì thế, sự cố xảy ra trên tuyến
đư
ờng dây truyền tải là không thể
tránh khỏi. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố, như
kết quả của sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào đường dây, sương mù, cây đỗ, thiết bị
sự cố, xâm phạm hành lang an toàn đường dây do các hoạt động của con người, quá
tải…Việc xác định vị trí sự cố chính xác, nhanh chóng có ý ngh
ĩa r
ất quan trọng cho
công tác sửa chữa, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, sớm khắc phục sự cố
& tái lập vận hành, giảm chi phí sửa chữa, đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn tin
cậy.
Trong lu
ận văn này, tôi nghiên cứu việc áp dụng phép biến đổi Wavelet
cho vi
ệc xác định vị trí ngắn mạch trên đường dây truyền tải cao thế. Trong đó, các
sóng đi
ện áp và dòng điện t

for reliable transmission and distribution services. Overhead line faults may be
triggered by lightning strokes, falling trees, fog and salt spray on polluted insulators.
Ice and snow loading may also cause insulator strings to fail mechanically.
Underground cable faults may be series faults in which the cable being cut, without
breaking the electrical insulation or shunt faults in which a breaking the electrical
insulation occurs without the conductor itself been cut. Determination of the fault
location in electric power lines is vital for economic operation of power systems.
Accurate fault location will facilitate quicker repair, improve system availability and
performance, reduce operating costs, and save time and expense of crew searching in
bad weather and tough.
In this Thesis, I investigate the application of wavelet transform to the short-
circuit location on the high-voltage transmission lines. In which, the voltage and
current waves on lines are simulated by Matlab Simulink. From these results, we use
the stationary wavelet transform according to with the noise filter algorithm to
determine the signal and traveling wave time from the short-circuit point to two
terminals of lines, then to calculate the distance of short-circuit location. To evaluate
the applicability of the proposed method, I applied the proposed method to the
overhead line 220kV Tra Noc -R
ạch Gia and the practical model of Nha Be
– Tao Dan
220kV overhead lines-underground cables in Ho Chi Minh city of Power Transmission
Company No 4. The results have been shown that the proposed method has the higher
accuracy and is suitable for practical models.
v
M
ỤC LỤC
L
ỜI
CAM ĐOAN i
L

1.3- Hư
ớng nghiên cứu của luận văn
5
1.4- Ph
ạm vi nghiên cứu
7
1.5- Đi
ểm mới của luận văn
7
1.6- Giá tr
ị thực tiễn của luận văn
8
CHƯƠNG 2: GI
ỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI WAVELET
9
2.1- Gi
ới thiệu
9
2.2- Cơ sở toán học 9
2.3- Bi
ến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform
-DWT) 11
2.4- K
ỹ thuật phân tích đa phân giải (Multi
-Resolution Analysis-MRA) 11
2.5- Biến đổi wavelet tĩnh (Stationary wavelet transform -SWT) 14
2.6- Vài nét
ứng dụng tro
ng h
ệ thống điện

ổng quan ph
ương pháp
20
3.3.2- Ưu đi
ểm và khuyết điểm
chính c
ủa phương pháp
21
3.4- Phương pháp bi
ến đổi wavelet
22
3.4.1- Gi
ới thiệu phương pháp wavelet trong việc xử lý tín hiệu số
22
3.4.2- Phương pháp 22
3.4.3- Sơ đ
ồ giải thuật
23
3.4.4- Gi
ải thích giải thuật
24
3.4.5- Ý ngh
ĩa của giải thuật lọc n
hi
ễu
25
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TR
ÊN ĐƯỜNG DÂY
TRUY
ỀN TẢI

ịnh vị trí sự cố
43
4.2.4.2- Sai s
ố phần trăm s
o v
ới chiều d
ài đường dây
44
4.2.4.3- Ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau 44
4.2.4.4- Ảnh h
ư
ởng của các loại ngắn mạch khác nhau
45
4.3- Kh
ảo sát đường dây 220kV Rạch Giá
-Trà Nóc 46
4.3.1- Lý l
ịch đ
ường dây
46
4.3.2- Mô ph
ỏng
49
4.3.3- Các thông s
ố vận h
ành
49
4.3.4- K
ết quả mô phỏng
50

