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)

ar
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

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 30/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Ngày 28/3, Trạng Nguyên Education đã phối hợp với các nhà trường cấp phổ thông trên toàn quốc tổ chức thi Chặng 4 (cấp Tỉnh) của Sân chơi Toán học Việt Nam - Vietnam Mathematical Festival (VNMF) cho 17.014 thí sinh.
Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Tập hợp những bài viết, bài phát biểu tiêu biểu của Tổng Bí thư Lê Duẩn, cuốn sách mới xuất bản nhân dịp kỷ niệm 95 năm Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh không chỉ mang giá trị lý luận sâu sắc mà còn là kim chỉ nam định hướng lý tưởng, hun đúc tinh thần xung kích, sáng tạo cho thanh niên trong bối cảnh hội nhập.
MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

Ngày 27/3, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) đã tổ chức MIS Innovation Day 2026 - Ngày hội sáng tạo Khoa học - Công nghệ & Văn hóa được mong đợi nhất trong năm, thu hút sự tham gia của đông đảo học sinh, phụ huynh và đối tác.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Nhiều ngân hàng tăng lãi suất huy động từ đầu tháng 3; Agribank tri ân khách hàng dịp kỷ niệm 38 năm thành lập...
‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội vừa tổ chức thành công Hội thảo “Nhà nước - Doanh nghiệp - Nhà trường chung tay đổi mới sáng tạo” nhằm tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa “3 Nhà”. Hội thảo là sự kiện có ý nghĩa đặc biệt nhân dịp kỷ niệm 3 năm thành lập Trường Vật liệu, hướng tới Kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

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 29/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Từ “bài học vượt khủng hoảng” đến khát vọng xây dựng những “cánh chim đầu đàn” trong nông nghiệp

Từ “bài học vượt khủng hoảng” đến khát vọng xây dựng những “cánh chim đầu đàn” trong nông nghiệp

Chia sẻ tại Hội nghị "Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp" ngày 27/3, bà Thái Hương - Chủ tịch Tập đoàn TH Group cho rằng, việc ứng dụng mạnh mẽ khoa học công nghệ, quản trị hiện đại và kinh tế xanh chính là chìa khóa giúp TH Group duy trì tăng trưởng hai con số trong bối cảnh nhiều biến động, đồng thời mở ra hướng đi bền vững cho nông nghiệp Việt Nam.
Petrovietnam đặt trọng tâm 3 trụ cột chiến lược cho tăng trưởng hai con số

Petrovietnam đặt trọng tâm 3 trụ cột chiến lược cho tăng trưởng hai con số

Tại Hội nghị “Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp” diễn ra ngày 27/3, đại diện Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) khẳng định quyết tâm đóng góp mạnh mẽ vào mục tiêu tăng trưởng hai con số của nền kinh tế.
Tổng Giám đốc BIDV đề xuất loạt giải pháp tháo gỡ điểm nghẽn, nâng cao năng lực hệ thống tài chính - ngân hàng

Tổng Giám đốc BIDV đề xuất loạt giải pháp tháo gỡ điểm nghẽn, nâng cao năng lực hệ thống tài chính - ngân hàng

Trong bối cảnh Chính phủ và Ngân hàng Nhà nước Việt Nam ban hành đồng bộ nhiều chính sách điều hành ngay từ đầu năm 2026, ông Lê Ngọc Lâm - Tổng Giám đốc Ngân hàng BIDV khẳng định hệ thống ngân hàng, đặc biệt là khối ngân hàng thương mại nhà nước, đang giữ vai trò trụ cột trong cung ứng vốn, ổn định vĩ mô và dẫn dắt nền kinh tế hướng tới mục tiêu tăng trưởng hai con số.
song-gia-tri