Báo cáo thực tập kĩ thuât đề tài tìm hiểu về hệ thống scada trong trạm điện

Dần dần các phần mềm chuyên dụng phục vụ quản lý,điều hành hệ thống điện được ra đời.Vào đầu những năm 1980,, hầu hết các trung tâm điều khiển của các hệ thốngđiện lớn trên thế giới đã đ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trường Điện – Điện Tử Báo cáo thực tập kĩ thuât Đề tài :Tìm hiểu hệ thống scada trạm điện GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Phạm Văn Trường Vũ Minh Tú KTĐK&TĐH – K65 20202551 HÀ NỘI 9/2023 MỤC LỤC Trang Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SCADA .4 1.1 Tổng quan chung SCADA 1.2 Các ứng dụng vào thực tế so sánh lợi với hệ cũ .5 1.3 Kết cấu hệ SCADA .6 1.4 Phần cứng phần mềm hệ SCADA 1.5 Truyền tin hệ SCADA .9 1.6 Những yêu cầu chung hệ SCADA 11 1.7 Ứng dụng công tác điều độ hệ thống điện Việt Nam 12 1.8 Nguyên lý làm việc hệ thống SCADA .12 1.9 Ứng dụng SCADA lưới điện 13 Chương 2: ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC ĐIỀU ĐỘ HỆ 18 SCADA trạm chức SCADA trạm .18 Các kiến trúc SCADA trạm 19 Lợi ích việc sử dụng SCADA trạm 20 Chương 3: TỔ CHỨC CỦA SCADA TRẠM .22 Tổ chức SCADA 22 Lựa chọn hệ điều hành 23 Triển khai xây dựng phần mềm cho SCADA trạm 25 Chương 4: TRẠM ĐIỆN VÀ SCADA TRẠM .26 SCADA hệ thống điện lực 26 Các loại hình SCADA hệ thống điện 28 LỜI MỞ ĐẦU Với tiến trình cơng nghiệp hóa đất nước, việc áp dụng cơng nghệ vào sản xuất quản lý ngày trở nên phổ biến mở rộng Ngành kỹ thuật điện khơng ngoại lệ, với việc tích hợp hệ thống quản lý thông qua phần mềm đại Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ví dụ điển hình cách quản lý, giám sát, điều khiển từ xa ứng dụng rộng rãi lĩnh vực điện nước Việt Nam Để hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động SCADA em xin giới thiệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng scada vào hệ thống điện Việt Nam Tuy có hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tiễn, nguồn tài liệu hạn chế, hạn chế thời gian, đồ án cố gắng trình bày nhìn tổng quan áp dụng SCADA ngành điện Việt Nam Rất mong nhận thơng cảm góp ý xây dựng thầy để đề tài hồn thiện phát triển Em xin chân thành cảm ơn thầy! Chương KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SCADA 1.1 Tổng quan chung SCADA a Định nghĩa: Hệ thống SCADA, viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition, hệ thống đặc biệt sử dụng để thu thập liệu, giám sát, điều khiển quy trình từ xa Với hỗ trợ máy tính mạng truyền thơng, người quản lý có khả giám sát điều khiển hoạt động thiết bị từ xa Tóm lại, SCADA thường bao gồm tất hệ thống máy tính thiết kế để thực nhiệm vụ sau:  Xử lý thực phép tính liệu thu thập  Hiển thị liệu thu thập kết xử lý  Nhận lệnh từ người điều hành gửi lệnh đến thiết bị nhà máy  Xử lý lệnh điều khiển tự động tay cách kịp thời xác b Chức vai trò: c Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường tổ chức theo nhiều cấp quản lý Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập điều khiển giám sát riêng lên đối tượng cụ thể hệ thống Chính việc SCADA cho hệ thống sản xuất công nghiệp phân cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mơ cấp mà có u cầu cụ thể khác song nói chung cấp SCADA phải thực dịch vụ sau: Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) số