Vai trò của smart grid trong việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Học viên: Lê Tiến Việt TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN VAI TRÒ CỦA SMART GRID TRONG VIỆC GIÚP NÂNG CAO HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN QUỐC GIA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Phạm Văn Bình Hà Nội – Năm 2018 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân tơi, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Văn Bình Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Lê Tiến Việt   Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: ƯU ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH 1.1 Lịch sử hình thành hệ thống điện thơng minh – Smart Grid .3 1.2 Khái niệm Smart Grid 1.3 Đặc tính smart grid 1.4 Kiến trúc Smart Grid 1.5 Hạ tầng hệ thống lưới điện truyền thống 1.6 So sánh lưới điện truyền thống lưới điện thông minh 10 1.7 Ưu điểm tiến mạng lưới điện Smart Grid 12 1.8 Lợi ích Smart Grid mang lại cho người tiêu dùng 15 CHƯƠNG 2: NHỮNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG VÀ THÔNG TIN KHI TRIỂN KHAI SMART GRID 18 2.1 Những công nghệ truyền thông cho Smart Grid 18 2.2 Đo lường thông minh tích hợp theo nhu cầu .31 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI SMART GRID VÀO LƯỚI ĐIỆN 38 TẠI VIỆT NAM 38 3.1 Quyết định 1670 Thủ tướng phủ .38 3.2 Hiện trạng triển khai Smart Grid Việt Nam .40 3.3 Wifi Smart Grid .46 3.4 Hệ thống thu thập liệu công tơ điện tử 03 pha từ xa 49 3.5 Hệ thống điều khiển cấu hình máy đóng cắt Recloser từ xa .54 3.6 Đề xuất hướng triển khai Smart Grid Việt Nam .56 3.7 Kết luận 57 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỔ RỘNG ĐỀ TÀI 59   Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Ý nghĩa SG Smart Grid Lưới điện thông minh AMI Advanced metering infrastructure Hạ tầng đo đếm tiên tiến Recloser Máy đóng cắt AMR Automatic Meter Reading Data center Thu thập liệu công tơ tự động Trung tâm liệu Hệ thống chăm sóc khách Call center hàng Portal Cổng thông tin điện tử Hệ thống quản lý liệu MDMS Meter Data Management System AP Access Point Điểm truy cập không dây PC Personal Computer Máy tính cá nhân ISP Internet Service Provider Nhà mạng viễn thông Global System for Mobile Hệ thống thông tin di Communications 
 động toàn cầu MQTT MQ telementry transport Truyền file nhanh Dota Download over the air Tải file từ xa SSL Secure Sockets Layer Lớp bảo mật S AES 
 Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hoá nâng cao GSM   công tơ Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển nhanh chóng công nghệ tiên tiến, nhu cầu đại hố, tự động hố hạ tầng, máy móc ngày nâng cao Đặc biệt nhu cầu thể rõ rệt ngành mũi nhọn Một số ngành lượng (điện, nước) hay giao thông, y tế, giáo dục Xuất phát nắm bắt từ các nhu cầu địi hỏi cần thiết phải triển khai hệ thống tự động hoá, giám sát, điều khiển thông minh hạ tầng ngành sống Đặc biệt ngành Năng lượng Tiêu biểu số việc xác định đẩy mạnh, nâng cao lực ngành Điện với việc phát triển lưới điện thông minh Smart Grid định hướng cấp thiết cần thực nhằm đảm bảo toàn hệ thống vận hảnh an toàn ổn định giảm thiểu rủi ro cho khách hàng để từ có phương án phịng tránh hiệu Trong q trình thực hiện, hạn chế mặt thời gian kiến thức, nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn thầy, cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Điện Tử Viễn Thông suốt thời gian học cao học qua dạy bảo cung cấp cho em kiến thức tảng có ích cho sống sau Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Bình, người trực tiếp hướng dẫn em thực đồ án Thầy cô không giúp đỡ, tận tình bảo chúng em nghiên cứu, học tập mà giúp đỡ, chia sẻ với chúng em mặt sống Thầy cô gương sáng cho chúng em noi theo bước đường tới Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tồn thể gia đình, bố mẹ, anh chị tảng, người ln theo sát, chăm sóc động viên cho chúng em Sau phần mục tiêu bố cục luận văn tổ chức sau: Mục tiêu: ü  Nghiên cứu mơ hình, cấu trúc giải pháp Smart Grid ü  Ứng dụng triển khai hệ thống Smart Grid lưới điện Việt Nam Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Luận văn chia thành chương: Ø  Chương 1: Ưu điểm lưới điện thông minh Chương tập trung giới thiệu đặc tính kiến trúc Smart Grid để làm rõ ưu điểm lưới điện thông minh so với lưới điện truyền thống Ø  Chương 2: Những công nghệ truyền thông thông tin triển khai Smart Grid Chương tập trung giới thiệu công nghệ truyền dẫn Smart Grid Ø  Chương 3: Triển khai smart grid vào lưới điện Việt Nam Trong chương đề cập đến định 1670 phê duyệt triển khai đề án phát triển Smart grid Thủ tướng phủ từ đề xuất, giới thiệu số hệ thống thông minh thu thập liệu điều khiển từ xa phần tử, thiết bị lưới điện triển khai hiệu Phần Kết luận hướng mở rộng đề tài Đưa kết thu qua thời gian tìm hiểu đề tài hướng phát triển đề tài tương lai Hà Nội, tháng năm 2018 Học viên Lê Tiến Việt Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   CHƯƠNG 1: ƯU ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH Chương cung cấp kiến thức khái niệm, chức năng, đặc tính cấu trúc Smart Grid Qua làm rõ ưu điểm lưới điện thông minh Smart grid so với hệ thống lưới điện truyền thống mà trước đến vẫn hành 1.1 Lịch sử hình thành hệ thống điện thông minh – Smart Grid - Hệ thống điện xoay chiều hình thành phát triển từ năm 1896 dựa thiết kế Nikola Tesla vào năm 1888 Nhiều quy trình cơng nghệ hệ thống điện đời cách 120 năm đến sử dụng Hệ thống điện bao gồm nguồn điện, đường dây truyền tải phân phối đến hộ tiêu thụ bao phủ toàn lãnh thổ quốc gia kết nối đa quốc gia Yêu cầu sử dụng điện tăng liên tục nguồn lượng sơ cấp truyền thống bị dần cạn kiệt Hệ thống điện đứng trước thách thức nhiều mặt, nhiều tình xung đột xuất địi hỏi điện tăng đột biến thời điểm đặc biệt (ngày lễ tết, khí hậu thời tiết ) khiến nhiều hệ thống truyền tải phân phối làm việc gần giới hạn cực đại, phát sinh nguy rã lưới Qua kỷ tồn phát triển, công nghệ hệ thống điện trải qua giai đoạn: - Từ giai đoạn khởi đầu năm 70 kỷ trước, hệ thống công nghệ điện hoàn toàn chiếm ưu Kỹ thuật đo lường, điều khiển bảo vệ kỹ thuật tương tự dựa dụng cụ đo, rơle phần tử chấp hành điện - Từ năm 80 kỷ trước với phát triển mạnh mẽ vi xử lý, xu hướng số hoá đo lường, điều khiển bảo vệ hệ thống điện dần thắng Việc đại hoá trạm truyền tải phân phối đựa việc đo lường, hiển thị điều khiển điện tử xuất từ năm 1980 - Từ năm 2000 với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật vi xử lý, hệ thống truyền thông kỹ thuật số dựa truyền dẫn cáp quang, truyền thông qua mạng Internet hệ thống định vị toàn cầu GPS thâm nhập vào hệ thống điện - Thuật ngữ hệ thống điện thông minh (Smart Grid) xuất vào năm 2005, báo “ Hướng tới hệ thống điện thông minh” S Massoud Amin Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Bruce F Wollenber xuất IEEE P&E (tập 3, N0 5, trang 34-41) Thực thuật ngữ xuất sớm hơn, vào năm 1998, nhiều định nghĩa lưới điện thông minh với số chức định hướng sử dụng công bố Yếu tố chung hệ thống điện thông minh việc tham gia kỹ thuật vi xử lý truyền thông kỹ thuật số vào hoạt động điều độ vận hành quản lý hệ thống điện Các công ty điện lực tiến hành thay đổi nâng cấp cấu trúc hạ tầng Trước hết trạm phân phối kỹ thuật số hoàn tồn tự động Các dụng cụ đo thơng minh bổ sung hệ thống truyền thông cho phép hiển thị thông số trạng thái hệ thống điện vị trí thời điểm Việc quản lý nhu cầu phụ tải trở nên linh hoạt Các thiết bị điện công nghiệp dân dụng máy điều hồ nhiệt độ, lị sưởi tự động điều chỉnh chế độ làm việc để tránh cao điểm Từ năm 2000, Italia dự án quản lý thiết bị điện từ xa Telegestore hệ thống lớn quản lý 27 triệu hộ sử dụng công tơ thông minh kết nối qua đường dây tải điện băng thấp Dự án trị giá 2,1 tỷ Ơ rơ hàng năm tiết kiệm 500 triệu Ơ rô Gần dự án sử dụng truyền thông qua đường dây tải điện băng rộng mạng không dây cho phép kết nối điều kiện tin cậy cho hệ thống cấp điện, ga nước Năm 2003 Austin, Texas xây dựng mạng thông minh nhằm thay 1/3 công tơ thông minh kết nối qua lưới quản lý 200.000 thiết bị (công tơ, cảm biến nhiệt cảm biến) dự kiến quản lý tới 500.000 thiết bị thời thời gian thực năm 2009 phục vụ khoảng triệu hộ 43.000 doanh nghiệp Hệ thống thông minh Ontario Canada đến năm 2010 phục vụ 1,3 triệu khách hàng - Từ năm 1990 quan quản lý điện Bonneville Hoa Kỳ mở rộng nghiên cứu lưới thông minh tích hợp cảm biến có khả phân tích nhanh tượng bất thường chất lượng điện diện rộng - Tại Hoa Kỳ, quan niệm hệ thống điện thông minh xác định theo yêu cầu đại hoá hệ thống truyền tải phân phối điện để nâng cao độ tin cậy an toàn cấu trúc hạ tầng ngành điện nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển tương lai theo đặc trưng hệ thống điện thông minh Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   - Năm 2009, Tổng thống Barack Obama yêu cầu quốc hội Mỹ thông qua không chậm trễ dự luật tăng gấp đôi lượng tái tạo xây dựng hệ thống điện thơng minh vịng năm tới 1.2 Khái niệm Smart Grid Smart grid – lưới điện thông minh hệ thống điện lưới có sử dụng cơng nghệ thơng tin truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện nhà sản xuất hộ tiêu thụ, hợp sở hạ tầng điện với sở hạ tầng thơng tin liên lạc Có thể coi hệ thống điện thơng minh gồm có hai lớp: lớp hệ thống điện thơng thường bên lớp hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường Smart Grid phát triển khâu: - Phát điện: Smart Generation - Truyền tải: Smart Transmission - Phân phối: Smart Distribution - Tiêu thụ: Smart Power Consumers Chức hệ thống điện thông minh là: - Chống công cố ý hệ thống mặt vật lý mạng máy tính - Giảm lượng tiêu hao lượng dây dẫn, tăng cường chất lượng điện - Giảm chi phí sản xuất,truyền tải,chi phí nâng cấp nhờ phân hóa lượng điện tiêu thụ - Có khả tụ phục hồi xảy điện 1.3 Đặc tính smart grid Các nhà máy điện sử dụng nguồn lượng lấy từ Trái Đất, số nguồn lượng dần cạn kiệt Hơn nữa, với bùng nổ phát triển xã hội ngày nay, nhu cầu điện tăng tốc chóng mặt ngành nghề Điều này, đòi hỏi phải nhanh chóng có giải pháp cải thiện hệ thống điện truyền thống ngày nhằm tiết kiệm điện sử dụng dịng điện cách chất lượng Vì vậy, việc tạo hệ thống điện thông minh đảm nhận chức Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   cần thiết Điều có lợi cho hộ tiêu thụ lẫn nhà sản xuất phân phối điện chi phí để tiết kiệm 1Kwh rẻ chi phí để sản xuất 1Kwh Để đáp ứng địi hỏi, hệ thống điện thơng minh cần có đặc tính sau: sản phẩm lumi cung cấp giải pháp đặc biệt cho việc sử dụng thiết bị điện phù hợp - Khả tự động khôi phục cung cấp điện có cố xảy điện khách hàng - Chống công cố ý hệ thống mặt vật lý mạng máy tính - Trợ giúp phát triển nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ lượng, cắt giảm nhu cầu…) - Trợ giúp phát triển nguồn lượng tái tạo - Cung cấp khả nâng cao chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện - Tối ưu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải phân phối kể giảm chi phí đầu tư nâng cấp hệ thống điện - Công cụ vận hành thị trường điện rộng rãi Nhưng hệ thống điện thông minh chưa đủ Phải đảm bảo hệ thống không gây nguy hai tới môi trường yếu tố góp phần đánh giá đưa hệ thống vào sử dụng thực tiễn Không gây nguy hại cho môi trường hệ thống không phép tác động xấu tới môi trường tác động đến môi trường giới hạn cho phép Để có điều này, khâu sản xuất hệ thống điện nên sử dụng hiệu nguồn lượng tái sinh Nếu sử dụng nguồn lượng khác gây hại cho mơi trường cần có phương án điều hòa chất thải để giảm bớt tác động xấu tới môi trường 1.4 Kiến trúc Smart Grid Kiến trúc hệ thống điện thông minh bao gồm thành phần, phận, trang thiết bị để tạo nên hệ thống điện thông minh Về bản, hệ thống điện thông minh bao gồm hệ thống truyền tải, cung cấp điện áp dụng công nghệ thơng tin truyền thơng, số hóa Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   nghiệm cho phép EVNCPC, CPCEMEC dự kiến triển khai lắp đặt thử nghiệm 150 thiết bị SRFI PC Thừa Thiên Huế vào tháng 2/2018 Hệ thống giám sát điều khiển từ xa tủ tụ bù hạ sản phẩm CPCEMEC ấp ủ, dự kiến phối hợp Công ty Điện lực triển khai thử nghiệm thiết bị hệ thống giám sát điều khiển vào tháng 3/2018, sau CPCEMEC liên hệ phối hợp với số Công ty Điện lực khác để triển khai thử nghiệm hệ thống diện rộng Bên cạnh đó, để đảm bảo lộ trình đại hóa hệ thống đo đếm phục vụ sản xuất kinh doanh, năm 2017, CPCEMEC tập trung nguồn lực hoàn thành sản xuất công tơ điện tử thiết bị điện tử khác theo kế hoạch giao, đáp ứng tiến độ yêu cầu EVNCPC Tính đến ngày 31/12/2017, CPCEMEC sản xuất, cung cấp 752.322 sản phẩm công tơ điện tử sản phẩm điện tử khác cho đơn vị trực thuộc Tổng công ty khách hàng khác, đạt 120,56% kế hoạch năm 2017, đạt 124,33% so với sản lượng thực năm 2016 Lũy kế số lượng công tơ điện tử sản phẩm điện tử khác sản xuất bàn giao đến khách hàng qua năm tính đến ngày 31/12/2017 2.785.767 sản phẩm điện tử loại 3.3 Wifi Smart Grid Để sử dụng hiệu nguồn lượng, chuẩn Wi-Fi hệ cơng nghệ thích hợp cho việc quản lý điều phối lượng điện tiêu thụ lưới điện thông minh (Smart Grid) Bài viết giới thiệu giải pháp mới: ứng dụng Wi-Fi mô hình Smart Grid Đây giải pháp kết hợp cơng nghệ mạng máy tính mạng lưới điện nhằm phát huy tối đa hiệu suất phân phối điện, cho phép nhà cung cấp điện khách hàng trao đổi thông tin chiều theo thời gian thực Để quản lý điều phối nguồn lượng hệ thống Smart Grid, công nghệ không dây (Wi-Fi) cơng nghệ có nhiều triển vọng Wi-Fi hiệu mặt chi phí, có phạm vi bao phủ lớn có nhiều thiết bị đầu cuối, đặc biệt không cần phải thêm cáp vào nhà 46 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Tính đến thời điểm này, Wi-Fi coi cơng nghệ hồn thiện cho việc phát triển ứng dụng Smart Grid Các mạng Wi-Fi đáp ứng yêu cầu triển khai Smart Grid: tốc độ cao, tính linh hoạt, hiệu bảo mật Hơn nữa, cơng nghệ Wi-Fi có lộ trình liên tục đổi (thơng qua Wi-Fi Alliance IEEE) nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển ứng dụng lưới điện thông minh tương lai Mạng Smart Grid tiêu biểu chia thành phần: Home Area Network (HAN – Mạng nhà), Neighborhood Area Network (NAN – Mạng trời) Wide Area Network (WAN/Backhaul – Mạng diện rộng) Công nghệ Wi-Fi có mặt phần Wi-Fi HAN: HAN dùng để tập hợp thông tin cảm biến từ nhiều thiết bị khác nhà tùy trường hợp gửi thông tin điều khiển tới thiết bị để điều khiển lượng điện tiên thụ tốt Đồng hồ điện nơi tổng hợp thơng tin nơi (nhà/xưởng/văn phịng ) hoạt động cầu nối đến NAN, Wi-Fi phù hợp cho mơ hình HAN Smart Grid Wi-Fi cơng nghệ hồn thiện cài đặt rộng khắp mạng gia đình (hơn 100 nghìn hộ gia đình tồn cầu) Thêm vào đó, hệ Wi-Fi nhất, chuẩn 802.11n, với tốc độ lên đến 600Mbps có khả phân phối video độ nét cao cho nhà, đồng thời Wi-Fi có khả hỗ trợ ứng dụng truyền liệu tốc độ thấp/ít tiêu hao lượng Wi-Fi ứng dụng phạm vi rộng, từ thiết bị xách tay, di động thiết bị điện tử nhà Wi-Fi NAN: NAN làm nhiệm vụ thu thập thơng tin từ nhiều hộ gia đình kết nối chúng tới mạng diện rộng WAN Các thiết bị đầu cuối NAN làm nhiệm vụ tương tự đồng hồ điện lắp bên ngồi ngơi nhà Phạm vi truyền dẫn 500m có khả kết hợp với nhiều điểm gần Hạ tầng mạng Wi-Fi phát triển công nghệ 802.11n, có phạm vi phủ sóng lên đến 500m hơn, liên kết điểm - điểm thiết bị Wi-Fi chuẩn 802.11 Đặc biệt, thiết bị chuẩn 802.11n có thêm kỹ thuật "beam forming" (dùng dãy anten thơng minh để hướng búp sóng phía định nhằm tăng tốc độ giảm nhiễu) giúp sử dụng sóng Wi-Fi ngồi trời hiệu Các cải tiến bổ sung cho Smart Grid NAN đưa vào chuẩn IEEE 802.11s 47 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Wi-Fi WAN: WAN làm nhiệm vụ tổng hợp liệu từ nhiều NAN chuyển tải thông tin vào mạng riêng Như backhaul (mạng đường trục/mạng trung tâm) thực thông qua điểm-điểm và/hoặc liên kết nhiều điểm truy cập Wi-Fi Các WAN Smart Grid trải dài diện rộng, từ 1km đến hàng km Với mạng Wi-Fi ngày triển khai rộng khắp, cho thấy khả triển khai Wi-Fi Smart Grid WAN hoàn toàn khả thi Minneapolis ví dụ việc ứng dụng Wi-Fi khơng cho khu phố mà phân chia cho hệ thống backhaul WAN Thực tế, nay, có khu vực thị kết hợp chuẩn Wi-Fi 802.11 với mơ hình điểm - điểm điểm - đa điểm loạt phương pháp quản lý mạng Lợi việc sử dụng Wi-Fi hồn tồn miễn phí (WiMAX di động cung cấp dịch vụ tương tự thường phải tốn phí) Điều thực tế cho thành phố, gia đình bạn cho cá nhân sử dụng Wi-Fi Smart Grid Bên cạnh 802.11n, chuẩn IEEE 802.11 có thêm chuẩn 802.11k cung cấp tính đo lường giao thức mạng (quản lý tài ngun sóng vơ tuyến) chuẩn 802.11v để quản lý mạng (xem hiệu mạng chi tiết) Hai chuẩn cho phép thiết bị Wi-Fi đo đạc báo cáo kết phản hồi thông qua kết nối vô tuyến Đây cách mang lại hiệu độ tin cậy tối ưu cho mạng Wi-Fi: điều khiển công suất phát/thay đổi kênh phát AP hay client; quản lý tập trung việc mở rộng mạng Wi-Fi coi thuận lợi cho ứng dụng Smart Grid, sau vài ví dụ điển hình Điều nhiệt tự động: Ứng dụng chủ yếu Smart Grid HAN điều chỉnh nhiệt độ tự động Có từ 35%-60% điện tiêu thụ nhà đo điều khiển thông qua điều nhiệt nối mạng, điều khiển máy thơng gió (Heating Ventilating) máy điều hịa khơng khí (Air Conditioning) Bằng cách thêm thiết bị cảm biến Wi-Fi công suất thấp kết nối mạng đến thiết bị gia dụng, hệ thống sưởi ấm, máy lạnh, máy nước nóng… hộ gia đình nhà cung cấp điện 48 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   giảm lượng điện đáng kể, đưa lượng điện thừa vào lưới Với cách này, bạn giám sát kiểm soát điện tiêu thụ mức tối thiểu; hưởng lợi từ nguồn lượng dư Điều nhiệt tự động: Ứng dụng chủ yếu Smart Grid HAN điều chỉnh nhiệt độ tự động Có từ 35%-60% điện tiêu thụ nhà đo điều khiển thông qua điều nhiệt nối mạng, điều khiển máy thơng gió (Heating Ventilating) máy điều hịa khơng khí (Air Conditioning) Bằng cách thêm thiết bị cảm biến Wi-Fi công suất thấp kết nối mạng đến thiết bị gia dụng, hệ thống sưởi ấm, máy lạnh, máy nước nóng… hộ gia đình nhà cung cấp điện giảm lượng điện đáng kể, đưa lượng điện thừa vào lưới Với cách này, giám sát kiểm soát điện tiêu thụ mức tối thiểu; hưởng lợi từ nguồn lượng dư 3.4 Hệ thống thu thập liệu công tơ điện tử 03 pha từ xa 3.4.1 Tổng quan hệ thống Là giải pháp thu thập liệu công tơ điện tử dựa hạ tầng viễn thông Với công tơ điện tử 03 pha ngành điện trang bị cho khách hàng trạm biến thế, thiết bị modem 3G/GPRS gắn vào công tơ điện tử giúp đọc liệu công tơ truyền máy chủ trung tâm để quản lý khai thác Hình 27: Mơ hình hệ thống AMI 49 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   3.4.2 Đặc điểm chức giải pháp Hệ thống thu thập liệu công tơ (chỉ số tức thời, số ghi (load profile), số chốt, kiện (sự kiện điện áp can thiệp vào cơng tơ) - Mã hố bảo mật liệu đường truyền - Báo cáo quản lý: Lượng điện tiêu thụ ngày Phụ tải đỉnh, phụ tải tức thời Biểu đồ phụ tải, điện áp, biểu đồ điện áp, ghi biến động điện áp Đếm thời gian cắt điện, ghi cắt điện Báo cáo can thiệp vào công tơ Hệ số tải, thời gian sử dụng điện - Cảnh báo xảy cố lưới điện (sụt áp, dòng, tác động vào cơng tơ ) - Phần mềm đối sốt liệu 3.4.3 Thiết bị thu thập liệu (Modem, DCU) Các thiết bị thu thập liệu tương tác truyền nhận liệu với công tơ điện tử qua sợi dây cáp tín hiệu Các tính thiết bị giúp cho hệ thống thơng minh hố, phục vụ cơng tác quản lý tốt Hình 28: Tính thiết bị giám sát hệ thống AMI 50 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   3.4.4 Hệ thống quản lý đầu cuối (hes – headend system) - Quản lý thông tin, kết nối… thiết bị (modem, công tơ điện tử) - Quản lý đồ số - Quản lý báo cáo tình trạng hoạt động - Cảnh báo qua email, SMS, hệ thống… xảy cố, tác động vào cơng tơ - Cấu hình thiết bị từ xa, cập nhật phần mềm modem từ xa - Hỗ trợ quản lý nhiều loại modem, nhiều loại công tơ điện tử - Quản lý liệu thu thập từ xa - Cảnh báo nguy xảy cố (quá dòng, áp…) liệu thu thập - Tổng lượng điện tiêu thụ (ngày, giờ, phụ tải đỉnh, tức thời, can thiệp vào công tơ…) - Tính tốn tổn thất, độ ổn định - Quản lý phân quyền theo Tổng Cty, Cty điện lực - Hỗ trợ giao diện mobile, kết nối với CMIS 3.4.5 Hệ thống quản lý liệu công tơ Hệ thống quản lý bao gồm module thu thập liệu module khai thác, phân tích liệu - Module thu thập liệu bao gồm giao diện hình giám sát Tại phận vận hành hệ thống quan sát trực quan tức thời số, liệu công tơ - Từ liệu thu thập mà hình thành nên module khai tác, phân tích liệu Tại phận vận hành cung cấp tính năng: + Tính tra cứu công tơ theo khách hàng, theo khu vực, địa bàn + Tính thống kê, báo cáo theo tiêu chí lập lích sẵn + Tính cảnh báo cấu hình sẵn hệ thống theo tiêu chí mà hệ thống thiết lập + Tính cấu hình từ xa + Tính phân tích liệu, dạng AI 51 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Hình 29: Màn hình trang chủ Màn hình trang chủ cung cấp thống kê số lượng điểm giám sát theo đơn vị tỷ lệ thu thập liệu theo đơn vị toàn 3.4.6 Quản lý thiết bị giám sát đồ số Với việc tích hợp trạng thái điểm đo đồ số hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý diện rộng Người vận hành, giám sát biết vị trí xảy cố có nhìn tổng thể toàn hệ thống toàn địa bàn Mỗi điểm đo hiển thị độ gán trạng thái hoạt động lỗi Hình 30: Màn hình quản lý thiết bị giám sát đồ số 52 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   3.4.7 Thống kê tỷ lệ thu thập liệu Từ liệu thu thập được, hệ thống phân tích chất lượng hoạt động thiết bị đầu cuối thu thập liệu đưa tỷ lệ thu thập liệu tồn hệ thống Hình 31: Màn hình thống kê tỷ lệ thu thập liệu Cụ thể: ngày thiết bị cấu hình mặc định thu thập với tần suất 30phút/bản tin Do số tin thu thập 48 tin cho tỷ lệ thu thập để đánh giá chất lượng liệu thu thập điểm đo 3.4.8 Cảnh báo hệ thống Ngồi cảnh báo cấu hình, định nghĩa cơng tơ hệ thống tự định nghĩa cảnh báo vận hành theo nhu cầu giám sát đơn vị quản lý giám sát Người vận hành cấu hình ngưỡng theo nhu cầu thực tế Khi ngưỡng cảnh báo áp dụng xảy thực tế chạm ngưỡng hệ thống phát Hình 32: Màn hình quản lý cảnh báo hệ thống 53 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   3.4.9 Lợi ích đem lại cho khách hàng - Tiết kiệm chi phí nhân công đo đếm điện - Điều độ điện hiệu quả, giảm thời gian điện - Chống cắp điện - Kiểm soát tổn thất đường dây - Bảo mật thơng tin, an tồn an ninh quốc gia 3.5 Hệ thống điều khiển cấu hình máy đóng cắt Recloser từ xa 3.5.1 Tổng quan hệ thống Là giải pháp giám sát điều khiển từ xa máy đóng cắt (Recloser) hệ thống phân phối điện Công ty Điện lực nhằm đáp ứng nhu cầu đảm bảo chất lượng điện năng, an toàn cung cấp điện giảm thiểu thời gian điện theo tiêu CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index), SAIDI (Sum of all customer interruption durations) Hình 33: Mơ hình tổng quan hệ thống điều khiển máy đóng cắt Recloser Thiết bị giám sát điều khiển máy cắt điện từ xa dùng để giao tiếp với tủ điều khiển máy cắt điện để thu thập thơng tin trạng thái, dịng điện, điện áp, cơng suất Thơng qua đấy, lệnh đóng/cắt máy cắt điện từ xa, cảnh báo thay đổi trạng thái máy cắt điện đến người sử dụng 54 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Các tiêu chuẩn áp dụng:
 - Tiêu chuẩn 3GPP TS 51.010 -1 V8.4.0: SM/EDGE radio access network Digital cellular telecommunications system (phase 2+); Mobile station conformance specification Kết nối tương thích với hệ thống giám sát điều khiển máy cắt điện từ xa RECLOSER.ONE qua mạng data thông tin di động sử dụng giao thức TCP/SSL Thiết bị Recloser hoạt động để cấu hình thơng số sau tủ điều khiển máy cắt điện: - Ngưỡng dòng điện để hoạt động máy cắt điện - Số lần đóng cắt lặp lại máy cắt điện Khi máy cắt thay đổi trạng thái đóng cắt máy cắt điện, thiết bị gửi tin SMS thay đổi trạng thái từ đóng sang cắt ngược lại đến số điện thoại cán quản lý cấu hình trước Thiết bị hỗ trợ cập nhật firmware theo hai cách
 - Cập nhật chỗ qua cáp DB15 - Hỗ trợ cập nhật firmware qua mạng thông tin di động (DOTA): Việc cập nhật firmware từ xa phải đảm bảo thiết bị phải xác thực firmware firmware phải kiểm tra tính tồn vẹn 3.5.2 Đặc điểm chức giải pháp Theo dõi trạng máy cắt thiết bị thông minh quản lý điều khiển đóng cắt điện từ xa Giám sát từ xa dịng, áp nhiều số điện khác theo thời gian thực Cảnh báo tức có cố lưới điện: SMS điện thoại máy tính bảng, popup hình vận hành có âm kèm theo 3.5.3 Lợi ích đem lại - Nâng cao khả giám sát trình vận hành, điều khiển khai thác thông số lưới điện từ xa, đảm bảo kĩ thuật vận hành hệ thống lưới điện trung thế.
Khi xảy cố điện, người vận hành lưới điện xác định loại cố, xác định xác nơi máy cắt xảy cố triển khai khắc phục kịp thời 55 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   - Sử dụng giao diện chung để quản lý tất chủng loại máy cắt nhà sản xuất khác nhau, không phụ thuộc vào phần mềm nhà sản xuất - Có khả mở rộng, kết nối hệ thống SCADA điện lực - Hệ thống bảo mật cao, mã hóa liệu đường truyền 3.6 Đề xuất hướng triển khai Smart Grid Việt Nam Để triển khai ứng dụng thành công Smart Grid vào thực tiễn theo lộ trình năm tiếp theo, tơi cho Việt Nam cần thực hiện: - Thực đề khung sách để thúc đẩy phát triển Smart Grid - Chuẩn hoá mục tiêu tiêu nâng cao hiệu sản xuất, truyền tải, phân phối sử dụng điện năng; - Từng bước triển khai thành phần Smart Grid từ nguồn điện, truyền tải, phân phối đến hộ tiêu thụ Riêng với hạ tầng cơng nghệ thơng tin cần thực hiện: - Xây dựng Trung tâm Dữ liệu - Data Center - TCty đảm bảo khả xử lý tập trung toàn liệu thu thập từ xa, sở liệu khách hàng chương trình phần mềm Tcty đơn vị với tính an tồn, tin cậy, bảo mật dự phịng cao - Xây dựng Hệ thống chăm sóc khách hàng - Call Center - nhằm đáp ứng yêu cầu giải đáp thông tin cho khách hàng sử dụng điện Qua cần trang bị, phát triển phần mềm ứng dụng theo nhóm: - Nhóm phần mềm dịch vụ khách hàng (cổng thơng tin điện tử tích hợp EVNCPC Portal; chăm sóc khách hàng qua điện thoại, dịch vụ nhắn tin SMS, tra cứu thơng tin, tốn tiền điện qua ngân hàng, áp dụng hình thức tốn hóa đơn điện tử ) - Nhóm phần mềm phục vụ sản xuất kinh doanh quản lý điều hành (Chương trình quản lý vật tư, tài chính, quản lý tài sản cố định - FMIS, Chương trình quản lý nguồn nhân lực; Web (www.cpc.vn), Mail online (mail.cpc.vn), Chương trình EOffice, Chương trình Quản lý lưới điện, Chương trình Quản lý kế hoạch ĐTXDCB, Chương trình giám sát mua bán điện …) 56 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   - Nhóm phần mềm phục vụ thị trường bán lẻ điện cạnh tranh (Chương trình thu thập số liệu cơng tơ điện tử từ xa, hệ thống quản lý liệu công tơ MDMS - Meter Data Management System - để thu thập thông tin từ công tơ ranh giới, khách hàng lớn, nhà máy phát điện; số liệu đo đếm trạm biến áp 110kV khai thác phục vụ có hiệu công tác quản lý kinh doanh quản lý kỹ thuật 3.7 Kết luận Công nghệ lưới điện thông minh mang lại hiệu lớn cho phép nhân viên ngành điện thu thập số liệu, giám sát, điều khiển thiết bị lưới điện điện từ xa thông qua mạng nội mạng công cộng Internet hay đường dây điện thoại… Do đó, cố lưới điện phát xử lý nhanh chóng, khơng tốn nhiều cơng sức thời gian Mặt khác, công nghệ lưới điện thông minh giúp cán quản lý ngành điện dự báo trước vấn đề xảy hệ thống nhờ vào cảm biến xử lý tập trung, đồng thời kiểm soát việc kết nối nguồn điện gia đình (điện mặt trời, điện gió, trạm thủy điện nhỏ) vào lưới, điều khiển hệ thống lưu điện (lưu điện máy phát dư công suất phát điện máy phát thiếu công suất) Không thế, công nghệ lưới điện thơng minh cịn giúp khách hàng giám sát sản lượng điện tiêu thụ, giá điện vào lúc thấp điểm, cao điểm để khách hàng chủ động việc tiêu thụ lượng nhằm tiết kiệm chi