Xây dựng hệ thống tự động hoá trạm theo tiêu chuẩn iec 61850

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ:3.04.3898 VŨ THỊ THU NGA Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI 2007 Luận văn cao học MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP .9 1.2 Giới thiệu vài tiêu chuẩn áp dụng tự động hoá trạm biến áp 13 1.3 Giới thiệu tiêu chuẩn IEC 61850 32 CHƯƠNG 46 SO SÁNH IEC 61850 VỚI MỘT VÀI TIÊU CHUẨN TRONG LĨNH VỰC TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM 46 2.1 So sánh IEC 61850 với IEC 60870, DNP3 [10] 46 2.2 So sánh IEC 61850 với IEEE1525 54 2.3 Lợi ích sử dụng IEC61850 .60 CHƯƠNG 65 GIỚI THIỆU CẤU HÌNH TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC61850 .65 3.1 Cấu trúc hệ thống theo tiêu chuẩn IEC 61850 [12] [16] .66 3.2 Tổng quan truyền thông trạm theo IEC 61850 78 CHƯƠNG 87 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG IEC 61850 VÀO VIỆT NAM .87 4.1 Những thuận lợi 88 4.2 Những khó khăn .90 4.3 Phác thảo lộ trình áp dụng 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT - ACK: Tin báo nhận (Acknowledgment) - ACSI: Giao diện dịch vụ truyền thông trừu tượng (Abstract Communication Services Interface) - CAS: Dịch vụ ứng dụng chung (Common Application Service) - CDC: Lớp liệu chung (Common Data Classes) - CSOM: Mơ hình đối tượng Khách – Chủ (Client-Server Object Model) - CRC: Kiểm độ dư vòng (Cyclic Redundancy Check) - DLL: Thư viện liên kết động (Dynamic Link Library) - EPA: Cấu trúc hiệu cao (Enhanced Performance Architecture) - FTP: Giao thức truyền file (File transfer protocol) - GOOSE: Loại trạm hướng đối tượng phổ biến (Generic Object Oriented Substation Event) - GSSE: Loại trạng thái trạm phổ biến (Generic Substation Status Event) - GSP: Cung cấp dịch vụ chung (Generic Service Provider) - HMI: Giao diện người máy (Human Machine Interface) - IED: Thiết bị điện tử thông minh (Intelligent Electronic Devices) - MIP: Quản lý thông tin sở (Management Information Base) - MMS: Đặc tả cấu trúc tin (Manufacturing Messaging Specification) - MU: Đơn vị trộn (Merging Unit) - LN: Nút logic (Logical Node) - NACK: Hồi báo âm (thông tin nhận khơng tồn vẹn) (Negative Acknowledgment) - O&M: Vận hành bảo dưỡng (Operation & Maintenance) - PICOM: Khu vực truyền thông (Piece of Communication) - PSOM: Mô hình đối tượng hệ thống điện (Power System Object Model) Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học - SCL: Ngôn ngữ cấu hình trạm (Substation Configuration Language) - SDM: Kiểu liệu trạm (Substation Data Mode) - SNMP: Giao thức quản lý mạng đơn giản (Simple Network Management Protocol) - TCP: Giao thức điều khiển truyền tin (Transimission Control Protocol) - TMI: Trung tâm giám sát từ xa (TeleMoniroting Interface) - TCI: Trung tâm điều khiển từ xa (TeleControl Interface) - UDP: Sử dụng giao thức gam liệu (User DataGram Protocol) - VT&CT: Biến điện áp biến dòng (Volt Transmit and Current Transmit) Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Ước lượng giá lợi nhuận cho dự án tự động hóa cho đơn vị quản lý điện điện trung bình Bảng 1.2: Chất lượng hiệu yêu cầu tốc độ số lượng tin gửi cho giao diện truyền thông trạm Bảng 1.3: Mô tả chu kỳ cập nhật chuẩn IED cần thiết cho việc chuyển đổi dạng thông tin, xác định điều kiện xảy kiện xấu Bảng 1.4: Mô tả yêu cầu thời gian truyền tin cho loại thông tin xác định để chuyển đổi ứng dụng Trạm với ứng dụng bên trạm Bảng 1.5 Cấu trúc tiêu chuẩn IEC 61850 Bảng 1.6 Sự ánh xạ IEC 61850 vào đối tượng MMS Bảng 1.7 Ánh xạ ACSI MMS Bảng 2.1 Mô tả xử lý liệu Bảng 2.2 Các hoạt động dịch vụ Bảng 2.3 Các dịch vụ tự mô tả Bảng 2.4 Cấu hình trực tuyến Bảng 2.5 Cấu hình ngoại tuyến Bảng 2.6 Tích hợp ứng dụng Bảng 2.7 Kiến trúc ngăn xếp truyền thông Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bộ giao thức truyền thơng Internet Hình 1.2: Tổ chức Sever sơ đồ tên Hình 1.3: Kiểu tham chiếu giao diện Trạm Hình 1.4: Tương tác phận cấu thành nên Kiểu liệu Trạm Hình 1.5: Hai trạm truyền thơng sử dụng mơ hình EPA Hình 1.6: Cấu trúc tin IEC 60870 Hình 1.7: Phương thức truyền thơng khơng cân cho giao thức tầng kết nối Hình 1.8: Giao thức tầng kết nối cách gửi liệu đồng thời cho hướng Hình 1.9 Cấu trúc nút logic Máy cắt IEC 61850-7-4 Hình 1.10: Điểm trạng thái đơn CDC Hình 1.11: Nút logic đối tượng Hình 1.12 Tổng quan chức giao thức truyền thông liên kết IEC 61850 Hình 1.13 Ví dụ khái niệm giá trị đo Hình 1.14 Kiến trúc trạm theo IEC 61850 Hình 2.1 Giao diện Trạm biến áp theo IEC 61850 Hình 2.2 Mơ hình giao diện truyền thơng Trạm theo IEEE1525 Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống tự động hóa Trạm theo IEC61850 Hình 3.2 MU kết nối với máy biến đổi pha Hình 3.3 Nút logic máy cắt Hình 3.4 Cách nối thơng thường đấu nối Hình 3.5 Các máy biến đổi đo lường đặc biệt Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học Hình 3.6 Các máy biến đổi đo lường đặc biệt nối qua phận kiểm tra Hình 3.7 Các máy biến đổi đo lường đặc biệt thiết bị thơng minh Hình 3.8 Đọc thiết bị thực Hình 3.9 Nút logic liệu Hình 3.10 Ví dụ đơn giản mơ hình liệu Hình 3.11 Các khối sở Hình 3.12 Nút logic PICOM Hình 3.13 Sự kết nối nút logic Hình 3.14 Khối thiết bị logic Hình 3.15 Các thiết bị logic LLN0/LPHD Hình 3.16 Các thiết bị logic proxy gateway Hình 3.17 Phương thức truyền thơng ACSI Hình 3.18 Truyền thơng dọc hệ thống tự động hóa trạm với giao diện xử lý nối mạch Hình 3.19 Truyền thơng ngang hệ thống tự động hóa trạm với giao diện xử lý nối mạch Hình 3.20: ACSI cung cấp truy cập để đọc liệu thiết bị Hình 3.21: Mơ tả hồn chỉnh cách thức hoạt động thiết bị Hình 3.22 Mơ hình luồng thơng tin Hình 3.23 Ứng dụng mơ hình GSE Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học LỜI NÓI ĐẦU Các quốc gia ý thức vai trò ngành lượng nói chung ngành Điện nói riêng nhiều phương diện khác Bởi vậy, ngành Điện cần ý nhiều tới tính kinh tế, sử dụng nguồn lực có cách hiệu quả, đồng thời cần phải cân nhắc đến loạt điều kiện khác hút quan tâm chung, có vấn để chất lượng tính ổn định cung cấp điện Chất lượng ngày trở thành tiêu chí quan trọng để cạnh tranh lĩnh vực cung cấp điện Nhưng đổi lớn lao giúp thúc đẩy ngành Điện cơng nghệ thơng tin hình thức Các thiết bị bảo vệ điều khiển hệ thống tốt giúp quản lý hoạt động hiệu tăng mức tự động hoá hệ thống điện Các dự báo giám sát có tính tốt giúp thu thập toàn liệu liên quan, phát sớm hư hỏng, lập kế hoạch bảo trì lập quy tắc tối ưu hóa cho quy trình vận hành Do vấn đề tự động hoá lưới điện ngày quan tâm nghiên cứu rộng rãi ngồi nước Trong đó, tự động hoá trạm biến áp khâu quan trọng, đóng góp lớn vào việc đảm bảo chất lượng điện tính ổn định hệ thống Việc tìm kiếm phương thức truyền thơng tối ưu vấn đề tự động hóa trạm nhiều nhà nghiên cứu đưa Trong đó, phương thức truyền thông theo tiêu chuẩn IEC 61850 dựa sở truyền thơng Ethernet, hỗ trợ cho tất chức bảo vệ, điều