Thứ sáu, 2/6/2023 | 14:45 GMT+7

Hệ thống cảnh báo an toàn lưới điện truyền tải

Phát hiện sớm các sự cố trên lưới điện truyền tải là một vấn đề đang rất được quan tâm hiện nay. Một trong các sự cố thường gặp nhất là vi phạm khoảng cách an toàn trong hành lang an toàn lưới điện cao áp. Việc này không chỉ gây nguy hiểm đến tài sản, tính mạng của người dân mà còn gây khó khăn cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng, vận hành đường dây. Hệ thống được đề xuất là xây dựng hệ thống phát hiện được các vi phạm khi vượt qua khoảng cách an toàn so với đường dây cao thế. Hệ thống sẽ phát cảnh báo tại vị trí vi phạm cho đối tượng vi phạm biết và đồng thời gửi tín hiệu sự cố vi phạm về cho trung tâm quản lý để có hướng giải quyết kịp thời. Đồng thời, hệ thống sẽ có camera giám sát để tăng độ tin cậy cho tín hiệu cảnh báo gửi về trung tâm quản lý. Khi đó trung tâm quản lý sẽ biết được tọa độ vi phạm qua vị trí google map có trên website quản lý. Kết quả thực nghiệm đã kiểm chứng cho thấy giải pháp đề xuất là khả thi và có khả năng thử nghiệm thực tế.

1 GIỚI THIỆU

Thực trạng vi phạm hành lang an toàn lưới điện cao áp không chỉ gây nguy hiểm đến tài sản, tính mạng của người dân mà còn gây khó khăn cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng, vận hành đường dây. Vì vậy, việc bảo vệ hành lang an toàn lưới điện truyền tải luôn là mục tiêu trọng tâm hàng đầu của ngành Điện. Tuy nhiên, trên thực tế vẫn xảy ra một số hành vi vi phạm hành lang an toàn lưới điện truyền tải đã dẫn đến sự cố, tai nạn điện làm mất điện, chết người, ảnh hưởng đến đời sống của người dân, hoạt động sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp và ngành Điện phải mất nhiều thời gian, công sức để khắc phục. Tình trạng này tiếp tục gióng lên hồi chuông báo động trong công tác quản lý an toàn công trình lưới điện cao áp hiện nay. Thật vậy, hệ thống camera giám sát đường dây truyền tải điện tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) đã được thử nghiệm [1]. Hệ thống AI cảnh báo tự động được lắp đặt tích hợp trên các camera có sẵn để xử lý những video thu được trong quá trình giám sát và gửi tin nhắn kèm hình ảnh về điện thoại thông minh.

Phát hiện, cảnh báo sớm và xử lý kịp thời vi phạm khoảng cách an toàn trong truyền tải điện không chỉ rất được quan tâm ở Việt Nam mà các quốc gia khác trên thế giới cũng áp dụng nhiều công nghệ, giải pháp để xử lý vấn đề này. Điển hình như Jinglong Xie [2] và các cộng sự đã xây dựng một hệ thống cảnh báo sớm vi phạm bằng cách kết hợp giữa camera và hàng rào điện tử sau đó sử dụng hệ thống Ultra Wide Band (UWB) để định vị vật thể, sau đó sử dụng Machine Learning (ML) thông qua Support Vector Machine (SVM) để xác định vi phạm khoảng cách và đưa ra cảnh báo kịp thời.

2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống cảnh báo vi phạm khoảng cách an toàn trên lưới điện truyền tải.

Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống sử dụng laser và các cảm biến để phát hiện vật thể vi phạm khoảng cách an toàn với đường dây truyền tải điện.

Cảnh báo tại chổ cho người vi phạm biết mình đang vi phạm khoảng cách an toàn.

Gửi thông báo về trung tâm quản lý qua website giám sát.

Thu thập dữ liệu thời tiết tại địa điểm đặt hệ thống.

3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Hệ thống cảnh báo vi phạm khoảng cách an toàn trong truyền tải điện bao gồm 3 phần:

- Phần phát hiện vi phạm và thông báo vi phạm tại chổ.

- Phần gửi và nhận dữ liệu về trung tâm quản lý các đường dây truyền tải điện.

- Phần thu thập dữ liệu thời tiết.

3.1 Phát hiện vi phạm và thông báo tại chổ

Hệ thống phát hiện vi phạm bằng cách sử dụng một bộ phát tia laser và một bộ cảm biến thu tia laser để tạo nên một hàng rào điện tử phát hiện vi phạm khoảng cách an toàn. Sau khi phát hiện đối tượng vi phạm, hệ thống sẽ phát ra âm thanh cảnh báo là “Cảnh báo bạn đã vi phạm khoảng cách an toàn với đường dây cao thế, đề nghị bạn giữ khoảng cách an toàn” và đồng thời một đèn báo hiệu sẽ sáng lên để tăng thêm sự chú ý cho đối tượng vi phạm.

Tia laser sẽ được bắn từ vị trí trụ điện này đến trụ điện khác tạo ra một hàng rào điện tử. Khi có vật thể có chiều cao vi phạm khoảng cách an toàn, tia laser sẽ bị che khuất; hệ thống sẽ phát ra cảnh báo cho vật thể vi phạm và đồng thời gửi tín hiệu về trung tâm kiểm soát. Để tăng thêm độ tin cậy cho báo động thì tại vị trí lắp đặt hệ thống được trang bị thêm camera quan sát để người quản lý có thể quan sát khu vực khi có báo động vi phạm.

3.2 Gửi và nhận tín hiệu về trung tâm quản lý

Sau khi hệ thống phát hiện được vi phạm nó sẽ gửi tín hiệu về trung tâm quản lý thông qua 2 hình thức:

+ Sóng LoRa (Long Range Radio).

Sóng LoRa với khả năng truyền tín hiệu đi xa trong bán kính 3km. Các trạm giám sát có thể gửi nhận tín hiệu lẫn nhau giữa các trạm nằm trong phạm vi thu, phát sóng LoRa, vì thế tín hiệu có thể truyền đi xa hơn nhờ vào việc phát sóng theo một chuỗi các trạm như hình (3.2b). Khi truyền dữ liệu qua sóng LoRa tại trung tâm quản lý cần một thiết bị nhận và phân tích dữ liệu LoRa và hiển thị để người quản lý có thể xem được thông tin về vi phạm.

+ Mạng internet.

Ngay sau khi có tín hiệu vi phạm khoảng cách thì hệ thống sẽ gửi dữ liệu lên website thông qua mạng internet. Người quản lý chỉ cần truy cập lên website để quản lý các trạm truyền tải điện.

3.3 Thu thập dữ liệu thời tiết

Hệ thống được tích hợp các cảm biến để thu thập dữ liệu thời tiết và gửi về trung tâm quản lý.

Cảm biến được sử dụng trong hệ thống là cảm biến mưa và một tấm pin năng lượng mặt trời. Cảm biến mưa có vai trò là phát hiện thời tiết khi mưa, pin năng lượng mặt trời dùng để đo cường độ ánh sáng giúp hệ thống biết được cường độ nắng hiện tại.

Khi thời tiết thay đổi các biểu tượng trên wesite sẽ thay đổi để người quản lý có thể theo dõi được thời tiết tại vị trí đặt trạm giám sát (Hình 3.3a).

4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Từ kết quả nghiên cứu hệ thống cảnh báo an toàn truyền tải điện cho thấy hệ thống hoạt động hiệu quả với độ chính xác và tin cậy cao, phù hợp cho việc lắp đặt tại các đường dây truyền tải điện cao thế tại các vị trí có đông lưu lượng phương tiện qua lại, lắp đặt tại các con sông, kênh, rạch nơi có đường dây cao thế đi qua để cảnh báo cho các phương tiện giao thông đường thủy. Hệ thống với giao diện website dễ dàng sử dụng cho người quản lý đường dây truyền tải. Ngoài việc sử dụng cho cảnh báo nguy hiểm trong truyền tải điện thì hệ thống còn có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác như dùng làm hàng rào điện tử, ứng dụng vào hệ thống an ninh, chống trộm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] “Ứng dụng AI cảnh báo tự động vi phạm hành lang an toàn lưới điện cao áp”. “Tạp chí Công Thương”.

[2] Jinglong Xie, “An IoT Assisted Early Warning System for Smart Grid”. Phys.: Conf. Ser. 2218 012027.

[3] Cồ Như Văn, “Ước lượng cự ly truyền dẫn trong mạng LoRa hai chặng dưới ảnh hưởng của nhiễu giữa các thiết bị đầu cuối”. Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số 3 (04/2021), 264-276.

[4] Chunjuan, Junjie, & Jian. (2010). “A design of alarm system for substation perimeter based on laser fence and wireless communication”. 2010 International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010).

[5] M.F.M. Firdhous Dept, “IoT-enhanced Smart Laser Fence for Reducing Human Elephant Conflicts”. of Information Technology University of Moratuwa, Moratuwa 10400.

[6] Jaafar, A., Kassim, M., Haroswati, C. K., & Yahya, C. K. (2016). “Dynamic home automation security (DyHAS) alert system with laser interfaces on webpages and windows mobile using rasberry PI”. 2016 7th IEEE Control and System Graduate Research Colloquium (ICSGRC)./.