bài 1 lưới điện thông minh những khác biệt giữa lưới điện thông minh và lưới điện truyền thống

Bài 1: Lưới điện thông minh – những khác biệt giữa lưới điện thông minh và lưới điện truyền thống1 kháiniệm.Hệ sinh thái lưới điện thông minh-Lưới điện thông minh Smart Grid là hệ thống

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN

-Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS DƯƠNG MINH QUÂN

Bài 1: Lưới điện thông minh – những khác biệt giữa lưới điện thông minh và lưới điện truyền thống

1 kháiniệm.

Hệ sinh thái lưới điện thông minh

-Lưới điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống điện lực hiện đại sử dụng công nghệthông tin vàtruyền thống để tối ưu hóa việc sản xuất, phân phối và tiêu thụ nănglượng

-Lưới điện truyền thống là một hệ thống phức tạp của cơ sở hạ tầng điện lực đượcxâydựng để truyền tải và phân phối năng lượng điện từ nguồn sản xuất đến ngườitiêu dùngcuối cùng.

2 Sự khác biệt chính của lưới điện thông minh với lưới điện truyền thống A/ Lưới điện truyền thống.

• Công nghệ và tính thông minh: Phụ thuộc chủ yếu vào cơ sở hạ tầng truyền thốngvới hệ thống điều khiển thủ công và không tích hợp nhiều công nghệ số.

• Quản lý năng lượng phân tán: Thường khó tích hợp năng lượng phân tán và đòi hỏisự can thiệp lớn hơn từ hệ thống truyền thống.

• Quản lý tải và đáp ứng: Thường cần sự can thiệp thủ công hơn để quản lý tải.• Tương tác với người tiêu dùng: Thông tin thường ít chi tiết và không tương tác

nhiều với người tiêu dùng.

• Đo lường và kiểm soát: Dựa nhiều vào các thiết bị đo lường truyền thống.

• Phản ứng nhanh chóng và điều chỉnh: Thường cần thời gian và sự can thiệp thủcôngnhiều hơn để điều chỉnh.

• An toàn và bảo mật: Cũng quan tâm đến an toàn và bảo mật, nhưng thường ít linhhoạt hơn về cách tiếp cận và quản lý rủi ro.

B Lưới điện thông minh.

• Công nghệ và tính thông minh: Sử dụng công nghệ thông tin và truyềnthôngđể thu thập dữ liệu, kiểm soát mạng lưới và tối ưu hóa quản lý nănglượng Có sự tích hợp của cảm biến, hệ thống đo lường, và kỹ thuật điềukhiển tự động.

• Quản lý năng lượng phân tán: Tích hợp nguồn năng lượng phân tán từnguồn tái tạo và hệ thống lưu trữ, có khả năng quản lý và tích hợp nguồnnăng lượng từ các nguồn phân tán.

• Quản lý tải và đáp ứng: Có khả năng quản lý tải linh hoạt, tối ưu hóa việcsử dụng và đáp ứng nhanh chóng theo biến động của nhu cầu.

• Tương tác với người tiêu dùng: Cung cấp thông tin chi tiết và tương tácvới người tiêu dùng, giúp họ tham gia vào quản lý năng lượng và giảm tiêuthụ không cần thiết.

• Đo lường và kiểm soát: Có khả năng đo lường và kiểm soát từ xa, sửdụng cảm biến và hệ thống đo lường thông minh.

• Phản ứng nhanh chóng và điều chỉnh: Có khả năng phản ứng nhanhchóngđối với biến động năng lượng và điều chỉnh sản xuất theo nhu cầu.• An toàn và bảo mật: Đặt nhiều tâm huyết vào an toàn và bảo mật thông

tin,giảm nguy cơ các vấn đề liên quan đến an ninh mạng và vận hành.

3 So sánh

Những khác biệt này định hình sự tiến bộ và hiệu suất cao hơn của lưới điệnthông minh sovới lưới điện truyền thống, đặc biệt là trong bối cảnh ngànhcôngnghiệp năng lượng đang ngày càng chuyển đổi và tích hợp các côngnghệ mới.

Lưới điên thông minhLưới điện truyền thống

Sử dụng công nghệ thông tin và

truyền thông để tạo ra một hệ thống mạng lưới linhhoạt và có khả năng tương tác Các cảm biến vàthiết bị đo lường được tích hợp để cung cấp thông tinchitiết về tình trạng của hệ thống.

Thường sử dụng công nghệ cũ hơn

và không tíchhợp thông tin, dẫn đến khả năng giámsát vàquản lý thấp hơn so với lưới điện thông minh.

Cókhả năng tương tác hai chiều

giữa hệ thống và người tiêu dùng Cung cấp phảnhồi liên tục về tình trạng của mạng lưới để quản lývà duy trìhiệu suất cao.

Thường chỉ hỗ trợ tương tácmột

chiều từ trạm phân phối đến người tiêu dùng và ít cóthông tinphản hồi.

Cókhả năng quản lý năng lượng

hiệu quả hơn thông qua theo dõi và điều chỉnh sảnxuất và tiêu thụ năng lượng theo nhu cầu thực tế.

Thường khó khăn hơn trong việc

quản lý năng lượng, đặc biệt là trong điều kiện tăngcường sử dụng năng lượng tái tạo.

Đặt nhiều tập trung vào an toàn và

bảo mật thông tin, do đó, yêu cầu các biện pháp bảo mật cao hơn.

Thường ít phức tạp về mặt công

nghệ và do đó ít đòi hỏi về an toàn và bảo mật so với lưới thông minh.

3Kết luận.

Nhìn chung,lưới điện thông minh mang lại tính linh hoạtvàkhả năng quản lý cao hơn so với lưới điện truyềnthống, đặc biệt là trong bối cảnh nguồn năng lượngphức tạp và biến động ngày nay.

BÀI 2 NÂNG CAO TÍNH LINH HOẠT CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

Để nâng cao tính linh hoạt và khả năng điều khiển của nhà máy điện, bạn có thể thực hiện một số biện pháp sau đây:

1 Tích Hợp Công Nghệ Thông Minh:

• Sử dụng các hệ thống giám sát và điều khiển tự động thông minhđể theo dõi các thông số quan trọng như áp suất, nhiệt độ, dòngđiện, và các tham số khác.

• Áp dụng các giải pháp IoT (Internet of Things) và cảm biến đểthuthập dữ liệu từ các phần của nhà máy và chuyển thông tinnàyvề các hệ thống quản lý.

2Hệ Thống SCADA (Supervisory Control and DataAcquisition):

• Đầu tiên, triển khai hệ thống SCADA để tự động hóa quá trình giám sát và điều khiển tại nhà máy điện.

• SCADA cung cấp khả năng theo dõi trực tiếp và kiểm soát từ xa qua giao diện người dùng.

1 Tối Ưu Hóa Quá Trình Sản Xuất:

• Sử dụng các phần mềm và thuật toán tối ưu hóa để đảm bảorằng nhà máy hoạt động ở mức hiệu suất tối đa trong các điềukiện khác nhau.

• Cập nhật và nâng cấp hệ thống kiểm soát để tối ưu hóa việc sửdụng nhiên liệu và tối thiểu hóa mức độ ô nhiễm.2.

Tích Hợp Năng Lượng Tái Tạo:

• Nếu có thể, tích hợp nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, gió, hoặc năng lượng thủy điện vào hệ thống của nhà máy.

• Sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng để duy trì tính ổn định khi có biến động trong nguồn cung cấp năng lượng tái tạo.

Hệ Thống Dự Báo và Điều Khiển Dựa Trên Dự Báo:

• Sử dụng các hệ thống dự báo để dự đoán nhu cầu năng lượng và điều chỉnh sản xuất tương ứng.

• Kết hợp hệ thống dự báo với hệ thống điều khiển để tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng.

