Thiết kế hệ thống scada cho trạm 110kv liên trì phục vụ việc quản lý điện năng11

Lời mở đầu Hệ thống điện lực ngày bao gồm nhà máy điện, hệ thống truyền tải, phân phối sử dụng điện phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với thành thể hữu thống Việc phá vỡ mối liên hệ gây hậu nặng nề cho toàn hệ thống nói riêng kinh tế nói chung Việc đảm bảo chất lượng điện sản phẩm đầu hệ thống phức tạp đị hỏi mạng lưới vận hành phải có mức độ tương ứng với trợ giúp thiết bị tự động, thiết bị truyền tin điều khiển từ xa Đồng thời trình điều khiển, giám sát, thu thập liệu trạm điện giúp cho việc huy điều hành hệ thống sản xuất, truyền tải, phân phối điện phục vụ cho phận kinh doanh (lập kế hoạch, toán hố đơn, thương mại) có vai trị hệ thống quản lý lượng, EMS (Energy Management System) mà tiêu biểu hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) Do việc thiết kế, vận hành hệ thống SCADA cho trạm điện từ yêu cầu thực tế liệu trạm cung cấp cho Trung tâm điều độ thiếu trình Quản lý vận hành hệ thống SCADA/EMS phục vụ sản xuất Cho nên trình thực tập Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Trung em tập trung nghiên cứu, thiết kế đề tài: "Thiết kế hệ thống SCADA cho trạm 110kV Liên Trì phục vụ việc quản lý điện ” Đề tài gồm chương: Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Liên Trì Chương 2: Giới thiệu thiết bị hệ SCADA trạm Liên Trì Chương 3: Hệ thống EMP SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Chương 4: Cấu hình thiết bị hệ SCADA trạm Liên Trì Chương 5: Vận hành hệ SCADA trạm Liên Trì Chương 6: Kết luận Do kiến thức thân hạn chế cộng với thời gian có hạn việc tìm tài liệu khó khăn nên khơng thể tránh khỏi thiết sót Mong thầy bạn sinh viên đóng góp thêm để đề tài phát triển sau Đà Nẵng, ngày tháng năm 2005 Sinh viên thực Lê Thanh Thế SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục Mục lục Lời mở đầu Mục lục Mục lục hình Các kí hiệu từ viết tắt 10 Chương 11 Giới thiệu trạm biến áp 110kV LIÊN TRÌ 11 Kết nối trạm biến áp 110kV Liên Trì với lưới điện khu vực: 11 1.1 Mô tả khái quát thiết bị trạm 110kV Liên Trì: 11 Danh sách tín hiệu SCADA: .14 Chương 21 Giới thiệu thiết bị SCADA trạm LIÊN TRÌ 21 Tổng quan RTU: 21 Cấu trúc XCELL RTU: .21 2.1 Giới thiệu tổng quan: 21 2.2 Đơn vị CELL bản: 22 2.3 RTU nhiều CELL: 22 2.4 Chức RTU: 24 2.5 Tính tồn vẹn hệ thống : 24 2.6 Khả xử lí : 24 2.7 Khả mở rộng RTU .25 2.8 Giải pháp RTU hoàn chỉnh .25 2.9 Kích thước RTU : .25 Các cấu hình truyền thông RTU : .25 3.1 Giới thiệu 25 3.2 Các công cụ: .27 Nguồn cung cấp DC cho RTU : 27 Các module giao tiếp thiết bị : 27 5.1 Module xử lí CPR-02x / CPR-03x : 27 5.2 Module đầu vào số 32 kênh - HDI-040: 29 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục 5.3 Module đầu số 32 kênh – HDO-030/040: .29 5.4 Module đầu vào tương tự HAI-030: 30 Khái quát trình hoạt động module giao tiếp thiết bị : 31 6.1 Các đầu vào số : 31 6.2 Quá trình điều khiển : .36 6.3 Các đo lường tương tự : 40 6.4 Đầu tương tự (Analogue Setpoints) : 42 6.5 Các đầu vào đếm (counter input): .43 6.6 Sự đồng thời gian (Time Synchronisation) : 44 Truyền thông : 44 7.1 IEC 870 – – 101 : 44 7.2 FieldNet : 52 Cấu hình Transducer: 52 8.1 Transducer điện áp: 52 8.2 Transducer vị trí nấc phân áp: 53 8.3 Transducer công suất tác dụng công suất phản kháng: 53 Chương 55 Cấu hình thiết bị SCADA trạm LIÊN TRÌ 55 Cấu hình truyền thơng cho RTU: 55 Chọn loại số lượng card giao tiếp: .55 Bố trí thiết bị RTU: 56 Cấu hình thơng số cho loại card : .56 Tính tốn cấu hình Transducer TRIAD : 60 Chương 64 HỆ THỐNG EMP .64 TỔNG QUAN VỀ EMP 64 1.1 Giới thiệu 64 1.2 Các thành phần EMP 64 1.3 Cấu trúc hệ thống EMP 66 1.4 Trào lưu liệu EMP 71 TỔNG QUAN VỀ HABITAT 76 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục 2.1 Giới thiệu 76 2.2 Cấu trúc HABITAT 76 CÁC HỆ THỐNG HABITAT CƠ SỞ : 79 3.1 Hệ thống giao diện người dùng sở Rapport -FG: 80 3.2 Hệ thống quản lí sở liệu : 80 3.3 Các hỗ trợ lập trình (Programming support subsystem): 81 3.4 Các hoạt động hỗ trợ hệ thống sở (operations support subsystem): 81 Các kiểu hệ thống HABITAT : 81 4.1 Hệ thống HABITAT thời gian thực : 81 4.2 Hệ thống HABITAT mô : 82 4.3 Các hệ thống phát triển HABITAT : 82 4.4 Hệ thống sở liệu HABITAT - HDB : 82 ALARMS: 82 5.1 Các kiện (Events): 83 5.2 Các hiển thị cảnh báo (Alarm display): 84 Các tiện ích khác hỗ trợ cho HABITAT : 84 6.1 Tiện ích Quyền (Permission): 84 6.2 Tiện ích Quản lý cấu hình 84 6.3 Tiện ích Quản lý trình tự xử lý tạo thời gian biểu (Procman) 85 Hệ thống giao tiếp 86 7.1 Hệ thống ngày giờ: 86 7.2 Máy tính điều khiển lập trình logic (PLC) 87 7.3 Trending and strip chart recorders driver 87 7.4 Nhật ký (Logman) 87 Lập trình HABITAT 87 8.1 Các lớp tiện ích cho người lập trình ứng dụng .87 8.2 Chương trình ứng dụng HABITAT 87 8.3 Mơ hình tiến trình động Portable Process Model (PPM) 88 8.4 Các tiện ích hỗ trợ cho việc lập trình 88 Hệ thống SCADA : 89 9.1 Quản lý sở liệu SCADA : .89 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục 9.2 Giao diện người sử dụng SCADA : 90 9.3 Thu thập liệu SCADA : .91 9.4 Giám sát thời gian thực : 93 9.5 Điều khiển giám sát : 96 9.6 Các chức SCADA hỗn tạp : .97 Chương 99 Vận hành hệ SCADA trạm LIÊN TRÌ 99 Hệ thống phần cứng SCADA: 99 Chức phần mềm SCADA: 99 2.1 Thu thập liệu: .99 2.2 Điều khiển giám sát: .100 2.3 Điều khiển hệ thống: .100 Các display trạm: sơ đồ sợi bảng 102 Quá trình thu thập xử lý liệu cua hệ SCADA trạm: 108 4.1 Nguồn gốc liệu 108 4.2 Dữ liệu tương tự .108 4.3 Dữ liệu trạng thái 112 4.4 Dữ liệu đếm 116 Khả quét SCADA 119 Cờ đặc tính liệu 120 6.1 Cờ nguồn gốc liệu 120 6.2 Cờ đặc tính liệu chi tiết 121 6.3 Cờ đa hợp .123 6.4 Cờ từ chương trình đánh giá trạng thái (State Estimator) .123 6.5 Cờ thuộc tính 124 Dữ kiện cảnh báo SCADA 125 7.1 Các điều kiện bất thưòng 125 7.2 Dữ kiện cho trở trạng thái bình thường 126 7.3 Lỗi đường truyền hư hỏng thiết bị: 126 7.4 Việc đáp ứng kiện điều kiện cảnh báo hệ SCADA 127 Việc phân tán nhiệm vụ hệ SCADA: .131 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục Các chương trình ứng dụng hệ SCADA: .131 Chương 132 Kết luận hướng phát triển đề tài 132 Phụ lục 133 TRIAD – Các bảng lựa chọn transducer: 133 Sơ đồ nối dây transducer - TRIAD: 134 Kết nối loại D (D-type connector) 136 Tài liệu tham khảo 139 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục hình Mục lục hình Hình 1.1:Sơ đồ nối điện trạm 110kV Liên Trì vào lưới điện khu vực 13 Hình 1.2: Sơ đồ đánh số thiết bị trạm 110kV Liên Trì .13 Hình 1.3: Sơ đồ đo lường trạm Liên Trì 18 Hình 2.1: Một RTU tiêu biểu .21 Hình 2.2: Một Cell tiêu biểu 22 Hình 2.3: RTU nhiều Cell 23 Hình 2.4: Giao tiếp FieldNet 23 Hình 2.5: Truyền thơng kép đến Trung tâm Điều độ 26 Hình 2.6: Kết nối dự phịng với Trung tâm Điều độ 26 Hình 2.7: Kết nối chuẩn .27 Hình 2.8: CPR- 02x/CPR-03x sơ đồ nguyên lý .28 Hình 2.9: HDI- 040 sơ đồ nguyên lý .29 Hình 2.10: HDO- 040 sơ đồ nguyên lý 30 Hình 2.11: HAI-030 sơ đồ nguyên lý 31 Hình 2.12: HDI dùng điện áp 48VDC từ thiết bị trạm .32 Hình 2.13: HDI dùng điện áp 48VDC từ RTU 33 Hình 2.14: Loại bỏ tự động đầu vào số 35 Hình 2.15: HD0 dùng điện áp 48VDC từ thiết bị .37 Hình 2.16: HD0 dùng điện áp 48VDC từ RTU 38 Hình 2.17: Trình tự điều khiển 40 Hình 2.18: Sơ đồ kết nối cho tín hiệu đo lường tương tự .41 Hình 2.19: Sơ đồ đấu nối cho điểm đặt tương tự 43 Hình 2.20: Các bước điều khiển 49 Hình 2.21: Đặc tuyến Transducer điện áp – TRIAD 53 Hình 2.22: Đặc tính P-I transducer – TRIAD 54 Hình 2.23: Đặc tuyến Q-I transducer - TRIAD 54 Hình 3.1: Sơ đồ biểu diễn hoạt động tín hiệu TSS, RCD, TSD .59 Hình 3.2: Sơ đồ biểu diễn đấu nối từ đường dây đến transducer đo V .61 Hình 3.3: Sơ đồ biểu diễn đấu nối từ đường dây đến transducer đo P-Q 61 Hình 3.4: Sơ đồ đo lường tín hiệu ATM 62 Hình 4.1: mơ hình phần mềm phân lớp với ứng dụng chuẩn .67 Hình 4.2:Cấu hình phần cứng hệ thống EMP Trung tâm Điều độ HTĐ Miền Trung 70 Hình 4.3: Mối quan hệ ứng dụng, sở liệu display 71 Hình 3.4 Trào lưu liệu từ EMS .72 Hình 4.5 Các kết nối dùng cho trào lưu liệu từ EMS 73 Hình 4.6 Trào lưu liệu hệ thống .75 Hình 4.7 Các lớp ứng dụng HABITAT 77 Hình 4.8 Tổng quan HABITAT 79 Hình 4.9 : Trình bày giao tiếp trào lưu liệu thành phần ứng dụng cảnh báo 83 Hình 4.10 Quản lí tiến trình trào lưu liệu (procman) 86 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục hình Hình 4.11 : Trình bày khả thi HABITAT APIs để phát triển ứng dụng 89 Hình 4.12 : Cấu hình phần cứng SCADA điển hình 91 Hình 5.1: Ví dụ điều khiển 101 Hình 5.2: Sơ đồ sợi trạm Liên Trì hệ thống .102 Hình 5.3a: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì liệu tương tự 103 Hình 5.3b: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì liệu tương tự 104 Hình 5.4a: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì liệu số .105 Hình 5.4b: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì liệu số 106 Hình 5.4c: Sơ đồ dạng bảng hệ SCADA trạm Liên Trì liệu số .107 Hình 5.5:Chi tiết liệu tương tự dạng bảng 110 Hình 5.6:Ví dụ xử lí tín hiệu tương tự 111 Hình 5.7: Chi tiết liệu số dạng bảng .113 Hình 5.8a: Ví dụ xử lí liệu số dạng bảng .114 Hình 5.8b: Ví dụ xử lí liệu số dạng bảng .115 Hình 5.9: Dữ liệu đếm dạng bảng 117 Hình 5.10: Ví dụ xử lí liệu đếm dạng bảng 118 SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang Đồ án tốt nghiệp  Mục lục hình Các kí hiệu từ viết tắt SCADA: Supervisory Control And Data Acquicsition - Điều khiển giám sát thu thập liệu RTU Remote Terminal Unit - Thiết bị đầu cuối từ xa EMP Energy Management Platform - Nền quản lý lượng EMS Energy Management System - Hệ thống quản lý lượng ATM Analog TeleMetering - Tín hiệu đo từ xa tương tự TSS Single TeleSignaling - Tín hiệu cảnh báo (1 bít) TSD Double TeleSignal - Tín hiệu trạng thái (2 bít) RCD Double Remote Control - Tín hiệu điều khiển từ xa CPR Cell Processor module - module xử lí cell HDI Digital Input module - module đầu vào số HDO Digital Output module - module đầu số HAI Analog Input module - module đầu vào tương tự CSDL sở liệu MBA máy biến áp SVTH - LÊ THANH THẾ - Lớp 00CLC - P.F.I.E.V – ĐHBKĐN Trang 10