khiển, giám sát tự động trạm Do vậy, chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống tự động hóa trạm theo tiêu chuẩn IEC 61850” Đề tài thực với mục đích tập hợp cách có hệ thống phương diện lý thuyết IEC 61850 ứng dụng giới Việt Nam Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học Do thời gian có hạn lực cịn hạn chế nên luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót, tơi kính mong bảo thầy, cô đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo VS.GS.TSKH Trần Đình Long, thầy cô Bộ môn Hệ thống điện trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này! Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 Luận văn cao học CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Hiện trạng tự động hoá trạm giới Việt Nam Đảm bảo tính ổn định cung cấp điện yêu cầu ngày trở nên quan trọng nhiều lý như: khách hàng quyền hưởng nguồn cung cấp điện liên tục nhằm đảm bảo trình sản xuất sinh hoạt họ, mặt khác quy định giới dịch vụ cung cấp điện cho khách hàng ngày chặt chẽ nhằm đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống phân phối điện Hầu hết tình trạng điện cố tạm thời lưới điện mà phần lớn giảm thiểu tránh nhờ công nghệ tự động hóa lưới điện Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện liên tục, an toàn cho phát triển kinh tế, giảm thiểu cố yêu cầu tự động hoá trạm biến áp phần khơng thể thiếu tự động hố lưới điện Ngồi ra, ta thu kết tích cực khác từ việc tự động hoá trạm biến áp theo dõi tình hình trang thiết bị áp dụng chương trình tự động khơi phục nguồn điện sau cố xảy Trên giới: Tự động hóa Trạm lĩnh vực phát triển mạnh q trình tự động hóa hệ thống điện giới Sau nhiều năm nghiên cứu phát triển, bảo vệ điểu khiển Trạm biến áp theo công nghệ số phát triển rộng rãi khắp giới Hiện nay, hàng trăm nghìn rơle kỹ thuật số hàng nghìn trạm biến áp tự động hóa đưa vào khai thác Đã có nhiều dự án lớn nghiên cứu mang lại nhiều lợi ích, rõ ràng [6]: Về mặt kinh tế: Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 89 Luận văn cao học tiên lắp đặt đưa vào vận hành Việt Nam đòi hỏi đổi hệ thống tự động hóa Hệ thống điện nói chung Trạm biến áp nói riêng Do khả áp dụng tiêu chuẩn tự động hóa Trạm ngày nhà quản lý quan tâm đưa vào ứng dụng Tận dụng khả thời Trạm biến áp Việt Nam trạm truyền tải với số lượng lớn thiết bị tự động tầm quan trọng vai trò trạm vận hành Các thiết bị tự động trạm bao gồm RTU, ghi kiện, ghi cố, tủ bảng điều khiển vi xử lý hệ thống bảo vệ rơle, đầu vào (I/O) thiết bị hoàn toàn kết nối dây, tiếp điểm trạng thái, hệ thống rơle bảo vệ qua sơ đồ mimic Đối với hệ thống thơng tin, ngồi việc sử dụng đường dây điện thoại, cịn có việc liên kết vi ba (micro wave), cáp quang, đường dây điện thoại chuyên dùng, với mục đích truyền liệu với tốc độ 1200 đến 9600 baud Do khả tự động hóa Trạm sử dụng tiêu chuẩn quốc tế nói chung với IEC 61850 nói riêng khả thi Các Trạm biến áp cũ với việc vận hành điều khiển tay Tập đoàn Điện lực Việt Nam nâng cấp, lắp thiết bị tự động nhằm đảm bảo mục tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện, hầu hết đường dây truyền tải phân phối trang bị rơle khoảng cách số làm bảo vệ chính, việc nghiên cứu để chỉnh định cài đặt thông số cho loại bảo vệ quan trọng nhằm vận hành hệ thống điện cách tin cậy, an toàn hiệu Đồng thời nay, trạm biến áp xây lắp đặt hệ thống vận hành điều khiển tự động đại theo xu hướng hệ thống mở, sử dụng tiêu chuẩn quốc tế