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
Tin bài khác
Năm 2026: Cuộc “rung chuyển” tất yếu của ngành robot nhà kho

Năm 2026: Cuộc “rung chuyển” tất yếu của ngành robot nhà kho

Ngành robot nhà kho đang bước vào năm 2026 với áp lực lớn chưa từng có. Sau nhiều năm thử nghiệm, mở rộng nhanh chóng và thu hút vốn đầu tư ồ ạt, thị trường giờ đây phải chứng minh khả năng vận hành thực sự ở quy mô lớn. Dù nhu cầu tự động hóa trong vận hành kho hàng vẫn tăng mạnh, số lượng công ty có thể triển khai robot tại nhiều cơ sở và nhiều quy trình vẫn chỉ chiếm một phần rất nhỏ, tạo ra khoảng cách lớn giữa kỳ vọng và thực tế.
NTT – Docomo Business bắt tay Mujin thúc đẩy robot tự động nhờ công nghệ Physical AI

NTT – Docomo Business bắt tay Mujin thúc đẩy robot tự động nhờ công nghệ Physical AI

Tập đoàn NTT và NTT Docomo Business đã ký kết thỏa thuận hợp tác vốn và kinh doanh với Mujin, công ty sở hữu công nghệ Physical AI và digital twin độc quyền, vào ngày 1/12.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

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 7/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Herbalife Việt Nam được  vinh danh Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025

Herbalife Việt Nam được vinh danh Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025

Herbalife Việt Nam, một trong những công ty, cộng đồng, và nền tảng hàng đầu về sức khỏe và thể chất, đã được xếp hạng trong danh sách “Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025” theo đánh giá của Liên đoàn Thương mại và Công nghiệp Việt Nam (VCCI).
Doanh nghiệp tìm lời giải cho Nhà máy Thông minh tại Cafe Tự động hóa kỳ 6

Doanh nghiệp tìm lời giải cho Nhà máy Thông minh tại Cafe Tự động hóa kỳ 6

Cafe Tự động hóa kỳ 6 do Hội Tự động hóa TP.HCM (HAuA) tổ chức sáng 6/12 đã mang đến bức tranh toàn diện về các giải pháp Công nghiệp 4.0 cho nhà máy thông minh. Sự kiện thu hút nhiều doanh nghiệp và đơn vị công nghệ tham dự, tạo không gian kết nối và chia sẻ kinh nghiệm triển khai tự động hóa trong bối cảnh chuyển đổi số tăng tốc.
Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa phối hợp cùng Quỹ VinFuture tổ chức Hội thảo khoa học “Đổi mới sáng tạo và Chất bán dẫn hữu cơ”.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: VPBank triển khai chương trình hỗ trợ hộ kinh doanh; VietinBank nâng ưu đãi lớn cho khách hàng; Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng với giải đặc biệt 1 tỷ đồng...
VinFuture 2025 vinh danh những nhà khoa học xuất sắc với tổng trị giá giải thưởng lên tới 4,5 triệu USD

VinFuture 2025 vinh danh những nhà khoa học xuất sắc với tổng trị giá giải thưởng lên tới 4,5 triệu USD

Tối 5/12, Lễ trao giải thưởng Vinfuture 2025 được tường thuật trực tiếp trên kênh VTV1 - Đài Truyền hình Việt Nam và livestream trên nhiều nền tảng mạng xã hội và một số tờ báo điện tử lớn. Bốn nhà khoa học của Mỹ đã giành Giải thưởng Chính VinFuture 2025, trị giá 3 triệu USD với đề tài khoa học nghiên cứu, phát triển vaccine HPV.
Tuần phim Ba Lan 2025 tại Việt Nam: 7 tác phẩm châu Âu đặc sắc ra mắt khán giả miễn phí

Tuần phim Ba Lan 2025 tại Việt Nam: 7 tác phẩm châu Âu đặc sắc ra mắt khán giả miễn phí

Từ những góc nhìn đời thường đến chuyện đời nghệ sĩ hay khúc quanh định mệnh của mỗi số phận, bảy bộ phim Ba Lan được tuyển chọn cho tuần phim năm nay hứa hẹn mang đến cho khán giả Việt Nam những trải nghiệm điện ảnh giàu cảm xúc.
Nexcom công bố kết quả xác thực bộ chuyển mạch TSN cho tự động hóa công nghiệp

Nexcom công bố kết quả xác thực bộ chuyển mạch TSN cho tự động hóa công nghiệp

Hãng Nexcom (Đài Loan - Trung Quốc) vừa công bố kết quả thử nghiệm xác thực đối với bộ chuyển mạch mạng thời gian thực ISA 142 (Time-Sensitive Networking - TSN), cho thấy thiết bị đạt độ chính xác ở mức nano giây, phục vụ cho các ứng dụng biên trong công nghiệp.
song-gia-tri