bau-cu-dai-bieu
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)

mca-thong-bao
Tin bài khác
FLC và Bamboo Airways làm việc với Quỹ Eastbridge Partners, tìm kiếm cơ hội đầu tư chiến lược

FLC và Bamboo Airways làm việc với Quỹ Eastbridge Partners, tìm kiếm cơ hội đầu tư chiến lược

Tập đoàn FLC và Hãng hàng không Bamboo Airways vừa có buổi làm việc với Quỹ đầu tư Eastbridge Partners (Hàn Quốc) nhằm trao đổi và tìm kiếm các cơ hội hợp tác đầu tư trong giai đoạn tới, đặc biệt trong lĩnh vực hàng không - mũi nhọn quan trọng trong hệ sinh thái của FLC.
Cơn bão giá RAM và SSD: Thị trường linh kiện PC toàn cầu biến động mạnh

Cơn bão giá RAM và SSD: Thị trường linh kiện PC toàn cầu biến động mạnh

Thị trường linh kiện máy tính toàn cầu đang trải qua một đợt tăng giá chưa từng có khi bộ nhớ RAM và chip lưu trữ đồng loạt leo thang. Diễn biến này không chỉ tác động trực tiếp đến người dùng có nhu cầu nâng cấp máy tính cá nhân (PC) mà còn tạo áp lực đáng kể lên giá bán laptop và các thiết bị công nghệ trong năm 2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/3/2026: Tuổi Thân công việc suôn sẻ, tuổi Sửu dễ cáu gắt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/3/2026: Tuổi Thân công việc suôn sẻ, tuổi Sửu dễ cáu gắt

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 8/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
KUKA Việt Nam và Đại học Bách khoa Đà Nẵng khai trương Trung tâm Robot & AI

KUKA Việt Nam và Đại học Bách khoa Đà Nẵng khai trương Trung tâm Robot & AI

Trung tâm được kỳ vọng trở thành không gian đào tạo và nghiên cứu công nghệ robot hiện đại, góp phần thúc đẩy hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp trong phát triển nguồn nhân lực cho ngành tự động hóa và sản xuất thông minh tại Việt Nam.
HAuA và doanh nghiệp tăng cường đào tạo robot cho sinh viên Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

HAuA và doanh nghiệp tăng cường đào tạo robot cho sinh viên Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

Buổi trao tặng robot SCARA MOKA cho Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng ngày 05/03/2026 không chỉ bổ sung thiết bị đào tạo cho sinh viên mà còn thể hiện nỗ lực kết nối giữa doanh nghiệp, nhà trường và các tổ chức nghề nghiệp nhằm phát triển hệ sinh thái robot và tự động hóa tại Việt Nam.
Việt Nam cam kết hợp tác và cung cấp nguồn nhân lực năng lượng xanh trong ICGEA 2026

Việt Nam cam kết hợp tác và cung cấp nguồn nhân lực năng lượng xanh trong ICGEA 2026

Trong 3 ngày, từ 6- 8/3, Đại học Bách khoa Hà Nội đăng cai tổ chức Hội nghị quốc tế Năng lượng Xanh và Ứng dụng lần thứ 10 - The 10th International Conference on Green Energy and Applications (ICGEA 2026). Hội nghị thu hút được sự quan tâm và tham dự của nhiều chuyên gia, nhà khoa học đến từ các nước.
Inox Tân Tiến đón năm Bính Ngọ với vị thế và “mã lực” mới

Inox Tân Tiến đón năm Bính Ngọ với vị thế và “mã lực” mới

Đón năm Bính Ngọ, Inox Tân Tiến có nhiều chương trình ưu đãi đối với khách hàng, đối tác cũ và sẵn sàng nội lực cho việc tiếp tục giữ vững vị thế, mở rộng thị trường, đầu tư công nghệ cao trong hoạt động sản xuất.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV hướng tới 60% ứng dụng lõi vận hành bằng AI

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV hướng tới 60% ứng dụng lõi vận hành bằng AI

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: Lãi suất tăng, tiền nhàn rỗi có dịch chuyển; 13 ngân hàng Việt lọt Top 500 Thương Hiệu Ngân hàng giá trị nhất Thế giới...
Nền tảng in 3D cho phép tự sản xuất động cơ tại chỗ

Nền tảng in 3D cho phép tự sản xuất động cơ tại chỗ

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Massachusetts Institute of Technology (MIT) vừa công bố nền tảng in 3D đa vật liệu có khả năng chế tạo một động cơ tuyến tính hoàn chỉnh chỉ trong vài giờ. Đột phá này mở ra viễn cảnh các nhà máy có thể tự in động cơ thay thế ngay tại chỗ, thay vì phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu và chờ đợi linh kiện từ nhà sản xuất.
Ban hành Kế hoạch triển khai thi hành Luật Trí Tuệ nhân tạo

Ban hành Kế hoạch triển khai thi hành Luật Trí Tuệ nhân tạo

Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng ký Quyết định số 367/QĐ-TTg ban hành Kế hoạch triển khai thi hành Luật Trí Tuệ nhân tạo (Kế hoạch).
song-gia-tri