Các Module điện và tính năng (Phần 4) – Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phốiCác Module điện và tính năng (Phần 4) – Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối
4.Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối (State Estimator and Distribution Load Modelling) Đây là nghiên cứu mới về điện (Electrical module), nó tính toán công suất hữu công và vô công cho từng máy biến áp phân phối thông qua việc đánh giá nhu cầu công suất hàng tháng của các khách hàng và phân loại phụ tải. Module này được sử dụng kèm với “State Estimator”, khi thiếu công suất hữu công hoặc vô công, đầu vào được cấu hình dựa trên các dữ liệu áp dụng cho máy biến áp phân phối, giá trị được tính toán theo “Distribution Load modelling” được tự động sử dụng như là đầu vào của "Estimator". Module State Estimator cho phép nhận ra và hiệu chỉnh các giá trị đo sai số lớn trong hệ thống. Nó có thể nhận ra sự không đồng thời trong các giá trị đo tương tự cũng như trạng thái của các máy cắt, dao cách ly. Module này cũng cho phép thiết lập các kịnh bản mô phỏng để kiểm tra sự phù hợp cho các module khác. Module này sử dụng các thông tin từ các bản ghi điện (được tạo ra bởi các mô hình điện hoặc được nhập (import) từ hệ thống khác) và từ các thông số đo lường được cung cấp bởi hệ thống SCADA (các điện áp, công suất, trạng thái máy cắt và dao cách ly, vị trí nấc máy biến áp) để thực hiện các thuật toán đánh giá chất lượng và các giá trị đo lường đang giám sát. Đánh giá tình trạng (State estimating) có thể được thực hiện để giám sát cả hệ thống (đánh giá các giá trị trong toàn bộ hệ thống) hoặc chỉ giám sát một phần (các giá trị được giám sát trong các khu vực - inside observable islands). Khái niệm giám sát theo đánh giá tình trạng sẽ tương ứng với dự phòng đo lường bằng việc xem xét cấu trúc lưới. Ví dụ đơn giản của một hệ thống được giám sát có thể như trường hợp một máy phát cấp nguồn cho hai phụ tải. Nếu có một đồng hồ đo công suất ở đầu ra máy phát và một đồng hồ đo trên một phụ tải, người sử dụng có thể ước lượng công suất trên phụ tải thứ hai ngay cả khi không có đồng hồ đo trên phụ tải này. Tất nhiên, đây là ví dụ đơn giản và chỉ dùng để làm rõ khái niệm dự phòng đo lường thông qua việc đánh giá mô hình lưới được giám sát. Bằng cách ngoại suy ví dụ này với hệ thống phân phối (sub-transmission), việc giám sát phụ thuộc vào số lượng đồng hồ đo trên các phụ tải và các đường dây liên kết, cũng như số lượng dao cách ly, máy cắt, vị trí nấc phân áp của các máy biến áp được giám sát. Do số lượng đo lường lớn ở các trạm phân phối (sub-transmission substation), nên thường phải có mức giám sát cao trong các hệ thống như vậy để thực hiện các thuật toán đánh giá. Kết quả của đánh giá tình trạng có thể được kết hợp với các giá trị đo được giám sát, giúp dễ dàng kiểm tra các sự cố đo lường và tránh các thao tác được thực hiện dựa trên các giá trị không chính xác từ hệ thống đo lường. Có thể cấu hình các cảnh báo để chỉ ra các tình huống bù sai số lớn giữa giá trị đo lường và giá trị đánh giá, và có thể xuất ra các thông báo tự động cho các đội bảo trì về tình trạng của các máy biến dòng, các lỗi tỷ lệ, các thông số đồng hồ đo sai, các lỗi nhận dạng sai trạng thái của máy cắt, dao cách ly,... Một đặc tính quan trọng của module State Estimator liên quan đến kết quả của module này sẵn sàng trong dữ liệu thời gian thực dựa trên mô hình CIM-IEC 61970. Bằng việc xem xét giá trị đo lường, thông số đo lường (ví dụ: công suất hữu công) có thể khác với các nguồn giá trị khác (ví dụ: SCADA, người vận hành, kết nối trung tâm điều khiển, Đánh giá tình trạng - State estimator…), Elipse Power cho phép tất cả các nguồn dữ liệu cùng tồn tại cùng nhau, sau đó xử lý chúng riêng rẽ. Điều này hộ trợ việc thực thi mềm dẻo các báo, giao diện vận hành, và việc sử dụng các giá trị đánh giá (estimated value) cho các ứng dụng nâng cao (ví dụ: điều khiển điện áp/công suất, luồng công suất, phân tích an ninh, sa thải phụ tải). 
Đánh giá tình trạng của giá trị đo lường công suất hữu công trong Elipse Power
Với module đánh giá tình trạng, người sử dụng có thể xác định các giá trị điện áp (biên độ và góc pha), công suất hữu công, vô công, trạng thái máy cắt, dao cách ly, vị trí nấc phân áp tại bất kỳ điểm nào trên lưới. Đặc trưng này cho phép giám sát các thông số điện tại cả các nơi không có hệ thống đo đếm. Tình trạng điện được xử lý bằng module này có thể được lưu vào cơ sở dữ liệu quá khứ, có thể mô phỏng dựa trên luồng công suất dễ dàng bằng việc thực thi với các kịch bản quá khứ. Các lợi ích của module đánh giá tình trạng:- Tránh được các lỗi vận hành do các giá trị không đúng từ hệ thống đo đếm;
- Công cụ hỗ trợ việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống đo đếm;
- Ngăn ngừa các vấn đề do bão hòa biến dòng điện;
- Tạo ra các chuỗi các snapshot của hệ thống điện, có thể sử dụng để phân tích, mô phỏng và đào tạo;
- Cung cấp khả năng giám sát toàn diện hệ thống điện, khi người sử dụng có thể quan sát các phản ứng về điện tại các điểm không có sự giám sát.
- Công cụ hỗ trợ quá trình nghiệm thu.
Các Module điện và tính năng (Phần 4) – Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối
4.Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối (State Estimator and Distribution Load Modelling) Đây là nghiên cứu mới về điện (Electrical module), nó tính toán công suất hữu công và vô công cho từng máy biến áp phân phối thông qua việc đánh giá nhu cầu công suất hàng tháng của các khách hàng và phân loại phụ tải. Module này được sử dụng kèm với “State Estimator”, khi thiếu công suất hữu công hoặc vô công, đầu vào được cấu hình dựa trên các dữ liệu áp dụng cho máy biến áp phân phối, giá trị được tính toán theo “Distribution Load modelling” được tự động sử dụng như là đầu vào của "Estimator". Module State Estimator cho phép nhận ra và hiệu chỉnh các giá trị đo sai số lớn trong hệ thống. Nó có thể nhận ra sự không đồng thời trong các giá trị đo tương tự cũng như trạng thái của các máy cắt, dao cách ly. Module này cũng cho phép thiết lập các kịnh bản mô phỏng để kiểm tra sự phù hợp cho các module khác. Module này sử dụng các thông tin từ các bản ghi điện (được tạo ra bởi các mô hình điện hoặc được nhập (import) từ hệ thống khác) và từ các thông số đo lường được cung cấp bởi hệ thống SCADA (các điện áp, công suất, trạng thái máy cắt và dao cách ly, vị trí nấc máy biến áp) để thực hiện các thuật toán đánh giá chất lượng và các giá trị đo lường đang giám sát. Đánh giá tình trạng (State estimating) có thể được thực hiện để giám sát cả hệ thống (đánh giá các giá trị trong toàn bộ hệ thống) hoặc chỉ giám sát một phần (các giá trị được giám sát trong các khu vực - inside observable islands). Khái niệm giám sát theo đánh giá tình trạng sẽ tương ứng với dự phòng đo lường bằng việc xem xét cấu trúc lưới. Ví dụ đơn giản của một hệ thống được giám sát có thể như trường hợp một máy phát cấp nguồn cho hai phụ tải. Nếu có một đồng hồ đo công suất ở đầu ra máy phát và một đồng hồ đo trên một phụ tải, người sử dụng có thể ước lượng công suất trên phụ tải thứ hai ngay cả khi không có đồng hồ đo trên phụ tải này. Tất nhiên, đây là ví dụ đơn giản và chỉ dùng để làm rõ khái niệm dự phòng đo lường thông qua việc đánh giá mô hình lưới được giám sát. Bằng cách ngoại suy ví dụ này với hệ thống phân phối (sub-transmission), việc giám sát phụ thuộc vào số lượng đồng hồ đo trên các phụ tải và các đường dây liên kết, cũng như số lượng dao cách ly, máy cắt, vị trí nấc phân áp của các máy biến áp được giám sát. Do số lượng đo lường lớn ở các trạm phân phối (sub-transmission substation), nên thường phải có mức giám sát cao trong các hệ thống như vậy để thực hiện các thuật toán đánh giá. Kết quả của đánh giá tình trạng có thể được kết hợp với các giá trị đo được giám sát, giúp dễ dàng kiểm tra các sự cố đo lường và tránh các thao tác được thực hiện dựa trên các giá trị không chính xác từ hệ thống đo lường. Có thể cấu hình các cảnh báo để chỉ ra các tình huống bù sai số lớn giữa giá trị đo lường và giá trị đánh giá, và có thể xuất ra các thông báo tự động cho các đội bảo trì về tình trạng của các máy biến dòng, các lỗi tỷ lệ, các thông số đồng hồ đo sai, các lỗi nhận dạng sai trạng thái của máy cắt, dao cách ly,... Một đặc tính quan trọng của module State Estimator liên quan đến kết quả của module này sẵn sàng trong dữ liệu thời gian thực dựa trên mô hình CIM-IEC 61970. Bằng việc xem xét giá trị đo lường, thông số đo lường (ví dụ: công suất hữu công) có thể khác với các nguồn giá trị khác (ví dụ: SCADA, người vận hành, kết nối trung tâm điều khiển, Đánh giá tình trạng - State estimator…), Elipse Power cho phép tất cả các nguồn dữ liệu cùng tồn tại cùng nhau, sau đó xử lý chúng riêng rẽ. Điều này hộ trợ việc thực thi mềm dẻo các báo, giao diện vận hành, và việc sử dụng các giá trị đánh giá (estimated value) cho các ứng dụng nâng cao (ví dụ: điều khiển điện áp/công suất, luồng công suất, phân tích an ninh, sa thải phụ tải).Đánh giá tình trạng của giá trị đo lường công suất hữu công trong Elipse Power
Với module đánh giá tình trạng, người sử dụng có thể xác định các giá trị điện áp (biên độ và góc pha), công suất hữu công, vô công, trạng thái máy cắt, dao cách ly, vị trí nấc phân áp tại bất kỳ điểm nào trên lưới. Đặc trưng này cho phép giám sát các thông số điện tại cả các nơi không có hệ thống đo đếm. Tình trạng điện được xử lý bằng module này có thể được lưu vào cơ sở dữ liệu quá khứ, có thể mô phỏng dựa trên luồng công suất dễ dàng bằng việc thực thi với các kịch bản quá khứ. Các lợi ích của module đánh giá tình trạng:- Tránh được các lỗi vận hành do các giá trị không đúng từ hệ thống đo đếm;
- Công cụ hỗ trợ việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống đo đếm;
- Ngăn ngừa các vấn đề do bão hòa biến dòng điện;
- Tạo ra các chuỗi các snapshot của hệ thống điện, có thể sử dụng để phân tích, mô phỏng và đào tạo;
- Cung cấp khả năng giám sát toàn diện hệ thống điện, khi người sử dụng có thể quan sát các phản ứng về điện tại các điểm không có sự giám sát.
- Công cụ hỗ trợ quá trình nghiệm thu.
Các Module điện và tính năng (Phần 4) – Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối
Các Module điện và tính năng (Phần 3) – Tự khôi phục cung cấp điệnCác Module điện và tính năng (Phần 3) – Tự khôi phục cung cấp điện
3. Tự khôi phục cung cấp điện (Self - Healing)
Cải thiện chất lượng cung cấp điện và hiệu quả vận hành bằng cách đầu tư vào tự động hóa và các thiết bị điều khiển xa trên lưới điện phât phối, cho phép thực hiện 1 số lượng lớn các tác vụ trước kia mất rất nhiều thời gian và điều động các đội vận hành đến hiện trường, thì nay có thể điều khiển trực tiếp từ trung tâm chỉ mất vài giây. Việc củng cố hệ thống, thay đổi các phương tiện truyền thông, cho phép ứng dụng những giải pháp mới, có thể sử dụng cấu trúc hạ tầng hiện có tốt hơn, giúp tăng hiệu quả và tính cạnh tranh. Một trong những giải pháp chính có khả năng đạt được mục tiêu đó là kết hợp một thuật toán tự khôi phục cung cấp điện cho trung tâm điều khiển thời gian thực. Tính năng này cho phép hệ thống đưa ra quyết định một cách nhanh chóng, tự động và tập trung, giảm đáng kể thời gian và số lượng khách hàng bị gián đoạn cung cấp điện do sự cố vĩnh cửu - cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện bằng nguồn khác. Module Elipse Power Self-Healing có thể sử dụng tất cả các nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ của phần mềm Elipse Power để thực hiện các chức năng tự động cách ly, khôi phục và giảm tải. Module sử dụng thuật toán giả lập và tốc độ tính toán để đánh giá các mạch điện sẵn có - cũng như các phần tử đang vận hành - từ đó đưa ra những quyết định nhanh chóng và tin cậy, giảm đáng kể những ảnh hưởng đến chỉ số chất lượng vận hành như SAIDI và SAIFI.3.1. Triết lý vận hành (Operation Philosophy)
Dựa vào mô hình điện được xây dựng bởi công cụ Elipse Power CAD Editor và các thông số đo lường và các lệnh từ các thiết bị được điều khiển từ xa bởi Elipse Power, module Self-Healing giám sát liên tục tải của hệ thống và chỉ thị những sự cố vĩnh cửu tại hệ thống bảo vệ, để xác định những thao tác cần thiết giảm thiểu phụ tải bị mất điện. Khi phát hiện những vượt quá giới hạn dòng vận hành, hoặc bảo vệ cắt, module sẽ tính toán thiết bị nào sẽ làm việc và bắt chuỗi lệnh đóng hoặc mở. 
Cấu hình và ví dụ lưới tự khôi phục cung cấp điện
Các hoạt động của module Self-Healing có thể thay đổi đáng kể cấu trúc hệ thống và phối hợp bảo vệ. Theo đó, các lệnh thay đổi cấu hình bảo vệ cũng có thể được thực hiện dựa trên giá trị dòng sẽ đi qua từng thiết bị. Bằng cách này, phối hợp bảo vệ có thể được duy trì an toàn và linh hoạt, tránh những tác động sai sau khi thay đổi lưới.
Do tính linh hoạt của Elipse Power, những thao tác cụ thể có thể được lập trình để thực hiện ngay trước hoặc sau lệnh đóng, như là: cho phép hoặc khóa chức năng tự động đóng lại (79), bao gồm hoặc không bao gồm bảo vệ quá dòng trung tính, hoặc bất kỳ thao tác mong muốn nào khác.
3.2. Thực thi (Module Execution)
Trình tự khôi phục cung cấp điện sẽ được bắt đầu khi phát hiện thấy khóa hoặc thiết bị nào đó bị quá tải. Với mỗi lệnh điều độ được lựa chọn, một nhóm khách hàng được xác định trước sẽ được tác động tùy vào tình trạng của hệ thống. Số lần thử lại và thời gian chờ cũng có thể được cấu hình riêng lẻ cho từng lệnh. Nếu quá trình bị hủy bỏ do lệnh lỗi, tín hiệu cảnh báo sẽ được gửi đến người vận hành.
Biểu đồ đơn giản hóa được thực hiện như hình dưới:
Self-Healing simplified Flowchart
3.3. Lợi ích (Benefits)
- Cải thiện các chỉ số như SAIDI và SAIFI;
- Giảm số lần cắt điện không cần thiết do quá tải và/ hoặc bảo vệ sai khi thay đổi phụ tải;
- Đầu tư thấp do tận dụng hạ tầng hệ thống sẵn có;
- Dễ dàng thực thi và bảo trì logic điều khiển;
- Linh hoạt trong xác minh và thực hiện lệnh;
- Dễ dàng mở rộng hệ thống;
- Thao tác điều khiển nhanh chóng và an toàn.
