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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

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 19/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Năm thứ 3 liên tiếp được ghi nhận trong Fortune Southeast Asia 500 (Fortune SEA 500), Vinamilk lần nữa khẳng định sức mạnh của thương hiệu sữa Việt khi góp mặt trong danh sách vốn được thống lĩnh bởi các doanh nghiệp tài chính và năng lượng.
Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Tại World Dairy Innovation Awards 2026 (Giải thưởng Đổi mới sáng tạo ngành Sữa toàn cầu 2026) diễn ra trong khuôn khổ Hội nghị Sữa toàn cầu tại Barcelona (Tây Ban Nha), vượt qua nhiều tên tuổi lớn của ngành sữa thế giới, Vinamilk đã giành 5 giải thưởng từ 17 đề cử lọt vào vòng chung kết. Theo ông Richard Hall, Chủ tịch Global Dairy Congress và World Dairy Innovation Awards, đây là một kỳ tích chưa có tiền lệ trong suốt 20 năm tổ chức trao giải.
Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Gắn bó với Tạp chí Tự động hóa Ngày nay từ những ngày đầu, PGS.TS. Lê Hoài Quốc - Chủ tịch Hội Tự động hóa TP. Hồ Chí Minh cho rằng, giá trị lớn nhất của tạp chí là tạo dựng một diễn đàn chuyên môn nghiêm túc, nơi kết nối các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp cùng chung khát vọng phát triển công nghệ Việt Nam.
Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Nhân kỷ niệm 25 năm ngày thành lập Tạp chí Tự động hóa Ngày nay (TĐHNN), chúng ta cùng ôn lại một số kỷ niệm với người đã gắn bó tròn 10 năm ở chặng đường đầu tiên của Tạp chí - Nhà báo Nguyễn Tiến Dũng, Nguyên Phó Tổng biên tập từ 2001-2011.
TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

Ngày 17/6, chương trình “Thành phố Hồ Chí Minh Quantum - Ready 2026” đã diễn ra tại Trung tâm Khởi nghiệp sáng tạo TP.Hồ Chí Minh (SIHUB), quy tụ các nhà quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp, nhà đầu tư và cơ sở đào tạo trong nước, quốc tế. Đây không chỉ là diễn đàn trao đổi về công nghệ lượng tử, sự kiện còn đặt nền móng cho việc xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực và chuẩn bị năng lực sẵn sàng cho TP.Hồ Chí Minh trước những cơ hội và thách thức của kỷ nguyên hậu lượng tử.
Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu đang được tái cấu trúc mạnh mẽ dưới tác động của chuyển đổi số, chuyển đổi xanh và các biến động địa chính trị, TP.Hồ Chí Minh đứng trước yêu cầu cấp thiết phải đổi mới mô hình tăng trưởng. Diễn đàn “Công nghiệp 4.0 và Chuỗi cung ứng thông minh - Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh” diễn ra ngày 17/6/2026 tại WTC Expo (TP.Hồ Chí Minh) đã trở thành không gian đối thoại quan trọng giữa cơ quan quản lý, cộng đồng doanh nghiệp, các chuyên gia công nghệ và tổ chức nghề nghiệp nhằm tìm kiếm lời giải cho bài toán nâng cao năng lực cạnh tranh của thành phố trong giai đoạn mới.
Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Sau những chiếc taxi điện, chuyến buýt xanh và mạng sạc đang hiện hữu trên đường phố là một câu hỏi khó hơn, trong chiếc xe mang thương hiệu Việt, phần tri thức nào đã được tiếp nhận, phần năng lực nào đang hình thành? VinFast không bắt đầu như Tesla hay BYD. Hãng chọn cách hội tụ công nghệ toàn cầu thật nhanh, rồi tìm đường biến sự hội tụ ấy thành năng lực công nghiệp Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Phiên giao dịch ngày 17/6 khép lại với diễn biến rung lắc mạnh khi VN-Index giảm 1,74 điểm xuống 1.806,2 điểm, dù có thời điểm mất hơn 20 điểm trong phiên. Trong khi đó, HNX-Index và UPCoM-Index vẫn duy trì đà tăng, cho thấy dòng tiền tiếp tục vận động theo hướng phân hóa giữa các nhóm ngành.
Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Dù VN Index giảm nhẹ nhưng độ rộng thị trường lại nghiêng về sắc xanh. Dòng tiền có cải thiện nhưng áp lực bán mạnh từ khối ngoại, đặc biệt tại nhóm Vin, khiến chỉ số chưa thể bứt phá.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc