Do đó, việc quan trọng hàng đầu của đềtài là đề xuất các giải pháp về lưới đ ện phân phối thông minh áp dụng cho Việt Nam, iđiều này mang tính ch t đấ ịnh hướng cho s phát tri n h thự ể
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu giải pháp giám sát điều khiển từ xa SCADA cho trạm biến áp phân phối 110KV Lê Chân, thuộc lưới điện thành phố Hải Phòng VŨ TUẤN ANH tuananh.vu0622@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Việt Tiến Viện: Điện Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132044601000000 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Vũ Tuấn Anh Đề tài luận văn: Nghiên cứu giải pháp giám sát điều khiển từ xa SCADA cho trạm biến áp phân phối 110kV Lê Chân, thuộc lưới điện thành phố Hải Phòng Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số SV: CB180099 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sữa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp hội đồng ngày 21 tháng năm 2020 với nội dung sau: + Bổ sung thêm lý thuyết tiêu chuẩn IEC61850 + Làm rõ đặc trưng riêng trạm biến áp Lê Chân + Sốt lại lỗi tả cách trình bày + Rà sốt bổ sung thơng tin cịn thiếu xót Ngày 21 tháng 07 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Lê Việt Tiến Vũ Tuấn Anh CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GS Lã Văn Út 1| ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Hiện nay, nghiên cứu lưới điện thông minh giới chủ yếu nhằm vào lưới điện quốc gia tiên tiến, có cơng nghệ kỹ thuật cao, khơng hồn tồn thích hợp lưới điện Việt Nam Do đó, việc quan trọng hàng đầu đề tài đề xuất giải pháp lưới điện phân phối thông minh áp dụng cho Việt Nam, điều mang tính chất định hướng cho phát triển hệ thống lưới điện đại, tiết kiệm lượng điều khiển tự động Việt Nam Các yêu cầu độ tin cậy điện ngày tăng với tốc độ tăng trưởng nhu cầu trung bình 14%/năm Các yêu cầu hoàn toàn hợp lý, việc đáp ứng khó khăn ngành điện sở hạ tầng lưới điện cịn nhiều bất cập, khơng đảm bảo tiêu chí độ tin cậy hay mức độ dự phịng vận hành Lưới điện thơng minh tích hợp sở hạ tầng cơng nghệ thơng tin, tảng để triển khai ứng dụng tăng cường độ tin cậy, quản lý cắt điện, cải thiện chất lượng điện Với lý đây, cộng với tình hình nước có đủ trình độ để thực hiện, luận văn bước đầu xác định cấu trúc điển hình cho lưới điện phân phối thơng minh Việt Nam, sau xây dựng cấu hình thiết bị cho trạm 110kV Lê Chân, đưa phương pháp xử lý cố lưới điện, sâu vào phân tích ảnh hưởng áp dụng lưới phân phối thơng minh Hải Phịng 2| Lời cảm ơn Lời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lê Việt Tiến hướng dẫn bảo tận tình từ lúc bắt đầu đến lúc hoàn tất luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giáo viện Điện thầy chương trình đào tạo sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Xin cảm ơn Ban giám đốc Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Phịng, Giám đốc cơng ty Điện Lực Lê Chân, anh Điều Hành Viên trạm 110kV Lê Chân, Trung tâm Điều Độ B2 bạn khóa giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Cuối xin cảm ơn Ba Mẹ, em trai tồn thể thành viên gia đình ủng hộ, động viên tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Do thời gian có hạn, trình độ cịn nhiều hạn chế, trang thiết bị dụng cụ phục vụ nghiên cứu thiếu vận hành nên q trình cịn có nhiều thiếu sót, mong dạy quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp 3| Tóm tắt nội dung luận văn Định hướng: Điện nguồn lượng quan trọng phục vụ lĩnh vực kinh tế, quốc phòng dân sinh, tảng cho phát triển quốc gia Trong hệ thống điện tổng công suất trạm biến áp hệ thống xấp xỉ gấp lần cơng suất tồn hệ thống phải tăng điện áp để truyền tải điện hạ xuống phù hợp với phụ tải… nên số lượng máy biến áp nhiều Để đáp ứng tốt cầu lượng điện cho khách hàng tính ổn định chất lượng điện năng… đồng thời tiết giảm nhân công, chi phí quản lý, bảo trì, bảo dưỡng v.v…thì tự động hóa trạm biến áp, xây dựng hệ thống giám sát & điều khiển trạm biến áp (SCADA) tiến tới trạm không người trực xu hướng giải pháp nhiều nước tiến đến thực Việt Nam khơng đứng ngồi xu Mục tiêu: Mục tiêu nghiên cứu chủ đạo đề tài nhằm hướng tới xây dựng hệ thống trạm biến áp phân phối thông minh, với công suất 120MW Do đó, mục tiêu nhằm hướng tới làm chủ cơng nghệ lưới điện phân phối thông minh cho 01 trạm điện phân phối (63MVA) Năm rõ phương pháp phân tích cố áp dụng lưới phân phối thông minh, đưa mặt tích cực sử dụng hệ thống giám sát điều khiển thu thập liệu Phương pháp: Để giải nhiệm vụ đặt đề tài, cần dùng nhiều phương pháp, kỹ thuật đại Phương pháp nghiên cứu đề tài kết hợp nghiên cứu chuyên sâu sở lý thuyết ứng dụng thực tế cho lưới điện phân phối, bao gồm: Nghiên cứu tài liệu nước liên quan đến lĩnh vực chuyên sâu mà đề tài cần quan tâm giải Phân tích đánh giá phương pháp sử dụng nước đưa ưu nhược điểm phương pháp Nghiên cứu tổng hợp giải pháp công nghệ ứng dụng quốc gia tiên tiến việc xây dựng lưới điện phân phối thơng minh Tìm hiểu, đánh giá lưới điện phân phối Việt Nam, làm sở đề xuất đánh giá tồn hệ thống SCADA hữu Hạn chế: Tuy nhiên nhiều nguyên nhân mà hệ thống SCADA đầu tư tốn chưa khai thác triệt để hiệu tiện ích hệ thống Kết luận: Việc đại hóa cho lưới điện Việt Nam, để có bước tiến quan trọng, cần trước tiên quy định mang tính chất thể chế nhà nước Việc quy định lại u cầu khơng cho ngành điện mà cho phía hộ tiêu thụ, hộ phụ tải điện, quan trọng để định hướng cho mơ hình lưới điện thông minh cụ thể hơn, áp dụng mang sắc thái lưới điện Việt Nam HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên 4| MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………… DANH MỤC BẢNG BIỂU……………………………………………………… DANH MỤC HÌNH VẼ……………………………………………………………10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN (SCADA)………………………………………………………………………… 12 1.1 Đặc điểm cơng trình 15 1.2 Mục tiêu hệ thống SCADA 16 1.3 Phạm vi hệ thống SCADA 16 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP VÀ THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG SCADA……….17 2.1 Giải pháp công nghệ cho hệ thống SCADA 17 2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 17 2.1.2 Các yêu cầu kiến trúc mạng, truyền tin, giám sát điều khiển quản lý liệu 18 2.2 Giải pháp kỹ thuật cho hệ thống SCADA 32 2.2.1 Hệ thống truyền thông 32 2.2.2 Hệ thống SCADA 33 2.2.3 Hệ thống Local SCADA 34 2.2.4 Yêu cầu kỹ thuật chi tiết 34 2.2.5 Hệ thống thu thập liệu điều khiển 42 2.3 Thiết kế cho hệ thống giám sát điều khiển SCADA 49 2.3.1 Chọn máy tính giám sát HMI: 52 2.3.2 Lan Ethernet Switch 53 2.3.3 Bộ lưu điện UPS>1KVA 53 2.3.4 Bộ inverter 110VDC/220VAC 54 2.3.5 Cáp serial, cáp mạng STP 55 2.3.6 RTU 55 2.4 Thiết kế HMI phần mềm SubStationHMI 57 2.4.1 Giải pháp phần mềm 57 2.4.2 Giới thiệu phần mềm SubStationHMI: 60 2.4.3 Giao diện sử dụng & chức 61 CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ KHI ÁP DỤNG SCADA…………………………………………………………………….74 3.1 Hiện trạng hệ thống SCADA trung tâm điều khiển 74 5| 3.1.1 Trung tâm điều khiển - Cơng ty TNHH Điện lực Hải Phịng 74 3.1.2 Trạm 110kV Lê Chân 78 3.2 Phương pháp xảy cố lưới điện 110kV 79 3.2.1 Nguyên tắc xử lý cố: 79 3.2.2 Nhiệm vụ nhân viên vận hành xử lý cố: 80 3.2.3 Quy định thao tác thiết bị Trung tâm điều khiển B2 81 3.2.4 Phương pháp xử lý đường dây nhảy cố 81 3.2.5 Phương pháp xử lý cố MBA 110kV 83 3.2.6 Phương pháp xử lý cố điện toàn trạm 85 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG KHI ÁP DỤNG SCADA CHO TRẠM BIẾN ÁP……………………………………………………………………………87 4.1 Những lợi ích chung sau ứng dụng SCADA 87 4.2 Ưu điểm mặt thời gian 87 4.2.1 Thời gian thao tác thiết bị điện trung trước đây: 87 4.2.2 Thời gian thao tác thiết bị điện trung thông qua hệ thống SCADA: 88 4.2.3 Số lần thao tác trước áp dụng SCADA: 89 4.3 Ưu điểm chất lượng điện (chỉ số độ tin cậy cung cấp điện) 91 4.3.1 SAIDI (System Average Interruption Duration Index) 91 4.3.2 SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) 94 4.3.3 MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index) 96 5.4 Những ưu điểm khác 99 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN……………………………………………………… 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 101 6| DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A1 : Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền Bắc ACSI : Các giao thức dịch vụ truyền thông B2 : Trung tâm Điều khiển xa Hải Phòng BCU : Bộ điều khiển mức ngăn BTS : Trạm thu phát sóng di động BVRL : Bảo vệ rơle CD : Cầu dao CIP : Chương trình bảo vệ sở hạ tầng quan trọng Cx : Điều độ Điện lực DAC : Bộ thu nhận điều khiển liệu DCS : Hệ thống quản lý liệu ĐĐV B2 : Điều độ viên Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Phòng ĐĐV : Điều độ viên DMS : Hệ thống quản lý liệu DNP : Giao thức truyền thông DTĐ : Dao tiếp địa EMS : Thông số nhớ mở rộng EVN : Tập đoàn Điện lực Việt Nam GPS : Hệ thống định vị toàn cầu HMI : Thiết bị giao tiếp người điều hành máy móc HPPC : Cơng ty TNHH MTV Điện lực Hải Phòng HTĐ : Hệ thống điện I/O : Đầu vào/ Đầu ICCP : Giao thức truyền thông điều khiển trung tâm IEC : Tiêu chuẩn kỹ thuật điện quốc tế IEDs : Thiết bị điện tử thông minh IEEE : Viện kỹ thuật điện điện tử 7| LAN : Mạng máy tính nội MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt MCC : Trung tâm điều khiển NCC : Trung tâm điều phối quốc gia NIM : Môđun giao diện mạng PCM : Thiết bị ghép kênh PLC : Truyền thông qua đường dây điện QLLĐ : Đội quản lý lưới điện cao RMS : Giá trị hiệu dụng RTU : Thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa SAS : Hệ thống tự động hoá trạm biến áp SBO : Chọn lựa kiểm tra trước vận hành SCADA : Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SDH : Hệ thống phân cấp số đồng SNTP : Giao thức truyền thông mạng đơn giản TBA KNT : Trạm biến áp không người trực TBA : Trạm Biến Áp TĐKX HP : Trung tâm điều khiển xa Hải Phịng TĐL : Tự đóng lại TK TTĐKX : Trưởng kíp Trung tâm điều khiển xa Hải Phòng TTLĐ : Thao tác lưu động UPS : Bộ lưu trữ điện dự phòng WAN : Mạng diện rộng 8| DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Cấu trúc tiêu chuẩn IEC 61850 22 Bảng 2.2: Các yêu cầu cách điện tối thiểu 25 Bảng 2.4: Các yêu cầu tính chống nhiễu 26 Bảng 2.4: Chỉ tiêu hiệu hệ thống SCADA 30 Bảng 2.5: Modem quang 4x2Mbit/s 39 Bảng 2.6: Sơ đồ khối giao diện HMI 58 Bảng 4.1: Bảng tổng hợp so sánh…………………………………………… …….90 Bảng 4.2: Chỉ số tin cậy SAIDI trước sau áp dụng SCADA 94 Bảng 4.3: Chỉ số tin cậy SAIFI trước sau áp dụng SCADA 96 Bảng 4.4: Chỉ số tin cậy MAIFI trước sau áp dụng SCADA 99 9|