phí Khơng thể phủ nhận lợi ích lưới điện thơng minh đem lại, người dùng tối ưu hóa tiết kiệm lượng điện tiêu thụ, đồng thời giảm chi phí điện hàng tháng nhờ vào khả đo lường lượng điện tiêu thụ hàng ngày Cịn cơng ty điện lực, lưới điện thông minh giúp họ quản lý mạng lưới điện tốt hơn, cải thiện độ tin cậy hệ thống, giảm thiểu tổn thất điện bảo vệ mơi trường Tại Việt nam, Chính phủ nhận thức xu hướng tất yếu việc triển khai lưới điện thông minh nhằm đảm bảo an ninh lượng quốc gia, sử dụng hiệu nguồn lượng hóa thạch, dần khai thác sử dụng nguồn lượng tái tạo, lượng sạch, thân thiện với môi trường cụ thể hóa thơng qua việc ban hành Quyết định 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 phê duyệt đề án phát triển Lưới điện 57 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Thông minh Việt Nam Mục tiêu tổng quát phát triển lưới điện thông minh Việt Nam nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện; góp phần cơng tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; tạo điều kiện nâng cao suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn lưới điện; tăng cường khai thác hợp lý nguồn tài nguyên lượng, đảm bảo an ninh lượng quốc gia, góp phần bảo vệ mơi trường phát triển kinh tế - xã hội bền vững 58 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỔ RỘNG ĐỀ TÀI Ngày nay, với phát triển bùng nổ internet, ứng dụng cơng nghệ thơng tin nhu cầu đại hố hạ tầng ngành điện nói riêng lĩnh vực sống ngày cấp bách Việc giám sát, điều khiển từ xa đưa cảnh báo để đại hoá, tự động hoá hệ thống trở thành nhu cầu cần thiết để đảm bảo cho toàn hệ thống vận hành trơn chu Để phân tích hướng phát triển hệ thống Smart Grid nhanh chóng hiệu cho lưới điện Việt Nam, em chọn đề tài “Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia “ theo hướng phân tích hệ thống lưới điện truyền thống, ưu điểm mơ hình lưới điện thơng minh từ đưa đề xuất mơ hình triển khai lưới điện thơng minh Việt Nam hệ thống thu thập liệu từ xa, điều khiển, cấu hình thiết bị, phần tử lưới điện Em nỗ lực để hiểu đưa nội dung đề xuất Tuy nhiên q trình làm khơng tránh khỏi sai xót hạn chế từ mơ khai niệm mẻ Đó phần tạo tiền đề để em tiếp tục tìm hiểu thêm tương lai ứng dụng hệ thống ngành nước lĩnh vực khác Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Văn Bình, viện Điện Tử Viễn Thơng, viện Đào tạo sau đại học, nhiệt tình bảo giúp đỡ em trình thực đề tài 59 Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]   Control Strategy for a Micro Smart Grid to Meet the Energy Demand of a Household tác giả Yaodong Wang, Tony Rokilly [2]   Smart Grid and renewables – A guide for effective deployment Irena [3]   http://nld.com.vn/kinh-te/luoi-dien-thong-minh-smart-grid-giai-phap-cho- tuong-lai-2010070111313312.htm [4]   Sách Smart Grid Home tác giả Quentin Wells [5]   https://vi.wikipedia.org/wiki [6]   https://baomoi.com/luoi-dien-thong-minh-smart-grid-giai-phap-cho-tuong- lai/c/4488617.epi [7]   http://automation.net.vn/Tu-dong-hoa-dan-dung/Luoi-dien-thong-minh- Smart-grid-xu-huong-phat-trien-va-giai-phap.html [8]   http://vanhoadoisong.vn/web/trang-chu/phap-luat-va-cuoc-song/hieu-qua- mo-hinh-camera-giam-sat-an-ninh-trat-tu-o-xa-hai-chau.html [9] http://tietkiemnangluong.com.vn/tin-tuc/khoa-hoc-cong-nghe/t11967/he-thongdien-thong-minh-smart-grid.html [10] http://automation.net.vn 60 ... hệ thống Smart Grid lưới điện Việt Nam Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   Luận văn chia thành chương: Ø  Chương 1: Ưu điểm lưới điện. .. Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia   So sánh mạng lưới điện truyền thống Smart Grid: STT Cơ sở hạ tầng lưới điện truyền thống Phát điện tập trung Cơ sở hạ tầng lưới điện Smart. .. dụng điện ví dụ cho hệ thống điện mạng điện cung cấp điện cho gia đình cơng nghiệp vùng vùng rộng lớn Luận văn tốt nghiệp cao học Vai trò Smart Grid việc giúp nâng cao hệ thống lưới điện quốc gia