Untitled 1960(1) 1 2018 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Đặt vấn đề Hiện nay, lưới điện phân phối hạ áp được các công ty điện lực lắp đặt các thiết bị đóng cắt (aptomat) thao tác bằng tay và thực hiện t[.]
Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát - điều khiển từ xa cho lưới phân phối điện hạ áp Lê Xuân Sanh*, Trần Vũ Kiên Trường Đại học Điện lực, Bộ Công thương Ngày nhận 18/9/2017; ngày chuyển phản biện 22/9/2017; ngày nhận phản biện 18/10/2017; ngày chấp nhận đăng 6/11/2017 Tóm tắt: Cùng với phát triển khoa học công nghệ, công ty điện lực bước ứng dụng nhiều thành tựu kỹ thuật điện tử, thơng tin, máy tính, điều khiển… nhằm đại hóa lưới điện Lưới điện phân phối có ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện khách hàng hiệu kinh doanh nên trạm biến áp phân phối tủ hạ áp trung gian cần tự động hóa, giám sát, đo lường từ xa Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu, chế tạo tủ phân phối hạ áp, điều khiển việc đóng cắt, giám sát thông số lưới điện, quản lý điện từ xa nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vận hành an toàn, tối ưu, kinh tế cung cấp điện cho khách hàng với độ tin cậy cao, chất lượng điện nâng cao Từ khóa: Đo lường giám sát hạ áp, hệ thống quản lý điện năng, tủ phân phối tự động hóa Chỉ số phân loại: 2.2 Reasearching and designing remote monitor - control systems for the low-voltage distribution grid Xuan Sanh Le*, Vu Kien Tran Electric Power University, Ministry of Industry and Trade Received 18 September 2017; accepted November 2017 Abstract: Along with the development of science and technology, power companies are gradually applying many achievements of electronics, information, computer, control technologies, etc to modernize the power grid Power distribution grids have a great impact on the customer’s power quality and business performance, so distribution substations and intermediate lowvoltage cabinets need to be automated and remotely monitored This article presents the results of the research and fabrication of low-voltage distribution cabinets; by which, the operator can remotely control the switching, monitor the grid parameters, and manage the power to ensure the power system’s safe, economical, and reliable operation and to provide customers with high reliability and high quality of power supply Keywords: Automatic low-voltage distribution cabinets, measurement and monitoring of low-voltage grid, power management systems Classification number: 2.2 * Tác giả liên hệ: sanhlx@epu.edu.vn 60(1) 1.2018 19 Đặt vấn đề Hiện nay, lưới điện phân phối hạ áp công ty điện lực lắp đặt thiết bị đóng cắt (aptomat) thao tác tay thực chỗ, nhà quản lý điện chưa kiểm sốt tình hình điện, xảy cố phải nhiều thời gian cung cấp điện trở lại cho khách hàng Hệ thống đo đếm điện bước chuyển từ hệ công tơ sang công tơ điện tử, nhiên vấn đề đồng chốt số khách hàng trạm biến áp chưa thực tốt, dẫn đến chưa đánh giá chuẩn xác tổn thất điện trạm biến áp, chưa xây dựng đồ thị phụ tải theo thời gian thực Đứng trước thách thức đó, nghiên cứu, chế tạo tủ phân phối hạ áp với chức năng: Tự động thu thập giám sát số liệu (các tham số dòng, áp, công suất, hệ số công suất điện năng); giám sát trạng thái thiết bị đóng cắt; điều khiển đóng cắt từ xa với thời gian thực Kết giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng, Khoa học Kỹ thuật Công nghệ giảm số SAIDI SAIFI, giảm nhân cơng vận hành, xác định xác tổn thất thời điểm hay khoảng thời gian Xây dựng mơ hình giám sát điều khiển Cấu trúc hệ thống Với tình hình vận hành thực tế nay, hệ thống chia làm tầng (hình 1) trước - Truyền thơng: Sử dụng mơi trường truyền dẫn Internet có dây với hai giao thức truyền thông http mqtt nhằm đạt yêu cầu truyền dẫn ổn định, bảo mật cao - Trung tâm giám sát điều khiển: Giám sát tham số từ cấp trường gửi về, cho phép thiết lập điều khiển đến thiết bị đóng cắt; thực chức khác Hình Mơ hình giám sát điều khiển tủ phân phối Tầng tầng trạm chủ (quản lý, giám sát điều khiển), tầng truyền thông, cấp trường Trong đó, trạm chủ bao gồm máy chủ số liệu, máy chủ backup, hình giám sát, máy in thiết bị ngoại vi; tầng truyền thông trạm phân phối, với bán kính quản lý không xa nên đơn giản thường sử dụng truyền thơng internet (có dây); tầng trường bao gồm cảm biến, phần tử đo lường (biến dòng điện, biến điện áp, đồng hồ đo công suất tác dụng, phản kháng) phần tử đóng cắt Hình Mơ hình giám sát điều khiển tủ phân phối (aptomat đóng cắt từ xa) Chức cụ thể tầng sau: kêliệu lưu(đo trữ,lường cảnhcác báo - Cấp Không cho phép thập thông số điện, Tầng trường: tầngchỉtrạm chủ thuthống Phần tử đo lường điện: Là phần tử đo lường điện tử, có khả đo tham số U, I, P, Q, f, cosφ, lượng tiêu thụ… gửi liệu đo lường đến RTU qua chuẩn RS485 thiết lập trạm Chúng lựa chọn sử dụng thiết bị: Công tơ điện tử pha gián tiếp Trường Đại học Điện lực sản xuất, tham số công tơ (220 V, 40-100 A, 50 Hz, 3600 xung/kWh 3600 xung/ kVArh; sử dụng biến dòng BI với tỷ số biến 600/5) Phần tử đóng cắt: Nhiệm vụ đóng cắt mạch động lực, ngồi khả tự động cắt có cố (q dịng hay chức cao aptomat), cắt tay, thiết bị cịn thực đóng cắt từ xa, tự lên dây cót sau lần đóng cắt Thiết kế tủ với mạch tổng có dịng định mức 600 A, gồm xuất tuyến Dựa vào yêu cầu trên, lựa chọn aptomat hãng Schneider với mã sau: MT400/630 - NSX630N MT100/160 - NSX160B Phần tử đo lường khác (nâng cao): Có thể lắp đặt cho hệ thống tham số nâng cao cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến cháy khói cảm biến phát đột nhập tủ trường để có sách vận hành phù hợp (quản lý, giám điều khiển), tầngvề trung tâm, Thiết phần môi trường, trạngsát tháivàthiết bị ) truyền màkế nhậncứng lệnh từ trung tâm thực truyền thơng, cấp thi điều khiển đóng cắt điện Ngoài ra, hệ thốngChức tự động hành phối kịch năngvậncủa tủtheo phân hạ trường Trong đó, trạm chủ bao áp bao gồm: Thực đóng cắt từ điều khiển cài đặt trước gồm máy chủ số liệu, máy chủ backup, xa mạch phân nhánh màn- hình giám sát,Sửmáy trường thiết Truyền thông: dụnginmôi truyền dẫn Internet có dây với hai giao thức truyền (aptomat tổng nhánh); giám sát bịthông ngoại vi; tầng truyền thông http mqtt nhằm đạt yêu cầu truyền dẫn thông ổn định,sốbảo mật cao pha, điện áp, số (dịng thể thực đóngcác cắt từ xa, tự lên dây cót sau mỗiPhần lần đóng cắt.thập Thiết tủ vớithông mạch tổng trạm phân phối, với bán kính quản tử thu vàkếtruyền cơng suất tức thời khoảng Trung tâm giám sát điều khiển: Giám sát tham số từ cấp trường gửi về, cho lý không xa nên đơn giản thường sử tủ phân phối RTU cóthời dịng địnhnên mức 600 thiết A, gồm xuất tuyến Dựa vào yêu(RTU): cầu trên, lựa làm chọn nhiệm aptomat gian), kế 3cụkhác thể dụng truyền thông phép thiết lập điều internet khiển đến(có dây); thiết bị đóng cắt; thực hiệnđược chức vụ thu thập thông số sau: tầng - NSX630N MT100/160 - NSX160B thốnghiện kê lưutrường trữ, cảnhbao báo gồm cảm hãng Schneider với mã sau: MT400/630trường (từ phần tử đo lường, đóng biến, phần tử đo lường (biến dòng Cấp trường: Phần tử đo lường khác (nâng cao): Có thể cắt) lắp đặt cho hệhành thống tham số nâng cao phần áp, cứngđồng hồ đo công chấp cáccác lệnh từ trung tâm điện,Thiết biếnkế điện Hình trình bày sơ đồ khối chức điều khiển [1] Hình mơ tả chức suấtChức tác dụng, phản vàhạcác tủ kháng) phân phối áp phần bao gồm:như Thực xa mạch cácbiến cháy khói cảm biến phát đột nhập tủ cáchiện cảmđóng biếncắt đotừnhiệt độ, độ ẩm,và cảm thiết bị trạm tủ phân RTU tửphân đóng cắt (aptomat đóng cắt nhánh (aptomat tổng nhánh); giám sát thơng số (dịng pha, điện áp, số bao trường để có sách vận hành phù gồm: từ xa) Chức cụ thể tầng tạiphối, gian), nên thiết kế cụ thể sau: công sau: suất tức thời khoảng thờihợp Khối Led hiển thị Cấp trường: Khối truyền - Cấp trường: Không cho Phầntử tử thu thập truyền thông liệu tủ Khối đầu vào thơng Phần thu thập truyền thơng trình bày đồ (đo khối lường chức phépHình thu2thập sơ liệu cáccủa tương tự Khối đầu Khối vi thông điện, trạng thiết số bị trạmmôi tủtrường, phân phối, bao thái gồm: phân phối (RTU): RTU làm nhiệm vụ thu số xử lý thiết bị ) truyền trung tâm, mà Phần tử khác Phần tử đo Phần tử Khối đầu Phần tử đo lường điện: Là phần tử đo thập thông số trường (từ phần (nhiệt độ, độ ẩm, nhận lệnh từ trung tâm thực thi lường đóng cắt Khối đầu vào số cháy, khói, đột nhập) lường điệnkhiển tử, có khả tham số U, I,tử đo lường, đóng cắt) chấp hành lệnh điều đóng cắtđođiện Ngồi tương tự Khối nguồn ra, tựlượng độngtiêu vậnthụ… hànhvàtheo Hình2.2.Sơ Sơ đồ đồ khối thiếtthiết bị tự bị khốichức chức P, hệ Q, f,thống cosφ, gửi Hình động hóa tủ phân phối khiển [1].phối Hình mơ tả Hình kịch điều khiển cài đặt từtựtrung 3.SơSơđồ chứcnăng năngRTU RTU độngtâm hóađiều tủ phân Hình đồkhối khối chức liệu đo lường đến RTU qua chuẩn RS485 chức RTU thiết lập trạm Chúng lựa chọn sử dụng thiết bị: Công tơ điện tử pha gián tiếp Trường Đại học Điện lực sản xuất, tham số công tơ (220 V, 40-100 A, gồm 50 Hz, RTU thiết kế bao bộ3600 xử lý trung tâm, đầu vào/ra số, tương tự, module xung/kWh 3600 xung/kVArh; sử dụng biếnthơng dịng BI sốtrung biến tâm 600/5) 60(1) 1.2018 truyền Bộvới xửtỷlý20 thu thập thông số trực tiếp từ Phần tử đóng cắt: Nhiệm vụ đóng cắt mạch động lực, khả tự động cắt tự qua cổng RS485 chuẩn Modbus nối với có cố (quá dòng hay chức cao aptomat), cắt tay, thiết bị cịn có đầu vào số, tương iết kế bao gồm xử lý trung tâm, đầu vào/ra số, tương tự, module ết kế bao gồm xử lý trung tâm, đầu vào/ra số, tương tự, module xử lý trung tâm thu thập thông số trực tiếp từ đầu vào số, tương học Kỹ thuật Công nghệ xử lý trung tâm thu thập thông số trực tiếp từ cácKhoa đầu vào số, tương 485 chuẩn Modbus nối với 485 chuẩnRTUModbus nối với thiết kế bao gồm xử i Dựa vào yêu cầu cụ thể, lý trung tâm, đầu vào/ra số, tương Dựa vào cầu thông cụ Bộthể, tự, yêu module truyền xử lý trình theo đặt trung kịch tâm thubản thập thôngtrước số trực tiếp từ đầu vào số, tương tự qua trình theo kịch đặt trước RS485 chuẩn Modbus nối với u khiển cổng trạm, đồng thời thiết bị ngoại vi Dựa vào yêu cầu cụ khiển thể, tạiRTU trạm, thời đồng lập trình theo kịch uyển cácbảnthông tin đến trung đặt trước để giám sát điều khiển trạm, đồng thời thiết bị chuyển yển các thông tin đến trung thông tin đến trung tâm quản lý n hành vậnqua module truyền hành qua module truyền thông n hành GSM, quaEthernet module [2] Sơ đồtruyền khối xử ernet [2].lý Sơ đồ khối xử4 lý trung tâm có cấu tạo hình SơKhốiKhối đồnguồn: khối bộcó xử lýdùng cácHình Khối nguồn (DC/ ýrnet của[2] RTU: thể họ vi4.điều khiển Cortex Sơ đồ khốiARM thiết bị RTU.với tốc tạo DC) hình (hình4 5) có nhiệm vụ chuyển đổi Hình Sơ đồ khối thiết bị RTU Hình Sơmodule đồ khốiđiều thiếtkhiển bị RTU điện DC4 đầu vào/ra mức điện áp ạo [3] Tuyhình nhiên, module RTU nhỏ +5 V, 3,3 V, 2,5 V cung cấp cho Khối nguồn (DC/DC) (hình 5) xử lý trung tâm, mạch đầu vào, vinguồn xửđầulýra,(DC/DC) PIC18F46K22 hoạt động tối đa 64 MHz xung nhịp Cấu truyền thông Nguồn V/35) A Khối (hình IC nguồn điện tử uyển đổidùng điện DCchuyển đầumạchvào/ra swiching LM2576HV với điện áp vào khốiđổi nhưđiện sau: DC 64 Kbyte nhớ chương trình; 3896 Byte RAM nhớ trong; yển đầu vào/ra 12-60 VDC [3] Để thiết bị hoạt động +5 V, 3,3 V, 2,5 V cung cấp POWER liền mạch, ổn định nguồn cung cấp EEPROM; 10 bit ADC với dùng2,5 hai nguồn song songcấp (một 30 kênh; hỗ trợ chuẩn giao tiếp SPI, I2C, +5 V, 3,3phảiV, V cung POWER POWER DC/DC mạch dự phòng),đầu mấtvào, điện ung tâm,chạy, hỏng hai thiết bị POWER DC/DC32Gb đảm bảo lưu Sơ thẻ đồ nguyên lý khối có tâm, thể mở bộnguồn nhớ lưu trữHình nhớ lênnguồn đến ng cácrộng mạch đầu vào, dùng acquy dự phịng, đồng thời cảnh ơng Nguồn V/3 A dùng IC Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn báo hỏng nguồn hay acquy yếu để kịp ung thời Sơ đồIC Nguồn 5gian V/3dài A dùng thời thay Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn ạch điện tửKhốiswiching LM2576HV với điện áp vào 12-60 VDC [3] Để thiết vi xử lý RTU: Khối hối vi xửtử mơ tảkhiển cólý thể dùng họ vi điều ARM ch điện swiching LM2576HV với điện áp vào 12-60 VDC [3] Để thiết với tốc độ xửnguồn lý nhanh [3] n mạch, Cortex ổn định cung cấp phải dùng hai nguồn song song (một Tuy nhiên, module RTU mạch, ổn module địnhđiềuthìkhiểnnguồn cung cấp phải dùng hai nguồn song song (một nhỏ ịng), khicác điện hỏng hai nguồn thiết bị dùng acquy dự cần sử dụng vi xử lý PIC18F46K22 ng),vàkhi hỏng đầu điện tíntốihiệu số: hoạt động đa 64 MHz xung hai nguồn thiết bị dùng acquy dự cảnh báo hỏng nguồn acquy yếu để kịp thời thay nhịp Cấu hình củahay khối sau: 64 Kbyte nhớ chương trình; n hiệubáo số3896 gồm 16 đầuhay vào cảnh hỏng nguồn acquy yếu để kịp thời thay Byte RAM nhớ trong; 1024 VDD +2.5V C? 10uF GND C? 104 C? GND 10uF 104 C? GND OUT 10uF C? 104 C? GND IN ADJ C? VCC ADJ +3.3V +2.5V U42 INAMS1117-2.5VOUT VCC 10uF 104 C? ADJ VDD U42 AMS1117-2.5V +3.3V C17 470uF ADJ VDD ON/OFF IN C17 470uF GND 1GND J3 U4 GND GND ON/OFF VDD J3 U41 AMS1117-3.3V LM2576HVT-ADJ IN FB VCC U41 INAMS1117-3.3VOUT V5 LM2576HVT-ADJ L3 OUT4 VCC FB VCC IN OUT Inductor V5 D4 C8 L3 470uF VCCC16 OUT 0.1uF 1N5822 Inductor D4 C8 470uF C16 GND 0.1uF 1N5822 GND GND GND U4 GND GND GND C18 VCC GND VCC GND 29 10uF C12 25 26 27 18 VSS VSS NC NC NC NC RB0/INT0/FLT0/AN12 RB1/INT1/AN10/C12IN3RB2/INT2/AN8 RB3/AN9/C12IN2-/CCP2 RB4/KBI0/AN11 RB5/KBI1/PGM RB6/KBI2/PGC RB7/KBI3/PGD RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5/P1B RD6/PSP6/P1C RD7/PSP7/P1D RC0/T1OSO/T13CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1/P1A RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RE0/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 MCLR/VPP/RE3 R27 100K R43 10K R44 10K ROM SCL ROM SDA VCC C19 U9 104 NC A1 NC GND RS485-ENABLE2 DATA2 CLR2 SCK2 LOAD2 SD IN PGC PGD 14 CLR 10 SCK 11 LOAD 12 GND 13 U1 SER SCLR SCK RCK G ROM SCL ROM SDA R53 10K R52 10K 3V3 GND IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0 VCC C1 104 J10 14 P1 CS SDCS SDMOSI DI SDCLK SDMISO DO SD IN GND 10 MICROSD CLR 10 SCK 11 LOAD 12 GND 13 VCC VCC VCC PGM 15 GND 3V3 3V3 QA QB QC QD QE QF QG QH QH 74595 24C1024 GND DATA 32 SDCS 35 SD IN 36 SDCLK 37 DO 42 DI 43 44 PIN_TXD1_MCU PIN_RXD1_MCU VCC VP SCL SDA DATA GND DATA2 CLR2 LOAD2 SCK2 LED U2 SER SCLR SCK RCK G GND nối với rơle cách ly hoàn VCC PGD PGC VCC VP SCL SDA 24C1024 GND J2 104 NC A1 NC GND 10K R28 ang bảo vệ áp Khối VCC 10 11 14 15 16 17 U8 VCC PIC18F46K22 MCLR Byte nhớ EEPROM; 10 bit ADC với 30 kênh; hỗ trợ chuẩn giao tiếp SPI, I2C, RS232 Ngoài mở rộng nhớ lưu trữ thẻ nhớ lên đến 32Gb đảm bảo lưu thông tin liệu thời gian dài Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý mơ tả hình 19 20 21 22 23 24 31 30 VCC R26 10K ROM SDA ROM SCL MCLR RA0/AN0/C12IN0RA1/AN1/C12IN1RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ RA3/AN3/VREF+/C1IN+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS/HLVDIN/C2OUT OSC2/CLKOUT/RA6 OSC1/CLKIN/RA7 16 PIN_TXD2_MCU PIN_RXD2_MCU 38 39 40 41 VDD VDD GND 104 C3 12 13 33 34 CLR SCK LOAD INPUT-EXT RS485-ENABLE1 VCC U3 VCC VCC 16 28 VCC VCC QA QB QC QD QE QF QG QH QH 15 IN15 VCC IN14 IN13 C2 IN12 104 IN11 IN10 IN9 IN8 DATA-S1 74595 GND MCU lý khối vi xử lý Hình Sơ đồ nguyên Hình Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý Khối đầu vào đầu tín hiệu số: Khối đầu vào tín hiệu số gồm 16 đầu vào cách ly quang bảo vệ áp Khối đầu số nối với rơle cách ly hoàn toàn với mạch đo lường giám sát, U23 IC 74HC595 chốt liệu đầu số, ULN2803 khuếch đại dòng để đóng cắt rơle, tiếp điểm đầu rơle có dịng lớn A/125 VDC, A/220 VAC phù hợp cho việc đóng cắt đo lường giám sát, U23 IC 74HC595 chốt liệu đầu số, ULN2803 g để đóng cắt rơle, tiếp điểm đầu rơle có dịng lớn A/125 VDC, 21 hay aptomat có điều khiển 1.2018 hợp cho việc đóng cắt60(1) gián tiếp máy cắt Access Control (MAC) Physical Layer transceiver (PHY) Module Ethernet đáp p, hệ thống “chủ - tớ”,Media “chủ” kết nối với hay nhiều “tớ” ứng tất chuẩn IEEE 802.3 cho kết nối 10-BaseT cáp đôi xoắn, Module Ethernet sau hiết bị RTU, “tớ” thiếtchếbịtạohiện (phần tử đo lường, đóng cắt), hìnhtrường Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ ối với mạng cấu hình Trạm chủ: Trạm chủ xây dựng dựa yêu cầu hệ thống: Gồm máy chủ Web (Web Server), máy lưu dự phịng (Backup Server), ngồi hệ thống gián tiếp máy cắt hay aptomat có điều khiển có thêm máy tính client để theo dõi, giám sát điều khiển hệ thống qua Internet Các Khi chủ MODBUS RTU Truyền thông: máy chủ hoạt động liên tục, khơng bị gián đoạn, địi hỏi tính sẵn sàng phải cao, cần n từ thiết bị, chủtruyền thông gửi qua Sử dụng mạngnguồn cung cấp điện ổn định, đường truyền Internet độ tin cậy cao Internet để truyền thông từ RTU lên Cloud, dùng giao tiếp truyền thông RS232, RS485 để giao tiếp với Thiết kế phần mềm phần tử đo lường, đóng cắt hệ thống việc truyền dẫn liệu hồn Phần mềm máy tính thiết kế đảm bảo tính quản lý giám sát tồn thực theo chuẩn truyền trình bày Để đảm bảo yêu cầu đó, phần mềm phải đáp ứng tiêu chí sau: thơng công nghiệp MODBUS Dựa giao diện đơn giản RS232,Dễ sử dụng, dễ học, dễ thao tác, giao diện trực quan, đáp ứng nhanh, đầy đủ chức RS485, tin định dạng theo u cầu có tính bảo