Tạp chí Khoa học Công nghệ Điện: Số 01/2019 trình bày các nội dung chính sau: Điều chỉnh độ võng đường dây theo thời gian thực, vai trò của điện tử công suất trong hiện đại hóa lưới điện, công nghệ sản xuất điện từ than, chế tạo và tích hợp cuộn dây van tỷ lệ AA002E hệ thống điều tốc tổ máy,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
Trang 1TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM - TRUNG TÂM THÔNG TIN ĐIỆN LỰC
Số 1, tháng 2 năm 2019
VAI TRỊ CỦA ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
TRONG HIỆN ĐẠI HĨA LƯỚI ĐIỆN
Trang 2Số 1 tháng 2 năm 2019
Phụ trách nội dung:
PHẠM THỊ THU TRÀ
Ban biên tập:
NGUYỄN KHẮC ĐIỀM
NGUYỄN THỊ THU HUYỀN
NHỮ THỊ HẠNH
VŨ GIA HIẾU
CHU HẢI YẾN
NGUYỄN THỊ DUNG
NGUYỄN THỊ VINH
BÙI THỊ THU HƯỜNG
Tổ chức nội dung & xuất bảnï:
TRUNG TÂM THƠNG TIN ĐIỆN LỰC
(EVNEIC)
Tòa soạn và trị sự:
Tầng 15, Tháp A, Tòa nhà EVN,
Số 11 Phố Cửa Bắc, Quận Ba Đình,
Tp Hà Nội
ĐT: 024.669.46738
Fax: 024.37725192
Email:thongtindienluc@yahoo.com
Giấy phép xuất bản:
Số 249/XB - BC ngày 23/5/1985
Tài khoản:
Trung tâm Thông tin Điện lực:
102010000028666
Ngân hàng TMCP Công thương
Việt Nam - Chi nhánh Hà Nội
Điều chỉnh độ võng đường dây theo thời gian thực
Một cơng cụ khảo sát mới cho phép cơng nhân thực hiện điều chỉnh theo thời gian thực Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và tiền
bạc, đồng thời cung cấp tài liệu 3-D tuyệt vời về kết quả cuối cùng
1
Dự án trạm biến áp Malaysia thuộc Cơng ty Pestech International (Ma-laysia) Cơng trình được tặng Giải thưởng Cơ sở hạ tầng năm 2018 về
hạng mục Truyền tải và Phân phối Điện của Cơng ty Bentley System (Mỹ)
4 Pestech International sử dụng bản sao kỹ thuật số giúp cải thiện quy trình làm việc trong dự án
trạm biến áp ở Malaysia
Ảnh bìa: Nguồn:Siemens.com.globalenproductsenergytopicsdigital-substation
31
Giới thiệu sáng kiến của tác giả Nguyễn Ngọc Duy, CTTĐ Sơn La thực hiện, giúp nâng cao độ ổn định, tin cậy cho hệ thống van điều tốc tổ máy, tiết kiệm chi phí và chủ động được vật tư khi hư hỏng.
Thiết kế, chế tạo và tích hợp cuộn dây van tỷ lệ AA002E hệ thống điều tốc tổ máy
Nghiên cứu và ứng dụng truyền tải điện áp cực cao
ở Trung Quốc
Bài báo giới thiệu kỹ thuật truyền tải UHV xoay chiều ở Trung Quốc.
28
1
KHCN Điện, số 1.2019
Những người làm cơng tác khảo sát thường rất ngại gặp những điều ngồi
dự kiến tại thực địa Những bất ngờ gây
ra những thách thức cần phải giải quyết, làm chậm tiến độ và nhiều khi làm tăng chi phí
Nhưng đơi khi lại cĩ những bất ngờ thú
vị Giống như khi Even Sellevoll, kỹ sư khảo sát của Cơng ty Geomatikk Survey (Na Uy), chỉnh định thiết bị tích hợp máy tồn đạc (máy quang học điện tử đa năng được sử dụng trong khảo sát và xây dựng cơng trình) và máy quét để khảo sát đường
ĐIỀU CHỈNH
ĐỘ VÕNG ĐƯỜNG DÂY
theo thời gian thực
Chỉ riêng tiếp cận các đường dây điện ở những vùng núi xa xơi hẻo lánh thơi cĩ thể
đã là khĩ khăn rồi (Ảnh: st)
dây điện, và thiết bị này đã hé lộ một khả năng mà ơng khơng hề hay biết Phát hiện bất ngờ đĩ đã thay đổi hồn tồn phương pháp thực hiện nhiệm vụ khảo sát được giao của ơng, theo chiều hướng tích cực
Dự án yêu cầu Geomatikk Survey đo và điều chỉnh độ võng của các đường dây điện cao thế mới trên một ngọn núi ở Sognog Fjordane, một hạt ở miền Tây Na Uy (Hình 1) Theo chiến lược ban đầu, Sellevoll và đồng nghiệp của ơng
là Svein Ivar Vestbø, sẽ sử dụng máy tồn đạc quét Trimble SX10 mà cơng ty mới mua để thực hiện các phép đo cần thiết và xử lý dữ liệu để tính tốn mức độ điều chỉnh cần thiết của các đường dây Tuy nhiên, như Sellevoll giải thích:
“Khi chúng tơi hướng máy SX10 vào đường dây điện đầu tiên, thì cảm biến đã tự động khĩa ngay vào đường dây
đĩ, mặc dù khơng cĩ lăng kính Điều này thật thú vị bởi
vì chúng tơi khơng hề biết rằng máy sẽ làm như vậy Điều
đĩ cĩ nghĩa là chúng tơi khơng những cĩ thể khảo sát các đường dây một cách dễ dàng hơn và chính xác hơn, mà cịn cĩ thể điều chỉnh độ võng của các đường dây theo thời gian thực, trực tiếp tại hiện trường
Và đúng là như vậy, dự án ban đầu được lên kế hoạch thực hiện trong nhiều ngày bỗng nhiên đã được rút ngắn xuống chỉ cịn một ngày Cơng nghệ mới này khơng chỉ giúp thay đổi cục diện trong lĩnh vực này, mà cịn là cơng cụ
để xác định lại việc khảo sát theo thời gian thực và giúp gặt hái nhiều lợi ích doanh thu từ các cơ hội kinh doanh mới
ĐO LƯỜNG VÀ THEO DÕI THEO THỜI GIAN THỰC
Cuối năm 2018, Sellevoll và Vestbø đã đi trực thăng lên
độ cao 600m lên đỉnh một ngọn núi ở Leikanger, một thị
Để đạt được độ võng thích hợp giữa các cột đường dây thường tốn nhiều thời gian Tuy nhiên, một cơng cụ khảo sát mới cho phép cơng nhân thực hiện điều chỉnh theo thời gian thực
Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời cung cấp tài liệu 3-D tuyệt vời về kết quả cuối cùng.
7 Bạn không thể tiên đoán tương lai của tích hợp
lưới điện thông minh, nhưng có thể quản lý nó
Hiện nay việc bùng nổ của các tài nguyên năng lượng phân tán (DER) lại được bổ sung thêm vào lưới điện Nên việc vận hành hiệu quả lưới điện càng trở nên phức tạp hơn.
Bằng cách thay thế các giao tiếp nối dây cứng bằng các giao tiếp truyền thơng dựa trên Tiêu chuẩn IEC 61850, các cơng ty điện lực cĩ thể truy cập từ xa tới trạm biến áp để thao tác từ xa.
Vai trò của điện tử công suất trong hiện đại hóa lưới điện
10
Kiot lắp đặt trên mặt đất dùng để kết nối năng lượng tái tạo và nguồn điện phân tán
Sản phẩm mới kiơt lắp trên mặt đất (GMK) của Cơng ty NOJA Power (Australia) là một ví dụ về tủ đĩng cắt tại điểm kết nối chìa khĩa trao tay.
14
Cần cân nhắc sử dụng cả điện áp đất thoảng qua và siêu âm khi muốn xác định Phĩng điện Cục bộ và nếu chỉ sử dụng biên độ TEV
cĩ thể khơng phải là một chỉ thị chính xác về nguồn thực tế do các đường dẫn tín hiệu khác nhau.
Cầu chảy VT của bạn được kiểm tra lần cuối khi nào?
Công nghệ sản xuất điện từ than đang thay đổi cuộc chơi
Để khơng bị tụt hậu trong cân bằng nguồn điện tương lai, phải cải thiện được hiệu suất và chi phí của điện than Các cơng nghệ trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển hứa hẹn sẽ làm được điều đĩ.
20 18
Trang 3TỰ ĐỘNG HÓA
trấn nhỏ trên bờ phía bắc của
Sognef-jord, một vịnh hẹp dài nhất và sâu nhất
ở Na Uy và dài thứ hai trên thế giới Treo
trên địa hình núi non dốc đứng, hiểm trở
là một đoạn đường dây dài 450m gồm
bốn đường dây điện mà khách hàng của
họ, Công ty BKK Enotek (Na Uy), vừa lắp
đặt Sau khi lắp đặt các cáp, BKK đã cố
gắng xác định và thiết lập độ võng phù
hợp bằng cách sử dụng khoảng độ võng
truyền thống Nhưng địa hình vách đá
dựng đứng và khoảng cách giữa hai cột
điện khiến việc hiệu chuẩn chính xác các
đường dây trở nên quá khó
Đội Geomatikk Survey đã nhận nhiệm
vụ đo độ võng và hỗ trợ BKK trong việc
điều chỉnh độ võng để đáp ứng dung sai
độ cao và độ căng dây Để xác định các dữ
liệu dự án trong không gian, Sellevoll và
Vestbø đã sử dụng máy thu GNSS Trimble
R10 và công nghệ máy toàn đạc SX10 để
thiết lập quyền kiểm soát
Đứng bên dưới cột điện ở một đầu
của đường dây, họ nhắm thẳng máy
SX10 lên cao và thu thập một điểm mà ở
đó cáp kết nối với cột điện, và lặp lại quy
trình này cho từng đường dây điện Sau
đó, họ thiết lập bên dưới cột điện kia và
QUAN ĐIỂM VỀ CÔNG VIỆC MỚI
BKK không yêu cầu quét các đường dây điện, nhưng Sellevoll
và Vestbø đã nhân cơ hội này tại hiện trường để kiểm tra khả năng quét của máy SX10 và cung cấp tài liệu 3-D chi tiết cho khách hàng Thiết lập gần mỗi cột điện, ở vị trí các dây cáp trên không cách mặt đất khoảng 18m, họ đã quét toàn bộ đoạn dài 450m với hai lần quét, một lần quét từ đầu dốc và một lần quét từ cuối dốc Với tốc độ thu thập 26.600 điểm mỗi giây, mỗi lần quét mất khoảng 10 phút, có thể quét 3-D cả bốn đường dây điện và hai cột điện trong 20 phút
Sellevoll nói: “Máy quét nhanh một cách đáng kinh ngạc và rất chính xác Có thể tạo ra bản quét 360 độ trực tiếp ở trên không
Và máy tự động ghi lại dữ liệu do vậy bạn không phải tham chiếu địa lý điểm đám mây trong quá trình xử lý hậu kỳ, vì vậy tiết kiệm được rất nhiều thời gian
Trở lại văn phòng, nhóm Geomatikk Survey đã sử dụng phần mềm Trimble Business Center để tích hợp dữ liệu điểm đám mây
và dữ liệu khảo sát Sau đó, họ đã tạo ra một báo cáo dựa trên vectơ, cùng với các ảnh chụp màn hình điểm đám mây hỗ trợ, để xác minh rằng đường dây điện đã được điều chỉnh theo các yêu cầu kỹ thuật của BKK Tài liệu đó đã được chuẩn bị trong một ngày
và giao cho BKK vào ngày hôm sau
Jan Reime, quản lý dự án của BKK cho biết: “Chúng tôi rất hài lòng với việc đo lường diễn ra suôn sẻ và chúng tôi đã có thể thực hiện việc này theo thời gian thực Phần thưởng nữa cho chúng tôi
và khách hàng là khả năng gửi báo cáo bằng văn bản với các phép
đo thực tế kèm theo.”
“Với công nghệ máy toàn đạc truyền thống, chúng tôi không thể hoàn thành công việc tại hiện trường hoặc báo cáo dự án nhanh chóng như vậy”, Sellevel cho biết “Khả năng chuyển đổi
Sử dụng máy toàn đạc quét Trimble SX10 để thu được các phép đo cần thiết và xử
lý dữ liệu, công nhân có thể xác định những điều chỉnh đường dây cần thiết theo thời
gian thực (Ảnh: st)
có thêm bốn điểm kết nối (Hình 2) Với bộ điều khiển của thiết bị đo,
họ đã xác định đường căng dây (đường thẳng) giữa các điểm đầu của mỗi đường dây điện và thiết lập độ chênh lệch theo chiều thẳng đứng từ đường căng dây xuống đường dây điện hiện có Với chiều dài của các cáp, chiều cao so với mặt đất của chúng là 25m và nhiệt
độ hiện tại khoảng 17oC, BKK đã yêu cầu rằng mỗi dây cáp cần có độ võng là 6,26m ở điểm thấp nhất so với đường căng dây
Sellevoll nói: “Khả năng nhìn thấy và so sánh đường căng dây với đường dây điện hiện có trên màn hình lớn của bộ điều khiển cho phép chúng tôi thấy được mỗi đường dây lệch bao nhiêu so với dung sai theo thời gian thực Vì vậy, khi điều chỉnh và nâng cáp, chúng tôi
có thể theo dõi trên bộ điều khiển và thấy rằng cần thêm 50cm hay là 10cm nữa cho đến khi cáp ở đúng vị trí”
Các phép đo có độ chính xác tới ± 3cm, nhóm Geomatikk Survey xác định rằng từng dây trong số bốn đường dây điện được treo quá thấp, trong khoảng từ 1,5m đến 2m dưới giới hạn độ võng chấp nhận được Với một đội thợ BKK được bố trí tại trạm biến áp ở dưới thung lũng, Sellevoll và đồng nghiệp của ông đã chỉ dẫn cho đội căng dây qua điện thoại
Bắt đầu với đường dây thứ nhất, Sellevoll nhắm máy SX10 vào
và một khi máy đã khóa vào dây cáp, ông báo cho đội thợ biết cần căn chỉnh bao nhiêu Sau đó, ông theo dõi sự chuyển động của cáp theo thời gian thực, hướng dẫn đội thợ BKK cho đến khi độ võng của đường dây ở vị trí chính xác
Sellevoll nói: “Trước đây, tôi chưa bao giờ làm việc như thế này,
vì vậy thật là tuyệt vời khi được thấy các đường dây được điều chỉnh ngay trước mắt mình Và vì máy SX10 đã khóa vào đường dây, nên chúng tôi chỉ phải nhắm vào đường dây một lần và theo dõi nó trên
bộ điều khiển Với máy toàn đạc truyền thống, chúng tôi phải nhắm thủ công vào thiết bị và đo vị trí của cáp mỗi lần cáp di chuyển Nếu trời có gió lớn thì sẽ khó thực hiện hơn nhiều
giữa khảo sát bằng máy toàn đạc và quét bằng một công cụ duy nhất cho phép chúng tôi đạt được hiệu quả cao hơn rất nhiều, cả về thời gian và chi phí Vì quá trình quét cung cấp cho chúng tôi dữ liệu
và chi tiết của toàn bộ dự án, nên chúng tôi có thể xem lại hiện trường có thể nói
là bao nhiêu lần tùy ý, tùy theo sự cần thiết mà không phải rời khỏi văn phòng
Và với tính năng khóa tự động của máy SX10, giờ đây chúng tôi có khả năng đảm nhận các dự án yêu cầu khảo sát theo thời gian thực, mở ra một loạt các cơ hội phát triển kinh doanh
Thật vậy, dựa trên thành công ban đầu của họ ở Leikanger, BKK đã ủy thác Geomatikk Survey quay trở lại một phân đoạn khác của cùng đường dây điện đó
để đo độ võng Các đồng nghiệp trên khắp Na Uy cũng đều nghe tới dự án đó
và có vẻ như tất cả họ đều tò mò về khía cạnh thời gian thực của việc khảo sát
Sự quan tâm ngày càng tăng này có thể khiến Sellevoll phải thực hiện nhiều chuyến bay bằng trực thăng hơn trong tương lai Ông biết có thể có nhiều điều bất ngờ hơn, nhưng Sellevoll tin tưởng rằng ông đã có các công cụ phù hợp để giải quyết mọi vấn đề gặp phải
Biên dịch: Gia Hiếu
Theo “Power”, số 1/2019 May đo toàn đạc Trimble SX10 (Ảnh: st)
Xử lý dữ liệu thu được từ Trimble SX10 (Ảnh: st)
Trang 4Công trình được tặng Giải thưởng
Cơ sở hạ tầng năm 2018 về hạng mục
Truyền tải và Phân phối Điện của Công ty
Bentley System (Mỹ) là Dự án trạm biến
áp Malaysia thuộc Công ty Pestech
Inter-national (Malaysia)
Olak Lempit nằm trong hạt Banting,
bang Selangor Darul Ehsan, Malaysia Với vị
trí chiến lược cách sân bay quốc tế KLIA lớn
nhất ở Malaysia 30 phút và cách cảng vận
chuyển Klang nhộn nhịp nhất của quốc
gia này 45 phút, ngôi làng này đã nhanh
chóng phát triển thành khu công nghiệp
với nhiều nhà máy và xưởng chế tạo, văn
phòng thương mại, cửa hàng, nhà ở, và
các trường quốc tế Sự tăng trưởng này
cũng kéo theo nhu cầu tăng nguồn cung
cấp điện trong khu vực Trạm biến áp Olak
Lempit sẽ được mở rộng từ trạm biến áp
275/132kV thành trạm biến áp 500kV Chủ
sở hữu trạm biến áp này, Công ty Tenaga
Nasional Berhad (TNB của Malaysia), kỳ
vọng công nghệ trạm biến áp mới nhất sẽ được áp dụng cho dự án này
TNB đã trao cho Pestech International Berhad hợp đồng trị giá 79,5 triệu RM (ring-git Malaysia) để xây dựng trạm biến áp thế
hệ tiếp theo này ở Olak Lempit Phạm vi công việc là cung cấp, lắp đặt, đưa vào vận hành hai máy biến áp tự ngẫu 1050MVA, các tủ đóng cắt 500kV, các tủ đóng cắt 275kV và thiết bị tự dùng cùng với công trình xây dựng dân dụng liên quan cho trạm biến áp đầu vào chính
THÁCH THỨC
Các rắc rối thường thấy cũng đã xuất hiện trong dự án này Thời hạn nghiêm ngặt và nhóm dự án muốn vượt ra ngoài một số quy trình thủ công quen thuộc – Xây dựng bản định mức vật liệu (BOM), lập các bảng kê quản lý cáp và kiểm tra các bản vẽ hoàn công Ngoài ra, với trạm biến áp này, chi phí cung cấp vật liệu cao bất thường do phí vận chuyển hàng không, và lỗi trong thiết kế có thể gây thiếu hụt vật liệu và phải mua sắm khẩn cấp làm tăng chi phí Cuối cùng, trạm biến áp này nằm trong khu đất đã từng
được sử dụng, và việc thiếu các bản vẽ hoàn công hoặc các bản vẽ hoàn công không chính xác khiến cho việc khớp với trạm biến áp hiện có có thể gặp khó khăn
Các cân nhắc khác bao gồm: Phát hiện sai lệch giữa các bộ môn - C&S (Quy chuẩn
và Tiêu chuẩn), Điện, Kiến trúc - và kiểm tra lỗi thiết kế để giảm thiểu rủi ro làm lại trong quá trình xây dựng
Một số cân nhắc về tô pô, môi trường
và kinh tế cũng khiến dự án này trở nên phức tạp hơn Bao quanh các địa điểm hiện tại và đã lên kế hoạch là các đồn điền dầu cọ và làng mạc Nhiều nhà thầu
sẽ làm việc trên công trường để thi công các đường dây truyền tải mới cũng như các công trình mở rộng khác cho trạm biến áp này Sử dụng cơ sở hạ tầng hiện
có những khi có thể, đồng thời giảm thiểu chi phí nguyên liệu và thiết bị, đặt ra thêm một thách thức về kinh tế và hậu cần nữa cho dự án này Cuối cùng, thiết kế hiện tại phải có khả năng mở rộng trong tương lai, kể cả việc bổ sung một nhà máy điện mới dự kiến sẽ hòa lưới vào năm 2023
Đối mặt với lịch biểu ngặt nghèo 15 tháng và biết được lợi ích đáng kể mà dự
án này sẽ mang lại cho cả vùng nhờ tạo ra nguồn công suất bổ sung, Pestech đã áp dụng một phương pháp tiếp cận mạnh,
có tính cộng tác, hiệu quả, và kỹ thuật số
để thực hiện dự án đầy thách thức này
GIẢI PHÁP
Pestech đã tạo ra một bản sao kỹ thuật số của địa điểm hiện có và phát
huy lợi thế sức mạnh của các giải pháp tích hợp để tạo ra một thiết kế trạm biến
áp mới
Các bức ảnh chụp bằng phương tiện bay không người lái và chuyển đổi thành các mô hình thực tế như là các bản vẽ theo
tỷ lệ sẽ quan trọng hơn đáng kể đối với các dự án trạm biến áp trên vùng đất đã từng được sử dụng, nơi mà việc tiếp giáp với trạm biến áp hiện có là rất quan trọng trong việc đảm bảo bàn giao dự án suôn
sẻ Ngoài ra, bằng cách tạo bối cảnh kỹ thuật số của trạm biến áp hiện có, nhóm
Pestech International sử dụng bản sao kỹ thuật số
giúp cải thiện quy trình làm việc trong dự án
trạm biến áp Malaysia
Trạm biến áp Olak Lempit (Ảnh: st)
Bản sao kỹ thuật số của trạm biến áp (Ảnh: st)
Trạm biến áp Olak Lempit đạt Giải thưởng Cơ sở hạ tầng năm 2018 (Ảnh: st)
5
KHCN Điện, số 1.2019
dự án đã có thể thực hiện quy hoạch về kho bãi và tiếp cận vận chuyển thiết bị giúp giảm thiểu tác động đến môi trường
và dân làng gần đó
Từ việc tạo các mô hình 3D của vùng hiện tại để kiểm tra xem có các vướng tắc, vật cản, và sai lệch, đến việc sử dụng mô hình thông minh để tối ưu hóa thiết kế trạm biến áp, phương pháp kỹ thuật số này
đã cho phép Pestech có được một thiết kế hoàn thiện và tiết kiệm chi phí hơn
Bằng cách cho phép cộng tác liền mạch giữa các bộ môn trước đây vốn
Mô hình 3D trạm biến áp (Ảnh: st)
Với việc tạo cơ sở dữ liệu này, các ký hiệu 2D và 3D dựa trên các đầu vào của nhà chế tạo, nhóm dự án
đã thiết kế một mô hình thông minh, thay vì chỉ là đồ họa
và đã có thể điều hướng từ đường tín hiệu đến bố cục 3D
(Ảnh: st)
Trang 5không có quan hệ với nhau, đồng thời thực
hiện một môi trường dữ liệu được kết nối để
duy trì thông tin kỹ thuật chính xác, cho phép
thực hiện các mô hình ảo của thiết kế
Sean Lee, trợ lý quản lý của Pestech, cho
biết: “[Chúng tôi] đã thực hiện phần thiết kế
mạch nhất thứ và nhị thứ trong suốt dự án
Trạm biến áp Bentley: Quản lý ống dẫn cáp
và cáp Bentley dùng cho thiết kế tuyến cáp;
Navigator (Hoa tiêu) dùng để chỉ dẫn từng
bước và phát hiện sai lệch dữ liệu; Phần mềm
ProjectWise để quản lý tài liệu; và phần mềm
MicroStation để lập mô hình 3D Bằng cách sử
dụng các thư viện ký hiệu, có thể dễ dàng lập
các mẫu báo cáo phát triển ở dạng 2D và 3D
với các báo cáo được tạo tự động Điều này đã
giúp giảm thời gian thiết kế trung bình 50%
trong số các chức năng khác nhau được triển
khai.”
Quản lý cáp và ống dẫn cáp được tích hợp
với quy trình làm việc tổng thể Có thể tạo ra
tự động bảng kê vật liệu dùng cho các phụ
kiện thang cáp (các khớp nối chữ T, khớp
nối chữ thập, các mối nối thu nhỏ, v.v.) Mức
lấp đầy của mỗi thang có thể được xác định
trước, độ dài chính xác của cáp nhiều lõi có
thể được tạo ra chỉ bằng một nút bấm và việc
định tuyến lại cáp nhiều lõi có thể được thực
hiện tự động dựa trên bảng kê cáp
KẾT QUẢ
Quy trình công việc kỹ thuật số của
Pes-tech đã mang lại nhiều lợi ích cho dự án này,
cụ thể như giảm 50% thời gian lập bản vẽ,
giảm 60% công việc chỉnh sửa do sai lệch và
can thiệp dữ liệu, giảm thời gian rà soát bảng
kê cáp từ vài ngày xuống còn vài giờ, và giảm
10 đến 20% lượng cáp và linh kiện điện phế
thải Các lợi ích này đã giúp Pestech tiết kiệm
được 200.000 RM so với các dự án tương tự
Tiến bộ kỹ thuật số của Pestech đã giúp tiết
kiệm không chỉ cho dự án này, mà còn góp
phần vào thúc đẩy tăng trưởng không ngừng
trong tương lai của Olak Lempit
Biên dịch: Nguyễn Thị Dung
Theo “Electricenergyonline”,
số 12/2018
Trong những lần trò chuyện với các kiến trúc sư hệ thống điện, các cuộc thảo luận luôn bàn đến vấn đề làm cách nào lưới điện lại trở nên phức tạp Chủ đề phổ biến
là có nhiều cảm biến hơn, nhiều linh kiện hơn, nhiều DER hơn, nhiều hệ thống hơn để quản lý tất cả các thiết
bị tự động hóa mới Kịch bản điển hình là như sau:
1 Một DSO sắp mua hệ thống Quản lý Mất điện (OMS) mới;
2 Giờ đây DSO này đã giới hạn Tự động hóa Phân phối (DA);
3 DSO này đang sử dụng Hệ thống Quản lý Năng lượng (EMS) của họ để quản lý DA đã giới hạn;
4 DSO này có kế hoạch mua một hệ thống SCADA phân phối (D-SCADA) nhưng không chắc chắn về chi phí của hệ thống D-SCADA và sự phức tạp của việc có hai màn hình/giao diện khác nhau cho những người thao tác trong phòng điều khiển của công ty (một màn hình cho D-SCADA và một màn hình cho OMS của họ);
5 Sau này DSO sẽ muốn tích hợp một Hệ thống Quản lý Phân phối Tiên tiến (ADMS);
6 DSO này cũng biết rằng họ sẽ cần một Hệ thống Quản lý Năng lượng Phân tán (DERMS) trong một tương lai không quá xa;
7 DSO này quan tâm đến việc tích hợp phát hiện chạm chập giống như IOT mới cũng như các cảm biến điện áp và dòng điện mà không nhất thiết phải được giao tiếp với hệ thống SCADA của công ty;
8 DSO này mong muốn một kiến trúc mở để họ có thể kết hợp và đáp ứng được các ứng dụng và các hệ thống tốt nhất tiềm năng;
9 DSO này biết rằng sẽ có ngày càng nhiều ứng dụng mới theo thời gian thực từ các nhà cung cấp giải pháp hiện tại và mới Các lãnh đạo công ty muốn đảm bảo rằng họ có thể dễ dàng tích hợp các ứng dụng này, thậm chí hiện nay còn chưa tồn tại
Như bạn có thể thấy trong kịch bản này, các DSO phải đối mặt với sự phức tạp của việc quản lý tính không chắc chắn (và cơ hội) lớn và một hệ thống các hệ thống đang thay đổi nhanh hơn nhiều so với bất kỳ những gì
mà các công ty điện lực đã trải qua trong 100 năm hoạt động vừa qua
Bạn không thể tiên đoán tương lai của tích hợp lưới điện thông minh, nhưng có thể quản lý nó
TỰ ĐỘNG HÓA
Thách thức của việc phải hỗ trợ các thiết bị cũ đồng thời cả các DER hiện đại trong khi vẫn phải theo dõi những ứng dụng rời rạc trên các hệ thống OT cũng như
IT (công nghệ vận hành và công nghệ thông tin) đã gây nhiều khó khăn cho toàn ngành điện Các nhà điều hành công ty điện lực có quan điểm về lưới điện mà họ muốn và các dữ liệu đi kèm với lưới điện, nhưng các hệ thống của họ không được thiết kế để xử lý loại luồng
dữ liệu này từ hệ thống các tích hợp hệ thống hiện nay Các hệ thống SCADA đôi khi được sử dụng để tích hợp
hệ thống các hệ thống phức tạp này Được thiết kế chủ yếu để điều khiển các thiết bị và thu thập những tập dữ liệu đơn giản, các hệ thống SCADA không được tối ưu hóa để quản lý các luồng dữ liệu phức tạp và không hỗ trợ các tích hợp cắm điện là chạy của những ứng dụng lưới điện mới
Để khắc phục những thách thức này, các công ty điện lực đang sử dụng mẫu hình kiến trúc Bus Tin nhắn Công nghệ Vận hành (OTMB) trong các kiến trúc kết hợp OT/IT của họ Mẫu hình này cung cấp một tổ chức bao quát toàn bộ để kết nối tất cả các thành phần trong một hệ thống các hệ thống Các kiến trúc OTMB được
Càng ngày việc vận hành hiệu quả lưới điện càng trở nên phức tạp hơn, và công việc của các kỹ sư và các nhà điều hành hệ thống phân phối (DSO) lại càng khó khăn hơn Hiện nay đang có sự bùng nổ của các tài nguyên năng lượng phân tán (DER) như điện gió, điện mặt trời và tích trữ điện năng cứ mỗi ngày lại được bổ sung thêm vào lưới điện
Trang 68 KHCN Điện, số 1.2019 9
xây dựng trên phần mềm trung gian lấy
OT làm trung tâm Đối với truyền thông
hai chiều giữa SCADA, ADMS, OMS, các
DERM và các hệ thống OT khác, các hệ
thống OTMB cung cấp các tài sản và linh
kiện sử dụng các giao thức khác nhau
(ICCP, DNP3, MODBUS, OPC, REST, v.v.),
các ứng dụng phân tích IT và OT, SQL và
cơ sở dữ liệu lịch sử
Phần mềm trung gian OT giải quyết
vấn đề tích hợp để thiết lập truyền
thông hai chiều và điều khiển giữa
nhiều DER và các hệ thống sử dụng
nhiều giao thức khác nhau Lớp kiến
trúc đơn này cho phép các kỹ sư công ty
điện lực hợp nhất và quản lý các tài sản
và dữ liệu phân tán bất kể mối quan hệ
của chúng với hệ thống hoặc ngôn ngữ
giao tiếp nào Thay vì xây dựng một giải
pháp điểm-điểm (trong công ty hoặc
thông qua đội ngũ chuyên gia tư vấn)
mỗi khi hệ thống mới cần được tích hợp
vào kiến trúc OT, kiến trúc OTMB cung
cấp một khuôn khổ nhất quán, hiệu quả
để tích hợp giữa tất cả các linh kiện và
các giao thức
Kiến trúc OTMB không chỉ kết nối dữ
liệu cần thiết để quản lý các luồng dữ
liệu giữa các hệ thống rời rạc, các OTMB
có thể được mở rộng để thực hiện các
nhiệm vụ và quy trình công việc Ví dụ:
Chúng có thể giúp quản lý thách thức
mà các DSO gặp phải trong việc làm cho
các không gian tên phù hợp với nhau
(còn gọi là Quản lý đo lường) trên các
hệ thống như SCADA và OMS Siêu dữ
liệu không gian tên yêu cầu bảo trì kịp
thời mỗi khi bổ sung linh kiện mới vào
lưới điện hoặc thay đổi vị trí linh kiện,
nhiều khi làm mất nhiều thời gian của
kỹ thuật viên thao tác Thời gian này tốt
hơn là dùng để tối ưu hóa hoạt động
của hệ thống các hệ thống thay vì việc
di chuyển tẻ nhạt các tập tin cấu hình
từ máy này sang máy khác Mẫu hình
phần mềm OTMB được triển khai tốt sẽ
OT mới dùng cho các DSO quản lý một lưới điện được tự động hóa hơn nhiều trong 20 năm tới
Việc triển khai một OTMB cho phép các DSO thực hiện một phương pháp tiến hóa có tổ chức để áp dụng các công nghệ tốt nhất trong những năm tới Nó cũng cho phép các DSO đưa ra những lựa chọn thông minh về các giải pháp mà không
bị ràng buộc với một nhà cung cấp duy nhất Mặc dù tương lai không chắc chắn, nhưng bạn có thể học hỏi nhiều từ các kiến trúc sư phần mềm doanh nghiệp từ
20 năm trước Khi phải đối mặt với việc tích hợp sự bùng nổ các HR, kế toán, MRP mới và các giải pháp doanh nghiệp khác, các kiến trúc sư IT đã áp dụng các giải pháp phần mềm trung gian Các DSO
và các kiến trúc sư OT đang bắt đầu đón nhận cùng một cách tiếp cận với các kiến trúc OTMB (phần mềm trung gian lấy OT làm trung tâm) để đảm bảo một nền tảng tích hợp ổn định lấy OT làm trung tâm để quản lý tương lai
Biên dịch: Trần Việt Tiến
Theo “Transmission&Distribution”,
số 11/2018
Giai đoạn 2 - Mở rộng tự động hóa phân phối
Theo truyền thống, các kiến trúc sư DSO sẽ triển khai hệ thống D-SCADA để quản lý một đội ngũ các linh kiện DA như các cầu dao
tự động Kịch bản này hoạt động rất tốt khi bạn sử dụng một OTMB như một phần của kiến trúc hệ thống các hệ thống của bạn OTMB cung cấp giao diện chuẩn và tích hợp nhanh Một số DSO đã chọn đi theo một con đường khác Như thể hiện trên Hình 2, Công ty Evergy (trước đây là KCP&L của Mỹ) đã triển khai kiến trúc OTMB và sử dụng các năng lực SCADA-lite để điều khiển 3.000 linh kiện ngoài thực địa trực tiếp từ OMS của họ mà không cần sử dụng hệ thống D-SCADA truyền thống
Cần lưu ý rằng, nhiều DSO đang sử dụng phương pháp kết hợp (xem Hình 3) để quản lý đội quân các linh kiện DA của họ Họ đang triển khai các hệ thống D-SCADA mới hoặc tái sử dụng để quản lý các tài sản DA chính của mình Họ cũng đang bỏ qua hệ thống D-SCADA của mình để tích hợp một số linh kiện giống như IOT, ví dụ như các cảm biến dòng điện và chỉ báo đường dây chạm chập Mở rộng thêm trong giai đoạn này ngày càng có nhiều hệ thống phân tích theo thời gian thực dựa vào đám mây với giao diện REST để quản lý chức năng DERMS, ví dụ như lên kế hoạch và tối ưu hóa tích trữ lưới điện
Giai đoạn 3 - Tương lai
Như đã nêu trên, tương lai rất khó dự đoán, nhưng có hai xu hướng rất rõ ràng:
1 Các tài nguyên năng lượng phân tán, các cảm biến IOT và tự động hóa phân phối tăng cao sẽ tiếp tục tăng lên theo cấp số nhân
2 Chắc chắn là các khởi nghiệp thông minh với những người sáng lập vẫn còn học trung học sẽ phát triển các linh kiện và các ứng dụng
Hình 2 Kiến trúc OTMB được sử dụng để tích hợp chức năng SCADA vào NMS
biến nó thành ADMS (Ảnh st)
Các linh kiện DA tương lai (FCI, recloser, cap cosure
(Kết nối trong tương lai) DNP3/MODBUS
(Kết nối trong tương lai) ICCP
2.300 linh kiện thực địa
Oracle NMS & DB
Hình 1 OTMB tạo cầu nối giữa EMS và OMS Việc sử dụng các tính
năng quản lý đo lường OTMB, đảm bảo các không gian tên EMS và OMS được cập nhật tự động khi các linh kiện mới được thêm vào (Ảnh st)
Hình 3 Một mẫu hình kiến trúc OTMB cho phép tích hợp tất cả các linh kiện và hệ thống kế thừa, hiện đại và tương lai (Ảnh st)
tự động quản lý việc tích hợp không gian tên và siêu dữ liệu đo lường trên các hệ thống và linh kiện rời rạc, cũng như có các công
cụ mạnh để hỗ trợ bảo trì và quản lý việc đặt tên không phù hợp
QUẢN LÝ TƯƠNG LAI VỚI OTMB
Kịch bản trên giải thích cách OTMB lường trước sự phát triển trong tương lai của hệ thống này như thế nào
Giai đoạn 1 - Tích hợp OMS/EMS
OTMB tạo ra một cầu nối giữa một EMS hiện có và OMS mới
Bước ban đầu này đảm bảo thời gian tích hợp nhanh giữa OMS
và EMS Sử dụng các tính năng quản lý đo lường của OTMB đảm bảo các không gian tên của EMS và OMS được cập nhật tự động mỗi khi các linh kiện mới được bổ sung vào lưới điện ngày càng được tự động hóa nhiều hơn của bạn Có lẽ như một phần của giai đoạn đầu tiên này, bạn cũng muốn bổ sung thêm một sử gia hoạt động mới hoặc hiện có (cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian) vào hệ thống các hệ thống của bạn Bạn có thể dễ dàng thực hiện được điều này thông qua một OTMB Ngoài ra, OTMB có thể được cấu trúc để đặt trong DMZ an ninh mạng (vùng phi quân sự) Điều này tạo ra một cầu nối trao đổi dữ liệu giao thức an toàn được xác định rõ giữa mạng hệ thống DA quan trọng và OMS của bạn, nằm gần hệ thống IT hơn
Than Khí đốt Hệ thống phân phối điện Các thiết bị tại thực địa Điện mặt trời Điện gió điện năngTích trữ Lưới điện cực nhỏ
Hiện tại Tương lai
Lựa chọn của bạn
ở đây
BUS TIN NHẮN CÔNG NGHỆ VẬN HÀNH
SCADA Cơ sở dữ liệu DERMs Bể dữ liệu Sử gia Hệ thống AMI EMS OMS
Lựa chọn của bạn
ở đây
Trang 7biến áp bán dẫn (SST) có thể giải quyết các vấn đề này
vì chúng nhỏ gọn, nhẹ, phản ứng nhanh hơn và có hiệu suất cao ở điều kiện phụ tải nhẹ SST ban đầu được nhắm đến các ứng dụng đặc biệt như các ứng dụng ngầm dưới biển hoặc tạo lực kéo
Tuy nhiên, với những tiến bộ trong lĩnh vực bán dẫn, đặc biệt là các linh kiện điện tử công suất dựa trên silicon carbide (SiC), ý tưởng SST theo dự kiến sẽ thâm nhập vào các ứng dụng lưới điện Hiện đã có một số nguyên mẫu được phát triển bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn dựa trên SiC General Electric đã phát triển một SST 13,8kV/265kV công suất 1MVA, sử dụng các MOS-FET (transistor bán dẫn oxit kim loại hiệu ứng trường) SiC 10kV hoạt động ở tần số 20kHz Các nguyên mẫu khác bao gồm các SST dựa trên các MOSFET SiC 15kV và các IGBT (transistor có cực điều khiển cách ly) 15kV
Ưu điểm lớn nhất của SST so với máy biến áp thông thường là giảm diện tích chiếm chỗ, điều này liên quan trực tiếp với thời gian chờ hàng cực kỳ dài của các máy biến áp thông thường Ngoài ra, các máy biến áp thông thường được thiết kế để hoạt động với dòng công suất
đi theo một chiều và thời gian phản ứng không nhanh khi điều chỉnh điện áp Trong khi đó, các SST có thời gian phản ứng nhanh hơn và có thể phối hợp với các bộ chuyển đổi điện tử công suất khác trong lưới điện, ví dụ
TỰ ĐỘNG HÓA
như các bộ chuyển đổi được lắp đặt với các nguồn năng lượng tái tạo lúc có lúc không Khả năng điều khiển tốc
độ cao với dòng công suất là một lợi thế khác của SST; tuy nhiên, đây không phải là một yêu cầu quan trọng trong lưới điện AC ngày nay vì hiện đã có các công nghệ cạnh tranh khác có thể phục vụ cho mục đích này (ví
dụ các bộ điều chỉnh điện áp dưới tải) Tuy nhiên, các ứng dụng SST sẽ được biện minh theo mô hình lưới điện trung áp DC và hạ áp DC (ví dụ như các lưới điện cực nhỏ) hoặc các ứng dụng có giới hạn (ví dụ như tạo lực kéo hoặc ngầm dưới biển) mà ở đó các giới hạn về kích
cỡ hoặc trọng lượng là rất quan trọng
Các SST vẫn đang phải đối mặt với những thách thức liên quan đến chi phí và tổn hao khi sản xuất thương mại thiết bị SST có giá cao gấp năm lần so với các máy biến
áp thông thường và hiệu suất của SST vẫn chưa vượt qua mức hiệu suất của các máy biến áp thông thường Ngoài
ra, ở cấp độ thiết bị, công nghệ SiC điện áp cao vẫn chưa
đủ hoàn chỉnh và phải đối mặt với những thách thức như bao gói và thiết kế mạch điều khiển
Trạm biến áp bán dẫn
Máy biến áp không phải là thiết bị duy nhất trong trạm biến áp có thể bị tác động bởi những tiến bộ về điện tử công suất Ý tưởng này không chỉ áp dụng cho các máy biến áp mà còn với cả các thiết bị bảo vệ khác trong trạm biến áp, như máy cắt điện và bộ lọc Trạm biến áp bán dẫn được định nghĩa là trạm biến áp sử
Lưới điện đang trải qua một quá trình tiến hóa
không ngừng với sự thâm nhập ngày càng tăng của
năng lượng tái tạo không liên tục, dòng công suất đi
theo nhiều hướng và quản lý phụ tải dựa vào dữ liệu
thời gian thực Điều này có nghĩa là đang có sự chuyển
đổi từ lưới điện có dòng công suất chỉ đi theo một
chiều dựa trên sản xuất điện tập trung sang lưới điện
năng động và phản ứng nhanh gắn liền với sản xuất
điện phân tán
Nếu lấy hệ thống điện của Mỹ làm ví dụ, quá trình
hiện đại hóa lưới điện đã bắt đầu từ năm 2007 khi
Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đưa ra khái niệm lưới điện
thông minh, nhằm mục đích áp dụng công nghệ kỹ
thuật số vào lưới điện Ngoài ra, với kịch bản hiện tại
của lưới điện Mỹ đang cần những khoản đầu tư lớn
để nâng cấp cơ sở hạ tầng đã cũ, thì đây là một ví dụ
hoàn hảo để thảo luận về hiện đại hóa lưới điện Cơ
quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trong bản đánh giá
ngành năng lượng Mỹ (2014), đã ước tính rằng Mỹ cần
khoản đầu tư 2,1 nghìn tỷ USD vào năm 2035 để cải
tạo cơ sở hạ tầng lưới điện Câu trả lời vẫn chưa hoàn
chỉnh: Nói chính xác ra thì khoản đầu tư này có thể
được bơm vào đâu trên lưới điện? Dựa trên động lực
hiện tại, có ba khả năng:
• Tiếp tục đầu tư vào sản xuất điện bằng máy phát
điện đồng bộ truyền thống kiểu cổ và lưới điện kiểu
điều khiển thụ động;
• Đầu tư vào tích trữ điện kiểu mới và lưới điện dựa
vào sản xuất điện phân tán;
• Một giải pháp kết hợp phát huy lợi thế của cơ sở
hạ tầng hiện tại để đạt được điều khiển động, tức là hiện đại hóa lưới điện hiện có
Tùy chọn duy nhất có thể được tất cả các bên liên quan chính, tức là các nhà hoạch định chính sách, các công ty điện lực và các nhà chế tạo thiết bị nguyên thủy (OEM) chấp nhận, đó là đầu tư vào hiện đại hóa
cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NHƯ MỘT CÔNG CỤ ĐỂ HIỆN ĐẠI HÓA LƯỚI ĐIỆN
Nếu nhìn vào thiết kế hiện tại của lưới điện, thì điện
tử công suất đã tồn tại trong một số giai đoạn, bao gồm truyền tải điện đường dài và các ứng dụng đường biên(1)
như kiểm soát chất lượng điện và tích hợp nguồn điện tái tạo Có một lĩnh vực quan trọng mà điện tử công suất còn chưa thâm nhập vào được, đó là trạm biến áp
Máy biến áp là trái tim của trạm biến áp và tất cả các thiết bị bảo vệ xung quanh chúng, hiện vẫn được thiết
kế để hoạt động ở tần số đường dây
Máy biến áp bán dẫn:
Máy biến áp điện lực lớn là một phần cực kỳ quan trọng của lưới điện Tuy nhiên, các máy biến áp loại này lại rất đắt, cồng kềnh và thường chỉ mang tải 10-60%, có chi phí sở hữu tổng tăng cao đối với các hộ tiêu thụ Máy
Các công ty điện lực trên toàn cầu dường như đều có cách tiếp cận cởi mở đối với các
ý tưởng sáng tạo xung quanh lĩnh vực điện tử công suất
VAI TRÒ CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRONG HIỆN ĐẠI HÓA LƯỚI ĐIỆN
Quán tính lưới điện đóng vai trò thiết yếu trong việc cứu nguy khi hệ
thống bị mất (Ảnh st) Máy biến áp bán dẫn (Ảnh st)
Cân bằng
Quán tính
Trang 8KHCN Điện, số 1.2019
12
thống ổn định điển hình Với sự gia tăng tỷ trọng của năng lượng tái tạo, sự đóng góp của các nhà máy điện thông thường vào quán tính quay chắc chắn sẽ giảm
Giảm quán tính lưới điện có nghĩa là thay đổi hệ thống động đòi hỏi phải có các hệ thống bảo vệ thích ứng cho lưới điện
KINH NGHIỆM CỦA CÁC NHÀ ĐIỀU HÀNH
HỆ THỐNG ĐIỆN
Ở Bắc Mỹ
Theo báo cáo của NERC (Cơ quan Độ tin cậy Điện Bắc Mỹ), quán tính của hệ thống điện suy giảm do số lượng kết nối phát điện dựa trên biến tần tăng lên Ở
Mỹ, các đơn vị truyền tải khu vực (RTO) cũng đã chứng minh rằng nhiễu loạn tần số hệ thống là do tăng nguồn điện phân tán dựa trên điện tử công suất Nhà điều hành hệ thống độc lập bang California (CAISO) gợi ý rằng với sự thâm nhập ngày càng tăng, mức DER (khoảng 30%) sẽ đẩy quán tính hệ thống xuống thấp đến mức mà các chạm chập hệ thống có thể buộc tần
số lưới điện hạ xuống thấp hơn tiêu chuẩn Tương tự, các nghiên cứu của Hội đồng độ tin cậy điện bang Texas (ERCOT) đã chỉ ra rằng quán tính hệ thống thấp hơn là do nguồn điện gió ở mức cao, thay thế các nguồn điện thông thường
Ở Châu Âu
Các nhà điều hành hệ thống truyền tải điện châu Âu (ENTSO-E) đã phân tích tác động của việc giảm quán tính hệ thống đối với việc điều hành lưới điện ở EU và đã đưa vấn đề này vào danh sách ba lĩnh vực trọng tâm cho R&D National Grid (Vương quốc Anh) cũng đã tiến hành nghiên cứu tìm hiểu tác động của một lượng lớn năng lượng gió được kết nối với hệ thống điện Vương quốc Anh và kết luận rằng quán tính đã giảm do số lượng máy phát điện đồng bộ ít hơn Các nghiên cứu trường hợp
và kết quả mô phỏng từ những nhà điều hành hệ thống cho thấy quán tính hệ thống là mối quan tâm của nhiều lưới điện truyền tải có tỉ lệ thâm nhập cao của năng lượng tái tạo (cụ thể là nguồn điện gió)
QUÁN TÍNH TỔNG HỢP CỦA LƯỚI ĐIỆN
Để giảm thiểu hiện tượng thiếu hụt quán tính, có thể sử dụng các linh kiện điện tử công suất để mô phỏng hoạt động của các nhà máy điện thông thường
và cung cấp quán tính ‘ảo’ tức là quán tính ‘tổng hợp’
cho lưới điện Quán tính lưới điện có thể được mô hình hóa ở dạng cơ năng tích trữ, vì vậy có thể sử dụng các thiết bị tích trữ năng lượng như acquy, bánh đà và siêu
(1) Cải tiến và đột phá nhiều khi xảy ra ở đường biên, tức là ở ngoài lề của các ngành công nghiệp vốn ổn định và được hiểu rõ Theo thời gian, thay đổi chuyển dịch vào trong Công ty Greentech Media (bang Massachusetts, Mỹ) gọi hiện tượng này trong ngành điện là Lề của Lưới điện (Grid Edge) Lề của Lưới điện bao gồm các công nghệ, giải pháp và mô hình kinh đoanh thúc đẩy dịch chuyển theo hướng lưới điện phi tập trung, phân tán và giao dịch.
dụng những khả năng của các linh kiện bán dẫn công
suất lớn để hỗ trợ các yêu cầu của lưới điện hiện đại có
các nguồn điện phân tán Một trạm biến áp như vậy cần
có năng lực chuyển năng lượng theo hai chiều trong khi
vẫn đảm bảo hiệu suất tăng cao, an ninh lưới điện và tích
hợp tốt hơn các nguồn năng lượng phân tán (DER) vào
trong hệ thống điện Những vị trí trong trạm biến áp mà
các thiết bị điện tử công suất điện áp cao có thể tham gia
là ở cấp phân phối điện, là nơi đã có lưới điện AC-DC kết
hợp, do có tích hợp DER
Ban đầu, vai trò của các trạm biến áp phân phối như
vậy sẽ hỗ trợ cơ sở hạ tầng hiện có thông qua cải thiện
chất lượng điện năng và bảo trì các thông số quan trọng
của lưới điện như điện áp và tần số Các dịch vụ phụ trợ
như vậy có thể còn quan trọng hơn do xe điện (EV) kết
nối với lưới điện phân phối, nơi mà chất lượng điện và
phản ứng cung-cầu động sẽ rất quan trọng đối với sự
ổn định của lưới điện Cơ sở hạ tầng lưới điện phân phối
này cũng có thể hỗ trợ mua bán điện năng giữa các đơn
vị ngang hàng với khả năng định tuyến năng lượng linh
hoạt, có thời gian phản ứng cực kỳ nhanh hơn so với cơ
sở hạ tầng lưới điện thông thường Một khi áp dụng ở
quy mô phân phối điện, sự thâm nhập của các thiết bị
điện tử công suất theo thời gian có thể tạo thuận lợi và
tác động lên các cấu trúc lưới điện cấp dưới truyền tải (ở
Mỹ là 66kV và 33kV) và cấp truyền tải (ở Mỹ là 110kV và
cao hơn), tăng cường sự bền bỉ và hỗ trợ các hệ thống
tương đối yếu hơn
Quán tính lưới điện
Quán tính có thể được xem là động năng quay tích
trữ tiềm ẩn trong hệ thống và đóng vai trò thiết yếu
trong việc cứu nguy khi hệ thống bị mất
Hiện nay, khoảng 70% quán tính hệ thống là do các
tổ máy phát điện thông thường cung cấp trong một hệ
tụ điện, cùng với các bộ nghịch lưu dựa trên điện tử công suất để tạo ra quán tính quay thiếu hụt, đặc biệt là trong các ứng dụng năng lượng mặt trời Trong trường hợp tuabin gió có động năng tồn tại ở dạng tốc độ thay đổi, nhiều kỹ thuật điều khiển tiên tiến đã được đề xuất
để mô phỏng hành vi của các máy phát điện đồng bộ
Hỗ trợ quán tính lưới điện thông qua các bộ biến đổi điện có thể thay đổi nhận thức về năng lượng tái tạo, từ chỗ gây hại sang góp phần ổn định lưới điện
Những tiến bộ gần đây về vật liệu hứa hẹn những cải tiến đáng kể về khả năng hoạt động của thiết bị điện
tử công suất truyền thống Tuy nhiên, cần có những cải tiến trong thiết kế và quy trình chế tạo các vật liệu mới
để cạnh tranh về chi phí với những công nghệ hiện có
Các công ty điện lực trên toàn cầu dường như đều có cách tiếp cận cởi mở đối với những ý tưởng sáng tạo trong lĩnh vực điện tử công suất, dẫn đến các công ty điện lực, OEM và các đơn vị giảng dạy/học viện nghiên cứu và phát triển có những sáng kiến chung để ứng phó với các vướng tắc trong thiết kế Tuy nhiên, PTR tin
rằng do bản chất bảo thủ của thị trường truyền tải và phân phối điện, hành trình từ các dự án thí điểm đến ứng dụng thực địa (trạm biến áp) đối với các linh kiện SiC sẽ mất nhiều thời gian hơn so với thời gian các thiết
bị điện tử công suất thâm nhập vào các ứng dụng khác như tạo lực kéo, bộ chuyển đổi gắn với lưới điện và cơ
sở hạ tầng nạp điện cho xe điện Các công ty điện lực
và nhà điều hành hệ thống điện sẽ nấn ná, quan sát sự thành công và độ tin cậy của thiết bị điện tử công suất dựa trên SiC trong các ứng dụng này để rồi tiến lên phía trước khi mà các thiết bị điện tử công suất được lắp đặt tràn lan trong hệ thống điện
Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường
Theo “T&D World”, số 12/2018
Điện tử công suất như một công cụ để hiện đại hóa lưới điện
(Ảnh st)
Tập đoàn Schneider Electric (Pháp) đã hé lộ giải pháp lưới điện cực nhỏ EcoStruxure mới có tên EcoStruxure Microgrid Operation và những cập nhật đối với Trung tâm Kiểm soát Năng lượng Giải pháp này là một phần của kiến trúc EcoStruxure IoT của Schneider Electric, được thiết kế
để đơn giản hóa việc triển khai lưới điện cực nhỏ cho các khách hàng mới và hiện tại, tạo điều kiện triển khai dễ dàng các các lưới điện cực nhỏ hiệu quả hơn cho nhiều trường hợp sử dụng hơn Kiến trúc EcoStruxure kết nối các giải pháp công nghệ vận hành (OT) với công nghệ thông tin (IT) để kết nối các thiết bị, kiểm soát lề, các trình ứng dụng
và phép phân tích
Giải pháp bộ điều khiển lưới điện cực nhỏ giúp quản lý hệ thống, quản lý việc sản xuất điện
và quản lý bảo vệ để các lưới điện cực nhỏ ổn định và được tối ưu hóa EcoStruxure Microgrid Operations cho phép tích hợp các nguồn năng lượng phân tán và tái tạo để giúp thúc đẩy sự
ổn định và hiệu suất của lưới điện cực nhỏ như
là một phần của tập hợp các giải pháp bộ điều khiển lưới điện cực nhỏ EcoStruxure về an ninh mạng của Schneider Electric
EcoStruxure Microgrid Operations phát huy lợi thế của các ý tưởng cách tân quan trọng – ví
dụ như trải nghiệm hợp lý hóa của người điều hành, quản lý DER tiên tiến, quản lý lưới điện tiên tiến và khả năng mở rộng quy mô và tính năng - với các tính năng cốt lõi được xây dựng trước và thử nghiệm trước để giúp khách hàng
mở khóa kiểm soát lề Với khả năng này, khách hàng có được một lưới điện cực nhỏ ổn định hơn nhờ tăng cường sử dụng DER năng lượng tái tạo, cải thiện thời gian thực hiện và tăng cường an ninh mạng
Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường
Theo “T&D World”, số 12/2018
BỘ ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN CỰC NHỎ
Giải pháp lưới điện cực nhỏ của Tập đoàn Schneider Electric (Ảnh st)
Trang 9NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Gia tăng nhanh nguồn điện phân tán là cách mới đối
với những người vận hành lưới điện phân phối, khi mà tính
khả thi về thương mại của nguồn điện quy mô trung bình
khuyến khích sự phát triển của cơ sở hạ tầng này Việc nối
lưới các nguồn điện này tạo ra một thách thức có một không
hai, khi mà đây không còn là vấn đề quá dễ nữa, chi phí của
các kết nối kỹ thuật phải hợp lý
Sản phẩm mới kiôt lắp trên mặt đất (GMK) của Công
ty NOJA Power (Australia) là một ví dụ về tủ đóng cắt tại
điểm kết nối chìa khóa trao tay được phát triển với sự
cộng tác của Nhà cung cấp dịch vụ lưới phân phối (DNSP)
của Australia và được hoàn thiện thông qua nhiều ứng
dụng thực tế đa dạng Bằng cách sắp xếp hợp lý các thành
phần sản phẩm điển hình trong một sản phẩm đa năng
duy nhất, người dùng cuối có thể đạt được hiệu quả chi phí
kỹ thuật cho các kết nối đồng thời đảm bảo tính linh hoạt
cần thiết của ứng dụng
Các ứng dụng đã lắp đặt hiện có bao gồm:
• Tủ đóng cắt di động lắp trên giá đỡ để kết nối máy
phát điện dùng trong hầm lò với thiết bị
• Kết nối đường sắt dùng cho chuyển đổi tự động
• Kết nối máy phát điện cá nhân trên cơ sở hạ tầng tư
nhân
• Kết nối máy phát điện diesel dùng cho lưới siêu nhỏ
Từ quan điểm kỹ thuật, các yêu cầu chính đi kèm có
thể bao gồm:
• Máy cắt điện
• Dao tiếp đất phía phụ tải
• Thiết bị đo lường đọc chỉ số công tơ
• Máy biến áp cấp điện tự dùng
• Máy biến dòng (CT) bổ sung dùng cho bảo
vệ so lệch
• Đo chất lượng điện năng
• Bộ kiểm tra đồng bộ, Bộ tự động hòa đồng
bộ, Khóa liên động phụ tải đang mang điện
• Bảo vệ điện áp và dòng điện truyền thống
• Điều khiển SCADA thông qua tiêu chuẩn IEC
61850, DNP3 hoặc IEC 60870-5-101/104
• Truy cập kỹ thuật từ xa
Thiết bị đóng cắt cốt lõi trong GMK của NOJA Power là một recloser OSM của NOJA Power có điều khiển RC Series Bằng cách lấy sản phẩm ngoài trời lắp trên cột và lắp nó trong GMK, người dùng được cung cấp hầu hết các chức năng bảo vệ, tự động hóa và thông tin liên lạc cần thiết cho kết nối nguồn điện phân tán
Với recloser OSM lắp trong GMK, các kết nối trên không truyền thống được thay thế bằng các đầu nối DIN Profile, cho phép lắp đặt trực tiếp các cáp ngầm vào thiết bị
Đưa recloser OSM vào trong GMK cung cấp nhiều môi trường trong nhà để lắp đặt bất kỳ thiết bị ngoại vi hoặc hệ thống phụ trợ nào Mức tăng tiêu chuẩn là lắp thêm một dao tiếp đất liên động cơ khí Bằng cách khóa liên động dao tiếp đất với khóa cơ khí recloser, các kỹ sư mang lại
cho người vận hành khả năng nối đất phía phụ tải của recloser chỉ khi recloser ở vị trí cắt Tuân thủ các tiêu chuẩn trong khai thác hầm lò, dao tiếp đất có thể dễ dàng khóa ở đúng
vị trí bằng khóa treo
TÍNH NĂNG AN TOÀN NOJA
Recloser OSM của NOJA Power cũng cung cấp bảo
vệ chạm đất nhạy cảm (SEF) đẳng cấp hàng đầu, với CT tùy chọn phù hợp cung cấp mức thu nhận SEF tối thiểu 200mA, với độ chính xác tăng theo cấp 100mA Chức năng
này đáp ứng các yêu cầu đối với mức thu nhận SEF 500mA trong một sản phẩm tiêu chuẩn duy nhất
Các tính năng an toàn khác trong GMK bao gồm khả năng WiFi, cho phép tiếp cận và chất vấn
an toàn thiết bị trong môi trường rủi ro - giữ cho người vận hành cách xa thiết bị HV một khoảng cách rõ ràng
Năng lực bảo vệ được hỗ trợ thêm nhờ Bộ kiểm tra đồng bộ hóa và Bộ hòa đồng bộ tự động tích hợp, được kích hoạt bởi cảm biến điện
áp của recloser OSM ở cả hai phía của bộ ngắt Điều này tạo điều kiện khóa liên động an toàn đối với các hoạt động đóng cắt thử, đồng thời cho phép đồng bộ hóa phụ tải và nguồn thông qua sử dụng Bộ hòa đồng bộ tự động ANSI25 lắp sẵn
Đối với các kịch bản nguồn điện phân tán, GMK cung cấp không gian thoải mái để lắp các CT
và VT đo lường CT có thể được cách điện LV, khi cáp ngầm cách điện được luồn qua chúng trong quá trình lắp đặt trước khi được lắp đầu nối qua cách điện xuyên của GMK Tất cả các thiết bị đo lường đều được nối với các khối đầu nối trong bảng điều khiển của GMK, tạo ra một môi trường làm việc an toàn cho thiết bị đo lường
THỬ NGHIỆM TẠI NHÀ MÁY
Cuối cùng, chất lượng cuộc sống được nâng
KIÔT LẮP TRÊN MẶT ĐẤT DÙNG
ĐỂ KẾT NỐI NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
Cửa sổ nhìn trạng thái vị trí Móc treo có thể tháo rời
Đầu nối HV tiêu chuẩn DIN Profile Các CT đo lường
Hình 1 Ngăn cáp cho thấy các máy biến dòng đo lường tùy chọn
Dao tiếp đất
Recloser OSM Vị trí lắp đặt máy biến
điện áp tự dùng
Trang 10KHCN Điện, số 1.2019
16 16
Khi các tòa nhà thông minh phụ thuộc vào các ứng dụng tầm xa công suất lớn hơn, chẳng hạn như các mạng quang thụ động (PON) và các hệ thống tự động hóa tòa nhà (BAS), thì cáp điện kỹ thuật số đang trở thành một lựa chọn khả thi để truyền công suất và dữ liệu một cách an toàn và đáng tin cậy qua các khoảng cách lớn
Mặc dù còn tương đối mới trên thị trường, tuy nhiên,
có một vài điều bạn cần biết về công nghệ cáp điện kỹ thuật số
1CÔNG NGHỆ CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ
HỖ TRỢ TRUYỀN ĐIỆN QUA KHOẢNG CÁCH LỚN
Với điện dung tương hỗ thấp, dưới 50pF/foot (164pF/m) để duy trì tốc độ truyền công suất, có thể truyền công suất và dữ liệu một cách tin cậy qua khoảng cách lớn Điều này khiến cho công nghệ này trở nên lý tưởng cho các địa điểm gặp gỡ lớn như nhà ga sân bay, trung tâm hội nghị, khách sạn cao tầng, bệnh viện, sân vận động và các tòa nhà văn phòng
CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ Tìm hiểu về
2CÔNG NGHỆ CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ
CHO PHÉP TRUYỀN CÔNG SUẤT MỘT CÁCH
AN TOÀN
Bằng cách truyền các “xung” điện DC, cáp điện kỹ thuật
số truyền điện năng và dữ liệu qua khoảng cách rất dài một cách an toàn, hiệu quả Các máy phát và thu cảm biến
dữ liệu liên tục theo dõi tình trạng đường dây để đảm bảo các xung điện được nhận đúng
Nếu phát hiện có vấn đề - như dây dẫn hở bị ai đó chạm vào, hoặc dây kim loại bị ngắn mạch hoặc lắp đặt không chính xác - việc phân phối điện sẽ ngừng lại ngay lập tức (trong vòng 0,003 giây) để bảo vệ con người và thiết bị
Điều này giúp đảm bảo an toàn khi chạm vào cáp, không phải lo lắng về điện giật nguy hiểm
Bộ chuyển đổi cáp điện kỹ thuật số (Ảnh st)
cao một cách đơn giản, cụ thể như bổ sung
các móc treo có thể tháo ra được hoặc thiết
kế lắp trên giá đỡ cho phép vận chuyển GMK
đi khắp nơi trong khu mỏ hoặc cơ sở hạ tầng
tư nhân một cách dễ dàng Thời gian đưa vào
vận hành được rút ngắn đáng kể vì toàn bộ hệ
thống có thể được thử nghiệm tại nhà máy,
giảm thiểu các yêu cầu thử nghiệm đối với
công trình lắp đặt toàn phần Các tính năng
này làm cho kỹ thuật kết nối năng lượng tái
tạo hiệu quả chi phí hơn nhiều, giúp sử dụng
hiệu quả các nguồn lực kỹ thuật để chuẩn hóa
một sản phẩm cho ứng dụng này
Giám đốc Điều hành NOJA Power Group
Neil cho biết: “Sản phẩm GMK của chúng tôi
cung cấp tất cả các tính năng truyền thông
bảo vệ tiên tiến và ghi dữ liệu tiêu chuẩn
trong phạm vi các sản phẩm recloser lắp trên
cột của chúng tôi và có thể sử dụng chúng
cho các mạng cáp ngầm Với không gian có
sẵn trong các kiôt thuộc dẫy GMK2000, các CT
và VT cấp đo lường có thể được lắp với công
tơ doanh thu cũng như bất kỳ thiết bị thông
tin liên lạc bổ sung nào được yêu cầu để cung
cấp giải pháp trọn gói hoàn chỉnh trong một
vỏ bọc duy nhất.”
Biên dịch: Hồ Văn Minh
Theo “Transmission&Distribution”, số 11/2018
Hệ thống bảo
vệ và điều khiển
RC10 hoặc RC
15 của NOJA
Power
Khóa cơ khi của recloser Điểm lắp thiết bị
đo lường/tự dùng
Hình 3 Ngăn điều khiển hạ áp của GMK của
NOJA Power (Ảnh st)
Dao tiếp đất
3CÔNG NGHỆ CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ GIÚP
GIẢM CHI PHÍ CHO CÁC MẠNG
Ngay cả khi tải nhiều kilo oát công suất điện, các
hệ thống điện kỹ thuật số sử dụng cáp điện kỹ thuật số
có thể được lắp đặt với chi phí thấp hơn nhiều so với các mạng truyền thống Không cần ống dẫn cáp hoặc cáp bọc thép, và không làm mất thời gian của thợ điện Thay vào
đó, có thể thuê người lắp đặt cáp thực hiện công tác lắp đặt (tương tự như cách lắp đặt cáp PoE(*) truyền thống)
4 CÔNG NGHỆ CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ GIÚP
QUẢN LÝ VÀ KIỂM SOÁT TỐT HƠN
Công nghệ điện kỹ thuật số có những khả năng truyền dữ liệu vốn có để quản lý, theo dõi và kiểm soát điện năng Điều này có nghĩa là có thể sử dụng công nghệ này cho các hệ thống cấp nguồn từ xa và các hệ thống dự phòng tập trung như điều khiển từ xa DAS, máy chủ lề di động, các hệ thống chiếu sáng LED PoE và các cảm biến IoT
5 CÔNG NGHỆ CÁP ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ
MANG LẠI SỰ ĐA DẠNG VÀ LINH HOẠT TRONG LẮP ĐẶT
Với thiết kế dạng cáp bện, cáp điện kỹ thuật số có thể duy trì độ mềm dẻo để tính năng không bị ảnh hưởng trong quá trình lắp đặt Cáp điện kỹ thuật số có thể được
sử dụng trong các ứng dụng trong nhà (trong khoảng trống giữa trần và sàn tầng trên và hộp kỹ thuật), các ứng dụng ngoài trời và trên không/ngầm dưới đất
Biên dịch: Thanh Hải
Theo “Electricalindustry”, số 11/2018 Đấu nối hệ thống cáp điện kỹ thuật số (Ảnh st)
(*)Cáp PoE: Cáp truyền công suất qua đường truyền dữ liệu