liệu sản xuất tổ chức việc lưu trữ nhiều loại sở số liệu (số liệu lịch sử sản xuất, kiện thao tác, báo động…) Điều khiển giám sát hệ sản xuất cở sở liệu thu thập Thực công tác truyền thông số liệu hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời tin yêu cầu từ cấp số liệu, thao tác hệ)  Nhìn chung SCADA kết hợp phần cứng phần mềm theo phương thức truyền thơng để tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển cho đối tượng công nghiệp Và ta nhận thấy xu tự động hố xu khơng thể tránh khỏi việc áp dụng toán SCADA việc làm tất yếu khơng muốn tụt hậu sản xuất Vai trị rõ ràng, SCADA giúp ta thu thập xác hệ thống từ đưa định đắng hệ, đồng thời ta dễ dàng công tác điều khiển định Việc làm giảm đáng kể việc chi phí vấn đề nhân lực, vận hành điều góp phần đáng kể việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh 1.2 Các ứng dụng vào thực tế so sánh lợi với hệ cũ: Các hệ thống SCADA dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy nước sạch, trạm xử lý nước sạch, hàng hải… Hệ thống SCADA ngành điện Việt nam chia thành ba cấp: cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam cấp tỉnh Khi hệ thống trở thành phức tạp hơn, có cấp huyện Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi điều khiển nhà máy phát điện, đường dây/trạm 500kV đường dây/trạm 220kV lớn Ba trung tâm điều độ miền theo dõi điều khiển đường dây/trạm 220kV đường dây/trạm 110kV lớn khu vực Các trung tâm điều độ cấp tỉnh theo dõi điều khiển hệ thống phân phối điện khu vực Các hệ thống SCADA dùng RTU ngày thay PLC, hệ SCADA cho hệ thống điều độ điện cấp quốc gia hay miền ngày theo xu Việc xây dựng hệ thống SCADA dùng PLC đem lại lợi sau:  Kinh phí thấp nhiều  Các hệ điều khiển cũ có nhiều tủ, bảng, khố, nút ấn… Do chúng cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.Ngồi cịn khó khăn việc lắp đặt, kiểm định, vận hành, giám sát, bảo dưỡng Tuy nhiên công việc đơn giản sử dụng hệ SCADA dùng PLC  Các kỹ sư Việt Nam dễ tiếp cận với công nghệ PLC khả năngthiết kế, nâng cấp làm chủ công nghệ dễ dàng  Mua thiết bị dễ dàng  Dễ bảo dưỡng thay thiết bị  Đặc biệt với hệ SCADA việc thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê, phân tích hệ thống dễ dàng  Các hệ thống SCADA trở nên đơn giản phổ biến tương lai lẽ thiết bị lĩnh vực tự động hoá phát triển mạnh Hình 1.1 Cấu trúc hệ SCADA 1.3 Kết cấu hệ SCADA Nói cách đơn giản, hệ thống SCADA có ba phần: Các PC phòng điều khiển trung tâm, RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic controller) trạm xa thiết bị thông tin để kết nối hai phần với Kết cấu phần mềm phần PC phòng điều khiển trung tâm thể bảng Hình Chúng ta thấy chức PC hệ thống SCADA tương tự phần HMI hệ thống DCS: Hiển thị, điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm, thu thập liệu, quản lý số liệu, quản lý báo động, báo cáo Các hệ thống SCADA cũ chạy môi trường DOS, VMS hay UNIX Các hệ thống chạy Windows, Linux Hình 1.2 Kiến trúc phần mềm Client/Server hệ SCADA a SCADA Server SCADA Sever máy Server hệ thống SCADA trung tâm nối với RTU hay PLC Trong cấu trúc phần mềm máy chủ Server có chức thu thập, chia sẻ liệu với máy Client thông qua mang Ethernet gửi mệnh lệnh từ Client trực tiếp đến điều khiển.Vì máy Server thường dùng để cài đặt phần mềm phát triển (development), thiết lập cấu hình truyền thơng để kết nối với thiết bị trường b SCADA Client SCADA Client gồm máy tính cơng nghiệp nối với máy Server mạng Ethernet Các máy tính cài phần mềm giao diện người máy (Human Machine Interface) kết nối với liệu máy Server để hiển thị điều khiển Tức máy Client thu thập trạng thái điều khiển controller gián tiếp thông qua máy Server Mối quan hệ Client Server kỹ sư lập trình thiết lập, tuỳ thuộc vào phần mềm công nghiệp sử dụng hệ SCADA c PLC- RTU RTU định nghĩa thiết bị điều khiển vi xử lý, có khả xử lý đầu vào theo thời gian thực, thu thập số liệu báo động, báo cáo SCADA Server, thi hành lệnh SCADA Server Theo truyền thống, hệ thống SCADA thường sử dụng thiết bị RTU Nhưng ngày nay, với phát triển PLC, nhà tích hợp hệ thống thích dùng PLC thay RTU cho việc thiết kế cho nhiều hệ thống SCADA Các RTU PLC nối với I/O trạm Các đầu vào, qua RTU hay PLC cho thiết bị SCADA phòng điều khiển trung tâm biết trạng thái hệ thống trường.Thiết bị SCADA điều khiển cách thao tác đầu ra, qua RTU hayPLC Như vậy, RTU PLC thiết bị trực tiếp nối với I/O trung tâm điều khiển tín hiệu 1.4 Phần cứng phần mềm hệ SCADA: a Phần cứng Tuỳ thuộc vào hãng chế tạo, hệ SCADA mang số đặc điểm khác nhau, nhiên nói chung phần cứng hệ SCADA gồm phần sau:  Máy tính PC với dịch vụ truyền thơng chuẩn chương trình giao diện đồ hoạ thiết kế sẵn  Các điều khiển logic có khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller)  Các transmitter/RTU số thông minh  Card mạng hệ thống cáp nối theo phục vụ cho trình thu thập điều khiển b Phần mềm Phần mềm SCADA chương trình thực nhiệm vụ cụ thể hệ SCADA Phần mềm phải có khả thu thập liệu theo thời gian thực có khả điều khiển đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hệ thống Ngồi ra, phần mềm SCADA phải có khả kết nối mạng, chẳng hạn Internet hay Ethernet, để chuuyển báo cáo nhiều hình thức khác nhau, dạng bảng thống kê, dạng biểu đồ hay dạng đồ thị 1.5 Truyền tin hệ SCADA a Các dạng truyền tin hệ SCADA Ngoài việc sử dụng máy tính cơng nghiệp, Server, thiết bị mạng… phòng theo dõi trung tâm Một phận thiếu hệ thống SCADA hệ thống truyền tin Nó liên quan đến tính ổn định xác hệ thống Vì vậy, hệ truyền tin chọn hệ SCADA phải thoả mãn tiêu chuẩn như: giải tốc độ truyền, giao thức truyền thông, truyền đồng bô hay dị bộ, khoảng cách địa lý… Hệ thống truyền tin chọn phải tương thích với thiết bị trường máy chủ Server Một số thiết bị sử dụng để truyền liệu hệ SCADA sau: Modem RDT (Radio Data Technology) Anh quốc có loại truyền sóng Radio, vơ tuyến; thiết bị thu phát sóng Motorola, RTU, GPS Tuỳ theo mơ hình, phạm vi hệ SCADA mà ta áp dụng loại thiết bị phát huy hết tính tác dụng Hệ thống SCADA cấp quốc gia miền dùng RTU thiết kế đặc biệt cho ngành điện (theo tiêu chuẩn IEEE IEC, có khả chịu nhiễu điện từ…) Các thiết bị RTU thông minh với trung tâm điều độ qua thủ tục truyền tin IEC-870-5-101 Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA dùng PLC dùng thủ tục truyền tin Profibus Bảng tổng kết lại dạng truyền tin thường dùng hệ SCADA: b Truyền tin số Truyền tin số truyền tin số ( mã dạng bit, byte…) từ nơi phát đến nơi thu có tín hiệu truyền để đãm bảo truyền số liệu 10 Tối thiểu hóa tổn thất công suất theo ràng buộc lưới Định vị cố Cô lập điểm cố khôi phục lưới Lập kế hoạch sửa chữa lưới điện Sa thải phụ tải Mô phục vụ đào tạo điều độ viên Hiện EVN có số đơn vị đưa hệ thống SCADA/DMS vào vận hành, có số hệ thống ABB cung cấp, hệ thống cũ vận hành Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh, hệ thống vận hành Công ty Điện lực Hà Nội Công ty Điện lực Đồng Nai, Điện lực Cần Thơ, Lâm Đồng thuộc Công ty Điện lực triền khai thành công hệ thống SCADA/DMS lưới điện phân phối Công ty Điện lực với ABB Oy triển khai dự án để đưa hệ thống SCADA/DMS vào vận hành thành phố Đà Nẵng, Huế, Quy Nhơn Buôn Mê Thuột 17 Chương ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM KHÁI QUÁT VỀ SCADA TRẠM SCADA trạm chức SCADA trạm SCADA trạm hệ thống tự động hố máy tính sử dụng transmitter/sensor thông minh để giúp việc giám sát, thu thập số liệu điều khiển hoạt động trạm Cấu trúc chủ yếu trạm gồm: máy tính làm nhiệm vụ thu thập, lưu trữ, hiển thị số liệu xử lý số liệu để điều khiển trạm, để kết nối thông tin với thiết bị đo lường điều khiển thơng minh SCADA trạm có chức sau: • Thu thập số liệu trạm bao gồm thông số(U, I, P,Q…) phần tử trạng thái thiết bị trạm(chủ yếu trạng thái máy cắt, trạng thái cầu dao, điện áp cái… ) • Thực lệnh theo yêu cầu người điều hành hệ thống người trực trạm đưa SCADA điều độ cấp Việc điều khiển chủ yếu đóng cắt máy cắt điều chỉnh tăng giảm nấc phân áp máy biến áp • Cung cấp giao tiếp người - máy với người điều hành hay người trực trạm: control pannel, bảng mạch mà ta dùng để biểu thị thiết bị, thông số ta thay giao tiếp hình, chuột, bàn phím Giao diện người – máy(HMI) SCADA trạm cho phép người dùng dễ dàng việc giám sát, thu thập liệu, điều khiển, quản lý hệ thống vận hành trạm 18 • Ghi nhận, quản lý, lưu giữ lịch sử vận hành trạm, lịch sử kiện như: báo động, cố; lưu trữ trình thao tác hệ Điều có ích việc phát sử lý có lỗi xảy • Quản lý sở liệu lịch sử trạm để phục vụ việc in báo cáo với cấp trên, gửi số liệu lên SCADA điều độ cấp • Có chế tự động tạo in báo cần thiết • Có khả truyền thơng với cấp như: nhận lệnh từ cấp đưa xuống tiến hành gửi báo cáo theo yêu cầu cấp • Truyền tin với cấp SCADA trạm transmitter, sensor, cấu chấp hành Các kiến trúc SCADA trạm Hiện thiết bị đo lường điều khiển thông minh, transmitter số hợp bộ, RTU PLC phát triển mạnh bắt đầu ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành công nghiệp từ khu chế biến thực phẩm, nơi nhà máy xí nghiệp sản xuất mà dường trước không sử dụng đến thiết bị tự động hoá, khu chế xuất, khu công nghiệp Ở số nước tiên tiến, hệ thống SCADA sử dụng RTU hay PLC ngày phát triển Tuy nhiên xu hướng người ta ngày sử dụng PLC thay cho RTU ngày ưa chuộng Rất nhiều phần mềm SCADA đời với nhiều hỗ trợ cho người thiết kế hệ thống, số sản phẩm, thiết bị nhiều hãng Wonderware, Siemens, Nari… đời đưa thị trường Nói chung, phân sản phẩm thành số kiểu cấu trúc sau: 19 a) Kiến trúc kiểu PC/PLC Sử dụng PC với PLC kết hợp với việc sử dụng hệ điều hành Unix hay Windows Nó sử dụng biến đổi, transmitter analog, sensor để thu thập số liệu Kiểu kiến trúc phù hợp việc ứng dụng vào SCADA cho trạm với quy mô nhỏ.Tuy nhiên giá thành sử dụng cao b) Kiến trúc kiểu RTU Kiểu kiến trúc dựa thiết bị đầu cuối, transmitter analog, sensor, cảm biến Các thiết bị thu thập trạng thái hệ thống đưa máy tính để xử lý số liệu thơng qua điều khiển đưa xuống cấu chấp hành Kiến trúc dựa RTU thưòng ứng dụng việc SCADA trạm với quy mô nhỏ vừa Ưu điểm giá rẻ song việc lắp đặt hệ thống thiết kế không đơn giản Trong tương lai kiểu khơng cịn sử dụng thông dụng c) Kiến trúc dựa PC/PLC/Transmitter số: Kiểu kiến trúc với máy PC coi máy chủ Slave PLC, transmitter số thơng tính Các PLC transmitter số thông minh nối với thành mạng dựa chuẩn truyền tin RS – 485 Máy chủ PC làm nhiệm vụ thu thập số liệu, lệnh điều khiển, ghi nhận trạng thái, thao tác vận hành cố PC nơi hiển thị giao diện người - máy nơi quản lý sở liệu hệ thống Kiến trúc kiểu phù hợp với trạm có quy mơ lớn ngày sử dụng nhiều tương lai hệ thống quy mô trạm phức tạp Lợi ích việc sử dụng SCADA trạm 20 SCADA trạm mang lại lợi ích to lớn thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì nâng cấp trạm cần mở rộng Đặc biệt tăng cường thêm chất lượng giám sát, vận hành nâng cao tính tin cậy hệ thống trạm Các lợi ích mà SCADA trạm mang lại gồm: 3.1 Lợi ích thiết kế xây dựng trạm • Giảm bớt số lượng thiết bị dự phịng • Giảm thiểu hạ tầng sở trạm bao gồm: đường cáp tín hiệu/ống dẫn dây, tủ bảng đo lường, tủ bảng điều khiển diện tích nhà điều hành trạm • Dễ dàng nâng cấp, mở rộng hệ thống điều trạm 3.2 Lợi ích vận hành • Tự động ghi nhận hoạt động ghi nhận hoạt động điều hành trạm người trực trạm lệnh điều hành cấp • Có sở liệu vận hành để dùng việc vận hành, phân tích, tính tốn với hệ thống, điều khiển thời gian thực • Giảm số lượng nhân công vận hành trạm, sở hệ thống trạm tự động hố hồn tồn điều tránh đáng kể sai sót người cơng nhân vận hành trạm 3.3 Lợi ích bảo trì hệ thống • Có sở liệu lịch sử vận hành, lịch sử thao tác trạm, báo động, thơng tin cố ln có sẵn hệ thống • Các thiết bị đo trực tiếp lập trình thơng số cấu hình, chẩn đốn, chỉnh định hệ thống… • Dễ dàng lập kế kế hoạch bảo trì thiết bị thơng qua việc phân tích sở số liệu tình trạng hoạt động thiết bị Chi phí bảo trì giảm có số liệu cụ thể hệ thống • Sơ đồ trạm quản lý máy tính nên dễ dàng việc xem xét cập nhật thay đổi mà khơng nhiều chi phí 3.4 Tăng cường tính tin cậy hệ thống 21 • Giao diện người - máy thân thiện với giải thích rõ ràng chế kiểm tra hoạt động giảm tối thiểu khả tháo tác nhầm, thao tác sai người trực trạm • Tăng số lượng, chất lượng độ tin cậy việc thu thập số liệu • Cung cấp nhanh chóng xác lịch sử thao tác lịch sử vận hành trạm để đưa nhanh chóng định hệ thống có cố xảy cần nâng cấp, bảo trì hệ thống • Trên sở có cảnh báo sớm khiến cho việc bảo trì thời hạn giảm thiểu đáng kể rủi ro hỏng hóc mang lại • Do việc thu thập số liệu thời gian thực nên cho phép thực nhanh chóng xác định xử lý tình trạng tải Những khu vực bị tải nhanh chóng bù đắp hệ thống nguồn cấp dự phòng khác; điều giảm đáng kể thời gian bị điện cố qua tải hệ thống Chương TỔ CHỨC CỦA SCADA TRẠM Tổ chức SCADA Theo yêu cầu hệ SCADA, nhận thấy SCADA có đặc điểm sau: a) Hệ thống vừa truyền tin, vừa tiến hành thu thập số liệu, tính tốn, tiến hành tương tác với người dùng truyền tin với cấp tất thời gian thực b) Hệ thống có nhiều tính khác Một số địi hỏi việc tính tốn nhiều( ví dụ việc lập báo cáo, phân tích hệ thống… ) số cơng việc lại địi hỏi tính thời gian chặt chẽ( hệ thống địi hỏi tính thời gian thực cao hệ thống thu thập số liệu, truyền tin cấp dưới, cảnh báo, báo động…) c) Một số tính hoạt động liên tục(ví dụ như: đo, thu thập thông số hệ thống, truyền tin…) số tính lại hoạt động theo yêu cầu hay định kỳ nghỉ( ví dụ cơng tác in báo cáo, lập bảng biểu làm theo yêu cầu người dung ) 22 d) Một số tính bắt buộc phải có, số tính khác lại tuỳ chọn người dùng thêm vào hay bớt mà không làm ảnh hướng đến hệ thống Hệ SCADA trạm thực máy tính cá nhân PC đơn xử lý, thực đa chức năng, đa luồng cách phân chia thời gian thực luồng hoạt động thực đa tác vụ, đa xử lý thực cấp transmitter số Hệ thống SCADA trạm xây dựng từ đối tượng sau: • Đối tượng cấp trường trasmitter số thông minh, chuyển đổi, sensor cảm biến • Đối tượng thu thập • Đối tượng lập báo cáo( hiển thị in ấn báo cáo) • Đối tượng truyền tin với cấp • Đối tượng quản lý sở số liệu lịch sử vận hành, lịch sử kiện thao tác, cố… • Đối tượng thiết kế trang hiển thị( gồm tác vụ tasbar, bus bar…) • Đối tượng thiết kế báo cáo • Đối tượng lập cấu hình hệ thống Lựa chọn hệ điều hành Ngày kỹ thuật phần cứng máy tính phát triển mạnh mẽ.Năng lực máy tính hệ Intel mà điển hình dịng chíp xử lý họ Pentium mang lại bước nhảy vọt cơng việc tính tốn, xử lý liệu phân tích hệ thống Giao diện đồ hoạ GUI( Graphical User Interface) ngày hoàn thiện, gần với người sử dụng Với hệ thống thư viện đồ hoạ khổng lồ Microsoft Windows với giao tiếp đồ hoạ chuẩn tạo nên nhiều bước ngặt lĩnh vực thiết kế giao diện Do máy tính PC đơn giản, nhỏ gọn độ tin cậy khơng máy tính cơng nghiệp với công nghệ điện tử máy PC đáp ứng tốt yêu cầu xử lý tính tốn q trình cơng nghiệp Trước người ta hay dùng hệ điều hành truyền thống Microsoft Windows MS – DOS, hệ điều hành DOS đơn giản song ngày với quy mô trạm lớn số công việc phải thực lúc 23 cao DOS không đáp ứng điều Hệ điều hành Windows mang lại thay đổi đáng kể Do định chọn việc phát triển phần mềm SCADA trạm dựa hệ điều hành Microsoft Windows với version Windows 2000/Windows XP với lý sau: • Microsoft Windows XP hệ điều hành thuộc vào loại tiên tiến nay, hỗ trợ đa chương trình, đa với hệ thống bảo mật nghiêm ngặt giúp bảo vệ tài nguyên hệ thống Trong hệ SCADA có nhiều chức năng, nhiệm vụ bao gồm: hiển thị đồ hoạ, tạo lập báo cáo, quản lý sở liệu, điều khiển hệ thống trạm, truyền tin… Nếu đưa tất chức vào chương trình làm chương trình trở nên phức tạp, khả mắc lỗi cao Hơn việc đưa tất tác vụ vào chương trình khó khăn cơng tác quản lý cơng tác điều khiển hệ thống Cịn lý số chức lúc sử dụng cách thường xuyên, liên tục khơng tạo nên tính hiệu Bởi cách tốt chia nhỏ chương trình thành module nhỏ với tác vụ độc lập, chức riêng biệt chạy hệ điều hành đa nhiệm hỗ trợ đa • Microsoft Windows XP có khả quản lý nhớ lớn: khả đánh địa trực tiếp 32bit Windows cho phép đánh địa trực tiếp tới 4Gb ô nhớ đủ để đáp ứng yêu cầu phần mềm Người lập trình khơng phải bận tâm với việc thiếu nhớ • Microsoft Windows XP cung cấp cho người dùng phương thức đồng để tạo giao tiếp đồ hoạ cách dễ dàng thân thiện Băng cách lập trình thống khơng phụ thuộc phần cứng, người lập trình khơng phải bận tâm đến tính tương thích hệ thống đồ hoạ khác DOS hệ điều hành dựa dịng lệnh, khơng hỗ trợ đồ hoạ lúc SCADA làm việc phần nhiều lại đồ hoạ, việc khiến người thiết kế hệ thống SCADA phải tự xây dựng thư viện đồ hoạ cho chương trình SCADA Đây việc làm khó khăn địi hỏi nhiều cơng sức tốn Trong Windows lại cung cấp hệ thống phần tử GUI chuẩn bao gồm view, dialog box, push button, pop-up mennu nhiều thư viện khác việc mang lại cho người thiết kế hệ thống 24 nhiều việc tạo HMI thân thiện đẹp mắt mà không nhiều thời gian • Microsoft Windows XP hỗ trợ mạnh giao tiếp mạng mạng toàn cầu Internet, Ethernet cơng nghiệp, mạng cục LAN, WAN…Nó hỗ trợ sử dụng modem, giúp cho người lập trình dễ dàng tạo giao tiếp truyền thông cần thiết với cơng sức bỏ • Microsoft Windows XP hỗ trợ đa phương tiện( multimedia) giúp người lập trình dễ dàng thêm vào âm hình ảnh chuyển động khiến cho giao diện HMI gần với thực tế • Microsoft Windows XP ngồi việc sử dụng phần cứng Intel sử dụng phần cứng nhiều hãng phần cứng khác Triển khai xây dựng phần mềm cho SCADA trạm Hệ thống SCADA trạm hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều tính năng, chức nhiệm vụ khác nhau, tổ chứcdưới dạng tập hợp chương trình hoạt động có liên quan mật thiết với 25 Chương TRẠM ĐIỆN VÀ SCADA TRẠM SCADA hệ thống điện lực 1.1 Các cấp quản lý hệ thống điện lực Mục đích việc SCADA cho trạm điện hệ thống điện lực Việt Nam trước tiên nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hoá số hoá hệ thống điện Việt Nam Nó phản ánh bước tất yếu việc đại hoá hệ thống điện, đồng thời phản ánh trình độ kinh tế - kỹ thuật lưới điện Việt Nam Bảng tóm tắt sơ lược cấp quản lý việc phân bổ điện: 26 Qua nhận thấy số điều: - Đối với mạng siêu cao áp, việc tính tốn, xử lý số liệu để từ đưa lệnh điều khiển hệ thống địi hỏi u cầu nghiêm ngặt tính xác kịp thời việc định Nhiệm vụ thuộc trung tâm điều độ quốc gia A0 Các trung tâm phân phối điện lưới cấp miền vào khu vực không đảm đương việc Tuy nhiên thực tế tồn việc thu thập số liệu điều khiển thao tác lên hệ thống lại đặt xa thuộc lĩnh vực quản lý trạm Do vậy, trung tâm điều độ muốn điều khiển từ xa phải dựa hệ thống thông tin công nghiệp tốt để nhận số liệu từ cấp đưa lên lệnh cần thi hành đưa xuống cấp Việc quản lý phân phối cung cấp điện cấp cao áp thường giao cho trung tâm điều độ miền nắm giữ Các trung tâm tích cực tham gia 27 vào việc giám sát hệ thống chia sẻ bớt gánh nặng điều khiển SCADA điều độ cấp - Đến trạm, trạm thực toàn tác vụ thu thập số liệu hệ thống, điều khiển tải lưới thực thao tác nhằm ổn định hệ thống Khi trạm tự động hố hồn tồn việc giám sát hệ thống điều khiển lưới lúc trở nên đơn giản Khi SCADA điều độ cần điều khiển thao tác xuống thiết bị phía cấp đóng cắt máy cắt cần gửi tin xuống trạm Tại trạm thông qua PLC hay RTU mà thao tác thực Hay ngược lại cần liệu hệ thống trạm SCADA điều độ cần gửi tin yêu cầu trạm gửi số liệu hệ thống lên Các loại hình SCADA hệ thống điện Dựa vào phân tích bên ta đề hai loại hình SCADA sau: - SCADA điều độ - SCADA trạm 2.1 SCADA điều độ cấp quốc gia Đây trung tâm mang tính điều độ cấp cao, mang tính huyết mạch hệ thống điện Việt Nam Nó làm nhiệm vụ điều tiết toàn điện lưới SCADA điều độ quốc gia giúp cho việc phân bổ điện thông suốt khắp ba miền SCADA điều độ quốc gia đảm đương nhiệm vụ sau: - Thu thập số đo, trạng thái, tình