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)

vaa
Tin bài khác
Bộ GDĐT nâng cao chất lượng hướng nghiệp, phân luồng trong các cơ sở giáo dục

Bộ GDĐT nâng cao chất lượng hướng nghiệp, phân luồng trong các cơ sở giáo dục

Bộ GDĐT và Hội Cựu giáo chức cơ quan Bộ vừa tổ chức thành công Hội thảo “Giải pháp nâng cao chất lượng giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồn trong các cơ sở giáo dục phổ thông”.
Bộ SGK ‘Kết nối tri thức với cuộc sống’ được sử dụng trên toàn quốc từ năm học 2026-2027

Bộ SGK ‘Kết nối tri thức với cuộc sống’ được sử dụng trên toàn quốc từ năm học 2026-2027

Bộ GDĐT vừa ban hành Quyết định số 3588/QĐ-BGDĐT về bộ sách giáo khoa (SGK) giáo dục phổ thông sử dụng thống nhất toàn quốc. Theo đó, bộ sách giáo khoa “Kết nối tri thức với cuộc sống” của NXB Giáo dục Việt Nam được chọn sử dụng trên toàn quốc, từ năm học 2026-2027.
5 loại công nghệ định hình thế giới 2025

5 loại công nghệ định hình thế giới 2025

Khép lại năm 2025, khi thế giới bước qua một chu kỳ biến động sâu sắc về kinh tế, địa chính trị và khí hậu, công nghệ không còn đứng ở vai trò hỗ trợ, mà đã trở thành lực dẫn đường cho tăng trưởng, ổn định và tái cấu trúc xã hội. Từ góc nhìn kỹ trị và quản trị, tòa soạn Tự động hóa Ngày nay lựa chọn 5 công nghệ tiêu biểu nhất năm qua, những công nghệ đã bước ra khỏi phòng thí nghiệm, đi vào đời sống, tạo ra giá trị thực, bền và rộng cho nhân loại.
Bộ KH&CN đặt mục tiêu 89.000 doanh nghiệp công nghệ số vào năm 2026

Bộ KH&CN đặt mục tiêu 89.000 doanh nghiệp công nghệ số vào năm 2026

Chiều 31/12, tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức họp báo cung cấp thông tin tới các cơ quan báo chí về kết quả hoạt động năm 2025 của ngành KH&CN và một số nhiệm vụ trọng tâm năm 2026.
Bà Lâm Thị Phương Thanh làm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL

Bà Lâm Thị Phương Thanh làm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL

Thủ tướng Chính phủ có các Quyết định về việc tiếp nhận, bổ nhiệm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL; phê chuẩn kết quả bầu chức vụ Phó Chủ tịch UBND tỉnh Điện Biên.
Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh có tân Phó giám đốc

Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh có tân Phó giám đốc

Thứ trưởng Thường trực Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch Lê Hải Bình giữ chức Phó Giám đốc Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh, theo quyết định của Bộ Chính trị.
Đại học Bách khoa Hà Nội có thêm 3 Giáo sư và 27 Phó giáo sư

Đại học Bách khoa Hà Nội có thêm 3 Giáo sư và 27 Phó giáo sư

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa trao các Quyết định bổ nhiệm Giáo sư, Phó giáo sư năm 2025 cho 30 nhà khoa học của Nhà trường, trong đó có 3 tân Giáo sư: GS. Phạm Văn Sáng (ngành Động lực), GS. Huỳnh Thị Thanh Bình (ngành Công nghệ thông tin) và GS. Nghiêm Trung Dũng (ngành Hóa học).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/1/2026: Tuổi Ngọ vận trình giảm sút, tuổi Hợi thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/1/2026: Tuổi Ngọ vận trình giảm sút, tuổi Hợi thuận lợi

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 1/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
VN-Index kết thúc năm 2025 tại 1.784 điểm, tăng mạnh nhất 8 năm

VN-Index kết thúc năm 2025 tại 1.784 điểm, tăng mạnh nhất 8 năm

Thị trường chứng khoán Việt Nam kết thúc năm 2025 bằng phiên tăng điểm thứ ba liên tiếp, đưa VN-Index chốt phiên cuối năm tại 1.784 điểm. Với mức tăng hơn 40% trong cả năm, đây được xem là giai đoạn tăng trưởng tích cực nhất của thị trường kể từ năm 2017.
Trình diễn công nghệ

Trình diễn công nghệ 'xem được, chạm được, kiểm chứng được' tại Make in Vietnam 2025

Trong khuôn khổ Diễn đàn Make in Vietnam 2025 do Bộ KH&CN tổ chức chiều 30/12 tại Trung tâm Hội nghị VinPalace Cổ Loa (xã Đông Anh, TP. Hà Nội) đã diễn ra hoạt động trình diễn công nghệ theo các kịch bản thực tế.
song-gia-tri