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
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

VN-Index đảo chiều tăng mạnh sau phiên rung lắc, với thanh khoản bùng nổ và xuất hiện tín hiệu kỹ thuật tích cực. Dù độ rộng thị trường chưa cải thiện, triển vọng hồi phục đang được củng cố, mở ra cơ hội gia tăng tỷ trọng cổ phiếu.
Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại chuyển mình mạnh mẽ dưới tác động của tự động hóa và chuyển đổi số, các trường đại học kỹ thuật đang đối mặt với một yêu cầu cấp thiết: đào tạo ra những sinh viên không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn có khả năng ứng dụng thực tiễn. Một ví dụ tiêu biểu là Đại học Kettering (Mỹ), nơi đang tiên phong trong việc đưa các hệ thống tự động hóa tiên tiến vào môi trường học tập thực hành, giúp sinh viên tiếp cận gần hơn với thực tế sản xuất.
Vinamilk báo lãi Quý I/2026 tăng 55% so với cùng kỳ, cổ tức tiền mặt tiếp tục duy trì mức cao

Vinamilk báo lãi Quý I/2026 tăng 55% so với cùng kỳ, cổ tức tiền mặt tiếp tục duy trì mức cao

Sáng ngày 22/4, Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam (Vinamilk – mã chứng khoán: VNM) đã tổ chức Đại hội đồng cổ đông (ĐHĐCĐ) thường niên năm 2026. Đại hội thông qua kế hoạch tăng trưởng ổn định, duy trì mức chi trả cổ tức ở mức cao và nền tảng phát triển trong giai đoạn mới.
PSI tăng tốc theo mô hình ngân hàng đầu tư, kỳ vọng lợi nhuận 2026 tăng hai chữ số

PSI tăng tốc theo mô hình ngân hàng đầu tư, kỳ vọng lợi nhuận 2026 tăng hai chữ số

Sau một năm 2025 vượt kế hoạch ấn tượng, Công ty Cổ phần Chứng khoán Dầu khí (PSI) đang bước vào giai đoạn tăng tốc mới với định hướng rõ ràng: phát triển theo mô hình ngân hàng đầu tư trong lĩnh vực công nghiệp năng lượng. Trọng tâm chiến lược là khai thác hiệu quả hệ sinh thái Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (PVN) và Ngân hàng PVcomBank, từ đó mở rộng quy mô hoạt động và nâng cao chất lượng tăng trưởng.
Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Với mục tiêu mở rộng thị trường, hệ thống phân phối sản phẩm và giới thiệu giải pháp truyền động trục chính hãng châu Âu, tối ưu tổng chi phí sở hữu (TCO) cho doanh nghiệp phía Bắc, mở rộng đối tác giao thương trong và ngoài nước; Công ty Đại Hồng Phát đã tham gia triển lãm Công Nghiệp và Sản xuất Việt Nam (VIMF Hải Phòng 2026) - một trong những sự kiện quy mô lớn, quy tụ khoảng hơn 300 gian hàng đến từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

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 23/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/04: Thị trường hồi phục nhờ lực kéo từ họ Vin

Thị trường chứng khoán ngày 22/04: Thị trường hồi phục nhờ lực kéo từ họ Vin

Trái ngược với nhịp điều chỉnh của phiên trước, thị trường hôm nay ghi nhận diễn biến hồi phục về cuối phiên khi lực cầu tập trung mạnh vào nhóm cổ phiếu họ Vin, đặc biệt là VIC. Dù VN Index tăng hơn 23 điểm và đóng cửa ở mức cao nhất phiên, bức tranh chung vẫn cho thấy trạng thái phân hóa mạnh, thanh khoản thấp và tâm lý giao dịch thận trọng trước kỳ nghỉ lễ.
Ông Đinh Quang Tuấn làm Tổng Biên tập Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo

Ông Đinh Quang Tuấn làm Tổng Biên tập Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo

Ngày 22/4, tại TP.HCM, Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo đã tổ chức lễ công bố và trao quyết định bổ nhiệm Tổng Biên tập đối với nhà báo Đinh Quang Tuấn.
Tuyển dụng kỹ sư tự động hoá

Tuyển dụng kỹ sư tự động hoá

Công ty Cổ phần Chế biến Thực phẩm Hoàng Sơn tuyển dụng kỹ sư tự động hoá
Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

VN-Index điều chỉnh nhẹ trong bối cảnh áp lực chốt lời gia tăng và độ rộng thị trường suy yếu. Khi chỉ số rung lắc tại vùng kháng cự cao, nhà đầu tư được khuyến nghị thận trọng hơn với các quyết định giải ngân mới.
vn-web
song-gia-tri