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
An ninh dữ liệu trong kỷ nguyên AI: Tội phạm gia tăng mức độ “công nghiệp hóa”

An ninh dữ liệu trong kỷ nguyên AI: Tội phạm gia tăng mức độ “công nghiệp hóa”

Sự bùng nổ của AI, dữ liệu lớn và các công nghệ mới đang tạo ra những bước tiến vượt bậc. Tuy nhiên, chính các nền tảng này đang bị tội phạm công nghệ cao khai thác triệt để. Theo các chuyên gia, chúng ta phải xây dựng cơ chế bảo vệ xuyên suốt vòng đời của dữ liệu và kiểm soát chặt chẽ yếu tố con người - "mắt xích" dễ bị tổn thương nhất.
Petrovietnam đồng thuận cao trong quy trình giới thiệu nhân sự lãnh đạo chủ chốt

Petrovietnam đồng thuận cao trong quy trình giới thiệu nhân sự lãnh đạo chủ chốt

Ngày 24/4, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) đã tổ chức chuỗi hội nghị triển khai quy trình giới thiệu, kiện toàn nhân sự cấp cao, bao gồm các vị trí Thành viên Hội đồng Thành viên, Tổng Giám đốc và Phó Tổng Giám đốc. Quá trình diễn ra nghiêm túc, bài bản, ghi nhận sự thống nhất cao trong tập thể lãnh đạo đối với phương án nhân sự chủ chốt của Tập đoàn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2026: Tuổi Tý gặp khó khăn, tuổi Tỵ tin buồn tình cảm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2026: Tuổi Tý gặp khó khăn, tuổi Tỵ tin buồn tình cảm

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 26/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
AI công nghiệp: Những thiếu sót về sự sẵn sàng cho quyết định quy mô

AI công nghiệp: Những thiếu sót về sự sẵn sàng cho quyết định quy mô

Cisco vừa công bố báo cáo thường niên State of Industrial AI Report, cung cấp cái nhìn toàn diện về mức độ ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong các ngành công nghiệp trọng yếu như sản xuất, năng lượng và giao thông. Báo cáo cho thấy AI đang nhanh chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang triển khai thực tế trong môi trường vật lý, nơi các hệ thống có thể cảm nhận, phân tích và hành động trực tiếp.
Việt Nam - Hàn Quốc: Thúc đẩy hợp tác khoa học, công nghệ theo hướng thực chất, gắn với thực tiễn

Việt Nam - Hàn Quốc: Thúc đẩy hợp tác khoa học, công nghệ theo hướng thực chất, gắn với thực tiễn

Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Việt Nam của Tổng thống Hàn Quốc, Diễn đàn Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo Việt Nam - Hàn Quốc đã thống nhất nhiều định hướng hợp tác quan trọng theo hướng thực chất, gắn nghiên cứu với ứng dụng.
Đẩy mạnh hợp tác giáo dục, vun đắp nền tảng lâu dài quan hệ Việt - Trung

Đẩy mạnh hợp tác giáo dục, vun đắp nền tảng lâu dài quan hệ Việt - Trung

Chiều 22/4, tại Đại học Bách khoa Hà Nội, lãnh đạo nhà trường đã có buổi làm việc với đoàn đại biểu đến từ Đại học Thanh Hoa - một trong những trung tâm học thuật hàng đầu thế giới. Không dừng ở hoạt động giao lưu, cuộc gặp được xem là bước đi thực chất nhằm mở rộng hợp tác đào tạo, nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, góp phần làm sâu sắc hơn mối quan hệ giáo dục - khoa học giữa Việt Nam và Trung Quốc trong bối cảnh mới.
F88 bứt tốc lợi nhuận quý I/2026: Lãi trước thuế 303 tỷ đồng, ROE tiệm cận 38%

F88 bứt tốc lợi nhuận quý I/2026: Lãi trước thuế 303 tỷ đồng, ROE tiệm cận 38%

Ngày 23/4, tại Hà Nội, Công ty Cổ phần Đầu tư F88 công bố kết quả kinh doanh quý I với lợi nhuận trước thuế đạt 303 tỷ đồng, tăng 2,3 lần so với cùng kỳ và hoàn thành 27% kế hoạch năm. Đáng chú ý, hiệu quả sinh lời tiếp tục cải thiện khi ROE tăng lên 37,9%, nối dài đà tăng trưởng từ mức 34,4% của quý IV/2025.
Nâng cao vai trò nòng cốt Chi hội Nhà báo Tạp chí Tự động hóa Ngày nay trong phụng sự độc giả

Nâng cao vai trò nòng cốt Chi hội Nhà báo Tạp chí Tự động hóa Ngày nay trong phụng sự độc giả

Được sự đồng ý của Hội Nhà báo Việt Nam cùng Chi ủy và Ban Biên tập Tạp chí Tự động hóa Ngày nay, ngày 24/4, Chi hội Nhà báo Tạp chí Tự động hóa Ngày nay tổ chức Đại hội Chi hội lần thứ II (nhiệm kỳ 2026-2028). Đại hội nhằm tổng kết, đánh giá kết quả hoạt động trong nhiệm kỳ qua, đồng thời đề ra phương hướng, nhiệm vụ cho giai đoạn tới và bầu Ban Thư ký Chi hội nhiệm kỳ mới để tiếp tục dẫn dắt, phát triển Chi hội.
Eigen Engineering Agent: AI chuyên dụng tái định hình kỹ thuật tự động hóa công nghiệp

Eigen Engineering Agent: AI chuyên dụng tái định hình kỹ thuật tự động hóa công nghiệp

Siemens vừa chính thức giới thiệu Eigen Engineering Agent một nền tảng trí tuệ nhân tạo (AI) chuyên biệt cho lĩnh vực kỹ thuật tự động hóa, đánh dấu bước chuyển quan trọng từ AI “đưa ra gợi ý” sang AI có khả năng trực tiếp thực hiện công việc kỹ thuật. Sản phẩm hiện đã được cung cấp rộng rãi, hướng tới giải quyết bài toán thiếu hụt kỹ sư lành nghề và áp lực gia tăng trong chu kỳ phát triển công nghiệp.
Pharmacity - Boston Pharma hợp lực, mở rộng thị trường thuốc chuẩn châu Âu giá tốt

Pharmacity - Boston Pharma hợp lực, mở rộng thị trường thuốc chuẩn châu Âu giá tốt

Sự hợp lực giữa Pharmacity và Boston Pharma được kỳ vọng mở ra bước chuyển mới cho thị trường dược phẩm, khi các sản phẩm đạt chuẩn quốc tế, sản xuất theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt, sẽ được phân phối rộng rãi hơn với mức giá hợp lý, giúp người tiêu dùng Việt Nam tiếp cận thuốc chất lượng cao một cách dễ dàng và bền vững hơn.
vn-web
song-gia-tri