vào vận hành giám sát, áp dụng chuẩn IEC 61850 không gây tốn nhiều chi phí nâng cấp Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 90 Luận văn cao học Trong năm gần đây, hệ thống điện Việt Nam xuất nhiều trạm biến áp (TBA) điều khiển máy tính, đặc biệt cấp điện áp 220 500 kV Tính đến tháng 7/2007, Việt Nam có khoảng gần 50 TBA điều khiển máy tính tập trung chủ yếu miền Bắc miền Nam Tháng 10/2003 EVN ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật TBA điều khiển máy tính có số điểm quan trọng là: (i) Áp dụng IEC 61850; (ii) Cấu hình mạng LAN kép; (iii) Tủ điều khiển bảo vệ (ĐKBV) đặt trời Bay-Housing ngăn lộ Do vậy, việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 vào tự động hóa trạm ngày phát triển mở rộng [1] 4.2 Những khó khăn Phát triển ứng dụng khoa học công nghệ, bước tự động hố đại hố cơng tác vận hành quản lý hệ thống đòi hỏi cấp thiết ngành Điện Hiện trạm biến áp truyền tải Việt Nam phần lớn xây dựng dựa thiết bị có nhiều hệ, nhiều chủng loại, chưa theo chuẩn chung hạn chế vốn đầu tư ban đầu Việc xây dựng trạm biến áp với mục tiêu đáp ứng nhu cầu phụ tải khu vực theo giai đoạn khác nhau, để ứng dụng cơng nghệ máy tính vào điều khiển trạm biến áp có chi phí đầu tư cao phải thay hầu hết thiết bị bảo vệ rơle để đảm bảo tính đồng yêu cầu liên kết truyền thông trao đổi thông tin Hầu hết trạm biến áp việt Nam thiết kế theo kiểu truyền thống với hình thức điều khiển vận hành tay với sơ đồ mimic Mặc dù có số trạm biến áp có áp dụng cơng nghệ điều khiển máy tính có cấu trúc đóng kín sử dụng giải pháp giao thức truyền tin riêng nhà cung cấp hàng thay tiêu chuẩn quốc tế thống nhất, nghĩa người mua bị phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp trình vận hành, bảo dưỡng mở rộng hệ thống Các thông tin thu thập hiển thị giao diện ngườiVũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 91 Luận văn cao học máy chưa phong phú thiếu hệ quản trị sở liệu cho phép người sử dụng khai thác cách hiệu thông tin thu thập Một nhược điểm khơng thể bỏ qua, mức dự phịng hệ thống thấp khơng có dự phịng gây nên khó khăn cho q trình vận hành xảy cố đơn lẻ hệ thống điều khiển trạm khả áp dụng tiêu chuẩn quốc tế, ví dụ IEC 61850, khó khăn chi phí cao Các hệ thống tự động hóa Việt Nam chưa đồng hóa thời gian theo hệ thống định vị tồn cầu GPS Hình thức bố trí thiết bị trạm chưa thống theo tiêu chuẩn đặt [3] Vấn đề người nguyên nhân gây khó khăn việc ứng dụng tiêu chuẩn quốc tế vào vận hành điều khiển Hầu hết, công nhân chưa tiếp xúc nhiều với hệ thống tự động hóa Trạm đại giới, q trình ứng dụng tiêu chuẩn quốc tế cịn nhiều hạn chế 4.3 Phác thảo lộ trình áp dụng Kể từ chức điều khiển bảo vệ tự động hoá vào năm 90 kỷ trước, nhiều giao thức truyền thông sử dụng cho trạm biến áp Để thiết bị chạy theo giao thức khác giao tiếp với nhau, người ta phải sử dụng chuyển đổi giao thức khiến cho việc vận hành bảo dưỡng trạm biến áp trở nên tốn Nếu áp dụng qui định tiêu chuẩn IEC 61850 truyền thông trạm biến áp, thiết bị điều khiển bảo vệ từ hãng chế tạo khác tương tác với nhau, không cần đến chuyển đổi giao thức Vì mẫu liệu, dịch vụ giao thức thực tế tách rời nên tiêu chuẩn Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 92 Luận văn cao học áp dụng lâu dài tương lai có khả dễ dàng tự điều chỉnh xuất công nghệ truyền thơng sau này.