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
Kỹ sư IT Trung Quốc có xu hướng dịch chuyển sang lĩnh vực tự động hoá

Kỹ sư IT Trung Quốc có xu hướng dịch chuyển sang lĩnh vực tự động hoá

Sức ép từ trí tuệ nhân tạo (AI), tình trạng thu hẹp việc làm trong ngành phần mềm đang khiến một bộ phận lập trình viên Trung Quốc rời bỏ ngành công nghiệp internet chuyển nghề sang kỹ thuật tự động hóa, lập trình PLC và điều khiển robot công nghiệp để phục vụ cho xu hướng nhà máy thông minh ngày càng phát triển.
Số hóa hạ tầng văn hóa, thể thao và du lịch toàn diện

Số hóa hạ tầng văn hóa, thể thao và du lịch toàn diện

Việc số hóa, kết nối thông tin về di sản, thiết chế văn hóa, sự kiện nghệ thuật, hoạt động thể thao và các điểm đến du lịch trên cùng một không gian số, mở ra phương thức tiếp cận mới đối với các giá trị văn hóa
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/11: Căn nhịp chỉnh để có vị thế mua an toàn

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/11: Căn nhịp chỉnh để có vị thế mua an toàn

Sau phiên hồi phục mạnh ngày 4/11, VN-Index lấy lại mốc 1.700 điểm với thanh khoản cải thiện và sắc xanh lan tỏa trên diện rộng. Tuy nhiên, trước áp lực bán tại vùng kháng cự 1.750 điểm, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế mua đuổi, kiên nhẫn chờ nhịp điều chỉnh để tìm kiếm vị thế mua an toàn hơn.
Tạo động lực phát triển công nghiệp hỗ trợ ngành hàng không Việt Nam

Tạo động lực phát triển công nghiệp hỗ trợ ngành hàng không Việt Nam

Ngày 4/11, tại Trung tâm Hội nghị Quốc gia (Hà Nội), Triển lãm và Diễn đàn Công nghiệp Hàng không Việt Nam 2026 (Vietnam Aerospace Forum 2026 - VAF 2026) chính thức khai mạc, quy tụ các hãng hàng không, nhà sản xuất máy bay, doanh nghiệp công nghiệp hỗ trợ, nhà cung cấp công nghệ và đối tác quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 04/11: Bảng điện tử khoe sắc xanh, sắc tím, VN Index tăng mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 04/11: Bảng điện tử khoe sắc xanh, sắc tím, VN Index tăng mạnh

Sau chuỗi phiên điều chỉnh khiến thị trường mất mốc 1.700 điểm, VN Index bất ngờ bứt phá hơn 33 điểm. Hàng loạt cổ phiếu chứng khoán tăng trần, ngân hàng và bất động sản cũng đồng loạt khởi sắc, kéo thanh khoản vọt lên gần 18 nghìn tỷ đồng.
TSDC kiện toàn bộ máy, triển khai năm trụ cột phát triển

TSDC kiện toàn bộ máy, triển khai năm trụ cột phát triển

Trung tâm Tìm kiếm và Phát triển Công nghệ (TSDC) thuộc Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) tổ chức lễ ra mắt trong giai đoạn hoạt động mới, đồng thời công bố thành lập Ban Cố vấn, Hội đồng Khoa học và định hướng triển khai năm đề án trọng điểm về khoa học công nghệ, đào tạo, quan hệ quốc tế, tư vấn quản trị doanh nghiệp và phát triển thị trường.
Việt Nam ra mắt chip bảo mật VGC v1.0

Việt Nam ra mắt chip bảo mật VGC v1.0

Chip bảo mật VGC v1.0 do Ban Cơ yếu Chính phủ và Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) phối hợp nghiên cứu, phát triển vừa được công bố, đánh dấu bước tiến trong năng lực thiết kế vi mạch và làm chủ công nghệ mật mã của Việt Nam.
Đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển AI

Đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển AI

Sáng 3/11, dự và phát biểu tại Phiên khai mạc Hội thảo Giáo dục trực tuyến toàn cầu năm 2026 với chủ đề "Tái phân bổ trí tuệ: Chuyển đổi giáo dục vì tương lai hợp tác giữa con người và trí tuệ nhân tạo", Phó Thủ tướng Chính phủ Lê Tiến Châu nhấn mạnh cần phải đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển của trí tuệ nhân tạo.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Sửu cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Sửu cần thận trọng

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 05/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
NATIF hỗ trợ tối đa 6%/năm lãi suất vay đổi mới công nghệ

NATIF hỗ trợ tối đa 6%/năm lãi suất vay đổi mới công nghệ

Doanh nghiệp vay vốn đầu tư ứng dụng, chuyển giao và đổi mới công nghệ được NATIF hỗ trợ 50% lãi suất vay, tối đa 6%/năm trong thời gian không quá 5 năm. Hạn cuối tiếp nhận hồ sơ đợt 2/2026 là ngày 16/11.
master