Luận án Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp hiện đại nhận dạng sự cố ngắn mạch trên đường dây truyền tải điện.

Tên luận án:

Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp hiện đại nhận dạng sự cố ngắn mạch trên đường dây truyền tải điện

Ngành:

Kỹ thuật Điện

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung giải quyết vấn đề cấp thiết về nhận dạng và định vị sự cố trên hệ thống đường dây truyền tải điện phức tạp, nơi các sự cố có thể gây thiệt hại kinh tế lớn và làm giảm độ tin cậy cung cấp điện. Các phương pháp truyền thống hiện có, như rơle tổng trở, thường đối mặt với hạn chế về độ chính xác do sự biến thiên của các tham số đường dây.

Mục đích chính của nghiên cứu là phát triển một phương pháp mới, sử dụng các thuật toán hiện đại để xác định chính xác hơn vị trí sự cố trên cả đường dây truyền tải không phân nhánh và có nhiều nhánh rẽ, đồng thời yêu cầu ít thiết bị đo lường hơn. Luận án tập trung nghiên cứu các thuật toán phân tích và xử lý tín hiệu bằng các công cụ như Matlab, wavelet, mạng nơron, và hàm tương quan để xác định dạng và vị trí sự cố. Nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của điện trở và điện cảm sự cố đến sai số của phương pháp, kết hợp giữa thực nghiệm và mô phỏng bằng Matlab để kiểm chứng.

Hai phương pháp chính được đề xuất là Phân tích sóng phản hồi chủ động miền thời gian (TDR) và Phân tích sóng phản hồi chủ động miền thời gian và tần số (TFDR). Phương pháp TDR, áp dụng cho đường dây không phân nhánh, sử dụng phân tích Wavelet để phát hiện thời điểm thay đổi đột ngột của tín hiệu và mạng nơron mờ TSK để hiệu chỉnh sai số. Phương pháp TFDR, dành cho đường dây có nhiều nhánh rẽ, sử dụng tín hiệu chirp và phân tích hàm tương quan để xác định vị trí sự cố. Toàn bộ quá trình được kiểm nghiệm và mô phỏng kỹ lưỡng bằng phần mềm Matlab/Simulink.

Về mặt khoa học, đề tài đóng góp bằng việc bổ sung các phương pháp xác định vị trí sự cố chính xác với sai số cho phép. Về mặt thực tiễn, phương pháp này góp phần nâng cao hiệu quả khắc phục sự cố trên đường dây truyền tải có một hoặc nhiều nhánh, đồng thời đơn giản hóa khâu đo lường và thu thập số liệu, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN

  • 1.1. Giới thiệu chung
  • 1.2. Tổng quan về các phương pháp định vị sự cố trên đường dây tải điện
  • 1.3. Phương pháp đo lường từ một phía
    • 1.3.1. Phương pháp điện kháng đơn
    • 1.3.2. Phương pháp Takagi
    • 1.3.3. Phương pháp Takagi cải tiến
  • 1.4. Phương pháp đo lường từ hai đầu
  • 1.5. Phương pháp sử dụng mạng nơron
  • 1.6. Phương pháp sóng lan truyền
    • 1.6.1. Phương pháp định vị sự cố dựa trên nguyên lý sóng lan truyền từ điểm sự cố
    • 1.6.2. Phương pháp sóng lan truyền từ đầu đường dây
  • 1.7. Kết luận chương 1

• Chương 2: CÁC GIẢI PHÁP CỦA LUẬN ÁN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN SÓNG LAN TRUYỀN

  • 2.1. Mô hình toán học sóng lan truyền trên đường dây
    • 2.1.1. Mô hình đường dây truyền tải điện
    • 2.1.2. Nguyên lý lan truyền sóng trên đường dây
    • 2.1.3. Sóng điện từ trên đường dây tải điện không sự cố
    • 2.1.4. Sóng điện từ trên đường dây tải điện khi có điểm sự cố:
  • 2.2. Các giải pháp đề xuất trong luận án
    • 2.2.1. Sơ đồ khối ước lượng vị trí sự cố
    • 2.2.2. Phương pháp phân tích sóng phản hồi chủ động đối với đường dây không có nhánh rẽ
    • 2.2.3. Phương pháp phân tích sóng phản hồi chủ động đối với đường dây có nhiều nhánh rẽ
  • 2.3 Phương pháp mô phỏng kiểm nghiệm kết quả nghiên cứu trên cơ sở sử dụng công cụ Matlab/Simulink
    • 2.3.1 Mô phỏng quá trình sóng trên đường dây truyền tải điện:
    • 2.3.2 Xây dựng các phần tử sử dụng trong mô phỏng
  • 2.4. Kết luận chương 2

• Chương 3: PHƯƠNG PHÁP TDR XÁC ĐỊNH SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY

  • 3.1. Mô tả phương pháp
  • 3.2 Wavelet và ứng dụng wavelet để phân tích sóng phản hồi
    • 3.2.1 Phân tích phổ bằng wavelet
    • 3.2.2 Thuật toán biến đổi wavelet rời rạc
    • 3.2.3 Thuật toán Wavelet phân tích sóng phản hồi:
    • 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác của phân tích Wavelet để xác định thời điểm sóng phản hồi
  • 3.3 Mạng nơron mờ và ứng dụng để hiệu chỉnh thời điểm sóng phản hồi
    • 3.3.1 Quy tắc suy luận mạng TSK
    • 3.3.2 Mô hình mạng nơron mờ TSK
    • 3.3.3 Thuật toán học của mạng nơron mờ TSK
    • 3.3.4 Khởi tạo mạng nơron cho quá trình học:
    • 3.3.5 Thuật phân cụm trừ mờ
    • 3.3.6 Mạng TSK để hiệu chỉnh thời điểm sóng phản hồi
  • 3.4 Kết quả mô phỏng và tính toán khi sử dụng phương pháp TDR
    • 3.4.1 Mô hình mô phỏng sóng lan truyền trên đường dây dài sử dụng công cụ Matlab/Simulink
    • 3.4.2. Kết quả mô phỏng sóng lan truyền từ Matlab- Simulink
      • a) Khi đường dây không sự cố
      • b) Khi đường dây sự cố:
    • 3.4.3 Kết quả ước lượng khi sử dụng phân tích wavelet
  • 3.5. Thử nghiệm thiết kế và chế tạo thiết bị TDR sử dụng FPGA
  • 3.6. Kết luận Chương 3

• Chương 4: PHƯƠNG PHÁP TFDR ĐỂ XÁC ĐỊNH SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ NHÁNH RẼ

  • 4.1 Mô tả phương pháp TFDR
  • 4.2. Tín hiệu chirp
  • 4.3 Hàm tương quan
  • 4.4 Sử dụng hàm tương quan để xác định vị trí sự cố:
    • 4.4.1 Sử dụng hàm tương quan để xác định vị trí sự cố trên đường dây không có nhánh rẽ:
    • 4.4.2 Xác định vị trí sự cố trong đường dây có nhánh rẽ
  • 4.4.3. Một số kết quả mô phỏng khi sử dụng phương pháp TFDR
    • 4.4.3.1. Kết quả tính toán thông số đường dây và vị trí sự cố cho đường dây không rẽ nhánh
    • 4.4.3.2. Kết quả cho hệ thống có nhiều nhánh
  • 4.5 Kết luận và hướng phát triển

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN