Ứng dụng phần mềm SCADA DMS để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện tỉnh quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN ĐÌNH ĐIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN ĐÌNH ĐIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 852.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HIẾU Đà Nẵng - Năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Đình Điệp THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ii ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM Học viên: Trần Đình Điệp Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K39 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Chính phủ ban hành định số 1670/QĐ-TTg ngày 08 tháng 11 năm 2012 với mục tiêu tổng quát Phát triển lưới điện thông minh ứng dụng công nghệ nâng cao chất lượng lưới điện, phát triển kinh tế Một giải pháp đưa lộ trình Phát triển lưới điện minh ứng dụng hệ thống SCADA/DMS Công ty Điện lực Với việc đầu tư trang bị hệ thống SCADA/DMS Cơng ty Điện lực Quảng Nam, tìm hiểu hệ thống SCADA/DMS, làm chủ công nghệ quan trọng, đặc biệt tập trung vào việc khai thác chức DMS để tính tốn, phân tích lưới điện để nâng cao lực quản lý vận hành, xây dựng cấu trúc lưới điện hợp lý, nâng cao ĐTTCCĐ cho lưới điện Công ty Điện lực Quảng Nam việc cần thiết Nghiên cứu với mục đích tìm hiểu, sử dụng phần mềm SCADA/DMS vào việc giám sát, phân tích lưới điện để có nhìn tổng quan lưới điện thực tế Cơng ty Điện lực Quảng Nam, để nâng cao hiệu vận hành LĐPP Cơng ty Từ khóa - SCADA/DMS, Lưới điện thông minh, Công ty Điện lực Quảng Nam, Dự báo phụ tải, phân tích lưới điện USE SCADA/DMS TO IMPROVE THE OPERATION EFFICIENCY OF QUANG NAM PROVINCE Abstract - The Government issued Decision No 1670/QD-TTg on November 8, 2012 with the overall goal of developing a smart grid using modern technology to improve the quality of the power grid and develop the economy One of the solutions given in the Smart Grid Development roadmap is the application of SCADA/DMS system at Power Companies With the investment in equipping SCADA/DMS system at Quang Nam Electricity Company, learning about SCADA/DMS system, mastering technology is very important, especially focusing on exploiting DMS functions to Calculating and analyzing the power grid to improve management and operation capacity, building a reasonable grid structure, improving public investment for electricity grid Quang Nam Power Company is a very necessary thing This study aims to learn and use SCADA/DMS software to monitor and analyze the power grid to get an overview of the actual power grid at Quang Nam Power Company, to further improve efficiency performance of distribution grid at the Company Keywords - SCADA/DMS, Smart Grid, Quang Nam Power Company, Load forecast, Network Analysis THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu .1 Đặt tên đề tài Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG SCADA/DMS TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG NAM .3 1.1 Tổng quan hệ thống SCADA/DMS công ty điện lực Quảng Nam 1.1.1 Phương thức truyền thông .4 1.1.2 Giao thức truyền thông 1.1.3 Thiết bị đầu cuối từ xa – RTU (Remote Terminal Unit) 1.1.4 Thiết bị Phịng điều khiển trung tâm 1.1.5 Các phần mềm hệ thống 1.1.6 Chức hệ thống Trung tâm điều khiển 1.1.7 Khả mở rộng hệ thống SCADA 10 1.2 Đánh giá việc khai thác hệ thống SCADA/DMS Công ty Điện Lực Quảng Nam .10 1.3 Kết luận chương .11 CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SCADA/DMS VÀ TÌM HIỂU CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA DMS 12 2.1 Phần mềm SCADA .12 2.2 Phần mềm DMS .23 2.2.1 Giao diện vận hành .24 2.2.2 Các chức .25 2.3 Kết luận chương .36 CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM 37 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iv 3.1 Xây dựng sở liệu cho phần mềm DMS 37 3.2 Phát triển module liên kết liệu để cung cấp số liệu phụ tải cho phần mềm DMS600 từ DSPM/CMIS .47 3.2.1 Mô tả liệu phụ tải cách thức đưa vào CSDL phần mềm DMS600 .47 3.2.2 Phát triển module 51 3.3 Xây dựng sở liệu lưới điện thực tế vào DMS .53 3.4 Ứng dụng chức DMS phục vụ tính tốn, phân tích lưới điện tỉnh Quảng Nam 60 3.4.1 Quản lý cấu trúc lưới điện 61 3.4.2 Tính tốn phân tích lưới điện 62 3.4.3 Quản lý cố 66 3.4.4 Đánh giá, đề xuất giải pháp nâng cao hiệu vận hành .67 3.5 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu vận hành lưới điện phân phối toàn hệ thống 68 3.5.1 Hiệu áp dụng DMS .68 3.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu vận hành LĐPP thời gian đến 68 3.6 Kết luận chương .69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCU CB - Bay Control Unit - Circuit Breaker/ Máy cắt, aptomat DCL/DTĐ DMS ĐTCCCĐ - Dao cách ly/Dao tiếp đất - Distribution Management System, Hệ thống quản lý LĐPP - Độ tin cậy cung cấp điện HMI HV/MV - Human Machine Interface, giao diện Người - Máy - High Voltage/Medium Voltatge, Cao thế/Trung (MBA) LBS LĐPP - Load break Switch, dao cắt có tải - Lưới điện phân phối MC MV/LV NIT - Máy cắt - Medium Voltage/ Low Voltage, Trung thế/Hạ (MBA) - Network Import Tool, công cụ import liệu vào DMS OLTE PCM PCTTH RMU RTU SCADA - Optical line Terminal, thiết bị đầu cuối cáp quang - Pulse code Module, thiết bị mã hố xung - Cơng ty Điện lực Quảng Nam - Ring Main Unit, thiết bị đóng cắt mạch vòng - Remote terminal Unit, thiết bị đầu cuối - Supervisory Control And Data Acquisition, hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 3.1: Mô tả liệu dây dẫn 40 3.2: Mô tả liệu MBA nguồn 41 3.3: Mô tả liệu thông số ngắn mạch đầu nguồn 43 3.4: Mô tả liệu MBA phân phối 43 3.5: Thông số đường dây xây dựng file Excel đưa vào CSDL SQL 55 3.6: Thư viện FCO xây dựng file Excel đưa vào SQL 56 3.7: Dữ liệu phụ tải xây dựng file Excel đưa vào SQL 57 3.8: Kết tính tốn cơng suất xuất tuyến TBA 110kV E157 63 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1: Cấu trúc hệ thống SCADA/DMS OCC Quảng Nam 1.2: Mơ hình kết nối truyền thơng OCC Quảng Nam 1.3: Mơ hình kết nối RTU với hệ thống SCADA 1.4: Các phần mềm hệ thống 1.5: Mơ hình kết nối liệu 1.6: Giao diện thao tác thiết bị MicroSCADA SYS600 1.7: Hiện trạng quyền CSDL 10 2.1: Cấu trúc phần mềm SCADA 12 2.2: Màn hình tổng quan giao diện HMI 14 2.3: Các loại cửa sổ HMI 15 2.4: Thanh tiêu đề cửa sổ HMI 15 2.5: Khu vực hiển thị thông báo HMI 16 2.6: Giao diện sơ đồ sợi trạm 17 2.7: Giao diện giám sát ngăn xuất tuyến đường dây 18 2.8: Giao diện giám sát máy cắt tổng 18 2.9: Giao diện giám sát máy biến áp 19 2.10: Giao diện giám sát Rơle bảo vệ 20 2.11: Giao diện giám sát hệ thống nguồn AC 21 2.12: Giám sát hệ thống nguồn DC 22 2.13: Giao diện giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo chống xâm nhập 22 2.14: Giao diện phần mềm DMS 23 2.15: Giao diện vận hành DMS 24 2.16: Giao diện chọn xuất tuyến 25 2.17: Giao diện chọn phân tích phụ tải 26 2.18: Giao diện tính tốn tổn thất 30 2.19: Giao diện tính tốn trào lưu cơng suất 31 2.19: Tiến trình xử lý chức cố 35 3.1: Dữ liệu từ ArcGIS 37 3.2: Dữ cập nhật từ excel 37 3.3: Yêu cầu bắt điểm lưới điện 38 3.4: Yêu cầu bắt điểm lưới 38 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội viii Số hiệu hình Tên hình Trang 3.5: Mơ tả việc cập nhật liệu lưới điện vào DMS 39 3.6: Mô tả