[9] Nhờ có lợi ích to lớn, IEC 61850 dần áp dụng trạm giới vào năm gần Tháng 11/2004, trạm biến áp Winznauschachen (khu du lịch miền núi Thuỵ Sĩ) đưa vào vận hành Đây trạm biến áp giới thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850.[9] Ở Việt Nam, trạm biến áp xây hết hạn sử dụng nâng cấp thay dần thiết bị bảo vệ, thiết bị đóng cắt nhỏ gọn có tính tự động hóa cao, giao thức truyền thông lựa chọn để mang đến hiệu cao trình xây dựng, nâng cấp vận hành Do vậy, trạm sử dụng tiêu chuẩn IEC 61850, hãng thiết bị khác trao đổi số liệu với Tuy nhiên, trạm 110kV, tự động hóa đề cập đến, thiết bị điều khiển, giám sát bảo vệ trang bị thiết bị kỹ thuật số với mức độ chưa cao nên sử dụng tiêu chuẩn IEC 61850 hệ thống liên lạc, truyền thông trạm chưa áp dụng Đối với trạm biến áp 220kV, có số Trạm sử dụng giao thức hệ thống truyền thông trạm, số trạm 220kV sử dụng giao thức truyền thông theo tiêu chuẩn IEC 61850 là: Trạm Mỹ Phước, Cao Lãnh, Bình Long, Phan Thiết, Bến Tre, Lào Cai, Vĩnh n, Đình Vũ, tới có trạm 220kV Vân Trì trạm 220 Thành Cơng, nhiên trạm thường dùng thiết bị nhà chế tạo cung cấp Ngoài ra, số trạm đề cập đến việc sử dụng tiêu chuẩn này, ví dụ như: Trạm 220 Bản Vẽ - Nghệ An: Mức độ tự động hóa trạm cao, thiết bị đóng cắt 220kV phải tuân theo yêu cầu phiên tiêu chuẩn IEC sau đây: Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 93 Luận văn cao học - IEC 60051 Dụng cụ đo lường điện analog báo trực tiếp phụ kiện chúng; - IEC 60255 Rơle điện; - IEC 60297 Kích thước panel giá đỡ phận điện tử 19 inch (482.6 mm); - IEC 60321 Hướng dẫn thiết kế sử dụng linh kiện lắp bảng mạch in; - IEC 60439 Tổ hợp thiết bị điều khiển đóng cắt hạ áp; - IEC 60529 Cấp bảo vệ vỏ tủ (Mã IP); - IEC 60617 Các biểu tượng cho sơ đồ; - IEC 60688 Các biến đổi tín hiệu điện xoay chiều thành tín hiệu tương tự tín hiệu số; - IEC 60848 Đặc điểm ngôn ngữ GRAFCET sử dụng cho sơ đồ trình tự; - IEC 60870 Hệ thống thiết bị điều khiển xa; - IEC 60947 Thiết bị điều khiển đóng cắt hạ áp; - IEC 61000 Tương thích điện từ (EMC); - IEC 61010 Các yêu cầu an toàn cho thiết bị điện tử sử dụng đo lường, điều khiển phịng thí nghiệm; - IEC 61804 Các khối chức (FB) cho điều khiển công nghệ; - IEC 61850 Các hệ thống mạng liên lạc trạm điện; - IEC 62270 Tự động hoá nhà máy thủy điện - Hướng dẫn cho hệ thống điều khiển máy tính; - IEEE 802 Các đặc tính kỹ thuật Ethernet; - ISA S18.1 Các đặc điểm trình tự cảnh báo; - ISA S5.5 Các ký hiệu thiết bị công nghệ hình hiển thị; - NEMA PB1-197 Bảng (điện, điều khiển); Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 94 Luận văn cao học - IEEE 1131 / IEC 61131 Bộ điều khiển lập trình; - ANSI/IEEE STD 1010.1987: Hướng dẫn điều khiển nhà máy thủy điện; - ISA RP60 Các thiết bị trung tâm điều khiển; - BS/EN/ISO 11064 Thiết kế trung tâm điều khiển; Trong trình thiết kế tiền khả thi, tiêu chuẩn IEC 61850 đề cập đến để sử dụng hệ thống mạng liên lạc trạm này, nhiên hướng tương lai Hệ thống điều khiển trạm sử dụng giao thức liên lạc sau để kết nối với trung tâm điều độ qua cáp OPGW - IEC 60870-5-101: Các hệ thống thiết bị điều khiển từ xa - Phần 5101: Các giao thức truyền dẫn – Tiêu chuẩn cho điều khiển từ xa; - IEC 60870-5-104: Các hệ thống thiết bị điều khiển từ xa - Phần 5104: Các giao thức truyền dẫn – Truy cập mạng sử dụng profile truyền dẫn tiêu chuẩn; - IEC 61850 (trong tương lai); [5] Đối với trạm 500kV: Mức độ tự động hóa cao, thiết bị sử dụng tiêu chuẩn quốc tế trạm xây dựng chưa trạm sử dụng tiêu chuẩn IEC 61850 để truyền thông trạm, nhiên