Ứng dụng iot trong giám sát đường dây truyền tải điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN NGỌC HUY THỊNH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2019


i
Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Quang Minh .............................................
(ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Ngọc Phúc Diễm .........................................
(ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 PGS.TS. Huỳnh Châu Duy: ..............................................
(ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, DDHQG Tp.HCM
Ngày………..tháng……..năm……….
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ...................................................................................
2. ...................................................................................
3. ...................................................................................

4. ...................................................................................
5. ...................................................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA……………


ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN NGỌC HUY THỊNH
Ngày, tháng, năm sinh: 17/07/1987
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

MSHV: 1670352
Nơi sinh: Khánh Hòa
Mã số: 60520202

TÊN ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG IoT TRONG GIÁM SÁT ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Xây dựng mơ hình lai 3 giai đoạn gồm có giao tiếp khơng dây, giao tiếp có dây
kết hợp với cơng nghệ di động để có thể giám sát dữ liệu đường dây theo thời gian
thực. Xây dựng các phương trình tốn học để xác định tính khả thi của mơ hình, xây
dựng các thuật tốn để xác định vị trí và số lượng tối ưu trụ điện cho phép đặt thiết bị
di động để tối thiểu hóa thời gian trễ của dữ liệu.
Xây dựng một giao diện HMI thu thập dữ liệu thực địa của đường dây, thiết lập
chương trình thu thập dữ liệu và hiển thị trên máy tính và các thiết bị di động để giám
sát đường dây qua Internet, kịp thời cảnh báo các vấn đề có nguy cơ gây mất an tồn
cho đường dây, làm giảm khối lượng cơng việc của người công nhân quản lý vận hàn
đường dây,
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/08/2018
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. HUỲNH QUANG MINH
Tp. HCM, ngày……tháng…….năm 2019
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

(Họ tên và chữ ký)


iii

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, đề tài “ứng dụng IoT trong giám sát đường

dây truyền tải điện” đến nay đã được thực hiện hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn
sự chỉ dẫn nhiệt tình, đầy tâm huyết của Thầy TS. Huỳnh Quang Minh đã định hướng,
truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình
thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả quý Thầy, Cô trong Trường Đại học Bách Khoa
Tp. HCM đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích trong thời gian em theo học
tại Trường.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ,
hỗ trợ và tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập, công tác cũng như trong thời gian
thực hiện luận văn.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018

Trần Ngọc Huy Thịnh


iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay tại Việt Nam, việc kiểm tra đường dây truyền tải điện ở các cấp điện
áp 220kV – 500kV chủ yếu được thực hiện bằng nhân lực một cách thủ công. Tuy
nhiên, cường độ lao động khá cao, người cơng nhân kiểm tra đường dây cịn gặp nhiều
khó khăn như phải di chuyển hàng chục, hàng trăm kilomet qua nhiều khu vực có địa
hình phức tạp đến điểm sự cố để khai thác các dữ liệu liên quan hoặc ngăn chặn các
nguy cơ gây mất an tồn đường dây.Vì thế việc xây dựng một hệ thống giám sát trực
tuyến đường dây truyền tải điện sẽ là cơng cụ hữu ích cho việc nâng cao khả năng quản
lý vận hành đường dây. Trong đề tài này ứng dụng các cơ sở nền tảng truyền dữ liệu
không dây và phần mềm lập trình LABVIEW để xây dựng một hệ thống thu thập dữ
liệu trực tuyến của đường dây, thiết lập chương trình, ứng dụng trên các thiết bị di
động để giám sát đường dây qua Internet, làm giảm khối lượng công việc của người

công nhân đường dây.

ABSTRACT
Nowaday in Vietnam, the checking of transmission lines at 220kV - 500kV
voltage is mainly done by manual labor. However, the labor intensity is quite high, the
workers check the line also have many difficulties such as moving dozens, hundreds of
kilometers through many areas of complex terrain to the point of trouble to exploit the
data. These restrictions may prevent the occurrence of malfunctions and delayed
processing, resulting in more widespread problems. Therefore, the construction of an
online transmission line monitoring system will be a useful tool for improving the
management of line operation, reducing work pressure for workers. In this topic, the
application of the wireless data transmission platform and LABVIEW programming
software to build a system for online data collection of lines, program settings,
applications on mobile devices. Dynamic monitoring of lines over the Internet reduces
the workload of wire workers.


