Xây dựng hệ thống giám sát lưới điện trực quan hiệu quả

 nước. Trong khi các nước phát triển quan tâm 
đến việc nâng cao hiệu suất của lưới phân phối, giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính, 
tích hợp nguồn phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo và nâng cao dịch vụ khách 
hàng thì các nước đang phát triển lại tập trung chủ yếu vào việc quản lý sản lượng điện 
trong thời gian cao điểm một cách có hiệu quả, giảm tổn thất điện năng và nợ xấu. Tùy 
vào mục đích của mình, mỗi nước sẽ có cách tiếp cận và lựa chọn giải pháp công nghệ 
khác nhau. Mặt khác, bản thân lưới điện thông minh vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu, 
phát triển, nhiều công nghệ được cho là của lưới điện thông minh vẫn chưa được đưa 
vào ứng dụng thực tế. Nhìn chung thì lưới điện thông minh gồm tập hợp các nhóm giải 
pháp công nghệ bao trùm toàn bộ lưới, từ sản xuất, truyền tải đến phân phối và tiêu thụ. 
Tuy nhiên, các nhóm giải pháp công nghệ này lại chưa đồng bộ, dẫn đến dữ liệu 
về lưới điện bị phân tán và chưa được khai thác một cách phù hợp, có hệ thống. 
758 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Có nhiều hệ thống giám sát của các công ty, các tổ chức, các cá nhân đã được phát triển 
và áp dụng vào các đơn vị trong ngành điện như: Hệ thống đọc và truyền dữ liệu từ xa 
công tơ điện tử 3 pha – MRIS, Hệ thống giám sát quản lý vận hành lưới điện cao thế 
OCC HGC, Hệ thống thu thập số liệu từ xa công tơ tại EVNCPC (MDMS Meter Data 
Management System), Hệ thống mini SCADA/DMS trong giám sát, điều khiển lưới điện 
– Tổng công ty Điện lực miền Nam. Các hệ thống trên đa phần được phát triển nhằm 
khai thác một khía cạnh quản lý trên lưới điện và có một hạn chế quan trọng là việc mở 
rộng module hay kết nối giữa các phần mềm trên vô cùng khó khăn, giá thành cao, 
thường xuyên phải trả chi phí lớn cho việc nâng cấp phần mềm. 
Để khắc phục các hạn chế ở trên, chúng tôi nghiên cứu xây dựng “Hệ thống giám 
sát lưới điện trực quan”, cho phép thể hiện lưới điện trực quan (lưới điện trên hệ thống 
giống như lưới thực tế), thu thập thông số lưới điện, giám sát thông số lưới điện trực 
quan trên bản đồ, đồ thị, cảnh báo trạng thái bất thường của lưới điện. 
Bài báo này được chia thành bốn phần. Phần thứ nhất, giới thiệu sự cần thiết áp 
dụng giải pháp công nghệ tích hợp trong thu thập, giám sát lưới điện và một số hệ thống 
đã được áp dụng tại các đơn vị trong EVN. Phần thứ hai đưa ra mô hình và các yêu cầu 
của hệ thống. Phần thứ ba trình bày hệ thống giám sát lưới điện trực quan. Cuối cùng, 
kết luận và hướng nghiên cứu tương lai được đưa ra. 
2. MÔ HÌNH VÀ CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 
2.1. Mô hình thu thập thông số vận hành lưới điện 
Hình 1: Mô hình thu thập thông số lưới điện 
PHÂN BAN SỬ DỤNG ĐIỆN | 759 
Trong hệ thống hiện nay, các thông số lưới điện như dòng điện, điện áp, tần số, 
góc lệch pha, công suất, Cosφ được đo đếm liên tục theo thời gian thực (hoặc khoảng 
thời gian do người vận hành thiết lập) thông qua các thiết bị công tơ điện tử, các 
Recloser, Rơle số, RTU, thông qua các thiết bị moderm cho phép gửi tín hiệu về máy 
chủ thông qua mạng Internet. Các tín hiệu này được bảo mật và làm mịn nhằm đáp ứng 
tốt nhất độ tin cậy dữ liệu khi truyền về máy chủ. 
Hệ thống được thiết kế cho các loại thiết bị đo xa khác nhau. Trong triển khai hiện 
nay, có hai loại thiết bị đang được sử dụng: Loại thiết bị thứ nhất do Trường Đại học 
Điện lực nghiên cứu chế tạo gồm các thiết bị công tơ điện tử 1 pha, 3 pha và modem 
tích hợp với Recloser để chuyển các thông số về trung tâm. Loại thiết bị thứ hai đang 
được lắp trên lưới của các công ty điện lực gồm các công tơ điện tử của các hãng như 
A1700 (ELSTER/ABB UK), ZMD (Landis+Gyr Thụy sỹ), Nexus 1262 (EIG 
 USA), MK6 (EDMI Singapore). Trong đó loại A1700 chiếm tỷ lệ khoảng 80% (lý 
do sử dụng A1700 là EVN phụ thuộc vào phần mềm đọc công tơ từ xa DataLink và 
PMU do ABB phát triển). Các thiết bị đo đếm, thu thập thông số này giúp gửi số liệu về 
lưu trữ tại máy chủ theo thời gian thực: chu kỳ 5 giây với thiết bị công tơ điện tử do 
Trường Đại học Điện lực chế tạo và với các Recloser; chu kỳ 10 phút với thiết bị công 
tơ điện tử do công ty điện lực lắp đặt. 
2.2. Giám sát, cảnh báo thông số vận hành lưới điện 
Việc theo dõi các thông số lưới điện theo thời gian thực là thu thập, phân tích, 
đánh giá số liệu từ thiết bị điện tử thông minh, đưa ra các cảnh báo bất thường trong quá 
trình vận hành lưới điện (các trường hợp vượt ngưỡng cho phép do công ty điện lực quy 
định), trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp cụ thể trong thời gian ngắn nhất nhằm giảm tổn 
thất điện năng và nâng cao độ tin cậy lưới điện. 
Các thông số lưới điện được theo dõi liên tục, có phương thức thể hiện phù hợp 
(biểu đồ thời gian thực, bảng chi tiết thông số lưới); cho phép lưu trữ, thống kê các 
trạng thái bất thường hay theo dõi quá trình vận hành trong thời gian dài. 
Các thông số giám sát gắn với đối tượng thực tế đã được quản lý, giúp phân tích, 
đánh giá và đưa giải pháp phù hợp, nhanh chóng mà không cần phải có mặt tại hiện trường. 
2.3. Yêu cầu của giám sát lưới điện trực quan trên hệ thống 
Trên cơ sở khảo sát và phân tích về hoạt động quản lý vận hành lưới điện, chúng 
tôi đưa ra các yêu cầu: 
 Lưới điện phải được số hóa trên hệ thống, cho phép điều chỉnh thường xuyên 
theo tính chất và trạng thái ngoài thực địa, nhằm đảm bảo tính chính xác nhất đối với dữ 
liệu giám sát trên hệ thống so với thực tế. 
760 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
 Các thông số thu thập phải đảm bảo tính tin cậy trong thu thập. 
 Cho phép giám sát thông số lưới điện thời gian thực (5 giây hoặc 10 phút) một 
cách trực quan (trên lưới điện hoặc bằng đồ thị). 
 Cảnh báo đối với các trạng thái bất thường của lưới điện bằng hình ảnh, âm 
thanh. Cho phép thiết lập ngưỡng cảnh báo phù hợp với từng điều kiện, từng đối tượng. 
 Cho phép lưu trữ lịch sử giám sát và lịch sử cảnh báo của các đối tượng lưới 
điện để điều tra phân tích sự cố. 
 Lược bỏ các thao tác thủ công tốn nhiều thời gian, công sức và buồn tẻ. Dễ 
nhập liệu, nhập liệu khắp nơi, nhập liệu trực quan. 
 Không sử dụng các hạ tầng công nghệ thông tin tốn kém. 
 Có thể giám sát, cảnh báo thông số vận hành lưới điện khắp nơi thông qua thiết 
bị di động thông minh. 
Dựa trên những yêu cầu trên chúng tôi xây dựng các module tương ứng với tính 
năng của phần mềm: nhập lưới trực quan, đồng bộ số liệu lưới điện, giám sát/cảnh báo 
thông số lưới điện, lịch sử giám sát/ cảnh báo thông số lưới điện, quản trị hệ thống. 
Dựa vào các module trên thực hiện các chức năng: 
 Nhóm thu thập, đồng bộ dữ liệu từ các hệ thống liên quan: Đồng bộ dữ liệu từ 
hệ thống quản lý vận hành lưới điện trực quan, các hệ thống khác trong ngành điện như 
CMIS, OMS,; thu thập số liệu tổn thất từ các thiết bị điện thông minh. 
 Nhóm giám sát thông số lưới điện trực quan: xem chi tiết thông số các thiết bị 
đo đếm trên lưới trực quan trên bản đồ lưới điện hay biểu đồ số liệu, bảng biểu theo thời 
gian thực (5 giây hoặc 10 phút). Lưu trữ lịch sử giám sát thông số lưới điện. 
 Nhóm cảnh báo thông số lưới điện trực quan: Thiết lập ngưỡng cảnh báo đối 
với các thông số lưới điện, có tín hiệu cảnh báo (hình ảnh, âm thanh) đối với các trạng 
thái bất thường của thiết bị trên lưới điện. Lưu trữ lịch sử cảnh báo thông số lưới điện. 
 Nhóm các chức năng khác [5,6]: nhóm các chức năng quản trị hệ thống, kết 
xuất thông số vận hành, cảnh báo vận hành; báo cáo thống kê theo yêu cầu của điện lực. 
 Hạ tầng cho hệ thống: Về mặt phần cứng: cần một máy chủ Internet có cấu 
hình như sau: Chip: Intel® Xeon E5 2620 2.0GHz 15MB Cache; HDD: 500 Gb Sata; 
Ram: 8 Gb; Băng thông: 1000 GB/tháng. 
Về phần mềm: hệ điều hành Windows 8, với bộ SQL Server 2008, Visual Studio 
2010, trình duyệt google chrome hoặc firefox. 
PHÂN BAN SỬ DỤNG ĐIỆN | 761 
2.3. Mô hình tổng quát của hệ thống 
Mô hình hệ thống giám sát lưới điện trực quan được khái quát hóa và thể hiện 
như sau: 
Hình 2: Mô hình tổng quát của hệ thống. 
Mô hình tổng quát của hệ thống quản lý vận hành lưới điện trực quan được chỉ ra 
như Hình 2. Trong mô hình này có tám module chính: đồng bộ dữ liệu bản đồ số từ hệ 
thống quản lý vận hành lưới điện trực quan, thu thập số liệu tổn thất, giám sát thông số 
trực quan theo vị trí, giám sát thông số trực quan tức thời, lịch sử cảnh báo & giám sát, 
quản lý điểm đo, quản lý điểm đo chọn lọc và quản trị hệ thống. Mỗi module có một 
chức năng và được kết nối với nhau tạo thành một hệ thống. Hệ thống hoạt động như 
sau, đầu tiên, dữ liệu bản đồ số được đồng bộ từ hệ thống quản lý vận hành lưới điện 
trực quan cùng với các thông tin hỗ trợ từ các hệ thống khác trong ngành điện như 
CMIS, OMS, Tiếp đó, các module thu thập số liệu từ các thiết bị điện tử thông minh 
đồng bộ dữ liệu lưu trữ trên hệ thống. Trên cơ sở các số liệu vận hành lưới điện được 
thu thập, cung cấp cho module giám sát thông số trực quan theo vị trí, giám sát thông số 
trực quan tức thời, lịch sử cảnh báo, giám sát; từ đó hệ thống cho phép tính toán, giám 
sát được số liệu tổn thất trực quan. Các chức năng mở rộng hỗ trợ người dùng trong quá 
trình giám sát thông số lưới điện như quản lý điểm đo, quản lý điểm đo chọn lọc, thống 
kê và báo cáo và quản trị hệ thống. 
762 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
3. HỆ THỐNG GIÁM SÁT LƯỚI ĐIỆN TRỰC QUAN 
Hệ thống giám sát lưới điện trực quan đã xây dựng thành công và đã được thử 
nghiệm và triển khai tại Công ty Điện lực Phú Thọ, Tổng công ty Điện lực miền Bắc. 
Các cấp quản lý có thể giám sát/vận hành lưới điện trên hệ thống như là đang trên 
hiện trường. 
Hình 3: Nhập lưới trực quan. 
Hình 4: Khai thác lưới điện trực quan 
PHÂN BAN SỬ DỤNG ĐIỆN | 763 
Hình 3 là giao diện lưới điện trực quan được đồng bộ từ hệ thống quản lý vận 
hành lưới điện trực quan. 
Với lưới điện trực quan được xây dựng, người dùng có thể theo dõi, quản lý và 
giám sát thông số lưới điện trực quan theo vị trí trong giao diện của Hình 4. Tất cả các 
thông tin của các đối tượng thực tế đều được thấy trên giao diện với các thông tin hiện 
trường, vị trí và thông số trực tuyến. 
Hình 5 cung cấp lịch sử giám sát thông số của các thiết bị lưới điện. Lịch sử thông 
số cho phép kết xuất ra file Excel phụ vụ công tác phân tích số liệu sau này. 
a) Bảng lịch sử thông số trực quan đối tượng lưới điện trên giao diện Web 
b) Bảng lịch sử thông số trực quan đối tượng lưới điện trên giao diện Excel 
Hình 5: Bảng lịch sử thông số trực quan đối tượng lưới điện 
764 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Hình 6 là giao diện giám sát và cảnh báo thông số vận hành lưới điện trực quan sử 
dụng biểu đồ. Trong đó 6a là thông số điện đo tức thời do Trường Đại học Điện lực lắp 
đặt (5 giây cập nhật 1 lần), 6b là thông số điểm đo tức thời của điểm đo đã có trên lưới 
điện (10 phút cập nhật 1 lần) và 6c là thông số tức thời của Recloser. Các thông số bất 
thường (so với ngưỡng cảnh báo được người dùng thiết lập) có màu đỏ. Hệ thống cho 
phép vẽ biểu đồ đối với từng loại thông số vận hành lưới điện. 
a) Thông số điểm đo tức thời (điểm đo trên lưới do trường Đại học Điện lực lắp đặt) 
b) Thông số điểm đo tức thời (điểm đo đã có trên lưới điện) 
PHÂN BAN SỬ DỤNG ĐIỆN | 765 
c) Thông số tức thời của Recloser(các recloser đã có trên lưới) 
Hình 6: Thông số tức thời của các điểm đo 
Người dùng có thể thiết lập ngưỡng cảnh báo cho phù hợp với từng loại dữ liệu, 
tính chất của từng đối tượng lưới điện như trong hình 7. 
Hình 7: Giao diện thiết lập ngưỡng cảnh báo 
Giám sát được các thông số vận hành tức thời của các đối tượng lưới điện có một 
ý nghĩa đặc biệt quan trọng, giúp cho người giám sát vận hành có thể đưa ra ngay được 
các quyết định đảm bảo cung cấp điện và an toàn lưới điện. Tuy nhiên, có những quyết 
định quan trọng lại cần những thông số trong một khoảng thời gian dài hơn để đưa ra 
quyết định. Do đó, chức năng theo dõi lịch sử giám sát, cảnh báo của các thiết bị trên 
lưới điện theo thời gian là cần thiết. Các thông số vận hành lưới điện, cảnh báo bất 
thường lưới điện được lưu trữ theo thời gian, được cung cấp cho người dùng theo 
hình 8. Trong Hình 8, những ngày đánh dấu đỏ là ngày xảy ra bất thường đối với thông 
số lưới điện. 
