1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850

124 87 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống SCADA Trong Nhà Máy Thủy Điện Sử Dụng Tiêu Chuẩn IEC61850
Tác giả Ngô Bá Hưng
Người hướng dẫn TS. Phạm Quang Đăng
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2016
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 124
Dung lượng 6,49 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG I: TỔ NG QUAN V Ề H Ệ SCADA TRONG NHÀ MÁY TH ỦY ĐIỆ N (16)
    • 1.1 Thành ph ầ n c ủ a nhà máy th ủy điệ n (16)
      • 1.1.1 Các công trình th ủ y công (18)
      • 1.1.2 H ệ th ố ng bên trong nhà máy (20)
      • 1.1.3 Các công đoạ n trong nhà máy th ủy điệ n (23)
      • 1.1.4 V ậ n hành t ổ máy (25)
        • 1.4.1.1 V ận hành các máy phát điệ n (29)
        • 1.4.1.2 V ậ n hành b ộ điề u t ố c (31)
        • 1.4.1.3 H ệ th ố ng kích t ừ (32)
        • 1.4.1.4 H ệ th ố ng Relay b ả o v ệ (33)
    • 1.2 H ệ th ố ng giám sát SCADA nhà máy (36)
  • CHƯƠNG II: CẤ U TRÚC – CH ỨC NĂNG HỆ TH Ố NG SCADA TRONG NHÀ MÁY (42)
    • 2.1 T ổ ng quan SCADA cho nhà máy th ủy điệ n v ừ a và nh ỏ (42)
      • 2.1.1 Phân chia h ệ th ố ng (42)
      • 2.1.2 C ấ u trúc m ạ ng (43)
      • 2.1.3 D ữ li ệ u (48)
    • 2.2 Các tính n ăng hệ th ố ng SCADA th ủy điệ n c ần đáp ứ ng (50)
    • 2.3 Yêu c ầ u v ề kh ả năng đáp ứ ng c ủ a m ộ t h ệ SCADA th ủy điệ n (51)
  • CHƯƠNG III: XÂY DỰ NG QUY TRÌNH THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG SCADA CHO NHÀ MÁY TH ỦY ĐIỆ N S Ử D Ụ NG TIÊU CHU Ẩ N IEC61850 (55)
    • 3.2 Tiêu chu ẩ n IEC và kh ả năng đáp ứ ng ở Vi ệ t Nam (57)
    • 3.3 Nh ữ ng ti ệ n ích khi ứ ng d ụ ng tiêu chu ẩ n IEC61850 vào các nhà máy th ủy điệ n 44 (59)
    • 3.4 Tiêu chu ẩ n IEC61850 (62)
      • 3.4.1 Tiêu chu ẩ n IEC61850 và nh ững mô hình đối tượ ng (62)
      • 3.4.2 T ổ ng quan v ề khái ni ệ m tiêu chu ẩ n IEC61850 (64)
        • 3.4.2.1 Phân tích ch ức năng ứ ng d ụng và trao đổ i thông tin (65)
        • 3.4.2.2 Mô t ả v ề thông tin c ủ a d ữ li ệ u (67)
        • 3.4.2.3 Các d ị ch v ụ trao đổ i thông tin (68)
      • 3.4.3 Phân tích ch ức năng ứ ng d ụ ng v à trao đổ i thông tin (69)
      • 3.4.4 Quan sát theo hướ ng ứ ng d ụ ng (73)
        • 3.4.4.1 Mô hình LN và Data (74)
      • 3.4.5 Quan sát theo hướ ng thi ế t b ị (75)
        • 3.4.5.1 Mô hình thi ế t b ị (75)
      • 3.4.6 Quan sát theo hướng trao đổ i thông tin (76)
        • 3.4.6.1 Mô hình ả o (77)
        • 3.4.6.2 Cơ chế trao đổi thông tin cơ bả n (77)
      • 3.4.7 L ậ p ánh x ạ ACSI vào h ệ th ống trao đổ i thông tin th ự c (78)
      • 3.4.8 Mô hình l ớ p d ữ li ệ u (79)
      • 3.4.9 Thi ế t l ậ p tên (80)
      • 3.4.10 Ngôn ng ữ SCL (Substation Configuration Language) (81)
        • 3.4.10.1 Mô hình đối tượ ng ngôn ng ữ SCL (81)
        • 3.4.10.2 T ậ p tin mô t ả file SCL và c ấ u trúc ngôn ng ữ SCL (82)
    • 3.5 IEC61850 ph ầ n 7 – 410 truy ề n thông cho h ệ th ống điề u khi ể n giám sát trong nhà máy th ủy điệ n và IEC61850 ph ầ n 7 – 510 hướ ng d ẫ n và mô hình hóa các khái ni ệ m . 69 (84)
      • 3.5.1 IEC61850 ph ầ n 7 – 410 truy ề n thông cho h ệ th ống điề u khi ể n giám sát (84)
        • 3.5.1.1 Tóm t ắt các nút logic đượ c s ử d ụ ng trong các nhà máy th ủy điệ n (85)
    • 3.6 IEC61850 ph ầ n 7 – 510 hướ ng d ẫ n và mô hình hóa các khái ni ệ m (91)
      • 3.7.1.1 Nh ữ ng yêu c ầ u cho vi ệ c xây d ự ng h ệ th ố ng theo IEC61850 (98)
      • 3.7.1.2 Nh ữ ng yêu c ầ u cho vi ệ c nâng c ấ p h ệ th ống điề u khi ể n giám sát trong nhà máy th ủy điệ n theo IEC61850 (99)
      • 3.7.1.3 Các bướ c th ự c hi ệ n xây d ự ng nhà máy theo tiêu chu ẩ n IEC61850 (101)
    • 3.8 Quy trình thi ế t k ế h ệ th ống điề u khi ể n - giám sát nhà máy th ủy điệ n d ự a trên tiêu chu ẩ n IEC61850 (102)
  • CHƯƠNG IV: ĐỀ XU Ấ T GI Ả I PHÁP THI Ế T K Ế H Ệ TH ỐNG ĐIỀ U KHI Ể N GIÁM SÁT TRONG NHÀ MÁY ANKROET THEO TIÊU CHU Ẩ N IEC61850 (104)
    • 4.1 Gi ớ i thi ệ u nhà máy (104)
      • 4.1.1 Các thành ph ầ n trong nhà máy (105)
      • 4.1.2 M ộ t s ố hình ả nh h ệ SCADA hi ện nay đang triể n khai trong nhà máy th ủ y điệ n Ankroet (109)
    • 4.2 Thi ế t k ế h ệ th ố ng s ử d ụ ng ph ầ n m ề m Kalkitech SCL Manager (111)
      • 4.2.1 Gi ớ i thi ệ u Kalkitech SCL Manager (SCLM) (111)
      • 4.2.2 T ạ o Project (113)
      • 4.2.3 C ấ u hình thi ế t b ị cho nhà máy (114)
      • 4.2.4 Nh ậ p IED t ừ Database (120)
      • 4.2.5 Nh ậ p và xu ấ t file trong SCL Manager (122)

Nội dung

TỔ NG QUAN V Ề H Ệ SCADA TRONG NHÀ MÁY TH ỦY ĐIỆ N

Thành ph ầ n c ủ a nhà máy th ủy điệ n

Nhà máy thủy điện hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản, sử dụng năng lượng từ dòng chảy của nước trên sông và suối Nước chảy từ cao đến thấp, tạo ra áp lực Hệ thống đập được sử dụng để tạo cột áp, giúp tập trung nguồn năng lượng Nước được dẫn đến bánh xe công tác, nơi áp lực nước tác động lên cánh bánh xe, khiến trục Turbine quay và sản xuất điện năng.

Turbine kết nối với trục Roto của máy phát, giúp trục Roto quay Khi được cung cấp nguồn tự kích ban đầu, dòng điện sẽ được cảm ứng sang Stato để phát điện, từ đó cung cấp điện đến các trạm phân phối qua hệ thống máy biến áp Các thành phần cơ bản trong một nhà máy thủy điện bao gồm hệ thống thủy công như hồ chứa nước và đập.

2 thủy điện, cửa nhận nước, ống dẫn nước, bểđiều áp và những hệ thống động lực, thiết bị cơ khí, thiết bịđiện

Nhà máy thủy điện là một tổ hợp phức tạp, sử dụng năng lượng của sông suối, để sản xuất điện năng bao gồm 3 tuyến :

- Tuyến áp lực (tuyến đầu mối)

Hình 1.2: Sơ đồ các tuyến của nhà máy thủy điện

Hình 1.3: Sơ đồ phân bố các thiết bị trong nhà máy thủy điện

1 Cửa nhận nước 7 Máy phát

2 Hầm dẫn nước 8 Hệ thống kích từ

3 Bình tạo áp lực 9 Hệ thống dầu áp lực và điều tốc

4 Nhà van 10 Hệ thống nước làm mát

5 Ống áp lực 11 Ống xả

1.1.1 Các công trình thủy công

Hồ chứa nước được thiết kế để lưu trữ nước trong mùa mưa và tăng cường lưu lượng nước trong mùa khô, giúp điều hòa dòng chảy theo thời gian, từ đó giảm thiểu sự chênh lệch về lưu lượng giữa hai mùa.

