Mô hình giám sát thông minh lưới truyền tải điện

Bài viết Mô hình giám sát thông minh lưới truyền tải điện đề xuất một mô hình giám sát như thế bằng việc thiết kế và phát triển các thành phần quan trọng như nền tảng phần mềm dựa trên điện toán đám mây, camera nhiệt AI, cảm biến không cần nguồn cung cấp,... Các kết quả thử nghiệm trên mạng lưới của PTC3 và EVN Hanoi cho thấy tính hiệu quả và thông minh của hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thơng Cơng nghệ Thơng tin (REV-ECIT2022) Mơ Hình Giám Sát Thông Minh Lưới Truyền Tải Điện Nguyễn Tài Hưng1, Nguyễn Cao Ninh2, Nguyễn Văn Ba2, Bùi Việt Hưng2 1) Trường Điện Điện Tử, ĐHBK-HN 2) VTI Corp Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn, ninhnc@vticorp.co, banv@vticorp.co, hungbv@vticorp.co Abstract— Ngày nay, xã hội cần nguồn cung cấp điện đáng tin cậy tăng trưởng ngày nhiều phụ tải quan trọng kết nối với Cách tiếp cận truyền thống bổ sung thêm nhiều hệ thống dự phòng, với tác động mơi trường chi phí vốn đáng kể Khơng cần thực hành động để trì nguồn cung sau xảy lỗi việc ngắt kết nối mạch bị lỗi Mơ hình lưới điện thơng minh cho phép sản xuất lượng cách phân tán cấu hình lại sau lỗi cách thơng minh tự phục hồi để cung cấp điện bền vững với chi phí giảm đáng kể Để đạt điều đó, hệ thống lưới điện thơng minh, lưới truyền tải lưới phân phối, cần phải giám sát điều khiển cách tự động liên tục công nghệ tiên tiến IoT, 5G, Lidar, AI, vv… Tuy nhiên việc giám sát hệ thống đường dây trạm biến áp có khó khăn đặc thù riêng nhiễu điện từ lớn, dòng áp lớn, khả truy cập hệ thống thiết bị hoạt động lưới khó khăn, vv… Do việc có giải pháp giám sát điều khiển cách thông minh tự động hồn tồn cấp thiết vơ hữu ích Trong báo này, đề xuất mô hình giám sát việc thiết kế phát triển thành phần quan trọng tảng phần mềm dựa điện toán đám mây, camera nhiệt AI, cảm biến không cần nguồn cung cấp, vv… Các kết thử nghiệm mạng lưới PTC3 EVN Hanoi cho thấy tính hiệu thơng minh hệ thống thành phần tăng theo tải, nhiệt độ tăng gây thối hóa lớp cách điện tiếp điểm kim loại Trong trường hợp xấu xuất ngắn mạch tăng điện trở tiếp xúc, không kiểm tra xử lý kịp thời gây cố cho hệ thống nguy hiểm đến người vận hành Keywords- Lưới điện thông minh, cảm biến không nguồn, camera nhiệt, camera AI, biến áp, đường dây, vv Hệ thống đường dây lại vấn đề khác quan trọng khơng trạm biến áp Trong q trình vận hành lưới điện truyền tải cao gặp trường hợp dây dẫn bị võng mức tải, nhiệt, phụ tải tăng bất thường thiên tai gây Việc giám sát nhiệt động đường dây ln tốn khó khăn Có nhiều mạch dây vị trí, địa hình phức tạp, khó giám sát thường xuyên, kịp thời Ngay vị trí dễ giám sát khơng thể giám sát cách liên tục Khi xảy cố gây thiệt hại kinh tế, ảnh hưởng lớn tới sản xuất kinh doanh đơn vị Hiện nay, với phát triển khoa học, công nghệ, giới có giải pháp ứng dụng giám sát nhiệt động đường dây sử dụng cảm biến, camera nhiệt, vv… để giám sát liên tục thông số nhiệt đường dây Tuy nhiên việc lắp đặt thiết bị giám sát I GIỚI THIỆU Theo lý thuyết chuyên ngành thực tế vận hành thiết bị ngành Điện, đặc biệt thiết bị TBA đường dây truyền tải cao áp tượng phát nhiệt thiết bị điện, đầu nối tiếp điểm dấu hiệu cảnh báo sớm vấn đề sức khỏe thiết bị, tiếp điểm, đường dây Trong thiết bị chuyển mạch, điểm quan trọng hệ thống phân phối điện, máy biến áp thành phần khác hệ thống truyền tải phân phối điện dễ bị hư hỏng không giám sát kiểm soát chặt chẽ Tải tăng gây vấn đề cho hệ thống, dẫn đến nhiệt độ ISBN 978-604-80-7468-5 203 Trong quy trình phương pháp sửa chữa bảo dưỡng theo tình trạng vận hành thiết bị Tập đoàn Điện lực Việt Nam rằng: Tham số nhiệt độ có trọng số cao việc tính tốn để đưa tình trạng sức khỏe MBA thiết bị điện, sau đến tham số về: Giám sát PD (phóng điện), giám sát khí hịa tan dầu, chất lượng dầu, vv… Thực tế vận hành giám sát nhiệt độ TBA cán quản lý vận hành đo thủ công định kỳ súng bắn nhiệt độ cầm tay Phương pháp không giám sát liên tục có nhiều sai số trình đo Do đó, việc cần thiết trạng bị giải pháp hệ thống giám sát nhiệt độ TBA cách liên tục xác vơ quan trọng, giúp giảm thiểu cố xảy gây hậu nghiêm trọng cho hoạt động sản xuất kinh doanh đơn vị, tối ưu nguồn lực giảm chi phí việc bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) hệ thống đường dây thường khó khăn địa hình, địa vật chi phí vận hành, bảo trì cao Do việc tạo mơ hình đánh giá, dự báo thông số nhiệt động đường dây kết hợp liệu giám sát thu thập liệu đo xa từ hệ thống SCADA trí tuệ nhân tạo (AI) cho phép xây dựng giải pháp giám sát đường dây lưới truyền tải cách khoa học, kinh tế hiệu Một số tiêu chí hệ thống giám sát , dự báo cảnh báo nhiệt độ thông minh, bao gồm: - Giám sát tự động, liên tục định danh toàn điểm cần giám sát TBA đường dây - Cảnh báo tức thời phát bất thường phần mềm trung tâm, ứng dụng thiết bị di động người quản lý vận hành, Call, SMS - Khả tích hợp với hệ thống khác - Có khả kết nối với hệ thống SCADA đồng liệu hai chiều - Thu thập lưu trữ liên tục, xây dựng sở liệu lớn, cung cấp liệu đầu vào làm sở tính tốn cho hệ thống bảo trì theo điều kiện – CBM - Hiển thị thời gian thực cảnh báo tình trạng thiết bị cần giám sát sơ đồ sợi trạm - An toàn lắp đặt, vận hành dễ dàng bảo dưỡng - Chính xác phép đo dự báo - Vận hành ổn định an toàn Trong dự án nghiên cứu ứng dụng kết hợp phịng thí nghiệm cơng nghệ mạng tiên tiến ứng dụng thông minh (ANSA lab.) Trường Điện Điện Tử, ĐHBK-HN với công ty VTI Corp Công ty truyền tải điện (PTC3) Tổng công ty điện Hà Nội (EVN Hanoi), nhóm nghiên cứu thực khảo sát, đánh giá trạng lưới truyền tải trạm biến áp 220KV, 500KV nhằm ghi nhận toán giám sát cần giải từ đề xuất mơ hình phát triển công nghệ cần thiết để xây dựng thử nghiệm hệ thống giám sát lưới điện thông minh Bài báo trình bày tóm tắt nội dung nghiên cứu số kết mang tính bước đầu dự án Phần lại báo tổ chức sau: phần II, mơ tả đề xuất mơ hình giám sát tổng thể lưới điện thông minh Phần III mô tả nguyên lý hoạt động thuật toán đánh giá/dự đoán thông số giám sát hệ thống Phần IV cung cấp kết phát triển thử nghiệm phần cứng phần mềm hệ thống Và cuối cùng, phần V mô tả số kết thực nghiệm hệ thống lưới trạm biến áp thực tế II MƠ HÌNH HỆ THỐNG Như nói trên, việc ứng dụng khoa học công nghệ vào giám sát thông số trạm biến áp đường dây lưới truyền tải điện áp cao Việt Nam giải vấn đề đặc biệt quan trọng liên quan đến phát triển kinh tế mà nhu cầu điện ln cần thiết Ngồi ra, mức độ nhạy cảm nguy hiểm làm việc môi trường điện áp cao nên yêu cầu cho giải pháp giám sát cần phải đạt tiêu ISBN 978-604-80-7468-5 204 chí (i) an toàn lắp đặt, vận hành dễ dàng bảo dưỡng (ii) xác phép đo Với yêu cầu sở khảo sát thực nghiệm với Công ty truyền tải điện (PTC3) EVN Hà Nội nhóm nghiên cứu đề xuất thiết kế hệ thống giám sát nhiệt động đường dây sơ đồ hình hình Hình Kiến trúc tổng quan hệ thống giám sát nhiệt động đường dây Hình Đề xuất kiến trúc chi tiết hệ thống phần mềm tảng giám sát lưới điện thông minh Hệ thống thiết kế với tiêu chí quan trọng điều kiện vận hành lưới truyền tải cao quốc gia, bao gồm: - Áp dụng công nghệ thông tin truyền thông tiên tiến IoT, AI, Cloud/Edge Computing, 4G/5G - Chính xác, ổn định đặc biệt dễ dàng lắp đặt, vận hành bảo trì hệ thống - Là giải pháp giám sát tập trung, liệu đường dây vị trí quan trọng bên trạm biến áp hệ thống phân tích xử lý liên tục, đảm bảo giám sát 24/7 đưa trung tâm giám sát - Đối tượng giám sát: Các vị trí đường dây trọng yếu toàn tuyến đường dây lưới tiếp điểm/vị trí quan trọng dễ sinh cố bên trạm biến áp - Giải pháp sử dụng camera nhiệt, lidar cảm biến nhiệt giám sát 24/7 nhiệt độ dây dẫn trạm biến áp Các thơng số dịng, áp, tải… thu thập phân tích, xử lý liên tục để xác định tình trạng Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) dây dẫn, đưa tình trạng độ võng dây có cảnh báo kịp thời - Các camera nhiệt lập trình, cấu hình để đo xác điểm nhiệt dây Tự động nhận diện điểm cần đo khung hình, phân tích đưa cảnh báo trung tâm - Các điểm có nhiệt độ bất thường cảnh báo tức thời trung tâm giám sát, qua ứng dụng thiết bị di động dùng hệ điều hành Android/iOS tới người quản lý để có định kịp thời nhằm bảo vệ thiết bị, nâng cao tuổi thọ, giảm chi phí vận hành cho tồn hệ thống - Các thông tin quản lý như: Tên, vị trí tọa độ, thơng tin lịch sử bảo trì, đơn vị quản lý… hiển thị chi tiết cảnh báo, trực quan đồ số Các thành phần hệ thống bao gồm: - Phần mềm giám sát trung tâm dựa cơng nghệ điện tốn đám mây sử dụng trí tuệ nhân tạo để tính tốn dự đốn thơng số nhiệt động đường dây - Camera nhiệt tùy biến với tính AI tính hợp để phân tích tính tốn thông số đường dây từ nhiệt độ giám sát - Thiết bị AI box để kết nối với hệ thống SCADA - Đường truyền vô tuyến 4G Phần mềm trung tâm tảng giám sát nhiệt độ tập trung sẵn sàng tích hợp với hệ thống giám sát cảnh báo đường dây trạm biến áp Kiến trúc phần mềm mô tả hình Báo cáo phân tích ảnh hàng lang, đường dây, thành phần cột Người quản lý (theo cấp) Cảnh báo tức thời Dashboard tổng hợp Người quản trị hệ thống Video trực tuyến Bản đồ số Trục tích hợp, xử lý thơng tin AI phân tích ảnh hàng lang, đường dây, thành phần cột Thiết bị AI giám sát cột Giám sát nhiệt trạm Giám sát thơng số đường dây Giao tiếp tích hợp API (FTP, WS, REST, ) MQTT, IEC60870, IEC61850 Người dùng (phân quyền) Hệ thống khác (SCADA, PD online, ) POWER GRIDS AI PLATFORM Hình Kiến trúc phần mềm tảng giám sát trung tâm Phần mềm thiết kế dựa nguyên lý điện toán đám mây cung cấp đầy đủ chức giám sát nhiệt động đường dây nhiệt trạm, bao gồm: - Tích hợp mơ hình AI để tính tốn, dự báo hiển thị cảnh báo với đầy đủ thông tin cần thiết: Độ võng dây, nhiệt độ, định danh, vị trí tọa độ, thời gian, địa điểm, hình ảnh thực tế, vv… - Tổng hợp, phân tích thống kê liệu làm sở phục vụ bảo trì, bảo dưỡng đạt hiệu cao - Lưu trữ liệu lịch sử cảnh báo, tổng hợp liệu, đánh giá nhận định xu hướng điểm giám sát ISBN 978-604-80-7468-5 205 - Các đối tượng giám sát trực quan đồ số - Khả tích hợp với hệ thống SCADA, chuẩn hóa liệu đầu vào theo hệ thống CBM ngành - Các mức cảnh báo phân biệt màu sắc khác nhau; - Khi click vào điểm đo hiển thị nhiệt độ đo gần nhất; - Hiển thị trạng thái thiết bị (bộ thu liệu, camera): có kết nối hay không, IP, tên, vv… - Đối với camera: cho phép xem trực tiếp video links cấu hình - Có danh sách cảnh báo, click vào cảnh báo chuyển đến điểm đo tương ứng - Hỗ trợ cơng thức tính tốn theo nhóm liệu đầu vào: MIN, MAX, AVG, v.v - Báo cáo thống kê: báo cáo theo ngày tháng, loại cảnh báo, vv… (tùy theo yêu cầu); Hệ thống camera nhiệt thiết kế thêm chức AI/Edge computing để cung cấp khả thu thập liệu nhiệt, phân tích tiền xử lý liệu liên tục, chỗ, đưa mức cảnh báo gửi trung tâm giám sát Các camera nhiệt cấu hình, lập trình điều khiển theo hành trình thiết lập Việc phân tích, so sánh đưa mức cảnh báo thiết lập theo quy định đơn vị quản lý, vận hành Thiết bị thu thập liệu từ hệ thống SCADA thiết kế phát triển để kết nối đến SCADA Gateway theo chuẩn IEC60870-101/104 (serial) thu thập thơng tin dịng điện, điện áp dây dẫn điểm cần giám sát, đánh giá gửi phần mềm trung tâm để đồng tính tốn độ võng dây dẫn Dữ liệu truy xuất từ SCADA chiều, đảm bảo mức cao an toàn liệu cho hệ thống SCADA III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống phát triển nhóm nghiên cứu chung cung cấp hai chức (i) giám sát nhiệt động đường dây (ii) giám sát nhiệt tiếp điểm, máy cắt bên trạm biến áp Do thành phần hệ thống bao gồm: (i) phần mềm tảng trung tâm; (ii) camera nhiệt giám sát đường dây trạm; (iii) quét Lidar đường dây hành lang tuyến; (iv) cảm biến nhiệt tự cảm lắp đặt bên trạm biến áp Tất thành phần thiết kế phát triển thử nghiệm nhà khoa học kỹ sư nhóm nghiên cứu chung Các camera nhiệt tích hợp chức phân tích xử lý hình ảnh chỗ lắp đặt cột điện để giám sát nhiệt độ dây dẫn điểm tiếp xúc Các thơng tin liệu nhiệt độ hình ảnh dây dẫn từ camera truyền trung tâm giám sát qua truyền dẫn 3G/4G/5G Nguồn sử dụng cho camera nguồn lượng mặt trời, đảm bảo camera hoạt động 48 Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Cơng nghệ Thơng tin (REV-ECIT2022) trường hợp khơng có nắng liên tiếp Ngồi hệ thống camera nhiệt chúng tơi sử dụng hệ thống lidar hệ thống cảm biến thời tiết để thu thập thông số gió, nhiệt độ mơi trường hành lang lưới điện Bên máy biến áp, nhiệt độ hệ thống vấn đề quan trọng cần phải giám sát thường xuyên Tại vị trí tiếp điểm bị lỗi, kết nối không tốt làm cho giá trị điện trở tiếp xúc mối nối tăng lên, điều dẫn đến giá trị nhiệt độ tăng, gây nguy cháy nổ cao Trong thiết bị chuyển mạch, điểm quan trọng hệ thống phân phối điện, máy biến áp thành phần khác hệ thống truyền tải phân phối điện dễ bị hư hỏng không giám sát kiểm soát chặt chẽ Tải tăng gây vấn đề cho hệ thống tủ điện Kết nhiệt độ thành phần tủ điện tăng theo tải, nhiệt độ tăng gây thối hóa lớp cách điện tiếp điểm kim loại Trong trường hợp xấu xuất ngắn mạch bên tủ tăng điện trở tiếp xúc, không kiểm tra xử lý kịp thời gây cố cho hệ thống nguy hiểm đến người vận hành Thiết kế phần mềm nhóm nghiên cứu tuân theo tiêu chuẩn hiệp hội nhiệt NETA, hệ thống tự động so sánh thay đổi nhiệt độ thiết bị với nhiệt độ môi trường, so sánh nhiệt độ vị trí lân cận với Nếu nhiệt độ chênh lệnh lớn đưa cảnh cáo với phận bảo trì kiểm tra khắc phục cố Ngồi ra, mức độ nhạy cảm nguy hiểm làm việc môi trường điện áp cao nên thiết kế hệ thống nhóm phải đạt tiêu chí an tồn lắp đặt, vận hành dễ dàng bảo dưỡng; xác phép đo; vận hành ổn định an tồn Hiện nay, có nhiều giái pháp sử dụng cảm biến để giám sát nhiệt độ tiếp điểm, mối nối TBA cao Các hệ thống giám sát ghi nhận cập nhật trạng thái thông số môi trường TBA Tuy nhiên, có số hạn chế gặp phải trình triển khai thực tế cho giải pháp đó: cần có nguồn ni cho thiết bị giám sát, giảm độ xác mơi trường tủ bị bụi bẩn Nhóm nghiên cứu thực nhiều khảo sát đo kiểm đánh giá môi trường bên tủ điện trạm biến áp tự thiết kế thiết bị cảm biến nhiệt khơng dây tự cảm lắp đặt an tồn bên tủ điện (có mơ tả chi tiết phần IV) Tại trung tâm giám sát, hệ thống kết nối với cổng SCADA qua giao thức IEC 60870-101/104, tuân thủ cao an toàn liệu SCADA Các thơng số dịng điện, điện áp dây dẫn đồng thời gian cung cấp cho hệ thống để phục vụ tính tốn Các liệu tức thời từ dây dẫn đồng với liệu trích xuất từ hệ thống SCADA, kết hợp với thông số môi trường, chất liệu, độ dài mạch dây, vv… để phần mềm tảng trung tâm sử dụng mơ hình tự động nhằm tính tốn độ võng tình trạng thực tế khác dây dẫn Từ đưa cảnh báo dây dẫn có độ võng bất thường, phục vụ cơng tác vận hành, bảo trì, bảo dưỡng giúp trình sản xuất kinh doanh ISBN 978-604-80-7468-5 206 đạt hiệu cao Chi tiết sơ đồ kết nối để đồng liệu với hệ thống SCADA mơ tả hình Hình Kết nối hệ thống giám sát trạm biến áp với hệ thống SCADA Công suất đo xa (Ampere of MVA) SCADA Nhiệt độ khu vực theo đo xa Mơ hình dự đốn theo thời gian bảng thông số tĩnh Hệ thống cảm biến thời tiết Nhiệt độ dự báo Tính cơng suất MVA dựa thơng số dịng đo xa Đánh giá cơng suất (MVA Ratings) Tính dịng dự đốn thông số tương lai dựa dự báo thời tiết RTCA Lưu thơng số tính tốn (MVA Ratings) vào hệ thống SCADA Giao diện lập trình ứng dụng (API) Phân hệ đánh giá động (Dynamic Ratings) Đánh giá MVA động theo thời gian thực RTNET MVA động dự báo STNET Ký hiệu: Luồng liệu thời gian thực Luồng liệu khơng thời gian thực Hình Mơ hình đánh giá độ võng thơng số nhiệt động đường dây dựa liệu thu thập qua hệ thống giám sát hệ thống SCADA Về mặt mơ hình dự đốn, dự án nhóm nghiên cứu tùy biến mơ hình đánh giá động đường dây theo thời gian thực DLR-RTM [1] [2] để xây dựng giải thuật tính độ võng đường dây tính tốn thơng số nhiệt động đường dây (DLR) với sai số thấp mô tả hình Nguyên lý đánh giá (Rating) thông số