NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

Trong lưới điện phân phối hiện nay, các Công ty điện lực phần lớn đã được trang bị nhiều loại thiết bị hiện đại, tích hợp nhiều chức năng đặc biệt là các ứng dụng công nghệ thông minh nh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI XUÂN THƯ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐINH THÀNH VIỆT

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Luận văn này được hình thành và phát triển từ những số liệu do tôi thực hiện hoặc có trích dẫn nguồn rõ ràng, phương án giải quyết vấn đề dựa trên quan điểm của chính

cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Đinh Thành Việt

Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người cam đoan

Bùi Xuân Thư

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

Học viên: Bùi Xuân Thư Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số:85202021 Khóa: 34 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt – Hiện nay công nghệ lưới điện thông minh đã được áp dụng nhiều nước trên

thế giới, tại Việt Nam cũng bắt đầu lộ trình tuy nhiên chưa được triển khai sâu rộng Công nghệ của lưới điện thông minh rất lớn, đa dạng ứng dụng cho vận hành lưới điện Luận văn này tác giả tập trung nghiên cứu công nghệ tự động cô lập sự cố và phục hồi của lưới điện thông minh và ứng dụng thực tế vào hiện trạng LĐPP của Công ty Điện lực Quảng Bình Tác giả lựa chọn mạch vòng điển hình để đưa vào nghiên cứu, đánh giá và đưa ra giải pháp công nghệ phù hợp hơn, đảm bảo vận hành mạch vòng một cách tin cậy, đồng thời giúp cho việc xử lý và cô lập sự cố nhanh hơn so với việc trước khi cải tạo Các kết quả đạt được qua việc áp dụng tự động hóa điển hình cho xuất tuyến 472-E2 và 473- E2 có thể được tham khảo để áp dụng cho các xuất tuyến tương tự trên lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Từ khóa – Lưới thông minh, bảo vệ tự phục hồi

RESEARCH APPLICATION SMART GIRD TECHNOLOGY FOR QUANG BINH POWER COMPANY

Abstract - Currently smart grid technology has been applied in many countries around

the world, in Vietnam also started the route but has not been deployed extensively The technology of smart grid is very large, diverse applications for grid operation This thesis focuses on automatic technology to isolate the incident and restore the smart grid and practical application into the current status of distribution grid of Quang Binh Power Company The author selects a typical circuit to be included in the study, evaluates and provides a more suitable technology solution, ensures reliable loop operation, and helps

to handle and isolate the problem faster than before the renovation The results achieved through the typical automation application for the 472-E2 and 473-E2 exits may be referenced for similar alignment on the distribution grid in Quang Binh

Key words – Smart Grid; Self-Healing Protection

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích và mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn 2

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH 4

1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình 4

1.1.1 Tổng quan về tỉnh Quảng Bình 4

1.1.2 Hệ thống lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình 6

1.1.3 Đánh giá hiện trạng lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình 10

1.2 Đánh giá công nghệ vận hành hiện tại của lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình 10

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 13

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH 14

2.1 Khái niệm về lưới điện thông minh 14

2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh 15

2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh 18

2.3.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh trên thế giới 18

2.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh ở Việt Nam và tại các Công ty điện lực 24

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 29

CHƯƠNG 3 TỰ ĐỘNG HÓA PHÁT HIỆN CÔ LẬP SỰ CỐ VÀ PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH 30

3.1 Tổng quan về tự động hóa phát hiện cô lập sự cố và phục hồi lưới điện 30

3.1.1 Các sự cố trong hệ thống phân phối 30

3.1.2 Các bộ phận của bộ cách ly phục hồi sự cố 31

3.1.3 Xác định vị trí sự cố, cách ly và phục hồi 35

3.2 Giải pháp về tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện thông minh 38

3.2.1 Giới thiệu về giải pháp 38

3.2.2 Hoạt động hệ thống 39

3.2.3 Bảo vệ và tự phục hồi với các IED và PMU 40

3.2.4 Giải pháp truyền thông thông minh cho bảo vệ tự động lưới thông minh 43

3.3 Ứng dụng các giải pháp về tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện thông minh cho Công ty Điện lực Quảng Bình 45

3.3.1 Quy trình giải pháp công nghệ SCADA tại trung tâm điều khiển hệ thống điện Quảng Bình (Điều độ) 45

3.3.1.1 Phối hợp giữa các thiết bị tự đóng lại (recloser) trong tự động cô lập sự cố và phục hồi 45

3.3.1.2 Những nguyên tắc cơ bản 45

3.3.1.3 Các yêu cầu kỹ thuật 46

3.3.1.4 Các quy tắc tự động hóa 50

3.3.1.5 Minh họa về quy trình xử lý tự động hóa mạch vòng 53

3.3.2 Áp dụng công nghệ tự động cô lập sự cố và phục hồi cho XT 472-E2 và 473-E2 55

3.3.2.1 Đặc điểm hiện trạng 55

3.3.2.2 Giải pháp TĐH cô lập và khôi phục xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 56

3.3.2.3 Chế độ vận hành TĐH của xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 sau cải tạo 56

3.3.2.4 Giải pháp phát hiện điểm sự cố để khắc phục 59

3.4 Mô phỏng trong PSCAD 60

3.4.1 Giai đoạn đầu tiên 60

3.4.2 Giai đoạn thứ hai 60

3.4.3 Giai đoạn thứ ba 61

3.5 Kết quả của thí nghiệm mô phỏng bảo vệ tự động phục hồi 61

3.5.1 Khi sự cố tại F1 62

3.5.2 Khi sự cố tại F2 64

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HTĐ: Hệ thống điện

LĐPP: Lưới điện phân phối

IED: Thiết bị điện tử thông minh

PMU: Các đơn vị đo lường phasor

RTU: Thiết bị đầu cuối tín hiệu từ xa

RMU Bộ thiết bị chính tích hợp thiết bị đầu cuối

MC: Máy cắt

TBA: Trạm biến áp

MBA: Máy biến áp

BU: Máy biến điện áp

BI: Máy biến dòng điện

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Sản lượng điện theo các thành phần phụ tải tỉnh Quảng

1.2 Tình hình vận hành các TBA 110KV tỉnh Quảng Bình 7 1.3 Khối lượng đường dây lưới điện phân phối 7 1.4 Khối lượng trạm biến áp phụ tải 8 3.1 Các quy tắc tự động hòa mạch vòng đối với FR 51 3.2 Các quy tắc tự động hòa mạch vòng đối với MR 51 3.3 Các quy tắc tự động hòa mạch vòng đối với TR 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

1.1 Mô hình vận hành lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình 11

1.3 Mô hình vận hành hệ thống Spider 12 2.1 Các lớp của hệ thống điện thông minh 14

2.3 Mô tả thiết kế cơ bản của một hệ thống Smart Grid 17 2.4 Luồng năng lượng và thông tin trong Smart Grid 17 2.5 Tổng quan mô hình lưới điện thông minh 23 2.6 Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh của EVNCPC 28

3.4 Hoạt động của recloser đối với sự cố thoáng qua và sự cố duy trì 33

3.6 Một đường dây phân phối điển hình với recloser và cầu chì 34

3.9 Lưới phân phối được tự động hóa 1 phần 36 3.10 Tự động hóa hoàn toàn lưới phân phối 37 3.11 Sơ đồ khối mạng bảo vệ tự phục hồi 39 3.12 Cảm biến được lắp đặt tại đường dây trên không 39 3.13 Quá trình loại trừ sự cố trong một lưới điện 40 3.14 Sơ đồ hệ thống điện áp dụng cảm biến cho một hệ thống phân

3.15 Lỗi xảy ra giữa hai điểm cảm biến tối ưu trong lưới 42

3.18 Giao tiếp không dây giữa các cảm biến và trạm điều khiển để

3.19 Sơ đồ 2 nguồn cung cấp tự động hóa mạch vòng 45 3.20 Quy trình tự động phục hồi hệ thống LĐPP 47 3.21 Hệ thống tự động hóa mạch vòng qua hệ thống SCADA 53 3.22 Sự cố giữa recloser TR và Mra2 của nguồn TBA2 53

Số

3.23 Trạng thái sau khi TR đóng lặp lại không thành công 54 3.24 Sơ đồ 2 xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 hiện trạng 55 3.25 Sơ đồ 2 xuất tuyến 472-E2 và 473-E2 sau cải tạo 56 3.26 Chế độ vận hành sự cố tại các điểm ngắn mạch F1, F2, F3, F4 57

3.28 Sơ đồ mạng khi cách ly sự cố F2 58 3.29 Thiết bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI do EMEC sản xuất 59 3.30 Nguyên lý làm việc của thiết bị cảnh báo sự cố từ xa SRFI 59 3.31 Cách thức truyền và nhận tín hiệu từ cảm biến đến bộ điều

3.32 Sơ đồ lưới điện phân phối áp dụng trong PSCAD để mô phỏng 62 3.33 Kết quả của hệ thống bảo vệ tự phục hồi hiển thị tín hiệu điện

3.34 Tổng quan về các quá trình tự cô lập và phục hồi mô phỏng

bằng phần mềm PSCAD khi sự cố tại F1 63 3.35 Tín hiệu điện áp ba pha hiển thị chuỗi các quá trình tự cô lập và

3.36 Kết quả của hệ thống bảo vệ tự phục hồi hiển thị tín hiệu điện

3.37 Tổng quan về các quá trình tự cô lập và phục hồi mô phỏng

bằng phần mềm PSCAD khi sự cố tại F2 65 3.38 Tín hiệu điện áp ba pha hiển thị chuỗi các quá trình tự cô lập và

là chúng ta cần phải nhìn nhận được tầm quan trọng trong việc nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới để qua đó quan tâm xây dựng lưới điện thông minh càng ngày càng hoàn thiện đáp ứng ngày càng cao chất lượng và dịch vụ cung cấp điện

Lưới điện thông minh (còn gọi là mạng thông minh) là dạng lưới điện mà mục tiêu đặt ra là tiên đoán và phản ứng một cách thông minh với cách ứng xử

và hành động của tất cả các đơn vị được kết nối điện với lưới điện, bao gồm các đơn vị cung cấp điện, các hộ tiêu thụ điện và các đơn vị đồng thời cung cấp và tiêu thụ điện, nhằm cung cấp một cách hiệu quả các dịch vụ điện tin cậy, kinh tế

và bền vững.Lưới điện thông minh đang trở thành chiến lược phát triển điện lực trọng yếu của nhiều quốc gia

Tại Việt Nam, tháng 9/2012, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chỉ đạo thành lập Đề án phát triển lưới điện thông minh Thực tế thì nước ta đã thành lập chuẩn bị cho lưới điện thông minh từ những năm 2003 bằng cách nâng cấp lưới điện với các sản phẩm công nghệ cao trong nước Tuy nhiên, ngành điện Việt Nam vẫn cần những bước đi thận trọng và vững chắc, đặc biệt về chính sách và pháp luật, bởi một lưới điện thông minh hoàn chỉnh không phải là cái có thể đạt được trong nháy mắt Từ 10 năm nay, các giải pháp công nghệ tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều trong lưới điện, tạo ra một bước chuyển mới, đóng góp phần quan trọng hàng đầu trong việc nâng cao độ tin cậy của lưới điện, tuy nhiên vẫn phải đẩy mạnh hơn nữa về việc áp dụng công nghệ cho lưới điện, cần phải tiêu chuẩn hóa, linh hoạt hóa, hoàn thiện và nâng cấp lưới điện

Trong lưới điện phân phối hiện nay, các Công ty điện lực phần lớn đã được trang bị nhiều loại thiết bị hiện đại, tích hợp nhiều chức năng đặc biệt là các ứng dụng công nghệ thông minh như công tơ điện tử, các thiết bị đóng cắt từ xa Tuy nhiên trước mắt các thiết bị này phần lớn mới chỉ khai thác đến chức năng chính mà chưa khai thác triệt để các tính năng ứng dụng đi kèm Bên cạnh đó do phụ thuộc và tài chính cũng như cơ chế nên chưa được quan tâm chú trọng trong

việc đầu tư xây dựng lưới điện thông minh Trước thực trạng đó, tôi thực hiện nghiên cứu để có thể phân tích, đánh giá và ứng dụng các công nghệ thông minh cho lưới điện phân phối Đây là bước đi ban đầu cho việc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi công nghệ lưới điện thông minh sau này Trong luận văn này tôi

sẽ tập trung nghiên cứu mô hình cụ thể cho một Công ty điện lực với cấu trúc lưới điện phân phối gần hoàn chỉnh, với nhiều chủng loại thiết bị, nhiều nguồn cung cấp khác nhau kể cả các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng gió

Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài tôi chọn là: Nghiên cứu ứng dụng

công nghệ lưới điện thông minh cho Công ty Điện lực Quảng Bình

2 Mục đích và mục tiêu nghiên cứu

Đề tài đặt ra các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu chính như sau:

- Nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh

- Nghiên cứu tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện thông minh

Mục tiêu: Xây dựng được một số giải pháp trong việc ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh áp dụng để triển khai cho Công ty điện lực Quảng Bình đảm bảo vận hành lưới phân phối một cách tối ưu nhất, tận dụng tối đa các chức năng đã được tích hợp trong thiết bị

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung vào đối tượng nghiên cứu là việc ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh cho lưới điện phân phối

- Phạm vi nghiên cứu: Trong bối cảnh tình hình hiện tại, đề tài giới hạn nghiên cứu vào ứng dụng của lưới điện thông minh về tự động hóa cô lập sự cố

và khôi phục cho Công ty Điện lực Quảng Bình

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Xây dựng được phương pháp nghiên cứu, ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh cho lưới điện phân phối một cách khả thi

- Ý nghĩa thực tiễn: Giúp cho đơn vị quản lý vận hành lưới điện phân phối một cách tối ưu nhất, tận dụng triệt để các tiện ích, chức năng của thiết bị và công nghệ, hạn chế sự lãng phí không cần thiết đối với các thiết bị đã được đầu

tư Nâng cao hiệu quả sản xuất, kinh doanh của đơn vị, tăng năng suất lao động theo hướng hiện đại hóa và tự động hóa Đưa ra các phương án tái cấu trúc xây

dựng lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình một cách có hiệu theo lộ trình để hoàn thành lưới điện thông minh

5 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến vấn đề ứng dụng lưới điện thông minh cho lưới điện phân phối

- Phương pháp xử lý thông tin: Thu thập và xử lý thông tin cho việc ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh của lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn được biên chế thành 5 chương và các phụ lục Bố cục các nội dung chính của luận văn gồm:

Chương 1 Tổng quan về lưới điện hiện tại của Công ty Điện lực Quảng Bình Chương 2 Công nghệ lưới điện thông minh

Chương 3 Tự động hóa phát hiện cô lập sự cố và phục hồi lưới điện, ứng dụng cho Công ty Điện lực Quảng Bình

Luận văn thạc sĩ này do bản thân nghiên cứu qua tài liệu nước ngoài, tài liệu trong nước và các số liệu về lưới điện của Công ty điện lực Quảng Bình dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đinh Thành Việt Trong quá trình thực hiện, ngoài sự tận tình chỉ bảo của: PGS.TS Đinh Thành Việt tôi còn nhận được nhiều

ý kiến đóng góp quý báu của các đồng nghiệp, các thầy, cô giáo bộ môn Hệ thống điện Luận văn chắc chắn vẫn còn nhiều điểm thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các quý thầy, cô, các bạn bè, đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

1.1.1 Tổng quan về tỉnh Quảng Bình

Tỉnh Quảng Bình nằm ở Bắc Trung Bộ, Việt Nam, với diện tích tự nhiên 8.000 km2, dân số năm 2017 có 882.505 người

- Vị trí địa lý: Toạ độ địa lý ở phần đất liền là:

+ Điểm cực Bắc: 18005’ 12" vĩ độ Bắc – giáp với Hà Tĩnh

+ Điểm cực Nam: 17005’ 02" vĩ độ Bắc – giáp Quảng Trị

+ Điểm cực Đông: 106059’ 37" kinh độ Đông – giáp với Biển Đông

+ Điểm cực Tây: 105036’ 55" kinh độ Đông – giáp với Lào

Tỉnh có bờ biển dài 116,04 km ở phía Đông và có chung biên giới với Lào 201,87 km ở phía Tây, có cảng Hòn La, cảng Hàng không Đồng Hơi, Quốc

lộ 1A và đường Hồ Chí Minh, đường sắt Bắc Nam, quốc lộ 12 và tỉnh lộ 20, 16 chạy từ Đông sang Tây qua cửa khẩu Quốc tế Cha Lo và một số cửa khẩu phụ khác nối liền với Nước CHDCND Lào

- Địa hình: Địa hình Quảng Bình hẹp và dốc từ phía Tây sang phía Đông

85% tổng diện tích tự nhiên là đồi núi Toàn bộ diện tích được chia thành vùng sinh thái cơ bản: Vùng núi cao, vùng đồi và trung du, vùng đồng bằng, vùng cát ven biển Tài nguyên đất được chia thành hai hệ chính: Đất phù sa ở vùng đồng bằng và hệ pheralit ở vùng đồi và núi với 15 loại và các nhóm chính như sau: nhóm đất cát, đất phù sa và nhóm đất đỏ vàng Trong đó nhóm đất đỏ vàng chiếm hơn 80% diện tích tự nhiên, chủ yếu ở địa hình đồi núi phía Tây, đất cát chiếm 5,9% và đất phù sa chiếm 2,8% diện tích

Quảng Bình có hệ thống sông suối khá lớn với mật độ 0,8 - 1,1 km/km2

Có năm sông chính là sông Roòn, sông Gianh, sông Lý Hoà, sông Dinh và sông Nhật Lệ Có khoảng 160 hồ tự nhiên và nhân tạo với dung tích ước tính 243,3 triệu m3

Quảng Bình nằm trong khu vực đa dạng sinh học Bắc Trường Sơn - nơi

có khu hệ thực vật, động vật đa dạng, độc đáo với nhiều nguồn gen quý hiếm Đặc trưng cho đa dạng sinh học ở Quảng Bình là vùng Karst Phong Nha - Kẻ Bàng Với diện tích rừng 486.688 ha, trong đó rừng tự nhiên 447.837 ha, rừng

trồng 38.851ha, trong đó có 17.397 ha rừng thông, diện tích không có rừng 146.386 ha Thực vật ở Quảng Bình đa dạng về giống loài: có 138 họ, 401 chi,

640 loài khác nhau Rừng Quảng Bình có nhiều loại gỗ quý như lim, gụ, mun, huỵnh, thông và nhiều loại mây tre, lâm sản quý khác Quảng Bình là một trong những tỉnh có trữ lượng gỗ cao trong toàn quốc Hiện nay trữ lượng gỗ là 31triệu m3

- Khí hậu: Quảng Bình nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa và luôn bị tác động

bởi khí hậu của phía Bắc và phía Nam và được chia làm hai mùa rõ rệt:

+ Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm 1.500 - 2.000mm/năm Thời gian mưa tập trung vào các tháng 9, 10 và 11

+ Mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8 với nhiệt độ trung bình 24oC - 25oC

Ba tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7 và 8

- Dân số và lao động: Dân số Quảng Bình năm 2017 có 882.505 người

Phần lớn cư dân địa phương là người Kinh Dân tộc ít người thuộc hai nhóm chính là Chứt và Bru-Vân Kiều gồm những tộc người chính là: Khùa, Mã Liềng, Rục, Sách, Vân Kiều, Mày, Arem, v.v sống tập trung ở hai huyện miền núi Tuyên Hoá và Minh Hoá và một số xã miền Tây Bố Trạch, Quảng Ninh, Lệ Thuỷ Dân cư phân bố không đều, 80,31% sống ở vùng nông thôn và 19,69% sống ở thành thị

- Văn hoá: Quảng Bình là vùng đất văn vật, có di chỉ văn hoá Bàu Tró,

các di chỉ thuộc nền văn hoá Hoà Bình và Đông Sơn, nhiều di tích lịch sử như: Quảng Bình Quan, Luỹ Thầy, Rào Sen, Thành Nhà Ngo, thành quách của thời Trịnh - Nguyễn, nhiều địa danh nổi tiếng trong hai cuộc kháng chiến chống xâm lược của dân tộc như Cự Nẫm, Cảnh Dương, Cha Lo, Cổng Trời, Xuân Sơn, Long Đại, đường Hồ Chí Minh v.v Trong quá trình lịch sử, đã hình thành nhiều làng văn hoá nổi tiếng và được truyền tụng từ đời này sang đời khác như

“Bát danh hương”: “Sơn- Hà- Cảnh - Thổ- Văn- Võ- Cổ - Kim” Nhiều danh nhân tiền bối học rộng, đỗ cao và nổi tiếng xưa và nay trên nhiều lĩnh vực quân

sự, văn hoă - xã hội như Dương Văn An, Nguyễn Hữu Cảnh, Nguyễn Hàm Ninh, Hoàng Kế Viêm, Võ Nguyên Giáp

- Cơ cấu kinh tế theo các thành phần phụ tải: Thành phần nông, lâm

nghiệp và thuỷ sản chiếm 18,44%; công nghiệp - xây dựng chiếm 23,37; dịch vụ chiếm 55,23%; thuế sản phẩm trừ trợ cấp sản phẩm chiếm 2,96% Quảng Bình

là tỉnh có nền kinh tế nông nghiệp, sản xuất công nghiệp chủ yếu là các phụ tải

sản xuất xi măng Tình hình sử dụng điện của các thành phần phụ tải 7 tháng đầu năm 2018 như bảng 1.1:

Bảng Error! No text of specified style in document.1.1: Sản lượng điện theo

108,03

2 Công nghiệp, Xây

5,17

22.366.283 4,37

128,95

1.1.2 Hệ thống lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình được xây dựng, phát triển liên tục qua nhiều năm qua cùng với sự phát triển kinh tế, xã hội, nhu cầu sử dụng điện của khách hàng trên địa bàn Trong các năm qua, Công ty Điện lực Quảng Bình

đã không ngừng cải tạo, đầu tư, xây dựng các tuyến đường dây trung áp để đảm bảo cung cấp điện cho sự phát triển nêu trên

Hiện nay, lưới điện phân phối Quảng Bình được cấp điện qua 8 TBA 110kV và 6 trạm trung gian 35/22kV (có 52 xuất tuyến trung áp) với tổng chiều dài đường dây trung áp là 2.233km, trong đó có 33 xuất tuyến được khép mạch vòng, chiếm tỷ lệ 64,7%, 18 xuất tuyến chưa được khép vòng (trong đó có 6 XT của các trạm 110kV và 12 XT của các trạm trung gian)

Tỉnh Quảng Bình được cung cấp điện từ 08 trạm biến áp 110kV với tình hình mang tải các TBA như bảng 1.2

Khối lượng đường dây LĐPP của các Điện lực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình quản lý đến 31/6/2018 như bảng 1.3 và bảng 1.4

Bảng 1.2: Tình hình vận hành các TBA 110KV tỉnh Quảng Bình

STT Tên trạm biến áp MBA Cấp điện áp Công suất

đm (kVA)

Pmax (kVA)

Bảng 1.4: Khối lượng trạm biến áp phụ tải

- Hiện nay lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình có rất nhiều thiết bị bảo

vệ tự động được sử dụng trong lưới phân phối nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vận hành an toàn, linh hoạt, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Các thiết bị bảo

vệ này có ba chức năng cơ bản sau: đóng cắt không tải, đóng cắt các dòng điện liên tục bình thường, đóng cắt các dòng ngắn mạch PC Quảng Bình quản lý trên lưới điện có 114 recloser (107 Rec tài sản NĐ, 7 tài sản KH trong đó có 108 recloser đã được kết nối về SCADA), 129 LBS (97 LBS tài sản NĐ, 32 tài sản

KH, trong đó có 57 LBS đã được kết nối về SCADA), như vậy trung bình 1.058KH / 1 thiết bị đóng cắt

Trong những năm gần đây, Công ty Điện lực Quảng Bình đã không ngừng đầu tư, áp dụng các công nghệ mới cho lưới điện Cụ thể:

- Hệ thống SCADA : Hệ thống SCADA tỉnh Quảng Bình gồm Trung tâm điều khiển đặt tại Công ty Điện lực Quảng Bình, Trung tâm điều khiển có khả năng kết nối với Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Trung (A3), các TBA 110kV và thiết bị lưới điện trung thế Hệ thống sử dụng phần mềm Survalent Smart SCADA với giao diện thân thiện và khả năng dự phòng cao, không giới hạn thiết bị RTU, IED, đường truyền thông, tài khoản người dùng kết nối vào hệ thống Hỗ trợ tất cả các chức năng của ứng dụng SCADA theo nhu cầu của người sử dụng tích hợp trên một nền tảng

Tính đến tháng 6/2018, hệ thống có quy mô như sau:

+ Kết nối và điều khiển xa 07 TBA 110kV, 165 thiết bị trung thế trên lưới, 03 trạm biến áp trung gian

+ Số tín hiệu: 50.000

+ Cấu trúc phần cứng:

* Màn hình hiển thị sơ đồ và các thông số vận hành của hệ thống điện;

* Máy tính thu thập và xử lý dữ liệu (Server MAIN/BACKUP)

* Máy tính vận hành (Operator Workstation 1&2)

* Máy tính kỹ thuật (Engineering Workstation)

* Máy tính lưu trữ dữ liệu quá khứ (Historical Server)

* Máy tính lưu trữ dữ liệu Camera (Historical Camera)

* Thiết bị định vị GPS có chức năng đồng bộ thời gian các thiết bị trong

hệ thống SCADA trung tâm;

* Các thiết bị hỗ trợ về công nghệ thông tin, truyền thông và thiết bị phụ trợ khác

Hệ thống SCADA tỉnh Quảng Bình được xây dựng đáp ứng tiêu chí có khả năng nâng cấp, bổ sung các chức năng mới một cách dễ dàng mà không làm thay đổi hệ thống các phần mềm đang làm việc Việc mở rộng sẽ không làm suy giảm tính sẵn sàng, độ tin cậy của hệ thống đang vận hành, thời gian cắt điện phục vụ thi công lắp đặt và thử nghiệm hệ thống sau khi thay đổi mở rộng cũng như không yêu cầu cấu trúc lại phần mềm và phần cứng đang làm việc Các phần mềm ứng dụng giám sát, điều khiển được thiết kế linh hoạt nhằm khai thác triệt để khả năng của cấu trúc client/server cho việc phân phối thông tin và ứng dụng để đảm bảo việc nâng cấp và mở rộng máy của người dùng là tối thiểu

- Lắp đặt công tơ đo đếm: Thực hiện lắp đặt công tơ điện tử tích hợp chức năng thu thập dữ liệu công tơ tự động từ xa AMR (Automatic Meter Reading)

để thay thế công tơ cơ khí cảm ứng Tính đến 31/8/2018 có 167.945 công tơ điện tử 1 pha, chiếm 66,88 % số lượng công tơ 1 pha và 10.053 công tơ điện tử

3 pha, chiếm 73.16% số công tơ 3 pha, tổng số công tơ điện tử được lắp đặt là 177.998 /264.863 công tơ, chiếm tỷ lệ 67,21 % Dự kiến đến cuối năm sẽ đạt tỷ

lệ 75% và sẽ hoàn thành 100% vào năm 2020

Để đồng bộ với việc triển khai lắp đặt công tơ điện tử cũng như khai thác hết tính năng mới của công nghệ đi kèm, Công ty điện lực Quảng Bình đã triển khai hệ thống thu thập dữ liệu Spider Đến 31/8/2018, toàn Công ty đã triển khai tại 572 TBA CC với tổng số 113.003 công tơ chiếm 43,13% tổng số công tơ bán điện và 63,48% trên tổng số công tơ điện tử đã lắp đặt Hiện tại đã hoàn thành lắp đặt hệ thống RF-spider cho địa bàn khu vực thành phố Đồng Hới, khu vực Thị xã Ba Đồn sẽ hoàn thành cuối năm 2018

- Đo xa bằng hệ thống MDMS: hệ thống quản lý dữ liệu công tơ (MDMS

- Meter Data Management System) để thu thập thông tin từ công tơ đầu nguồn, ranh giới, các khách hàng lớn, các nhà máy phát Hiện tại toàn Công ty có số lượng điểm đo xa đang vận hành là 1.684 điểm đo, trong đó: Đầu nguồn: 17 điểm đo; Ranh giới: 8 điểm đo; TBA Công cộng: 886 điểm đo; Khách hàng sau TBA công cộng: 115 điểm đo; Khách hàng trạm CD: 666 điểm đo; Khách hàng bán buôn: 10 điểm đo Còn lại 179 điểm đo sẽ triển khai lắp đặt trong năm nay Như vậy toàn Công ty sẽ hoàn thành 100% đo xa cho các điểm đo đầu nguồn, tổng TBA trong năm 2018

1.1.3 Đánh giá hiện trạng lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình đã được đầu tư xây dựng tương đối tốt, đáp ứng cho sự phát triển kinh tế, xã hội trên địa bàn Bước đầu đã áp dụng nhiều công nghệ mới vào trong lưới điện mặc dù đang còn manh múm, chưa đồng bộ tuy nhiên với cơ sở hạ tầng như vậy thực sự là điểm thuận lợi cho việc nghiên cứu, ứng dụng để xây dựng lưới điện thông minh trong tương lai gần

1.2 Đánh giá công nghệ vận hành hiện tại của lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Hiện nay, lưới điện phân phối Quảng Bình được vận hành bởi Hệ thống SCADA với mô hình như Hình 1.1, trong đó Trung tâm điều khiển đặt tại trụ sở Công ty Điện lực Quảng Bình Đây là hệ thống điều khiển ứng dụng các công nghệ mới, hiện đại sử dụng phần mềm Survalent Smart SCADA với giao diện thân thiện và khả năng dự phòng cao, không giới hạn thiết bị RTU, IED, đường truyền thông, tài khoản người dùng kết nối vào hệ thống Ngoài ra hệ thống có khả tích hợp, đồng bộ với các công nghệ đang triển khai đó là hệ thống đo xa MDMS, Spider để thu thập thông tin

- Công nghệ đo đếm:

+ Đối với các điểm đo đầu nguồn, ranh giới và các điểm đo tổng TBA đang thực hiện bởi công nghệ đo xa MDMS (Meter Data Management System) (như Hình 1.2)

+ Đối với các khu vực đã triển khai hoàn thành 100% công tơ điện tử thực hiện bởi công nghệ Spider (như Hình 1.3)

Hình 1.1: Mô hình vận hành lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Hình 1.2: Mô hình vận hành hệ thống MDMS

Hình 1.3: Mô hình vận hành hệ thống Spider

Công nghệ vận hành này là đúng với xu thế phát triển chung về tự động hóa lưới điện phân phối Tự động hóa lưới phân phối mang lại nhiều ưu điểm và khắc phục các nhược điểm trong quá trình vận hành như: khả năng tự động cô lập điểm sự cố, tự động khôi phục sự cố và đồng thời tự động cung cấp điện dự phòng cho các phụ tải

Về cơ bản, công nghệ vận hành lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình có rất nhiều thuận lợi cho việc triển khai áp dụng mô hình lưới điện thông minh trong việc tự động hóa lưới điện Việc này cũng đồng nghĩa với việc lắp đặt các thiết bị thông minh trên các xuất tuyến chính như: MC có tích hợp TĐL, recloser, rơle số, công tơ điện tử… Tuy nhiên, khi lắp đặt và phối hợp các thiết

bị lại với nhau để tạo thành hệ thống đồng bộ cần phải có một công nghệ để đồng bộ dữ liệu điều khiển

Như vậy, công nghệ vận hành lưới điện phân phối Quảng Bình trên nền tảng công nghệ hiện tại là phù hợp, có cơ sở để nâng cấp động bộ hóa với các công nghệ khác để tạo thành một hệ thống nhất Các điều kiện thuận lợi như sau:

+ Lưới điện phân phối Quảng Bình đang phát triển và hiện đại hóa không ngừng do các thiết bị điện tử thông minh (IEDs) ra đời phục vụ cho việc điều

khiển đóng/cắt, thu thập dữ liệu từ xa cho các thiết bị như RMU, LBS, Recloser, công tơ điện tử

+ Sự phát triển của kỹ thuật và công nghệ hiện đại trong đó việc áp dụng phối hợp các thiết bị đóng cắt được chế tạo với những tính năng vượt trội so với các thiết bị đóng cắt kiểu cũ Ngoài ra rơle kỹ thuật số tích hợp các đặc tuyến bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC, ANSI/IEEE ngày càng được sử dụng nhiều trên lưới phân phối

- Nhiều hãng phát triển các phần mềm hỗ trợ như VPROII của hãng Cooper, WSOS của Nulec, PSS/ADEPT

- Xu thế tự động hóa LĐPP đang được ứng dụng rộng rãi và phù hợp với

xu thế phát triển của các nước trên thế giới Vì vậy tự động hóa được xem là một phần không thể thiếu trong LĐPP

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Hiện nay, lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình đang phát triển theo định hướng của Tổng Công ty Điện lực miền Trung về hiện đại hóa thông qua việc sử dụng các thiết bị điện tử thông minh (IEDs) phục vụ cho việc điều khiển đóng/cắt qua hệ thống SCADA, thu thập dữ liệu từ xa qua các hệ thống Spider, MDMS Cho nên việc nghiên cứu, áp dụng công nghệ lưới điện thông minh là cần thiết, vừa thuận lợi do tận dụng được cơ sở hạ tầng lại vừa khai thác hết các chức năng của các thiết bị đã đầu tư qua đó làm tăng hiệu quả vận hành, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

Tuy nhiên, để thực hiện được điều đó thì cần xem xét triển khai một số giải pháp như sau:

- Phải trang bị các thiết bị thông minh có khả năng làm việc theo một chương trình cài đặt

- Phải thay thế hoặc bổ sung các thiết bị trên lưới có khả năng kết nối SCADA

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

2.1 Khái niệm về lưới điện thông minh

Khái niệm lưới điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống lưới điện có

sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với

cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc Có thể coi hệ thống điện thông minh gồm có hai lớp như Hình 2.1: lớp 1 là hệ thống điện thông thường và bên trên nó là lớp 2, hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường

Hình 2.1: Các lớp của hệ thống điện thông minh

Hiện nay lưới điện thông minh không có một định nghĩa rõ ràng nào, tùy theo từng khu vực, quốc gia sẽ có những quan điểm riêng về lưới điện thông minh Theo nền tảng Công nghệ Châu Âu xác định Lưới thông minh là: "Smart Grid là một mạng lưới điện có thể tích hợp thông minh các hành động của tất cả người dùng kết nối với nó - máy phát điện, người tiêu dùng và những người làm

cả hai - để cung cấp nguồn điện bền vững, kinh tế và an toàn một cách hiệu quả."[5]

Đối với Hoa Kỳ, theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ: “Lưới thông minh sử dụng công nghệ kỹ thuật số để cải thiện độ tin cậy, bảo mật và hiệu quả (cả về kinh tế và năng lượng) của hệ thống điện tử, người tiêu dùng thông qua hệ thống điện và số lượng các nguồn lưu trữ và phát sinh phân tán ngày càng tăng”.[5]

Trong các tài liệu nghiên cứu: Lưới thông minh được xác định là: "Lưới thông minh sử dụng cảm biến, xử lý nhúng và truyền thông kỹ thuật số để cho phép lưới điện có thể quan sát được (có thể đo và hiển thị), có thể điều khiển (có thể thao tác và tối ưu hóa), tự động (có khả năng thích nghi và tự hàn gắn), đầy

đủ được tích hợp (hoàn toàn tương thích với các hệ thống hiện có và có khả năng kết hợp một tập hợp các nguồn năng lượng đa dạng)”

Như vậy, Lưới điện thông minh mục tiêu đặt ra là tiên đoán và phản ứng một cách thông minh với cách ứng xử và hành động của tất cả các đơn vị được kết nối điện với lưới điện, bao gồm các đơn vị cung cấp điện, các hộ tiêu thụ điện và các đơn vị đồng thời cung cấp và tiêu thụ điện, nhằm cung cấp một cách hiệu quả các dịch vụ điện tin cậy, kinh tế và bền vững Tuy nhiên dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau nhưng các đặc tính chính của lưới thông minh sẽ bao gồm [5]:

1 Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với khách hàng

2 Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính

3 Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng, cắt giảm nhu cầu…)

4 Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo

5 Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện

6 Tối ưu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện

7 Công cụ cơ bản của vận hành Thị trường điện rộng rãi

2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ lưới điện thông minh

Hiện nay các nước phát triển trên thế giới đều đã có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh Trong bối cảnh kinh tế hội nhập hiện nay, việc tụt hậu về công nghệ được coi là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến cản trở phát triển chung cũng như làm giảm năng lực cạnh tranh quốc gia đối với các nước khác trên thị trường thế giới Nghiên cứu của IBM đã chỉ

ra rằng Singapore là nước phát triển nhất về thương mại điện tử và có khả năng

sử dụng nó để cạnh tranh với các đối thủ trên toàn thế giới Nhưng những nước đang phát triển như Việt Nam thì vẫn đang trong giai đoạn đầu của thương mại điện tử và xây dựng một chiến lược công nghệ thông tin quốc gia

Lưới điện thông minh đang trở thành chiến lược phát triển điện lực trọng yếu của nhiều quốc gia Theo như tạp chí Thông tin Khoa học & Công nghệ viết thì 200 tỉ USD là con số ước tính đầu tư cho Lưới điện thông minh trên toàn thế

giới, tính đến năm 2020 Không chỉ các quốc gia phát triển như Mỹ, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Singapore mới tập trung đầu tư cho Lưới điện thông minh, mà nhiều nước đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ,… cũng rất nỗ lực để lưới điện của họ trở nên “thông minh” hơn Ngoài lợi ích kinh tế, các quốc gia quan tâm đến Lưới điện thông minh còn vì những lý do khác nhau Trung Quốc đầu tư

286 tỷ nhân dân tệ cho Lưới điện thông minh năm 2020 nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng dự kiến tăng gấp 2 lần trong 10 năm tới Trong khi đó, mục tiêu của

Ấn Độ là khắc phục tình trạng thất thoát 50% điện trong quá trình truyền tải và

do bị trộm cắp điện

Nhiều quan niệm khác nhau đã được sử dụng để mô hình hoá hệ thống điện thông minh Nói chung các nghiên cứu tập trung vào hệ thống phức tạp trong bối cảnh điều khiển tối ưu, ảnh hưởng môi trường, yếu tố con người, hệ thống động, lý thuyết thông tin đám mây Cho đến hiện nay, chưa một ai hoặc một tổ chức nào khẳng định chắc chắn về các công nghệ sẽ được sử dụng trong Smart Grid của tương lai, tuy nhiên các đặc tính chính của Smart Grid sẽ vẫn không thay đổi như đã nêu ở mục 2.1 và với cơ cấu và thiết kế cơ bản như trong Hình 2.2 và Hình 2.3

Hình 2.2: Cơ cấu Lưới điện thông minh

Hình 2.3: Mô tả thiết kế cơ bản của một hệ thống Smart Grid

Hình 2.4: Luồng năng lượng và thông tin trong Smart Grid

Một đặc điểm nổi bật của Lưới điện thông minh, nếu so với lưới điện

cổ điển, là dòng chảy hai chiều của điện và dữ liệu (Hình 2.4) Đây là một tính năng quan trọng cho phép sự hợp tác tích cực của người tiêu dùng Trong thực

tế, với cơ sở hạ tầng mạng lưới hiện có và công nghệ IT hiện có sẵn, người ta có thể chủ yếu nâng cao hiệu quả năng lượng của toàn bộ lưới điện bằng cách lập

kế hoạch tiêu thụ, dự báo phụ tải và san bằng phụ tải đỉnh

2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh

2.3.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh trên thế giới

Kể từ khoảng năm 2005 trở đi, Lưới điện thông minh (Smart Grid) nhận được sự quan tâm ngày càng nhiều Việc công nhận Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) mang đến những cơ hội đáng kể để hiện đại hoá công tác vận hành lưới điện, đồng thời nhận thấy rằng ngành điện chỉ có thể tiết kiệm, giảm chi phí thực tế nếu vấn đề này được giám sát và kiểm soát một cách có hiệu quả Thêm vào đó, một vài nguyên nhân cụ thể cùng với những điều vừa nói ở trên đã kích khích sự quan tâm vào điện Lưới thông minh Trong giai đoạn này đã có rất nhiều ý tưởng, sáng kiến và nghiên cứu về các mô hình của lưới điện thông minh

- Sáng kiến về điện Galvin: (Tầm nhìn Galvin) [6,7]là một sáng kiến bắt đầu vào năm 2005 để định nghĩa và tiến tới một “hệ thống điện hoàn hảo” Hệ thống điện hoàn hảo được định nghĩa như sau: "Hệ thống điện hoàn hảo sẽ đảm bảo tuyệt đối tính sẵn có phổ biến và chất lượng điện năng, sản lượng điện cần thiết để đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng."

Quan điểm của một hệ thống điện hoàn hảo phân biệt với cách mà hệ thống điện truyền thống được thiết kế và xây dựng khi thừa nhận khả năng có thể xảy ra gián đoạn trong việc cung cấp điện đến khách hàng, được đo bằng các chỉ số độ tin cậy, chẳng hạn như xác suất mất tải (LOLP) Việc xem xét LOLP cho thấy rằng một hệ thống điện hoàn toàn đáng tin cậy chỉ có thể được chuẩn bị đầy đủ bằng cách sử dụng một số lượng thiết bị máy móc với chi phí vô cùng lớn

Một số thuộc tính của hệ thống điện hoàn hảo tương tự như của Smart Grid Ví dụ, để đạt được một hệ thống điện hoàn hảo, hệ thống điện phải đáp ứng các mục tiêu sau:

+ Tự nhận biết, tự điều chỉnh và tự khắc phục sự cố;

+ Sự cố có thể duy trì cho các thành phần riêng lẻ mà không làm gián đoạn dịch vụ của lưới điện;

+ Có thể tập trung vào nhu cầu vùng miền, khu vực cụ thể;

+ Có thể đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng với chi phí hợp lý trong việc sử dụng tài nguyên tối thiểu và tác động môi trường tối thiểu;

+ Nâng cao chất lượng cuộc sống và nâng cao năng suất kinh tế

Sự phát triển của hệ thống điện hoàn hảo dựa trên các thiết bị tích hợp (quản lý phụ tải thông minh, thiết bị lưu trữ cục bộ và thiết bị lưu trữ chung) Trên cơ sở các công nghệ đó tiến hành xây dựng hệ thống phân phối tích hợp (tài nguyên và lưu trữ chung) và tiến tới để thiết lập một hệ thống hoàn chỉnh (hệ thống năng lượng, hệ thống thị trường điện và các hoạt động tích hợp)

- Sáng kiến IntelliGridSM của EPRI: [6,8] Tạo nền tảng kỹ thuật cho

Lưới thông minh, có tầm nhìn về một hệ thống điện có các tính năng sau:

+ Được tạo thành từ nhiều hệ thống truyền tải và phân phối tự động, tất

cả đều hoạt động theo cách được điều phối, hiệu quả và đáng tin cậy;

+ Xử lý các điều kiện khẩn cấp trong các trường hợp sự cố bằng các hoạt động “tự khôi phục sự cố”, đáp ứng nhu cầu của thị trường điện và công ty kinh doanh dịch vụ;

+ Phục vụ hàng triệu khách hàng và có cơ sở hạ tầng truyền thông thông minh cho phép dòng chảy thông tin được kịp thời, an toàn và có khả năng thích ứng, cần thiết để cung cấp điện một cách đáng tin cậy và tiết kiệm cho nền kinh

tế kỹ thuật số đang phát triển

Để nhận ra những thuộc tính này, một cấu trúc tích hợp hệ thống năng lượng và truyền thông nên được phát triển bước đầu Đây sẽ là cấu trúc công nghệ dựa trên tiêu chuẩn mở như mạng dữ liệu, truyền thông qua nhiều loại phương tiện vật lý và hệ thống máy tính được cài đặt sẵn Cấu trúc này cho phép khả năng giám sát và kiểm soát tự động của hệ thống phân phối điện, tăng tính năng của hệ thống phân phối điện, tăng cường hiệu suất và sự kết nối của người dùng

Ngoài cấu trúc truyền thông được đề xuất, việc thực hiện Intelli Grid

SM sẽ yêu cầu các công nghệ cho phép như tự động hóa, tài nguyên năng lượng phân tán, kho lưu trữ, bộ điều khiển điện tử công suất, công cụ thị trường và cổng thông tin khách hàng Tự động hóa sẽ trở nên phổ biến trong các hệ thống phát điện, tiêu thụ và phân phối điện Tài nguyên năng lượng phân tán và các thiết bị lưu trữ có thể cung cấp các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu sự cần thiết phải tăng cường hệ thống phân phối điện, tạo điều kiện cho hàng loạt các dịch vụ đến được với khách hàng thuận lợi, cung cấp điện cho khách hàng với

chi phí thấp hơn, với sự bảo mật, chất lượng, độ tin cậy và tính sẵn có cao hơn Các bộ điều khiển dựa trên điện tử công suất có thể dẫn điện theo chiều cụ thể, tăng cường khả năng truyền dẫn điện của thiết bị/tài sản hiện có, giúp giải quyết các vấn đề về chất lượng điện năng và tăng sự hữu hiệu của điện Công cụ thị trường sẽ được phát triển tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập kế hoạch có hiệu quả để mở rộng hệ thống phân phối điện, phân bổ hiệu quả các rủi ro và kết nối khách hàng với thị trường Cổng thông khách hàng chứa đựng các đồng hồ đo đếm điện thông minh cho phép các tín hiệu/thông số về giá, các quyết định, thông tin liên lạc và kết nối mạng các đề nghị thông minh được “chảy” một cách trơn tru thông qua cổng thông tin hai chiều

- Lưới thông minh của năng lượng Xcel: Tầm nhìn của Xcel Energy [9]

của lưới điện thông minh bao gồm: "Một hệ thống kết nối mạng hoàn toàn mà nhận diện được tất cả các mặt/khía cạnh của lưới điện và truyền đạt trạng thái của nó, sự ảnh hưởng của các quyết định tiêu thụ (bao gồm các ảnh hưởng kinh

tế, môi trường và độ tin cậy) tới các hệ thống ra quyết định tự động trên mạng lưới đó."

Thực hiện Lưới thông minh của Xcel Energy liên quan đến việc phát triển của một số dự án ngắn hạn Mặc dù một số dự án trong số dự án này chưa được thực hiện một cách hoàn toàn, nhưng chúng được liệt kê ra dưới đây vì chúng minh họa các công nghệ lưới điện thông minh khác nhau có thể được sử dụng để xây dựng lưới điện thông minh

1 Tích trữ Năng lượng gió: Một hệ thống lưu trữ năng lượng pin 1 MW

để làm rõ sự giảm phát thải dài hạn và giúp giảm tác động của biến đổi gió

2 Mạng nơron: Một hệ thống công nghệ tiên tiến giúp giảm xỉ than và chất bẩn (tích tụ khoáng chất cứng) của lò nhiệt

3 Trạm biến thế thông minh: Tự động hóa trạm biến thế với các công nghệ mới để giám sát từ xa và sau đó phát triển công cụ phân tích xử lý dữ liệu cho việc ra quyết định và vận hành tự động gần với thời gian thực

4 Tài sản phân phối thông minh: Một hệ thống phát hiện sự cố mất điện

và khắc phục bằng công nghệ đo đếm tiên tiến

5 Quản lý mất điện thông minh: Phần mềm chẩn đoán sử dụng số liệu thống kê để dự báo các sự cố trong hệ thống phân phối điện

6 Xe lai sạc điện: Khảo sát công nghệ của hệ thống giao tiếp cho xe điện (V2G) thông qua các thử nghiệm lớn

7 Cổng thông tin điện tử khách hàng: Cổng thông tin này cho phép khách hàng lập trình hoặc thiết lập trước việc sử dụng năng lượng của mình và

tự động kiểm soát mức tiêu thụ điện năng dựa trên sở thích cá nhân bao gồm cả chi phí năng lượng và các yếu tố môi trường

- Lưới thông minh của SCE: Chiến lược Lưới thông minh của Southern

California Edison (SCE) bao gồm 5 chủ đề chiến lược: tích hợp tài nguyên năng lượng tái tạo và phân phối, kiểm soát lưới và tối ưu hóa tài sản, năng suất lao động, đo đếm điện thông minh và giải pháp khách hàng lưới điện thông minh [10] SCE dự đoán rằng các chủ đề này sẽ giải quyết, hướng đến các mục tiêu kinh doanh rộng lớn để cải thiện đáp ứng những thách thức đối với công tác cung ứng điện năng trong hiện tại và tương lai Đến năm 2020, SCE sẽ có 10 triệu thiết bị thông minh như đồng hồ đo đếm điện thông minh, ứng dụng năng lượng thông minh và thiết bị khách hàng, xe điện, DER, bộ biến tần và công nghệ lưu trữ được liên kết với lưới điện, cung cấp thông tin cảm biến và tự động phản hồi tín hiệu/thông số về giá/sự kiện SCE đã khởi đầu một chương trình kết nối những đồng hồ đo đếm điện thông minh, nơi mà 5 triệu đồng hồ đã được triển khai từ năm 2009 đến năm 2012 Các mục tiêu chính của chương trình này bao gồm việc gia tăng giá trị thông qua thông tin và bắt đầu các quan hệ đối tác với khách hàng mới Các dịch vụ và thông tin mà nó sẽ cung cấp bao gồm hóa đơn, tỷ suất và mức giá theo kỳ dựa trên thời gian sử dụng

* Từ những nghiên cứu ở trên, chúng ta có Tổng quan về các công nghệ cần thiết cho Lưới Thông minh như sau:

Để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của Lưới thông minh, các công nghệ cho phép sau đây phải được phát triển và triển khai [5]:

1 Công nghệ thông tin và truyền thông, bao gồm:

(a) Công nghệ truyền thông hai chiều để cung cấp kết nối giữa các thành phần khác nhau trong hệ thống điện và phụ tải;

(b) Các kiến trúc mở cho việc kết nối và chạy các thiết bị gia dụng; xe điện…;

(c) Thông tin liên lạc, phần mềm và phần cứng cần thiết để cung cấp cho khách hàng nhiều thông tin hơn, cho phép khách hàng tạo ra thị trường điện và đồng thời cung cấp thông tin về nhu cầu;

(d) Phần mềm để đảm bảo và duy trì sự an toàn của thông tin và các tiêu chuẩn để cung cấp khả năng mở rộng và khả năng tương tác của các hệ thống thông tin và truyền thông

2 Công nghệ cảm biến, đo lường, kiểm soát và tự động hóa, bao gồm:

(a) Thiết bị điện tử thông minh (IED) để cung cấp chuyển tiếp bảo vệ, đo lường, hồ sơ lỗi và hồ sơ sự kiện cho hệ thống điện;

(b) Các đơn vị đo lường phasor (PMU) và giám sát, bảo vệ và kiểm soát diện tích rộng (WAMPAC) để đảm bảo tính bảo mật của hệ thống điện;

(c) Cảm biến tích hợp, đo lường, hệ thống điều khiển và tự động hóa và công nghệ thông tin và truyền thông để cung cấp chẩn đoán nhanh và phản ứng kịp thời với bất kỳ sự kiện nào trong các bộ phận khác nhau của hệ thống điện Điều này sẽ hỗ trợ quản lý tài sản nâng cao và vận hành hiệu quả các thành phần

hệ thống điện, giúp giảm tắc nghẽn trong các mạch truyền tải và phân phối và ngăn chặn hoặc giảm thiểu cúp điện và hoạt động tự động khi điều kiện đòi hỏi

độ phân giải nhanh

(d) Thiết bị thông minh, thông tin liên lạc, điều khiển và màn hình để tối

đa hóa sự an toàn, thoải mái, tiện lợi và tiết kiệm năng lượng của ngôi nhà;

(e) Đồng hồ thông minh, thông tin liên lạc, màn hình và phần mềm liên quan để cho phép khách hàng có sự lựa chọn và kiểm soát tốt hơn đối với việc

sử dụng điện và khí đốt Họ sẽ cung cấp cho người tiêu dùng các hóa đơn chính xác, cùng với việc chuyển đổi nhà cung cấp nhanh hơn và dễ dàng hơn, để cung cấp cho người tiêu dùng thông tin thời gian thực chính xác về việc sử dụng điện

và khí cũng như các thông tin liên quan khác

3 Thiết bị điện tử và lưu trữ năng lượng, bao gồm:

(a) Truyền tải điện áp cao (HVDC) và back-to-back và hệ thống truyền động AC linh hoạt (FACTS) cho phép vận chuyển đường dài và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo;

(b) Các giao diện điện tử công suất khác nhau và các thiết bị hỗ trợ điện

tử công suất để cung cấp kết nối hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo và các thiết bị lưu trữ năng lượng;

(c) Tụ điện hàng loạt, Bộ điều khiển lưu lượng điện (UPFC) và các thiết

bị FACTS khác để cung cấp khả năng kiểm soát lớn hơn đối với các nguồn điện trong lưới điện AC;

(d) HVDC, FACTS và các thiết bị hoạt động cùng với truyền thông và kiểm soát tích hợp để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống cao hơn, độ tin cậy cung cấp và chất lượng điện năng tốt hơn;

Hình 2.5: Tổng quan mô hình lưới điện thông minh

(e) Giao diện điện tử điện và truyền thông tích hợp và kiểm soát để hỗ trợ các hoạt động của hệ thống bằng cách kiểm soát các nguồn năng lượng tái tạo, lưu trữ năng lượng và phụ tải của người tiêu dùng;

(f) Lưu trữ năng lượng để tạo điều kiện thuận lợi hơn và độ tin cậy của hệ thống điện.

Tổng quan về hệ thống lưới thông minh như ở Hình 2.5

Đánh giá các thành phần công nghệ của hệ thống điện thông minh như sau

[3]:

- Vể truyền thông, CNTT trong hệ thống điện thông minh là quan trọng

nhất, là bộ não của lưới thông minh (trong tương lai sẽ là trí tuệ nhân tạo) Các

dữ liệu được thu thập qua các thiết bị kết nối trực tiếp với lưới nhằm thực hiện

tự động hoá hoàn hoàn các trạm, tự động hoá phân tán, hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu SCADA, hệ thống quản lý phụ tải, mạng không dây, truyền thông qua đường dây tải điện, mạng cáp quang Các hệ thống thông tin này cho phép điều khiển thời gian thực, thông tin và dữ liệu trao đổi nhằm tối ưu hoá độ tin cậy, đánh giá việc sử dụng và an toàn

- Cảm biến và đo lường là cốt lõi, các công nghệ gồm có dụng cụ thông minh dựa trên bộ vi xử lý, rơle bảo vệ kỹ thuật số, thiết bị đọc dữ liệu, hệ thống hiển thị bảng giá trực tuyến, người sử dụng có thể có nhiều lựa chọn để tránh giờ cao điểm

- Ngoài ra các cảm biến thông minh tốc độ cao, các linh kiện tiên tiến, điều khiển tự động hóa sẽ làm tăng các khả năng và đặc tính của hệ thống lưới thông minh

Các tiêu chuẩn cho hệ thống điện thông minh [3]:

- IEC TC 75 tạo nên họ tiêu chuẩn quốc tế có thể sử dụng như một phần

hệ thống điện thông minh Các tiêu chuẩn này bao gồm IEC 1850 kiến trúc trạm

tự động hoá, IEC 61970/91968 Mô hình thông tin chung cung cấp thông tin sử dụng chuyển đổi dữ liệu trong thông tin

- MultiSpeak tạo nên quy chuẩn nền tảng chức năng phân phối của hệ thống thông tin

- IEEE đã tạo nên tiêu chuẩn C37.118 dùng cho các pha đồng bộ

- NIST gồm ITU-TG,hn một tiêu chuẩn nhận dạng các lập hệ thống điện thông minh truyền thông tốc độ cao qua đường dây tải điện, đường điện thoại và cáp đồng trục

2.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh ở Việt Nam và tại các Công ty điện lực

Tại Việt Nam, Chính phủ nhận thức được xu hướng tất yếu của việc triển

khai lưới điện thông minh nhằm đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng hóa thạch, dần khai thác sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sạch, thân thiện với môi trường và đã cụ thể hóa thông qua việc ban hành Quyết định 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 phê duyệt đề án phát triển Lưới điện Thông minh tại Việt Nam Mục tiêu tổng quát phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam là nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện; góp phần trong công tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; tạo điều kiện nâng cao năng suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn và lưới điện; tăng cường khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội bền vững

Tháng 9/2012, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chỉ đạo thành lập Đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam với những nội dung như sau [1]:

Đề án xây dựng lộ trình phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam:

- Mục tiêu cụ thể của đề án này là xây dựng cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông và tăng cường hệ thống giám sát, điều khiển tự động cho hệ

thống điện, hệ thống đo đếm từ xa Đồng thời, nâng cao khả năng dự báo nhu cầu phụ tải điện và lập kế hoạch cung cấp điện; hạn chế việc tiết giảm điện do thiếu nguồn thông qua cơ chế dịch chuyển phụ tải đỉnh trong giờ cao điểm hoặc trường hợp khẩn cấp

Thực hiện các giải pháp kỹ thuật, biện pháp quản lý nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện năng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện từ 9,23% năm

2011 xuống còn 8% vào năm 2015

Đặc biệt, Đề án cũng sẽ tạo điều kiện cho khách hàng được chủ động biết

và quản lý các thông tin chi tiết về sử dụng điện, chi phí mua điện

Đề án định hướng lộ trình phát triển Lưới điện Thông minh tại Việt Nam theo 3 giai đoạn Cụ thể:

Giai đoạn 1 (từ năm 2012-2016), triển khai Chương trình tăng cường hiệu

quả vận hành hệ thống điện, trong đó sẽ triển khai các ứng dụng nhằm tăng cường độ tin cậy, tối ưu vận hành lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối, giảm tổn thất điện năng; tăng cường hệ thống ghi sự cố, hệ thống phát điện và chống

sự cố mất điện diện rộng nhằm đảm bảo truyền tải an toàn trên hệ thống điện

500 kV.Trong giai đoạn này cũng sẽ triển khai một số chương trình thử nghiệm

và nghiên cứu, ban hành các quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho Lưới điện Thông minh

Giai đoạn 2 (2017-2022), tiếp tục thực hiện Chương trình tăng cường hiệu

quả vận hành hệ thống điện, tập trung vào lưới điện phân phối; trang bị cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin – viễn thông cho lưới điện phân phối Đồng thời, triển khai các ứng dụng của Lưới điện Thông minh; xây dựng các quy định kỹ thuật; chương trình truyền thông cho cộng đồng

Giai đoạn 3 (từ sau năm 2022), tiếp tục Chương trình trang bị cơ sở hạ

tầng công nghệ thông tin – viễn thông cho lưới phân phối, trong đó sẽ triển khai tiếp các công cụ tối ưu vận hành từ lưới điện truyền tải sang lưới điện phân phối; tiếp tục khuyến khích việc phát triển các nhà máy điện phân tán

Thực tế thì nước ta đã thành lập chuẩn bị cho lưới điện thông minh từ những năm 2003 bằng cách nâng cấp lưới điện với các sản phẩm công nghệ cao trong nước như: phần mềm tự động hóa trạm biến áp @Station (sản phẩm hạng

4 sao tại Sao Khuê 2010) do công ty ATS sản xuất Tuy nhiên, ngành điện Việt Nam vẫn cần những bước đi thận trọng và vững chắc, đặc biệt về chính sách và

pháp luật, bởi một lưới điện thông minh hoàn chỉnh không phải là cái có thể đạt được trong nháy mắt Để vận hành hệ thống điện an toàn tin cậy Tập đoàn điện lực Việt Nam đã lắp đặt và vận hành hệ thống gọi chung là Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) cho trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia (A0) và các điều độ

hệ thống điện miền Bắc, Miền Trung, Miền Nam (A1, A2, A3) Từ 10 năm nay, các giải pháp công nghệ tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều trong lưới điện, tạo ra một bước chuyển mới, đóng góp phần quan trọng hàng đầu trong việc nâng cao

độ tin cậy của lưới điện, tuy nhiên vân phải đẩy mạnh hơn nữa về việc áp dụng công nghệ cho lưới điện, cần phải tiêu chuẩn hóa, linh hoạt hóa, hoàn thiện và nâng cấp lưới điện

Đối với Tổng Công ty Điện lực miền Trung Trong rất nhiều nội dung

công việc phải triển khai của lưới điện thông minh, EVNCPC xây dựng lộ trình phát triển lưới điện thông minh giai đoạn đầu với tầm nhìn 10 năm thông qua Quyết định 1795/QĐ-EVNCPC ngày 24/4/2013 phê duyệt Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh Trọng tâm tập trung vào 4 hợp phần [2]:

- Hợp phần Hiện đại hóa hệ thống đo đếm phục vụ kinh doanh điện năng: EVNCPC chủ trương từ 2013 trở đi sẽ đầu tư mới công tơ điện tử, thay

thế dần công tơ điện cơ trên lưới bằng công tơ điện tử tích hợp chức năng thu thập dữ liệu công tơ tự động từ xa AMR - Automatic Meter Reading - bằng nhiều giải pháp công nghệ; tập trung dữ liệu, khai thác sử dụng hiệu quả dữ liệu

từ công tơ phục vụ công tác chăm sóc khách hàng và công tác quản lý sản xuất kinh doanh của EVNCPC Từng bước triển khai trang bị cơ sở hạ tầng đo đếm tiên tiến AMI - Advanced Metering Infrastructure - để có thể đến 2022 sẽ kiểm soát nhu cầu điện của khách hàng là Cơ sở sử dụng năng lượng trọng điểm Với

số lượng khách hàng sử dụng điện đến nay gần 3 triệu thì hiện đại hóa hệ thống

đo đếm là việc làm rất cần thiết và sẽ được EVNCPC tập trung triển khai thực hiện trong thời gian đến

- Hợp phần Tự động hóa lưới điện phân phối nhằm vận hành tối ưu hệ thống và tăng độ tin cậy cung cấp điện: Về tự động hóa hệ thống lưới điện

110kV: Từ năm 2013, tất cả các TBA 110kV xây dựng mới sẽ được thực hiện theo mô hình điều khiển tích hợp máy tính (ĐKTHMT); các TBA 110kV hiện

có sẽ lần lượt được cải tạo để có thể điều khiển theo mô hình ĐKTHMT; các

TBA này sẽ kết nối về Trung tâm thao tác-Điều độ của CTĐL từng bước hoạt động theo cơ chế bán người trực và đảm bảo sẵn sàng chuyển sang cơ chế hoạt động không người trực sau năm 2022 Xây dựng một Trung tâm giám sát chung của EVNCPC

Về tự động hóa lưới điện trung áp: Bao gồm xây dựng các hệ thống SCADA/DMS tại các CTĐL và đầu tư mới hoặc cải tạo, thay thế các thiết bị trên lưới để có thể giám sát, điều khiển đóng cắt từ xa Giai đoạn 2013-2016 sẽ hoàn thiện hệ thống SCADA/DMS đã đầu tư tại các CTĐL trước đây (Thừa Thiên-Huế, Đà Nẵng, Bình Định, Đắk Lắk) để có thể giám sát, điều khiển đóng cắt từ xa các thiết bị trên lưới Giai đoạn tiếp theo từ 2017-2022 sẽ đầu tư mới

hệ thống SCADA/DMS tại các CTĐL còn lại, đảm bảo hoàn thành đầu tư hệ thống SCADA/DMS trước năm 2022

- Hợp phần Xây dựng hệ thống viễn thông chuyên ngành và hạ tầng công nghệ thông tin:

+ Xây dựng hệ thống viễn thông chuyên ngành:

EVNCPC xây dựng hoàn thiện hệ thống viễn thông với mạng truyền dẫn thông tin quang kết nối từ TCty đến tất cả các CTĐL, ĐL, Công ty Lưới điện Cao thế miền Trung, các TBA và các nhà máy điện thuộc phạm vi quản lý của EVNCPC EVNCPC định hướng đầu tư cáp quang OPGW trên các công trình đường dây 110kV, tạo thêm mạch dự phòng và bổ sung thiết bị cho các node truyền dẫn, đảm bảo xây dựng một mạng truyền dẫn liên tỉnh cuối năm 2013 làm cơ sở triển khai mạng truyền dẫn liên huyện hoàn thành vào năm 2015 Song song với việc đầu tư, EVNCPC mở rộng hợp tác trao đổi hạ tầng viễn thông với các đối tác để có hệ thống viễn thông dùng riêng mạnh và có tính dự phòng cao

+ Hạ tầng công nghệ thông tin

Xây dựng Trung tâm Dữ liệu - Data Center - tại TCty đảm bảo khả năng

xử lý tập trung toàn bộ các dữ liệu thu thập từ xa, cơ sở dữ liệu khách hàng và các chương trình phần mềm của Tcty và các đơn vị với tính an toàn, tin cậy, bảo mật và dự phòng cao

Xây dựng Hệ thống chăm sóc khách hàng - Call Center - nhằm đáp ứng yêu cầu giải đáp thông tin cho khách hàng sử dụng điện

Trang bị, phát triển các phần mềm ứng dụng theo 3 nhóm: Nhóm phần mềm dịch vụ khách hàng (cổng thông tin điện tử tích hợp EVNCPC Portal; chăm sóc khách hàng qua điện thoại, dịch vụ nhắn tin SMS, tra cứu thông tin, thanh toán tiền điện qua ngân hàng, áp dụng hình thức thanh toán bằng hóa đơn điện tử ) Nhóm phần mềm phục vụ sản xuất kinh doanh và quản lý điều hành (Chương trình quản lý vật tư, tài chính, quản lý tài sản cố định - FMIS, Chương trình quản lý nguồn nhân lực; Web (www.cpc.vn), Mail online (mail.cpc.vn), Chương trình E-Office, Chương trình Quản lý lưới điện, Chương trình Quản lý

kế hoạch ĐTXDCB, Chương trình giám sát mua bán điện …) Nhóm phần mềm phục vụ thị trường bán lẻ điện cạnh tranh (Chương trình thu thập số liệu công tơ điện tử từ xa, hệ thống quản lý dữ liệu công tơ MDMS - Meter Data Management System - để thu thập thông tin từ công tơ ranh giới, các khách hàng lớn, các nhà máy phát điện; số liệu đo đếm trạm biến áp 110kV và khai thác phục vụ có hiệu quả công tác quản lý kinh doanh và quản lý kỹ thuật

- Hợp phần Tích hợp các nguồn năng lượng mới và tái tạo: Nghiên cứu

giải pháp kết nối trực tiếp các nguồn năng lượng mới và tái tạo như nguồn thủy điện nhỏ, nguồn điện từ năng lượng gió, năng lượng mặt trời ,… lắp đặt phân tán tại các hộ gia đình và cơ sở sản xuất… vào lưới điện phân phối; tạo khả năng thực hiện mua bán điện 2 chiều giữa CTĐL và khách hàng Bước đầu thực hiện

dự án thử nghiệm tích hợp nguồn điện sử dụng năng lượng gió và mặt trời làm

cơ sở thực nghiệm để triển khai tích hợp các nguồn năng lượng mới và tái tạo khác vào hệ thống

Hình 2.6: Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh của EVNCPC

Mặc dù đã có nhiều tiến triển trong việc triển khai lưới điện thông minh ở EVNCPC song vẫn còn rất nhiều nội dung công việc phải triển khai để hình thành một hệ thống lưới điện thông minh Trong đó việc chọn các giải pháp công nghệ phù hợp là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đến thành công EVNCPC đang tập trung nhiều nguồn lực để hình thành một lưới điện thông minh ngày càng hoàn chỉnh, đáp ứng yêu cầu nâng quản lý vận hành hệ thống điện của EVNCPC một cách tin cậy và hiệu quả

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Qua trên cho thấy các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ cho lưới điện thông minh là xu hướng tất yếu Việc ứng dụng công nghệ để xây dựng lưới điện thông minh rất đa dạng, phong phú về nội dung, cách tiếp cận Việc

áp dụng các công nghệ này vào lưới điện của Công ty điện lực Quảng Bình là khả thi, tuy nhiên chưa thể áp dụng ngay được do tồn tại các khoảng cách về công nghệ tiếp nhận, đặc thù của thiết bị và cả sự phù hợp của các vấn đề giữa các công trình nghiên cứu với hiện trạng của lưới điện Lưới điện phân phối Quảng Bình đang từng bước hiện đại hóa, thường xuyên tiếp nhận công nghệ tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các công nghệ tự động hóa, công nghệ lưới điện thông minh Bài luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu các ứng dụng của công nghệ lưới điện thông minh vào lưới điện của Quảng Bình

Chương 3 của luận văn sẽ giới thiệu các ứng dụng của công nghệ lưới điện thông minh trong việc Tự động hóa phát hiện và cô lập sự cố trong lưới điện thông minh của lưới điện Quảng Bình Từ đó đưa ra giải pháp thay thế, bố trí sắp xếp lại thiết bị, sử dụng các phần mềm… cho việc triển khai ứng dụng vào thực tế lưới điện có hiệu quả

CHƯƠNG 3

TỰ ĐỘNG HÓA PHÁT HIỆN CÔ LẬP SỰ CỐ

VÀ PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG BÌNH

3.1 Tổng quan về tự động hóa phát hiện cô lập sự cố và phục hồi lưới điện

3.1.1 Các sự cố trong hệ thống phân phối

Khi có sự cố trong hệ thống truyền tải hoặc hệ thống phân phối, điện áp của

hệ thống điện sẽ bị giảm xuống trên diện rộng và chỉ phục hồi khi sự cố được cách ly Các hệ thống truyền tải sử dụng bảo vệ phản ứng nhanh và máy cắt để

xử lý lỗi trong khoảng 10ms Ngược lại, bảo vệ quá dòng của lưới phân phối và các máy cắt xử lý sự cố chậm hơn, thường mất đến 500ms

Việc khắc phục sự cố nhanh rất quan trọng trong công nghiệp, thương mại

và trong quy mô hộ gia đình Rất nhiều dây chuyền công nghiệp phụ thuộc vào

cơ cấu truyền động và các thiết bị điện tử dùng điện khác được điều khiển bằng

bộ vi xử lý Trong thương mại và hộ gia đình thậm chí còn sử dụng nhiều thiết

bị công nghệ thông tin (ITE) Các thiết bị này ngày càng trở nên nhạy hơn với hiện tượng sụt áp [11, 12]

Hình 3.1 minh họa đường cong ITE điển hình, nó cụ thể mức cách điện với điện áp AC mà các ITE (thiết bị công nghệ thông tin) có thể chịu được Trong suốt quá trình sự cố trong lưới AC, tuỳ thuộc vào vị trí của sự cố, điện áp sẽ hạ xuống Hoạt động tiếp theo của ITE phụ thuộc vào thời gian xử lý sự cố và sự sụt áp Ví dụ, khi sự cố gây ra sự sút áp 40% (60% điện áp giữ nguyên) trong 400ms, không có ảnh hưởng gì đến ITE nhưng ITE không thể hoạt động như thông thường được Tuy nhiên, khi một lỗi gây ra 20% điện áp sụt (80% điện áp giữ nguyên) trong 400ms, ITE sẽ hoạt động như bình thường

Sự số ngắn mạch không thể tránh được trong bất kì hệ thống phân phối nào, vì vậy sự ảnh hưởng đến chức năng của các thiết bị tải nhạy chỉ có thể khắc phục bằng cách thực hiện các biện pháp:

+ Đảm bảo thiết bị phụ tải có thể làm việc với sự thay đổi biến áp tạm thời

Hình 3.1: Đường ITE

+ Sử dụng các bộ bảo vệ và bộ ngắt điện có tốc độ cực nhanh

+ Lắp đặt thêm thiết bị để giảm sự sụt giảm điện áp, ví dụ như: bộ phục hồi điện áp chủ động (DVR) hoặc STATCOM

Việc mất điện liên tục/kéo dài có thể dẫn đến hư hại nghiêm trọng và thiệt hại kinh tế, đặc biệt là các hoạt động công nghiệp

Trong những trường hợp này, bộ điều khiển của lưới điện phân phối được chú trọng để tăng tốc độ cách ly sự cố và phục hồi việc cung cấp điện Người ta đang áp dụng rộng rãi kỹ thuật phục hồi việc cung cấp điện tự động sử dụng recloser, bộ chuyển/đóng ngắt điều khiển từ xa, bộ đo lường từ xa

3.1.2 Các bộ phận của bộ cách ly phục hồi sự cố

Khi có sự cố trên lưới phân phối, dòng điện sự cố phải được loại trừ ngay lập tức, bộ phận gặp sự cố phải được cách ly khỏi lưới và sau khi sự cố được khắc phục, phải tiếp tục cung cấp điện cho phụ tải Điều này được thực hiện bằng hàng loạt thiết bị được gọi chung là thiết bị chuyển mạch Bộ chuyển mạch bao gồm: một máy cắt có khả năng đóng ngắt dòng sự cố, một bộ tự động đóng lặp lại (recloser), thực chất là một máy cắt có giới hạn chịu đựng cắt sự cố và có thể thay đổi cấu hình tự động đóng cắt, một dao cách ly (SD) có khả năng xác định sự cố (và có khả năng đóng và cắt dòng tải thông thường), và một bộ ghép