Ngày nay, hệ thống điện đang đối mặt với một sự chuyển đổi căn bản trên toàn thế giới với việc cung cấp điện khử cacbon để thay thế các tài sản cũ và kiểm soát tài nguyên thiên nhiên bằng thông tin mới và Công nghệ truyền thông (CNTT & TT). Công nghệ lưới điện thông minh là điều cần thiết để cung cấp dịch vụ tích hợp dễ dàng và đáng tin cậy cho người tiêu dùng. Hệ thống lưới điện thông minh là hệ thống mạng lưới điện tự cung tự cấp dựa trên công nghệ tự động hóa kỹ thuật số để giám sát , kiểm soát và phân tích trong chuỗi cung ứng. Hệ thống này có thể tìm ra giải pháp cho các vấn đề rất nhanh chóng trong một hệ thống hiện hữu có thể giảm thiểu lực lượng lao động và nó sẽ hướng tới nguồn điện bền vững, đáng tin cậy, an toàn và chất lượng cho tất cả người tiêu dùng.
Tổng quan về công nghệ lưới điện thông minh
Lưới điện thông minh có thể được định nghĩa là mạng điện thông minh kết hợp giữa mạng điện và công nghệ truyền thông kỹ thuật số thông minh. Lưới điện thông minh có khả năng cung cấp năng lượng điện từ nhiều nguồn được phân phối rộng rãi, như từ tuabin gió, hệ thống điện mặt trời , và thậm chí có thể là cả xe điện hybrid.
Tổng quan về công nghệ lưới điện thông minh
Các thành phần lưới thông minh
Để đạt được một lưới điện thông minh hiện đại hóa, một loạt các công nghệ cần được phát triển và phải được thực hiện. Các công nghệ này thường được nhóm lại thành các lĩnh vực công nghệ chính như được thảo luận dưới đây.
Thiết bị thông minh: Các thiết bị thông minh có khả năng quyết định thời điểm tiêu thụ năng lượng dựa trên sở thích đặt trước của khách hàng. Điều này có thể dẫn đến việc giảm tải cao điểm có thể ảnh hưởng đến chi phí phát điện. Ví dụ, các cảm biến thông minh, như cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong các trạm nhiệt để kiểm soát nhiệt độ lò hơi dựa trên các mức nhiệt độ được xác định trước.
Đồng hồ đo điện thông minh: Đồng hồ thông minh cung cấp giao tiếp hai chiều giữa nhà cung cấp điện và người tiêu dùng cuối cùng để tự động hóa việc thu thập dữ liệu thanh toán, phát hiện lỗi thiết bị và cử đội sửa chữa đến địa điểm chính xác nhanh hơn nhiều.
Các thành phần lưới thông minh
Trạm con thông minh: trạm biến áp được bao gồm giám sát và kiểm soát dữ liệu vận hành không quan trọng và quan trọng như trạng thái nguồn, hiệu suất hệ số công suất, cầu dao, an ninh, trạng thái máy biến áp, v.v. năng lượng. Các trạm biến áp thông minh cũng cần thiết cho việc phân chia đường đi của dòng điện thành nhiều hướng. Các trạm biến áp yêu cầu thiết bị lớn và rất đắt tiền để hoạt động, bao gồm máy biến áp, công tắc, tủ tụ điện, cầu dao, rơ le bảo vệ mạng và một số thiết bị khác.
Trạm con thông minh
Cáp siêu dẫn: Chúng được sử dụng để cung cấp khả năng truyền tải điện khoảng cách xa và các công cụ phân tích và giám sát tự động có khả năng tự phát hiện lỗi hoặc thậm chí dự đoán cáp và sự cố dựa trên dữ liệu thời tiết thời gian thực và lịch sử mất điện.
Cáp siêu dẫn
Truyền thông tích hợp: Chìa khóa của công nghệ lưới điện thông minh là liên lạc tích hợp. Nó phải đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu thời gian thực của hệ thống. Tùy thuộc vào nhu cầu, Nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng trong giao tiếp lưới điện thông minh như Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) , không dây, di động, SCADA (Kiểm soát Giám sát và Thu thập Dữ liệu) và BPL. Những Cân nhắc Chính cho Giao tiếp Tích hợp.
giảm bớt
Những Cân nhắc Chính về Truyền thông Tích hợp
- Dễ dàng triển khai
- Độ trễ
- Tiêu chuẩn
- Khả năng mang dữ liệu
- Đảm bảo
- Khả năng phủ sóng của mạng
Những Cân nhắc Chính về Truyền thông Tích hợp
Đơn vị đo lường Phasor (PMU): Điều này được sử dụng để đo các sóng điện trên lưới điện sử dụng một nguồn thời gian chung để đồng bộ hóa. Bộ đồng bộ hóa thời gian cho phép đồng bộ hóa các phép đo thời gian thực của nhiều điểm đo từ xa trên lưới.
Lợi ích của Smart Grid
- Tích hợp các công nghệ biệt lập: lưới điện thông minh cho phép quản lý năng lượng tốt hơn
- Quản lý bảo vệ mạng điện trong tình huống khẩn cấp
- Nhu cầu tốt hơn, cung / cầu đáp ứng
- Chất lượng điện tốt hơn
- Giảm lượng khí thải carbon
- Tăng nhu cầu về năng lượng: Yêu cầu các giải pháp phức tạp và quan trọng hơn với việc quản lý năng lượng tốt hơn
- Tích hợp năng lượng tái tạo
Nhược điểm của Smart Grid
Các vấn đề về quyền riêng tư
Mối quan tâm lớn nhất là An ninh trong hệ thống lưới điện thông minh. Hệ thống lưới điện sử dụng một số công tơ thông minh, được tự động hóa và cung cấp thông tin liên lạc giữa nhà cung cấp điện và khách hàng. Ở đây, một số loại đồng hồ thông minh có thể dễ dàng bị tấn công và chúng có thể kiểm soát nguồn điện của một tòa nhà hoặc toàn bộ khu vực lân cận.
Biến động lưới
Mạng lưới Smart Grid có nhiều thông minh ở các cạnh của nó, ở điểm đầu vào và ở điểm đo của người dùng cuối. Nhưng lưới điện không đủ thông minh ở giữa, chi phối các chức năng chuyển mạch. Sự thiếu phát triển tích hợp này làm cho lưới điện trở thành một mạng lưới dễ bay hơi. Các nguồn lực kỹ thuật đã được đổ vào sản xuất điện và tiêu thụ năng lượng tiêu dùng, vốn là các cạnh của mạng lưới. Tuy nhiên, nếu quá nhiều nút được thêm vào mạng trước khi phát triển trí thông minh phần mềm để điều khiển nó, các điều kiện sẽ dẫn đến lưới thông minh dễ bay hơi.
Các ứng dụng của Smart Grid
Lưới điện thông minh đóng vai trò quan trọng trong các công nghệ thông minh hiện đại. Sau đây là những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ lưới điện thông minh.
| Các ứng dụng và dịch vụ trong tương lai | Thị trường thời gian thực |
| Kinh doanh và chăm sóc khách hàng | Luồng dữ liệu ứng dụng đến / từ hệ thống quản lý năng lượng của người dùng cuối |
| Sạc thông minh PHEV và V2G | Luồng dữ liệu ứng dụng cho PHEV |
| Tạo và lưu trữ phân tán | Giám sát tài sản phân phối |
| Tối ưu hóa lưới
| Lưới điện tự phục hồi: bảo vệ sự cố, quản lý mất điện, điều khiển động điện áp, tích hợp dữ liệu thời tiết, điều khiển tụ điện tập trung, tự động hóa phân phối và trạm biến áp, cảm biến tiên tiến, cấu hình lại bộ nạp tự động. |
| Đáp ứng nhu cầu | Bảo trì nhu cầu nâng cao và đáp ứng nhu cầu, dự báo tải và chuyển dịch. |
| AMI (Cơ sở hạ tầng đo sáng nâng cao) | Cung cấp khả năng đọc đồng hồ từ xa, phát hiện trộm cắp, trả trước cho khách hàng, quản lý lực lượng lao động di động |
Yêu cầu phần mềm
Trình biên dịch Keil, Ngôn ngữ: Embedded C hoặc Assembly
yêu cầu phần cứng
Bộ vi điều khiển được lập trình trước (AT89C51 / S52), Đồng hồ đo năng lượng, Max232, Điện trở, Mô-đun GSM , LCD (16 × 2), LED, Dao động tinh thể , Tụ điện, Điốt, Máy biến áp, Bộ điều chỉnh và Tải.
Đọc đồng hồ đo năng lượng điện dựa trên IOT qua Internet
Mục tiêu chính của dự án này là phát triển một IOT (internet vạn vật) chỉ số đo năng lượng dựa trên hiển thị cho các đơn vị tiêu thụ và chi phí tiêu thụ, qua internet ở định dạng biểu đồ và đồng hồ đo. Trong dự án này, chúng tôi đã sử dụng một đồng hồ đo năng lượng kỹ thuật số có tín hiệu LED nhấp nháy được giao tiếp với vi điều khiển thuộc họ 8051 thông qua một LDR. Trên 1 đơn vị, Đèn LED nhấp nháy sẽ nhấp nháy 3200 lần. Cảm biến LDR đưa ra một ngắt cho bộ vi điều khiển được lập trình, tại mỗi thời điểm đèn LED của đồng hồ nhấp nháy.
Sơ đồ khối của Đồng hồ đo năng lượng thông minh Đồng hồ đo năng lượng dựa trên IoT
Bộ vi điều khiển nhận kết quả đọc này và hiển thị nó trên một màn hình LCD được giao tiếp hợp lệ với bộ vi điều khiển. Bài đọc này của đồng hồ đo năng lượng cũng được gửi đến một GSM modem được cung cấp bởi vi điều khiển thông qua IC dịch chuyển mức và liên kết RS232. Một SIM được sử dụng trong modem được kích hoạt internet sẽ truyền dữ liệu trực tiếp đến một trang web chuyên dụng để hiển thị hoặc tới điện thoại di động của khách hàng, ở bất kỳ đâu trên thế giới ở định dạng đồ họa đa cấp
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về công nghệ lưới điện thông minh. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến khái niệm này hoặc để triển khai bất kỳ dự án điện , hãy đóng góp ý kiến quý báu của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Lợi ích của việc sử dụng công nghệ lưới điện thông minh là gì ?
