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
Camera AI: Bước chuyển mình thành "lá chắn" an toàn cho nhà máy thông minh

Camera AI: Bước chuyển mình thành "lá chắn" an toàn cho nhà máy thông minh

Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo (AI), thị giác máy tính và hạ tầng IoT đang đưa hệ thống camera IP vượt ra khỏi vai trò giám sát truyền thống để trở thành một phần của hệ thống an toàn công nghiệp. Tuy nhiên, để những giải pháp này đáp ứng các tiêu chuẩn bảo hiểm và quy định khắt khe, doanh nghiệp cần nhiều hơn một thuật toán AI - đó là một nền tảng quản trị vận hành có khả năng giám sát và đảm bảo dịch vụ liên tục.
Hải Anh JSC tuyển dụng Kỹ sư Điện – Tự động hóa

Hải Anh JSC tuyển dụng Kỹ sư Điện – Tự động hóa

Công Ty Cổ phần thương mại Kỹ thuật Hải Anh (HẢI ANH JSC) đang tuyển dụng Kỹ sư Điện - Tự động hóa làm việc tại Nhà máy Nova Energy - Khu Công nghệ cao Hòa Lạc, Hà Nội.
Cơ chế, chính sách bảo tồn, phát huy văn hóa truyền thống các dân tộc thiểu số

Cơ chế, chính sách bảo tồn, phát huy văn hóa truyền thống các dân tộc thiểu số

Chính phủ ban hành Nghị định số 269/2026/NĐ-CP quy định một số cơ chế, chính sách bảo tồn và phát huy văn hóa truyền thống các dân tộc thiểu số.
Nhận định phiên giao dịch ngày 10/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro

Nhận định phiên giao dịch ngày 10/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro

Sau hai phiên phục hồi liên tiếp, thị trường chứng khoán đã quay đầu điều chỉnh trong phiên 9/7 khi áp lực chốt lời gia tăng. Các công ty chứng khoán cho rằng xu hướng điều chỉnh ngắn hạn vẫn chưa kết thúc, nhà đầu tư nên ưu tiên quản trị rủi ro và chờ tín hiệu rõ ràng hơn trước khi giải ngân.
Bộ ngắt mạch Power Defense™ giảm nguy cơ xảy ra phóng điện hồ quang

Bộ ngắt mạch Power Defense™ giảm nguy cơ xảy ra phóng điện hồ quang

Dòng sản phẩm cầu dao tự động vỏ đúc Eaton Power Defense giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm nguy cơ xảy ra sự cố phóng điện hồ quang.
Thị trường chứng khoán ngày 9/7: VN Index giảm 13 điểm, dầu khí trở thành điểm sáng hiếm hoi

Thị trường chứng khoán ngày 9/7: VN Index giảm 13 điểm, dầu khí trở thành điểm sáng hiếm hoi

Áp lực chốt lời lan rộng khiến VN Index quay đầu giảm 13 điểm sau hai phiên hồi phục. Dù nhóm dầu khí tiếp tục hưởng lợi từ giá dầu thế giới tăng, nhưng lực đỡ này không đủ giúp thị trường chống lại áp lực bán ở nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/7/2026: Tuổi Hợi tài vận vượng phát, tuổi Tý nên cẩn trọng lời ăn tiếng nói

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/7/2026: Tuổi Hợi tài vận vượng phát, tuổi Tý nên cẩn trọng lời ăn tiếng nói

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 10/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
AI mở ra kỷ nguyên mới cho nhà máy thông minh

AI mở ra kỷ nguyên mới cho nhà máy thông minh

Trí tuệ nhân tạo tạo sinh đang thay đổi cách doanh nghiệp vận hành, nhưng trong lĩnh vực sản xuất, xu hướng mới mang tên Agentic AI được đánh giá sẽ tạo ra bước nhảy vọt lớn hơn. Tuy nhiên, các chuyên gia tự động hóa cho rằng thành công của công nghệ này không phụ thuộc vào sức mạnh của mô hình AI mà nằm ở chất lượng dữ liệu và kiến trúc điều khiển của nhà máy.
World Cup 2026: Loạt công nghệ mới giúp trọng tài "bắt" mọi tình huống gây tranh cãi

World Cup 2026: Loạt công nghệ mới giúp trọng tài "bắt" mọi tình huống gây tranh cãi

World Cup 2026 không chỉ là sân khấu của những ngôi sao bóng đá mà còn là màn trình diễn của loạt công nghệ hiện đại nhất từ trước đến nay. Chip cảm biến bên trong quả bóng, hệ thống việt vị bán tự động và VAR đang phối hợp để phát hiện cả những pha chạm bóng cực nhỏ, giúp trọng tài đưa ra quyết định chính xác hơn trong các tình huống gây tranh cãi.
BIDV khởi động hành trình xây dựng “Ngân hàng hạnh phúc của người lao động”

BIDV khởi động hành trình xây dựng “Ngân hàng hạnh phúc của người lao động”

Ngày 30/06/2026, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) chính thức khởi động Dự án “Xây dựng BIDV là Ngân hàng hạnh phúc của người lao động” (sau đây gọi là Dự án Ngân hàng hạnh phúc). Đây là lần đầu tiên BIDV xây dựng một chương trình tổng thể về hạnh phúc và trải nghiệm người lao động trên quy mô toàn hệ thống, đánh dấu bước tiến mới trong chiến lược phát triển nguồn nhân lực và củng cố văn hóa doanh nghiệp lấy con người làm trung tâm.
vn-web
song-gia-tri