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
Từ bị động sang chủ động: Giải pháp nào cho bài toán an ninh mạng trong nhà máy?

Từ bị động sang chủ động: Giải pháp nào cho bài toán an ninh mạng trong nhà máy?

Trong bối cảnh hệ thống sản xuất ngày càng phức tạp và kết nối sâu rộng, việc giám sát liên tục các mối nguy an ninh mạng trở thành yêu cầu bắt buộc. Khi 60% doanh nghiệp thừa nhận gặp khó trong phát hiện sự cố kịp thời, các giải pháp giám sát chủ động đang được xem là “lá chắn” giúp bảo vệ hoạt động sản xuất và đảm bảo tuân thủ quy định.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/5: Nắm giữ danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/5: Nắm giữ danh mục

Thị trường được dự báo tiếp tục dao động tích lũy khi VN-Index chịu áp lực điều chỉnh từ nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn và khối ngoại duy trì bán ròng. Trong bối cảnh xu hướng chưa rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị giữ ổn định danh mục, hạn chế giao dịch ngắn hạn và chờ cơ hội giải ngân tại các vùng hỗ trợ phù hợp.
Logistics 2026: Phần mềm thông minh và chiến lược ứng phó khẩn cấp định hình chuỗi cung ứng

Logistics 2026: Phần mềm thông minh và chiến lược ứng phó khẩn cấp định hình chuỗi cung ứng

Sau giai đoạn chững lại trong việc lập kế hoạch tự động hóa suốt năm 2025, thị trường logistics đang dần phục hồi. Tuy nhiên, ngành này vẫn chưa quay trở lại trạng thái ổn định như trước đây. Nhu cầu thị trường tiếp tục phân tán và các doanh nghiệp phải đối mặt với một môi trường vận hành đầy biến động. Trong bối cảnh đó, các quyết định đầu tư đang chuyển sang hướng thận trọng hơn, ưu tiên hiệu quả nhanh, tính linh hoạt và khả năng chống chịu trước rủi ro.
HANNOVER MESSE 2026: Công nghệ mở lối cho tương lai cạnh tranh của ngành công nghiệp

HANNOVER MESSE 2026: Công nghệ mở lối cho tương lai cạnh tranh của ngành công nghiệp

Hội chợ công nghiệp hàng đầu thế giới HANNOVER MESSE 2026 một lần nữa khẳng định vai trò trung tâm trong việc định hình tương lai của ngành sản xuất toàn cầu. Trong bối cảnh kinh tế và địa chính trị nhiều biến động, sự kiện năm nay cho thấy ngành công nghiệp không chỉ đối mặt với thách thức mà còn chủ động đưa ra các giải pháp thực tiễn. Trí tuệ nhân tạo, tự động hóa và số hóa đang trở thành những công cụ then chốt giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả sản xuất và duy trì khả năng cạnh tranh.
Thị trường chứng khoán ngày 4/5: VN-Index  giằng co vùng đỉnh, áp lực chốt lời gia tăng

Thị trường chứng khoán ngày 4/5: VN-Index giằng co vùng đỉnh, áp lực chốt lời gia tăng

Phiên giao dịch ngày 4/5 ghi nhận diễn biến rung lắc mạnh khi chỉ số VN-Index tiếp tục kiểm định vùng đỉnh cũ thiết lập hồi tháng 2/2026 (1.860–1.900 điểm). Dù có thời điểm tăng điểm tích cực trong phiên sáng nhờ lực kéo từ nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, đặc biệt là ngân hàng, thị trường nhanh chóng chuyển sang trạng thái phân hóa và giằng co.
PVOIL tăng tốc đưa xăng E10 vào kinh doanh đại trà

PVOIL tăng tốc đưa xăng E10 vào kinh doanh đại trà

Chủ động đón đầu lộ trình phát triển nhiên liệu sinh học của Chính phủ, Tổng công ty Dầu Việt Nam - CTCP (PVOIL), đơn vị thành viên của Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam, đã hoàn tất toàn bộ công tác chuẩn bị về hạ tầng, nguồn cung và nhân lực, sẵn sàng triển khai kinh doanh xăng sinh học E10 trên toàn hệ thống từ giữa tháng 5/2026. Đây được xem là bước đi quan trọng, khẳng định vai trò tiên phong của doanh nghiệp trong chuyển dịch năng lượng xanh tại Việt Nam.
Lựa chọn bộ nguồn phù hợp cho điện công nghiệp

Lựa chọn bộ nguồn phù hợp cho điện công nghiệp

Việc lựa chọn bộ nguồn phù hợp đóng vai trò then chốt trong hệ thống điện công nghiệp, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và hiệu suất vận hành của toàn bộ thiết bị. Một bộ nguồn chất lượng cao giúp đảm bảo điện áp và dòng điện luôn ổn định, từ đó giảm thiểu nguy cơ hư hỏng cho máy móc và dây chuyền sản xuất.
Chiến lược quan hệ quốc tế

Chiến lược quan hệ quốc tế

Quan hệ quốc tế (IR) của một quốc gia định nghĩa các tương tác chính thức, chính sách đối ngoại và mối quan hệ của quốc gia đó với các quốc gia khác, các tổ chức quốc tế và các chủ thể phi nhà nước trong các lĩnh vực an ninh, thương mại và quan hệ đa phương. Quan hệ quốc tế tập trung vào việc nghiên cứu và quản lý quan hệ đối ngoại tổng thể, không chỉ dừng lại ở việc hợp tác với đối tác mà còn bao gồm quản lý, ứng phó và đối trọng với các đối tượng của quốc gia thông qua ngoại giao, chính sách đối ngoại và đàm phán, đồng thời tăng cường hội nhập quốc tế để thúc đẩy hợp tác kinh tế, chính trị và văn hóa. IR thực sự là công cụ chiến lược giúp giữ vững môi trường hòa bình, thu hút đầu tư, công nghệ và định hình luật chơi quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

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 5/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông mới đây chính thức công bố hệ thống nhận diện thương hiệu mới, đánh dấu bước ngoặt chiến lược sau gần 70 năm gắn bó với người tiêu dùng Việt. Đây đồng thời là tuyên ngôn chiến lược khởi đầu một chặng đường mới: Từ nhà sản xuất đèn và phích nước truyền thống, Rạng Đông tái định vị thành Doanh nghiệp công nghệ, cung cấp giải pháp thông minh - Xanh và bền vững, đáp ứng những nhu cầu mới của thị trường và người dùng.
vn-web
song-gia-tri