Tổng quan nghiên cứu

Tổn thất điện năng (TTĐN) là một trong những vấn đề quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và chất lượng cung cấp điện của các công ty điện lực. Tại Việt Nam, tỷ lệ tổn thất điện năng đã có xu hướng giảm qua các năm, tuy nhiên mức giảm chưa thực sự đáng kể và vẫn còn tiềm năng cải thiện lớn. Cụ thể, tại Công ty Điện lực An Phú Đông, tỷ lệ tổn thất điện năng trong kỳ nghiên cứu đạt khoảng -0,71%, phản ánh những nỗ lực giảm tổn thất nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong quản lý và vận hành lưới điện phân phối trung, hạ thế.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực An Phú Đông, với phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tuyến dây phân phối cụ thể thuộc địa bàn Quận 12, TP. Hồ Chí Minh, trong giai đoạn từ năm 2019 đến 2023. Mục tiêu chính là ứng dụng hai phần mềm hiện đại là SCADA (hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa) và MDIS (hệ thống tích hợp quản lý, đo đếm điện từ xa) để nâng cao hiệu quả thu thập dữ liệu, giám sát và xử lý các hiện tượng bất thường trên lưới điện, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng một cách chính xác và kịp thời.

Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc tiết kiệm nhân lực, thời gian và chi phí cho công tác giảm tổn thất điện năng, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng điện năng, giảm giá thành điện và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương. Kết quả nghiên cứu cũng đóng góp vào chiến lược công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đồng thời mở ra hướng phát triển ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong quản lý lưới điện trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về lưới điện phân phối và tổn thất điện năng, bao gồm:

  • Lưới điện phân phối (LĐPP): Là phần của hệ thống điện chịu trách nhiệm truyền tải điện năng từ các trạm trung gian đến người tiêu dùng cuối cùng. LĐPP bao gồm lưới trung áp (4-35 kV) và lưới hạ áp (380/220 V hoặc 220/110 V). Lưới điện phân phối chiếm gần 70% tổng tổn thất điện năng toàn hệ thống.

  • Tổn thất điện năng kỹ thuật: Là tổn thất không thể tránh khỏi do bản chất vật lý của các phần tử trong hệ thống điện như điện trở dây dẫn, tổn thất trong máy biến áp, tổn thất do công suất phản kháng, tổn thất vầng quang, và các tổn thất do hiện tượng từ trễ, dòng điện Foucaul.

  • Tổn thất điện năng phi kỹ thuật: Bao gồm các tổn thất do sai số đo đếm, trộm cắp điện, gian lận thương mại và các sai sót trong quản lý kinh doanh điện năng.

  • Công suất phản kháng (CSPK): Việc cân bằng CSPK là yếu tố quan trọng để giảm tổn thất công suất tác dụng trên lưới điện. Các thiết bị bù CSPK được sử dụng để giảm lượng CSPK truyền tải, từ đó giảm tổn thất điện năng.

  • Mô hình vận hành và quản lý kỹ thuật: Bao gồm các biện pháp như cân bằng tải pha, bù công suất phản kháng, kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, khai quang lưới điện, bọc hóa lưới trung thế, và sử dụng phương pháp thi công không cắt điện (Live-line).

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

  • Thu thập và nghiên cứu tài liệu: Tổng hợp các số liệu thực tế từ Công ty Điện lực An Phú Đông, các báo cáo vận hành, thống kê sự cố, và tài liệu chuyên ngành về tổn thất điện năng.

  • Phương pháp tính toán và mô phỏng: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất điện năng và công suất trên các tuyến dây phân phối, mô phỏng các giải pháp giảm tổn thất.

  • Khảo sát và thống kê: Thu thập dữ liệu vận hành thực tế, số liệu tổn thất điện năng trước và sau khi áp dụng các phần mềm SCADA và MDIS.

  • So sánh kết quả: Đánh giá hiệu quả các giải pháp thông qua so sánh tỷ lệ tổn thất điện năng và các chỉ số độ tin cậy lưới điện (SAIDI, SAIFI, MAIFI) trước và sau khi triển khai.

  • Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu tập trung trên các tuyến dây phân phối thuộc địa bàn Quận 12, với dữ liệu thu thập từ năm 2019 đến 2023, đặc biệt chú trọng các số liệu vận hành tháng 4/2021.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng tổn thất điện năng: Tỷ lệ tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực An Phú Đông trong kỳ nghiên cứu đạt khoảng -0,71%, phản ánh sự cải thiện so với các năm trước nhưng vẫn còn tiềm năng giảm thêm. Tổn thất kỹ thuật và phi kỹ thuật đều được ghi nhận, trong đó tổn thất kỹ thuật chiếm phần lớn.

  2. Ảnh hưởng của phần mềm SCADA và MDIS: Sau khi ứng dụng hai phần mềm SCADA và MDIS, thời gian thu thập dữ liệu được rút ngắn đáng kể, giúp phát hiện và xử lý kịp thời các hiện tượng bất thường trên lưới điện. Kết quả so sánh cho thấy tổn thất điện năng giảm rõ rệt, với tỷ lệ giảm tổn thất kỹ thuật và phi kỹ thuật lần lượt đạt khoảng 10-15% so với trước khi áp dụng.

  3. Chỉ số độ tin cậy lưới điện: Các chỉ số SAIDI, SAIFI và MAIFI đều được cải thiện đáng kể. Ví dụ, SAIFI giảm từ 0,2565 lần xuống còn 0,1699 lần, tương đương giảm khoảng 34%, và SAIDI giảm từ 12,15 phút xuống còn 5,23 phút, giảm gần 57%. Điều này cho thấy lưới điện vận hành ổn định hơn, giảm thời gian mất điện và số lần mất điện cho khách hàng.

  4. Nguyên nhân tổn thất và sự cố: Các nguyên nhân chính gây tổn thất và sự cố gồm quá tải dây dẫn, máy biến áp vận hành non tải hoặc quá tải, lệch pha, sự cố do động vật xâm nhập, ảnh hưởng sét và hư hỏng thiết bị. Công tác quản lý kỹ thuật như khai quang, thay thế thiết bị xuống cấp, cân bằng tải pha và bù công suất phản kháng đã góp phần giảm thiểu các nguyên nhân này.

Thảo luận kết quả

Việc ứng dụng SCADA và MDIS đã giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện phân phối tại Công ty Điện lực An Phú Đông. Dữ liệu thu thập tự động, chính xác và kịp thời cho phép phát hiện nhanh các sự cố và hiện tượng bất thường, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng công nghệ thông tin và tự động hóa trong quản lý lưới điện nhằm giảm tổn thất.

Biểu đồ so sánh tỷ lệ tổn thất điện năng trước và sau khi áp dụng phần mềm có thể minh họa rõ hiệu quả của giải pháp. Bảng số liệu tổn thất công suất và điện năng cũng cho thấy sự cải thiện rõ rệt trên các tuyến dây phân phối được nghiên cứu.

Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại một số hạn chế như chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống, yêu cầu đào tạo nhân lực vận hành và bảo trì phần mềm, cũng như các khó khăn trong việc xử lý các nguyên nhân phi kỹ thuật như trộm cắp điện. Do đó, cần tiếp tục hoàn thiện và mở rộng ứng dụng công nghệ, đồng thời tăng cường công tác kiểm tra, giám sát và tuyên truyền nâng cao ý thức sử dụng điện.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Mở rộng ứng dụng SCADA và MDIS: Đẩy mạnh triển khai hệ thống SCADA và MDIS trên toàn bộ lưới điện phân phối của Công ty Điện lực An Phú Đông nhằm nâng cao khả năng giám sát, thu thập dữ liệu và xử lý sự cố kịp thời. Mục tiêu giảm tổn thất điện năng thêm 10% trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: Ban kỹ thuật và phòng CNTT.

  2. Tăng cường công tác cân bằng tải pha và bù công suất phản kháng: Thực hiện đo tải cân pha định kỳ, điều chỉnh và lắp đặt tụ bù phù hợp để giảm công suất phản kháng truyền tải, từ đó giảm tổn thất kỹ thuật. Mục tiêu nâng cao hệ số công suất cosφ lên trên 0,95 trong 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Đội quản lý lưới điện và phòng kỹ thuật.

  3. Nâng cao chất lượng quản lý kỹ thuật và bảo dưỡng: Thực hiện khai quang lưới điện, thay thế thiết bị xuống cấp, bọc hóa lưới trung thế, đo nhiệt độ mối nối bằng camera nhiệt và áp dụng phương pháp thi công Live-line để giảm sự cố và tổn thất. Mục tiêu giảm số vụ sự cố lưới điện trung thế và hạ thế ít nhất 20% trong năm tiếp theo. Chủ thể thực hiện: Đội vận hành và bảo trì.

  4. Tăng cường kiểm tra, xử lý tổn thất phi kỹ thuật: Đào tạo nâng cao năng lực kiểm tra viên, tổ chức kiểm tra định kỳ hệ thống đo đếm, xử lý kịp thời các vi phạm sử dụng điện và sai sót trong ghi chỉ số. Mục tiêu giảm tổn thất phi kỹ thuật ít nhất 15% trong 18 tháng. Chủ thể thực hiện: Phòng kinh doanh và đội dịch vụ khách hàng.

  5. Đầu tư đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự: Tổ chức các khóa đào tạo về vận hành hệ thống SCADA, MDIS và các kỹ thuật giảm tổn thất điện năng cho cán bộ kỹ thuật và nhân viên vận hành. Mục tiêu hoàn thành đào tạo cho 100% nhân sự liên quan trong 6 tháng. Chủ thể thực hiện: Phòng tổ chức nhân sự và ban kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật ngành điện: Luận văn cung cấp các giải pháp thực tiễn và số liệu cụ thể về giảm tổn thất điện năng, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và quản lý lưới điện phân phối.

  2. Nhà quản lý và lãnh đạo công ty điện lực: Tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đầu tư và ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý lưới điện, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí vận hành.

  3. Học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu chuyên sâu về tổn thất điện năng, ứng dụng phần mềm SCADA, MDIS và mô phỏng bằng PSS/ADEPT.

  4. Các đơn vị cung cấp và phát triển phần mềm quản lý điện năng: Hiểu rõ nhu cầu thực tế, hiệu quả ứng dụng và các hạn chế trong vận hành để cải tiến sản phẩm phù hợp với yêu cầu ngành điện.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tổn thất điện năng gồm những loại nào?
    Tổn thất điện năng gồm tổn thất kỹ thuật (do điện trở dây dẫn, máy biến áp, công suất phản kháng, vầng quang) và tổn thất phi kỹ thuật (do sai số đo đếm, trộm cắp điện, gian lận thương mại).

  2. Phần mềm SCADA và MDIS có vai trò gì trong giảm tổn thất điện năng?
    SCADA và MDIS giúp thu thập dữ liệu vận hành và đo đếm điện năng từ xa, giám sát tình trạng lưới điện theo thời gian thực, phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố, từ đó giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

  3. Làm thế nào để cân bằng tải pha và bù công suất phản kháng?
    Cân bằng tải pha được thực hiện bằng đo tải cân pha định kỳ và điều chỉnh phân phối tải giữa các pha. Bù công suất phản kháng bằng cách lắp đặt tụ bù phù hợp tại các vị trí phụ tải để giảm công suất phản kháng truyền tải.

  4. Phương pháp Live-line là gì và có lợi ích gì?
    Live-line là phương pháp thi công, sửa chữa lưới điện mà không cần cắt điện, giúp giảm thời gian mất điện, tăng độ tin cậy và giảm tổn thất do sự cố trong quá trình bảo trì.

  5. Các chỉ số SAIDI, SAIFI, MAIFI phản ánh điều gì?
    SAIDI đo tổng thời gian mất điện trung bình cho mỗi khách hàng, SAIFI đo số lần mất điện trung bình, MAIFI đo số lần mất điện do sự cố ngắn hạn. Các chỉ số này phản ánh độ tin cậy và chất lượng cung cấp điện của lưới điện.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích chi tiết hiện trạng tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực An Phú Đông, xác định các nguyên nhân kỹ thuật và phi kỹ thuật chính gây tổn thất.
  • Ứng dụng phần mềm SCADA và MDIS đã giúp cải thiện đáng kể hiệu quả thu thập dữ liệu, giám sát và xử lý sự cố, góp phần giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy lưới điện.
  • Các giải pháp kỹ thuật như cân bằng tải pha, bù công suất phản kháng, khai quang lưới điện, bảo dưỡng định kỳ và phương pháp Live-line được đề xuất và chứng minh hiệu quả qua mô phỏng và thực tế.
  • Đề xuất mở rộng ứng dụng công nghệ, tăng cường quản lý kỹ thuật và kiểm tra tổn thất phi kỹ thuật nhằm tiếp tục giảm tổn thất điện năng trong thời gian tới.
  • Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, góp phần nâng cao chất lượng cung cấp điện, giảm chi phí và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương.

Hành động tiếp theo: Triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng ứng dụng SCADA và MDIS, đồng thời đào tạo nhân lực để nâng cao hiệu quả quản lý lưới điện. Các đơn vị liên quan nên phối hợp chặt chẽ để đạt được mục tiêu giảm tổn thất điện năng bền vững.