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
Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Ngày 13/10, trong khuôn khổ triển lãm MTA Hanoi 2026, Hội Tự động hóa Việt Nam phối hợp với Informa Markets Việt Nam tổ chức hội thảo “Nhà máy thông minh thế hệ mới: Trí tuệ nhân tạo công nghiệp, thị giác máy và bản sao số cho vận hành tự chủ”.
Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Thế hệ thứ hai của mẫu xe điện đô thị BYD Seagull đánh dấu sự chuyển dịch mạnh mẽ từ một phương tiện di chuyển cá nhân cỡ nhỏ sang định dạng một chiếc xe gia đình thực thụ.
Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Cốt lõi dầu khí đã làm nên một hình ảnh Petrovietnam hơn nửa thế kỷ qua, những đường biên kinh doanh mới giờ đang hiện ra - khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG), chế biến sâu, điện gió ngoài khơi, nhiên liệu mới, dịch vụ kỹ thuật quốc tế và điện hạt nhân. Vấn đề đáng chú ý không phải Tập đoàn đang bước vào bao nhiêu lĩnh vực, mà bao nhiêu năng lực cũ có thể chuyển hóa thành nguồn doanh thu mới?!
Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Sở hữu ruộng bậc thang Khâu Tràng, mùa hoa lê, biển mây và những giá trị văn hóa đặc sắc, xã Hồng Thái (tỉnh Tuyên Quang) có nhiều điều kiện phát triển du lịch. Tuy nhiên, để sức hút của cảnh quan chuyển thành giá trị kinh tế và sinh kế bền vững
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên năm phiên liên tiếp, trong khi thanh khoản suy yếu và áp lực bán vẫn lan rộng trên nhiều nhóm ngành. Khi xu hướng giảm chưa có dấu hiệu đảo chiều rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục đứng ngoài quan sát, chờ chỉ số kiểm định vùng 1.700 điểm và xuất hiện tín hiệu cải thiện về dòng tiền trước khi giải ngân trở lại.
Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Ngày 10-11/10, tại tỉnh Ninh Bình, Đoàn Thanh niên Văn phòng Chính phủ phối hợp với Tập đoàn MISA tổ chức tập huấn ứng dụng AI trong công việc nghiên cứu, tham mưu, tra cứu chuyên môn, truyền thông và thực hành minh họa trên MISA OneAI.
Ba triển lãm quốc tế kết nối chuỗi giá trị sản xuất tại Việt Nam

Ba triển lãm quốc tế kết nối chuỗi giá trị sản xuất tại Việt Nam

Ngày 13/10, tại Hà Nội, ba triển lãm quốc tế MTA Hanoi 2026, ProPak Hanoi 2026 và SemiTronics Vietnam 2026 đồng loạt khai mạc, quy tụ hơn 300 đơn vị trưng bày từ hơn 20 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Việt Nam đăng cai Hội nghị COSTI lần thứ 90, thúc đẩy hợp tác khoa học và đổi mới sáng tạo ASEAN

Việt Nam đăng cai Hội nghị COSTI lần thứ 90, thúc đẩy hợp tác khoa học và đổi mới sáng tạo ASEAN

Hội nghị COSTI-90 và các hoạt động liên quan diễn ra từ ngày 13 - 15/10/2026 tại Đà Nẵng quy tụ khoảng 250 đại biểu trong nước và quốc tế, tập trung thúc đẩy triển khai Kế hoạch hành động ASEAN về Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo giai đoạn 2026 - 2035.
Thị trường chứng khoán ngày 13/10: Thanh khoản vẫn ở mức thấp, chứng khoán thiếu động lực hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 13/10: Thanh khoản vẫn ở mức thấp, chứng khoán thiếu động lực hồi phục

VN Index chỉ mất chưa đến 2 điểm, nhưng sắc đỏ vẫn phủ rộng bảng điện tử khi thị trường bước sang phiên giảm thứ năm liên tiếp. Thanh khoản èo uột và khối ngoại vẫn miệt mài bán ròng khiến kỳ vọng về một nhịp hồi phục sớm thêm phần thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/10/2026: Tuổi Tỵ đón tin vui công việc, tuổi Mão cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/10/2026: Tuổi Tỵ đón tin vui công việc, tuổi Mão cần tránh nóng vội

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 14/10/2026 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.
master