trien-lam-quoc-te

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)

Tin bài khác
Điều khiển thích nghi bền vững cho một lớp phi tuyến affine bất định

Điều khiển thích nghi bền vững cho một lớp phi tuyến affine bất định

Bài báo trình bày một phương pháp tổng hợp bộ điều khiển cho một lớp phi tuyến affine bất định dựa trên kỹ thuật điều khiển thích nghi và điều khiển bền vững.
EVN bảo đảm nguồn cung điện phục vụ kinh tế tăng trưởng bứt phá năm 2025

EVN bảo đảm nguồn cung điện phục vụ kinh tế tăng trưởng bứt phá năm 2025

Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) vừa tổ chức phiên họp đầu tiên của Ban chỉ đạo đảm bảo cung ứng điện năm 2025 vào chiều ngày 27/3/2025. Cuộc họp được tiến hành theo hình thức kết hợp giữa trực tiếp và trực tuyến, liên kết với 22 điểm cầu tại các tổng công ty, nhà máy điện cùng các đơn vị trực thuộc EVN.
Khoa học công nghệ và chuyển đổi số giúp ngành Nông nghiệp phát triển vượt bậc

Khoa học công nghệ và chuyển đổi số giúp ngành Nông nghiệp phát triển vượt bậc

Trong bối cảnh ngành nông nghiệp Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức từ biến đổi khí hậu, yêu cầu từ thị trường quốc tế và nhu cầu phát triển bền vững, khoa học công nghệ (KHCN) và chuyển đổi số đã trở thành động lực quan trọng để thúc đẩy tăng trưởng.
Phó Thủ tướng Nguyễn Chí Dũng làm Trưởng BCĐ xây dựng Luật Khoa học và Công nghệ (sửa đổi)

Phó Thủ tướng Nguyễn Chí Dũng làm Trưởng BCĐ xây dựng Luật Khoa học và Công nghệ (sửa đổi)

Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính ký Quyết định số 674/QĐ-TTg ngày 28/3/2025 kiện toàn Ban chỉ đạo xây dựng dự án Luật Khoa học và Công nghệ (sửa đổi).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2025: Tuổi Hợi vô cùng suôn sẻ, tuổi Sửu dễ vướng tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2025: Tuổi Hợi vô cùng suôn sẻ, tuổi Sửu dễ vướng tranh cãi

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 29/3/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 28/3: Tiếp tục rung lắc, VN Index mất mốc hỗ trợ MA20

Thị trường chứng khoán ngày 28/3: Tiếp tục rung lắc, VN Index mất mốc hỗ trợ MA20

Thị trường tiếp tục có phiên điều chỉnh với việc VN Index đánh mất mốc hỗ trợ MA20 và thiếu vắng dòng tiền dẫn dắt. Bảng điện tử nghiêng về sắc đỏ với số mã giảm áp đảo. Dù vậy, điểm tích cực là nhóm chứng khoán đã có tín hiệu hồi phục khi hút dòng tiền, đặc biệt BSI bứt phá khá tốt.
Khẳng định vị thế dẫn đầu, BIDV nhận trọn bộ giải thưởng danh giá từ The Asian Banker

Khẳng định vị thế dẫn đầu, BIDV nhận trọn bộ giải thưởng danh giá từ The Asian Banker

Ngày 27/3/2025 tại Hà Nội, BIDV tiếp tục thiết lập cột mốc mới trên hành trình một thập kỷ dẫn đầu với cú đúp giải thưởng từ The Asian Banker: Ngân hàng có sản phẩm vay nhà ở tốt nhất Việt Nam lần thứ 6 và Ngân hàng có dịch vụ Private Banking tốt nhất Việt Nam 3 năm liên tiếp.
VDBC hợp tác với HIU trong lĩnh vực Robotics Edutech

VDBC hợp tác với HIU trong lĩnh vực Robotics Edutech

Trong khuôn khổ ngày hội khởi nghiệp "Future Builder Fest 2025" diễn ra tại Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng (HIU) , Công ty Vietnam Digital Business Councils (VDBC) - đơn vị tiên phong trong việc xúc tiến chuyển giao kiến thức và trao đổi công nghệ tiên tiến giữa Việt Nam, Đông Nam Á và thị trường toàn cầu đã có hợp tác với HIU trong lĩnh vực giáo dục.
Việt Nam – Hàn Quốc hợp tác đào tạo nhân lực ngành thang máy

Việt Nam – Hàn Quốc hợp tác đào tạo nhân lực ngành thang máy

Ngày 27/3, tại Hà Nội, Hiệp hội Thang máy Việt Nam (VNEA) chính thức ra mắt Trung tâm Đào tạo Thang máy trực thuộc Viện Kỹ thuật Ứng dụng Thang máy.
Tập đoàn Hòa Phát đề xuất đầu tư dự án thép chất lượng cao tại Quảng Ngãi

Tập đoàn Hòa Phát đề xuất đầu tư dự án thép chất lượng cao tại Quảng Ngãi

Theo báo cáo, Thép Hòa Phát Dung Quất đề xuất triển khai một số dự án mới, nổi bật trong đó là dự án cán thép chất lượng cao với mục tiêu sản xuất các sản phẩm chuyên dụng như ray đường sắt đô thị và ray đường sắt cao tốc. Giai đoạn I của dự án, khởi động ngay trong năm 2025, sẽ cần khoảng 42,03 ha đất để triển khai.
Quảng cáo
moxa