Một số vấn đề về quy hoạch, vận hành và truyền thông trong mạng điện phân phối hạ áp thông minh

bị thông minh 
để phân phối điện kết hợp hệ thống thu thập, 
giám sát và kiểm soát dữ liệu (Supervisory 
Control And Data Acquisition, SCADA), hệ 
thống tự động hóa phân phối và hệ thống tự 
động cấp nguồn để thu thập, giám sát, kiểm 
soát và bảo vệ hệ thống điện phân phối hạ áp. 
Trong đó, hệ thống SCADA chịu trách nhiệm 
thu thập và hiển thị dữ liệu vận hành thời gian 
thực của LVIDN và thực hiện chức năng điều 
khiển thiết bị thông qua giao tiếp từ xa. Hệ 
thống tự động hóa máy biến áp phân phối 
chịu trách nhiệm giám sát, điều khiển và bảo 
vệ tự động bao gồm quản lý mất cân bằng ba 
pha, bù công suất phản kháng và tối ưu hóa 
chất lượng điện năng. Hệ thống tự động trung 
chuyển chịu trách nhiệm giám sát, điều khiển 
và bảo vệ tự động các đường dây từ máy biến 
áp phân phối đến phía người dùng, bao gồm 
thu thập dữ liệu, giám sát thiết bị trong điều 
kiện bình thường và sự cố. Tuy nhiên, hiện 
vẫn có một số lượng lớn thiết bị phân phối 
điện áp thấp thiếu đồng nhất về tiêu chuẩn 
truyền thông. Vấn đề này cần được giải quyết 
sớm nhằm hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi 
công nghệ tự động phân phối điện hạ áp. 
4.1.4. Nhận thức tình huống và công nghệ 
hướng dẫn tình huống 
Nhận thức tình huống tốt giúp hệ thống có 
khả năng kiểm soát toàn diện và chính xác 
tình trạng hoạt động của LVIDN và hướng 
dẫn nó để cải thiện khả năng kiểm soát của 
mạng thông minh. Tối ưu hóa cấu hình của 
các loại thiết bị giám sát và thu thập dữ liệu từ 
góc độ tín hiệu vào - ra và cải thiện hiệu quả 
quan sát, kiểm soát của mạng phân phối dựa 
trên công nghệ dữ liệu lớn (Big Data) giúp hệ 
thống phát hiện ra thực trạng vận hành của 
mạng phân phối, đánh giá trạng thái của thiết 
bị và toàn mạng. Thông qua sự tương tác giữa 
các điều phối viên, hệ thống điều phối, thiết 
bị thông minh và người sử dụng, việc nâng 
cao khả năng điều khiển linh hoạt hệ thống 
phân phối điện cần tiếp tục được nghiên cứu. 
4.2. Công nghệ chính của dịch vụ tương tác 
người dùng 
Các công nghệ chính cho dịch vụ tương tác 
người dùng bao gồm: công nghệ giám sát tải 
không xâm nhập (Non-Intrusive Load 
Monitoring, NILM), công nghệ quản lý nhu 
cầu năng lượng (power Demand Side 
Management, DSM), công nghệ quản lý năng 
lượng thông minh cho gia đình hoặc cộng 
đồng, công nghệ V2G và nhu cầu điều tiết 
lưới điện. 
4.2.1. Công nghệ NILM 
Là một mạng phân phối thông minh ứng dụng 
công nghệ AMI (bản chất của NILM là phân 
rã tải). So với hệ thống giám sát tải xâm nhập, 
nó có ưu điểm là chi phí kinh tế thấp và nhận 
được sự chấp nhận của người dùng cao. Công 
nghệ này bao gồm: hỗ trợ thu thập dữ liệu 
tiêu thụ điện của phụ tải, giám sát chất lượng 
điện năng và nhận dạng nguồn, phát hiện hoạt 
động DG và EV của người dùng. 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 334 - 342 
 Email: jst@tnu.edu.vn 340 
4.2.2. Công nghệ DSM 
DSM đề cập đến chế độ quản lý năng lượng 
đáp ứng nhu cầu tải dựa trên thông tin giá 
điện hoặc cơ chế khuyến khích và có chức 
năng phân bổ tối ưu hóa nguồn năng lượng. 
Công nghệ chính của nó bao gồm công nghệ 
đo lường tiên tiến, công nghệ điều khiển 
thông minh và công nghệ nền tảng DSM. 
Trong số đó, AMI có thể nhận ra việc thu 
thập, lưu trữ và phân tích thông tin người 
dùng theo thời gian thực, tạo cơ sở cho các 
ứng dụng DSM tiếp theo. Cách tích hợp và tối 
ưu hóa nhiều loại tài nguyên DR và cải thiện 
tính linh hoạt năng lượng là hướng phát triển 
trong tương lai. 
4.2.3. Công nghệ quản lý năng lượng thông 
minh cho gia đình hoặc cộng đồng 
Việc xây dựng các cộng đồng tiêu thụ năng 
lượng thông minh là một cách thức quan 
trọng để cải thiện năng lực phục vụ và mức 
độ thông minh của LVIDN. Đây cũng là một 
hướng đi quan trọng trong việc triển khai mô 
hình nền kinh tế năng lượng giảm thiểu phát 
thải carbon. Công nghệ chính gồm các chức 
năng thu thập thông tin điện năng, kiểm soát 
thiết bị, phản hồi sự cố, liên kết thiết bị và các 
chức năng khác. Việc quản lý tốt các thiết bị 
sử dụng năng lượng của gia đình hoặc cộng 
đồng là một lĩnh vực cần tiếp tục nghiên cứu, 
phát triển. 
4.2.4. Công nghệ V2G xem xét nhu cầu điều 
tiết lưới điện 
Theo chiến lược sạc/xả được thiết lập, công 
nghệ sẽ dựa trên tiền đề đáp ứng nhu cầu của 
người dùng EV và năng lượng điện còn lại sẽ 
tham gia vào hỗ trợ kiểm soát lưới điện. Nói 
cách khác chính là khả năng ứng dụng pin 
năng lượng của EV làm bộ lưu trữ năng lượng 
phân tán trong lưới. Một sơ đồ phối hợp V2G 
linh hoạt cho các tòa nhà văn phòng được trang 
bị các trạm sạc EV có thể giảm chi phí năng 
lượng cho các tòa nhà thông minh cỡ trung bình 
với hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện và 
tích hợp. Do đó, ở chế độ V2G, EV được kết 
nối với lưới điện để đảm bảo độ tin cậy của việc 
sạc có trật tự của nó. Đây là phạm vi cần tiếp 
tục triển khai nghiên cứu thêm. 
4.3. Công nghệ chính của truyền thông (bổ sung) 
Mặc dù công nghệ giám sát thông minh của 
mạng phân phối điện áp thấp có thể nhận ra 
việc lọc, làm sạch, tối ưu hóa dữ liệu cục bộ 
và giảm áp lực liên lạc của trạm phía cao áp, 
tuy nhiên, khu vực trạm điện hạ áp lại có số 
lượng thiết bị lớn, cấu trúc mạng phức tạp và 
môi trường khắc nghiệt. Điều này dẫn đến rất 
khó để đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy, độ 
ổn định và bảo mật của truyền thông nếu chỉ 
dựa vào một phương thức giao tiếp duy nhất. 
Bổ sung nhiều loại công nghệ truyền thông 
mới có thể đáp ứng các yêu cầu như: thu thập 
thông tin tiêu thụ năng lượng và tương tác dữ 
liệu một cách tốt hơn. Các công nghệ chính 
của truyền thông bổ sung chủ yếu bao gồm: 
công nghệ truyền thông mạng không đồng 
nhất đa chế độ đầu cuối, công nghệ mạng diện 
rộng công suất thấp (Low Power Wide Area 
Network, LPWAN), công nghệ thế hệ thứ 5 
(5th-Generation, 5G) và công nghệ cáp quang 
điện áp thấp (Optical Fiber Composite Low-
voltage Cable, OPLC). 
