Tuy nhiên giờ đây, đồng hồ thời gian thực trong các rơle mới cần phải được đồng bộ hoá chính xác theo cùng một đồng hồ gốc để đồng bộ hoá tất cả các RTU. Điều này sẽ hạn chế khả năng liên hệ chính xác các sự kiện còn gắn thời gian với SCADA, với các sự kiện có thời gian gắn với các rơle mới.Các rơle bảo vệ số dựa trên thiết bị vi xử lý đã được áp dụng trong thực tế từ trên chục năm nay. Ban đầu, ngành điện còn tỏ ra dè dặt trong sử dụng các rơle bảo vệ này. Các rơle cơ điện truyền thống vẫn được ưa dùng hơn do giá rẻ và đã được thử thách lâu năm trong sử dụng. Thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ đã phát huy ưu thế về tính linh hoạt và khả năng truyền thông của các rơle số hiện nay, cung cấp một giao tiếp nhà máy thuận tiện và mạnh ở cấp dãy tổ hợp thiết bị đóng cắt.

Nhiều trạm biến áp truyền tải đang hoạt động đã làm việc trên 40 năm nay. Các trạm này được xây dựng qua nhiều giai đoạn, một số bộ phận đã được mở rộng và cải tạo theo thời gian. Không hiếm trường hợp trong cùng một trạm, có nhiều thiết bị thuộc thế hệ khác nhau, do nhiều hãng chế tạo.

Điều này càng rõ nét hơn ở phía hệ thống nhị thứ: Điều khiển, bảo vệ, đo lường/đo chỉ số công tơ và truyền thông. Trên cùng tủ rơle có thể thấy các rơle cơ điện từ thời cuối thập kỷ 1960 và các rơle tĩnh analog từ những năm 1970, cùng với một số thế hệ rơle số. Một số trạm vẫn có người trông coi, và truyền thông tới hệ thống sóng vô tuyến tải ba chung xếp chồng chỉ dành riêng cho truyền tín hiệu.

Sức mạnh và độ linh hoạt của RTU hiện đại cung cấp cổng vào định chuẩn cần thiết để giao tiếp với các hệ thống SCADA di sản, cung cấp mọi chức năng cần thiết cấp trạm. Nhờ giảm thấp số lượng các giao tiếp vật lý nên đã giảm được đáng kể lượng đi dây tại hiện trường, nhờ đó cho phép đưa đến hiện trường cả hệ thống đã được thử nghiệm trước gần như đầy đủ ở cấu hình cuối cùng, do vậy giảm đáng kể yêu cầu thử nghiệm.

Thậm chí bên trong các trạm “không phải trọn gói”, ví dụ như các ứng dụng đã được cải tạo, ở đó tổ hợp đóng cắt đã được thay thế; thì bảo vệ tích hợp và hệ thống điều khiển vẫn tiết kiệm được đáng kể việc đi dây và thử nghiệm tại hiện trường, nhờ đó giải pháp trở nên khả thi và có lợi về kinh tế. Do vậy có nhiều khả năng là loại giải pháp này sẽ ngày càng trở nên thông dụng trong mạng phân phối của các công ty điện lực.

Công nghệ truyền thống và công nghệ mới

Máy cắt điện gắn với thời gian đóng vai trò then chốt trong cung cấp các chỉ dẫn về tác động tại trạm biến áp, và theo truyền thống hệ thống SCADA dựa trên máy vi tính thu thập các sự kiện gắn với thời gian này từ các RTU. Tất cả các sự kiện gắn với thời gian đều được đồng bộ hoá với đồng hồ SCADA gốc. Thông tin đồng bộ hoá thời gian được chèn vào dòng dữ liệu RTU thông thường để rồi được phân phối trên mạch liên kết truyền thông chi phí thấp. Từ các dữ liệu rất có giá trị về sự kiện gắn với thời gian này, các kỹ sư bảo vệ có thể phân tích trình tự các sự kiện sự cố.

RTU và rơle số là các thiết bị tại tuyến đầu của hệ thống theo dõi báo động. Nếu mua thiết bị từ xa không đúng loại, bạn sẽ không có được cái nhìn toàn diện về các vị trí ở xa. Nếu thuê nhà cung cấp không có khả năng đáp ứng chính xác nhu cầu của bạn, bạn sẽ không bao giờ có được giải pháp hoạt động hoàn hảo. Nếu mua loại quá lớn, bạn sẽ phung phí tiền vào những thứ bạn không cần. Nếu mua loại quá nhỏ thì bạn sẽ không có đủ dung lượng và chức năng cần thiết để theo dõi hiệu quả. Nếu bạn không ra được quyết định nào thì bạn không thể thấy được những gì xảy ra trên mạng.

Các thiết bị theo dõi báo động từ xa là các thiết bị tại tuyến đầu của hệ thống theo dõi. Chúng chịu trách nhiệm thu thập các báo động để cung cấp cho bạn các thông báo về báo động, giúp bạn tối đa hoá doanh thu bằng cách giảm thiểu thời gian chết. Không có dung lượng chính xác cần thiết, hoặc dạng vận chuyển đúng, bạn sẽ không thể có được cái nhìn toàn diện về mạng.

Tự động hoá phân phối (distribution automation – DA) và điều khiển từ xa bằng máy tính các trạm trung áp và lưới điện giúp các công ty điện lực đạt được độ tin cậy cung cấp cao hơn và giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng.

Trước kia, các tổ hợp đóng cắt loại có thể mở rộng, các thiết bị chính mạch vòng, máy cắt tự động đóng lặp lại (recloser) và dãy tụ điện, các nguồn điện năng lượng gió nối với lưới điện trung áp được thiết kế để vận hành tại chỗ, việc điều khiển từ xa chỉ ở mức hạn chế.

Ngày nay, bằng cách sử dụng truyền thông không dây tin cậy, các rơle và RTU đem lại những giải pháp mạnh, tích hợp khi cần nâng cấp các thiết bị điện lắp đặt ở xa. Giải pháp nâng cấp bao gồm việc tích hợp các bộ điều khiển dàn tụ điện, bộ đo dòng xoay chiều không cần bộ chuyển đổi điện và bộ phát hiện sự cố thoảng qua (fault passage detection unit – FPD) từ các bên bán thứ ba. Các thiết bị này hoạt động như các thiết bị điện tử thông minh (intelligent electronic device – IED) và có thể đấu nối tới RTU qua Ethernet, các cổng RS-232 hoặc RS-485 bằng cách sử dụng các trình duyệt MODBUS
giặc DNP 3.0.

Trong một hệ thống quản lý phân phối (distribution management system – DMS), các rơle số và RTU giao tiếp hoàn hảo với một dải rộng các trung tâm điều khiển tính năng cao. Việc đấu nối tới các hệ thống quản lý năng lượng (EMS) và trung tâm điều khiển DA/DMS này nói chung được thực hiện qua cổng IP tính năng cao.

Rơle số có nhiều ưu điểm như chỉnh định chính xác, độ chính xác lặp lại cao, dải chỉnh định rộng hơn, tiêu thụ ít điện hơn, v.v., được người sử dụng cuối cùng đánh giá cao. Tuy nhiên phải mất hơn chục năm các rơle dựa trên bộ vi xử lý mới được chấp nhận rộng rãi.

Giờ đây ngành điện và các công ty điện lực đã quen thuộc với các rơle dựa trên bộ vi xử lý có chức năng cụ thể, được sử dụng chủ yếu để bảo vệ. Các rơle này dựa trên dòng điện hoặc điện áp. Do vậy khi mong muốn có được cả bảo vệ dòng và bảo vệ áp thì phải đo đồng thời nhiều thông số và tổ hợp đóng cắt phải bao gồm thêm nhiều thiết bị.

Tuy nhiên chỉ cần một thiết bị dựa trên bộ vi xử lý, được thiết kế theo ý tưởng đa dụng là có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu về bảo vệ, điều khiển và đo lường. Thiết bị loại này tạo ra độ linh hoạt rất cao cho các kỹ sư thiết kế hệ thống. Thời gian cần thiết để hoàn thành tổ hợp đóng cắt được rút ngắn bởi vì thiết bị có dải chỉnh định rộng đối với tất cả các thông số đặc tính. Về mặt giá thành cũng thuận lợi bởi vì giảm được phụ tùng thay thế và lưu kho. Việc thử nghiệm và đưa vào sử dụng cũng có thể thực hiện dễ dàng và nhanh hơn nhiều.

Như chúng ta đều biết, càng có nhiều thành phần trong mạch bảo vệ và điều khiển thì xác suất sự cố càng cao, chi phí bảo trì và thời gian truy tìm sự cố cũng tăng cao. Đồng thời khi nhiều chức năng dồn vào cùng một linh kiện sẽ dẫn đến sự phụ thuộc chỉ vào một cơ cấu.

Trong bối cảnh hiện nay, chi phí cho thời gian và không gian đóng vai trò then chốt. Một sản phẩm tổng hợp hoàn chỉnh, chiếm ít không gian sẽ đem lại lợi ích kinh tế về nhiều mặt:

- Giảm thời gian thiết kế, đưa vào sử dụng và truy tìm sự cố cho hệ thống.

- Ít sự cố hơn, giảm thời gian chết.

- Tiết kiệm không gian.

Để thực hiện các chức năng khác nhau với độ tin cậy cao hơn, các rơle số được trang bị bộ vi xử lý đa năng dùng cho các chức năng khác biệt, cụ thể như theo dõi trạng thái của đầu vào số, truyền thông, màn hình LCD và bộ xử lý trung tâm. Trong trường hợp sự cố một bộ vi xử lý cụ thể, chỉ có chức năng liên quan bị ảnh hưởng, còn thông tin vẫn nhận được tại phòng điều khiển trung tâm để nâng cao khả năng quản lý, đảm bảo vận hành và bảo trì tốt hơn.

Sản phẩm tổng hợp hoàn chỉnh đảm bảo dữ liệu điện và điều khiển đầy đủ trên búyt truyền thông là phương án kinh tế để thiết kế hệ thống điều khiển và truyền thông cho một công ty điện lực. Nó cho phép đạt tốc độ truyền thông cao hơn và loại trừ các dữ liệu dư thừa đến từ các thiết bị khác nhau của cùng một lộ (ví dụ thông tin liên quan đến dòng điện đến từ các rơle cũng như các bộ chuyển đổi trong trường hợp cự cố). Để thu được lợi ích tối đa từ hệ thống bảo vệ và điều khiển tích hợp, điều cơ bản là phải có một rơle thông minh tinh vi, có khả năng thực hiện kết hợp bảo vệ và điều khiển. Cơ cấu này có ích không chỉ đối với các kỹ sư bảo vệ/hệ thống, mà cả đối với các kỹ sư đo lường điều khiển bởi vì nó có thể tích hợp nhiều chức năng logic trong một lộ cấp, nhờ thế không cần phải có PLC bên ngoài, không cần đến các liên động cụ thể cho lộ cấp.

Rơle số cung cấp các chức năng bảo vệ và điều khiển hiện đại trong các cơ cấu mạnh, đa năng mà lại kinh tế. Công nghệ số cho phép các cơ cấu điện tử thông minh này thực hiện tất cả các chức năng cần thiết trong vùng bảo vệ với dải điều chỉnh rộng, nhiều nhóm chỉnh định, nhiều đường cong phối hợp và tiêu thụ ít điện. Có đủ loại chức năng báo cáo và báo động để lựa chọn, giúp cho việc theo dõi thiết bị và giảm bảo trì. Trình tự chi tiết báo cáo sự kiện, báo cáo tóm tắt sự cố và sóng dao động ghi lại cho phép phân tích chi tiết các trường hợp tác động nhằm xác định nguyên nhân vì sao rơle tác động.