đường dây đơn giản, theo nhiệt độ đường dây dễ dàng dự đoán với sai số nhỏ (1 độ) camera nhiệt từ cảm biến thời tiết, cần đánh giá theo thay ngày, mơ hình dự đốn sử dụng thêm thơng số gió đo hành lang lưới IV PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM Nhóm nghiên cứu chung dự án tiến hành thực phát triển thử nghiệm chạy thử hệ thống giám sát hệ thống thật lưới điện PTC3 (Công ty truyền tải điện 3) EVN Hanoi (Tổng công ty điện lực Hà nội) Các thành phần phát triển thử nghiệm bao gồm tảng phần mềm trung tâm, AI Box, camera nhiệt thông minh cảm biến nhiệt không cần nguồn cung cấp A Nền tảng phần mềm trung tâm (AI Platform) Phần mềm xây dựng dựa tảng điện toán đám mây, sử dụng AI cho phân tích liệu tính tốn thơng số đường dây Các mơ đun chức phần mềm thể hình Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thơng Cơng nghệ Thơng tin (REV-ECIT2022) Hình Kiến trúc chức phần mềm giám sát trung tâm Phần mềm áp dụng AI (Artificial Intelligent) BI (Business Intelligent) để phân tích liệu thu thập từ camera cảm biến để phát bất thường tính tốn thơng số độ võng đường dây hay dự đoán tuổi thọ, cố (hình 5), vv… Giao diện phần mềm (hình 6) cho phép giám sát trực tuyến thành phần lưới điện hiển thị thông số thống kê cảnh báo sân trạm: MBA, TU, TI, DCL, MC, Cáp lực, kẹp cực (connector), vv… Giám sát điểm vị trí khó quan sát Camera nhiệt mini: Giám sát điểm tủ trung (tương tự cảm biến nhiệt độ không dây) Không giới hạn số điểm đo định danh chi tiết điểm đo Camera tự động xác định xác điểm đo Module AI phát triển thêm cho phép camera nhiệt thu thập liệu nhiệt, phân tích xử lý liệu gửi trung tâm giám sát Việc phân tích, so sánh đưa mức cảnh báo thiết lập theo phương pháp đơn vị quản lý, vận hành: So sánh pha, so sánh với nhiệt độ điểm mẫu, so sánh với nhiệt độ môi trường, gia tốc tăng nhiệt, vv… Một số hình ảnh thực tế kết đo giám sát nhiệt hình Hình Giao diện quản lý cố lưới phần mềm giám sát B AI Box AI Box thiết bị thu thập phân tích liệu hình ảnh từ camera màu camera nhiệt, tiền xử lý đưa thông tin giám sát cần thiết trung tâm cảnh báo AI Box có khả tích hợp với đa số camera có sẵn thị trường (chuẩn onvif, rtsp…) Điều khiển camera quay quét tìm vị trí đám cháy hay bất thường hành lang lưới điện Truyền liệu không dây (3G, 4G, wifi, RF) Cảnh báo gửi trung tâm cách tự động, tức thời Kèm theo hình ảnh đám cháy vị trí đám cháy AI Box lắp đặt trời, chịu nắng mưa C Camera nhiệt thơng minh Nhóm nghiên sử dụng camera nhiệt thương mại có sẵn thị trường nhiên phát triển thêm chức thông minh cho hệ để đáp ứng chức đo đếm giám sát nhiệt cho đường dây trạm biến áp, bao gồm khả sau đây: Quay quét: Tự động quay quét, giám sát nhiệt độ liên tục cảnh báo nhiệt độ bất thường thiết bị ISBN 978-604-80-7468-5 207 Hình Hình ảnh giám sát trạm biến áp thu thập hệ thống camera nhiệt D Cảm biến nhiệt tự cảm (powerless thermal sensor) Một kết nghiên cứu quan trọng dự án nhóm nghiên cứu tự thiết kế chế tạo thành công cảm biến nhiệt độ tự cảm (powerless thermal sensors) cho phép lắp đặt bên tủ điện hệ thống máy biến áp nhằm giám sát nhiệt thành phần quan trọng bên máy biến áp máy