Nội dung bài viết tập trung vào các giải pháp thu thập số liệu tự động đã được triển khai và hoạt động hiệu quả tại EVNCPC, phân tích và làm rõ các ứng dụng thực tế trong việc sử dụng dữ liệu đo xa của hệ thống AMI để tính các bài toán kỹ thuật.
112 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 ỨNG DỤNG CỦA HẠ TẦNG ĐO ĐẾM TIÊN TIẾN TRONG LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH Ban Kinh doanh - EVNCPC Tóm tắt: Dựa tảng cơng nghệ truyền thông hai chiều, hạ tầng đo đếm tiên tiến (AMI - Advanced Metering Infrastructure) nhân tố then chốt thiết yếu việc xây dựng vận hành hệ thống Lưới điện thông minh Nội dung báo tập trung vào giải pháp thu thập số liệu tự động triển khai hoạt động hiệu EVNCPC, phân tích làm rõ ứng dụng thực tế việc sử dụng liệu đo xa hệ thống AMI để tính toán kỹ thuật Với hệ thống phần mềm phần cứng đồng giải tận gốc vấn đề thu thập, quản lý số liệu đo đếm tự động hồn tồn phục vụ hiệu cho cơng tác quản lý điều hành, sản xuất kinh doanh điện EVNCPC, qua đáp ứng lộ trình xây dựng lưới điện thơng minh EVN, góp phần minh bạch công tác kinh doanh điện - điều mà ngành Điện hướng tới MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với tính vượt trội độ xác cao khả ứng dụng cơng nghệ đo xa, công tơ điện tử đơn vị thuộc EVN sử dụng rộng rãi nhà máy điện, đơn vị quản lý phân phối điện khách hàng thuộc diện sản xuất/kinh doanh/dịch vụ Tuy nhiên, đa phần công tơ điện tử chủ yếu sử dụng giải pháp thu thập liệu bán tự động thông qua thiết bị cầm tay HHU (Handheld Unit) Đến năm 2013, thực chủ trương EVN công tác triển khai thực dự án AMI, việc thu nhập khai thác sử dụng liệu công tơ điện tử từ xa hoàn toàn tự động bắt đầu đẩy mạnh Nằm chương trình ứng dụng khoa học công nghệ phục vụ sản xuất kinh doanh điện năng, ngồi việc tự sản xuất sản phẩm cơng tơ điện tử, EVNCPC nghiên cứu xây dựng ứng dụng thành công giải pháp thu thập số công tơ từ xa phục vụ hạ tầng đo đếm tiên tiến AMI, điển hệ thống thu thập quản lý số liệu đo đếm MDMS, hệ thống thu thập số liệu công tơ tự động RF-SPIDER, hệ thống quản lý thiết bị thông tin địa lý RFSPIDER-GIS Các giải pháp mang lại hiệu tích cực cho cơng tác sản xuất kinh doanh cho ngành điện tăng suất lao động, tự động hoá khâu ghi số, phát hành vi gian lận điện, tính tốn tổn thất, theo dõi chất lượng điện cung cấp nhằm đáp ứng kịp thời yêu cầu khách hàng dùng điện Khách hàng sử dụng điện với ngành điện giám sát, theo dõi tình hình sử dụng điện để điều chỉnh thói quen sử dụng điện BÁO CÁO CHUNG | 113 ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐO ĐẾM MDMS Hệ thống MDMS (Meter data management system) hệ thống thu thập liệu công tơ từ xa sử dụng đường truyền ADSL/WAN GPRS/3G Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) bắt đầu sử dụng từ năm 2008 Cho đến nay, hệ thống MDMS triển khai cho tất điểm đo đầu nguồn, điểm đo ranh giới, TBA công cộng điểm đo khách hàng lớn Bên cạnh đó, từ năm 2013 với việc Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia đưa vào sử dụng hệ thống MDMS, liệu điểm đo đầu nguồn có giao nhận với EVNCPC đồng hệ thống MDMS EVNCPC Với kho liệu lớn, đầy đủ đa dạng điểm đo từ đầu nguồn 220 kV, 110 kV, nhà máy thủy điện, nhiệt điện… đến TBA công cộng 0.4 kV, hệ thống MDMS cung cấp ứng dụng phục vụ hiệu công tác quản lý vận hành (QLVH) EVNCPC như: theo dõi tình hình mang tải, lệch pha MBA, DZ; theo dõi nghiên cứu phụ tải; tính tốn tổn thất điện giao nhận đầu nguồn… Từ giúp EVNCPC xây dựng hệ thống QLVH trở nên thông minh (smart management), phần thiếu lưới điện thông minh (smart grid) a Theo dõi tình hình mang tải, lệch pha MBA, DZ Máy biến áp thành phần thiếu lưới điện truyền tải lưới điện phân phối Việc theo dõi thông số vận hành máy biến áp thường xuyên giúp xác định tình trạng mang tải, tình trạng lệch pha máy biến áp từ có phương án điều chỉnh kịp thời nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện giảm tổn thất điện phát sinh máy biến áp Hình 1: Biểu đồ cơng suất MBA thời gian tháng 114 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Với việc thu thập thông số vận hành lưới điện dịng điện, điện áp, hệ số cơng suất… theo chu kỳ 30 phút/lần giúp tạo nên sở liệu lớn thời gian đủ dài phục vụ cho việc xác định tình trạng mang tải MBA Nhờ đó, cơng việc điều chỉnh san tải MBA đầu tư chống tải MBA hiệu tránh tình trạng tải tức thời, cục dẫn đến đầu tư khơng hiệu Ngồi ra, số liệu thông số vận hành sử dụng để tính tốn giá trị Io% phục vụ cơng tác cân pha khơng để MBA vận hành tình trạng lệch pha dẫn đến tổn hao MBA Hình 2: Tính tốn giá trị Io% dựa thơng số vận hành Hình 3: Thơng số vận hành biểu diễn sơ đồ vecto BÁO CÁO CHUNG | 115 b Theo dõi nghiên cứu phụ tải Phụ tải điện hệ thống điện thông số cần thiết để quy hoạch, thiết kế phần tử hệ thống điện dự báo lập kế hoạch vận hành Biết xác phụ tải thiết kế hệ thống điện tối ưu có chi phí sản xuất phân phối điện nhỏ vận hành đạt chi phí vận hành nhỏ Trong hệ thống điện, phụ tải phân loại thành 05 thành phần: Nông nghiệp - lâm nghiệp - thuỷ sản, Công nghiệp xây dựng, Thương nghiệp - khách sạn - nhà hàng, Sinh hoạt dân dụng, Hoạt động khác Bên cạnh đó, phụ tải cịn có đặc tính biến thiên theo ngày đêm, biến thiên theo mùa… Để phục vụ nghiên cứu phụ tải, cần phải thu thập toàn số liệu biểu đồ phụ tải tất ngày năm Vì chi phí cho việc thu thập số liệu thường lớn, chi phí nhân công để thu thập số liệu điểm đo Tuy nhiên, hệ thống MDMS với công nghệ thu thập số liệu từ xa giúp giảm đáng kể chi phí cho việc thu thập số liệu Số liệu biểu đồ phụ tải theo chu kỳ tích phân 30 phút tất điểm đo từ điểm đo giao nhận đầu nguồn đến khách hàng lớn thu thập lưu trữ sở liệu phục vụ cơng tác nghiên cứu phụ tải Hình 4: Biểu đồ phụ tải điểm đo hệ thống MDMS EVNCPC Với kết có từ nghiên cứu phụ tải, cụ thể biểu đồ thành phần phụ tải, nhóm phụ tải, phân tích ảnh hưởng thành phần, nhóm phụ tải tác động đến biểu đồ phụ tải tổng nào, đặc biệt thời điểm xảy công suất cực đại tồn hệ thống điện, hay nói cách khác tính tốn cấu thành phần phụ tải, cấu nhóm phụ tải vào cao điểm thời điểm khác Trên sở đó, cơng ty điện lực thực biện pháp đồng tăng cường tuyên truyền hộ tiêu thụ thực biện pháp sử dụng điện tiết kiệm, chuyển dịch phụ tải từ cao điểm sang thấp điểm tùy vào đặc điểm biểu đồ phụ tải loại hộ tiêu thụ 116 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Bên cạnh đó, thơng số phụ tải điện liệu đầu vào quan trọng để thiết kế mạng điện Từ giá trị phụ tải, xác định công suất lớn cần trang bị, công suất số lượng máy biến áp, chọn cấp điện áp mạng, tiết diện dây dẫn, tính tốn tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp chọn phương thức điều chỉnh điện áp mạng điện c Tính tốn tổn thất điện giao nhận đầu nguồn Tổn thất điện lưới điện lượng điện tiêu hao cho trình truyền tải phân phối điện tải điện từ ranh giới giao nhận với nhà máy phát điện qua lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến hộ tiêu thụ điện Tổn thất điện gọi điện dùng để truyền tải phân phối điện Trong công tác quản lý vận hành lưới điện EVNCPC, công tác giảm tổn thất điện luôn đặt lên hàng đầu Các đơn vị đưa nhiều giải pháp liệt nhằm giảm tổn thất điện Tuy nhiên để thực hiệu cơng tác cần phải xác định xác giá trị tổn thất điện nhằm có biện pháp điều chỉnh kịp thời, đồng Với việc thu thập đầy đủ số liệu điểm đo giao nhận đầu nguồn, điểm đo thuộc TBA 110 kV, hệ thống MDMS cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết phục vụ tính tốn tổn thất giao nhận đầu nguồn theo ngày… ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THU THẬP CHỈ SỐ CÔNG TƠ TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RF-MESH (RF-SPIDER) Nhận thức rõ tầm quan trọng hiệu việc thu nhập khai thác liệu công tơ điện tử từ xa công tác quản lý sản xuất kinh doanh điện năng, đáp ứng yêu cầu đại hoá đo đếm theo lộ trình triển khai xây dựng lưới điện thơng minh Chính phủ, Bộ Cơng thương Tập đồn Điện lực Việt Nam, EVNCPC đưa vào triển khai sử dụng hệ thống thu thập số cơng tơ hồn tồn tự động, ứng dụng cơng nghệ khơng dây theo kiểu mắt lưới (RF-Mesh), sử dụng đường truyền sóng vơ tuyến tầm ngắn (Short-Range RF) tần số 408,925 MHz 433,050 MHz, với tên gọi hệ thống RF-SPIDER Hệ thống kế thừa phát huy ưu điểm bật, khắc phục nhược điểm phương thức thu thập thiết bị cầm tay HHU (Handheld Unit), chi phí bỏ thấp, dựa vào sở vật chất có sẵn hệ thống lưới điện có hồn tồn phù hợp với sở hạ tầng hệ thống điện Việt Nam a Thu thập liệu tự động Hệ thống tự động ghép số liệu vào hệ thống thơng tin quản lý khách hàng (CMIS) để tính hóa đơn tiền điện, góp phần giúp cơng tác ghi số, cập nhật số, lập hóa đơn đạt hiệu cao, rút ngắn thời gian phát hành hóa đơn, tăng tỉ lệ thu tiền điện cho đơn vị với thời gian thực nhanh, xác, đồng thời tiết giảm chi phí nhân cơng tối đa Khi treo tháo cơng tơ, hệ thống RF-SPIDER tự động tìm đường dẫn mà không BÁO CÁO CHUNG | 117 cần can thiệp người, dễ dàng mở rộng phạm vi thu thập mà không cần phải đầu tư đường truyền khác với chi phí đầu tư tối thiểu Ngồi ra, việc tích hợp quản lý tập trung, khép kín quy trình quản lý liệu thu thập nhiều chủng loại công tơ công tơ CPC EMEC, Elster, Landis Gyr, Iskramenco, EDMI, EMH, DTS26, DTS27, DDS26D…, đảm bảo tính quán lượng lớn liệu đơn vị, đồng thời có khả tích hợp số liệu vào chương trình quản lý EVN kinh doanh điện Bắt đầu triển khai diện rộng từ tháng 12/2015, đến có xấp xỉ 1,3 triệu cơng tơ điện tử thu thập liệu tự động hệ thống Theo tính tốn, tương ứng với việc đầu tư công tơ điện tử đo xa RF tích hợp cho 1,1 triệu cơng tơ điện tử, EVNCPC tiết kiệm định mức nhân công ghi số 599 người năm 2016 b Giám sát phụ tải khách hàng Hình 5: Biểu đồ theo dõi thơng số vận hành điểm đo Việc theo dõi thường xuyên tình trạng sử dụng điện khách hàng hệ thống giúp cho đơn vị quản lý vận hành, phận kiểm tra giám sát mua bán điện theo dõi tình trạng hoạt động cơng tơ, nhanh chóng phát sai sót hệ thống đo đếm, trường hợp cố gian lận điện để xử lý kịp thời, xem tỉ lệ tổn thất trạm biến áp cơng cộng tình trạng vận hành trạm biến áp theo thời điểm cách nhanh chóng, xác Tính sẵn sàng hệ thống giúp người quản lý đánh giá tình hình vận hành lưới định nhanh chóng, kịp thời Việc giám sát theo dõi thơng tin đo đếm, kiểm soát chất lượng điện năng, hỗ trợ cơng tác giám sát tổn thất, cịn đầu vào quan trọng cho công tác điều độ dự báo phụ tải Dựa số liệu lưu trữ cách có hệ thống, đơn vị quản lý giám sát cho phép chẩn đốn cơng suất pha theo phân đoạn với khách hàng cụ thể, phục vụ toán quản lý cân pha, tối ưu toán kỹ thuật cung cấp điện Ngoài ra, người quản lý dễ dàng việc quản lý thống kê tình trạng hộ sử dụng điện, đồng thời xây dựng kế hoạch, chiến lược để phát triển dự báo tình trạng sử dụng lượng cho tương lai 118 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 c Quản lý tiêu thụ điện Với khả kết nối với sở liệu hệ thống CMIS, GIS hệ thống khác, hệ thống cho phép cung cấp đến khách hàng cơng cụ trực quan theo dõi tình hình sử dụng điện thời điểm khứ, có ý thức sử dụng nguồn lượng cách hợp lý nhất, giúp tiết kiệm lượng quốc gia Các dịch vụ chăm sóc khách hàng trở nên thuận tiện đơn giản hơn, khách hàng ngành điện giám sát hệ thống đo đếm, nhờ cải thiện cơng tác giao tiếp chăm sóc khách hàng, nâng cao chất lượng dịch vụ khách hàng Tập đồn, góp phần minh bạch công tác kinh doanh điện - điều mà ngành Điện hướng tới Giải pháp có khả mở rộng sau để áp dụng việc xây dựng hạ tầng hệ thống AMI, đáp ứng nhu cầu đại hoá hệ thống đo đếm điện theo lộ trình hình thành phát triển cấp độ thị trường điện lực Việt Nam Hình 6: Chi tiết thông tin số khách hàng ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG QUẢN LÝ THIẾT BỊ TRÊN NỀN GIS (RFSPIDERGIS) Việc triển khai lưới điện thông minh cần liệu dựa tảng hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) để người quản lý có cách nhìn trực quan hạ tầng lưới điện phân bố thiết bị để phục vụ công tác quản lý, quy hoạch vận hành hệ thống điện cách đồng tối ưu Nhân viên trường cập nhật thông tin lưới điện để đưa lịch trình di chuyển tối ưu đến vị trí cần lắp đặt thiết bị xử lý cố Vì vậy, việc ứng dụng hệ thống GIS giúp cho việc triển khai vận hành lưới điện thông minh cách đơn giản dễ dàng BÁO CÁO CHUNG | 119 Nhằm quản lý đối tượng thuộc hạ tầng mạng lưới điện theo không gian thuộc tính cách trực quan, EVNCPC xây dựng phát triển hệ thống thông tin địa lý GIS từ năm 2015 công tác quản lý thiết bị vận hành hệ thống thu thập liệu từ xa, vị trí cơng tơ khách hàng sau trạm biến áp công cộng cách hiệu khoa học, với tên gọi hệ thống RFSPIDER-GIS a Quản lý liệu Hình 7: Thơng tin điểm đo hiển thị trực quan hệ thống RFSPIDER-GIS Hệ thống RFSPIDER-GIS phục vụ sát sườn với công tác quản lý kinh doanh điện Quản lý chi tiết khách hàng, Quản lý thiết bị DCU, Quản lý thiết bị Router, Quản lý công tơ khách hàng Hệ thống hiển thị trực quan sơ đồ lưới điện đơn vị đến trạm, phục vụ tốt cho công tác quản lý trạm, khách hàng phận kinh doanh công tác quản lý lưới phận kỹ thuật Dễ dàng tra cứu đầy đủ thông tin khách hàng, điểm đo trang web mà không cần hồ sơ cứng Đồng thời, với ưu rõ ràng quản lý liệu việc giám sát trực tuyến điểm đo, thời gian xử lý nghiệp vụ, thời gian hồi đáp khách hàng, thời gian xử lý yêu cầu khách hàng rút ngắn nhiều Chất lượng phục vụ khách hàng nâng cao tối đa b Giám sát lưới điện Hệ thống GIS kết hợp với hệ thống RF-SPIDER cung cấp thông tin lưới điện số điện năng, sản lượng, công suất tiêu thụ, cảnh báo bất thường, cảnh báo điện áp thấp, thông tin gần với thời gian thực nhất, giúp cho người vận hành phát khu vực có điện áp yếu, cân pha Nhờ việc theo dõi thường xuyên trạng thái lưới điện hệ thống SPIDER-GIS, người vận hành nhanh 120 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 chóng phát điểm đo có liệu offline, điểm đo có cảnh báo cố bất thường để tiến hành xử lý kịp thời, góp phần nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện để phục vụ khách hàng tốt Hệ thống RFSPIDER-GIS cịn có ý nghĩa quan trọng lộ trình phát triển Lưới điện thơng minh khơng u cầu trình độ kỹ thuật khả cơng nghệ thơng tin q cao từ phía người quản lý, giám sát triển khai giám sát hệ thống lưới điện cách dễ dàng c Lập kế hoạch triển khai Tính sẵn sàng thông tin, liệu hệ thống giúp người quản lý có cách nhìn trực quan hạ tầng mạng lưới thiết bị, đánh giá lên kế hoạch lắp đặt, phân bố thiết bị thu thập cách tối ưu, nâng cao khả tối ưu mạng lưới Đây công cụ đắc lực công tác lên kế hoạch triển khai hệ thống đo xa, hệ thống hỗ trợ xác định khu vực đông dân cư thưa thớt để phân bố thiết bị DCU, Router cho hợp lý hiệu khoảng cách, đường truyền d Phục vụ cơng tác trường Hình 8: Cơng cụ đường hệ thống RFSPIDER-GIS Các lớp đồ trình bày cách chun nghiệp, cung cấp cơng cụ để đường từ vị trí người sử dụng đến vị trí trụ chứa điểm đo bị cố cách rõ ràng, nhờ người sử dụng xác định vị trí lên kế hoạch khắc phục cách thuận tiện nhanh nhất, giảm thời gian di chuyển, qua giúp nâng cao chất lượng lưới điện dịch vụ chăm sóc khách hàng Ngồi ra, tính biên tập đồ cho phép cán quản lý vận hành cập nhật, hiệu chỉnh, hoàn thiện liệu toạ độ thiết bị qua BÁO CÁO CHUNG | 121 thiết bị máy tính bảng, máy tính cá nhân sau bấm tọa độ GPS, giúp cho việc phát triển mơ hình lưới xác Trong tương lai khơng xa, việc phát triển hệ thống GIS vào quản lý vận hành lưới điện tồn EVNCPC với quy mơ gồm lưới điện 110 KV, lưới điện trung hạ áp, công tơ khách hàng dùng điện,… khơng cịn q khó Bằng cách xây dựng cơng cụ hỗ trợ tồn tiện ích mà RFSPIDER-GIS mang lại đến với người, nơi thiết bị nào, EVNCPC mong muốn góp phần lộ trình phát triển lưới điện thơng minh EVNCPC nói riêng Việt Nam nói chung KẾT LUẬN Các giải pháp quản lý thu thập liệu áp dụng thực tế mang lại nhiều kết tích cực, góp phần quan trọng việc nâng cao chất lượng phục vụ, nâng cao lực cạnh tranh phát triển thương hiệu EVNCPC nói riêng ngành Điện nói chung; hỗ trợ tốt cho đơn vị thành viên tỉnh/thành khác, góp phần nâng cao chất lượng cạnh tranh tồn ngành; góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội đất nước Các giải pháp hoàn toàn đáp ứng lộ trình xây dựng hạ tầng Hệ thống đo đếm tiên tiến (AMI) theo định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 mà Phó Thủ tướng Hồng Trung Hải ký phê duyệt đề án phát triển Lưới điện thông minh Việt Nam Lợi ích thiết thực mà giải pháp đem lại góp phần giải triệt để vấn đề thu thập, quản lý số liệu đo đếm tự động hóa, đại hóa hệ thống thơng tin đo đếm điện theo lộ trình hình thành phát triển cấp độ thị trường điện lực Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tài liệu tập huấn Đọc công tơ tự động (AMR) Hạ tầng đo đếm tiên tiến (AMI), 2013 [2] Ứng dụng lý thuyết thống kê hệ thống đo xa xây dựng biểu đồ phụ tải Công ty Điện lực Đà Nẵng – Huỳnh Thảo Nguyên, 2015 [3] The geographic approach to the Smart Grid – ERSI, 2012 [4] Smart meters and smart meter systems: a metering industry perspective - An EEI-AEIC-UTC White Paper, 2011 ... phối điện tải điện từ ranh giới giao nhận với nhà máy phát điện qua lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến hộ tiêu thụ điện Tổn thất điện gọi điện dùng để truyền tải phân phối điện Trong. .. toàn đáp ứng lộ trình xây dựng hạ tầng Hệ thống đo đếm tiên tiến (AMI) theo định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 mà Phó Thủ tướng Hồng Trung Hải ký phê duyệt đề án phát triển Lưới điện thông minh. .. hình lưới xác Trong tương lai khơng xa, việc phát triển hệ thống GIS vào quản lý vận hành lưới điện tồn EVNCPC với quy mơ gồm lưới điện 110 KV, lưới điện trung hạ áp, công tơ khách hàng dùng điện, …