Gioi thieu he thong dieu khien bao ve va giam sat 189924 khotrithucso com

Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Điện sản xuất, truyền tải, phân phối rộng khắp với nhiều cấp điện áp từ cấp hạ áp, trung áp, cao áp, siêu cao áp cực siêu cao áp với số lượng thiết bị lớn Sự phát triển hệ thống thông tin hệ thống điện cần thiết Những việc mà trước muốn thực phải phức tạp nhiều công sức, cần đến làm việc nhiều người với phát triển cơng nghệ thơng tin nói chung truyền thơng hệ thống điện nói riêng làm cho vấn đề trở nên dễ dàng nhiều Các thiết bị cấp (chấp hành) kết nối với cấp máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý cơng ty Chuẩn truyền thông qui ước chung cho việc ghép nối thiết bị với giúp cho việc giao tiếp trở nên dễ dàng thuận tiện Ngoài chuẩn vật lý thường dùng RS-232, RS-485 cịn chuẩn giao thức IEC 60870, 61850 chiếm vai trò quan trọng điều khiển giám sát hệ thống điện 1.2 Mục đích đề tài Đề tài nghiên cứu chuẩn truyền thông công nghiệp điều khiển giám sát hệ thống điện, mục đích làm rõ khả ứng dụng chuẩn truyền thông quốc tế, phù hợp ưu nhược điểm chúng hệ điều khiển giám sát hệ thống điện Làm rõ thực trạng giải pháp truyền thông hệ thống điện Việt Nam 1.3 Nội dung đề tài Nội dung đề tài nghiên cứu nhu cầu truyền thông hệ thống điện, giới thiệu hệ thống (SCADA) hệ thống cấp cao hơn, nghiên cứu chuẩn giao thức IEC 60870, 61850, OPC Phân tích khả áp dụng chuẩn truyền thông điều khiển giám sát thu thập liệu Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 1.4 Phương pháp nghiên cứu kết đạt Sử dụng tài liệu mạng truyền thông công nghiệp, tài liệu trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia (chế độ vận hành, chuẩn truyền thông áp dụng ) với tài liệu hãng nước ABB, Siemens nhằm đạt kết sau: - Nhận thấy vai trị truyền thơng hệ thống điện - Tổng quan hệ thống điều khiển bảo vệ giám sát hệ thống điện - Làm rõ việc áp dụng chuẩn truyền thông điều khiển giám sát hệ thống điện 1.5 Bố cục viết Bố cục viết trình bày gồm có chương Chương 1: Mở đầu Nội dung chương rõ mục đích đề tài, nội dung đề tài, phương pháp nghiên cứu đề tài kết đạt Chương 2: Giới thiệu hệ thống điều khiển bảo vệ giám sát HTĐ Mục đích chương nhằm giới thiệu chức tính hệ thống điều khiển bảo vệ giám sát hệ thống điện Chương 3: Tổng quan mạng truyền thông hệ thống điện Nội dung chương nêu rõ việc liên kết thông tin ĐKGS hệ thống điện từ trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia tới điều độ khu vực cơng trình, đường dây Chương 4: Chuẩn truyền thông áp dụng hệ thống điện Chương giới thiệu chuẩn vật lý thông dụng, chuẩn giao thức IEC 60870, 61850, OPC việc áp dụng chuẩn hệ thống điện Chương 5: Tổng kết Nêu kết làm đề tài, mặt hạn chế đưa đề xuất giải pháp Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ VÀ GIÁM SÁT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Nội dung chương làm rõ chức tính hệ thống điều khiển, giám sát thu thập liệu hệ thống điện, việc giao tiếp thiết bị thu thập thông tin với trung tâm điều khiển Giới thiệu hệ thống cấp cao EMS, DMS, BMS 2.1 Hệ thống điều khiển bảo vệ HTĐ 2.1.1 Quá trình xây dựng phát triển Trước năn 90, hệ thống điện Việt Nam thừa hưởng sở hạ tầng lạc hậu, nhỏ lẻ Thiết bị điều khiển bảo vệ chủ yếu hệ điện cơ, chưa có mặt hệ thống thơng tin số Các khái niệm lĩnh vực điều khiển, giám sát SCADA, hệ thống đo xa… hiểu biết hệ thiết bị số mẻ xa