Trạm biến áp tại Cộng hòa Séc

Trên khắp hai vùng Nam Morava và Nam Bohemia của Cộng hòa Séc, Công ty EG.D – thành viên của Tập đoàn E.ON (Đức) – đang vận hành mạng lưới rộng lớn các trạm biến áp cao áp không có nhân viên trực. Đây là những cơ sở đóng vai trò trung tâm trong hệ thống phân phối điện của khu vực, thực hiện nhiệm vụ hạ điện áp từ lưới điện truyền tải để cung cấp điện cho hộ gia đình, bệnh viện, khu công nghiệp và các cộng đồng dân cư. Vì vậy, độ tin cậy của các trạm này là yếu tố vô cùng quan trọng.

Giống nhiều công ty điện lực đang quản lý các cơ sở hạ tầng ngày càng được tự động hóa và nằm ở các khu vực xa xôi, EG.D vẫn liên tục tìm kiếm những công nghệ mới để bổ sung cho các hệ thống bảo vệ hiện có, giúp nâng cao khả năng giám sát và tăng tính linh hoạt trong vận hành.

Địa hình trống trải, vị trí biệt lập, thời tiết thay đổi liên tục cùng mật độ lớn các kết cấu kim loại khiến việc xác định chính xác những gì đang diễn ra tại trạm theo thời gian thực trở nên vô cùng khó khăn. Người vận hành có thể biết rằng đã xảy ra một sự cố, nhưng việc xác định đó là sự cố gì và có cần can thiệp hay không đôi khi mất khá nhiều thời gian.

Để giải quyết vấn đề này, EG.D đã triển khai Octave Coda Spatial (trước đây có tên HxGN dC3 LidarVision), là một nền tảng phát hiện đối tượng trong không gian 3D dựa trên công nghệ LiDAR, được thiết kế dành cho các môi trường ngoài trời phức tạp. Ban đầu hệ thống được đưa vào sử dụng nhằm tăng cường an ninh, nhưng sau đó EG.D nhận thấy công nghệ này còn có thể hỗ trợ bảo vệ hạ tầng và nâng cao an toàn cho người lao động.

Quan sát toàn bộ không gian 3D thay vì chỉ các khu vực cố định

Ở giai đoạn đầu, Octave Coda Spatial được lắp đặt tại một số trạm biến áp trong hệ thống của EG.D.

Khác với các hệ thống giám sát chỉ theo dõi những khu vực hoặc góc quan sát cố định, hệ thống này liên tục quét toàn bộ không gian ba chiều của trạm. Mỗi lần quét bằng LiDAR sẽ tạo ra một đám mây điểm 3D, ghi lại chính xác vị trí, hình dạng, chiều cao và chuyển động của mọi vật thể trong phạm vi giám sát.

Nhờ đó, người vận hành có cái nhìn trực quan hơn về mọi hoạt động tại trạm. Khi phát hiện có vật thể di chuyển, hệ thống sẽ xác định vị trí, kích thước và hướng di chuyển của vật thể trên mô hình số của trạm.

Các camera PTZ (Pan-Tilt-Zoom) – loại camera có khả năng xoay ngang, xoay dọc và phóng to – sẽ tự động hướng về phía vật thể vừa được phát hiện để người vận hành nhanh chóng kiểm tra hình ảnh thực tế.

Hệ thống không thay thế các giải pháp bảo vệ hiện hữu mà đóng vai trò như một lớp giám sát bổ sung, giúp người vận hành nhanh chóng hiểu được những gì đang xảy ra, đồng thời phân biệt tốt hơn giữa các hoạt động bình thường và những tình huống cần phải xử lý.

Bản sao số giúp quan sát trạm từ mọi góc độ

Một thành phần quan trọng của giải pháp là bản sao số (digital twin) có độ chân thực cao.

Các mô hình này được tạo ra bằng công nghệ chụp ảnh từ máy bay không người lái, tái tạo chi tiết toàn bộ không gian 3D của trạm biến áp. Thiết bị, công trình và vị trí tương quan giữa các hạng mục đều được mô phỏng với độ chính xác cao, cho phép người vận hành "đi lại" trong trạm ngay trên môi trường số.

Khi xảy ra sự kiện, vật thể được phát hiện cùng quỹ đạo di chuyển sẽ được hiển thị trực tiếp trên mô hình 3D này. Người vận hành có thể thay đổi góc nhìn, phóng to hoặc quan sát từ những vị trí mà ngoài thực tế khó hoặc không an toàn để tiếp cận. Điều này giúp quá trình đánh giá tình huống và ra quyết định diễn ra nhanh hơn.

Các mô hình số cũng được sử dụng trên phần mềm Octave Coda Designer, cho phép kỹ sư của EG.D chủ động thiết kế vùng giám sát, thử nghiệm các kịch bản vận hành và đánh giá phạm vi hoạt động của hệ thống ngay trên môi trường số, thay vì phải nhờ đối tác bên ngoài thực hiện và phải chia sẻ dữ liệu nhạy cảm của cơ sở hạ tầng.

Hình ảnh trạm biến áp trên Coda Spatial

Mở rộng ứng dụng sang bảo đảm an toàn lao động

Trong quá trình triển khai, EG.D nhận thấy công nghệ này còn có tiềm năng hỗ trợ công tác đảm bảo an toàn vận hành.

Làm việc gần các thiết bị điện cao áp đang mang điện luôn là một trong những công việc nguy hiểm nhất của ngành điện. Chỉ một chuyển động nhỏ ngoài ý muốn cũng có thể dẫn đến rủi ro nghiêm trọng.

Dựa trên công nghệ phát hiện vật thể trong không gian 3D, hệ thống có thể thiết lập các vùng an toàn xung quanh những hạng mục quan trọng như đường dây điện trên không. Các vùng này được xác định trong toàn bộ không gian ba chiều, nên hệ thống có thể giám sát khoảng cách an toàn theo cả chiều cao lẫn vị trí của người và vật thể, thay vì chỉ theo dõi trên mặt đất. Nhờ đó, người lao động vẫn có thể di chuyển bình thường, trong khi hệ thống liên tục theo dõi để cảnh báo nếu ai hoặc vật thể tiến quá gần khu vực nguy hiểm.

Nếu có vật thể đi vào vùng cần được bảo vệ, hệ thống sẽ lập tức tự động phát cảnh báo, bao gồm cả cảnh báo bằng âm thanh. Đây là lớp bảo vệ bổ sung cho các quy trình an toàn hiện có, giúp giảm phụ thuộc vào việc giám sát hoàn toàn thủ công.

Hiện nay, chức năng phục vụ an toàn này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm tại EG.D và dự kiến được đánh giá đến khoảng quý II năm 2027 trước khi xem xét triển khai rộng rãi.

Hệ thống cũng được thiết kế để phù hợp với hoạt động bảo trì. Khi một thiết bị đã được cắt điện an toàn, có thể tạm thời vô hiệu hóa các vùng giám sát tương ứng để công việc bảo trì được tiến hành thuận lợi, trong khi các khu vực khác vẫn tiếp tục được theo dõi.

Có thể triển khai nhanh tại các địa điểm tạm thời

Ngoài các hệ thống cố định, EG.D còn thử nghiệm các thiết bị LiDAR di động dành cho những tình huống tạm thời hoặc thay đổi liên tục.

Các thiết bị này tích hợp cảm biến LiDAR, camera, loa và nguồn điện trên cùng một nền tảng di động có thể được triển khai tại hiện trường khi cần thiết. Việc thiết lập được thực hiện trên máy tính bảng, giúp các đội kỹ thuật xác định vùng giám sát chỉ trong vài phút.

Sau khi cấu hình, hệ thống có thể kết nối với trung tâm điều hành hoặc trực tiếp gửi cảnh báo cho nhân viên tại hiện trường. Nhờ tính linh hoạt này, giải pháp phù hợp với các hoạt động bảo trì, công trường xây dựng hoặc những khu vực cần tăng cường an ninh trong thời gian ngắn.

Hướng đi mới trong bảo vệ trạm biến áp

Thông qua việc ứng dụng công nghệ phát hiện không gian 3D bằng LiDAR kết hợp bản sao số, EG.D đang mở rộng cách thức giám sát và quản lý các trạm biến áp.

Thay vì thay thế các hệ thống bảo vệ truyền thống, giải pháp này bổ sung thêm một lớp nhận thức không gian, hỗ trợ cả mục tiêu bảo đảm an ninh lẫn an toàn vận hành.

Giai đoạn thử nghiệm hiện nay cũng phản ánh xu hướng chung của ngành điện: kết hợp các giải pháp bảo vệ đã được kiểm chứng với những công nghệ cảm biến và trực quan hóa hiện đại để nâng cao khả năng ra quyết định, phản ứng nhanh hơn trước các tình huống phát sinh và tăng cường độ tin cậy của hạ tầng điện.