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
Hệ thống làm lạnh di động bất ngờ trở thành "chìa khóa" cho trung tâm dữ liệu AI trị giá hàng chục tỷ USD

Hệ thống làm lạnh di động bất ngờ trở thành "chìa khóa" cho trung tâm dữ liệu AI trị giá hàng chục tỷ USD

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang tạo ra nhu cầu khổng lồ về các trung tâm dữ liệu có mật độ tính toán cực cao. Điều ít người ngờ tới là những kinh nghiệm quen thuộc trong điều khiển hệ thống làm lạnh công nghiệp, HVAC hay trạm bơm lại đang trở thành lợi thế lớn để tham gia thị trường hạ tầng AI trị giá hàng chục tỷ USD.
Vinamilk duy trì sức mạnh thương hiệu trong nhóm cao nhất toàn cầu

Vinamilk duy trì sức mạnh thương hiệu trong nhóm cao nhất toàn cầu

Sáng ngày 2/7, Brand Finance đã công bố Bảng xếp hạng 100 thương hiệu giá trị nhất Việt Nam (Brand Finance Vietnam 100 2026). Vinamilk tiếp tục được xếp hạng AAA+, mức cao nhất trên thang đo sức mạnh thương hiệu và duy trì vị trí thứ 2 suốt 4 năm qua.
Người tiêu dùng có thể mua VinFast VF3 với giá dưới 200 triệu đồng

Người tiêu dùng có thể mua VinFast VF3 với giá dưới 200 triệu đồng

Với nhiều chương trình ưu đãi cộng gộp và ưu đãi trong tháng 7/2026, thời điểm này, người tiêu dùng có thể mua VF3 với giá chỉ 197,2 triệu đồng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/7: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/7: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

VN-Index tiếp tục dao động giằng co quanh vùng 1.860 điểm sau khi giảm nhẹ trong phiên 2/7. Dù xu hướng tăng ngắn hạn vẫn được duy trì, các công ty chứng khoán cho rằng áp lực bán đang gia tăng, vì vậy nhà đầu tư nên giữ tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, hạn chế mua đuổi và chờ tín hiệu rõ ràng hơn của thị trường.
Tặng voucher lên tới 80 triệu đồng cho người từng mua xe xăng từ đại lý VinFast

Tặng voucher lên tới 80 triệu đồng cho người từng mua xe xăng từ đại lý VinFast

Từ 2/7, VinFast tặng voucher trị giá lên tới 80 triệu đồng cho chủ xe từng mua xe xăng của hãng, hiện tại có nhu cầu chuyển đổi sang xe điện. Chương trình nhằm tri ân người tiêu dùng tiên phong sử dụng xe của hãng, đồng thời thúc đẩy xu hướng chuyển đổi xanh trong cộng đồng.
Thị trường chứng khoán ngày 2/7: VN Index gần như đi ngang, thanh khoản khớp lệnh tiếp tục suy yếu

Thị trường chứng khoán ngày 2/7: VN Index gần như đi ngang, thanh khoản khớp lệnh tiếp tục suy yếu

VN Index giảm nhẹ 0,86 điểm xuống còn 1.866,35 điểm. Dù thanh khoản HoSE đạt hơn 17,2 nghìn tỷ đồng, nhưng giao dịch thỏa thuận chiếm tỷ trọng lớn, cho thấy dòng tiền khớp lệnh vẫn thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/7/2026: Tuổi Tý gặp quý nhân, tuổi Thìn đón cơ hội tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/7/2026: Tuổi Tý gặp quý nhân, tuổi Thìn đón cơ hội tài lộc

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 3/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu 4 yêu cầu để Nghị quyết 57-NQ/TW thực chất hiệu quả hơn

Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu 4 yêu cầu để Nghị quyết 57-NQ/TW thực chất hiệu quả hơn

Sau một buổi chiều làm việc khẩn trương, nghiêm túc, Hội nghị toàn quốc sơ kết 1 năm 6 tháng thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW đã hoàn thành các nội dung đề ra. Hội nghị được kết nối trực tuyến với các bộ, ngành, địa phương và cấp xã trên cả nước, thể hiện quyết tâm lớn trong việc đưa nghị quyết vào cuộc sống, đến từng cơ quan, từng địa phương, từng đơn vị cơ sở, từng doanh nghiệp.
Trường Sơn Media bổ nhiệm Tổng Giám đốc mới, chính thức khởi động hành trình 10 năm “Bông hồng Quyền lực 2026”

Trường Sơn Media bổ nhiệm Tổng Giám đốc mới, chính thức khởi động hành trình 10 năm “Bông hồng Quyền lực 2026”

Chiều ngày 29/6/2026, tại ONL Luxury Studio (TP.HCM), Công ty Cổ phần Truyền thông Trường Sơn (Trường Sơn Media) đã trang trọng tổ chức Gala khởi động sự kiện kỷ niệm 10 năm Lễ tôn vinh Bông hồng Quyền lực (Empowering Women Award 2026). Sự kiện quy tụ gần 100 khách mời VIP là các lãnh đạo doanh nghiệp, nghệ sĩ và người nổi tiếng trong không gian ấm áp và tràn đầy cảm hứng.
Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội lấy điểm sàn tới 24 cho nhóm ngành "hot"

Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội lấy điểm sàn tới 24 cho nhóm ngành "hot"

Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội vừa công bố điểm sàn xét tuyển năm 2026. Trong đó, nhóm ngành Máy tính và Công nghệ thông tin, Kỹ thuật điện tử - viễn thông, Khoa học dữ liệu có điểm sàn cao nhất là 24, trong khi các ngành còn lại là 22 điểm.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc