Bài tập lớn kỹ năng chuyên nghiệp cho kỹ sƣ ứng dụng iot vào giám sát và kiểm soát lƣới điện thông minh

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP LỚN KỸ NĂNG CHUYÊN NGHIỆP CHO KỸ SƢ ỨNG DỤNG IOT VÀO GIÁM SÁT VÀ KIỂM SỐT LƢỚI ĐIỆN THƠNG MINH Lớp L08 – Nhóm Số lƣợng thành viên: GV hƣớng dẫn: Đặng Tuấn Khanh Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2023 BÁO CÁO PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CỦA TỪNG THÀNH VIÊN NHÓM Môn: KỸ NĂNG CHUYÊN NGHIỆP CHO KỸ SƢ (MSMH: CO2001) Nhóm/Lớp: L08, Tên nhóm: 09, HK: 222, Năm học: 2022-2023 Đề tài: ỨNG DỤNG IOT VÀO GIÁM SÁT VÀ KIỂM SỐT LƢỚI ĐIỆN THƠNG MINH STT Họ tên MSSV Nhiệm vụ Kết (%) Lê Thanh Toàn Đạt 2115386 Phần mở đầu + Chƣơng IV Võ Tấn Tài 2110516 Chƣơng III + Phần kết luận Bùi Trần Nhật Thanh 2012021 Chƣơng I + Tổng hợp, chỉnh sửa Hồ Văn Thành 1915134 Chƣơng II + Chƣơng IV Phan Đức Đạt 2113152 Chƣơng II + Thuyết trình Họ tên nhóm trưởng:Bùi Trần Nhật Thanh, số ĐT: 0907788156 Email: thanh.bui2002bt@hcmut.edu.vn NHÓM TRƢỞNG (ghi rõ họ tên, ký tên) Chữ ký MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii PHẦN MỞ ĐẦU 0.1 Lý chọn đề tài 0.2 Đối tƣợng nghiên cứu 0.3 Phạm vi nghiên cứu 0.4 Mục tiêu nghiên cứu 0.5 Bố cục tổng quát đề tài PHẦN NỘI DUNG Chƣơng I: Tổng quan IoT 1.1 IoT gì? 1.2 Lịch sử hình thành phát triển IoT 1.3 Các thuộc tính đặc tính IoT 1.4 Cách thức hoạt động IoT 10 1.5 Ứng dụng IoT nhiều lĩnh vực 11 Chƣơng II: Nghiên cứu hệ thống lƣới điện thông minh 16 2.1 Khái niệm hệ thống lƣới điện thông minh 16 2.2 Chức thành phần lƣới điện thông minh 17 2.3 Đặc tính hệ thống lƣới điện thông minh 18 2.4 Lợi ích mà hệ thống mạng điện thông minh mang lại 20 Chƣơng III: Ứng dụng IOT vào giám sát lƣới điện thông minh 21 3.1 Ứng dụng IOT phổ biến lƣới điện thông minh 21 3.2 Mô ứng dụng IOT lƣới điện thông minh 22 Chƣơng IV: Phƣơng hƣớng phát triển hệ thống lƣới điện thông minh Việt Nam 23 4.1 Mục tiêu phát triển nhà nƣớc 23 4.2 Lộ trình phát triển lƣới điện thơng minh Việt Nam 24 4.3 Những thách thức phải đối mặt giai đoạn phát triển 28 4.4 Một số giải pháp giải thách thức phải đối mặt giai đoạn phát triển 31 PHẦN KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 IoT phát triển toàn giới (Nguồn: Internet) Hình 1.2 MIT Auto-ID Center Infographic (Nguồn: caseyconroy.com) Hình 1.3 Biểu đồ thể số lƣợng thiết bị kết nối IoT đến năm 2020 Hình 1.4 Các đặc tính IoT (Nguồn: Internet) Hình 1.5 Sơ đồ hoạt động IoT (Nguồn: Internet) 10 Hình 1.6 Ngơi nhà thông minh ứng dụng IoT (Nguồn: Internet) 11 Hình 1.7 Thiết bị đeo thơng minh ứng dụng IoT (Nguồn: Internet) 13 Hình 1.8 Lƣới điện thơng minh ứng dụng thiết bị IoT (Nguồn: Internet) 14 Hình 2.1 Hệ thống lƣới điện thông minh (Nguồn: Internet) 16 Hình 2.2 Lƣới điện thơng minh smart grid (Nguồn: Internet) 17 Hình 2.3 Lợi ích mạng điện thơng minh (Nguồn: Internet) 20 Hình 3.1 Các ứng dụng IoT lƣới điện thông minh (Nguồn: Internet) 21 Hình 3.2 Lƣới điện thơng minh sống quanh ta (Nguồn: Internet) 22 Hình 4.1 Hạ tầng đảm bảo cho IoT phát triển (Nguồn: Internet) 29 Hình 4.2 Vấn đề bảo mật IoT (Nguồn: Internet) 30 i LỜI CAM ĐOAN Nhóm tác giả xin cam đoan báo cáo nhóm tác giả thực thời gian qua Những số liệu kết nghiên cứu trung thực Ngồi ra, báo cáo có sử dụng số nguồn tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn nguồn thích rõ ràng Nhóm tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc môn, khoa nhà trƣờng cam đoan ii LỜI CẢM ƠN Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trƣờng Đại học Bách Khoa tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập hoàn thành đề tài nghiên cứu Đặc biệt, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Đặng Tuấn Khanh dày công truyền đạt kiến thức, hƣớng dẫn sữa chữa nhóm q trình làm Nhóm cố gắng vận dụng kiến thức học đƣợc thời gian qua để hoàn thành tiểu luận Nhƣng kiến thức hạn chế khơng có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu trình bày Rất kính mong góp ý q thầy để tiểu luận nhóm đƣợc hồn thiện Một lần nữa, nhóm xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy cô giúp đỡ nhóm q trình thực tiểu luận Xin trân trọng cảm ơn! iii PHẦN MỞ ĐẦU 0.1 Lý chọn đề tài Internet Vạn Vật (IoT) lĩnh vực công nghệ phát triển nhanh đƣợc áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhƣ y tế, xây dựng, nơng nghiệp, ta thấy hầu hết thiết bị điện tử kết nối internet, khiến chúng trở nên thông minh để đơn giản hóa cải tiến, tự động hóa kiểm sốt quy trình Trong lĩnh vực điện lực, lƣới điện thơng minh hệ thống điện tích hợp với công nghệ thông tin viễn thông để giúp quản lý điều khiển lƣới điện cách hiệu Internet Vạn Vật (IoT) áp dụng vào kiểm sốt lƣới điện thơng minh để cải thiện tính hiệu tính tự động hóa hệ thống Lƣới điện thơng minh đƣợc tích hợp với nhiều thiết bị thông minh, cảm biến, đồng hồ điện tử, hệ thống điều khiển, thiết bị khác Internet Vạn Vật (IoT) cung cấp khả thu thập liệu trạng thái hoạt động thiết bị lƣới điện thơng minh Dữ liệu đƣợc sử dụng để tối ƣu hóa hoạt động lƣới điện, giảm thiểu lãng phí lƣợng giảm thiểu chi phí Khơng Internet Vạn Vật (IoT) cịn cung cấp khả giám sát phát sớm cố giúp đảm bảo an toàn tránh cố không mong muốn, khả kết nối với nhiều thiết bị khác lƣới điện làm tăng tính linh hoạt khả tƣơng tác hệ thống, giúp lƣới điện thông minh hoạt động cách hiệu linh hoạt Xuất phát từ tình hình thực tế trên, nhóm định chọn đề tài: “Ứng dụng IoT vào giám sát kiểm soát lƣới điện thông minh” để nghiên cứu 0.2 Đối tƣợng nghiên cứu Thứ nhất, Internet Vạn Vật ứng dụng vào lƣới điện thơng minh Thứ hai, tình hình phát triển lƣới điện thông minh Việt Nam 0.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu tình hình phát triển lƣới điện thơng minh Việt Nam 0.4 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Thứ nhất, tìm hiểu khái niệm đặc điểm ứng dụng Internet Vạn Vật vào sống Thứ hai, tìm hiểu định nghĩa, chức lợi ích to lớn lƣới điện thông minh mang lại Thứ ba, nghiên cứu ứng dụng IoT vào giám sát lƣới điện thơng minh Thứ tư, mục tiêu lộ trình phát triển thách thức phải đối mặt hệ thống lƣới điện thông minh Việt Nam 0.5 Bố cục tổng quát đề tài Ngoài mục lục, phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, đề tài gồm chƣơng: Chƣơng I: Tổng quan IoT Chƣơng II: Nghiên cứu hệ thống lƣới điện thông minh Chƣơng III: Ứng dụng IOT vào giám sát lƣới điện thông minh Chƣơng IV: Phƣơng hƣớng phát triển hệ thống lƣới điện thông minh Việt Nam Chương I: Tổng quan IoT PHẦN NỘI DUNG Chƣơng I: Tổng quan IoT 1.1 IoT gì? Internet Vạn Vật, hay cụ thể Mạng lƣới vạn vật kết nối Internet Mạng lƣới thiết bị kết nối Internet (Tiếng Anh là: Internet of Things, viết tắt IoT) liên mạng, thiết bị, phƣơng tiện vận tải (đƣợc gọi “thiết bị kết nối” “thiết bị thơng minh”), phịng ốc trang thiết bị khác đƣợc nhúng với phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cấu chấp hành với khả kết nối mạng máy tính giúp cho thiết bị thu thập truyền tải liệu Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) định nghĩa IoT “hạ tầng sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ dịch vụ (điện tốn) chun sâu thơng qua vật thể (cả thực lẫn ảo) đƣợc kết nối với nhờ vào công nghệ thông tin truyền thông hữu đƣợc tích hợp,” với mục đích ấy, “vật” “một thứ giới thực (vật thực) giới thơng tin (vật ảo), mà vật nhận dạng đƣợc tích hợp vào mạng lƣới truyền thông” Hệ thống IoT cho phép “vật” đƣợc cảm nhận đƣợc điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hữu, tạo hội cho giới thực đƣợc tích hợp trực tiếp vào hệ thống điện toán, hệ hiệu năng, độ tin cậy lợi ích kinh tế đƣợc tăng cƣờng bên cạnh việc giảm thiểu can dự ngƣời Khi IoT đƣợc gia tố cảm biến cấu chấp hành, công nghệ trở thành dạng thức hệ thống ảo-thực với tính tổng quát cao hơn, bao gồm công nghệ nhƣ điện lƣới thông minh, nhà máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh thành phố thông minh Mỗi “vật” đƣợc nhận dạng riêng biệt hệ thống điện toán nhúng có khả phối hợp với hạ tầng Internet hữu Chương II: Nghiên cứu hệ thống lưới điện thơng minh 2.4 Lợi ích mà hệ thống mạng điện thơng minh mang lại Hình 2.3 Lợi ích mạng điện thơng minh (Nguồn: Internet) Lƣới điện thông minh (Smart Grid) mang lại cho công ty điện lực ngƣời tiêu dùng lợi ích