Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  NGÔ MINH KHOA NGHIÊN CỨU NHIỄU LOẠN ĐIỆN ÁP TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 62.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – năm 2016 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Đinh Thành Việt 2. TS. Nguyễn Hữu Hiếu Phản biện 1: GS.VS.TSKH. Trần Đình Long Phản biện 2: PGS.TS. Võ Ngọc Điều Phản biện 3: TS. Lê Hữu Hùng Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng bảo vệ cấp Đại học Đà Nẵng họp tại: ....................................................................................................... ....................................................................................................... ....................................................................................................... Vào lúc: giờ , ngày tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: 1. Thư viện Quốc gia 2. Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng 1 M ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay thiết b điện trong các ngành c ng nghiệp hiện đại s dụng ngày càng nhiều các thiết b điện t c ng suất, các bộ điều khiển (biến tần điều khiển tốc độ động cơ, bộ điều khiển logic khả trình,…) cùng với sự tham gia của các nguồn điện ph n tán s dụng nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng gió, năng lượng m t trời…) vào lưới điện ph n phối (LĐPP). Các thiết b này yêu cầu chất lượng điện áp (CLĐA) mức cao để đảm bảo quá trình làm việc bình thường của chúng. 2. Mục đích nghiên cứu + D D k I E ú ị ầ C + k trên Matlab/Simulink. ị + IEEE - C ị /ồ ắ ị k ữ C ị ồ ộ k /ồ 2 3. Phƣơng pháp nghiên cứu Để có thể x y dựng được hệ thống giám sát, ph n loại và ngăn ch n NLĐA đ c biệt là sự kiện lõm/lồi áp, phương pháp nghiên cứu trong luận án này sẽ tập trung vào các vấn đề như sau: H ị q giúp ữ q ộ các quá H / ữ k k 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu : Luận án nghiên cứu về các dạng NLĐA trong LĐPP bao gồm các dạng dao động điện áp ng n hạn bao gồm: lõm áp, lồi áp, mất áp là những sự kiện ảnh hư ng rất lớn đến CLĐA trong LĐPP. : Luận án nghiên cứu phương pháp ph n loại các dạng NLĐA nói trên, nghiên cứu ảnh hư ng và xác đ nh các ch số của lõm áp nh m cải thiện CLĐA. Đồng thời luận án cũng nghiên cứu giải pháp ngăn ch n ảnh hư ng của lõm/lồi áp đối với các tải nhạy cảm trong LĐPP. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Với nội dung nêu trên, kết quả của luận án sẽ có ý nghĩa khoa học như sau: ầ C ong H ộ k 3 ữ ầ ị C ong . ị ũ ồ -Ứ D ộ ữ -Ứ ADALINE) ồ ị ầ ầ ộ ũ k ầ ầ . Ý nghĩa thực tiễn: Những vấn đề nghiên cứu trong luận án này sẽ có những ý nghĩa thực tiễn như sau: - Gú ỗ q q q - ữ ị C ị trí khác nhau tr . -Gú k ễ k ong ú C p k k ầ q ũ q . -C k k q ắ ẽ ị ọ ù q ộ k ú ị 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ PHÂN LOẠI NHIỄU LOẠN ĐIỆN ÁP TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1. Mở đầu Giám sát CLĐA là một quá trình thu thập, ph n tích và diễn tả dữ liệu thực thành các th ng tin hữu ích. Quá trình thu thập dữ liệu thường được thực hiện b i việc đo lường liên tục điện áp như trong Hình 1.1. Th ng thường quá trình ph n tích và đánh giá được thực hiện theo cách truyền thống, nhưng với các ưu điểm gần đ y trong các lĩnh vực x lý tín hiệu và trí tuệ nh n tạo đã m ra nhiều cơ hội để có thể thiết kế và ứng dụng các hệ thống th ng minh để tự động ph n tích và đánh giá dữ liệu thực với sự can thiệp của con người [17]. Mục tiêu chính của việc thu thập dữ liệu là để xác đ nh và điều khiển các nhiễu loạn. Điều này có thể được thực hiện b i việc phát hiện, ph n tích và xác đ nh đ c trưng các NLĐA khác nhau. Các dao động 3 1 2 Thiết b đo lường Tiền x lý Trung bình Lưu dữ liệu Các sự kiện Triggering Lưu dữ liệu Tính toán ch số Thống kê sau x lý và c ng bố H ồ C F 0 x x (x) x x x 0 0 x x 0 0 0 0 0 Kh ng gian đầu vào H Ý ĩ . Y (x) (x) (0) (x) (0) (x) (x) (0) (0) (x) (0) (0) (0) (0) Kh ng gian đ c trưng C1 C2 Kh ng gian quyết đ nh ầ 5 1.2. Các phƣơng pháp phân loại NLĐA Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác đ nh các đ c trưng và ph n loại các dạng NLĐA, tuy nhiên ta có thể ph n chúng ra thành hai nhóm chính như sau: k : là các phương pháp được s dụng th ng dụng l u nay trong các thiết b bảo vệ và giám sát CLĐA trong LĐPP: : B i vì nhóm các phương pháp kinh điển có những khuyết điểm trong việc phát hiện các NLĐA nên trong tương lai chúng ta cần phải tìm ra các phương pháp hiện đại để phát hiện nhanh và chính xác NLĐA: B F ắ D I E 1.3. Kết luận chƣơng Căn cứ vào những nội dung đã trình bày về các phương pháp ph n loại NLĐA trong LĐPP. Ta thấy r ng có nhiều phương pháp ph n loại NLĐA, tuy nhiên mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Do đó việc tìm ra một phương pháp mới phù hợp hơn để áp dụng vào việc ph n loại các dạng NLĐA nh m đem lại hiệu quả cao trong việc giám sát, vận hành LĐPP. M c dù các phương pháp kinh điển có những ưu điểm nhưng cũng tồn tại những khuyết điểm nhất đ nh trong việc xác đ nh các đ c trưng để ph n loại các dạng NLĐA động. Do đó xu hướng sẽ nghiên cứu ứng dụng các phương pháp x lý tín hiệu hiện đại nh m xác đ nh 6 các th ng số đ c trưng và ph n loại chính xác các dạng NLĐA trong LĐPP. Qua việc ph n tích tổng quan các phương pháp hiện có để xác đ nh các đ c trưng và ph n loại NLĐA cho thấy r ng th ng thường chúng ta phải kết hợp giữa các phương pháp hiện đại để phát huy tối đa hiệu quả cũng như kh c phục nhược điểm cho nhau trong việc xác đ nh đ c trưng và ph n loại NLĐA. Do đó luận án đề xuất s dụng kết hợp DWT và ADALINE để xác đ nh các đ c trưng và ph n loại chính xác các dạng NLĐA trong LĐPP. CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG VÀ PHÂN LOẠI NHIỄU LOẠN ĐIỆN ÁP TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1. Mở đầu Việc giám sát các NLĐA tr nên cần thiết trong quá trình quản lý, vận hành nh m n ng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng đ c biệt là đối với các khách hàng c ng nghiệp hiện đại ch ng hạn như nhà máy sản xuất các linh kiện điện t , sản xuất vật liệu bán d n, các trung t m dữ liệu máy tính,… như được thể hiện trong Hình 2.1. Nhà máy sản xuất Các thiết b nhạy cảm Lưới điện H ầ 2.2. Đặc đi m và phân loại các dạng NLĐA Hệ thống giám sát NLĐA bao gồm có ba m đun chính được thể hiện như trong Hình 2.3. Đ c điểm các dạng NLĐA thể hiện như Hình 2.4. 7 Điểm giám sát Đo lường chế độ xác lập Lưới điện Alarm/ Trip TU H M đun DAQ Và trigger M đun hệ thống ph n loại Ngư ng và tham số đ t Dữ liệu tham chiếu Nhật k sự kiện: Dạng, biên độ, thời gian Thống kê: Xu hướng, biểu đồ. C C 2.0 ộ C ắ ộ Tức thời 1.8 1.6 iên đ của các sự kiện dao đ ng điện áp p.u M đun các kết quả giám sát Quá áp Thoáng qua 1.4 Tạm thời 1.2 1.0 0.8 0.6 Thấp áp 0.4 0.2 0.0 0.5 chu k 30 chu k 1 phút 3s Thời gian tồn tại của các sự kiện dao đ ng điện áp C ú H ị : Mất áp Lõm áp ĩ Mất áp k o dài Lồi áp IEEE -2009 [32]. 2.3. Cơ sở l thuyết biến đổi wavelet 2.3.1. Biến đổi wavelet (WT) 2.3.2. Biến đổi wavelet rời rạc (DWT) 2.3.3 Lựa chọn wavelet mẹ 2.4. Đề xuất pp đ xác định đặc trƣng và phân loại NLĐA Phương pháp đề xuất có sơ đồ thuật toán được thể hiện như trong Hình 2.7. Trong đó có 3 bộ phận chính: (1) – Là bộ phận x lý tín hiệu điện áp ban đầu s dụng bộ lọc th ng thấp và bộ phận chuyển đổi A/D để được tín hiệu điện áp dưới dạng số. (2) – Bộ phận này s dụng phương pháp DWT kết hợp với ADALINE để trích xuất các đ c trưng của tín hiệu điện áp đó là: Thời gian tồn tại và biên độ 8 điện áp của sự kiện từ tín hiệu điện áp đầu vào. (3) – Bộ phận ph n loại NLĐA từ các đ c trưng đã được trích xuất trước đó để trả về kết quả của dạng NLĐA cần xác đ nh. Thuật toán của bộ phận ph n loại được thể hiện như trong Hình 2.8. (2) (1) u(t) u(n) Chuyển đổi A/D X lý tín hiệu; Lọc th ng thấp DWT s dụng Db6 với J mức biến đổi D1(n) AJ(n) ADALINE (3) U1(n) Kết quả ph n loại H Xác đ nh đ c trưng: ồ -B ộ Ph n loại nhiễu loạn điện áp ị Error! No text of specified style in document..1 đị đặ tr và â loại NLĐA. 2.4.1. Xác đ nh m c trong DWT Ph n tích DWT đa ph n giải biến đổi tín hiệu ban đầu trong miền thời gian sang miền thời gian – tần số. Giả s tín hiệu điện áp ban đầu có tần số lấy m u là fs, khi đó các hệ số xấp x (Aj) và hệ số chi tiết (Dj) từ DWT có các dải tần số khác nhau. 2.4.2. cl ng i n độ điện áp ng D L NE ADALINE là một dạng bộ lọc thích nghi được s dụng để trích xuất tín hiệu trong m i trường nhiễu s dụng mạng nơr n truyền th ng hai lớp, có N đầu vào và một đầu ra [66], [8]. ADALINE có nhiều ưu điểm như sau: H ầ ầ ọ ầ 2.4.3. Ph n loại NL G C ú ễ