Thiết kế mô hình cáp ngầm phân phối và định vị sự cố tại HCMUTE

LỜI CẢM ƠN

1. PHẦN 1: GIỚI THIỆU

1.1. Nhiệm vụ của đồ án

1.2. Phạm vi nghiên cứu

1.3. Phương pháp nghiên cứu

1.4. Điểm mới của đồ án

1.5. Giá trị thực tiễn của đề tài

1.6. Nội dung đồ án

2. PHẦN 2: NỘI DUNG

2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính cần thiết

1.2. Cáp ngầm điện lực

1.2.1. Cấu tạo cáp ngầm điện lực

1.2.2. So sánh giữa cáp ngầm điện lực và đường dây trên không

1.2.3. Xu thế phát triển của cáp ngầm điện lực hiện nay

1.3. Ngắn mạch trong cáp ngầm điện lực

1.3.1. Các nguyên nhân gây ngắn mạch cáp ngầm

1.3.2. Các loại sự cố ngắn mạch cáp ngầm

3. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY CÁP NGẦM PHÂN PHỐI

2.1. Mô hình hóa các khối trong lưới điện phân phối

2.1.1. Mô hình nguồn phát điện

2.1.1.1. Nguyên lý hoạt động

2.1.1.2. Hình ảnh mặt trước và mặt sau

2.1.2. Mô hình đường dây

2.1.2.1. Mặt trước và sau của các mô hình đường dây

2.1.3. Mô hình phụ tải

2.1.4. Mô hình giả lập sự cố

2.1.4.1. Nguyên lý phối hợp hoạt động của module khi xảy ra ngắn mạch

2.1.5. Mô hình điện trở nối đất

2.1.5.1. Mặt trước của mô hình

2.1.5.2. Mặt sau mô hình

2.1.6. Điện trở hạn dòng

2.1.6.1. Mặt ngoài của module

2.1.6.2. Bên trong module điện trở hạn dòng

2.1.7. Module sự cố

2.1.7.1. Mặt ngoài của module

2.1.8. Mô hình thiết bị đo lường và giám sát

2.1.8.1. Mạch đo MSP430F 6779 3-Phase Energy Meter

2.1.8.2. Kết nối với lưới điện

2.1.9. Mô hình vật lý tổng thể của bộ thí nghiệm

4. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUỘN DÂY MÔ PHỎNG ĐƯỜNG DÂY CÁP NGẦM

3.1. Thông số trên đường dây cáp ngầm

3.2. Yêu cầu kỹ thuật cuộn dây mô phỏng đường dây cáp ngầm phân phối

3.3. Cuộn cảm lõi không khí

3.3.1. Các đại lượng đặc trưng cho cuộn cảm

3.3.2. Công thức tính toán cuộn dây lõi không khí

3.4. Giải thuật thiết kế cuộn dây lõi không khí

5. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ THỰC NGHIỆM

4.1. Kết quả tính toán kiểm tra bằng máy đo

4.2. Kết quả tính toán kiểm tra bằng phần mềm

4.3. Đánh giá kết quả

6. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Các vấn đề được thực hiện trong đồ án

5.2. Đề nghị và các hướng phát triển của đồ án

5.3. Phạm vi đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế mô hình cáp ngầm

Đồ án tập trung vào thiết kế mô hình cáp ngầm phân phối điện tại HCMUTE. Mô hình cáp ngầm này mô phỏng hệ thống thực tế, hỗ trợ nghiên cứu định vị sự cố. Thiết kế mô hình đường dây cáp ngầm bao gồm các thành phần chính: mô hình nguồn phát điện, mô hình đường dây với các thông số chính xác (ví dụ: cáp ngầm 3x120mm2, chiều dài 240m, 315m, 380m, 600m), mô hình phụ tải, và mô hình giả lập sự cố. Mô hình hóa các khối trong lưới điện phân phối được thực hiện chi tiết, phản ánh cấu trúc thực tế của hệ thống. Bản đồ cáp ngầm (mặc dù không được đề cập trực tiếp nhưng ngầm hiểu là cần thiết cho việc mô hình hóa) sẽ giúp định vị chính xác vị trí các thành phần. Việc thiết kế chú trọng đến độ chính xác cao, đảm bảo kết quả mô phỏng phản ánh thực tế. Thiết kế hệ thống cáp ngầm cũng cần xem xét các yếu tố ảnh hưởng như điện trở nối đất và điện trở hạn dòng. Giải pháp định vị cáp ngầm được tích hợp vào mô hình, giúp xác định vị trí sự cố nhanh chóng và hiệu quả.

1.1 Mô hình hóa nguồn phát điện và phụ tải

Mô hình nguồn phát điện ba pha được xây dựng dựa trên sơ đồ nguyên lý và thông số kỹ thuật cụ thể. Mô hình nguồn phát điện được mô tả chi tiết, bao gồm hình ảnh mặt trước và mặt sau, giúp hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động. Phần mềm quản lý cáp ngầm (mặc dù không nêu rõ nhưng cần thiết để xử lý dữ liệu) có thể được tích hợp để quản lý thông tin nguồn. Mô hình phụ tải đại diện cho các thiết bị tiêu thụ điện trong hệ thống. Mô hình phụ tải cần đảm bảo phản ánh chính xác công suất và đặc tính tiêu thụ điện của các thiết bị thực tế. Phân tích sự cố cáp ngầm sẽ dựa trên dữ liệu thu thập được từ mô hình phụ tải. An toàn điện là yếu tố được ưu tiên hàng đầu trong thiết kế và vận hành mô hình. Tiêu chuẩn thiết kế cáp ngầm được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy. Mô hình cần tính đến các trường hợp hoạt động khác nhau của phụ tải để đảm bảo tính tổng quát của mô hình. Việc mô phỏng tải trọng khác nhau cũng giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống trong các điều kiện vận hành khác nhau. Nguyên lý hoạt động của cả nguồn và tải được mô tả rõ ràng để người dùng dễ dàng hiểu và vận hành mô hình.

