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
Nhận định phiên giao dịch ngày 15/8: Đà tăng tiếp diễn nhưng áp lực chốt lời sẽ mạnh lên?

Nhận định phiên giao dịch ngày 15/8: Đà tăng tiếp diễn nhưng áp lực chốt lời sẽ mạnh lên?

Phiên giao dịch 14/8 ghi dấu ấn với nhóm ngân hàng và VN30 dẫn dắt, đưa VN Index tăng gần 30 điểm. Dù sắc xanh lan tỏa ở các cổ phiếu trụ, độ rộng thị trường vẫn nghiêng nhẹ về bên bán. Bước sang 15/8, kịch bản duy trì nhịp tăng vẫn được đánh giá cao, nhưng không loại trừ áp lực điều chỉnh kỹ thuật ở một số nhóm cổ phiếu đã tăng nóng.
Bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc: Giải pháp truyền dữ liệu và năng lượng không dây

Bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc: Giải pháp truyền dữ liệu và năng lượng không dây

Trong nỗ lực tối ưu hóa hệ thống tự động hóa công nghiệp, Phoenix Contact vừa giới thiệu bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc, cho phép truyền tải nguồn điện và dữ liệu không dây giữa các thiết bị IO-Link và hệ thống điều khiển mà không cần kết nối vật lý. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa các ứng dụng chuyển động trong nhà máy.
Tập đoàn CT Group với chiến lược phát triển 9 ngành công nghệ cao

Tập đoàn CT Group với chiến lược phát triển 9 ngành công nghệ cao

Mới đây, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã có buổi làm việc với các bộ, ngành, cơ quan liên quan và đại diện Tập đoàn CT Group về việc tham gia phát triển các sản phẩm công nghệ chiến lược và một số đề xuất, kiến nghị của Tập đoàn.
Kinh tế số, tăng trưởng xanh: Không thể thiếu nhân lực chất lượng cao

Kinh tế số, tăng trưởng xanh: Không thể thiếu nhân lực chất lượng cao

Đầu tư vào người lao động là nền tảng để hiện thực hóa mục tiêu số hóa, xanh hóa và nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia. Đầu tư cho người lao động hôm nay là cách tiết kiệm lớn nhất cho tương lai đòi hỏi cần có chuyển đổi cách nhìn nhận và đầu tư cho nguồn lực con người.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/8/2025: Tuổi Mão không mấy thuận lợi, tuổi Sửu gặp vận may

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/8/2025: Tuổi Mão không mấy thuận lợi, tuổi Sửu gặp vận may

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 15/8/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 14/8: Thị trường bật tăng mạnh, nhóm VN30 và cổ phiếu ngân hàng bùng nổ

Thị trường chứng khoán ngày 14/8: Thị trường bật tăng mạnh, nhóm VN30 và cổ phiếu ngân hàng bùng nổ

Phiên giao dịch 14/8 chứng kiến sự bùng nổ của nhóm ngân hàng và rổ VN30, giúp VN Index tăng hơn 29 điểm. Thanh khoản sụt nhẹ so với hôm qua, khối ngoại tiếp tục bán ròng mạnh nhưng không cản được đà hưng phấn của thị trường.
MB hợp tác đối tác Hàn Quốc ra mắt sàn giao dịch tài sản số đầu tiên tại Việt Nam

MB hợp tác đối tác Hàn Quốc ra mắt sàn giao dịch tài sản số đầu tiên tại Việt Nam

Ngày 12/8, Ngân hàng TMCP Quân đội (MB) đã ký Biên bản ghi nhớ (MOU) hợp tác kỹ thuật với Dunamu - đơn vị vận hành Upbit, nền tảng tiền điện tử lớn nhất Hàn Quốc.
Khoa Cơ - Điện Học Viện Nông nghiệp Việt Nam tuyển dụng giảng viên

Khoa Cơ - Điện Học Viện Nông nghiệp Việt Nam tuyển dụng giảng viên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam cần tuyển lao động hợp đồng làm việc tại khoa Cơ - Điện. Số lượng cụ thể như sau: 05 giảng viên, 03 trợ giảng.
Robot chữa cháy "make in Việt Nam" với nhiều tính năng vượt trội sẵn sàng triển khai diện rộng

Robot chữa cháy "make in Việt Nam" với nhiều tính năng vượt trội sẵn sàng triển khai diện rộng

Mới đây, Công ty Cổ phần Thiết bị chuyên dùng Việt Nam công bố phiên bản “Robot chữa cháy, cứu nạn, cứu hộ” sẵn sàng sử dụng trong thực tế. Sản phẩm do Công ty phối hợp với Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy và một số nhà khoa học nghiên cứu, thiết kế, chế tạo.
Bí quyết tăng cường khả năng phục hồi sản xuất trong thời kỳ biến động

Bí quyết tăng cường khả năng phục hồi sản xuất trong thời kỳ biến động

Bước vào năm 2025, ngành sản xuất toàn cầu đang đối mặt với áp lực chưa từng có. Chi phí đầu vào vẫn duy trì ở mức cao, trong khi tình trạng thiếu hụt nhân lực ngày càng nghiêm trọng với hơn 2,8 triệu lao động tay nghề cao rời khỏi lực lượng sản xuất do già hóa. Trong bối cảnh “làm nhiều hơn với ít hơn” trở thành khẩu hiệu chung, các nhà lãnh đạo ngành đang xem xét lại toàn bộ hoạt động, từ chuỗi cung ứng đến tự động hóa. Thế nhưng một lĩnh vực cốt lõi vẫn thường bị bỏ quên đó là bảo trì.
song-gia-tri