Giải pháp cho an ninh năng lượng
Trao đổi về lý do chọn đề tài, 2 học sinh Nguyễn Hoàng Sơn và Đào Bình An (lớp 12 chuyên Tin, Trường THPT chuyên Lương Văn Tụy, Ninh Bình) cho biết:
Việc đảm bảo cung cấp và phân phối điện với độ tin cậy cao, chất lượng điện năng tốt, an toàn và kinh tế luôn là mối quan tâm thường xuyên và cấp thiết đối với ngành điện. Để đáp ứng được những tiêu chí đó những phần mềm quản lí lưới điện là một vấn đề đang được ngành chú trọng.
Qua tìm hiểu thực tế hệ thống điện tại Việt Nam, 2 học sinh cũng nhận thấy hệ thống điện sử dụng các thiết bị thu thập, giám sát các thông số và điều khiển lưới điện bằng máy cắt đường dây Recloser, dao cách ly điều khiển LBS… và các thiết bị này đang hoạt động độc lập.
Mặt khác, những linh kiên các thiết bị này được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau nên việc kết nối về máy tính phức tạp và khó vận hành. Cùng đó, hệ thống điện đang sử dụng phầm mềm của nước ngoài có giá thành cao, quá trình sử dụng bị phụ thuộc dẫn đến không đảm bảo được vấn đề an ninh năng lượng. Việc bảo trì, bảo hành phần mềm gặp nhiều khó khăn…
Do đó, đồng tác giả đã quyết tâm nghiên cứu ra giải pháp quản lý vận hành lưới điện thông minh của người Việt viết. Giúp tự động hóa quá trình quản lý thay thế cho các phương thức thủ công, truyền thống...
Với ý tưởng đặt ra, tại cuộc thi KHKT dành cho học sinh trung học tỉnh Ninh Bình đề tài được đánh giá có nhiều tính mới và tính sáng tạo bởi đã xây dựng được hệ thống phần mềm và cơ sở dữ liệu; Xây dựng phần mềm quản lý vận hành lưới điện thông minh đầu tiên ở Việt Nam đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của ngành điện.
Đặc biệt, phần mềm có giá thành hợp lí so với các phần mềm nước ngoài sản xuất. Không bị phụ thuộc vào người lập trình; Khả năng xử lí phần mềm cao. Có thể áp dụng với một số lượng lớn các phần tử điện. Có khả năng mô phỏng lưới điện theo thời gian thực mà không ảnh hưởng đến thiết bị thật hay cơ sở dữ liệu thật.
Hơn thế đã tính toán được tổn thất điện trên lưới điện trung thế tự động; Tự động xử lí một số loại sự cố dựa trên giả thiết kết luận được thiết lập sẵn. Lưu lại và phân tích dữ liệu quá khứ. Tạo ra môi trường thực nghiệm có tính chất giống với môi trường thực tế để kiểm thử phần mềm…
Sáng tạo vượt trội
Với mong muốn tạo ra giải pháp quản lý vận hành lưới điện thông minh do người Việt viết, đồng thời giúp tự động hóa quá trình quản lý thay thế các phương thức thủ công, truyền thống…, 2 học sinh Nguyễn Hoàng Sơn và Đào Bình An khá “dày” công nghiên cứu song hành với quá trình học tập.
Một mặt các em tiếp cận các tài liệu kĩ thuật, tài liệu vận hành…, mặt khác tiếp cận tình hình thực tế tại một địa bàn hiện có để học hỏi những người có chuyên môn trong lĩnh vực vận hành lưới điện.
Các em cũng dành thời gian lớn để tìm hiểu trên mạng internet về thiết bị và các hệ thống tự động hóa. Hệ thống hóa những kiến thức thu thập được phân tích trên cơ sở mục tiêu của ngành điện nói chung trên toàn thế giới.
Cả 2 cùng thiết kế cơ sở dữ liệu dựa trên những tiêu chuẩn có sẵn của ngành và những tiêu chuẩn tự quy ước của phần mềm. Làm thử nghiệm trên mô hình…
Cô Phạm Thị Lanh, giáo viên hướng dẫn cho biết thêm: Với sự đam mê, sáng tạo và quyết tâm, Hệ thống EMS đã mô phỏng giữa thực tế lưới điện đang vận hành thành sơ đồ lưới điện trên máy tính… đã được 2 học sinh nghiên cứu thành công.
Đề tài cũng được đánh giá tốt bởi đã giảm được thời gian mất điện, cũng như hạn chế được mất điện diện rộng. Tính toán mô phỏng vận hành theo các phương thức cấp điện cụ thể đưa ra giải pháp đã tối ưu giảm tổn thất điện năng và tăng độ tin cậy cung cấp điện khi sử dụng hệ thống EMS.
Các phần tử trên lưới điện đều sử dụng các giao thức kết nối tiêu chuẩn. Sau khi kết nối trực tiếp với các thiết bị, hệ thống sử dụng các thuật toán tạo thành các liên kết, các điều kiện logic để giám sát, điều khiển các thiết bị.
Đáng chú ý, hệ thống được vận hành trên máy tính, con người không phải trực tiếp đến tận thiết bị để vận hành. An toàn hơn trong quá trình vận hành vì được thiết lập các điều kiện đảm bảo an toàn khi đóng cắt.
Tuy nhiên, hệ thống cũng có thể vận hành một cách tự động theo sự mô phỏng trước đó. Con người không phải đưa ra quyết định vận hành như thế nào sẽ không có sai sót phụ thuộc vào ý chủ quan của con người, việc này đảm bảo hệ thống thực tế vận hành một cách an toàn và ổn định.
“Nhìn chung, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và đánh giá được ưu, nhược điểm của một số dự án quản lí lưới điện đang được áp dụng, đã đề xuất được giải pháp mới thiết thực góp phần nâng cao việc giám sát, thu thập, phân tích và quản lí lưới điện một cách thông minh và hiệu quả nhất.
1 sa bàn (giả lập) được sáng tạo ra có thể vận hành toàn hệ thống y như thật, tiết kiệm được chi phí đến mức tối đa trong điều kiện học sinh chưa có tiền để làm được một hệ thống điện thật.
Các nhóm giải pháp có mối quan hệ chặt chẽ, hỗ trợ, tác động qua lại một cách chính xác, nâng cao hiệu quả quản lí vận hành thông minh nhất. Vì vậy dự án có khả năng áp dụng rộng rãi trong tất cả các phạm vi hẹp, rộng của các nhà máy, khu công nghiệp...” – cô Lanh trao đổi.
Kết quả nghiên cứu dự án đã cơ bản đáp ứng được nhu cầu ứng dụng ngày càng nhiều trong nền công nghiệp 4.0. Nghiên cứu này cũng đem lại kết quả về quản lí hiệu suất lao động cao đồng thời khi áp dụng giảm được các rủi ro mức thấp nhất. Đem lại an toàn cho con người đồng thời đem đến sự hài lòng cho nhiều khách hàng.
Thầy Hoàng Hải Nam, Hiệu trưởng Trường THPT chuyên Lương Văn Tụy (Ninh Bình) cũng đánh giá cao đề tài cùng sự say mê, tích cực của 2 học sinh trong quá trình nghiên cứu.
“Hoạt động NCKH luôn được nhà trường quan tâm, định hướng rõ ràng từ khi học trò bước chân vào trường. Như vậy, chỉ cần các em có ý tưởng, sáng tạo, quyết tâm sẽ được thầy cô hướng dẫn, cụ thể hóa thành sản phẩm tham dự các cuộc thi.
Việc NCKH trong trường học sẽ giúp học sinh biết phát huy sáng tạo, những kiến thức mới mẻ áp dụng vào thực tiễn. Mặt khác, kiến thức thực hành cũng bổ sung cho HS hiểu sâu hơn lý thuyết trên lớp; rèn luyện khả năng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo, phát huy hết năng lực sở trường. Sau này khi ra trường sẽ không còn bỡ ngỡ với NCKH thực tiễn...” - thầy Nam khẳng định
Phần mềm EMS là một phần mềm lõi nên có thể tinh chỉnh và áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau có tính tự động hóa (ví dụ: dây chuyền sản xuất, hệ thống nước, các hệ thống đóng cắt…).
Phần mềm có khả năng áp dụng trên tất cả các lưới điện trung thế có các thiết bị thông minh theo tiêu chuẩn. Phần mềm đã được kiểm thử và đạt hiệu quả vận hành trơn tru trên lưới điện ở phạm vi một nhà máy, một khu công nghiệp rộng hơn nữa là quản lý lưới điện của một tỉnh mà không bị vấn đề về xử lý hay độ trễ.
