Hệ Thống FRTU Là Gì? Hướng Dẫn Vận Hành & Kết Nối SCADA (2025)

Hệ thống FRTU (Feeder Remote Terminal Unit) là thiết bị đầu cuối thông minh đóng vai trò “trái tim” trong mạng lưới tự động hóa phân phối điện (DAS). Được thiết kế chuyên dụng cho môi trường ngoài trời khắc nghiệt, FRTU thực hiện nhiệm vụ thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt trung thế như
Recloser, LBS và tủ RMU.

Không chỉ đơn thuần là một bộ điều khiển, một hệ thống FRTU tiêu chuẩn hiện nay phải đáp ứng khả năng kết nối về trung tâm SCADA/DMS qua giao thức
IEC 60870-5-104
(trên nền tảng 4G/Fiber Optic). Đây là chìa khóa giúp ngành điện phát hiện sự cố tức thời, tự động cô lập vùng lỗi (FLISR) và giảm thiểu tối đa chỉ số mất điện
SAIDI/SAIFI.

Trong bài viết chuyên sâu này, KTH Electric sẽ cùng bạn “mổ xẻ” chi tiết từ cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động cho đến các giải pháp lắp đặt FRTU tối ưu nhất 2025.

Nếu ví Hệ thống SCADA/DMS là “bộ não” của lưới điện thông minh, thì Hệ thống FRTU (Feeder Remote Terminal Unit) chính là những “cánh tay nối dài” và “giác quan” nhạy bén nhất đặt tại hiện trường.

Trong hơn 20 năm làm nghề, chứng kiến sự chuyển dịch từ việc công nhân phải trèo cột giữa mưa bão để đóng cắt cầu dao, sang kỷ nguyên ngồi phòng điều hòa click chuột điều khiển thiết bị cách xa hàng chục cây số, tôi khẳng định: FRTU là thiết bị sống còn của tự động hóa lưới điện phân phối (DAS).

Bài viết này KTH Electric sẽ “mổ xẻ” chi tiết về hệ thống FRTU: từ cấu tạo phần cứng, giao thức truyền tin IEC, cho đến cách nó giúp ngành điện giảm chỉ số SAIDI/SAIFI như thế nào.

💡 TRẢ LỜI NHANH: FRTU (Feeder Remote Terminal Unit) là thiết bị đầu cuối thông minh lắp đặt ngoài trời trên lưới trung thế (). Nó chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt như Recloser, LBS, RMU, giúp vận hành lưới điện tự động hóa.

Rất nhiều người, thậm chí là dân kỹ thuật mới vào nghề, thường nhầm lẫn giữa RTU (Remote Terminal Unit) truyền thống và FRTU.

FRTU (Feeder Remote Terminal Unit) hay còn gọi là Thiết bị đầu cuối lưới phân phối, là một thiết bị điện tử thông minh được thiết kế chuyên dụng để lắp đặt ngoài trời (trên cột điện hoặc trong tủ Kiosk). Nhiệm vụ cốt lõi của nó là giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị đóng cắt trên lưới trung thế () như:

• 🔹 Máy cắt tự đóng lại (Recloser).
• 🔹 Cầu dao phụ tải (LBS – Load Break Switch).
• 🔹 Tủ RMU (Ring Main Unit).

Sự khác biệt giữa FRTU và RTU trạm biến áp

Mặc dù cùng chức năng thu thập dữ liệu, nhưng môi trường làm việc tạo nên sự khác biệt của FRTU:

📞

Hotline tư vấn

0968.27.11.99

Ms. Thanh Tâm

Chuyên Viên tư vấn & báo giá

⚡ Phản hồi trong 5 phút

Chat ngay qua

Zalo Official

• RTU trạm biến áp : Nằm trong nhà điều hành, nhiệt độ ổn định, nguồn nuôi dồi dào.
• FRTU: “Phơi sương dầm nắng” đúng nghĩa. Nó phải chịu được nhiệt độ từ đến , độ ẩm 100%, bụi bẩn và nhiễu điện từ cực mạnh. Do đó, tiêu chuẩn thiết kế phần cứng của FRTU khắt khe hơn rất nhiều.

💡 CẤU TẠO CHÍNH: Một tủ FRTU hoàn chỉnh gồm 5 phần tử cốt lõi: (1) CPU xử lý trung tâm, (2) Module I/O (AI/DI/DO), (3) Hệ thống truyền tin (Modem/Fiber), (4) Nguồn dự phòng UPS/Ắc quy chuyên dụng, và (5) Vỏ tủ bảo vệ chuẩn IP54/IP65.

Để một hệ thống FRTU hoạt động tin cậy, nó không đơn giản chỉ là một bo mạch máy tính. Dưới góc độ của một đơn vị cung cấp và tích hợp như KTH Electric, một tủ FRTU hoàn chỉnh bao gồm các thành phần quan trọng sau:

2.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU & Control Module)

Đây là “bộ não” của tủ. Các vi xử lý hiện đại thường dùng chip 32-bit tốc độ cao để xử lý hàng nghìn tín hiệu thời gian thực.

• Chức năng: Xử lý thuật toán bảo vệ (quá dòng, chạm đất), logic tự động hóa (Loop Automation) và đóng gói dữ liệu truyền tin.
• Yêu cầu: Phải có Watchdog Timer để tự khởi động lại khi bị treo – điều cực kỳ quan trọng vì thiết bị nằm trên cột cao, không thể cứ lỗi là thuê xe cẩu lên reset được.

2.2. Module Input/Output (I/O) – Các “giác quan”

FRTU giao tiếp với thiết bị điện qua các cổng này:

• AI (Analog Input): Nhận tín hiệu từ Biến dòng (CT) và Biến điện áp (VT/PT) để đo lường dòng điện (), điện áp (), công suất (), tần số ().
• DI (Digital Input): Giám sát trạng thái đóng/mở của máy cắt, trạng thái lò xo, cửa tủ mở, hay áp suất khí .
• DO (Digital Output): Xuất lệnh đóng/cắt cuộn đóng (Closing coil) hoặc cuộn cắt (Tripping coil).

2.3. Hệ thống truyền tin (Communication Unit)

Nếu CPU là não, thì đây là “miệng và tai” để giao tiếp với Trung tâm điều độ hệ thống điện.

• Modem 3G/4G/LTE công nghiệp: Đa số các FRTU tại Việt Nam hiện nay dùng mạng di động qua đường truyền VPN bảo mật (APN riêng).
• Cáp quang (Fiber Optic): Dùng ở các khu vực đô thị hoặc khu công nghiệp có hạ tầng tốt, độ trễ thấp và ổn định hơn 4G.
• Cổng giao tiếp: RS232, RS485 cho các thiết bị ngoại vi và cổng Ethernet (RJ45) để cấu hình.

2.4. Nguồn điện dự phòng (UPS/Battery Charger)

Lưới điện mất thì FRTU vẫn phải sống để báo tin về trung tâm là “tôi đã mất điện”.

• Hệ thống thường sử dụng 02 bình ắc quy mắc nối tiếp thành .
• Yêu cầu sống còn: Ắc quy phải là loại chuyên dụng (Lead-acid kín khí hoặc Lithium), chịu nhiệt tốt. Thời gian lưu điện (Hold-up time) tối thiểu phải đạt giờ (theo quy định EVN) để đảm bảo nuôi modem truyền tin và thực hiện ít nhất 1 chu trình đóng cắt khi mất nguồn AC.

2.5. Vỏ tủ (Enclosure)

Vỏ tủ FRTU thường làm bằng Inox 304 hoặc tôn tráng kẽm sơn tĩnh điện, yêu cầu cấp bảo vệ tối thiểu IP54 (chống bụi và nước bắn) hoặc IP65 (chống nước phun áp lực) để bảo vệ linh kiện bên trong.

💡 CHUẨN GIAO THỨC: Tại Việt Nam, IEC 60870-5-104 (chạy trên TCP/IP) là giao thức bắt buộc và phổ biến nhất (90%) cho FRTU kết nối về SCADA. Ngoài ra còn có IEC 101, DNP3 và Modbus cho các ứng dụng đặc thù.

Trong kỷ nguyên Semantic SEO và Smart Grid, từ khóa “Giao thức” (Protocol) là cực kỳ quan trọng. FRTU không thể nói chuyện với máy tính trung tâm nếu không “cùng ngôn ngữ”.

3.1. IEC 60870-5-104 (IEC 104)

Đây là giao thức phổ biến nhất hiện nay cho hệ thống FRTU chạy trên nền tảng TCP/IP (mạng 4G hoặc cáp quang).

• Ưu điểm: Truyền dữ liệu nhanh, hỗ trợ gán nhãn thời gian (Time stamp) chính xác, cho phép truyền file ghi âm sự cố (Disturbance record).
• Ứng dụng: 90% các dự án Mini-SCADA/DAS tại các Điện lực tỉnh hiện nay đều yêu cầu chuẩn này.

