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)

ar
Tin bài khác
Thí điểm kinh tế tầm thấp ở Điện Biên: Tư duy mới từ bài toán thật

Thí điểm kinh tế tầm thấp ở Điện Biên: Tư duy mới từ bài toán thật

Điện Biên được lựa chọn xây dựng Đề án thử nghiệm có kiểm soát phát triển kinh tế tầm thấp không chỉ vì đặc thù địa hình miền núi, chia cắt, mà còn để tạo ra một mô hình tham chiếu cho các địa phương khác. Tinh thần được Bộ KH&CN nhấn mạnh rất rõ: không thử công nghệ UAV, mà thử mô hình ứng dụng thực tế để đo hiệu quả và hoàn thiện khung chính sách.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/4/2026: Tuổi Mão buồn vui thất thường, tuổi Thân nhiều điểm sáng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/4/2026: Tuổi Mão buồn vui thất thường, tuổi Thân nhiều điểm sáng

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 6/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Nâng tầm đặc quyền - kiến tạo hành trình sống trọn vẹn từ bên trong

Nâng tầm đặc quyền - kiến tạo hành trình sống trọn vẹn từ bên trong

Khi chuẩn mực sống không ngừng được tái định nghĩa, có những chuẩn mực không cần phô bày mà được cảm nhận qua sự an tâm, tinh tế trong từng trải nghiệm, và nền tảng vững vàng được vun đắp từ bên trong. Từ sự đồng điệu trong cách thấu hiểu khách hàng ở những nhu cầu cốt lõi, Masterise Homes cùng Techcombank giới thiệu THE INNER - một nền tảng đặc quyền tinh tuyển, được kiến tạo như lời tri ân dành cho khách hàng trong hệ sinh thái.
Tạp chí Công nghiệp Nông thôn kỷ niệm 15 năm thành lập và ra mắt Tạp chí điện tử

Tạp chí Công nghiệp Nông thôn kỷ niệm 15 năm thành lập và ra mắt Tạp chí điện tử

Sáng 04/04/2026, tại Hà Nội, Tạp chí Công nghiệp Nông thôn tổ chức Lễ kỷ niệm 15 năm thành lập và ra mắt phiên bản điện tử – một dấu mốc quan trọng trên hành trình phát triển bền bỉ, đồng thời mở ra giai đoạn mới trong tiến trình chuyển đổi số báo chí. Sự kiện là dịp nhìn lại chặng đường đã qua, qua đó khẳng định bước chuyển mình của Tạp chí trong kỷ nguyên số.
Artemis II tiến gần Mặt Trăng: Phi hành đoàn chia sẻ những khoảnh khắc đầu tiên từ tàu Orion

Artemis II tiến gần Mặt Trăng: Phi hành đoàn chia sẻ những khoảnh khắc đầu tiên từ tàu Orion

Trong những giờ đầu tiên của hành trình lịch sử đưa con người trở lại Mặt Trăng sau 54 năm, phi hành đoàn Artemis II trên tàu Orion đã liên lạc với Trái Đất, chia sẻ trải nghiệm ngoài không gian, đồng thời hoàn tất các bước điều chỉnh quỹ đạo quan trọng trước khi chính thức hướng tới Mặt Trăng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VietinBank dự kiến chia cổ tức hơn 16.200 tỷ đồng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VietinBank dự kiến chia cổ tức hơn 16.200 tỷ đồng

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: VietinBank dự kiến chia cổ tức hơn 16.200 tỷ đồng bằng cổ phiếu; TPBank đặt mục tiêu lợi nhuận 10.300 tỷ; HDBank đặt mục tiêu lợi nhuận trên 30.000 tỷ đồng...
AI định hình thế hệ mới của hệ thống thị giác máy công nghiệp

AI định hình thế hệ mới của hệ thống thị giác máy công nghiệp

Trong bối cảnh sản xuất thông minh ngày càng phát triển, các doanh nghiệp không chỉ yêu cầu hệ thống thị giác máy có độ chính xác cao mà còn phải dễ triển khai và vận hành. Báo cáo nghiên cứu mới của Cognex Corporation cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) đang đóng vai trò trung tâm trong việc tái định hình công nghệ thị giác máy, giúp các dây chuyền sản xuất trở nên thông minh, linh hoạt và hiệu quả hơn.
Scribbles’ Exhibition 2026: Định hình bản sắc trẻ thơ qua lăng kính cộng đồng

Scribbles’ Exhibition 2026: Định hình bản sắc trẻ thơ qua lăng kính cộng đồng

Dự án Scribbles đã trải qua hành trình hơn 10 năm bền bỉ với mục tiêu đồng hành cùng sự phát triển toàn diện của trẻ em. Năm 2026, dự án đánh dấu sự trở lại đầy ấn tượng với sự kiện "Scribbles’ Tour: Ngược Dòng Viễn Khơi", với sự kiện Scribbles’ Exhibition - một triển lãm tương tác hoàn toàn miễn phí, nơi những thông điệp về vai trò của cộng đồng đối với quá trình trưởng thành của trẻ nhỏ được lan tỏa một cách tự nhiên và sâu sắc.
Scribbles’ Tour 2026: Dấu ấn mới trên hành trình hơn 10 năm thiện nguyện

Scribbles’ Tour 2026: Dấu ấn mới trên hành trình hơn 10 năm thiện nguyện

Được khởi xướng bởi một nhóm học sinh Trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam vào năm 2015 và tiếp tục bởi các bạn học sinh THPT trên địa bàn thành phố Hà Nội, Scribbles sau hơn 10 năm hoạt động đã ghi dấu với nhiều chương trình ý nghĩa dành cho trẻ em. Trong lần trở lại với Scribbles’ Tour 2026: Ngược Dòng Viễn Khơi và Charity Day, dự án tiếp tục khẳng định sứ mệnh đồng hành cùng sự phát triển của trẻ em, đặc biệt là các em có hoàn cảnh khó khăn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/4/2026: Tuổi Dậu may mắn, tuổi Dần nhiều rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/4/2026: Tuổi Dậu may mắn, tuổi Dần nhiều 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 5/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri