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
Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Lần đầu tiên Bệnh viện 19-8 (Bộ Công an) thực hiện thành công một ca u lympho ác tính hiếm gặp, tiên lượng nặng đã được điều trị thành công nhờ kỹ thuật ghép tế bào gốc tự thân - quy trình y sinh phức tạp đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ từ hóa trị liều cao, thu thập, bảo quản tế bào đến vận hành môi trường vô trùng tuyệt đối. Thành công này không chỉ cứu sống người bệnh mà còn cho thấy bước tiến trong việc làm chủ các “hệ thống công nghệ điều trị tích hợp” tại Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 7/5: Hiện thực hóa lợi nhuận khi VN-Index tiệm cận vùng 1.925 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 7/5: Hiện thực hóa lợi nhuận khi VN-Index tiệm cận vùng 1.925 điểm

Sau nhịp tăng mạnh cùng sự cải thiện của thanh khoản và độ lan tỏa dòng tiền, VN-Index được kỳ vọng tiếp tục hướng lên vùng 1.925 điểm trong ngắn hạn. Tuy nhiên, áp lực chốt lời có thể gia tăng khi chỉ số tiến gần vùng kháng cự mạnh, khiến nhà đầu tư được khuyến nghị cân nhắc hiện thực hóa lợi nhuận từng phần và ưu tiên chiến lược giao dịch ngắn hạn theo nhịp thị trường.
Thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G đầu tiên cho nhà máy ra mắt tại Hannover Messe

Thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G đầu tiên cho nhà máy ra mắt tại Hannover Messe

Tại triển lãm công nghiệp hàng đầu thế giới Hannover Messe, tập đoàn công nghệ mạng Belden đã giới thiệu thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G được mô tả là “đầu tiên trên thế giới” được thiết kế riêng cho môi trường nhà máy. Thiết bị mang tên BRS-5G hứa hẹn mang lại khả năng kết nối 5G riêng tư nhanh chóng và đáng tin cậy, giúp các doanh nghiệp sản xuất triển khai hệ thống tự động hóa linh hoạt hơn mà không cần đầu tư lớn vào hạ tầng cáp truyền thống.
50 tỷ USD được đầu tư cho Sáng kiến Lưới điện Liên Á

50 tỷ USD được đầu tư cho Sáng kiến Lưới điện Liên Á

Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) cam kết hỗ trợ 70 tỷ USD đến năm 2035 cho hạ tầng năng lượng và số hóa tại châu Á-Thái Bình Dương, trong đó 50 tỷ USD tập trung cho các dự án đường dây, hệ thống lưu trữ điện, nhằm tích hợp năng lượng tái tạo xuyên biên giới khu vực châu Á - Thái Bình Dương.
Thị trường chứng khoán ngày 06/5: Dòng tiền tìm đến nhóm midcaps, VN Index vượt mốc 1.890 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 06/5: Dòng tiền tìm đến nhóm midcaps, VN Index vượt mốc 1.890 điểm

Khối ngoại bán ròng mạnh nhưng VN Index vẫn bứt phá tốt, vượt mốc 1.890 điểm, đóng cửa sát vùng đỉnh cũ. Dòng tiền thông minh tìm đến nhóm chứng khoán và midcaps, khiến sự chi phối của nhóm Vin với điểm số suy giảm.
Phát triển vật liệu xây dựng xanh: Đòn bẩy cho kinh tế bền vững

Phát triển vật liệu xây dựng xanh: Đòn bẩy cho kinh tế bền vững

Trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh tăng trưởng xanh và phát triển kinh tế carbon thấp, việc chuyển đổi sang sử dụng vật liệu xây dựng xanh đang trở thành yêu cầu cấp thiết. Tại Hội thảo “Vật liệu xây dựng xanh, xu thế phát triển bền vững” ngày 5/5, các chuyên gia và nhà quản lý đã nhấn mạnh vai trò then chốt của lĩnh vực này trong quá trình xanh hóa ngành Xây dựng, đồng thời đề xuất nhiều giải pháp thúc đẩy chuyển đổi toàn diện, hướng tới phát triển bền vững.
Việt Nam xác lập 10 nhóm công nghệ chiến lược

Việt Nam xác lập 10 nhóm công nghệ chiến lược

Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 21/2026/QĐ-TTg ngày 30/4/2026 về Danh mục công nghệ chiến lược và Danh mục sản phẩm công nghệ chiến lược, tạo cơ sở quan trọng để tập trung nguồn lực phát triển các lĩnh vực công nghệ lõi, công nghệ nền tảng và các sản phẩm có tác động lớn đến tăng trưởng kinh tế, năng lực cạnh tranh và bảo đảm an ninh quốc gia.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/5/2026: Tuổi Ngọ công danh rộng mở, tuổi Mùi vận khí sa sút

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/5/2026: Tuổi Ngọ công danh rộng mở, tuổi Mùi vận khí sa sút

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 7/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Đồng chí Cao Hoài Dương được bổ nhiệm giữ chức Phó Tổng Giám đốc Petrovietnam

Đồng chí Cao Hoài Dương được bổ nhiệm giữ chức Phó Tổng Giám đốc Petrovietnam

Ngày 6/5, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) đã tổ chức Lễ công bố và trao quyết định bổ nhiệm đồng chí Cao Hoài Dương giữ chức vụ Phó Tổng Giám đốc Tập đoàn.
Nhận định phiên giao dịch ngày 6/5: VN-Index áp sát mốc 1.900 điểm, rung lắc có thể gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 6/5: VN-Index áp sát mốc 1.900 điểm, rung lắc có thể gia tăng

Sau nhịp tăng mạnh, VN-Index đang tiến sát vùng kháng cự tâm lý 1.900 điểm, kéo theo áp lực chốt lời gia tăng và khả năng xuất hiện các nhịp rung lắc trong ngắn hạn. Trong bối cảnh dòng tiền phân hóa, nhà đầu tư được khuyến nghị thận trọng, hạn chế mua đuổi và ưu tiên quản trị rủi ro danh mục.
vn-web
song-gia-tri