Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI MỤC LỤC Chương mục Trang LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG SỰ CẦN THIẾT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ĐỊNH VỊ SỰ CỐ 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đường dây tải điện 1.2 Tổng quan phương pháp định vị cố áp dụng lưới truyền tải điện 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác định vị cố lưới truyền tải điện 1.3.1 Ảnh hưởng hệ số bù thành phần tổng trở thứ tự không cố pha – đất 1.3.2 Ảnh hưởng tương hỗ đường dây song song 1.3.3 Ảnh hưởng cấu hình cột điện việc đảo pha không đầy đủ 1.3.4 Ảnh hưởng việc có nhiều chủng loại dây tuyến đường dây 1.3.5 Ảnh hưởng điện trở độ điểm cố 1.3.6 Ảnh hưởng sai số đo lường 11 CHƯƠNG PHẦN MỀM DIGSI VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG BẢO VỆ 13 2.1 Giới thiệu phần mềm DISGI 13 2.2 Giới thiệu chức định vị cố phần mềm DISGI 17 2.2.1 Giới thiệu SIGRA phần mềm DISGI 17 2.2.2 Các thông số cần thiết tính toán định vị cố 20 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC THUẬT TOÁN SỬ DỤNG TRONG CHỨC NĂNG ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CỦA PHẦN MỀM DIGSI 27 3.1 Nguyên lý định vị cố dựa tín hiệu đo lường đồng từ hai đầu đường dây sử dụng phần mềm DIGSI 27 3.2 Khái niệm góc đồng 28 3.3 Phân tích phương pháp định vị cố phần mềm SIGRA 31 3.3.1 Cơ sở toán học phương pháp định vị cố dựa theo phân bố độ lớn điện áp từ hai phía 31 3.3.2 Lựa chọn loại dòng điện điện áp tính toán định vị cố 34 CHƯƠNG ÁP DỤNG PHẦN MỀM DIGSI ĐỂ TÍNH TOÁN VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY DỰA TRÊN CÁC BẢN GHI SỰ CỐ THỰC TẾ 36 4.1 Giới thiệu chung 36 i Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI 4.2 Qui trình kết tính toán áp dụng đường dây 500kV Nho Quan – Thường Tín (sự cố ngày 18 tháng năm 2015) 36 4.2.1 Báo cáo mô tả cố 36 4.2.2 Qui trình tính toán chi tiết 37 4.2.3 Nhận xét kết 47 4.3 Qui trình kết tính toán áp dụng đường dây 500kV Thường Tín – Quảng Ninh (sự cố ngày 03 tháng 03 năm 2015) 49 4.3.1 Báo cáo mô tả cố 49 4.3.2 Qui trình tính toán chi tiết 50 4.3.3 Nhận xét kết 62 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 64 5.1 Kết luận 64 5.2 Phương hướng nghiên cứu tương lai 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC I – Sự cố đường dây Nho Quan – Thường Tín Báo cáo cố ngày 18/5/2015 đường dây Nho Quan – Thường Tín (trích) Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Nho Quan Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Thường Tín Kết định vị cố rơle đầu Nho Quan báo (10.6km) Kết định vị cố rơle đầu Thường Tín báo (68.7km) Vị trí cột điện thực địa PHỤ LỤC II – Sự cố đường dây Thường Tín – Quảng Ninh Báo cáo cố ngày 03/03/2015 đường dây Thường Tín – Quảng Ninh (trích) Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Thường Tín 10 Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Quảng Ninh 10 Kết định vị cố rơle đầu Thường Tín báo (14.2km) 11 Kết định vị cố rơle đầu Quảng Ninh báo (148,1km) 12 Vị trí cột điện thực địa 13 ii Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Vũ Sơn Hà iii Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Ảnh hưởng tương hỗ đường dây song song Hình Một số cấu hình treo dây cột điện lưới truyền tải Hình Sự cố chạm đất đường dây có hai nguồn cấp sơ đồ thay 10 Hình Cấp xác BI theo tiêu chuẩn IEC 60044-2 12 Hình Tổng quan DIGSI 13 Hình Sử dụng DIGSI quản lý dự án 14 Hình Cây thư mục phần mềm DIGSI truy cập rơle Siemens 14 Hình Cài đặt cấu hình