acecook

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)

mca-thong-bao
Tin bài khác
Sắp diễn ra vòng thi cấp Tỉnh Sân chơi Toán học Việt Nam

Sắp diễn ra vòng thi cấp Tỉnh Sân chơi Toán học Việt Nam

Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán (thuộc Bộ GDĐT) vừa có công văn gửi Sở GDĐT các tỉnh về việc tổ chức thi Chặng 4 Sân chơi Toán học Việt Nam (Vietnam Mathematical Festival - VNMF) năm học 2025 - 2026 cho học sinh từ lớp 1 đến lớp 9 trên toàn quốc, vào cuối tháng 3 tới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/2/2026: Tuổi Tý một ngày vượng, tuổi Dần chú ý lối hành xử

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/2/2026: Tuổi Tý một ngày vượng, tuổi Dần chú ý lối hành xử

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 28/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 27/2: VN Index chạm 1.900 điểm rồi hạ nhiệt, áp lực chốt lời gia tăng cuối phiên

Thị trường chứng khoán ngày 27/2: VN Index chạm 1.900 điểm rồi hạ nhiệt, áp lực chốt lời gia tăng cuối phiên

Thị trường khởi sắc trong buổi sáng khi VN Index có thời điểm chạm mốc 1.900 điểm. Tuy nhiên, áp lực chốt lời gia tăng trong phiên chiều khiến chỉ số thu hẹp đà tăng và đóng cửa sát tham chiếu.
GS.VS. Châu Văn Minh giữ cương vị Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam

GS.VS. Châu Văn Minh giữ cương vị Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam

Giáo sư, Viện sĩ Châu Văn Minh - Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nguyên Ủy viên Trung ương Đảng các khóa XI, XII, XIII được chỉ định giữ chức Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam nhiệm kỳ 2025-2030, tiếp tục đảm trách vai trò hạt nhân chính trị trong hệ thống các hội khoa học - kỹ thuật cả nước.
Robot tự hành hướng tới tăng tính linh hoạt cho nhà máy

Robot tự hành hướng tới tăng tính linh hoạt cho nhà máy

Những robot di động tự hành có khả năng tùy biến hoàn toàn đầu tiên được phát triển tại Anh đã được Siemens triển khai cùng Expert Technologies Group và RMGroup, nhằm nâng cao tính linh hoạt trong vận hành nhà máy và kho bãi.
AI trong bệnh viện: Người bệnh được lợi gì?

AI trong bệnh viện: Người bệnh được lợi gì?

Đẩy mạnh ứng dụng CNTT và AI trong bệnh viện đang cho thấy quyết tâm "số hóa tận gốc" mọi quy trình - từ quản lý, tài chính đến chuyên môn lâm sàng. AI không còn là khái niệm xa vời mà đã trở thành công cụ thiết thực, hỗ trợ bác sĩ thực hành chuẩn mực, cập nhật liên tục, qua đó nâng cao chất lượng khám chữa bệnh một cách toàn diện.
Khắc ghi lời Bác dặn ngành Y: Đoàn kết - Nhân ái - Xây dựng nền y học Việt Nam

Khắc ghi lời Bác dặn ngành Y: Đoàn kết - Nhân ái - Xây dựng nền y học Việt Nam

Nhân ngày Thầy thuốc Việt Nam 27/2, bức thư của Chủ tịch Hồ Chí Minh gửi cán bộ ngành Y tế, đăng trên Báo Nhân Dân ngày 27/2/1955, vẫn vẹn nguyên giá trị. Chỉ với 368 từ ngắn gọn, súc tích, Người đã căn dặn ba nội dung cốt lõi: thật thà đoàn kết, thương yêu người bệnh và xây dựng nền y học nước nhà - trở thành kim chỉ nam cho nhiều thế hệ thầy thuốc Việt Nam.
Trạng Nguyên Education phối hợp với Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán tổ chức thi thử Toán trực tuyến

Trạng Nguyên Education phối hợp với Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán tổ chức thi thử Toán trực tuyến

Ban Tổ chức (BTC) Sân chơi Toán học Việt Nam (do Trạng Nguyên Education tổ chức trực tuyến) vừa công bố, Trạng Nguyên Education sẽ phối hợp với Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán (VIASM - thuộc Bộ GDĐT) sẽ tổ chức Thi thử Tốt nghiệp THPT môn Toán trực tuyến cho học sinh lớp 12 trên toàn quốc trong 2 ngày 19-20/3 tới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Thị trường tiếp tục duy trì xu hướng hồi phục sau phiên tăng điểm tích cực, song áp lực rung lắc tại vùng cao vẫn hiện hữu. Các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư theo dõi sát diễn biến chỉ số, ưu tiên lựa chọn những cổ phiếu giữ vững vùng hỗ trợ để giải ngân từng phần, thay vì mua đuổi ở các nhịp tăng mạnh.
Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Được phát triển nhằm giải quyết những thách thức phổ biến trong công nghiệp như hệ thống cũ kỹ, chi phí vận hành gia tăng và áp lực tối ưu nguồn lực, giải pháp EcoStruxure Foxboro SDA của Schneider Electric được thiết kế với kiến trúc mở và định nghĩa bằng phần mềm, cho phép tách rời phần cứng khỏi phần mềm. Cách tiếp cận này giúp doanh nghiệp bảo vệ các khoản đầu tư hiện có, đồng thời tạo điều kiện cho quá trình hiện đại hóa diễn ra linh hoạt và ít rủi ro hơn.
song-gia-tri