Quản lý tài sản năng lượng tái tạo bằng thiết bị đo xa từ xa

Thu thập dữ liệu

Do việc đa dạng hóa các nguồn sản xuất năng lượng, các nhà điều hành điện lực phải quản lý một danh mục tài sản lớn hơn nhiều một cách thông minh hơn và hiệu quả hơn. Điều này chỉ có thể thực hiện được thông qua thu thập, lưu trữ và giải thích những lượng dữ liệu khổng lồ từ các tài sản vật lý. Các thiết bị đo xa từ xa (RTU) là công nghệ có khả năng thực hiện được điều đó - đây là một trong những lý do khiến chúng giờ đây là một phần rất quan trọng của nhiều hệ thống điều hành phát điện và phân phối điện.

Nói một cách đơn giản, RTU biến đổi những lượng lớn dữ liệu thành thông tin quản lý hữu ích, đồng thời có thể tự động hoạt động để giữ cho thiết bị vận hành đúng. Trong khi các nhà máy điện thường được yêu cầu phải thông báo cho đơn vị điều hành lưới điện trong thời gian thực công suất điện các nhà máy đang phát ra, các đơn vị điều hành cần biết các kết quả đo công suất tác dụng và công suất phản kháng, điện áp pha và trạng thái kết nối của các thiết bị đóng cắt, v.v. - tất cả các vấn đề có thể được trợ giúp bởi phương pháp đo xa, với dữ liệu được chuyển đến các trung tâm điều khiển và các điều chỉnh về phát điện dựa trên yêu cầu của đơn vị điều hành lưới điện.

Số hóa ngành năng lượng đang phát triển nhanh chóng, đặc biệt là việc sử dụng các RTU. Trước đây, các kỹ sư bảo trì không có khả năng thấy được tình trạng của tài sản trong lưới điện. Do đó, họ phải áp dụng cách tiếp cận thụ động - chứ không phải chủ động - vì hồi đó chưa có các công nghệ này để thông báo cho họ những tài sản nào cần được chú ý và khi nào cần được chú ý. Tuy nhiên, việc triển khai các hệ thống RTU đang thay đổi điều này, tạo ra các lưới điện thông minh giúp các công ty điện lực tối ưu hóa dịch vụ khách hàng.

Với một dải các tài sản đa dạng như vậy, bao gồm phát điện, phân phối và tiêu thụ điện, công nghệ là phương cách duy nhất có thể tạo ra một lưới điện thông minh. Đặc biệt, mặc dù chỉ là một thành phần nhỏ của mạng lưới này, các RTU rất quan trọng vì chúng thu thập các dữ liệu từ một dải rộng các loại tài sản và chuyển đổi chúng thành thông tin quản lý hiệu quả.

Đa dạng hóa tài sản

Nhiều loại hình phát điện đa dạng trong lưới điện tạo ra nhiều thách thức. Các tài sản như tuabin gió (Hình 1), pin mặt trời thường được đặt ở những môi trường khắc nghiệt, tại những vùng xa xôi. Do đó, duy trì nguồn cấp liên tục từ nơi sản xuất đến hộ tiêu thụ trở nên khó khăn hơn, đòi hỏi thiết bị phải được theo dõi cẩn thận và thường xuyên. Vấn đề càng trở nên khó khăn hơn nữa khi mà những địa điểm xa xôi này thường chỉ nhận được tín hiệu rađio vệ tinh hoặc tín hiệu hệ thống truyền thông di động toàn cầu (GSM) thưa thớt.

Các nhà sản xuất điện biết tầm quan trọng của truyền thông với thiết bị của họ, đặc biệt là các hệ thống đặt ở vùng sâu vùng xa, xa phòng điều khiển. Các thiết bị đo xa từ xa cho phép thu thập và truyền thông các dữ liệu cần thiết đối với các hoạt động tại hiện trường

Tuy nhiên, lực lượng trợ giúp đã sẵn có rồi. Những tiến bộ gần đây giúp mỗi RTU có thể hoạt động độc lập hoặc truyền thông bằng vô tuyến với cổng dữ liệu đo xa được kết nối với cơ sở hạ tầng tính toán đám mây được trang bị phần mềm thích hợp có khả năng trình bày thông tin đã được xử lý cho ban quản lý. Thiết bị đo xa băng thông thấp đáng tin cậy có thể thu thập dữ liệu từ hầu hết các tài sản trong ngành năng lượng, chẩn đoán và truyền thông các sự kiện mất điện.

Một ưu điểm chính của các RTU là chúng thực hiện điều khiển độc lập trong thời gian thực và sau đó báo cáo cho các hệ thống SCADA (điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu) rằng mọi việc đều nằm trong tầm kiểm soát. Tại giao diện SCADA, người điều hành khi đó có thể giám sát các hoạt động bằng cách đặt các thiết bị chỉ báo tính năng mới đã biết hoặc cập nhật các chỉ dẫn — ví dụ: mở/đóng cái này, khởi động/dừng cái kia - để các RTU sau đó hành động tùy theo vị trí.

Các dữ liệu cấp cho các trung tâm điều khiển có thể bao gồm các kết quả đo công suất tác dụng và công suất phản kháng, điện áp pha và trạng thái kết nối của các thiết bị đóng cắt. Các hệ thống cũng có thể theo dõi các công tơ công ty điện lực. Các giải pháp có thể giúp điều chỉnh công suất phát ra và theo dõi các cơ sở sản xuất điện.

Các RTU phù hợp tốt với ngành điện

Khả năng thu thập dữ liệu và theo dõi thiết bị khiến cho các RTU trở thành phù hợp lý tưởng với ngành năng lượng. Các RTU dẻo dai và có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt. Chúng cũng có thể hoạt động mà chỉ sử dụng ở mức tối thiểu nguồn điện tại chỗ, đồng thời vẫn giữ được khả năng xử lý cần thiết để tự động thực hiện các thuật toán điều khiển. 

Thiết bị đo xa từ xa (RTU) TBox LT2 là một ví dụ về RTU có sẵn internet cho các ứng dụng tự động hóa và theo dõi. Nó cung cấp chức năng từ một thiết bị nhỏ gọn duy nhất.

Mặc dù RTU có rất nhiều lợi ích như vậy nhưng một số công ty điện lực vẫn sử dụng các hệ thống đo xa lỗi thời hoặc thế hệ đầu tiên không đáp ứng được nhiệm vụ. Ngược lại, các RTU mới nhất được thiết kế để vượt qua những thách thức cụ thể của ngành năng lượng và điện hiện đại. Thông điệp ở đây là: Bạn có thể đã từng sử dụng phép đo xa trước đây, nhưng các RTU mới nhất khác xa một trời một vực với các thiết bị thế hệ đầu tiên.

Các đột biến về dữ liệu

Để có được một tương lai cacbon thấp và giảm thiểu số lần mất điện thành công, lưới điện thông minh là rất quan trọng. Điều đó có nghĩa là các RTU (Hình 3) sẽ tiếp tục đóng một vai trò nổi bật trong việc đảm bảo các tài sản nằm giữa điểm phát điện và hộ tiêu thụ hoạt động hiệu quả. Đã qua rồi thời kỳ chỉ có một số ít nhà máy điện lớn với một lưới điện khá đơn giản cấp điện thẳng tới hộ tiêu thụ. Tương lai là một trong những hệ thống phân phối được số hóa và phân mảnh, có trách nhiệm hơn với nhu cầu của hộ tiêu thụ và nhà sản xuất.

TBox RM2 là một mođun mở rộng đầu vào/đầu ra (I/O) từ xa, nhỏ gọn để sử dụng với TBox LT2. Nó cho phép bổ sung chức năng cho các đơn vị phát điện bởi vì chúng theo dõi thiết bị của họ

Cũng cần nhấn mạnh lợi ích tài chính của các hệ thống RTU: có thể dễ dàng định lượng và hiểu chi phí của việc ngăn chặn sự cố mất điện. Tự động hóa phân phối là một lợi thế khác, bởi vì nó cho phép kiểm soát tài sản một cách tự chủ đồng thời tránh việc phải đưa nhân sự đến những môi trường xa xôi, nguy hiểm. Điều đó có nghĩa là các dự án đo xa có thể thu hồi vốn đầu tư nhanh chóng, khiến chúng có thể tự cấp vốn trong thời gian ngắn hạn. Do tăng trưởng trong các ngành năng lượng truyền thống cũng như tái tạo để dung nạp tốc độ gia tăng 70% nhu cầu điện tới năm 2040, các dữ liệu sẽ tăng vọt theo cấp số nhân. Các công ty điện lực và công ty phát điện thành công sẽ là những công ty có thể thu thập, lưu trữ, phân tích, xác định xu hướng và sau đó hành động dựa trên dữ liệu này, với khả năng đưa ra quyết định theo thời gian thực về tình trạng của tài sản lưới điện.

Nói một cách đơn giản, RTU cho phép các nhà điều hành công ty điện lực phản ứng nhanh chóng khi sự cố xảy ra - mà trong nhiều trường hợp không cần phải cử kỹ sư tới hiện trường vì RTU tự đưa ra các quyết định trong phạm vi các tham số đã thỏa thuận. Để đối phó với sự đa dạng hóa hơn về tài sản, sự cạnh tranh tăng cao, và những yêu cầu ngày càng khắt khe hơn từ các hộ tiêu thụ, các công ty điện lực sẽ cần đến cách tiếp cận này.

Một trong những thách thức lớn nhất trong những thập kỷ tới sẽ là phi tập trung, chuyển việc phát điện từ một số không nhiều trung tâm lớn sang một mạng lưới phân tán. RTU sẽ giúp thực hiện điều này bằng cách tạo ra hàng triệu công trình lưới điện thông minh mới.

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo “powermag’’, số tháng 10/2021