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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

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 28/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

Sáng 26/9, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) tổ chức lễ công bố cuộc thi MIS Future Challenge 2026 với chủ đề “Kiến tạo tương lai”, mở rộng sân chơi dành cho học sinh từ tiểu học đến THPT trong và ngoài nhà trường.
Học viện Báo chí và Tuyên truyền công bố Quyết định thành lập Phân hiệu thành phố Huế

Học viện Báo chí và Tuyên truyền công bố Quyết định thành lập Phân hiệu thành phố Huế

Sáng ngày 26/9/2026, Học viện Báo chí và Tuyên truyền tổ chức Lễ công bố Quyết định thành lập Phân hiệu Học viện Báo chí và Tuyên truyền tại thành phố Huế. Buổi Lễ có sự tham dự trực tiếp của lãnh đạo các cơ quan Đảng, Nhà nước, lãnh đạo Học viện, cán bộ, giảng viên và người học tại Học viện Báo chí và Tuyên truyền; đồng thời được kết nối trực tuyến với cán bộ, giảng viên và người học của Phân hiệu Học viện tại thành phố Huế.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Sacombank Visa trải nghiệm khách hàng tại The Siren World Open 2026; VietinBank dự kiến chào bán 160 triệu trái phiếu; VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực...
Dữ liệu - nền móng để xây dựng nhà máy tích hợp số

Dữ liệu - nền móng để xây dựng nhà máy tích hợp số

Chuyển đổi số đang mở ra viễn cảnh về những nhà máy có khả năng kết nối toàn diện, nơi con người và các hệ thống AI có thể truy cập tức thời dữ liệu vận hành, thiết kế, bảo trì và sản xuất. Tuy nhiên, để biến viễn cảnh này thành hiện thực, yếu tố quyết định không chỉ nằm ở công nghệ mà trước hết là khả năng tổ chức, kết nối và khai thác dữ liệu một cách chính xác, có ngữ cảnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Sửu nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Sửu nên thận trọng tiền bạc

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 27/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Trang bị kiến thức sức khỏe sinh sản cho giới trẻ: Khi "Chuyện khó, nói to" trở thành chìa khóa tự chủ tương lai

Trang bị kiến thức sức khỏe sinh sản cho giới trẻ: Khi "Chuyện khó, nói to" trở thành chìa khóa tự chủ tương lai

Ngày 25/9/2026, tại Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp (Uneti), Tạp chí Sức khỏe Việt phối hợp cùng Văn phòng đại diện DKT International Inc. tại Hà Nội và Nhà trường đã tổ chức thành công chương trình truyền thông giáo dục sức khỏe tình dục và sức khỏe sinh sản với chủ đề “Chuyện khó, nói to”. Sự kiện thu hút sự tham dự của đại diện lãnh đạo các cơ quan, ban ngành Trung ương và địa phương, các phóng viên báo chí cùng đông đảo các thầy cô giáo và hàng ngàn sinh viên.
AI đưa robot bước vào những công đoạn sản xuất vốn khó áp dụng tự động hóa

AI đưa robot bước vào những công đoạn sản xuất vốn khó áp dụng tự động hóa

Khi sản phẩm không còn nằm đúng vị trí, thay đổi hướng hoặc xuất hiện lẫn với nhiều loại chi tiết khác, những robot vốn được lập trình để làm việc trong môi trường ổn định sẽ gặp giới hạn.
Dữ liệu chuỗi cung ứng có còn là thủ tục tuân thủ đơn thuần?

Dữ liệu chuỗi cung ứng có còn là thủ tục tuân thủ đơn thuần?

Các yêu cầu mới về truy xuất nguồn gốc đang khiến doanh nghiệp không còn có thể xem mã QR, hồ sơ lô hàng hay dữ liệu nhà cung cấp như một thủ tục tuân thủ đơn thuần. Khi được chuẩn hóa và kết nối, dữ liệu từ chuỗi cung ứng có thể trở thành nền tảng để kiểm soát rủi ro, chứng minh trách nhiệm ESG và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường trong nước lẫn quốc tế.
17,2 tỷ USD FDI: TP.Hồ Chí Minh chuyển từ thu hút vốn sang kiến tạo năng lực công nghệ

17,2 tỷ USD FDI: TP.Hồ Chí Minh chuyển từ thu hút vốn sang kiến tạo năng lực công nghệ

Đạt 17,225 tỷ USD vốn FDI tính đến giữa tháng 9/2026 (vượt 56,6% kế hoạch năm), TP.Hồ Chí Minh đang đứng trước bước ngoặt lớn: chuyển từ đếm con số quy mô vốn sang đo lường năng lực kiến tạo công nghệ, hạ tầng dữ liệu và chuỗi cung ứng lan tỏa cho doanh nghiệp nội địa.