Ví d ụ: Thông số Hồ Dakia – Hồ chứa nước của thủy điện Ankroet

Cửa nhận nước là bộ phận quan trọng trong nhà máy thủy điện, đóng vai trò như cửa ngõ đầu vào Tại đây, dòng nước được lọc rác qua lưới chắn rác trước khi được dẫn vào Turbine Quá trình này được điều chỉnh bởi cửa sửa chữa và cửa vận hành, giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống nhà máy.

Cẩu trục chân đê có nhiệm vụ điều khiển gầu cào rác, nâng hạ gầu cào và di chuyển rác đến nơi thải Ngoài ra, thiết bị này còn thực hiện việc nâng hạ lưới chắn rác để phục vụ cho công tác tu sửa lưới chắn.

Gầu cào rác được sử dụng để thu gom và vận chuyển rác từ lưới chắn rác đến nơi xử lý Ngoài ra, xi lanh thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc nâng hạ cửa vận hành, giúp quá trình thu dọn rác diễn ra hiệu quả hơn.

- Ổ hướng:Nhiệm vụ định hướng cho trục của xilanh thủy lực đúng hướng vì trục của xilanh dài

- Lưới chắn rác: Ngăn các vật trôi theo dòng nước không cho vào trong đường ống áp lực để không gây sự cố cho tổ máy

- Cửa sửa chữa: Có nhiệm vụ đóng nhanh cửa nhận nước vào Turbine , bảo vệ

Khi turbine gặp sự cố, thường được đóng lại trong môi trường nước tĩnh để tránh gây chấn động Tuy nhiên, trong trường hợp cần đóng nhanh do dòng chảy lớn, cần phải đảm bảo an toàn tuyệt đối.

Cửa vận hành được điều chỉnh bởi xilanh thủy lực chính, thiết kế để sử dụng trọng lượng đóng lại trong điều kiện dòng chảy không bình thường Đập dâng là công trình thủy công nhằm mục đích đổi hướng dòng chảy và nâng cao mực nước, đồng thời còn có các chức năng như điều hòa dòng chảy, giảm lưu lượng đỉnh lũ và tăng cường lưu lượng trong mùa kiệt.

Ví d ụ: Thông sốđập dâng của nhà máy thủy điện Ankroet Đập tràn : Là kiến trúc ngăn một dòng không áp làm cho dòng đó chảy tràn qua đỉnh

Ví d ụ: Thông sốĐập tràn của nhà máy thủy điện Ankroet

1.1.2 Hệ thống bên trong nhà máy

Các s ố liệu chính của tổ máy: Bao gồm các thông số của Turbine , Máy phát, hệ thống điều tốc, kích từ… Ví dụ:

Ví d ụ: Các thông số của tổ máy H1 và H2 trong nhà máy thủy điện Ankroet

Thiết bị động lực bao gồm Turbine và Máy phát Các bộ phận cơ bản của

Turbine là thiết bị quan trọng trong hệ thống thủy lực, bao gồm buồng dẫn nước, cơ khí, bộ phận tháo nước và hệ thống điều khiển Tùy thuộc vào cột nước mà nhà máy sử dụng, turbine có thể được phân loại thành các loại như cánh quay, tâm trục hoặc turbine gáo.

Turbine nước là thiết bị quan trọng trong nhà máy thủy điện, có nhiệm vụ chuyển đổi thủy năng thành cơ năng để quay rôto máy phát, từ đó sinh ra điện năng Các thành phần chính của turbine bao gồm van by-pass, ống nước vào turbine, ống xả nước, buồng xoắn, hệ thống truyền động và các thiết bị phụ trợ khác.

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi cơ năng từ turbine thành điện năng cho hệ thống điện Máy phát thuỷ điện chủ yếu là máy phát thuỷ điện đồng bộ ba pha, với các bộ phận chính bao gồm rotor và stator Rotor có nhiệm vụ tạo ra từ trường quay, từ đó sinh ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây của stator Để duy trì tần số điện lưới ổn định ở mức 50Hz, rotor cần quay với tốc độ không đổi và bằng tốc độ quay đồng bộ Ngoài rotor và stator, máy phát còn có các hệ thống phụ trợ như hệ thống kích từ, làm mát, bảo vệ và phanh hãm tổ máy.

Hệ thống van trong nhà máy thủy điện bao gồm các loại van bướm và van cầu, với cấu tạo gồm thân van, đĩa, đối trọng, hệ thống thủy lực, hộp điều khiển thủy lực, hộp điều khiển điện và các bộ phận khác.

Ví d ụ: thông số kỹ thuật van bướm trong nhà máy thủy điện Ankroet

Máy biến áp chính có nhiệm vụ nâng cao điện áp để truyền tải điện đi xa, với điện áp cao từ 35kV đến trên 500kV, tùy thuộc vào trạm thủy điện cung cấp Thông thường, máy biến áp chính được lắp đặt ngoài trời và cần được làm mát bằng không khí hoặc nước để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Hệ thống điện tự dùng trong các trạm thuỷ điện phục vụ cho sản xuất, chiếm khoảng 0.2 – 1.0% điện năng sản xuất Các bộ phận tự dùng được phân loại thành ba loại: loại không cho phép mất điện khi hoạt động, loại cho phép mất điện tạm thời trong thời gian ngắn, và loại cho phép mất điện trong một khoảng thời gian nhất định Tùy theo loại, hệ thống điện sử dụng điện áp từ 220V đến 110V.

Hệ thống đo lường bảo vệ cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng hoạt động bất thường của máy phát, đồng thời tự động thực hiện việc dừng khẩn cấp khi cần thiết.

H ệ th ố ng giám sát SCADA nhà máy

Hình 1.13: Cấu hình cơ bản hệ SCADA trong nhà máy thủy điện

Hệ thống giám sát cho nhà máy gồm:

- Máy tính vận hành và giám sát

- Máy in sự kiện của ca vận hành

- Bộ điều khiển PLC, DCS

Bài viết này tập trung vào việc nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông cho nhà máy thủy điện, với mục tiêu xây dựng hệ thống SCADA tích hợp các chức năng điều khiển và giám sát cho các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ.

Một số các thông số cần phải được giám sát: a Với hệ thống cấp nước

- Dung tích hồ chứa nước

- Mực nước bể áp lực

- Áp lực đường ống b Các thông số cơ khí

- Tua-bin và phụ kiện

- Áp lực dầu trong hệ thống thủy lực

- Mức dầu trong ổ đỡ (nếu có)

- Áp lực và nhiệt độ nước làm mát

- Độ rung động của trục (đối với các máy lớn)

- Trạng thái của van cấp nước (van đĩa) và các van khác (nếu có). c Máy phát và phụ kiện

- Nhiệt độ cuộn dây rotor

- Nhiệt độ cuộn dây Stator

- Nhiệt độ nước và không khí làm mát

- Áp suất và nhiệt độ nước làm mát d Các thông số điện

- Máy phát và phụ trợ

- Công suất phản kháng (KVAr)

- Hệ số công suất (Pf)

- Dòng kích từ e Máy biến áp

- Điện áp cuộn sơ cấp, thứ cấp

- Lưới và đường dây truyền tải

- Công suất phát và công suất tiêu thụ f Các thông số khác trong nhà máy

- Điện áp, dòng điện hệ thống AC, DC

- Hệ thống nước kĩ thuật

Xây dựng giao diện giám sát và điều khiển trong nhà máy giúp công nhân dễ dàng quản lý các thông số của tổ máy và tình trạng hoạt động của thiết bị Đối tượng giám sát bao gồm hệ thống Turbine, Điều tốc, Kích từ, Máy phát, Bộ hòa đồng bộ, hệ thống Bảo vệ, thiết bị phụ và hệ thống quan trắc từ đập về nhà máy, cùng với các giá trị đo từ cảm biến và đồng hồ.

Hệ thống giám sát SCADA tích hợp mạng truyền thông và máy tính trung tâm để theo dõi toàn bộ tình trạng làm việc của nhà máy Thông tin về vị trí và trạng thái hoạt động của các thiết bị được truyền về trung tâm, giúp vận hành và giám sát các thông số một cách hiệu quả.

Hình 1.14: Cấu hình hệ SCADA bên trong nhà máy

Hình 1.15: Giao diện HMI giám sát thông số và điều khiển chính

Hệ thống cảnh báo lỗi của tổ máy giúp hiển thị các giá trị chưa đến mức dừng máy, từ đó thông báo cho cán bộ công nhân vận hành về tín hiệu lỗi và nguy cơ sự cố Nhờ vào hệ thống này, cán bộ công nhân có thể đưa ra biện pháp khắc phục sự cố một cách chính xác và an toàn, bảo vệ thiết bị của nhà máy.

Hệ thống cảnh báo sự cố đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành của tổ máy, giúp nhận diện các lỗi khi máy ngừng hoạt động do nguyên nhân khách quan hoặc chủ quan Hệ thống này sử dụng đèn cảnh báo để thông báo cho công nhân vận hành, từ đó giúp họ nhanh chóng đưa ra giải pháp khắc phục hiệu quả và chính xác.

Hình 1.16: Giao diện Cảnh báo cho tổ máy

Hình 1.17: Giao diện hiển thị sự kiện trong nhà máy

Việc giám sát các thông số của nhà máy là rất cần thiết, giúp công nhân xử lý tình huống và sự cố nhanh chóng Điều này đảm bảo an toàn cho quá trình vận hành và đáp ứng yêu cầu cao về sản xuất Màn hình giám sát cho phép theo dõi hoạt động của thiết bị và kiểm tra các thông số vận hành của lưới và tổ máy phát.

Hình 1.18: Giao diện giám sát trạng thái kết nối các thiết bị trong nhà máy

Hình 1.19: Giao diện giám sát thành phần cụ thể từng tổ máy

CẤ U TRÚC – CH ỨC NĂNG HỆ TH Ố NG SCADA TRONG NHÀ MÁY

T ổ ng quan SCADA cho nhà máy th ủy điệ n v ừ a và nh ỏ

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống SCADA thủy điện hiện đại

Những tiến bộ trong công nghệ máy tính đã mang đến cho người dùng nhiều lựa chọn về kiến trúc hệ thống để cấu hình tự động hóa trong nhà máy thủy điện Các nhà tích hợp hệ thống không cần thử nghiệm tất cả các cấu hình kiến trúc, mà nên tập trung vào các hệ thống đang hoạt động, từ đó hình dung và phân tích để thiết kế một hệ thống tự động hóa phù hợp.

Trong các nhà máy thủy điện, có hai loại kiến trúc hệ thống phổ biến được áp dụng cho các hệ thống điều khiển tự động Những kiến trúc này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình vận hành và nâng cao hiệu quả sản xuất năng lượng.

Hệ thống khép kín là loại hệ thống sử dụng phần cứng và phần mềm nguyên bộ do một hãng cung cấp, với khả năng hạn chế hoặc không thể kết nối với các phần cứng và phần mềm bên ngoài.

Hệ thống tích hợp là một loại kiến trúc hệ thống trong đó tất cả các thành phần giám sát và điều khiển trong nhà máy đều sử dụng cấu trúc phần cứng và phần mềm với một cấu trúc truyền dữ liệu chung Hệ thống này được thiết kế theo hướng mở, cho phép dễ dàng thay thế phần cứng, chỉnh sửa phần mềm và mở rộng hệ thống mà không cần cấu hình lại hay thay thế thiết bị Các đặc tính nổi bật của hệ thống mở bao gồm khả năng kết nối giữa phần cứng và phần mềm, tính cơ động của phần mềm, cùng với khả năng tương tác giữa các ứng dụng và hệ thống.

Bảng dưới đây trình bày ví dụ về các ứng dụng và thành phần chính của hai loại hệ thống, đồng thời so sánh với hệ thống điều khiển giám sát truyền thống để làm rõ những điểm tương đồng và khác biệt giữa chúng.

Bảng 1.1 : Phân chia kiến trúc hệ thống điều khiển

Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được kết nối với nhau, cho phép trao đổi thông tin theo chiều hai chiều Điều này có nghĩa là khi máy tính A gửi dữ liệu đến máy tính B, máy tính B có khả năng phản hồi lại thông tin cho máy tính A, khác với các trạm truyền hình chỉ truyền tải thông tin một chiều.

Mạng máy tính là sự kết nối giữa nhiều máy tính, cho phép chúng trao đổi thông tin với nhau Khi các máy tính độc lập được kết nối thành một mạng, chúng sẽ có thêm nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chia sẻ tài nguyên và tăng cường hiệu quả làm việc.

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

Một nhóm người thực hiện dự án có thể kết nối mạng để chia sẻ dữ liệu và sử dụng chung tệp tin chính (master file), từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin giữa các thành viên trong nhóm.

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

Phần mềm mạng an toàn sẽ tự động khóa các tệp tin và thư mục khi phát hiện có người không đủ quyền truy cập, giúp bảo vệ dữ liệu một cách hiệu quả.

Mạng máy tính được phân loại theo phạm vi địa lý, bao gồm các mạng hoạt động trong một khu vực cụ thể, cũng như những mạng trải rộng trên toàn quốc hoặc quốc tế.

Dựa vào phạm vi phân bố của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:

GAN (Mạng lưới Toàn cầu Erea) kết nối các máy tính từ nhiều châu lục khác nhau Kết nối này thường được thực hiện thông qua mạng viễn thông hoặc vệ tinh.

Mạng diện rộng (WAN) là hệ thống kết nối máy tính trải dài qua các quốc gia hoặc giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Kết nối này thường được sử dụng để liên lạc và chia sẻ dữ liệu giữa các tổ chức, doanh nghiệp hoặc cá nhân ở những vị trí địa lý khác nhau.

30 được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể kết nối thành GAN hay tự nó đã là GAN

Mạng đô thị (MAN) là hệ thống kết nối các máy tính trong một thành phố, sử dụng các môi trường truyền thông có tốc độ cao từ 50 đến 100 Mbit/s.

Mạng cục bộ (LAN) là một hệ thống kết nối các máy tính trong một khu vực hẹp, thường có bán kính khoảng vài trăm mét, thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao như cáp đồng trục hoặc cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ của các cơ quan hoặc tổ chức và có khả năng kết nối với nhau để tạo thành mạng diện rộng (WAN) Trong lĩnh vực hệ thống máy tính cho nhà máy điện, WAN và LAN là hai khái niệm phổ biến và quan trọng.

Mạng cục bộ (LAN) là một hệ thống mạng cho phép các thiết bị thông minh như máy tính kết nối với nhau qua phương tiện truyền thông, giúp chúng giao tiếp với tốc độ cao.

Các tính n ăng hệ th ố ng SCADA th ủy điệ n c ần đáp ứ ng

Máy tính của nhà máy thủy điện có thể được nâng cao khả năng thu thập dữ liệu từ các thiết bị và hệ thống con nhờ vào phần cứng hiện đại và phần mềm thu thập dữ liệu Việc thu thập và xử lý lượng lớn dữ liệu trở nên dễ dàng hơn khi dữ liệu được thu thập trực tiếp từ cảm biến và các thiết bị như bộ ghi dữ liệu, bộ ghi trình tự sự kiện và bộ ghi lỗi Dữ liệu có thể được truyền tải qua các thiết bị thu thập dữ liệu trung gian thông qua các giao thức truyền thông cơ bản Thông tin thu thập được sẽ được hiển thị cho người vận hành và các nhà quản lý cấp cao, đồng thời có thể được lưu trữ để tạo ra các báo cáo định kỳ.

Hình 2.7: Lưu trữ dữ liệu – lập báo cáo

Yêu c ầ u v ề kh ả năng đáp ứ ng c ủ a m ộ t h ệ SCADA th ủy điệ n

Đồng hồ chỉ thị thông thường như Ampe, Vol, kW có thể sử dụng đồng hồ kim, nhưng cần có công tơ số để đo và hiển thị nhiều thông số điện cùng lúc Công tơ này cũng cần khả năng truyền thông số đến bộ điều khiển trung tâm qua nhiều phương thức khác nhau Hệ thống điều khiển yêu cầu các bộ hiển thị nhiệt độ, áp suất để giám sát tình trạng của cuộn dây Stator và các ổ đỡ Các bộ hiển thị này nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ và áp suất thông qua cáp chống nhiễu và hiển thị trên màn hình Ngoài ra, bộ hiển thị cần có khả năng cài đặt mức nhiệt độ, áp suất để đưa ra tín hiệu cảnh báo đến bộ điều khiển hoặc còi, đèn báo động thông qua các tiếp điểm thường hở hoặc thường đóng.

Đèn chỉ thị cần có màu sắc phù hợp để thể hiện chức năng và trạng thái của thiết bị Chúng thường được sử dụng để chỉ ra trạng thái của các thiết bị như máy cắt, dao cách ly và hệ thống cung cấp nguồn AC/DC.

3 Cảnh báo và báo động

Hệ thống relay bảo vệ và relay phụ trợ cung cấp tín hiệu báo động và gửi thông tin về trung tâm điều khiển để ghi nhận và lưu trữ Tại máy tính hoặc màn hình điều khiển, cần có cửa sổ thông báo lỗi, đi kèm với nút xác nhận và xóa lỗi khi người vận hành đã kiểm tra và xử lý sự cố.

Dữ liệu thô thu thập từ hệ thống máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các báo cáo phục vụ quản lý vận hành và bảo trì Cơ sở dữ liệu máy tính cùng khả năng tổng hợp báo cáo đang trở thành công cụ mạnh mẽ, giúp nâng cao hiệu suất cho các nhà máy thủy điện Để đạt được điều này, máy tính cần có tính năng đa nhiệm, cung cấp các bản báo cáo hiệu quả.

37 báo cáo hoạt động điều khiển và giám của nhà máy theo thời gian thực Tính năng này bao gồm:

Trình tự ghi sự kiện cho phép quét đầu vào (sự kiện) và ghi lại thời gian ngắn chỉ trong mili giây, từ đó cung cấp thông tin nhanh chóng sau khi phân tích, đồng thời đáp ứng các sự kiện khác với tốc độ cao.

Hệ thống tự động ghi lại dữ liệu vận hành, bao gồm thông tin về điện và cơ khí theo giờ, ngày và tuần Ngoài ra, người vận hành cũng có thể ghi lại dữ liệu một cách thủ công.

Ghi lại dữ liệu lịch sử là rất quan trọng để phân tích hoạt động của nhà máy trong các chu kỳ khác nhau Những dữ liệu này không chỉ giúp cải thiện các chương trình điều khiển trên máy tính mà còn hỗ trợ tối ưu hóa hoạt động của nhà máy Việc nghiên cứu hồ sơ dữ liệu lịch sử cho phép nâng cao công suất và điều chỉnh các thuật toán điều khiển, nhằm đáp ứng tốt hơn với đặc tính động của nhà máy.