to lớn Với khách hàng, lƣới điện thông minh giúp họ giám sát đƣợc sản lƣợng điện tiêu thụ thiết bị thời điểm khác gần nhƣ theo thời gian thực, từ chủ động lựa chọn thiết bị điều chỉnh hành vi sử dụng điện nhằm tiết kiệm chi phí Khách hàng đƣợc sử dụng dịch vụ với nhiều lựa chọn giá Với công ty điện lực, lƣới điện thông minh giúp họ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện hiệu suất sử dụng lƣợng, giảm thiểu chi phí thơng qua việc nâng cao hiệu hoạt động quản lý thơng thơng tin… Chi phí nhân công, vận hành đƣợc giảm thiểu tối đa nhờ ứng dụng công tơ điện tử/công tơ thông minh công nghệ cho phép thu thập số liệu, giám sát, điều khiển thiết bị lƣới điện từ xa thông qua mạng viễn thông (RF, di động …) Với xã hội, việc nguồn điện đƣợc cung cấp ổn định, liên tục, hiệu đến quan, doanh nghiệp đông đảo ngƣời dân tảng động lực phát triển kinh tế xã hội an sinh xã hội Lƣới điện thơng minh có khả tích hợp với lƣợng tái tạo, hỗ trợ phƣơng tiện chạy điện góp phần giảm phát thải gây ô nhiễm môi trƣờng 20 Chương III: Ứng dụng IOT vào giám sát lưới điện thông minh Chƣơng III: Ứng dụng IOT vào giám sát lƣới điện thông minh 3.1 Ứng dụng IOT phổ biến lƣới điện thơng minh Hình 3.1 Các ứng dụng IoT lƣới điện thông minh (Nguồn: Internet) IoT thành phần đóng vai trị quan trọng lƣới điện thông minh, giúp cải thiện hiệu sử dụng lƣợng giảm thiểu tổn thất điện Trong hệ thống lƣới điện thông minh, IoT thực số công việc quan trọng nhƣ sau: Thứ nhất, IoT giúp giám sát quản lý lƣợng điện cách sử dụng thiết bị cảm biến để đo lƣờng tiêu thụ lƣợng điểm khác mạng lƣới Dữ liệu thu thập đƣợc từ thiết bị cảm biến đƣợc truyền cho điều khiển thông minh, giúp cho nhà cung cấp điện ngƣời dùng giám sát kiểm soát việc tiêu thụ lƣợng họ Thứ hai, IoT giúp tối ƣu hóa mạng lƣới điện cách phân phối lƣợng điện cách hiệu Hệ thống IoT tự động điều chỉnh việc phân phối lƣợng đƣa cảnh báo để ngăn chặn cố xảy mạng lƣới Thứ ba, IoT thơng báo kịp thời cho ngƣời sử dụng điện hộ gia đình, nhà máy sản xuất công ty điện lực chất lƣợng điện, thiết bị, tình trạng vị trí hƣ hỏng, tình hình tiêu thụ điện Tóm lại, IoT đóng vai trị quan trọng lƣới điện thơng minh, giúp tối ƣu hóa việc sử dụng lƣợng, quản lý tài nguyên giảm thiểu tổn thất điện năng, giúp cho hệ thống điện trở nên thông minh tiết kiệm đƣợc nhiều lƣợng 21 Chương III: Ứng dụng IOT vào giám sát lưới điện thông minh 3.2 Mô ứng dụng IOT lƣới điện thơng minh Hình 3.2 Lƣới điện thơng minh sống quanh ta (Nguồn: Internet) Qua hình trên, ta thấy đƣợc lƣới điện thông minh kết nối nhiều thành phần sống quanh ta, từ thành phố, nhà cửa, nhà máy, xe điện, nhà máy sản xuất lƣợng… Và để kết nối thu thập đƣợc thông tin từ nơi cần phải có thiết bị có khả thu thập thơng tin truyền tải đến trung tâm điều khiển ứng dụng IOT lƣới điện thông minh Cụ thể hơn: Trong nhà thơng minh, IOT có số ứng dụng phải kể đến nhƣ đèn thông minh, hệ thống bảo mật cho ngơi nhà… sử dụng camera, đèn điện, cửa khóa thơng minh có khả kết nối lẫn để phục vụ cho ngƣời sử dụng giúp họ cảm thấy thoải mái an toàn rời khỏi nhà Trong xe điện, thiết bị IOT giúp ngƣời chủ xe theo dõi tình trạng xe minh, điều khiển xe từ xa, thơng báo tình trạng trạm xe điện gần Về thành phố, IOT góp phần việc quản lý giao thơng, giám sát môi trƣờng, quản lý rác điều khiển ánh sáng Trong nhà máy sở vật chất công cộng, IOT giúp giám sát thiết bị, quản lý lƣợng Trong nhà máy lƣợng hạt nhân, thủy điện, nhiệt điện, lƣợng mặt trời, lƣợng gió, IOT có vai trị giám sát điều khiển, bảo trì dự đốn, tối ƣu hóa lƣợng quản lý vận chuyển lƣu trữ lƣợng 22 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam Chƣơng IV: Phƣơng hƣớng phát triển hệ thống lƣới điện thông minh Việt Nam 4.1 Mục tiêu phát triển nhà nƣớc 4.1.1 Mục tiêu tổng quát: Phát triển mạng điện thông minh với công nghệ đại nhằm nâng cao chất lƣợng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện Góp phần cơng tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng lƣợng tiết kiệm hiệu Tạo điều kiện nâng cao suất lao động, giảm nhu cầu đầu tƣ vào phát triển nguồn lƣới điện Tăng cƣờng khai thác hợp lý nguồn tài nguyên lƣợng, đảm bảo an ninh lƣợng quốc gia, góp phần bảo vệ mơi trƣờng phát triển kinh tế - xã hội bền vững 4.1.2 Mục tiêu cụ thể: Hoàn thiện hệ thống văn quy phạm pháp luật ngành điện lực, tạo sở pháp lý cho phát triển lƣới điện thơng minh: Rà sốt, sửa đổi, bổ sung văn quy phạm pháp luật có; xây dựng văn phát triển nguồn lƣợng tái tạo; xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật có liên quan Xây dựng sở hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông tăng cƣờng hệ thống giám sát, điều khiển tự động cho hệ thống điện, hệ thống đo đếm từ xa: - Đến năm 2013: Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống thu thập số liệu, giám sát điều khiển SCADA, hệ thống đo đếm từ xa tới toàn nhà máy điện có cơng suất lớn 30 MW, trạm biến áp từ 110 kV trở lên hệ thống điện - Đến năm 2016, khai thác đƣợc toàn chức hệ thống quản lý lƣợng (EMS) hệ thống SCADA/EMS Trung tâm Điều độ Hệ thống điện quốc gia Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền - Đến năm 2022: Hệ thống SCADA/DMS cho Tổng công ty điện lực, hệ thống đo đếm từ xa đƣợc đầu tƣ hoàn chỉnh tới tất khách hàng sử dụng điện lớn Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện: Chỉ số tần suất điện trung bình hệ thống (System average interruption frequency index - SAIFI) giảm 10%; số thời gian điện trung bình hệ thống (System average interruption duration index - SAIDI) giảm 20% sau giai đoạn năm Trang bị thiết bị tự động hóa điều khiển để tăng suất lao động ngành điện lực: Giảm số ngƣời trực trạm biến áp 110 kV có trang bị thiết bị tự động hóa điều khiển từ xa xuống - ngƣời/trạm; thực thao tác đóng cắt lƣới trung từ xa 23 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam Nâng cao khả dự báo nhu cầu phụ tải điện lập kế hoạch cung cấp điện; hạn chế việc tiết giảm điện thiếu nguồn thông qua chế dịch chuyển phụ tải đỉnh cao điểm trƣờng hợp khẩn cấp: Giảm - 2% phụ tải cao điểm thông qua ứng dụng sở hạ tầng đo đếm tiên tiến (AMI – Advanced Metering Infrastructure) Thực giải pháp kỹ thuật, biện pháp quản lý nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện (tổn thất kỹ thuật tổn thất thƣơng mại) hệ thống truyền tải phân phối điện từ 9,23% năm 2011 xuống 8% vào năm 2015 Ứng dụng công nghệ lƣới điện thông minh để kết nối, vận hành ổn định nguồn lƣợng tái tạo nhằm tạo điều kiện khai thác có hiệu quả, góp phần khuyến khích phát triển, tăng tỷ lệ nguồn điện sử dụng lƣợng tái tạo, góp phần bảo vệ mơi trƣờng, bảo đảm an ninh lƣợng quốc gia Khuyến khích nghiên cứu, chế tạo nƣớc số sản phẩm điện tử thông minh lƣới điện, đáp ứng đƣợc nhu cầu công nghệ cho lƣới điện thông minh Tạo điều kiện cho khách hàng đƣợc chủ động biết quản lý thông tin chi tiết sử dụng điện, chi phí mua điện 4.2 Lộ trình phát triển lƣới điện thơng minh Việt Nam Lộ trình phát triển Lƣới điện thông minh Việt Nam theo giai đoạn, cụ thể nhƣ sau: 4.2.1 Giai đoạn (2012 - 2016): Chƣơng trình tăng cƣờng hiệu vận hành hệ thống điện: - Hoàn chỉnh dự án SCADA/EMS cho Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Bổ sung thiết bị để đảm bảo thu thập số liệu vận hành hệ thống điện nhà máy điện, trạm biến áp từ cấp điện áp 110 kV trở lên; hoàn thiện hệ thống đọc tự động công tơ điện tử đo đếm đầu nguồn, giao nhận điện đến tất nhà máy điện trạm 500 kV, 220 kV, 110 kV - Triển khai ứng dụng nhằm tăng cƣờng độ tin cậy, tối ƣu vận hành mạng điện truyền tải, mạng điện phân phối, giảm tổn thất điện năng; tăng cƣờng hệ thống ghi cố, hệ thống phát chống cố điện diện rộng nhằm đảm bảo truyền tải an toàn hệ thống điện 500 kV - Kiểm tra, giám sát việc thực quy định hệ thống thu thập số liệu bắt buộc nhà máy điện, trạm biến áp từ điện áp 110 kV trở lên 24 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam - Bƣớc đầu trang bị hệ thống SCADA cho số Tổng công ty phân phối điện; trang bị hệ thống phần mềm, phần cứng, hệ thống viễn thông, hệ thống tự động hóa điều khiển từ xa cho số trạm 110 kV lựa chọn - Đào tạo, nâng cao lực thực lƣới điện thông minh cho Tổng công ty Truyền tải điện quốc gia, Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia, Tổng cơng ty, cơng ty điện lực - Hồn thành dự án hỗ trợ kỹ thuật nghiên cứu phụ tải (Load Research), dự án điều chỉnh phụ tải điện (Demand Side Response) cho Tổng công ty, Công ty điện lực - Phát triển triển khai công cụ vận hành tiên tiến nhằm tích hợp số lƣợng lớn nguồn điện tái tạo không điều khiển đƣợc (điện gió, điện mặt trời…) vào hệ thống Các chƣơng trình thử nghiệm: - Dự án thử nghiệm hệ thống sở hạ tầng đo đếm tiên tiến (AMI – Advanced Metering Infrastructure) số khách hàng lớn Tổng cơng ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh để thực chƣơng trình quản lý phụ tải - Dự án thử nghiệm tích hợp nguồn điện sử dụng lƣợng tái tạo Tổng công ty Điện lực miền Trung: p dụng cho nguồn thủy điện nhỏ, nguồn điện sử dụng lƣợng tái tạo Xây dựng hệ thống văn quy phạm pháp luật: - Hồn thiện quy trình nghiên cứu phụ tải điện - Xây dựng chế khuyến khích khách hàng tham gia chƣơng trình quản lý phụ tải chƣơng trình thử nghiệm Tổng cơng ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh Đánh giá hiệu từ chƣơng trình thử nghiệm, hồn thiện chế khuyến khích cho khách hàng tham gia chƣơng trình quản lý phụ tải - Xây dựng hệ thống văn quy phạm pháp luật cho phép áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy định điều độ - vận hành cho việc tự động hóa trạm biến áp điều khiển từ xa hệ thống điện - Đề xuất chế tài cho việc phát triển lƣới điện thông minh - Căn kết nghiên cứu đánh giá hiệu chƣơng trình thực tế, ban hành sửa đổi văn quy phạm pháp luật tạo hành lang pháp lý cho việc xây dựng sở hạ tầng triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh 25 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam Xây dựng quy định kỹ thuật: Nghiên cứu, ban hành quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho lƣới điện thông minh, bao gồm: Hệ thống AMI; tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống tự động hóa, điều khiển từ xa trạm biến áp; hệ thống SCADA/EMS/DMS; tiêu chuẩn tích hợp nguồn điện sử dụng lƣợng tái tạo dạng phân tán; kết cấu lƣới điện phân phối thơng minh quy định kỹ thuật có liên quan khác Chƣơng trình truyền thơng cho cộng đồng: - Xây dựng phổ biến Chƣơng trình phát triển lƣới điện thông minh cho quan quản lý nhà nƣớc, đơn vị phát điện, đơn vị phân phối điện khách hàng sử dụng điện lớn - Bƣớc đầu phổ biến Chƣơng trình phát triển lƣới điện thông minh cho khách hàng sử dụng điện dân dụng 4.2.2 Giai đoạn (2017 - 2022): Tiếp tục thực chƣơng trình tăng cƣờng hiệu vận hành hệ thống điện, tập trung vào lƣới điện phân phối; trang bị sở hạ tầng công nghệ thông tin – viễn thông cho lƣới điện phân phối: - Triển khai hồn chỉnh hệ thống SCADA cho Tổng cơng ty điện lực, tiếp tục trang bị hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110 kV - Triển khai hệ thống SCADA/DMS số điện lực tỉnh, thành phố có phụ tải lớn hệ thống, kết nối với số trạm biến áp phân phối trung áp lựa chọn - Tiếp tục đào tạo, nâng cao lực thực lƣới điện thông minh cho Tổng công ty, Công ty điện lực - Phát triển thử nghiệm tối ƣu vận hành mạng điện truyền tải Triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh: - Phổ biến học kinh nghiệm hệ thống AMI Triển khai mở rộng lắp đặt hệ thống AMI cho khách hàng lớn tất Tổng Công ty điện lực; triển khai dự án thử nghiệm cho khách hàng tham gia mua bán điện thị trƣờng điện cạnh tranh (thị trƣờng bán buôn cạnh tranh thị trƣờng bán lẻ cạnh tranh thí điểm) Tổng Cơng ty điện lực - Triển khai tích hợp nguồn điện phân tán, nguồn lƣợng mới, tái tạo đấu nối vào hệ thống điện cấp điện áp trung áp hạ áp - Thực dự án thử nghiệm Căn nhà thông minh (Smart Home) - Xây dựng thử nghiệm Thành phố thông minh (Smart City) 26 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam Xây dựng văn pháp luật: - Nghiên cứu, đề xuất quan có thẩm quyền ban hành chế: Khuyến khích ứng dụng lƣới điện thông minh việc phát triển nguồn lƣợng mới, tái tạo; khuyến khích ứng dụng lƣới điện thơng minh tịa nhà khơng tiêu thụ lƣợng bên ngồi (Zero Energy House); ứng dụng lƣới điện thơng minh mua bán trao đổi điện từ phía khách hàng với công ty điện lực - Xây dựng chế khuyến khích áp dụng cho khách hàng dân dụng tham gia vào chƣơng trình quản lý phụ tải Xây dựng quy định kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất quan có thẩm quyền ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật cho công nghệ lƣu trữ lƣợng, thiết bị thông minh (Smart Appliances) sử dụng nhà có khả điều chỉnh mức tiêu thụ lƣợng theo điều kiện cung cấp điện thay đổi biểu giá điện Chƣơng trình truyền thơng cho cộng đồng: - Cập nhật chƣơng trình truyền thơng cho lƣới điện thơng minh có bổ sung thay đổi giá phí - Phổ biến rộng rãi – theo bƣớc – chƣơng trình (Lƣới điện thơng minh) đến khách hàng dân cƣ 4.2.3 Giai đoạn (từ sau 2022): Tiếp tục chƣơng trình trang bị sở hạ tầng công nghệ thông tin - viễn thông cho lƣới phân phối: - Phát triển hệ thống SCADA/DMS cho tất công ty điện lực tỉnh tới số lƣợng hợp lý trạm phân phối trung áp - Triển khai tiếp công cụ tối ƣu vận hành từ mạng điện truyền tải sang mạng điện phân phối - Triển khai hệ thống AMI cho khách hàng dân dụng, tạo điều kiện cho khách hàng tham gia thị trƣờng bán lẻ điện cạnh tranh - Tiếp tục khuyến khích việc phát triển nhà máy điện phân tán Chƣơng trình triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh: Triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh cho phép cân cung – cầu điện ngày cấp độ ngƣời sử dụng điện Phổ biến việc sử dụng lƣợng mới, tái tạo mạng phân phối với chế giá mua, giá bán điện theo thời điểm kết hợp với vận hành thị trƣờng bán lẻ điện cạnh tranh 27 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam 4.3 Những thách thức phải đối mặt giai đoạn phát triển 4.3.1 Những vấn đề chung Cũng nhƣ quốc gia khác giới, Việt Nam gặp vấn đề tƣơng tự phƣơng diện khai thác vận hành hiệu hệ thống điện; nhƣ vấn đề An ninh lƣợng quốc gia Chính phủ Việt Nam ngành điện nhận thức đƣợc vấn đề Việt Nam xác định cần phải tái cấu trúc lại ngành điện nói chung, xây dựng phát triển lƣới điện an toàn hơn, tin cậy hơn, đảm bảo cho nhu cầu phát triển bền vững Theo đó, Việt Nam đề xây dựng phát triển lƣới điện thông minh giải pháp hiệu đối cho vấn đề tồn ngành điện Việt Nam, nhƣ An ninh lƣợng quốc gia Dƣới đây, số kết mà Việt Nam đạt đƣợc nhằm thực hố q trình tái cấu trúc ngành điện hƣớng tới mục tiêu chuyển dịch sang lƣới điện thông minh Tầm nhìn quy mơ quốc gia: Xây dựng chiến lƣợc phát triển lƣới điện thông minh đƣợc thể Theo đó, lƣới điện thơng minh Việt Nam đƣợc phát triển qua giai đoạn: Giai đoạn (2012-2016), Giai đoạn (2017-2022) Giai đoạn (sau 2022) Mục tiêu giai đoạn là: nâng cao hiệu vận hành hệ thống điện, xây dựng hệ thống văn quy phạm pháp luật, xây dựng quy định kỹ thuật, xây dựng triển khai chƣơng trình thí điểm, tun truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng Ngoài mục tiêu tiếp tục nâng cao hiệu vận hành hệ thống điện, xây dựng văn bản, quy phạm pháp luật, tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng giai đoạn tiến hành triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh nhƣ: phổ biến triển khai mở rộng AMI; tích hợp nguồn phân tán, NLTT; triển khai thí điểm nhà thơng minh Smart Home, thành phố thông minh Smart City Và giai đoạn 3, tiếp tục tiến hành xây dựng hạ tầng công nghệ thông tin - viễn thông cho lƣới phân phối; triển khai mở rộng ứng dụng lƣới điện thông minh nhƣ ứng dụng cho phép cân cung - cầu điện cấp độ ngƣời sử dụng; xây dựng văn quy phạm pháp luật cho phép triển khai ứng dụng lƣới điện thông minh sở hạ tầng cơng nghệ thơng tin đâ có Hiện trạng kết triển khai thực hoá trình chuyển dịch sang lƣới điện thơng minh Việt Nam: bên cạnh kết tích cực nhìn chung hoạt động Việt Nam nhiều tồn hạn chế Cụ thể nhƣ mục tiêu Đề án năm 2013, phải hồn chỉnh trang bị khai thác hệ thống SCADA hệ thống đo đếm tu xa cho toàn nhà máy điện lớn (Nhà máy có tổng cơng suất đặt 30MW) trạm biến áp từ 10kV trở lên Tuy nhiên, sau 10 năm sau có đề án, mục tiêu khơng đạt đƣợc Điều đó, cho thấy tính hiệu việc thực trình tái cấu ngành điện, đại hoá hệ thống điện để chuyển dịch sang lƣới điện thông minh Việt Nam chƣa cao 28 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam 4.3.2 Cơ sở hạ tầng kỹ thuật Hình 4.1 Hạ tầng đảm bảo cho IoT phát triển (Nguồn: Internet) Đây thử thách gặp phải việc triển khai lƣới điện thông minh cách rộng rãi Hạ tầng lƣới điện Việt Nam lỗi thời số khu vực khó khăn chƣa có điện, đặc biệt sở hạ tầng liệu, lƣới điện yêu cầu nhiều liệu để hoạt động bình thƣờng, bao gồm liệu mức sử dụng lƣợng, mơ hình thời tiết, tình trạng điện… Điều làm cho việc triển khai công nghệ lƣới điện thông minh yêu cầu sở hạ tầng đại trở nên khó khăn 4.3.3 Phân tích quản lý liệu Quản lý phân tích liệu vấn đề quan trọng lƣới điện thông minh Việc quản lý phân tích liệu hiệu điều cần thiết để tối ƣu hóa hiệu suất lƣới điện cho phép tích hợp nguồn lƣợng tái tạo Tuy nhiên, có số thách thức liên quan đến quản lý phân tích liệu lƣới điện thông minh Một vấn đề khối lƣợng liệu khổng lồ đƣợc tạo thiết bị lƣới điện thông minh Khối lƣợng liệu nhanh chóng trở nên tải chi phí lƣu trữ xử lý liệu cao Ngồi ra, liệu thiết bị lƣới điện thông minh tạo thƣờng đa dạng phức tạp nên khó tích hợp phân tích hiệu Chất lƣợng liệu vấn đề khác ảnh hƣởng đến độ xác độ tin cậy kết phân tích Dữ liệu lƣới điện thơng minh gặp phải nhiều vấn đề chất lƣợng, chẳng hạn nhƣ thiếu giá trị, giá trị ngoại lệ không quán Giải 29 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam vấn đề chất lƣợng quan trọng để đảm bảo kết phân tích xác đáng tin cậy 4.3.4 Vấn đề bảo mật Hình 4.2 Vấn đề bảo mật IoT (Nguồn: Internet) Vấn đề đảm bảo an toàn bảo mật liệu việc xây dựng hệ thống thông tin IoT thách thức không dễ dàng kỹ sƣ phát triển thiết kế hệ thống Với phát triển gia tăng số lƣợng thiết bị kết nối hệ thống IoT, ngày nhiều liệu đƣợc thu thập, nguy bảo mật hệ thống lƣới điện thông minh IoT tăng lên nhiều so với thiết bị IT thơng thƣờng Một số vấn đề bảo mật kể đến nhƣ: - Thiết bị IoT thƣờng đƣợc kết nối với internet, hacker cơng chiếm quyền kiểm sốt thiết bị Các thiết bị bị đánh cắp thơng tin lây nhiễm phần mềm độc hại - Dữ liệu từ thiết bị IoT đƣợc truyền qua mạng internet bị đánh cắp, nhiều liệu quan trọng bị rị rỉ dẫn đến nhiều thiệt hại khác - Các thiết bị IoT đƣợc sử dụng để truy cập vào hệ thống quan trọng nhƣ hệ thống điện, từ lây lan tác động đến tất thiết bị có liên kết với hệ thống 30 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam 4.4 Một số giải pháp giải thách thức phải đối mặt giai đoạn phát triển Để giải vấn đề bảo mật, ta cần sử dụng thiết bị IoT có tính bảo mật cao, sử dụng mật mạnh, mã hóa liệu chứng thực để đảm bảo ngƣời đƣợc ủy quyền truy cập điều khiển hệ thống, bên cạnh cần đào tạo nâng cao nhận thức bảo mật Nhân viên yếu tố quan trọng việc đảm bảo an toàn bảo mật cho hệ thống Vì vậy, biện pháp hiệu phải đào tạo nâng cao nhận thức bảo mật cho nhân viên để họ nhận biết phịng ngừa cơng mạng Đầu tƣ vào hạ tầng lƣới điện giúp cải thiện hệ thống lƣới điện có giải vấn đề thiếu điện khu vực khó khăn Tập trung vào phát triển hạ tầng liệu giúp tăng cƣờng khả thu thập xử lý liệu, giúp cho hệ thống lƣới điện thông minh hoạt động tốt Tăng cƣờng hợp tác đơn vị liên quan để giải vấn đề hạ tầng liệu, đơn vị liên quan nhƣ nhà cung cấp điện, công ty công nghệ nhà nghiên cứu cần phải hợp tác với để đƣa giải pháp hiệu tiết kiệm chi phí Nhóm giải pháp trƣớc mắt: - Xây dựng công cụ tảng để đẩy mạnh tƣơng tác với bên liên quan công chúng nhằm tuyên truyền, nâng cao nhận thức lƣới điện thông minh thu thập ý kiến phản hồi để bổ sung, điều chỉnh kịp thời cần (xây dựng Website lƣới điện thông minh Việt Nam); - Nhận diện bên liên quan lƣới điện thơng minh (Chính phủ, Hiệp hội nghề, Doanh nghiệp ) vai trị phát triển lƣới điện thơng minh Việt Nam Từ đó, bổ sung đại diện vào cấu Ban đạo phát triển lƣới điện thơng minh Việt Nam Có thể thấy thành phần Ban đạo phát triển lƣới điện thông minh Việt Nam có thành phần thuộc Cơ quan thuộc phủ, chƣa có thành phần khác cần có hình thành lƣới điện thơng minh, việc cần có thành phần liên quan Ban đạo phát triển lƣới điện thông minh giúp cho việc xây dựng phát triển lƣới điện thông minh cân đối phù hợp Ngoài ra, cần thiết phải xây dựng Đơn vị, quan chuyên trách để thúc đẩy chƣơng trình, hoạt động cho việc xây dựng chuyển dịch sang lƣới điện thông