CHƯƠNG 1 CÁC VẤN ĐỀ VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM BIẾN ÁP THỰC TRẠNG VÀ NHU CẦU CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP HÀ NỘI I. Vấn đề về tự động hoá trạm biến áp Sự hoạt động và phát triển của công nghiệp điện lực nói chung và của hệ thống điện nói riêng đóng một vai trò hết sức to lớn trong sự phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Những hậu quả gây ra do việc mất điện, ngừng trệ cung cấp điện không chỉ là vấn đề về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực quan trọng khác. Hệ thống điện có thể bị tác động mạnh do sự làm việc không chính xác của các thiết bị điều khiển, bảo vệ, thông tin liên lạc hay do tác động của những sự cố chủ quan hay khách quan.
Vì vậy rất cần phải giữ cho nó hoạt động an toàn và ổn định. Dữ liệu thời gian thực có thể trở thành nguồn thông tin hết sức giá trị cho điều khiển tự động nhằm duy trì sự ổn định của hệ thống điện. Nó cũng có thể được sử dụng để làm cơ sở cho việc đưa ra những quyết định tức thời vận hành hệ thống hoặc cho việc phân tích hệ thống. 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 để có thể đưa ra các phản ứng tức thời thích hợp đối với các sự kiện xảy trong thời gian thực nhằm đảm Luận văn cao học -2- bảo duy trì việc cung cấp điện không bị gián đoạn là một mục tiêu hàng đầu cần được thực hiện. Do vậy 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 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.
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 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. 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 từ trạm biến áp hiện hữu thông thường, Công ty điện lực không thể đáp ứng được các yêu cầu.
Để hỗ trợ các quá trình ra quyết định trạm biến áp phải được nâng cấp để cung cấp thông tin cần thiết ở dạng theo thời gian thực. khi nâng cấp hệ thống này yếu tố kinh tế được thể hiện như sau : 1.1 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: Luận văn cao học -3- + 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. + Định vị và loại trừ sự cố, điều này có thể dẫn đến làm giảm thời gian gián đoạn cung cấp điện. + 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.2 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 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 rơle 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 toàn bộ các Luận văn cao học -4- 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. 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.
Giảm cáp và không gian cho điều khiểu và bảo vệ trong công nghệ điều khiển truyền thống Tự động hoá trạm sử dụng quá trình xử lý tín hiệu số không đòi hỏi việc đi cáp kéo dài. Chỉ cần đi cáp cho thông tin liên lạc giữa thiết bị chính và tủ điều khiển ngăn tại chỗ của nó, hoặc là trực tiếp hoặc qua một bus xử lý. Thêm vào việc tiết kiệm chi phí do việc giảm đi cáp, không gian yêu cầu xây dựng của các trạm mới cũng có thể được giảm. Giảm thiết bị chuyên dụng cho mỗi chức năng Trong tự động hoá trạm hiện đại, việc giảm chi phí chính có được với công nghệ mới.
Giảm chi phí sẽ cung cấp các tiết kiệm cơ bản khi nâng cấp, lắp đặt, và bảo dưỡng thiết bị như các RTU cho SCADA, bộ ghi sự cố quá độ số (TFR), Các bộ ghi trình tự sự kiện (SOE), các tủ giao tiếp, các bảng đo lường, và các bảng điều khiển nếu chúng được thay thế bởi một thiết bị mới hiện đại. Điều này sẽ ảnh hưởng một cách đáng kể đến việc giảm chi phí mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy của trạm hoặc tính dự phòng thiết bị.2 Tính Kỹ thuật Việc kinh doanh trong thị trường điện đòi hỏi các doanh nghiệp tham gia vào thị điện phải có nhiều thông tin hơn. Đó là các thông tin cần thiết cho nội Luận văn cao học -5- bộ ngành cũng như các đòi hỏi của khách hàng. Chẳng hạn như: dự báo phụ tải , chỉ số đo đếm kinh doanh và tính toán quản lý năng lượng… Các thông tin phải được cung cấp một cách tin cậy, chính xác và kịp thời đến các doanh nghiệp tiêu thụ điện năng và các nhà thương mại có nhu cầu.
Các doanh nghiệp cần nắm bắt thông tin về hệ thống điện để tính toán giảm các chi phí đầu ra của sản phẩm, tạo cơ hội cạnh tranh trong lĩnh vực mà doanh nghiệp có thế mạnh. Sau đây là các vấn đề kỹ thuật chính đòi hỏi phải nâng cao tại các trạm biến áp truyền thống hiện nay.1 Yêu cầu dữ liệu Thông tin, trên cơ sở dữ liệu trạm, chiếm vai trò cốt yếu trong quản lý tối ưu một hệ thống điện. Một công ty điện lực sẽ không có khả năng cạnh tranh nếu họ không có thông tin chính xác kịp thời về toàn bộ hệ thống điện. Dữ liệu truyền về trung tâm điều khiển chính từ các trạm được tự động hoá cần phải liên tục.
Các chương trình quản lý năng lượng để cung cấp thông tin về sản lượng điện sẵn sàng cung cấp và đo đếm năng lượng sử dụng. Các dữ liệu cung cấp như: trạng thái máy cắt, dao cách ly, dao nối đất, chỉ thị nấc phân áp của MBA, cá tín hiệu bảo vệ do rơle tác động, các tín hiệu đo lường như P,Q,U,I,f…đều đựoc cung cấp trên cở sở thời gian thực. Các dữ liệu này cần thiết trong nền công nghiệp điện lực hiện đại. Các trung tâm điều khiển điện lực tương lai sẽ trở thành các trung tâm công nghệ thông tin.
Điều này đòi hỏi trạm hiện tại phải được nâng cấp như trạm tự động hoá để có khả năng cung cấp dữ liệu chính xác và kịp thời.2 Tài liệu Ngày nay, các Công ty điện lực gặp nhiều khó khăn trong việc lưu trữ hồ sơ tài liệu về tất cả những thay đổi khi nâng cấp và sửa chữa trạm. Nói cách Luận văn cao học -6- khác, không có các hồ sơ tài liệu hoàn công phản ánh các dữ liệu thực đã diễn ra của các thiết bị sơ cấp trong trạm, điều này sẽ dẫn đến phải lãng phí một lượng thời gian khá lớn để kiểm tra lại phương thức lắp đặt hiện tại trước khi bắt đầu triển khai nâng cấp hoặc thay đổi các phương thức lắp đặt mới. Tại các trạm biến áp được xây dựng hệ thống giám sát điều khiển hiện đại thì hệ thống luôn có tính năng tự động lập hồ sơ tài liệu và cấu hình hệ thống ngay cả khi triển khai lắp đặt. Trạng thái của thiết bị được cập nhật liên tục trước và sau khi hệ thống mới vào vận hành.
Điều này giúp cho việc nâng cấp, sửa chữa thiết bị sơ cấp trong trạm đơn giản và ít mất thời gian hơn.