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
Thực tế tăng cường - khoản đầu tư chiến lược của ngành sản xuất hiện đại

Thực tế tăng cường - khoản đầu tư chiến lược của ngành sản xuất hiện đại

Trong nhiều năm, thực tế tăng cường (AR) thường được nhắc đến như một công nghệ tương lai, gắn liền với giải trí và tiêu dùng. Tuy nhiên, trong sản xuất, AR đang chứng minh giá trị vượt xa những lời quảng bá, trở thành công cụ mang lại lợi tức đầu tư (ROI) rõ rệt.
ASEAN công nhận Việt Nam có 3 Công viên Di sản ASEAN và 2 thành phố môi trường bền vững

ASEAN công nhận Việt Nam có 3 Công viên Di sản ASEAN và 2 thành phố môi trường bền vững

Trong khuôn khổ Hội nghị Bộ trưởng Môi trường ASEAN lần thứ 18 (AMME-18) được tổ chức tại Malaysia, các đại biểu đã thông qua 6 Công viên Di sản ASEAN mới, nâng tổng số công viên trong diện bảo tồn của khối lên 69. Trong đó, Việt Nam có 3 vườn quốc gia được công nhận trong sự kiện lần này, đó là Vườn quốc gia Pù Mát (Nghệ An), Khu bảo tồn Văn hóa và Thiên nhiên Đồng Nai, Vườn quốc gia Xuân Thủy (Ninh Bình).
Việt Nam khẳng định cam kết Net Zero 2050, thúc đẩy hợp tác khu vực vì một tương lai xanh bền vững

Việt Nam khẳng định cam kết Net Zero 2050, thúc đẩy hợp tác khu vực vì một tương lai xanh bền vững

Hội nghị Bộ trưởng Môi trường ASEAN lần thứ 18 (AMME-18) và các hội nghị liên quan diễn ra tại Trung tâm Hội nghị Quốc tế Langkawi (LICC), Malaysia. ASEAN thống nhất hành động ứng phó biến đổi khí hậu; trong khi đó, Việt Nam khẳng định cam kết Net Zero 2050, thúc đẩy hợp tác khu vực vì một tương lai xanh bền vững.
Trường Tiểu học Quang Trung đón năm học mới, mỗi ngày đi học là một ngày vui

Trường Tiểu học Quang Trung đón năm học mới, mỗi ngày đi học là một ngày vui

Trường Tiểu học Quang Trung, Đống Đa, Hà Nội vừa long trọng tổ chức Lễ khai giảng năm học 2025-2026, đón chào các em học sinh lớp 1, hòa cùng không khí hân hoan của cả nước nhân dịp Kỷ niệm 80 năm ngày Quốc khánh Việt Nam và Kỷ niệm 80 năm ngày thành lập Bộ GDĐT.
Việt Nam - Hokkaido, kết nối công nghệ, phát triển nguồn nhân lực trẻ trong nông nghiệp

Việt Nam - Hokkaido, kết nối công nghệ, phát triển nguồn nhân lực trẻ trong nông nghiệp

Chiều 5/9, trong chuyến công tác tại Nhật Bản, Quyền Bộ trưởng Trần Đức Thắng, Bộ Nông nghiệp và Môi trường đã gặp và làm việc với Phó Thống đốc Hokkaido Mitsuhashi Tsuyoshi, kết nối công nghệ tiên tiến và phát triển nguồn nhân lực trẻ trong lĩnh vực nông nghiệp giữa 2 nước.
Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Ninh Phạm Đức Ấn được giới thiệu bầu làm Chủ tịch UBND TP Đà Nẵng

Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Ninh Phạm Đức Ấn được giới thiệu bầu làm Chủ tịch UBND TP Đà Nẵng

Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Ninh Phạm Đức Ấn vừa được Ban Bí thư điều động chỉ định giữ chức Phó Bí thư Thành ủy Đà Nẵng, giới thiệu để bầu giữ chức Chủ tịch UBND TP Đà Nẵng, quyết định vừa được công bố tại TP Đà Nẵng vào chiều 6/9.
Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam hướng tới vị thế trung tâm nghiên cứu hàng đầu khu vực

Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam hướng tới vị thế trung tâm nghiên cứu hàng đầu khu vực

Sau 50 năm hình thành và phát triển, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đặt sứ mệnh mới: làm chủ công nghệ hạt nhân, đẩy mạnh chuyển đổi số và khẳng định vai trò trung tâm nghiên cứu hàng đầu Việt Nam, hướng tới vị thế quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/9/2025: Tuổi Hợi chú ý sức khỏe, tuổi Mùi kiếm thêm thu nhập

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/9/2025: Tuổi Hợi chú ý sức khỏe, tuổi Mùi kiếm thêm thu nhập

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 7/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khi robot trở thành "thức ăn" cho robot khác

Khi robot trở thành "thức ăn" cho robot khác

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Columbia (New York) đã chế tạo một loại robot có thể sinh trưởng và tự phục hồi bằng cách tiêu thụ các robot khác.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank ghi dấu ấn tại Triển lãm thành tựu 80 năm đất nước

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank ghi dấu ấn tại Triển lãm thành tựu 80 năm đất nước

Tuần qua, nhân dịp "Triển lãm thành tựu đất nước 80 năm Hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc" nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm hưởng ứng, mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: MB đón nhận Huân chương Bảo vệ Tổ quốc hạng Nhất; Techcombank đồng hành cùng VNeID; Agribank ghi dấu ấn tại Triển lãm thành tựu 80 năm đất nước...
song-gia-tri