4 Hệ Thống Học Máy và Trí Tuệ Nhân Tạo:

•Tích hợp hệ thống học máy để học từ dữ liệu quá khứ và cải thiện khả năng dự đoán và điều khiển trong tương lai.

•Sử dụng trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quy trình và điều khiển tự động một cách linh hoạthơn.

5.Đào Tạo và Phát triển Kỹ Năng Nhân Sự:

•Đảm bảo đội ngũ nhân sự được đào tạo đầy đủ về sử dụng và quản lý các hệ thống mới.

•Khuyến khích sự sáng tạo và thúc đẩy việc nắm bắt và áp dụng các công nghệ mới để nâng cao khả năngđiều khiển của nhà máy.

BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNGĐIỆN NHỜ CÁC CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT SỐ

Côngnghệ kỹ thuật số đã đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và tự động hóa hệ thống điện.

Dưới đây là một số công nghệ kỹ thuật số phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực này

HỆ THỐNG SCADA

Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): SCADA chophép giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị và quá trình trong hệ thốngđiện.

Điều khiển và giám sát được thực hiện thông qua giao diện người dùng, giúptăng cường sự linh hoạt và hiệu suất của hệ thống.

Mọi hệ thống SCADA đều có bốn thành phần chính sau:

HỆ THỐNG SCADA

Với cơ chế hoạt động trên, một hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanhnghiệp thu thập, quản lý dữ liệu, tương tác và kiểm soát hoạt động của cácloại máy móc, thiết bị như van, máy bơm hay các động cơ, cũng như lưu trữmọi thông tin vào tệp tin máy chủ Nhờ tính năng ưu việt, hệ thống SCADAđã và đang được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp hiện đại nhưnăng lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước và rác thải, v.v với mộtsố ưu thế nổi bật như:

•Nâng caonăng suất: nhờ quá trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà

quản lý có thể dùng các thông tin này để gia tăng hiệu quả sản xuất và cảitiến kỹ thuật.

•Giao diện quá trình hoạt động: bao gồm các cảm

biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi và các cơ cấu chấp hành.

•Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là các khối

thiết bị đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal

Units) hoặc các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành.

•Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền

thông côngnghiệp, các thiết bị viễn thông và cácthiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyềndữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máychủ.

•Hệ thống điều khiển giám sát: gồm các phần

mềm và giao diện người-máy HMI (HumanMachine Interface).

HỆ THỐNG SCADA

•Cải thiện chất lượng sản phẩm: cũng thông qua

việc phân tích các hoạt động, nhà quản lý có thể

trìnhsản xuất.

•Giảm chi phí vận hành và bảo trì: khi một hệ

giám sát cácthiết bị hiện trường được đặt ở các vị

chitrả cho các chuyến đi kiểm tra, bảo trì ở xa, thếnên, chi phíbảo trì cũng sẽ được giảm bớt.

•Bảo toàn vốn đầu tư: khi các chủ nhà máy đầu tư

chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mô sản xuất, nhờđó giúp loại bỏ các hao hụt theo thời gian

PLC (Programmable Logic Controller)

PLC làmột máy tính công nghiệp có khả năng xử lývàđiều khiển các tín hiệu điện Được lập trình đểthực hiện các chức năng cụ thể, PLC thường đượcsử dụng để tự động hóa các quá trình và hệ thốngđiện

Bộ điều khiển logic (Logic Controllers)

Bộ điều khiển logic (Logic Controllers): Các bộ điềukhiển logic nhỏ gọn và dễ sử dụng có thể được sửdụng để thực hiện các chức năng đơn giản trong hệthống điện Chúng thường được lập trình bằng ngônngữ logic hoặc các công cụ lập trình đồ họa - Mạngtruyền thông: Các mạng truyền thông như Ethernet,Fieldbus và Modbusđược sử dụng để kết nối cácthiết bị trong hệ thống điện Điều này cho phép việctruyền thông và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị vàhệ thống khác nhau, giúp quản lý và kiểm soát tốthơn

Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed ControlSystem - DCS): DCS làmột hệ thống điều khiển tựđộng cho phép quản lý và kiểm soát các quá trìnhcôngnghiệp phức tạp Nó hoạt động dựa trên việcphânphối các chức năng điều khiển vào các moduleriênglẻ, cho phép quá trình truyền thông và giám sátlinhhoạt hơn

1.Điều Khiển Kỹ Thuật Số Là Gì?

Điều kiện kỹ thuật số" (digital signal) thường được sử dụng trong lĩnh vực điện tử và xử lý tín hiệuđể mô tả một tín hiệu mà giá trị của nó được biểu diễn bằng cách sử dụng các giá trị rời rạc hoặc sốhọc (thường là bít và byte) thay vì giá trị liên tục.

Một tín hiệu điều kiện kỹ thuật số có thể có giá trị ở một tập hợp cố định các giá trị rời rạc Nóthường được biểu diễn bằng các dạng như 0 và 1 trong hệ thống nhị phân Tín hiệu này thích hợpđể xử lý bằng các thiết bị kỹ thuật số như vi xử lý, FPGA (Field-Programmable Gate Array), hay cácchipxử lý tín hiệu kỹ thuật số.

Sovới tín hiệu liên tục (analog signal) mà giá trị của nó thay đổi liên tục theo thời gian, tín hiệu điềukiện kỹ thuật số thường dễ xử lý hơn và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu Nó cũng cho phép sử dụng nhiềukỹ thuật xử lý số học, như lọc số hay mã hóa.

Tínhiệu điều kiện kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng như viễn thông, xử lýảnh, âm thanh số, truyền thông, và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Điều khiển và tự động hóa hệ thống điện thông qua các công nghệ kỹ thuật số là một lĩnh vực quantrọng trong ngành điện và tự động hóa Các công nghệ này giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm thiểu rủi rovàtăng tính linh hoạt của hệ thống Dưới đây là một số công nghệ chính được sử dụng trong điều khiểnvàtự động hóa hệ thống điện:

2.PLC (Programmable Logic Controller -Bộ điều khiển logic có thể lập trình):PLC làmột thiết bị kỹ thuật số được sử dụng để điều khiển và tự động hóacác quy trình trong côngnghiệp Nó có thể lập trình để thực hiện các chứcnăng điều khiển cụ thể dựa trên dữ liệu đầu vào từ cảm biến và đầu ra điềukhiển các thiết bị khác nhau.

3.SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition -Hệ thống giám sát vàthuthập dữ liệu): SCADA là một hệ thống giám sát và điều khiển được sửdụng để theo dõi và quản lý các thiết bị và quy trình công nghiệp từ xa Nógiúpquản lý hệ thống điện từ xa thông qua giao diện đồ họa, theo dõi dữliệu thời gian thực và cảnh báo khi có sự cố.

4.Hệ thống Điều khiển phân tán (DCS - Distributed Control System): DCS làhệ thống mà nhiều bộ điều khiển phân tán được kết nối với nhau thông quamạng, giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và giám sát.

5.IoT (Internet of Things): Kết nối các thiết bị thông qua Internet cho phéptheo dõi vàđiều khiển từ xa Các cảm biến thông minh và thiết bị kết nối cóthể gửi dữ liệu về hệ thống để phân tích và thực hiện các quyết định tự động.6.Machine Learning và AI (Trítuệ nhân tạo): Sử dụng các thuật toán máyhọc và trí tuệ nhân tạo giúp dự đoán và thích ứng với các biến động tronghệ thống điện Điều này có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nănglượng.

7.Côngnghệ Blockchain: Được sử dụng để cải thiện tính bảo mật và minhbạch trong giao dịch và quản lý năng lượng.

Bằng cách tích hợp những công nghệ này, hệ thống điều khiển và tự độnghóa cóthể trở nên linh hoạt hơn, dễ quản lý hơn và có khả năng đưa ra cácquyết định thông minh để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

Bài 4

LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

AMI (ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE)

Design by nguyengiabao.work@gmail.com

1 Giới thiệu về AMI2 AMI là gì?

3 Tại sao nên triển khai AMI?4 Vấn đề của AMI

Mục lục

I Giới thiệu lưới điện thông minh AMI

Theo dõi cung cầu điện cho người sử dụng

Cho phép người dùng sử dụng nhiều năng lượng hơn khi chi phí thấp hơn và sửdụng ít năng lượng hơn khi chi phí cao hơn

Lưới mức truyền tải cho phép các tiện ích hoạt động hiệu quả hơnGiao diện giữa tiện ích và khách hàng

Công nghệ triển khai lưới điện thông minh

- Trực quan hóa các nguồn năng lượng một cách linh hoạttrên Trái đất (“VERDE”)

Smart Metering ( Côngtơ điện thông minh )

-Tổ hợp các công nghệ liên quan đến đo lường được cấu hình một cách có hệ thống để hỗ trợ các mức giá phức tạp

-Đồng hồ truyền thống được đọc thủ công hàng tháng; đồng hồ thông minh là đồng hồ đo khoảng cách - Cho phép đo mức sử dụng trong khoảng thời gian ngắn hơn nhiều

- -Đo lường chính xác hơn mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao hơn

- -Sự phổ biến gần như tăng gấp ba lần từ năm 2006 đến năm 2008, lên tới 19 triệu đồng hồ thông minh

Hạ tầng đo lường điện thông minh

Bao gồm:

Đồng hồ thông minh tại vị trí của người tiêu dùng

-Mạng truyền thông cố định giữa người tiêu dùng và nhà cung cấp dịch vụ

-Hệ thống quản lý và tiếp nhận dữ liệu cung cấp thông tin cho nhà cung cấp dịch vụ (hệ thống quản lý dữ liệu công tơ hoặc “MDMS”)

MDMS: ứng dụng phần mềm nhận và lưu trữ dữ liệu đồng hồ và thực hiện các chức năng khác

II ĐỊNH NGHĨA AMI

-Hệ thống mạng cố định

-Có khả năng hỗ trợ tỷ lệ phức tạp

Chức năng của AMI:

• Cho phép luồng thông tin hai chiều giữa ngườitiêu dùng và tiện ích

• Cho phép tăng cường đáp ứng nhu cầu

• Cho phép nhà cung cấp dịch vụ kiểm soát việc sử dụng điện của người tiêu dùng (kiểm soát tải)• Tạo điều kiện triển khai Lưới điện thông minh và

tạo phân tán

Triển khai mạng AMI:

-Tần số vô tuyến cố định (RF)

-Truyền thông đường dây điện (PLC)

-Băng thông rộng qua đường dây điện (BPL)-Mạng công cộng

-Ví dụ: điện thoại cố định, di động, nhắn tin, v.v.

Sự lựa chọn được quyết định bởi- Lợi ích về tiện ích

- Số lượng khách hàng sẽ tận dụng chính sách giá linh động

- Ba cái đầu tiên là phổ biến nhất

Tốc độ dữ liệu

• Băng thông thấp• Mạng lưới

• Thông tin liên lạc từ mỗi đồng hồ sẽ truyền qua một số đồng hồ khác trên đường tới MDMS

• Kết nối mạng băng thông rộng đầy đủ

• Băng thông nhiều hơn tương đương với chi phí cao hơn

• Nhưng cũng có nhiều khả năng hơn

• Cho phép các nguồn giá trị không lường trước được

III TẠI SAO NÊN TRIỂN KHAI AMI

Tối ưu hóa công tác quản lýChi phí vận hành lưới điện Đa dạng các nguồn phát điệnNâng cao hiệu quả sử dụng điện Đảm bảo chất lượng điện năng

Thêm nhiều dịch vụ cho khách hàng