3.2. IEC 60870-5-101 (IEC 101)

Giao thức đời cũ, chạy trên đường truyền nối tiếp (Serial) như RS232/RS485. Hiện nay ít dùng cho kết nối về trung tâm nhưng vẫn dùng để FRTU giao tiếp nội bộ với các thiết bị đo đếm khác.

3.3. DNP3 (Distributed Network Protocol)

Phổ biến ở các thiết bị xuất xứ Mỹ hoặc Úc (như Recloser Cooper, Nulec). DNP3 cực mạnh về khả năng toàn vẹn dữ liệu, nhưng cấu hình phức tạp hơn IEC.

3.4. Modbus RTU/TCP

Thường dùng để FRTU đọc dữ liệu từ các đồng hồ đa năng hoặc cảm biến nhiệt độ trong tủ, ít khi dùng làm giao thức chính kết nối về SCADA do tính bảo mật và khả năng gán nhãn thời gian kém.

💡 LỢI ÍCH CỐT LÕI: FRTU mang lại 3 giá trị “vàng”: (1) Giám sát thông số điện (U, I, P, Q) từ xa, (2) Điều khiển đóng cắt tức thời qua HMI đảm bảo an toàn, và (3) Phát hiện/Cô lập sự cố (FLISR) tự động.

Tại sao các công ty điện lực lại bỏ hàng tỷ đồng để lắp đặt hệ thống FRTU? Dưới đây là các giá trị thực tế (Entity – Attribute – Value) mà nó mang lại:

4.1. Giám sát từ xa (Remote Monitoring)

Người vận hành tại phòng điều khiển (OCC) có thể biết chính xác:

• Dòng tải (), Điện áp () tại điểm lắp đặt.
• Hướng công suất () để biết đang nhận hay phát điện.
• Cảnh báo tức thời: Mất nguồn AC, Ắc quy yếu, Áp khí thấp, Cửa tủ bị mở (chống trộm).

4.2. Điều khiển từ xa (Remote Control)

Thay vì cử một đội công tác đi xe bán tải mất 30 phút ra hiện trường, chỉ cần 1 thao tác “Click” trên màn hình HMI, lệnh được gửi qua IEC 104 đến FRTU -> kích hoạt rơ-le trung gian -> đóng/cắt thiết bị trong vòng 2-3 giây.

• Giảm thiểu thời gian thao tác.
• An toàn tuyệt đối cho con người (tránh rủi ro hồ quang điện trực tiếp).

4.3. Phát hiện và xử lý sự cố (Fault Detection & FLISR)

Đây là chức năng “ăn tiền” nhất.

• ANSI 50/51: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh/có thời gian.
• ANSI 50N/51N: Bảo vệ chạm đất (rất nhạy với sự cố cây chạm dây).
• FPI (Fault Passage Indicator): FRTU xác định dòng sự cố có đi qua nó hay không và gửi tín hiệu về DMS. Hệ thống DMS sẽ phân tích hàng loạt tín hiệu từ các FRTU khác nhau để định vị chính xác đoạn đường dây bị lỗi, từ đó tự động cô lập vùng sự cố (FLISR) và cấp điện lại cho vùng không bị ảnh hưởng.

💡 PHÂN BIỆT NHANH: FRTU Recloser có chức năng bảo vệ phức tạp và tự đóng lại khi sự cố thoáng qua (giá cao). FRTU LBS chủ yếu đo lường, giám sát và phân đoạn sự cố (giá thấp hơn).

Mặc dù cùng là FRTU, nhưng tùy vào thiết bị nó điều khiển mà cấu hình sẽ khác nhau:

5.1. FRTU cho Recloser (Máy cắt tự đóng lại)

Recloser có khả năng cắt dòng ngắn mạch lớn ().

• Đặc điểm FRTU: Phải tích hợp chức năng bảo vệ (Rơ-le bảo vệ) cực kỳ phức tạp. Có khả năng tự đóng lại (Reclosing) 3-4 lần theo cài đặt để loại trừ các sự cố thoáng qua (như chim bay vào, sét đánh lan truyền).
• Giá thành: Rất cao.

5.2. FRTU cho LBS (Cầu dao phụ tải)

LBS chỉ cắt được dòng tải định mức (630A), không cắt được dòng ngắn mạch.

• Đặc điểm FRTU: Chủ yếu là chức năng đo lường và giám sát. Khi có sự cố ngắn mạch, FRTU của LBS chỉ đóng vai trò là “người chỉ điểm” (FPI), chờ máy cắt đầu nguồn cắt điện rồi mới mở LBS để phân đoạn.
• Giá thành: Thấp hơn Recloser.

(Tham khảo thêm: So sánh Recloser và LBS chi tiết)

💡 HIỆU QUẢ KINH TẾ: FRTU giảm SAIDI (thời gian mất điện) bằng cách báo vị trí lỗi tức thì và giảm SAIFI (số lần mất điện) nhờ khả năng tự động cô lập vùng sự cố.

Trong kinh doanh điện năng, hai chỉ số quan trọng nhất (KPI) là:

• SAIDI: Thời gian mất điện trung bình của khách hàng.
• SAIFI: Số lần mất điện trung bình.

Hệ thống FRTU giúp cải thiện hai chỉ số này một cách ngoạn mục:

1. Giảm thời gian tìm điểm sự cố: Thay vì đi dò từng cột (mất hàng giờ), FRTU báo vị trí lỗi ngay lập tức (vài phút). -> Giảm SAIDI.
2. Giảm vùng mất điện: Nhờ FLISR, thay vì mất điện cả tuyến dây 20km, FRTU giúp cô lập đoạn lỗi 2km, 18km còn lại được cấp điện từ nguồn khác (Mạch vòng). -> Giảm SAIFI.

💡 CHECKLIST QUAN TRỌNG: 4 vấn đề sống còn khi vận hành FRTU: (1) Lắp điện trở sấy chống ẩm, (2) Dùng ắc quy Lithium/Gel chịu nhiệt, (3) Sim 4G APN riêng để không mất kết nối, và (4) Tiếp địa chuẩn (< 10 Ohm) để tránh sét đánh hỏng nguồn.

Với tư cách là đơn vị thi công nhiều dự án, KTH Electric chia sẻ những vấn đề thực tế thường gặp:

1. Vấn đề Nhiệt & Ẩm (Condensation):
   Tủ FRTU kín quá cũng dở, mà hở quá cũng dở. Sự chênh lệch nhiệt độ ngày/đêm dễ gây đọng sương làm hỏng bo mạch.
   * Giải pháp: Luôn phải có điện trở sấy (Heater) và bộ điều khiển nhiệt ẩm (Hygrostat) hoạt động tốt. Đừng tiết kiệm thiết bị này!
2. Vấn đề Ắc quy:
   Ắc quy chì-axit thông thường chết rất nhanh dưới cái nắng (nhiệt độ trong tủ có thể lên ).
   * Giải pháp: Nên dùng ắc quy Gel hoặc Lithium chuyên dụng chịu nhiệt và kiểm tra nội trở định kỳ 6 tháng/lần.
3. Vấn đề Sim 4G:
   Sim rác, Sim hết tiền, hoặc Sim không có IP tĩnh (Static IP) là nguyên nhân số 1 gây mất kết nối SCADA.
   * Giải pháp: Sử dụng dịch vụ M2M/APN riêng của nhà mạng (Viettel/Vinaphone) để đảm bảo đường truyền bảo mật và ổn định.
4. Tiếp địa:
   FRTU là thiết bị điện tử nhạy cảm. Tiếp địa tủ không tốt (điện trở nối đất > 10 Ohm) sẽ khiến FRTU dễ bị treo hoặc cháy nguồn khi có sét lan truyền.

Chúng tôi tổng hợp các câu hỏi từ khách hàng gửi về KTH Electric:

Hệ thống FRTU không chỉ là một xu hướng, mà là tiêu chuẩn bắt buộc trong lộ trình hiện đại hóa lưới điện quốc gia. Việc đầu tư vào hệ thống FRTU chất lượng, cấu hình chuẩn giao thức và bảo trì đúng cách sẽ mang lại lợi ích to lớn về kinh tế và kỹ thuật.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp:

• Cung cấp, lắp đặt trọn bộ Recloser/LBS tích hợp FRTU.
• Nâng cấp, sửa chữa tủ điều khiển, thay thế ắc quy, modem.
• Dịch vụ thí nghiệm, cấu hình kết nối SCADA về trung tâm.

Hãy liên hệ ngay với KTH Electric. Với đội ngũ kỹ sư >20 năm kinh nghiệm, chúng tôi cam kết mang đến giải pháp kỹ thuật tối ưu nhất cho lưới điện của bạn.

CÔNG TY TNHH KTH ELECTRIC

• 📍 Địa chỉ: 251 Phạm Văn Chiêu, Phường An Hội Tây, TP Hồ Chí Minh.
• ☎️ Hotline Kỹ Thuật: 0968.27.11.99
• 📧 Email: kthelectric.com@gmail.com
• 🌐 Website: kth-electric.com

Bài viết được nghiên cứu và biên soạn bởi đội ngũ kỹ thuật KTH Electric. Vui lòng ghi rõ nguồn khi phát hành lại.