1.2 Mô hình đường dây và thiết bị đo lường

Mô hình đường dây cáp ngầm là phần cốt lõi của hệ thống. Đồ án sử dụng cuộn dây mô phỏng đường dây cáp ngầm thực tế. Thiết kế cuộn dây mô phỏng được thực hiện dựa trên các thông số chính xác của cáp ngầm, bao gồm cả chiều dài. Thông số trên đường dây cáp ngầm được nghiên cứu kỹ lưỡng và được sử dụng làm cơ sở để tính toán và thiết kế cuộn dây. Yêu cầu kỹ thuật cuộn dây phải đảm bảo độ chính xác cao để mô phỏng chính xác các hiện tượng điện trên đường dây thực tế. Cuộn cảm lõi không khí được sử dụng, với các đại lượng đặc trưng được tính toán cẩn thận. Công thức tính toán cuộn dây đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của mô hình. Giải thuật thiết kế cuộn dây được trình bày rõ ràng, giúp người đọc hiểu được quá trình thiết kế. Thiết bị định vị sự cố cáp ngầm (ví dụ: máy đo BK Precision) được tích hợp vào mô hình để đo đạc và kiểm tra. Kết quả tính toán được kiểm tra bằng máy đo và phần mềm Matlab. Mạch đo MSP430F6779 được sử dụng để thu thập dữ liệu từ hệ thống. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có thể được tích hợp để quản lý và hiển thị thông tin về vị trí của đường dây. Việc sử dụng các thiết bị đo lường hiện đại giúp tăng độ chính xác và hiệu quả của mô hình.

II. Định vị sự cố cáp ngầm

Phần này tập trung vào định vị sự cố cáp ngầm trong mô hình. Giải pháp định vị sự cố cáp ngầm dựa trên phương pháp tổng trở, được cải tiến để giảm sai số. Mô hình giả lập sự cố cho phép mô phỏng các loại sự cố khác nhau, bao gồm ngắn mạch một pha, hai pha và ba pha. Nguyên nhân sự cố cáp ngầm được phân tích để xây dựng mô hình giả lập chính xác. Phân tích sự cố cáp ngầm giúp xác định vị trí và loại sự cố. Quy trình định vị sự cố được thiết lập rõ ràng, bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và xác định vị trí sự cố. Thiệt bị định vị sự cố cáp ngầm được sử dụng trong quá trình này. Phần mềm quản lý cáp ngầm đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu. Giảm thiểu sự cố cáp ngầm là mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu. Nghiên cứu khoa học về định vị sự cố được áp dụng để nâng cao hiệu quả của mô hình. CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ SỰ CỐ CÁP NGẦM được cập nhật và ứng dụng.

2.1 Phương pháp định vị và giải thuật

Đồ án sử dụng phương pháp tổng trở để định vị sự cố cáp ngầm. Phương pháp này được lựa chọn vì tính kinh tế và khả năng ứng dụng. Giải thuật định vị sự cố được xây dựng dựa trên nguyên lý đo lường và phân tích tín hiệu. Kết quả tính toán và thực nghiệm được trình bày chi tiết, bao gồm các bảng số liệu và đồ thị. Kết quả Matlab được sử dụng để phân tích dữ liệu và kiểm chứng độ chính xác của giải thuật. Phân tích sự cố cáp ngầm được thực hiện dựa trên các dữ liệu thu thập được từ mô hình. Nguyên nhân sự cố cáp ngầm được xác định dựa trên các đặc điểm của tín hiệu. Chi phí sửa chữa cáp ngầm được giảm thiểu nhờ việc xác định chính xác vị trí sự cố. Báo cáo sự cố cáp ngầm cung cấp thông tin cần thiết cho việc khắc phục sự cố. Quản lý cáp ngầm được cải thiện nhờ việc áp dụng mô hình định vị sự cố. Nghiên cứu khoa học về phương pháp định vị được thực hiện để nâng cao hiệu quả của mô hình.

2.2 Kết quả và đánh giá

Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng máy đo và phần mềm Matlab. Độ chính xác của mô hình và giải thuật được đánh giá dựa trên sự so sánh giữa kết quả mô phỏng và kết quả thực tế. Đánh giá kết quả cho thấy mô hình có độ chính xác cao và khả năng ứng dụng thực tiễn tốt. Kết quả Matlab cho thấy sự phù hợp giữa mô hình và thực tế. Vấn đề tối ưu hóa được đề cập đến để cải thiện hơn nữa độ chính xác và hiệu quả của mô hình. Phạm vi nghiên cứu của đồ án được giới hạn trong phạm vi mô hình. Tối ưu hóa hệ thống phân phối điện được đề cập đến trong phần kết luận. Tối ưu hóa hệ thống phân phối điện là hướng phát triển của đồ án. Luận văn cáp ngầm này mang lại giá trị thực tiễn cao. Kỹ thuật điện được ứng dụng thành công trong đồ án. Ngành điện – điện tử tại HCMUTE đóng góp quan trọng vào thành công của nghiên cứu. Trường Đại học Công nghệ TP.HCM hỗ trợ nghiên cứu. Bài toán tối ưu hóa mạng lưới cấp điện được đề cập.

Đồ án HCMUTE: Thiết kế mô hình đường dây cáp ngầm phân phối và định vị sự cố