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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

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 2/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH và CN) vừa ban hành Quyết định số 2244/QĐ-BKHCN ngày 28/4/2026 công bố Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026.
Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Không đợi cơ chế hoàn thiện hay khi thị trường “chín muồi”, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) đã sớm “kích hoạt” việc xây dựng chuỗi cung ứng từ sản xuất, pha chế đến phân phối xăng sinh học E10.
Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu ngày càng biến động, các công ty cung cấp dịch vụ logistics bên thứ ba (3PL) đang tăng tốc đầu tư vào hệ thống kho bãi và công nghệ tự động hóa. Xu hướng này không chỉ phản ánh nhu cầu thị trường mà còn cho thấy cách ngành logistics đang chuyển mình sang mô hình vận hành dựa nhiều hơn vào công nghệ.
Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Tối ngày 29/4/2026, tại thành phố Đà Nẵng, Bộ Công an đã tổ chức lễ khai mạc chuỗi sự kiện “Tổ quốc bình yên”. Đây là hoạt động trọng điểm nhân dịp kỷ niệm 51 năm Ngày Giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước (30/4/1975 - 30/4/2026), và hướng tới kỷ niệm 80 năm Ngày truyền thống lực lượng An ninh nhân dân (12/7/1946 - 12/7/2026).
Phủ sóng 5G tại hàng trăm điểm lễ hội, du lịch dịp 30/4 - 1/5

Phủ sóng 5G tại hàng trăm điểm lễ hội, du lịch dịp 30/4 - 1/5

Lưu lượng dữ liệu dự kiến tăng tới 30% so với cùng kỳ, trong khi nhu cầu thoại tiếp tục giảm, đặt ra bài toán lớn cho hạ tầng viễn thông. Các nhà mạng đã đồng loạt nâng cấp mạng lưới, bổ sung trạm phát sóng và triển khai 5G để đáp ứng nhu cầu tăng cao.
Kỳ 4: Minh triết của những nhà sáng lập công nghệ

Kỳ 4: Minh triết của những nhà sáng lập công nghệ

Giữa những dòng mã vô hình và các thuật toán vận hành thế giới, lịch sử công nghệ không chỉ được viết bằng sản phẩm, mà còn bằng tư tưởng. Những nhà sáng lập vĩ đại của kỷ nguyên số đã để lại không chỉ doanh nghiệp, mà còn những mảnh minh triết, cô đọng, sắc lạnh và đầy tính tiên tri. Đó không phải là lời truyền cảm hứng dễ dãi, mà là kết tinh của thất bại, thử nghiệm và những quyết định mang tính sinh tử. Lần theo các phát ngôn ấy, ta bước vào một hành trình nhận biết - hiểu công nghệ, hiểu con người và hiểu chính quỹ đạo của thời đại dữ liệu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/5/2026: Tuổi Thân căng thẳng mệt mỏi, tuổi Sửu cải thiện sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/5/2026: Tuổi Thân căng thẳng mệt mỏi, tuổi Sửu cải thiện sức khỏe

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 1/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Chuẩn hóa tự động hóa: Lời giải cho ngành cấp thoát nước

Chuẩn hóa tự động hóa: Lời giải cho ngành cấp thoát nước

Trong lĩnh vực tự động hóa hệ thống cấp nước và xử lý nước thải đô thị, một vấn đề phổ biến mà nhiều đơn vị vận hành gặp phải là sự thiếu nhất quán trong mã lập trình điều khiển. Mặc dù các nhà máy và trạm bơm thường sử dụng những thiết bị tương tự nhau, mỗi dự án lại được lập trình theo cách riêng, dẫn đến khó khăn trong vận hành, bảo trì và đào tạo nhân sự. Một hướng tiếp cận mới dựa trên thư viện khối chức năng tiêu chuẩn hóa đang cho thấy khả năng giải quyết hiệu quả bài toán này.
Kỳ 3: Internet và quyền lực dữ liệu

Kỳ 3: Internet và quyền lực dữ liệu

Trong lịch sử văn minh, quyền lực từng thuộc về đất đai, rồi chuyển sang máy móc, và nay lặng lẽ hội tụ trong những dòng dữ liệu vô hình. Internet không chỉ là hạ tầng kết nối, mà đã trở thành một “không gian quyền lực” nơi mọi hành vi, cảm xúc và lựa chọn của con người đều được ghi nhận, phân tích và dự đoán. Ở đó, dữ liệu không còn là sản phẩm phụ của đời sống số, mà trở thành tài nguyên cốt lõi định hình kinh tế, chính trị và cả căn tính cá nhân. Những minh triết của thời đại vì thế không chỉ nói về công nghệ, mà soi chiếu cách quyền lực vận hành trong thế giới số.
vn-web
song-gia-tri