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)

chao-mung-ngay-bao-chi
Tin bài khác
AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, đội ngũ bảo trì không còn chỉ là bộ phận "hậu cần" âm thầm. Họ đang dần trở thành yếu tố then chốt quyết định sự thành bại trong chiến lược AI của doanh nghiệp sản xuất. Không phải vì công tác bảo trì đột ngột trở nên quan trọng hơn mà bởi AI đã đưa vai trò đó lên một tầm chiến lược mới.
Chuyển đổi số liên thông, đồng bộ tới tất cả các cơ quan để chính quyền địa phương 02 cấp không gián đoạn

Chuyển đổi số liên thông, đồng bộ tới tất cả các cơ quan để chính quyền địa phương 02 cấp không gián đoạn

Văn phòng Chính phủ vừa có Thông báo số 329/TB-VPCP kết luận của Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng tại cuộc họp ngày 27/6/2025 về rà soát tiến độ và kết quả triển khai các nhiệm vụ chuyển đổi số liên thông, đồng bộ để chuẩn bị thực hiện mô hình chính quyền địa phương 02 cấp thông suốt, hiệu quả, không gián đoạn từ ngày 01/7/2025.
Chính sách thị thực hiện hành của Việt Nam đối với du khách quốc tế có gì đặc biệt?

Chính sách thị thực hiện hành của Việt Nam đối với du khách quốc tế có gì đặc biệt?

Thực tiễn phát triển du lịch đang đặt ra yêu cầu phải có chính sách thị thực cởi mở, thuận tiện hơn cho du khách quốc tế - yếu tố then chốt để tăng sức hấp dẫn điểm đến Việt Nam và nâng cao vị thế cạnh tranh trên bản đồ du lịch toàn cầu.
Đến gần hơn mục tiêu Net Zero với động cơ tốc độ thay thế

Đến gần hơn mục tiêu Net Zero với động cơ tốc độ thay thế

ABB vừa giới thiệu một giải pháp mới cho ngành công nghiệp với động cơ tốc độ thay đổi LV Titanium, tích hợp sẵn bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD) và động cơ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao trong một thiết kế nhỏ gọn, plug-and-play. Sản phẩm mới này mang lại hiệu suất đạt chuẩn IE5 cấp hiệu suất cao nhất hiện nay, đồng thời được thiết kế để thay thế trực tiếp cho các động cơ cảm ứng DOL (Direct-On-Line) cũ kỹ, không hiệu quả.
Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Dòng tiền chuyển hướng đến nhóm vốn hóa vừa

Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Dòng tiền chuyển hướng đến nhóm vốn hóa vừa

Thị trường khép lại tháng 6 với phiên tăng điểm nhẹ, tiếp tục củng cố xu hướng phục hồi ngắn hạn. Dù biên độ dao động hẹp và thanh khoản chưa có sự cải thiện rõ rệt, sắc xanh vẫn lan tỏa trên diện rộng, đặc biệt tại nhóm midcap và cổ phiếu ngành bất động sản, vận tải.
Vinamilk là thương hiệu duy nhất Việt Nam sở hữu 2 cúp Quán quân tại giải thưởng lớn của ngành sữa thế giới

Vinamilk là thương hiệu duy nhất Việt Nam sở hữu 2 cúp Quán quân tại giải thưởng lớn của ngành sữa thế giới

Nếu đầu năm 2025, Vinamilk gây ấn tượng về số lượng 125 sản phẩm mới tung ra thị trường, thì mới đây, doanh nghiệp sữa tỷ đô này đã cho thấy bước tiến vượt bậc cả về “chất” khi là thương hiệu Việt duy nhất được vinh danh tại Giải thưởng đổi mới ngành sữa toàn cầu. Những yếu tố đắt giá nào giúp họ sở hữu “cú đúp” ngôi quán quân về “vị ngon” và “thiết kế bao bì xuất sắc”?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2025: Tuổi Tuất có kẻ cản trở, tuổi Dần công việc khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2025: Tuổi Tuất có kẻ cản trở, tuổi Dần công việc khởi sắc

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 1/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Robot công nghiệp - Giải pháp cho bài toán năng suất

Robot công nghiệp - Giải pháp cho bài toán năng suất

ABB Robotics vừa công bố ba mẫu robot công nghiệp hạng nặng mới với khả năng xử lý tải trọng lên đến 350kg, được đánh giá là hàng đầu trong ngành hiện nay. Đây là bước tiến mới trong chiến lược mở rộng danh mục sản phẩm của ABB, nâng tổng số dòng robot công nghiệp của hãng lên 11 họ và 60 biến thể, tạo thành hệ sinh thái robot toàn diện nhất trên thị trường hiện nay.
Nhận định phiên giao dịch ngày 30/6: Tăng nhưng thanh khoản thấp, VN Index đối mặt thử thách mới ở vùng kháng cự cứng

Nhận định phiên giao dịch ngày 30/6: Tăng nhưng thanh khoản thấp, VN Index đối mặt thử thách mới ở vùng kháng cự cứng

Sau khi có tuần tăng điểm tích cực, VN Index đang tiến dần đến vùng kháng cự mạnh quanh 1.380–1.400 điểm. Dù xu hướng ngắn hạn vẫn nghiêng về phía tích cực nhờ sự phục hồi của nhiều nhóm cổ phiếu, nhưng tâm lý nhà đầu tư vẫn giữ sự thận trọng chờ đợi những thông tin về kết quả đàm phán thương mại Mỹ–Việt. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư nên ưu tiên bảo toàn lợi nhuận, hạn chế mua đuổi và chờ nhịp điều chỉnh để giải ngân.
Sunshine Group bước sang kỷ nguyên công nghệ: Đặt cược vào AI và bán dẫn

Sunshine Group bước sang kỷ nguyên công nghệ: Đặt cược vào AI và bán dẫn

Sau gần một thập kỷ ghi dấu ấn đậm nét trên thị trường bất động sản, Tập đoàn Sunshine (Sunshine Group) đang tự tin bước vào một kỷ nguyên mới với chiến lược tái cấu trúc toàn diện, mạnh dạn đặt cược vào hai lĩnh vực mũi nhọn của nền kinh tế số.
siement
Quảng cáo
moxa