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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Techmart công nghệ sinh học: Thúc đẩy thương mại hóa kết quả nghiên cứu

Techmart công nghệ sinh học: Thúc đẩy thương mại hóa kết quả nghiên cứu

Ngày 15/10, tại Hà Nội, Cục Thông tin, Thống kê và Đánh giá khoa học (NASISE), Bộ Khoa học và Công nghệ tổ chức Techmart kết nối sản phẩm khoa học và công nghệ chuyên ngành sinh học.
BSR mở hướng tăng trưởng mới từ lọc hóa dầu và năng lượng xanh

BSR mở hướng tăng trưởng mới từ lọc hóa dầu và năng lượng xanh

Trong 9 tháng đầu năm 2026, Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) đạt doanh thu hợp nhất khoảng 164.530 tỷ đồng, sản xuất 6,15 triệu tấn sản phẩm.
Doanh nghiệp Đài Loan giới thiệu công nghệ sản xuất thông minh tại TP.Hồ Chí Minh

Doanh nghiệp Đài Loan giới thiệu công nghệ sản xuất thông minh tại TP.Hồ Chí Minh

Ngày 29/10/2026, chương trình Giao thương B2B doanh nghiệp Đài Loan - Việt Nam do TAITRA tổ chức sẽ diễn ra tại Lotte Hotel Saigon, TP.Hồ Chí Minh. Chương trình tạo cơ hội để doanh nghiệp Việt Nam trực tiếp gặp gỡ các nhà sản xuất Đài Loan, tìm hiểu giải pháp công nghệ và trao đổi cơ hội hợp tác trong lĩnh vực sản xuất thông minh, tự động hóa, thiết bị công nghiệp và chuyển đổi số.
Kiến tạo trải nghiệm cá nhân hóa

Kiến tạo trải nghiệm cá nhân hóa

Khách hàng ngày nay kỳ vọng mọi tương tác với ngân hàng đều được kết nối liền mạch trong một hành trình thống nhất, từ cuộc gọi, tin nhắn đến ứng dụng số,... Bởi vậy, không chỉ dừng lại ở việc nhận diện khách hàng, ngân hàng còn cần thấu hiểu nhu cầu để hỗ trợ đúng lúc, đúng vấn đề.
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm chỉ đạo triển khai Nghị quyết Trung ương 4

Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm chỉ đạo triển khai Nghị quyết Trung ương 4

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn phát biểu chỉ đạo của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Hội nghị toàn quốc quán triệt, triển khai thực hiện Nghị quyết Trung ương 4, sáng 16/10.
Thị trường chứng khoán ngày 16/10: VN Index lấy lại mốc 1.700 điểm, dòng tiền vẫn chưa chịu nhập cuộc

Thị trường chứng khoán ngày 16/10: VN Index lấy lại mốc 1.700 điểm, dòng tiền vẫn chưa chịu nhập cuộc

Sau 7 phiên liên tiếp chìm trong sắc đỏ, VN Index cuối cùng cũng tìm lại màu xanh và vượt qua mốc 1.700 điểm. Dù vậy, thanh khoản lao dốc, còn khối ngoại vẫn miệt mài bán ròng cho thấy thị trường chưa thể yên tâm về khả năng đảo chiều.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/10/2026: Tuổi Mão đón tin vui tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/10/2026: Tuổi Mão đón tin vui tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

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 17/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Thúc đẩy liên kết “Ba nhà”, đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Thúc đẩy liên kết “Ba nhà”, đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Ngày 15/10, tại Quảng Ninh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam phối hợp với Ban Tuyên giáo Trung ương, Bộ Khoa học và Công nghệ và UBND thành phố Quảng Ninh tổ chức hội thảo khoa học về mô hình liên kết Nhà nước - Nhà trường, Viện nghiên cứu - Doanh nghiệp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 16/10: Hạn chế bán tháo khi thị trường giảm sâu

Nhận định phiên giao dịch ngày 16/10: Hạn chế bán tháo khi thị trường giảm sâu

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên phiên thứ bảy liên tiếp và đóng cửa dưới mốc 1.700 điểm, cho thấy áp lực bán vẫn chiếm ưu thế. Tuy nhiên, sự phục hồi của một số nhóm cổ phiếu vốn hóa vừa có thể mở ra khả năng xuất hiện nhịp hồi kỹ thuật, do đó nhà đầu tư được khuyến nghị tránh bán tháo và chờ cơ hội cơ cấu danh mục khi thị trường hồi phục.
Nam A Bank hút thành công hơn 3.000 tỷ đồng từ trái phiếu, lãi suất cao nhất gần 10%/năm

Nam A Bank hút thành công hơn 3.000 tỷ đồng từ trái phiếu, lãi suất cao nhất gần 10%/năm

Ngân hàng TMCP Nam A (Nam A Bank) vừa huy động thành công 495 tỷ đồng thông qua phát hành lô trái phiếu mã NABL12607, kỳ hạn 7 năm với lãi suất lên đến 9,7%/năm. Qua đó, nâng tổng giá trị huy động vốn từ trái phiếu từ đầu năm đến nay hơn 3.000 tỷ đồng.
master