ệt hại khi sự cố đ
ường dây truyền tải xảy ra
62
4.4.4- Thông s
ố vận hành đường dây trước thời điểm xảy ra sự cố
64
4.4.5- Ứng dụng ph
ương pháp bi
ến đổi wavelet tính
tóan v
ị trí sự cố
65
4.4.6- So sánh k
ết quả vị trí sự cố ngắn mạch
66
4.4.7- So sánh k
ết quả khoảng trụ tương ứng vị trí sự cố ngắn mạch
67
CHƯƠNG 5: XÁC Đ
ỊNH
V
Ị TRÍ SỰ CỐ KẾT HỢP ĐƯỜNG DÂY
TRÊN
KHÔNG V
ỚI CÁP NGẦM
69
5-1 Gi
ới thiệu
69
5.2- Đư

ường dây
77
5.3.2- Mô ph
ỏng
77
5.3.3- Các thông s
ố vận h
ành
78
5.3.4- K
ết quả mô phỏng
79
5.3.4.1- Các d
ạ
ng sóng đi
ện áp, d
òng điện
t
ại đầu phát v
à đầu nhận
79
5.3.4.2- So sánh k
ết quả điện áp tại đầu phát và đần nhận
81
5.3.5- Các k
ết quả tính toán
85
5.3.5.1- Xác đ
ịnh vị trí sự cố
85

CÁC CH
Ữ
VI
ẾT
T
ẮT
TW : Traveling Waves
R21 : Rơle kho
ảng cách
DWT : Discrete Wavelet Transform
MRA : Multi-Resolution Analysis
SWT : Stationary wavelet transform
EMTP : Electromagnetic Transient Program
ATP : Alternative Transients Program
SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition
MOV : Metal Oxide Varistor
NĐ-CP : Ngh
ị định của chính phủ
PTC4 : Công ty Truy
ền Tải Điện 4
x
DANH M
ỤC
CÁC B
ẢNG
B
ảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
44
B
ảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của các loại ngắn mạch khác nhau

-Trà nóc trư
ớc lúc sự cố
. 64
B
ảng 4.1
1: K
ết quả tính tóan các vị trí sự cố
65
B
ảng 4.12: So sánh kết quả vị trí ngắn mạch rơle báo
v
ới
th
ực tế tìm được
và tính
toán 66
B
ảng 4.13: So sánh khoảng trụ đường dây tương ứng vị trí ngắn mạch rơle báo với
th
ực tế t
ìm được
và tính toán 67
B
ảng 5.1:
K
ết quả ảnh hưởng của các vị trí ngắn mạch khác nhau
-cáp ng
ầm
76
B

đư
ờng dây 220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 3
Hình 1.4: D
ấu vết chuỗi sứ
néo pha B tr
ụ 218 bị phóng điện
đư
ờng dây 220kV Cao
lãnh-Th
ốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 3
Hình 1.5: Thay th
ế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện
đư
ờng dây 220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt(sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4) 4
Hình 2.1: Phân tích Wavelet
đư
ợc xem như hai bộ lọc tần số cao và thấp
12
Hình 2.2: Phân ly b
ậc 2
13
Hình 2.3: Minh h
ọa cho p

Hình 4.4:
Điện áp tại đầu nhận
29
Hình 4.5: Dòng
điện tại đầu phát
29
Hình 4.6: Dòng điện tại đầu nhận 30
Hình 4.7:
Điện áp đầu phát tại x = 95km
31
Hình 4.8:
Đi
ện áp đầu phát tại x = 85km
31
Hình 4.9:
Điện áp đầu phát tại x = 79.5km
32
Hình 4.10:
Đi
ện áp đầu phát tại x = 59.5km
32
Hình 4.11:
Điện áp đầu phát tại x = 34
km 33
Hình 4.12: Tín hi
ệu điện áp đầu phát pha A
34
xii
Hình 4.13: H
ệ số xấp xỉ bậc 1

ận tương quan bậc 3, n = 1
39
Hình 4.24: Ma tr
ận tương quan b
ậc 1, n = 2 40
Hình 4.25: Ma tr
ận tương quan bậc 2, n = 2
40
Hình 4.26: Ma tr
ận tương quan bậc 3, n = 2
41
Hình 4.27: Ma tr
ận tương quan bậc 1, n = 12
41
Hình 4.28: Ma trận tương quan bậc 2, n = 12 42
Hình 4.29: Ma tr
ận tương quan bậc 3, n = 12
42
Hình 4.30: Giá tr
ị tuyệt đối của ma trận t
ương quan sau cùng
43
Hình 4.31: Cách b
ố trí dây dẫn và dây chống sét
đư
ờ
ng dây 220kV R
ạch giá
– Trà
nóc 47

Điện áp đầu phát tại x= 17km
54
Hình 4.42:
Điện áp đầu phát tại x= 6.7km
54
Hình 4.43: Xáng c
ạp gây ra sự cố ngày 13/11/10 đường dây 220kV Rạch giá
-Trà nóc
xiii
(PTC4) 63
Hình 4.44: L
ập biên bản vi phạm có chứng
ki
ến của chính quyền địa phương
s
ự cố
ngày 13/11/10 đư
ờng dây 220kV Rạch giá
-Trà nóc (PTC4)63
Hình 5.1: Mô hình
đường dây cáp ngầm bài báo IEEE
70
Hình 5.2: Mô ph
ỏng đ
ường dây cáp ngầm bài báo IEEE
70
Hình 5.3:
Điện áp đầu phát
71
Hình 5.4:

Hình 5.13: Điện áp đầu phát 79
Hình 5.14:
Điện áp đầu nhận
79
Hình 5.15: Dòng
đi
ện áp đầu phát
80
Hình 5.16: Dòng
điện đầu nhận
80
Hình 5.17a:
Đi
ện áp đầu phát
t
ại x= 2km
81
Hình 5.17b:
Điện áp đầu nhận tại x= 2km
82
Hình 5.18a:
Đi
ện áp đầu phát tại x= 4km
82
Hình 5.18b: Điện áp đầu nhận tại x= 4km 83
Hình 5.19a:
Đi
ện áp đầu phát tại x= 7.266km
83
Hình 5.19b:

các chính sách m
ới về tự do hóa năng lượng và thị trường năng lượng cạnh tranh,
như m
ột cách trực tiếp để giảm chi phí vận h
ành và gia tăng lợi nhuận.
Khi hệ thống đường dây truyền tải xảy ra sự cố, việc tìm kiếm vị trí sự cố rất
ph
ức tạp
do tuy
ến đ
ường dây dài, địa hình tiếp cận khó khăn, phương tiện giao
thông không thu
ận lợi, nằm xa cách khu vực dân cư và phải tổ chức tìm kiếm ngay
b
ất kể thời điểm n
ào trong ngày.
Phát hi
ện dấu vết sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố, thực tế là điều khô
ng
đơn gi
ản, có những sự cố hiện tr
ường để lại dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường như
nh
ững sự cố đứt dây dẫn hay dây chống sét Hình 1.1, 1.2.
Có nh
ững sự cố mà dấu vết hiện trường rất khó phát hiện như phóng điện
qua chu
ỗi sứ Hình 1.3, 1.4. Do dấu vết phó
ng đi
ện nhỏ, không thể thấy bằng mắt

Hình 1.2:
Đứt dây dẫn pha A khoảng trụ 62
-63 (phía tr
ụ 63) đường dây 220kV Ô
môn-Th
ốt nốt (sự cố ngày 24/09/2010
-PTC4)
3
Hình 1.3: Chu
ỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện (phía trụ 219) đường dây
220kV Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
Hình 1.4: D
ấu vết chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây 220kV Cao
lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
4
Hình 1.5: Thay th
ế mới chuỗi sứ néo pha B trụ 218 bị phóng điện đường dây
220kV
Cao lãnh-Th
ốt nốt (sự cố ngày 05/11/2011
-PTC4)
Do đó, c
ần thiết phải tìm ra vị trí sự cố chính xác để nhanh chóng đưa ra
phương án s
ửa chữa v
à khôi phục lại cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện,

ên không và mở rộng cho đường dây trên không có kết hợp với cáp
ng
ầm bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi wavelet và kết hợp với lọc nhiễu.
1.3- Hư
ớng nghi
ên cứu của luận văn
V
ấn đề nghiên cứu sự cố trên đường d
ây truy
ền tải là một phần quan trọng
c
ủa phân tích hệ thống điện. Trong hệ thống năng lượng điện, khi đường dây truyền
5
tải xảy ra sự cố, có rất nhiều các thành phần quá độ của các tần số khác nhau sẽ
đư
ợc tạo ra. Rất nhiều thông tin sự cố l
à có chứa trong
các thành ph
ần quá độ. V
ì
v
ậy, nó có thể được sử dụng để phân tích sự cố hoặc những bất thường của thiết bị
ho
ặc của hệ thống điện v
à phân tích nguyên nhân của sự cố hoặc các bất thường
khác [14]. V
ấn đề quan trọng, là làm thế nào để sử dụng những tín hiệu
quá đ
ộ đó
đ

