CHƯƠNG 1 VẤN ĐỀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM BIẾN ÁP, ĐẶC ĐIỂM và CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 1.1 Vấn đề tự động hoá trạm biến áp Công nghiệp điện lực đang ở trong thời kỳ cạnh tranh mạnh để có quản lý tối ưu lưới điện ở tất cả các mức hệ thống. Sự tư nhân hoá (cổ phần hoá) của nghành công nghiệp điện lực tạo ra sự mở của thị trường điện mới, khác về mọi mặt so với thị trường truyền thống cũ. Một thị trường trong đó hộ tiêu thụ trở thành khách hàng do việc cung cấp điện năng và các nhà buôn bán mới xuất hiện trên thị trường. Trên thực tế, trong một tương lai rất gần, công nghiệp điện lực trên toàn thế giới sẽ xuất hiện ngày càng nhiều hơn nhà sản xuất điện, các công ty truyền tải điện và công ty bán buôn sau đó là bán lẻ.
Như vậy đối với các hệ thống điện, nhất là đối với các nước đang phát triển liên tục gặp phải các thử thách là làm thế nào để nâng cao được việc cung cấp điện năng với chất lượng đảm bảo và với độ tin cậy cao cho khách hàng sử dụng điện và giá cả cạch tranh. Do đó sự cần thiết tự động hoá các trạm biến áp xây dựng mới cũng như hiện hữu phải được xem xét đánh giá bởi các nhà đầu tư (từng công ty điện lực) nhằm đạt được các yêu cầu mong muốn của thị trường tương lai và độ tin cậy của thiết bị hiện có. Về khía cạnh này, tự động hoá trạm biến áp, với việc tạo ra độ tin cậy cao một hệ thống cung cấp điện với việc đưa ra các phản ứng tức thời thích hợp đối với các sự kiện xảy trong thời gian thực nhằm đảm bảo duy trì việc cung cấp điện không bị gián đoạn do đó trong vận hành các trạm biến áp ngày càng được giám sát và điều khiển một cách hợp lý và hiệu quả để người vận hành nắm bắt được Xây dựng hệ thống ĐK TBA bằng máy tính dựa trên RTU Phạm Thanh Tùng Luận văn cao học - 10 - một cách chính xác các nguy cơ có thể xảy ra các sự cố gây ngừng cung cấp điện. Đồng thời với sự phát triển gần đây trong công nghệ thông tin cho phép thực hiện hiệu quả các hệ thống điều khiển giám sát từ xa với khả năng giám sát điều kiện vận hành các thiết bị trong thời gian thực tại các trạm biến áp.
Các công ty điện lực trên toàn thế giới đang tự chuẩn bị cho các yêu cầu tương lai đang đến gần đối với các trạm biến áp trong lưới điện của họ ở tất cả các cấp truyền tải và phân phối. Để làm được việc đó công ty điện lực phải có được hiểu biết đầy đủ về sự cần thiết của họ đối với tự động hoá và lợi ích của nó. Mỗi công ty điện lực, trong nỗ lực nhằm tự động hoá các trạm biến áp hiện có, nên tập trung vào hai khía cạnh chính của sự ảnh hưởng của điều khiển tối ưu, của công việc quản lý hệ thống điện. Hai khía cạnh đó là kinh tế và kỹ thuật.1 Tính kinh tế Kinh tế chiếm vai trò chủ yếu trong việc chứng minh tính đúng đắn tự động hoá trạm (SA) hiện có.
Thông tin về hệ thống điện cho phép Công ty điện lực sức mạnh để thành công hơn trong cạnh tranh ở thị trường tự do trong đó có sự cạnh tranh giữa các công ty điện lực tạo ra bởi việc không điều tiết công nghiệp điện lực. Trong môi trường này thông tin trở thành yêu cầu chiến lược khi có yêu cầu các quyết định nhanh. Thiếu thông tin này, thông tin không thể nhận được tự trạm biến áp hiện hữu thông thường, Công ty điện lực không thể đáp ứng được. Các thay đổi xuất hiện sớm, và chúng được dự đoán trong tương lai gần, được thảo luận trong phần tiếp theo.
Xây dựng hệ thống ĐK TBA bằng máy tính dựa trên RTU Phạm Thanh Tùng Luận văn cao học - 11 - 1.1 Những thay đổi trong thị trường điện Các thay đổi chính chiếm vị trí trong thị trường điện, và còn có những thay đổi trong tương lai gần. Trong một thị trường điện truyền thống, ở đó các trung tâm điều độ quốc gia/miền điều khiển và thị trường điện năng không có các nhà cung cấp điện khác đến khách hàng. Trong một thị trường điện không điều tiết, tình trạng này biến mất một cách nhanh chóng, và xu hướng sẽ tiếp tục ở một tốc độ nhanh hơn trong tương lai gần. Các công ty dịch vụ năng lượng sẽ thay thế các công ty điện lực, và các nhà bán lẻ điện năng đang xuất hiện trên thị trường.
Đồng thời, tư nhân hoá/phi điều tiết của các mạng lưới điện quốc gia đã hình thành các công ty phi quốc gia trong thị trường làm xuất hiện ngày càng nhiều các nhà sản xuất và buôn bán điện. Trong thị trường mở này hộ tiêu thụ trở thành một khách hàng, người có thể chọn hợp đồng cung cấp cho mình. Điều này làm tăng sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp, và dẫn đến một thị trường với giá điện biến đổi. Các thoả thuận cung cấp điện mới được chuyển thành bản kê đối với cung cấp điện và giá và các nhà cung cấp khác nhau.
Điều này được gọi là một "thị trường có giá và vị trí tự do". Các nhà cung cấp đưa ra thông tin hàng ngày về khả năng truyền tải công suất và các nhà bán buôn nhận thông tin tiêu thụ. Các yêu cầu này được trao đổi nhanh thông tin giá cả và nguồn cấp chính xác. Hơn thế nữa, các khách hàng cũng cần phải biết chi phí vận hành hàng ngày của họ nhằm lập kế hoạch sản xuất phù hợp để tối thiểu hoá chi phí và tăng lợi nhuận của họ.
Các công ty truyền tải và phân phối điện phải tách biệt công việc điều tiết (truyền tải và phân phối) và phi điều tiết (thị trường điện năng) để tham gia vào một thị trường mở. Trong kinh doanh thị trường điện có Xây dựng hệ thống ĐK TBA bằng máy tính dựa trên RTU Phạm Thanh Tùng Luận văn cao học - 12 - các chức năng mới yêu cầu để chạy các công việc này. Trong khi ở kinh doanh có điều tiết không có yêu cầu thay đổi cơ bản, mà chỉ có sự cần thiết cung cấp thông tin cần thiết nhằm hỗ trợ các quyết định thị trường điện năng. Để hỗ trợ các quá trình ra quyết định trong thị trường điện trạm biến áp phải được nâng cấp để cung cấp thông tin cần thiết ở dạng theo thời gian thực.2 Giảm chi phí vận hành Các chi phí vận hành có ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ hoạt động kinh tế của công ty điện lực.
Thông tin chính xác là yếu tố cần thiết để giảm chi phí vận hành. Có thể đạt được những tiết kiệm sau: Giảm nhân viên trạm do việc thực hiện khả năng điều khiển từ xa các trạm biến áp. Bao gồm nhân viên vận hành, đội ngũ bảo dưỡng và công tác tại hiện trường, có thể la sẽ tốt hơn khi kết hợp và chỉ dẫn với các thông tin về tình trạng hiện tại nhận được từ xa từ các trạm biến áp và lưới điện. Định vị và loại trừ sự cố, điều này có thể dẫn đến làm giảm thời gian gián đoạn cung cấp điện.
Thời gian gián đoạn cung cấp điện ngắn hơn liên quan trực tiếp đến chi phí. Điều này cũng đúng cho sự hư hỏng của thiết bị điều khiển và bảo vệ. Trình tự thao tác và các hệ thống chuyên gia, các hệ thống này thực hiện các chức năng phức tạp nhanh hơn và chính xác hơn người vận hành. Các chức năng điều khiển lưới điện tốt hơn và phối hợp được nhiều hơn như điều khiển điện áp/VAR, thay đổi cấu hình lưới, phục hồi cung cấp điện sau các sự cố.
Xây dựng hệ thống ĐK TBA bằng máy tính dựa trên RTU Phạm Thanh Tùng Luận văn cao học - 13 - 1.3 Giảm chi phí trong bảo dưỡng Giảm trục trặc và sửa chữa Trục trặc trong các trạm biến áp hiện có rất mệt mỏi và mất thời gian do tính phức tạp trong đi dây nối giữa các tủ bảng khác nhau cho thiết bị điều khiển và bảo vệ. Trong các trạm biến áp được tự động hoá trục trặc có thể được tối thiểu hoá do việc đi dây ít phức tạp hơn và bị giới hạn ở khoảng cách nhất định. Hầu hết khắc phục trục trặc sẽ được thực hiện bằng phần mềm trong đó sức người và thiết bị thí nghiệm được hạn chế. Giảm chi phí sửa chữa thiết bị nhất thứ Vật tư, thiết bị dự phòng, và nhân công tiêu tốn trong các kế hoạch bảo dưỡng thông thường đối với thiết bị nhất thứ giảm được nhờ việc ghi nhận chính xác và theo thời gian các dữ liệu về hoạt động của thiết bị.
Ví dụ các rơ le bảo vệ xuất tuyến lưới điện phân phối mới có các tính năng cung cấp thông tin về bao nhiêu lần máy cắt xuất tuyến tác động trong các điều kiện sự cố hơn là việc đếm đơn giản là đếm tổng số lần máy cắt tác động. Dữ liệu này không thể nhận được từ trạm biến áp loại cổ điển. Giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành của thiết bị điều khiển và bảo vệ Công nghệ phần mềm mới, cuộc cách mạng của thông tin liên lạc kỹ thuật số, các rơ le số, và thiết bị điều khiển số sẽ giảm một cách đáng kể nhân công tiêu tốn trong vận hành, thí nghiệm định kỳ, và bảo dưỡng các rơ le thông thường và các thiết bị điều khiển. Một hệ thống tự động hoá trạm cung cấp khả năng giám sát liên tục hàng loạt các tín hiệu và các phần tử.
Theo dõi liên tục và chẩn đoán Xây dựng hệ thống ĐK TBA bằng máy tính dựa trên RTU Phạm Thanh Tùng Luận văn cao học - 14 - toàn bộ các thiết bị lắp đặt trong khi vận hành cho phép lập kế hoạch bảo dưỡng khi cần thiết hơn là dựa trên cơ sở kiểm tra định kỳ.4 Giảm chi phí lắp đặt trạm Người ta cho rằng với thiết bị hiện đại mới việc giảm chi phí có thể thực hiện được. Việc giảm chi phí đặc biệt sẽ thực hiện khi thiết bị riêng biệt được hợp bộ vào thành một thiết bị. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào kích cỡ và các chức năng yêu cầu của trạm. Các công ty điện lực cũng như các khách hàng công nghiệp cũng phải thấy rõ sự so sánh giảm chi phí giữa các hệ thống truyền thống và hệ thống mới.
Một sự so sánh như thế sẽ khuyến khích việc trang bị thêm ở các trạm cũ thiết bị mới.