Tạp chí khoa học và công nghệ năng lượng

Cáp điện là thành phần quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Trong quá trình chếtạo cáp, mọi quy trình của nhà sản xuất đều hướng tới chất lượng cáp hoàn toàn theo thiết kế, không khuyết tật. Tuy nhiên, trong quá trình chế tạo và vận hành cáp các khuyết tật có thể xuất hiện ở các vị trí, có tính chất và hình dạng kích thước khác nhau trong vật liệu cách điện. Ảnh hưởng của tất cả các yếu tố tạo nên khuyết tật đối với sự phân bố điện trường là một trong những nguyên nhân gây ra sự cố trong cáp và hệ thống điện. Sự thay đổi của phân bố điện trường khi xuất hiện khuyết tật là hạt không khí và tạp chất đồng trong cách điện cáp XLPE được phân tích trong bài báo.

Nội dung bài báo đề xuất một kiến trúc anten MIMO đa băng cho các ứng dụng băng rộng  trong các thiết bị cầm tay di động. Với cấu trúc PIFA, anten MIMO đề xuất sử dụng vật liệu FR4 đạt được  kích thước khá nhỏ 37x43.6x6 mm3. Cộng hưởng tại 3 tần sô 2.46 GHz, 3.3Ghz và 6.3 GHz nhờ khe chẻ hình chữ U trên mặt bức xạ với độ rộng băng thông tương ứng 8.44%, 9.76% và 2.3%, anten có thể đáp ứng được đồng thời cho các ứng dụng WiFi, Wimax/LTE và vệ tinh băng C. Các tham số anten khác như độ lợi, suy hao phản xạ, hiệu suất bức xạ,… đều đạt chuẩn công nghệ. Không những thế, nhờ sử dụng cấu trúc mặt phẳng đất khuyết (DGS), anten MIMO đề xuất đạt độ cách ly cao (S12<-20 dB) với khoảng cách giữa hai phần tử bức xạ khá nhỏ, 4mm, tương đương với 0.032l tại tần số cộng hưởng 2.4GHz. Bên cạnh đó, nhờ cấu trúc DGS này, băng thông của anten MIMO cũng được mở rộng thêm, đặc biệt tại tần số cộng hưởng 3.5G Hz.

Hệ thống đường dây tải điện trên không là hệ thống quan trọng, truyền tải điện năng từ nguồn phát đến phụ tải. Nhu cầu về truyền tải năng lượng điện ngày càng tăng do sự gia tăng dân số, sự phát triển của công nghệ giao thông và sự mở rộng kinh tế, do đó dẫn đến quá tải cho hệ thống đường dây trên không (OHL). Vì vậy, tối ưu hóa nguồn điện hiện có bằng cách tăng công suất truyền tải cho đường dây điện là một giải pháp thiết thực để đáp ứng các vấn đề về nhu cầu năng lượng. Tuy nhiên, đường dây ACSR đang được sử dụng phổ biến có nhược điểm hệ số giãn nở nhiệt cao, dây bị giãn nở và tăng độ võng làm gia tăng điện trở khi công suất truyền tải tăng lên, gây quá nhiệt. Giải  pháp để tăng khả năng truyền tải của lưới điện mà không phải xây dựng hệ thống đường dây truyền tải mới là thay thế dây ACSR bằng dây nhôm lõi composite (ACCC®). Lõi composite sợi carbon cứng hơn tới 25% so với lõi thép và có hệ số giản nở nhiệt thấp, làm tăng lực kéo của dây dẫn và giảm đáng kể độ võng của đường dây ACCC® ở nhiệt độ cao. Điều này có nghĩa là dây dẫn ACCC® có thể mang công suất cao hơn trong khi độ võng ít hơn cáp ACSR. Trong bài báo này, tác giả thực hiện mô phỏng độ võng và lực căng của dây cáp ACCC® sử dụng phần mềm CCP (Conductor Comparison Program Software) của CTC Global và kết quả được so sánh với dây thường dùng ACSR trong cùng điều kiện làm việc.

Phương pháp sơ đồ cây sự cố (fault tree analysis - FTA) là một kỹ thuật suy diễn được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phân tích độ tin cậy của hệ thống, FTA phù hợp để phân tích các hệ thống phức tạp như hệ thống phân phối điện. Phương pháp đạt hiệu quả khi thành lập cây sự cố (hỏng hóc) cần phải có quá trình phân tích và nhận dạng rất sâu sắc về hệ thống. Bài báo trình bày cách xây dựng cây sự cố, viết hàm cấu trúc, phân tích định tính, định lượng, thành lập ma trận và phân tích độ tin cậy cho lưới điện phân phối trung áp, sử dụng sơ đồ IEEE RBTS 2 thanh cái để tính toán và đối chiếu với kết quả phương pháp khác.

Trong vài thập kỷ qua, quá trình nghiên cứu phát triển và ứng dụng các công nghệ lưới điện thông minh để hiện đại hóa và nâng cấp lưới điện, các công nghệ mới để kiểm tra, đánh giá sự hư hỏng của đường dây truyền tải điện trên không đã và đang được đẩy mạnh nhằm hướng đến các mục tiêu tự động hóa quá trình giám sát tình trạng chế độ vận hành, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả. Trong bối cảnh chung đó, việc sử dụng máy bay không người lái (UAV) để kiểm tra giám sát lưới điện cao thế hiện đang là một bài toán được quan tâm không chỉ đối với ngành điện của Việt Nam mà đối với ngành điện trên toàn thế giới. Bài báo này đề xuất một hướng tiếp cận hiệu quả để giải quyết bài toán tự động phát hiện đường dây và các thiết bị trên lưới điện cao thế 110 kV dựa trênmô hình Mask R-CNN. Hiệu quả của phương pháp được kiểm nghiệm trên bộ dữ liệu lớn bao gồm 52500 khung hình (ảnh), trong đó 27500 ảnh được thu nhận trực tiếp trên lưới trong điều kiện môi trường hoàn toàn tự nhiên (trời nắng vừa, nắng to, nhiều mây, có mưa phùn, gió nhẹ, gió vừa) tại các khoảng thời gian khác nhau trong ngày (buổi sáng, buổi trưa, buổi chiều tối), 25000 ảnh được sinh bằng các kỹ thuật biến đổi, tổng hợp và các cấu trúc mạng GAN. Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp đề xuất đạt độ chính xác cao (trên 97%), ổn định và ít nhạy cảm với nhiễu.

Hiện nay, đảo Phú Quý được cấp điện từ các nhà máy nhiệt điện diesel trên đảo với công suất 10 MW, nhà máy điện gió Phú Quý với công suất 6 MW và nhà máy điện mặt trời Phú Quý với công suất 0.8 MW. Nhu cầu phụ tải của đảo Phú Quý dự kiến đạt 8.4 MW đến năm 2025 và 14.9 MW đến năm 2030. Với nhu cầu tải tăng cao và do vị trí đảo nằm xa đất liền, đảo Phú Quý rất khó nhận nguồn cung điện từ lưới điện quốc gia, vì vậy giải pháp tiếp tục phát triển nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) tại chỗ để cung cấp điện cho đảo là cần thiết và cũng là bài toán quy hoạch điện dài hạn của đảo. Tuy nhiên các nguồn NLTT lại phụ thuộc các yếu tố thời tiết như bức xạ của mặt trời, tốc độ gió, do đó nhà máy diesel Phú Quý vẫn là nguồn điện cung cấp chính cho đảo gây ra tăng cao chi phí vận hành hệ thống. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải của đảo Phú Quý, giảm chi phí vận hành hệ thống cũng như tối ưu hóa sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai, bài báo đề xuất nghiên cứu lựa chọn dung lượng của hệ thống pin lưu trữ năng lượng (Battery Energy Storage System – BESS) để hỗ trợ hệ thống điện đảo Phú quý lưu trữ nguồn năng lượng tái tạo và giảm chi phí vận hành cho hệ thống điện huyện đảo Phú Quý. Việc lắp đặt các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời thường khó quản lý, có thể có sự thừa và thiếu theo thời gian giữa thời điểm phát và tiêu thụ, do đó giải pháp sử dụng BESS có tác dụng lưu trữ nguồn năng lượng tái tạo khi dư thừa và phát lại khi nhu cầu phụ tải tăng cao phù hợp với thực tiễn tại đảo Phú Quý và xu hướng phát triển trong thời gian tới đặc biệt là tổng sơ đồ VIII và COP26.

Công cụ ước lượng trạng thái là một phần không thể thiếu trong quá trình thực hiện giám sát và điều khiển hệ thống điện, là một phần quan trọng của quá trình thực hiện lưới điện thông minh. Trong đó, giá trị ước lượng của biến trạng thái giúp người vận hành đưa ra các quyết định điều khiển khi thông số vượt giới hạn cho phép nhằm mục tiêu đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và tin cậy. Trong bài báo này, việc kết hợp giữa thuật toán di truyền, thuật toán tối ưu bầy đàn và kỹ thuật tách biến được áp dụng để giải quyết bài toán ước lượng giá trị biến trạng thái đối với lưới điện truyền tải. Quá trình ước lượng mođun điện áp và góc pha điện áp được thực hiện lần lượt thông qua thuật toán tối ưu bầy đàn và thuật toán di truyền. Phương pháp đề xuất được kiểm chứng bằng các tính toán trên các lưới điện mẫu IEEE 14, 30 và 118 nút. Giá trị ước lượng điện áp tại các nút của các lưới điện rất gần với các giá trị tham chiếu cho thấy tính khả thi của phương pháp đề xuất.

Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền tải điện, các sự cố trên đường dây thường xảy ra tương đối phưc tạp do nhiều nguyên nhân khác nhau. Để có thể thực hiện việc giám sát vận hành, cảnh báo sớm sự cố dễ dàng trên đường dây ở các địa hình khác nhau, công nghệ thông tin, tín hiệu số, công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), sử dụng máy bay không người lái (UAV) đã được áp dụng và ngày càng phổ biến trên thế giới trong thời gian gần đây. Do cơ sở dữ liệu giám sát hệ thống theo thời gian thực thu được không đồng nhất từ nhiều hình thức khác nhau nên để một lược đồ duy nhất và có thể truy vấn, cung cấp cho người dùng một cái nhìn thống nhất về chúng là không dễ dàng. Như vậy, quá trình tích hợp và đồng bộ hóa dữ liệu đường dây từ các nguồn khác nhau là vô cùng cần thiết nhằm dự báo chính xác loại sự cố, vị trí sự cố và từ đó đưa ra được phương án xử lý kịp thời. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện thiết kế, lập trình xây dựng module đồng bộ hóa dữ liệu cho hệ thống từ các nguồn dữ liệu khác nhau của đường dây truyền tải 110 kV phục vụ cho quá trình giám sát và cảnh báo sớm sự cố trên đường dây truyền tải điện 110 kV.

Hiện nay có nhiều phương pháp để chỉnh định bộ điều chỉnh trong các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Mỗi phương pháp có một thế mạnh riêng, nhưng các phương pháp ấy ít đề cập tới dự trữ ổn định nên những hệ thống điều khiển chỉnh định theo các phương pháp đó thường mất ổn định sau một thời gian hoạt đưa vào hoạt động. Bài báo này trình bày một phương pháp chỉnh định bộ điều chỉnh có tính đến dự trữ ổn định trên cơ sở “chỉ số dao động mềm”. Khi áp dụng phương pháp này để chỉnh định bộ điều chỉnh, trường hợp hệ thống rơi vào vùng cận biên giới ổn định thì hệ thống vẫn không mất ổn định. Phương pháp có thể ứng dụng tốt để chỉnh định các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.

Phát hiện hành vi mang vũ khí là một trong những bài toán cấp bách và yêu cầu triển khai trên phạm vi rộng với nhiều camera và thường yêu cầu cài đặt trên cấu hình hệ thống gọn nhẹ nhưng cần phải đạt được độ chính xác cao. Mạng YOLO (You Only Look Once) là một trong những mô hình phát hiện đối tượng trong ảnh khá hiệu quả hiện nay. Tuy nhiên, các mô hình YOLO được công bố cho cộng đồng dùng chung không được huấn luyện trên các cơ sở dữ liệu (CSDL) vũ khí. Nghiên cứu này thực hiện thu thập và gán nhãn bộ CSDL của 06 loại vũ khí thông dụng. Ngoài ra, bài báo cũng triển khai giải pháp học chuyển giao giữa các mô hình YOLO cấu hình cao và nặng cho các mô hình YOLO cấu hình thấp và nhẹ hơn. Việc này giúp chuyển giao tri thức mà hệ chuyên gia đã tổng hợp được đối với các loại vũ khí cho các mô hình nhẹ nhằm đạt được một mô hình có cấu hình đơn giản, dễ dàng triển khai thực tế trong khi độ chính xác hệ thống cao hơn. Nghiên cứu còn đề xuất giải pháp phát hiện hành vi mang vũ khí của người sử dụng kết hợp kết quả đầu ra của mô hình YOLO với luồng dịch chuyển quang học của các đối tượng phát hiện trong ảnh. Kết quả đạt được cho thấy hệ thống của chúng tôi đạt kết quả tốt hơn khi học chuyển giao để phát hiện vũ khí và đặc biệt đạt kết quả cao hơn khi phát hiện hành vi mang vũ khí. Độ chính xác thử nghiệm khi phát hiện vũ khí khi học chuyển giao giữa mô hình YOLO V3 tiny so với YOLO V3 tiny – YOLO V8 KD cao hơn từ 2% đến 7,9% trong khi thời gian đáp ứng nhanh hơn 10,95 ms khi chạy trên GPU. Độ chính xác phát hiện hành vi mang vũ khí của giải pháp đề xuất được cải thiện lên tới 13,88% so với sử dụng kết quả đầu ra của mô hình của YOLO V3 tiny.