cắt, cái, vv…Cảm biến thiết kế với sơ đồ nguyên lý hình với tập tính hoạt động tương đương hệ thống cảm biến tiên tiến - Hoạt động lưới: 500KV bé Dòng hoạt động tạo ra: 5A với cos(ϕ) < 0.9 12A với cos(ϕ) = cao Nhiệt độ môi trường hoạt động: -10 đến 80⁰C Độ ẩm: 0-100% Khả đo (cảm biến): -20 đến 120⁰C Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) -  Độ xác đo: ±1⁰C Thang đo: 1/100 Thời gian đo: theo khoảng liên tục Nguồn phát vô tuyến (TX power): 8dbm Độ nhạy thu (RX sensitivity): -100dbm Tần số hoạt động: 2.4GHz Số kênh: 16 Mã hóa: AES256 L3 Antena Voltage Converter V+ L1 L2 C1 C2 0 GND GND GND - 0 0 Voltage detector GND C+ Vout C MCU Hình Sơ đồ nguyên lý hình ảnh thực tế cảm biến nhiệt không dây tự cảm Các cảm biến tự cảm nguồn thiết bị mang dòng điện tối thiểu 5A, dùng pin (2 năm) truyền liệu không dây thiết bị thu thập liệu Cảm biến có độ xác cao khơng cần bảo trì, hiệu chuẩn suốt trình hoạt động lắp đặt dễ dàng busbar, dây dẫn có kích thước khác Hệ thống cảm biến lắp đặt chạy thử nghiệm trạm biến áp 110KV/220KV EVN Hà nội cho kết thu thập liệu xác ổn định V Sẵn sàng kết nối với hệ thống SCADA, hoạt động IEC 60870-5-104 master/slave để truyền nhận liệu  Ghi, lưu lại liệu liên tục làm sở để đánh giá, phân tích, nghiên cứu phục vụ cho vận hành  Hình thành sở liệu lớn phục vụ hệ thống bảo trì, bảo dưỡng theo điều kiện – CBM  Hệ thống giúp người vận hành kịp thời đưa biện pháp ngăn ngừa cố nghiêm trọng xảy TBA, từ nâng cao tuổi thọ hệ thống, cắt giảm chi phí vận hành sửa chữa thiết bị  Hệ thống giám sát nhiệt độ TBA ứng dụng điển hình cho định hướng Số hóa IoT ngành Điện Một số hình ảnh lắp đặt thiết bị lưới kết đo giám sát tính tốn đường dây mơ tả hình từ đến 14 Hình Lắp đặt hệ thống camera nhiệt quét lidar để giám sát đường dây hành lang lưới ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐỘ TIN CẬY Hệ thống giám sát lưới điện thông minh sau phát triển nhóm nghiên cứu kết hợp với kỹ sư công ty VTI Corp., PTC3 EVN Hà Nội lắp đặt chạy thử nghiệm môi trường hệ thống đường dây trạm biến áp hoạt động lưới PTC3 EVN Hà Nội Kết chạy thử nghiệm cho thấy độ xác tính ổn định cao, bao gồm:  Hoạt động trực tuyến không làm ảnh hưởng đến thiết bị hoạt động TBA, giúp người vận hành chủ động công tác quản lý vận hành  Khắc phục vấn đề việc theo dõi nhiệt độ truyền thống: Cho phép giám sát cảnh báo liên tục, lúc, nơi  Theo dõi lưu trữ liệu liên tục, nhờ người vận hành giám sát thay đổi nhiệt độ điểm nhạy cảm TBA  Định danh vị trí tiếp điểm theo dõi xem hình ảnh trực quan Cảnh báo tức thời có tình bất thường vận hành xảy tới người quản lý ISBN 978-604-80-7468-5 208 Hình 10 Lắp đặt cảm biến nhiệt không dây tự cảm thành trạm biến áp Hình 11 Các thông số nhiệt động đường dây phần mềm tảng trung tâm thu thập từ hệ thống cảm biến tự tính tốn Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thơng tin (REV-ECIT2022) VI Hình 12 Hình ảnh hiển thị trực tiếp đồ nhiệt trạm biến áp KẾT LUẬN Trong báo này, chúng tơi trình bày kết nghiên cứu, thiết kế thử nghiệm hệ thống giám sát lưới điện thông minh sử dụng công nghệ thông tin truyền thông IoT, AI, 4G/5G, vv… Các kết thử nghiệm cho thấy tính hiệu khả thi việc chuyển đổi số công tác vận hành, quản lý bảo trì thành phần lưới điện cao Trong bước nhóm nghiên cứu tiếp tục thu thập thông số chạy thử nghiệm lưới thật để tối ưu hóa đánh giá hiệu độ ổn định hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Michiorri et al , “Forecasting for dynamic line rating”, Elsevier Renewable Sustain Energy Rev., vol 52, pp 1713–1730, Dec 2015 [2] W Wang and S Pinter, “Dynamic line rating systems for transmission lines,” Topical Rep., US Dept Energy, Smart Grid Demonstration Program, April 2014 [3] F Skivee, B Godard, F Vassort, J.-J Lambin, and R Bourgeois, “Integration of days-ahead capacity forecast to manage Belgian energy imports,” in Proc CIGRE Paris, 2016, Paper C2-120 [4] C Meissner, A Gravdahl, and X Wu, “Short-term forecasting using mesoscale simulations, neural networks and CFD simulations,” in Proc EWEA Annu Event, Copenhagen, Denmark, 2012 [5] E Fernandez, I Albizu, M T Bedialauneta, A J Mazon, and P T Leite, “Review of dynamic line rating systems for wind power integration,” Renew Sustain Energy Rev., vol 53, no 2016, pp 80– 92, 2016 [6] F Teng, R Dupin, A Michiorri, G Kariniotakis, Y Chen, and G Strbac “Understanding the benefits of dynamic line rating under multiple sources of uncertainty,” IEEE Trans Power Syst., vol 33, no 3, pp 3306–3314, May 2018 [7] R Dupin, G Kariniotakis, and A Michiorri., “Overhead lines dynamic line rating based on probabilistic day-head forecasting and risk assessment,” Int J Elect Power Energy Syst., vol 110, pp 565–578, 2019 [8] H.-M Nguyen, J.-J Lambin, F Vassort, and J.-L Lilien, “Operational experience with Dynamic Line Rating forecast-based solutions to increase usable network transfer capacity,” in Proc CIGRE Paris, Paper C2-103, 2014 [9] CIGRE WG 22.11, Guide for Selection of Weather Parameters for Bare Overhead Conductor Ratings Paris: CIGRE, Technical Brochure 299, Aug 2006 Hình 13 Giao diện cảnh báo trạm biến áp lưới [10] IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors, IEEE Standard 738-2012/Cor 1-2013, 2013 [11] IEEE PES Overhead Lines SubcommitteeWG15.11, “Real-time overhead transmission line monitoring for dynamic rating,” IEEE Trans Power Del vol 31, no 3, pp 921–929, Jun 2016 [12] CIGREWGB2.36, Guide for Application of Direct Real-Time Monitoring Systems Paris: CIGRE, Technical Brochure 498, Jun 2012 Hình 14 Tính dùng AI phân tích hình ảnh sứ cột lưới truyền tải nhằm đánh giá trạng hư hỏng có phần mềm tảng trung tâm ISBN 978-604-80-7468-5 209 ... lưới truyền tải trạm biến áp 220KV, 500KV nhằm ghi nhận toán giám sát cần giải từ đề xuất mơ hình phát triển cơng nghệ cần thiết để xây dựng thử nghiệm hệ thống giám sát lưới điện thông minh. .. khảo sát thực nghiệm với Công ty truyền tải điện (PTC3) EVN Hà Nội nhóm nghiên cứu đề xuất thiết kế hệ thống giám sát nhiệt động đường dây sơ đồ hình hình Hình Kiến trúc tổng quan hệ thống giám sát. .. lại báo tổ chức sau: phần II, mô tả đề xuất mơ hình giám sát tổng thể lưới điện thơng minh Phần III mô tả nguyên lý hoạt động thuật tốn đánh giá/dự đốn thơng số giám sát hệ thống Phần IV cung cấp