Xây dựng công cụ phần mềm ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành các trạm biến áp phân phối huyện núi thành (tt)

Nhằm mục đích nghiên cứu hệ thống đo đếm hiện tại của lưới điện huyện Núi Thành, qua đó xây dựng các ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành trạm biến áp phân phối,

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2022

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Thành Việt

Phản biện 1: PGS TS Lê Đình Dương

Phản biện 2: TS Vũ Phan Huấn

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào

ngày 19 tháng 02 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Điện lực Núi Thành – Công ty Điện lực Quảng Nam trực thuộc Tổng công ty Điện lực miền Trung đang quản lý hệ thống điện có quy mô: hơn 362,43 km đường dây 22kV, 532,12km đường dây 0,4kV và 531 TBA (tổng dung lượng 209.506kVA)

Huyện Núi Thành là huyện có nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất, kinh doanh cũng như sinh hoạt đang phát triển với tốc độ rất nhanh, kéo theo đó là sự phát triển về quy mô của hệ thống cung cấp điện nói chung và hệ thống đo đếm nói riêng Do đó để quản lý, vận hành tối ưu hệ thống đo đếm đồng thời tăng năng suất lao động, giảm nhân công của con người, việc xây dựng một hệ thống đo đếm tự động là hết sức cần thiết

Nhằm mục đích nghiên cứu hệ thống đo đếm hiện tại của lưới điện huyện Núi Thành, qua đó xây dựng các ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành trạm biến áp phân phối, đề tài luận văn này có tên là: ”Xây dựng công cụ phần mềm ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành các trạm biến áp phân phối huyện Núi Thành”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu hệ thống thu thập dữ liệu hiện trạng của lưới điện phân phối huyện Núi Thành, qua đó xây dựng các công cụ giúp nâng cao chất lượng quản lý số liệu cũng như chất lượng quản lý vận hành lưới điện phân phối huyện Núi Thành

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi thực hiện của Luận văn, tác giả nghiên cứu về hệ thống thu thập dữ liệu hiện trạng của huyện Núi Thành gồm dữ liệu công tơ, thông số vận hành của các trạm biến áp phụ tải

Xây dựng một số công cụ đơn giản nhằm tối ưu hóa công tác

quản lý vận hành lưới điện trên phần mềm Microsoft Excel với dữ

liệu lấy từ hệ thống quản lý dữ liệu đo đếm Meter Data Management

System (MDMS)

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu về việc liên kết các dữ liệu có sẵn từ hệ thống quản

lý dữ liệu đo đếm để xây dựng một số công cụ đơn giản nhằm tối ưu

hóa công tác quản lý vận hành lưới điện trên phần mềm Microsoft

Excel có sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic Excel (VBA) nhằm

nâng cao chất lượng quản lý vận hành các trạm biến áp phân phối của

huyện Núi Thành

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Tạo ra một số công cụ giúp người quản lý vận hành nhanh

chóng tìm ra các hiện tượng bất thường tại các trạm biến áp phân

phối trên huyện Núi Thành, nhằm nâng cao năng suất lao động,

giảm thời gian kiểm tra tại hiện trường

Chương 3: Xây dựng các công cụ phần mềm giúp nâng cao chất

lượng công tác quản lý vận hành trạm biến áp phân phối

Chương 4: Xây dựng công cụ giúp dự báo phụ tải trong tương

lai gần để ngăn ngừa nguy cơ hư hỏng trong hệ thống

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

HUYỆN NÚI THÀNH 1.1 Đặt vấn đề

Núi Thành là huyện có diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản lớn nhất tỉnh Quảng Nam Với 172 km², đất lâm nghiệp chiếm 32.3% diện tích đất tự nhiên của huyện và phân bố chủ yếu ở các xã phía tây gồm Tam Sơn, Tam Thạnh, Tam Trà, Tam Mỹ Đông, và Tam Mỹ Tây Đất thổ cư đạt 6 km² (chiếm hơn 1% diện tích đất tự nhiên của huyện) Điểm đáng chú ý là trong thành phần sử dụng đất, đất quân

sự chiếm diện tích khá lớn so với các địa phương khác do có sự hiện diện của căn cứ Chu Lai với sân bay Chu Lai với diện tích hơn 40 km² chiếm gần 10% diện tích tự nhiên của huyện

Ngoài ra, Chu Lai trước đây từng là một trong những cứ điểm quân sự lớn nhất của Việt Nam Cộng hòa Núi Thành là trọng điểm đầu tư của Khu kinh tế mở Chu Lai nên tập trung nhiều khu công nghiệp lớn Chính vì vậy, trong cơ cấu sử dụng đất, một diện tích đất nông nghiệp trước đây được chuyển thành đất công nghiệp

Nguồn và lưới điện Núi Thành nằm trong nhiều dự án ODA, ADB, ADB mở rộng, RE II, RE II mở rộng được hoàn thiện qua các năm từ 2000-2015 Được cấp điện từ 03 trạm 110kV, khối lượng quản lý cụ thể:

+ Đường dây 22kV: 362,429 km, trong đó tài sản khách hàng 60,485 km

+ Đường dây hạ thế: 532,121 km

+ Trạm biến áp phụ tải: 531 trạm tổng dung lượng 234.905 kVA, trong đó tài sản khách hàng 188 trạm tổng dung lượng 108.090 kVA

Đánh giá tình trạng vận hành các trạm biến áp phụ tải hiện nay trên địa bàn huyện Núi Thành:

- Một số phụ tải nằm xa trạm biến áp dẫn đến điện áp không đảm bảo

- Tốc độ tăng trưởng phụ tải quá nhanh dẫn đến tình trạng quá tải đường dây hạ thế và trạm biến áp công cộng

- Một số máy biến áp vận hành non tải dẫn đến lãng phí trong công tác đầu tư đồng thời làm tăng tỷ lệ tổn thất không tải trên lưới điện trung thế

- Hệ thống tụ bù hạ áp hoạt động chưa hiệu quả dẫn đến các trạm biến áp quá bù và thiếu bù Gây tổn thất điện năng giảm khả năng tải của đường dây và giảm chất lượng điện áp

Tận dụng hạ tầng có sẵn ở hệ thống quản lý dữ liệu đo đếm (MDMS), ở đề tài sẽ nghiên cứu xây dựng các công cụ phần mềm hỗ trợ để tăng cường chất lượng quản lý vận hành trạm biến áp phụ tải (TBAPT) là rất quan trọng

1.2 Kết luận

Qua theo dõi các các TBAPT lưới điện khu vực huyện Núi Thành với số lượng TBAPT với 531 và với 267 TBACC (chiếm 52%), việc theo dõi các thông số về mức tải, mức độ lệch pha, thấp/quá áp của toàn bộ các TBAPT là rất cần thiết trên phương diện của người quản lý, nên việc cần thiết xây dựng các công cụ phần mềm hỗ trợ để tăng cường chất lượng quản lý vận hành là rất quan trọng

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU

ĐO ĐẾM (MDMS) 2.1 Giới thiệu chung

MDMS: là một phần mềm được viết và phát triển của EVNCPC, là hệ thống chương trình gồm các 3 module chính sau:

- MDMSComms: Module thực hiện kết nối để thu thập dữ liệu trực tiếp theo thời gian thực đến từng công tơ (Elster, LandisGyr, EDMI, ) bằng các đường truyền khác nhau như: ADSL, cáp quang, GSM, GPRS, EDGE, 3G Network

- MDMSAnalyze: Module thực hiện chức năng phân tích số liệu mà module MDMSComms thu thập về để đưa vào CSDL lưu trữ

- MDMS: Module quản lý và khai thác số liệu đo đếm, bao gồm các tính năng và công dụng chính sau đây:

+ Xem các thông số vận hành như công suất, phản kháng, dòng, áp, cosphi theo thời gian thực Thông tin chỉ số chốt tháng + Khai báo điểm đo và lập yêu cầu để lấy số liệu của điểm đo + Kết nối với hệ thống CMIS3.0 (quản lý dữ liệu kinh doanh)

để đưa chỉ số vào hệ thống tính hóa đơn

+ Đặc biệt là chức năng cảnh báo của chương trình theo các sự kiện công tơ ghi nhận được và cảnh báo theo thông số vận hành và được gửi đến người có trách nhiệm qua Email, SMS, qua chương trình,

+ Cung cấp cho khách hàng giao diện web để xem thông số vận hành, biểu đồ phụ tải theo thời gian 30’, chỉ số chốt tháng

2.2 Nội dung của phần mềm MDMS:

2.2.1 Xem công suất theo thời gian 30’

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục " công suất theo thời gian 30’", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.1 Giao diện theo dõi công suất của điểm đo trên chương

trình MDMS

2.2.2 Xem sản lượng theo thời gian 30’

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục "sản lượng theo thời gian", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.2 Giao diện theo dõi sản lượng của điểm đo trên chương

trình MDMS

2.2.3 Số liệu, biểu đồ dòng, áp, Cosφ,…:

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục xem "số liệu- Biểu đồ dòng, Áp, Cosφ", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.3 Giao diện theo dõi các thông số vận hành của điểm đo

2.2.4 Chỉ số theo thời gian:

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục

"chỉ số theo thời gian", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.4 Giao diện theo dõi các chỉ số của điểm đo theo thời gian

2.2.5 Chỉ số chốt tháng:

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục "chỉ số chốt tháng", màn hình sau sẽ xuất hiện

Hình 2.5 Giao diện theo dõi chỉ số chốt theo tháng của điểm đo

2.2.6 Chỉ số hóa đơn:

Chỉ số hóa đơn đã ghép dữ liệu với chương trình CMIS của điểm đo đang chọn

Hình 2.6 Giao diện của chức năng theo dõi chỉ số hóa đơn (kết nối

CMIS)

2.2.7 Thống kê mất điện trong tháng:

Tổng hợp số lần mất điện của điểm đo trong tháng và tính trung bình sản lượng điện mất do mất điện

Hình 2.7 Giao diện theo dõi mất điện của điểm đo

Ngoài ra còn một số tính năng: Lưu sự kiện cảnh báo điểm đo; Lưu sự kiện cảnh báo danh sách điểm đo; Xuất dữ liệu ra excel

2.3 Kết luận

Từ nội dung giới thiệu về phần mềm MDMS, có thể thấy phần mềm này có nhiều tiềm năng để khai thác nhằm theo dõi các

ra giải pháp cho từng trạm để dự báo, ngăn ngừa các nguy cơ ảnh hưởng đến MBA và việc cấp điện liên tục cho khách hàng

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI

ĐIỆN 3.1 Giới thiệu Excel Macro, VBA

3.1.1 Định nghĩa

Excel Macros là những chương trình nhỏ giúp lặp đi lặp lại những thao tác từ đơn giản đến phức tạp một cách tự động trong Excel Ngoài Excel Macros, chúng ta còn có thể gặp Word Macro, PowerPoint Macro, Outlook Macro …

VBA là viết tắt của Visual Basic for Applications, là một ngôn ngữ lập trình đi kèm với một số phần mềm của Microsoft Trong các chương trình này ta sử dụng trong phần mềm Microsoft Excel [2]

3.1.2 Hướng dẫn sử dụng cơ bản Excel Macro trong phần mềm Microsoft Excel bất kỳ:

Bắt đầu với Excel Macros nói riêng hay Macros nói chung và ngôn ngữ lập trình VBA Excel, chúng ta sẽ đi mở trình soạn thảo

VBA Để mở trình soạn thảo VBA, các bạn hãy theo từng bước sau đây:

1 Trong Excel, bấm chuột phải vào Ribbon và chọn mục Customize the Ribbon …

Hình 3.1 Kích hoạt soạn thảo lập trình VBA Excel

2 Trong cửa sổ Excel Options, chọn thẻ Developer như hình

Hình 3.2 Kích hoạt trong Option

3 Chỉnh sửa Macro Security để có thể chạy file có chưa Excel có chứa code VBA: trong thẻ Developer > Nhóm Code > Bấm Macro Security

4 Chỉnh Macro Security Settings như hình 3.4

Hình 3.4 Chỉnh Macro Security Settings

5 Lưu file, nếu không sẽ bị mất code, cách thức giống lưu trữ 01 file Excel bình thường

Hình 3.5 Lưu file Excel Macro

6 Bây giờ thì mở trình soạn thảo VBA ra và bắt đầu code: bấm thẻ Developer > Chọn nút Visual Basic

Hình 3.6 Trình soạn thảo VBA

7 Đây là cửa sổ soạn thảo VBA, tất cả code sẽ được viết trong cái cửa sổ này

Hình 3.7 Cửa sổ soạn thảo VBA

3.2 Các công cụ phát triển từ dữ liệu của hệ thống MDMS

3.2.1 Theo dõi các thông số vận hành của TBA phụ tải:

Thực tế trên lưới điện phân phối hiện nay có đến hơn 15% máy

áp để thực hiện thay thế cần phải được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn nhất để đảm bảo việc cung cấp điện được liên tục và an toàn Tuy nhiên để tìm được một máy biến áp thích hợp để thực hiện thay thế trong thời gian ngắn gặp nhiều khó khăn vì số lượng máy biến áp có sẵn trong kho thường không nhiều, còn phương án hoán chuyển với máy biến áp đang vận hành trên lưới thì thường không được tính đến vì để rà soát, tìm ra máy biến áp có dung lượng thích hợp và đang vận hành non tải thường mất rất nhiều thời gian

Có thể thấy, muốn tối ưu hóa công tác quản lý vận hành trạm biến áp phụ tải thì việc lấy thông số cần được thực hiện thường xuyên với chu kỳ thời gian nhỏ để kịp thời phát hiện các vấn đề, chủ động trong công tác xử lý như: kịp thời hoán chuyển, cân pha, nâng dung lượng máy biến áp tránh các sự cố có thể xảy ra; cài đặt chế độ đóng/cắt, hoán chuyển hệ thống tụ bù để tránh tình trạng thiếu bù, quá bù

* Giải pháp:

Xuất phát từ thực tế rằng thao tác để lấy được thông số vận hành của các trạm biến áp phụ tải là như nhau, cả quá trình là những thao tác lắp đi lặp lại, việc tạo ra một ứng dụng phần mềm giúp thực hiện cả quá trình đó là khả thi Ngoài ra để tạo giao diện thân thiện và sự thuận tiện trong quá trình sử dụng, việc dùng phần mềm Microsoft Excel để tạo ra công cụ đó là sự lựa chọn tối ưu Phần mềm Microsoft Excel được hỗ trợ sẵn ngôn ngữ lập trình VBA (Visual Basics Application)

Thông qua lập trình VBA, phần mềm Microsoft Excel có thể tự động lấy các thông số cần thiết từ cơ sở dữ liệu của chương trình MDMS và hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Để có thể lấy chính xác thông tin của một trạm biến áp, người dùng chỉ cần nhập trước mã

điểm của trạm đó vào file Excel, công cụ sẽ lấy chính xác thông số P,

Q, cosφ ứng với mã điểm đo đó

Nguyên lý hoạt động cụ thể của công cụ như sau:

Người dùng sẽ tạo sẵn một file Excel có sẵn các thông tin tên trạm biến áp, mã điểm đo Thiết lập sẵn các công thức tính gồm:

* Mức độ mang tải:

𝑿𝑺𝑿𝑯(%) =𝑺ố 𝒍ầ𝒏 𝒙𝒖ấ𝒕 𝒉𝒊ệ𝒏 𝒕𝒓ườ𝒏𝒈 𝒉ợ𝒑 𝒊

𝑻ổ𝒏𝒈 𝒔ố 𝒍ầ𝒏 𝒍ấ𝒚 𝒎ẫ𝒖 𝒙𝟏𝟎𝟎% (3.1)

Ví dụ với trường hợp quá tải:

+ Từ dữ liệu MDMS, ta có QT1 là thực hiện xuất tổng số lần

đo trong khoảng thời gian được chọn trước; QT2 là tổng số lần xuất hiện mức tải trên 100% so với Sđm MBA

+ Tính tỉ lệ % xuất hiện quá tải: QT2/QT1

+ Tương tự, ta có các tỉ lệ gần quá tải, bình thường, non tải: GQT2/GQT1, BT2/BT1, NT2/NT1

+ Từ 04 hệ số tỉ lệ ở trên, chương trình tự động so sánh với giá trị “xác suất xuất hiện” của người dùng cài đặt (Ví dụ cho XSXH

>10%) và kết luận tình trạng vận hành của trạm theo yêu cầu người phân tích được chương trình tổng hợp từ động sau in ấn nút lệnh

Phân tích MDMS

* Mức độ lệch pha:

+ Từ các lệnh VBA và các giá trị đo được trong Cơ sơ dữ liệu (CSDL), chương trình tự động tính toán ra giá trị đòng điện trung tính Io (theo lượng giác, vectơ) và hệ số Kdx (đối xứng)

+ Với SL_đo: xuất tổng số lần đo

+ Với SL_lệch: xuất tổng số lần thỏa mãn điều kiện Kđx > 15%