Tiến tới lưới điện thông minh
Qua số liệu thống kê, sự cố do sét chiếm đa số sự cố xảy ra trên đường dây. Để giảm sự cố do sét, EVNNPT đã ứng dụng chống sét van đường dây tại những vị trí thường xảy ra sự cố; các vị trí cột có chiều cao lớn (thay đổi địa hình núi cao, vượt sông, vượt đường dây khác) cùng các giải pháp đồng bộ, như: Rà soát kiểm tra, phục hồi và tăng cường hệ thống tiếp địa; tăng chiều dài khoảng cách phóng điện giữa vòng đẳng thế và mỏ phóng của chuỗi cách điện; tăng cường dây néo giảm tổng trở sóng; lắp chống sét đa tia và phương án lắp kim thu sét chủ động; phối hợp cách điện, điện trở nối đất, khoảng cách pha đất và thiết bị bảo vệ quá điện áp (chống sét van, mỏ phóng) giữa đường dây và trạm biến áp để tránh hiện tượng quá điện áp nội bộ, quá điện áp khí quyển gây hư hỏng thiết bị trạm biến áp; cải tạo xà treo dây chống sét nhằm giảm góc bảo vệ cho đường dây…
Để có đầy đủ thông tin về sét, phục vụ cho công tác thiết kế, vận hành, sửa chữa và giảm thiểu sự cố do sét đánh, EVNNPT đã triển khai đầu tư trang bị ”Hệ thống thu thập cảnh báo sét”, giúp hỗ trợ xác định nhanh vị trí sự cố và phân tích nguyên nhân. Hệ thống cung cấp bộ cơ sở dữ liệu phục vụ phân tích sự cố do sét, từ đó đưa ra giải pháp giảm thiểu sự cố do sét của lưới điện truyền tải và phục vụ thiết kế các công trình điện; cảnh báo sớm quá trình phát triển hình thành cơn giông, sét để có biện pháp xử lý đối phó kịp thời nâng cao độ tin cậy vận hành lưới điện; cung cấp các số liệu thống kê về sét như cường độ, mật độ sét theo các vùng lãnh thổ, theo thời gian, nhằm phục vụ cho công tác khảo sát, thiết kế bảo vệ chống sét các công trình điện. Kết quả, từ năm 2016 đến nay, sự cố do sét giảm 35% - 50%.
Do hệ thống đường dây 500kV, 220kV trải dài, đi qua địa hình phức tạp, đặc biệt ảnh hưởng đến cung cấp điện trong phạm vi rộng lớn khi xảy ra sự cố, nên việc xác định chính xác vị trí sự cố trên đường dây tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm kiếm điểm, xử lý sự cố nhanh chóng đảm bảo cung cấp điện liên tục, từ đó giảm các chi phí quản lý vận hành cũng như sản lượng thiếu hụt là yêu cầu quan trọng.
EVNNPT đã nghiên cứu và triển khai lắp đặt thiết bị định vị sự cố cho trên 80 đường dây 500kV, 220kV có chiều dài lớn, đi qua khu vực địa hình phức tạp. Ứng dụng thiết bị định vị sự cố đã mang lại hiệu quả: Giảm thời gian tìm, khắc phục sự cố; giảm chi phí nhân công tuần tra đường dây; tăng khả năng truyền tải an toàn và liên tục; giảm chi phí duy trì an toàn hệ thống khi mất điện; giảm chi phí phạt theo quy định do mất điện.
Từ năm 2018, EVNNPT đã triển khai ứng dụng thiết bị không người lái (UAV) trong công tác quản lý vận hành, kiểm tra đường dây. Bên cạnh đó, các đơn vị đã chế tạo, cải tiến thêm UAV sử dụng xử lý diều vướng trên dây dẫn, phun thuốc phòng chống dịch bệnh, rửa sứ online. UAV phát huy hiệu quả giúp phát hiện nhanh sự cố ở những cung đoạn đường dây đi qua các địa hình phức tạp như thung lũng, các khoảng vượt sông lớn, địa hình bị chia cắt bởi kênh rạch, sông ngòi, khu vực ngập lụt, địa hình phức tạp, khó khăn, nguy hiểm; khu vực không tiếp cận trực tiếp được trong mùa mưa bão; kiểm tra xử lý dây diều; kiểm tra sạt lở móng cột đang ngày càng trở nên nguy hiểm khó lường trong tình trạng thay đổi khí hậu, lũ quét trên miền núi và trung du, ngập lụt tại đồng bằng sông Cửu Long mà người công nhân rất khó khăn tiếp cận phát hiện ngay sau mưa lũ; kiểm tra hành lang an toàn lưới điện.
Hiện nay, EVNNPT đang triển khai thử nghiệm ứng dụng công nghệ AI để phân tích hình ảnh thu thập từ UAV, giúp tự động hóa và nâng cao hiệu quả trong kiểm tra, phân tích, đanh giá tình trạng thiết bị đường dây, nâng cao hiệu quả công tác quản lý vận hành lưới điện truyền tải. Áp dụng UAV kiểm tra đường dây giúp tiết giảm nhân công, nâng cao năng suất lao động; giúp hạn chế nguy hiểm cho người công nhân khi di chuyển, trèo cao, tiếp xúc với sinh vật nguy hiểm, khoảng trụ vượt sông, các khu vực bị chia cắt bởi thiên tai; quan sát bao quát được khu vực có đường dây đi qua (đường giao thông giao chéo, trồng rừng và khai thác rừng, các hoạt động vui chơi và sản xuất gần đường dây như thả diều, vật bay, đốt pháo hoa, pháo dù, các phương tiện xe máy công trình gần hành lang đường dây…), để có cơ sở đánh giá sát thực hơn các nguy cơ ảnh hưởng đến vận hành đường dây. Mặt khác, thông tin ghi nhận được phân tích, đánh giá chính xác giúp người công nhân kiểm soát được tình trạng đường dây và hành lang, mang lại hiệu quả cao; sử dụng công nghệ AI để phân tích hình ảnh thu thập từ UAV, nhận diện chính xác hư hỏng, bất thường thay thế kiểm tra thủ công, tiết kiệm công sức nhân công, nâng cao hiệu quả so với việc kiểm tra truyền thống.
EVNNPT giao Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) triển khai nhiệm vụ: “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống quản lý trạm biến bằng thiết bị thông minh”. Đề tài đã được nghiệm thu vào triển khai áp dụng rộng rãi trong EVNNPT. Việc áp dụng phần mềm giúp số hóa toàn bộ quy trình, công tác kiểm tra và quản lý thiết bị trạm biến áp đã góp phần rút ngắn thời gian kiểm tra, tăng năng suất lao động; Tổng công ty giao Công ty Truyền tải điện 2 (PTC2) triển khai nhiệm vụ: “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống quản lý đường dây truyền tải điện, trong đó ứng dụng trí tuệ nhân tạo”. Đề tài đã được nghiệm thu vào triển khai áp dụng rộng rãi trong EVNNPT. Ứng dụng số hóa công tác quản lý vận hành đường dây bao gồm giao nhận công việc kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa đường dây qua phần mềm; các công việc được cập nhật trên phần mềm; quản lý các công việc đang thực hiện; thống kê báo cáo; liên kết dữ liệu với GIS. Đề tài này tiếp cận được trình độ khoa học công nghệ hiện đại trong khu vực và trên thế giới, giải quyết được khâu tự động hóa kiểm tra, đánh giá dữ liệu, rút ngắn thời gian đánh giá hình ảnh thủ công như hiện tại, cũng như rút ngắn được rào cản về năng lực điều khiển thiết bị bay của người công nhân; nhằm số hóa tiến đến chuyển đổi số theo mục tiêu chung của EVNNPT là tăng cường năng lực quản lý kỹ thuật; giảm thời gian cập nhật thông tin, thống kê lập báo cáo; chuyển đổi mô hình tổ chức sản xuất theo hướng hiện đại; tiếp cận trình độ khoa học công nghệ hiện đại; ứng dụng các công nghệ mới vào hoạt động sản xuất và công tác quản lý vận hành lưới truyền tải điện; nâng cao năng suất lao động.
Trên cơ sở thử nghiệm từ đề tài nghiên cứu ứng dụng khoa học của PTC3 (năm 2010), công nghệ rửa sứ hotline đã được EVNNPT hoàn thiện và ứng dụng phổ biến thay thế cho việc phải cắt điện đường dây để lau sứ, vệ sinh cách điện thủ công. Công nghệ này ưu tiên thực hiện tại các vị trí có nguy cơ sự cố (như vùng đất đỏ Tây Nguyên, khu vực thường xuyên bụi nhiễm bẩn cao, yêu cầu khó cắt điện, đường dây mang tải cao v.v…). Việc đưa vào sử dụng rửa sứ hotline chủ yếu áp dụng cho các đường dây khó cắt điện, nhanh nhiễm bẩn. Việc ứng dụng công nghệ bộ rửa sứ hotline đã mang lại hiệu quả thiết thực, đảm bảo công tác vệ sinh chuỗi cách điện trong điều kiện đường dây vẫn vận hành mang điện bình thường, tránh nhiễm bẩn cách điện nhằm giảm phóng điện trên bề mặt chuỗi cách điện giảm tổn thất điện năng do vầng quang và giảm sự cố, đáp ứng yêu cầu truyền tải điện liên tục, tin cậy.
Trong tương lai đường dây truyền tải phải tránh khu dân cư, hầu hết tuyến đường dây bắt buộc phải qua địa hình rừng rậm, núi cao, suối sâu và sình lầy; nhiều đoạn tuyến đường dây ở vị trí hiểm trở, cách xa đường công vụ, đường vào tuyến bị mưa lũ, thiên tai làm bào mòn gây sạt lở, hư hỏng, ảnh hưởng lớn đến công tác quản lý vận hành, đặc biệt là công tác đi kiểm tra thực địa xử lý sự cố xảy ra trên đường dây.
Do nhu cầu sử dụng điện tăng nên các đường dây truyền tải, cấp điện cho khu vực các thành phố lớn, khu vực phụ tải cao thường xuyên vận hành đầy, hoặc quá tải. Trong khi đó, việc nâng cấp, cải tạo và xây mới đường dây các khu vực này rất khó khăn để đảm bảo tiến độ do giải phóng mặt bằng. Để tăng hiệu quả sử dụng hệ thống truyền tải hiện hữu, giảm thiểu nghẽn mạch, việc ứng dụng công nghệ giám sát động đường dây là một giải pháp hiệu quả. Công nghệ giám sát động đường dây sử dụng các dữ liệu về điều kiện thời tiết trong khu vực để tính toán khả năng truyền tải của đường dây theo thực. Kết quả tính toán trong hầu hết các trường hợp, khả năng truyền tải công suất ở thời gian thực lớn hơn công suất tĩnh lên đến 25%, vì vậy, việc ứng dụng giám sát động đường dây đảm bảo độ tin cậy của hệ thống khi tối ưu trào lưu công suất; tăng trào lưu công suất trên đường dây với chi phí đầu tư tối thiểu; tăng cường chức năng cho lưới điện thông minh nhờ khả năng giám sát dữ liệu thời gian thực.
Nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện năng lưới điện truyền tải, EVNNPT đã trang bị Hệ thống thu thập dữ liệu công tơ đo đếm và đưa vào ứng dụng phần mềm quản lý sản lượng và tổn thất điện năng (MDMS). Hệ thống đã kết nối, thu thập số liệu toàn bộ các công tơ đo đếm ranh giới, công tơ nội bộ về kho dữ liệu đo đếm tập trung và sử dụng các phần mềm để khai thác hiệu quả dữ liệu thu thập được cho công tác quản lý sản lượng, quản lý tổn thất điện năng, cùng với các ứng dụng giảm sự cố và ứng dụng vật liệu mới như phân tích ở trên đã góp phần quan trọng trong công tác giảm tổn thất điện năng lưới điện truyền tải trong các năm gần đây.
Quản lý bằng thiết bị thông minh
Triển khai kế hoạch chuyển đổi số của EVN, các năm qua, EVNNPT đã phối hợp với EVNICT xây dựng, số hóa được 100% cơ sở dữ liệu thiết bị lưới điện trên PMIS, hoàn thiện các module thiết bị, thông số vận hành, công việc, sự cố, báo cáo. Hiện tại tất cả các báo cáo đã được khai thác từ phần mềm PMIS, các thông tin về thiết bị, sự cố, công tác, điện áp, đầy tải quá tải đã được tra cứu trên phần mềm. Đồng thời, triển khai xây dựng và áp dụng thư viện điện tử để khai thác các tài liệu dùng chung thiết bị, quy trình tài liệu vận hành và các tiêu chuẩn quốc tế được lưu trên phần mềm mà dùng chung trong toàn EVNNPT.
EVNNPT cũng đã nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý thí nghiệm, phần mềm giúp số hóa toàn bộ công tác quản lý thí nghiệm thiết bị. Từ năm 2023 công tác thí nghiệm được thực hiện hoàn toàn trên phần mềm từ lập danh mục, kế hoạch, phương án, cập nhật kết quả thí nghiệm, đánh giá xu hướng, báo cáo phân tích; triển khai xây dựng phần mềm eSCL, thực hiện số hóa quy trình lập, duyệt sửa chữa lớn hàng năm và từ năm 2024, kế hoạch sửa chữa lớn sẽ được lập và trình duyệt trên eSCL.
EVNNPT đã xây dựng quy trình và xây dựng phần mềm sửa chữa bảo dưỡng thiết bị theo tình trạng vận hành (CBM); lắp đặt 233 hệ thống giám sát dầu online cho các máy biến áp, kháng điện trên lưới. Từ khi đưa vào vận hành, hệ thống đã phát hiện có bất thường và đã được xử lý khắc phục tại các trạm biến áp 500kV: Thường Tín; Hà Tĩnh, Hiệp Hòa; Vũng Áng, Hà Tĩnh; Hòa Bình và trạm biến áp 220kV Hà Giang.
EVNNPT đã triển khai ứng dụng công nghệ Camera AI giám sát người ra và giám sát, kiểm tra phát nhiệt các thiết bị tại Trạm biến áp 500kV Thường Tín, Duyên Hải, 220kV Khánh Hòa, Quy Nhơn đã giám sát vào ra/chống đột nhập, khi có bất cứ sự xâm nhập nào từ ngoài, hệ thống tự động gửi thông tin cảnh báo qua tin nhắn cho nhân viên quản lý vận hành và loa gần vị trí xâm nhập sẽ phát âm thanh, đèn báo động sáng nhấp nháy để cảnh bảo, xua đuổi đối tượng xâm nhập; tự động thu thập lại thời gian, hình ảnh của người vào trạm biến áp; hệ thống camera soi phát nhiệt có thể lập trình tự động soi phát nhiệt các điểm đặt trước và đưa ra cảnh báo khi nhiệt độ 2 điểm chênh lệch so với ngưỡng đặt trước theo quy định vận hành.
EVNNPT giao PTC3 triển khai đề tài: “Giám sát vận hành các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp”. Hệ thống gồm các cảm biến được lắp đặt tại Trạm biến áp 500V Pleiku 2 để giám sát tình hình vận hành các thiết bị nhất thứ, tích hợp thông tin giám sát vào hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp nhằm giám sát và phát hiện nhanh các bất thường, cảnh báo cho nhân viên vận hành kiểm tra, xử lý.
EVNNPT đã triển khai đề tài nghiên cứu khoa học “Giám sát từ xa PD test và nhiệt độ thiết bị tủ hợp bộ bằng hiệu ứng âm thanh”. Theo đó, các cảm biến được lắp đặt tại 23 tủ hợp bộ tủ trung thế Trạm biến áp 220kV Thủ Đức để thu thập tín hiệu nhằm phát hiện nhanh các bất thường (nhiệt độ tăng cao, phóng điện cục bộ, nhiệt độ-độ ẩm môi trường tăng cao…), cảnh báo cho nhân viên vận hành để có kế hoạch kiểm tra, xử lý thông qua màn hình HMI, DCS, SCADA.
Tính đến hết năm 2022, EVNNPT đã chuyển 115 trạm biến áp 220kV sang vận hành theo tiêu chí không người trực trên tổng số 146 TBA 220kV, chiếm 78,8%; triển khai ứng dụng trạm biến áp số tại Trạm biến áp 220kV Thủy Nguyên (Hải Phòng) với quy mô 1 máy biến áp 220/110/22kV công suất 250 MVA. Ứng dụng khoa học, công nghệ đã mang lại hiệu quả trong công tác quản lý vận hành lưới điện truyền tải: giảm sự cố, giảm tổn thất điện năng lưới điện truyền tải, đảm bảo hệ thống truyền tải vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, nâng cao năng suất lao động trong bối cảnh sản lượng truyền tải tăng trưởng bình quân 10%/năm. Kết quả, trong 15 năm qua, tỷ lệ tổn thất điện năng lưới điện truyền tải năm 2022, đạt 2,54% giảm 0,6% so với năm 2008 (3,14%), trong đó, năm 2019 đạt 2,15% bằng chỉ tiêu tổn thất điện năng của năm 2020 được giao trong kế hoạch 5 năm 2016 - 2020 (EVNNPT về trước 1 năm trong kế hoạch 5 năm); số vụ sự cố năm sau luôn giảm hơn năm trước, EVNNPT luôn đạt chỉ tiêu suất sự cố EVN giao trong bối cảnh quy mô, khối lượng lưới điện truyền tải liên tục tăng trưởng hàng năm, mức tăng trung bình trong 5 năm trở lại đây khoảng 4% khối lượng đường dây và 10% dung lượng máy biến áp.
Năng suất lao động giai đoạn 2008 – 2022 tăng hàng năm. Đây là một chỉ tiêu quan trọng góp phần mang lại sự vững tin của đội ngũ quản lý các cấp trong phát huy năng lực quản lý điều hành kỹ thuật và đầu tư xây dựng lưới điện truyền tải.
Như vậy, có thể nói, việc ứng dụng công nghệ tiên tiến trong quản lý vận hành lưới điện truyền tải là một xu thế tất yếu. Ngoài việc mang lại những hiệu quả to lớn trong điều kiện địa lý lưới điện truyền tải ngày càng khó khăn, phức tạp, việc áp dụng công nghệ tiên tiến còn đáp ứng quản lý khối lượng lưới điện truyền tải ngày càng tăng trong thời gian tới, nhất là đảm bảo tin cậy trong vận hành truyền tải giải toả công suất các nguồn điện lớn và nguồn năng lượng tái tạo, cũng như cung cấp điện cho các nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội./