Phân tích, đánh giá các giải pháp truyền thông trong việc tự động hóa lưới điện hạ áp - áp dụng trạm biến áp Dịch Vọng 22

Bài viết tập trung phân tích các giải pháp truyền thông áp dụng cho ngành điện nói chung và từ đó đề xuất giải pháp truyền thông cho lưới điện phân phối theo hướng thông minh, tự động hóa. Với các yêu cầu tự động hóa, từng bước tiến tới lưới điện thông minh của lưới điện thực tế Dịch Vọng 22, các hệ thống truyền thông khác nhau được đề cập một cách chi tiết và cuối cùng áp dụng cho lưới điện được lựa chọn.

SCIENCE TECHNOLOGY PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN THƠNG TRONG VIỆC TỰ ĐỘNG HĨA LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP - ÁP DỤNG TRẠM BIẾN ÁP DỊCH VỌNG 22 ANALYSIS, EVALUATION FOR COMMUNICATION SOLUTION IN LOW VOLTAGE NETWORK APPLICATION IN SUBTATION DICH VONG 22 Nguyễn Nhất Tùng TÓM TẮT Lưới điện hạ áp phát triển theo xu hướng lưới điện thơng minh cần phải thỏa mãn tiêu chí công nhận rộng rãi Việt Nam giới Để đạt điều này, lưới điện phân phối cụ thể hóa ba mặt: thiết bị đo lường/điều khiển; hệ thống truyền thông trung tâm điều độ với phần mềm thuật toán điều khiển thông minh lưới điện Bài báo tập trung phân tích giải pháp truyền thơng áp dụng cho ngành điện nói chung từ đề xuất giải pháp truyền thông cho lưới điện phân phối theo hướng thông minh, tự động hóa Với yêu cầu tự động hóa, bước tiến tới lưới điện thơng minh lưới điện thực tế Dịch Vọng 22, hệ thống truyền thông khác đề cập cách chi tiết cuối áp dụng cho lưới điện lựa chọn Tất điều nhằm cho hệ thống truyền thông đạt tiêu chuẩn cho lưới điện đại áp dụng cho Việt Nam Từ khóa: Truyền thơng, trạm biến áp, lưới điện thơng minh ABSTRACT The road of development for power grid, convergent in low voltage lever, must be in accordance with the criteria widely recognized in Vietnam as well as in the world For that, the Smart grid for the distribution lever network has been concretized in three aspects: measuring device / controller; communication system, and Operation Center with the software and algorithms using for this network Article refers focus to communication problems, apply to electricity distribution networks, towards intelligent In the first part, the requirements of the grid Dich Vong 22 towards smart development are studied and discussed The second part, the different communication systems to be studied in detail and finally applied to the selected grid All of this is aimed for system communications standards for smart grid and applied to Vietnam Keywords: Communication, subtation, Smart grid Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện lực Email: tungnn@epu.edu.vn Ngày nhận bài: 01/10/2018 Ngày nhận sửa sau phản biện: 20/12/2018 Ngày chấp nhận đăng: 25/02/2019 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lưới điện phân phối Việt Nam xu hướng phát triển Trong xu phát triển công nghiệp 4.0 đặt ngành điện, 03 yếu tố tảng cho phát triển xác định liên quan đến công nghệ thơng tin là: Big Data, trí tuệ nhân tạo điện toán đám mây; yếu tố thứ liên quan đến ngành điện áp dụng tự động hóa ngành điện Cách mạng công nghiệp 4.0 đời quy luật tất yếu phát triển chung nhân loại, có điều phát triển nhanh nhiều quốc gia chưa thể thích ứng Mặt khác, lưới điện Việt Nam, đặc biệt lưới điện phân phối, chưa có nhiều thay đổi Với công nghệ sử dụng năm 70, hệ thống attomat, dao cách ly thông thường, công tơ điện dạng hay dạng điện tử đơn giản,…, lưới điện phân phối Việt Nam gặp nhiều khó khăn nhằm bắt kịp xu giới Trong hồn cảnh đó, với đời công nghệ sản xuất điện tiên tiến, với vấn đề thiếu điện, ăn cắp điện nhu cầu sử dụng điện cao, dẫn tới yêu cầu mạng lưới điện đại, đáp ứng yêu cầu hộ tiêu thụ Các yêu cầu cho phát triển đặt việc tăng cường độ tin cậy, hiệu suất độ an toàn cho lưới điện; cho phép việc phân tán việc sản xuất điện để hộ tiêu thụ vừa khách hàng, vừa nhà cung cấp,…, lưới điện gọi lưới điện thơng minh[15] Đứng trước nhân tố đòi hỏi khách quan kể trên, việc xác định mơ hình có khả áp dụng cho lưới phân phối hạ áp Việt Nam, đáp ứng xu phát triển, cần quan tâm đặc biệt nghiên cứu Xu hướng phần giải thông qua dự án nghiên cứu khoa học cấp nhà nước Nghiên cứu ứng dụng giải pháp hợp lý áp dụng cho lưới điện phân phối Việt Nam đạt chuẩn lưới điện thơng minh”, mã số KC.05.12/11-15 1.2 Mơ hình lưới điện phân phối theo hướng đại, thông minh Các nghiên cứu kiến trúc/mơ hình cho lưới điện thơng minh hạ áp, dựa quản lý kết hợp phân chia thành 04 tầng với mức độ từ thấp đến cao, hình 1, [8] Theo đó, tầng thấp tầng quản lý vật lý phần tử điện lưới điện; tầng thứ hai thiết lập giao thức Số 50.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ truyền thơng chế truyền thông phần tử đảm bảo chúng liên kết với thống điều khiển Khi hệ thống đo lường truyền thông từ xa thiết lập thông suốt, tầng thứ (tầng thơng tin - information layer) có chức thiết lập sở liệu xây dựng phần tử tin học (object information), mơ hình hóa tham chiếu cho thiết bị hay nhóm thiết bị cần điều khiển giám sát Thông qua sở liệu mơ hình tin học, thuật tốn điều khiển thơng minh, chiến lược điều khiển tối ưu giám sát từ xa thực xác Ở tầng cao - tầng chức năng, chương trình quản lý nhu cầu phụ tải điện kết hợp với dịch vụ cho phép tương tác qua lại hai chiều nhà cung cấp điện phụ tải điện thực Ở chức quản lý độc lập dịch vụ độc lập, cho phép tham gia tích cực hộ dùng điện vào vấn đề quản lý đem lại hiệu sử dụng cho lưới điện phân phối thơng minh Hình Mơ hình kiến trúc lưới điện thơng minh Trong phạm vi nghiên cứu báo, xây dựng mô hình mẫu áp dụng lưới điện hạ theo hướng mở, thông minh, giải pháp đề xuất dừng lại tầng thứ phát triển số cơng cụ tầng thứ mơ hình nêu PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG CHO LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH TRẠM BIẾN ÁP DỊCH VỌNG 22 2.1 Trạm biến áp Dịch Vọng 22 Trạm biến áp (TBA) Dịch Vọng 22, 1000kVA, điện áp 22/0,4 kV với cấu trúc lưới điện phân phối Việt Nam Phía hạ áp bao gồm Aptomat tổng Aptomat đầu lộ đường dây khơng có điều khiển từ xa, thao tác tay Khi cố điểm lưới dẫn đến điện diện rộng Việc khôi phục để có điện trở lại nhân viện đến tận TBA thao tác, thời gian điện bị kéo dài Tổng số phụ tải 150 hòm cơng tơ, 500 cơng tơ, với bán kính cấp điện 700m [8] Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 50.2019 2.2 Phân tích giải pháp truyền thơng