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
Trang bị

Trang bị 'lá chắn tri thức' trước vấn nạn lừa đảo trực tuyến

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, kéo theo sự gia tăng của tội phạm mạng với những thủ đoạn lừa đảo trực tuyến ngày càng tinh vi. Trước thực trạng đó, cuốn sách "Nhận diện và phòng, chống lừa đảo trực tuyến" do Nhà xuất bản Chính trị quốc gia Sự thật xuất bản, phát hành đã cung cấp cái nhìn toàn diện về các hình thức tội phạm trên internet.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong điều hành giao thông

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong điều hành giao thông

Phó Thủ tướng Trần Hồng Hà ký Quyết định số 456/QĐ-TTg ngày 20/3/2026 phê duyệt Đề án “Xây dựng Trung tâm dữ liệu, quản lý, giám sát, xử lý vi phạm và điều hành giao thông giai đoạn 2026 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050” (Đề án).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/3/2026: Tuổi Sửu mất niềm tin, tuổi Thân tín hiệu tốt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/3/2026: Tuổi Sửu mất niềm tin, tuổi Thân tín hiệu tốt

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 22/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sức sáng tạo của học sinh Việt Nam bùng nổ qua 242 dự án nghiên cứu khoa học

Sức sáng tạo của học sinh Việt Nam bùng nổ qua 242 dự án nghiên cứu khoa học

Chiều 20/3, tại Đại học Phenikaa đã diễn ra lễ khai mạc Cuộc thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh THCS và THPT năm học 2025-2026. Sự kiện do Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) phối hợp với UBND TP. Hà Nội và Sở GDĐT Hà Nội tổ chức.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/3: VN Index đối mặt nguy cơ rung lắc mạnh đầu tuần

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/3: VN Index đối mặt nguy cơ rung lắc mạnh đầu tuần

Sau phiên lao dốc hơn 51 điểm ngày 20/3, VN Index đã lùi về 1.647,81 điểm và xuyên thủng vùng hỗ trợ MA200 trên đồ thị ngày. Diễn biến này khiến thị trường bước vào phiên 23/3 với áp lực tâm lý rất lớn, trong bối cảnh xu hướng ngắn hạn suy yếu rõ rệt và rủi ro call margin diện rộng.
Trí tuệ nhân tạo và vai trò tăng cường năng lực con người trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo và vai trò tăng cường năng lực con người trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang bước vào một giai đoạn phát triển mới, nơi các hệ thống không chỉ tạo nội dung mà còn có khả năng hành động. Sự xuất hiện của Agentic AI - hay trí tuệ nhân tạo tác nhân đang mở ra một bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực sản xuất, vượt xa những gì Generative AI từng mang lại.
Nike x Beats ra mắt tai nghe đo nhịp tim Powerbeats Pro 2

Nike x Beats ra mắt tai nghe đo nhịp tim Powerbeats Pro 2

Phiên bản Powerbeats Pro 2 Nike Special Edition tích hợp theo dõi sức khỏe ngay trên tai nghe, hướng tới người dùng yêu thể thao và vận động cường độ cao.
Thị trường chứng khoán ngày 20/3: VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về sát MA200 trong phiên cơ cấu quỹ

Thị trường chứng khoán ngày 20/3: VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về sát MA200 trong phiên cơ cấu quỹ

Phiên giao dịch diễn ra với đầy áp lực khi sắc đỏ lan rộng trên toàn thị trường ngay từ đầu phiên và gia tăng mạnh về cuối ngày, đặc biệt trong đợt cơ cấu danh mục của các quỹ ETF. VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về vùng đường MA200, trong bối cảnh khối ngoại bán ròng gần 1,9 nghìn tỷ đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/3/2026: Tuổi Tý thuận lợi, tuổi Thân hành xử bốc đồng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/3/2026: Tuổi Tý thuận lợi, tuổi Thân hành xử bốc đồng

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 21/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sàn Giao dịch Công nghệ TP. Hồ Chí Minh ra mắt phiên bản mới 2026

Sàn Giao dịch Công nghệ TP. Hồ Chí Minh ra mắt phiên bản mới 2026

Sàn Giao dịch Công nghệ phiên bản mới của TP. Hồ Chí Minh kỳ vọng sẽ thực sự phát huy giá trị vì là nơi gặp gỡ thực chất giữa nhu cầu đổi mới công nghệ từ doanh nghiệp và nguồn cung tri thức
song-gia-tri