Mô phỏng xác định vị trí sự cố trên đường dây cáp ngầm trung áp

Số hóa công nghiệp
18/01/2023 10:53
Các phương pháp xác định vị trí sự cố ngắn mạch trên đường dây cáp ngầm trung áp phổ biến hiện nay có kết quả khá chính xác nhưng mức đầu tư cao nên không phổ biến trên lưới điện trung áp. Bài báo trình bày các thuật toán áp dụng phương pháp tổng trở và mô phỏng trên Matlab Simulink để tính toán nhằm mục đích khai thác các thiết bị hiện đã đầu tư trong lưới phục vụ cho việc xác định vị trí sự cố trên đường dây cáp ngầm trung áp.
aa
Tóm tắt

Hiện nay, việc ngầm hóa lưới điện trung áp đang diễn ra nhanh chóng và ngày càng mở rộng. Cùng với việc dùng cáp ngầm thay thế cho dây dẫn điện trên không đã nảy sinh yêu cầu đảm bảo yếu tố vận hành an toàn và hiệu quả đối với đường dây cáp ngầm. Không giống đường dây trên không, đường dây cáp ngầm khi bị sự cố thường rất khó để phát hiện vị trí sự cố bằng mắt thường. Việc nhanh chóng xác định vị trí sự cố ngắn mạch là rất quan trọng trong lưới phân phối để khôi phục hoạt động bình thường trên lưới càng nhanh chóng và thuận tiện.

Để thực hiện nhiệm vụ xác định vị trí sự cố ngắn mạch trên đường dây cáp ngầm trung áp, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện. Thống kê các nghiên cứu đã được thực hiện từ trước đến nay trong lĩnh vực phát hiện vị trí sự cố được phân thành ba phương pháp chính đó là phương pháp bơm xung phản xạ vào đoạn cáp bị sự cố sau khi đã được cô lập bằng các máy phát xung có tần số cao và các thiết bị đo chuyên dụng đo xung phản hồi đi và về. Phương pháp truyền sóng đo thời gian lan truyền của sóng lấy kết quả từ sự xuất hiện sự cố trên đường dây. Các phương pháp này có kết quả khá chính xác nhưng mức đầu tư cao nên không phổ biến trên lưới điện trung áp. Bài báo trình bày các thuật toán áp dụng phương pháp tổng trở và mô phỏng trên Matlab Simulink để tính toán nhằm mục đích khai thác các thiết bị hiện đã đầu tư trong lưới phục vụ cho việc xác định vị trí sự cố trên đường dây cáp ngầm trung áp.

Thiết bị xác định sự cố trong lưới điện trung áp

Ngoài rơle (của các hãng ABB, Schneider, Siemens, SEL,… thường dùng với các chức năng F50/51; F50/51N; F79… không có chức năng định vị sự cố) để bảo vệ và ghi sự cố các xuất tuyến phía 22kV. Các thiết bị xác định vùng sự cố thường được sử dụng trên lưới trung áp là:

  • Chỉ thị sự cố (Fault Indicator: FI)
  • Recloser và thiết bị tự động phân đoạn sự cố
  • Thiết bị chuyên dụng dò tìm sự cố
  • Thiết bị dò tìm sự cố

Các phương pháp dò tìm sự cố:

  • Phương pháp xung phản xạ TDR (Time Domain Reflectometry)
  • Phương pháp đa xung SIM/MIM (Secondary Impulse/Multiple Impulse Method)
  • Phương pháp xung dòng ICM (Impulse Current Method)
  • Phương pháp phân hủy
  • Công nghệ đốt cháyMô phỏng thực nghiệm

    Để xây dựng chương trình tính toán vị trí dự cố trên đường dây trên không cũng như cáp ngầm, công cụ phần mềm Matlab Simulink đã được sử dụng để chuyển hóa sơ đồ giải thuật ở hình 1 sang sơ đồ mô phỏng ở hình 2.

    mo phong xac dinh vi tri su co tren duong day cap ngam trung ap
    1. Sơ đồ giải thuật xác định vị trí sự cố

    mo phong xac dinh vi tri su co tren duong day cap ngam trung ap
    2. Sơ đồ mô phỏng vị trí sự cố

    Phương pháp tổng trở theo các thuật toán: Đơn giản, Tagaki, Tagaki cải tiến, Saha, Wisziewski có sự gia tăng sai số đáng kể khi thay đổi giá trị điện trở ngắn mạch, vị trí ngắn mạch,… Tuy nhiên, sự gia tăng sai số là một đặc tính chung của các phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên phương pháp tổng trở. Do đó, với giải thuật tính toán đơn giản, chỉ cần nhập các thông số như dòng điện, điện áp, góc kệch pha theo thời gian (lấy ở bảng tin sự cố trong rơle) và thông số đường dây xem xét là cho ra kết quả ngay sau khi xuất hiện sự cố. Nên phương pháp này nên áp dụng đối với đường dây trên không.

    Qua quá trình mô phỏng để kiểm tra tính chính xác của giải thuật được đề xuất, kết quả thu được trong các mô phỏng cho thấy rằng phương pháp xác định vị trí sự cố trên cáp ngầm trung thế dựa trên phương pháp Personal đem lại kết quả rất tốt.

    Xác định vị trí sự cố theo giả đinh

    Tiến hành mô phỏng vị trí sự cố theo giả định: Sự cố xảy ra trong đoạn cáp ngầm trung áp dưới biến loại: RG7H1OJFJ 22kV 3x240mm2 . Điện trở 1 chiều lớn nhất tại 20oc là 0,0754 Ω/km. Tổng chiều dài: 15,48 km

    Xem xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch với các giá trị:

    – Vị trí sự số m= 10 km tính từ đầu TBA 110kV

    – Giá trị điện trở ngắn mạch Rf = 1 Ω; 5 Ω; 10 Ω; 25Ω; 50Ω; 100Ω

    Tiến hành mô phỏng vị trí sự cố theo giả định: Sự cố xảy ra trong đoạn cáp ngầm trung áp dưới biến loại: RG7H1OJFJ 22kV 3x240mm2 . Điện trở 1 chiều lớn nhất tại 20oc là 0,0754 Ω/km. Tổng chiều dài: 15,48 km

    Xem xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch với các giá trị:

    – Vị trí sự số m= 10 km tính từ đầu TBA 110kV

    – Giá trị điện trở ngắn mạch Rf = 1 Ω; 5 Ω; 10 Ω; 25Ω; 50Ω; 100Ω

    Kết luận

    Với kết quả đạt được trong quá trình mô phỏng cho thấy: Phương pháp Personal rất ít phụ thuộc vào giá trị điện trở ngắn mạch và vị trí ngắn mạch. Phương pháp cho kết quả rất chính xác. Nên nếu áp dụng vào thực tế sẽ đem lại hiệu quả rất cao.


    Tài liệu tham khảo

    [1] R. Benato, I. Balanuye, F. Köksal, N. Ozan, and E. Özdemirci, “A 4 GW AC submarine Turkish power grid reinforcement under the Dardanelles Strait”, in Proc. of IEEE 2017 AEIT International Annual Conference, Cagliari, Italy, pp. 1–6, 2017. DOI: 10.23919/AEIT.2017.8240507.
    [2] A. D. Tziouvaras, “Protection of high-voltage AC cables”, in Proc. Of 59th Annual Conf. for Protective Relay Engineers, TX, USA, pp. 48–61, 2006. DOI: 10.1109/CPRE.2006.1638691.
    [3] B. Yunus, “Trend adjusted lifetime monitoring of underground power cable”, Electric Power Systems Research, vol. 143, pp. 189–196, 2017. DOI: 10.1016/j.epsr.2016.10.045.
    [4] L. Bessissa, L. Boukezzi, and D. Mahi, “Influence of fuzzy parameters on the modeling quality of XLPE insulation properties under thermal aging”, Fuzzy Information and Engineering, vol. 8, no. 1, pp. 101–112, 2016. DOI: 10.1016/j.fiae.2016.03.006.
    [5] C. L. Bak and F. F. Silva, “High voltage AC underground cable systems for power transmission – A review of the Danish experience, part 1”, Electric Power Systems Research, vol. 140, pp. 984–994, 2016. DOI: 10.1016/j.epsr.2016.05.034.
    [6] C. L. Bak and F. F. Silva, “High voltage AC underground cable systems for power transmission – A review of the Danish experience: part 2”, Electric Power Systems Research, vol. 140, pp. 995–1004, 2016. DOI: 10.1016/j.epsr.2016.05.035.
    [7] W. Moutassem and G. J. Anders, “Calculation of the eddy current and hysteresis losses in sheathed cables inside a steel pipe”, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 25, pp. 2054–2063, 2010. DOI: 10.1109/TPWRD.2010.2049509.
    [8] B. Akbal, “Neural-network-based current forecasting on high-voltage underground cables”, Electronics World, vol. 122, no. 1959, pp. 30– 34, 2016.

    Ngô Đăng Lưu (ĐHQG TPHCM)
    Nguyễn Đình Long (Trường ĐH Đồng Nai)
    Nguyễn Hùng (Trường Đại học Công nghệ TPHCM)
    Nguyễn Đức Thắng (Trường ĐH Khoa học tự nhiên TPHCM)
    Nguyễn Thị Nguyệt Ánh (Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM)

vcca2026
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/6/2026: Tuổi Hợi vận may tài lộc, tuổi Sửu báo hiệu hung vận

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/6/2026: Tuổi Hợi vận may tài lộc, tuổi Sửu báo hiệu hung vận

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 1/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
‘8 ngày vàng’ nhận cọc và ưu đãi VF8 thế hệ mới tới 51 triệu đồng