hình phụ tải từ trung tâm điều độ miền đưa lên - Trên sở số liệu thu tiến hành phân tích, nhận dạng, đánh giá đưa điều khiển tối ưu cho hệ thống phân bổ công suất ổn định dự phòng lưới Thực chất trung tâm SCADA điều độ quốc gia không trực tiếp làm nhiệm vụ thu thập số liệu hệ thống không điều khiển trực tiếp lên hệ thống mà thơng qua trạm phía để thu thập liệu điều khiền hệ thống thông qua lệnh dạng tin 28 Sơ đồ cấp SCADA hệ thống điện Việt Nam hình vẽ 2.2 SCADA điều độ cấp miền Tại trung tâm điều độ miền, liệu hệ thống trạm gửi lên, với phân tích đánh giá trung tâm đưa định điều khiển tác động lên lưới nhằm mục tiêu định ổn định hệ thống SCADA điều độ miền cấp trung gian SCADA điều độ quốc gia SCADA trạm nên có số nhiệm vụ đặc trưng sau: - Thu thập số liệu từ SCADA trạm - Phân tích biểu đồ phụ tải thu được, tiến hành đánh giá đưa phương án điều độ phân chia phụ tải ổn định lưới Các trung tâm điều độ miền đóng 29 vai trị quan trọng định hướng cho SCADA trạm việc điều tiết công suất tải điều khiển hệ thống 2.3 SCADA trạm Đây trung tâm máy tính điều khiển mà tác động trực tiếp đến chất lượng lưới điện nơi mà tác động điều khiển trực tiếp tác động vào hệ thống điện Lưới điện ổn định bền vững hay khơng phụ thuộc nhiều trung tâm SCADA trạm Vậy nhiệm vụ SCADA trạm phải trực tiếp: - Thao tác điều khiển lên thiết bị hệ thống, máy biến áp… - Thu thập giám sát thông số hệ thống - Điều khiển đóng/cắt nhằm bảo vệ hệ thống trường hợp lưới gặp cố tải, chạm chập… - Đưa liệu báo cáo với SCADA cấp phục vụ cho việc phân tích, đánh giá hệ thống cần khắc phục cố hay nâng cấp hệ thống Mạch thu thập số liệu điều khiển thiết kế bằng: - Một PLC module AI/AO, DI/DO - Một RTU với transmitter analog - Một transmitter số thông minh SCADA trạm thiết kế cịn có bus truyền tin phục vụ cho tác vụ truyền thông sau: - Một bus truyền số liệu, truyền lệnh trường kiểu RS-485 nối PLC, RTU transmitter số thông minh với trung tâm điều khiển máy tính PC - Một bus truyền tin theo kiểu RS-323 để giao tiếp truyền thông với SCADA điều độ cấp Trung tâm điều khiển máy tính PC, tuỳ theo quy mơ trạm mà số lượng máy nhiều hay Với trạm tuỳ vào mức độ đòi hỏi độ tin cậy việc điều khiển mà ta lắp máy dự phịng Các trạm với quy mơ nhỏ ta cần dùng máy tính PC tốc độ cao, khả xử lý nhanh có dung lượng nhớ lớn đảm nhận việc trung tâm điều khiển giám sát Còn trạm lớn địi hỏi tính an tồn cao ta nên dùng máy chuyên làm nhiệm vụ điều khiển, máy PC khác làm nhiệm vụ thu thập 30 giám sát cần thiết dùng thêm máy chuyên thực tác vụ truyền thông Kết luận chung Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) trở thành công cụ quản lý hiệu lĩnh vực điện Việt Nam toàn giới Sự tiến công nghệ ứng dụng SCADA giúp nâng cao khả quản lý đảm bảo tính ổn định, an toàn hệ thống cung cấp điện Tại Việt Nam, SCADA tích hợp vào trạm biến áp, trạm phân phối yếu tố quan trọng khác lưới điện Điều cho phép nhà điều hành theo dõi điều khiển hệ thống từ xa, đồng thời phát xử lý cố cách nhanh chóng SCADA giúp quản lý lượng tối ưu hóa sử dụng tài ngun thơng qua việc thu thập phân tích liệu tiêu thụ điện Việc mở rộng ứng dụng SCADA phần quan trọng việc đại hóa làm cho hệ thống điện trở nên bền vững hơn, đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định hiệu 31