ịnh vị đ
ược các sự cố không cân bằng, mà độ chính xác của vị trí sự cố có thể bị
ảnh h
ưởng bỡi điện trở sự cố ngắn mạch, trở kháng cực nguồn và ảnh hưởng của
các đư
ờng dây đi chung khác… Vẫn ch
ưa
có nhi
ều các nghi
ên cứu về xác định vị trí
sự cố trên đường dây truyền tải, dựa trên việc phân tích tín hiệu sóng truyền do sự
c
ố tạo ra v
à sử dụng phương pháp biến đổi wavelet để phân tích. Đây là phương
pháp s
ố tiên tiến, xử lý tín hiệu kỹ thuật số mạnh
m
ẽ hiện nay, dễ tiếp cận và áp
d
ụng.
Do đó, trong lu
ận văn này thực hiện
xác đ
ịnh vị trí sự cố trên đường dây
truy
ền tải sử dụng ph
ương pháp biến đổi wavelet kết hợp với lọc nhiễu và mô
ph
ỏng bằng phần mềm Matlab
-Simulink.

ết
h
ợp với cáp ngầm bằng Matlab
-Simulink.
 M
ột bảng số liệu tính toán xác định vị trí sự cố với các điều kiện ngắn
m
ạch khác nhau, so sánh với số liệu đường dây truyền tải đang vận
hành. Đánh giá k
ết quả đạt được.
1.4- Ph
ạm vi nghiên cứu
Lu
ận văn nghi
ên c
ứu phương pháp xác định vị trí ngắn mạch của đường dây
truy
ền tải tr
ên không, cáp ngầm bằng việc sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng
và tính toán.
Các bư
ớc tiến h
ành:
 Thu th
ập tài liệu, nghiên cứu các thông số liên quan đến đường dây
trên không, cáp ngầm v
à các mô hình c
ủa đường dây trên không có kết
h
ợp với cáp ngầm.

truyền tải đang vận hành. Đánh giá toàn bộ luận văn, đề nghị hướng
phát tri
ển th
êm cho đề tài.
1.5- Đi
ểm mới của luận văn
 Bi
ến đổi wavelet tĩnh tín hiệu đ
i
ện áp thu đ
ược từ một đầu đường dây,
đ
ể có được hệ số phân tích cần thiết, hệ số xấp xỉ và hệ số chi tiết.
 K
ết hợp giải thuật lọc nhiễu, dựa tr
ên mối quan hệ tương quan giữa
các h
ệ số chi tiết để áp dụng cho việc xác định vị trí ngắn mạch.
 Xác đ
ịnh vị tr
í ng
ắn mạch đường dây trên không, kiểm tra so sánh với
s
ố liệu bài báo đã tham khảo và đường dây vận hành thực tế, cho kết
qu
ả như mong muốn.
 Xác đ
ịnh vị trí ngắn mạch đường dây trên không có kết hợp cáp
ng
ầm, trong cả hai môi trường truyền sóng khác nhau.

ới thiệu
Phân tích wavelet là m
ột phương pháp mới cho dù nền tảng toán học của nó
đ
ã có t
ừ
nh
ững lí thuyết của Joseph Fourier v
ào thế kỷ XIX. Fourier đã đặt nền tảng
v
ới lí thuyết phân tích tần số mà ý nghĩa to lớn và quan trọng đã được chứng minh.
T
ừ “Wavelet” lần đầu được sử dụng là vào năm 1909, trong một luận văn
c
ủa Alfred Haar. Còn khái ni
ệm wavelet đ
ược dùng cho các sách lý thuyết đưa ra
b
ởi Jean Morlet và nhóm nghiên cứu Marseille thuộc Trung tâm Nghiên cứu Lý
thuy
ết Vật lý tại Pháp.
Phương pháp phân tích wavelet đ
ã được phát triển chủ yếu bởi Y.Meyer và
các đồng nghiệp của ông, những người đã phổ biến rộng rãi phương pháp này.
Thu
ật toán chính dựa vào các công trình trước đó của Stephane Mallat năm 1988.
T
ừ đây, việc nghi
ên cứu wavelet trở nên mang tính quốc tế. Đặc biệt là những
nghiên c

)(x
- đư
ợc gọi l
à wavelet mẫu (còn gọi
là wavelet giải tích). Hàm
)(x
được định nghĩa cho biến thực x và có thể mang giá
tr
ị phức.
Nói cách khác,

là m
ột ánh xạ từ
R vào C, có chu
ẩn giới hạn
L
2
,

đư
ợc định nghĩa: