Nghiên cứu giải pháp kết hợp bản đồ địa lý và hệ thống scada để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố đà nẵng

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ HỆ THỐNG SCADA ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN HOÀNG NHÂN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ

VÀ HỆ THỐNG SCADA ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN HOÀNG NHÂN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ

VÀ HỆ THỐNG SCADA ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành và một số tài liệu do các nhà xuất bản ban hành

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Nhân

DUT.LRCC

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ HỆ

THỐNG SCADA ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN

HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Học viên : Nguyễn Hoàng Nhân Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201 Khóa: 36 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải

pháp về công nghệ mới, các giải pháp công nghệ về SCADA, DMS, bản đồ địa lý ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, xây dựng giải pháp kết hợp bản đồ địa lý và hệ thống SCADA để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng là rất cần thiết

Luận văn đưa ra giải pháp kết hợp bản đồ địa lý Google Earth vào hệ thống SCADA hiện hữu tại Trung tâm điều khiển thông qua quá trình thu thập và xử lý dữ liệu tọa độ địa lý của các thiết bị trên lưới điện, đồng thời cấu hình hiệu chỉnh hệ thống SCADA trên máy chủ

Giải pháp được đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT trên một số xuất tuyến điển hình tại Điện lực Đà Nẵng, ngoài ra giải pháp còn nâng cao hiệu quả chăm sóc khách hàng và đào tạo Điều độ viên mới

Từ khóa: Công ty Điện lực Đà Nẵng; hệ thống SCADA; bản đồ địa lý; độ

tin cậy; điều độ viên

RESEARCH ON SOLUTIONS TO COMBINE GEOGRAPHIC MAP AND SCADA TO PROMOTE EFFICIENCY OF MANAGEMENT AND POWER NETWORK OPERATION IN DA NANG CITY

Abstract: Danang Power Company has been attempting to find solutions to

new technologies for many years SCADA, DMS, Geographic Map solutions have drawn more and more attention to aim at enhancing more capacity of power supply, raising the quality of electrical power to supply customers, and contributing to increase commercial power production for the company

For those reasons, it is definitely important to carry out research and seek the solutions for combining Geographic Map and SCADA system to enhance power supply reliablity

The thesis proposes a solution to integrate Google Earth geographic maps into the existing SCADA system at the Control Center by collecting and processing

DUT.LRCC

geographic coordinates data of devices on the grid and at the same time, configuring and adjusting SCADA system on the Server

The solution was evaluated to improve the reliability by using PSS / ADEPT software on some typical 22kV feeders at Da Nang Power Company In addition, the solution also improved the efficiency of customer care and training of new dispatchers

Key words: Danang Power Company; SCADA system; geographic map;

reliablity; dispatcher

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG SCADA CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG 4

1.1 Tổng quan về lưới điện thành phố Đà Nẵng 4

1.2 Ưu, nhược điểm của lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng 4

1.3 Tổng quan về Trung tâm điều khiển và hệ thống SCADA 5

1.4 Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển 8

1.5 Tổng quan về lưới điện thông minh và kế hoạch triển khai lưới điện thông minh công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng: 9

1.5.1 Tổng quan về lưới điện thông minh 9

1.5.2 Tổng quan hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối (DAS): 14

1.5.3 Hệ thống quản lý lưới điện phân phối (DMS) 17

1.6 Kết luận 18

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP PHẦN MỀM HỖ TRỢ CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 19

2.1 Giải pháp phần mềm SCADA Survalent 19

2.1.1 Tổng quan phần mềm SCADA Survalent 19

2.1.2 Trình bày lý thuyết và giải pháp cấu hình cơ sở dữ liệu: 19

2.1.3 Lý thuyết và giải pháp về xây dựng HMI 25

2.2 Phần mềm bản đồ địa lý Google Earth 30

2.2.1 Tổng quan phần mềm Google Earth 30

2.2.2 Tính năng, ứng dụng cơ bản của Google Earth 32

2.3 Phần mềm thu thập thông tin hiện trường EVNCPC TTHT 36

2.3.1 Tổng quan phần mềm thu thập thông tin hiện trường EVNCPC TTHT 36

2.3.2 Tính năng, công cụ cơ bản của EVNCPC TTHT 37

DUT.LRCC

2.4 Kết luận 41

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ, GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ PHẦN MỀM SCADA 43

3.1 Xây dựng sơ đồ lưới điện trên nền bản đồ địa lý Google Earth 43

3.1.1 Thu thập tọa độ thiết bị hiện trạng từ phần mềm EVNCPC TTHT 43

3.1.2 Chuẩn hóa thông tin tọa độ và thể hiện sơ đồ lưới trên nền bản đồ Google Earth 44

3.2 Xây dựng giải pháp kết hợp phần mềm SCADA Survalent và bản đồ địa lý Google Earth phục vụ công tác xác định khu vực mất điện 49

3.3 Giải pháp vận hành kết hợp định vị tổ trực xử lý sự cố tại các Điện lực 53

3.4 Kết luận 54

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KHI ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ HỆ THỐNG SCADA 55

4.1 Hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện 55

4.1.1 Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT 55

4.1.2 Tính toán hiệu quả nâng cao độ tin cậy do sự cố kỹ thuật lưới điện phân phối huyện Hòa Vang bằng module DRA 56

4.2 Hiệu quả nâng cao chất lượng công tác Điều độ hệ thống điện 66

4.3 Hiệu quả nâng cao chất lượng công tác chăm sóc khách hàng 68

4.4 Kết luận 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

DUT.LRCC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

4.2 Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện phân phối huyện Hòa

4.3 Tổng hợp sự cố vĩnh cửu và thời gian mất điện năm 2014 58 4.4 Tổng hợp sự cố vĩnh cửu và thời gian mất điện năm 2015 58 4.5 Tổng hợp sự cố vĩnh cửu và thời gian mất điện năm 2016 59 4.6 Tổng hợp sự cố vĩnh cửu và thời gian mất điện năm 2017 59 4.7 Tổng hợp sự cố vĩnh cửu và thời gian mất điện năm 2018 59 4.8 Bảng tổng hợp kết quả độ tin cậy do sự cố kỹ thuật LĐPP 22

kV huyện Hòa Vang khi chưa có chương trình 65 4.9 Bảng tổng hợp kết quả độ tin cậy do sự cố kỹ thuật LĐPP 22

kV huyện Hòa Vang sau khi đưa chương trình vào vận hành 66 4.10

Bảng tổng hợp so sánh kết quả độ tin cậy do sự cố kỹ thuật

LĐPP 22 kV huyện Hòa Vang trước và sau khi đưa chương

trình vào vận hành

66

DUT.LRCC

1.4 Minh họa mô hình tổ chức tổng thể lưới điện thông minh Công

2.3 Tạo Station chứa các biến trạng thái ảo 21 2.4 Tạo biến trạng thái ảo cho đường truyền thông 21 2.5 Tạo Communication Line trên STC Explorer 22

2.12 Tạo màu Cyclic trong thư viện HMI Smart VU 26

2.17 Máy cắt 22kV bị Error trong HMI Smart VU 28 2.18 Máy cắt 22kV bị Travel trong HMI Smart VU 28

2.24 Ứng dụng Google Earth trong quản lý trạm KTTV 34 2.25 Ứng dụng Google Earth khảo sát thực địa 35 2.26 Ứng dụng Google Earth xác định tiêu điểm 35 2.27 Ứng dụng Google Earth nghiên cứu biến đổi khí hậu 36

DUT.LRCC

Số hiệu

2.28 Sơ đồ lưới điện hạ áp TBA Tiểu La 3 – Điện lực Hải Châu 38 2.29 Sơ đồ lưới điện hạ áp Điện lực Hải Châu 38 2.30 Thông tin một khách hàng thuộc TBA Tiểu La 3 39 2.31 Hình ảnh hiện trường vị trí công tơ một khách hàng 39 2.32 Sơ đồ xuất tuyến 473 Xuân Hà – Điện lực Hải Châu 40 2.33 Sơ đồ các xuất tuyến trung áp Điện lực Hải Châu 40 2.34 Sơ đồ chi tiết thiết bị trên xuất tuyến 473 Xuân Hà – Điện lực

3.3 Dữ liệu chuẩn hóa dưới dạng file Excel bao gồm các trường phù

3.4 Bản đồ lưới điện được thể hiện trên nền Google Earth 47 3.5 Thay đổi thuộc tính đường dây trên Google Earth 47

3.8 Hoàn thành việc thay đổi thông tin trụ trong Google Earth 49 3.9 Thuộc tính Pmacro trong phần mềm Survalent 50 3.10 Khai báo Data Type trong phần mềm Survalent 50 3.11 Bản đồ Google Earth kết hợp vào View máy cắt 471 Cầu Đỏ 51 3.12 Bản đồ Google Earth kết hợp vào View LBS Bơm An Trạch 51 3.13 Bản đồ Google Earth kết hợp vào View Recloser 471 Túy Loan 52 3.14 Sơ đồ lưới điện đầu tuyến xuất tuyến 471 Cầu Đỏ 52 3.15 Định vị một thiết bị của tổ trực XLSC D3 – Điện lực Sơn Trà 54 4.1 Sơ đồ lưới điện xuất tuyến 471 Hòa Khánh 220 trên PSS

4.2 Sơ đồ lưới điện xuất tuyến 471 Cầu Đỏ trên PSS ADEPT 61 4.3 Cấu hình chức năng DRA một dao cách ly trên PSS Adept 61 4.4 Cấu hình chức năng DRA một FCO trên PSS Adept 62 4.5 Cấu hình chức năng DRA một máy biến áp trên PSS Adept 62 4.6 Cấu hình chức năng DRA một Recloser trên PSS Adept 63 4.7 Cấu hình chức năng DRA một phụ tải trên PSS Adept 63 4.8 Kết quả Report chương trình DRA xuất tuyến 471 Hòa Khánh

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Phát triển lưới điện thông minh (Smart Grid) hiện đang là xu thế tất yếu và là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện Việt Nam cũng như thế giới nhằm nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục phục vụ khách hàng

sử dụng điện Để hỗ trợ cho sự phát triển phù hợp với xu hướng hiện đại này, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 phê duyệt Đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam Theo đó, để phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam cần tập trung đẩy mạnh việc tăng cường độ tin cậy, tăng cường hiệu quả vận hành hệ thống điện, tập trung vào lưới điện phân phối Trên cơ sở đó, việc tập trung nghiên cứu, khai thác các ứng dụng của hệ thống SCADA vào công tác quản lý vận hành lưới điện đang là ưu tiên hàng đầu tại Công ty Điện lực Đà Nẵng Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải pháp về công nghệ mới, các giải pháp công nghệ tự động ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phần mềm sử dụng trong việc thu thập dữ liệu, điều khiển, giám sát thiết bị trên lưới điện Có thể kể đến như phần mềm SCADA của các hãng Survalent, Siemens, ABB …Việc khai thác các ứng dụng của phần mềm này để vận hành lưới điện đang được các quốc gia trên thế giới sử dụng nhằm tối ưu hóa vận hành, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tuy nhiên việc khai thác ứng dụng của phần mềm và kết hợp với bản đồ địa lý để thể hiện khu vực mất điện một cách trực quan, nhằm nhanh chóng phát hiện và khôi phục lưới điện sau sự cố chưa được quan tâm đúng mức

Công tác điều độ hệ thống điện tại Công ty Điện lực Đà Nẵng hiện tại gặp nhiều hạn chế do chủ yếu sử dụng qua sơ đồ nguyên lý hệ thống điện các xuất tuyến do các chi nhánh Điện lực quận ban hành, những sơ đồ này cũng chỉ bao gồm những thiết bị quan trọng, thiếu đầy đủ các thiết bị trên lưới điện Hơn nữa, hướng tuyến của các xuất tuyến được xác định thông qua trí nhớ của người vận hành sau những lần đi hiện trường Khi lưới điện bị sự cố, Điều độ viên chỉ nắm được vị trí tương đối của thiết bị, không nắm được chi tiết lưới điện khu vực xung quanh điểm sự cố gây khó khăn trong công tác phán đoán phạm vi, thiết bị bị sự cố

Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã và đang thực hiện các giải pháp đồng bộ

để triển khai xây dựng lưới điện thông minh ở nước ta Trong đó việc vận hành lưới điện trên bản đồ GIS giúp cho công tác vận hành được dễ dàng và thuận lợi hơn so với

DUT.LRCC

trước đây Tuy nhiên hiện nay chưa có một công cụ nào để chuyển đổi dữ liệu từ các tọa độ địa lý của các thiết bị trên lưới điện sang bản đồ Google Earth cũng như nghiên cứu tạo khu vực mất điện do ảnh hưởng của công tác/sự cố từ phần mềm SCADA

Do đó, đề tài “Nghiên cứu giải pháp kết hợp bản đồ địa lý và hệ thống SCADA

để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng”

sẽ giải quyết các vấn đề trên đồng thời giúp cho nhân viên vận hành có công cụ trực quan, hiện đại về lưới điện trên bản đồ địa lý thành phố Đà Nẵng Giải pháp hỗ trợ những nhân viên không chuyên trách về lưới điện có thể có cái nhìn tổng quan về lưới điện trên nền bản đồ địa lý, dễ dàng nắm bắt lưới điện khi có nhu cầu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng hệ thống kết hợp bản đồ địa lý lưới điện và hệ thống SCADA với mục tiêu sau:

- Xây dựng phương pháp vẽ sơ đồ lưới điện trên bản đồ địa lý

- Thể hiện khu vực mất điện do ảnh hưởng của công tác/sự cố trên bản đồ địa lý theo thời gian thực giúp nhân viên vận hành rút ngắn thời gian xử lý sự cố

- Khai thác các tính năng của phần mềm SCADA Survalent và Google Earth nhằm có thêm giải pháp nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng

- Từ mô hình tại Đà Nẵng, ứng dụng có triển vọng được kiến nghị nhân rộng ra trên địa bàn các tỉnh và thành phố khác

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu chuyển đổi hệ thống dữ liệu tọa độ địa lý các thiết bị trên lưới điện

từ chương trình thu thập thông tin hiện trường EVNCPC TTHT sang phần mềm Google Earth để tạo sơ đồ lưới điện trên bản đồ địa lý Thực hiện xây dựng giải pháp trên hệ thống máy chủ Server tại Trung tâm điều khiển Công ty Điện lực Đà Nẵng

- Nghiên cứu xây dựng liên kết giữa phần mềm SCADA Survalent hiện hữu tại Trung tâm điều khiển Công ty Điện lực Đà Nẵng với hệ thống bản đồ địa lý Google Earth sau khi được tích hợp sơ đồ lưới điện từ dữ liệu EVNCPC TTHT Hệ thống sơ

đồ lưới điện nghiên cứu là lưới điện phân phối 22kV của Công ty điện lực Đà Nẵng

4 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế như sau:

- Nghiên cứu, phân tích các tài liệu nội bộ, sách báo viết về phần mềm SCADA của hãng Survalent, phần mềm bản đồ địa lý Google Earth, phần mềm thu thập thông tin hiện trường EVNCPC TTHT

DUT.LRCC

- Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, xây dựng giải pháp kết hợp bản đồ địa lý lưới điện vào hệ thống SCADA

- Sử dụng phương pháp phân tích thống kê, phân tích tổng hợp số liệu độ tin cậy trước và sau khi sử dụng giải pháp tại Trung tâm điều khiển để đánh giá hiệu quả của giải pháp

5 Bố cục luận văn

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG

SCADA CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP PHẦN MỀM HỖ TRỢ CÔNG TÁC QUẢN

LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN TRÊN BẢN

ĐỒ ĐỊA LÝ, GIẢI PHÁP TÍCH HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ PHẦN MỀM SCADA CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KHI ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ VÀ HỆ THỐNG SCADA

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG SCADA

CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG

1.1 Tổng quan về lưới điện thành phố Đà Nẵng

Thành phố Đà Nẵng nhận điện từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng (E51), 220kV Hòa Khánh, 220kV Ngũ Hành Sơn qua 9 trạm biến áp 110kV (Hòa Khánh 2, Liên Chiểu, Xuân Hà, Liên Trì, Cầu Đỏ, An Đồn, Hoà Liên, Hòa Xuân, Ngũ Hành Sơn) với tổng công suất đặt là 1096 MVA, 84 xuất tuyến 22kV phân bố trải đều trên địa bàn Các trạm biến áp 220-110kV Hòa Khánh (E9), 110kV Hòa Khánh 2 và 110kV Liên Chiểu (Elc): cấp điện khu vực quận Liên Chiểu, huyện Hòa Vang, các khu công nghiệp Hòa Khánh, Hòa Khánh mở rộng, Liên Chiểu, khu công nghệ cao, các khu du lịch Bà Nà, Xuân Thiều,…

Các trạm biến áp 110kV Xuân Hà (E10) và Liên Trì (E11): cấp điện khu vực trung tâm thành phố như quận Hải Châu, Thanh Khê, các bệnh viện lớn như Bệnh viện

Đà Nẵng, bệnh viện C, C17, Hoàn Mỹ, các Trung tâm hành chính, sự nghiệp, sở ban ngành của Thành phố…

Trạm biến áp 110kV Cầu Đỏ (E12): cấp điện khu vực huyện Hòa Vang, quận Cẩm Lệ, khu công nghiệp Hòa Cầm, các nhà máy nước Cầu Đỏ, Sân bay, bơm phòng mặn An Trạch…

Các trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn (E13), 110kV An Đồn (E14), 110kV Ngũ Hành Sơn: cấp điện khu vực quận Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà, các khu du lịch dọc đường Hoàng Sa - Trường Sa, bán đảo Sơn Trà, cảng Tiên Sa, các khu công nghiệp An Đồn và dịch vụ thủy sản Thọ Quang

TBA 110kV Hòa Liên: cấp điện cho Khu Công Nghệ Cao, Hòa Liên, Hòa Bắc TBA Hòa Xuân: cấp điện cho khu vực Hòa Xuân

Tổng công suất tải cực đại Pmax năm 2019 đạt 584MW, sản lượng ngày cực đại đạt 11,57 triệu kWh Phụ tải đỉnh hệ thống diễn ra vào lúc 21g00 đến 21g30 ngày bình thường

1.2 Ưu, nhược điểm của lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng

Ưu điểm của lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng:

- Gần nguồn TBA 500kV nên khả năng sẵn sàng cấp điện tốt, tổn thất điện năng thấp

- Địa hình tập trung nên bán kính cấp điện nhỏ, giảm tổn thất công suất và điện

áp, đồng thời thuận lợi cho công tác xử lý sự cố, dịch vụ khách hàng…

- Toàn bộ lưới điện đã chuyển về điện áp 22kV, thuận lợi cho việc vận hành và

DUT.LRCC

chuyển tải

- Nhiều mạch vòng liên lạc trong khu vực nội thành đảm bảo chuyển tải, đã đưa vào khép vòng nóng lưới điện

- Có hệ thống SCADA, hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối DAS

- Đã đưa vào vận hành Trung tâm điều khiển và TBA không người trực

- Đã triển khai ứng dụng sữa chữa nóng lưới điện hotline

- Thiết bị dần được thay thế hiện đại, đồng bộ

- Phụ tải du lịch dịch vụ chiếm tỉ trọng lớn, giá bán điện cao

Nhược điểm của lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng:

- Khu vực thường có mưa bão hàng năm, đường dây đi gần biển nhiều nên chịu nhiều tác động xấu của môi trường

- Vẫn còn một vài đường dây kéo dài (30÷50km) như đường dây lên đỉnh đèo Hải Vân, đường dây lên Bà Nà và đường dây lên đỉnh bán đảo Sơn Trà Những đường dây này đi qua đèo núi hiểm trở, thường xảy ra sét đánh, gió bão nên sự cố xảy ra khá nhiều

- Gần nguồn nên dòng điện ngắn mạch lớn, khi sự cố dễ gây hư hỏng thiết bị

- Mức độ mang tải các TBA 110kV và các đường dây trung thế cao nên khả năng dự phòng N-1 thấp

- Liên lạc hệ thống điện hai bên bờ sông Hàn yếu, khó hỗ trợ lẫn nhau

- Lưới điện đi qua khu vực gần biển bị nhiễm mặn thường xảy ra sự cố

- Đường dây dài, đi qua địa hình đồi núi hoặc khu vực trồng cây của khách hàng thường xảy ra sự cố do giông sét, hành lang tuyến, thường xuyên xảy ra quá điện áp khí quyển do sét đánh

- Các phụ tải thép có đồ thị phụ tải không đều, gây ra nhiều sóng hài và nhấp nháy điện áp làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác

1.3 Tổng quan về Trung tâm điều khiển và hệ thống SCADA

Trung tâm điều khiển của Công ty Điện lực Đà Nẵng ra đời vào tháng 9/2016 Hiện trung tâm đang sử dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) của hãng Survalent để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu từ xa

Đối với các trạm biến áp

- Sử dụng phần mềm SCADA của hãng Survalent (Canada) Phần mềm SCADA của Survalent có một số ưu điểm như đã được tùy biến Việt hóa nhiều giúp nhân viên thao tác đơn giản hơn, có thể lưu trữ lượng dữ liệu lớn hơn và vận hành ổn định hơn (ít

bị chập chờn)

- Mỗi trạm biến áp được gắn một địa chỉ IP để kết nối vào hệ thống SCADA

DUT.LRCC

Hình 1.1 Sơ đồ truyền thông lưới điện thành phố Đà Nẵng

- Hệ thống này sử dụng đường truyền chính là cáp quang, với 2 Server tổng thực hiện chức năng thu thập và xử lý các thông tin từ các IEDs (BCU-Bay Control Unit, rơle bảo vệ, …), đồng thời thực hiện kết nối với Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền Trung dựa trên giao thức IEC 60870-5-104:

Để đảm bảo cho việc kết nối, hệ thống SCADA sử dụng 2 đường truyền vận hành song song độc lập với nhau

Về giao diện người - máy (HMI:Human - Machine Interface), hệ thống có màn hình cho kỹ sư quản lý (Engineer) dùng cho bảo trì, cấu hình hệ thống, in ấn; 2 màn hình cho kỹ sư vận hành (Operator 1 và Operator 2), cuối cùng là các màn hình đặt tại các trạm biến áp dưới sự theo dõi của tổ thao tác lưu động (Movable Operators) Nhân viên vận hành có quyền: thay đổi chế độ tại chỗ/từ xa, giải trừ (reset) các cảnh báo từ chỉ thị sự cố ở các rơle, thao tác các thiết bị ở chế độ tại chỗ, cô lập hoặc khôi phục nguồn cấp cho thiết bị công nghệ TTĐK khi có sự cố mà có thể ảnh hưởng đến hư hỏng thiết bị

Bằng mạng LAN (Local Area Network), hệ thống cũng kết nối với các camera giám sát ở các trạm biến áp để vận hành từ xa (theo giao thức IEC IEC 60870-5-101

và IEC IEC 60870-5-104, với các khối thiết bị đầu cuối từ xa (Remote Terminal Units (RTU) hay các Gateway)

RTU và Gateway dùng để tổng hợp các dữ liệu Tại các trạm tự động, hệ thống sau khoảng thời gian được cài đặt sẽ gửi thông số về TTĐK thông qua RTU hoặc

Gateway bằng đường truyền cáp quang

Hệ thống các Switch được dùng để kết nối các máy tính trong trạm với nhau cũng như các thiết bị rơle, BCU với trạm

Máy in mạng phục vụ cho việc in ấn các bản báo cáo thông tin của hệ thống

Đối với lưới 22kV

- Sử dụng phần mềm SCADA của hãng Survalent

- Truyền thông bằng:

▪ Sóng vô tuyến (UHF, VHF): có các trạm phát, có các dải tần số riêng (hiện sử dụng 7 kênh tần số chính, thêm 1 kênh dự phòng nữa là 8)

+ Giao thức truyền tin là IEC 60870-5-101

▪ Sóng 3G: sử dụng đường truyền 3G VPN của tổng công ty điện lực miền

Trung (CPC) trên hạ tầng mạng 3G của Mobifone

+ Sử dụng RTU để tổng hợp dữ liệu

+ Giao thức truyền tin là IEC 60870-5-101, 60870-5-104

▪ Đường truyền cáp quang: sử dụng đường truyền cáp quang kết nối đến thiết bị truyền dẫn quang đặt tại thiết bị

+ Giao thức truyền tin là IEC 60870-5-104

DUT.LRCC

1.4 Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển

❖ Điều khiển

- Thao tác toàn bộ các thiết bị nhất thứ từ xa:

+ Điều khiển máy cắt

+ Điều khiển dao cách ly

+ Điều khiển recloser, LBS

+ Điều khiển máy biến áp: chuyển nấc phân áp MBA, bật tắt các nhóm quạt làm mát

+ Điều khiển hệ thống tự dùng, chiếu sáng

- Thao tác các thiết bị nhị thứ bên trong trạm:

+ Tái lập (reset) rơle từ xa

+ Điều khiển bật/tắt các chức năng bảo vệ, chuyển nhóm bảo vệ

❖ Giám sát và thu thập dữ liệu trạng thái, cảnh báo

- Đối với máy cắt và dao cách ly:

+ Trạng thái tại chỗ/từ xa (Local/Remote)

+ Giám sát cuộn cắt của MC

+ Trạng thái các Aptomat…

- Đối với recloser, LBS:

+ Trạng thái Đóng/Cắt của recloser, LBS

- Đối với các Aptomat:

+ Giám sát trạng thái cầu dao

+ Cảnh báo cầu dao không bình thường

- Đối với máy biến áp giám sát các trạng thái như:

+ Nhiệt độ cuộn dây

+ Nhiệt độ dầu

+ Nấc phân áp

+ Chế độ làm việc của bộ điều áp dưới tải (Auto/Manual)

+ Chế độ làm việc của quạt làm mát (Auto/Manual)

+ Trạng thái điều khiển bộ điều áp dưới tải (Local/Remote)

+ Trạng thái điều khiển quạt làm mát (Local/Remote)

+ Bảo vệ rơle tác động/cảnh báo

DUT.LRCC

- Đối với hệ thống bảo vệ:

+ Trạng thái của các đèn tín hiệu bảo vệ

+ Trạng thái của toàn bộ các tín hiệu Input/Output bảo vệ

+ Trạng thái của các chức năng bảo vệ

+ Cảnh báo cháy nổ trong TBA

❖ Giám sát và thu thập dữ liệu đo lường từ rơle, BCU

- Dòng điện 3 pha, dòng trung tính

- Điện áp 3 pha

- Công suất tác dụng

- Công suất phản kháng

- Hệ số công suất …

❖ Giám sát hình ảnh từ camera, bảo vệ chống đột nhập, chống cháy nổ

1.5 Tổng quan về lưới điện thông minh và kế hoạch triển khai lưới điện thông minh công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng:

1.5.1 Tổng quan về lưới điện thông minh

Định nghĩa về lưới điện thông minh

Lưới điện thông minh là hệ thống điện được hiện đại hóa để giám sát, bảo vệ và tối ưu một cách tự động các thành phần tham gia từ các nguồn điện tập trung và phân tán, lưới điện truyền tải và phân phối đến các hộ sử dụng điện nhằm đảm bảo quá trình cung cấp và sử dụng điện năng tối ưu, tin cậy và đảm bảo chất lượng

Đặc điểm của lưới điện thông minh

Hình 1.3 Mô hình minh họa lưới điện thông minh

DUT.LRCC

Đặc điểm quan trọng của lưới điện thông minh là cho phép sự trao đổi năng lượng và thông tin 2 chiều giữa nhà cung cấp và khách hàng nhờ vào sự tích hợp hệ thống điện với hệ thống viễn thông, công nghệ thông tin

Định hướng phát triển lưới điện thông minh ở Việt Nam

Hiện nay, việc phát triển lưới điện thông minh (Smart Grid) đang là xu thế tất yếu và là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện Việt Nam cũng như toàn thế giới nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho khách hàng sử dụng điện Để hỗ trợ cho lộ trình phát triển lưới điện thông minh, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 phê duyệt Đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam Trong đó bao gồm một số nội dung chính như sau:

Mục tiêu tổng quát

Phát triển lưới điện thông minh với công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện, góp phần cho 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 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

Mục tiêu cụ thể

Hoàn thiện hệ thống văn bản quy phạm pháp luật ngành điện lực, tạo cơ sở pháp

lý cho phát triển lưới điện thông minh

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

Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

Trang bị các thiết bị tự động hóa và điều khiển để tăng năng suất lao động trong ngành điện lực

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 trong trường hợp khẩn cấp

Thực hiện các giải pháp kỹ thuật, biện pháp quản lý nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện năng (tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại) trong hệ thống truyền tải và phân phối điện

Ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh để kết nối, vận hành ổn định các nguồn năng lượng mới và tái tạo nhằm tạo điều kiện khai thác có hiệu quả, góp phần khuyến khích phát triển, tăng tỷ lệ nguồn điện sử dụng năng lượng mới và tái tạo, góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

DUT.LRCC

Khuyến khích nghiên cứu, chế tạo trong nước một số sản phẩm điện tử thông minh trên lưới điện, đáp ứng được nhu cầu công nghệ cho Lưới điện thông minh 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

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…

Kế hoạch phát triển lưới điện thông minh công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng giai đoạn 2015 – 2020

Căn cứ lộ trình phát triển lưới điện thông minh của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng đã đẩy mạnh việc ứng dụng các thiết bị, công nghệ mới, hiện đại và xây dựng kế hoạch phát triển lưới điện thông minh PC Đà Nẵng giai đoạn 2015-2020 với các mục tiêu như sau:

➢ Nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện

➢ Nâng cao dịch vụ chăm sóc khánh hàng sử dụng điện

➢ Nâng cao năng suất lao động

DUT.LRCC

Hình 1.4 Minh họa mô hình tổ chức tổng thể lưới điện thông minh Công ty Điện lực Đà Nẵng

Việc triển khai phát triển lưới điện thông minh được thực hiện trên phạm vi toàn

bộ lưới điện PC Đà Nẵng (bao gồm lưới 110kV, 22kV, 0.4kV kể cả công tơ khách hàng cá nhân), trong đó ưu tiên thực hiện tự động hóa lưới điện phân phối nhằm vận hành tối ưu hệ thống và tăng độ tin cậy cung cấp điện; xây dựng và phát triển hạ tầng công nghệ thông tin có tính tập trung, đảm bảo hoạt động tin cậy và hiệu quả với các mục tiêu cụ thể:

Đối với lưới điện trung hạ thế

Xây dựng lưới điện trung thế hiện đại, hoạt động ổn định Toàn bộ các thiết bị đóng/cắt trên lưới trung thế được giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu từ xa qua hệ thống SCADA Hệ thống có khả năng tự động cô lập điểm sự cố và tự phục hồi cấp điện sau khi xử lý sự cố

Đầu tư và hoàn chỉnh mạch vòng cho các xuất tuyến trung thế Đầu tư mới hoặc sắp xếp, bố trí lại các thiết bị đóng cắt có khả năng khép vòng nóng (không mất điện khi chuyển phương thức) để hạn chế tối đa các trường hợp mất điện do công tác sửa chữa bảo dưỡng lưới điện, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Đến năm 2020, các chỉ

số SAIFI đạt 4.08 lần, SAIDI đạt 230.6 phút, MAIFI đạt 0.073 lần

Tiếp tục đầu tư cải tạo, thay thế các Recloser kết nối được vào hệ thống SCADA hiện có trên lưới điện Đảm bảo 100% các Recloser trên lưới kết nối được với hệ thống

DUT.LRCC

SCADA để thu thập dữ liệu và thao tác xa

Lựa chọn 02 xuất tuyến trung thế: thực hiện sắp xếp lại thiết bị đóng cắt, lắp đặt

bổ sung các bộ cảnh báo sự cố đường dây trên không (Fault Passage Indicator) và thử nghiệm vận hành tự động hóa hoàn toàn (Distribution Automation) trên các xuất tuyến này (tự động cô lập điểm sự cố phân đoạn nhanh và tự phục hồi cấp điện) Định hướng

mô hình đầu tư phát triển lưới trung thế, đảm bảo đến năm 2020, 50% xuất tuyến trung thế lưới điện PC Đà Nẵng có thể vận hành tự động hóa hoàn toàn

Ứng dụng công nghệ sửa chữa lưới điện trung thế hotline để giảm thời gian mất điện do công tác

Lưới điện cao thế:

Từng bước cải tạo các TBA 110kV để chuyển dần sang vận hành bán người trực Đến năm 2020, tất cả các TBA 110kV vận hành không người trực

Xây dựng Trung tâm điều khiển thực hiện thao tác xa các TBA 110kV không người trực

Hệ thống đo đếm

Khai thác hiệu quả dữ liệu từ hệ thống AMIS, MDMS phục vụ công tác chăm sóc khách hàng và vận hành lưới điện Từng bước hiện đại hóa hệ thống đo đếm Đảm bảo 100% công tơ tại các TBA phân phối 22/0,4kV được lắp đặt hệ thống

đo xa, thu thập dữ liệu phục vụ tính chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIFI, SAIDI, MAIFI hoàn toàn online

Tích hợp hệ thống cảnh báo mất điện tại tất cả các công tơ đo đếm từ xa nhằm khai thác dữ liệu phục vụ tính toán độ tin cậy cung cấp điện cũng như giám sát tình trạng của thiết bị

Thay thế các công tơ cơ bằng công tơ điện tử hỗ trợ đọc chỉ số từ xa đảm bảo tỉ

lệ đạt 100%

Hạ tầng truyền dẫn

Xây dựng hạ tầng truyền dẫn tốc độ cao, ổn định đảm bảo đáp ứng nhu cầu tự động hóa, sản xuất kinh doanh điện Hệ thống phải đáp ứng đồng thời các yêu cầu về dịch vụ TDM và IP, được quản lý giám sát tập trung bằng hệ thống quản lý mạng chuyên dụng

Xây dựng hoặc trao đổi hạ tầng để thiết lập cáp quang dự phòng 1+1 cho tất cả các TBA 110kV và các đường truyền mạng WAN

Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin phục vụ sản xuất kinh doanh:

Ứng dụng công nghệ thông tin, từng bước hiện đại hóa công tác vận hành và kinh doanh điện

Triển khai tất cả các ứng dụng công nghệ thông tin phục vụ công tác sản xuất

DUT.LRCC

kinh doanh và vận hành lưới điện như: trung tâm lưu trữ dữ liệu (Data Center), hệ thống thông tin tích hợp và hỗ trợ ra quyết định (ERP), chương trình Quản lý kỹ thuật,

dự án quản lý lưới điện phân phối trên nền bản đồ (GIS),…

Hệ thống chăm sóc khách hàng (Call Center) chuyên nghiệp, sẵn sàng giải đáp thông tin cho khách hàng 24/24h

Từng bước hiệu chỉnh phần mềm thu thập tự động số liệu đo đếm cho giao nhận điện năng đầu nguồn, ranh giới, nội bộ, tiến đến hoàn toàn chủ động thực hiện được khâu tích hợp hệ thống trong các đề án lắp đặt công tơ đo ghi từ xa và tự động hoá của Công ty

Tích hợp các nguồn điện phân tán:

Chuyển hệ thống tấm năng lượng mặt trời hiện có tại trạm trung gian Cầu Đỏ về lắp đặt tại nhà điều hành PC Đà Nẵng để cung cấp điện cho hệ thống máy tính tại phòng đào tạo Đấu nối hệ thống này vào hệ thống điện quốc gia qua công tơ 2 chiều Thiết lập hệ thống Nhà thông minh hoàn chỉnh (SmartHome), có thể điều khiển và kiểm soát ngôi nhà thông qua một giao diện trực quan 3D trên smartphone hay tablet,

ở đó các thiết bị được mô phỏng giống như đang sử dụng thực tế, với mục đích tiếp cận giải pháp sử dụng năng lượng sạch, tiết kiệm năng lượng

Tìm kiếm nguồn vốn đầu tư xây dựng hệ thống nguồn năng lượng tái tạo, nghiên cứu định hướng kết nối vào lưới điện phân phối trên cơ sở các quy định của pháp luật, các quy định của ngành

Nghiên cứu giải pháp kết nối các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo đang lắp đặt phân tán tại các hộ gia đình và cơ sở sản xuất… vào lưới điện phân phối; tạo khả năng mua bán điện hai chiều giữa PC Đà Nẵng và khách hàng

1.5.2 Tổng quan hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối (DAS):

DAS là viết tắt của Distribution Automation System Từ Automation nghĩa là thực hiện công việc cụ thể một cách tự động theo thứ tự với tốc độ hoạt động nhanh hơn Điều này đòi hỏi việc sử dụng bộ vi xử lý cùng với mạng truyền thông và một

số chương trình phần mềm có liên quan Ứng dụng tự động hóa trong lưới điện có thể được định nghĩa là tự động theo dõi, bảo vệ và kiểm soát các hoạt động chuyển mạch thông qua các thiết bị điện tử thông minh (IEDs) để khôi phục cung cấp điện khi có sự cố và duy trì các điều kiện hoạt động của thiết bị trở lại hoạt động bình thường Ngày nay, nhờ sự tiến bộ trong công nghệ truyền thông, hệ thống phân phối

tự động (DAS) không chỉ là điều khiển từ xa các hoạt động của thiết bị trạm biến áp

và nguồn điện mà còn là hệ thống điện tự phục hồi có độ tin cậy cao và phản ứng nhanh với các tình huống theo thời gian thực với phương pháp thích hợp Do đó, tự động hóa không chỉ thay thế các thủ tục thủ công; nó cho phép hệ thống điện hoạt

DUT.LRCC

động theo cách tốt nhất, dựa trên thông tin chính xác được cung cấp kịp thời cho các ứng dụng và thiết bị thực hiện

Có một vài lý do tại sao chúng ta cần các hệ thống tự động phân phối Cho đến nay, ngành điện đã có những tiến bộ đáng kể về số lượng và chất lượng Tuy nhiên,

dự kiến nhu cầu xã hội đối với các dịch vụ tốt hơn sẽ được yêu cầu Chức năng chính của DAS là điều khiển từ xa các thiết bị chuyển mạch để xác định vị trí, cô lập lỗi và phục hồi cung cấp điện (FLISR), khi một lỗi xảy ra trong đường dây phân phối điện Bây giờ, tự động hóa phân phối phải đề cập đến các cải tiến về hiệu quả cũng như độ tin cậy và chất lượng của phân phối điện Ngày nay, người ta quan tâm nhiều hơn đến việc cải thiện độ tin cậy nhờ việc thực hiện các tỷ lệ dựa trên hiệu suất và nâng cao chất lượng điện do tác động của nó đối với các tải nhạy cảm Hơn nữa, các công

cụ cụ thể cần chú ý để thực hiện tự động hóa phân phối nâng cao (ADA) bao gồm các công cụ để đánh giá chi phí/lợi ích, phân tích hệ thống, và đánh giá độ tin cậy Lợi ích của việc triển khai hệ thống tự động hóa phân phối có thể được phân loại thành ba nhóm chính:

- Lợi ích hoạt động và bảo trì:

+ Cải thiện độ tin cậy bằng cách giảm thời gian mất điện bằng cách sử dụng chương trình phục hồi tự động

+ Cải thiện điều khiển điện áp bằng phương pháp tự động điều khiển VAR + Giảm thời gian và sức lực con người

+ Lập kế hoạch chính xác và hữu ích dựa trên thông tin dữ liệu vận hành

+ Phát hiện lỗi và phân tích chẩn đoán tốt hơn

+ Quản lý hệ thống và tải thành phần tốt hơn

- Lợi ích tài chính:

+ Tăng doanh thu do phục hồi nhanh chóng

+ Tăng cường sử dụng năng lực hệ thống

+ Tạo niềm tin với khách hàng vì nâng cao chất lượng cung cấp

- Lợi ích liên quan đến khách hàng:

+ Độ tin cậy dịch vụ tốt hơn

+ Giảm chi phí gián đoạn cho khách hàng công nghiệp/thương mại

+ Chất lượng cung cấp tốt hơn

❖ Cấu trúc của DAS

Cấu trúc của DAS được minh họa như hình 1.5

DUT.LRCC

Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc tự động hóa lưới điện

dữ liệu quan trọng, sự kiện và báo động tới hệ thống trung tâm thông qua mạng RF

- FTU: Thiết bị đầu cuối bộ nạp (FTU) được thiết kế cho bộ cấp nguồn MV (10

kV, 13KV, 20kV, 25KV, 35KV) thiết bị này có thể kết nối với bộ phận ngắt mạch ngoài trời và thiết bị điều khiển để thu thập dữ liệu từ xa, bảo vệ, đóng ngắt, điều khiển

từ xa, điều khiển cục bộ, vận hành bằng tay và chuyển đổi trạng thái Nó hỗ trợ nhiều giao tiếp để tạo điều kiện cho việc tái cấu hình hệ thống phân phối tự động

- DTU: Thiết bị đầu cuối dữ liệu được cài đặt trong trạm chuyển mạch phân phối, bộ phận vòng đơn vị, trạm biến áp và trạm biến áp mini để thu được dữ liệu tương tự và số để phát hiện và báo cáo các lỗi của đường phân phối Các thông tin này sẽ báo cáo từ xa cho hệ thống trung tâm thông qua truyền thông từ xa và cũng có thể DTU nhận được lệnh điều khiển từ hệ thống trung tâm để điều khiển từ xa chuyển đổi từ xa Bằng cách này, nó có thể xác định lỗi, cấu hình lại mạng, phục hồi nguồn cung cấp điện và giảm thời gian cúp điện cũng như nâng cao độ tin cậy của mạng lưới phân phối

- Smart DMS (Hệ thống trung tâm): Hệ thống Smart DMS là giải pháp hoàn chỉnh để giám sát, điều khiển và quản lý Mạng lưới phân phối bao gồm máy phát, trạm phân phối và trạm biến áp cao, hệ thống giám sát thời gian thực và kiểm soát thông

DUT.LRCC

minh (giám sát các thông số quan trọng của mạng lưới phân phối, Smart DMS là hệ thống dựa trên GIS và thân thiện với người dùng để theo dõi và kiểm soát mạng lưới phân phối điện Smart DMS nhận thông tin và cảnh báo từ IED từ mạng lưới điện, thực hiện quá trình và phân tích dữ liệu đã nhận và tạo báo cáo liên quan cho công ty tiện ích và gửi các kiểm soát thông minh có liên quan đến IED Smart DMS cung cấp giao diện chuẩn cho các hệ thống OMS, IVR, và EMS

1.5.3 Hệ thống quản lý lưới điện phân phối (DMS)

Hệ thống quản lý lưới điện phân phối (Distribution Automation System - DMS)

là tập hợp nhiều hệ thống phần mềm giúp nâng cao hiệu quả quản lý lưới điện, một số chương trình điển hình trong DMS như:

+ System Configuration Status (SCS) / Topology Processor: Chương trình thể

hiện cấu trúc và các liên kết thực tế của các thiết bị điện trong mạng lưới điện phân phối Chương trình sử dụng các kết nối được người dùng thiết lập và trạng thái hiện tại của thiết bị như Máy Cắt (Breaker), Dao Cách ly (DS/LBS) Các trạng thái của thiết bị

sẽ được lấy từ dữ liệu database, thiết bị có SCADA hoặc các giá trị được nhập từ người vận hành Đây là chương trình nền tảng cơ bản cho việc xây dựng hệ thống SCADA, OMS, DMS Khi thực hiện xong chương trình, điều độ viên có thể dựa vào trạng thái của các thiết bị trên lưới, dễ dàng nhận diện tình hình thực tế của lưới điện như có điện (Energized), mất điện (De- Energized), tình trạng đóng mạch vòng (Looped), hay tình trạng song song (Parallel)

+ Protection Settings Manager (PSM): Ứng dụng quản lý các bộ cài đặt bảo vệ

relay của thiết bị khi thay đổi kết lưới Ứng dụng cho phép thay đổi các bộ thông số bảo vệ theo các điều kiện mà người vận hành đưa ra nhờ sử dụng dữ liệu SCS, tối ưu

hóa các chỉ số chỉnh định khi có thay đổi kết lưới, chuyển tải

+ Short Term Load Forecasting/ Load Estimation (STLF): Chương trình dự báo

phụ tải ngắn hạn (24 hours/7days) STLF dựa vào những dự liệu đầu vào Historical Dataset hiện có tại CSDL hệ thống Survalent, dữ liệu thời tiết, gió, độ ẩm môi trường, tốc độ gió, sương mù…để đưa vào chương trình phân tích, và đưa ra các dự báo về phụ tải ngắn hạn hoặc có thể dự báo chỉ dựa trên dữ liệu lịch sử Dự báo phụ tải

(STLF) là công cụ quan trong cho việc lên kế hoạch quản lý lượng tải của hệ thống + Distribution Power Flow (DPF): Tính toán trào lưu công suất trên lưới điện

phân phối Tính toán các thông số vận hành trên lưới điện theo thời gian thực, phân tích các tình trạng vận hành, sự cố, ngắn mạch trên lưới điện, khả năng khôi phục chuyển tải, an ninh lưới điện Tính toán phân tích lưới điện vận hành khi lưới có nguồn

năng lượng tái tạo nối lưới…

+ Power Factor Control (PFC): Chương trình điều khiển công suất phản kháng

DUT.LRCC

trên lưới điện phân phối Ứng dụng chịu trách nhiệm giám sát và điều chỉnh hệ số công suất cho một vị trí được chỉ định trong hệ thống điện Xây dựng hệ thống SCADA cho các điểm nút Cụm tụ bù có khả năng giám sát tín hiệu, thực hiện đóng/cắt bằng tay hay tự động các bank tụ nhằm tăng/giảm dung lượng bù trên lưới đảm bảo vận hành lưới tiện an toàn, hiệu quả trong từng biểu đồ phụ tải khác nhau Ứng dụng

có thể phối hợp với các ứng dụng khác như Volt-VAR Optimization (VVO)

+ Project Development System (PDS), Operator Training Simulator (OTS) và Quality Assurance System (QAS): các ứng dụng mô phỏng xây dựng hệ thống trong

môi trường offline phục vụ đào tạo và thử nghiệm trên hệ thống phần cứng, phần mềm

+ Outage Management System (OMS) và Network Reliability Report (NRR): Hệ

thống quản lý mất điện Xây dựng cơ sở dữ liệu, cấu hình sơ đồ một sợi lưới điện đến các TBA phân phối, công tơ khách hàng để kết nối dữ liệu mất điện thời gian thực, lập

báo cáo các chỉ số độ tin cậy cho người vận hành

+ Customer Outage Portal: Cổng thông tin mất điện khách hàng Ứng dụng nhận

thông tin từ OMS được cập nhật theo thời gian thực, thông báo thời gian mất điện đến các khách hàng qua tin nhắn, mạng xã hội và ước tính thời gian khôi phục có điện trở lại

1.6 Kết luận

Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải pháp về công nghệ SCADA/DMS, các giải pháp công nghệ phục vụ lưới điện thông minh ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu ứng dụng bản đồ địa lý và hệ thống SCADA để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành lưới điện phân phối là rất cần thiết

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP PHẦN MỀM HỖ TRỢ CÔNG TÁC

QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1 Giải pháp phần mềm SCADA Survalent

2.1.1 Tổng quan phần mềm SCADA Survalent

- Phần mềm Survalent là phần mềm SCADA có bản quyền thuộc sở hữu của hãng Survalent Technology (Canada)

- Phần mềm bao gồm các phần mềm con:

+ ADMS Manager : có chức năng thu thập dữ liệu

+ STC Explorer : có chức năng cấu hình cơ sở dữ liệu

+ SmartVU : Có chức năng xây dựng và hiển thị giao diện HMI

- Phần mềm được ứng dụng cho các hệ thống SCADA trong công nghiệp, hệ thống điện, hệ thống khí, hệ thống nước…

2.1.2 Trình bày lý thuyết và giải pháp cấu hình cơ sở dữ liệu:

2.1.2.1 Giới thiệu những thành phần cơ bản để xây dựng cơ sở dữ liệu

a Stations: là một tập hợp chứa tất cả các biến (point) có trong hệ thống

SCADA, một Station có thể có nhiều hơn 1 RTU

b Communication Lines (Commline): là một tập hợp các đường truyền thông (và

giao thức đi kèm) của hệ thống SCADA, một Commline có thể có nhiều hơn một RTU

c RTUs: là một tập hợp các RTU của hệ thống SCADA, các RTU này tương

ứng với các thiết bị vật lý, và chứa các biến dữ liệu đều là biến thật

d Status, Analog, Text database points: các biến dữ liệu thật và ảo sẽ được sử

- Tạo Status point;

- Tạo Analog point

a Station

Station có thể được định nghĩa là một nhóm các point được gom lại với nhau Việc nhóm các point lại để tạo nên một (hoặc nhiều) Station là tùy vào người dùng Để tạo một Station database, trước hết chạy chương trình STC Explorer

DUT.LRCC

Hình 2.1 Giao diện STC Explorer

Trong STC Explorer, chọn Stations, ở khoảng trống tương ứng bên phải, click chuột phải và chọn New Cửa sổ New Station sẽ hiện ra như hình 2.2 Nhập các thông tin cần thiết cho Station (Name, Zone Group, User Type )

Hình 2.2 Cửa sổ New Station

• Name: tên Station;

• Description: Mô tả ngắn gọn;

• Zone Group: Dùng để giới hạn quyền truy cập, tùy theo người dùng log in vào account nào

b Communication Lines

Communication Line là đại diện cho môi trường liên kết các RTU

- Phần mềm SCADA Server sẽ chạy scan task riêng biệt với mỗi Communication Line được tạo Mỗi scan task sẽ kiểm tra, thăm dò (poll) RTU gắn với Communication Line đó và lưu dữ liệu nhận được vào database

- Mỗi Communication Line có một Status point tương ứng để chỉ trạng thái của

DUT.LRCC

nó (có nhận được dữ liệu hay không) Vì vậy, cần tạo biến trạng thái ảo Đầu tiên, tạo

1 Station chứa các biến trạng thái ảo

Hình 2.3 Tạo Station chứa các biến trạng thái ảo

- Sau đó, tạo biến trạng thái ảo thể hiện trạng thái của đường truyền thông tương ứng

Hình 2.4 Tạo biến trạng thái ảo cho đường truyền thông

- Tiếp theo, tạo Communication Line Vì thực hiện mô phỏng trên chương trình nên chọn giao thức Protocol là SCANX Simulator Ở vùng Link Status, ta sẽ chọn Status point cho comline này, chính là status point đã tạo ở mục Station

DUT.LRCC

Hình 2.5 Tạo Communication Line trên STC Explorer

c RTU

RTUs: là thiết bị chứa các biến dữ liệu mà SCADA server cần để xây dựng cơ sở

dữ liệu Những biến dữ liệu này là biến thật Một RTU ở đây đại diện cho một RTU trên thực tế hoặc một vài loại IED khác có kết nối trực tiếp với Communication Line

Hình 2.6 Tạo RTU trên STC Explorer

d Status point

Status point được dùng để chỉ trạng thái của một thiết bị, như là trạng thái của máy cắt

DUT.LRCC

Hình 2.7 Tạo Satus point trong STC Explorer

Ở trang Alarm ta thiết lập các thông số:

- Priority: cấp độ của Alarm từ 1 đến 10, tùy thuộc vào chức năng và tầm quan trọng của biến

- Normal state: Đây là trạng thái bình thường của thiết bị Chọn State 1 tương ứng giá trị Close

Hình 2.8 Trang Alarm của Status point

e Analog point

Analog point biểu diễn các giá trị số như các kết quả đo lường

DUT.LRCC

Hình 2.9 Tạo Analog point trong STC Explorer

Ở trang Alarms, có 3 khoảng giới hạn PreEmerg- Emergency- Unreason Mỗi khoảng giới hạn có 2 mức giới hạn cảnh báo Low & High Limit

- PreEmerg: giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động bình thường: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo PreEmerg sẽ kích hoạt

- Emergency: Giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động ở mức cảnh báo: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo Emergency sẽ kích hoạt

- Unreason: Giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động ở chế độ bất thường: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo Unreason sẽ kích hoạt

Hình 2.10 Trang Alarm của Analog point

DUT.LRCC

2.1.3 Lý thuyết và giải pháp về xây dựng HMI

2.1.3.1 Tổng quan phần mềm HMI SmartVU

Phần mềm SmartVU chứa các biến đo lường, biến trạng thái nhận từ máy chủ Các hoạt động vận hành như lệnh điều khiển, hay xác nhận các biến alarm, được chuyển trực tiếp đến máy chủ khi vận hành

Hình 2.11 Giao diện Smart VU

Phía trên cửa sổ SmartVU có các tab sau đây:

- Start: Tab này thể hiện trang khởi động của SmartVU Từ trang này, ta có thể đăng nhập vào tài khoản hoặc mở một Map

- Map: Tab này thể hiện sơ đồ (Map) đã được mở Từ màn hình này, ta có thể di chuyển trong Map và quan sát các trạm và thiết bị

- Alarm: Tab này thể hiện các cảnh báo (alarm) của hệ thống Từ màn hình này,

ta có thể di chuyển qua lại và thao tác các cảnh báo

- Opr Sum: Tab thể hiện bản tóm tắt các sự kiện (event logs) trong quá trình vận hành Từ màn hình này, ta có thể truy cập vào các sự kiện và thao tác chúng

- Editor: Tab thể hiện các Map trong chế độ chỉnh sửa, cho phép người dùng tạo

và chỉnh sửa Map trong cơ sở dữ liệu

- Diagnostics Log: Tab này được truy cập bằng một hình vuông nhỏ nằm ở góc dưới bên phải màn hình Khi hình vuông chuyển sang màu vàng nghĩa là có tin nhắn Nhấp vào đó, cửa sổ Diagnostics Log sẽ xuất hiện

Các phần tử của Map bao gồm:

• PMacro

• Symbol

• Symbol Table

• Template

2.1.3.2 Tạo thư viện

Trước khi vẽ một Map cụ thể cần phải xác nhận các nhân tố trong Map và thêm chúng vào thư viện:

Hình 2.12 Tạo màu Cyclic trong thư viện HMI Smart VU

Bảng màu là tập một chuỗi các màu khác nhau Bảng màu được dùng trong pmacro, Line Section, và đường dây, sự thay đổi màu dựa trên biến trong cơ sở dữ liệu

Các chuỗi văn bản thể hiện trong giao diện HMI được quy định bởi kiểu màu và kiểu chữ Ở đây, chúng ta có thể tùy chỉnh font chữ, kích thước và vị trí của chữ so với con trỏ chuột

DUT.LRCC

Hình 2.13 Tạo font trong thư viện HMI Smart VU

Sau khi tạo ta được thư viện Fonts với nhiều loại khác nhau thì tùy vào mục đích

để sử dụng

Hình 2.14 Thư viện Font trong HMI Smart VU

Symbol được dùng trong giao diện HMI là một tập hợp được tạo bởi các phần tử

đồ họa cơ bản và các chuỗi ký tự Một symbol có thể được sử dụng nhiều lần để thể hiện các vật thể trong bản đồ, ví dụ: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp…

Hình 2 15 Máy cắt 22kV đóng trong HMI Smart VU

DUT.LRCC

Hình 2.16 Máy cắt 22kV mở trong HMI Smart VU

Hình 2.17 Máy cắt 22kV bị Error trong HMI Smart VU

Hình 2.18 Máy cắt 22kV bị Travel trong HMI Smart VU

DUT.LRCC

Pmacro dùng để thể hiện nhiều trạng thái khác nhau của thiết bị bằng cách thay đổi cách biểu diễn trên sơ đồ

Hình 2.19 Thư viện Pmacro trong HMI Smart VU

Trong đó, các pmacro thường dùng là:

- Analog Value: hiển thị giá trị của biến analog bằng số

- Pushbutton Image: dùng hình ảnh để hiển thị nút bấm cho View, Graph, Image, Note và Command Sequence

- Pushbutton Symbol: dùng ký hiệu để hiển thị nút bấm cho View, Graph, Image, Note và Command Sequence

- Status Color: hiển thị giá trị của biến trạng thái bằng một ký hiệu có màu khác nhau

- Status Symbol: hiển thị giá trị của biến trạng thái bằng các ký hiệu khác nhau

- Time Value: hiển thị thời gian

Theo định nghĩa của SmartVU, View là một khung màn hình được đánh dấu sẵn trên bản đồ để dễ dàng truy cập đến khi cần thiết SmartVU cung cấp tính năng sắp xếp các View theo dạng thư mục để thuận tiện cho việc quản lý Để tạo View, chúng ta cần di chuyển khung màn hình đến vị trí cần tạo View đó, canh chỉnh để có được vị trí View như mong muốn Chúng ta cũng có thể gán các View cho các View Pushbutton

để chọn và truy cập ngay đến các View đó

2.1.3.3 Vẽ sơ đồ một sợi

Sau khi đã tạo xong các Color, Color Table, Font, Symbols, Symbol Table, PMacro… trong Library, ta tiến hành xây dựng giao diện HMI SmartVU Trước hết vẽ giao diện vận hành theo sơ đồ một sợi:

DUT.LRCC