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
Thị trường chứng khoán ngày 9/6: VN Index “rút chân” từ vùng 1.780 điểm, dòng tiền vẫn đứng ngoài quan sát

Thị trường chứng khoán ngày 9/6: VN Index “rút chân” từ vùng 1.780 điểm, dòng tiền vẫn đứng ngoài quan sát

Sau phiên giảm sâu trước, thị trường ngày 9/6 ghi nhận nhịp hồi phục kỹ thuật khi VN Index tăng nhẹ trở lại và hình thành mẫu nến rút chân tại vùng hỗ trợ quan trọng. Tuy nhiên, thanh khoản sụt giảm mạnh cho thấy dòng tiền vẫn đang thận trọng, trong khi áp lực bán ở một số nhóm ngành chưa hoàn toàn chấm dứt.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/6/2026: Tuổi Thân gặp quý nhân, tuổi Mão tài lộc khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/6/2026: Tuổi Thân gặp quý nhân, tuổi Mão tài lộc khởi sắc

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 10/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe.
VAA bổ nhiệm Giáo sư lĩnh vực tự động hóa đảm nhiệm chức danh Phó Giám đốc Trung tâm TSDC

VAA bổ nhiệm Giáo sư lĩnh vực tự động hóa đảm nhiệm chức danh Phó Giám đốc Trung tâm TSDC

Sáng 8/6, tại Văn phòng Hệ sinh thái Doanh nghiệp Tự động hóa, thuộc Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA), đã diễn ra lễ kết nạp hội viên, đồng thời bổ nhiệm giữ chức vụ Phó Giám đốc Trung tâm Tìm kiếm và Phát triển công nghệ (TSDC) cho GS.TSKH. Trần Hoài Linh.
Trường Đại học Hùng Vương TP. Hồ Chí Minh tăng cường nguồn lực đào tạo nhân lực chất lượng cao trong kỷ nguyên AI và tự động hóa

Trường Đại học Hùng Vương TP. Hồ Chí Minh tăng cường nguồn lực đào tạo nhân lực chất lượng cao trong kỷ nguyên AI và tự động hóa

Việc đưa vào hoạt động đồng thời ba phòng thí nghiệm công nghệ trọng điểm cùng mạng lưới hợp tác doanh nghiệp chiến lược đánh dấu bước chuyển mình mới của Trường Đại học Hùng Vương TP. Hồ Chí Minh (DHV) trong hành trình xây dựng mô hình đại học đổi mới sáng tạo, gắn đào tạo với nghiên cứu ứng dụng và nhu cầu thực tiễn của nền kinh tế số.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/6: Giảm sử dụng margin, ưu tiên cơ cấu danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/6: Giảm sử dụng margin, ưu tiên cơ cấu danh mục

Sau phiên lao dốc khiến VN-Index đánh mất mốc 1.800 điểm, nhiều công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục thận trọng, ưu tiên hạ tỷ trọng sử dụng đòn bẩy và cơ cấu các cổ phiếu đã phá vỡ vùng hỗ trợ quan trọng để hạn chế rủi ro trong ngắn hạn.
Khi tác nhân AI tự động trở thành xu hướng mới và bài toán bảo mật ngày càng nóng

Khi tác nhân AI tự động trở thành xu hướng mới và bài toán bảo mật ngày càng nóng

Từ một dự án mã nguồn mở được phát triển như “giải trí cuối tuần”, OpenClaw đã nhanh chóng trở thành hiện tượng toàn cầu trong lĩnh vực AI tác nhân (Agentic AI). Tuy nhiên, cùng với sự bùng nổ đó là hàng loạt cảnh báo về bảo mật, quyền riêng tư và quản trị doanh nghiệp.
Honor X7e ra mắt: Pin tới 7.500mAh, màn hình 120Hz, giá khoảng 6 triệu đồng

Honor X7e ra mắt: Pin tới 7.500mAh, màn hình 120Hz, giá khoảng 6 triệu đồng

Honor tiếp tục mở rộng danh mục smartphone phổ thông với Honor X7e - mẫu điện thoại nổi bật nhờ viên pin dung lượng lớn lên đến 7.500mAh, màn hình tần số quét 120Hz cùng giao diện Android 16 mới. Sản phẩm hướng tới người dùng cần một thiết bị bền bỉ, đáp ứng tốt các nhu cầu sử dụng hằng ngày với mức giá dễ tiếp cận.
Đầu tháng 6, sĩ tử Hà Nội đổ về Văn Miếu nhận xoài "Đăng khoa" cầu may

Đầu tháng 6, sĩ tử Hà Nội đổ về Văn Miếu nhận xoài "Đăng khoa" cầu may

Giữa mùa thi căng thẳng, hàng trăm sĩ tử đã tìm đến Văn Miếu - Quốc Tử Giám để nhận những trái xoài "Đăng khoa" được hái từ chính khuôn viên di tích. Không chỉ là món quà đặc biệt, mỗi trái xoài còn mang theo lời chúc thi cử hanh thông, học hành tấn tới giữa không gian lưu danh các bậc hiền tài của đất nước.
Thị trường chứng khoán ngày 8/6: Thị trường điều chỉnh trên diện rộng, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 8/6: Thị trường điều chỉnh trên diện rộng, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Nhà đầu tư đã chứng kiến một phiên giảm mạnh khi áp lực bán lan rộng trên hầu hết các nhóm ngành dưới tác động từ diễn biến tiêu cực của thị trường tài chính toàn cầu. VN Index đã mất gần 50 điểm và xuyên thủng mốc 1.800 điểm, dù vậy thanh khoản vẫn ở mức thấp và không xuất hiện hiện tượng bán tháo vẫn được xem là tín hiệu tích cực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/6/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/6/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh

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 9/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri
gao-doc