Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và công nghiệp hiện đại, việc đảm bảo an ninh năng lượng và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện truyền tải trở thành nhiệm vụ trọng yếu. Tính đến ngày 30/06/2019, Công ty Truyền tải điện 1 (PTC1) quản lý 54 trạm biến áp (TBA) 220 kV trong tổng số 67 TBA 220 kV – 500 kV trên địa bàn 28 tỉnh miền Bắc. Trước đây, việc điều khiển các TBA chủ yếu dựa vào thao tác thủ công tại chỗ, gây ra nhiều bất cập về hiệu quả vận hành và chi phí nhân lực. Do đó, nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các TBA 220 kV không người trực nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí vận hành và tăng độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết.

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu và lựa chọn giải pháp điều khiển xa phù hợp cho các TBA 220 kV không người trực trong phạm vi Công ty Truyền tải điện 1, với thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn đến năm 2020. Nghiên cứu tập trung vào các trung tâm điều khiển thao tác từ xa, quy trình vận hành, an ninh phòng cháy chữa cháy (PCCC) và các quy định hiện hành. Việc áp dụng giải pháp điều khiển xa không chỉ giúp giảm số lượng nhân viên trực tại các TBA mà còn nâng cao hiệu quả quản lý, giám sát và xử lý sự cố trên lưới điện truyền tải. Qua đó, góp phần thúc đẩy phát triển lưới điện thông minh, đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn, liên tục và kinh tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý vận hành hệ thống điện truyền tải, bao gồm:

  • Mô hình tổ chức trung tâm điều khiển lưới điện truyền tải: Phân cấp điều khiển từ trung tâm điều độ quốc gia, trung tâm điều độ miền đến trung tâm vận hành – điều khiển khu vực, đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ trong vận hành và xử lý sự cố.
  • Lý thuyết tự động hóa và điều khiển từ xa trong hệ thống điện: Áp dụng các hệ thống SCADA, RTU, Gateway và các giao thức truyền thông IEC 61850, IEC 60870-5-104 để thu thập, giám sát và điều khiển thiết bị từ xa.
  • Khái niệm trạm biến áp không người trực (TBA KNT): TBA được trang bị hệ thống tự động hóa cao, camera giám sát, hệ thống PCCC và các thiết bị bảo vệ, cho phép vận hành và thao tác từ xa mà không cần nhân viên trực tại chỗ.
  • Mô hình tổ chức vận hành và phân cấp quyền điều khiển: Quy định rõ quyền hạn và trách nhiệm của các cấp điều độ, trung tâm vận hành – điều khiển và tổ thao tác lưu động trong việc thực hiện thao tác đóng cắt, giám sát và xử lý sự cố.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thực tế thu thập tại Công ty Truyền tải điện 1, bao gồm hiện trạng hạ tầng kỹ thuật các TBA 220 kV, hệ thống SCADA, thiết bị truyền dẫn, mạng viễn thông, cũng như các quy trình vận hành và quy định pháp luật liên quan.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích so sánh ưu nhược điểm của ba giải pháp điều khiển xa dựa trên tiêu chí kỹ thuật, hiệu quả vận hành, chi phí đầu tư và khả năng áp dụng thực tế. Sử dụng mô hình tổ chức và phân cấp điều khiển để đề xuất giải pháp phù hợp.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung trong giai đoạn từ năm 2018 đến 2020, phù hợp với định hướng phát triển lưới điện thông minh và các văn bản chỉ đạo của EVN, EVNNPT.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật và mạng truyền dẫn: PTC1 quản lý 54 TBA 220 kV với đa dạng thiết bị điều khiển và chuẩn kết nối như IEC 61850, IEC 60870-5-104. Hệ thống mạng viễn thông dùng riêng với hơn 5.600 km cáp quang, thiết bị truyền dẫn hiện đại đảm bảo kết nối ổn định giữa các TBA và trung tâm điều khiển.

