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
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/10: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/10: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Thị trường chứng khoán tiếp tục đối mặt với áp lực điều chỉnh khi VN-Index thiếu động lực bứt phá trong bối cảnh thanh khoản suy yếu và dòng tiền có dấu hiệu thận trọng. Các chỉ báo kỹ thuật chưa phát đi tín hiệu xác nhận xu hướng rõ ràng, do đó nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, tránh mua đuổi và ưu tiên các cơ hội đầu tư có triển vọng riêng.
Điện sạch tăng trưởng, doanh nghiệp vẫn gặp khó trong bài toán tối ưu chi phí

Điện sạch tăng trưởng, doanh nghiệp vẫn gặp khó trong bài toán tối ưu chi phí

Nhu cầu điện ngày càng tăng cùng sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI), trung tâm dữ liệu và công nghiệp công nghệ cao đang tạo áp lực lớn lên hệ thống năng lượng Việt Nam.
Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Sáng 27/10, tại Hà Nội, Bộ Công Thương phát động phong trào thi đua “Sáng kiến mỗi ngày” năm 2026, đồng thời khởi động Cuộc thi “Nhóm giải pháp Đổi mới sáng tạo - Chuyển đổi số ngành Công Thương”, nhằm khơi dậy tinh thần sáng tạo từ mỗi cá nhân, đơn vị và lan tỏa các giải pháp thiết thực trong toàn Ngành.
Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Dù doanh thu ghi nhận mức giảm, CTCP Dược phẩm Imexpharm (HOSE: IMP) vẫn đạt kết quả kinh doanh tích cực trong quý III/2026 và 9 tháng đầu năm 2026 nhờ kiểm soát hiệu quả chi phí giá vốn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ 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 28/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghiệp văn hóa đặt ra những yêu cầu mới đối với thị trường lao động, tăng cường hợp tác giữa Nhà nước – Nhà trường – Doanh nghiệp trở thành một trong những hướng đi quan trọng để nâng cao chất lượng đào tạo. Đây là nội dung trọng tâm được trao đổi tại Hội thảo khoa học quốc tế do Trường Đại học Văn hóa Hà Nội tổ chức ngày 26/10, với 187 tham luận, trong đó có 8 bài của học giả quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường rơi vào trạng thái thiếu động lực khi VN Index gần như đi ngang, thanh khoản duy trì ở mức thấp. Trong lúc ngân hàng, chứng khoán và dầu khí đồng loạt suy yếu, dòng tiền chỉ tìm đến một số điểm sáng riêng lẻ, khiến triển vọng hồi phục vẫn chưa rõ ràng.
GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

Nằm trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu năm 2026 - Sự hội tụ của các cực tăng trưởng toàn cầu với chủ đề “Tinh thần hợp tác trong kỷ nguyên mới”, không gian giới thiệu sản phẩm, dịch vụ tăng trưởng xanh TP. Hồ Chí Minh lần thứ 4 năm 2026 (GRECO 2026) là hoạt động thiết thực cụ thể hóa các định hướng chiến lược của Thành phố.
TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

Chiều 26/10/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026 (AEF 2026), chương trình CEO 500 với chủ đề “Sự hội tụ của FDI, Công nghệ và dòng chảy tài chính toàn cầu” quy tụ hơn 500 lãnh đạo doanh nghiệp cùng đại diện các tổ chức quốc tế, định chế tài chính và cơ quan quản lý.
Xe điện chạy 811km/sạc: Sức mạnh từ nền tảng pin tự phát triển của Li Auto

Xe điện chạy 811km/sạc: Sức mạnh từ nền tảng pin tự phát triển của Li Auto

Thị trường ô tô điện Việt Nam chuẩn bị đón nhận mẫu SUV cỡ lớn Li Auto i6 thông qua thỏa thuận phân phối với Neera Motors.
master