rơle bảo vệ sử dụng DIGSI 15 Hình Thay đổi chức logic role sử dụng DIGSI 15 Hình 10 Hiển thị sơ đồ sợi đối tượng điều khiển 16 Hình 11 Tạo lập sơ đồ sợi ngăn lộ 16 Hình 12 Truy cập ghi cố chức SIGRA phần mềm DIGSI 18 Hình 13 Giao diện SIGRA 18 Hình 14 Quan sát tín hiệu sử dụng SIGRA 19 Hình 15 Đồng thời gian ghi cố 20 Hình 16 Giao diện đồng tín hiệu SIGRA 23 Hình 17 Cài đặt cấu hình lưới điện dùng SIGRA 23 Hình 18 Qui ước cấu hình tín hiệu đo SIGRA 24 Hình 19 Giao diện thông số đường dây SIGRA 25 Hình 20 Lựa chọn định dạng số liệu SIGRA 25 Hình 21 Hiển thị kết tính toán vị trí cố SIGRA 26 Hình 22 Đường dây với rơle bảo vệ đồng đồng hồ GPS 27 Hình 23 Sơ đồ nguyên lý đường dây bị cố với hai nguồn cấp 28 Hình 24 Đường dây truyền tải với rơle bảo vệ hai đầu có đồng hồ thời gian 29 Hình 25 Trường hợp tín hiệu đo lường không đồng 29 Hình 26 Phân bố điện áp tính từ hai phía tới đường dây bị cố 32 Hình 27 Sơ đồ đường dây hai nguồn bị cố 32 Hình 28 Sơ đồ thay hình π sử dụng thông số rải đường dây bị cố 33 Hình 29 Hồ sơ quản lý tuyến đường dây 500kV Nho Quan- Thường Tín 37 Hình 30 Nhập ghi cố phần mềm SIGRA 38 Hình 31 Khai báo tham số biến dòng điện, điện áp trạm Nho Quan 39 Hình 32 Thông số đường dây Nho Quan – Thường Tín 40 Hình 33 Lựa chọn định dạng số liệu đầu vào thông số đường dây 41 Hình 34 Khai báo tham số biến dòng điện, điện áp trạm Thường Tín 43 Hình 35 Kiểm tra thông số nhập vào phần mềm SIGRA 44 Hình 36 Kết định vị điểm cố 46 Hình 37 Kết định vị điểm cố tính từ đầu đường dây Nho Quan (chi tiết) 46 Hình 38 Kết định vị điểm cố từ phía Thường Tín 47 Hình 39 Kết định vị điểm cố tính từ đầu Thường Tín (chi tiết) 47 Hình 40 Báo cáo cố Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia cố ngày 3/3/2015 49 Hình 41 Hồ sơ quản lý tuyến đường dây 500kV Thường Tín- Quảng Ninh 50 iv Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Hình 42 Kết định vị điểm cố đường dây 500kV Thường Tín – Quảng Ninh 60 Hình 43 Kết định vị cố tính từ đầu trạm Thường Tín 61 Hình 44 Kết định vị điểm cố tính từ đầu Quảng Ninh 61 Hình 45 Kết định vị cố tính toán từ đầu Quảng Ninh (chi tiết) 62 v Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Kết tính toán vị trí cố đường dây Nho Quan - Thường Tín dùng SIGRA 47 Bảng Kết định vị cố đường dây Nho Quan - Thường Tín theo rơle báo 48 Bảng Kết định vị cố đường dây Thường Tín – Quảng Ninh theo tính toán SIGRA 62 Bảng Kết định vị cố đường dây Thường Tín – Quảng Ninh theo rơle báo 63 vi Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI MỞ ĐẦU Trong hệ thống lưới điện truyền tải, cố xuất thời điểm nào, nơi nào, nguyên nhân cố đa dạng đoán biết trước Tất cố cần phải loại trừ nhanh tốt để giảm thiểu mức độ thiệt hại cho thiết bị đảm bảo trì làm việc ổn định hệ thống điện Bên cạnh đó, việc xác định xác vị trí cố đóng vai trò quan trọng nhiều lý do: - Giảm chi phí nhân công cho việc sửa chữa, thay thiết bị hư hỏng - Nhanh chóng khôi phục làm việc bình thường hệ thống sau cố - Giảm thời gian ngừng cung cấp điện trường hợp cố trì Các rơle bảo vệ khoảng cách chức bảo vệ đường dây có cố cho phép định vị vị trí điểm cố, nhiên vị trí cố rơle khoảng cách báo hầu hết không xác làm nhiều thời gian tìm kiếm vị trí cố thực Phương pháp định vị cố sử dụng rơle bảo vệ khoảng cách chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố điện trở hồ quang điểm cố, thông số đường dây không xác, ảnh hưởng hỗ cảm đường dây song song, điện trở suất đất không đồng dọc tuyến Do việc định vị cố không cần thiết phải thực tức thời nên hoàn toàn sử dụng công cụ phân tích sau cố để tìm vị trí cố xác Hiện nay, công ty truyền tải điện Việt Nam sử dụng phổ biến rơle hãng Siemens kèm theo phần mềm DIGSI để truy cập rơle Phần mềm có chức hữu dụng định vị cố dựa theo ghi từ hai đầu đường dây Tuy nhiên, hầu hết tài liệu hướng dẫn sử dụng DIGSI có giới thiệu chức định vị cố kỹ sư rơle, kỹ thuật viên trạm chưa thể nắm bắt nguyên lý cách sử dụng hiệu Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu phân tích nguyên lý sử dụng để định vị cố phần mềm DIGSI, qui trình tiến hành để xử lý số liệu sử dụng chương trình Các kết nghiên cứu luận văn áp dụng kiểm Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI nghiệm với ghi cố thực đường dây thực để minh chứng tính ưu việt phương pháp định vị cố DIGSI Về bố cục, luận văn gồm phần sau đây: Chương 1: Sự cần thiết việc nâng cao độ xác định vị cố lưới điện truyền tải Chương 2: Giới thiệu phần mềm DIGSI ứng dụng hệ thống rơle bảo vệ Chương 3: Phân tích thuật toán sử dụng chức định vị cố phần mềm DIGSI Chương 4: Áp dụng phần mềm DIGSI để tính toán định vị cố dựa ghi cố thu đường dây thực tế Chương 5: Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu tương lai Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI CHƯƠNG SỰ CẦN THIẾT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ĐỊNH VỊ SỰ CỐ VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Ý nghĩa việc định vị xác điểm cố đường dây tải điện Việc xác định xác điểm cố đường dây tải điện mang ý nghĩa quan trọng quản lý vận hành Định vị cố giúp phát nhanh điểm cố, kể với cố thoáng qua cố trì  Sự cố thoáng qua không gây thiệt hại nghiêm trọng, khắc phục thông qua tự động đóng lại Tuy nhiên xác định sớm nhanh chóng điểm bị hư hỏng giúp ngăn ngừa cố xảy  Với cố vĩnh cửu, việc không tìm xác điểm cố để khắc phục mang lại nhiều điều phức tạp, hao tốn nhân lực, tốn tài chính, quan trọng ngừng cung cấp điện thời gian dài, gây điện khu vực rộng Các vấn đề nâng cao độ xác định vị cố nghiên cứu nhiều năm hầu hết tập trung vào nghiên cứu áp dụng lưới truyền tải Lưới truyền tải quan tâm mức độ ảnh hưởng tới hệ thống lớn hơn, trang thiết bị bảo vệ điều khiển đại hơn, đồng thời thời gian đòi hỏi để tìm kiếm cố kéo dài so với lưới phân phối Các vị trí cố thường phát dựa việc tuần tra dọc tuyến đường dây, nhiên công việc tốn nhiều nhân công thời gian, đặc biệt đường dây qua địa hình đồi núi, thung lũng Qui trình đòi hỏi người công nhân phải đến vị trí cột, quan sát mắt bát sứ đường dây có điện, phát vị trí cố tiến hành chụp ảnh để báo cáo Có thể thấy việc định vị xác điểm cố giúp giảm thời gian tuần tra dọc tuyến đồng thời giảm thiểu nguy hiểm mà người công nhân gặp phải làm việc với đường dây có điện Do cần có giải pháp nâng cao độ xác định vị cố Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI 1.2 Tổng quan phương pháp định vị cố áp dụng lưới truyền tải điện Hiện phương pháp định vị cố áp dụng đường dây truyền tải điện, phương pháp có ưu nhược điểm riêng có phạm vi áp dụng định tùy theo sở hạ tầng sẵn có trạm đường dây, phân loại sơ lược phương pháp sau [1, 2]: - Định vị cố dựa tín hiệu đo lường từ phía đường dây o Được tích hợp rơle bảo vệ khoảng cách [3] o Khi cố xảy ra, rơle bảo vệ khoảng cách tính toán tổng trở cố xác định vị trí cố dựa theo điện kháng cố đo kết hợp với điện kháng đơn vị km đường dây (đã biết) Khoảng cách đến điểm cố xác định dựa theo công thức: Lsc (km)  xdo  L(km) x1km Trong - xđo & x1km điện kháng đo điện kháng đơn vị chiều dài đường dây - L & Lsc: tổng chiều dài đường dây khoảng cách đến điểm cố (tính theo km) o Phương thức định vị cố tích hợp rơle bảo vệ khoảng cách có độ xác không cao, sai số lên tới 5km cao o Sai số rơle bảo vệ khoảng nhiều yếu tố gây ra: điện trở hồ quang điểm cố, mức tải đường dây trước cố, ảnh hưởng nguồn trung gian bơm vào đường dây, sai số thông số đường dây… - Định vị cố dựa tín hiệu đo lường từ hai phía đường dây o Thường sử dụng rơle bảo vệ so lệch đại Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Tùng, Nguyễn Đức Huy, Nguyễn Xuân Hoàng Việt, Tổng quan phương pháp định vị cố đường dây truyền tải dựa tín hiệu đo lường từ hai phía, Tạp chí Điện & Đời sống, số 162 (14-17), 2012 Saha, Murari Mohan, Izykowski, Jan Jozef, Rosolowski, Eugeniusz, Fault location on power networks, Springer, 2010 S.H Horowitz and A.G Phadke, Power System Relaying, John Wiley&Sons Inc Julio César Urresty, Analysis of Phenomena that Affect the Distance Protection, Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2008 IEEE/PES, pp1-6 DIGSI V4 Manual, Siemens Corporation SIPROTEC Fault Record Analysis, Siemens Corporation Eduardo G Silveira and Clever Pereira, Transmission Line Fault Location Using Two-Terminal Data without Time Synchronization, IEEE Transactions on power systems, vol 22, no 1, 2007 Novosel, D, et al 1, s.l, Unsynchronized two-terminal fault location estimation, IEEE Transactions on Power Delivery , 1996, Vol 11 Guenter Kiessling, Stefan Schwabe, Juergen Holbach, Power system fault analysis using fault reporting data of numerical relays, PAC World Magazine 66 Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI PHỤ LỤC I – Sự cố đường dây Nho Quan – Thường Tín Báo cáo cố ngày 18/5/2015 đường dây Nho Quan – Thường Tín (trích) Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Nho Quan Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Thường Tín Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Kết định vị cố rơle đầu Nho Quan báo (10.6km) Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Kết định vị cố rơle đầu Thường Tín báo (68.7km) Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Vị trí cột điện thực địa Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Kết thúc Phụ lục I Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI PHỤ LỤC II – Sự cố đường dây Thường Tín – Quảng Ninh Báo cáo cố ngày 03/03/2015 đường dây Thường Tín – Quảng Ninh (trích) Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Thường Tín 10 Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Phiếu chỉnh định rơle đầu đường dây phía Quảng Ninh 11 Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Kết định vị cố rơle đầu Thường Tín báo (14.2km) 12 Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Kết định vị cố rơle đầu Quảng Ninh báo (148,1km) 13 Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI Vị trí cột điện thực địa Kết thúc Phụ lục II 14 ... với đường dây có điện Do cần có giải pháp nâng cao độ xác định vị cố Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI 1.2 Tổng quan phương pháp định vị cố áp dụng lưới truyền tải điện. .. với đường cáp tín hiệu lan truyền phát vào đường dây mà đột biến dòng điện, điện áp cố sinh 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ xác định vị cố lưới truyền tải điện Định vị cố đường dây truyền tải điện. .. 62 Bảng Kết định vị cố đường dây Thường Tín – Quảng Ninh theo rơle báo 63 vi Định vị cố đường dây truyền tải điện dựa phần mềm DIGSI MỞ ĐẦU Trong hệ thống lưới điện truyền tải, cố xuất thời