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
Neura huy động kỷ lục 1,4 tỷ USD để tăng tốc cuộc đua robot nhận thức toàn cầu

Neura huy động kỷ lục 1,4 tỷ USD để tăng tốc cuộc đua robot nhận thức toàn cầu

Công ty công nghệ robot Neura vừa công bố vòng gọi vốn trị giá 1,4 tỷ USD, một trong những khoản đầu tư lớn nhất từng được ghi nhận trong lĩnh vực robot nhận thức (cognitive robotics). Nguồn vốn mới được kỳ vọng sẽ thúc đẩy mạnh mẽ quá trình thương mại hóa robot hình người, mở rộng hệ sinh thái trí tuệ nhân tạo vật lý và đưa robot trở thành lực lượng lao động quan trọng trong nền kinh tế tương lai.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/6: Ưu tiên cơ cấu danh mục, bán các cổ phiếu suy yếu

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/6: Ưu tiên cơ cấu danh mục, bán các cổ phiếu suy yếu

Sau ba phiên tăng điểm liên tiếp, VN-Index đang tiến gần ngưỡng tâm lý 1.900 điểm nhưng thanh khoản suy giảm và dòng tiền vẫn tập trung ở một số nhóm cổ phiếu dẫn dắt. Trong bối cảnh áp lực rung lắc có thể gia tăng, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư ưu tiên cơ cấu danh mục, giảm tỷ trọng ở những cổ phiếu suy yếu và tập trung vào các mã đang thu hút dòng tiền ngắn hạn.
Sắp diễn ra Hội thảo: Tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Sắp diễn ra Hội thảo: Tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Trong bối cảnh Việt Nam đang đẩy mạnh thực hiện cam kết phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 và triển khai Quy hoạch điện VIII, yêu cầu hiện đại hóa hệ thống điện quốc gia trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Tự động hóa, chuyển đổi số và các công nghệ truyền tải điện tiên tiến đang được xem là những giải pháp chiến lược nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, bảo đảm an ninh năng lượng và tạo nền tảng cho sự phát triển bền vững của ngành điện.
Thị trường chứng khoán ngày 24/6: Đà tăng được kéo dài, nhưng dòng tiền bất ngờ hụt hơi

Thị trường chứng khoán ngày 24/6: Đà tăng được kéo dài, nhưng dòng tiền bất ngờ hụt hơi

Chỉ số đã giữ chuỗi 3 phiên tăng điểm liên tiếp, song thanh khoản lại giảm mạnh và số mã giảm áp đảo. Theo đó, thị trường vẫn chưa thoát khỏi trạng thái thận trọng và động lực chính của VN Index vẫn chỉ đến từ một số cổ phiếu trụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/6/2026: Tuổi Ngọ công việc thăng hoa, tuổi Dần cần tránh quyết định vội vàng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/6/2026: Tuổi Ngọ công việc thăng hoa, tuổi Dần cần tránh quyết định vội vàng

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 25/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026: Cửa ngõ kết nối ngành điện tử Việt Nam với hệ sinh thái sản xuất thông minh châu Á

NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026: Cửa ngõ kết nối ngành điện tử Việt Nam với hệ sinh thái sản xuất thông minh châu Á

Từ ngày 5-7/8/2026, Triển lãm Thiết bị Sản xuất Điện tử và Công nghiệp Vi điện tử châu Á – Việt Nam (NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026) sẽ chính thức diễn ra tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Hà Nội. Sự kiện được kỳ vọng trở thành điểm hẹn quan trọng của cộng đồng sản xuất điện tử trong khu vực, mang đến cơ hội tiếp cận trực tiếp các công nghệ tiên tiến, giải pháp sản xuất thông minh và mạng lưới đối tác toàn cầu chỉ trong một điểm đến.
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/6: Áp lực chốt lời nhiều khả năng sẽ gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/6: Áp lực chốt lời nhiều khả năng sẽ gia tăng

Dòng tiền tiếp tục hỗ trợ VN-Index tiến sát ngưỡng 1.880 điểm, trong bối cảnh thanh khoản thị trường tăng mạnh và tâm lý nhà đầu tư được cải thiện. Tuy nhiên, vùng kháng cự quan trọng phía trước cùng áp lực hiện thực hóa lợi nhuận sau nhịp tăng vừa qua có thể khiến thị trường đối mặt với những rung lắc đáng kể trong ngắn hạn.
Thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động: Yếu tố quyết định độ chính xác của máy móc hiện đại

Thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động: Yếu tố quyết định độ chính xác của máy móc hiện đại

Từ robot phẫu thuật, thiết bị hàng không vũ trụ cho đến các dây chuyền tự động hóa tiên tiến, hệ thống điều khiển chuyển động đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo máy móc vận hành chính xác, ổn định và đáng tin cậy. Tuy nhiên, theo kỹ sư Ronak Samani của maxon, việc xây dựng một hệ thống điều khiển chuyển động hiệu quả không chỉ dựa trên các công thức kỹ thuật mà còn là một quá trình tối ưu hóa liên tục giữa phần cứng, phần mềm và yêu cầu ứng dụng thực tế.
Giải Tennis E&A Open lần thứ 15: Hơn 240 triệu đồng tiếp sức bệnh nhi nghèo

Giải Tennis E&A Open lần thứ 15: Hơn 240 triệu đồng tiếp sức bệnh nhi nghèo

Ngày 30/5/2026, tại sân tennis Khang An, Giải Tennis Từ thiện E&A Open lần thứ 15 - Tranh Cúp Á Âu đã diễn ra thành công, thu hút đông đảo vận động viên, nhà tài trợ, khách mời và các mạnh thường quân tham dự. Sự kiện không chỉ là sân chơi thể thao sôi nổi mà còn là hoạt động ý nghĩa nhằm kết nối cộng đồng, chung tay hỗ trợ các bệnh nhi có hoàn cảnh khó khăn.
VF5 nâng chuẩn ô tô điện thích nghi mọi nhu cầu người Việt

VF5 nâng chuẩn ô tô điện thích nghi mọi nhu cầu người Việt

Với những tính năng mạnh mẽ, đáp ứng nhiều nhu cầu cuộc sống của người Việt, VF5 đang tạo nên một tiêu chuẩn mới rõ rệt trong phân khúc xe hạng A, trang bị hàng loạt tiện nghi, công nghệ vượt trội, chi phí phù hợp và tiện ích.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc