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
Phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Lễ kỷ niệm 120 năm Ngày truyền thống Đại học Quốc gia Hà Nội

Phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Lễ kỷ niệm 120 năm Ngày truyền thống Đại học Quốc gia Hà Nội

Tạp chí Tự động hoá Ngày nay trân trọng giới thiệu Toàn văn phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Lễ kỷ niệm 120 năm Ngày truyền thống Đại học Quốc gia Hà Nội (16/5/1906 - 16/5/2026) và đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất, được tổ chức ngày 16/5.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/5/2026: Tuổi Tý may mắn và suôn sẻ, tuổi Tuất đụng độ tiểu nhân

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/5/2026: Tuổi Tý may mắn và suôn sẻ, tuổi Tuất đụng độ tiểu nhân

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 17/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Nhà máy thông minh ứng dụng AI như thế nào?

Nhà máy thông minh ứng dụng AI như thế nào?

Các bài toán về triển khai AI, kết hợp robot trong nhà máy thông minh hay ứng dụng thị giác máy vào kiểm tra chất lượng sản phẩm sẽ được thảo luận tại hội thảo trong khuôn khổ Techmart AI 2026 diễn ra ngày 18/5 tại Hà Nội.
Mỹ: Tăng trưởng sản xuất gấp bốn lần nhưng các nhà máy vẫn đứng ngoài cuộc

Mỹ: Tăng trưởng sản xuất gấp bốn lần nhưng các nhà máy vẫn đứng ngoài cuộc

Trí tuệ nhân tạo đang được xem là động lực của cuộc cách mạng công nghiệp mới, nhưng thực tế trong ngành sản xuất Mỹ lại cho thấy một bức tranh thận trọng hơn. Dù tỷ lệ ứng dụng AI đã tăng mạnh trong những năm gần đây, phần lớn doanh nghiệp sản xuất vẫn chưa sẵn sàng tích hợp công nghệ này vào dây chuyền vận hành.
Gắn đào tạo tiến sĩ với nhiệm vụ khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo

Gắn đào tạo tiến sĩ với nhiệm vụ khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo

Một trong những vấn đề cốt lõi trong dự thảo Nghị định mới nhất của Bộ GDĐT là lấy ý kiến của các cấp, các đơn vị đào tạo về việc phân bổ ngân sách, tự chủ tài chính và thúc đẩy đào tạo trình độ tiến sĩ, các ngành, nghề kỹ thuật then chốt, công nghệ chiến lược, công nghệ lõi đối với giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp,...
ETEK khởi động chương trình đào tạo kỹ sư tự động hóa chất lượng cho các trường nghề

ETEK khởi động chương trình đào tạo kỹ sư tự động hóa chất lượng cho các trường nghề

Ngày 16/5, tại Công ty Cổ phần Giải pháp tự động hóa ETEK (ETEK) đã diễn ra Lễ Khai giảng Chương trình đào tạo sinh viên Trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh về ngành Cơ điện tử tại doanh nghiệp. Đây là chương trình đào tạo thực tế dài hơi đầu tiên của ETEK dành cho sinh viên của một cơ sở đào tạo nghề, với mục tiêu phát triển nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao, đặc biệt nhân lực lĩnh vực tự động hóa cho công nghiệp hiện đại.
Hà Nội sắp diễn ra Techmart AI đầu tiên

Hà Nội sắp diễn ra Techmart AI đầu tiên

Diễn ra từ ngày 18-20/5 tại Hà Nội, Techmart chuyên ngành sản phẩm ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ quy tụ hơn 19 đơn vị với trên 40 sản phẩm, giải pháp công nghệ trong nhiều lĩnh vực như tự động hóa, robot, y tế, giáo dục và hành chính công.
Từ đào tạo đến nội địa hóa: Hướng đi cho ngành robot Việt Nam

Từ đào tạo đến nội địa hóa: Hướng đi cho ngành robot Việt Nam

Ngày 15/5/2026, tại Trường Cao đẳng Đà Nẵng, Hội Tự động hóa Đà Nẵng phối hợp cùng nhà trường, Chi hội Robot Việt Nam, Chi hội Giao thông Vận tải và Logistics tổ chức hội thảo với chủ đề “Robot thông minh, robot công nghiệp và robot tự hành”.
Công nghệ gene hứa hẹn nhiều tiềm năng trong hệ sinh thái đổi mới sáng tạo

Công nghệ gene hứa hẹn nhiều tiềm năng trong hệ sinh thái đổi mới sáng tạo

Ngày 14/5, tại Trung tâm Đổi mới sáng tạo Quốc gia (NIC) cơ sở Hòa Lạc, Phó Thủ tướng Chính phủ Hồ Quốc Dũng đã có buổi làm việc và khảo sát thực tế về tình hình phát triển hệ sinh thái công nghệ cao, đổi mới sáng tạo và các doanh nghiệp công nghệ chiến lược tại Việt Nam.
Biến dữ liệu thành lợi nhuận: Giá trị thực của bộ điều khiển van kỹ thuật số thông minh

Biến dữ liệu thành lợi nhuận: Giá trị thực của bộ điều khiển van kỹ thuật số thông minh

Trong kỷ nguyên số hóa công nghiệp, nhiều doanh nghiệp tin rằng càng thu thập được nhiều dữ liệu từ thiết bị thì càng tốt. Các hệ thống hiện đại có thể đo lường và truyền tải lượng dữ liệu khổng lồ từ dây chuyền sản xuất đến đội ngũ vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, thực tế cho thấy dữ liệu chỉ thật sự có giá trị khi được phân tích và chuyển hóa thành thông tin hữu ích giúp cải thiện hiệu quả sản xuất và tạo ra lợi nhuận.
vn-web
song-gia-tri