acecook

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)

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Khi khoa học & công nghệ trở thành phép thử của bản lĩnh quản trị

Khi khoa học & công nghệ trở thành phép thử của bản lĩnh quản trị

Khoa học, công nghệ (KHCN), đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số không phải phát kiến mới của thời đại. Điều khiến chúng trở nên thời sự ở Việt Nam hôm nay là việc chúng được đặt vào đúng vị trí trục sinh trưởng của nền kinh tế. Khi ưu tiên được đặt lại, câu hỏi không còn là “làm gì”, mà là “dám đổi đến đâu” và “đổi bằng cách nào để không làm gãy hệ thống”.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Thị trường chứng khoán điều chỉnh phiên thứ hai liên tiếp nhưng đà giảm được thu hẹp về cuối phiên, cho thấy xu hướng tăng của VN-Index vẫn chưa bị phá vỡ. Dòng tiền bắt đáy hoạt động tại một số nhóm ngành như bảo hiểm, dầu khí và hóa chất, trong khi thanh khoản duy trì ở mức cao. Theo các chuyên gia, nhà đầu tư tiếp tục được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ danh mục, chờ vùng giá cao hơn để chốt lời từng phần
Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Chiều 21/1, tại phiên thảo luận ở hội trường, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng đã quyết nghị rút ngắn thời gian làm việc của Đại hội 1 ngày rưỡi so với dự kiến ban đầu.
Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa Electric Corporation vừa tăng cường đầu tư vào Semantum Oy (Phần Lan), đưa công ty này trở thành doanh nghiệp liên kết, qua đó thúc đẩy phát triển các công nghệ mô hình hóa dữ liệu và bản sao số phục vụ chuyển đổi số công nghiệp.
Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng trình bày tham luận về vấn đề “Một số giải pháp đột phá đưa khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trở thành động lực trung tâm của mô hình tăng trưởng mới, nhanh và bền vững trong kỷ nguyên vươn mình bằng tri thức và công nghệ số, trong đó, đổi mới sáng tạo là cơ chế trung tâm để chuyển tri thức và công nghệ số thành năng suất, giá trị gia tăng và tăng trưởng bền vững”.
Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Xây dựng Trần Hồng Minh tham luận về đột phá phát triển kết cấu hạ tầng trong kỷ nguyên mới.
Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Khẳng định việc xác định đối ngoại hội nhập quốc tế là trọng yếu, thường xuyên xuất phát từ yêu cầu khách quan trước những biến động sâu sắc, phức tạp và khó lường của môi trường quốc tế, đồng chí Nguyễn Mạnh Cường, Thứ trưởng Ngoại giao nhấn mạnh, đây cũng là bước phát triển quan trọng về tư duy, theo đó đối ngoại hội nhập quốc tế trở thành một phương thức quan trọng, một công việc thường xuyên liên tục trong xây dựng và bảo vệ Tổ quốc.
Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chịu áp lực bán mạnh trong phần lớn thời gian giao dịch do ảnh hưởng tiêu cực từ thị trường thế giới. Dù lực cầu xuất hiện giúp VN Index rút chân về cuối phiên, trong đó nhóm Dầu khí tăng tốt, chỉ số vẫn đóng cửa trong trạng thái giảm điểm với độ rộng bị sắc đỏ lấn át.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/1/2026: Tuổi Thìn mất phương hướng, tuổi Hợi gặt hái thành công

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/1/2026: Tuổi Thìn mất phương hướng, tuổi Hợi gặt hái thành công

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 22/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tư duy chiến lược mới trong Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội XIV của Đảng

Tư duy chiến lược mới trong Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội XIV của Đảng

Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng mang nhiều dấu ấn đặc biệt, trong đó đáng chú ý nhất là dấu ấn của một tư duy chiến lược mới, không chỉ nhằm dẫn dắt nhiệm kỳ 2026–2030, mà còn định hình con đường phát triển của đất nước trong một giai đoạn dài hạn hơn - giai đoạn mà Việt Nam đang cháy bỏng khát vọng phát triển mạnh mẽ và bền vững hơn.
song-gia-tri