Các Module điện và tính năng (Phần 8) – Điều khiển và tối ưu điện áp/Công suất vô công

8. Điều khiển và tối ưu điện áp/Công suất vô công (VOLT/VAR Control/Optimization)

• Đóng cắt các tụ và các kháng;
• Chuyển đổi các nấc các bộ điều chỉnh điện áp của máy biến áp;
• Thay đổi các giá trị đặt (SetPoint) và các thông số cấu hình các bộ bộ điều khiển tụ bù, bộ điều khiển điện áp, các bộ điều chỉnh.

Tổng quan chức năng của module điều khiển điện áp

• Giảm thiểu yêu cầu ngoài các giới hạn điện áp: Giảm thiểu tải khi cung cấp cho các cấp điện áp quan trọng và nguy hiểm;
• Giảm thiểu các tổn thất: giảm thiểu tổn hao điện trở, bằng cách giữ các phụ tải trong hệ thống ở mức điện áp phù hợp;
• Giảm thiểu các giá trị để bù cho khách hàng do các vi phạm về điện áp.

Thuật toán Volt/Var

• Điều khiển điện áp tập trung, cho phép điều khiển điện áp trên các thanh cái từ xa;
• Cho phép xác định các hàm mục tiêu để tối ưu hóa;
• Phát ra chuỗi các lệnh điều khiển có thể được thực thi tự động hoặc không tự động;
• Nhận diện sự sẵn sàng của các thiết bị điều khiển, các giới hạn vận hành của chúng, trạng thái và các liên động của thiết bị trước khi đưa chúng vào thuật toán tối ưu;
• Các thao tác điều khiển có thể được tích hợp vào module thao tác theo trình tự;
• Module này cũng sẵn sàng ở chế độ đào tạo.

Các Module điện và tính năng (Phần 7) – Phân tích sự cố ngắn mạch và luồng phân phối công suất

7. Phân tích sự cố ngắn mạch và luồng phân phối công suất (Short Circuit Analysis and Distribution Power Flow)

7.1. Các tính năng của module mô phỏng phân phối (Features of the module for distribution simulation)

• Hỗ trợ đầy đủ các mô phỏng thao tác điều khiển;
• Xử lý sơ đồ cấu trúc hệ thống lưới;
• Sơ đồ luồng công suất 3 pha không cân bằng theo giờ;
• Hỗ trợ mô phỏng nguồn phát điện phân tán;
• Phân tích ngắn mạch và bảo vệ (gồm cả cầu chì và các recloser);
• Tạo và mô phỏng các trình tự thao tác (vận hành);
• Phân tích các tổn thất;
• Tạo và chỉnh sửa các kịch bản cho phụ tải;
• Thay thế cáp;
• Sự phát triển thị trường theo từng khu vực và từng năm;
• Cho phép bổ sung thêm các nhánh, thiết bị và phụ tải;
• Cho phép lưu các file (tệp tin) với các kịch bản phụ vụ đào tạo;
• Tích hợp với Elipse EPM và các hệ thống khác của doanh nghiệp để thiết lập các kịch bản tải phù hợp;
• Tích hợp hoàn toàn với cơ sở dữ liệu mô hình lưới điện của Elipse Power;
•  Phân phối tải thông minh bằng việc sử dụng các thông số đo lường của xuất tuyến (ví dụ: recloser) để có một kịch bản tải phù hợp gần với thực tế nhất.

Tổng quan sơ đồ lưới

Công cụ phân tích điện áp

Thành phần của các đường cong cho các máy biến áp phân phối

Phân tích ngắn mạch và sơ đồi phối hợp bảo vệ

7.2. Lợi ích của module phân tích sự cố và phân phối phụ tải

• Tạo kịch bản phụ tải phù hợp và nhanh chóng;
• Các mô phỏng chính xác hơn để giảm việc cô lập sự cố không phù hợp;
• Sử dụng tốt hơn các nguồn hiện hữu (giúp doanh nghiệp có kế hoạch đầu tư hợp lý);
• Sử dụng tốt hơn dữ liệu hiện hữu trong hệ thống các công ty (tận dụng lợi ích từ các đầutrong quá khứ cho cơ sở hạ tầng đo đếm và tự động hóa);
• Cho phép đánh giá tốt hơn các kế hoạch xây dựng của công ty;
• Phát hiện chính xác hơn các quá tải hoặc sử dụng thấp hơn định mức của các máy biến áp phân phối;
• Cung cấp các nguồn cho việc phân tích phối hợp bảo vệ trên lưới;
•  Người vận hành có thể đưa ra quyết định dựa trên các mô phỏng sát thực (giảm thiểulỗi).

Các Module điện và tính năng (Phần 6) – Hệ thống đào tạo vận hành

6. Hệ thống đào tạo vận hành (Operator Training System - OTS)

• Những người vận hành có kinh nghiệm nghỉ hưu và những nhân viên mới vào mà không được đào tạo bài bản;
• Các trạm kỹ thuật số mới có thể gửi hàng ngàn số liệu đo đếm thời gian thực đến SCADA, giảm sự tập trung của người vận hành;
• Áp lực từ hộ tiêu thụ, chính phủ và các bộ ngành về nâng cao các chỉ số cung cấp điện
• Quy trình vận hành ngày càng phức tạp do hệ thống liên tục được mở rộng.

1. a) Phần mềm OTS cho hệ thống SCADA của Elipse Power (OTS Platform for an Elipse Power SCADA system);
2. b) Phần mềm OTS cho hệ thống SCADA của bên thứ 3 (OTS Platform for 3^rd party SCADA systems).

6.1. Phần mềm OTS cho Elipse Power (OTS Platform for Elipse Power)

6.2. Phần mềm OTS cho hệ thống SCADA của bên thứ 3 (OTS Platform for 3^rd Party SCADA)

• Xuất danh sách dữ liệu thời gian thực từ hệ thống SCADA của bên thứ 3;
• Nhập danh sách dữ liệu vào ứng dụng Elipse Power OTS và ánh xạ các điểm dữ liệu đến đến mô hình lưới;
• Cấu hình các driver Slave (DNP, IEC 61850, IEC 104 and ICCP) đến cùng các địa chỉ IP và cổng lấy thông tin của hệ thống SCADA.

6.3. Các tính năng của OTS (OTS Features)

• Thay đổi tải tiêu thụ, dựa trên tình trạng hoặc lịch trình khác của hệ thống hoặc;
• Thể hiện những tính năng tự động hoặc logic bảo vệ;
•  Kiểm tra được phản ứng của người vận hành hệ thống trong trường hợp sự cố.
• 

Các Module điện và tính năng (Phần 5) – Sa thải phụ tải

Typical Load Shedding Topology

• Đòi hỏi cơ sở hạ tầng phần cứng đủ mạnh;
• Khó khăn để kiểm tra chương trình bậc thang, không xác định được khi nghiệm thu;
•  Những thay đổi vật lý trên lưới và cấu trúc hệ thống động đòi hỏi thay đổi logic bậc thang, những thay đổi này có thể xét được cho tất cả tổ hợp lưới điện và cần phải nghiệm thu lại;
• Mở rộng lưới dẫn đến tăng số lần xử lý trên CPU của bộ điều khiển có thể dẫn đến phải nâng cấp phần cứng ngoài mong muốn.

• Thời gian đáp ứng không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống;
• Hiệu quả giá thành/hiệu năng cao và thời gian triển khai ngắn;
• Cung cấp công cụ để quản lý được nhiều phụ tải với cấu trúc phức tạp;
• Mức độ an toàn và sẵn sàng cao;
• Đáp ứng hầu hết những yêu cầu của phụ tải;
• Đánh giá được công suất dự trữ của nguồn phát;
• Linh hoạt trong xác định các phụ tải ưu tiên;
• Đánh giá được trạng thái của lưới và xác định đúng các máy cắt cần sử dụng;
• Mức độ đáp ứng nhanh (<100ms);
• Phát hiện, phân loại các loại nhiễu loạn khác nhau.

5.1. Mô phỏng và đánh giá kịch bản (Scenario Simulation and Evaluation)

• Cân bằng nguồn - tải;
•  Phân tán sai lỗi của phân phối tải;
•  Phát hiện những sự sai khác công suất (ví dụ: Công suất > 0 khi máy cắt mở)
• Kiểm tra công suất định mức và công suất hiện tại của thiết bị.

5.2. Nghiệm thu tại nhà máy (Factory Acceptance Test - FAT)

•  Giảm tối đa chi phí phần cứng do sử dụng những thiết bị bảo vệ hiện có;
• Giảm thời gian kiểm tra xuất xưởng và vận hành chạy thử;
•  Giảm chi phí bảo trì;
• Chi phí mở rộng thấp;
• Có khả năng mô phỏng bất kỳ tình huống nào;
• Bảo đảm hoạt động nhanh (tham gia gián tiếp);
• Tăng độ tin cậy và sẵn sàng trong suốt quá trình vận hành.

• 01 đường dây truyền tải;
• 10 tổ máy phát (5 dầu và 5 khí);
• 92 máy cắt phụ tải;
• 48 phụ tải.

Các Module điện và tính năng (Phần 4) – Đánh giá tình trạng lưới và mô hình hóa phụ tải phân phối

Đánh giá tình trạng của giá trị đo lường công suất hữu công trong Elipse Power

• 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 3) – Tự khôi phục cung cấp điện

3. Tự khôi phục cung cấp điện (Self - Healing)

3.1. Triết lý vận hành (Operation Philosophy)

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 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 1) – Nền tảng tích hợp

1. Nền tảng tích hợp (Integration Platform)

• 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

Tích hợp AMI (AMI Integration)