Các Module điện và tính năng (Phần 3) – Tự khôi phục cung cấp điện
3. Tự khôi phục cung cấp điện (Self - Healing)
Cải thiện chất lượng cung cấp điện và hiệu quả vận hành bằng cách đầu tư vào tự động hóa và các thiết bị điều khiển xa trên lưới điện phât phối, cho phép thực hiện 1 số lượng lớn các tác vụ trước kia mất rất nhiều thời gian và điều động các đội vận hành đến hiện trường, thì nay có thể điều khiển trực tiếp từ trung tâm chỉ mất vài giây. Việc củng cố hệ thống, thay đổi các phương tiện truyền thông, cho phép ứng dụng những giải pháp mới, có thể sử dụng cấu trúc hạ tầng hiện có tốt hơn, giúp tăng hiệu quả và tính cạnh tranh. Một trong những giải pháp chính có khả năng đạt được mục tiêu đó là kết hợp một thuật toán tự khôi phục cung cấp điện cho trung tâm điều khiển thời gian thực. Tính năng này cho phép hệ thống đưa ra quyết định một cách nhanh chóng, tự động và tập trung, giảm đáng kể thời gian và số lượng khách hàng bị gián đoạn cung cấp điện do sự cố vĩnh cửu - cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện bằng nguồn khác. Module Elipse Power Self-Healing có thể sử dụng tất cả các nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ của phần mềm Elipse Power để thực hiện các chức năng tự động cách ly, khôi phục và giảm tải. Module sử dụng thuật toán giả lập và tốc độ tính toán để đánh giá các mạch điện sẵn có - cũng như các phần tử đang vận hành - từ đó đưa ra những quyết định nhanh chóng và tin cậy, giảm đáng kể những ảnh hưởng đến chỉ số chất lượng vận hành như SAIDI và SAIFI.3.1. Triết lý vận hành (Operation Philosophy)
Dựa vào mô hình điện được xây dựng bởi công cụ Elipse Power CAD Editor và các thông số đo lường và các lệnh từ các thiết bị được điều khiển từ xa bởi Elipse Power, module Self-Healing giám sát liên tục tải của hệ thống và chỉ thị những sự cố vĩnh cửu tại hệ thống bảo vệ, để xác định những thao tác cần thiết giảm thiểu phụ tải bị mất điện. Khi phát hiện những vượt quá giới hạn dòng vận hành, hoặc bảo vệ cắt, module sẽ tính toán thiết bị nào sẽ làm việc và bắt chuỗi lệnh đóng hoặc mở.| | |
Cấu hình và ví dụ lưới tự khôi phục cung cấp điện
Các hoạt động của module Self-Healing có thể thay đổi đáng kể cấu trúc hệ thống và phối hợp bảo vệ. Theo đó, các lệnh thay đổi cấu hình bảo vệ cũng có thể được thực hiện dựa trên giá trị dòng sẽ đi qua từng thiết bị. Bằng cách này, phối hợp bảo vệ có thể được duy trì an toàn và linh hoạt, tránh những tác động sai sau khi thay đổi lưới.
Do tính linh hoạt của Elipse Power, những thao tác cụ thể có thể được lập trình để thực hiện ngay trước hoặc sau lệnh đóng, như là: cho phép hoặc khóa chức năng tự động đóng lại (79), bao gồm hoặc không bao gồm bảo vệ quá dòng trung tính, hoặc bất kỳ thao tác mong muốn nào khác.
3.2. Thực thi (Module Execution)
Trình tự khôi phục cung cấp điện sẽ được bắt đầu khi phát hiện thấy khóa hoặc thiết bị nào đó bị quá tải. Với mỗi lệnh điều độ được lựa chọn, một nhóm khách hàng được xác định trước sẽ được tác động tùy vào tình trạng của hệ thống. Số lần thử lại và thời gian chờ cũng có thể được cấu hình riêng lẻ cho từng lệnh. Nếu quá trình bị hủy bỏ do lệnh lỗi, tín hiệu cảnh báo sẽ được gửi đến người vận hành.
Biểu đồ đơn giản hóa được thực hiện như hình dưới:
Self-Healing simplified Flowchart
3.3. Lợi ích (Benefits)
- Cải thiện các chỉ số như SAIDI và SAIFI;
- Giảm số lần cắt điện không cần thiết do quá tải và/ hoặc bảo vệ sai khi thay đổi phụ tải;
- Đầu tư thấp do tận dụng hạ tầng hệ thống sẵn có;
- Dễ dàng thực thi và bảo trì logic điều khiển;
- Linh hoạt trong xác minh và thực hiện lệnh;
- Dễ dàng mở rộng hệ thống;
- Thao tác điều khiển nhanh chóng và an toàn.
Các Module điện và tính năng (Phần 3) – Tự khôi phục cung cấp điện
Các Module điện và tính năng (Phần 2) – Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điệnCác Module điện và tính năng (Phần 2) – Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện
2. Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện
Chất lượng cung cấp điện luôn là mục tiêu cần phải duy trì. Mất điện ngoài kế hoạch có thể dẫn đến tăng chi phí và tổn thất. Chính phủ và hộ tiêu thụ luôn yêu cầu các chỉ số cung cấp điện liên tục và sẵn sàng những nhà cung cấp. Điều đó đòi các nhà cung cấp phải đầu tư thêm vào các giải pháp giảm thời gian mất điện, tăng hiệu suất và chất lượng cung cấp điện và giảm thiểu chi phí vận hành.
Thông thường, phương pháp xác định điểm sự cố phụ thuộc nhiều vào hoạt động của con người, dựa vào cuộc gọi báo sự cố của khách hàng để xác định điểm sự cố. Quy trình phát hiện sự cố này bao gồm mất điện, nhận cuộc gọi và di chuyển đến hiện trường, nó trung bình mất khoảng 30 phút đối với thành phố trung bình. Ngoài ra, đội xử lý chỉ biết đi đến khu vực cấp điện mà không nắm rõ được vị trí sự cố, và do đó có thể mất thêm đến 30 phút để xác định chính xác điểm sự cố.
Trình tự xác định sự cố truyền thống
Với sự phát triển của các mạng không dây (GPRS, Mesh) hoặc giá cáp quang rẻ và giá recloser và các IED liên tục giảm, là cơ hội để giảm thời gian phục hồi cung cấp điện và nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối. Giải pháp đó, thường được gọi là FLISR (xác định điểm sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện) có thể giảm thời gian mất điện từ 50 đến 80 phút xuống còn từ 1 đến 5 phút. Elipse Software đã phát triển module FLISR tích hợp với phần mềm Elipse Power, có thể tự động phát hiện, xác định điểm sự cố, cách ly và phục hồi cung cấp điện.
Trình tự xác định sự cố với FLISR
2.1. Phát hiện sự cố (Fault Detection)
Phần lớn các sự cố trong hệ thống điện là sự cố thoáng qua. Trong những trường hợp này, việc phục hồi cung cấp điện được thực hiện tự động bởi các thiết bị bảo vệ tự động, như recloser. Tuy nhiên, việc phục hồi này không đảm bảo tất cả hệ thống được phục hồi thành công. Để phát hiện sự cố dạng này một cách tự động và nhanh nhất. Module Elipse Power FLISR đối chiếu với tín hiệu đo lường từ SCADA (thời gian thực) và MDM/AMI với trạng thái cấu trúc hệ thống. Nó không chỉ cho phép tự động xác định phân đoạn sự cố, mà còn có thể xác định được phụ tải bị mất và số khách hàng mất điện.
Có thể sử dụng kết hợp những thông tin có sẵn để phát hiện sự cố:
- Bảo vệ quá dòng tác động trên recloser và máy cắt;
- Dòng điện đi qua thiết bị phát hiện sự cố, recloser và máy cắt;
- Mất điện áp trên hệ thống đo đếm (MDM/AMI);
- Mất điện áp trên bất kỳ thiết bị nào được giám sát bởi SCADA.
Do sự khác nhau của công nghệ truyền thông được sử dụng cho SCADA và MDM/AMI - cũng như nhiều loại thiết bị giám sát khác nhau - các sự kiện thu thập trước hết sẽ được nhóm lại và đồng bộ. Đầu tiên, những sự kiện này được nhóm lại theo thời gian mà không phân biệt vị trí trong không gian. Tiếp theo, chúng sẽ được nhóm lại dựa trên vùng bảo vệ mà chúng làm nhiệm vụ trên lưới. Sau khi nhóm lại theo cấu trúc hệ thống, và sử dụng trạng thái hệ thống thực tế, phần mềm có thể xác định được vùng bảo vệ cho điểm sự cố. Sau khi thực hiện phân cấp vùng bảo vệ, cuối cùng phần mềm sẽ xác định điểm sự cố để ra lệnh cắt cho thiết bị.
Biểu đồ nhận diện vùng bảo vệ thực tế (Flowchart of Protection Actuation Identification)
Phát hiện sự cố bằng Elipse Power FLISR
2.2. Xác định điểm sự cố (Fault Location)
Module định vị sự cố sử dụng dòng sự cố và dữ liệu cấu hình hệ thống/ thiết bị để tính toán một bộ số thể hiện khả năng xảy ra lỗi trên một đường dây truyền tải nào đó bên trong khu vực bảo vệ. Phần mềm sẽ cho người vận hành biết vị trí có thể xảy ra sự cố, phân đoạn điểm đang vận hành tin cậy và những phần vận hành tốt của lưới. Kết quả được trình bày trên giao diện Google Maps TM, giúp cho người vận hành gửi các đội xử lý sự cố đến hiện trường hiệu quả hơn.
Hình dưới minh họa kết quả xác định điểm sự cố, tín hiệu vị trí có khả năng xảy ra sự cố (ký hiệu “!”), những phân đoạn vận hành không tin cậy (mầu đỏ), những phân đoạn vận hành bình thường (mầu xanh lá cây) và các ngăn lộ lân cận (mầu tím).
Giao diện đồ họa định vị sự cố (Fault Location graphical interface)
Để xác định vị trí sự cố, Elipse Power FLISR sử dụng các thuật toán ngắn mạch và mờ (fuzzy) để đánh giá trở kháng sự cố và khả năng phân bố sự cố dọc theo vùng bảo vệ thực tế.
Biểu đồ định vị sự cố đơn hóa (Fault Location simplified flowchart)
2.3. Cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện (Fault Isolation and Service Restoration)
Khi xác định được phân đoạn nghi ngờ sự cố, giải pháp FLISR là thực hiện một thuật toán để tính toán các thao cách ly cần thiết để tách các phân đoạn mất nguồn với các cần được bảo vệ. Ngay sau đó, thuật toán tối ưu được thực hiện để đưa ra kế hoạch khôi phục tốt nhất cân nhắc các mục tiêu khác nhau, như: tối đa số lượng phụ tải được phục hồi, tối đa những khách hàng và phụ tải ưu tiên, hoặc tối thiểu những thiết bị cần thao tác. Bên cạnh đó, module restoration cho phép ưu tiên các lệnh phục hồi điều khiển từ xa, ngay cả khi chúng không phải là lựa chọn tốt nhất trong điều khiển cụ thể của hệ thống.
Tất cả các tính toán được đánh giá bởi công cụ giả lập Power Flow, đảm bảo không vượt quá khả năng vật lý của lưới trong quá trình khôi phục. Trong trường hợp một sự vi phạm nào đó được phát hiện, phương án khác sẽ được lựa chọn và đánh giá lại. Khi một chuỗi quá trình thực thi được xác định, nó có thể hiển thị trên giao diện Google Maps TM.
Giao diện đồ họa cô lập và phục hồi cung cấp điện
Các Module điện và tính năng (Phần 2) – Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện
2. Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện
Chất lượng cung cấp điện luôn là mục tiêu cần phải duy trì. Mất điện ngoài kế hoạch có thể dẫn đến tăng chi phí và tổn thất. Chính phủ và hộ tiêu thụ luôn yêu cầu các chỉ số cung cấp điện liên tục và sẵn sàng những nhà cung cấp. Điều đó đòi các nhà cung cấp phải đầu tư thêm vào các giải pháp giảm thời gian mất điện, tăng hiệu suất và chất lượng cung cấp điện và giảm thiểu chi phí vận hành.
Thông thường, phương pháp xác định điểm sự cố phụ thuộc nhiều vào hoạt động của con người, dựa vào cuộc gọi báo sự cố của khách hàng để xác định điểm sự cố. Quy trình phát hiện sự cố này bao gồm mất điện, nhận cuộc gọi và di chuyển đến hiện trường, nó trung bình mất khoảng 30 phút đối với thành phố trung bình. Ngoài ra, đội xử lý chỉ biết đi đến khu vực cấp điện mà không nắm rõ được vị trí sự cố, và do đó có thể mất thêm đến 30 phút để xác định chính xác điểm sự cố.
Trình tự xác định sự cố truyền thống
Với sự phát triển của các mạng không dây (GPRS, Mesh) hoặc giá cáp quang rẻ và giá recloser và các IED liên tục giảm, là cơ hội để giảm thời gian phục hồi cung cấp điện và nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối. Giải pháp đó, thường được gọi là FLISR (xác định điểm sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện) có thể giảm thời gian mất điện từ 50 đến 80 phút xuống còn từ 1 đến 5 phút. Elipse Software đã phát triển module FLISR tích hợp với phần mềm Elipse Power, có thể tự động phát hiện, xác định điểm sự cố, cách ly và phục hồi cung cấp điện.
Trình tự xác định sự cố với FLISR
2.1. Phát hiện sự cố (Fault Detection)
Phần lớn các sự cố trong hệ thống điện là sự cố thoáng qua. Trong những trường hợp này, việc phục hồi cung cấp điện được thực hiện tự động bởi các thiết bị bảo vệ tự động, như recloser. Tuy nhiên, việc phục hồi này không đảm bảo tất cả hệ thống được phục hồi thành công. Để phát hiện sự cố dạng này một cách tự động và nhanh nhất. Module Elipse Power FLISR đối chiếu với tín hiệu đo lường từ SCADA (thời gian thực) và MDM/AMI với trạng thái cấu trúc hệ thống. Nó không chỉ cho phép tự động xác định phân đoạn sự cố, mà còn có thể xác định được phụ tải bị mất và số khách hàng mất điện.
Có thể sử dụng kết hợp những thông tin có sẵn để phát hiện sự cố:
- Bảo vệ quá dòng tác động trên recloser và máy cắt;
- Dòng điện đi qua thiết bị phát hiện sự cố, recloser và máy cắt;
- Mất điện áp trên hệ thống đo đếm (MDM/AMI);
- Mất điện áp trên bất kỳ thiết bị nào được giám sát bởi SCADA.
Do sự khác nhau của công nghệ truyền thông được sử dụng cho SCADA và MDM/AMI - cũng như nhiều loại thiết bị giám sát khác nhau - các sự kiện thu thập trước hết sẽ được nhóm lại và đồng bộ. Đầu tiên, những sự kiện này được nhóm lại theo thời gian mà không phân biệt vị trí trong không gian. Tiếp theo, chúng sẽ được nhóm lại dựa trên vùng bảo vệ mà chúng làm nhiệm vụ trên lưới. Sau khi nhóm lại theo cấu trúc hệ thống, và sử dụng trạng thái hệ thống thực tế, phần mềm có thể xác định được vùng bảo vệ cho điểm sự cố. Sau khi thực hiện phân cấp vùng bảo vệ, cuối cùng phần mềm sẽ xác định điểm sự cố để ra lệnh cắt cho thiết bị.
Biểu đồ nhận diện vùng bảo vệ thực tế (Flowchart of Protection Actuation Identification)
Phát hiện sự cố bằng Elipse Power FLISR
2.2. Xác định điểm sự cố (Fault Location)
Module định vị sự cố sử dụng dòng sự cố và dữ liệu cấu hình hệ thống/ thiết bị để tính toán một bộ số thể hiện khả năng xảy ra lỗi trên một đường dây truyền tải nào đó bên trong khu vực bảo vệ. Phần mềm sẽ cho người vận hành biết vị trí có thể xảy ra sự cố, phân đoạn điểm đang vận hành tin cậy và những phần vận hành tốt của lưới. Kết quả được trình bày trên giao diện Google Maps TM, giúp cho người vận hành gửi các đội xử lý sự cố đến hiện trường hiệu quả hơn.
Hình dưới minh họa kết quả xác định điểm sự cố, tín hiệu vị trí có khả năng xảy ra sự cố (ký hiệu “!”), những phân đoạn vận hành không tin cậy (mầu đỏ), những phân đoạn vận hành bình thường (mầu xanh lá cây) và các ngăn lộ lân cận (mầu tím).
Giao diện đồ họa định vị sự cố (Fault Location graphical interface)
Để xác định vị trí sự cố, Elipse Power FLISR sử dụng các thuật toán ngắn mạch và mờ (fuzzy) để đánh giá trở kháng sự cố và khả năng phân bố sự cố dọc theo vùng bảo vệ thực tế.
Biểu đồ định vị sự cố đơn hóa (Fault Location simplified flowchart)
2.3. Cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện (Fault Isolation and Service Restoration)
Khi xác định được phân đoạn nghi ngờ sự cố, giải pháp FLISR là thực hiện một thuật toán để tính toán các thao cách ly cần thiết để tách các phân đoạn mất nguồn với các cần được bảo vệ. Ngay sau đó, thuật toán tối ưu được thực hiện để đưa ra kế hoạch khôi phục tốt nhất cân nhắc các mục tiêu khác nhau, như: tối đa số lượng phụ tải được phục hồi, tối đa những khách hàng và phụ tải ưu tiên, hoặc tối thiểu những thiết bị cần thao tác. Bên cạnh đó, module restoration cho phép ưu tiên các lệnh phục hồi điều khiển từ xa, ngay cả khi chúng không phải là lựa chọn tốt nhất trong điều khiển cụ thể của hệ thống.
Tất cả các tính toán được đánh giá bởi công cụ giả lập Power Flow, đảm bảo không vượt quá khả năng vật lý của lưới trong quá trình khôi phục. Trong trường hợp một sự vi phạm nào đó được phát hiện, phương án khác sẽ được lựa chọn và đánh giá lại. Khi một chuỗi quá trình thực thi được xác định, nó có thể hiển thị trên giao diện Google Maps TM.
Giao diện đồ họa cô lập và phục hồi cung cấp điện
Các Module điện và tính năng (Phần 2) – Xác định sự cố, cách ly và khôi phục cung cấp điện
Các Module điện và tính năng (Phần 1) – Nền tảng tích hợpCác Module điện và tính năng (Phần 1) – Nền tảng tích hợp
1. Nền tảng tích hợp (Integration Platform)
Để quản lý các yêu cầu khác nhau của vận hành và bảo dưỡng lưới điện, các công ty điện lực cần đến các hệ thống khác nhau như SCADA, quản lý cuộc gọi báo sự cố (Trouble Call Management), Hệ thống quản lý mất điện - OMS (Outage Management Systems) và hệ thống thông tin địa lý - GIS (Geographical Information Systems). Các hệ thống này có thể được cung cấp bởi các nhà thầu khác nhau và việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống luôn là 1 thách thức cho đơn vị quản lý vận hành. Thông thường, dữ liệu lưới điện được cung cấp bởi GIS và OMS sẽ được các module thông minh DMS/EMS sử dụng, và các thông tin thời gian thực và/ hoặc tính toán từ sau này có thể hữu ích cho người đầu tiên, bao gồm cả khả năng đưa ra những lệnh từ xa. Elipse Power đã được phát triển với mục tiêu kết nối mạnh mẽ, cung cấp một giải pháp kỹ thuật và tự động hóa để tích hợp với các hệ thống khác. Bên cạnh đó, còn những tiêu chí khác như sự hiệu quả, tin cậy, dễ bảo trì và cải thiện đáng kể những tác vụ thông thường, như là tích hợp thêm những thiết bị tự động mới và duy trì cơ sở dữ liệu hiện có. Những sản phẩm Power Model DB và Power Model Sync đã phát triển để đáp ứng những nhu cầu tích hợp, nâng cao không chỉ các ứng dụng điều khiển và quản lý thời gian thực, mà còn một số quá trình liên quan đến lập kế hoạch và vận hành hệ thống điện. Mô hình dữ liệu lưới điện, được sử dụng bởi các thuật toán thực thi, được lưu tại Power Model DB, miêu tả các đại lượng điện và kết nối đến mọi phần tử như là điện áp và tổng trở. Power Model Sync cho phép thực hiện những hoạt động sau:- Total Import: Thường được sử dụng khi tính toán Power Model DB lần đầu;
- Incremental Import: thực hiện những logic để kiểm tra những thay đổi dữ liệu lưới, chỉ cập nhật những phần thay đổi và giữ nguyên những yếu tố duy nhất từ lần nhập trước.
Cấu trúc này cung cấp những lợi ích quan trọng:- Loại bỏ việc nhập dữ liệu thủ công từ SCADA vào OMS;
- Cho phép nghiệm thu đồng nhất từ SCADA cho đến OMS;
- Giảm một lượng lớn thời gian từ khi nhập dữ liệu trạm vào GIS cho đến khi nó sẵn sàng trong thời gian thực, loại bỏ những quy trình thủ công, giảm thiểu đến mức thấp nhất những việc không cần thiết cho việc nghiệm thu trạm điện;
- Không yêu cầu nhân lực vận hành hoặc IT để cấu hình cơ sở dữ liệu OMS.
Mỗi import driver được phát triển cho mỗi yêu cầu tích hợp hệ thống. Dữ liệu nhập vào có thể có sẵn trong các bảng cơ sở dữ liệu (thông qua truy vấn SQL), các dịch vụ web, XML hoặc tập tin RDF, hoặc bất kỳ định dạng nào có thể nhập theo tiêu chuẩn hoặc theo cách được hướng dẫn. Power Model Sync nạp import driver và cho phép lên lịch cho những tác vụ đồng bộ tại những thời điểm định trước. Nếu những tác vụ đồng bộ đòi hỏi can thiệp vận hành bất kỳ lý do nào (nhóm kỹ thuật), các thay đổi đó sẽ không tự động cập nhật trong thời gian thực, phải đợi sự cho phép của người chịu trách nhiệm để bắt đầu quá trình. Một lý do điển hình là quá trình nhập liệu thủ công khi đó sẽ làm thay đổi cấu trúc mạng làm cho những sự chỉ thị thời gian thực bị sai hoặc không hợp lệ. Biểu đồ đơn giản có thể quan sát như hình dưới: 
Tích hợp với GIS và OMS
Quá trình nhập liệu cũng có thể thực hiện theo yêu cầu của người vận hành. Chế độ nhập liệu bằng tay có thể kết hợp với chế độ lịch định kỳ, nếu muốn.Tích hợp AMI (AMI Integration)
Elipse Power có thể nhận được điện áp, công suất tác dụng và phản kháng tức thời từ hệ thống AMI, chu kỳ từ 5 đến 15 phút (hoặc được xác định). Việc mất điện và trạng thái của cổng dữ liệu đồng hồ có thể sử dụng để cải thiện thuật toán xác định điểm sự cố (FLISR) sẽ được mô tả ở phần sau. Việc tích hợp này cho phép hệ thống điều chỉnh nhu cầu tiêu thụ theo thời gian thực, liên tục giám sát công suất, dòng điện và điện áp tại bất kỳ điểm nút của hệ thống, dựa trên các hồ sơ phụ tải tiêu thụ của các khách hàng tiêu biểu, đo lường thời gian thực các ngăn lộ và recloser. Thêm nữa, người vận hành còn có thể nhận được tính cảnh báo mất điện trước cả cảnh báo từ hệ thống cuộc gọi sự cố.
Các Module điện và tính năng (Phần 1) – Nền tảng tích hợp
1. Nền tảng tích hợp (Integration Platform)
Để quản lý các yêu cầu khác nhau của vận hành và bảo dưỡng lưới điện, các công ty điện lực cần đến các hệ thống khác nhau như SCADA, quản lý cuộc gọi báo sự cố (Trouble Call Management), Hệ thống quản lý mất điện - OMS (Outage Management Systems) và hệ thống thông tin địa lý - GIS (Geographical Information Systems). Các hệ thống này có thể được cung cấp bởi các nhà thầu khác nhau và việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống luôn là 1 thách thức cho đơn vị quản lý vận hành. Thông thường, dữ liệu lưới điện được cung cấp bởi GIS và OMS sẽ được các module thông minh DMS/EMS sử dụng, và các thông tin thời gian thực và/ hoặc tính toán từ sau này có thể hữu ích cho người đầu tiên, bao gồm cả khả năng đưa ra những lệnh từ xa. Elipse Power đã được phát triển với mục tiêu kết nối mạnh mẽ, cung cấp một giải pháp kỹ thuật và tự động hóa để tích hợp với các hệ thống khác. Bên cạnh đó, còn những tiêu chí khác như sự hiệu quả, tin cậy, dễ bảo trì và cải thiện đáng kể những tác vụ thông thường, như là tích hợp thêm những thiết bị tự động mới và duy trì cơ sở dữ liệu hiện có. Những sản phẩm Power Model DB và Power Model Sync đã phát triển để đáp ứng những nhu cầu tích hợp, nâng cao không chỉ các ứng dụng điều khiển và quản lý thời gian thực, mà còn một số quá trình liên quan đến lập kế hoạch và vận hành hệ thống điện. Mô hình dữ liệu lưới điện, được sử dụng bởi các thuật toán thực thi, được lưu tại Power Model DB, miêu tả các đại lượng điện và kết nối đến mọi phần tử như là điện áp và tổng trở. Power Model Sync cho phép thực hiện những hoạt động sau:- Total Import: Thường được sử dụng khi tính toán Power Model DB lần đầu;
- Incremental Import: thực hiện những logic để kiểm tra những thay đổi dữ liệu lưới, chỉ cập nhật những phần thay đổi và giữ nguyên những yếu tố duy nhất từ lần nhập trước.
- Loại bỏ việc nhập dữ liệu thủ công từ SCADA vào OMS;
- Cho phép nghiệm thu đồng nhất từ SCADA cho đến OMS;
- Giảm một lượng lớn thời gian từ khi nhập dữ liệu trạm vào GIS cho đến khi nó sẵn sàng trong thời gian thực, loại bỏ những quy trình thủ công, giảm thiểu đến mức thấp nhất những việc không cần thiết cho việc nghiệm thu trạm điện;
- Không yêu cầu nhân lực vận hành hoặc IT để cấu hình cơ sở dữ liệu OMS.
Tích hợp với GIS và OMS
Quá trình nhập liệu cũng có thể thực hiện theo yêu cầu của người vận hành. Chế độ nhập liệu bằng tay có thể kết hợp với chế độ lịch định kỳ, nếu muốn.