Kỹ sư NPSC chủ động ứng dụng trí tuệ nhân tạo, phát triển các công cụ tính toán và mô phỏng lưới điện

Trong xu thế đẩy mạnh chuyển đổi số và ứng dụng khoa học công nghệ vào hoạt động sản xuất kinh doanh, đội ngũ kỹ sư Công ty Dịch vụ Điện lực miền Bắc (NPSC) đã chủ động nghiên cứu, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để phát triển các công cụ tính toán, mô phỏng chuyên ngành điện. Những sản phẩm công nghệ được xây dựng từ chính yêu cầu thực tiễn đang từng bước phát huy hiệu quả, góp phần nâng cao năng suất lao động, chất lượng công tác tư vấn thiết kế và năng lực ứng dụng công nghệ trong hoạt động sản xuất kinh doanh của đơn vị.

Chủ động nghiên cứu, đưa trí tuệ nhân tạo vào giải quyết các bài toán kỹ thuật

Chuyển đổi số không chỉ là việc ứng dụng các phần mềm, công nghệ hiện đại vào quy trình sản xuất mà còn đòi hỏi sự thay đổi trong tư duy, phương pháp làm việc và khả năng làm chủ công nghệ của mỗi cán bộ, người lao động. Nhận thức rõ điều đó, thời gian qua, NPSC đã tích cực khuyến khích đội ngũ cán bộ, kỹ sư phát huy tinh thần sáng tạo, nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả công việc.

Một trong những kết quả đáng ghi nhận là việc đội ngũ kỹ sư Xí nghiệp Tư vấn trực thuộc NPSC chủ động ứng dụng AI để xây dựng các công cụ tính toán, mô phỏng phục vụ công tác tư vấn thiết kế và phân tích hệ thống điện.

Trong lĩnh vực tư vấn lưới điện, công tác tính toán kỹ thuật thường đòi hỏi xử lý khối lượng dữ liệu lớn, từ việc khai báo hàng trăm phần tử đường dây, máy biến áp, máy phát điện trong mô hình hệ thống điện đến tính toán thông số đường dây, phân tích trào lưu công suất và mô phỏng các tình huống sự cố. Nhiều công đoạn trước đây phải thực hiện thủ công hoặc lặp lại trên các phần mềm chuyên ngành, tiêu tốn đáng kể thời gian và tiềm ẩn nguy cơ sai sót trong quá trình nhập liệu, xử lý dữ liệu.

Xuất phát từ những khó khăn trong thực tiễn công việc, các kỹ sư Xí nghiệp Tư vấn đã nghiên cứu khai thác AI như một công cụ hỗ trợ lập trình, từng bước chuyển hóa kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế thành những ứng dụng phục vụ trực tiếp hoạt động sản xuất.

Điểm đáng chú ý trong cách tiếp cận này là sự kết hợp giữa kiến thức chuyên ngành điện với khả năng hỗ trợ lập trình của AI. Trên cơ sở xác định yêu cầu kỹ thuật và phương pháp tính toán, các kỹ sư sử dụng AI để hỗ trợ xây dựng mã nguồn, sau đó trực tiếp kiểm tra, hiệu chỉnh và đánh giá kết quả bằng kiến thức chuyên môn.

Qua đó, đội ngũ kỹ sư không chỉ khai thác hiệu quả những phần mềm chuyên ngành hiện có mà còn từng bước chủ động phát triển các công cụ phù hợp với đặc thù công việc của đơn vị.

Đến nay, ba sản phẩm tiêu biểu đã được nghiên cứu, xây dựng gồm: PSSE Tool, VoltStream và phần mềm Tính toán thông số đường dây. Mỗi công cụ tập trung giải quyết một nhóm bài toán kỹ thuật cụ thể, hướng tới mục tiêu tự động hóa các công đoạn xử lý dữ liệu, nâng cao độ chính xác và hỗ trợ kỹ sư phân tích, lựa chọn phương án kỹ thuật.

Phát triển các công cụ chuyên ngành từ yêu cầu thực tiễn

Tự động hóa công tác tính toán hệ thống điện với PSSE Tool

Trong hoạt động phân tích, tính toán hệ thống điện, PSS/E là một trong những phần mềm chuyên ngành được sử dụng để xây dựng mô hình lưới điện, tính toán trào lưu công suất và đánh giá các chế độ vận hành.

Tuy nhiên, quá trình khai báo dữ liệu cho các phần tử trong hệ thống như đường dây, máy biến áp, máy phát điện và phụ tải thường đòi hỏi nhiều thời gian, đặc biệt đối với những mô hình lưới điện có quy mô lớn.

Để khắc phục hạn chế này, các kỹ sư Xí nghiệp Tư vấn đã phát triển PSSE Tool, công cụ hỗ trợ tự động hóa quá trình nhập liệu và cập nhật mô hình lưới điện trên nền phần mềm PSS/E phiên bản 33.

Ứng dụng cho phép đọc và nhập dữ liệu hàng loạt từ các tệp CSV đối với đường dây, máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây và máy phát điện. Đồng thời, công cụ hỗ trợ cập nhật công suất tác dụng, công suất phản kháng của phụ tải và nguồn điện từ các biểu mẫu dữ liệu được chuẩn hóa.

Thông qua giao diện tích hợp, kỹ sư có thể tra cứu, điều chỉnh thông số các phần tử, thực hiện tính toán trào lưu công suất và xuất dữ liệu sơ đồ sang bản vẽ CAD phục vụ công tác thiết kế.

Việc tích hợp nhiều chức năng trong cùng một công cụ giúp giảm các thao tác lặp lại, nâng cao tính thống nhất của dữ liệu và tạo thuận lợi cho quá trình kiểm tra, hiệu chỉnh mô hình.

PSSE Tool đã được ứng dụng trong công tác tổng hợp, tính toán phục vụ báo cáo vận hành lưới điện tỉnh Nghệ An năm 2026. Đây là một trong những kết quả thực tế bước đầu, cho thấy khả năng đưa các sản phẩm do kỹ sư tự phát triển vào giải quyết nhiệm vụ chuyên môn.

Giao diện PSSE Tool hỗ trợ nhập dữ liệu, tra cứu thông số và tính toán trào lưu công suất.

Ứng dụng VoltStream trong nghiên cứu, mô phỏng và phân tích sự cố do sét

Đối với hệ thống đường dây cao áp, sự cố do sét là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện. Việc nghiên cứu khả năng chịu đựng dòng sét, xác định những vị trí có nguy cơ xảy ra sự cố và lựa chọn giải pháp bảo vệ phù hợp có ý nghĩa quan trọng trong công tác thiết kế, quản lý kỹ thuật và vận hành lưới điện.

Từ yêu cầu đó, các kỹ sư Xí nghiệp Tư vấn đã nghiên cứu, phát triển phần mềm 

VoltStream nhằm hỗ trợ tự động hóa quá trình mô phỏng, phân tích suất cắt sét đối với đường dây 110kV và 220kV.

Phần mềm được phát triển gắn với đề tài nghiên cứu về đánh giá ngưỡng chịu đựng dòng sét của đường dây 110kV và các giải pháp giảm suất sự cố theo điện trở nối đất chân cột.

VoltStream có khả năng đọc dữ liệu sơ đồ mạch, nhận diện các thông số liên quan đến vị trí cột, điện trở nối đất và nguồn sét; từ đó tự động xây dựng các kịch bản để thực hiện mô phỏng trên phần mềm EMTPWorks.

Thông qua việc thay đổi các thông số như điện trở nối đất chân cột, số lượng bát cách điện và phương án bố trí chống sét van, chương trình hỗ trợ kỹ sư khảo sát, so sánh hiệu quả của nhiều giải pháp kỹ thuật.

Kết quả mô phỏng được tổng hợp dưới dạng bảng số liệu, đồ thị điện áp trên chuỗi cách điện và biểu đồ thể hiện nguy cơ phóng điện tại từng vị trí cột.

Đặc biệt, phần mềm còn hỗ trợ tính toán suất cắt sét tổng hợp từ các nguyên nhân như sét đánh ngược, sét đánh trực tiếp vào dây pha và quá điện áp cảm ứng, có xét đến các thông số về hoạt động giông sét tại từng khu vực.

Trên cơ sở kết quả tính toán, chương trình hỗ trợ xác định những vị trí có nguy cơ sự cố cao để kỹ sư đánh giá và đề xuất phương án bảo vệ phù hợp.

Trong một trường hợp mô phỏng, phần mềm xác định vị trí cột VT04 có suất cắt sét tính toán cao nhất, đạt 0,1427 vụ/năm; đồng thời đưa ra phương án xem xét giảm điện trở nối đất xuống dưới 10 Ω và kết hợp bố trí chống sét van tại vị trí này.

Kết quả trên cho thấy khả năng hỗ trợ phân tích của phần mềm trong việc nhận diện các vị trí có nguy cơ sự cố và đánh giá những phương án cải thiện khả năng chống sét cho đường dây.

Việc tự động hóa các kịch bản mô phỏng còn giúp giảm đáng kể khối lượng thao tác thủ công, tạo điều kiện để kỹ sư khảo sát nhiều phương án kỹ thuật, nâng cao chất lượng phân tích và lựa chọn giải pháp.

Phần mềm VoltStream mô phỏng, phân tích suất cắt sét và hỗ trợ lựa chọn giải pháp bảo vệ đường dây.

Xây dựng công cụ tính toán thông số đường dây phục vụ công tác tư vấn thiết kế

Bên cạnh hai sản phẩm trên, Xí nghiệp Tư vấn còn phát triển ứng dụng Tính toán thông số đường dây nhằm hỗ trợ xác định các thông số kỹ thuật phục vụ công tác thiết kế, tính toán hệ thống điện.

Trong thực tế, các thông số thứ tự thuận và thứ tự không của đường dây là những dữ liệu quan trọng, được sử dụng trong tính toán ngắn mạch, chỉnh định hệ thống bảo vệ rơ le và phân tích chế độ vận hành lưới điện.

Với ứng dụng này, kỹ sư có thể khai báo thông tin dự án theo từng đoạn tuyến, bao gồm chiều dài đường dây, đặc tính dây dẫn, kết cấu cột và điện trở suất của đất.

Trên cơ sở dữ liệu đầu vào, chương trình thực hiện tính toán các thông số điện trở, điện kháng, điện dẫn theo từng kilômét và tổng chiều dài tuyến.

Ứng dụng còn tích hợp chức năng tra cứu dữ liệu dây dẫn, lưu trữ kết quả theo dự án, so sánh các phương án thiết kế và xuất báo cáo phục vụ công tác chuyên môn.

Đáng chú ý, phần mềm được xây dựng kèm theo nội dung hướng dẫn sử dụng và cơ sở lý thuyết, tạo điều kiện thuận lợi cho các kỹ sư trẻ tiếp cận phương pháp tính toán, từng bước nâng cao kiến thức chuyên môn và khả năng sử dụng công cụ.

Sản phẩm đã được ứng dụng trong dự án Treo dây mạch 2 tuyến đường dây 110kV từ Trạm biến áp 220kV Đô Lương đến Trạm biến áp 110kV Yên Thành, tỉnh Nghệ An, với tổng chiều dài tuyến khoảng 28 km.

Việc áp dụng công cụ tính toán chuyên biệt giúp chuẩn hóa quy trình xử lý dữ liệu, hỗ trợ công tác kiểm tra, so sánh thông số giữa các phương án và nâng cao hiệu quả lập hồ sơ thiết kế.

Giao diện ứng dụng Tính toán thông số đường dây do kỹ sư Xí nghiệp Tư vấn phát triển

Từng bước nâng cao năng suất lao động và chất lượng dịch vụ tư vấn

Điểm chung của ba sản phẩm công nghệ là đều xuất phát từ những khó khăn, vướng mắc trong quá trình thực hiện nhiệm vụ chuyên môn. Thay vì chỉ sử dụng các phần mềm có sẵn, đội ngũ kỹ sư NPSC đã chủ động tìm kiếm giải pháp để khai thác công nghệ hiệu quả hơn, phù hợp với quy trình làm việc và yêu cầu thực tế của đơn vị.

Các công cụ bước đầu góp phần giảm khối lượng nhập liệu thủ công, hạn chế sai sót trong quá trình xử lý dữ liệu, chuẩn hóa kết quả tính toán và tạo thuận lợi cho việc lưu trữ, tra cứu, đối chiếu thông tin.

Đặc biệt, khả năng tự động hóa những thao tác lặp lại giúp kỹ sư dành nhiều thời gian hơn cho công tác phân tích, đánh giá và lựa chọn phương án kỹ thuật. Đây là yếu tố có ý nghĩa quan trọng đối với hoạt động tư vấn thiết kế, khi chất lượng sản phẩm không chỉ phụ thuộc vào kết quả tính toán mà còn đòi hỏi khả năng đánh giá tổng thể, nhận diện rủi ro và đề xuất các giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế.

Một giá trị khác từ quá trình nghiên cứu, phát triển các ứng dụng là từng bước hình thành năng lực làm chủ công nghệ trong đội ngũ kỹ sư. Việc trực tiếp tham gia xây dựng, kiểm tra và hoàn thiện phần mềm giúp cán bộ kỹ thuật hiểu sâu hơn về bản chất các bài toán, đồng thời có khả năng chủ động điều chỉnh, bổ sung chức năng khi phát sinh yêu cầu mới.

Đây cũng là hướng tiếp cận phù hợp với mục tiêu thúc đẩy chuyển đổi số từ cơ sở, phát huy vai trò của người lao động trong việc tìm kiếm, đề xuất và triển khai các sáng kiến cải tiến kỹ thuật, hợp lý hóa sản xuất.

Gắn nghiên cứu khoa học với chuyển đổi số và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực

Những kết quả bước đầu trong việc phát triển các công cụ tính toán, mô phỏng lưới điện là một phần trong định hướng đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ của NPSC.

Thời gian qua, đơn vị đã tích cực triển khai các nhiệm vụ nghiên cứu chuyên ngành, tập trung vào những vấn đề có ý nghĩa thiết thực đối với công tác quản lý kỹ thuật và vận hành hệ thống điện, như đánh giá khả năng chịu đựng dòng sét của đường dây 110kV, nghiên cứu hiện tượng quá điện áp khi vận hành tụ bù tại các trạm biến áp 110kV, ứng dụng phần mềm mô phỏng trong phân tích sự cố và tối ưu hóa phương án kỹ thuật.

Trong thời gian tới, Xí nghiệp Tư vấn tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện các đề tài khoa học công nghệ, trong đó có đề tài cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam về cân đối cơ cấu chiều dài đường dây và dung lượng trạm biến áp theo vùng miền; đề tài cấp EVNNPC về giải pháp chống sét cho lưới điện trung áp và nghiên cứu xây dựng ứng dụng dự báo phụ tải.

Cùng với đó, đơn vị tiếp tục phối hợp trong công tác nghiên cứu, xây dựng các đề án quy hoạch phát triển lưới điện, đáp ứng yêu cầu giải tỏa công suất nguồn điện giai đoạn 2026–2030, có xét đến năm 2035.

Việc tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng AI được xác định là một trong những hướng đi nhằm hỗ trợ giải quyết các bài toán kỹ thuật ngày càng phức tạp, nâng cao hiệu quả khai thác dữ liệu và phát triển thêm các công cụ phục vụ hoạt động chuyên môn.

Tuy nhiên, đối với các ứng dụng trong lĩnh vực điện lực, yêu cầu về độ chính xác và độ tin cậy của kết quả tính toán luôn phải được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, việc sử dụng AI cần gắn liền với quy trình kiểm tra, đối chiếu và thẩm định của đội ngũ kỹ sư chuyên ngành, bảo đảm các kết quả phân tích, mô phỏng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng.

Từ những bài toán cụ thể trong công việc hằng ngày, đội ngũ kỹ sư NPSC đã từng bước biến AI thành công cụ hỗ trợ thiết thực trong hoạt động nghiên cứu, tính toán và tư vấn thiết kế. Những sản phẩm bước đầu tuy tập trung vào từng lĩnh vực chuyên môn nhưng cho thấy khả năng ứng dụng công nghệ mới từ chính đội ngũ cán bộ kỹ thuật tại cơ sở.

Tinh thần chủ động nghiên cứu, đổi mới sáng tạo và từng bước làm chủ công nghệ của đội ngũ kỹ sư NPSC đang góp phần cụ thể hóa mục tiêu chuyển đổi số của EVNNPC, hướng tới nâng cao năng suất lao động, chất lượng dịch vụ kỹ thuật và hiệu quả sản xuất kinh doanh, phục vụ yêu cầu phát triển hệ thống điện miền Bắc ngày càng an toàn, hiện đại và tin cậy.

Xí nghiệp Tư vấn – Công ty Dịch vụ Điện lực miền Bắc