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 5/11: Nhà đầu tư có thể giải ngân từng phần trong nhịp hồi phục

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/11: Nhà đầu tư có thể giải ngân từng phần trong nhịp hồi phục

Thị trường chứng khoán Việt Nam có phiên tăng mạnh ngày 4/11 khi VN-Index vượt mốc 1.650 điểm – mức cao nhất trong nhiều tháng, nhờ lực kéo từ nhóm chứng khoán và bất động sản. Dòng tiền bắt đáy quay trở lại cùng thanh khoản bùng nổ cho thấy tín hiệu hồi phục rõ rệt, mở ra cơ hội để nhà đầu tư có thể xem xét giải ngân từng phần trong các phiên tới.
NEO của 1X: Thêm một "đối thủ nặng ký" của Tesla Bot lộ diện

NEO của 1X: Thêm một "đối thủ nặng ký" của Tesla Bot lộ diện

Công ty 1X Technologies AS tuần này thông báo người tiêu dùng đã có thể đặt hàng trước NEO, mẫu robot hình người được thiết kế chuyên biệt để phục vụ trong các hộ gia đình.
Bảo tồn ngôi đình cổ 200 năm và tín ngưỡng thờ Đức Huyền Thiên Chân Vũ giữa lòng phố cổ Hà Nội

Bảo tồn ngôi đình cổ 200 năm và tín ngưỡng thờ Đức Huyền Thiên Chân Vũ giữa lòng phố cổ Hà Nội

Ngôi đình cổ Đông Thành - Quán Chân Thiên ở số 7 Hàng Vải, phường Hoàn Kiếm, Hà Nội, có niên đại khoảng 200 năm, là nơi thờ thờ Đức Huyền Thiên Chân Vũ (hay còn gọi là Huyền Thiên Trấn Vũ), một trong bốn vị thần trấn giữ kinh thành Thăng Long.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2025: Tuổi Dần có đường tài lộc, Tuổi Dậu có tinh thần cầu tiến

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2025: Tuổi Dần có đường tài lộc, Tuổi Dậu có tinh thần cầu tiến

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 05/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 4/11: Dòng tiền trở lại mạnh mẽ, VN-Index bật tăng hơn 35 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 4/11: Dòng tiền trở lại mạnh mẽ, VN-Index bật tăng hơn 35 điểm

Thị trường chứng khoán Việt Nam khép lại phiên 4/11 với cú đảo chiều ấn tượng: VN-Index từ mức giảm gần 17 điểm buổi sáng đã bật tăng tới 35 điểm khi đóng cửa, đạt gần 1.652 điểm – mức phục hồi mạnh nhất trong vòng một tháng.
VinFast ra mắt hai mẫu xe máy điện giá rẻ ZGoo và Flazz, hướng tới phổ cập di chuyển xanh

VinFast ra mắt hai mẫu xe máy điện giá rẻ ZGoo và Flazz, hướng tới phổ cập di chuyển xanh

VinFast tiếp tục mở rộng danh mục xe điện với hai mẫu hoàn toàn mới - ZGoo và Flazz. Với thiết kế gọn nhẹ, pin LFP an toàn và không cần bằng lái, hai dòng xe hướng đến nhóm khách hàng trẻ, góp phần thúc đẩy xu hướng di chuyển xanh tại Việt Nam.
Khi khoa học công nghệ là động lực tăng trưởng mới của doanh nghiệp

Khi khoa học công nghệ là động lực tăng trưởng mới của doanh nghiệp

Sự chuyển mình của doanh nghiệp Việt Nam trong kỷ nguyên số đang khẳng định một điều: khoa học công nghệ không còn là “công cụ hỗ trợ”, mà là động lực trung tâm cho mọi chiến lược tăng trưởng. Khi doanh nghiệp lấy nghiên cứu, đổi mới sáng tạo làm trục phát triển, họ không chỉ làm ra sản phẩm, mà kiến tạo năng lực cạnh tranh dài hạn. Tuy nhiên, hành trình khai thác trọn vẹn sức mạnh của khoa học - công nghệ vẫn đang có nhiều rào cản lớn.
RE100 và áp lực của doanh nghiệp toàn cầu

RE100 và áp lực của doanh nghiệp toàn cầu

RE100, sáng kiến toàn cầu do The Climate Group (Tổ chức Khí hậu toàn cầu) phối hợp cùng CDP (Carbon Disclosure Project) khởi xướng vào năm 2014 tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu ở New York, nhằm thúc đẩy các doanh nghiệp lớn trên thế giới chuyển sang sử dụng năng lượng sạch trong hoạt động sản xuất kinh doanh, giảm lượng khí thải carbon, giảm các rủi ro môi trường.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/11: Tìm các cổ phiếu vẫn giữ vững vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/11: Tìm các cổ phiếu vẫn giữ vững vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng

Trong bối cảnh xu hướng giảm chi phối, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư nên tập trung tìm kiếm những cổ phiếu vẫn giữ vững được các vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng để chuẩn bị cho cơ hội giải ngân khi thị trường cân bằng trở lại.
Bước tiến mới cho sản xuất y tế, điện tử và bán dẫn

Bước tiến mới cho sản xuất y tế, điện tử và bán dẫn

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất đang bước vào giai đoạn tự động hóa sâu rộng, yêu cầu về tốc độ đi kèm với độ chính xác tuyệt đối ngày càng trở nên cấp thiết. Nắm bắt nhu cầu đó, hãng công nghệ đo lường hàng đầu Thụy Sĩ Kistler vừa giới thiệu hệ thống nối tốc độ cao NCFQ 2166A - giải pháp đang chờ cấp bằng sáng chế, được đánh giá là có thể thu hẹp khoảng cách lâu nay giữa năng suất và chất lượng trong sản xuất.
song-gia-tri