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
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/5: Tận dụng nhịp rung lắc để mua

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/5: Tận dụng nhịp rung lắc để mua

Sau nhịp điều chỉnh mạnh khiến VN-Index lùi về sát mốc 1.900 điểm, các công ty chứng khoán cho rằng thị trường có thể tiếp tục rung lắc và tích lũy trong ngắn hạn trước khi quay lại xu hướng tăng. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị tận dụng các nhịp điều chỉnh để gia tăng tỷ trọng ở những cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt và xu hướng tăng giá tích cực.
Dürr ra mắt robot sơn mới tối ưu cho dây chuyền sơn ô tô

Dürr ra mắt robot sơn mới tối ưu cho dây chuyền sơn ô tô

Dürr vừa giới thiệu thế hệ robot sơn mới EcoRP4 dành cho dây chuyền sơn thân xe ô tô, với thiết kế tay robot bất đối xứng nhằm cải thiện khả năng tiếp cận các khu vực khó thao tác bên trong thân xe.
PVOIL B2B nhận Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Dầu khí Việt Nam

PVOIL B2B nhận Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Dầu khí Việt Nam

Công trình “PVOIL B2B - Giải pháp nền tảng số nâng cao hiệu quả quản lý, giao nhận và kiểm soát giao dịch trong chuỗi cung ứng bán buôn xăng dầu” của PVOIL vừa được Petrovietnam trao tặng Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Dầu khí Việt Nam. Đây được xem là dấu mốc ghi nhận những nỗ lực đổi mới sáng tạo, ứng dụng công nghệ và chuyển đổi số của doanh nghiệp trong lĩnh vực kinh doanh xăng dầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/5/2026: Tuổi Hợi gặp gỡ quý nhân, tuổi Tý nhiều rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/5/2026: Tuổi Hợi gặp gỡ quý nhân, tuổi Tý nhiều rắc rối

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 20/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Điều gì xảy ra nếu một tổ chức có thể sử dụng đến hơn 40 công cụ an ninh mạng?

Điều gì xảy ra nếu một tổ chức có thể sử dụng đến hơn 40 công cụ an ninh mạng?

Tại Hội nghị Accelerate APAC diễn ra ở Hà Nội, vào ngày 19/5, chuyên gia của Fortinet cho biết, nhiều tổ chức sử dụng đến hơn 40 công cụ an ninh mạng khác nhau. Điều này không những giảm hiệu quả bảo mật, ứng phó sự cố mà còn làm tình hình phức tạp hơn.
Trong nhà máy thông minh, giá trị không nằm ở cánh tay robot mà khả năng biến dữ liệu thành quyết định theo thời gian thực

Trong nhà máy thông minh, giá trị không nằm ở cánh tay robot mà khả năng biến dữ liệu thành quyết định theo thời gian thực

Nhiều doanh nghiệp Việt Nam trong giai đoạn chuyển đổi số, xây dựng hệ thống ERP, dữ liệu lớn và tự động hóa cơ bản đã tích hợp Trí tuệ nhân tạo (AI ) vào các khâu vận hành, tiến tới sản xuất thông minh.
Dự án điện LNG Quỳnh Lập chính thức khởi công hạ tầng kỹ thuật

Dự án điện LNG Quỳnh Lập chính thức khởi công hạ tầng kỹ thuật

Ngày 18/5, tại xã Tân Mai, UBND tỉnh Nghệ An cùng liên danh các nhà đầu tư gồm: Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam, Công ty TNHH Mía đường Nghệ An và SK Innovation tổ chức Lễ công bố và khởi công hạ tầng kỹ thuật Dự án Nhà máy nhiệt điện LNG Quỳnh Lập. Đây là một trong những dự án năng lượng quy mô lớn nhất khu vực Bắc Trung Bộ hiện nay.
BSR nhận bằng khen với công trình nghiên cứu nhiên liệu phục vụ quốc phòng - an ninh

BSR nhận bằng khen với công trình nghiên cứu nhiên liệu phục vụ quốc phòng - an ninh

Trong khuôn khổ Hội nghị “Khoa học, Công nghệ, Đổi mới sáng tạo và Chuyển đổi số - Động lực để Petrovietnam phát triển bền vững” diễn ra ngày 15/5 tại Đà Nẵng, Petrovietnam đã tổ chức lễ tuyên dương, khen thưởng các tác giả và nhóm tác giả đạt Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Dầu khí Việt Nam năm 2026.
Triệt phá đường dây sản xuất hơn 4 tấn bột ngọt giả nhãn hiệu Ajinomoto

Triệt phá đường dây sản xuất hơn 4 tấn bột ngọt giả nhãn hiệu Ajinomoto

Phòng Cảnh sát kinh tế Công an TP. Hồ Chí Minh vừa triệt phá đường dây sản xuất, buôn bán bột ngọt giả nhãn hiệu Ajinomoto với quy mô lớn, khởi tố và tạm giam 3 đối tượng liên quan. Bước đầu, cơ quan điều tra xác định nhóm này đã sản xuất, tiêu thụ hơn 4 tấn bột ngọt giả ra thị trường.
Thị trường chứng khoán ngày 19/5: Áp lực chốt lời mạnh xuất hiện ở nhóm dầu khí, VN Index điều chỉnh

Thị trường chứng khoán ngày 19/5: Áp lực chốt lời mạnh xuất hiện ở nhóm dầu khí, VN Index điều chỉnh

Dù VN Index giảm 15 điểm nhưng vẫn kịp rút chân trên MA10 ngày. Thanh khoản tăng mạnh cho thấy áp lực chốt lời dâng cao, nhất là tại nhóm dầu khí, hóa chất, phân bón và một số cổ phiếu doanh nghiệp nhà nước.
vn-web
song-gia-tri