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
Ngày Chuyển đổi số quốc gia 2026: Lan tỏa các mô hình, giải pháp tạo giá trị mới từ chuyển đổi số

Ngày Chuyển đổi số quốc gia 2026: Lan tỏa các mô hình, giải pháp tạo giá trị mới từ chuyển đổi số

Với chủ đề "Từ kiến trúc, nền tảng, dữ liệu đến kết quả thực chất, nâng cao hiệu quả quản trị quốc gia", chuỗi sự kiện hưởng ứng Ngày Chuyển đổi số quốc gia năm 2026 diễn ra từ ngày 8-10/10 tại Trung tâm Triển lãm Quốc gia (VEC), Hà Nội, với nhiều hoạt động, diễn đàn và triển lãm chuyên sâu về chuyển đổi số, trí tuệ nhân tạo và đô thị thông minh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/10: Thận trọng, chưa quay lại vị thế mua ròng mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/10: Thận trọng, chưa quay lại vị thế mua ròng mới

VN-Index giảm phiên thứ hai liên tiếp khi áp lực bán lan rộng sang nhiều nhóm ngành, trong đó có các cổ phiếu vốn hóa lớn. Dù thanh khoản cải thiện, dòng tiền vẫn chưa cho thấy tín hiệu đủ mạnh để xác nhận khả năng đảo chiều. Nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục thận trọng, chưa vội quay lại vị thế mua mới.
LPBank thu về 1.000 tỷ đồng trái phiếu với lãi suất cao nhất từ trước đến nay

LPBank thu về 1.000 tỷ đồng trái phiếu với lãi suất cao nhất từ trước đến nay

Ngân hàng TMCP Lộc Phát Việt Nam (LPBank, mã: LPB) vừa huy động thành công 1.000 tỷ đồng từ kênh trái phiếu với lãi suất cao nhất từ trước đến nay, nâng tổng giá trị phát hành từ đầu năm đến nay lên hơn 13.000 tỷ đồng.
Masan Group sắp chi khoảng 10.000 tỷ đồng để tăng tỷ lệ sở hữu tại Masan Consumer

Masan Group sắp chi khoảng 10.000 tỷ đồng để tăng tỷ lệ sở hữu tại Masan Consumer

Masan Group có kế hoạch chi khoảng 10.000 tỷ đồng để mua thêm 73 triệu cổ phiếu MCH, qua đó nâng tỷ lệ nắm giữ tại Masan Consumer lên mức gần 75%, đánh dấu bước đi đầu tiên trong chiến lược tập trung vào mảng tiêu dùng.
Thị trường chứng khoán ngày 8/10: Thất bại trước mốc 1.760 điểm, VN Index quay đầu giảm mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 8/10: Thất bại trước mốc 1.760 điểm, VN Index quay đầu giảm mạnh

VN Index có thời điểm vượt 1.760 điểm nhưng không duy trì được đà tăng khi áp lực bán gia tăng trên diện rộng. Trong khi ngân hàng, chứng khoán và bất động sản suy yếu, dòng tiền lại tìm đến dầu khí, điện, phân bón và thủy sản.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/10/2026: Tuổi Thân đón cơ hội mới, tuổi Tỵ nên thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/10/2026: Tuổi Thân đón cơ hội mới, tuổi Tỵ nên thận trọng trong công việc

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 9/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
ArrowLinx: giải pháp truyền dữ liệu một chiều bằng phần cứng cho mạng OT

ArrowLinx: giải pháp truyền dữ liệu một chiều bằng phần cứng cho mạng OT

Nhà máy ngày nay không thể vận hành tách biệt hoàn toàn với bên ngoài. Số liệu sản xuất phải được đưa lên MES và ERP, nhật ký thiết bị phải về trung tâm giám sát an ninh, dữ liệu cảm biến phải lên nền tảng phân tích trên đám mây.
Từ 1/7/2027: Mọi trạm sạc xe điện phải tích hợp công nghệ cảnh báo và cô lập sự cố

Từ 1/7/2027: Mọi trạm sạc xe điện phải tích hợp công nghệ cảnh báo và cô lập sự cố

Bộ Công Thương vừa chính thức ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 32:2026/BCT, đặt ra những tiêu chuẩn khắt khe về công nghệ an toàn, khả năng tương thích điện từ và hệ thống điều khiển tự động đối với mạng lưới trạm sạc xe điện từ ngày 1/7/2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/10: Đứng ngoài quan sát, chưa vội quay lại vị thế mua ròng mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/10: Đứng ngoài quan sát, chưa vội quay lại vị thế mua ròng mới

VN-Index quay đầu giảm sau hai phiên hồi phục, trong khi thanh khoản tiếp tục suy yếu và dòng tiền chưa phát tín hiệu đủ mạnh để xác nhận xu hướng đảo chiều. Nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục đứng ngoài quan sát, chưa vội gia tăng vị thế mua mới.
100 đội xuất sắc bước vào vòng Chung khảo toàn quốc Cuộc thi AI Thực chiến 2026

100 đội xuất sắc bước vào vòng Chung khảo toàn quốc Cuộc thi AI Thực chiến 2026

Gần 1.000 đội thi đến từ 62 trường đại học, cao đẳng, THPT và gần 200 doanh nghiệp, tổ chức công nghệ tham gia Cuộc thi AI Thực chiến 2026. Top 100 đội xuất sắc đang bước vào vòng Chung khảo toàn quốc, hướng tới mục tiêu kiến tạo thế hệ nhân tài AI “đủ Đức - đủ Tài” cho Việt Nam.
master