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
Kinh tế thị trường trong kỷ nguyên số

Kinh tế thị trường trong kỷ nguyên số

Trong các nền kinh tế, đặc biệt là nền kinh tế thị trường, doanh nghiệp là động lực quan trọng nhất xét về mặt tạo ra giá trị của cải trực tiếp và thúc đẩy tăng trưởng, đồng thời doanh nghiệp cũng là môi trường giải phóng cũng như tích hợp năng lực và sức sáng tạo của nguồn vốn con người vào dây chuyền sản xuất để tạo ra năng suất vĩ mô.
BSR giữa hai thời đại năng lượng

BSR giữa hai thời đại năng lượng

Giữa yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng và sức ép chuyển dịch sang mô hình carbon thấp, Việt Nam không có quyền lựa chọn. Ở góc độ cụ thể hơn, Nhà máy lọc dầu (NMLD) Dung Quất vì thế đang đứng trước bài toán vừa phải giữ vững nguồn cung năng lượng cho nền kinh tế hiện tại và tương lai, vừa phải tạo năng lực công nghệ để không bị mắc kẹt trong cấu trúc năng lượng của ngày hôm qua. BSR đang ở giao điểm đó và đang từng bước chuyển đổi để phù hợp với dòng chảy thời đại.
Trí tuệ nhân tạo đang đi vào từng công việc của ngân hàng

Trí tuệ nhân tạo đang đi vào từng công việc của ngân hàng

AI đang tạo ra một bước chuyển mới trong ngành ngân hàng: từ số hóa giao dịch, tự động hóa quy trình sang trực tiếp hỗ trợ con người trong từng công việc hằng ngày. Tạp chí Tự động hóa Ngày nay đã có cuộc trao đổi với ông Trần Công Quỳnh Lân - Phó Tổng Giám đốc VietinBank, Giám đốc Khối Công nghệ Thông tin, Giám đốc Khối Dữ liệu & Trí tuệ nhân tạo - về cách AI đang thay đổi phương thức làm việc trong ngân hàng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/10: Tránh sử dụng đòn bẩy

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/10: Tránh sử dụng đòn bẩy

VN-Index suy yếu rõ rệt khi giảm xuống 1.720,98 điểm trong phiên 12/10, đồng thời đánh mất các ngưỡng trung bình động quan trọng. Trong bối cảnh áp lực bán gia tăng, dòng tiền chưa cải thiện, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên quản trị rủi ro, hạ tỷ trọng cổ phiếu khi thị trường hồi phục và tránh sử dụng đòn bẩy tài chính.
Thị trường chứng khoán ngày 12/10: Họ Vin kéo VN Index đi xuống, dòng tiền vẫn dè dặt trước áp lực bán

Thị trường chứng khoán ngày 12/10: Họ Vin kéo VN Index đi xuống, dòng tiền vẫn dè dặt trước áp lực bán

Sức ép từ nhóm cổ phiếu họ Vin khiến VN Index mất hơn 14 điểm ngay trong phiên đầu tuần, bất chấp ngân hàng và thép khởi sắc. Thanh khoản èo uột cùng trạng thái bán ròng của khối ngoại khiến nỗ lực ngược dòng của một số nhóm cổ phiếu chưa thể xoay chuyển cục diện thị trường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/10/2026: Tuổi Thìn công việc khởi sắc, tuổi Dậu cần chú ý tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/10/2026: Tuổi Thìn công việc khởi sắc, tuổi Dậu cần chú ý tài chính

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 13/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/10: Loại bỏ nhóm cổ phiếu có biến động yếu về giá

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/10: Loại bỏ nhóm cổ phiếu có biến động yếu về giá

VN-Index trải qua tuần giảm điểm thứ ba liên tiếp và đang kiểm định vùng hỗ trợ 1.730-1.740 điểm. Trong bối cảnh áp lực điều chỉnh chưa chấm dứt, nhà đầu tư được khuyến nghị rà soát danh mục, loại bỏ những cổ phiếu có diễn biến giá yếu và tập trung vào các doanh nghiệp có triển vọng kinh doanh tích cực.
[E-Magazine] Sự tiến hóa của Automation

[E-Magazine] Sự tiến hóa của Automation

Suốt nửa thế kỷ, tự động hóa “lớn lên” với một thói quen rất công nghiệp, đó là con người nghĩ, máy làm. Rồi nhà máy có thêm cảm biến, dữ liệu, thị giác máy và trí tuệ nhân tạo. Đến một ngày đẹp trời, câu hỏi không còn là “máy làm nhanh đến đâu”, mà là nếu máy đã biết nhìn, biết đoán, biết lựa chọn, con người sẽ trao cho nó quyền quyết định đến đâu?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Ngọ cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Ngọ cần thận trọng trong công việc

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 12/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
"Bắt tay" BYD dùng pin LFP, Suzuki eSky tái định hình công nghệ xe điện cỡ nhỏ

"Bắt tay" BYD dùng pin LFP, Suzuki eSky tái định hình công nghệ xe điện cỡ nhỏ

Suzuki chính thức gia nhập đường đua điện hóa đô thị tại Nhật Bản với eSky, mẫu ô tô điện chở khách đầu tiên thuộc phân khúc kei car.
master