3.3.1 Điều khiển hệ thống điện trong điều kiện thị trường.
Kể từ năm 1994, lưới điện 500kV được đưa vào vận hành đã hợp nhất hệ thống điện toàn quốc, Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia ra đời với phần trung tâm là hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - Hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu). Hiện nay Trung tâm điều độ HTĐ
Quốc gia đang sử dụng hệ thống SCADA/EMS (Energy Management System - Hệ thống quản lý năng lượng). Tuy nhiên hệ thống hiện tại không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao, đặc biệt khi đưa vào vận hành thị trường điện với đầy đủ chức năng của một thị trường cạnh tranh hoàn chỉnh.
3.3.1.1 Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA/EMS: a. Thu thập dữ liệu:
Dữ liệu từ các Trạm biến áp và nhà máy điện được chia làm 3 loại chính: - Dữ liệu trạng thái: Trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp đất, vị trí nấc phân áp máy biến áp, khóa điều khiển tại chỗ/từ xa, …
- Dữ liệu tương tự: Công suất tác dụng, phản kháng, điện áp, dòng điện, … - Dữ liệu tích lũy theo thời gian: Điện năng kWh, kVAr, …
Các dữ lệu được đưa qua các bộ biến đổi tới đầu vào tương tự của RTU. Tại RTU, dự liệu được số hóa và truyền về Trung tâm điều độ thông qua kênh truyền. b. Chức năng giám sát:
- Xử lý và hiển thị dữ liệu thu thập được trên các sơđồ, bảng biểu và các đồ thị xu hướng;
- Đối với các dữ liệu trạng thái, khi phát hiện có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành;
- Các dữ liệu đo xa sẽ được kiểm tra so sánh với ngưỡng dưới và ngưỡng trên (đã được định trước). Nếu giá trịđo bị vi phạm, hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo. Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến các RTU (hoặc SAS, DCS), các lệnh có thể là:
- Lệnh đóng máy cắt, dao cách ly, dao tiếp đất, … - Lệnh điều khiển tăng/giảm
- Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt c. Truyền dữ liệu:
5-101) và liên lạc với các Trung tâm điều độ miền qua các đường truyền (giao thức truyền tin ICCP).
3.3.1.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống SCADA/EMS:
Nhìn chung hệ thống SCADA/EMS của Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia cũng như các Trung tâm điều độ miền là các hệ thống hiện đai, nhưng qua thực tế triển khai và vận hành đã xuất hiện một số hạn chế sau:
- Do xuất phát từ các dự án độc lập, không có thiết kế cho tổng thể cho toàn bộ hệ thống, mỗi đơn vị trúng thầu có phương thức thực hiện khác nhau. Vì vậy khi thực hiện xong các dự án SCADA/EMS không hình thành được một hệ thống thống nhất, không có phần mềm chung để quản lý, điều hành hệ thống;
- Tiến độ triển khai các dự án quá chậm so với tốc độ phát triển các công trình điện. Nhiều công trình vào sau không được thiết kế ghép nối với hệ thống SCADA/EMS đang vận hành. Do đó khối lượng thông tin thiếu, các bài toán thời gian thực không còn chính xác do phải gán băng tay quá nhiều dữ liệu thay vì truy xuất tựđộng từ hệ thống SCADA/EMS;
- Hệ thống kênh truyền thông tin gồm nhiều chủng loại, có nhiều đường truyền cũ, kém chất lượng làm mất tín hiệu hoặc gián đoạn gây khó khăn trong việc điều hành;
- EVN hiện không có các chuyên gia được đào tạo chuyên sâu về phần cứng cũng như phần mềm để có thể độc lập duy trì bảo dưỡng các thiết bị của hệ thống SCADA/EMS;
Vì vậy đểđiều khiển an toàn, tin cậy và kinh tế trong điều kiện HTĐ phát triển nhanh, số lượng nhà máy nhiều, đồng thời để đồng bộ về tính năng điều khiển với với các Trung tâm điều độ miền, hướng tới triển khai thị trường điện tại Việt Nam, hệ thống SCADA/EMS hiện có của các Trung tâm điều độ phải được cập nhật, nâng cấp cả về phần cứng và phần mềm đểđáp ứng yêu cầu quản lý, vận hành một HTĐ lớn, đáp ứng đủ nhu cầu khai thác thông tin cung như các yêu cầu khác của Điều độ Quốc gia, EVN và các đơn vị liên quan.
a. Cấu trúc thông tin điều khiển trong điều kiện thị trường:
Khi chuyển sang thị trường điện cạnh tranh hoàn toàn, thì yêu cầu đặt ra là có thực sự cần phải mỗi giải pháp SCADA/EMS cho vận hành hệ thống và vận hành thị trường. Qua thực tế điêu này hoàn toàn có thể và nên cung cấp sự hỗ trợ thông tin tích hợp đối với tất cả các chức năng:
- Các chức năng vận hành thị trường điện; - Các chức năng điều khiển nguồn phát;
- Các chức năng ổn định hệ thống liên quan giữa vận hành thị trường và điều độ hệ thống truyền tải.
Việc tích hợp này hoàn toàn không ảnh hưởng đến sự tách biệt về mặt tổ chức giữa những đơn vị than gia hoạt động điện lực, cũng như cấu trúc thị trường của các đơn vị truyền tải, phát điện, phân phối, điều độ, …
Hệ thống SCADA/EMS cho điều độ hệ thống và thị trường được tách biệt về mặt vật lý, nhưng phải trao đổi được với nhau một lượng lớn dữ liệu. Sự tách biệt của các hệ thống này tuân theo các quy định của thị trường điện, nhằm nâng cao độ tin cậy của thông tin và đảm bảo sự linh hoạt để kết nối. Việc vận hành thị trường cũng như đối với vận hành hệ thống, nhưng phạm vị chức năng của nó hoàn toàn khác:
- Quản lý các hoạt động thương mại, bao gồm quản lý các nhu cầu và giao dịch điện năng;
- Xử lý các nhu cầu và các giao dịch điện năng để đưa ra biểu đồ phát, đảm bảo tính kinh tế cho các tổ máy phát;
- Thiết lập giá điện năng, cung cấp đầy đủ việc quản lý thông tin và các dịch vụ thanh toán điện năng;
- Giám sát và điều khiển các thiết bịđo lường thương mại. b. Yêu cầu đối với hệ thống SCADA/EMS trong điều kiện thị trường:
Từ hiện trạng hệ thống SCADA/EMS ta thấy cần phải tiến hành chuyển đổi, thay thế bằng một hệ thống SCADA/EMS phân cấp mới với mục tiêu hỗ trợ tốt nhất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thiết kế đồng bộ, chi tiết hơn nhằm đáp ứng những yêu cầu vận hành ngắn hạn, trung hạn và dài hạn của thị trường điện Việt Nam.
* Yêu cầu đối với hệ thống SCADA/EMS: - Thông tin hợp nhất và điều khiển phân cấp;
- Phát triển có định hướng cho hệ thống tích hợp thời gian thực và off - line của Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia nhằm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống và thực hiện các chức năng thị trường;
- Hệ thống mở: Đây là cơ sở có khả năng tích hợp mà không cần bất cứ sự thay đổi nào;
- Giảm tối đa vốn đầu tư của EVN;
- Cung cấp các thông tin và các kết nối có ích, hỗ trợ hiệu quả các nhiệm vụ của Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia trong thị trường điện.
* Cấu trúc của hệ thống SCADA/EMS phân cấp:
- Vị trí cao nhất của hệ thống SCADAA/EMS tại Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia do kỹ sư điều hành hệ thống và vận hành thị trường sử dụng cho thị trường điện;
- Ba hệ thống SCADA ở mỗi điều độ miền, thực hiện chức năng thực hiện chức năng thu thập số liệu, giám sát, điều khiển và chuyển các số liệu này về Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia đẻ cho các ứng dụng tính toán.
Trong cấu trúc phân cấp này, việc lưu trữ thông tin và lấy thông tin được thực hiện qua hệ thống lưu trữ thông tin quá khứ. Hệ thống này có thể truy cập trực tiếp hoặc từ xa các Trung tâm điều độ miền. Hệ thống lưu trữ thông tin cho phép truy cập lấy số liệu trong khi ngăn chặn sự truy cập của họ vào hệ thống mạng LAN của SCADA/EMS.
