Vận hành đường dây truyền tải điện bằng các thiết bị công nghệ hiện đại

Tổng quan

Hệ thống đường dây truyền tải điện 500kV, 220kV trải dài từ Bắc vào Nam với tổng chiều dài vài chục ngàn km đi qua mọi địa hình từ thành phố, đồng bằng, tới các vùng sình lầy, rừng rậm, núi cao hiểm trở, đèo cao, vực thẳm, thung lũng sâu. Tình trạng sạt lở kè móng cột, sụt lún nền đất xung quanh móng cột, thay đổi dòng thoát nước, thay đổi kết cấu địa hình tự nhiên, xâm chiếm các điều kiện an toàn cho cột của đường dây đã gây ảnh hưởng lớn đến công tác quản lý vận hành. Các đơn vị quản lý vận hành gặp nhiều khó khăn trong công tác kiểm tra hiện trạng của đường dây, phát hiện các khiếm khuyết cũng như gặp khó khăn khi xác định điểm sự cố, làm kéo dài thời gian đóng điện khôi phục lại đường dây.

Thời tiết khí hậu ngày càng khắc nghiệt cũng gây ảnh hưởng lớn đến công tác quản lý vận hành và xử lý sự cố đường dây. Mưa bão, gió lốc làm dây dẫn văng lắc, sét đánh gây sự cố. Khi nắng nóng nhiệt độ môi trường cao, cây rừng khô héo tạo điều kiện thuận lợi cho cháy rừng, gây sự cố đường dây.

Hành lang đường dây trải dài qua mọi địa hình và các vùng miền khác nhau, do văn hóa, nhận thức và hiểu biết của người dân cũng khác nhau nên các hành vi vi phạm hành lang gây sự cố đường dây vẫn xảy ra như chặt cây ngoài hành lang trên tà luy dương gây đổ vào hành lang, đào lấy đất xâm lấn vị trí móng cột, mở đường đi dưới hành lang, tập kết xe tải cẩu, cẩu hàng, thả diều, bắn chim, nuôi chim lớn dưới hành lang, trồng trụ biển quảng cáo gần khu vực hành lang… Các cây trồng gần khu vực hành lang, cây công nghiệp, cây có tốc độ phát triển nhanh… cũng đều có nguy cơ gây sự cố đường dây.

Vài năm qua, trong điều kiện phụ tải liên tục tăng và cơ cấu nguồn năng lượng mặt trời phát triển đột biến nhưng chưa đủ độ tin cậy nên việc đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật về sản lượng, điện áp, sự cố, tổn thất, năng suất lao động đặt ra nhiều yêu cầu đối với công tác quản lý vận hành lưới truyền tải điện. Đứng trước các yêu cầu về đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, các đơn vị trong EVNNPT đã được trang bị sử dụng công nghệ cho công tác quản lý vận hành đường dây.

Ngày 1/4/2021, Thủ tướng Chính phủ ký quyết định số 538/QĐ-TTg về việc phê duyệt Chiến lược phát triển Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đến năm 2030, tầm nhìn 2045. Trong đó có hướng tới các mục tiêu: nâng cao năng lực của hệ thống truyền tải điện, hạn chế sự cố; hiện đại hóa, ứng dụng khoa học công nghệ trong công tác quản lý vận hành, ứng dụng công nghệ thông minh, ứng dụng công nghệ mới để giảm chi phí, nâng cao năng suất lao động. Chiến lược này sẽ càng tạo thêm điều kiện cho việc ứng dụng công nghệ mới cho lưới truyền tải điện.

Trước những thách thức như trên, việc trang bị đủ ở mức độ phù hợp các thiết bị bảo vệ chống sét, xác định điểm sự cố, giám sát đường dây, cảnh báo đường dây cũng như ứng dụng công nghệ mới tiên tiến cho đường dây là một nhiệm vụ quan trọng trong việc đảm bảo cho lưới điện truyền tải vận hành an toàn, liên tục và giảm chi phí, nâng cao năng suất lao động. 

Trong đó, một số các thiết bị đã được trang bị để ứng dụng như sau:

Trang bị chống sét van cho đường dây

Việc trang bị chống sét van (CSV) cho TBA tại Việt Nam đã được sử dụng từ khi có lưới điện 35kV, tuy nhiên với đường dây truyền tải thì mới được sử dụng từ những năm 2012 - 2013. Việt Nam nằm trong vùng có mật độ giông sét lớn, đặc biệt tại vùng núi khu vực miền Bắc. Qua thống kê sự cố các năm, sự cố do sét chiếm tỷ trọng cao nhất trong tổng số sự cố với đường dây. Để giảm sự cố do sét, các đơn vị trong EVNNPT đã triển khai nhiều giải pháp, trong đó có giải pháp trang bị chống sét van (CSV) tại những vị trí cột ở khu vực có mật độ giông sét cao, có điện trở suất đất lớn, trên địa hình núi đá, tại các vị trí cột có chiều cao lớn, vị trí có độ cao so với mặt nước biến lớn, khoảng cột lớn thường xảy ra nhiều sự cố do sét; các đường dây nằm trong khu vực có mật độ sét cao và đi trên các đồi núi cao, vị trí cột có điện trở suất đất từ 3000 ᾭm trở lên và các cột thường xuyên bị sét đánh…

Camera giám sát đường dây điện

Tính đến nay, các đơn vị trong EVNNPT đã trang bị được hàng trăm camera phục vụ giám sát đường dây tại các vị trí cột: nơi có công trình xây dựng đang thi công; giao chéo với đường bộ và đường sông có nhiều phương tiện qua lại; dễ sạt lở móng cột; cột khu vực có nguy cơ cháy rừng cao; khu vực đường dây truyền tải người dân thường hay thả diều; vượt đường nội bộ các khu công nghiệp xe ô tô chở hàng thường xuyên qua lại. Tín hiệu camera được đưa về đội đường dây để giám sát tình trạng đường dây, phát hiện các vi phạm hành lang.

Camera đã mang lại nhiều hiệu quả: giúp theo dõi từ xa và dễ dàng phát hiện, đánh giá chính xác những bất thường phát sinh trên tuyến như cháy rừng gần hành lang, sạt lở đất móng, phương tiện qua lại hay những hoạt động sản xuất gần đường dây có khả năng ảnh hưởng đến vận hành an toàn đường dây. Trong mùa mưa bão, thông qua hình ảnh từ camera, đơn vị quản lý đánh giá được hiện trạng mà không cần tiếp cận hiện trường từ đó khẳng định tình trạng vận hành của lưới điện một cách nhanh chóng; có khả năng phóng to quan sát rõ được tình trạng cách điện, phụ kiện, thanh cột tại vị trí lắp đặt camera. Camera có khả năng lưu trữ hình ảnh nên có thể truy xuất dấu vết để phục vụ điều tra, phân tích đúng nguyên nhân khi có bất thường, vi phạm hành lang.

Thiết bị định vị khoảng cách điểm sự cố đường dây

Tính đến nay, các đơn vị trong EVNNPT đã trang bị được nhiều chục bộ định vị khoảng cách điểm sự cố cho hầu hết các đường dây 500kV, 220kV quan trọng và có chiều dài lớn. Do đường dây đi qua địa hình hiểm trở khó đi lại, khi xảy ra sự cố việc xác định chính xác vị trí sự cố bằng việc dải quân mất nhiều nhân lực và nhiều thời gian, chưa đáp ứng yêu cầu khôi phục lại lưới điện. 

Việc trang bị các bộ định vị khoảng cách điểm sự cố trên đường dây tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm kiếm điểm sự cố và hỗ trợ việc xử lý sự cố rút ngắn thời gian, đảm bảo cung cấp điện liên tục, từ đó giảm các chi phí quản lý vận hành cũng như khôi phục nhanh đường dây. Việc lắp đặt các thiết bị này đã mang lại nhiều hiệu quả cho công tác quản lý vận hành. Hiện nay, EVNNPT vẫn đang chỉ đạo các đơn vị tiếp tục đề xuất để trang bị đủ phù hợp trong thời gian tới.

Hệ thống thu thập thông tin, giám sát, cảnh báo sét

Để có đầy đủ thông tin về sét phục vụ cho công tác thiết kế, vận hành, sửa chữa và giảm thiểu sự cố do sét, EVNNPT đã triển khai đầu tư trang bị hệ thống thu thập cảnh báo sét, giúp hỗ trợ xác định nhanh vị trí sự cố do sét và phân tích nguyên nhân sự cố. Hệ thống cung cấp bộ cơ sở dữ liệu về giông, sét bao gồm: thu thập, xây dựng cơ sở dữ liệu về giông sét. Cung cấp dữ liệu phục vụ phân tích sự cố do sét từ đó đưa ra giải pháp thiểu sự cố và phục vụ thiết kế các công trình điện; cảnh báo sớm quá trình phát triển hình thành cơn giông, sét; cung cấp các số cường độ, mật độ sét cho vùng lãnh thổ.

Hiện nay, EVNNPT đã hoàn thành triển khai cho khu vực miền Bắc và Bắc Trung bộ và đang triển khai cho khu vực Nam Trung Bộ và miền Nam. Dự án đã mang lại một số hiệu quả: tìm nhanh điểm sự cố đối với sự cố nguyên nhân do sét; ứng dụng hệ thống quan trắc sét, kết hợp với phần mềm EMTP để phân tích sự cố có nguyên nhân do sét, đề xuất giải pháp đối với các sự cố có nguyên nhân do sét, xác định suất cắt do sét; cảnh báo quá trình hình thành cơn giông; cung cấp dữ liệu thống kê về sét phục vụ thiết kế lưới điện.

Thiết bị bay không người lái (UVA)

Việc trang bị UAV đã hỗ trợ trong công tác quản lý vận hành đường dây đang mang điện, giảm thời gian kiểm tra và nâng cao năng suất, hiệu quả của người lao động. Từ năm 2018, EVNNPT đã triển khai thử nghiệm ứng dụng UAV. Các đơn vị đã chế tạo, cải tiến thêm UAV để xử lý đốt diều vướng trên dây dẫn, dây chống sét...

Ứng dụng UAV chụp kiểm tra tuyến đường dây

UAV đã mang lại nhiều hiệu quả cho công tác kiểm tra quản lý vận hành đường dây: giảm nhân công, nâng cao năng suất lao động; hạn chế nguy hiểm cho người công nhân và đảm bảo an toàn cho con người, đường dây khi kiểm tra các hạng mục trên cao đang mang điện, khảo sát; quan sát khu vực đường dây bao quát hơn (hiện trạng mặt bằng trong khu vực như đường giao thông giao chéo, tình hình trồng rừng và khai thác rừng, các hoạt động vui chơi và sản xuất gần đường dây như thả diều vật bay, đốt pháo hoa, pháo dù, các phương tiện xe máy công trình qua lại và làm việc gần hành lang đường dây)… Khả năng tiếp cận và phát hiện nhanh các hư hỏng trên dây dẫn, dây chống sét, cáp quang và các thiết bị đường dây mà không cần thiết phải cắt điện đường dây. Ghi nhận thực tế hiện trạng bằng hình ảnh, video… góc quan sát rõ, ở nhiều góc độ khác nhau, bay dọc theo đường dây, quay phim và chụp lại hình ảnh rõ nét với độ chính xác và tin cậy cao… thông tin ghi nhận được phân tích, đánh giá chính xác hơn giúp người công nhân đánh giá chính xác tình trạng đường dây và hành lang. Tiết kiệm nhân công, năng cao hiệu quả so với việc đi bộ dọc theo hành lang tuyến, ở những cung đoạn đường dây đi qua các địa hình như: thung lũng, các khoảng vượt sông lớn, địa hình bị chia cắt bởi kênh rạch, sông ngòi, khu vực ngập lụt, địa hình phức tạp, nguy hiểm, kiểm tra sau mưa bão, khu vực người công nhân không tiếp cận được trong mùa mưa bão. 

Tính đến nay, các đơn vị trong EVNNPT đã trang bị được nhiều chục bộ UAV phục vụ công tác quản lý vận hành đường dây và các đơn vị vẫn đang tiếp tục trang bị thêm để đảm bảo đáp ứng đủ yêu cầu phục vụ cho sản xuất. Các đơn vị đã sử dụng UAV triển khai kiểm tra định kỳ đường dây, kiểm tra sau sự cố, kiểm tra hành lang, tình trạng sạt lở móng cột… 

Bên cạnh đó, các đơn vị trong EVNNPT cũng đang nghiên cứu kết hợp triển khai ứng dụng AI phân tích hình ảnh từ thiết bị chụp ảnh, camera và thiết bị bay UAV bằng AI để nhận diện/phân loại được bất thường/bình thường trong kiểm tra đường dây. 

Kết luận

Trong các năm qua, dưới sự chỉ đạo sâu sát và quyết liệt của Chủ tịch HĐTV và Tổng giám đốc EVNNPT, việc triển khai áp dụng các thiết bị công nghệ tại các đơn vị đã góp phần mang lại hiệu quả cao trong công tác quản lý vận hành đường dây, giảm sự cố, giảm tổn thất điện năng, đảm bảo lưới truyền tải vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, nâng cao năng suất lao động… góp phần hoàn thành các chỉ tiêu trong kế hoạch hàng năm mà Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) giao.

Trong các năm tới, các đơn vị trong EVNNPT vẫn đang tích cực nghiên cứu, triển khai ứng dụng thêm các công nghệ theo chỉ đạo của lãnh đạo EVNNPT để ngày càng mang lại hiệu quả cao cho công tác quản lý vận hành lưới điện truyền tải như: triển khai số hóa thông tin thiết bị đường dây trên phần mềm quản lý kỹ thuật PMIS, triển khai chuẩn hóa dữ liệu theo mô hình CIM, xây dựng các Dashboard, triển khai công cụ phân tích thông minh cùng giao diện tùy biến để các đối tượng trong khối kỹ thuật có thể khai thác được thông tin từ hệ thống PMIS.

Triển khai ứng dụng công nghệ giám sát nhiệt động đường dây (DLR) để nâng cao khả năng tối ưu trong công tác quản lý vận hành đường dây với giám sát thông số thực, vận hành với tối ưu công suất đường dây theo điều kiện môi trường, giám sát được công suất, độ võng, nhiệt độ đường dây sử dụng các dữ liệu về điều kiện thời tiết trong khu vực như tốc độ, hướng gió, nhiệt độ môi trường, bức xạ mặt trời để tính toán khả năng truyền tải của đường dây theo thời gian thực một cách kinh tế và hiệu quả nhất.

Lương Thành