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 67 trạm biến áp (TBA) 220 kV – 500 kV, trong đó có 54 trạm biến áp 220 kV, với dự báo số lượng này sẽ tiếp tục tăng trong tương lai gần. 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 và độ tin cậy vận hành. Do đó, việc nghiên cứu và lựa chọn giải pháp điều khiển xa cho các TBA 220 kV không người trực là cần thiết nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí vận hành và tăng độ tin cậy cung cấp điện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích, đánh giá 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, tập trung vào các trạm biến áp tại khu vực miền Bắc Việt Nam. Nghiên cứu được thực hiện dựa trên số liệu thực tế thu thập tại PTC1, kết hợp với các quy định pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, nhằm đề xuất mô hình vận hành hiện đại, an toàn và hiệu quả. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc giảm số lượng nhân viên trực tại các TBA, nâng cao năng suất lao động, đồng thời đảm bảo vận hành an toàn, ổn định và tin cậy cho hệ thống truyền tải điện.

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 điều khiển phân cấp: Phân cấp điều khiển gồm ba mức chính: điều khiển từ trung tâm điều độ miền, điều khiển tại tủ điều khiển bảo vệ ngăn lộ, và điều khiển trực tiếp tại thiết bị. Mô hình này giúp tối ưu hóa việc phân bổ quyền điều khiển và nâng cao hiệu quả vận hành.
  • Lý thuyết tự động hóa và điều khiển từ xa: Áp dụng các hệ thống SCADA, HMI, và các thiết bị điều khiển tự động nhằm giảm thiểu sự can thiệp thủ công, tăng tính chính xác và nhanh chóng trong thao tác vận hành.
  • Khái niệm trạm biến áp không người trực (TBA KNT): TBA được trang bị hệ thống tự động hóa, giám sát và điều khiển từ xa, giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn nhân sự trực tiếp tại trạm, đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả.
  • Mô hình tổ chức vận hành và quản lý nhân lực: Xây dựng các trung tâm vận hành – điều khiển và tổ thao tác lưu động nhằm đảm bảo giám sát, điều khiển và xử lý sự cố kịp thời.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế tại Công ty Truyền tải điện 1, bao gồm hạ tầng kỹ thuật các TBA 220 kV, hệ thống SCADA, thiết bị rơ le bảo vệ, mạng truyền dẫn và tổ chức vận hành hiện tại. Ngoài ra, nghiên cứu tổng hợp các văn bản pháp luật, tiêu chuẩn kỹ thuật và các tài liệu chuyên ngành liên quan.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích ưu nhược điểm của ba giải pháp điều khiển xa dựa trên các tiêu chí kỹ thuật, hiệu quả vận hành, chi phí đầu tư và khả năng áp dụng thực tế. So sánh các mô hình tổ chức vận hành và phân cấp điều khiển để lựa chọn phương án tối ưu.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2020, với các giai đoạn thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, đánh giá thực tiễn và đề xuất giải pháp cụ thể cho PTC1.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật và tổ chức vận hành: PTC1 quản lý 54 TBA 220 kV với đa dạng chuẩn kết nối và thiết bị điều khiển, trong đó có nhiều trạm đã được trang bị hệ thống SCADA và rơ le bảo vệ hiện đại. Hệ thống mạng truyền dẫn gồm hơn 5.600 km cáp quang và nhiều thiết bị truyền dẫn tốc độ cao, đảm bảo kết nối ổn định giữa các trạm và trung tâm điều độ.

  2. Đánh giá ba giải pháp điều khiển xa:

    • Giải pháp 1: Điều khiển từ trung tâm điều độ EVNNPT, sử dụng hệ thống SCADA tập trung. Ưu điểm là tận dụng được hạ tầng hiện có, giảm nhân lực trực tại TBA. Tuy nhiên, nhược điểm là thời gian xử lý sự cố kéo dài do phải cử người đến hiện trường, chi phí đầu tư cao.
    • Giải pháp 2: Điều khiển từ trung tâm điều độ miền và tổ thao tác lưu động, kết nối máy tính HMI về tổ thao tác lưu động. Giảm bớt đầu mối điều độ, nâng cao năng suất lao động nhưng vẫn tồn tại nhược điểm về thời gian xử lý sự cố và số lượng người thao tác hạn chế.
    • Giải pháp 3: Thành lập trung tâm vận hành – điều khiển khu vực, kéo dài mạng LAN và chuyển máy tính HMI, Engineering về trung tâm này để giám sát và thao tác trực tiếp. Giải pháp này tận dụng được nhân lực hiện có, giảm chi phí đầu tư, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm số người trực tại TBA.

  3. Lựa chọn giải pháp tối ưu: Giải pháp 3 được đánh giá là phù hợp nhất với điều kiện thực tế của PTC1, đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật, an toàn và hiệu quả kinh tế. Hiện tại, PTC1 đã chuyển đổi thành công 9 TBA không người trực và 8 TBA ít người trực theo mô hình này.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân lựa chọn giải pháp 3 xuất phát từ việc tận dụng tối đa hạ tầng kỹ thuật hiện có, giảm chi phí đầu tư bổ sung và tận dụng nguồn nhân lực đã được đào tạo. So với các nghiên cứu trong ngành điện lực tại các quốc gia phát triển, mô hình trung tâm vận hành – điều khiển khu vực tương tự đã được áp dụng thành công, giúp giảm thiểu rủi ro thao tác và tăng độ tin cậy cung cấp điện.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chi phí đầu tư, số lượng nhân lực và thời gian xử lý sự cố giữa ba giải pháp, cũng như bảng thống kê số lượng TBA đã chuyển đổi theo từng mô hình. Kết quả nghiên cứu góp phần thúc đẩy lộ trình phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam, đồng thời nâng cao năng lực quản lý vận hành của PTC1.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mở rộng mô hình trung tâm vận hành – điều khiển: Mở rộng áp dụng giải pháp điều khiển xa cho toàn bộ các TBA 220 kV trong PTC1 trong vòng 3 năm tới, nhằm giảm số lượng nhân viên trực tại các trạm xuống còn 5-11 người/đội vận hành.

  2. Nâng cấp hạ tầng viễn thông và CNTT: Đầu tư bổ sung các thiết bị truyền dẫn, hệ thống mạng LAN, WAN và các thiết bị bảo mật mạng để đảm bảo kết nối ổn định, an toàn và đáp ứng yêu cầu thao tác từ xa.

  3. Đào tạo và cấp chứng nhận nhân lực: Tổ chức đào tạo, bồi dưỡng và cấp chứng nhận vận hành cho nhân viên trung tâm vận hành – điều khiển và tổ thao tác lưu động theo quy định hiện hành, đảm bảo năng lực chuyên môn và kỹ năng thao tác trên hệ thống điều khiển từ xa.

  4. Xây dựng quy trình vận hành và xử lý sự cố chuẩn hóa: Hoàn thiện các quy trình giao nhận thiết bị, thao tác điều khiển và xử lý sự cố phù hợp với mô hình điều khiển xa, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.

  5. Tăng cường giám sát an ninh và phòng cháy chữa cháy: Trang bị hệ thống camera giám sát, thiết bị cảnh báo PCCC và các thiết bị an ninh tại các TBA không người trực, đồng thời xây dựng phương án phòng chống cháy nổ và xử lý sự cố kịp thời.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên viên vận hành lưới điện truyền tải: Nghiên cứu giúp nâng cao kiến thức về mô hình điều khiển xa, tự động hóa và quản lý vận hành hiện đại, từ đó áp dụng hiệu quả trong công tác hàng ngày.

  2. Các nhà quản lý và lãnh đạo trong ngành điện lực: Tham khảo để xây dựng chiến lược phát triển lưới điện thông minh, tối ưu hóa nguồn lực và nâng cao hiệu quả đầu tư hạ tầng kỹ thuật.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Cung cấp tài liệu tham khảo về các mô hình điều khiển, phân tích ưu nhược điểm các giải pháp kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

  4. Các đơn vị tư vấn và nhà thầu trong lĩnh vực tự động hóa và viễn thông: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật, quy trình vận hành và các tiêu chuẩn áp dụng trong xây dựng trung tâm vận hành – điều khiển và trạm biến áp không người trực.

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 công, nâng cao năng suất lao động, tăng độ tin cậy và an toàn vận hành, đồng thời phù hợp với xu hướng phát triển lưới điện thông minh.

  2. Giải pháp điều khiển xa nào phù hợp nhất cho các TBA 220 kV tại PTC1?
    Giải pháp thành lập trung tâm vận hành – điều khiển khu vực (giải pháp 3) được đánh giá là phù hợp nhất, tận dụng được hạ tầng hiện có và nhân lực đã đào tạo, đồng thời giảm chi phí đầu tư bổ sung.

  3. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi vận hành từ xa?
    Đảm bảo an toàn thông qua việc xây dựng quy trình vận hành chuẩn, phân cấp quyền điều khiển rõ ràng, trang bị hệ thống giám sát an ninh, PCCC và đào tạo nhân viên vận hành chuyên sâu.

  4. Thời gian xử lý sự cố có bị kéo dài khi không có người trực tại TBA?
    Mặc dù có thể mất khoảng 60 phút để nhân viên thao tác lưu động đến hiện trường, nhưng việc giám sát và thao tác từ xa giúp phát hiện và xử lý sự cố nhanh hơn, giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

  5. Những thiết bị công nghệ nào được sử dụng trong trung tâm vận hành – điều khiển?
    Trung tâm sử dụng máy tính điều khiển HMI, máy tính kỹ sư (Engineering), hệ thống SCADA, thiết bị truyền dẫn quang, switch mạng LAN, thiết bị bảo mật mạng và các phần mềm chuyên dụng như DIGSI 5, MICOM F1, Enevista UR.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích và đánh giá chi tiết mô hình tổ chức, hạ tầng kỹ thuật và các giải pháp điều khiển xa cho các TBA 220 kV không người trực tại Công ty Truyền tải điện 1.
  • Giải pháp thành lập trung tâm vận hành – điều khiển khu vực được lựa chọn là phương án tối ưu, phù hợp với điều kiện thực tế và các quy định hiện hành.
  • Việc triển khai mô hình này giúp giảm số lượng nhân viên trực tại các TBA, nâng cao năng suất lao động và độ tin cậy cung cấp điện.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hạ tầng kỹ thuật, đào tạo nhân lực và hoàn thiện quy trình vận hành để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong vận hành từ xa.
  • Khuyến nghị PTC1 tiếp tục mở rộng áp dụng mô hình điều khiển xa, đồng thời nghiên cứu các công nghệ mới để phát triển lưới điện thông minh trong tương lai.

Các đơn vị liên quan cần phối hợp triển khai các đề xuất, hoàn thiện hạ tầng và đào tạo nhân lực để sớm đưa mô hình vận hành không người trực vào vận hành chính thức, góp phần hiện đại hóa hệ thống truyền tải điện quốc gia.