5. Bố cục của đề tài
3.2. Các công cụ phát triển từ dữ liệu của hệ thống MDMS
3.2.1. Theo dõi các thông số vận hành của TBA phụ tải
Hiện tại, khi muốn lấy thông số mức độ mang tải của một trạm biến áp phụ tải, người dùng phải thực hiện theo trình tự các thao tác như: Đăng nhập hệ thống -> chọn Điện lực -> chọn tên trạm -> chọn thông số công suất -> chọn khoảng thời gian. Chương trình sẽ cho ra thơng số công suất cực đại của trạm biến áp trong khoảng thời gian đã chọn, so sánh thủ công với công suất định mức của máy biến áp sẽ có được mức độ mang tải (%). Thơng thường q trình này sẽ mất từ 2-3 phút cho một trạm biến áp phụ tải.
Cịn nếu muốn biết tình trạng vận hành cơng suất phản kháng, người dùng cũng phải chọn đến thơng số sản lượng để có được sản lượng Q và P của trạm, từ đó tính ra mức độ thiếu bù và quá bù (%) của trạm. Thao tác này đòi hỏi từ 3-4 phút cho một trạm biến áp.
Với cách tính như trên, dễ dàng nhận ra rằng việc theo dõi thông số với số lượng trạm lên đến hàng trăm, hàng nghìn trạm sẽ tiêu tốn một lượng thời gian và nhân công rất lớn dẫn đến tần suất lấy thông số vận hành rất thấp. Các hậu quả có thể xảy ra:
- Nhiều MBA vận hành non tải, tăng tỉ lệ tổn thất không tải trên lưới trung thế dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế.
- Một số TBA có dung lượng lớn (>250kVA) khơng thể đo đếm được dịng trung tính Io, nên việc phân tích mức độ lệch pha cịn khó khăn, gây tăng TTĐN lưới điện hạ thế, cũn như quá tải cục bộ MBA.
- Xảy ra tình trạng TBA vận hành quá tải gây ngắt aptomat tổng, hoặc dẫn đến sự cố MBA nếu aptomat không tác động. Hậu quả là dẫn đến việc mất điện khách hàng sử dụng điện làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và tuổi thọ của MBA.
- Không phát hiện được các TBA đang thiếu bù hoặc quá bù dẫn đến việc tăng tổn thất điện năng, ảnh hưởng đến chất lượng điện áp của lưới điện hạ áp thuộc trạm và cả xuất tuyến trung áp (việc nhận Q hay phát ngược Q của trạm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến đến tỉ lệ thiếu bù, quá bù của xuất tuyến trung thế cấp điện cho TBA đó).
Thực tế trên lưới điện phân phối hiện nay có đến hơn 15% máy biến áp phụ tải thường xuyên vận hành non tải (<40%), khoảng 10% máy biến áp đang vận hành gần q tải (trên 80-100%), thậm chí có trường hợp máy biến áp vận hành quá tải (>100%). Riêng đối với trường hợp vận hành quá tải khi được ghi nhận, việc tìm ra máy biến áp để thực hiện thay thế cần phải được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn nhất để đảm
máy biến áp có sẵn trong kho thường khơng nhiều, cịn phương án hốn chuyển với máy biến áp đang vận hành trên lưới thì thường khơng được tính đến vì để rà sốt, tìm ra máy biến áp có dung lượng thích hợp và đang vận hành non tải thường mất rất nhiều thời gian.
Có thể thấy, muốn tối ưu hóa cơng tác quản lý vận hành trạm biến áp phụ tải thì việc lấy thơng số cần được thực hiện thường xuyên với chu kỳ thời gian nhỏ để kịp thời phát hiện các vấn đề, chủ động trong cơng tác xử lý như: kịp thời hốn chuyển, cân pha, nâng dung lượng máy biến áp tránh các sự cố có thể xảy ra; cài đặt chế độ đóng/cắt, hốn chuyển hệ thống tụ bù để tránh tình trạng thiếu bù, q bù.
Chính vì các lý do trên, cách sử dụng, khai thác chương trình MDMS theo cách thơng thường đã trở nên khơng hiệu quả, cần phải có giải pháp cơng nghệ khác để giải quyết các tồn tại trên trong công tác quản lý vận hành.
* Giải pháp:
Xuất phát từ thực tế rằng thao tác để lấy được thông số vận hành của các trạm biến áp phụ tải là như nhau, cả quá trình là những thao tác lắp đi lặp lại, việc tạo ra một ứng dụng phần mềm giúp thực hiện cả q trình đó là khả thi. Ngoài ra để tạo giao diện thân thiện và sự thuận tiện trong quá trình sử dụng, việc dùng phần mềm Microsoft Excel để tạo ra công cụ đó là sự lựa chọn tối ưu. Phần mềm Microsoft Excel được hỗ trợ sẵn ngơn ngữ lập trình VBA (Visual Basics Application).
Thơng qua lập trình VBA, phần mềm Microsoft Excel có thể tự động lấy các thông số cần thiết từ cơ sở dữ liệu của chương trình MDMS và hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL. Để có thể lấy chính xác thơng tin của một trạm biến áp, người dùng chỉ cần nhập trước mã điểm của trạm đó vào file Excel, cơng cụ sẽ lấy chính xác thơng số P,
Q, cosφ ứng với mã điểm đo đó. [3]
Nguyên lý hoạt động cụ thể của công cụ như sau:
Người dùng sẽ tạo sẵn một file Excel có sẵn các thơng tin tên trạm biến áp, mã điểm đo. Thiết lập sẵn các cơng thức tính gồm: * Mức độ mang tải:
(3.1) Ví dụ với trường hợp quá tải:
+ Từ dữ liệu MDMS, ta có QT1 là thực hiện xuất tổng số lần đo trong khoảng thời gian được chọn trước; QT2 là tổng số lần xuất hiện mức tải trên 100% so với Sđm MBA.
+ Tương tự, ta có các tỉ lệ gần quá tải, bình thường, non tải: GQT2/GQT1, BT2/BT1, NT2/NT1.
+ Từ 04 hệ số tỉ lệ ở trên, chương trình tự động so sánh với giá trị “xác suất xuất hiện” của người dùng cài đặt (Ví dụ cho XSXH >10%) và kết luận tình trạng vận hành của trạm theo u cầu người phân tích được chương trình tổng hợp từ động sau in ấn nút lệnh Phân tích MDMS
* Mức độ lệch pha:
+ Từ các lệnh VBA và các giá trị đo được trong Cơ sơ dữ liệu (CSDL), chương trình tự động tính tốn ra giá trị địng điện trung tính Io (theo lượng giác, vectơ) và hệ số Kdx (đối xứng).
+ Với SL_đo: xuất tổng số lần đo
+ Với SL_lệch: xuất tổng số lần thỏa mãn điều kiện Kđx > 15% + Tính tỉ lệ % xuất hiện lệch pha: SL_lệch/SL_đo.
Từ hệ số tỉ lệ ở trên, chương trình tự động so sánh với giá trị xác suất xuất hiện (XSXH) của người dùng cài đặt (Ví dụ: XSXH > 50%) và kết luận tình trạng lệch pha của trạm.
Các giá trị cài đặt của người dùng (Ví dụ: Sđm >250kVA, mức tải > 40%), chương trình sẽ kết luận trạm lệch pha này có cần thiết phải đi cân pha hay khơng để hạn chế số lượng TBA phải thực hiện cân pha. Đồng thời với tất cả các giá trị đo từ CSDL, chương trình xuất ra thời gian (giờ cân) xuất hiện nhiều mức độ tải cực đại để người quản lý vận hành nhận biết: “Đối với trạm lệch pha từng TBA thì thực hiện cân pha thời gian nào là hiệu quả nhất”.
* Mức độ quá áp, thấp áp: Thực hiện nguyên tắc tương tự như phân tích mức độ mang tải.
Các ngun tắc tính tốn, thuật tốn chương trình như sau:
Hình 3.13. Mơ tả thuật tốn tính tốn mức tải MBAPP -
Về theo dõi mức độ lệch pha của TBA phụ tải: Tính dịng điện I0 như sau:
Tính tốn hệ số khơng đối xứng:
(3.5)
Nếu KKĐX>15% là “Lệch pha”
Với XSXH > 50% và dung lượng TBA chọn (Ví dụ: >250kVA)
Kết luận TBA “Lệch pha” và đưa ra thời điểm cân pha lúc phụ tải đỉnh nhất.
- Về tính tốn điện áp: Q áp, bình thường, thấp áp
Hình 3.14. Mơ tả thuật tốn tính tốn theo dõi điện áp
45
Hình 3.17. Đoạn lệnh SQL để phân tích lệch pha trạm biến áp phụ tải
(Mỗi TBA sẽ có 01 mã điểm đo xa, mỗi 01 mã điểm đo thì đoạn lệnh SQL trên sẽ chạy 01 lần và xuất kết quả, chương trình sẽ chạy vịng lặp liên tục đoạn lệnh trên cho đến khi hết số lượng trạm)
2. Dùng giao thức ADODB.Connection để kết nối cơ sở dữ liệu từ SQL Server đến Microsoft Excel và truy vấn dữ liệu qua các câu lệnh truy vấn select- from- where để truy xuất thông tin U, I, cosφ.
- Lưu ý ở đây là truy vấn với tài khoản read, tức là truy vấn trực tiếp từ cơ sở dữ liệu để lấy số liệu nhưng khơng có quyền can thiệp, chỉnh sửa giờ hoặc thơng tin của hệ thống.
- Sau khi truy vấn dữ liệu về Excel, thực hiện tiếp các câu lệnh VBA excel để gán dữ liệu vào các Cells theo ý của người dùng thơng qua If và vịng lặp For…Next. Dữ liệu sẽ được gán vào các hàng của trạm biến áp có mã điểm đo có sẵn trùng với mã điểm đo của trạm đó trên cơ sở dữ liệu của chương trình đo xa MDMS.
3. Người dùng chỉ cần mở file Excel, nhập khoảng thời gian cần lấy thông số và nhấn nút “Lấy số liệu”, cơng cụ sẽ tự động kích hoạt các dịng lệnh đã được lập trình để thực hiện lấy số liệu.
Cơng cụ có thể lấy đầy đủ các thông số vận hành (U, I, Cosφ, công suất, sản lượng) của hàng trăm trạm biến áp phụ tải trong thời gian chưa đến một phút. Số lượng trạm biến áp cần lấy dữ liệu có thể được cài đặt dễ dàng.
File Excel khi chưa được lập trình như sau:
Hình 3.18. Cài đặt điểm đo thơng số ban đầu để phân tích
*Chú ý: mã điểm đo MDMS và Sđm phải có đầy đủ
Bước 1: Cài đặt, cấu hình các thơng số điều kiện cần thiết cho việc phân tích:
*Cài đặt thời gian phân tích:
Hình 3.19. Cài đặt thời gian bắt đầu và kết thúc để lấy dữ liệu phân tích *Cài
đặt các mức độ tải và xác suất xuất hiện mức độ tải:
Hình 3.20. Cài đặt mức tải quy định và xác suất xuất hiện mức tải
*Cài đặt độ lệch pha Kdx, xác suất xuất hiện mức độ lệch pha, yêu cầu cân pha:
Hình 3.21. Cài đặt mức độ lệch pha, tần suất xuất hiện và dung lượng TBA yêu cầu cân pha
*Cài đặt các mức độ điện áp và xác suất xuất hiện mức độ điện áp:
Hình 3.22. Cài đặt mức độ điện áp và xác suất thấp áp
*Có thể tải cấu hình thơng số cài đặt mặc định thơng qua nút [Cấu hình mặc định]:
Hình 3.23. Cấu hình mặc định, có thể ấn nút Cấu hình mặc định để được cấu hình như trên
Kiểm tra kết nối với CSDL SQL của máy chủ MDMS:
Hình 3.24. Nút ấn kiểm tra kết nối với máy chủ
Hình 3.25. Tình trạng sau khi ấn nút kiểm tra kết nối với CSDL máy chủ
Bắt đầu chạy phân tích dữ liệu: *Nhấn
nút [Phân tích MDMS]:
Hình 3.26. Nhấn nút Phân tích MDMS để chạy chương trình Chương
Hình 3.27. Nhấn nút Yes để đồng ý chạy chương trình
Chương trình dự kiến khoảng thời gian phân tích với số lượng điểm đo hiện có. Hỏi lại người dùng có đồng ý chạy hay khơng.
*Chọn Yes để xác nhận, cho phép chương trình chạy phân tích:
Hình 3.28. Giao diện khi chương trình đang chạy phân tích dự liệu Xuất
Hình 3.29. Hiển thị sau khi chương trình chạy xong các kết quả tổng hợp Kết
quả cuối cùng, bảng chi tiết phân tích như sau:
Hình 3.30. Kết quả chi tiết từng TBAPT
Kết quả sau khi chạy chương trình phân tích danh sách 10 TBAPT điển hình và cài đặt thơng số như hình 3.29 như sau:
- Có: 00/10 TBA quá tải
- Có: 05/10 TBA vận hành gần quá tải
- Có: 03/10 TBA vận hành mức tải bình thường - Có: 02/10 TBA vận hành non tải
- Có: 04/10 TBA vận hành lệch pha (kèm theo thời điểm cần cân pha) - Có: 05/10 TBA vận hành điện áp bình thường
3.3. Kết luận Chương 3
Tận dụng dữ liệu được lấy từ dữ liệu hệ thống quản lý đo đếm, ta xây dựng công cụ phần mềm trên giao diện Microsoft Excel để phân tích thơng số vận hành của toàn bộ TBAPT trên phạm vi quản lý, miễn là TBAPT có kết nối trung tâm quản lý dữ liệu đo đếm (MDMS).