lạ với người thiết kế quản lý HTĐ Đầu năm 90, kinh tế đất nước bắt đầu phát triển, đòi hỏi bước phát triển truyền tải phân phối điện Hệ thống đường dây siêu cao áp 500kV thống HTĐ toàn quốc, với hệ thiết bị số như: Rơ le, ghi cố thông tin số Hệ thống quản lý HTĐ phát triển, đời cấp điều độ trung ương A0 quản lý giám sát vận hành hệ thống 500kV nhà máy điện lớn toàn quốc Một số thiết bị tiêu biểu cho hệ rơ le số liệt kê như: Rơ le bảo vệ so lệch dọc đường dây LFCB-102 (GEC- Alsthom sử dụng kệnh truyền thông tin cáp quang riêng lắp đặt theo hệ thống dây chống sét dọc tuyến, rơ le tự động đóng lại LFAA-102, rơ le bảo vệ đường dây 7SA513 V2.1- Siemens, tự động ghi cố… Bên cạnh đó, sử dụng hệ thiết bị bán dẫn rơ le bảo vệ dòng MCGG82,62,22 Hệ thống điều khiển thiết kế theo mô hình SCADA Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 Nền kinh tế khoa học kỹ thuật Việt Nam bước hòa nhập vào phát triển mạnh mẽ giới Điện lực Việt Nam đòi hỏi phát triển toàn diện hệ thống nguồn truyền tải phân phối Tỷ lệ số hóa thiết bị điều khiển tăng dần lựa chọn tất yếu thiết kế xây dựng cơng trình cải tạo nâng cấp hệ thống Trong HTĐ Việt Nam có nhiều nhà sản xuất tiếng: ABB, SIEMENS, SEL- SCHWEITER, GEC- Alsthom, AEG… Nói chung thiết bị bảo vệ điều khiển tất nhà sản xuất hướng quan điểm thiết kế riêng họ, hướng tới đặc tính: Đa chức năng, nhớ ghi lại nhiều loại liệu lớn hơn, giao diện, nói ghép thân thiện đặc biệt ngày đáp ứng u cầu thơng tin mạnh Ngồi cịn thêm đặc điểm mang tính kinh tế cạnh tranh: Trên thiết bị có lựa chọn cấu hình từ tối thiểu tới nâng cao tùy thuộc vào khả đầu tư phạm vi ứng dụng người mua Đã có nhiều cơng trình trạm, đường dây phân phối hoàn toàn láp đặt rơ le số, với hệ thống thơng tin mở Ngồi cịn đưa thiết bị điều khiển tự động trình (PLC môi trường điều khiển công nghiệp) vào HTĐ thông tin, điều khiển trạm, tổ máy phát… Công nghệ thơng tin cơng nghiệp, văn phịng, kiến trúc mạng LAN, WAN có mặt mạng thơng tin điện lực Việt Nam Kèm theo đó, khái niệm “ Máy tính hóa” điều khiển bảo vệ xu hướng tương lai, nâng cao hoàn thiện vai trị máy tính mơi trường Có thể kể tên trạm biến áp có điều khiển hồn tồn hình máy tính thực thi hệ thống thông tin trạm như: Trạm 220kV Nhà Bè, Sóc Sơn, Bắc Giang (ABB), 220kV Nam Định, Tràng Bạch, Việt Trì, Phố nối (Siemens), nhà máy điện dùng hệ thống điều khiển trình tự động: Sông Hinh, Hàm Thuận – Đa My, Phả Lại 2, Phú Mỹ… Những cơng trình coi sử dụng hệ thiết bị thông tin tiên tiến giới vào thời điểm xây dựng Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 Ở mức độ nhỏ hơn, trạm biến áp 110kV lộ Phụ tải trung áp thiết kế lắp đặt sử dụng hoàn toàn rơ le bảo vệ số So với thời kỳ đầu, có số lượng lớn, chủng loại đa dạng nhiều hệ thiết bị số có mặt HTĐ Việt Nam Việc làm chủ sơ đồ thiết kế, thí nghiệm, vận hành thiết bị số nhiều hãng trở thành quen thuộc với cán kỹ thuật Trong điều khiển hệ thống, SCADA cải tạo lắp ngày hoàn thiện Hệ thống SCADA cấp điều độ trung ương A0 lắp đặt 1999-2000 có khả điều khiển, tạo sơ liệu hệ thống thông tin mang tính mở mạnh để áp dụng ứng dụng mức cao HTĐ EMS, DSM… Hệ thống SCADA cấp điều độ miền Bắc, Trung, Nam tạo nguồn thông tin từ cấp thấp hơn: Trạm biến áp 110kV, tổ máy phát nhỏ… Nối ghép cung cấp liệu đến hệ thống SCADA trung ương, ứng dụng văn phịng khác tồn quốc gia tồn cầu Nhà sản xuất SIEMENS ABB SEL Alstom Chức F87, F87N, F87BB, 7UT512,513, F50/51, F50N/51N, 7SSV3.2x, F49, F90 V4.1x P643, P141, KBCH130 F50/51 &N Micom P127,P123, P441KCGG 140 F67/67N F21 RET316 SEL 387 V4.5 RET 520 V2 7SJ511 V3.3x SPAJ140,1 SEL351A V4.1x 41C SEL551 7SJ531 7SJ512V3,4 SPAA341 7SA511,513 REL511 Bảng 2.1: Các nhà sản xuất hệ rơ le bảo vệ Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 2.1.2 Đánh giá việc khai thác hệ thống điều khiển bảo vệ HTĐ Việt Nam Quá trình thâm nhập, ứng dụng hệ thiết bị (Rơ le bảo vệ, hệ thống điều khiển, thông tin điện lực) thực theo bước, mang đặc điểm nước phát triển theo sát với phát triển hệ Việt Nam có mặt thuận lợi theo chiến lược đón đầu kỹ thuật mới, đưa vào ứng dụng thiết bị, hệ thống tiên tiến giai đoạn phát triển ban đầu không trải qua thời gian chi phí thử nghiệm, có đội ngũ kỹ thuật có lực nhạy bén, tránh sai lầm từ học kinh nghiệm nước trước Nhưng có nhiều mặt hạn chế q trình phát triển: - Khả đầu tư hạn hẹp, phụ thuộc vào nguồn vốn vay kèm theo nhà cấp hàng có định - Bị động mang nhiều tính chất giải tình HTĐ có khối lượng tài sản lớn, xây dựng mang tính chất trình phát triển, kế thừa, hệ thống tồn nhiều hệ, nhiều công nghệ sản xuất thiết bị điều khơng thể tránh khỏi Đặc biệt tính tiên tiến đại thiết bị thông tin ngày có vịng đời ngắn, nhiều thiết bị, hệ thống chọn dự án đại tiên tiến nhất, thực xong dự án lại trở thành lạc hậu - Năng lực kỹ thuật thẩm định thiết kế khai thác ứng dụng hệ thống có cịn hạn chế … Chẳng hạn, chọn thiết bị rơ le bảo vệ, thiết bị thông tin( xử lý trung tâm, thiết bị chuyển kênh, … hay mắc phải thiếu sót sau: + Chọn thiết bị không cấp (Cấp lộ phụ tải phân phối, cấp trung tâm thông tin mức trạm) - Nhiều nhà cung cấp khác - Hình thức, giao thức thơng tin, lực tốc độ thông tin khác Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 - Tùy chọn rơ le có kết nối EIA-232,… Cáp quang khác ( Mà chuẩn nối phục vụ tốt riêng cho liên kết Star Bus ( DaisyTrain/ Trunk-Drop)) - Chọn thiết bị có khả thơng tin q mạnh so với khả mạng thông tin tổng thể, dẫn đến sử dụng lãng phí thiết bị + Ở mức độ trạm chọn sơ đồ cấu trúc thông tin mà thiếu đánh giá độ tin cậy hệ thống, ví dụ trạm 220kV Nam Định dựa vào hình máy tính, khơng có hệ thống thơng tin, mạng dự phịng Do vậy, có lần xảy cố máy tính hư hỏng mạng cáp quang chuột cắm làm tê liệt điều khiển toàn trạm nhiều ngày chí nhiều tuần + Do địi hỏi phải đại hóa theo chức đó, chẳng hạn giám sát trạng thái máy cắt, hệ thống đo xa… Nên năm 95,96 đầu tư hệ thống thông tin riêng lẻ, phục vụ đơn mục đích đặt Sau thời gian ngắn vài năm, xuất hệ thống thơng tin mở phát triển khai thác đa ứng dụng theo hướng người sử dụng, hệ thống lắp đặt chức nhỏ hệ thống mới, tồn hệ thống làm phức tạp hệ thống cồng kềnh công tác quản lý Kết gây lãng phí lớn đầu tư Trong hoàn cảnh kinh tế Việt Nam thời kỳ đầu phát triển, phải Tiết kiệm sử dụng hệu cao nguồn vốn đầu tư Như vậy, để xây dựng hệ thống điều khiển bảo vệ dựa hệ thống thông tin điện lực hay thực thi xu hướng máy tính hóa điều khiển trạm điện, cần phải lưu ý số vấn đề sau: - Phải co so sánh, đánh giá tiêu kỹ tht: Độ tin cậy, tính trì, ổn định hệ thống, chất lượng điện năng, thiệt hại có cố, tính kinh tế… lựa chọn xây dựng hệ thống điều khiển với quy mô sở thơng tin, mơ hình điều khiển khác tư vấn nhằm chọn mô hình điều khiển phù hợp Cũng cần phải lưu ý có cơng trình có Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 quy mơ vị trí địa lý khơng thiết phải xây dựng dựa hệ thống thông tin mạnh Không thể trang bị hệ thống thông tin thứ “ Thời Trang” - Phải có kiến thức nắm bắt dự đốn phát triển tương lai Ví dụ có dự đốn đắn, xu phát triển khoa học công nghệ vịng 5,10 chí 20 năm tiếp theo, theo cấu trúc, mơ hình điều khiển Tránh tình trạng thiết kế mang tính tình cơng trình có tuổi đời sử dụng ngắn 2.1.3 Giới thiệu số hệ thống điều khiển SCADA, EMS hữu 1.Hệ thống điều khiển trạm: LSA-SIEMENS Trạm 220kV Nam Định, Tràng Bạch, Vật Cách, Việt Trì…: Lắp đặt năm 98-99 Hiện hệ thống điều khiển sản phẩm tiên tiến hãng Siemens 2.Hệ thống SCADA, EMS A0: Ranger ( Bailey-ABB) Hệ thống lắp đặt vào cuối năm 99, hệ thống đại nhà sản xuất Bailey-USA thuộc tập đoàn hàng đầu ABB Hiện hệ thống khai thác, lấy nguồn liệu từ hệ thống SCADA trung tâm thuộc điều độ miền Bắc, Trung, Nam Trên hệ thống này, SCADA khai thác hiệu quả, EMS chưa khai thác hết tính phụ thuộc vào kết cấu hệ thống thiết bị: Máy phát, máy cắt, thơng số lưới điện… chưa đáp ứng hồn toàn theo chức 3.Thiết kế hệ thống điều khiển Q trình cải tiến khơng ngừng cơng nghệ sản xuất cấu trúc sản phẩm, đặc biệt liên tục đời hệ rơ le số, thiết bị điều khiển tự động phần mềm ứng dụng, công nghệ thông tin phát triển với tốc độ nhanh, đặt cho người thết kế sử dụng cần có kiến thức dự đốn xác mức độ phát triển tương lai Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 Các yêu cầu coi nguyên tắc bất biến thiết bị hệ thống điều khiển HTĐ: - Tính tin cậy - Tính chọn lọc - Tính kinh tế - Tính tác động nhanh - Độ nhậy Quan điểm xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển bảo vệ HTĐ dựa hệ thống thơng tin ( Máy tính hóa theo hướng quản lý điều khiển phân tán), hướng tới mục tiêu sau: - Cải thiện chức điều khiển tự động: Được hiểu tăng khả an toàn thao tác vận hành, giảm thiểu thời gian khắc phục cố phục hồi xây dựng trình tự thao tác hợp lý, hướng dẫn chuyên gia giám sát cho nhân viên vận hành phản ứng an toàn chế độ - Cải thiện tính quản lý, giám sát: Mở rộng phạm vi quản lý, giám sát + Đưa giám sát theo dõi từ nhiều cấp xuống thiết bị, đến máy biến áp, lộ phụ tải trung áp + Khả giám sát chỗ từ xa.(Từ xa hiểu từ cấp điều độ cao hơn) Tự động theo dõi, giám sát lập kế hoạch sửa chữa bảo dưỡng định kỳ + Nhiều đối tượng khai thác nguồn dũ liệu để phục vụ cho nhiều mục đích khác thơng qua việc mở rộng thông tin, ứng dụng thông tin văn phịng Ví dụ: Đối tượng chế độ Online mạng Internet, trang Web… + Một mục tiêu quan trọng tính kinh tế thể việc giảm giá thành tổng thể cho HT hiểu bao gồm giá thành thi công lắp đặt, chuyển giao hướng dẫn sử dụng bảo dưỡng thay định kỳ Ví dụ: Khả Khương Văn Hải CH-HTĐ 2006-2008 linh động lắp đặt hiểu việc lắp đặt modul hay trạm di động, nối ghép thí nghiệm đưa vào làm việc hệ thống điều khiển bảo vệ (qua tiêu thời gian lắp đặt tính ngày, giờ), sẵn có thiết bị thay dự phịng tương thích…… Đặc biệt việc tiến hành thí nghiệm cài đặt thông số bảo vệ trước đưa vào làm việc thực từ xa qua hệ thống thơng tin phổ thơng Mơ hình hệ thống thiết bị trạm đảm bảo yêu cầu sau: - Mơ hình thiết kế điều khiển trạm phải động gọn nhẹ cấu trúc, thể trong: + Kích thước HTĐK trạm nhỏ gọn khơng gian, dễ sửa chữa, giảm thiểu việc đấu dây, cấu hình gọn nhẹ, mạch lạc, thuận tiện cho việc giám sát bảo dưỡng định kỳ + Quá trình từ thiết kế, lựa chọn thiết bị, lắp đặt nhanh chóng