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
Việt Nam lần đầu vào Top 50 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu

Việt Nam lần đầu vào Top 50 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu

Theo Báo cáo Chỉ số Hệ sinh thái Khởi nghiệp Toàn cầu 2026 của StartupBlink, Việt Nam tăng 5 bậc, lên vị trí thứ 50 thế giới, mức xếp hạng cao nhất từ trước đến nay. TP.Hồ Chí Minh cũng lần đầu lọt Top 100 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu.
Giải mã “bộ gen” của nhà chế tác bất động sản Tân Hoàng Minh

Giải mã “bộ gen” của nhà chế tác bất động sản Tân Hoàng Minh

Để trở thành “nhà chế tác bất động sản”, Tân Hoàng Minh phải sở hữu một “bộ gen” khác biệt và nhất quán để theo đuổi những chuẩn mực mà số đông khó chạm tới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/5: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/5: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu

Sau phiên rung lắc mạnh khi VN-Index có lúc mất hơn 50 điểm và thủng mốc 1.900 điểm, lực cầu bắt đáy đã giúp thị trường hồi phục vào cuối phiên 20/5. Các chuyên gia cho rằng thị trường có thể tiếp tục tích lũy trong ngắn hạn và nhà đầu tư nên tận dụng những nhịp điều chỉnh để gia tăng tỷ trọng ở các cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt và triển vọng tăng trưởng tích cực.
Startup Hà Lan phát triển hệ thống AI phân loại pin trong rác thải sinh hoạt

Startup Hà Lan phát triển hệ thống AI phân loại pin trong rác thải sinh hoạt

Startup tự động hóa tái chế của Hà Lan inSystem.io cho biết đã phát triển hệ thống phân loại sử dụng AI có khả năng tách pin thải bỏ khỏi dòng rác sinh hoạt ở quy mô công nghiệp, nhằm giải quyết bài toán mà các cơ sở tái chế gặp khó khăn trong nhiều thập kỷ.
Khoa học, công nghệ là

Khoa học, công nghệ là 'chìa khóa' chuyển đổi mô hình tăng trưởng nông nghiệp

Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Trịnh Việt Hùng nhấn mạnh cần đổi mới mạnh mẽ tư duy kiến tạo nông nghiệp, hướng tới tạo ra các sản phẩm cụ thể, mang lại giá trị thực chất, góp phần thúc đẩy phát triển đất nước theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW.
Thị trường chứng khoán ngày 20/5: VN-Index lội ngược dòng cuối phiên sau khi mất hơn 50 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 20/5: VN-Index lội ngược dòng cuối phiên sau khi mất hơn 50 điểm

Thị trường chứng khoán phiên 20/5 ghi nhận diễn biến giằng co và biến động mạnh khi VN-Index có thời điểm giảm sâu hơn 50 điểm do áp lực bán tháo lan rộng ở nhóm bất động sản, chứng khoán và ngân hàng. Tuy nhiên, lực cầu bắt đáy xuất hiện vào cuối phiên đã giúp chỉ số đảo chiều ngoạn mục và đóng cửa trong sắc xanh nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/5/2026: Tuổi Mão kinh doanh lộc lá, tuổi Dậu dễ xảy ra tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/5/2026: Tuổi Mão kinh doanh lộc lá, tuổi Dậu dễ xảy ra tranh cãi

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 21/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ardingly College và MB Bank ra mắt giải pháp tài chính - giáo dục “World Ready” tại Việt Nam

Ardingly College và MB Bank ra mắt giải pháp tài chính - giáo dục “World Ready” tại Việt Nam

Giải pháp liên kết giữa giáo dục và tài chính được kỳ vọng hỗ trợ phụ huynh chủ động hoạch định chi phí học tập quốc tế dài hạn, đồng thời bảo toàn nguồn vốn đầu tư giáo dục cho con em trong bối cảnh chi phí đào tạo toàn cầu liên tục gia tăng.
VSSPE 2026: Trường hè Điện tử công suất trở lại với chủ đề nóng về xe điện và robot

VSSPE 2026: Trường hè Điện tử công suất trở lại với chủ đề nóng về xe điện và robot

Tiếp nối thành công của Trường hè Điện tử công suất Việt Nam lần thứ nhất năm 2024, Trường hè Điện tử công suất Việt Nam 2026 (Vietnam Summer School of Power Electronics 2026 - VSSPE 2026) sẽ chính thức diễn ra từ ngày 26 đến 28/8/2026 tại Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh với chủ đề: “Điện tử công suất trong Điện hóa giao thông và Robot”.
Bổ nhiệm ông Lê Mạnh Cường làm Tổng Giám đốc Petrovietnam

Bổ nhiệm ông Lê Mạnh Cường làm Tổng Giám đốc Petrovietnam

Hội đồng Thành viên Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) vừa có quyết định bổ nhiệm ông Lê Mạnh Cường, Thành viên Hội đồng Thành viên, nguyên Phó Tổng Giám đốc Petrovietnam làm Tổng Giám đốc Petrovietnam.
vn-web
song-gia-tri