Việc sử dụng thêm công cụ phần mềm trên được viết bằng ngơn ngữ VBA, chương trình thực hiện truy vấn dữ liệu đến máy chủ của phần mềm MDMS và nhận các thông số cần thiết để phân tích tình trạng vận hành của các TBAPT trong phạm vi thời gian ở quá khứ; từ các dữ liệu này, phần mềm sẽ phân tích để đưa ra một số các nội dung kết luận phù hợp với từng TBAPT để giúp người quản lý vận hành xác định được các công việc cần phải thực hiện trong thời gian sắp đến.
Qua phân tích một số lợi ích trong việc sử dụng cơng cụ phần mềm gồm: - Cơng cụ sử dụng cơ sở dữ liệu có sẵn của ngành điện được hỗ trợ. - Giao diện chương trình Microsoft Excel quen thuộc, dễ sử dụng và chỉnh sửa (nếu cần).
- Tốc độ lấy thông số rất nhanh, gấp hàng trăm lần so với thực hiện như trước đây (lấy dữ liệu từ 191 TBA công cộng và so sánh từ thơng số U, I, cosφ). Ở ví dụ ta phân tích 10 TBA với thời gian chưa đầy 03 phút, so với trước đây khi chưa có công cụ phần mềm phải thực hiện thủ công từng TBAPT với thời gian hơn 05 phút mỗi TBAPT.
- Chương trình cho kết quả chính xác tuyệt đối vì những thao tác đều được thực hiện tự động theo trình tự đã lập trình trước bằng ngơn ngữ VBA.
- Người dùng có thể sử dụng công cụ ở bất cứ nơi nào, chỉ cần một máy tính có cấu hình trung bình được kết nối mạng internet ổn định.
Nhờ vào những ưu điểm trên, đơn vị quản lý vận hành có thể dễ dàng phát hiện các trạm biến áp phụ tải đang vận hành bất thường để đưa ra phương án hoán chuyển hàng chục máy biến áp đang vận hành non tải, quá tải cũng như thực hiện chỉnh định lại chế độ đóng/cắt và hốn chuyển vị trí lắp đặt của các tụ bù hạ thế giúp nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lượng điện áp cũng như độ tin cậy cung cấp điện.
CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CÔNG CỤ GIÚP DỰ BÁO PHỤ TẢI TRONG TƯƠNG LAI GẦN ĐỂ NGĂN NGỪA NGUY CƠ HƯ HỎNG
TRONG HỆ THỐNG
4.1. Phương pháp dự báo
4.1.1. Phương pháp dự báo
Trong quá trình sản xuất, kinh doanh, các nhà quản lý thường phải đưa ra các quyết định liên quan đến những sự việc sẽ xảy ra trong tương lai. Để cho các quyết định này có độ tin cậy và đạt hiệu quả cao, cần thiết phải tiến hành công tác dự báo. Dự báo là khoa học và là nghệ thuật tiên đoán những sự việc sẽ xảy ra trong tương lai.
Tính khoa học của dự báo thể hiện ở chỗ khi tiến hành dự báo ta căn cứ trên các số liệu phản ảnh tình hình thực tế ở hiện tại, quá khứ, căn cứ vào xu thế phát triển của tình hình, dựa vào các mơ hình tốn học để dự đốn tình hình cơ bản sẽ xảy ra trong tương lai. Nhưng các dự đoán này thường sai lệch hoặc thay đổi nếu xuất hiện các tình huống khơng hồn tồn phù hợp với mơ hình dự báo.
Vì vậy, cần kết hợp chặt chẽ giữa các kết quả dự báo với kinh nghiệm và khả năng phán đoán của các chuyên gia, các người quản lý có thể đạt được các quyết định có độ tin cậy cao hơn. Mặt khác các kỹ thuật dự báo khác nhau thường cho ta các kết quả dự báo có khi khác xa nhau. Chưa có một kỹ thuật nào tổng quát có thể dùng cho mọi trường hợp cần dự báo. Vì vậy đối với một số vấn đề quan trọng và phức tạp, nhất là khi dự báo dài hạn người ta thường dùng một số kỹ thuật dự báo rồi căn cứ vào độ lệch chuẩn để chọn lấy kết quả thích hợp.