dùng lưới điện phân phối thơng minh Về bản, có hai mức thông tin cần thiết cho hệ thống lưới điện phát triển theo hướng đại, thơng minh, là: (I) dòng thơng tin từ cảm biến thiết bị điện tới thiết bị đo thông minh thông tin thiết bị đo thông minh (II) đường liệu back-haul công ty điện Các dòng liệu loại (I) thực thông qua công nghệ PLC công nghệ không dây như: ZigBee, 6LoWPAN, Z-wave ; đó, cơng nghệ di động Internet thường sử dụng cho luồng thông tin loại thứ hai Nội dung báo nhằm phân tích ưu nhược điểm xác định phạm vi ứng dụng giải pháp truyền thơng khác nhau, với tính khả thi áp dụng cho lưới điện phân phối 2.2.1 Truyền thơng có dây a) Sử dụng tải ba (PLC - Power Line Communication) Hình Mơ hình ARM sử dụng cơng nghệ PLC Hệ thống truyền thông PLC thường sử dụng kèm với hệ đo đếm từ xa (ARM) Truyền thơng PLC, hình 2, sử dụng hệ thống dây dẫn điện có sẵn để truyền liệu theo thời gian thực khách hàng với thiết bị thu thập xử lý liệu trung tâm Đây hệ thống Module linh hoạt, đầu tư ban đầu khơng cao, q trình lắp đặt dễ dàng nhanh chóng Thơng thường PLC dùng để truyền thơng tin khoảng cách trung (từ 20 - 100 km) khoảng cách dài (100 - 500 km) [1] Cơng nghệ PLC nhóm lại thành nhóm: PLC băng siêu hẹp (UNB-PLC), PLC băng hẹp (NB-PLC), PLC băng rộng (BB-PLC) [4]  PLC băng siêu hẹp (UNB-PLC): hoạt động dải tần số siêu thấp ULF (0,3-3kHz) SLF (30-300Hz), với tốc độ liệu thấp (~ 100bps) Đây loại hình truyền thơng cự ly lên tới 150 km, thích hợp cho ứng dụng với liệu trao đổi ít, gọn nhẹ  PLC băng hẹp: hoạt động dải tần số VLF/LF/MF (3-500kHz) với cơng nghệ sóng có tốc độ truyền thấp cơng nghệ đa sóng có tốc độ truyền cao (500kbps) Tuy nhiên, hệ thống có hạn chế tiêu chuẩn truyền SCIENCE TECHNOLOGY thơng, không đồng với chuẩn truyền thông thường dùng ngành điện [4]  PLC băng rộng (BB-PLC): hoạt động dải tần HF/VHF (1,8-250MHz) có tốc độ vật lý từ nhiều Mbps đến vài trăm Mbps Đây cơng nghệ thích hợp cho liên kết cho Smart Home Về mặt thiết bị hệ thống PLC, áp dụng cho lưới điện, bao gồm thiết bị sau: + Bộ tập trung liệu (CONCENTRATOR): thiết bị tập trung lắp đặt lưới điện hạ ứng với trạm Thiết bị thu thập xử lý liệu tối đa cho 1250 công tơ + Công tơ kĩ thuật số (ELECTRONIC METERS): công tơ số (bao gồm loại pha ba pha), thu thập số công tơ truyền số liệu qua đường dây tải điện + Thiết bị PLC: Điều chế sóng mang giải điều chế tín hiệu Truyền nhận liệu hai chiều Khi nhận lệnh đọc liệu công tơ từ tập trung Module PLC đọc liệu cơng tơ gửi liệu trở tập trung Đóng vai trò Master Slave truyền nhận liệu + Trung tâm xử lý tín hiệu (SERVER): nơi chứa phần mềm cần thiết cho q trình vận hành hệ thống Nó thu nhận liệu từ tập trung để sử dụng cho mục đích ngành điện Phần mềm máy chủ để thu thập liệu thường phần mềm SCADA thương mại như: Wonderware, Kepware, FIX Genesis Hiện nay, việc áp dụng loại hình cho lưới điện hạ Việt Nam nhiều trở ngại lưới điện hạ Việt Nam lạc hậu chưa tiêu chuẩn hóa Lắp đặt thiết bị đầu cuối thiết bị trung tâm nhiều khó khăn Đặc biệt cấu trúc lưới điện hạ thường nằm khu dân cư phức tạp, điều dẫn đến việc lựa chọn công nghệ PLC cần phải xem xét kỹ phạm vi lâu dài b) Sử dụng cáp truyền thông Truyền thơng sử dụng