Nghiên cứu về việc xây dựng hệ thống giám sát diện rộng cho hệ thống điện Việt Nam

yền thông và công nghệ thông tin đến công tác điều độ. 
 Trong những năm gần đây, sự phát triển của khoa học máy tính đã dẫn đến sự ra 
đời các thiết bị mô phỏng thời gian thực. Các thiết bị này cho phép mô phỏng quá 
trình quá độ trong hệ thống điện với thời gian mô phỏng tương ứng với thời gian 
thực. Mặt khác, kết quả mô phỏng có thể được kết xuất ra nhiều dạng khác nhau, 
phục vụ cho các nghiên cứu về rơ le bảo vệ và truyền thông: 
 Xuất trực tiếp kết quả mô phỏng ra các rơ le bảo vệ để kiểm tra đáp ứng của các 
rơ le (hardware in the loop). 
 Xuất kết quả mô phỏng (điện áp, góc pha, trào lưu công suất) ở dạng thông tin 
truyền thông công nghiệp (DNP3.0, chuẩn truyền tin IEEE C37.118 của thiết bị 
PMU, hoặc OPC server). Trên cơ sở các thông tin này, hệ thống giả lập SCADA 
và EMS của hệ thống điện có thể được xây dựng. Từ đó, có thể tạo ra các bộ mô 
phỏng đào tạo điều độ viên, đồng thời tiến hành các nghiên cứu về ảnh hưởng của 
quy trình điều độ, hệ thống truyền thông và công nghệ thông tin đến công tác vận 
hành lưới trong thời gian thực (operator in the loop). 
 Nhận các tín hiệu điều khiển theo chuẩn truyền tin hiện có của hệ thống điện (IEC 
60870-5-101/104). Với công cụ này, có thể xây dựng giả lập các vòng điều khiển 
diện rộng của hệ thống điện, như hệ thống tự động điều chỉnh công suất tổ máy 
(AGC), hoặc các sơ đồ bảo vệ diện rộng khác. 
Với những lợi thế nêu trên, phần cứng mô phỏng thời gian thực, tích hợp với các 
thiết bị vật lý thực đã và đang được triển khai tại rất nhiều phòng nghiên cứu tại các 
trường ĐH và công ty điện lực trên thế giới. Các mô hình phòng thí nghiệm nghiên cứu 
này cho phép mô phỏng thời gian thực có sự can thiệp của rơ le bảo vệ thực (hardware 
in the loop) và người điều độ (operator in the loop). Đây là cách tiếp cận rất hiệu quả để 
huấn luyện, đào tạo các điều độ viên và kỹ thuật viên của hệ thống điện. 
BÁO CÁO CHUNG | 135 
6. ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG GIÁM SÁT DIỆN RỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 
Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, các nghiên cứu liên 
quan và kết quả mới trong việc xây dựng hạ tầng phần cứng và hệ thống phần mềm cho 
hệ thống WAMS, có thể thấy việc phát triển hệ thống giám sát diện rộng cho lưới điện 
truyền tải Việt Nam là một yêu cầu cấp thiết, nhằm tăng cường độ tin cậy, ổn định cho 
hệ thống điện. Tuy nhiên, để thực hiện được nhiệm vụ này, những yếu tố sau đây cần 
được giải quyết hiệu quả: 
1. Tính hiệu quả của các chương trình giám sát/cảnh báo sự cố diện rộng phụ 
thuộc nhiều vào các yếu tố đặc trưng của mỗi hệ thống điện: cấu trúc hệ thống, cơ cấu 
nguồn điện, các kịch bản vận hành... Vì vậy, để hệ thống WAMS có thể hoạt động hiệu 
quả, cần có một nghiên cứu riêng về các ứng dụng của WAMS cho hệ thống điện Việt 
Nam. Với việc tự chủ và phát triển được các phần mềm giám sát và cảnh báo phù hợp 
với điều kiện Việt Nam, các phần mềm nói trên có thể được phát triển, nâng cấp phù 
hợp với sự phát triển của hệ thống điện. Việc này cũng làm giảm đáng kể chi phí mua 
các phần mềm giám sát của nước ngoài. 
2. Để nghiên cứu phát triển các phần mềm ứng dụng cảnh báo diện rộng cho HTĐ 
Việt Nam, cần có một bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ về hệ thống điện Việt Nam, các kịch bản 
vận hành, các tình huống sự cố xảy ra và phương án xử lý. Trong công tác quy hoạch, 
lập phương thức vận hành ngắn hạn hiện nay của EVN, các bài toán nêu trên đã và đang 
được giải quyết. Tuy nhiên, với mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu lớn phục vụ cho việc 
cảnh báo trong thời gian thực, cách tiếp cận để thực hiện các công việc tính toán, cũng 
như số lượng các kịch bản cần xét là lớn hơn rất nhiều. 
3. Cơ sở dữ liệu về các chế độ vận hành, khả năng xảy ra sự cố diện rộng và các 
phương án xử lý chỉ thực sự hiệu quả nếu người vận hành lưới làm chủ và nắm được các 
công cụ giám sát phân tích hệ thống trên nền tảng giám sát diện rộng. Vì vậy, các kịch 
bản vận hành và xử lý sự cố cần phải được mô phỏng đầy đủ chính xác trên thiết bị mô 
phỏng thời gian thực. Thiết bị mô phỏng thời gian thực sẽ làm công tác đào tạo điều độ 
viên, kỹ thuật viên trở nên hiệu quả hơn. Thiết bị cũng cho phép giả lập các tình huống 
xử lý sự cố lớn mà không thể tiến hành thử nghiệm trên thực tế. 
Trên cơ sở các vấn đề đặt ra nêu trên, Hệ thống giám sát diện rộng được thực hiện 
với các mục tiêu sau: 
1. Thiết kế, xây dựng hệ thống giám sát diện rộng cho hệ thống điện Việt Nam. 
Hệ thống có khả năng đưa ra các cảnh báo sớm về các sự cố có thể gây tan rã hệ thống 
điện. Hệ thống còn có khả năng đưa ra các hỗ trợ quyết định cho người điều độ nhằm 
đưa hệ thống trở về trạng thái làm việc an toàn. 
2. Xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu về hệ thống điện Việt Nam trong hiện tại và 
tương lai đáp ứng được cho mục tiêu xây dựng hệ thống giám sát diện rộng. 
3. Xây dựng được mô hình và quy trình đào tạo nâng cao năng lực cho người 
nghiên cứu, điều độ viên và kỹ thuật viên trong quá trình vận hành hệ thống điện. 
136 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Để xây dựng hệ thống trên, các nghiên cứu được chia thành các bước như sau: 
 Bước 1: Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Chuẩn bị số liệu hệ thống điện Việt 
Nam, tiến hành phân tích mô phỏng và xây dựng các cơ sở dữ liệu về sự cố nguy 
hiểm, quy trình xử lý sự cố. Các quy trình và cơ sở dữ liệu này được tích hợp 
trong hệ thống phần mềm và phần cứng mô phỏng thời gian thực. 
 Bước 2: Kiểm nghiệm với số liệu thực tế. Giai đoạn này sẽ tiến hành thử nghiệm 
các giải thuật và phần mềm đã xây dựng trong giai đoạn 1 với số liệu thực tế thu 
thập trong lưới điện Việt Nam. 
Hình 8: Sơ đồ tổng quan của mô hình mô phỏng 
và nghiên cứu hệ thống bảo vệ diện rộng 
Quá trình nghiên cứu và mô phỏng các giải thuật giám sát diện rộng được dựa trên 
mô hình thí nghiệm minh họa trên Hình 9. Các nghiên cứu được dựa trên một thiết bị 
mô phỏng hệ thống điện với tốc độ cao, có khả năng mô phỏng được đáp ứng của hệ 
thống điện Việt Nam trong thời gian thực (1). Tín hiệu đầu ra của bộ mô phỏng thời 
gian thực được gửi đến máy chủ WAMS thông qua hai hệ thống: Tín hiệu véc tơ của 
điện áp và dòng điện (PMU), theo chuẩn IEEE C37.118 và các tín hiệu số mô phỏng tín 
hiệu nhị phân/analog của hệ thống SCADA truyền thống. Máy chủ WAMS server (3) có 
nhiệm vụ thu thập số liệu và cấp cho các máy tính ứng dụng tín hiệu tương thích 
với chuẩn truyền thông hiện nay đang được sử dụng tại các trung tâm điều độ hệ 
thống điện. 
BÁO CÁO CHUNG | 137 
Các máy chủ ứng dụng (4) thực hiện các mô phỏng ứng dụng khác nhau, bao 
gồm: giám sát và cảnh báo, trợ giúp các quyết định điều khiển, tạo giao diện phục vụ 
công tác đào tạo điều độ viên. 
Trong giai đoạn 2 của dự án, tín hiệu thực của hệ thống SCADA/EMS của 
Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia (5) sẽ được sử dụng để kiểm nghiệm một phần các 
ứng dụng (4). 
Hình 9: Cấu hình mô hình nghiên cứu dựa trên thiết bị mô phỏng thời gian thực 
Sản phẩm chính của nghiên cứu: Hệ thống bảo vệ diện rộng bao gồm mô đun mô 
phỏng trong phòng thí nghiệm, các công cụ hiển thị và phân tích dữ liệu cho mục đích 
giám sát diện rộng và mô đun thu thập số liệu thực tế. Cấu trúc tổng thể của hệ thống 
bảo vệ diện rộng được minh họa trên hình 10. 
Trên hình 10, các thiết bị triển khai thực tế (mô đun 1 và 2) bao gồm các bộ thu 
thập số liệu tại các trạm biến áp, hệ thống máy tính và hệ thống phần mềm hiển thị, 
truyền số liệu. Mô đun số 3 và 4 là thiết bị và quy trình thí nghiệm nghiên cứu các giải 
thuật bảo vệ diện rộng, quy trình đào tạo cho kỹ thuật viên. Mô đun số 4 là các máy tính 
trang bị phần mềm giám sát và cảnh báo diện rộng. Các mô đun này được đặt tại trung 
tâm điều độ HTĐ và các phòng lab nghiên cứu đào tạo. 
Lõi mô phỏng thời gian thực 
138 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
PH
ẦN
 C
ỨN
G
 M
Ô
 P
H
ỎN
G
 T
H
ỜI
G
IA
N
 T
H
ỰC
M
ô 
đu
n 
tr
uy
ền
 th
ôn
g 
IE
C
 6
08
70
, I
EC
61
85
0,
 O
PC
, I
EE
E 
C
37
.1
18
G
ia
o 
di
ện
 đi
ều
 độ
H
TĐ
G
ia
o 
di
ện
 đi
ều
 k
hi
ển
 n
hà
 m
áy
 đi
ện
G
ia
o 
di
ện
 đi
ều
kh
iển
 tr
ạm
 b
iến
 á
p 
G
ia
o 
di
ện
 tạ
o 
kịc
h 
bả
n 
sự
 c
ố 
C
ơ s
ở d
ữ l
iệu
 c
ác
sự
 c
ố d
iện
 rộ
ng
Th
ư v
iện
 m
ô 
hì
nh
th
iết
 b
ị đ
iều
 k
hi
ển
Th
ư v
iện
 m
ô 
hì
nh
rơ 
le
 b
ảo
 v
ệ 
Ph
ần
 m
ềm
 đá
nh
 g
iá
ổn
 đị
nh
, c
ản
h 
bá
o 
sớ
m
Ph
ần
 m
ềm
 h
ỗ t
rợ 
qu
yế
t đ
ịnh
 v
ận
 h
àn
h 
Q
uy
 tr
ìn
h 
ph
át
 tr
iển
và
 c
ập
 n
hậ
t m
ô 
hì
nh
m
ô 
ph
ỏn
g 
Q
uy
 tr
ìn
h 
gh
ép
 n
ối 
và
 th
ử n
gh
iệm
 v
ới 
th
iết
 b
ị vậ
t l
ý 
Bộ
 g
hi
 s
ự c
ố t
íc
h 
hợ
p 
P
M
U
 tạ
i c
ác
trạ
m
Bộ
 th
u 
th
ập
 d
ữ l
iệu
tại
 c
ác
 tr
ạm
 v
à 
tru
ng
tâ
m
 đi
ều
 độ
 (P
D
C
) 
M
áy
 tí
nh
 c
hủ
 tạ
i c
ác
tru
ng
 tâ
m
 đi
ều
 độ
C
ác
 p
hầ
n 
m
ềm
 th
u 
th
ập
và
 h
iển
 th
ị kế
t q
uả
dữ
 li
ệu
1 
2 
3 4 
5 
Hì
nh
 1
0:
 C
ấu
 tr
úc
 h
ệ t
hố
ng
 b
ảo
 v
ệ d
iện
 rộ
ng
. 1
) C
ác
 th
iết
 b
ị v
à 
ph
ần
 m
ềm
 d
o 
EV
N
 tr
an
g 
bị
 tạ
i c
ác
 tr
ạm
; 
2)
 T
hi
ết
 b
ị v
à 
ph
ần
 m
ềm
 d
o 
EV
N
 tr
an
g 
bị
 ở
 tr
un
g 
tâ
m
 đ
iều
 đ
ộ;
 3
) B
ộ 
m
ô 
ph
ỏn
g 
th
ời
 g
ia
n 
th
ực
; 
4)
 C
ác
 c
ôn
g 
cụ
 p
hầ
n 
m
ềm
 p
hâ
n 
tíc
h,
 đ
án
h 
gi
á 
và
 c
ản
h 
bả
o;
 5
) P
hầ
n 
m
ềm
, q
uy
 tr
ìn
h 
kh
ai
 th
ác
 th
ử 
ng
hi
ệm
 c
ác
 g
iải
 th
uậ
t g
iá
m
 sá
t d
iện
 rộ
ng
. 
BÁO CÁO CHUNG | 139 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] NERC, “Technical Analysis of the August 14, 2003, Blackout: What Happened, Why, and 
What Did We Learn?,” Jul. 2003. 
[2] UCTE, “FINAL REPORT of the Investigation Committee on the 28 September 2003 Blackout in 
Italy,” 2003. 
[3] N. Load et al., “Selected Information about the July 31 Blackout in India Affecting the 
Northern and Eastern Regions,” pp. 1–14, 2012. 
[4] IEEE, “Blackout Experiences and Lessons, Best Practices for System Dynamic Performance, 
and the Role of New Technologies,” 2007. 
[5] I. Kamwa, J. Beland, G. Trudel, R. Grondin, C. Lafond, and D. McNabb, “Wide-area monitoring 
and control at Hydro-Quebec: past, present and future,” in IEEE PES general meeting, 2006. 
[6] Y. V. Makarov et al., “PMU-based wide-area security assessment: Concept, method, and 
implementation,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 3, no. 3, pp. 1325–1332, 2012. 
[7] M. A. M. Ariff and B. C. Pal, “Adaptive Protection and Control in the Power System for Wide-
Area Blackout Prevention,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 31, no. 4, pp. 1815–1825, 2016. 
[8] H. Chen, J. Mo, and U. Kothapa, “Development of an On-line SynchroPhasor Wide Area 
Dynamics Monitoring Platform,” pp. 1–11. 
[9] E. Litvinov, X. Luo, M. Lelic, Y. Hu, B. Avramovic, and D. Novosel, “Developing Technology 
Road Maps: A Case Study for Synchophasor Deployment,” IEEE Power Energy Mag., vol. 12, 
no. 2, pp. 97–106, Mar. 2014. 
[10] “Real time Application of Synchophasors for improving Reliability,” 2010. 
[11] S. Mukhopadhyay, “Indian experience of smart grid applications in transmission and 
distribution system,” in Power India International Conference (PIICON), 2014 6th IEEE, 2014, 
pp. 1–6. 
[12] ABB, “Wide Area Monitoring Systems - Portfolio, applications and experiences.” [Online]. 
Available: 
https://library.e.abb.com/public/94fab39c67b4ac00c125784f00293520/1KHL501042 
PSGuard WAMS Overview 2012-04.pdf. 
[13] SIEMENS, “SIGUARD Dynamic Security Analysis.” [Online]. Available: 
solutions/Siguard/Pages/SIGUARD-DSA.aspx. 
[14] M. Glavic, T. Van Cutsem, S. Member, T. Van Cutsem, and A. T. System, “Wide-Area 
Detection of Voltage Instability From Synchronized Phasor Measurements. Part II: Simulation 
Results,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 24, no. 3, pp. 1408–1416, Aug. 2009. 
[15] S. M. Abdelkader and D. J. Morrow, “Online Tracking of Thévenin Equivalent Parameters 
Using PMU Measurements,” vol. 27, no. 2, pp. 975–983, 2012. 
140 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
[16] J. Yang, W. Li, T. Chen, W. Xu, and M. Wu, “Online estimation and application of power grid 
impedance matrices based on synchronised phasor measurements,” IET Gener. Transm. 
Distrib., vol. 4, no. 9, p. 1052, 2010. 
[17] J. M. Lim, S. Member, and C. L. Demarco, “SVD-Based Voltage Stability Assessment From 
Phasor Measurement Unit Data,” vol. 31, no. 4, pp. 2557–2565, 2016. 
[18] G. Huang and L. Zhao, “Measurement based voltage stability monitoring of power system,” 
Power Eng. Res. Center, Univ. Wisconsin, Madison, WI, 2001. 
[19] L. Warland and A. T. Holen, “Estimation of Distance to Voltage Collapse : Testing an 
Algorithm Based on Local Measurements,” vol. 2, no. June, pp. 24–28, 2002. 
[20] “Estimation of Electromechanical Modes in Power Systems using Synchronized Phasor 
Measurements and Applications for Control of Inter -Area Oscillations,” 2013. 
[21] I. Genc and V. Vittal, “Computation of transient stability related security regions and 
generation rescheduling based on decision trees,” IEEE PES Gen. Meet., pp. 1–6, Jul. 2010. 
[22] C. Liu et al., “A Systematic Approach for Dynamic Security Assessment and the 
Corresponding Preventive Control Scheme Based on Decision Trees,” Power Syst. IEEE Trans., 
vol. 29, no. 2, pp. 717–730, 2014. 
[23] S. M. Rovnyak, C. W. Taylor, and Y. Sheng, “Decision trees using apparent resistance to 
detect impending loss of synchronism,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 15, no. 4, pp. 1157–
1162, 2000. 
[24] B. Leonardi, S. Member, and V. Ajjarapu, “Investigation of Various Generator Reactive Power 
Reserve (GRPR) Definitions for Online Voltage Stability/Security Assessment,” 2008. 
[25] K. Morison, X. Wang, a. Moshref, and a. Edris, “Identification of voltage control areas and 
reactive power reserve; An advancement in on-line voltage security assessment,” 2008 IEEE 
Power Energy Soc. Gen. Meet. - Convers. Deliv. Electr. Energy 21st Century, pp. 1–7, Jul. 2008. 
[26] Y. H. Choi, S. Seo, S. Kang, and B. Lee, “Justi fi cation of Effective Reactive Power Reserves 
With Respect to a Particular Bus Using Linear Sensitivity,” vol. 26, no. 4, pp. 2118–2124, 
2011. 
[27] Y. Wang et al., “Voltage Stability Monitoring Based on the Concept of Coupled Single-Port 
Circuit,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 4, pp. 2154–2163, 2011. 
[28] I. Genc, R. Diao, and V. Vittal, “Decision Tree-Based Preventive and Corrective Control 
Applications for Dynamic Security Enhancement in Power Systems,” IEEE Trans. Power Syst., 
vol. 25, no. 3, pp. 1611–1619, 2010. 
[29] “Innovative Tools for Electrical System Security within Large Areas - iTesla.” [Online]. 
Available:  [Accessed: 20-Jun-2017].