Đề tài nghiên cứu khoa học ứng dụng công nghệ giám sát phóng điện cục bộ và nhiệt độ trực tuyến cho thiết bị tủ hợp bộ trung thế trong trạm biến áp truyền tải đã được Công ty rất quan tâm, giao nhiệm vụ cho đội ngũ các kỹ sư quản lý và vận hành trạm biến áp nhiều kinh nghiệm thực hiện nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ trên thiết bị tủ hợp bộ trung áp.
Hiện công tác giám sát, kiểm tra các thiết bị bên trong các tủ hợp bộ trung áp được thực hiện thông qua kiểm tra định kỳ theo quy định bằng mắt thường và dụng cụ cầm tay dò phóng điện (PD test). Riêng công tác kiểm tra phát nhiệt còn bị hạn chế tiếp cận bởi vỏ tủ che kín các thiết bị hợp bộ bên trong đang vận hành. Do đó việc kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm xung quanh và đặc biệt là bên trong buồng cáp ngầm còn nhiều hạn chế do khó tiếp cận.
Từ các yêu cầu trên, Công ty đã thành lập nhóm Kỹ sư thực hiện khảo sát, đánh giá tình hình và nghiên cứu để tìm ra giải pháp công nghệ phù hợp nhất để chuẩn đoán được tình trạng vận hành thiết bị, kiểm tra nhiệt độ khi đang vận hành thiết bị trong tủ hợp bộ trung thế, theo dõi liên tục và phát hiện được nhanh nhất các tín hiệu phóng điện cục bộ trên thiết bị điện hợp bộ trung thế. Sau nhiều tháng nghiên cứu kỹ lưỡng, nhóm kỹ sư nghiên cứu đã tiếp cận được công nghệ giám sát tiên tiến là “giám sát từ xa phóng điện cục bộ và nhiệt độ cho tủ hợp bộ” cụ thể là:
Bộ xử lý trung tâm sẽ gửi tín hiệu điện từ (tín hiệu Radio) đến các cảm biến thông qua ăng-ten UHF với các tần số khác nhau. Các ăng-ten tại các cảm biến sẽ bắt được tần số tín hiệu điện từ phù hợp, và đưa tín hiệu đó qua bộ chuyển đổi IDT để chuyển thành tín hiệu sóng âm bề mặt (các ăng-ten này cũng là các cảm biến cao tần đồng thời thu tín hiệu phóng điện cục bộ và truyền về bộ xử lý). Tín hiệu sóng âm bề mặt được chuyển đổi sẽ được đưa tới cảm biến, và di chuyển trên bề mặt của tinh thể này để lấy thông tin nhiệt độ và sau phản hồi ngược lại tới bộ xử lý trung tâm. Bộ xử lý trung tâm nhận được tín hiệu, xử lý và biên dịch tín hiệu mang thông tin nhiệt độ thành giá trị nhiệt độ đã đo (giá trị từ -25oC đến 150oC). Các giá trị nhiệt độ và PD đo được đã được biên dịch và lưu trong bộ nhớ của bộ xử lý trung tâm, được giám sát trực tiếp thông qua HMI, SCADA và máy tính qua các chuẩn Modbus, Ethernet, …Người vận hành cập nhật các dữ liệu được hiển thị để theo dõi, đánh giá và đưa ra các phương án vận hành cho phù hợp hiện trạng của thiết bị.
Lưu đồ hoạt động của hệ thống cảm biến nhiệt độ
Nguyên lý phát hiện PD của hệ thống
Triển khai lắp đặt tại trạm biến áp 220kV Thủ Đức
Hệ thống thu thập dữ liệu giám sát trực tuyến đơn nhánh
Hệ thống thu thập dữ liệu giám sát trực tuyến đa nhánh
Bố trí các bộ thu thập dữ liệu với chuỗi máy cắt hợp bộ
Giám sát nhiệt độ đầu cáp ngầm, tín hiệu phóng điện khoang cáp ngầm, máy cắt hợp bộ.
Khi có bất thường, hệ thống giám sát PD test và nhiệt độ tủ hợp bộ sẽ tự động gửi cảnh báo cho nhân viên vận hành thông qua màn hình HMI, màn hình SCADA, tin nhắn SMS.
Các định dạng cảnh báo tự động gửi tới người vận hành.
Khi triển khai ứng dụng công nghệ này, nhóm kỹ sư nhận thấy có những ưu điểm rất đáng ghi nhận đó là nền tảng giám sát sáng tạo và tiên tiến phục vụ cho việc giám sát các thiết bị điện; phát hiện phóng điện cục bộ (partial discharge - PD) để giám sát bên trong thiết bị, đảm bảo cho các thiết bị vận hành trong tình trạng tốt nhất; có thể đánh giá số liệu dựa trên dữ liệu quá khứ và đánh giá xu hướng. Phần mềm cảnh báo SCADA có thể mở rộng, lắp đặt tại trung tâm điều khiển B0x để giám sát các trạm không người trực có đưa vào hệ thống giám sát PD test và nhiệt độ không dây.
Tóm lại, hệ thống giám sát từ xa PD test và nhiệt độ tủ hợp bộ đưa vào vận hành thực thi giám sát được 24/24 các thiết bị trong tủ hợp bộ. Sớm phát hiện được các tình trạng bất thường như phóng điện cục bộ, nhiệt độ điểm tiếp xúc tăng cao, nhiệt độ-độ ẩm môi trường tăng cao… mà trong quá trình vận hành không thể phát hiện được. Có thể nhân rộng ứng dụng công nghệ giám sát này cho các tủ hợp bộ trung thế tại các trạm biến áp không người trực, hiện đại hóa công nghệ sản xuất làm nền tảng cho công tác chuyển đổi số thành công./.