Mô hình kết nối tín hiệu các thiết bị trung thế.
Các thiết bị trên lưới điện trung thế đa phần sử dụng kết nối bằng 3G/4G APN của các hãng khác nhau như: Modem F3425, F3436 của Four-Faith; Modem SecFlow-1V của 2 nhà mạng VNPT và Viettel.
Thông qua hệ thống SCADA, các điều độ viên/trưởng kíp phải thường xuyên giám sát các thông số đo lường, tín hiệu trạng thái, tín hiệu cảnh báo sự cố của các thiết bị trong TBA và trên lưới nhằm đảm bảo hệ thống điện làm việc an toàn, ổn định và tin cậy. Theo thống kê các điều độ viên/trưởng kíp tại Trung tâm Điều khiển (TTĐK) Hải Phòng phải thực hiện trung bình 350 lần thao tác đóng cắt thiết bị trung thế/tháng và có khoảng 10 vụ sự cố lưới điện/tháng. Việc đảm bảo kênh truyền kết nối thu thập các tín hiệu SCADA về TTĐK tin cậy có vai trò quan trọng hơn khi số lượng các thiết bị TĐH đưa vào trên lưới điện ngày càng nhiều và việc triển khai mở rộng ứng dụng DMS/DAS trên lưới điện. Có tới 85% thiết bị sử dụng Modem/Route 3G/4G kết nối bằng sóng di động ở nhiều khu vực khác nhau cùng với các đặc điểm và chất lượng phủ sóng khác nhau.
Một trong những nguyên nhân khiến thiết bị không điều khiển xa được hoặc chương trình DMS/DAS không được thực hiện thành công bao gồm lỗi thiết bị, mất nguồn, gián đoạn kênh truyền. Vì vậy, việc quản lý giám sát kênh truyền và các thiết bị đầu cuối (Modem 3G/4G) trên lưới điện là rất cần thiết để từ đó các kỹ sư SCADA và vật tư – công nghệ thông tin có thể chủ động phân tích, kiểm tra tình trạng thiết bị, cũng như tối ưu chất lượng kênh truyền để đảm bảo việc truyền nhận tín hiệu ổn định và tin cậy.
Quản lý giám sát kênh truyền theo khu vực.
Trước đây, để giám sát kênh truyền và các thiết bị TĐH, kỹ sư SCADA phải thu thập dữ liệu lịch sử từ hệ thống Historical Information System (HIS) của SP5, thực hiện lọc, copy dữ liệu của từng Điện lực, đếm số lần mất tín hiệu của các thiết bị một cách thủ công. Thời gian xử lý công việc này cho tất cả các thiết bị TĐH của 14 đơn vị Điện lực mất khoảng 2 - 3 tiếng. Do đó, các kỹ sư chỉ tập trung phân tích dữ liệu của một số khu vực Điện lực có số lượng thiết bị bị mất tín hiệu nhiều, không nắm bắt chính xác được trạng thái kênh truyền của tất cả các thiết bị trên lưới. Các thiết bị như modem/router chỉ thiết lập kênh kết nối thiết bị TĐH về TTĐK mà không thiết lập chức năng giám sát thiết bị và chất lượng kênh truyền dẫn đến khó khăn trong công tác phân đoạn sự cố.
Do đó, nhằm phát hiện xử lý sự cố kênh truyền và theo dõi trạng thái thiết bị, Phòng Viễn thông Công nghệ thông tin (VTCNTT) phối hợp cùng phòng Điều độ đã xây dựng giải pháp“Quản lý giám sát kênh truyền các thiết bị trên lưới điện trung thế”. Giải pháp thực hiện thiết lập chức năng giám sát có sẵn trên các thiết bị (modem) kết nối giám sát với phần mềm giám sát hiện có (PRTG) thông qua giao thức giám sát SNMP (Simple Network Management Protocol). Việc giám sát được kết nối trực tiếp bằng địa chỉ IP WAN-APN do nhà mạng cung cấp và cam kết đảm bảo kênh truyền riêng biệt, đồng thời được thiết lập chế độ bảo mật tại 2 đầu.
Cảnh báo sự kiện từ thiết bị ở trạng thái Down và độ trễ gói tin.
SNMP (Simple Network Management Protocol) là giao thức mạng được dùng để giám sát và quản lý các thiết bị trong mạng giao thức Internet. Thông thường, SNMP được nhúng trong những thiết bị cục bộ, chẳng hạn như router, switch, server, tường lửa hay điểm truy cập không dây cho phép truy cập bằng địa chỉ IP. Giải pháp giám sát thiết bị mạng bằng giao thức mạng SNMP (v2, v3) hỗ trợ nhân viên vận hành có thể thiết lập quản lý giám sát các thiết bị truyền thông trên lưới thông qua phần mềm giám sát PRTG hiện có sẵn để thiết lập giám sát các thiết bị theo từng đơn vị.
Qua log người vận hành có thể khai thác tối đa các sự kiện từ các thiết bị truyền thông và mang lại nhiều lợi ích có thể kể đến như: Thiết kế quản lý đơn giản, có thể dễ dàng triển khai trên mạng do không yêu cầu cấu hình lâu; SNMP được hỗ trợ trong hầu hết các sản phẩm thiết bị truyền thông của các nhà sản xuất thiết bị phần cứng và các thiết bị modem hiện có trên lưới; Khả năng mở rộng tốt, cho phép cập nhật giao thức một cách dễ dàng để đáp ứng nhu cầu trong tương lai; Hoạt động dựa trên giao thức truyền tải UDP, do đó tiêu tốn ít tài nguyên hơn, cho phép kết nối đồng thời hơn với TCP.
Bên cạnh đó, thông qua các công cụ giám sát như PRTG, SNMP cung cấp một số tính năng cho người vận hành để chủ động trong công tác quản lý theo dõi chất lượng mạng, tình trạng hoạt động của thiết bị như: Cảnh báo và thông báo sự kiện từ thiết bị cung cấp thông tin thời gian thực về các trạng thái kết nối để có phản ứng kịp thời; Giám sát được độ trễ của các gói tin kết nối từ TTĐKvề thiết bị truyền thông trên lưới; Báo cáo thống kê nhằm giúp trực quan hóa quá trình theo dõi quản lý mạng; Lập kế hoạch dựa trên dữ liệu thu thập để đưa ra các kế hoạch vận hành hệ thống mạng ổn định đồng thời có số liệu chất lượng kênh truyền như độ trễ gói tin, tỷ lệ mất gói tin, thời gian Dowtime/Uptime để làm cơ sở yêu cầu nhà mạng hiệu chỉnh chất lượng mạng 4G/APN.
Giao diện thao tác chương trình.
Việc thiết lập giám sát kênh sử dụng giao thức SNMP (v2, v3) được cấu hình trên thiết bị Modem 4G/APN. Thông tin các thiết bị bao gồm IP và tên SNMP device được thiết lập theo khu vực quản lý trên phần mềm giám sát PRTG. Trên cơ sở các thông tin đã được khai báo vào phần mềm giám sát, các thông tin thu thập được như: Trạng thái thiết bị, độ trễ gói tin, tỷ lệ downtime/uptime, số lượng thiết bị đang giám sát, lưu lượng băng thông, trạng thái cổng kết nối với thiết bị IED, người vận hành theo dõi thực hiện thống kê các thiết bị hiện có chất lượng kém.
Ngoài ra người vận hành thực hiện kiểm tra kết hợp công cụ (tool) phân tích dữ liệu trạng thái kênh trên SP5 để có phương án tối ưu cùng các nhà mạng khi có hiện tượng mất giám sát kênh từ thiết bị về trung tâm. Công cụ giám sát phân tích chất lượng kênh truyền kết nối về SP5 được xây dựng để thu thập dữ liệu lịch sử HIS của SP5, tính toán số lần mất kết nối, thời gian mất tín hiệu, thời gian có tín hiệu, thời gian mất kết nối do máy chủ CFE. Công cụ sẽ thực hiện hỗ trợ đánh giá tình trạng kênh truyền của thiết bị tốt, xấu hoặc không ổn định dựa trên các điều kiện đã đặt ra. Cuối cùng, công cụ tự động xuất ra bảng báo cáo số lượng kênh truyền thiết bị TĐH trên lưới của từng điện lực và tình trạng hiện tại của nó. Công cụ được lập trình bằng ngôn ngữ VBA (Visual Basic for Applications) trên nền tảng Microsoft Excel. Giải pháp này giúp cho công việc giám sát kênh truyền trở nên dễ dàng, nhanh, hiệu quả, chính xác và giảm thiểu các lỗi chủ quan do con người gây ra.
Có thể thấy rằng, giải pháp “Quản lý giám sát kênh truyền các thiết bị trên lưới điện trung thế” mang lại hiệu quả rõ rệt trong công tác quản lý vận hành, cụ thể: Chủ động theo dõi được chất lượng kênh truyền, nhánh chóng phát hiện sự cố mất kênh và có thể đánh giá chất lượng kênh trên cơ sở dữ liệu giám sát thu thập về hệ thống; Dễ dàng quản lý các thiết bị hện có trên lưới theo từng khu vực; Nâng cao năng suất lao động do giảm thời gian và công sức làm các tác vụ thủ công, tránh được sự nhầm lẫn do yếu tố con người gây ra (giảm thời gian làm báo cáo truyền thống từ 2-3 tiếng xuống còn 2-3 phút); Nâng cao chất lượng tín hiệu của thiết bị do kịp thời phát hiện và xử lý sự cố kênh truyền. Từ đó giúp tăng tỷ lệ thành công chạy các bài toán DMS/DAS; Nâng cao độ tin cậy và hoạt động liên tục của hệ thống điện, cải thiện các chỉ số SAIDI,MAIFI, SAIFI.
Giải pháp đã được thực hiện áp dụng tại PC Hải Phòng cho giám sát kết nối ổn định, an toàn bảo mật thông tin từ ngày 15/9/2023 và được công nhận sáng kiến cấp Tổng Công ty Điện lực miền Bắc theo quyết định số 1027/QĐ-EVNNPC ngày 30/5/2024. Qua thực tế sử dụng, chương trình đã trở thành một công cụ quan trọng đối với các kỹ sư SCADA và VT&CNTT tại TTĐK trong việc đảm bảo độ tin cậy và hoạt động liên tục của hệ thống điện, giúp giảm thời gian giám sát và điều khiển, tránh được những nhầm lẫn sai sót trong điều độ vận hành.
Link gốc