Máy biến áp AT2 TBA số 220kV Thủy Nguyên sau khi đóng điện đưa vào vận hành.
Ở trạm biến áp truyền thống, các thiết bị nhất thứ trong trạm và các thiết bị nhị thứ được kết nối bằng dây dẫn cáp đồng dẫn đến tạo ra rất nhiều các kết nối phần cứng phức tạp. Để nâng cao chất lượng, hiệu quả công tác quản lý vận hành, trạm biến áp số sẽ thay thế toàn bộ mạch điện nối cáp đồng của trạm biến áp thông thường bằng cáp quang, nhờ đó các tín hiệu (đo lường, bảo vệ, điều khiển, trạng thái) truyền từ thiết bị nhất thứ đến tủ điều khiển được chuyển thành tín hiệu số thông qua giao thức IEC-61850.
TBA số chính là xu hướng nghiên cứu nhằm số hóa toàn bộ việc truyền nhận dữ liệu từ các thiết bị ngoài trời vào trong nhà điều hành. Ở trạm biến áp truyền thống, các thiết bị nhất thứ trong trạm và các thiết bị nhị thứ được kết nối bằng dây dẫn cáp đồng dẫn đến tạo ra rất nhiều các kết nối phần cứng phức tạp. Để nâng cao chất lượng, hiệu quả công tác quản lý vận hành, trạm biến áp số sẽ thay thế toàn bộ tín hiệu truyền dẫn của trạm biến áp thông thường bằng cáp quang, nhờ đó các tín hiệu (đo lường, bảo vệ, điều khiển, trạng thái) truyền từ thiết bị nhất thứ đến tủ điều khiển được chuyển thành tín hiệu số thông qua giao thức IEC-61850.
Trạm biến áp kỹ thuật số (Digital Substations) sẽ giúp tăng độ tin cậy và sẵn sàng cung cấp điện, giảm chi phí bảo dưỡng; Tối ưu vận hành thiết bị - nhận biết tình trạng; Loại bỏ nguy hiểm do hở mạch nhị thứ biến dòng điện (CT) và nguy cơ cháy nổ do TBA số sử dụng các biến dòng điện quang (không dùng dầu cách điện); Giảm diện tích TBA...
Qua quá trình tổ chức nhiều hội thảo với các hãng lớn trên thế giới như Siemens, ABB, GE… về TBA số; đồng thời nghiên cứu một số dự án đang triển khai thử nghiệm tại: Peru (TBA 220/138kV Trujillo và Socabaya), Ấn Độ (TBA 220/132/33kV Kekat Nimbhora), Pháp (TBA 225kV Blocaux)… EVNNPT đã giao Ban QLDA các công trình điện miền Bắc (NPMB) thực hiện đầu tư xây dựng và đưa vào vận hành TBA kỹ thuật số 220 kV Thuỷ Nguyên (với 12 ngăn lộ 220 kV, 20 ngăn lộ 110 kV và 2 MBA 220 kV - 250 MVA) ngày 19/4/2021. Đây không chỉ là trạm biến áp số đầu tiên của EVNNPT mà còn của toàn hệ thống điện trong Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN).
Trạm biến áp (TBA) 220kV Thủy Nguyên (Hải Phòng) là TBA số đầu tiên của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), cũng như trong hệ thống điện Việt Nam, được nghiệm thu, đóng điện đưa vào vận hành từ ngày 20/04/2021. Toàn bộ các thiết bị nhất thứ, nhị thứ, thiết bị bảo vệ, giám sát… được thiết kế, lắp đặt đồng bộ.
Quy mô thiết kế phần nhất thứ bao gồm 2 máy biến áp 220/110/22kV- 250 MVA, trong giai đoạn này lắp đặt một máy biến áp (AT2- 250MVA). Phía 220/110kV đều sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh cái có thanh cái vòng. Phía 220kV thiết kế với 12 ngăn lộ, giai đoạn này lắp đặt thiết bị cho 7 ngăn lộ. Phía 110kV thiết kế với 21 ngăn lộ, giai đoạn này lắp đặt thiết bị cho 13 ngăn lộ.
TBA 220kV Thuỷ Nguyên được trang bị hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp bằng máy tính của Siemens với nhiều điểm khác biệt lớn, đó là: Mạng LAN mức thiết bị (Process Bus) sử dụng cáp quang theo giao thức truyền tin IEC 61850-9-2 kết nối các thiết bị điều khiển và bảo vệ của Siemens (như bảo vệ so lệch máy biến áp (F87T) 7UT86, bảo vệ so lệch đường dây (F87L) 7SL86, bảo vệ khoảng cách (F21) 7SA86, bộ điều khiển mức ngăn (BCU) 7SJ85, … với các thiết bị 6MU65 (gồm Merging Units (MU) và I/O (Breaker IEDs).
Các thiết bị 6MU65 gồm MU chuyển tín hiện tương tự từ các biến điện áp và biến dòng điện cùng với tín hiệu đồng bộ thời gian để chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số cung cấp cho các thiết bị điều khiển, bảo vệ và các bộ I/O (Breaker IEDs) để trao đổi tín hiệu trạng thái, nhận lệnh đóng cắt các máy cắt, dao cách ly theo giao thức IEC 61850-9-2.
Nhờ được trang bị Process Bus sử dụng cáp quang và MU, I/O (Breaker IEDs), việc đầu tư TBA số 220kV Thủy Nguyên đạt được những ưu điểm: Giảm được khoảng 80% lượng cáp đồng, giảm chi phí vận chuyển, thi công lắp đặt cáp đồng và giảm diện tích mương cáp do chỉ sử dụng cáp đồng đấu nối từ biến điện áp, biến dòng điện, máy cắt, dao cách ly đến thiết bị 6MU65 gồm MU và I/O (Breaker IEDs). Việc kết nối từ 6MU65 đến các thiết bị điều khiển và bảo vệ bằng cáp quang trên mạng LAN mức thiết bị (Process Bus) theo giao thức truyền tin IEC 61850-9-2 giúp giảm không gian lắp đặt các thiết bị điều khiển, bảo vệ do không dùng các I/O thông thường, giảm nguy cơ sự cố do chạm chập cáp đồng.
Tín hiệu sử dụng giao thức IEC61850-9-2 (Process Bus) trao đổi dữ liệu (giá trị đo lường, Input/Output …) giữa các bộ thu thập dữ liệu Merging unit với BCU/rơ le sau khi thử nghiệm, nghiệm thu cho thấy việc truyền nhận tín hiệu giữa các thiết bị tốt, thời gian phản hồi nhanh. Các Card truyền thông cho mạng Process Bus của BCU/rơle sử dụng 02 cổng quang 1000Mbps - đảm bảo tốc độ truyền cao và truyền nhận khối lượng dữ liệu lớn. Đồng bộ thời gian có tính chính xác cao hơn trạm tự động hóa thông thường.
Đồng thời giảm số lượng cáp đồng (giảm được kích thước mương cáp từ ngoài trời vào trong nhà, giảm nguy cơ chạm chập điện và nguy cơ xâm nhập điện áp cao trong quá trình vận hành) từ tủ MK vào trong phòng điều khiển bảo vệ. Khi vận hành thuận tiện cho quá trình kiểm tra các sự cố hoặc các lỗi trên hệ thống thông qua HMI và máy tính kỹ sư.
Hệ thống phòng cháy, chữa cháy được thiết kế lắp đặt đồng bộ, hiện đại. Toàn bộ các tín hiệu, thông tin của hệ thống báo cháy, chữa cháy được kết nối với hệ thống máy tính tại trung tâm điều khiển của trạm, có thể kết nối trực tiếp với Trung tâm điều độ (B01) và trung tâm chỉ huy chữa cháy của Cảnh sát PCCC&CNCH thành phố Hải Phòng (PC07 Hải Phòng).