mật cao Từ đó, người vận hành trung tâm điều khiển mã hóa theo chuẩn MODBUS-RTU MODBUS-RTU giao thức truyềngiám sát điều khiển hệ thống cách thuận tiện Các chức phần thơng cơng nghiệp, hệ thống Hình Ảnh module Ethernet sau sản xuất mềm hình [4, 5] “chủ - tớ”, “chủ” kết nối với hay nhiều “tớ” Ở đây, “chủ” thiết bị Website Thu thập, xử lý Cơ sở liệu RTU, “tớ” thiết bị trường giám sát số liệu (phần tử đo lường, đóng cắt), tất kết nối với mạng cấu hình multi-drop [4] Khi chủ MODBUS Thu Đọc lệnh Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Quản lý Quản Thiết Xuất RTU muốn có thơng tin từ thiết bị, chủ đăng lý giám lập điều báo cáo tài thơng tin cơng tơ đóng thập điều nhập tài sát theo khiển thống gửi thông điệp địa tới thiết liệu từ khiển từ khoản tủ điện tử cắt tủ kê dõi tủ server phân đóng cắt tủ aptomat khoản bị cần lấy liệu quyền hạ áp Giao tiếp Ethernet qua mạng Internet thiết kế Module Hình Sơ đồ chức mềm hệ phần thống Hìnhnăng Sơphần đồ chức mềm hệ thống Ethernet dùng vi điều khiển PIC18F67J60 tích hợp sẵn chuẩn Thu đoạn, địivà hỏixửtính sẵnliệu: sàng phải cao, Thu thập xử lý số liệu: thập lý số Ethernet bên Đây giải cần nguồn cung cấp điện ổn định, Phần mềm thu nhận tất liệu pháp kết hoàn chỉnh, bao gồm Phần thuInternet nhận tấtđộcảtindữcậy liệucao từ tủ phân phối gửi về, sau tính tốn xử lý đườngmềm truyền từ tủ phân phối gửi về, sau tính module Media Access Control để lưu vào cơkếsởphần liệu (CSDL) Dữ liệu truyền tin Thiết mềm toán xửnhận lý đểdưới lưu dạng vào cơcác sởbản liệu (MAC) Physical Layer transceiver (CSDL) truyền (PHY) Module Ethernet đáp ứngmã hóa.Phần đượcđược phânthiết thành Dữ sau:liệu Bảnđược tin thiết lập, nhận tin điều Bản mềm tin truyền máy tính kế loại tất chuẩn IEEE 802.3 cho kết đảm bảo tính quản lý giám dạng tin mã hóa khiển đóng cắt tin cập nhật trạng thái nối 10-BaseT cáp đơi xoắn, Module sát trình bày Để đảm Bản tin truyền phân thành loại Ethernet sau chế tạo hình Phần mềm yêu thu cầu thậpđó, phần xử lýmềm số liệu thiết sau: kế dựa bảo phảiđượcchính Bảntrên tin giao thiếtdiện lập, socket, tinsử dụng đáp ứng tiêu chí sau: Dễ sử dụng, Trạm chủ: cắt cậpLưu nhậtđồ thuật ngơn ngữ lập trình JAVA thiết kế web vớiđiều cáckhiển cơngđóng cụ HTML, CSStin[5] dễ học, dễ thao tác, giao diện trực trạng thái Trạm chủ xây dựng dựa tốn cho chương trình mơ tả hình u cầu hệ thống: Gồm quan, đáp ứng nhanh, đầy đủ chức Phần mềm thu thập xử lý số liệu cầu có tính bảo mật máy chủ Web (Web Server), máy Trongtheo lưu yêu đồ, trình hoạt động phần mềm mơ tả sau: thiết kế dựa giao diện socket, lưu dự phịng (Backup Server), ngồi cao Từ đó, người vận hành trung sử dụng ngơn ngữ lập trình JAVA hệ thống có thêm máy tâm điều khiển giám sát điều tính client để theo dõi, giám sát điều khiển hệ thống cách thuận thiết kế web với công cụ HTML, khiển hệ thống qua Internet Các máy tiện Các chức phần CSS [5] Lưu đồ thuật toán cho chương chủ hoạt động liên tục, khơng bị gián mềm hình [4, 5] trình mơ tả hình tới thiết bị cần lấy liệu hernet qua mạng Internet n Module Ethernet dùng vi F67J60 tích hợp sẵn ên Đây giải chỉnh, bao gồm module 60(1) 1.2018 Hình Ảnh module Ethernet sau sản xuất 22 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ ác tin thiết lập từ client gửi đến qua số hiệu cổng ố sử dụng (có nhiều client ột tin bất i tin erver bóc tách Cuối cùng, Trong lưu đồ, trình hoạt động phần mềm mô tả sau: Bắt đầu Server mở rộng Socket Thiết lập đường truyền Server công tơ trung tâm nh theo Nghe tin từ công tơ ? minh Chương thông số in lên server tin bao gồm: điện (như U, I, CSDL bao chọn sử dụng uản lý sử ể viết chương CSDL quản lý hân quyền; Sai Có tin cấu hình CSDL? Đúng Đúng Phân tích tin, tách đường truyền liệu Gửi tin cấu hình xuống cơng tơ Sai Đầu tiên, sever “lắng nghe” tin thiết lập từ client gửi đến qua số hiệu cổng socket mà cơng bố sử dụng (có thể nhận liệu gửi đến từ nhiều client lúc) Khi nhận tin bất kỳ, server nhanh chóng gửi lại tin xác nhận thành cơng Tiếp theo, server bóc tách giải mã tin nhận Cuối cùng, liệu lưu trữ vào CSDL CSDL: Hoạt động CSDL bao gồm quản lý truy vấn Lựa chọn sử dụng phần mềm HeidiSQL_9.3 để quản lý sử dụng ngơn ngữ Java, MySQL để viết chương trình truy xuất liệu Cụ thể CSDL quản lý phần sau: Dữ liệu tài khoản phân quyền; liệu thông tin tủ đóng cắt hạ áp; liệu thơng số đo ID, công tơ tủ đóng cắt; liệu đóng cắt aptomat Giám sát: Với mục tiêu giám sát thơng số Phía Client: Tại tủ phân phối, tủ, công tơ điều khiển thiết trung tâm điều khiển RTU lập lập từ xa qua Internet, người vận hành Ghi liệu xử trình theo chương trình vận hành thực chức lý vào CSDL Sai Gửi thành cơng ? thơng minh Chương trình tự động đo có quyền truy cập vàoTại hệ thống diện Website Giao diện người máy (Human machine HMI): máyTrong điềugiao khiển trung tâm đạc giám sát interface thơng số -trạm, Đúng có nhiều giao diện chức khác sau đócho truyền giám tin sát lên server hệ thống cung cấp giao diện việc điềunhau, khiển hệngười thống Giao hỗ trợ giám sát thao diện tác Kết thúc Bản tin truyền chứa thông tin làm việc thuận tiện, bao gồm giao xây dựng tương đồng với kếtincủa đồ truyền thông sơ đồ mạch lực, đơn bao gồm:thiết Thông nhàsơ trạm, diện chức sau: Đăng nhập Hình Lưu đồ thuật tốn phần mềm Hình Lưu đồ thuật tốn phần mềm thơng số điện (như U, I, P, f) trạng tài khoản; giám sát theo dõi; thiết lập thu thậpcho liệu giản việc theo dõi hoạt động thân thiện với người dùng, bao gồm: thu thập liệu điều khiển (hình 10) thái aptomat áp; liệu thông số đo ID, công tơ mat ng số tủ, công tơ điều khiển thiết lập từ xa qua thể thực chức có quyền diện Website có nhiều giao diện chức khác nhau, hỗ m việc thuận tiện, bao gồm giao diện chức át theo dõi; thiết lập điều khiển (hình 10) a) Tủ phân phối hồn thiện sơ đồ đấu nối hống: Hệ thống phân quyền cho người sử dụng bao gồm yền điều khiển thiết lập thông số cài đặt Chức phân công tác quản lý nói chung vận hành trạm nói riêng b) Giao diện đăng nhập sơ đồ mạch lực c) Giao diện giám sát, thiết lập điều khiển Hình 10 Ảnh sau đưa tủ vào thử nghiệm Hình 10 Ảnh sau đưa tủ vào thử nghiệm + Vùng thông tin chung: Thông tin hệ thống ngày, tháng thời Thông tin 23 cho phép truy cập60(1) tới 1.2018 cửa sổ đăng nhập điều hành, hiển thị tên người trực thông tin ẩn Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Quản lý quyền đăng nhập hệ thống: Hệ thống phân quyền cho người sử dụng bao gồm loại: Quyền giám sát theo dõi; quyền điều khiển thiết lập thơng số cài đặt Chức phân quyền có nhiều tác dụng cơng tác quản lý nói chung vận hành trạm nói riêng Giao diện người máy (Human machine interface - HMI): Tại máy điều khiển trung tâm hệ thống cung cấp giao diện cho việc giám sát điều khiển hệ thống Giao diện xây dựng tương đồng với thiết kế sơ đồ truyền thông sơ đồ mạch lực, đơn giản cho việc theo dõi hoạt động thân thiện với người dùng, bao gồm: + Vùng thông tin chung: Thông tin hệ thống ngày, tháng thời Thông tin cho phép truy cập tới cửa sổ đăng nhập điều hành, hiển thị tên người trực thông tin ẩn + Banner cảnh báo: Hiển thị cảnh báo thiết lập thông qua việc cài đặt không phụ thuộc vào người trực/điều hành hệ thống Một cuộn dùng để xem loại cảnh báo khác + Giao diện sơ đồ mạch lực thiết kế dạng sơ đồ sợi để hiển thị trực quan cung cấp thông tin hoạt động hệ thống Trên giao diện lựa chọn đối tượng để xem thông tin (thông số vận hành, trạng 60(1) 1.2018 thái đóng/cắt) chi tiết phần tử hệ thống Bên cạnh cịn quy ước màu sắc hiển thị, giúp người vận hành dễ dàng giám sát xác định tình trạng thiết bị hay tồn hệ thống + Gửi lệnh: Hệ thống xây dựng có chức tự động điều khiển thiết bị thông qua tham số đặt trước Nó cho phép người trực/vận hành thao tác tới thiết bị thông qua việc gửi lệnh Đối với thiết bị lựa chọn điều khiển, có cửa sổ cho phép gửi lệnh điều khiển tới thiết bị Các cửa sổ kiểu cho phép xem thông tin chi tiết thiết bị điện lựa chọn như: Thông tin trạng thái thiết bị; lệnh điều khiển thiết bị; thông tin đo lường; cửa sổ giám sát đo lường + Xem kiện, cảnh báo, báo cáo: Các cảnh báo xem cuộn lựa chọn để xem chi tiết dạng cửa sổ Có thể lựa chọn để xem loại cảnh báo như: Mức cảnh báo ưu tiên; cảnh báo theo loại hình giám sát (dịng, áp, trạng thái thiết bị ) Tương tự, kiện hệ thống lưu trữ cho phép xem lại lập báo cáo + Hiển thị biểu đồ, đồ thị: Hiển thị biểu đồ, đồ thị xuất người vận hành muốn quan sát biến đổi lưới điện tuyến, nhánh, thiết bị lựa chọn (tùy theo yêu cầu hệ thống), hay để đánh giá thống kê phụ tải thời điểm khác 24 (biểu đồ phụ tải pha thời điểm khác nhau), đánh giá cân pha Kết luận Kết trình nghiên cứu lắp đặt, tủ phân phối hoàn thiện để thử nghiệm vận hành (tại Trung tâm ART, Trường Đại học Điện lực) vào tháng 6/2017 Sau thời gian thử nghiệm, tủ đáp ứng yêu cầu đặt ra, giúp người vận hành giám sát thông số lưới điện, dễ dàng lập biểu đồ phụ tải, điều khiển từ xa việc đóng/cắt mạch điện, kịp thời phát có cố để tìm cách cấp điện lại cho phụ tải Do vậy, việc lắp đặt tủ tự động phân phối giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng, an toàn, giảm thời gian điện khách hàng (giảm số SAIDI, SAIFI), đồng thời nâng cao tính kinh tế vận hành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.G Phadke (1993), Synchronized Phasor Measurements in Power Systems, IEEE Computer Applications in Power [2] J.G Proakis (1995), Digital Communications, McGraw-Hill, Newyork [3] Helsinki (2008), Ageing and life prediction, Helge Palmen CEEES Helsinki [4] https: schneider-electric.com; abb com; siemens.com; microchip.com; analog com; st.com; ti.com; atmel.com analog.com [5] Venkata Chaluvadi (2008), Accelerated Life Testing of Electronic Revenue Meters, Clemson University Tiger Print ... - Trung tâm giám sát điều khiển: Giám sát tham số từ cấp trường gửi về, cho phép thiết lập điều khiển đến thiết bị đóng cắt; thực chức khác Hình Mơ hình giám sát điều khiển tủ phân phối Tầng tầng... cắt.thập Thiết tủ vớithông mạch tổng trạm phân phối, với bán kính quản tử thu vàkếtruyền cơng suất tức thời khoảng Trung tâm giám sát điều khiển: Giám sát tham số từ cấp trường gửi về, cho lý không xa. .. có thông tin từ thiết bị, chủ đăng lý giám lập điều báo cáo tài thơng tin cơng tơ đóng thập điều nhập tài sát theo khiển thống gửi thông điệp địa tới thiết liệu từ khiển từ khoản tủ điện tử cắt