Các phương pháp đó sử dụng dữ liệu đo lường điện áp và dòng điện từ một và hai đầu đường dây. Chương trình được thiết kế trong bài báo này mang tính tổng quát cao, có thể áp dụng cho nhiều đường dây cấp điện áp khác nhau, khảo sát toàn diện cho bốn dạng sự cố ngắn mạch tại các vị trí và tổng trở sự cố thay đổi dọc theo chiều dài đường dây. Ngoài ra, chương trình mô phỏng được đóng gói thành file chạy *.exe nên có thể cài đặt ở bất kỳ máy tính mà không cần thiết phải có phần mềm Matlab để tiến hành mô phỏng. Trường hợp nghiên cứu đối với đường dây cấp điện áp 220 kV và 110 kV được áp dụng để khảo sát và đánh giá chương trình đã thiết kế. Các kết quả mô phỏng đã cho thấy được chương trình làm việc hiệu quả và chính xác.

Trong quá trình vận hành hệ thống điện, ngắn mạch là một dạng sự cố không mong muốn xảy ra, không thể dự đoán trước và được gây ra bởi nhiều nguyên nhân khác nhau (Hùng & Huấn, 2021; Saha et al., 2009). Sự cố này rất nguy hiểm trong hệ thống điện vì có thể gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng. Hơn nữa, với đặc điểm trải dài trên diện rộng và đi qua nhiều vùng đồi núi với mật độ giông sét cao nên đường dây truyền tải điện là một phần tử chịu nhiều sự cố ngắn mạch nhất trong hệ thống điện (IEEE Standard, 2014; Mosavi & Tabatabaei, 2016). Vì đặc điểm địa hình đồi núi phức tạp nên việc phát hiện và định vị chính xác sự cố trên đường dây tải điện sẽ góp phần tạo ra điều kiện nhanh chóng và thuận lợi hơn trong công tác tìm kiếm và khắc phục sự cố qua đó giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Nếu không phát hiện, bảo vệ và khắc phục kịp thời các sự cố ngắn mạch thì nó có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với hệ thống điện (Maner & Lavand, 2018). Do đó, xác định được vị trí sự cố trên đường dây tải điện ngày càng cần thiết và cấp bách, giúp nhanh chóng xác định vị trí sự cố để đưa ra kết quả chính xác nhằm rút ngắn thời gian cắt điện, sửa chữa và tiết kiệm chi phí nhân công (Reis et al., 2021).

Để xác định điểm sự cố trên đường dây truyền tải, chúng ta có thể dựa vào thông tin ghi khoảng cách điểm sự cố của bảo vệ khoảng cách, nhưng sai số thường là rất lớn. Vì vậy, chúng ta phải kết hợp rải quân, băng rừng, lội suối đi kiểm tra từng vị trí trên toàn tuyến đường dây bị sự cố. Việc xác định chính xác vị trí điểm sự cố là công việc khó khăn, tốn nhiều công sức và thời gian mà trong đó quy trình xác định sự cố trên đường dây được áp dụng tại các công ty truyền tải điện chủ yếu là sử dụng rơle bảo vệ khoảng cách hoặc bảo vệ so lệch. Trong đó, các phương pháp truyền thống xác định vị trí sự cố có độ sai số lớn, một khi có sự cố xảy ra như sự cố thoáng qua hoặc duy trì, biện pháp xử lý sự cố bổ sung đó cần huy động sức người để tìm kiếm vị trí sự cố (Khoa & Tung, 2018). Cách làm như vậy sẽ gây mất khá nhiều thời gian và công sức để có thể khắc phục sự cố, giúp đường dây trở lại làm việc bình thường. Do đó, các cách áp dụng đó vẫn chưa thể đáp ứng được yêu cầu khắc phục nhanh sự cố và chưa thật sự kinh tế. Từ những vấn đề được phân tích trên cho thấy rằng việc phát hiện, nhận dạng và định vị sự cố trên đường dây tải điện là việc làm cần thiết phải nghiên cứu nhằm mang lại hiệu quả cao trong quá trình vận hành hệ thống điện (Ha et al., 2003).

Có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy với tính chất đơn giản, khối lượng tính toán ít, tích hợp vào các thiết bị phần cứng dễ dàng, các phương pháp định vị sự cố dựa trên tổng trở được áp dụng (Roostaee et al., 2017; Khoa et al., 2022). Các dữ liệu đo lường điện áp, dòng điện ở một hoặc hai đầu đường dây được sử dụng để xác định vị trí ngắn mạch trên đường dây. Mặt khác, các yếu tố như thành phần điện dung của đường dây, điện trở sự cố, chế độ xác lập trước khi xảy ra sự cố ngắn mạch,… có thể tác động đến độ chính xác của các phương pháp tổng trở cần phải được nghiên cứu khảo sát một cách toàn diện. Từ cơ sở toán học của các phương pháp định vị sự cố dựa trên tổng trở trong các công trình (Das et al., 2014; Roostaee et al., 2017; Khoa et al., 2022) đã phân tích ở trên, một chương trình mô phỏng định vị sự cố mang tính tổng quát được thiết kế để có thể khảo sát nhiều trường hợp sự cố khác nhau cũng như để nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến độ chính xác định vị sự cố của các phương pháp tổng trở. Matlab là một công cụ tính toán mạnh được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật (Gilat, 2013). Ngoài ra, App Designer là một ứng dụng mới phát triển gần đây của Matlab (Valle, 2017); nó có nhiều ưu điểm và sẽ dần được sử dụng để thay thế cho ứng dụng Guide trước đây. Vì vậy, đóng góp chính của bài báo này là nghiên cứu ứng dụng công cụ Matlab App Designer để thiết kế chương trình mô phỏng định vị sự cố trên đường dây tải điện. Chương trình mô phỏng được thiết kế với giao diện thân thiện người dùng, mang tính tổng quát và có thể chạy được trên các máy tính mà không cần cài Matlab. Ngoài ra, nó được áp dụng để nghiên cứu cho các đường dây với nhiều cấp điện áp khác nhau.

nqhuy