BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN VINH

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN
ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN VINH

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN
ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC LƢỚI ĐIỆN PHỨC TẠP

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 62520202

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. NGUYỄN XUÂN TÙNG
2. TS. NGUYỄN ĐỨC HUY

Hà Nội – 2017

nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn các Giảng
viên và cán bộ Bộ môn Hệ thống điện, đã hỗ trợ tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện
luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Vĩnh Long,
Ban Chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả đƣợc tập
trung nghiên cứu tại Hà Nội trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm,
giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp, nhóm nghiên cứu sinh của Viện Điện.
Cuối cùng, tác giả thực sự cảm động và từ đáy l ng mình xin bày tỏ l ng biết ơn đến các
Ông bà nội ngoại hai bên của con tôi và ngƣời vợ yêu quý cùng con trai thân yêu đã luôn ở
bên tác giả những lúc khó khăn nhất, những lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ về tài
chính và tinh thần, giúp tác giả có thể đứng vững trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện
bản luận án này.
Tác giả luận án

Nguyễn Xuân Vinh

ii


MỤC LỤC
Tr
ang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ........................................................................... ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

1.

2. THUẬT TOÁN ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CẢI TIẾN ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG
DÂY ĐƠN KHÔNG ĐỒNG NHẤT ........................................................................................ 18
2.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 18
2.2. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây không
đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng dây ......................................... 18
2.2.1. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây không đồng nhất ........................ 18
2.2.2. Thuật toán xác định thông số của các phân đoạn thuộc đƣờng dây
đơn không đồng nhất ........................................................................................................ 20
2.3. Thuật toán định vị sự cố sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ hai phía đầu đƣờng
dây ........................................................................................................................................ 27
2.3.1. Bƣớc 1: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn SC .......................................... 27
iii


2.3.2. Bƣớc 2: Giả thiết sự cố xảy ra trên phân đoạn RC ......................................... 28
2.3.3. Bƣớc 3: Xác định vị trí sự cố .......................................................................... 29
2.4. Mô phỏng kiểm chứng thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây
truyền tải điện không đồng nhất ........................................................................................... 30
2.4.1. Kết quả định vị sự cố ...................................................................................... 31
2.4.2. So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với kết quả định
vị sự cố của thuật toán [48] .............................................................................................. 31
2.5. Kết luận ..................................................................................................................... 33
3. PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ KHÔNG BIẾT TRƢỚC THÔNG SỐ
ĐƢỜNG DÂY ÁP DỤNG VỚI ĐƢỜNG DÂY DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN RẼ
NHÁNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CHỦNG LOẠI DÂY ........................................................ 34
3.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 34
3.2. Thuật toán xác định thông số đƣờng dây của đƣờng dây rẽ nhánh không
đồng nhất sử dụng tín hiệu đo lƣờng từ ba đầu đƣờng dây .................................................. 34
3.2.1. Mạng hai cửa tƣơng đƣơng của đƣờng dây rẽ nhánh ..................................... 34
3.2.2. Trƣờng hợp các phân đoạn của đƣờng dây rẽ nhánh có thông số

4.1. Cơ sở đề xuất phƣơng pháp ...................................................................................... 63
4.2. Mô phỏng Monte Carlo............................................................................................. 64
4.3. Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật
toán xác định vị trí sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện không đồng nhất .............. 65
4.3.1. Kịch bản mô phỏng ......................................................................................... 66
4.3.2. Đặc tính thống kê ............................................................................................ 66
4.4. Đánh giá ảnh hƣởng sai số đo lƣờng đến kết quả định vị sự cố của thuật
toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ nhánh ...................................... 70
4.4.1. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh có thông số
đƣờng dây khác nhau ........................................................................................................ 70
4.4.2. Trƣờng hợp hai phân đoạn có cùng thông số đƣờng dây nhƣng khác
thông số của phân đoạn thứ ba ......................................................................................... 74
4.4.3. Trƣờng hợp các phân đoạn thuộc đƣờng dây rẽ nhánh sử dụng cùng
chủng loại dây................................................................................................................... 78
4.5. Kết luận ..................................................................................................................... 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 84
1.

Đóng góp khoa học của luận án ............................................................................... 84

2.

Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo ................................................................. 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 86
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........................................ 91
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 92
A.1. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện
không đồng nhất ................................................................................................................... 92
A.2. Kết quả mô phỏng định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải điện rẽ

BC

Ngắn mạch hai pha BC

BCG

Ngắn mạch hai pha BC với đất

AC

D ng điện xoay chiều (Alternating Current)

ANFIS

Mạng nơ ron thích nghi mờ (Adaptive Neuro-Fuzzy training of
Sugeno-type)

COMTRADE

Tiêu chuẩn định dạng tập tin để trao đổi tín hiệu sự cố (COMmon
format for TRAnsient Data Exchange )

CT

Máy biến d ng điện (Current transformer)

d

Vị trí sự cố


l

Chiều dài đƣờng dây

MLP

Mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron)

real

Phần thực của số phức

VT

Máy biến áp (Voltage Transformer)

Zc

Tổng trở sóng của đƣờng dây

γ

Hệ số truyền sóng của đƣờng dây

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Định nghĩa Vsf , Isf , ΔIsf cho các loại sự cố ............................................................ 8
Bảng 2.1 Thông số phân đoạn SC, l1=100km. ..................................................................... 30



DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Đƣờng dây truyền tải đồng nhất ............................................................................. 8
Hình 1.2 Đƣờng dây không đồng nhất ................................................................................. 12
Hình 1.3 Đƣờng dây rẽ nhánh .............................................................................................. 14
Hình 2.1. Đƣờng dây truyền tải không đồng nhất. .............................................................. 19
Hình 2.2. Nối tiếp mạng hai cửa. ......................................................................................... 19
Hình 2.3 Bản ghi sự cố xảy ra trên đƣờng dây 220kV Hƣng Đông – Hà Tĩnh. .................. 20
Hình 2.4 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F1.......................................................... 21
Hình 2.5 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F1 xảy ra trên SC. ..... 22
Hình 2.6 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC tại vị trí F2.......................................................... 23
Hình 2.7 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F2 xảy ra trên SC. ..... 23
Hình 2.8 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC. .......................................................................... 24
Hình 2.9 Mạng hai cổng của đƣờng dây không đồng nhất khi sự cố F2 xảy ra trên RC. ..... 24
Hình 2.10 Thuật toán xác định thông số đƣờng dây không đồng nhất. ............................... 27
Hình 2.11 Sự cố xảy ra trên phân đoạn SC. ......................................................................... 27
Hình 2.12 Sự cố xảy ra trên phân đoạn RC.......................................................................... 28
Hình 2.13 Thuật toán định vị sự cố xảy ra trên đƣờng dây không đồng nhất. .................... 29
Hình 2.14 Mô hình mô phỏng đƣờng dây không đồng nhất. ............................................... 30
Hình 2.15 So sánh kết quả định vị sự cố của thuật toán đề xuất với thuật toán [48]........... 32
Hình 3.1 Đƣờng dây truyền tải rẽ nhánh. ............................................................................ 34
Hình 3.2 Mô hình mạng hai cửa đƣờng dây rẽ nhánh. ........................................................ 35
Hình 3.3 Sự cố trên phân đoạn SJ. ....................................................................................... 40
Hình 3.4. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn SJ. ........................................... 40
Hình 3.5 Sự cố trên phân đoạn RJ. ...................................................................................... 42
Hình 3.6. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn RJ. ........................................... 42
Hình 3.7. Sự cố trên phân đoạn TJ....................................................................................... 45
Hình 3.8. Mô hình mạng hai cửa khi sự cố trên phân đoạn TJ. ........................................... 45
Hình 3.9 Thuật toán xác định thông số đƣờng dây rẽ nhánh không đồng nhất. .................. 48