minh hiệu Việt Nam; - Nghiên cứu, đánh giá toàn diện lại trạng ngành điện hệ thống điện Việt Nam (kết hợp đánh giá ngoài) để làm sở điều chỉnh phát triển giải pháp hiệu cho Việt Nam; 31 Chương IV: Phương hướng phát triển hệ thống lưới điện thông minh Việt Nam - Ƣu tiên xây dựng chế sách phƣơng diện tài cho phát triển lƣới điện thông minh Việt Nam: nguồn ngân sách Chính phủ, tài huy động từ bên liên quan khác Đây đƣợc xem nguồn lực quan trọng để thúc đẩy hiệu việc phát triển mạng điện thông minh Việt Nam; - Xác định kiến trúc lƣới điện thông minh cho Việt Nam đẩy mạnh phát triển giải pháp để xây dựng tảng hạ tầng kỹ thuật cho việc chuyển dịch sang lƣới điện thông minh Việt Nam sở nghiên cứu kinh nghiệm nƣớc giới 32 PHẦN KẾT LUẬN Từ nội dung nhóm tác giả nêu tiểu luận, ta thấy rõ đƣợc lợi ích, nhƣ vai trị IoT việc giám sát kiểm sốt lƣới điện thơng minh IoT cung cấp giải pháp thông minh tự động hóa cho hệ thống điện, giúp cải thiện hiệu hoạt động giảm thiểu cố Việc sử dụng IoT giám sát lƣới điện thông minh mang lại nhiều lợi ích cho nhà cung cấp điện ngƣời tiêu dùng, giúp tiết kiệm chi phí sử dụng lƣợng cách thông minh Trong chƣơng I, ta tìm hiểu tổng quan IoT biết đƣợc quan trọng công nghệ việc cải thiện hệ thống thông minh Trong chƣơng II, ta nghiên cứu hệ thống lƣới điện thông minh nhận thấy việc ứng dụng IoT vào giám sát kiểm sốt lƣới điện thơng minh cần thiết Trong chƣơng III, ta sâu vào ứng dụng IoT vào giám sát lƣới điện thông minh thấy đƣợc giải pháp IoT giúp tăng hiệu hoạt động giảm thiểu cố xảy hệ thống điện Cuối cùng, chƣơng IV, ta nêu mục tiêu, lộ trình phát triển, thách thức phải đối mặt đề xuất số phƣơng hƣớng phát triển hệ thống lƣới điện thông minh Việt Nam nhằm tăng cƣờng tính ổn định hiệu cho hệ thống Với nghiên cứu đánh giá tiểu luận, ta kết luận việc ứng dụng IoT vào giám sát kiểm soát lƣới điện thơng minh cần thiết đem lại nhiều lợi ích cho xã hội mơi trƣờng Tuy nhiên, để đạt đƣợc hiệu cao nhất, cần có đồng phối hợp chặt chẽ đơn vị liên quan để xây dựng hệ thống lƣới điện thơng minh tồn diện bền vững 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] BKAII, Lưới điện thơng minh smart gird gì? Khái niệm, chức năng, đặc tính lợi ích mang lại Truy cập từ: https://bkaii.com.vn/tin-tuc/908-luoi-dien-thong-minh-smart-gird-la-gi-khai-niem-chucnang-dac-tinh-va-loi-ich-mang-lai [2] Chinju Paul & Amal Ganesh & C Sunitha (2018), An overview of IoT based smart homes Truy cập từ: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8398858/authors [3] PGS Lê Văn Doanh & Ks Nguyễn Thị Nguyệt (24/05/2020), Hệ thống điện thông minh Smart Grid Truy cập từ: https://vnautomate.net/he-thong-dien-thong-minh-smart-grid.html [4] How IoT Enables the Smart Grid - Applications, Benefits, and Use Cases Truy cập từ: https://www.particle.io/iot-guides-and-resources/iot-smart-grid-applications-benefits-anduse-cases/ [5] ThS Nguyễn Phƣơng Nam (25/01/2021), Những thách thức an tồn thơng tin hệ thống IoT số đề xuất giải pháp bảo mật Truy cập từ: https://tapchicongthuong.vn/bai-viet/nhung-thach-thuc-trong-an-toan-thong-tin-he-thongiot-va-mot-so-de-xuat-giai-phap-bao-mat-78403.htm [6] Marco Stracuzzi (15/10/2021), Building the Smart Grid: IOT Energy Management Systems Truy cập từ: https://www.telit.com/blog/iot-smart-grid-benefits/ [7] ThS Nguyễn Thị Minh Phƣợng, Nghiên cứu ứng dụng Internet of Things tạo lập, quản lý tài nguyên số Truy cập từ: https://nlv.gov.vn/nghiep-vu-thu-vien/nghien-cuu-ung-dung-internet-of-things-trong-tao-lapquan-ly-tai-nguyen-so.html [8] Tập đoàn điện lực Việt Nam (31/08/2011), Hệ thống điện thông minh Truy cập từ: https://tietkiemnangluong.evn.com.vn/d6/news/He-thong-dien-thong-minh 124-1431190.aspx [9] Thủ tƣớng Chính phủ (08/11/2012), Phê duyệt đề án phát triển Lưới điện Thông Minh Việt Nam Truy cập từ: https://vanban.chinhphu.vn/default.aspx?pageid=27160&docid=164399 [10] What is Wearable Truy cập từ: https://www.arimetrics.com/en/digital-glossary/wearable [11] Vai trị IoT lưới điện thơng minh Truy cập từ: https://www.tmhpp.com.vn/d4/news/Vai-tro-cua-IoT-trong-luoi-dien-thong-minh-13284.aspx 34