Tổng quan về Lưới điện Truyền tải Việt Nam

Việt Nam là một nước nhiệt đới với hình dáng địa lý hình chữ S hẹp và dài. Độ dài từ bắc tới nam khoảng 1.650 km, nhưng chiều ngang chưa đầy 40 km tại khu vực miền Trung. Với tổng diện tích đất liền là 329.569 km vuông, phía đông Việt Nam là một bờ biển dài 3.444 km. Bên cạnh đó, Việt Nam còn chịu nhiều tác động của thời tiết khắc nghiệt, bão nhiệt đới, lũ lụt, sạt lở đất, v.v… Những đặc điểm về lãnh thổ và khí hậu này của Việt Nam đã tạo nên những yêu cầu đặc biệt riêng cho hệ thống và mạng lưới điện tại đây.

Về kinh tế, trong 20 năm qua, quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng của Việt Nam đã tạo ra một quốc gia với nhu cầu năng lượng lớn khi tốc độ tăng trưởng lên đến 15% mỗi năm. Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã tập trung đầu tư cơ sở hạ tầng để đáp ứng nhu cầu này, tuy nhiên cùng với mạng lưới điện lớn hơn là các vấn đề mới nảy sinh trong vận hành:

• Vấn đề ổn định hệ thống
• Sự cố mất điện gia tăng

Để giải quyết những vấn đề này, song song với các chương trình đầu tư cho phát điện và truyền tải, EVN cũng chú trọng đến các hoạt động thúc đẩy phát triển Lưới điện Thông minh (Smart Grid) và Chuyển đổi số nhằm cải thiện lưới điện truyền tải tại Việt Nam. Từ năm 2017, Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Quốc gia (NLDC) của Việt Nam đã đưa vào vận hành 3 thành phần chính của Smart Grid, bao gồm:

• Hệ thống giám sát diện rộng (WAMS)
• Hệ thống ghi sự cố (FRS)
• Hệ thống giám sát chất lượng điện (PQS)

Trên thực tế, từ năm 2018, EVN đã chính thức đưa ra những yêu cầu sau:

• Đường dây từ 220kV trở lên phải được trang bị thiết bị ghi sự cố (FR) và thiết bị đo góc pha (PMU).
• Các nhà máy điện năng lượng tái tạo đấu nối vào lưới 110kV phải được trang bị thiết bị ghi sự cố, thiết bị đo góc pha và thiết bị giám sát chất lượng điện.

Trước khi được đưa vào vận hành và kết nối với hệ thống Điều độ, các thiết bị nêu trên phải được NLDC chính thức thử nghiệm và phê duyệt. Theo yêu cầu của NLDC, các thiết bị ghi sự cố, đo góc pha, và các thiết bị đo lường chất lượng điện được lắp đặt tại trạm biến áp cần phải tương thích với hệ thống phần cứng và phần mềm hiện có tại các Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Quốc gia và Điều độ Miền (SicamPQS/ Digsi/ PQ Analyzer đối với FRS/ PQS; SiguardPDP đối với WAMS). Các thiết bị này phải có khả năng tự động thu thập thời gian thực các dữ liệu đo góc pha, dữ liệu ghi sự cố, và các dữ liệu về chất lượng điện năng để cung cấp thông tin liên tục cho các hệ thống WAM, phân tích sau sự cố và phân tích chất lượng điện năng trước, trong và sau sự cố.

Các yêu cầu này của NLDC đặt ra thách thức không chỉ cho các đơn vị sản xuất điện mà còn cho các nhà sản xuất thiết bị điện.

Giải pháp của ATS Áp dụng trong Hệ thống Điện Việt Nam

Kể từ giữa năm 2019, đầu tư vào năng lượng mặt trời đã có sự bùng nổ ở Việt Nam. Một thành tố đẩy mạnh tốc độ tăng trưởng này là thời hạn đóng điện 30/6/2019 và 30/12/2020 của Chính phủ cho các nhà máy điện mặt trời để được hưởng mức giá bán điện ưu đãi.

Trong thời kỳ này, ATS đã thực hiện nhiều dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn khác nhau. Một trong số đó có Nhà máy Điện Mặt trời 168 MWp; phạm vi của ATS trong dự án này bao gồm hệ thống tự động hóa trạm biến áp, hệ thống PV SCADA & PPC và hệ thống FR/ PMU/ PQ. Do thời hạn gấp rút, dự án đã được hoàn thành trong thời gian ngắn chỉ 06 tháng.

Với tiến độ gấp rút và các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt của NLDC cho hệ thống PQ/ PMU/ PQS, ATS đã phối hợp cùng SEL để thực hiện dự án. Sự kết hợp giữa năng lực kỹ thuật của các sản phẩm SEL cùng giải pháp phần mềm tiên tiến của ATS đã cho phép ATS giải quyết thách thức trong thời hạn quy định.

Phòng điều khiển trung tâm Nhà máy Điện mặt trời 168MW

Thiết bị PQ và Siemens SicamPQS

Đối với thiết bị PQ, ATS đã lựa chọn SEL-735 với chức năng Power Quality. SEL-735 hoàn toàn phù hợp cho việc ứng dụng vào giám sát chất lượng điện, đáp ứng các yêu cầu của NLDC và dễ dàng cấu hình với 32 PQ Profiles cho phép đồng thời ghi chép dữ liệu chất lượng điện và dữ liệu đo đếm lên đến 512 kênh trong tối đa 20 năm với tính ứng dụng cao. Sử dụng SEL-735 giúp đơn giản hóa quá trình thực hiện và cho phép giám sát chất lượng điện năng hiệu quả với độ chính xác cao.

Thách thức duy nhất đối với việc áp dụng SEL-735 ở Việt Nam là yêu cầu của NLDC về khả năng tương thích của thiết bị PQ với định dạng PQDif. Đây là thiết kế định dạng tiêu chuẩn của IEEE trong trao đổi dữ liệu giữa thiết bị PQ và phần mềm, được hỗ trợ bởi Siemens SicamPQS. Trong khi đó, SEL-735 chỉ hỗ trợ giao thức độc quyền; để giúp đọc thông tin tệp dữ liệu, cần sử dụng phần mềm SEL Accelerator để xuất tệp sang các định dạng khác. Do đó, việc kết nối trực tiếp SEL-735 với Siemens SicamPQS là không khả thi.

Giải pháp cho vấn đề này được cung cấp bởi SEL, sử dụng Máy tính cấp công nghiệp SEL-3355. Đây là một bộ điều khiển tự động hóa trạm biến áp được xây dựng để chịu được môi trường khắc nghiệt cho các ứng dụng tiện ích và công nghiệp. Trên nền tảng này, công cụ quét PQ Scanning và công cụ chuyển đổi định dạng tệp PQ File của ATS được cài đặt để kết nối SEL-735 và Siemens SicamPQS. Từ đó, tệp SEL .txt có thể được chuyển đổi thành PQDif, cho phép quá trình trao đổi dữ liệu suôn sẻ giữa SEL-735 và SicamPQS.

Thiết bị FR và Siemens SicamFRS

Lựa chọn thiết bị FR là một câu chuyện khác. Là một phần của dòng sản phẩm RTAC Axion với tính linh hoạt và phần cứng khả năng cao, SEL-2240 Axion thực hiện hoàn hảo hai nhiệm vụ đồng thời: cung cấp ghi chép dữ liệu FR và dữ liệu luồng PMU thời gian thực trên cùng một thiết bị. Tính năng này rất hữu ích, không chỉ trong việc giảm thời gian cấu hình và kỹ thuật mà còn giảm thiểu các lỗi đi dây.

Bằng cách thêm tín hiệu Kỹ thuật số GOOSE vào Recording Group, các thiết bị IEC-61850 khác hiện có trên hệ thống có thể được tối ưu hóa. Axion thể hiện tính năng vượt trội khi có phạm vi lấy mẫu dữ liệu cao nhất lên đến 24kHz, cung cấp dữ liệu dạng sóng với độ chi tiết cao nhất. Đây là một tính năng chỉ có ở Axion mà khó có thiết bị nào có thể vượt qua được. Độ dài của tệp ghi âm cũng rất linh hoạt; tất cả các thông số đều có thể được chọn và lập trình. Điều kiện kích hoạt cũng có thể tùy chỉnh, cho phép người dung tự cấu hình bổ sung điều kiện kích hoạt, điều kiện kỹ thuật số và nhiều tùy chọn liên quan khác. Ngoài ra, với nhiều tùy chọn về giao tiếp, người dùng có thể dễ dàng truy cập dữ liệu ghi chép qua FTP hoặc SFTP.

Trong ứng dụng, NLDC yêu cầu thiết bị FR phải cung cấp 3 loại dữ liệu ghi chép:

• Dữ liệu tạm thời (Transient) : lấy mẫu ít nhất 16kHz
• Dữ liệu ghi nhiễu (Disturbance) : ghi dữ liệu lỗi tốc độ cao
• Dữ liệu ghi liên tục (Continuous) : ghi dữ liệu tốc độ thấp

Đối với dự án Nhà máy Điện Mặt trời 168 MWp của ATS, Axion đã chứng tỏ khả năng đáp ứng ở mức cao nhất, vượt qua tất cả các yêu cầu nghiêm ngặt ở trên của NLDC.

Thiết bị PMU và Siemens SicamWAM / SiguardPDP

Theo mặc định, tính năng PMU đã được tích hợp trong Axion 2240. Axion đa tác vụ có thể đồng thời cung cấp dữ liệu thời gian thực của PMU cũng như các dữ liệu khác, giúp giảm đáng kể chi phí cho khách hàng và mang lại lợi ích tối đa cho họ.

Tuy nhiên, bộ xử lý PMU của Axion đối mặt với một vấn đề: Phần mềm SicamWAM/ SiguardPDP hoạt động ở chế độ dự phòng – Hot/Standby schema. Ở trạng thái ổn định, chỉ có Hot Server hoạt động, máy chủ này gửi và nhận dữ liệu qua lại với PMU. Trong khi đó, Axion chỉ hỗ trợ nhiều phiên hoạt động với các cổng TCP khác nhau, do đó không thể làm việc với SicamWAM/ SiguardPDP khi hệ thống này đang ở chế độ Hot/Standby, và đây là chế độ làm việc chính của SicamWAM.

SEL luôn có giải pháp sẵn sàng với các dòng sản phẩm hiện có. SEL-3355, một thiết bị phổ biến với sức mạnh phần cứng vượt trội, được sử dụng cùng với bộ chia PMU của ATS. Với giải pháp này, dữ liệu PMU thu thập được có thể được chia thành 2 phiên PMU có cùng địa chỉ IP và cổng TCP. Giải pháp này đã hoạt động trơn tru với SicamWAM/ SiguardPDP cho cả kênh Dữ liệu (Data) và kênh Lệnh (Command).

Việc tích hợp phần mềm của ATS với các sản phẩm của SEL, cụ thể là Axion, SEL-735 và SEL-3355, đã tạo ra một giải pháp sáng tạo cho hệ thống FR/ PMQ/ PQ. Giải pháp đã chứng tỏ được tính năng đáp ứng thông qua việc ứng dụng thành công vào các dự án khác nhau tại Việt Nam. Một trong số đó, Nhà máy Điện mặt trời 168MWp, đã được thực hiện thành công và hoàn thành sớm hơn tiến độ vốn đã gấp rút, với chi phí được tối ưu hóa và độ tin cậy của lưới điện được đảm bảo. Trong tương lai, với triển vọng phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam, sự hiện diện của các sản phẩm của SEL, kết hợp với các phần mềm và dịch vụ của ATS, sẽ là thành tố tích cực thúc đẩy quá trình phát triển Chuyển đổi kỹ thuật số và Lưới điện thông minh (Smart Grid) tại Việt Nam.