Trên toàn cầu, hệ thống điện đang trở nên phức tạp và đòi hỏi sự quản lý hiệu quả để đảm bảo an toàn, ổn định và tiết kiệm năng lượng. Trong ngành công nghiệp này, SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) đã trở thành một công cụ quan trọng và không thể thiếu. Với khả năng giám sát và kiểm soát từ xa, SCADA mang lại những lợi ích to lớn cho hệ thống điện. Hãy cùng nhau khám phá và tìm hiểu thêm về “Ưng dụng của scada trong hệ thống điện” để hiểu rõ hơn về vai trò quan trọng của công nghệ này trong việc tăng cường quản lý, hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.

SCADA là gì?

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-1

SCADA là từ viết tắt của “supervisor control and data acquisition”, có nghĩa là hệ thống kiểm soát, giám sát và thu thập dữ liệu. Nó được hiểu là một hệ thống bao gồm phần mềm và phần cứng, được sử dụng để hỗ trợ các công ty và nhà máy trong lĩnh vực công nghiệp.

Cụ thể, SCADA có những chức năng sau:

  • Kiểm soát các quy trình công nghiệp tại địa phương hoặc từ xa: SCADA cho phép quản lý và điều khiển các quy trình công nghiệp một cách linh hoạt và hiệu quả. Người dùng có thể theo dõi và điều khiển các thiết bị và quy trình từ xa thông qua giao diện SCADA.
  • Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực: SCADA giúp thu thập và xử lý dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị trong thời gian thực. Điều này giúp người dùng có cái nhìn tổng quan về trạng thái hoạt động của hệ thống và các thông số liên quan.
  • Tương tác trực tiếp với các cảm biến, van, máy bơm, động cơ và các thiết bị khác thông qua giao diện người-máy (HMI): SCADA cung cấp giao diện người-máy cho phép người dùng tương tác với các thiết bị và điều khiển chúng một cách trực tiếp và thuận tiện.
  • Ghi sự kiện vào tệp nhật ký (log file): Hệ thống SCADA ghi lại các sự kiện và thông tin quan trọng trong quá trình hoạt động vào tệp nhật ký. Điều này hỗ trợ việc phân tích, kiểm tra và khắc phục sự cố sau này.

Hệ thống SCADA đóng vai trò quan trọng trong các tổ chức công nghiệp, giúp duy trì hoạt động hiệu quả và xử lý dữ liệu để đưa ra quyết định thông minh hơn. Nó cũng giúp truyền đạt thông tin về trạng thái và vấn đề của hệ thống một cách hiệu quả, từ đó giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và tăng cường hiệu suất sản xuất.

=> Xem thêm: Thiết kế giao diện scada 

Scada trong hệ thống điện

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-2

Scada trong hệ thống điện có nhiệm vụ quản lý và giám sát toàn bộ hệ thống điện của tòa nhà và khu công nghiệp. Trong bối cảnh lưới điện ngày càng phức tạp và mật độ các trạm biến áp gia tăng, việc điều hành hệ thống điện trở nên ngày càng khó khăn. Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc đảm bảo sự ổn định của hệ thống và đáp ứng nhu cầu về phụ tải chất lượng cao. Scada trong hệ thống điện đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hiệu suất công việc, hiện đại hóa quy trình vận hành, giảm tiêu thụ điện năng và bảo vệ môi trường. Do đó, việc đầu tư nâng cấp hệ thống Scada/EMS và trang bị hệ thống tự động hóa cho các trạm điện là vô cùng cần thiết.

Lịch sử ứng dụng SCADA trong hệ thống điện

Trong những năm đầu khi hệ thống điện bắt đầu phát triển, các nhà máy phát điện chỉ tập trung vào việc cung cấp điện cho các phụ tải địa phương tương ứng. Nếu có bất kỳ vấn đề nào xảy ra trong hệ thống, từ nhà máy phát điện, đường dây điện cho đến các kết nối, đèn sẽ tắt. Khách hàng cũng chưa quá phụ thuộc vào điện và việc mất điện, bất kể là thường lệ hay khẩn cấp, được coi là điều tất nhiên. Tuy nhiên, khi sự phụ thuộc vào điện ngày càng gia tăng, nhu cầu tìm cách cải thiện độ tin cậy cũng tăng lên.

Để cung cấp tính dự phòng, các trạm phát điện và đường dây điện đã được kết nối với nhau. Khi hệ thống mở rộng và quy mô ngày càng lớn, việc quản lý trở nên khó khăn hơn. Cần có các giải pháp để đối phó với những thách thức trong việc điều khiển thiết bị từ xa. Nhằm giải quyết vấn đề này, nhân viên vận hành thường được sắp xếp tại các điểm quan trọng trong hệ thống lưới điện để theo dõi và phản ứng nhanh chóng đối với mọi sự cố có thể xảy ra do hỏng hóc hoặc sự cố. Họ sẽ liên lạc với nhân viên điều độ điện lực trung tâm thông qua điện thoại, để thông báo tình trạng của hệ thống.

Với sự phát triển của công nghệ, nhiều tầng sản xuất, công trường từ xa và nhà máy công nghiệp đã dựa vào nhân viên để giám sát thiết bị và điều khiển bằng cách sử dụng nút nhấn cơ học và bàn quay. Tuy nhiên, khi nhu cầu về tính đáng tin cậy của điện ngày càng tăng và chi phí lao động trở thành một phần đáng kể trong việc cung cấp điện, các công nghệ như SCADA đã được phát triển để cho phép giám sát và điều khiển từ xa các thông số chính của hệ thống.

=> Tìm hiểu sâu hơn: Thiết kế hệ thống scada

Các ứng dụng của SCADA trong hệ thống điện

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-3

Thông thường, hệ thống SCADA được sử dụng khi cần tự động hóa các quy trình phức tạp mà việc kiểm soát bằng con người trở nên không khả thi. Trong hệ thống điện cụ thể, SCADA có thể được áp dụng trong các trường hợp sau:

  • Hệ thống yêu cầu nguồn điện liên tục và một môi trường được bảo vệ.
  • Cần biết trạng thái của một hệ thống điện phức tạp trong thời gian thực.
  • Cần giám sát và điều khiển hệ thống ở những vùng xa và sâu trong hệ thống.

Các lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện, giám sát, theo dõi và kiểm soát là những khía cạnh chính trong tất cả các lĩnh vực này. Do đó, triển khai SCADA trong hệ thống điện sẽ nâng cao hiệu quả tổng thể của hệ thống, tối ưu hóa việc giám sát và điều khiển hệ thống phát điện, truyền tải và phân phối. Chức năng của SCADA trong mạng lưới điện mang lại độ tin cậy và ổn định hệ thống cao hơn cho việc vận hành lưới điện tích hợp.

Ứng dụng SCADA cho các trạm phát điện

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-4

SCADA mang đến giải pháp tối ưu cho mỗi quá trình liên quan đến vận hành phát điện linh hoạt với cấu trúc điều khiển tiên tiến. Bằng việc sử dụng PLC và các liên kết truyền thông bus mạnh mẽ kết hợp với phần mềm và phần cứng SCADA trong các trạm phát điện, nó có thể giám sát và điều khiển nhiều hoạt động bao gồm bảo vệ, giám sát và điều khiển. Điều này giúp cung cấp nguồn điện đáng tin cậy, giảm thiểu chi phí vận hành và bảo vệ vốn đầu tư, và vì vậy, ứng dụng SCADA trong các trạm phát điện được đánh giá cao.

Các chức năng nổi bật của SCADA trong trạm phát điện bao gồm:

  • Giám sát liên tục tốc độ và tần số của máy điện.
  • Giám sát quá trình cung cấp than và xử lý nước địa lý.
  • Lập kế hoạch vận hành phát điện.
  • Kiểm soát công suất phản kháng và hoạt động.
  • Bảo vệ lò hơi, tuabin và theo dõi tình trạng của chúng trong trường hợp nhà máy nhiệt điện.
  • Giám sát các trang trại năng lượng tái tạo và lập kế hoạch điều độ phụ tải.
  • Lên lịch tải.
  • Xử lý dữ liệu lịch sử của tất cả các tham số liên quan đến thế hệ.
  • Giám sát trạng thái của cầu dao, rơ le bảo vệ và các thiết bị an toàn khác.
  • Theo dõi sức khỏe của bộ máy nguồn.
  • Ghi lại các sự kiện theo trình tự.
  • Cân bằng của nhà máy (BOP) là hệ thống phụ trợ và các bộ phận hỗ trợ cần thiết để vận hành tổ máy phát điện chính và cung cấp năng lượng. Hệ thống SCADA cũng có hiệu quả cao trong việc giám sát Cân bằng của Nhà máy.

Ứng dụng SCADA cho hệ thống truyền tải điện

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-5

Các thông số mô hình mạch tương ứng của đường truyền thường bị sai số so với các giá trị được đo bởi hệ thống SCADA. Nếu không có SCADA trong hệ thống, những sai số này có thể gây ra sự mất chính xác trong công tác kinh tế và dẫn đến tăng chi phí hoặc lập hóa đơn không chính xác. Những sai số này cũng có thể ảnh hưởng đến phân tích ước lượng trạng thái, phân tích dự phòng, phân tích ngắn mạch, chuyển tiếp khoảng cách, tính toán độ ổn định của máy và lập kế hoạch truyền tải trong trường hợp mở rộng. Do đó, việc áp dụng SCADA vào hệ thống truyền tải điện được xem là rất quan trọng.

Một số chức năng chính của SCADA trong hệ thống truyền tải điện bao gồm:

  • Dịch vụ định tuyến lại để bảo trì trạm.
  • Phục hồi dịch vụ.
  • Giao diện/tương tác với rơle bảo vệ.
  • Quản lý điều chỉnh điện áp.
  • Tải điều khiển bộ thay đổi vòi.
  • Quản lý máy biến áp.
  • Mô hình thời gian thực.
  • Điều khiển tự động cách ly mạch và màn hình điều khiển công tắc tương tác.
  • Giao diện hiển thị một dòng thời gian thực.
  • Nhật ký vận hành và bảo trì trực tuyến.
  • Chẩn đoán hệ thống tự động thông qua cảnh báo từ bộ điều khiển hệ thống (quản lý cảnh báo).

Ứng dụng SCADA cho hệ thống phân phối điện

Hệ thống phân phối điện giải quyết việc phân tán điện từ các trạm biến áp phân phối đến các phụ tải. Nhiều công ty tiện ích phụ thuộc vào lao động thủ công để thực hiện các nhiệm vụ phân phối như ngắt nguồn điện cho tải, kiểm tra hàng giờ các chỉ số chính, chẩn đoán lỗi, v.v. Việc ứng dụng SCADA vào việc phân phối điện không chỉ giảm hoạt động lao động thủ công và chi phí mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình trơn tru bằng cách giảm sự gián đoạn.

Hệ thống SCADA thu thập dữ liệu từ các trạm biến áp điện khác nhau và xử lý tương ứng. Các PLC trong trạm biến áp liên tục giám sát các thành phần trạm biến áp và truyền dữ liệu tương ứng đến hệ thống trung tâm. SCADA phụ trách:

  • Nâng cao hiệu quả bằng cách duy trì một dải hệ số công suất có thể chấp nhận được.
  • Hạn chế nhu cầu điện năng cao điểm.
  • Tạo xu hướng và báo động cho các nhà khai thác bằng cách xác định vị trí vấn đề.
  • Lưu trữ và xem dữ liệu lịch sử từ các vị trí từ xa và khó tiếp cận.
  • Phản hồi nhanh chóng khi dịch vụ khách hàng bị gián đoạn.
  • Tự động hóa bộ nạp và bộ phân đoạn tải.
  • Cung cấp khả năng điều khiển tự động vượt quá mức của các tụ điện.
  • Đọc đồng hồ tự động.
  • Điều khiển ngắt mạch, khóa và khóa liên động.
  • Liên tục giám sát và kiểm soát các thông số điện khác nhau trong cả hệ thống phân phối điện.
  • Ghi lại dữ liệu để phân tích và báo cáo.

Ứng dụng SCADA vào nhà máy điện tại Việt Nam

ung-dung-cua-scada-trong-he-thong-dien-6

Hiện nay, tại Việt Nam, có nhiều loại hình nhà máy phát điện, bao gồm nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện, nhà máy điện mặt trời và nhà máy điện gió. Nhờ sự đáng tin cậy, hầu hết các nhà máy đều áp dụng ứng dụng SCADA và sử dụng phần mềm SCADA/HMI của Aveva.

Một số nhà máy thuỷ điện đáng kể bao gồm Nhà máy thủy điện Sơn La – Lai Châu, Nhà máy thủy điện Tuyên Quang, Nhà máy thủy điện Đa Nhim – Hàm Thuận và Nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ. Trong khi đó, các nhà máy nhiệt điện như Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Nhà máy nhiệt điện Mông Dương và Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng cũng đã áp dụng SCADA.

=> Đọc thêm: Ứng dụng của hệ thống scada

Ngoài ra, các nhà máy điện gió như Nhà máy điện gió Quảng Bình cũng đang được xây dựng và đầu tư rất nhiều tại Việt Nam, điều này phản ánh xu hướng toàn cầu và quốc gia đang chuyển sang sản xuất điện từ các nguồn năng lượng sạch.

Trong hệ thống truyền tải và phân phối điện, các nhà máy sản xuất và các trạm truyền tải cũng đang tiến dần đến tự động hóa và hiện đại hóa. Ví dụ điển hình là hệ thống SCADA cho hệ thống Recloser Ninh Bình và SCADA cho trạm điện thép của Hòa Phát.

Kết luận

Trên cơ sở những ứng dụng của scada trong hệ thống điện, có thể kết luận rằng Scada đã đóng một vai trò quan trọng và không thể thiếu trong hệ thống điện hiện đại. Việc sử dụng Scada giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện, đồng thời giảm thiểu nguy cơ sự cố và thời gian gián đoạn. Khả năng giám sát và điều khiển từ xa của Scada cung cấp một cách tiếp cận hiệu quả và an toàn cho việc quản lý hệ thống điện. Đồng thời, việc tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng thông qua việc phân tích dữ liệu từ Scada giúp tăng cường sự bền vững và khả năng hoạt động của hệ thống điện. Vì vậy, Scada là công nghệ quan trọng và thiết yếu trong ngành công nghiệp điện lực.