cáp riêng có ưu điểm so với mạng truyền thông cáp hữu tuyến PLC kể Ưu điểm kể đến đường dây thơng tin riêng, không phụ thuộc vào ảnh hưởng đối tượng cần điều khiển, lưới điện Với hình thức truyền thông này, phương thức truyền tin hay sử dụng mạng Modbus, Profibus hay mạng Ethernet công nghiệp Tiêu chuẩn truyền thông dùng ngành điện thường tiêu chuẩn IEC61850 Mạng Ethernet cơng nghiệp thích hợp cho việc tích hợp điều khiển trạm với phạm vi truyền tin khoảng 1000 m; mạng Profibus có cự ly truyền tin khoảng 1km [7] Về bản, giao thức truyền thơng sử dụng kiểu OSI, TCP/IP hay truy nhập Bus 2.2.2 Truyền thông không dây Bên cạnh giải pháp truyền thơng có dây (PLC cáp), công nghệ truyền thông không dây sử dụng rộng rãi để truyền liệu công tơ thông minh trạm giám sát công ty điện lực Tuy nhiên, chúng có số hạn chế tính chất đường truyền gây việc suy yếu tín hiệu, gặp vấn đề nhiễu giao thoa tần số Trên giới, quốc gia phát triển, có mạng viễn thông di động đại, hạn chế giải pháp truyền thông không dây ngành điện  Mạng ZigBee ZigBee có đặc điểm sử dụng lượng, tốc độ liệu, độ phức tạp chi phí triển khai tương đối thấp Nó cơng nghệ lý tưởng cho chiếu sáng thông minh, giám sát lượng, nhà thông minh đọc đồng hồ tự động, , hình ZigBee có cơng suất phát tối đa sóng vơ tuyến với phạm vi truyền khoảng 100 m với tốc độ liệu 250 Kb/s sử dụng điều chế OQPSK [3] Là giao thức tiêu chuẩn dựa chuẩn IEEE 802.15.4 [4] ZigBee coi lựa chọn tốt cho đo lường quản lý lượng lý tưởng cho việc triển khai quản lý lượng tòa nhà, công nghệ thông tin đơn giản, chắn, yêu cầu băng thơng thấp, chi phí triển khai thấp, băng tần hoạt động không cần giấy phép, dễ dàng thực triển khai [3, 5] Hình Các thiết bị mạng Zigbee [5] Tuy nhiên, ZigBee có số hạn chế triển khai thực tế khả xử lý thấp, kích thước nhớ nhỏ, yêu cầu trễ nhỏ, cự ly truyền tín hiệu ngắn Ngồi ra, bị ảnh hưởng nhiễu với ứng dụng khác mà chia sẻ môi trường truyền dẫn, sử dụng giải băng tần ISM (Industrial Scientific Medical - giải tần không cần giấy phép công nghiệp, khoa học y tế), mạng cục không dây (WLAN), WiFi, Bluetooth lò vi sóng [5]  Mạng hình lưới vơ tuyến (Wireless Mesh) Mạng hình lưới vơ tuyến mạng hình lưới linh hoạt bao gồm nhóm nút, nút tham gia vào nhóm nút hoạt động định tuyến độc lập Khi nút gặp cố, đặc tính tự phục hồi lưới cho phép tín hiệu thơng tin tìm định tuyến khác thông qua nút hoạt động Nhược điểm loại hình truyền thơng dung lượng mạng, Pha-ding nhiễu giao thoa coi thách thức hệ thống mạng hình lưới khơng dây  Truyền thơng qua mạng di động Các mạng di động có lựa chọn tốt cho truyền thông thiết bị đo thông minh Số 50.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ trạm giám sát nút xa Các công nghệ 2G, 2,5 G, 3G, 4G, WiMAX LTE công nghệ truyền thông di động có sử dụng cho việc triển khai hệ thống đo đạc thơng minh Ngồi ra, cơng nghệ GSM cung cấp tốc độ lên đến 14,4 Kbps, GPRS lên đến 170 Kbps hai hỗ trợ ứng dụng AMI (Advanced Metering Infrastructure: hạ tầng đo lường tiên tiến), Demand Response, Home Area Network (HAN - mạng nhà) Tuy nhiên, việc dịch vụ mạng di động chia sẻ thị trường khách hàng dẫn đến tắc nghẽn mạng giảm hiệu suất mạng tình khẩn cấp Đây hạn chế dẫn đến việc nhà cung cấp điện xây dựng mạng lưới truyền thông riêng họ Tại Việt Nam, mạng di động cải thiện đáng kể sở hạ tầng tình hình kể mang tính tương tự việc áp dụng điều khiển lưới điện chứa đựng nhiều rủi ro, nên sử dụng hạn chế số ứng dụng không cần yếu tố quản lý thời gian thực  Mạng truyền tin radio toán điều khiển lưới điện Ở đây, khó khăn đặt việc bảo mật đường truyền chống nhiễu đường truyền qua khu dân cư đông đúc hay chướng ngại vật Về bản, thiết bị truyền thơng khơng dây có sẵn thị trường hay thiết kế cách hoàn thiện Về bản, khối truyền thơng qua sóng radio bao gồm 03 phận, hình 4: (1) Ăng ten, (2) Khối truyền nhận tần số cao HF, (3) Mô đun điều khiển khối xử lý trung tâm Khối truyền nhận tần số cao modul radio hồn tồn lựa chọn IC có sẵn thị trường, hình Tuy nhiên, giải pháp truyền thơng radio thường lựa chọn để truyền tín hiệu ngành điện, khơng thích hợp khu vực đơng dân cư hay đồi núi có nhiều vật chắn Tổng kết so sánh giải pháp truyền thông thống kê bảng Bảng Các công nghệ truyền thông phạm vi ứng dụng Công nghệ Dải tần số Tốc độ liệu Vùng bao phủ Ứng dụng Hạn chế GSM 900 – 1800 Lên đến – 10 km MHz 14,4 Kpbs AMI, HAN Tốc độ liệu thấp GPRS 900 – 1800 Lên đến – 10 km MHz 170 kbps AMI, HAN Tốc độ liệu thấp 3G 1,92 – 1,98 GHz ; 2,11 – 2,17 GHz WiMax 2,5 GHz, 3,5 GHz, 5,8 GHz 384 Kpbs – – 10 km Mbps PLC – Mbps – km AMI, HAN Chi phí dải tần số cao Chưa phổ Lên đến 75 10 – 50 km AMI biến Mbps (LOS); – km (NLOS) ZigBee 868 – 915 250 Kbps 30 – 50 m AMI, HAN Tốc độ thấp, khoảng cách GHz ngắn 2,4 GHz Hình Cấu trúc linh kiện điển hình cho truyền nhận radio khơng dây Hình Các IC lựa chọn cho khối xử lý trung tâm, giao tiếp với PC lưu trữ hiển thị truyền thông radio: a) Vi điều khiển LM3S3749; b) IC giao tiếp Ethernet ENC28J60; c) IC giao tiếp RS-232 Max2323; d) Thẻ nhớ SD; e) LCD hiển thị Truyền thơng qua sóng radio phương pháp truyền thơng khơng dây áp dụng cho Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 50.2019 – 30 MHz AMI, Phát Môi trường lỗi truyền nhiều nhiễu 2.2.3 Truyền thông dùng internet Đối với việc sử dụng đường truyền thông tin internet, có 02 yêu cầu cho việc sử dụng hệ thống truyền thơng này, bao gồm có: (1) yêu cầu thiết bị; (2) hình thức, khả kết nối để đảm bảo liên kết HTĐ thơng minh bên ngồi qua Internet Hiện nay, với phát triển nhanh chóng hệ thống truyền thông internet, đặc biệt hệ thống cáp quang đường dây truyền tải điện, cho thấy tính khả thi cao việc áp dụng dịch vụ truyền thơng internet vào tự động hóa ngành điện Tuy nhiên, với quan điểm tại, việc sử dụng cáp quang cho TBA hạ nhiều bất cập Lý chủ đạo sở hạ tầng cáp quang cho lưới điện hạ chưa có Thêm vào đó, với lưới điện hạ thế, bán kính cấp điện đánh giá khiêm tốn, việc sử dụng dịch vụ làm cho kinh phí đầu tư tăng lên cao SCIENCE TECHNOLOGY Các yêu cầu thiết bị tín hiệu Các thiết bị lưới điện thơng minh kết nối với bên qua internet kỹ thuật, nghiên cứu gọi Internets of Things (IoTs) Các thiết bị IoTs mảng rộng lớn bao gồm tất loại thiết bị thông tin cảm ứng thiết bị nhận dạng tần số radio (RFID - Radio Frequency Identification), cảm biến hồng ngoại, hệ thống định vị toàn cầu (GPS), máy quét laser Internet Dựa Internet mạng liên kết, sử dụng thiết bị máy tính hệ thống phần mềm để xử lý thơng tin Chìa khóa kỹ thuật IoTs mạng lưới cảm biến, công nghệ thơng tin liên lạc khơng dây có dây qua internet Các IoTs mang nhiều ý nghĩa việc thu thập, cung cấp xử lý thông tin ứng dụng khu vực, chẳng hạn ứng dụng quân sự, môi trường giám sát, ứng dụng trung tâm thương mại người Các chuẩn kiến trúc thiết bị IoTs dụng giải pháp kết hợp mạng Profibus đường truyền RS485 với mạng Profibus đường truyền sử dụng cáp quang Hãng Siemens phát triển đầy đủ thiết bị phần cứng đáp ứng nhu cầu mạng ProfiBus DP Trong thiết bị để hỗ trợ kết nối mạng Profibus sử dụng cáp quang Siemens, bật thông dụng thiết bị OLMs (Optical Link Module) Với module OLMs, chiều dài tối đa đạt lên đến 15km, tốc độ truyền tối đa 12Mbps [8] Với giải pháp kể trên, hệ thống truyền thông đề suất bao gồm 03 phận sau, hình 7: a Bộ vi xử lý trung tâm PLC S7300 phân tích/xử lý gửi tín hiệu điều khiển b Hệ thống truyền thông Profibus - DP cho liên kết phần tử điều khiển phân tán lưới với với tủ điều khiển trung tâm, c Riêng mạng truyền thông tủ trung tâm, sử dụng PLC (Programable Logic Controller), với máy tính điều khiển, thực với chuẩn truyền thơng qua mạng MPI Hình Ba lớp trừu tượng hệ thống lưới điện thơng minh sử dụng internet Mơ hình phân cấp cho thiết bị IoTs chủ yếu bao gồm ba lớp bao gồm: lớp nhận thức IoTs, lớp truyền tải IoTs, lớp ứng dụng IoTs Tương ứng với thứ bậc mơ hình IoTs, lớp thiết bị đầu cuối lớp lĩnh vực mạng hệ thống điện thông minh tạo thành lớp nhận thức IoTs Lớp truyền thơng kết nối từ xa lưới hình thành nên lớp truyền tải IoTs Lớp hệ thống trạm chủ tương ứng với lớp ứng dụng IoTs lưới thông minh 2.3 Giải pháp truyền thông dùng lưới điện thơng minh TBA Dịch Vọng 22 2.3.1 Phân tích lựa chọn giải pháp Từ việc phân tích loại hình truyền thơng áp dụng lưới điện, áp dụng trường hợp lưới điện thuộc TBA Dịch Vọng 22, với cự ly truyền tín hiệu 1000m, khu thị đơng dân cư, việc áp dụng mạng lưới truyền tin sử dụng cáp truyền tin giải pháp hữu hiệu Phương thức truyền thơng tùy thuộc nhiều vào phạm vi hoạt động sản phẩm lựa chọn Trong trường hợp này, với thiết bị sẵn có lắp đặt lưới, phương thức truyền tin ProfiBus ưu tiên sử dụng, hình 7, [8] Trong trường hợp mở rộng quy mơ lưới điện thông minh cho nhiều TBA, việc bị giới hạn khoảng cách nút mạng giải thơng qua sử Hình Trạm biến áp Dịch Vọng 22 hệ thống điều khiển toàn lưới Như vậy, cấu hình truyền thơng hệ thống, thiết bị đo trường, công tơ điện tử PAC, kết nối vào mạng Profibus - DP thông qua card kết nối (PAC3200) Để tiến hành truyền tín hiệu xa, mạng truyền thơng cần trang bị module quản lý phân tán, 03 module ET200M đảm nhận Thiết bị ET200M có tác dụng Số 50.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nhận phát trung gian thiết bị trường với điều khiển trung tâm PLC S7300 Như vậy, 03 module này, đặt cạnh nhóm thiết bị trường kết nối qua Profibus - DP với trung tâm 2.3.2 Phân tích hiệu đem lại Với lắp đặt thiết bị đại lưới, bao gồm thiết bị điều khiển, giám sát, thiết bị quản lý, lưới điện TBA Dịch Vọng 22 đem lại hiệu kỹ thuật kinh tế Tính kinh tế: Tận dụng thiết bị trang bị từ trước xét đến khả kết nối với hệ thống trung tâm cho việc điều khiển từ xa Xét tỷ lệ phần thiết bị sở hạ tầng tính tốn phần lại, theo [4], lưới điện Dịch Vọng 22 tổng mức đầu tư tỷ đồng; đó, thiết bị sở hạ tầng đầu tư 404,307 triệu đồng, chiếm 37,04%, thiết bị điều khiển 687,101 triệu đồng, chiếm 62,96% Nếu mở rộng thông minh cho lưới nhiều phần vốn đầu tư tăng tập trung phần thiết bị sở hạ tầng, phần đầu tư điểu khiển bao gồm thiết bị điều khiển bổ sung, đường cáp truyền thông phần mềm tăng khơng nhiều Bảng Mức độ tự động hóa lưới điện hạ áp TBA Dịch Vọng 22 trước sau cải tạo Mức độ tự động hóa Đóng/cắt từ xa Trước cải tạo” Tại chỗ, tay Sau tạo Tại phòng điều khiển chỗ cải Giám sát điện Chuyển nguồn dự phòng San tải tự động Khơng Khơng Khơng Khơng Có Có Có Có Đo xa cung cấp Công ty Điện lực Cầu Giấy) Sau lắp đặt thiết bị, thực tế đo đạc thể bảng Từ đó, ta thấy độ tin cậy cung cấp điện lưới tăng lên đáng kể, hình Bảng Số liệu chiều dài, cường độ cố nhánh lưới tính tốn Nhánh l (km)  (lần/năm) Nhánh (km)  (lần/năm) 0,2 0,2 0,04 0,04 0,8 0,4 0,16 0,2 0,04 1.2 0,24 0,2 0,04 0,2 Độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Cầu Giấy Lưới điện cũ Lưới điện trang bị áp tô mát nhánh 1,37 0,001 3,4 0,45 0,0018 1,16 SAIFI Hệ thống mở: Cho phép có tùy chọn khác cách linh hoạt phân đoạn, đảm bảo triển khai cho yêu cầu cụ thể Hệ thống tuân thủ tiêu chuẩn thức, tiêu chuẩn IEC 61850, IEC 61968/61970, IEC 62351, IEC 60870 khơng thức sử dụng rộng rãi DNP, Modbus sẵn sàng làm tảng cho ứng dụng SmartGrid tương lai [10, ,14] Khả bảo dưỡng: Hỗ trợ bảo dưỡng chỗ thành phần, mà không cần hỗ trợ nhà cấp hàng công tác vận hành bảo dưỡng thường xun Tính bảo mật: Bảo mật thơng tin lưu trữ truyền phát quan trọng nhà cung cấp điện, đặc biệt mục đích tốn kiểm sốt lưới [6] Để tránh công mạng, chế bảo mật hiệu cần phát triển đồng thời phải đẩy mạnh nỗ lực tiêu chuẩn hóa an toàn lưới điện Sau thời gian giám sát tháng, hiệu thể rõ ràng tiêu độ tin cậy cung cấp điện (hình 8) mức độ đáp ứng tự động hóa lưới điện [8] Trong tính tốn, với giả thiết cường độ cố trung bình phần tử (nhánh) 0 = 0,2 (lần/km.năm) thời gian sửa chữa cố trung bình phần tử r = (giờ) (lấy theo số liệu Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 50.2019 SAIDI CAIDI CAIFI Hình Độ tin cậy cung lưới điện trước sau có áp tơ mát nhánh KẾT LUẬN Cấu trúc hệ thống truyền thông cho lưới điện hạ theo hướng đại, thông minh cần thiết lập dựa 03 yếu tố: môi trường truyền tin, thiết bị truyền thông giao thức truyền thông Đối với phạm vi áp dụng cho lưới điện hạ theo hướng thông minh, phân tích cho thấy kết luận quan trọng sau: - Tính khả thi cao truyền thông sử dụng đường truyền tin riêng thông qua cáp Các giải pháp không dây, sử dụng truyền thông mạng điện thoại di động, có khả áp dụng địa hình áp dụng, khoa học cơng nghệ giá thành nên chưa thật thích hợp - Việc sử dụng giao thức truyền thông Profibus DP sử dụng cho trường hợp lưới điện Dịch Vọng 22 thuận lợi cự ly đường truyền, dạng tín hiệu yêu cầu phù hợp với tính kinh tế nghiên cứu - Các thiết bị truyền thông cấp trường sử dụng thiết bị thông thường, PLC S7300, dễ sử dụng áp dụng nhiều cơng nghiệp Qua phân tích nêu hướng tới mở rộng triển khai lưới thơng minh hạ cho TBA có tính khả thi cao Cũng cần nhấn mạnh thêm muốn triển khai lưới điện SCIENCE TECHNOLOGY hạ đại theo hướng thơng minh thuận tiện nên phân tích, cân nhắc lựa chọn thống phần điều khiển phần mềm tương thích để có tính phổ cập cho toàn quốc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Hoà, Nguyễn Nhất Tùng, Đặng Tiến Trung, 2013 “Phân tích cách tiếp cận lưới thơng minh” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ lượng No62013 [2] Pham Van Hoa, Nguyen Quang Viet, Nguyen Nhat Tung, 2013 “Research the structure of the smart distribution transformer station and apply to DichVong22 station, CauGiay distric, Ha Noi” The third international scientific conference sustainable energy development, Ha Noi [3] L T Berger, A Schwager, & J J Escudero-Garzás, 2013 “Power Line Communications for Smart Grid Applications” J Electr Comput Eng., vol 2013, pp 1–16 [4] Galli, A Scaglione, and Z Wang, 2010 “For the Grid and Through the Grid: The Role of Power Line Communications in the Smart Grid” ArXiv10101973 Cs Math, Oct 2010 [5] Fujitsu Fujitsu Introduces, 802.15.4 ZigBee Wireless Kit : Fujitsu Singapore.” [Online] Available: http://www.fujitsu.com/sg/news/pr/ fmal_20070528.html [Accessed: 14-Dec-2013] [6] Q Yang, J A Barria, and T C Green, 2011 “Communication Infrastructures for Distributed Control of Power Distribution Networks” IEEE Trans Ind Inform., vol 7, no 2, pp 316–327 [7] Nguyễn Khắc Hải, 2014 “Nghiên cứu công tơ thông minh trạm không người trực” Luận văn cao học, Đại học Điện lực [8] Phạm Văn Hòa, Nguyễn Nhất Tùng, Báo cáo tổng hợp kết nghiên cứu khoa học đề tài cấp nhà nước KC05 KC.05.12/11-15 “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp hợp lý áp dụng cho lưới điện phân phối Việt Nam đạt chuẩn lưới điện thơng minh” [9] Hồng Cao Nguyên, 2016 “Nghiên cứu khả triển khai ứng dụng lưới điện hạ áp thông minh cho trạm biến áp hạ áp khu vực Hà Nội” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện, Hà Nội [10] Tiêu chuẩn IEC 61850 -1, “Quy định tiêu chuẩn hệ thống mạng truyền thông trạm biến áp” [11] Tiêu chuẩn IEC 61850 -4, 5, 6, 7, 8, 10 “Quy định tiêu chuẩn hệ thống mạng truyền thông phục vụ tự động hóa hệ thống điện” [12] Tiêu chuẩn IEC 61968/61970 “Mơ hình thơng tin chung” [13] Tiêu chuẩn IEC 62351 “An tồn thơng tin vận hành điều khiển hệ thống điện” [14] Tiêu chuẩn IEC 60870 “Quy định yêu cầu hệ thống điện điều khiển từ xa” [15] http://automation.net.vn/Cong-nghe-Ung-dung/Tong-quan-ve-luoidien-thong-minh.html Số 50.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ... Giải pháp truyền thông dùng lưới điện thông minh TBA Dịch Vọng 22 2.3.1 Phân tích lựa chọn giải pháp Từ việc phân tích loại hình truyền thơng áp dụng lưới điện, áp dụng trường hợp lưới điện thuộc... MINH TRẠM BIẾN ÁP DỊCH VỌNG 22 2.1 Trạm biến áp Dịch Vọng 22 Trạm biến áp (TBA) Dịch Vọng 22, 1000kVA, điện áp 22/ 0,4 kV với cấu trúc lưới điện phân phối Việt Nam Phía hạ áp bao gồm Aptomat tổng... riêng thông qua cáp Các giải pháp không dây, sử dụng truyền thông mạng điện thoại di động, có khả áp dụng địa hình áp dụng, khoa học cơng nghệ giá thành nên chưa thật thích hợp - Việc sử dụng