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)

mca
Tin bài khác
Mô hình YOLOv8 cải tiến để phân loại cá và phát hiện bệnh

Mô hình YOLOv8 cải tiến để phân loại cá và phát hiện bệnh

Phân loại cá và phát hiện bệnh là rất quan trọng đối với nuôi trồng thủy sản bền vững, đòi hỏi các mô hình thị giác chính xác và hiệu quả.
Vinamilk “ Viết tiếp câu chuyện hòa bình” bằng tranh và hành động

Vinamilk “ Viết tiếp câu chuyện hòa bình” bằng tranh và hành động

“Bức tranh nhỏ, nhưng tình cảm thì lớn lắm. Thế hệ sau vẫn nhớ đến chúng tôi, thế là đủ ấm lòng rồi”, thượng sĩ Nguyễn Chí Tường – cựu chiến binh đang điều dưỡng tại Trung tâm Điều dưỡng Thương binh và Người có công Long Đất (xã Long Điền, TPHCM) xúc động chia sẻ khi nhận được bức tranh do chính con em nhân viên Vinamilk vẽ tặng.
Ngân hàng lớn đồng loạt nâng cảnh báo, bảo vệ khách hàng trước lừa đảo trực tuyến

Ngân hàng lớn đồng loạt nâng cảnh báo, bảo vệ khách hàng trước lừa đảo trực tuyến

Trước thực trạng các vụ lừa đảo qua tài khoản ngân hàng diễn ra ngày càng tinh vi, các ngân hàng lớn như Vietcombank, Agribank, MB,... đã đồng loạt cảnh báo tài khoản nghi ngờ lừa đảo ngay trên ứng dụng, giúp khách hàng nhận diện rủi ro và chủ động phòng ngừa ngay từ bước chuyển tiền.
Thị trường chứng khoán ngày 25/7: VN-Index thiết lập kỷ lục mới, vượt mốc 1.531 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 25/7: VN-Index thiết lập kỷ lục mới, vượt mốc 1.531 điểm

Phiên giao dịch ngày 25/7/2025 ghi dấu mốc lịch sử của thị trường chứng khoán Việt Nam khi chỉ số VN-Index chính thức xác lập đỉnh cao mới, đóng cửa tại 1.531,13 điểm, vượt qua mức đỉnh cũ 1.528 điểm từng được giữ vững hơn ba năm qua.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/7/2025: Tuổi Sửu đón nhận vận may, tuổi Thìn điềm báo tiểu nhân

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/7/2025: Tuổi Sửu đón nhận vận may, tuổi Thìn điềm báo tiểu nhân

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 26/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tận dụng kiến trúc mạng nơ-ron sâu biến áp chú ý đa đầu để cải thiện dự báo tốc độ gió

Tận dụng kiến trúc mạng nơ-ron sâu biến áp chú ý đa đầu để cải thiện dự báo tốc độ gió

Năng lượng gió có tiềm năng lớn để phát điện, nhưng tính biến động của nó khiến việc dự báo tốc độ gió chính xác trở nên cần thiết để tích hợp hiệu quả.
SHB hợp tác toàn diện với BSR: Kiến tạo giá trị bền vững

SHB hợp tác toàn diện với BSR: Kiến tạo giá trị bền vững

Ngày 23/7, Ngân hàng TMCP Sài Gòn - Hà Nội (SHB) và CTCP Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) ký kết thỏa thuận hợp tác toàn diện, đánh dấu bước tiến quan trọng trong mối quan hệ giữa hai doanh nghiệp lớn trong lĩnh vực tài chính – ngân hàng và năng lượng, lọc hóa dầu.
HAuA cùng doanh nghiệp lan tỏa công nghệ cảm biến trong thời đại số

HAuA cùng doanh nghiệp lan tỏa công nghệ cảm biến trong thời đại số

Không chỉ giới thiệu các giải pháp cảm biến hiện đại như LiDAR, RFID, hội thảo chuyên đề do HAuA, Tân Thiên và Pepperl+Fuchs tổ chức còn góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ 4.0 trong sản xuất và đào tạo tại Việt Nam.
AI và ROI Carbon: Đòn bẩy công nghệ cho một tương lai bền vững

AI và ROI Carbon: Đòn bẩy công nghệ cho một tương lai bền vững

Trong nỗ lực toàn cầu nhằm đối phó với biến đổi khí hậu, một chỉ số mới đang thu hút sự quan tâm từ các doanh nghiệp và nhà hoạch định chính sách: lợi tức đầu tư carbon (Carbon ROI). Đây là thước đo cho hiệu quả của các giải pháp trong việc cắt giảm khí thải CO₂ so với lượng phát thải tạo ra từ chính quá trình vận hành giải pháp đó. Đặc biệt, AI đang nổi lên như một công cụ đột phá, khi nhiều mô hình có thể đạt tỉ lệ ROI carbon lên đến 1:500 - tức là một tấn CO₂ thải ra khi chạy AI có thể giúp giảm đến 500 tấn CO₂ khác.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/7: VN Index hướng vùng đỉnh mới nhưng cần "giữ kỷ luật" giao dịch

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/7: VN Index hướng vùng đỉnh mới nhưng cần "giữ kỷ luật" giao dịch

Với thanh khoản duy trì ở mức cao – đạt hơn 36,8 nghìn tỷ đồng, cùng diễn biến kỹ thuật tích cực trên các chỉ báo trung – dài hạn, thị trường đang có nhiều cơ hội chinh phục các vùng giá cao hơn. Tuy nhiên, các dấu hiệu “vùng đỉnh ngắn hạn” và tâm lý hưng phấn quá mức đang dần xuất hiện, đặt ra yêu cầu thận trọng cho nhà đầu tư trong phiên tới.
Quảng cáo
moxa