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
Thị trường chứng khoán ngày 8/7: Nhóm chứng khoán hạ nhiệt, dòng tiền xoay trục sang dầu khí và bất động sản

Thị trường chứng khoán ngày 8/7: Nhóm chứng khoán hạ nhiệt, dòng tiền xoay trục sang dầu khí và bất động sản

VN Index tiếp tục hồi phục nhờ lực cầu ở các nhóm dầu khí, phân bón và bất động sản. Tuy nhiên, thanh khoản vẫn chưa đủ mạnh để xác nhận xu hướng tăng mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/7/2026: Tuổi Dần công việc hanh thông, tuổi Thìn cần thận trọng khi hợp tác

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/7/2026: Tuổi Dần công việc hanh thông, tuổi Thìn cần thận trọng khi hợp tác

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 9/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Xây dựng hệ sinh thái Robot & Drone Make in Vietnam: trọng tâm Diễn đàn số 2 tại VCCA 2026

Xây dựng hệ sinh thái Robot & Drone Make in Vietnam: trọng tâm Diễn đàn số 2 tại VCCA 2026

Robot và Drone "Make in Vietnam" sẽ là tâm điểm của Diễn đàn số 2 trong khuôn khổ Diễn đàn doanh nghiệp tại Hội nghị Khoa học và Triển lãm quốc tế lần thứ 8 về Điều khiển và Tự động hóa (VCCA 2026), diễn ra sáng 17/7 tại Trường Đại học Quy Nhơn (tỉnh Gia Lai). Diễn đàn quy tụ các nhà quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp và cộng đồng nghiên cứu nhằm trao đổi các giải pháp phát triển hệ sinh thái robot và drone phục vụ chuyển đổi số, sản xuất thông minh và phát triển kinh tế.
Khi PLC trở thành mục tiêu của hacker

Khi PLC trở thành mục tiêu của hacker

Trong một nhà máy hiện đại, PLC (Programmable Logic Controller) giống như "bộ não". PLC nhận tín hiệu từ hàng nghìn cảm biến, xử lý theo chương trình điều khiển rồi phát lệnh tới động cơ, van, robot, băng tải, lò nung hay dây chuyền đóng gói. Nếu PLC dừng hoạt động, cả dây chuyền có thể ngừng vận hành chỉ trong vài giây.
Trường Đại học Giao thông Vận tải tuyển sinh mã ngành mới - Kỹ thuật robot

Trường Đại học Giao thông Vận tải tuyển sinh mã ngành mới - Kỹ thuật robot

Trường Đại học Giao thông Vận tải công bố ngưỡng đảm bảo chất lượng đầu vào (điểm sàn) tuyển sinh đại học chính quy năm 2026 đối với các phương thức xét tuyển, đồng thời công bố tuyển sinh mã ngành mới - Kỹ thuật robot.
Cuộc "sàng lọc" lớn của ngành robot công nghiệp đã bắt đầu

Cuộc "sàng lọc" lớn của ngành robot công nghiệp đã bắt đầu

Tiêu chuẩn an toàn robot công nghiệp ISO 10218:2025 không chỉ là một bản cập nhật kỹ thuật mà còn được xem là "tấm vé" để các nhà sản xuất tiếp cận thị trường châu Âu trong những năm tới. Khi các quy định mới chuẩn bị có hiệu lực, khoảng cách giữa những doanh nghiệp đã sẵn sàng và các nhà sản xuất chậm thích ứng ngày càng trở nên rõ rệt.
Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Science Camp là trại hè khoa học thường niên dành cho các em nhỏ 6-13 tuổi được tổ chức bởi CLB Society of Open Science - CLB Khoa học lớn nhất trực thuộc trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam.
Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Hội đồng tuyển sinh đại học, Đại học Công nghiệp Hà Nội thông báo ngưỡng đảm bảo chất lượng đầu vào (điểm sàn) và quy tắc quy đổi điểm xét tuyển, điểm trúng tuyển của các phương thức xét tuyển đại học chính quy năm 2026.
Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Áp lực bán có lúc đã khiến VN Index mất 18 điểm, nhưng lực cầu bắt đáy cùng kỳ vọng vào kết quả kinh doanh quý II đã giúp nhóm chứng khoán dẫn dắt thị trường đảo chiều thành công. Tuy nhiên, thanh khoản thấp cho thấy nhà đầu tư vẫn chưa sẵn sàng xuống tiền mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất 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 8/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe.
vn-web
song-gia-tri