## Tổng quan nghiên cứu

Ngành điện là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Hiện nay, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quản lý khoảng trên dưới 600 trạm biến áp (TBA) ở các cấp điện áp từ 110 kV đến 500 kV, với nhu cầu ngày càng tăng trong việc hiện đại hóa và nâng cao hiệu quả vận hành. Tại Công ty Điện lực Bắc Kạn (PCBK), việc vận hành các TBA 110 kV truyền thống còn nhiều hạn chế do phụ thuộc vào nhân lực trực tiếp tại trạm, gây ra chi phí vận hành cao và tiềm ẩn rủi ro về an toàn, an ninh.

Luận văn tập trung nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các TBA 110 kV không người trực tại PCBK nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, giảm chi phí vận hành và tăng độ tin cậy cung cấp điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các TBA 110 kV hiện hữu trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn, các trung tâm điều khiển từ xa (TTĐKX), cùng các quy trình vận hành, an ninh PCCC liên quan. Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn từ 2018 đến 2019, phù hợp với kế hoạch phát triển lưới điện thông minh của EVN.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy hiện đại hóa lưới điện phân phối, giảm thiểu sự cố do thao tác thủ công, nâng cao năng lực vận hành và quản lý từ xa, góp phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục cho khu vực Bắc Kạn và các vùng lân cận. Các chỉ số độ tin cậy như SAIDI, SAIFI và MAIFI được kỳ vọng cải thiện rõ rệt sau khi áp dụng giải pháp điều khiển xa.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Lý thuyết hệ thống điều khiển từ xa (Remote Control Systems):** Nghiên cứu các nguyên lý điều khiển, giám sát và vận hành thiết bị điện từ xa qua hệ thống SCADA/DMS, đảm bảo tính ổn định và an toàn trong vận hành lưới điện.
- **Mô hình lưới điện thông minh (Smart Grid):** Áp dụng các công nghệ thông tin và truyền thông hiện đại để nâng cao khả năng tự động hóa, giám sát và điều khiển lưới điện phân phối.
- **Khái niệm trạm biến áp không người trực (Unmanned Substation):** Trạm biến áp được vận hành hoàn toàn từ xa, không cần nhân lực trực tiếp tại hiện trường, giảm chi phí và tăng tính an toàn.
- **Quy trình vận hành và an toàn trong hệ thống điện:** Áp dụng các quy định tại Thông tư 40/2014/TT-BCT, Thông tư 28/2014/TT-BCT và Thông tư 44/2014/TT-BCT về điều độ, xử lý sự cố và thao tác hệ thống điện quốc gia.
- **Hệ thống SCADA/DMS và giao thức truyền thông IEC 60870-5-101/104, IEC 61850:** Các chuẩn kỹ thuật và giao thức truyền thông được sử dụng để thu thập và điều khiển dữ liệu trong hệ thống điện.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Thu thập số liệu thực tế tại Công ty Điện lực Bắc Kạn, bao gồm dữ liệu vận hành các TBA 110 kV, hệ thống SCADA hiện hữu, mạng truyền dẫn và nhân lực vận hành. Ngoài ra, tổng hợp tài liệu, quy định pháp luật, các nghiên cứu liên quan và báo cáo ngành điện.
- **Phương pháp phân tích:** Phân tích hiện trạng mô hình tổ chức điều độ, hạ tầng kỹ thuật, đánh giá khả năng kết nối và tích hợp hệ thống SCADA/DMS. Sử dụng phương pháp so sánh, đánh giá hiệu quả các giải pháp điều khiển xa dựa trên các tiêu chí kỹ thuật, kinh tế và an toàn.
- **Cỡ mẫu và chọn mẫu:** Nghiên cứu tập trung vào 3 TBA 110 kV chính tại Bắc Kạn gồm Bắc Kạn (E26.1), Chợ Đồn (E26.2) và Ngọc Linh (đang xây dựng). Lực lượng nhân sự vận hành gồm 29 người tại các trạm và 19 người tại trung tâm điều khiển.
- **Timeline nghiên cứu:** Thực hiện trong năm 2018-2019, bao gồm khảo sát hiện trạng, phân tích dữ liệu, đề xuất giải pháp, đào tạo nhân lực và xây dựng quy trình vận hành mới.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Hiện trạng vận hành lạc hậu:** Phòng Điều độ PCBK hiện có 11 người, sử dụng phương tiện hỗ trợ còn lạc hậu, chủ yếu liên lạc qua điện thoại và ghi chép thủ công, dẫn đến chậm trễ trong xử lý sự cố. Khoảng 90% thao tác vận hành tại các TBA 110 kV vẫn thực hiện thủ công tại hiện trường.
- **Hạ tầng kỹ thuật chưa đồng bộ:** Hệ thống SCADA tại các TBA 110 kV Bắc Kạn và Chợ Đồn chưa kết nối đầy đủ các tín hiệu ngăn xuất tuyến trung thế, với số lượng tín hiệu thu thập về trung tâm lần lượt là 174 và 84 tín hiệu, chưa đáp ứng yêu cầu vận hành từ xa toàn diện.
- **Mạng truyền dẫn và viễn thông:** PCBK có hệ thống mạng LAN, WAN và cáp quang với tổng chiều dài khoảng 442 km, đủ khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu cho hệ thống điều khiển xa. Tuy nhiên, thiết bị truyền dẫn và mạng LAN tại các trạm còn nhiều hạn chế về tính ổn định và bảo mật.
- **Nhân lực và đào tạo:** Đội ngũ vận hành gồm 19 người tại trung tâm điều khiển và 29 người tại các trạm, trong đó 7 điều độ viên đã có chứng chỉ vận hành, 5 người được đào tạo vận hành SCADA/DMS. Tuy nhiên, cần tăng cường đào tạo và cấp chứng nhận cho nhân viên để đáp ứng yêu cầu vận hành trạm không người trực.
- **Giải pháp kỹ thuật:** Đề xuất bổ sung thiết bị Gateway, các bộ thu thập dữ liệu BCU, đồng hồ kỹ thuật số có cổng truyền thông Modbus RTU, và cải tạo tủ điều khiển bảo vệ để thu thập đầy đủ tín hiệu SCADA theo chuẩn IEC61850, IEC60870-5-101/104. Giải pháp này giúp tăng số lượng tín hiệu thu thập lên trên 250.000 datapoint, đảm bảo tính dự phòng và bảo mật cao.

### Thảo luận kết quả

Việc vận hành các TBA 110 kV không người trực tại PCBK dựa trên hệ thống điều khiển xa TTĐKX giúp giảm thiểu chi phí nhân lực trực tiếp tại trạm, đồng thời nâng cao độ tin cậy và an toàn vận hành. So với mô hình truyền thống, giải pháp điều khiển xa giảm thiểu thời gian phát hiện và xử lý sự cố, hạn chế lỗi thao tác do con người gây ra.

Kết quả nghiên cứu phù hợp với xu hướng phát triển lưới điện thông minh trên thế giới, đồng thời đáp ứng các quy định pháp luật hiện hành của Bộ Công Thương và EVN. Việc áp dụng các giao thức truyền thông chuẩn và hệ thống SCADA/DMS hiện đại giúp tăng khả năng mở rộng và tích hợp trong tương lai.

Dữ liệu thu thập và phân tích có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh số lượng tín hiệu thu thập trước và sau cải tạo, bảng thống kê nhân lực và tiến độ đào tạo, cũng như sơ đồ mô hình tổ chức điều độ mới. Điều này giúp minh bạch hiệu quả và tính khả thi của giải pháp.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Xây dựng và hoàn thiện trung tâm điều khiển xa (TTĐKX):** Hoàn thành đầu tư hạ tầng phần cứng, phần mềm SCADA/DMS theo tiêu chuẩn, đảm bảo tính dự phòng và bảo mật, hoàn thành trong vòng 12 tháng. Chủ thể: Công ty Điện lực Bắc Kạn phối hợp EVNICT.
- **Cải tạo, nâng cấp các TBA 110 kV thành trạm không người trực:** Bổ sung thiết bị Gateway, BCU, đồng hồ kỹ thuật số, cải tạo tủ điều khiển bảo vệ, hoàn thành trong 18 tháng. Chủ thể: PCBK và nhà thầu kỹ thuật.
- **Đào tạo và cấp chứng nhận nhân lực vận hành TTĐKX:** Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về SCADA/DMS, vận hành điều khiển xa, cấp chứng nhận cho tối thiểu 10 nhân viên trong 6 tháng. Chủ thể: PCBK phối hợp EVNNPC.
- **Xây dựng và ban hành hệ thống quy trình, quy định vận hành:** Soạn thảo, hoàn thiện và phổ biến các quy trình vận hành, xử lý sự cố, an ninh PCCC cho TTĐKX và TBA không người trực, hoàn thành trước 6 tháng. Chủ thể: PCBK.
- **Tăng cường hệ thống mạng truyền dẫn và bảo mật:** Nâng cấp mạng LAN, WAN, cáp quang, thiết bị bảo mật để đảm bảo truyền dữ liệu ổn định, an toàn, hoàn thành trong 12 tháng. Chủ thể: PCBK và EVNICT.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Cán bộ quản lý và kỹ sư vận hành ngành điện:** Nắm bắt các giải pháp kỹ thuật và mô hình tổ chức vận hành hiện đại, áp dụng trong quản lý lưới điện phân phối.
- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện:** Tham khảo phương pháp nghiên cứu, phân tích dữ liệu thực tiễn và ứng dụng công nghệ SCADA/DMS trong lưới điện.
- **Các đơn vị tư vấn và nhà thầu thi công hệ thống điện:** Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật, quy trình vận hành và giải pháp cải tạo nâng cấp trạm biến áp không người trực.
- **Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách:** Căn cứ để xây dựng các chính sách phát triển lưới điện thông minh, nâng cao hiệu quả đầu tư và vận hành ngành điện.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Tại sao cần chuyển đổi các TBA 110 kV sang mô hình không người trực?**  
Việc chuyển đổi giúp giảm chi phí nhân lực, tăng độ tin cậy vận hành, giảm thiểu lỗi thao tác và nâng cao an toàn cho hệ thống điện.

2. **Giải pháp điều khiển xa sử dụng công nghệ nào?**  
Sử dụng hệ thống SCADA/DMS với các giao thức truyền thông chuẩn IEC60870-5-101/104, IEC61850, kết hợp thiết bị Gateway, RTU và BCU để thu thập và điều khiển dữ liệu từ xa.

3. **Những khó khăn chính khi triển khai mô hình TBA không người trực là gì?**  
Bao gồm việc cải tạo thiết bị cũ, đào tạo nhân lực vận hành mới, đảm bảo an ninh, PCCC và nâng cấp hạ tầng mạng truyền dẫn.

4. **Làm thế nào để đảm bảo an toàn và bảo mật trong hệ thống điều khiển xa?**  
Áp dụng các tiêu chuẩn bảo mật NERC CIP, thiết lập phân quyền người dùng, sử dụng phần mềm diệt virus bản quyền và hệ thống tường lửa, mã hóa dữ liệu truyền tải.

5. **Hiệu quả kinh tế của việc áp dụng mô hình điều khiển xa là gì?**  
Giảm chi phí vận hành trực tiếp tại trạm, giảm thời gian xử lý sự cố, tăng độ tin cậy cung cấp điện, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh điện.

## Kết luận

- Nghiên cứu đã hệ thống hóa hiện trạng vận hành và hạ tầng kỹ thuật các TBA 110 kV tại Bắc Kạn, làm cơ sở cho việc lựa chọn giải pháp điều khiển xa.  
- Đề xuất mô hình TTĐKX và TBA không người trực phù hợp với điều kiện thực tế, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và quy định pháp luật hiện hành.  
- Giải pháp kỹ thuật bao gồm cải tạo thiết bị, bổ sung hệ thống SCADA/DMS, nâng cấp mạng truyền dẫn và đào tạo nhân lực vận hành.  
- Các quy trình vận hành, an ninh PCCC và quản lý nhân lực được xây dựng đồng bộ, đảm bảo vận hành an toàn, hiệu quả.  
- Tiếp tục triển khai đầu tư, đào tạo và hoàn thiện quy trình trong vòng 1-2 năm tới để đạt mục tiêu hiện đại hóa lưới điện phân phối tại Bắc Kạn.  

**Kêu gọi hành động:** Các đơn vị liên quan cần phối hợp chặt chẽ trong việc triển khai các giải pháp, đồng thời đẩy mạnh đào tạo nhân lực và nâng cấp hạ tầng để đảm bảo thành công của mô hình điều khiển xa cho các TBA 110 kV không người trực.