v

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan luận văn này hồn tồn do tơi thực hiện dưới sự hướng
dẫn khoa học của Thầy TS Huỳnh Quang Minh. Các kết quả nêu trong luận văn
chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các số liệu, ví dụ và trích
dẫn trong luận văn đảm bảo tính chính xác, tin cậy và trung thực.
Tôi xin chân thành cảm ơn./.
Học viên

Trần Ngọc Huy Thịnh

MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................1
MỤC LỤC BẢNG .....................................................................................................3
MỤC LỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................4
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................7
Lý do chọn đề tài:.............................................................................................7
Mục đích nghiên cứu ........................................................................................8
Đối tượng nghiên cứu: .....................................................................................8
Phạm vi nghiên cứu:.........................................................................................8
Phương pháp nghiên cứu..................................................................................9
PHẦN NỘI DUNG ..................................................................................................10
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ................................10
1.1. Hiện trạng và tình hình quản lý vận hành các đường dây truyền tải điện
220kV – 500kV tại Việt Nam .......................................................................10
1.2. Những nhiệm vụ, công tác trong quản lý vận hành đường dây của người
công nhân quản lý vận hành đường dây tại Việt Nam: .................................10
1.3. Một số cơng trình nghiên cứu trong quản lý vận hành đường dây truyền
tải điện trên thế giới: .....................................................................................15
1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng khoa học cơng nghệ trong quản lý vận
hành đường dây truyền tải điện tại Việt Nam: ..............................................18
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRỰC
TUYẾN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN ........................................................21
2.1. Tóm tắt ...................................................................................................21
2.2. Mơ hình hệ thống mạng tuyến tính: .......................................................24
2.3. Cấu trúc mạng liên kết trực tiếp: ............................................................30
2.4. Mô tả mô hình hệ thống cấu trúc lai 03 giai đoạn: ................................31
2.5. Xây dựng vấn đề: ...................................................................................35

2.6. Vùng khả thi ...........................................................................................48
2.7. Mô phỏng và thảo luận: .........................................................................56
2.8. Phần kết luận ..........................................................................................65

1


CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ GIAO DIỆN HỆ
THỐNG THU THẬP, XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐƯỜNG DÂY: ......................................67
3.1. Lựa chọn phần mềm: ..............................................................................67
3.2. Lựa chọn phần cứng: ..............................................................................71
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM
SÁT, THU THẬP DỮ LIỆU ....................................................................................87
4.1. Mơ hình kết nối phần cứng thử nghiệm: ................................................87
4.2. Chương trình lập trình sử dụng LABVIEW ..........................................88
4.3. Giao diện giám sát cho Server và Client: ...............................................91
PHẦN KẾT LUẬN ..................................................................................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................98

2


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1. Đặc điểm của công nghệ không dây có sẵn trên thị trường. .........24
Bảng 2.2: Tóm tắt tầm hoạt động của một số loại cảm biến có sẵn ..............27
Bảng 2.3: Tóm tắt các đặc tính giám sát quan trọng. ....................................28
Bảng 2.4: Các thơng số chính đối với độ trễ tính tốn. .................................29

3


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cơng nhân đường dây Cơng ty Truyền tải điện 4 kiểm tra đường
dây 220kV Bảo Lộc – Long Bình ..................................................................11
Hình 1.2: Cơng nhân đường dây kiểm tra dây dẫn trên đường dây 220kV
Phú Mỹ - Nhà Bè ...........................................................................................12
Hình 1.3: Cơng nhân kiểm tra trên đường dây 220kV Đắk Nơng – Bình
Long ...............................................................................................................12
Hình 1.4: Điều kiện làm việc thường gặp trong quá trình kiểm tra đường dây
trên khơng tại các tỉnh Miền Tây Nam Bộ. ....................................................13
Hình 1.5: LineScout của Hydro-Québec lăn trên đường dây cao áp ............16
Hình 1.6: Lắp đặt robot trên đường dây trước khi tiến hành điều khiển di
chuyển ............................................................................................................17
Hình 1.7: Robot Expliner di chuyển trên đường dây .....................................18
Hình 1.8: Thử nghiệm ứng dụng Flycam bay kiểm tra đường dây tại Công ty
Truyền tải điện 4 ............................................................................................20
Hình 1.9: Thử nghiệm ứng dụng Flycam bay kiểm tra đường dây...............20
Hình 2.1: Mơ tả chức năng của hệ thống ......................................................22
Hình 2.2: Lưu đồ làm việc của hệ thống .......................................................22
Hình 2.3: Chức năng của cơng nghệ giao tiếp ZigBee trong cấu trúc mạng 25
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí các cảm biến và các bộ chuyển tiếp dữ liệu trên trụ .26
Hình 2.6: Cấu trúc mạng tuyến tính ..............................................................27
Hình 2.7: Cấu trúc mạng liên kết trực tiếp ....................................................30
Hình 2.8: Mơ hình hệ thống kết hợp giao tiếp trực tiếp và cơng nghệ di động
........................................................................................................................32
Hình 2.9: Giản đồ cấu trúc truyền dữ liệu trên đường dây truyền tải điện ...33
Hình 2.10: Mơ hình hệ thống đã được sửa đổi..............................................34
Hình 2.11: Sự ảnh hưởng của các cảm biến khác nhau ................................35

Hình 2.12: Mạng với nhiều nhóm giao tiếp khơng dây ................................37
Hình 2.13: Vùng khả thi của thời gian trễ tối đa cho 100 trụ........................49
Hình 2.14: Vùng khả thi thời gian trễ tối đa cho 1000 tháp trụ ....................50
Hình 2.15: Vùng khả thi của tổng năng lượng tiêu thụ cho 100 trụ .............51
Hình 2.16: Vùng khả thi tổng năng lượng tiêu thụ cho 1000 trụ ..................52
Hình 2.17: Vùng khả thi tổng năng lượng truyền tải cho 10 trụ ...................53

4


Hình 2.18: Vùng khả thi tổng năng lượng truyền cho 100 trụ ......................54
Hình 2.19: Vùng khả thi độ trễ cho 10 trụ ....................................................55
Hình 2.20: Vùng khả thi độ trễ cho 100 trụ ..................................................56
Hình 2.21a: Thời gian trễ tối đa đối với số nhóm sử dụng liên kết trực tiếp 59
Hình 2.21b: Thời gian trễ tối đa đối với số trụ .............................................60
Hình 2.22a: Tổng năng lượng tiêu thụ đối với thời gian trễ cực đại ............60
Hình 2.22b: Tổng năng lượng tiêu thụ đối với số trụ ...................................61
Hình 2.23a: Tổng cơng suất truyền dẫn đối với số cảm biến .......................62
Hình 2.23b: Tồng công suất truyền dẫn đối với số lượng cảm biến .............62
Hình 2.24a: Hiệu suất truyền tải chuẩn hóa của mỗi cảm biến ....................63
Hình 2.24b: Hiệu suất truyền tải chuẩn hóa đối với số lượng trụ .................63
Hình 2.25a: SINR liên quan với cảm biến ....................................................64
Hình 2.25b: SINR liên quan với số trụ .........................................................64
Hình 2.26a: Độ trễ giữa các cảm biến...........................................................65
Hình 2.26b: Độ trễ đối với số lượng trụ........................................................65
Hình 3.1: Mơi trường lập trình của phần mềm LabView .............................67
Hình 3.7: Phương thức truyền dữ liệu từ Server đến Client .........................68
Hình 3.8: Giao diện phần mềm Linx.............................................................70
Hình 3.9: Giao diện cấu hình và lựa chọn các thông số liên quan trước khi
kết nối giao tiếp giữa LABVIEW và Arduino thơng qua LINX....................71

Hình 3.10: Tổng quan phần cứng hệ thống thu thập dữ liệu ........................71
Hình 3.11: Bộ vi xử lý Arduino Mega 2560 .................................................72
Hình 3.12: Các chức danh nổi bật của bộ vi xử lý trong các ứng dụng IoT .73
Hình 3.13: Mạch GSM GPRS A6 .................................................................73
Hình 3.14: Mạch Truyền Nhận RS485 Khơng Dây Zigbee RF2659C .........74
Hình 3.15: Mạch Cảm Biến Góc Nghiêng Kép (Tilt Sensor) SW520D .......76
Hình 3.16: Phương thức đo độ nghiên của sứ cách điện..............................77
Hình 3.17: Module Cảm Biến Rung SW-420 ...............................................78
Hình 3.18: Cảm Biến Từ Trường Hall ..........................................................79
Hình 3.19: Cảm Biến Độ Ẩm, Nhiệt Độ Đất SHT10 ...................................80
Hình 3.20: Cảm biến đo điện trở đất PEEK ..................................................81
Hình 3.21: Cảm Biến Mưa ............................................................................82
5


Hình 3.22: Camera IP HIKVISION DS-2CD1201-I3 ..................................83
Hình 3.23: Cảm Biến Thân Nhiệt Chuyển Động PIR SR505 Mini .............85
Hình 4.2: Chương trình lập trình với ngơn ngữ trong mơi trường LABVIEW
........................................................................................................................88
Hình 4.3: Khai báo giao thức truyền thơng khơng dây .................................89
Hình 4.4: Phương thức giao tiếp theo cấu hình mạng ZigBee ......................89
Hình 4.5: Đọc giá trị cảm biến ......................................................................89
Hình 4.6: Khai báo các biến Variable Shared cho phép xuất dữ liệu lên
Internet ...........................................................................................................89
Hình 4.7: Các Variable Shared trên cấu hình máy tính Server (trái) và thiết
bị di động Client (phải) kết nối với các Variable Shared thơng qua địa chỉ IP
........................................................................................................................90
Hình 4.8: Khai báo phương thức mở một URL thông qua LABVIEW ........90
Hình 4.9: Giao diện trang khởi động của đường dây 220kV Cát Lái – Thủ
Đức .................................................................................................................91

Hình 4.10: Vị trí cột trên trên bản đồ đường dây Google Map .....................91
Hình 4.11: Giao diện giám sát chính của hệ thống tại máy chủ ...................92
Hình 4.12: Giao diện giám sát trên các thiết bị di động................................93
Hình 4.13: Giao diện giám sát trên các thiết bị di động................................93
Hình 4.14: Giá trị hiển thị trên giao diện Server ...........................................94
Hình 4.15: Giá trị hiển thị trên thiết bị di động IPAD (Client) .....................94
Hình 4.16: Dữ liệu hiển thị đồng thời trên cả 02 thiết bị Server và Client ...95

6


PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển, cuộc sống con
người ngày càng hiện đại hơn khi họ chế tạo ra càng nhiều các vật dụng thơng minh
và hữu ích hơn. Cùng với sự tiếp diễn của dòng chảy lịch sử đã trải qua các cuộc
cách mạng công nghiệp để phù hợp với sự đi lên của xã hội thì cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ tư (Industry 4.0) đã bước đầu khởi động. Nhắc tới Industry 4.0
chúng ta không thể không đề cập tới Internet of Things (IoT). Công nghệ Internet of
Things (IoT) nói chung và cơng nghệ cảm biến khơng dây (Wireless Sensor) nói
riêng IoT đang trở thành xu hướng công nghệ ảnh hưởng ngày càng lớn tới đời sống
của cả thế giới và có ứng dụng vơ cùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong tương
lai, trong đó có ngành điện. Nếu SCADA là hệ thống giám sát, điều khiển trợ giúp
cấp vận hành của một hệ thống thì IoT được áp dụng các cơng nghệ thơng tin và
truyền thông hiện đại vào việc điều khiển, kiểm tra, giám sát của phần đông bộ phận
người dùng hơn.
Mặc dù khái niệm IoT và công nghệ cảm biến không dây đã trở nên khá
quen thuộc và được ứng dụng khá nhiều trong các lĩnh vực của đời sống con người,
đặc biệt ở các nước phát triển có nền khoa học công nghệ tiên tiến. Tuy nhiên,
những công nghệ này chưa được áp dụng một cách rộng rãi ở nước ta, do những

điều kiện về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng. Song nó sẽ là một đích đến đầy
triển vọng cho các nhà nghiên cứu trong tương lai.
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và dân số Việt Nam, nhu cầu về điện
tiếp tục gia tăng, dẫn đến việc mở rộng các đường dây tải điện trên khơng ngày
càng tăng, trong đó một phần lớn đường dây truyền tải điện cần vượt qua các khu
vực có mơi trường tự nhiên tương đối xấu và địa hình phức tạp như sơng, núi, rừng
và thậm chí cả các khu vực ơ nhiểm do các cơng trình, nhà máy gây ra,.. vv Do
đường dây và trụ bị ảnh hưởng lâu dài với điều kiện môi trường trong thực địa, kết
hợp ảnh hưởng của việc vật liệu bị lão hóa, sấm sét, và sự ngã đổ của cây cối vi

7


phạm hành lang an tồn có thể làm hỏng hóc thiết bị điện trên đường dây, bao gồm
các dây dẫn bị hỏng, các bộ cách điện bị hư hỏng hoặc quá nhiệt, trụ nghiêng.
Hiện nay tại Việt Nam, việc kiểm tra đường dây truyền tải điện chủ yếu
được thực hiện bằng nhân lực. Tuy nhiên, cường độ lao động khá cao với cung đoạn
đường dây dài và địa hình phức tạp, mặc dù vậy hiệu quả đem lại chưa cao do cịn
phụ thuộc vào sự nhiệt tình cũng như kinh nghiệm cá nhân của người thực hiện
kiểm tra.
Do đó, đề tài được thực hiện với mong muốn cải thiện một phần điều kiện
công tác của công nhân quản lý vận hành đường dây, đồng thời nâng cao chất lượng
kiểm tra đường dây truyền tải điện để kịp thời phát hiện và đưa ra các giải pháp
ngăn ngừa sự cố, góp phần vận hành an toàn, nâng cao khả năng tải của đường dây
truyền tải điện 220kV – 500kV.
Mục đích nghiên cứu
Tìm ra các giải pháp để nâng cao khả năng vận hành của đường dây truyền
tải điện, góp phần giảm các sự cố trên đường dây, giảm tổn thất điện năng. Giảm
chi phí quản lý vận hành và giảm khối lượng công việc cho người lao động trong
lĩnh vực QLVH đường dây Truyền tải điện. Đảm bảo cung cấp điện liên tục để phục

vụ phát triển kinh tế, chính trị, xã hội. Ứng dụng và khai thác hiệu quả sự phát triển
của khoa học công nghệ trong lĩnh vực truyền tải điện.
Đối tượng nghiên cứu:
Khai thác tối ưu hiệu quả việc ứng dụng IOT trong lĩnh vực truyền tải điện
bằng cách sử dụng các loại cảm biến mới, các giao thức truyền thông trong truyền
tải dữ liệu phục vụ công tác quản lý, giám sát đường dây truyền tải điện cao áp.
Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài được thực hiện dựa trên nhu cầu thực tế trong quản lý vận hành
đường dây tại Công ty Truyền tải điện 4. Các nội dung nghiên cứu nhằm thực hiện
thay thế một số nhiệm vụ của người công nhân quản lý vận hành đường dây.
Việc thực hiện đề tài bao gồm xây dựng cơ sở lý thuyết, lắp đặt thiết bị thực
tế tại hiện trường đường dây, xây dựng giao diện giám sát từ xa và thu thập dữ liệu
8


trên các thiết bị di động. Các số liệu thu được bằng cách đưa vào thử nghiệm thực tế
tại đường dây truyền tải điện thuộc Công ty Truyền tải điện 4 quản lý.
Phương pháp nghiên cứu
Ứng dụng các camera chuyên dụng, cảm biến và phần mềm lập trình tự
động hóa LABVIEW để xây dựng các chương trình, giải thuật xử lý ảnh, phân tích
tín hiệu cảm biến, truyền dữ liệu nhằm tự động phân tích, phát hiện ra các sai khác,
các khiếm khuyết trên đường dây trong vận hành để kịp thời đưa ra các dự báo,
cảnh báo xử lý.

9


PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH
ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN TẠI VIỆT NAM VÀ

TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Hiện trạng và tình hình quản lý vận hành các đường dây truyền tải điện
220kV – 500kV tại Việt Nam
Đến tháng 12/2017, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT)
quản lý và vận hành tổng cộng 22.907,7 km đường dây (gồm 7.439,4 km ĐZ 500
kV và 15.468,3 km ĐZ 220 kV); 126 trạm biến áp (gồm 26 TBA 500 kV và 100
TBA 220 kV) với tổng dung lượng MBA là 69.749 MVA. Hệ thống Truyền tải điện
Quốc gia đã vươn tới hầu hết các tỉnh, thành phố trong cả nước và từng bước kết
nối với lưới truyền tải điện của các nước trong khu vực với công nghệ ngày càng
hiện đại như đường dây nhiều mạch, nhiều cấp điện áp, cáp ngầm cao áp 220kV,
trạm GIS 220kV, hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính, thiết bị định vị sự cố,
giám sát dầu online, hệ thống SCADA,…
Nhiệm vụ nặng nề là thế, song, hệ thống đường dây truyền tải điện lại đi
qua các địa bàn hết sức phức tạp về điều kiện thời tiết, khí hậu, hạn hán kéo dài,
mưa, bão, lũ khó lường, biến đổi khí hậu và ơ nhiễm mơi trường cũng đã gây khơng
ít khó khăn cho cơng tác quản lý vận hành hệ thống lưới điện. Bên cạnh đó việc xảy
ra sự cố khơng chỉ do thiên nhiên mà cịn do con người gây ra như trèo lên cột điện
gây vi phạm khoảng cách an toàn, trộm cắp thiết bị điện trên đường dây, trồng cây
vi phạm khoảng cách an toàn, điều khiển các phương tiện cơ giới,..Tất cả những yếu
tố do con người gây ra thường đem lại hậu quả rất lớn cho chính trị xã hội, sản xuất
kinh doanh và đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính mạng con người.
1.2. Những nhiệm vụ, công tác trong quản lý vận hành đường dây của người
công nhân quản lý vận hành đường dây tại Việt Nam:
Đặc điểm của đường dây truyền tải điện trên không tại Việt Nam là đi qua
nhiều tỉnh, thành phố. Địa hình tùy địa phương lại khác nhau gồm đồi núi cao, rừng
rậm, sông suối dày đặc. Các khoảng vượt tương đối dài nên việc kiểm tra gặp rất

10

nhiều khó khăn. Đặc biệt trong điều kiện đường dây đang mang điện mới có thể
kiểm tra được những số liệu phản ánh trong vận hành thực tế.

Hình 1.1: Cơng nhân đường dây Công ty Truyền tải điện 4 kiểm tra đường dây
220kV Bảo Lộc – Long Bình

11


Hình 1.2: Cơng nhân đường dây kiểm tra dây dẫn trên đường dây 220kV Phú Mỹ Nhà Bè

Hình 1.3: Cơng nhân kiểm tra trên đường dây 220kV Đắk Nông – Bình Long

12


Hình 1.4: Điều kiện làm việc thường gặp trong quá trình kiểm tra đường dây trên
khơng tại các tỉnh Miền Tây Nam Bộ.
Hiện nay với yêu cầu ngày càng cao trong việc nâng cao chất lượng điện
năng. Cường độ công việc lớn do khối lượng quản lý vận hành đường dây tương đối
lớn. Người công nhân phải thực hiện kiểm tra nhiều hạng mục đường dây, cụ thể
như:
- Kiểm tra điều kiện các vùng xung quanh đường dây: cây ở gần, tình trạng
hành lang tuyến, các thay đổi về cấu trúc đất, đá, sông, suối, nhà cửa...;
- Các điều kiện của cấu trúc cột: phần cột, phần móng và khu vực xung quanh;
- Tình trạng dây dẫn và cách điện, dây cáp quang và dây chống sét.
- Sự phát sáng các mối nối; hiện tượng phóng điện bất thường ở đường dây,
chuỗi cách điện; âm thanh bất thường của đường dây; ánh sáng trên các cột vượt và
các hiện tượng bất thường khác.
- Kiểm tra trước hoặc sau khi có mưa bão, thời tiết bất thường, trước các ngày

Lễ, tết.
- Kiểm tra ngay sau khi xảy ra sự cố kể cả sự cố thoáng qua. Kiểm tra phát
hiện điểm sự cố hoặc những nguyên nhân gây ra sự cố, có biện pháp xử lý những
trường hợp đơn giản.
13


- Đi dọc tuyến dây, đo điện trở tiếp địa của từng vị trí cột ghi vào phiếu kiểm
tra và đề xuất biện pháp xử lý các trường hợp không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
- Chặt các cành cây, cây, dọc 2 bên hành lang tuyến theo đúng quy trình;
- Giải phóng hành lang tuyến đường dây, tạt sườn.
- Tăng cường thêm đất vào chân móng cột;
- Đào mương, khơi rãnh thốt nước khơng để nước chảy xói vào chân móng,
xử lý lớp bê tơng bề mặt bị nứt.
- Kiểm tra để sửa chữa, bổ sung và siết lại thanh giằng, bu lông, êcu bulong và
các phụ kiện bị hư hỏng hoặc bị mất.
- Khắc phục dây dẫn bị đứt sợi, bị các vật khác vướng trên dây, các mối nối bị
rạn nứt hoặc phát nhiệt, kéo khung định vị và chống rung về vị trí bình thường;
- Khắc phục các xơ xước của dây dẫn, xử lý các mối nối không tốt, đo điện trở
tiếp xúc mối nối và tiếp xúc lèo;
- Nâng độ võng của các khoảng dây dẫn, cáp quang và dây chống sét khơng
bình thường;
- Khắc phục các xơ xước của dây cáp quang như bị đứt vỏ bọc, độ võng khơng
bình thường; các phụ kiện bị khuyết tật hoặc bị mất.
- Khắc phục các khe hở, mỏ phóng khơng bình thường của dây chống sét.
Khắc phục khiếm khuyết của dây chống sét và các phụ kiện.
- Thay sứ vỡ, nứt hoặc có hiện tượng phóng điện bề mặt; Vệ sinh sứ cách điện.
- Nối lại dây bị đứt, hạ từ 2 đến 4 khoảng dây về hai phía điểm bị đứt, dùng
phương tiện, dụng cụ để néo lại và nối;
Mặc dù với một khối lượng tương đối lớn nêu trên, người quản lý vận hành

đường dây còn phải kiêm nhiệm nhiều nhiệm vụ khác. Tuy nhiên người cơng nhân
kiểm tra đường dây cịn gặp nhiều khó khăn như phải di chuyển hàng chục, hàng
trăm kilomet đến điểm sự cố để khai thác các dữ liệu liên quan hoặc ngăn chặn các
phương tiện cơ giới có nguy cơ di chuyển vào hàng lang đường dây. Những hạn chế
14


này có thể làm cho việc ngăn chặn xảy ra sự cố và xử lý chậm trễ, gây ra sự cố lan
rộng hơn.
1.3. Một số cơng trình nghiên cứu trong quản lý vận hành đường dây truyền
tải điện trên thế giới:
Trong những năm gần đây, một loạt các đề án đã được đề xuất để thay thế
việc kiểm tra thủ cơng đường dây truyền tải điện, điển hình như các cơng trình
nghiên cứu bao gồm việc sử dụng các loại robot khác nhau để kiểm tra đường dây
truyền tải điện trên không như "LineScout" do tổ chức nghiên cứu Hydro-Québec
(Varennes, QC, Canada), "Expliner" phát triển bởi Viện Công nghệ Tokyo
(Tokyo, Nhật Bản), "TI" do Viện Nghiên cứu Điện lực phát triển (Palo Alto, CA,
USA) ... Các robot này có đặc tính an tồn cao và chi phí thấp, có thể được sử dụng
trong kiểm tra liên tục để chẩn đoán lỗi đường dây điện. Các thành phần đường dây
và các vật xung quanh có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng các cảm biến khác
nhau trong các nhiệm vụ khác nhau, cụ thể:
1.3.1. Robot LineScout:
Robot LineScout leo lên các đường điện đang mang điện để kiểm tra.
Robot có máy ảnh, một máy ghi hình hồng ngoại nhiệt, và cánh tay cho
phép nó vượt qua trở ngại trên đường dây

15


Hình 1.5: LineScout của Hydro-Québec lăn trên đường dây cao áp

Được phát triển tại Viện nghiên cứu Hydro-Quebec, LineScout giống như
là một con lăn được điều khiển từ xa kết hợp sử dụng các máy quay 360 độ có thể di
chuyển để kiểm tra đường dây điện.
Một máy ghi hình hồng ngoại nhiệt trên thiết bị giúp xác định các vấn đề về
nguồn điện và các bộ cảm biến kiểm tra điện trở của các mối nối. Nó cũng được
trang bị các tay thao tác có thể tháo các bộ phận vặn vít và thực hiện các sửa chữa
nhỏ trên đường dây.
Hoạt động với hai cần điều khiển từ xa, LineScout có thể điều khiển tránh
các chướng ngại vật trên đường như splices và phát ra các dấu hiệu cảnh báo, đồng
thời xác định các điểm rắc rối với GPS để các kỹ thuật viên kiểm tra.

16


Công ty BOT đã được sử dụng trên Hydro-Quebec và BC Hydro từ năm
2006 và đang được sử dụng để kiểm tra đường dây tại những nơi như Indian Arm,
British Columbia.

Hình 1.6: Lắp đặt robot trên đường dây trước khi tiến hành điều khiển di chuyển
1.3.2. Robot Expliner:
Expliner được thiết kế để di chuyển trên đường dây trực tiếp. Ở Nhật Bản,
nó có thể được cho phép làm việc trên đường dây đang mang điện với cấp điện áp
đạt đến 500kV, nhưng theo nguyên tắc che chắn cho phép nó hoạt động ở điện áp
cao hơn. Expliner thực hiện rất chi tiết kiểm tra tối đa bốn dây dẫn đồng thời bằng
cách đặt các đơn vị cảm biến xung quanh chúng, và thu được hình ảnh của tồn bộ
bề mặt của cáp, cho phép phủ sóng 360 độ. Bằng cách đi qua các kẹp treo của trụ,
Expliner không giới hạn chỉ hoạt động giữa các trụ, mà có thể tiếp tục nhiều nhịp,
tùy thuộc vào cấu hình của đường dây truyền tải. Ngồi ra, nó có thể thực hiện
chuyển động di chuyển qua lại giữa các trụ thể hiện trong hình 2 trong các đường
dây với độ nghiêng lên đến 30 độ. Những trở ngại chuyển động này được thực hiện

17


hồn tồn tự động, địi hỏi người vận hành chỉ cần kiểm soát tốc độ chuyển động
trong khi xem video từ xa lấy từ một số máy ảnh trên thiết bị. Khi Expliner nhận
dạng các khoảng không liền mạch trên cáp, nó di chuyển đến gần cáp, dừng lại tự
động, và vượt qua các kẹp treo.

Hình 1.7: Robot Expliner di chuyển trên đường dây
1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ trong quản lý vận
hành đường dây truyền tải điện tại Việt Nam:
Hiện nay Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc Gia (EVNNPT) đã đưa vào
vận hành thử nghiệm FLYCAM (máy bay điều khiển từ xa) để kiểm tra các khiếm
khuyết trên đường dây truyền tải điện, cụ thể là ứng dụng Flycam Phantom 4 do
hang DJI sản xuất. Thiết bị này có khả năng bay cao 3.000 m so với mực nước biển,
thời gian bay liên tục 20 phút (1 viên pin), phạm vi điều khiển trong vịng bán kính
5 km, có khả năng tự động quay trở về khi pin sắp hết, chất lượng ảnh đạt 4k pixels.
Với những tính năng trên, EVNNPT đã đề xuất và giao các đơn vị trực
thuộc dùng thiết bị FlyCam Phantom 4 để thử nghiệm bay kiểm tra một số vị trí
đường dây 500 kV và 220 kV. Trong q trình bay thử nghiệm, tổ cơng tác đã thực
hiện một số công việc trong công tác kiểm tra như sau:

18


- Quay, chụp tổng thể các khoảng cột 500 kV nằm trên đỉnh núi.
- Bay kiểm tra và chụp ảnh tổng thể, chi tiết một số phụ kiện của 1 cột. Chất
lượng ảnh đảm bảo yêu cầu để phân tích, đánh giá tình trạng kỹ thuật.
- Bay gần đường dây 500 kV đang mang điện để thử kiểm tra đánh giá mức độ

bị rung, lắc khi có nhiễu từ trường.
Thiết bị FlyCam nói chung và thiết bị Phantom 4 nói riêng thiết kế cho mục
đích chính là giải trí và truyền thơng. Nhưng qua đợt thử nghiệm thì thấy rằng trong
cơng tác quản lý đường dây vẫn có thể ứng dụng FlyCam vào một số tình huống cụ
thể như:
- Kiểm tra nhanh và tổng thể hành lang, móng, cột trong một phạm vi cụ thể.
- Kiểm tra các mối nối, mối vá và hiện tượng đứt tở trên đường dây.
- Mặc dù cịn một số hạn chế của FlyCam đó là:
- Rất dễ bị hỏng hóc do va đập vào chướng ngại vật.
- Việc điều khiển bay phụ thuộc vào cá nhân và cảm tính của người điều
khiển, khó xác định được khoảng cách an toàn của Flycam so với đường dây đang
mang điện bằng mắt thường khi nhìn lên đường dây hoặc nhìn vào Flycam (do thực
hiện các chế độ Zoom).
- Việc xác định các khiếm khuyết đòi hỏi người điều khiển Flycam phải vừa
điều khiển tốt mà còn phải có nhiều kinh nghiệm trong việc đánh giá, chẩn đốn,
phát hiện các khiếm khuyết.
- Việc đào tạo cơng nhân điều khiển Flycam mất nhiều chi phí và nhiều thủ tục
pháp lý để có thể tổ chức bay vì đây là các cơng trình trọng điểm quốc gia liên quan
đến an ninh năng lượng.
- Bị rung, lắc do nhiễu từ trường khi vào gần đường dây đang mang điện.

19