Khoa học - Công nghệ

Thiết bị cảnh báo nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện

16:00 |09/08/2017

 - 

Để đánh giá độ tin cậy hệ thống điện ta có thể dựa trên các chỉ số thể hiện chất lượng việc cung cấp điện để thống kê theo dõi đánh giá độ ổn định của lưới điện từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện tích cực nhằm mục đích nâng cao chất lượng cung cấp điện của hệ thống. Có nhiều loại chỉ số thể hiện chất lượng việc cung cấp điện, tuy nhiên phần lớn các nước hiện nay đang áp dụng là các chỉ số SAIFI, SAIDI, MAIFI để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện. Các chỉ số SAIFI, SAIDI, MAIFI thực chất là thể hiện tần suất mất điện và thời gian mất điện của hệ thống. 

Phần mềm duy trì nguồn điện
Quản lý, vận hành tụ bù trung hạ thế

A. ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

Như vậy để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện ta có các biện pháp sau:

- Biện pháp giảm sự cố xẩy ra.

Khi mất điện theo kế hoạch (bảo dưỡng, đấu nối..,..) mang tính chủ quan nên ta có thể chủ động để giảm thời gian mất điện đến mức tối thiểu có thể được bằng cách tăng số lượng lắp đặt thiết bị phân đoạn, tăng cường trang thiết bị phục vụ cho công tác quản lý vận hành, bão dưỡng cùng áp dụng các qui trình hotline đồng thời nâng cao kiến thức và tay nghề cho nhân viện vận hành.

- Biện pháp giảm thời gian mất điện (theo kế hoạch và sự cố).

Tuy nhiên khi mất điện do bị sự cố lại mang tính khách quan bị động trong khi yêu cầu là ta cần khắc phục xử lý nhanh điểm sự cố nhằm gỉảm thời gian mất điện. Do vậy, yêu cầu trước tiên là cần phải khoanh vùng và xác định nhanh, chính xác điểm sự cố cùng phân loại sự cố để chuẩn bị phương tiện nhân lực và biện pháp xử lý và khắc phục sự cố nhanh nhất có thể được.

Khi lưới điện cung cấp được trang bị các thiết bị báo sự cố FI (Fault Indicator) sẽ hỗ trợ tốt cho người vận hành công tác khoanh vùng và xác định nhanh, chính xác điểm sự cố. Vì thế, yêu cầu đặt ra cho thiết bị báo sự cố trang bị trên lưới cần phải đáp ứng các tiêu chí sau:

- Độ chính xác có tính ổn định cao.

- Thông số và tính năng kỹ thuật phài phù hợp với điều kiện vận hành của lưới điện và phối hợp hiệu quả với tính năng của các thiết bị đang vận hành trên lưới điện.

- Lắp đặt và sử dụng đơn giản, thân thiện với người vận hành khi phát hiện sự cố nhưng lại mang tính công nghệ cao.

- Thiết bị báo sự cố trang bị trên lưới phải có sẵn đầy đủ tất cả tính năng cần thiết sẵn sàng hổ trợ cho việc đầu tư phát triển hệ thống báo sự cố từ xa kết nối với hệ thống Scada/DMS thế nhưng khi đầu tư ban đầu chỉ có thiết bị báo sự cố, người vận hành vẫn khai thác sử dụng thuận tiện mang tính phù hợp sử dụng với hệ thống từ xa sau này.

- Chi phí vận hành thấp.

- Mức vốn đầu tư tổng thể cuối cùng cho hệ thống báo sự cố (thiết bị báo sự cố ban đầu và trang bị hệ thống báo từ xa) sẽ là tiêu chí cho việc tính toán lựa chọn thiết bị.

B. THIẾT BỊ BÁO SỰ CỐ & HỆ THỐNG BÁO TỪ XA

Từ cuối năm 2013, Công ty TNHH MTV điện lực Hải Phòng đã tiến hành thử nghiệm việc sử dụng thiết bị báo sự cố các loại trên lưới và trong năm 2015 đã từng bước đưa vào sử dụng hệ thống báo sự cố từ xa. Hệ thống trên đã phát huy được hiệu quả rất tốt, từ đó cho thấy tầm quan trọng và tính hiệu quả trong việc lựa chọn trang bị thiết bị báo sự cố.

