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
Cổ đông của Bảo hiểm Quân đội (MIC) sắp nhận hơn 211 tỷ đồng cổ tức tiền mặt

Cổ đông của Bảo hiểm Quân đội (MIC) sắp nhận hơn 211 tỷ đồng cổ tức tiền mặt

Bảo hiểm Quân đội (MIC, mã: MIG) thông báo sẽ chốt danh sách cổ đông nhận cổ tức năm 2025 bằng tiền mặt với tỷ lệ 10% vào cuối tháng 8 này và thực hiện chi trả trong tháng 9/2026. Đồng thời, báo cáo tiến độ sử dụng số tiền thu được từ đợt chào bán cổ phiếu.
Thí sinh 13 tuổi đạt điểm cao nhất 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026

Thí sinh 13 tuổi đạt điểm cao nhất 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026

Vượt qua hơn 3.000 thí sinh tại ba khu vực Bắc - Trung - Nam, Nguyễn Thái An, 13 tuổi, đến từ TP.HCM, đạt 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026.
Thị trường chứng khoán ngày 12/8: Nhóm Vin tỏa sáng, VN Index chỉ còn cách “cửa ải” 1.800 điểm một bước ngắn

Thị trường chứng khoán ngày 12/8: Nhóm Vin tỏa sáng, VN Index chỉ còn cách “cửa ải” 1.800 điểm một bước ngắn

Cổ phiếu VIC, VHM cùng nhiều mã trụ khác đồng loạt bật tăng, đưa VN Index tiến sát mốc 1.800 điểm. Dù chỉ số tăng gần 20 điểm, thanh khoản xuống thấp lại phát đi tín hiệu rằng dòng tiền chưa thực sự sẵn sàng cho một cú bứt phá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/8/2026: Tuổi Dần tài lộc hanh thông, tuổi Tỵ cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/8/2026: Tuổi Dần tài lộc hanh thông, tuổi Tỵ 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 13/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Lợi nhuận tại May Sông Hồng (MSH) tăng trưởng 2 chữ số, quy mô tài sản tiếp tục mở rộng

Lợi nhuận tại May Sông Hồng (MSH) tăng trưởng 2 chữ số, quy mô tài sản tiếp tục mở rộng

Công ty cổ phần May Sông Hồng (mã chứng khoán: MSH) vừa công bố báo cáo tài chính quý II/2026 với kết quả kinh doanh tương đối lạc quan bất chấp áp lực từ chi phí sản xuất và sự sụt giảm của mảng tài chính.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/8: VN-Index cần giữ vững vùng MA200

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/8: VN-Index cần giữ vững vùng MA200

VN-Index được dự báo tiếp tục giằng co khi đang vận động quanh đường MA200 ngày. Trong bối cảnh dòng tiền phân hóa và khối ngoại có dấu hiệu quay lại bán ròng, phản ứng của chỉ số tại vùng hỗ trợ quan trọng này sẽ quyết định xu hướng ngắn hạn.
Không chỉ đi xa và chạy khỏe, Yadea GT80 còn là một thiết bị IoT thực thụ

Không chỉ đi xa và chạy khỏe, Yadea GT80 còn là một thiết bị IoT thực thụ

Yadea vừa chính thức giới thiệu mẫu xe điện GT80 tại thị trường Thái Lan, đánh dấu sự xuất hiện đầu tiên của dòng xe hiệu suất cao này tại khu vực Đông Nam Á.
Bài toán tạo dựng giá trị bền vững cho xã hội

Bài toán tạo dựng giá trị bền vững cho xã hội

Những công trình mới vươn lên có thể làm thay đổi đường chân trời, nhưng chỉ những giá trị được bồi đắp cho con người như sinh kế bền vững, năng lực cộng đồng được nâng cao, môi trường được gìn giữ… mới làm thay đổi tương lai của một vùng đất. Khi Sun Group mở rộng từ du lịch sang hàng không, đô thị, văn hóa và thể thao, vấn đề đáng quan tâm không chỉ là quy mô đầu tư lớn đến đâu, mà là mỗi dự án sẽ để lại gì sau ánh hào quang?
Cụ thể hóa Nghị quyết 57: Thử nghiệm có kiểm soát, mở đường phát triển kinh tế không gian tầm thấp

Cụ thể hóa Nghị quyết 57: Thử nghiệm có kiểm soát, mở đường phát triển kinh tế không gian tầm thấp

Việc Điện Biên triển khai thử nghiệm có kiểm soát (sandbox) các sản phẩm, dịch vụ ứng dụng công nghệ số phát triển kinh tế tầm thấp sử dụng phương tiện bay không người lái không chỉ mở ra các mô hình ứng dụng mới tại địa phương, mà còn được kỳ vọng cung cấp dữ liệu thực tiễn để hoàn thiện chính sách, từng bước hình thành hệ sinh thái kinh tế không gian tầm thấp tại Việt Nam.
Từ giảng đường đến phòng lab: IUH tăng tốc đào tạo nhân lực vi mạch - bán dẫn

Từ giảng đường đến phòng lab: IUH tăng tốc đào tạo nhân lực vi mạch - bán dẫn

Không chỉ dừng ở ký kết hợp tác, chương trình giữa Khoa Công nghệ Điện tử, Trường Đại học Công nghiệp TP.Hồ Chí Minh (IUH) và Công ty Cổ phần Công nghệ CTW (CTW Technology) đang mở thêm hướng tiếp cận thực chất cho đào tạo vi mạch - bán dẫn: đưa thiết bị, quy trình thiết kế và công nghệ thực tế từ doanh nghiệp vào môi trường đào tạo.
song-gia-tri