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
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh:HNN tăng cường kiểm tra việc giảm lãi suất; VietinBank quý I/2026 tăng trưởng mạnh mẽ; TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng cho nhân viên...
Dây chuyền hoàn thiện bề mặt tự động, giảm tới 90% thời gian lập trình

Dây chuyền hoàn thiện bề mặt tự động, giảm tới 90% thời gian lập trình

ABB Robotics vừa giới thiệu hệ thống hoàn thiện bề mặt tự động OmniVance mới, được thiết kế để hỗ trợ các doanh nghiệp tối ưu quy trình chà nhám và đánh bóng trong sản xuất công nghiệp. Theo ABB, giải pháp này có thể giúp giảm tới 90% thời gian lập trình nhờ phần mềm vận hành trực quan và khả năng tự động hóa linh hoạt.
Đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số là nhiệm vụ trọng tâm phát triển kinh tế số bền vững

Đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số là nhiệm vụ trọng tâm phát triển kinh tế số bền vững

Năm 2026, Hà Nội bố trí hơn 9.090 tỷ đồng cho lĩnh vực khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số; chuyển mạnh từ chi thường xuyên sang chi đầu tư phát triển.
Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội đã ký kết văn bản hợp tác quan trọng với các trường đại học uy tín của Liên bang Nga trong khuôn khổ Hội nghị Hiệu trưởng các trường đại học Việt Nam - Liên bang Nga lần thứ ba.
Công ty Cổ phần Pacific Land chuẩn bị xây dựng khu công nghệ cao sinh học hàng đầu khu vực

Công ty Cổ phần Pacific Land chuẩn bị xây dựng khu công nghệ cao sinh học hàng đầu khu vực

Trong nhiều năm tới, Hà Nội đặt mục tiêu đẩy mạnh đổi mới sáng tạo, ứng dụng khoa học - công nghệ và phát triển các ngành công nghiệp có giá trị gia tăng cao. Thành phố đặc biệt quan tâm tới các dự án công nghệ cao, công nghệ sinh học và các mô hình phát triển xanh, bền vững, có khả năng tạo động lực mới cho tăng trưởng kinh tế Thủ đô.
Nhà trường và doanh nghiệp kết hợp thúc đẩy phát triển công nghệ chế biến nông sản

Nhà trường và doanh nghiệp kết hợp thúc đẩy phát triển công nghệ chế biến nông sản

Mới đây, Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu thương mại Blue Ocean đã ký hợp tác Trường Hóa và Khoa học Sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội, nhằm phát triển công nghệ chế biến nông sản.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

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 24/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tăng năng lực phòng thủ trước rủi ro AI và hậu lượng tử

Tăng năng lực phòng thủ trước rủi ro AI và hậu lượng tử

Sự phát triển nhanh chóng của AI và công nghệ lượng tử trong tương lai gần, đang đặt ra những thách thức mới đối với các hệ thống bảo mật truyền thống. Nhiều phương thức mã hóa hiện nay có nguy cơ không còn bảo đảm an toàn trước năng lực xử lý của điện toán lượng tử.
Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đang lấy ý kiến đối với dự thảo Nghị định quy định chi tiết một số điều và hướng dẫn thi hành Nghị quyết số 28/2026/QH16 của Quốc hội về phát triển văn hóa Việt Nam. Trong đó, Bộ đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa.
Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Các doanh nghiệp công nghiệp trên thế giới đang đối mặt với một nghịch lý nguy hiểm: hệ thống có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu tuân thủ an ninh mạng nhưng vẫn dễ dàng bị tấn công và tê liệt vận hành. Những sự cố gần đây tại Maroc cho thấy khoảng cách ngày càng lớn giữa “tuân thủ quy định” và “khả năng phục hồi thực sự” của hạ tầng công nghiệp số.
vn-web
song-gia-tri