liên kết CSDL SQL liệu đầu vào 40 3.7: Lưới điện ArcGIS sau biên tập 54 3.8: Bảng thuộc tính lớp đường dây 22kV 54 3.9: Bảng thuộc tính lớp Recloser 56 3.10: Bảng thuộc tính lớp MBA phân phối 57 3.11: Công cụ Network Import Tool 58 3.12: Lưới điện sau cập nhật vào DMS600 WS 59 3.13: Sơ đồ sợi TBA 110kV E15 DMS 59 3.14: Dữ liệu thuộc tính MBA lưu vào CSDL DMS 60 3.15: Dữ liệu thuộc tính dây dẫn lưu vào CSDL DMS 60 3.16: Tô màu lưới điện xuất tuyến 62 3.17: Hiển thị mức mang tải xuất tuyến 64 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 68 - Nhằm giảm thiểu thời gian điện cố, đầu tư bổ sung điểm thao tác xa, vị trí lắp đặt cảnh báo cố xuất tuyến cịn lài, đặc biệt vị trí RMU chưa có kết nối SCADA, bổ sung số ĐZ liên lạc Cụ thể: + Bổ sung LBS Hùng Vương + Thay tủ RMU Mẹ Thứ, Phan Chu Trinh, Trần Cao Vân - Để đảm bảo an tồn cơng tác điều độ, bước thao tác lưới điện thực đồng thời hệ thống DMS (Việc thay đổi trạng thái đóng, cắt thiết bị khơng có kết nối SCADA, đặt tiếp đất lưu động treo biển cấm v.v.) 3.5 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu vận hành lưới điện phân phối toàn hệ thống 3.5.1 Hiệu áp dụng DMS - Tổn thất điện giảm đáng kể qua năm - Độ tin cậy cung cấp điện cải thiện tốt 3.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu vận hành LĐPP thời gian đến - Trong công tác vận hành, xử lý cố cần thường xuyên rà soát, đánh giá để hốn chuyển, bố trí hợp lý, khai thác tối ưu thiết bị đóng cắt lưới điện, đặc biệt có thay đổi kết lưới Tập trung Điện lực lớn, thường xuyên có thay đổi kết lưới như: ĐLTK, ĐLNT, ĐLHA, ĐLTB, ĐLĐB Điện lực miền núi có đường dây dài (ĐLĐG, ĐLHĐ, ĐLTM, ĐLTP) - Khai thác tối đa mạch vòng trung áp, đặc biệt mạch vòng lắp thiết bị có kết nối SCADA Nghiên cứu đề xuất vận hành thường đóng DCL vị trí khép vòng để nâng cao ĐTC chuyển tải - Tiếp tục khai thác tính phối hợp Recloser, LBS hệ có chức Fault dectection; lắp đặt, hoán chuyển tối ưu thị cố SRFI để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho xuất tuyến, hỗ trợ trực ca điều hành hệ thống điện - Theo dõi, kiểm soát thường xuyên mức mang tải đường dây, trạm biến áp, để lập kế hoạch đầu tư kịp thời, đáp ứng tốc độ tăng trưởng phụ tải hoán chuyển kịp thời (đối với MBA phụ tải) - Triển khai công tác ĐTXD lưới điện phân phối: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 69 + Lưới 35 kV dự kiến theo lộ trình đến năm 2025 tinh giảm theo lộ trình xóa TBA trung gian, chuyển sang vận hành 22kV Một số đường dây thực cải tạo, nâng cấp, vận hành 22kV Do khơng đặt vấn đề đầu tư cải tạo lưới điện 35kV, mà thực tốt công tác SCL cho lưới điện + Mục tiêu tập trung đầu tư lưới 22kV theo thứ tự ưu tiên: i/ Xây dựng xuất tuyến gắn liền với đầu tư trạm 110kV (Quế Sơn, Tiên Phước, Nam Hội An, Trường Hải, Đông Giang) ii/ Cải tạo, nâng tiết diện đường trục hữu để đảm bảo khép vòng, chuyển tải trường hợp cố, công tác, nâng cao ĐTC CCĐ Bổ sung mạch vòng nối lưới để nâng cao độ tin cậy lưới điện, mục tiêu đến năm 2025 tất xuất tuyến khu vực đồng có mạch vịng có khả chuyển tải nóng Các xuất tuyến khu vực trung tâm thành phố Tam Kỳ Hội An đảm bảo tiêu chí N-2 iii/ Rà soát, đưa vào kế hoạch ĐTXD năm để bổ sung thêm xuất tuyến từ trạm 110kV hữu để san tải cho xuất tuyến có mức mang tải từ 70% trở lên, xuất tuyến có 10.000 khách hàng; cụ thể khu vực Thăng Bình, Tam Kỳ, Điện Bàn, Núi Thành, Duy Xuyên iv/ Đầu tư xuất tuyến khai thác nguồn chỗ sau nhà máy thủy điện v/ Đầu tư thêm MC phân đoạn ĐZ: có số lượng khách hàng lớn, mức tải cao, qua địa hình phức tạp, bán kính cấp điện dài, mục tiêu đến năm 2025 khoảng cách trung bình thiết bị đóng cắt đạt mức: