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