Cấu trúc phân cấp của hệ thống SCADA/EMS đó là các ứng dụng được thực hiện ở Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia sẽ hỗ trợ các Trung tâm điều độ miền mà không dẫn đến sự chồng chéo các ứng dụng giữa Điều độ Quốc gia và điều độ miền. c. Chức năng vận hành hệ thống điện:
- Thu thập dữ liệu; - Điều khiển giám sát;
- Giao tiếp người - máy đồ họa hoàn toàn; - Điều khiển cảnh báo;
- Ghi nhận trình tự các sự kiện; - Lưu trữ và khôi phục dữ liệu;
- Phân tích dữ liệu sự cố;
- Phân tích kết dây và trạng thái hệ thống; - Xu hướng dữ liệu động và dữ liệu quá khứ; - Tạo báo cáo thường lệ và đặc biệt;
- Biến cố và thẻ báo thiết bịđóng cắt; - Thông tin liên lạc với điều độ miền. * Chức năng quản lý năng lượng:
Các ứng dụng tại Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia và điều độ miền bao gồm: Giám sát và điều khiển máy phát; lập kế hoạch phát điện; vận hành tối ưu hệ thống truyền tải; thu thập tính toán dữ liệu cần thiết; phân tích hệ thống thời gian thực; nghiên cứu bảo vệ hệ thống điện, … Hệ thống quản lý năng lượng EMS cung cấp cho Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia phương tiện đểđiều khiển và vận hành tối ưu hệ thống điện, đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn và kinh tế nhất.
- Thiết lập trạng thái kết dây - Đánh giá trạng thái
- Phân tích chếđộđột biến
- Tính toán và tối ưu hóa trào lưu công suất - Tính toán ổn định hệ thống
- Điều khiển tựđộng máy phát - Các chức năng vận hành ngắn hạn - Các chương trình đào tạo điều độ viên d. Chức năng điều khiển giám sát thị trường điện:
- Quản lý việc mua bán điện; - Quản lý thông tin thị trường;
- Tính toán vận hành hị trường ngày, giờ kế tiếp; - Tính toán thị trường thời gian thực;
- Đo đếm, thu thập dữ liệu;
- Tính toán điện năng và thanh toán; - Đảm bảo an ninh hệ thống;
- Các chương trình đào tạo điều độ viên.
3.3.2 Hệ thống thông tin trong điều kiện thị trường.
Hệ thống thông tin diện lực nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu thông tin phục vụ công tác quản lý, điều độ vận hành hệ thống điện và thị trường điện (bao gồm các kênh điện thoại, các kênh truyền tín hiệu rơle bảo vệ hệ thống điện, các kênh truyền dữ liệu SCADA/EMS, các kênh truyền số liệu tốc độ cao, …), góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh điện năng. Đồng thời cung cấp cho xã hội các dịch vụ viễn thông trong nước và quốc tế, nhằm tạo nguồn thu, tăng khả năng tích lũy cho ngành điện. Tuy nhiên việc phát triển hệ thống viễn thông điện lực phải phù hợp với lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện, phù hợp với từng cấp độ thị trường. 3.3.2.1 Hiện trạng hệ thống viễn thông điện lực:
a. Hệ thống truyền dẫn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương thức truyền dẫn chính hiện nay bao gồm: Truyền dẫn quang, viba, tải ba điện lực, cáp đồng, vô tuyến, …
- Truyền dẫn quang: Hiện nay hệ thống cáp quang đã và đang được EVN đầu tư mạnh mẽ do có ưu điểm là tốc độ truyên và độ tin cậy cao. Từ năm 1994, tuyến cáp quan OPGW của đường dây 500kV Bắc - Nam đã được đưa vào khai thác. Hiện nay các tuyến cáp quang đã được đầu tư xây dựng đồng thời với các hệ thống tuyền tải điện năng, các đường dây trung, hạ áp và ngày càng được mở rộng.
- Truyền dẫn viba: Hệ thống truyền đẫn viba được sử dụng chủ yếu để kết nối trục thông tin 500kV với các trung tâm điều độ hoặc làm trục thông tin từ Trung tâm điều độ đến một số vùng trong khu vực. Hiện trên nhiều tuyến còn sử dụng
thiết bị viba. Hệ thống viba có dung lượng thấp, chất lượng kém, độ tin cậy không cao và không thể dùng để truyền số liệu.
- Truyền dẫn tải ba điện lực: Hiện được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống viễn thông điện lực. Hệ thống tải ba chủ yếu cung cấp các kênh truyền cho rơle bảo vệ, SCADA, dịch vụđiện thoại trực thông, … Hiện nay phương tiện truyền dẫn này không được phát triển do chi phí đầu tư tương đối cao, số lượng kênh ít, dung lượng không đảm bảo cho hệ thống SCADA.
- Cáp đồng: Chủ yếu dùng để kết nối tổng đài các đơn vị trong cùng thành phố hoặc cung cấp kênh truyền cho một số khách hàng. Tuy nhiên các tuyến cáp đồng chịu ảnh hưởng rất lớn của nhiễu.
- Truyền dẫn vô tuyến: Chủ yếu được dùng trong công tác điều hành và xử lý sự cố. Công nghệ vô tuyến được phát triển ở các điện lực và một số vùng nhỏ, phục vụ công tác sửa chữa lưới điện khu vực.
b. Hệ thống mạng cung cấp dịch vụ:
- Mạng điện thoại CDMA: Được EVN triển khai lắp đặt trên toàn quốc, cung cấp các dịch vụ điện thoại cố định không dây (bao gồm cả fax và internet tốc độ cao), dịch vụ di động nội vùng và toàn quốc, cung cấp các đường truyền không dây cho các kết nối phục vụđiều độ vận hành hệ thống điện.
- Mạng VoIP và Internet: EVN đã hoàn thiện xây dựng, cung cấp các dịch vụ VoIP và Internet cho 64 tỉnh, thành trong cả nước, sẵn sàng kết nối và truy cập phục vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và kinh doanh điện năng.
3.3.2.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống thông tin điện lực:
Hiện nay hệ thống viễn thông điện lực đã không ngừng thay đổi cả về số lượng và chất lượng, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế sau:
- Tiến độ triển khai các tuyến cáp quang được xây dựng theo các công trình điện còn chậm và phụ thuộc vào các công trình đó.
- Việc kết nối các tuyến truyền dẫn quang còn rời rạc, chưa đồng bộ, nhiều khu vực chưa khép kín, chưa phát huy được hiệu quảđã đầu tư cho các tuyến thông
- Mạng nội bộ của EVN chủ yếu là thông tin tải ba, dung lượng và độ tin cậy thấp nên chất lượng phục vụ nội bộ ngành còn thấp, độ bao phủ hẹp.
- Các thiết bị của nhiều nhà sản xuất khác nhau nên gây khó khăn trong quản lý vận hành và hiệu quả thấp trong khai thác.
- Các tuyến thông tin theo các công trình điện thiếu tính tổng thể, không đồng bộ với hệ thống thông tin khu vực.
- Chưa có hệ thống quản lý mạng tập trung, chưa có quy chế phân cấp điều hành hệ thống.
3.3.2.3 Yêu cầu đối với hệ thống viễn thông điện lực trong điều kiện thị trường: a. Nguyên tắc phát triển hệ thống viễn thông điện lực:
- Tính kế thưa: Phát triển mạng viễn thông phải trên cơ sở mạng hiện có. Điều này sẽ không làm ách tắc, gián đoạn thông tin, không ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh, góp phần lam giảm chi phí đầu tư.
- Tính khoa học: Mạng viễn thông mói phải ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến, có tính ổn định, tin cậy, tuổi thọ cao, nhằm tăng hiệu quảđầu tư. - Tính đáp ứng: Mạng viễn thông điện lực vừa là mạng có tính chất dùng riêng, đáp ứng các yêu cầu của ngành điện, vừa kinh doanh các dịch vụ viễn thông