  2. Đánh giá ba giải pháp điều khiển xa:

    • Giải pháp 1: Trung tâm điều khiển EVNNPT thao tác từ xa qua hệ thống SCADA. Ưu điểm là tận dụng được hệ thống SCADA hiện có, giảm nhân lực trực tại TBA. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao và thời gian xử lý sự cố kéo dài do phải cử người đến hiện trường (khoảng 60 phút).
    • Giải pháp 2: Trung tâm điều độ miền và phân phối kết hợp với tổ thao tác lưu động. Giảm bớt đầu mối điều độ, đơn giản thủ tục thao tác, nhưng vẫn tồn tại nhược điểm về thời gian xử lý sự cố và số lượng người thao tác hạn chế khi sự cố diện rộng.
    • Giải pháp 3: Trung tâm vận hành – điều khiển khu vực kéo dài mạng LAN, đưa máy tính HMI và Engineering từ TBA về trung tâm để giám sát và thao tác. Tận dụng nhân lực hiện có, giảm chi phí đầu tư, nâng cao năng suất lao động. Tuy nhiên, khối lượng công việc của nhân viên vận hành tăng do phải thực hiện thao tác thiết bị trực tiếp trên máy tính.

  3. Lựa chọn giải pháp phù hợp: Giải pháp 3 được lựa chọn do phù hợp với điều kiện thực tế của PTC1, tận dụng được hạ tầng kỹ thuật và nhân lực hiện có, đồng thời đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn, hiệu quả. Trung tâm vận hành – điều khiển Nam Định được xây dựng để quản lý cụm 3 TBA 220 kV không người trực, với khả năng thao tác đóng cắt, điều chỉnh điện áp dưới tải và giám sát thiết bị qua mạng LAN kéo dài.

Thảo luận kết quả

Việc lựa chọn giải pháp 3 dựa trên sự cân nhắc kỹ lưỡng giữa hiệu quả kỹ thuật và chi phí đầu tư. So với các nghiên cứu quốc tế về trạm biến áp không người trực, mô hình trung tâm vận hành – điều khiển khu vực cho phép tập trung nguồn lực, giảm thiểu nhân sự trực tại hiện trường, đồng thời nâng cao khả năng giám sát và xử lý sự cố nhanh chóng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chi phí đầu tư, thời gian xử lý sự cố và số lượng nhân viên trực giữa ba giải pháp, giúp minh họa rõ ràng ưu thế của giải pháp được chọn.

Ngoài ra, việc áp dụng các tiêu chuẩn truyền thông quốc tế như IEC 61850 và IEC 60870-5-104 đảm bảo tính tương thích và mở rộng hệ thống trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với các văn bản pháp luật và quy định của EVN, EVNNPT về phát triển lưới điện thông minh và tự động hóa.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai đồng bộ hệ thống Trung tâm vận hành – điều khiển khu vực: Tập trung xây dựng các trung tâm vận hành cho cụm TBA 220 kV không người trực, ưu tiên các khu vực có mật độ TBA cao để tối ưu hóa nguồn lực và hiệu quả vận hành. Thời gian thực hiện trong vòng 2 năm.

  2. Nâng cấp hạ tầng viễn thông và mạng LAN kéo dài: Đảm bảo kênh truyền Fast Ethernet ổn định, độc lập với hai kênh truyền tín hiệu SCADA để tăng độ tin cậy và an toàn thông tin. Chủ thể thực hiện là phòng CNTT và kỹ thuật của PTC1.

  3. Đào tạo và cấp chứng chỉ cho nhân viên vận hành Trung tâm vận hành – điều khiển: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thao tác điều khiển từ xa, xử lý sự cố và an ninh mạng, đảm bảo nhân viên đủ năng lực vận hành hệ thống mới. Thời gian đào tạo kéo dài 6 tháng.

  4. Xây dựng quy trình vận hành và an ninh PCCC phù hợp: Cập nhật và hoàn thiện các quy trình vận hành, giao nhận thiết bị, xử lý sự cố và phòng cháy chữa cháy theo quy định hiện hành, đảm bảo an toàn cho hệ thống và con người. Chủ thể là phòng Quản lý kỹ thuật và An toàn.

  5. Tăng cường giám sát và bảo trì thiết bị tự động hóa: Thực hiện kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng các thiết bị rơ le bảo vệ, camera giám sát, hệ thống PCCC để duy trì hiệu quả vận hành và giảm thiểu sự cố. Thời gian thực hiện liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên viên vận hành lưới điện truyền tải: Nắm bắt kiến thức về mô hình điều khiển xa, phân cấp điều khiển và các giải pháp kỹ thuật hiện đại để áp dụng trong công tác quản lý vận hành.

  2. Nhà quản lý và lãnh đạo các công ty truyền tải điện: Tham khảo các phương án tổ chức trung tâm vận hành – điều khiển, phân bổ nhân lực và đầu tư hạ tầng nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện, tự động hóa: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn về điều khiển từ xa, tự động hóa trong hệ thống điện truyền tải, phục vụ nghiên cứu và học tập.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị xây dựng chính sách năng lượng: Hiểu rõ các giải pháp kỹ thuật và tổ chức vận hành hiện đại, từ đó xây dựng các chính sách phát triển lưới điện thông minh và an toàn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần chuyển sang mô hình trạm biến áp không người trực?
    Việc chuyển sang mô hình không người trực giúp giảm chi phí nhân lực, nâng cao năng suất lao động, tăng độ tin cậy cung cấp điện và phù hợp với xu hướng phát triển lưới điện thông minh.

  2. Giải pháp điều khiển xa nào phù hợp nhất với điều kiện của Công ty Truyền tải điện 1?
    Giải pháp trung tâm vận hành – điều khiển khu vực (giải pháp 3) được đánh giá phù hợp nhất do tận dụng được hạ tầng kỹ thuật và nhân lực hiện có, đồng thời giảm chi phí đầu tư và nâng cao hiệu quả vận hành.

  3. Các tiêu chuẩn truyền thông nào được áp dụng trong hệ thống điều khiển xa?
    Hệ thống sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế như IEC 61850, IEC 60870-5-104 để đảm bảo tính tương thích, mở rộng và an toàn trong truyền thông dữ liệu.

  4. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi vận hành trạm biến áp không người trực?
    Bố trí tổ thao tác lưu động thực hiện các thao tác không thể điều khiển từ xa, trang bị hệ thống camera giám sát, hệ thống PCCC và quy trình vận hành nghiêm ngặt theo quy định pháp luật.

  5. Thời gian xử lý sự cố có bị kéo dài khi áp dụng mô hình không người trực?
    Mặc dù có thể mất khoảng 60 phút để nhân viên đến hiện trường xử lý sự cố, nhưng việc giám sát và thao tác từ xa giúp phát hiện và xử lý nhanh các sự cố nhỏ, giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích hiện trạng và đánh giá ba giải pháp điều khiển xa cho các TBA 220 kV không người trực tại Công ty Truyền tải điện 1.
  • Giải pháp trung tâm vận hành – điều khiển khu vực được lựa chọn do phù hợp với điều kiện kỹ thuật, nhân lực và chi phí đầu tư.
  • Đề xuất xây dựng Trung tâm vận hành – điều khiển Nam Định quản lý cụm 3 TBA 220 kV không người trực, với hệ thống máy tính HMI, Engineering và mạng LAN kéo dài.
  • Khuyến nghị triển khai đồng bộ hạ tầng viễn thông, đào tạo nhân lực và hoàn thiện quy trình vận hành, an ninh PCCC để đảm bảo vận hành an toàn, hiệu quả.
  • Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện đầu tư thiết bị, đào tạo nhân viên và triển khai vận hành thử nghiệm trong vòng 1-2 năm tới.

Hành động ngay hôm nay để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện truyền tải và hướng tới lưới điện thông minh bền vững!