Thiết bị chuyển đổi giao thức là nhân tố kích hoạt chuyển đổi số cho lưới điện thông minh

Trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi cuộc đua về lượng khí thải carbon bằng không, phát triển từ các mạng tiện ích truyền thống thành lưới điện thông minh, truyền tải điện đã tham gia mạnh mẽ vào làn sóng chuyển đổi kỹ thuật số. Mô hình mạng năng lượng mới này nhằm mục đích cải thiện việc quản lý năng lượng bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực. Tuy nhiên, đảm bảo lưới điện thông minh vận hành trơn tru không phải là nhiệm vụ đơn giản. Để đảm bảo lưới điện thông minh hoạt động trơn tru, làm cách nào bạn có thể cho phép thu thập, phân tích và thông báo dữ liệu kịp thời giữa các hệ thống con phức tạp?

Sự phức tạp của lưới điện thông minh

Lưới điện thông minh là một hệ thống rộng lớn bao gồm nhiều hệ thống thành phần, từ nguồn điện truyền thống và nguồn năng lượng tái tạo đến các trạm biến áp kỹ thuật số, lưới điện siêu nhỏ, hệ thống lưu trữ năng lượng và người dùng cuối. Mỗi hệ thống con có những đặc điểm và yêu cầu riêng; các hệ thống con này bao gồm kiểm soát phân phối điện, giám sát năng lượng, quản lý lưu trữ năng lượng, v.v. Thách thức nảy sinh từ các giao thức truyền thông đa dạng được sử dụng giữa các hệ thống con này. Ví dụ: các đường dây cấp nguồn thường sử dụng IEC 61850, DNP3 hoặc IEC 101/104; đồng hồ đo dựa trên Modbus, hệ thống năng lượng tái tạo sử dụng CANbus và nguồn điện dự phòng sử dụng J1939. Việc thống nhất tất cả dữ liệu này đặt ra một vấn đề phức tạp.

Những thách thức và giải pháp

Trong kịch bản phức tạp này, việc chuyển đổi giao thức hiệu quả và tích hợp dữ liệu trở nên quan trọng. Thông thường, bộ điều khiển logic khả trình (PLC) được sử dụng cho việc này, nhưng chúng yêu cầu lập trình nhiều, khiến nó đắt hơn và phức tạp hơn. Một lựa chọn khác là sử dụng máy tính công nghiệp, nhưng giải pháp như vậy đòi hỏi phải có chuyên môn trong việc xử lý các giao thức truyền thông khác nhau. Việc cài đặt các công cụ chẩn đoán và khắc phục sự cố tại chỗ là cần thiết để giải quyết mọi vấn đề tiềm ẩn có thể phát sinh, ngay cả khi hệ thống đã chạy được một thời gian. Hơn nữa, sự phức tạp của cấu trúc liên kết mạng thúc giục người dùng xem xét vấn đề bảo mật mạng trong môi trường khắc nghiệt.

Tuy nhiên, các cổng giao thức chứng tỏ là giải pháp hiệu quả nhất. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi giao thức thông qua cấu hình đơn giản, loại bỏ nhu cầu lập trình phức tạp. Điều này có nghĩa là ngay cả khi không có kỹ năng lập trình sâu rộng, người ta vẫn có thể dễ dàng tích hợp dữ liệu và liên lạc giữa các hệ thống khác nhau

Khắc phục sự cố từ xa

Trong lưới điện thông minh, nhiều thiết bị được đặt ở những vị trí xa. Để giảm thời gian cử nhân viên đi giải quyết vấn đề tại chỗ, việc truy cập và khắc phục sự cố từ xa là rất cần thiết. Cổng giao thức cung cấp nhiều công cụ tích hợp khác nhau để khắc phục sự cố, giảm đáng kể thời gian cần thiết để chẩn đoán lỗi đồng thời cắt giảm chi phí cho các công cụ gỡ lỗi bên ngoài.

Tầm quan trọng của an toàn thông tin

Vì có thể kết nối từ xa tới các cổng giao thức nên tính bảo mật trở nên tối quan trọng. Cổng giao thức cần cung cấp các tính năng kết nối an toàn, bao gồm kết nối HTTPS, quản lý mật khẩu và tài khoản nghiêm ngặt cũng như ghi nhật ký sự kiện. Những tính năng này có thể giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn trước các cuộc tấn công của hacker và đảm bảo an ninh hệ thống.

Vận hành tin cậy trong môi trường khắc nghiệt

Thiết bị trong lưới điện thông minh thường hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Do đó, các bộ chuyển đổi giao thức cần được thiết kế chắc chắn. Điều này bao gồm khả năng chịu được phạm vi nhiệt độ rộng và nhiễu điện từ để đảm bảo độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

Kết luận

Trong kỷ nguyên lưới điện thông minh, các cổng giao thức đóng vai trò then chốt trong việc tạo điều kiện cho luồng dữ liệu trôi chảy giữa các hệ thống khác nhau. Do vô số giao thức truyền thông được sử dụng trong số tất cả các hệ thống con khác nhau tạo nên lưới điện, nên việc chuyển đổi giao thức hiệu quả và truyền dữ liệu liền mạch là điều cần thiết để hiện thực hóa hoàn toàn lưới điện thông minh. Bộ chuyển đổi giao thức cho phép chuyển đổi giao thức dễ dàng thông qua cấu hình đơn giản, xử lý sự cố từ xa và bảo mật hệ thống. Việc ứng dụng công nghệ này sẽ góp phần đạt được mục tiêu quản lý năng lượng thông minh hơn và hiệu quả hơn, thúc đẩy sự phát triển của lưới điện thông minh và thay đổi cách thức phân phối điện trên toàn thế giới.

Vui lòng truy cập Website của Moxa để tìm hiểu thêm về các cổng Modbus TCP/EtherNet/IP/PROFINET-to-CANopen mới nhất của chúng tôi

• Bài viết được đăng tải trên wedsite của Moxa: https://www.moxa.com/en/articles
• Tham khảo thêm các sản phẩm khác của Moxa tại địa chỉ: https://www.moxa.com/en/product 
• Link bài viết gốc: https://www.moxa.com/en/articles/how-protocol-gateways-enable-digital-transformation-for-smart-grids