trạm chuẩn bị xây dựng trình nâng cấp đưa chuẩn vào áp dụng, ví dụ tới có trạm 500 kV Ơ Mơn Như vậy, với mức độ tự động hóa trạm 220kV, 500kV, sử dụng thiết bị hãng cung cấp, thiết bị hãng giao tiếp trực tiếp với nên để đưa chuẩn IEC 61850 vào phải nâng cấp phần firmware để thiết bị thích hợp với chuẩn Nhưng với trạm sử dụng thiết bị nhiều hãng khác nhau, mà hãng Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 95 Luận văn cao học lại có giao thức khác chưa phát triển theo giao thức (chuẩn) chung IEC 61850 việc đưa IEC 61850 vào ứng dụng hạn chế Trong trường hợp áp dụng IEC 61850 vào trạm cần có giải pháp: * Thay toàn hệ thống bảo vệ, điều khiển: tự động hoá trạm biến áp thuận lợi chắn thay toàn hệ thống rơle bảo vệ cũ hệ thống hãng cung cấp, có tính đồng cao, giải pháp kỹ thuật đưa chuẩn hóa nhà sản xuất từ công nghệ sản xuất thiết bị rơle bảo vệ, thiết bị điều khiển đến giao thức trao đổi thông tin, phần mềm xử lý liệu, phần mềm giao diện người sử dụng Đây phương án nhiều nhà cung cấp đề nghị thực đơn giản, phù hợp trường hợp nâng cấp trạm biến áp Trong thực tế phương án thực số trạm biến áp Việt Nam nâng cấp mở rộng trạm biến áp tăng số ngăn lộ vào/ra, nâng cơng suất máy biến áp có bổ sung thay phần toàn thiết bị thứ trạm Với phương án này, có ưu điểm tính đồng độ ổn định hệ thống tương đối cao, nhiên với giá thành chi phí cao hệ thống rơle bảo vệ hữu sử dụng tốt, nên cần phải cân nhắc kỹ trước thực * Thay phần rơle bảo vệ: thay phần rơle bảo vệ, yêu cầu nhà cung cấp phải khảo sát kỹ trạm biến áp cần trang bị hệ thống tự động hố, để đưa phương án phù hợp cho trạm biến áp Nhìn chung giải pháp kỹ thuật tương đối phức tạp thực tế trạm thường dùng nhiều chủng loại thiết bị, nhiều giao thức truyền thông khác nên việc liên kết trao đổi thơng tin khó thực triệt để Cần thiết phải thực hạng mục sau: Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 96 Luận văn cao học - Thay số rơle bảo vệ trạm không đủ điều kiện kết nối trao đổi thông tin rơle hệ - Giữ lại số rơle bảo vệ có (hoặc khơng có) chức điều khiển có hỗ trợ truyền thơng bổ sung thiết bị điều khiển mức ngăn (BCU) - Trang bị hệ thống mạng nội bộ, thiết bị chuyển đổi giao thức truyền thông, liên kết mạng - Thiết kế phần mềm giao diện, thực điều khiển thiết bị, thu thập thông tin truy xuất liệu từ rơle bảo vệ Với phương án này, khả kết nối chủng loại rơle khác khó thực hiện, đặc biệt với trạm biến áp có rơle nhiều nhà cung cấp giao thức truyền tin khác độ ổn định hệ thống sau tích hợp khơng cao Mặc dù nhà cung cấp thiết bị cam kết thực tự động hoá trạm biến áp theo yêu cầu trên, nhiên thực tế chưa thể thực việc kết nối thiết bị hãng sản xuất khác * Bổ sung thiết bị xử lý trung tâm, giữ nguyên hệ thống bảo vệ, điều khiển có trạm biến áp: Với mục tiêu nhanh chóng ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật vào tự động hoá trạm biến áp nhằm đơn giản hoá thao tác vận hành thiết bị, nâng cao tính an tồn, tin cậy linh hoạt quản lý vận hành, cần thiết lắp đặt hệ thống điều khiển trạm máy tính trì hệ thống bảo vệ hữu để tránh lãng phí, nâng cao hiệu đầu tư Để thực phương án cần phải: - Bổ sung thiết bị xử lý trung tâm để điều khiển, thu nhận thông tin thiết bị Bổ sung thiết bị biến đổi thực chức đo lường, giám sát hệ thống - Xây dựng phần mềm giám sát, điều khiển thu thập lưu trữ thông tin Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 97 Luận văn cao học Với phương án này, mặt lý thuyết giải pháp phù hợp với điều kiện thiết bị thực tế trạm biến áp Tuy nhiên để đánh giá xác hiệu giải pháp, cần thiết phải kiểm nghiệm qua thực tế Như vậy, việc áp dụng IEC 61850 vào trạm Việt Nam nhiều đơn vị nghiên cứu ứng dụng Trong tương lai, mức độ tự động hóa trạm ngày nâng cao việc sử dụng tiêu chuẩn phổ biến áp dụng rộng rãi Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 98 Luận văn cao học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ngày nay, việc áp dụng giải pháp tự động hóa cho trạm biến áp mang lại lợi ích đáng kể Các nhà nghiên cứu sản xuất, khảo sát giải pháp khác hỗ trợ cho hoạt động thương mại với mục đích nâng cao độ tin cậy giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng Hàng trăm chức tự động xem xét áp dụng nhiều khía cạnh khác điều khiển, giám sát hỗ trợ mặt thông tin Luận văn giới thiệu khái niệm lợi ích chung IEC 61850, tiêu chuẩn tương lai, đưa công nghệ truyền thông thương mại hệ thống tự động hóa trạm sở hỗ trợ cho ứng dụng lĩnh vực hoạt động giám sát trạm, đem lại cho người sử dụng giải pháp kỹ thuật, quản lý cho định hướng cho tương lại nhằm đạt lợi ích cao Ứng dụng IEC 61850 vào lĩnh vực truyền thông trạm biến áp giới Việt Nam ngày rộng rãi, với mục tiêu chuẩn hóa hệ thống tự động hóa, tối đa hóa lợi ích, giảm tối thiểu chi phí, phù hợp với xu phát triển mạng thơng tin điện lực nói riêng ngành điện nói chung Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 99 Luận văn cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Văn Cường, Một số suy nghĩ SCADA tự động hóa trạm (SA), Tạp chí Điện & Đời sống, số 42 Vũ Ngọc Minh, Đổi công nghệ làm chủ thiết bị công nghệ trạm biến áp, http://www.hiendaihoa.com Trịnh Mai Phương, Vấn đề tự động hóa trạm biến áp Việt Nam”, Tạp chí Điện & Đời sống, số 46 Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển tích hợp cho Trạm biến áp 500 kV, 220kV, Tài liệu kỹ thuật số ICS03 -02 Điều kiện kỹ thuật – Trạm 220kV Bản Vẽ, Nghệ An, Chương 3, Hệ thống điều khiển, giám sát bảo vệ Những hiệu từ việc ứng dụng giải pháp tự động hoá cho Trạm biến áp http://www.tudonghoa.com Tiềm lĩnh vực tự động hóa lưới điện, http://moi.gov.vn/News/detail.asp?Sub=10&id=2307 Tự động hóa vận hành trạm biến áp, http://www.hiendaihoa.com Trạm biến áp giới đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850 Thông tin KHCN Tiếng Anh 10 Karlheinz Sehwarz, Comparison of IEC 60870-5-101/-103/-104, DNP3, and IEC 60870-6-Tase.2 with IEC 61850, http://www.nettdautomation.com/news 11 Ivan De Mesmaeker, Peter Rietmann, Klaus-Peter Brand, Petra Reinhardt, Susbtation Automation based on IEC 61850 Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 100 Luận văn cao học 12 Lars Andersson, Christoph Brunner, Member IEEE and Fred Engler, Susbtation Automation based on IEC 61850 with new process-close Technologies 13 Ralph Mackiewicz, Sterling Heights, Technical Overview and Benefits of the IEC61850 Standard for Substation Automation 14 Triangle Micro Works, Raleigh, DNP3 Overview, www.TriangleMicroWorks.com 15 A general introduction to the IEC 60870 standard for a communication protocol that support basic telecontrol tasks, GBC Report011-2, 2002 Jan 03 16 Tiêu chuẩn IEC 61850, Communications Networks and Systems in Substation 17 OMICRON, IEC 61850, http://www.omicron.at/en/products/substation/iec-61850/ 18 SIEMENS, IEC 61850, https://www.energy- portal.siemens.com/static/hq/en/products_solutions/2753_kn03010403.html 