Các báo cáo về xu hướng hoạt động của thiết bị cung cấp dữ liệu quan trọng, giúp dự đoán các vấn đề tiềm ẩn Từ đó, doanh nghiệp có thể xây dựng kế hoạch vận hành và bảo trì phù hợp, nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu rủi ro.

5 Hỗ trợ quản lý bảo trì

Dữ liệu thu thập từ hệ thống máy tính có thể nâng cao độ chính xác của hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính (CMMS) CMMS sử dụng thông tin này để đưa ra các giả định và dự đoán về tình trạng hoạt động trong nhà máy Đối với các thiết bị quan trọng, hệ thống có thể gia tăng các điểm giám sát và thu thập dữ liệu với tốc độ nhanh hơn, từ đó cải thiện đầu vào cho CMMS Điều này giúp tối ưu hóa các hoạt động bảo trì, đảm bảo chúng diễn ra chính xác và kịp thời hơn.

6 Chuẩn đoán và xử lý báo động

Lưu trữ dữ liệu lớn về tình trạng thiết bị và báo động là cần thiết, nhưng để phát huy hiệu quả, thông tin này cần được xử lý triệt để Việc này sẽ giúp cải thiện hoạt động vận hành và bảo trì, tận dụng tối đa khả năng của các máy tính hiện đại.

38 tín hiệu cảnh báo sẽ được sắp xếp và ưu tiên, kèm theo các thông báo giải thích, nhằm hỗ trợ hiệu quả cho người vận hành và nhà quản lý.

Các nhà máy điện hiện đại được thiết kế để giám sát tình trạng thiết bị và cảnh báo cho hầu hết các hệ thống cơ điện, dẫn đến một lượng thông tin lớn có thể gây nhiễu loạn cho người vận hành Trong trường hợp xảy ra sự cố lớn, việc nhận nhiều thông tin báo động cùng lúc là điều không thể tránh khỏi Do đó, chương trình lập trình cần phải lọc các loại báo động, phân loại chúng và giải thích nguyên nhân cũng như sự kiện dẫn đến các báo động đó Điều này giúp nhân viên vận hành và bảo trì có thể đưa ra các phương án xử lý nhanh chóng và chính xác.

7 Khả năng mở rộng, bảo dưỡng và nâng cấp

Hệ thống SCADA cần có khả năng bổ sung chức năng mới mà không làm ảnh hưởng đến phần mềm hiện tại Trong quá trình thiết kế và phát triển, việc hợp tác chặt chẽ với người sử dụng là rất quan trọng để nâng cao khả năng khai thác, mở rộng và phát triển hệ thống.

Khi các nhà máy mở rộng hệ thống, điều quan trọng là đảm bảo rằng tính sẵn sàng và độ tin cậy của hệ thống hiện tại không bị ảnh hưởng.

- Giảm thiểu thời gian cắt điện phục vụ thi công lắp đặt và thử nghiệm hệ thống sau khi thay đổi mở rộng.

- Mở rộng hệ thống sẽ không yêu cầu cấu trúc lại phần mềm và phần cứng đang làm việc.

- Phần mềm ứng dụng giám sát, điều khiển cần được thiết kế mang tính module hóa cao

Khai thác tối đa cấu trúc Client/Server giúp phân phối thông tin và ứng dụng hiệu quả, đảm bảo việc nâng cấp và mở rộng cho người dùng diễn ra một cách tối ưu.

- Việc mở rộng và nângcấp hệ thống có thể được thực hiện thông qua việc kết nối từ xa hoặc sử dụng các patch files

8 Khả năng đáp ứng của hệ thống SCADA thủy điện

XÂY DỰ NG QUY TRÌNH THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG SCADA CHO NHÀ MÁY TH ỦY ĐIỆ N S Ử D Ụ NG TIÊU CHU Ẩ N IEC61850

ĐỀ XU Ấ T GI Ả I PHÁP THI Ế T K Ế H Ệ TH ỐNG ĐIỀ U KHI Ể N GIÁM SÁT TRONG NHÀ MÁY ANKROET THEO TIÊU CHU Ẩ N IEC61850

Ngày đăng: 24/05/2022, 12:37

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[14] HANDBOOK OF INNOVATIVE TECHNOLOGIES TO PROMOTE SHP WORK PACKAGE 5 - COMMON STRATEGIES TO IMPROVE SHP IMPLEMENTATION, 2011 [15] Kenneth C. Budka, Jayant G. Deshpande, Marina Thottan “Communication Networks for Smart Grids - Making Smart Grid Real “ Springer,2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: WORK PACKAGE 5 - COMMON STRATEGIES TO IMPROVE SHP IMPLEMENTATION, 2011
[1] Ts. Ph ạm Quang Đăng (2009),” SCADA, DCS và ứ ng d ụ ng trong công nghi ệ p “, S ố 106 (7/2009) T ự độ ng hóa ngày nay Khác
[2] IEC61850– 2 Communication networks and systems in substations – Part 2: Glossary [3] IEC61850 – 3 Communication networks and systems in substations – Part 3: General requirements Khác
[4] IEC61850 – 4 Communication networks and systems for power utility automation – Part 4: System and project management Khác
[5] IEC61850 – 5 Communication networks and systems for power utility automation – Part 5: Communication requirements for functions and device models Khác
[6] IEC61850 – 7 Communication networks and systems for power utility automation – Part 7-410: Basic communication structure – Hydroelectric power plants – Communication for monitoring and control Khác
[7] IEC61850 – 7 Communication networks and systems for power utility automation – Part 7-510: Basic communication structure – Hydroelectric power plants – Modelling concepts and guidelines Khác
[9] TC 57 WG18 – Hydroelectric power plants - Communication for monitoring and control. IEC61850 in hydropower plants - The situation of today Khác
[10] Monitoring and Control of Power Systems and Communication Infrastructures based on IEC61850 and IEC 61400 – 25 Khác
[12] Erich Gunther Chairman and CTO, EnerNex,Features and Benefits of IEC61850 [13] Automation Solutions Designed for Power, Emerson Process Management Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Ta có mô hình cổng sắt trong mặt phẳng tọa độ như hình trên. Diện tích cổng gồm diện tích hình chữ nhật và diện tích phần giới hạn bởi parabol Pvà trục hoành - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
a có mô hình cổng sắt trong mặt phẳng tọa độ như hình trên. Diện tích cổng gồm diện tích hình chữ nhật và diện tích phần giới hạn bởi parabol Pvà trục hoành (Trang 19)
Hình 1.5: Các loại Turbine - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 1.5 Các loại Turbine (Trang 21)
Hình 1.10: Dừng máy sự cố - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 1.10 Dừng máy sự cố (Trang 29)
Hình 1.15: Giao diện HMI giám sát thông số và điều khiển chính - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 1.15 Giao diện HMI giám sát thông số và điều khiển chính (Trang 39)
Hình 1.16: Giao diện Cảnh báo cho tổ máy - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 1.16 Giao diện Cảnh báo cho tổ máy (Trang 40)
Hình 1.18: Giao diện giám sát trạng thái kết nối các thiết bị trong nhà máy - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 1.18 Giao diện giám sát trạng thái kết nối các thiết bị trong nhà máy (Trang 41)
Bảng 1.1: Phân chia kiến trúc hệ thống điều khiển - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Bảng 1.1 Phân chia kiến trúc hệ thống điều khiển (Trang 43)
Hình 3.5: Hệ thống phối hợp điều khiển - giám sát theo bậc thủy điện - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 3.5 Hệ thống phối hợp điều khiển - giám sát theo bậc thủy điện (Trang 61)
Hình 3.10: Mô tả loại thông tin trong LN - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 3.10 Mô tả loại thông tin trong LN (Trang 66)
Những LN được hình thành từ những khối trong IED có trong trạm. Ví dụ như máy c ắt (XCBR) - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
h ững LN được hình thành từ những khối trong IED có trong trạm. Ví dụ như máy c ắt (XCBR) (Trang 67)
Hình 3.13: Mô hình đoạn trích ngắn của dịch vụ Các d ịch vụ về thuộc tính dữ liệu cho máy cắt  XCBR  đượ c mô t ả như sau: - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 3.13 Mô hình đoạn trích ngắn của dịch vụ Các d ịch vụ về thuộc tính dữ liệu cho máy cắt XCBR đượ c mô t ả như sau: (Trang 68)
Hình 3.12: Mô tả dạng cấu trúc về thông tin vị trí của một máy cắt - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 3.12 Mô tả dạng cấu trúc về thông tin vị trí của một máy cắt (Trang 68)
- Nhóm 1 sử dụng mô hình Client/Server với các dịch vụ như điều khiển hoặc lấy giá trị dữ liệu - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
h óm 1 sử dụng mô hình Client/Server với các dịch vụ như điều khiển hoặc lấy giá trị dữ liệu (Trang 77)
Hình 3.33: Cấu hình thiết bị dựa trên ngôn ngữ SCL - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
Hình 3.33 Cấu hình thiết bị dựa trên ngôn ngữ SCL (Trang 82)
nhà máy thủy điện và IEC61850 phần 7– 510 hướng dẫn và mô hình hóa các - Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada trong nhà máy thủy điện sử dụng tiêu chuẩn iec61850
nh à máy thủy điện và IEC61850 phần 7– 510 hướng dẫn và mô hình hóa các (Trang 84)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w