Tại Kỳ 1, bài viết tập trung vào các công cụ giúp NSMO nhận diện sớm rủi ro và giữ ổn định điện áp đã được giới thiệu, từ đánh giá an ninh động (DSA) đến giám sát và tối ưu công suất phản kháng. Tuy nhiên, nhìn trước rủi ro mới chỉ là một nửa của bài toán vận hành. Nửa còn lại là khả năng tác động lên hệ thống trong thời gian thực để giữ cân bằng, và khi sự cố vẫn xảy ra, cô lập nhanh phần tử hư hỏng trước khi ảnh hưởng kịp lan rộng. Kỳ 2 sẽ giới thiệu hai lớp năng lực đó của NSMO gồm: các hệ thống điều khiển và hỗ trợ ra quyết định giúp điều chỉnh công suất, tần số và các điểm nghẽn theo thời gian thực; các lớp phòng thủ của lưới điện truyền tải bảo đảm mọi sự cố, nếu xảy ra, đều được khống chế trong phạm vi nhỏ nhất có thể.
Trước thực trạng phát triển bùng nổ các nguồn điện năng lượng tái tạo (NLTT) gió, mặt trời trong thời gian ngắn, hệ thống lưới điện hiện hữu từ cấp 110-500kV chưa đủ khả năng để giải tỏa hết công suất, xuất hiện các điểm có nguy cơ nghẽn mạch gây ảnh hưởng tới an toàn, ổn định, tin cậy hệ thống điện. Với hàng trăm nhà máy điện, NLTT trang trại, việc điều độ truyền thống (điện thoại/thông tin đến trưởng ca) là không khả thi và bắt buộc cần có giải pháp điều khiển tự động các nhà máy điện, đảm bảo vận hành ổn định, tin cậy hệ thống điện và đảm bảo công bằng, minh bạch cho các nhà máy điện tham gia.
Để đáp ứng yêu cầu vận hành ngày càng phức tạp, đội ngũ kỹ sư NSMO đã nghiên cứu, làm chủ các thuật toán như trần công suất, nhà máy đại diện, giúp hệ thống AGC đồng thời xử lý nhiều điểm nghẽn trên lưới điện truyền tải. Thay vì điều chỉnh riêng lẻ từng khu vực, AGC có thể phối hợp điều khiển nhiều nhà máy điện, vừa bảo đảm giới hạn truyền tải, vừa tối ưu huy động các nguồn điện, đặc biệt là năng lượng tái tạo.
Điều độ viên tại các điều độ miền của NSMO trên cả nước
Công cụ cũng được phát triển để xử lý nhiều tình huống phức tạp trong thực tế vận hành, từ lưới điện mạch vòng, hình tia, nghẽn mạch nối tiếp tại nhiều cấp điện áp đến phối hợp giữa nguồn năng lượng tái tạo và nguồn điện truyền thống. AGC còn hỗ trợ giám sát nghẽn mạch gắn với ổn định tần số, điều khiển tần số khi hệ thống thừa nguồn và thích ứng với những biến động liên tục của bức xạ mặt trời, tốc độ gió cũng như chất lượng dữ liệu SCADA.
Được thiết kế theo nhu cầu thực tế của điều độ viên, công cụ có giao diện trực quan, khả năng tùy biến và mở rộng cao, đồng thời đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy và bảo mật. Qua đó, AGC trở thành một trong những công cụ quan trọng hỗ trợ NSMO xử lý linh hoạt cả tình huống vận hành theo kế hoạch và các biến động đột xuất, góp phần giữ hệ thống điện quốc gia an toàn, ổn định.
Ông Nguyễn Quốc Trung - Phó Tổng giám đốc NSMO chia sẻ, nếu điện áp có thể ví như huyết áp của cơ thể, thì tần số chính là nhịp tim của hệ thống điện. Chỉ cần mất cân bằng giữa công suất phát và phụ tải, tần số sẽ thay đổi ngay lập tức. Sau khi các tổ máy tham gia điều tần sơ cấp phản ứng tức thời thông qua hệ thống điều tốc, Hệ thống điều khiển phát điện tự động (Automatic Generation Control - AGC) tiếp tục thực hiện điều tần thứ cấp bằng cách tự động gửi tín hiệu đặt công suất (setpoint) đến các tổ máy, từng bước đưa tần số trở về giá trị danh định và khôi phục lượng dự phòng điều tần của hệ thống.
Như vậy, trên nền tảng AGC, NSMO không chỉ khai thác các chức năng điều tần truyền thống mà còn chủ động phát triển các ứng dụng hỗ trợ vận hành lưới điện trong điều kiện tỷ trọng nguồn năng lượng tái tạo ngày càng cao. Hệ thống liên tục giám sát mức mang tải của các đường dây truyền tải trọng yếu, đồng thời sử dụng công suất dự báo được lựa chọn của các nhà máy để tính toán tỷ lệ phân bổ công suất điều khiển. Cách tiếp cận này giúp bảo đảm việc huy động và điều chỉnh công suất giữa các nhà máy tham gia được thực hiện minh bạch, công bằng và phù hợp với trạng thái vận hành thực tế của hệ thống.
AGC giúp hệ thống điện hấp thụ được tối đa công suất phát của các nguồn năng lượng tái tạo trong điều kiện kỹ thuật cho phép. Ảnh minh họa
Công cụ ứng dụng sáng tạo AGC đã mang lại hiệu quả to lớn trong công tác điều độ, vận hành hệ thống điện, giúp hệ thống điện hấp thụ được tối đa công suất phát của các nguồn NLTT trong điều kiện kỹ thuật cho phép, tiết kiệm được cho Điều độ Quốc gia khoản tiền lớn chi phí thuê chuyên gia xây dựng công cụ. Ngoài ra, công trình còn mang lại những lợi ích khác không lượng hóa được cụ thể như giảm được công sức của Điều độ viên trong ca trực và kĩ sư phương thức bộ phận EMS trong việc báo cáo, phân tích giải trình các thắc mắc của các đơn vị, và quan trọng nhất là đã đảm bảo được tối đa tính công bằng, minh bạch trong việc điều khiển các nguồn NLTT. Đây là giải pháp mới, xử lý được các vấn đề phức tạp, gần như chưa được áp dụng hoặc mới chỉ được áp dụng ở mức đơn giản tại các nước trên thế giới. Do vậy, giải pháp có tính thực tiễn cao, không chỉ ở Việt Nam mà còn có thể mở rộng ra thế giới, đặc biệt với các quốc gia chuyển dịch sang NLTT trong tương lai tương tự Việt Nam.
NSMO đoạt giải Ba Giải thưởng Sáng tạo Khoa học - Công nghệ Việt Nam (VIFOTEC) 2023
Những kết quả nghiên cứu này đã được ghi nhận bằng giải Ba Giải thưởng Sáng tạo Khoa học - Công nghệ Việt Nam (VIFOTEC) với công trình "Nghiên cứu xây dựng công cụ hỗ trợ hệ thống tự động điều khiển phát điện (Automatic Generation Control - AGC) nhằm giám sát lưới điện nội vùng và liên vùng trên hệ thống điện Việt Nam khi có sự thâm nhập tỷ trọng cao các nguồn năng lượng tái tạo". Đây không chỉ là sự ghi nhận đối với một giải pháp kỹ thuật cụ thể mà còn khẳng định năng lực nghiên cứu, phát triển và làm chủ các công nghệ điều độ thời gian thực của đội ngũ kỹ sư NSMO.
Tuy nhiên, không phải mọi bài toán vận hành đều có thể được giải quyết hoàn toàn bằng các thuật toán điều khiển tự động. Trong nhiều tình huống, đặc biệt khi hệ thống xuất hiện sự cố hoặc phải vận hành với các phương thức đặc biệt, điều độ viên vẫn cần đánh giá nhiều kịch bản khác nhau để lựa chọn phương án xử lý tối ưu. Chính vì vậy, bên cạnh các hệ thống điều khiển tự động như AGC, NSMO còn phát triển các công cụ hỗ trợ phân tích và ra quyết định phục vụ điều độ thời gian thực.
Một trong những bài toán thường gặp là đánh giá ảnh hưởng của các nguồn điện và khu vực phụ tải đối với tình trạng đầy tải của các đường dây và máy biến áp truyền tải. Trong thực tế, một phần tử mang tải cao thường là kết quả của sự tương tác đồng thời giữa nhiều nguồn điện, nhiều khu vực phụ tải và cấu hình vận hành của toàn hệ thống, thay vì chỉ do một nguyên nhân riêng lẻ.
Để hỗ trợ điều độ viên đưa ra quyết định trong những tình huống lưới điện vận hành ở mức tải cao, NSMO đã xây dựng các công cụ phân tích độ nhạy của nguồn điện và phụ tải đối với trạng thái mang tải của các phần tử trên lưới. Công cụ cho phép lượng hóa mức độ ảnh hưởng của từng nguồn điện, từng khu vực phụ tải đến các đường dây hoặc máy biến áp, qua đó xác định những yếu tố tác động lớn nhất đến khu vực có nguy cơ quá tải.
NSMO đã phát triển các công cụ hỗ trợ phân tích và ra quyết định phục vụ điều độ thời gian thực
Trên cơ sở kết quả phân tích, điều độ viên có thể nhanh chóng lựa chọn phương án điều chỉnh nguồn hoặc phụ tải phù hợp, vừa giảm tải cho các phần tử đang chịu áp lực lớn, vừa hạn chế tác động đến vận hành chung của hệ thống.
Không chỉ hỗ trợ trong chế độ vận hành bình thường, công cụ còn cho phép đánh giá các kịch bản sự cố đối với đường dây, máy biến áp hoặc nguồn điện. Khi xác định một phần tử có nguy cơ đầy tải hoặc quá tải sau sự cố, chương trình có thể đề xuất phương án điều chỉnh nguồn điện và phụ tải, hỗ trợ điều độ viên chủ động đưa hệ thống về trạng thái vận hành an toàn.
Tuy nhiên, dù năng lực phân tích, điều khiển và tối ưu hóa ngày càng được hoàn thiện, hệ thống điện vẫn có thể đối mặt với những sự cố khó dự báo hoàn toàn, như ngắn mạch đường dây, hư hỏng thiết bị hay các tác động bất thường từ môi trường bên ngoài. Khi sự cố thực sự xảy ra, yêu cầu đặt ra chuyển từ chủ động phòng ngừa sang phản ứng nhanh và chính xác.
Lúc này, nhiệm vụ quan trọng nhất là nhanh chóng phát hiện, cô lập đúng phần tử sự cố, ngăn ảnh hưởng lan truyền sang các khu vực khác. Đây chính là vai trò của hệ thống rơ le bảo vệ – một trong những lớp phòng thủ quan trọng của lưới điện truyền tải.
Đối với hệ thống điện hiện đại, rơ le bảo vệ không chỉ phải tác động nhanh mà còn phải chính xác và có tính chọn lọc cao. Khi xảy ra sự cố trên một đường dây hoặc thiết bị, hệ thống bảo vệ phải cô lập đúng phần tử gặp sự cố, trong khi các phần tử còn lại tiếp tục duy trì vận hành bình thường. Bởi một tác động sai hoặc thiếu chọn lọc có thể khiến thêm phần tử bị tách khỏi hệ thống, làm gia tăng nguy cơ mất ổn định và thậm chí dẫn tới gián đoạn cung cấp điện trên diện rộng.
Yêu cầu này ngày càng trở nên thách thức khi hệ thống điện Việt Nam liên tục mở rộng về quy mô, cấu trúc lưới điện thay đổi thường xuyên và các hành lang truyền tải 500kV ngày càng vận hành với mức tải cao hơn. Để bảo đảm độ tin cậy của hệ thống bảo vệ, NSMO đã xây dựng và đưa vào vận hành Hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu rơ le bảo vệ (RLBV) trên phạm vi toàn hệ thống truyền tải. Hiện nay, hệ thống giúp quản lý dữ liệu của hơn 60 trạm biến áp và nhà máy điện cấp điện áp 500kV cùng trên 2.600 thiết bị bảo vệ và hơn 5.500 phiếu chỉnh định.
Hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu rơ le bảo vệ đã mang lại hiệu quả rõ nét trong quản lý vận hành hệ thống lưới điện.
"Điều quan trọng không nằm ở quy mô dữ liệu mà ở khả năng chuẩn hóa, liên kết và khai thác dữ liệu phục vụ công tác vận hành. Các thông tin về thiết bị bảo vệ, sơ đồ kết nối, lịch sử chỉnh định và hồ sơ kỹ thuật được quản lý tập trung trên cùng một nền tảng, giúp nâng cao khả năng kiểm soát thay đổi, tra cứu thông tin và hỗ trợ phân tích khi xảy ra sự cố", ông Nguyễn Quốc Trung nhấn mạnh.
Song song với việc hoàn thiện nền tảng cơ sở dữ liệu, NSMO cũng phát triển các công cụ hỗ trợ tính toán và rà soát chỉnh định bảo vệ trên mô hình hệ thống điện. Đây là một trong những công việc có độ phức tạp cao bởi các trị số chỉnh định phải bảo đảm rơ le hoạt động chính xác trong nhiều chế độ vận hành khác nhau, bao gồm cả các trạng thái sự cố và các trường hợp N-1 thường gặp trên hệ thống điện.
Phối hợp bảo vệ khoảng cách đường dây song song chung cột truyền tải cao
Khó khăn càng lớn hơn khi lưới điện hiện nay sử dụng đồng thời nhiều chủng loại rơ le bảo vệ từ các nhà sản xuất khác nhau như SEL, Siemens, ABB, GE, Toshiba, MiCOM hay NARI. Sự khác biệt giữa các dòng thiết bị không chỉ nằm ở định dạng thông số cài đặt, mà bắt nguồn từ chính nguyên lý làm việc của các chức năng yêu cầu cao về tính chọn lọc (bảo vệ khoảng cách, bảo vệ quá dòng điện) với những logic như xác định dạng sự cố, hướng sự cố, điện trở sự cố, vị trí và tổng trở sự cố. Có hãng ước lượng trực tiếp thành phần điện trở sự cố bằng phép chiếu dòng sự cố, có hãng đo toạ độ tổng trở với một hệ số bù thứ tự không phức duy nhất, có hãng phân tách riêng hai hệ số bù cho thành phần điện trở và điện kháng, và có hãng khai báo ngưỡng theo tổng trở mạch vòng. Hệ quả là cùng một sự cố hoặc một hiện tượng bất tường trên hệ thống điện, mỗi phương thức có thể tính toán ra các giá trị biểu kiến rất khác nhau; việc so sánh hay sao chép trị số chỉnh định giữa các chủng loại rơ le - kể cả giữa hai đầu của cùng một đường dây - sẽ dẫn đến sai lệch lớn. Đối với các đường dây 500kV song song chung cột truyền tải công suất cao, thách thức còn khó khăn hơn khi cần phải tính toán đến ảnh hưởng của hỗ cảm, dòng công suất truyền tải và thời gian chết của chức năng tự đóng lại.
Đại diện NSMO trình bày các phân tích chuyên sâu về rơ le bảo vệ tại Hội nghị Western Protective Relay Conference 2025
Các công cụ do NSMO phát triển cho phép mô phỏng hàng loạt vị trí sự cố, nhiều dạng ngắn mạch và nhiều phương thức vận hành khác nhau trên mô hình hệ thống điện, từ đó cho phép tối ưu các giá trị chỉnh định. Việc tự động hóa công tác tính toán cũng được áp dụng cho công tác rà soát rơ le bảo vệ, cho phép mở rộng phạm vi rà soát, tăng cường độ chính xác của công tác và giảm đáng kể thời gian rà soát, kiểm tra các giá trị bảo vệ. Các vấn đề khác như ảnh hưởng của nguồn NLTT, tụ bù dọc… cũng được NSMO nghiên cứu, kiểm tra kỹ lưỡng nhằm đảm bảo độ tin cậy tối đa của hệ thống rơ le bảo vệ. Nhiều nội dung giải pháp tổng thể đã được NSMO trình bày trong khuôn khổ Hội nghị Western Protective Relay Conference 2025 tại Mỹ.
Điển hình, trong giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2026, trên các đường dây liên kết Bắc - Trung đã ghi nhận tổng cộng 11 sự cố. Mặc dù đối mặt với tần suất sự cố cao, hệ thống rơ le bảo vệ vẫn làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn trong tất cả các trường hợp. Đặc biệt, các chức năng bảo vệ chọn lọc đã tác động chính xác, cô lập nhanh chóng thiết bị lỗi nhằm ngăn ngừa sự cố lan rộng.
Đối với ổn định điện áp, NSMO cũng tiếp tục hoàn thiện hệ thống sa thải phụ tải theo điện áp thấp (F27) tại các khu vực trọng điểm. Đây được xem là lớp phòng thủ cuối cùng trong các tình huống cực đoan khi điện áp hệ thống suy giảm đến các ngưỡng nguy hiểm. Trong trường hợp các giải pháp điều độ thông thường không còn đủ thời gian để phát huy hiệu quả, F27 sẽ tự động sa thải một phần phụ tải nhằm ngăn chặn nguy cơ sụp đổ điện áp lan rộng và bảo vệ phần còn lại của hệ thống điện.
Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh F27 không đơn thuần là thay đổi các giá trị cài đặt. Để xác định đúng thời điểm và mức điện áp cần tác động, các kỹ sư NSMO đã thực hiện hàng loạt mô phỏng ổn định điện áp trên nhiều chế độ vận hành và các kịch bản sự cố N-0, N-1, xây dựng đặc tính P-V tại các nút xung yếu, đánh giá hiệu quả của toàn bộ hệ thống F27 hiện hữu và phân tích sự thay đổi của đặc tính hệ thống sau khi bổ sung nguồn điện và các thiết bị bù phản kháng trong những năm gần đây. Kết quả cho thấy nhiều ngưỡng bảo vệ trước đây không còn phù hợp với điều kiện vận hành hiện tại, đòi hỏi phải tính toán lại toàn diện thay vì chỉ hiệu chỉnh cục bộ.
Trên cơ sở đó, NSMO đã đề xuất và triển khai nâng ngưỡng tác động của các mạch F27 tại các trạm biến áp 500kV Đông Anh, Tây Hà Nội, Phố Nối, đồng thời bổ sung logic bảo vệ tại Thanh Hóa, Nho Quan và thiết lập thêm các mạch F27 tại hàng chục trạm biến áp 110 kV trên toàn miền Bắc. Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa NSMO với Bộ Công Thương, các đơn vị truyền tải, các tổng công ty điện lực và các đơn vị quản lý vận hành để thống nhất phương án, ban hành phiếu chỉnh định và triển khai đồng bộ trên thực địa, qua đó nâng cao đáng kể hiệu quả của lớp bảo vệ cuối cùng đối với ổn định điện áp của hệ thống điện miền Bắc.
Hệ thống bảo vệ điện áp thấp F27
Phép thử của mùa hè năm 2026 đã cho thấy hiệu quả của những công cụ và giải pháp do NSMO phát triển. Từ các thuật toán hỗ trợ điều độ, hệ thống điều khiển tự động đến những lớp phòng thủ cuối cùng của lưới điện, tất cả đều hướng tới mục tiêu chung là giữ cho hệ thống điện vận hành an toàn, ổn định và tin cậy trong mọi tình huống.
Tuy nhiên, bảo đảm an toàn hệ thống mới chỉ là một mặt của bài toán vận hành. Mỗi quyết định điều chỉnh công suất của điều độ viên còn phải đồng thời đáp ứng các yêu cầu về huy động nguồn, ràng buộc kỹ thuật và cơ chế vận hành của thị trường điện. Khi hệ thống điện Việt Nam ngày càng vận hành theo cơ chế thị trường với chu kỳ tính toán ngắn hơn và dữ liệu biến động liên tục, các công cụ phục vụ lập kế hoạch, lập lịch huy động và tính toán thị trường cũng trở thành một phần không thể tách rời của công tác điều độ.
Còn nữa...