Các tính năng của thiết bị báo sự cố cùng hệ thống báo sự cố từ xa khi đưa sử dụng đã hỗ trợ tốt trong công tác khoanh vùng và xác định chính xác nhanh điểm sự cố trên lưới để nâng cao chất lượng cung cấp điện trên địa bàn Hải Phòng.

1. Thiết bị báo sự cố sử dụng cho đường dây trên không

Nhận xét ban đầu:

Thiết bị FLA 3.1 là một thiết bị báo sự cố gọn nhẹ nhưng kết cấu chắc chắn phù hợp việc lắp đặt hot-line lên lưới điện. Tín hiệu báo sự cố kết hợp chỉ thị bằng

- Cờ màu đỏ;

- Đèn chớp.

nên người vận hành rất dễ phát hiện lúc ban ngày hay ban đêm trong điều kiện thời tiết tại Hải Phòng.



Thực tế khi đưa vào vận hành thiết bị FLA 3.1 đã phát tín hiệu báo sự cố với độ chính xác cao và ổn định tạo được sự tin cậy cho người vận hành.

Thiết bị FLA3.1 đã tích hợp sẵn đầy đủ tính năng kết nối từ xa nên việc cài đặt, điều chỉnh hay đọc các thông số vận hành của FLA 3.1 khi đã được lắp đặt lên lưới, được thực hiện qua bộ “Remote Control HS” ở dươi đất nên rất an toàn và tiện lợi cho việc sử dụng cũng như giảm nhẹ sức lao động của người vận hành.

Ngoài ra, người sử dụng với bộ “Remote Control HS” có thể tiến hành “TEST” kiểm tra tình trạng hoạt động của FLA 3.1 trước và sau khi đã lắp đặt lên lưới cũng như có thể đọc được dòng điện vận hành tức thời của lưới.

Phân tích thông số kỹ thuật và các chế độ vận hành của FLA 3.1:

Thiết bị FLA 3.1 có đầy đủ các thông số kỹ thuật cùng các chế độ phối hợp vận hành với các thiết bị hiện có trên lưới điện.

Thông số & chế độ vận hành

Giá trị cài đặt

Chú thích

Dòng trip ngắn mạch

a) Theo chuẩn: giá trị trip cố định

Từ 20A đến 1500A

b) Tự động: tự động điều chỉnh từ 150% đến 500% của dòng vận hành

Bước chỉnh 20A

Bước chỉnh 50%

Dòng trip di/dt [EF trip]

(có thể ON/OFF )

Thể hiện việc đo di/dt và phát hiện sụt áp của lưới trong đó các giá trị cài đặt:

- di: từ 5A đến 160A

- dt: 20ms ở tàn số 50Hz

Bước chỉnh 5A

Phát hiện sụt áp

Chọn lựa giữa 20% đến 90% của Un

Bước chỉnh 10%

Thời gian trì hoãn đáp ứng

Chọn lựa giữa 40ms đến 300ms

Bước chỉnh 20ms

Phương thức xóa báo sự cố
(giải trừ sự cố)

a) Thông qua remote HS từ dưới đất

b) Tự động theo thời gian cài đặt từ 30 phút đến 960 phút

Bước chỉnh 30 phút

c) Tự động khi lưới điện phục hồi

Chọn ON/OFF

d) Thông qua hệ thống từ xa (RIS-FS hay Scada)

Từ sofware hay từ điện thoại

Chế độ vận hành

a) Báo sự cố vĩnh cữu

b) Báo sự cố thoáng qua

Chọn ON/OFF

c) Chế độ phối hợp hoạt động với Recloser

Chọn ON/OFF

d) Báo tình trạng điện áp : ON/OFF

Bởi bộ Remote Control HS hay hệ thống từ xa RIS-FS

Tính năng hổ trợ thêm

1) Đo được dòng điện vận hành trên lưới

Bởi bộ Remote Control HS hay hệ thống từ xa RIS-FS

2) Thực hiện chức năng Test kiểm tra hoạt động FLA 3.1 từ dưới đất

Bởi bộ Remote Control HS hay hệ thống từ xa RIS-FS

3) Kiểm tra được tình trạng nguồn Pin của FLA 3.1

Bởi bộ Remote Control HS hay hệ thống từ xa RIS-FS

4) FLA 3.1 được thiết kế và chế tạo lấy nguồn lưới để vân hành nên rất ít tốn Pin.

Tiết kiệm năng lượng.

Giao tiếp từ xa / Scada

Cấu hình FLA 3.1 sẵn sàng cho việc kết nối từ xa Scada/DMS theo giao thức IEC 104 &101

Kết nối với Scada theo giao thức IEC 104&101

Từ bảng thông số kỹ thuật FLA 3.1 ta thấy:

- Thiết bị FLA 3.1 có phạm vi thông số cài đặt rộng thế nhưng việc chọn lựa giá trị cài đặt cho FLA 3.1 rất uyển chuyển do có bước chỉnh cài đặt rất nhỏ thực hiện thông qua remote control HS. Như vậy, FLA 3.1 đáp ứng lắp đặt tại trục chính hay nhánh rẽ hay phụ tải nhưng vẫn đảm bảo được việc báo sự cố ổn định với độ chính xác cao.

- Thông số kỹ thuật báo sự cố di/dt (báo sự cố chạm đất) thông qua “ FLA 3.1 giám sát việc đo [di/dt @ giảm điện áp].

+ Trip curent di/dt:

+ Voltage detection: chọn lựa từ 20% đến 90% Un (bước chỉnh 10%).

Với việc người sử dụng được chọn lựa cài đặt phát hiện ngưỡng sụt áp từ 20% đế 90% của FLA 3.1 là một ưu điểm nổi trội giúp phát hiện báo sự cố chạm đất cho trung lưới trung tính cách ly được chính xác hơn.

- Khi đưa vào vận hành với hệ thống từ xa sẽ cho tín hiệu báo về tình trạng điện áp ON – OFF của lưới điện. Chức năng “REMOTE VOLTAGE: ON/OFF”

- Có thể cài đặt chế độ vận hành phối hợp với Recloser hoạt động ở phía trên tạo ra một sự phối hợp đồng bộ của các thiết bị vận hành trên lưới.

- Nguồn nuôi của hệ thống DCU sẽ lấy từ năng lượng mặt trời hoặc của lưới điện do đó sẽ linh hoạt trong vận hành, tiết kiệm, chi phí vận hành thấp.

2. Báo sự cố dùng cho cáp ngầm

Nhận xét ban đầu:

Thiết bị EKL 8001 là một thiết bị gọn nhẹ thích hợp cho việc lắp đặt trong các tủ đóng cắt trung thế với các ưu điểm sau:

- Lắp đặt bộ chỉ thị EKL 8001 lên mặt tủ đơn giản và nhanh chóng.

- Kết cấu cảm biến được thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt tại các đầu cáp và Tplug/Elbow. Đây là một ưu điểm nổi bật rất tiện lợi cho việc lắp đặt bổ xung cho các tủ đóng cắt đang hoạt động trên lưới.

- Dây nối nội bộ từ bộ cảm biến về bộ chỉ thị bằng cáp quang nên vận hành an toàn.

- Các giá trị cài đặt khá rộng đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho các vị trí thuộc trục chính hay nhánh rẽ.


Thiết bị báo sự cố EKL 8001 cùng đầy đủ các tính năng cần thiết cho việc sử dụng với cáp ngầm và hỗ trợ kết nối từ xa Scada/DMS, chỉ thị sự cố thể hiện qua tín hiệu đèn chi tiết với từng loại sự cố giúp người vận hành dễ phát hiện và cũng có đầy đủ các chức năng như Test và kiểm tra tình trạng hoạt động của ngồn pin. Ngoài ra, bộ báo sự cố EKL8001 cũng đã có sẵn chức năng hỗ trợ cho việc kết nối báo từ xa Scada/DMS theo yêu cầu cơ bản của báo sự cố.
Thiết bị EKL 8001 khi đưa vào vận hành đã phát tín hiệu báo sự cố với độ chính xác cao và ổn định đã hỗ trợ tốt trong công tác vận hành.

Phân tích thông số kỹ thuật và các chế độ vận hành của EKL8001:

Hạng mục

Giá trị

Dòng trip ngắn mạch (pha-pha)

Chọn lựa: 200/300/400/500/600/800/1000A

Dòng trip chạm đất (pha-đất)

Chọn lựa: 60/90/120/140/160/180/200A

Thời gian (trì hoãn) phát hiện sự cố ngắn mạch và chạm đất

Chọn lựa: 40/60/80/100/120/140/160/180/200/240/260/280/300/400/500ms

Chỉ thị sự cố:

a) ngắn mạch

a) bằng LED màu đỏ mỗi pha

b) chạm đất

b) bằng LED màu đỏ cho chạm đất

c) nguồn pin

c) bằng LED màu vàng

Xóa báo sự cố:

Bằng một trong các phương thức sau:

a) bằng tay qua nút nhấn push-button

b) theo thời gian: 1/2/4/8 hour sau khi báo sự cố

c) từ xa qua việc đấu nối remote reset

d) option: tự động khi nguồn tự dùng 230VAC khôi phục (ON-OFF)

Nguồn cung cấp

a) Nguốn Pin Lithium AA/3.6V/2600mA (back-up)

b) Nguồn tự dùng AC: 115VAC đến 240VAC

Từ bảng thông số kỹ thuật ta thấy:

- Thiết bị EKL8001 có dải thông số chọn lựa cài đặt cho chức năng báo sự cố khá rộng và phù hợp cho việc sử dụng cho cáp ngầm.

- Nguồn nuôi trực tiếp từ điện lưới và backup bởi nguồn pin litium cấp kèm theo thiết bị sẽ tiết kiệm nguồn pin do đó giảm được chi phí vận hành.

- Đã tích hợp sẵn các điều kiện cho việc kết nối từ xa Scada/DMS tín hiệu báo sự cố và reset báo sự cố.

- Người vận hành có thể Test chức năng hoạt động cũng như kiểm tra tình trạng của nguồn pin dự phòng của thiết bị EKL8001

- Chi phí đầu tư thấp nhưng hiệu quả.

3. Hệ thống báo sự cố từ xa RIS-FR sẵn sàng kết nối với hệ thống Scada/DMS theo chuẩn (IEC 104&101)

Thiết bị cảnh báo sự cố đang sử dụng được tích hợp đầy đủ sẵn các tính năng giao tiếp từ xa, đồng bộ theo chuẩn giao tiếp. Phần mềm từ hệ thống báo từ xa có thể ứng dụng cho các loại thiết bị báo sự cố dùng cho dây nổi và các loại báo sự cố dùng cho cáp ngầm.

Hệ thống báo từ xa sẽ bao gồm 02 phần chính:

- Các tủ DTU đặt tại vị trí treo thiết bị báo sự cố: với chức năng giao tiếp truyền tín hiệu giữa trung tâm và các thiết bị báo sự cố. Ngoài ra tủ DTU còn hỗ trợ thực hiện việc đọc, ghi các giá trị cài đặt của thiết bị cũng như thông báo tình hình vận hành của lưới (dòng điện vận hành, báo điện áp ON/OFF) về trung tâm theo yêu cầu.

- Các DTU cũng giao tiếp truyền thông tin trực tiếp đến các số điện thoại (của người vận hành được phân quyền) đã được cài đặt trước.

- Phần mềm tại trung tâm sẽ quản lý, hỗ trợ việc cài đặt, theo dõi kiểm soát, ghi nhận, thực hiện tất cả các yêu cầu đến các DTU tại các vị trí lắp đặt cùng lưu trữ các dữ liệu hoạt động của hệ thống.

Từ năm 2015, Công ty TNHH MTV điện lực Hải Phòng đã từng bước đưa vào thử nghiệm, tiến đến đưa vào sử dụng hệ thống báo sự cố từ xa RIS-FR cho các báo sự cố trên lưới điện của Công ty. Cho đến nay, hệ thống này đã được góp ý cho các tính năng và được nâng cấp đáp ứng theo yêu cầu của người vận hành.

Mô hình chung của hệ thống:

- Hoạt động chính xác và ổn định trong suốt quá trình sử dụng.

- Thông tin giao tiếp, liên lạc hai chiều giữa:

+ “DTU và hệ thống Scada”:

 Tương thích theo giao thức IEC 104 qua đường truyền GPRS;

 Tương thích theo giao thức IEC 101 qua cổng giao tiếp RS232;

+ “DTU và phần mềm”: qua đường truyền GPRS và/hay SMS.

+ “DTU với các số điện thoại được cài đặt”: qua đường truyền SMS
Đây là cấu hình hợp lý với yêu cầu vận hành và hệ thống báo từ xa áp dụng cho lưới điện tại Công ty.

- Tủ DTU của hệ thống RIS-FR(S) có các đặc điểm sau:

+ Giám sát trạng thái vận hành của thiết bị báo sự cố và gửi thông tin chi tiết (vị trí, loại sự cố, pha và lộ, thời điểm sự cố,…) theo giao thức qui định đến các địa chỉ đã chỉ định.

+ Tự động vận hành và cập nhật đồng bộ thời gian của tủ DTU với thời gian cuả hệ thống.

+ Tự động giám sát tình trạng nguồn pin hoạt động của thiết bị báo sự cố cũng như nguồn bình accu hoạt động của tủ DTU và phát cảnh báo đến các địa chỉ đã chỉ định.

 Thông tin trực tiếp hai chiều với các số điện thoại, đã được phân quyền bởi phần mềm, sớm và chính xác nhất từ đó giúp công tác khắc phục sự cố rất nhanh.

 Bình Accu cấp nguồn hoạt động cho tủ DTU được nạp bởi năng lượng mặt trời và ổn định. Sử dụng và lắp đặt an toàn, hiệu quả.

- Phần mềm webserver FR-RISO với chức năng quản lý, hổ trợ cài đặt cho hệ thống có những đặc điểm chính sau:

+ Phần mềm hỗ trợ tiếng Việt, giao diện thân thiện với thực tế nên rất dễ sử dụng, mức độ bảo mật và an toàn cao.

+ Giao diện của từng vị trí trên phần mềm thể hiện đầy đủ chi tiết đúng với thực tế vận hành (tên vị trí, số lượng và mã của báo sự cố, tên đường dây, cấp điện áp, số sim liên lạc,…).


+ Hỗ trợ việc thể hiện tổng quát các vị trí báo sự cố theo:

 Sơ đồ cây: giúp xác định nhanh khu vực;

 Mapping (gắn) các vị trí trên sơ đồ lưới điện: giúp xác định nhanh điểm sự cố theo tuyến đường dây của hệ thống lưới.

+ Phần mềm hỗ trợ

 “Đoc/Ghi” từ xa các thông số cài đặt của báo sự cố;

 “Đọc” giá trị của dòng điện vận hành của lưới;

 Lên sơ đồ phụ tải 24h của từng vị trí;

 Kiểm tra hoạt động của báo sự cố từ xa (TEST & RESET TEST).

+ Phần mềm cũng hỗ trợ viêc giám sát, ghi nhận và lưu trữ mọi chi tiết liên quan đến hệ thống hay vị trí báo sự cố và quá trình xử lý, thay đổi cài đặt, đọc/ ghi các giá trị,… (tên người thực hiện, thao tác, thời gian, kết quả,….).

+ Người sử dụng, nếu đã được phân quyền từ phần mềm, thì ở bất cứ đâu cũng có thể tiếp cận sử dụng qua web trên bất cứ thiết bị nào có trình duyệt web.

Với những phân tích trên thì Hệ thống cảnh báo sự cố từ xa đã và đang là xu thế tất yếu của tiến trình hiện đại hóa lưới điện.

NGUYỄN QUỐC KHÁNH, PC HẢI PHÒNG



® Ghi rõ nguồn, font chữ: NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM khi sử dụng thông tin từ website này.

Based on MasterCMS 2012 ver 2.3