Đăng ký thành viên

Hiệu suất lưới điện là rất quan trọng để giảm tổn thất điện năng (Ảnh st)

Việc đạt được hiệu suất cao trong lưới điện hiện đại là rất quan trọng để giảm chi phí vận hành, giảm thiểu tổn thất điện năng và đảm bảo tích hợp trơn tru các nguồn năng lượng tái tạo. Là một chuyên gia trong hệ thống điện, bạn có thể đã quen thuộc với những thách thức do lưới điện ngày càng phức tạp đặt ra. Áp dụng các thiết bị đo vectơ chỉ pha (PMU) có thể cải thiện đáng kể hiệu suất lưới điện bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực, cho phép tối ưu dòng công suất, quản lý tình trạng tắc nghẽn, giảm tổn thất và hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo. Bài viết dưới đây giải thích chi tiết về cách các vectơ chỉ pha đóng góp vào hiệu suất chung của hệ thống điện, từ tối ưu hóa dòng công suất đến phát hiện chạm chập và phát triển các cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh hơn.

1. Dòng công suất tối ưu: Dữ liệu thời gian thực để quản lý lưới điện thông minh

PMU đóng vai trò then chốt trong việc giảm thiểu tổn thất, ngăn ngừa tắc nghẽn và đảm bảo truyền tải điện hiệu quả nhất (Ảnh st)

Khả năng tối ưu hóa các dòng công suất chảy khắp lưới điện ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của lưới điện. Dòng điện tối ưu (OPF) liên quan đến việc quản lý tuyến dòng điện để giảm thiểu tổn thất, ngăn ngừa tắc nghẽn và đảm bảo truyền tải điện qua các tuyến hiệu quả nhất. PMU đóng vai trò then chốt trong việc đạt được các mục tiêu này vì chúng cung cấp dữ liệu có độ tin cậy cao, đồng bộ theo thời gian về điện áp, dòng điện và các góc pha, cung cấp hình ảnh rõ nét về trạng thái vận hành của lưới điện theo thời gian thực.

Dữ liệu thời gian thực giúp tối ưu hóa việc ra quyết định chủ động

PMU cung cấp dòng các phép đo liên tục theo thời gian thực, cho phép người điều hành theo dõi dòng công suất tại nhiều điểm trong lưới điện. Với dữ liệu này, các nhà điều hành lưới điện có thể điều chỉnh động cấu hình lưới điện một cách linh hoạt để tối ưu hóa dòng điện.

• Ví dụ về ứng dụng. Nếu một đường dây truyền tải cụ thể bị quá tải, dữ liệu PMU thời gian thực có thể giúp các nhà điều hành lưới điện nhận dạng các tuyến thay thế ít tắc nghẽn hơn để định tuyến lại dòng công suất, do đó ngăn ngừa thiết bị quá nhiệt hoặc quá tải. Khả năng biến động này đảm bảo hệ thống vận hành hiệu quả hơn bằng cách giảm tình trạng tắc nghẽn và sử dụng tốt hơn công suất khả dụng.
• Lợi ích của Điều chỉnh chủ động. Bằng cách sử dụng dữ liệu thời gian thực từ các PMU, các nhà điều hành có thể ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn điện năng, thường dẫn đến lãng phí điện hoặc thậm chí là hỏng thiết bị. Theo dõi dựa trên PMU cũng có thể dẫn đến việc ra quyết định sáng suốt hơn, vì nó cho phép các nhà điều hành phát hiện sự mất cân bằng dòng điện theo thời gian thực và điều chỉnh thông số đặt trước khi tình hình trở nên nghiêm trọng, giúp nâng cao độ tin cậy và tính năng chung của hệ thống.

2. Quản lý tắc nghẽn để nâng cao độ tin cậy của lưới điện

Tắc nghẽn lưới điện là tình trạng một số đường dây truyền tải hoặc khu vực trong mạng lưới điện bị quá tải, dẫn đến thiếu hiệu quả và rủi ro tiềm ẩn cho thiết bị. Bằng cách cung cấp thông tin chi tiết, theo thời gian thực về các mô hình dòng công suất, các PMU giúp giảm thiểu hiệu quả các vấn đề tắc nghẽn.

Phát hiện và quản lý các khu vực tắc nghẽn

PMU có thể phát hiện tình trạng tắc nghẽn lưới điện bằng cách theo dõi điện áp, dòng điện và dòng công suất ở mức độ chi tiết cao (Ảnh st)

Việc quá tải một số phân đoạn nhất định của lưới điện sẽ có nguy cơ giảm hiệu quả vận hành và gây hư hại tiềm ẩn cho cơ sở hạ tầng truyền tải. Các PMU có thể phát hiện tình trạng tắc nghẽn này bằng cách theo dõi điện áp, dòng điện và các dòng công suất ở mức độ chi tiết cao, xác định chính xác các khu vực đang xảy ra hoặc có khả năng xảy ra tình trạng quá tải.

Biện pháp khắc phục. Khi nhận dạng thấy tình trạng tắc nghẽn, các nhà điều hành có thể thực hiện các bước để giảm bớt áp lực lên các đường dây quá tải. Ví dụ, họ có thể chuyển hướng dòng công suất bằng cách sử dụng các đường dẫn song song, điều chỉnh điều độ phát điện để giảm bớt áp lực lên các đường dây quan trọng hoặc sử dụng các chiến lược điều chỉnh phụ tải để giảm phụ tải ở các khu vực tắc nghẽn. Mục tiêu là ngăn ngừa tình trạng kém hiệu quả và giảm nguy cơ mất điện đột ngột hoặc hư hại thiết bị, giúp lưới điện đáng tin cậy hơn.

Phân bổ tốt hơn các nguồn lực. Các PMU cũng hỗ trợ việc phân bổ lại các nguồn lực phát điện để quản lý tình trạng tắc nghẽn. Ví dụ, chúng cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực cho phép các nhà điều hành hướng dẫn các đơn vị phát điện ở gần các khu vực có nhu cầu cao để triển khai, bằng cách đó giảm nhu cầu điện phải truyền tải đi xa qua các đường dây truyền tải bị căng thẳng.

3. Giảm thiểu tổn thất truyền tải

Một trong những thách thức lớn của hiệu quả hệ thống điện là giảm tổn thất truyền tải và phân phối. Các tổn thất này thường xảy ra do điện trở của đường dây truyền tải, máy biến áp và các thiết bị khác, dẫn đến tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt.

Tính toán tổn thất chính xác để nhận dạng các khu vực kém hiệu quả

Các PMU cung cấp các phép đo có độ chính xác cao, đồng bộ thời gian cho phép tính toán chính xác hơn các tổn thất trong hệ thống. Bằng cách nắm bắt các vectơ chỉ pha điện áp và dòng điện tại các điểm chính, các PMU cho phép nhà điều hành hiểu được vị trí xảy ra tổn thất và ở mức độ nào.

• Phân tích tổn thất chi tiết. Không giống như các hệ thống theo dõi truyền thống, vốn chỉ có thể cung cấp toàn bộ dữ liệu tổn thất trong thời gian dài, các PMU cung cấp thông tin chi tiết, cụ thể theo vị trí. Điều này cho phép nhà điều hành phát hiện tổn thất cục bộ, chẳng hạn như các tổn thất do máy biến áp lão hóa hoặc đường dây truyền tải kém hiệu quả gây ra và xử lý kịp thời. Ví dụ, tổn thất truyền tải lớn có thể chỉ ra nhu cầu thay thế dây dẫn, nâng cấp máy biến áp, hoặc thậm chí là thay dây dẫn cho các đường dây mang tải nặng.
• Chương trình hiệu quả dựa trên dữ liệu. Thông tin chi tiết do các PMU cung cấp giúp các công ty điện lực thiết kế các chương trình hiệu quả năng lượng nhằm mục đích giảm cả các tổn thất kỹ thuật và phi kỹ thuật. Ví dụ, một công ty điện lực có thể nâng cấp các thiết bị cụ thể được nhận dạng là điểm nóng tổn thất hoặc khuyến khích bảo toàn năng lượng ở những khu vực mà nhu cầu thường dẫn đến tổn thất cao hơn.

4. Tích hợp năng lượng tái tạo bằng cách quản lý tính biến động và hiệu suất

Các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như điện gió và điện mặt trời, tạo ra những thách thức mới đối với hiệu suất lưới điện do tính biến động vốn có của chúng. Các PMU giúp giảm thiểu những thách thức này bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo trong điều kiện biến động, đảm bảo cả tính ổn định và hiệu quả trong vận hành lưới điện.

Phân tích động của năng lượng tái tạo trong cân bằng cung cầu

Các PMU giúp giảm thiểu những thách thức do các nguồn năng lượng tái tạo gây ra (Ảnh st)

Các PMU đóng vai trò công cụ trong việc phân tích hành vi động của các nguồn năng lượng tái tạo, thường thể hiện bằng các biến động nhanh về sản lượng. Ví dụ, sản lượng điện gió có thể thay đổi theo tốc độ gió và sản lượng điện mặt trời thay đổi theo độ che phủ của mây. Sự biến động này đòi hỏi phải điều chỉnh nhanh chóng và chính xác ở các bộ phận khác của lưới điện để duy trì sự cân bằng.

• Theo dõi thời gian thực. Các PMU theo dõi sản lượng điện của các nguồn điện tái tạo theo thời gian thực, cho phép các nhà điều hành lưới điện thấy được những biến động khi chúng xảy ra. Với dữ liệu này, các nhà điều hành có thể hoặc nâng cao sản lượng của các nguồn phát điện khác, kích hoạt hệ thống tích trữ, hoặc cắt giảm sản lượng tái tạo nếu cần để duy trì sự cân bằng của hệ thống.
• Hiệu quả trong việc cắt giảm. Các PMU cũng cung cấp dữ liệu cần thiết để giảm thiểu việc cắt giảm năng lượng tái tạo. Bằng cách điều chỉnh phụ tải trong điều kiện biến động hoặc định tuyến dòng công suất hiệu quả hơn, các nhà điều hành có thể tối đa hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo, giảm nhu cầu cắt giảm các nguồn năng lượng xanh này khi điều kiện lưới điện trở nên căng thẳng.

Quản lý lưới điện với các nguồn năng lượng phân tán (DER): Một phương pháp tiếp cận linh hoạt

Với việc tăng cường áp dụng các nguồn năng lượng phân tán (DER) - chẳng hạn như các hệ thống lắp đặt điện mặt trời trên mái nhà, các hệ thống lắp đặt điện gió nhỏ và tích trữ bằng acquy tại nhà - càng có nhu cầu quản lý theo thời gian thực để đảm bảo các nguồn tài nguyên phi tập trung này đóng góp tích cực vào hiệu quả lưới điện. Các PMU cho phép các nhà điều hành tích hợp các DER một cách liền mạch vào lưới điện.

• Tối ưu hóa tích hợp DER. Bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực về công suất các DER và tác động của chúng lên lưới điện, các PMU đảm bảo tích hợp điện hiệu quả từ các nguồn này vào vận hành lưới điện. Điều này làm giảm nguy cơ quá áp hoặc lệch tần số, có thể xảy ra khi kết nối số lượng lớn các DER mà không có sự phối hợp phù hợp.
• Cân bằng phát điện cục bộ và tập trung. Các PMU cũng hỗ trợ cân bằng công suất giữa nguồn điện tập trung và các DER. Ví dụ, nếu một khu vực cụ thể có mật độ năng lượng mặt trời trên mái nhà cao bắt đầu sản xuất dư thừa điện, các PMU có thể cung cấp dữ liệu giúp người điều hành điều chỉnh phụ tải cục bộ hoặc chuyển năng lượng dư thừa vào hệ thống tích trữ, đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn.

5. Phát hiện và định vị chạm chập để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động

Vận hành lưới điện hiệu quả không chỉ là tối ưu hóa dòng công suất và giảm tổn thất; phát hiện và định vị chạm chập cũng rất quan trọng. Khi chạm chập xảy ra, chúng có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động đáng kể và tình trạng thiếu hiệu quả nếu không được phát hiện và giải quyết nhanh chóng. PMU cực kỳ hiệu quả trong lĩnh vực này, giúp giảm thiểu thời gian xảy ra chạm chập và giảm tác động đến vận hành lưới điện.

Dữ liệu có độ phân giải cao giúp nhận dạng nhanh chóng bằng cách phát hiện chạm chập chính xác

Các PMU cung cấp dữ liệu thời gian thực, độ phân giải cao cho phép người điều hành phát hiện chạm chập ngay khi chúng xảy ra. Cho dù đó là ngắn mạch, ngắt đường dây hay sự cố thiết bị, việc phát hiện nhanh các bất thường cho phép người điều hành phản ứng nhanh chóng.

• Nhận dạng chạm chập sớm. Bằng cách theo dõi góc pha của điện áp và dòng điện, các PMU có thể phát hiện ngay cả những dấu hiệu tinh tế của ứng suất hệ thống có thể chỉ ra giai đoạn đầu của chạm chập. Việc nhận dạng trước này cho phép thực hiện các biện pháp chủ động, chẳng hạn như giảm phụ tải hoặc phân phối lại dòng công suất, để ngăn chạm chập leo thang thành nhiễu hệ thống lớn hơn.
• Ngăn ngừa sự cố lan truyền. Khả năng nhanh chóng cô lập và xử lý chạm chập giúp ngăn chặn sự cố lan rộng và gây ra sự cố lan truyền, có thể dẫn đến các vụ mất điện trên diện rộng và giảm hiệu quả vận hành lưới điện nghiêm trọng.

Đồng bộ hóa để có độ chính xác bằng cách định vị chạm chập nhanh

Việc sử dụng các tín hiệu GPS giúp đồng bộ hóa các PMU. Điều này cho phép các PMU so sánh dữ liệu từ nhiều vị trí và xác định chính xác vị trí chạm chập. Đồng bộ hóa đặc biệt hữu ích trong các lưới điện lớn, phức tạp, nơi mà các phương pháp phát hiện chạm chập truyền thống có thể mất nhiều thời gian hơn.

• Sửa chữa nhanh hơn. Khi biết chính xác vị chạm chập, công ty điện lực có thể điều động đội sửa chữa hiệu quả hơn, cắt giảm thời gian ngừng hoạt động và đảm bảo khôi phục nguồn điện nhanh hơn. Điều này giảm thiểu tình trạng hoạt động kém hiệu quả phát sinh do mất điện kéo dài và sự cố thiết bị.

• Kích hoạt các chức năng tiên tiến để hỗ trợ lưới điện thông minh

Các PMU là một công nghệ nền tảng cho lưới điện thông minh, nhằm mục đích hiện đại hóa cơ sở hạ tầng lưới điện bằng cách tích hợp các công nghệ theo dõi, điều khiển và tự động hóa tiên tiến. Dữ liệu thời gian thực do các PMU cung cấp hỗ trợ nhiều chức năng lưới điện thông minh khác nhau, bao gồm phát hiện chạm chập tự động, quản lý phía cầu và tối ưu hóa dòng công suất theo thời gian thực.

• Tối ưu hóa lưới điện thông minh. Với các PMU, lưới điện thông minh có thể điều chỉnh các hoạt động theo thời gian thực để tối ưu hóa dòng công suất, giảm tổn thất và cải thiện độ tin cậy. Điều này rất quan trọng để tích hợp năng lượng tái tạo, quản lý phụ tải hiệu quả hơn và phản ứng với các điều kiện thời gian thực mà không cần can thiệp thủ công.
• Bảo trì chủ động. Các PMU cũng tạo điều kiện cho việc bảo trì chủ động bằng cách phát hiện sớm các dấu hiệu xuống cấp của thiết bị, méo sóng hài, hoặc các chạm chập tiềm ẩn. Điều này làm giảm nhu cầu sửa chữa khẩn cấp và cho phép lập kế hoạch và tối ưu hóa lịch trình bảo trì tốt hơn, dẫn đến cải thiện hiệu quả chung của lưới điện.