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
Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Làn sóng điện hóa phương tiện giao thông đô thị tại Việt Nam đang bước vào giai đoạn tăng tốc với sự góp mặt của các nền tảng kỹ thuật ngày càng tối ưu. Đáng chú ý nhất trong thời gian tới là sự xuất hiện của Honda với chiến lược mở rộng dải sản phẩm thuần điện nhắm vào phân khúc giá rẻ dưới 30 triệu đồng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Bà Phạm Thị Huyền Trang được bổ nhiệm làm Tổng Giám đốc Eximbank; MB duy trì hiệu quả vận hành hàng đầu, lợi nhuận 6 tháng tăng 27%; Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự, đánh dấu đợt tái cơ cấu lớn nhất lịch sử...
Kỷ nguyên siêu tự động hóa trong sản xuất

Kỷ nguyên siêu tự động hóa trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang thúc đẩy ngành sản xuất bước sang một giai đoạn phát triển mới, nơi không chỉ các quy trình được tự động hóa mà chính quá trình xây dựng hệ thống tự động hóa cũng đang được AI đảm nhận. Tuy nhiên, cùng với cơ hội tăng mạnh năng suất là những thách thức chưa từng có về quản trị, an ninh mạng và nguồn nhân lực.
Bộ KH&CN tiếp nhận 31 nhiệm vụ công nghệ chiến lược, đề xuất kinh phí gần 9.700 tỷ đồng

Bộ KH&CN tiếp nhận 31 nhiệm vụ công nghệ chiến lược, đề xuất kinh phí gần 9.700 tỷ đồng

Đến nay, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tiếp nhận 31 hồ sơ nhiệm vụ công nghệ chiến lược với tổng kinh phí đề xuất gần 9.700 tỷ đồng, từng bước hình thành cơ chế đặt hàng các nhiệm vụ nghiên cứu quy mô lớn phục vụ phát triển đất nước. Đây là một trong những kết quả nổi bật được Bộ KH&CN công bố tại họp báo thường kỳ tháng 7/2026.
VAA và Trường Đại học Tài chính - Marketing hợp tác phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao

VAA và Trường Đại học Tài chính - Marketing hợp tác phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao

Ngày 1/8, tại TP.HCM, Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) và Trường Đại học Tài chính - Marketing (UFM) đã ký kết Biên bản ghi nhớ hợp tác, mở ra định hướng liên kết phát triển trong nghiên cứu khoa học, đào tạo, đổi mới sáng tạo và chuyển giao tri thức trong các lĩnh vực tự động hóa, robot, trí tuệ nhân tạo (AI), quản trị dữ liệu, kinh tế dữ liệu và chuyển đổi số.
Bất động sản An Gia giữ đà tăng lợi nhuận, mở rộng tài sản

Bất động sản An Gia giữ đà tăng lợi nhuận, mở rộng tài sản

Khép lại 6 tháng đầu năm 2026, Bất động sản An Gia đạt mức lợi nhuận cao kỷ lục nhờ vào khoản doanh thu tài chính đột biến do thâu tóm dự án. Đồng thời, quy mô tài sản, đặc biệt là khoản đầu tư tài chính cùng nợ vay cũng tăng đáng kể.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/8/2026: Tuổi Thân gặp nhiều cơ hội thăng tiến, tuổi Ngọ nên giữ bình tĩnh trước áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/8/2026: Tuổi Thân gặp nhiều cơ hội thăng tiến, tuổi Ngọ nên giữ bình tĩnh trước áp lực

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 2/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Công nghệ xe điện EREV: giải pháp kỹ thuật xóa bỏ nỗi lo trạm sạc cho người dùng Việt

Công nghệ xe điện EREV: giải pháp kỹ thuật xóa bỏ nỗi lo trạm sạc cho người dùng Việt

Quá trình chuyển đổi sang các nền tảng phương tiện không phát thải đang diễn ra mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu. Tuy nhiên, tại thị trường Việt Nam, giới hạn về hạ tầng trạm sạc và thời gian nạp năng lượng vẫn là những rào cản kỹ thuật lớn đối với người tiêu dùng.
Light Operate và Dark Operate tối ưu cảm biến quang điện trong tự động hóa

Light Operate và Dark Operate tối ưu cảm biến quang điện trong tự động hóa

Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, cảm biến quang điện đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện vật thể và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển. Tuy nhiên, một trong những yếu tố cấu hình thường bị bỏ qua nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và mức độ an toàn của hệ thống chính là việc lựa chọn chế độ đầu ra giữa Light Operate (LO) và Dark Operate (DO).
Năng lực làm chủ công nghệ: mắt xích quyết định của chuyển đổi số tại TP.Hồ Chí Minh

Năng lực làm chủ công nghệ: mắt xích quyết định của chuyển đổi số tại TP.Hồ Chí Minh

Thông tin được công bố tại họp báo kinh tế - xã hội TP.Hồ Chí Minh ngày 30/7 không chỉ phản ánh bức tranh điều hành của thành phố, mà còn cho thấy một thực tế đáng chú ý: bài toán của chuyển đổi số đang dịch chuyển từ đầu tư thiết bị sang xây dựng năng lực làm chủ công nghệ. Trong đó, nguồn nhân lực, đội ngũ chuyên gia và hạ tầng kết nối đang trở thành những yếu tố quyết định hiệu quả của quá trình tự động hóa.
song-gia-tri