GRID TRÊN THẾ GIỚI
4.4. Hoạt động phân phối (ADO)
Hoạt động tự động phân phối điện truyền thống chủ yếu tập trung vào việc điều khiển ngắt điện phân phối điện tự động, nhưng hoạt động của hệ thống phân phối nâng cao ADO cải tiến là một quá trình tự động hóa hoàn toàn tất cả các thiết bị điều khiển và chức năng nhằm mục đích đạt được khả năng tự phục hồi của lưới điện thông minh. ADO có những chức năng như tự động hóa hệ thống lưới phân phối (DAS); điện áp tự động và quản lý điện áp bằng công suất điện áp; theo dõi các thông tin phân phối theo thời gian thực và phụ tải tự động; dự đoán và kiểm soát tình trạng của hệ thống phân phối điện theo thời gian thực và quản lý tài sản hệ thống phân phối [46]. Sau đây là một số tiện ích và chức năng của thành phần chính trong lưới điện SG:
4.4.1. Hệ thống tự động hóa lưới phân phối (DAS)
Hệ thống phân phối tự động hóa (DAS) là bao gồm tất cả các hệ thống với những cách thức hoạt động khác nhau đóng góp vào khả năng tự động hóa và hoạt động từ xa của mạng lưới phân phối [54]. Hoạt động tự động hóa chuyển mạch từ xa, vận hành và kiểm soát thường dựa trên các phép đo được thực hiện bên trong lưới điện phân phối để thực hiện các chức năng như kiểm soát tải, đo từ xa, tối ưu hóa dòng điện, khả năng thích ứng bảo vệ và khả năng tự phục hồi.
Gần đây tiện ích để giảm thời gian mất điện, rút ngắn thời gian phục hồi, cải thiện chất lượng điện năng, nâng cao hiệu quả năng lượng cung cấp và cắt giảm chi phí bảo trì đã dần được bổ sung thêm vào các thiết bị điện tử thông minh (IED) như các rơle, điều khiển đóng cắt tự động, điều chỉnh và điều khiển tụ bù trên lưới điện phân phối để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cho điện đáng tin cậy. Một trong số những ứng dụng được thảo luận nhiều nhất gần đây cho các sáng kiến lưới điện thông minh là ứng dụng phát hiện lỗi, cô lập và phục hồi FDIR [55].
FDIR là một quá trình làm giảm đáng kể sự cố mất điện bằng cách tự động thực hiện các hành động ngắt công tắc điều khiển từ xa. Quá trình này bao gồm đầu tiên phát hiện lỗi. Khả năng định vị lỗi chính xác được thực hiện bằng cách sử dụng thông tin từ các định vị lỗi từ xa. Biết được vị trí lỗi, nó có thể điều khiển từ xa và tự động cô lập các lỗi bằng cách sử dụng ngắt công tắc điều khiển từ xa. Một khi hệ thống bảo vệ đã xóa lỗi, thủ tục cô lập lỗi sẽ cô lập các lỗi và các bộ phận bị ảnh hưởng của lưới điện có thể được tái nạp năng lượng. Sau đây là ảnh minh họa cho hoạt động của FDIR.(hình 4.7) [55].
Hình 4.7 Sơ đồ hoạt động của FDIR
Thông qua việc đo lường tiên tiến, bảo vệ và các tính năng truyền thông phát hiện lỗi tự động và cô lập được thực hiện. Một thuật toán phục hồi năng lượng tự động là một công nghệ mới nhất để triển khai một ứng dụng hoàn toàn tự động. Mô hình hệ thống hoặc mô hình "khu vực cô lập" như minh họa trong hình 1.3 được phân tích cho việc sử dụng các nguồn năng lựợng thay thế sẵn có và kiểm tra vi phạm điện áp để khôi phục lại các khách hàng ở hạ nguồn.
Tự động hóa phát hiện và định vị lỗi có thể cải thiện độ tin cậy mạng lưới tổng thể. Điều này làm giảm thiệt hại điện (CML) cho khách hàng đáng kể bằng cách giảm thời gian phục hồi từ vài giây đến vài phút thay vì tốn hàng giờ để khôi phục hoạt động mạng lưới phân phối.
Bên cạnh ứng dụng FDIR, hệ thống phân phối tự động hóa còn có khả năng cấu hình lại lưới điện. Mạng lưới tự động cấu hình lại là các lưới có cấu trúc liên kết có thể được cấu hình lại qua các hoạt động chuyển đổi tự động. Những cấu hình lại sẽ được áp dụng tự động để tối ưu hóa dòng điện, giảm thiểu thiệt hại và phòng chống các mạch điện quá tải. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của mạng lưới phân phối, năng lực và tuổi thọ của các thiết bị truyền tải.
Phần cứng cần thiết cho hệ thống phân phối tự động có khả năng ngắt mạch, định vị lỗi, về cơ bản bao gồm những phần bổ sung như ngắt động cơ, các liên kết truyền thông (có dây và không dây), thiết bị đo lường và pin cho các ứng dụng tự khôi phục.
4.4.2. Quản lý điện áp tự động
Điều chỉnh điện áp trên mạng lưới phân phối là một trong những vấn đề quan trọng nhất đối với cả nhà cung cấp năng lượng và người tiêu dùng. Điều khiển điện áp luôn luôn được sử dụng trong giờ cao điểm bởi vì nó làm giảm sự cần thiết phải chạy hết công suất nhà máy điện, một việc rất tốn kém. Cường độ điện áp của các thanh cái được yêu cầu phải được duy trì trong giới hạn theo luật định vì lý do hiệu quả, an ninh và độ tin cậy. Đồng thời, điều chỉnh điện áp thích hợp và quản lý công suất phản kháng có thể tăng cường sự ổn định điện áp của hệ thống và giảm tổn thất điện năng. Điện áp cao sẽ làm giảm tuổi thọ của nhiều bộ phận bằng điện và tăng lượng điện tiêu thụ. Hầu hết các thiết bị điện đều có giới hạn điện áp có thể bị hỏng
nếu điện áp thực tế vượt quá mức giới hạn này. Ngược lại, điện áp thấp có thể không đủ để khởi động một số thiết bị. Các nhà máy điện phải duy trì hệ số công suất hệ thống gần như đồng nhất và giảm tối đa năng lượng phản ứng để tối đa hóa hiệu quả của hệ thống truyền tải điện bởi vì càng nhiều điện phản ứng đi qua đường dây truyền tải, càng ít điện thực tế được truyền đi. Các nhà máy điện chi hàng triệu đô la để lắp đặt các thiết bị điều chỉnh hệ số công suất như là bộ bù phản kháng tĩnh để duy trì hệ số công suất tại cấp truyền dẫn. Tổn thất điện áp qua máy biến áp cũng có thể được giảm bởi dòng công suất phản kháng được giảm tối thiểu.
Để thực hiện việc quản lý điện áp và Vôn-ampe phản kháng VAR một cách hiệu quả và thông minh cần sử dụng một số các thiết bị điều khiển điện áp và các cảm biến tại các địa điểm khác nhau trong lưới điện thông minh. Chúng bao gồm máy biến áp họat động khi mang tải OLTC, máy bù đồng bộ, bộ bù phản kháng tỉnh, và nhiều thiết bị khác. Hơn nữa, trong hệ thống kiểm soát điện áp tiên tiến, các thiết bị phần mềm là rất cần thiết được sử dụng với các thiết bị điều khiển điện áp để thực hiện các hoạt động phối hợp. Trong thiết kế hệ thống phân phối truyền thống, các thiết bị điều khiển điện áp và cảm biến điện áp chỉ đặt tại trạm biến áp và chỉ gửi thông tin đến điểm cuối là các máy biến áp. Tuy nhiên, hệ thống kiểm soát điện áp trong lưới điện thông minh đã được nâng cấp do các điều kiện điện phức tạp và dòng điện lưu thông hai chiều. Bộ điều khiển tụ tự động với liên kết tới trung tâm điều khiển có thể hỗ trợ điều chỉnh hệ số công suất và giải quyết vấn đề điện áp. Thay vì dựa vào thời gian, dựa vào điện áp hay chuyển mạch thủ công, các cảm biến có thể đo hệ số công suất và thông tin này có thể được sử dụng để điều khiển tự động từ xa việc chuyển mạch bộ tụ. Qua thiết bị điều khiển tự động mới được cài đặt trên mỗi bộ tụ, các diễn giải cụ thể về điện áp và dòng có thể cũng được gửi lại trung tâm điều khiển. Với nhiều điểm dữ liệu thời gian thực, các trung tâm điều khiển có thể chủ động và lường trước được các vấn đề về điện áp và hệ số công suất. Tín hiệu điều khiển điện áp được phát ra đến các thiết bị điều khiển điện áp khác nhau như OLTC để giải quyết các vấn đề điện áp như điện áp quá mức hoặc quá thấp trên toàn bộ mạng. Do đó, một điều khiển điện áp linh hoạt hơn và phối hợp được thực hiện trong một lưới điện thông minh để cải thiện chất lượng điện năng cho người tiêu dùng.
4.4.3. Phân tích thông tin phân phối theo thời gian thực
Phân tích lưới điện theo thời gian thực là sự kết hợp của mô hình mạch máy tính và hệ thống phân tích với các dữ liệu đo lường từ lượng điện tiêu thụ của khách hàng theo thời gian thực và dữ liệu nguồn điện để xác định điện áp và dòng điện trong tất cả các yếu tố dây chuyền và thiết bị trên lưới điện. Quá trình phân tích được thực hiện gần như liên tục để xác định các đặc điểm của lưới điện theo thời gian thực [56].
Kết quả phân tích dữ liệu theo thời gian thực được sử dụng cho việc chuyển mạch đường truyền, kiểm soát các thiết bị và thiết bị trong dây chuyền và kiểm soát tải của khách hàng để đạt được mục tiêu hoạt động. Dữ liệu kết quả phân tích được hiển thị một cách dễ hiểu phục vụ các nhà khai thác hệ thống, các nhà phân tích và quản lý để chủ động quản lý lưới điện.
Phân tích phân phối theo thời gian thực là cần thiết để dự toán được tình hình và điều kiện hệ thống phân phối. Tuy nhiên, do số lượng các node mạng và các thành phần khác trên hệ thống phân phối rất lớn, có thể nhiều gấp hàng trăm hoặc hàng ngàn lần hơn so với mạng lưới phân phối thông thường, nên ngay cả khi mô hình khả thi về mặt kỹ thuật, mạng phân phối phân tích theo thởi gian thực sẽ rất tốn kém. Chi phí đo liên tục và kết nối dữ liệu từ tất cả các nút và các thành phần có liên quan là đáng kể hơn so với chi phí lập kế hoạch, xây dựng, vận hành và duy trì mạng lưới phân phối.