1. Xu hướng

Hiện nay, cuộc các mạng công nghiệp 4.0 đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ trong hệ thống quản lý, giám sát, điều khiển và tự động hóa, số hóa trong nhà máy điện, trạm biến áp.

Trong những năm gần đây, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã quan tâm rất nhiều đến việc áp dụng công nghệ, tăng cường tự động hóa vào vận hành các hệ thống truyền tải điện để nâng cao năng suất lao động. Đồng thời, tự động hóa các nhà máy điện, trạm biến áp đã đáp ứng cơ bản độ tin cậy, an toàn trong việc vận hành cung cấp điện, phục vụ tốt mục tiêu đảm bảo an ninh năng lượng và các yếu tố cơ bản của thị trường điện. Hướng đến các trạm biến áp không người trực, việc vận hành thao tác và giám sát đều được thực hiện từ xa.

Hình 1: Tự động hóa, số hóa trạm biến áp

Xu hướng tự động hóa, số hóa trong ngành điện lực đang phát triển và mở rộng ngày nay, đặc biệt là do sự kết hợp của các công nghệ mới và các yếu tố như sự tăng cường về hiệu suất chất lượng, yêu cầu về bảo vệ môi trường:

– Các nhà máy điện sử dụng hệ thống tự động hóa để tối ưu hóa sản xuất và vận hành. Các công nghệ như hệ thống SCADA, DCS (Distributed Control System) và PLC (Programmable Logic Controller) được sử dụng rộng rãi để kiểm soát và giám sát các quy trình sản xuất. AI và Machine learning cũng đang được tích hợp để cải thiện việc dự đoán và quản lý sản xuất;

– Các cảm biến thông minh và các thiết bị kết nối IoT được triển khai trong các nhà máy điện để thu thập dữ liệu liên tục về hiệu suất, nhiệt độ, áp suất và trạng thái thiết bị. Dữ liệu này được sử dụng để tối ưu hóa vận hành, dự đoán sự cố và bảo trì dự đoán;

– Các hệ thống lưới điện thông minh (Smart grids) đang phát triển để quản lý và phân phối năng lượng hiệu quả hơn. Các công nghệ số hóa cho phép tạo ra một mạng lưới linh hoạt hơn, khả năng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo và quản lý tiêu thụ năng lượng tốt hơn.

2. Nhu cầu và ứng dụng Camera AI, Robot giám sát

Nhu cầu điện ngày càng tăng cùng với tỷ lệ đầu vào lưới điện thông qua các nguồn tái tạo ngày càng tăng, đồng nghĩa với việc số lượng cơ sở hạ tầng điện, bao gồm cả các trạm biến áp, nhà máy điện cũng tăng lên. Trên thực tế, các nhà máy điện hay trạm biến áp đang được vận hành theo ca, mọi dữ liệu đều được giám sát bởi con người và được ghi chép lại một cách thủ công, điều này để lại một số nhược điểm sau:

– Vận hành thủ công dựa vào quyết định và thao tác của con người, điều này có thể tạo ra nguy cơ sai sót. Những sai sót này có thể gây ra sự cố, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu suất của trạm biến áp;

– Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: điều kiện môi trường, sức khỏe người vận hành;

– Khả năng kiểm soát hạn chế: Khó có thể kiểm soát nhiều thông số và thiết bị trong một hệ thống lớn;

– Độ trễ trong phản ứng: Dẫn đến không xử lý kịp thời sự cố;

– Yêu cầu nguồn nhân lực lớn;

– Khả năng giám sát hạn chế;

– Rủi ro về an toàn: Trong trường hợp cần phải thực hiện các tác vụ như cắt mạch hoặc đóng mạch, vận hành thủ công có thể tạo ra rủi ro cho người thực hiện.

Vì vậy, đó là lý do tại sao việc kiểm tra bằng robot di động đối với một số thông số chính trong trạm biến áp là một giải pháp thay thế rất có lợi cho việc kiểm tra thực tế do con người thực hiện.

Hình 2: Robot giám sát trạm biến áp

Một công việc kiểm tra quan trọng mà robot di động có thể thực hiện tại trạm biến áp là kiểm tra các điểm nối các thanh busbar. Việc kiểm tra này rất quan trọng vì nguyên nhân hàng đầu gây cháy nổ điện ở trạm biến áp là do điện hồ quang. Một nghiên cứu của ABB về hiện tượng hồ quang cho thấy hầu hết các tai nạn hồ quang thiết bị đóng cắt tại trạm biến áp đều xảy ra do yếu tố con người trong quá trình lắp đặt, bảo trì hoặc kiểm tra. Vì vậy, đối với rất nhiều công việc nguy hiểm, việc áp dụng robot sẽ giúp loại bỏ được yếu tố con người.

Robot có thể được trang bị các cảm biến và thiết bị quét để kiểm tra trạng thái của máy biến áp như nhiệt độ, dầu cách điện và các vết nứt hoặc hỏng hóc trên bề mặt, việc này giúp phát hiện sớm các vấn đề về sự cố tiềm ẩn.

Hình 3: Giám sát máy biến áp

Robot cũng có thể hỗ trợ kiểm tra rò rỉ dầu ở máy biến áp. Điều này rất quan trọng vì cháy máy biến áp có thể ở dạng cháy bể, xảy ra khi dầu máy biến áp rò rỉ từ các miếng đệm, vết thủng trong thùng thép hoặc các khuyết tật khác.

Robot có khả năng vận hành từ xa và truyền tải hình ảnh, dữ liệu về trung tâm điều khiển. Điều này giúp quản lý từ xa và theo dõi máy biến áp một cách hiệu quả.

Trong trường hợp sự cố nguy hiểm, robot có thể được triển khai để tiến hành các tác vụ cứu hộ hoặc khắc phục sự cố mà con người làm việc thể tiếp cận một cách an toàn

Robot di động được tích hợp camera AI có thể thực hiện giám sát chu vi trạm biến áp và đưa ra cảnh báo nhanh hơn tại các trung tâm điều khiển bên ngoài cơ sở về những hành vi vi phạm của những người không phận sự cũng như ‘khách’ không mong muốn khác như trẻ em hoặc động vật.

Hình 4: Robot tích hợp Camera AI

Camera AI được tích hợp với Robot di động hoặc được lắp cố định có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa và số hóa trạm biến áp, nhà máy điện. Cụ thể:

– Công nghệ thị giác AI được sử dụng để nhận biết và giám sát trạng thái các thiết bị trong trạm biến áp: máy biến áp, cầu dao, tụ điện, chống sét, thiết bị điều khiển, …Việc tự động phát hiện sớm các lỗi thiết bị, các mối nguy hiểm tiềm ẩn, các bất thường giúp giảm thiểu thời gian vận hành và chi phí bảo trì. Nó còn giúp hỗ trợ công việc bảo trì và nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp điện. So với sự kiểm tra của con người, thị giác máy tính có độ chính xác cao, nhất quán, khách quan và hoàn toàn tự động;

– Camera AI được sử dụng để nhận dạng và số hóa các bộ đồng hồ cơ, đèn tín hiệu, phát hiện vị trí bề mặt chất lỏng của dầu máy biến áp. Điều này cho phép đọc đồng hồ trạm biến áp tự động mà không cần con người vận hành và cần thiết cho việc giám sát dự đoán nhằm phát hiện sự bất thường nhằm cảnh bảo trước lỗi thiết bị;

Hình 5: Camera AI nhận diện màu sắc và giá trị trên tủ điện

– Giám sát và bảo trì thiết bị: Camera AI có thể được sử dụng để giám sát trạng thái của các thiết bị và máy móc trong nhà máy điện hay giám sát trạm biến áp và không cần can thiệp của con người. Hệ thống AI có thể theo dõi các trạng thái của thiết bị, đo nhiệt độ, áp suất và phát hiện các dấu hiệu sự cố hoặc hỏng hóc và thông báo cho nhân viên kỹ thuật để thực hiện bảo trì;

– Phát hiện vật thể lạ: Ứng dụng thị giác máy tính có thể tiến hành phát hiện tự động các vật thể lạ có thể gây ra lỗi nguồn điện. Việc kiểm tra tổng thể trạm biến áp bằng Camera AI có thể được thực hiện để liên tục phát hiện và kiểm tra độ sạch sẽ cũng như chất lượng công việc của công việc bảo trì;

– Kiểm tra bảo hộ lao động: Trong môi trường làm việc nguy hiểm, việc tăng cường quản lý an toàn tại nơi làm việc bằng cách tự động hóa việc kiểm tra trang bị bảo hộ như mũ bảo hiểm, đồng phục bảo hộ lao động và áo khoác là yêu cầu bắt buộc. Trí tuệ nhân tạo phân tích nguồn cấp dữ liệu video của camera để tự động giám sát và báo cáo hành vi sai trái vi phạm các biện pháp an toàn;

Hình 6: Nhận diện đầy đủ mũ và áo bảo hộ

Hình 7: Không đội mũ được nhận diện bằng màu đỏ

– Các mô hình thị giác AI có thể được đào tạo để phát hiện các sự kiện cụ thể gây ra lỗi hoặc làm tăng nguy cơ xảy ra tai nạn, bao gồm cả tính năng giám sát và báo cáo thông minh về hành vi sai trái vi phạm các giao thức an toàn. Camera AI giúp giảm chi phí kiểm tra thủ công bởi những người vận hành được đào tạo và ngăn ngừa lỗi của con người;

– Phát hiện khói và lửa dựa trên camera: học máy có thể phân tích video nhận được từ camera để nhận dạng lửa và khói ở các nhà máy và trạm biến áp ở xa. Việc phát hiện cháy tự động có thể được kết hợp với việc giám sát các chỉ báo cảnh báo trên bảng chữa cháy;

Hình 8: Camera phát hiện khói

– Phát hiện người và vị trí làm việc, thao tác: Có thể sử dụng tính năng phát hiện người bằng công nghệ định vị trực quan bằng camera để có được vị trí thời gian thực của nhân viên trong trạm biến áp. Vị trí của mỗi người được phát hiện có thể được sử dụng để phát hiện các hoạt động bất hợp pháp hoặc nguy hiểm. Điều này bao gồm các tình huống xâm nhập, vượt hàng rào và đi nhầm vào khu vực không cho phép;

– Kiểm tra đường dây điện là cần thiết để lưới điện hoạt động liên tục và đáng tin cậy. Trước đây, việc kiểm tra đường dây điện chủ yếu được thực hiện thủ công. Tuy nhiên việc kiểm tra thủ công không hiệu quả, lặp đi lặp lại và dẫn đến những bất lợi như tiêu tốn thời gian dài và chi phí nhân công thủ công cao;

Hình 9: Camera AI giám sát đường dây truyền tải điện

Ngoài ra, hệ thống thị giác máy tính thông minh có thể kích hoạt cảnh báo để tránh phát triển thêm các lỗi không được giám sát trong hệ thống phát điện. Thông thường, công việc này yêu cầu bố trí bảng điều khiển với yêu cầu về nhân công chuyên sâu và tính linh hoạt hạn chế. Công nghệ thị giác máy tính có thể thay thế bảng điều khiển để các công việc tốn thời gian, bao gồm ghi dữ liệu, ghi xu hướng và kích hoạt cảnh báo, có thể được thực hiện bởi các máy tính được kết nối. Sử dụng công nghệ nhận dạng hình ảnh, lỗi của con người có thể được giảm thiểu đồng thời tăng độ chính xác giám sát và hiệu quả vận hành. Có thể ghi lại dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống giám sát truyền dữ liệu này đến hệ thống quản lý. Điều này giúp theo dõi công suất, lập báo cáo và đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu thời gian thực.

3. Kết luận

Camera AI và Robot đóng vai trò quan trọng và cần thiết trong việc giám sát trạm biến áp, nhà máy điện vì những lợi ích mà nó mang lại: tăng hiệu suất, an toàn, hiệu quả trong việc quản lý hệ thống điện.

Camera AI có khả năng thực hiện giám sát liên tục và không bị mệt mỏi như con người. Chúng có thể ghi lại mọi diễn biến và sự cố trong trạm biến áp mà không bị bỏ sót. Có khả năng phát hiện sự cố và sự thay đổi bất thường trong thời gian thực. Phân tích và xử lý dữ liệu phức tạp, giúp trích xuất thông tin quan trọng và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu. Vượt trội con người trong các tác vụ yêu cầu tính toán và độ chính xác cao

Sử dụng Robot giúp tiết kiệm thời gian và nguyên liệu trong các công việc kiểm tra và bảo dưỡng. Điều này giúp giảm thất thoát năng lượng và nguy cơ tiếp xúc với môi trường nguy hiểm. Có khả năng vận hành từ xa, giúp con người không cần tiếp xúc trực tiếp với máy biến áp trong môi trường nguy hiểm. Giúp thực hiện các nhiệm vụ cứu hộ hoặc khắc phục sự cố trong tình huống khẩn cấp mà con người không thể tiếp cận một cách an toàn. Làm việc liên tục trong môi trường khắc nhiệt như trong môi trường có nhiệt độ cao, lạnh hoặc áp lực môi trường khác nhau mà con người khó có thể thích nghi được.