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)

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/4/2025: Tuổi Hợi tài lộc rủng rỉnh, tuổi Tỵ không may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/4/2025: Tuổi Hợi tài lộc rủng rỉnh, tuổi Tỵ không 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 29/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Công nghệ AGM và EFB: Bước tiến của ngành ắc quy ô tô

Công nghệ AGM và EFB: Bước tiến của ngành ắc quy ô tô

Trong bối cảnh ngành ô tô ngày càng tích hợp nhiều hệ thống điện tử, yêu cầu đặt ra cho nguồn năng lượng phụ trợ như ắc-quy cũng ngày càng khắt khe. Hai công nghệ đang trở thành xu hướng hiện nay là EFB và AGM, có khả năng đáp ứng hiệu quả nhu cầu vận hành của xe thế hệ mới.
Trạng nguyên Tiếng Việt: Tôn vinh giá trị, ghi nhận hiền tài

Trạng nguyên Tiếng Việt: Tôn vinh giá trị, ghi nhận hiền tài

10 thí sinh xuất sắc nhất chiến thắng kỳ thi Đình vinh dự nhận các giải Trạng nguyên, Bảng nhãn, Thám hoa, Hoàng giáp, Tiến sĩ và được dâng hương, báo công ở Văn Miếu Quốc Tử Giám. Các thí sinh còn lại lần lượt được BTC trao Giải Nhất, Nhì, Ba, Khuyến khích.
PVOIL: Dám nghĩ, dám làm, dám dẫn đầu - Bước vào Kỷ nguyên năng lượng mới

PVOIL: Dám nghĩ, dám làm, dám dẫn đầu - Bước vào Kỷ nguyên năng lượng mới

Ngày 25/4, Tổng công ty Dầu Việt Nam – CTCP (PVOIL, mã chứng khoán: OIL) đã tổ chức thành công Đại hội đồng cổ đông (ĐHĐCĐ) thường niên năm 2025 theo hình thức trực tuyến tại TP. HCM. Sự kiện quan trọng này có sự tham dự của các cổ đông đại diện cho hơn 954 triệu cổ phần, tương đương tỷ lệ 92,28% tổng số cổ phần có quyền biểu quyết của PVOIL.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/4/2025: Tuổi Tuất gặp nhiều lợi thế, tuổi Dần dễ xảy ra tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/4/2025: Tuổi Tuất gặp nhiều lợi thế, tuổi Dần dễ xảy ra tranh cãi

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 28/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Lãi suất ngân hàng tuần mới tháng 4/2025: 3 ngân hàng có lãi suất tiết kiệm từ 5,95%

Lãi suất ngân hàng tuần mới tháng 4/2025: 3 ngân hàng có lãi suất tiết kiệm từ 5,95%

Top 3 ngân hàng có lãi suất tiết kiệm từ 5,95% kỳ hạn 12 tháng ở điều kiện thường có thể kể đến: Cake by VPBank, GPBank, Vikki Bank...
Khám phá công nghệ thông minh trong nông nghiệp

Khám phá công nghệ thông minh trong nông nghiệp

Mouser Electronics, Inc. nhà phân phối giới thiệu sản phẩm mới (NPI) hàng đầu trong ngành công nghệ với nhiều lựa chọn nhất về chất bán dẫn và linh kiện điện tử, đã cung cấp những hiểu biết có giá trị về những cải tiến mới nhất trong nông nghiệp thông qua Trung tâm tài nguyên nông nghiệp của mình.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/4: Thị trường hướng tới cột mốc 1.250 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/4: Thị trường hướng tới cột mốc 1.250 điểm

Trong phiên 25/4, đà phục hồi được củng cố nhờ dòng tiền cải thiện mạnh và tâm lý nhà đầu tư tích cực trước các yếu tố hỗ trợ. Với chỉ còn hai phiên giao dịch trước kỳ nghỉ lễ 30/4 – 1/5, thị trường có thể tiếp tục nới rộng đà tăng, thử thách vùng cản kỹ thuật 1.250 điểm, thậm chí hướng tới vùng 1.263 điểm nếu xuất hiện phiên bùng nổ theo đà.
Hành trình thị giác qua 50 biểu tượng đầy màu sắc mừng 50 năm giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước

Hành trình thị giác qua 50 biểu tượng đầy màu sắc mừng 50 năm giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước

Hướng tới cột mốc lịch sử 50 năm ngày Giải phóng hoàn toàn miền Nam, thống nhất đất nước (30/4/1975 - 30/4/2025), ngành du lịch TP. Hồ Chí Minh đã và đang triển khai chuỗi hoạt động ý nghĩa nhằm tri ân quá khứ, lan tỏa niềm tự hào dân tộc, đồng thời đón chào du khách bằng tinh thần hiếu khách, nghĩa tình vốn là đặc trưng của người dân Thành phố.
THCS Ngô Sĩ Liên (Hà Nội) - Nơi khơi nguồn đam mê sáng tạo của thế hệ trẻ

THCS Ngô Sĩ Liên (Hà Nội) - Nơi khơi nguồn đam mê sáng tạo của thế hệ trẻ

Nằm giữa lòng quận Hoàn Kiếm, Hà Nội, Trường THCS Ngô Sĩ Liên không chỉ là một ngôi trường với bề dày lịch sử hơn một thế kỷ, mà còn là cái nôi nuôi dưỡng những tài năng trẻ, nơi khơi dậy tinh thần sáng tạo và khát vọng vươn xa của bao thế hệ học sinh.
siement
Quảng cáo
moxa