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
Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, việc phát hiện sớm và giám sát liên tục hệ thống sản xuất trở thành yếu tố then chốt giúp doanh nghiệp hạn chế rủi ro và tránh gián đoạn vận hành. Các giải pháp tích hợp giữa giám sát lưu lượng, phân tích dữ liệu và trực quan hóa đang mở ra hướng tiếp cận chủ động hơn cho an ninh mạng công nghiệp.
Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Ngày 6/5, Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) phối hợp cùng Xuân Cầu Holdings và Selex Motors tổ chức Lễ công bố thành lập Công ty Cổ phần Hạ tầng Năng lượng Xanh Việt Nam. Sự kiện đánh dấu bước đi chiến lược của Petrolimex trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh và mở rộng sang lĩnh vực năng lượng cho giao thông điện tại Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Sau phiên tăng điểm tích cực ngày 7/5 với sự dẫn dắt của nhóm ngân hàng, chứng khoán và bất động sản, thị trường chứng khoán bước vào phiên giao dịch ngày 8/5 trong tâm thế khá lạc quan. Dòng tiền đang có dấu hiệu cải thiện rõ nét, giúp VN-Index duy trì xu hướng đi lên và tiếp tục thử thách vùng kháng cự quanh 1.930 điểm.
Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Công nghệ pin nhiên liệu than trực tiếp (ZC-DCFC) biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂ đang được Trung Quốc nghiên cứu và công bố vào tháng 4/2026 đã tạo tiếng vang lớn.
LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

Sở hữu tấm nền Tandem OLED thế hệ mới cùng khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ hiển thị, LG UltraGear 32GX870B hướng đến định nghĩa lại trải nghiệm gaming cao cấp với độ sáng vượt trội và loạt tính năng tối ưu cho thi đấu chuyên nghiệp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

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 8/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 07/5: Ánh hào quang “đỉnh lịch sử” che khuất sắc đỏ thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 07/5: Ánh hào quang “đỉnh lịch sử” che khuất sắc đỏ thị trường

Chỉ số VN Index bứt phá lên 1.909,01 điểm, lập đỉnh lịch sử mới cho thị trường, nhưng phía sau “hào quang” đó là một phiên phân hóa mạnh, khi dòng tiền chỉ tập trung kéo cổ phiếu trụ và nhiều nhóm ngành đồng loạt suy yếu.
Intel và Outsight hợp tác đưa trí tuệ không gian 3D và AI vật lý vào hạ tầng doanh nghiệp

Intel và Outsight hợp tác đưa trí tuệ không gian 3D và AI vật lý vào hạ tầng doanh nghiệp

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo đang mở rộng từ thế giới số sang môi trường vật lý, Intel và Outsight vừa công bố một thỏa thuận hợp tác chiến lược nhằm thúc đẩy triển khai các giải pháp AI vật lý (Physical AI) trong môi trường doanh nghiệp. Sự hợp tác này hướng tới việc cung cấp các hệ thống giám sát và phân tích chuyển động của con người, phương tiện và robot theo thời gian thực, giúp các tổ chức tối ưu hóa hoạt động và nâng cao khả năng ra quyết định tại biên mạng (edge).
Nâng cao hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân qua SCA 2026

Nâng cao hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân qua SCA 2026

Diễn ra từ ngày 6 - 8/5/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, Diễn đàn và Triển lãm Quốc tế Đô thị thông minh Châu Á tại Việt Nam - SMART CITY ASIA 2026 (SCA 2026) sẽ góp phần thúc đẩy hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân tại các tỉnh, thành phố của Việt Nam.
Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Lần đầu tiên Bệnh viện 19-8 (Bộ Công an) thực hiện thành công một ca u lympho ác tính hiếm gặp, tiên lượng nặng đã được điều trị thành công nhờ kỹ thuật ghép tế bào gốc tự thân - quy trình y sinh phức tạp đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ từ hóa trị liều cao, thu thập, bảo quản tế bào đến vận hành môi trường vô trùng tuyệt đối. Thành công này không chỉ cứu sống người bệnh mà còn cho thấy bước tiến trong việc làm chủ các “hệ thống công nghệ điều trị tích hợp” tại Việt Nam.
vn-web
song-gia-tri