ĐỊNH HƯỚNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA LƯỚI ĐIỆN HẠ THẾ

Ngày đăng : 28/06/2024

Giới thiệu

Trong những năm qua, Tổng công ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) đã hoàn tất triển khai và vận hành hệ thống tự động hóa SCADA/DAS/DMS cho lưới điện từ cao thế đến trung thế một cách hiệu quả, từ đó đã cung cấp điện đầy đủ với chất lượng ngày càng cao đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho TP. Hồ Chí Minh – đầu tàu phát triển về kinh tế, tài chính, khoa học – công nghệ, đổi mới sáng tạo của cả nước. Cùng với xu hướng phát triển lưới điện thông minh của ngành điện trong khu vực và trên thế giới, EVNHCMC đang từng bước thực hiện mục tiêu cao hơn trong tương lai đó là tự động hóa lưới điện hạ thế, qua đó sẽ hình thành mô hình tự động hóa hoàn toàn lưới điện từ cao, trung đến hạ thế và đến từng khách hàng tiêu thụ điện (trên cơ sở 100% công tơ thông minh đã lắp đặt hoàn tất cho toàn bộ khách hàng).

Trên thực tế, lưới điện hạ thế “truyền thống” thường không được thiết kế để có thể theo dõi các trạng thái, thông số vận hành theo thời gian thực, các hoạt động can thiệp để thay đổi trạng thái vận hành đều thực hiện thủ công gây tốn thời gian, công sức và ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện. Lưới điện hạ thế “thông minh”, thay vào đó, cho phép các Công ty Điện lực thu thập dữ liệu số từ hiện trường thông qua các thiết bị điện tử thông minh và công nghệ truyền thông, qua đó lưới điện được giám sát, điều khiển, thao tác từ xa và có thể vận hành một cách tự động hoàn toàn. EVNHCMC đã nghiên cứu thiết kế cơ sở hạ tầng mới để triển khai các dự án thí điểm giám sát, điều khiển và tự động hóa lưới điện hạ thế nổi và ngầm trên địa bàn Quận 1, Quận 4 và TP. Thủ Đức tại TP.HCM, với mục tiêu:

• Những trạm biến áp phân phối cấp điện cho các phụ tải quan trọng sẽ không xảy ra tình trạng mất điện trong suốt vòng đời tài sản, dù là mất điện do sự cố, thiên tai hay mất điện kế hoạch phục vụ các công tác sửa chữa bảo dưỡng tiên tiến,… Nhờ vào việc thiết kế liên kết mạch vòng giữa các trạm biến áp thông qua thiết bị đóng cắt thông minh, và giám sát mức tải các lộ ra hạ thế, việc cô lập chuyển tải qua lại giữa các trạm biến áp sẽ được thực hiện một cách nhanh chóng.
• Dữ liệu thời gian thực về tình trạng mạng lưới và phụ tải được giám sát, sử dụng để phân tích và đưa ra quyết định thông minh về việc phân phối điện năng, lập kế hoạch sửa chữa bảo dưỡng thiết bị, nâng cấp lưới điện giúp tăng hiệu suất vận hành, giảm tổn thất cũng như đảm bảo an toàn và độ tin cậy lưới điện hạ thế.

Mô hình hệ thống và các thành phần chính:

• Công tơ thông minh: đã lắp đặt 100% tại các trạm biến áp 22/0.4kV giúp điều hành viên theo dõi các thông số vận hành của trạm theo thời gian thực.
• Thiết bị đo tải từng lộ ra hạ thế từ xa: được lắp đặt tại từng lộ ra hạ thế, truyền thông số tải về phòng trực vận hành để theo dõi tình trạng bất thường của hệ thống.
• Thiết bị đóng cắt có chức năng SCADA: các smart MCCB, smart MCB được thay thế cho các thiết bị đóng cắt truyền thống tại các vị trí cần thiết (liên kết giữa các trạm). Các thiết bị này có thể gửi dữ liệu qua các giao thức truyền thông như Modbus, IEC 61850, IEC 60870-5-104 về hệ thống giám sát và điều khiển xa hạ thế.
• ATS (Automatic Transfer Switch) thông minh: theo dõi, giám sát thiết bị ATS cho các phụ tải quan trọng.
• Thiết bị đầu cuối RTU: giám sát và điều khiển, giao tiếp với các thiết bị khác trong hệ thống và truyền dữ liệu về trung tâm điều khiển xa hạ thế. Dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị thu thập (ví dụ: điện áp, dòng điện, trạng thái đóng cắt, v.v.) được gửi đến RTU để xử lý và phân tích sau đó chuyển những dữ liệu này về hệ thống điều khiển lưới hạ thế từ xa. Thiết bị RTU cũng được ứng dụng để phân tích điện áp và dòng điện cục bộ nhằm cách ly và khôi phục sự cố tự động bằng cách sử dụng các phương pháp tự động khác nhau.
• Công nghệ truyền thông: hệ thống mạng đảm bảo truyền tải dữ liệu từ cảm biến và bộ điều khiển. Đối với dự án giám sát và điều khiển từ xa lưới điện hạ thế, EVNHCMC sử dụng công nghệ đường truyền vô tuyến (mạng viễn thông công cộng 4G, LoRa,…) và đường truyền hữu tuyến (mạng cáp quang) tương tự như giải pháp tự động hóa đã triển khai cho lưới điện trung thế nhằm nâng cao khả năng về an toàn thông tin hệ thống.
• Hệ thống giám sát và điều khiển xa hạ thế: Trên cơ sở dữ liệu thu thập từ hiện trường về hệ thống máy chủ SCADA theo thời gian thực, người dùng sẽ xây dựng sơ đồ lưới điện đơn tuyến hiển thị trên giao diện HMI được đặt tại phòng trực vận hành hiện đại tại các Công ty Điện lực khu vực. Qua đó, các điều hành viên có thể dễ dàng giám sát, điều khiển từ xa lưới điện hạ thế thông qua phần mềm web SCADA. Một số chức năng của hệ thống có thể được mở rộng cho các thiết bị di động Smartphone, Tablet trong giai đoạn phát triển trong tương lai (ví dụ như khả năng tích hợp bản đồ GIS và các chức năng điều hướng đơn giản: phóng to, thu nhỏ, xoay).

Hình: Mô hình hệ thống giám sát, điều khiển lưới điện hạ thế

Các chức năng chính:

Giám sát

• Theo dõi liên tục tình trạng lưới điện và trạng thái các thiết bị đóng cắt hạ thế.
• Thu thập dữ liệu về điện áp, dòng điện, tình trạng thiết bị và các thông số khác để đánh giá hiệu suất và tình trạng hoạt động của lưới điện.
• Nhận diện sự cố và tình huống bất thường, bao gồm mất cân bằng điện áp, quá tải, mất điện và các vấn đề khác.
• Hỗ trợ các tín hiệu cảnh báo khác như: tình trạng thiết bị, tình trạng kết nối, tín hiệu bảo vệ relay, lưu trữ dữ liệu quá khứ, event,…

Điều khiển

• Cung cấp khả năng điều khiển và thay đổi hoạt động của các thiết bị trong lưới điện hạ thế từ xa.
• Thực hiện các chức năng điều khiển như mở và đóng các smart MCCB/MCB, điều chỉnh thông số hoạt động của các thiết bị và phân phối điện hiệu quả.
• Khả năng cho phép chuyển nguồn hay sa thải phụ tải từ xa, cấu hình lại mạng lưới một cách nhanh chóng khi sự cố xảy ra.

Kết luận

Dự án thí điểm giám sát và điều khiển từ xa lưới điện hạ thế dự kiến mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho EVNHCMC trong việc quản lý và vận hành hệ thống điện, tăng cường an toàn, độ tin cậy và hiệu suất hoạt động của lưới điện hạ thế. Hiện tại, EVNHCMC đang theo dõi, đánh giá kết quả dự án thí điểm và xem xét khả năng mở rộng việc triển khai giám sát và điều khiển xa cho các khu vực lưới điện hạ thế quan trọng nhằm hướng tới tự động hóa vận hành lưới điện hạ thế trong tương lai.