766 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Hình 8: Giao diện lịch sử giám sát, cảnh báo các thông số vận hành 
Hình 9 cung cấp giao diện giám sát tổn thất lưới điện trực quan. 
Hình 9: Giao diện giám sát tổn thất trực quan 
PHÂN BAN SỬ DỤNG ĐIỆN | 767 
4. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG 
Hệ thống giám sát điểu khiển lưới điện phân phối trực quan được xây dựng thành 
công. Hệ thống đáp ứng được các yêu cầu: Xây dựng, cập nhật cải tạo, đầu tư lưới điện 
trên hệ thống giống như trên lưới điện thực tế; Kết nối và cập nhật tức thời thông số trực 
tuyến với các thiết bị điện thông minh đồng thời lưu trữ số liệu về dòng điện, điện áp, 
công suất, tần số của các phụ tải, các xuất tuyến đầu nguồn trạm 110 kV theo thời gian 
để phục vụ công tác giám sát vận hành, quản lý điều hành; Giám sát chất lượng điện 
năng từ xa theo thời gian thực (dòng điện, điện áp, công suất, tần số), đồng thời cảnh 
báo tình trạng bất thường của các thông số vận hành theo quy định hoặc được thiết lập 
theo yêu cầu vận hành; Trao đổi dữ liệu với các hệ thống đang dùng trong ngành điện 
như CMIS, FMIS, OMS, MRIS, SCADA, PSS/ADEPT; Số hóa và khai thác các loại 
bản đồ hành chính đa dạng và tùy vào điều kiện của từng tỉnh để tạo thành nền tảng hạ 
tầng địa lý cho hệ thống; Đảm bảo tính an toàn, bảo mật; Hệ thống có tính mở cao, có 
thể tích hợp thêm các module, tính năng, thiết bị điện thông minh trong tương lai để tạo 
thành một hệ thống thông minh hiệu quả. Hệ thống đã được thử nghiệm và triển khai tại 
Công ty Điện lực Phú Thọ, Tổng công ty Điện lực miền Bắc và được đánh giá đáp ứng tốt 
các yêu cầu đề ra. 
Trong tương lai, chúng tôi dự định tiếp tục thử nghiệm trên phạm vi lớn hơn và 
phát triển thêm các module điều khiển và kỳ vọng là hệ thống sẽ được ứng dụng rộng 
rãi và phục vụ tốt tối ưu chi phí và triển khai thành công lưới điện thông minh trong 
EVN. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] David Wheatley and Mark Gillings (2002), Spatial Technology and Archaeology The 
archaeological applications of GIS. 
[2] TS.Phạm Hữu Đức (2006), Cơ sở dữ liệu và hệ thống thông tin địa lý GIS, NXB Xây dựng. 
[3] Viện tiêu chuẩn, Tiêu chuẩn nhà nước về ký hiệu bằng hình vẽ trên sơ đồ điện (TCVN 
1615 75 nhóm E). 
[4] Nghị định số 161 CP về việc bảo vệ an toàn lưới điện. 
[5] Nguyễn Hữu Quỳnh, Đỗ Văn Kiệm (2009), Kết quả nghiên cứu, xây dựng hệ thống thi trắc 
nghiệm qua mạng Trường Đại học Điện lực, tr 32 35, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam. 
[6]  Programming Articles/ 
Tan_cong_kieu_SQL_Injection_va_cac_phong_chong_trong_ASPNET/ 
[7] Trần Vinh Tịnh & Dương Minh Quân (2009), Nghiên cứu quản lý mạng lưới điện trung thế 
TP. Đà Nẵng Bằng GIS, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 3 (32).