‘8 ngày vàng’ nhận cọc và ưu đãi VF8 thế hệ mới tới 51 triệu đồng

Từ ngày 27/5 đến hết ngày 3/6, VinFast triển khai chương trình nhận đặt cọc sớm xe VF8 thế hệ mới thông qua website và hệ thống đại lý phân phối chính hãng trên toàn quốc. Chương trình ưu đãi tới 51 triệu đồng/xe và chỉ áp dụng trong “8 ngày vàng” mở cọc sớm.
Hành trình đưa văn hoá Việt ra thế giới của cô gái dân tộc Thái

Hành trình đưa văn hoá Việt ra thế giới của cô gái dân tộc Thái

“Không ai hiểu văn hóa người Thái bằng chính người Thái”- Suy nghĩ ấy đã thôi thúc chị Lò Thị Thanh cầm máy quay trở về quê hương ghi lại những nghi lễ, con người và kí ức đang đang dần mai một bằng góc nhìn của một người con vùng cao. Từ những bản làng Điện Biên đến màn ảnh quốc tế, nữ đạo diễn trẻ đang từng bước đưa bản sắc dân tộc mình đến gần hơn với thế giới qua điện ảnh.
Bài 1: VinFast đang đổi tiếng động cơ cho thành phố

Bài 1: VinFast đang đổi tiếng động cơ cho thành phố

Có những đổi thay của thành phố không bắt đầu bằng một cây cầu mới hay một mệnh lệnh hành chính, mà bằng một âm thanh dần thưa vắng. Trên đường phố Việt Nam, những chuyến taxi điện chạy êm, những chiếc buýt màu xanh rời bến nhẹ hơn, những ô tô điện nhỏ gọn len vào phố hẹp đang tạo nên một cảm giác khác, có vẻ như công nghệ đã rời phòng trưng bày để đi vào đời sống.
Xây dựng văn hóa trên không gian số cần sự chung tay của nhiều cấp, ngành

Xây dựng văn hóa trên không gian số cần sự chung tay của nhiều cấp, ngành

Cục Phát thanh, truyền hình và Thông tin điện tử (Bộ VHTTDL) vừa tổ chức Hội nghị phổ biến Bộ Quy tắc ứng xử văn hoá trên môi trường số, tại TP. Hồ Chí Minh; đồng thời ra mắt sáng kiến “Chung tay xây dựng môi trường văn hoá trên mạng” và giới thiệu Cổng thông tin điện tử, cơ sở dữ liệu về nhà sáng tạo nội dung số và quảng cáo trực tuyến Việt Nam.
VinFast bổ sung xe máy điện có thể đổi pin giá dưới 15 triệu đồng

VinFast bổ sung xe máy điện có thể đổi pin giá dưới 15 triệu đồng

VinFast vừa bổ sung phiên bản Flazz Max vào phân khúc xe máy điện phổ thông với giá 14,99 triệu đồng. Mẫu xe mới được nâng cấp động cơ, pin LFP tháo rời và hỗ trợ đổi pin tại trạm, nhưng lại rẻ hơn mẫu Flazz giá rẻ hiện tại khoảng 2 triệu đồng.
Gần 100 tài năng Robotics sôi nổi tranh tài tại STEAMCUP ASIA 2026

Gần 100 tài năng Robotics sôi nổi tranh tài tại STEAMCUP ASIA 2026

Ngày 30/5, vòng Chung kết STEAMCUP ASIA 2025-2026 chính thức diễn ra tại Trường Phổ thông Liên cấp Đa Trí Tuệ (MIS), Hà Nội, với sự tham gia tranh tài của gần 100 thí sinh xuất sắc nhất đến từ 47 cơ sở giáo dục trong nước và quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/5/2026: Tuổi Tý giảm niềm vui, tuổi Tỵ cát khí lan tràn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/5/2026: Tuổi Tý giảm niềm vui, tuổi Tỵ cát khí lan tràn

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 29/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Robocon Việt Nam 2026: Tốc độ, bản lĩnh và những cuộc đấu trí trên võ đài công nghệ

Robocon Việt Nam 2026: Tốc độ, bản lĩnh và những cuộc đấu trí trên võ đài công nghệ

Sau hai ngày thi đấu vòng bảng đầy kịch tính, vòng Chung kết Cuộc thi Sáng tạo Robot Việt Nam (Robocon Việt Nam 2026) đã xác định được 8 đội tuyển xuất sắc nhất góp mặt tại vòng Tứ kết.
Ba yếu tố quyết định thành công của mạng công nghiệp thời AI

Ba yếu tố quyết định thành công của mạng công nghiệp thời AI

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra cuộc chuyển đổi sâu rộng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, phía sau những dây chuyền tự động hóa hiện đại hay các hệ thống điều khiển thông minh là một yếu tố mang tính quyết định: hạ tầng mạng công nghiệp. Nếu mạng lưới không đủ mạnh, tham vọng AI trong nhà máy có thể nhanh chóng bị đình trệ.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc