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
Đề xuất hỗ trợ 50% lãi suất vay, thí điểm 20 doanh nghiệp đổi mới công nghệ

Đề xuất hỗ trợ 50% lãi suất vay, thí điểm 20 doanh nghiệp đổi mới công nghệ

Ngày 10/7/2026, tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức Hội thảo lấy ý kiến về triển khai nhiệm vụ hỗ trợ lãi suất vay của Quỹ Đổi mới công nghệ quốc gia (NATIF). Đây là bước chuẩn bị quan trọng nhằm hoàn thiện cơ chế hỗ trợ doanh nghiệp đầu tư ứng dụng, chuyển giao và đổi mới công nghệ, góp phần thúc đẩy khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trở thành động lực phát triển kinh tế.
Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Sự kiện quy tụ hơn 200 thủ lĩnh, câu lạc bộ, đội, nhóm thiện nguyện từ khắp ba miền đất nước, đánh dấu chặng đường gần một thập kỷ bền bỉ kết nối yêu thương và chính thức ra mắt Mạng lưới Hội viên VNV hướng tới kỷ nguyên phát triển bền vững.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

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 13/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng là màn cỡ 27 inch, nhưng giá bán có thể chênh đáng kể vì khác độ phân giải, tấm nền, tần số quét, chân đế và cổng kết nối. Hiểu đúng các khoản “đáng trả thêm” sẽ giúp người mua chọn hợp nhu cầu hơn, tránh mua thiếu hoặc mua dư.
10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

Xe ô tô điện đang bước rất nhanh vào đời sống giao thông. Chúng êm hơn, ít bộ phận cơ khí chuyển động hơn, không có động cơ đốt trong, không cần thay dầu máy, không có ống xả, ly hợp hay hệ thống nhiên liệu phức tạp. Vì vậy, về nguyên lý, xe điện có thể giảm đáng kể nhiều hỏng hóc quen thuộc của xe xăng, xe dầu.
"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

Chuyển đổi số đang thúc đẩy các doanh nghiệp sản xuất đầu tư mạnh vào AI, IIoT, điện toán biên và mạng 5G riêng. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng rào cản lớn nhất không nằm ở công nghệ mà ở việc kết nối hai thế giới vốn hoạt động tách biệt: Công nghệ thông tin (IT) và Công nghệ vận hành (OT). Chỉ khi hai lĩnh vực này thực sự hội tụ, nhà máy thông minh mới có thể phát huy tối đa hiệu quả.
AutoTech Cafe kỳ 2: Kết nối hệ sinh thái tự động hóa - cơ khí - điện - IoT - AI hướng tới sản xuất thông minh

AutoTech Cafe kỳ 2: Kết nối hệ sinh thái tự động hóa - cơ khí - điện - IoT - AI hướng tới sản xuất thông minh

Trong bối cảnh chuyển đổi số và phát triển sản xuất thông minh đang trở thành xu hướng tất yếu của ngành công nghiệp, việc xây dựng hệ sinh thái kết nối giữa doanh nghiệp công nghệ, đơn vị tích hợp hệ thống, cơ sở đào tạo và các chuyên gia được xem là yếu tố quan trọng nhằm thúc đẩy đổi mới sáng tạo. Diễn đàn AutoTech Cafe kỳ 2, diễn ra ngày 11/7 tại TP. Hồ Chí Minh là không gian kết nối, chia sẻ các giải pháp mới trong lĩnh vực tự động hóa, cơ khí, điện, IoT và trí tuệ nhân tạo (AI), góp phần hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh trong kỷ nguyên sản xuất số.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: HDBank triển khai nhiều ưu đãi tài chính dành cho doanh nghiệp

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: HDBank triển khai nhiều ưu đãi tài chính dành cho doanh nghiệp

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: SACOMBANK bổ nhiệm ông Loic Faussier làm Tổng Giám đốc; HDBank triển khai nhiều ưu đãi tài chính dành cho doanh nghiệp; VPBank vào Top 10 doanh nghiệp xanh nhờ thúc đẩy tài chính bền vững...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/7/2026: Tuổi Mùi quý nhân nâng đỡ, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/7/2026: Tuổi Mùi quý nhân nâng đỡ, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 12/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
CHINT giới thiệu hệ sinh thái tự động hóa toàn diện, thúc đẩy sản xuất thông minh tại Việt Nam

CHINT giới thiệu hệ sinh thái tự động hóa toàn diện, thúc đẩy sản xuất thông minh tại Việt Nam

Trong bối cảnh chuyển đổi số và sản xuất thông minh đang trở thành động lực phát triển của ngành công nghiệp, ngày 10/7, tại Hà Nội, CHINT Global phối hợp cùng Công ty TNHH MTV Ngô Long Ân tổ chức Hội thảo "Tự động hóa Công nghiệp 2026", giới thiệu hệ sinh thái tự động hóa toàn diện và các giải pháp giúp doanh nghiệp tối ưu vận hành, nâng cao năng lực cạnh tranh trong kỷ nguyên số.
vn-web
song-gia-tri