Từ tháng 01/2020 đến tháng 12/2022, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã thực hiện đề tài NCKH cấp Bộ Công Thương: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị phân tích dạng sóng phóng điện cục bộ để chẩn đoán tình trạng cáp ngầm trung thế trên cơ sở công nghệ FPGA”.
Thiết bị phát hiện phóng điện cục bộ hiện đã và đang bắt đầu sử dụng ở Việt Nam kèm theo những bộ tiêu chuẩn cũng như quy trình vận hành. Các thiết bị phân tích và phát hiện phóng điện cục bộ cho TBA, GIS, RMU, hay cáp ngầm trung thế nhìn chung là khá đắt đỏ, nên thường một số Công ty Điện lực trang bị hoặc một số các đơn vị như ETC của tập đoàn EVN trang bị và cung cấp cho các Công ty Điện lực như một hình thức dịch vụ.
Hiện nay, chưa có doanh nghiệp nào trong nước nghiên cứu sản xuất thiết bị kể trên. Một số các công trình nghiên cứu về PD thuộc các trường Đại học dưới các luận văn thạc sỹ, tiến sỹ được liệt kê ở phần Phụ lục của tài liệu. Vì vậy việc bắt tay vào nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị phân tích phóng điện cục bộ là rất cần thiết, đặc biệt là với xu hướng cáp ngầm trung thế ngày một phát triển.
Hơn thế, việc bảo trì với thiết bị phát hiện sớm phóng điện cục bộ không những có thể dự báo được tình trạng cáp ngầm mà còn giúp cho công tác duy tu bảo dưỡng cáp ngầm đơn giản hơn, nhanh chóng hơn và giảm thiểu nhiều rủi ro thiệt hại.
Từ thực tiễn đó, ThS. Đặng Trần Chuyên cùng các cộng sự của Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã thực hiện đề tài NCKH cấp Bộ Công Thương: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị phân tích dạng sóng phóng điện cục bộ để chẩn đoán tình trạng cáp ngầm trung thế trên cơ sở công nghệ FPGA” với mục tiêu phát triển hai sản phẩm chính là thiết bị đo PD và thiết bị phát đáp TDR.
Sau hơn hai năm triển khai, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành mục tiêu đề ra. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được Thiết bị đo PD nhằm đo và lưu trữ dạng sóng PD với độ dài 8192 mẫu với 14-bit và tốc độ lấy mẫu 100MSa/S hoặc 250MSa/s với HFCT (100kHz~20MHz), kết nối PC. Bên cạnh đó, đã nghiên cứu, chế tạo được thiết bị phát đáp TDR nhằm xác định khoảng cách tới điểm lỗi cáp.
Sơ đồ khối thử nghiệm tín hiệu giả cho thiết bị đo PD (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Đồng thời, xây dựng được phần mềm phân tích PD trên máy tính có khả năng phân tích những dạng sóng PD đã thu thập tại hiện trường, tính ra Coulomb phục vụ chẩn đoán và cảnh báo sóng PD vượt ngưỡng, có khả năng gây sự cố. Phần mềm cũng tích hợp các công cụ lọc số triggering, gating, tìm kiếm dữ liệu, xuất báo cáo thống kê dữ liệu dạng bảng, biểu đồ, Word, Excel.
Qua quá trình thử nghiệm tại TBA C1 Nam Đồng 400kVA ngày 5/5/2022 và TBA B14 Kim Liên 1250kVA ngày 25/6/2022 đã cho ra kết quả khá là tương đồng với thiết bị XDP-II của NDB Technologies và được khuyến cáo chuyển qua thực hiện Tier 2 và Tier 3 ngay.
Phần thiết bị TDR sử dụng xung clock 250MHz (4ns) tương đương với 0.4m cáp (nếu tốc độ lan truyền trên cáp là 100m/s). Đề tài cũng thử nghiệm với cáp Omicron tại ETC EVN Hà Nội với độ chính xác 0.1m với chiều dài 54m. Thiết bị cũng cho phép cài đặt nhiều loại cáp để phục vụ đo TDR ngoài hiện trường.
Sơ đồ khối kết nối thiết bị phát đáp TDR trong phòng thí nghiệm (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Theo ThS. Đặng Trần Chuyên, chủ nhiệm đề tài, việc thiết kế thành công thiết bị đo PD và thiết bị phát đáp TDR đã mở ra cho nhóm nghiên cứu rất nhiều lĩnh vực như: thiết kế trên nền tảng FPGA, ADC tốc độ cao, xử lý số tín hiệu, loại trừ nhiễu và đặc biệt là tham gia vào ngành điện để có thể chẩn đoán PD ở cáp ngầm, hộp đấu cáp, đo PD online, đo offline, xác định khoảng cách phương pháp TDR và nhiều chuyên đề khoa học kỹ thuật khác để nhóm nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển sản phẩm ngày một hoàn thiện…
Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục nghiên cứu, tích hợp khả năng giám sát online truyền số liệu về trung tâm trợ giúp việc kiểm soát những điểm xung yếu của hệ thống cáp ngầm trung thế; Sử dụng thuật toán về tương quan chéo trong việc cải thiện chất lượng và xác định khoảng cách PD trong cáp trung thế; Hệ thống giám sát PD on-line và xử lý số liệu sử dụng bộ lọc WTST-NST cho cáp lực cao áp; Loại trừ nhiễu của tín hiệu PD on-line trong biến áp sử dụng khoảng cách Bhattacharyya.
Phương Loan