19 Tiêu chuẩn IEEE 1525, Draft Standard for Substation Intergrated Protection, Control and Data Acquisition Communications Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 101 Luận văn cao học Tóm tắt luận văn: Luận văn bao gồm nội dung chủ yếu sau đây: Tổng quan tự động hóa trạm biến áp So sánh IEC 61850 với vài tiêu chuẩn khác lĩnh vực Tự động hoá trạm biến áp Giới thiệu cấu hình trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC61850 Đánh giá khả áp dụng IEC 61850 vào Việt Nam Từ khóa: Tự động hóa trạm biến áp, tiêu chuẩn IEC 61850, IED (thiết bị điện tử thông minh), truyền thông Vũ Thị Thu Nga – Lớp cao học khóa 2005-2007 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Văn Cường, Một số suy nghĩ SCADA tự động hóa trạm (SA), Tạp chí Điện & Đời sống, số 42 Vũ Ngọc Minh, Đổi công nghệ làm chủ thiết bị công nghệ trạm biến áp, http://www.hiendaihoa.com Trịnh Mai Phương, Vấn đề tự động hóa trạm biến áp Việt Nam”, Tạp chí Điện & Đời sống, số 46 Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển tích hợp cho Trạm biến áp 500 kV, 220kV, Tài liệu kỹ thuật số ICS03 -02 Điều kiện kỹ thuật – Trạm 220kV Bản Vẽ, Nghệ An, Chương 3, Hệ thống điều khiển, giám sát bảo vệ Những hiệu từ việc ứng dụng giải pháp tự động hoá cho Trạm biến áp http://www.tudonghoa.com Tiềm lĩnh vực tự động hóa lưới điện, http://moi.gov.vn/News/detail.asp?Sub=10&id=2307 Tự động hóa vận hành trạm biến áp, http://www.hiendaihoa.com Trạm biến áp giới đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850 Thông tin KHCN Tiếng Anh 10 Karlheinz Sehwarz, Comparison of IEC 60870-5-101/-103/-104, DNP3, and IEC 60870-6-Tase.2 with IEC 61850, http://www.nettdautomation.com/news 11 Ivan De Mesmaeker, Peter Rietmann, Klaus-Peter Brand, Petra Reinhardt, Susbtation Automation based on IEC 61850 12 Lars Andersson, Christoph Brunner, Member IEEE and Fred Engler, Susbtation Automation based on IEC 61850 with new process-close Technologies 13 Ralph Mackiewicz, Sterling Heights, Technical Overview and Benefits of the IEC61850 Standard for Substation Automation 14 Triangle Micro Works, Raleigh, DNP3 Overview, www.TriangleMicroWorks.com 15 A general introduction to the IEC 60870 standard for a communication protocol that support basic telecontrol tasks, GBC Report011-2, 2002 Jan 03 16 Tiêu chuẩn IEC 61850, Communications Networks and Systems in Substation 17 OMICRON, IEC 61850, http://www.omicron.at/en/products/substation/iec-61850/ 18 SIEMENS, IEC 61850, https://www.energy- portal.siemens.com/static/hq/en/products_solutions/2753_kn03010403.html 19 Tiêu chuẩn IEEE 1525, Draft Standard for Substation Intergrated Protection, Control and Data Acquisition Communications ... Kiến trúc trạm theo IEC 61850 Hình 2.1 Giao diện Trạm biến áp theo IEC 61850 Hình 2.2 Mơ hình giao diện truyền thơng Trạm theo IEEE1525 Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống tự động hóa Trạm theo IEC6 1850 Hình... 65 GIỚI THIỆU CẤU HÌNH TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC6 1850 .65 3.1 Cấu trúc hệ thống theo tiêu chuẩn IEC 61850 [12] [16] .66 3.2 Tổng quan truyền thông trạm theo IEC 61850 78 CHƯƠNG ... SÁNH IEC 61850 VỚI MỘT VÀI TIÊU CHUẨN KHÁC TRONG LĨNH VỰC TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM Các tiêu chuẩn tự động hóa có ảnh tới tất hoạt động liên quan đến lĩnh vực bảo vệ tự động hóa Trạm Một số tiêu chuẩn