4.3.1. Công nghệ truyền thông mạng khu vực 
dựa trên tính không đồng nhất của thiết bị 
đầu cuối 
Các ứng dụng truyền thông điển hình trong 
LVDN thông qua dây dẫn điện hoặc các kênh 
phương tiện không dây. Các ứng dụng thông 
qua tối ưu hóa và tích hợp "mạng không đồng 
nhất" để hình thành một loạt các mô hình 
mạng truyền thông có khả năng hỗ trợ lẫn 
nhau và loại bỏ các “điểm mù” giao tiếp. 
Đồng thời, chúng có khả năng gửi và nhận, tự 
động chọn kênh tối ưu để đảm bảo độ tin cậy 
và thời gian thực của giao tiếp. Lợi thế lớn 
nhất của hệ thống này là khả năng tích hợp 
cao, giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng và 
thuận tiện trong vận hành, bảo trì sau này. 
4.3.2. Công nghệ LPWAN 
Internet băng thông hẹp (Narrow Band 
Internet of Things, NB-IoT) là đại diện của 
công nghệ LPWAN. Công nghệ LPWAN giải 
quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng không tương 
thích và khoảng cách của công nghệ IoT 
truyền thống. Nó có thể cung cấp kết nối 
mạng đầu cuối cho các cảm biến có mặt khắp 
nơi và đáp ứng các yêu cầu liên lạc để giám 
sát toàn diện mạng phân phối điện áp thấp. 
LPWAN với mức tiêu thụ điện năng thấp, 
khoảng cách xa và vùng phủ sóng rộng giúp 
cho hoạt động minh bạch của mạng phân phối 
điện áp thấp có thể triển khai trên diện rộng. 
4.3.3. Công nghệ 5G 
Chức năng dịch vụ cốt lõi của mạng 5G bao 
gồm: Phân chia mạng vật lý thành nhiều loại 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 334 - 342 
 Email: jst@tnu.edu.vn 341 
mạng ảo; Cung cấp các chức năng mạng phù 
hợp cho các kịch bản kinh doanh khác nhau, 
ví dụ: truyền thông di động băng rộng loại 1 
(video cực rõ, thực tế ảo/thực tế tăng cường). 
Công nghệ 5G sẽ đáp ứng nhu cầu thu thập 
dữ liệu phía người dùng cho các LVDN, 
tương tác đa tần số, đa nội dung và hai chiều 
trong tương lai. 
4.3.4. Công nghệ OPLC 
OPLC là một trong những công nghệ quan 
trọng để hiện thực hóa việc xây dựng cáp 
quang cho gia đình và cộng đồng. Nó thực 
chất là hệ thống kết hợp cáp quang và cáp 
phân phối, tích hợp của các chức năng truyền 
tải điện và truyền thông. OPLC có khả năng 
thích ứng mạnh, khả năng mở rộng mạnh mẽ, 
công nghệ xanh, an toàn, khả năng thích ứng 
môi trường cao bởi hiệu suất vượt trội của bộ 
phận quang học tương thích với nhiệt độ hoạt 
động lâu dài của cáp điện. 
5. Triển vọng phát triển 
Gần đây, Tại Hội nghị Năng lượng Thông 
minh 2018, các học giả đã đề xuất khái niệm 
"lưới điện trong suốt" (Transparent 
distribution network, TDN), thông qua công 
nghệ thông tin, công nghệ máy tính, công 
nghệ truyền thông dữ liệu, công nghệ cảm 
biến, công nghệ điều khiển tự động, trí tuệ 
nhân tạo, Internet và các công nghệ khác. 
Ứng dụng toàn diện này làm cho hoạt động 
của lưới điện trở nên minh bạch và có thể đo 
lường được [18]. 
Các yếu tố của TDN là: sử dụng cảm biến 
thông minh nhỏ và siêu nhỏ, tự do hóa thu 
nhận năng lượng, thiết bị thông minh, hệ 
thống thứ cấp thông minh, nền tảng phần 
mềm mạnh mẽ và nền tảng dữ liệu lớn. 
MẠNG PHÂN PHỐI 
THÔNG MINH
TDN
NÊN TẢNG QUẢN LÝ TÍCH HỢP CỦA 
MẠNG PHÂN PHỐI
DỮ LIỆU QUAN SÁT 
ĐƯỢC
DỮ LIỆU QUAN SÁT VÀ 
KIỂM SOÁT THIẾT BỊ
THIẾT BỊ ĐẦU - CUỐI
Hình 3. Sơ đồ cấu trúc của LVTDN 
Mở rộng khái niệm “lưới điện trong suốt” 
sang phạm vi mạng điện hạ áp, LVIDN sẽ thể 
hiện xu hướng phát triển minh bạch trong 
tương lai. Ý nghĩa của mạng điện phân phối 
trong suốt hạ áp (Low-Voltage Transparent 
Dstribution Network, LVTDN) đề cập đến 
công nghệ Internet of Things, thu thập, nhận 
dạng và giám sát dữ liệu vận hành của thiết 
bị, phản ánh tập trung trên nền tảng trực quan 
hóa mạng phân phối, khả năng hiển thị trạng 
thái và dự đoán tình huống đầy đủ. 
6. Kết luận 
Mạng lưới điện phân phối hạ áp bao phủ một 
phạm vi rộng, liên quan chặt chẽ đến sinh kế 
và phát triển kinh tế của người dân. Đây là 
khâu có khả năng chuyển đổi và thông minh 
hóa cao. Nghiên cứu này đã giải quyết mấy 
vấn đề cốt lõi sau: 1/ Chỉ ra sự cần thiết và 
những điểm mấu chốt cần phát triển LVIDN; 
2/ Đề cập và phân tích 12 công nghệ chính từ 
các khía cạnh giám sát thông minh lưới điện, 
dịch vụ tương tác người dùng và truyền thông 
bổ sung trong LVIDN; 3/ Giới thiệu khái 
niệm LVTDN - hình thức tiên tiến của sự phát 
triển trong tương lai. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES 
[1]. W. Zechen, Z. Fengzhan, and W. Jiahui, 
“Gridding evaluation index system and 
method of MV and LV intelligent distribution 
network,” Power System Technology, vol. 40, 
no. 1, pp. 249-255, 2016. 
[2]. N. An, “EVN: more than 68% of households 
consume less than 200 kWh”, 2019. [Online]. 
Available: https://tuoitre.vn/evn-hon-68-ho-
tieu-thu-dien-xai-duoi-200-kwh-
20190502163601401.htm, [Accessed March 
2020]. 
[3]. F. Mingtian, C. Qipeng, and Z. Zuping, 
“Analysis of the driving force and demand for 
the intelligent development of European 
distribution network,” Distribution & 
Utilization, vol. 32, no. 1, pp. 51-55, 2015. 
[4]. Y. Lijun, W. Shuo, and L. Zhigang, “Indices 
of distribution network intelligent planning 
evaluation,” Power System Technology, vol. 
36, no. 12, pp. 83-87, 2012. 
[5]. X. Jun, L. Zhensheng, and Z. Yue, “A novel 
planning and operation mode for smart 
distribution networks based on total supply 
capability,” Automation of Electric Power 
Systems, vol. 36, no. 13, pp. 8-14, 2012. 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 334 - 342 
 Email: jst@tnu.edu.vn 342 
[6]. Z. Bo, L. Yingzi, and Z. Jianhua, 
“Comprehensive evaluation model and 
method for smart distribution network 
planning under new electricity market 
layout,” Power System Technology, vol. 40, 
no. 11, pp. 3309-3316, 2016. 
[7]. W. Chengshan, W. Dan, and Z. Yue, 
“Framework Analysis and Technical 
Challenges to Smart Distribution System,” 
Automation of Electric Power Systems, vol. 
39, no. 9, pp. 2-9, 2015. 
[8]. F. Mingtian, C. Qipeng, and Z. Zuping, 
“Analysis of the driving force and demand for 
the intelligent development of European 
distribution network,” Distribution & 
Utilization, vol. 32, no. 1, pp. 51-55, 2015. 
[9]. Vietnam Electricity (EVN), “Developing 
smart grid in Vietnam: Signals from EVN 
HCMC”, 2014. [Online]. Available: 
“https://www.evn.com.vn/d6/news/Phat-trien-
luoi-dien-thong-minh-tai-Viet-Nam-Tin-hieu-
tu-EVN-HCMC-6-14-11725.aspx”, [Accessed 
March 2020]. 
[10]. W. Yirong, W. Yanru, and H. E. Yanhua, 
“Smart distribution communication network 
planning strategy based on optimal cost and 
network load,” Telecommunications Science, 
vol. 33, no. 8, pp. 173-179, 2017. 
[11]. L. Jiatai, S. Zhenquan, and C. Ying. 
“Overview of development of 
communications technology for smart power 
distribution network,” Internet of Things 
Technology, vol. 3, no. 1, pp. 49-53, 2013. 
[12]. H. Fei, W. Xiaoru, and D. Xueyuan, “A 
simulation for smart distribution grid 
communication system based on EPOCHS,” 
Automation of Electric Power Systems, vol. 
37, no. 11, pp. 81-86, 2013. 
[13]. S. Yi, L. Shihao, and L. Bin, 
“Communication network simulation platform 
design of intelligent power distribution based 
on IEC 61850,” Electric Power Construction, 
vol. 37, no. 2, pp. 118-124, 2016. 
[14]. W. Min, R. Zhineng, and W. Hao, 
“Application research of TD-LTE system in 
the communication field of intelligent power 
distribution network,” Electric Power 
Information and Communication Technology, 
vol. 12, no. 05, pp. 103-108, 2014. 
[15]. W. Jianping, X. Xue, and S. Wei, “QoS-
MAC model of wireless sensor networks for 
smart distribution power grid data 
communication,” Automation of Electric 
Power Systems, vol. 38, no. 9, pp. 160-167, 
2014. 
[16]. W. Chengshan, L. Peng, and Y. Hao, 
“Development and characteristic analysis of 
flexibility in smart distribution network,” 
Automation of Electric Power Systems, vol. 
42, no. 10, pp. 13-21, 2018. 
[17]. Y. Linhao, L. Zehuai, and Z. Yongjun, 
“Review on operation and planning of 
distribution network in background of smart 
power utilization technology,” Electric Power 
Automation Equipment, vol. 38, no. 5, pp. 
154-163, 2018. 
[18]. Z. Qing, Y. Guangyuan, and Q. Changlong. 
“Study on selection and configuration 
principle of grounding mode in distribution 
network with distributed power supply,” 
Power Capacitor & Reactive Power 
Compensation, vol. 39, no. 4, pp. 147-152, 
2018. 
[19]. G. Gangjun, L. Anqin, and C. Zhimin, 
“Cyber physical system of active distribution 
network based on edge computing,” Power 
System Technology, vol. 2018, no. 10, pp. 
3128-3135, 2018. 
[20]. P. Xiangang, L. Zhuangmao, and D. 
Xiaokang, “Research on Advanced Metering 
Infrastructure under Smart Grid Framework,” 
Guangdong Electric Power, vol. 30, no. 12, 
pp. 7-14, 2017. 
[21]. W. Chengshan, L. Peng, and Y. Hao. 
“Development and characteristic analysis of 
flexibility in smart distribution network,” 
Automation of Electric Power Systems, vol. 
42, no. 10, pp. 13-21, 2018.