Elipse Power triển khai hệ thống xa thải phụ tải cho Trung tâm dịch vụ của Petrobras’s Cenpes Expansion

Augusto Ribeiro Mendes Filho

Elipse Software’s Media Relations

YÊU CẦU

Được biết đến là trung tâm nghiên cứu lớn nhất về dầu mỏ của châu Mỹ La tinh, Trung tâm nghiên cứu Leopoldo Americo Miguez de Mello (Cenpes) là đơn vị chịu trách nhiệm cho hoạt động nghiên cứu và phát triển và kỹ thuật cơ bản của Petrobras. Được thành lập ngày 4 tháng 12 năm 1963, nhiệm vụ của Cenpes là cung cấp và dự kiến các giải pháp sáng tạo công nghệ cho ngành công nghiệp dầu mỏ và các nguồn năng lượng khác.

Để làm tăng tính tin cậy và khả năng sẵn sàng cung cấp năng lượng, trạm biến áp của Cenpes kết nối tới hai đường dây cấp điện và bổ sung thêm các máy phát điện (gồm sáu máy phát) làm việc dự phòng kiểu quay vòng, để đảm bảo cấp điện khi sự cố đối với một trong các nguồn cấp. Tuy nhiên, điều quan trọng cần có một hệ thống sa thải phụ tải nhằm đảm bảo rằng bất cứ khi nào một trong các nguồn cấp điện ngừng hoạt động, nhà máy không hoàn toàn bị dừng lại, từ đó giữ được các hoạt động của tải được ưu tiên.

Để đáp ứng yêu cầu này, Trung tâm dịch vụ của Cenpes Expansion lựa chọn module sa thải phụ tải (Load Discharge) của Elipse Power. Module này được Elipse Soffware phát triển với tính năng mạnh mẽ thực hiện một thuật toán với  mục đích xác định các lệnh trao đổi và được thực thi bởi các IED (thiết bị điện thông minh), để đảm bảo các trạm biến áp được tiếp tục vận hành trong trường hợp có sự cố trong lưới điện.

Lưu ý, dự án này có sự tham gia của Orteng Equipment and Systems, Automalógica Automation Systems, và PowerSysLab, đây là các công ty đã phát triển và thực hiện hệ thống xử lý của Cenpes.

GIẢI PHÁP

Để triển khai dự án bằng giải pháp Elipse Power, việc tự động tính toán để thiết lập và chọn lựa tốt nhất phụ tải nào để được loại bỏ, điều này dựa trên mức độ quan trọng hay ưu tiên của mỗi tải khi cần thiết. Quá trình tính toán này được diễn ra bất cứ khi nào có sự thay đổi trong cấu trúc liên kết hoặc có sự biến động công suất của hệ thống, khi đó tạo nên kết quả mới. Như vậy, công nghệ này cho phép người vận hành dự đoán những tải nào bị ngắt kết nối cho  mỗi trường hợp mất nguồn thậm chí trước khi sự kiện đó xảy ra.

Hình 1- Màn hình truy cập vào ứng dụng

Để thể hiện trên màn hình, hệ thống sử dụng một thang màu để thể hiện tốt hơn những tải nào được ngắt hoặc không nếu có sự kiện mất nguồn. Ví dụ, những tải có màu đỏ thể hiện chúng sẽ bị ngắt. Những tải có màu xanh lá cây là những tải có sẵn nhưng không dự kiến được loại bỏ. Cuối cùng, những tải màu xám là những tải không được sử dụng đến.

Ngoài vệc xác định liệu một tải có bị ngắt trong trường hợp có sự kiện mất nguồn, phần mềm cũng chỉ ra cho người vận hành về sự ảnh hưởng nhiều hay ít thông qua một giá trị ưu tiên được thể hiện ngay bên trái với mã hiệu định trước trên màn hình. Giá trị này càng gần 100 thì càng có khả năng bị sa thải (mất nguồn cấp)

Năng lượng tiêu thụ của mỗi phụ tải ở thời điểm hiện tại có thể được nhìn thấy ngay bên phải của mã tải. Tổng công suất phải được sa thải (Công suất đưa vào) và trên thực tế một trong số đó sẽ bị sa thải (công suất được tính toán để xử lý) nếu có sự cố mất nguồn máy phát điện này được giám sát, và thể hiện thông tin ở phía bên dưới màn hình.

Hình 2-Màn hình thiết kế mà những tải sẽ bị sa thải (màu đỏ) nếu máy phát GE-025 101-B bị dừng

Elipse Power điều khiển việc kiểm soát tất cả các phụ tải được cung cấp bởi một nhóm bao gồm sáu máy phát điện, ba trong số đó được coi là máy phát điện chính, chạy bằng nhiên liệu xăng với công suất phát 8,4MW; và ba máy phát khẩn cấp khác, chạy bằng nhiên liệu dầu diesel, công suất phát 7,5MW. Các máy phát khẩn cấp sẽ chỉ được kích hoạt trong những trường hợp thiếu công suất để cung cấp cho các thiết bị chính, có sự ưu tiên cao, ví dụ như trung tâm xử lý dữ liệu tích hợp (ICPD) và trung tâm dịch vụ.

Sự ưu tiên của các phụ tải cần xem xét tầm quan trọng của chúng theo yêu cầu của hệ thống. Trong trường hợp này, việc duy trì các trung tâm xử lý dữ liệu và dịch vụ quan trọng hơn việc duy trì nhà máy xử lý nước và toà nhà hành chính của Petrobras.

Thông qua màn hình cấu hình, Elipse Power cho phép kích hoạt hoặc vô hiệu hoá sự giám sát các kịch bản loại sa thải tải khác nhau, nhằm đảm bảo hệ thống sẽ vận hành thống nhất. Do đó, có thể kích hoạt chức năng giám sát kịch bản sa thải cho một trong các máy phát điện, cho phép phần mềm dự đoán các phụ tải sẽ bị sa thải nếu máy phát không cung cấp đủ công suất.

Cũng với màn hình này, người vận hành có thể giám sát tổng công suất (giá trị danh nghĩa) và công suất sẽ được cấp bởi những máy phát điện và đường dây truyền tải của Light tại cùng thời điểm. Tổng công suất được cung cấp qua đường truyền Light và các máy phát điện, cũng như tổng công suất tiêu thụ bởi các tải, cũng được thể hiện trên màn hình.

Hình 3-Màn hình cài đặt hệ thống

Trước đây, khi không có hệ thống xử lý, nhà máy có thể bị tắt hoàn toàn nếu có một vấn đề trong hệ thống đường dây truyền tải nguồn điện và nó sẽ vẫn ở trạng thái này cho đến khi sự cố được giải quyết. Ngày nay, với việc sử dụng hệ thống xử lý tải, chỉ một nhóm phụ tải tối thiểu sẽ cần được ngắt ra trong tình huống tương tự.

Hệ thống này cho phép các tải được ưu tên luôn luôn được cấp nguồn, tránh bị mất nguồn hoặc gây hư hỏng toàn bộ nhà máy. Đối với điều này, Elipse Power hỗ trợ cho các IED bảo vệ phụ tải trở nên nhạy cảm trước các sự cố, giúp chúng phản ứng nhanh bằng việc mở máy cắt của tải khi có bất kì sự kiện mất nguồn. Chú ý rằng điều này sẽ xảy ra do phần mềm, và hoàn toàn tương thích với nhiều thiết bị có trên thị trường, trong trường hợp này, giao thức IEC 61850 được sử dụng để giao tiếp với các IED trong trung tâm dịch vụ.

Khi được Elipse Software hỗ trợ làm tăng khả năng phản ứng, máy cắt kết nối với một tải chỉ mở ra khi xảy ra mất nguồn, và sự kiện này được thông báo trước bởi IED liên kết với máy phát hoặc đường dây bị mất nguồn. Và để truyền thông tin này với tốc độ cao, chúng tôi lựa chọn sử dụng các bản tin GOOSE, do đó bỏ qua xử lý của các bản tin thông qua phần mềm, các IED trao đổi dữ liệu trực tiếp.

Trong ngắn hạn, mục tiêu mong muốn với việc triển khai Elipse Power được cho rằng ngay cả các trường hợp nguồn năng lượng không có hoặc không đủ, nhà máy vẫn được giữ cân bằng thông qua việc sa thải của các phụ tải không quan trọng, để tăng cường công suất cho những trung tâm quan trọng nhất trong quá trình vận hành của nhà máy. Vì vậy, ngoài việc loại bỏ hoạt động của những người vận hành, phần mềm cũng có thể sử dụng một cách hợp lý năng lượng cấp bởi các nguồn cấp, do đó, làm giảm sự lãng phí điện năng và sự truyền tải các chất gây ô nhiễm vào khí quyển, bởi việc các máy phát điện sử dụng dầu mỏ và khí đốt để hoạt động

Hình 4-Màn hình thể hiện sơ đồ năng lượng một sợi, đại diện cho hệ thống điện tại trạm Cenpes

LỢI ÍCH

• Giảm thiểu sự cố hỏng hóc của các phụ tải ưu tiên, từ đó góp phần làm giảm thời gian phục hồi của hệ thống: tổn hao và tái xử lý lại quá trình sản xuất.
• Ít đốt dầu và khí đốt do các máy phát điện sử dụng để tạo ra năng lượng: Elipse Power chỉ ra các điểm thích hợp và tối ưu nhất, từ đó giảm chi phí cho nhiên liệu hoá thạch và các tác động tới môi trường do việc phát thải các chất ô nhiễm vào khí quyển.
• Phát hiện các tính huống rủi ro, bởi vì Elipse Power tính toán tất cả các phụ tải được tắt nhằm đảm bảo cấp điện liên tục. Điều này giúp dự đoán các sự kiện trong đó việc tách phụ tải do không có khả năng đáp ứng đủ công suất và cấp đủ công suất cho các phụ tải ưu tiên.
• Giảm các đầu tư vào phần cứng, bởi vì thực tế lElipse Power tương thích với IEC61850, do đó có thể sử dụng các thông tin và tài nguyên của các IED đã có sẵn trong nhà máy.
• Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp hơn, bởi vì Elipse Power cho phép các chức năng quản lý phụ tải bởi phần mềm Elipse và hệ thống SCADA được tích hợp trên một nền tảng duy nhất.

THÔNG TIN KỸ THUẬT

Khách hàng: Petrobras

Đơn vị tích hợp hệ thống: Automalógica

Gói phần mềm sử dụng: Elipse Power

Số lượng license: 1

Nền tảng phần mềm: Windows XP

Số lượng thông tin (tag): 20.317

Giao thức (I/O Driver): IEC 61850