## Tổng quan nghiên cứu

Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng trong hệ thống điện, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Tỉnh Bắc Kạn hiện có lưới điện phân phối trung áp với chiều dài đường dây trung bình khoảng 1.762,5 km và hơn 1.000 trạm biến áp phân phối với tổng công suất đặt trên 166.000 kVA. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, số vụ sự cố trên lưới điện trung áp 35kV của tỉnh có xu hướng tăng, với tổng số 235 vụ sự cố trong năm 2018, tăng 13,53% so với năm trước, trong đó sự cố vĩnh cửu tăng 34,57%. Các sự cố này ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy cung cấp điện, gây gián đoạn và thiệt hại kinh tế cho khách hàng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành lưới phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn thông qua các giải pháp tự động hóa. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích cấu trúc lưới điện, tính toán các chỉ số độ tin cậy như SAIDI, SAIFI, MAIFI, và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu thời gian mất điện và phạm vi ảnh hưởng của sự cố. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các lộ đường dây 372, 373, 374 thuộc trạm biến áp 110kV E26.1 tại thành phố Bắc Kạn, với dữ liệu thu thập thực tế từ Công ty Điện lực Bắc Kạn trong giai đoạn đến năm 2018.

Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao chất lượng cung cấp điện, đảm bảo an toàn, ổn định và liên tục cho khách hàng, đồng thời góp phần giảm tổn thất điện năng và thiệt hại kinh tế do mất điện gây ra.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về độ tin cậy hệ thống điện, bao gồm:

- **Lý thuyết xác suất và thống kê về độ tin cậy:** Đánh giá xác suất phần tử và hệ thống hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian nhất định, sử dụng các chỉ số như SAIDI (Thời gian mất điện trung bình), SAIFI (Tần suất mất điện trung bình), MAIFI (Tần suất mất điện thoáng qua).
- **Mô hình Markov và không gian trạng thái:** Phân tích trạng thái làm việc và hỏng hóc của các phần tử trong hệ thống điện, mô phỏng quá trình phục hồi và sửa chữa.
- **Mô hình sơ đồ lưới điện phân phối:** Bao gồm sơ đồ hình tia không phân đoạn, hình tia có phân đoạn, sơ đồ mạch vòng kín vận hành hở, giúp đánh giá cấu trúc và ảnh hưởng đến độ tin cậy.
- **Khái niệm và chỉ tiêu độ tin cậy:** Độ tin cậy của phần tử, độ sẵn sàng, cường độ sự cố, xác suất thiếu điện, tổn thất điện năng và thiệt hại kinh tế do mất điện.

Các khái niệm chuyên ngành như Recloser (thiết bị tự động đóng lặp lại), FPIs (thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố), Sectionalizer Automation (thiết bị tự động phân đoạn sự cố) được nghiên cứu để áp dụng nâng cao hiệu quả vận hành.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Số liệu thu thập thực tế tại Công ty Điện lực Bắc Kạn, bao gồm thông số kỹ thuật các lộ đường dây 35kV, trạm biến áp, số liệu sự cố và vận hành trong năm 2018.
- **Phương pháp phân tích:** Sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT và ETAP để lập sơ đồ, nhập thông số kỹ thuật và tính toán các chỉ số độ tin cậy của lưới điện phân phối 35kV. Phân tích so sánh các phương án vận hành và tự động hóa nhằm đánh giá hiệu quả.
- **Cỡ mẫu và chọn mẫu:** Nghiên cứu tập trung vào ba lộ đường dây chính 372, 373, 374 thuộc trạm biến áp 110kV E26.1 tại thành phố Bắc Kạn, đại diện cho cấu trúc lưới điện trung áp của tỉnh.
- **Timeline nghiên cứu:** Thu thập và phân tích dữ liệu trong giai đoạn đến năm 2018, mô phỏng và đánh giá các phương án trong năm 2019.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết, mô phỏng và thực tiễn nhằm đảm bảo tính chính xác và khả thi của các giải pháp đề xuất.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Tăng số vụ sự cố:** Năm 2018, tổng số vụ sự cố trên lưới điện trung áp 35kV là 235 vụ, tăng 13,53% so với năm 2017, trong đó sự cố vĩnh cửu tăng 34,57%. Điều này cho thấy lưới điện đang chịu áp lực vận hành lớn và cần giải pháp nâng cao độ tin cậy.
- **Chỉ số độ tin cậy:** Các chỉ số MAIFI, SAIDI, SAIFI thực tế của Công ty Điện lực Bắc Kạn lần lượt là 0,09; 91,66 phút; 1,26 lần, thấp hơn so với kế hoạch đề ra, cho thấy hiệu quả vận hành còn hạn chế.
- **Hiệu quả các giải pháp tự động:** Phương án sử dụng thiết bị tự động đóng lặp lại (Recloser), thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố (FPIs) và tự động phân đoạn (Sectionalizer Automation) giúp giảm thời gian mất điện trung bình và phạm vi ảnh hưởng sự cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
- **Mô hình vận hành lưới điện:** Sơ đồ lưới điện hình tia có phân đoạn và sơ đồ mạch vòng kín vận hành hở cho độ tin cậy cao hơn so với sơ đồ hình tia không phân đoạn, phù hợp với đặc điểm địa hình và phụ tải của tỉnh Bắc Kạn.

### Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng sự cố là do điều kiện thời tiết khắc nghiệt, địa hình đồi núi phức tạp và hạn chế về đầu tư thiết bị hiện đại. So với các nghiên cứu trong ngành, việc áp dụng các thiết bị tự động hóa đã chứng minh hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu thời gian mất điện và nâng cao độ tin cậy. Kết quả mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT cho thấy các chỉ số SAIDI và SAIFI có thể giảm từ 10-20% khi áp dụng các giải pháp tự động hóa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các bảng tổng hợp chỉ số độ tin cậy theo từng phương án và biểu đồ so sánh thời gian mất điện trung bình trước và sau khi áp dụng giải pháp tự động hóa, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của nghiên cứu.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Triển khai lắp đặt thiết bị tự động đóng lặp lại (Recloser):** Mục tiêu giảm thời gian mất điện trung bình (SAIDI) xuống dưới 80 phút trong vòng 2 năm, do Công ty Điện lực Bắc Kạn chủ trì thực hiện.
- **Ứng dụng thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố (FPIs):** Giúp phát hiện nhanh điểm sự cố, giảm phạm vi mất điện, hoàn thành trong 18 tháng, phối hợp với các đơn vị quản lý vận hành.
- **Tăng cường đào tạo và nâng cao năng lực vận hành cho nhân viên điều độ:** Đảm bảo khai thác hiệu quả các thiết bị tự động, nâng cao độ chính xác trong phân vùng sự cố, thực hiện liên tục trong 1 năm.
- **Hoàn thiện phần mềm giám sát và điều khiển từ xa:** Tích hợp dữ liệu trực tuyến từ các thiết bị Recloser và FPIs, giúp điều độ viên theo dõi và xử lý sự cố nhanh chóng, hoàn thành trong 24 tháng.
- **Xây dựng kế hoạch bảo dưỡng định kỳ và thay thế thiết bị cũ:** Giảm thiểu sự cố do thiết bị hỏng hóc, đảm bảo độ tin cậy lâu dài, thực hiện hàng năm.

Các giải pháp trên cần được phối hợp đồng bộ giữa các cấp quản lý, đơn vị vận hành và các nhà cung cấp thiết bị để đạt hiệu quả tối ưu.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Cán bộ quản lý và kỹ sư vận hành lưới điện:** Nắm bắt các giải pháp nâng cao độ tin cậy và áp dụng công nghệ tự động hóa trong quản lý vận hành.
- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện:** Tham khảo phương pháp tính toán độ tin cậy, mô hình lưới điện và ứng dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT.
- **Các đơn vị cung cấp thiết bị điện và tự động hóa:** Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả của các thiết bị tự động trong thực tế vận hành.
- **Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách năng lượng:** Đánh giá hiệu quả đầu tư và chính sách phát triển lưới điện phân phối bền vững.

Mỗi nhóm đối tượng có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả công tác chuyên môn và hoạch định chiến lược phát triển.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Tại sao cần nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối?**  
Độ tin cậy cao giúp giảm thiểu thời gian mất điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục, ổn định, giảm thiệt hại kinh tế và nâng cao chất lượng dịch vụ cho khách hàng.

2. **Các chỉ số độ tin cậy phổ biến là gì?**  
Các chỉ số chính gồm SAIDI (thời gian mất điện trung bình), SAIFI (tần suất mất điện trung bình), MAIFI (tần suất mất điện thoáng qua), phản ánh mức độ ổn định và tin cậy của lưới điện.

3. **Giải pháp tự động hóa nào hiệu quả nhất cho lưới điện 35kV?**  
Thiết bị tự động đóng lặp lại (Recloser), thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố (FPIs) và thiết bị tự động phân đoạn (Sectionalizer Automation) được đánh giá cao trong việc giảm thời gian và phạm vi mất điện.

4. **Phần mềm PSS/ADEPT được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?**  
PSS/ADEPT giúp mô phỏng lưới điện, tính toán các chỉ số độ tin cậy dựa trên dữ liệu thực tế, từ đó đánh giá hiệu quả các phương án vận hành và tự động hóa.

5. **Làm thế nào để giảm thiểu sự cố do điều kiện thời tiết và địa hình?**  
Ngoài đầu tư thiết bị tự động, cần tăng cường bảo dưỡng định kỳ, cải tiến cấu trúc lưới điện, và áp dụng các biện pháp phòng ngừa như cắt tỉa cây xanh gần đường dây.

## Kết luận

- Đã xác định rõ thực trạng và các chỉ số độ tin cậy của lưới điện phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn với số liệu cụ thể năm 2018.  
- Áp dụng các giải pháp tự động hóa như Recloser, FPIs và Sectionalizer giúp nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu sự cố.  
- Phương pháp nghiên cứu kết hợp mô phỏng PSS/ADEPT và phân tích thực tế đảm bảo tính khả thi và chính xác của kết quả.  
- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể, có thể triển khai trong vòng 1-2 năm để cải thiện độ tin cậy.  
- Khuyến nghị các nhóm đối tượng liên quan tham khảo để áp dụng và phát triển nghiên cứu tiếp theo.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp tự động hóa đồng bộ, nâng cao năng lực vận hành và hoàn thiện hệ thống giám sát để đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định cho tỉnh Bắc Kạn.