Song song với sự phát triển của hệ thống điện hiện đại có các thiết bị điện được ứng dụng những công nghệ kỹ thuật tiên tiến thì vấn đề quản lý, giám sát, điều khiển vận hành hệ thống đi
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ SCADA TRONG THIẾT BỊ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TẠO LẬP BỘ PHẬN HIỂN THỊ QTQĐ KHI HOÀ ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ : LÊ ANH TUẤN Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131622861000000 MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục ký hiệu, từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời nói đầu 11 PHẦN I CẤU TRÚC SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 13 CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ 14 THU THẬP DỮ LIỆU TRONG THỜI GIAN THỰC 1.1 Khái niệm chung 14 1.2 Sự phân cấp quản lý hệ thống SCADA 15 1.2.1 Cấp thứ 15 1.2.2 Cấp thứ hai 16 1.2.3 Cấp thứ ba 16 1.3 Các yêu cầu chung hệ thống SCADA 17 1.3.1 Chức giám sát 17 1.3.2 Chức điều khiển 17 1.3.3 Quản lý lưu trữ liệu 18 1.3.4 Tính thời gian thực 18 CHƯƠNG II CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SCADA TRONG 20 HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 Thiết bị điện tử thông minh IEDs (Itelligent Electronic Devices) 2.1.1 Cấu trúc rơ le kỹ thuật số 2.1.2 Cấu trúc công tơ điện tử nhiều biểu giá 20 21 24 2.2 Cấu trúc RTU (Remote Terminal Unit) 27 2.2.1 Bản mạch điện tử (Main CPU Board) 28 2.2.2 Khối Modem truyền tin 29 2.2.3 Khối tín hiệu vào I/O ( Input/Output) 29 2.2.4 Khối nguồn 30 2.3 Hệ thống thiết bị chủ 30 2.4 Kết nối thông tin 31 2.5 Giao diện Người _Máy 32 2.5.1 Khái niệm chung 32 2.5.2 Thể sơ đồ lưới điện 33 2.5.3 Các chức giao diện người máy 33 2.5.4 Các sơ đồ lưới 35 2.5.5 Tạo thay đổi sơ đồ 37 CHƯƠNG THÔNG TIN TRONG HỆ THỐNG SCADA 38 3.1 Giới thiệu chung 38 3.2 Mạng thông tin điện lực 38 3.2.1 Đặc điểm mạng thông tin điện lực 38 3.2.2 Các hình thức truyền thơng tin nghành điện lực 39 3.2.3 Hệ thống thơng tin chuẩn hố thống 40 3.2.4 Cấu trúc mạng giao thức thông tin 41 3.2.5 Các loại giao thức thông tin phổ biến 48 PHẦN II CẤU TRÚC SCADA TRONG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG 59 HỆ THỐNG ĐIỆN A MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN NE9171 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 60 60 4.1 Tổng quan khoa học 60 4.2 Mô tả bên ngồi mơ hình mơ hệ thống điện 62 4.3 Thông số phần tử hệ thống 64 CHƯƠNG MÔ TẢ KỸ THUẬT CỦA CÁC PHẦN TỬ CHÍNH 67 5.1 Mạng lưới cung cấp 67 5.2 Máy phát G1 máy biến áp G1TX 67 5.3 Mơ hình điều khiển động 72 5.4 Các đường dây truyền tải 73 5.5 Thanh phân phối phụ tải 77 5.6 Tải điện trở điện cảm 80 5.7 Kết nối hệ thống hai chuyển đổi hệ thống 82 CHƯƠNG VẬN HÀNH MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN 85 6.1 Sự đấu nối vị trí đấu nối 87 6.2 Nối đất 87 6.3 Các chuyển mạch máy cắt (CBs) 87 6.4 Tạo lập cố đếm thời gian 89 6.5 Các điểm thí nghiệm, biến đổi thiết bị đo 90 6.6 Quy trình khởi động vận hành mơ hình mơ hệ thống điện 91 6.7 Quy trình khởi động vận hành máy phát điện G1 92 6.8 Dừng máy phát điện 93 6.9 Các chức mơ hình PSS 93 B HỆ THỐNG SCADA NE 9271 TRONG MƠ HÌNH NE 9171 94 CHƯƠNG CẤU TRÚC SCADA NE9271 94 7.1 Các phần tử cấu trúc SCADA NE9271 7.1.1 Các Rơ le Areva 94 94 7.1.2 Đồng hồ đa chức M230 7.2 Giao diện thông tin hệ thống SCADA 103 106 7.2.1 Kết nối vật lý 107 7.2.2 Các thông số cài đặt truyền thông tin 109 7.2.3 Bộ chuyển đổi giao thức truyền tin KITZ101 dùng cho Courier 109 7.2.4 Bộ chuyển đổi chuẩn truyền tin M1400 dùng cho Modbus 116 7.3 Giao diện người sử dụng 117 7.3.1 Phần mềm MiCOM S10 118 7.3.2 Giao diện điều khiển đồ họa phần mềm MiCOMS10 118 7.3.3 Truy nhập hệ thống SCADA NE7291 119 7.3.4 Điều khiển từ xa mơ hình mơ hệ thống điện NE7191 129 7.3.5 Đọc cố liệu 131 7.3.6 Tab công cụ phần mềm 139 PHẦN III KHẢ NĂNG QUAN SÁT BẰNG SCADA QUÁ TRÌNH QUÁ 143 ĐỘ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN CHƯƠNG KHẢ NĂNG QUAN SÁT BẰNG SCADA QUÁ TRÌNH 144 QUÁ ĐỘ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 8.1 Đặt vấn đề 144 8.2 Nội dung thực thí nghiệm kết quan sát 145 8.2.1 Quan sát dao động góc truyền tải cơng suất sức điện động 145 máy phát điện điện áp vị trí khác lưới 8.2.2 Quan sát QTQĐ máy phát điện với vị trí ngắn mạch khác 149 lưới 8.2.3 Quan sát QTQĐ máy phát điện chế độ phát công suất tác dụng khác 153 8.2.4 Quan sát QTQĐ máy phát điện có phụ tải địa phương 159 khơng có phụ tải địa phương MỘT SỐ NHẬN XÉT 164 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 PHỤ LỤC 168 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Tiếng Việt FTP: Fole Transfer Protocol HTĐ: Hệ thống địên SMTP: Somple Mail Transfer Protocol QTQĐ: Quá trình độ SNMP: Simple network management protocol CĐXL: Chế độ xác lập DNS: Domain Name Service DCS: Dây chống sét MAC: Medium Access Control Tiếng Anh LLC: Logical Link Control DCS: Distribution Control System DAUs: Data Acquistion Units DA: Distribution Automation DCE RTU: Remote Terminal Unit OSI: Open System Interconnection IED: Intelligent Electronic Devices SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition System NE9171: Type of Power Simulator System NE9271: Type of SCADA system used to PSS HHU: Hand Held Unit TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol HDLC: High Level Data Link Control PSS: Power Simulator System MAP: Manufacturing Message Protocol HMI: Human Machine Interface DSM EMS PLC: Power Line Carrier IEC: International Electrotechnical Committee TC57: Technical Committee LAN: Local Area Network FTP: File Transfer Protocol HTTP: Hyper Text Transfer Protocol MMS: Manufactoring Message Specification DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1 Thông số phần tử mơ hình PSS 66 Bảng 5.1 Các giá trị tụ xoay 76 Bảng 5.2 Các thông số tạo hộp tải R2, L2 82 Bảng 5.3 Các thông số tạo hộp tải R1, L1 R2, L2 82 Bảng 7.1 Các rơ le chức bảo vệ 96 Bảng 7.2 Giao diện người sử dụng rơ le AREVA 103 Bảng 7.3 Các đại lượng đo đồng hồ M230 104 Bảng 7.4 Các chức chuyển mạch KITZ101 112 Bảng 7.5 Lựa chọn tốc độ truyền liệu cho cổng IEC870/RS232-KITZ 112 Bảng 7.6 Đấu nối cổng RS232 – KITZ101/PC 113 Bảng 7.7 Sự đấu nối cổng RS232-KITZ101 PC với modem 113 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1 Cấu trúc điển hình hệ thống SCADA Hình 2.2 Cấu trúc rơ le kỹ thuật sơ Hình 2.3 Sơ đồ khối công tơ điện tử nhiều biểu giá 20 22 24 Hình 2.4 Cấu trúc RTU Hình 3.1 Cấu trúc đầy đủ 28 Hình 3.2 Cấu trúc hình Hình 3.3 Cấu trúc vịng lặp 43 44 Hình 3.4 Cấu trúc Bus 45 Hình 3.5 Cấu trúc Hình 3.6 Sơ đồ ghép nối trạm chủ trạm tớ 46 Hình 3.7 Sơ đồ ghép nối Master/Slave theo chuẩn RS232 49 49 Hình 3.8 Sơ đồ ghép nối theo chuẩn RS485 43 48 Hình 3.9 Chu trình hỏi/đáp Master/Slave Hình 3.10 Mơ hình quy chiếu OSI 51 Hình 4.1 Mơ hình mơ hệ thống điện Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phần tử 60 63 Hình 5.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống máy biến áp phân phối 68 Hình 5.2 Bảng điều khiển máy phát Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện-máy biến áp 69 Hình 5.4 Bộ động – máy phát điện 71 75 Hình 5.5 Các đường dây truyền tải 53 70 Hình 5.6 Đặc tuyến sai số dịng điện cuộn dây điện kháng Hình 5.7 Cách đấu nối cuộn dây máy tạo trung tính 76 Hệ thống phân phối hệ thống phụ tải Hình Hình 5.9 Hệ thống lưới phân phối phụ tải (bên trái) 79 79 80 Hình 5.10 Hệ thống lưới phân phối phụ tải (bên phải) 78 Hình 5.11 Sơ đồ đấu tam giác tải điện dung 81 Hình 5.12 Sơ đồ đấu tam giác tải điện trở điện cảm 81 Hình 5.13 Thay đổi R L hộp tải Hình 5.14 Hệ thống hai 82 Hình 6.1 Trung tâm thí nghiệm khả điều khiển mơ hình 86 88 Hình 6.2 Điều khiển chỗ máy cắt 84 Hình 6.3 Vị trí điểm đặt rơ le Hình 7.1 Cấu trúc SCADA mơ hình mơ HTĐ 89 Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý đầu nối rơ le P143 Hình 7.3 Mặt trước rơ le P143 98 99 Hình 7.4 Sơ đồ 3U- pha dây tải khơng cân 105 Hình 7.5 Vị trí đặt điểm đo sử dụng đồng hồ M230 Hình 7.6 Kết nối giao thức K-BUS 106 Hình 7.7 Sơ đồ mạch giao diện K-BUS 111 114 Hình 7.8 Sơ đồ đấu nối rơ le AREVA KITZ101 94 108 Hình 7.9 Sơ đồ đấu nối rơ le AREVA KITZ101 Hình 7.10 Màn hình vị trí (Site Screen) 115 Hình 7.11 Màn hình tổng quan Hình 7.12 Trang hình đường dây 121 123 Hình 7.13 Màn hình hệ thống-Bộ chuyển đổi KITZ101 M1400 124 Hình 7.14 Đoạn thơng tin KITZ (Courier) Hình 7.15 Kết nối thơng tin M1400 (ModBus) 125 Hình 7.16 Màn hình hệ thống rơ le P142 126 128 Hình 7.17 Sự chuyển đổi trang hình 119 126 Hình 7.18 Nút điều khiển Hình 7.19 Bảng điều khiển 129 Hình 7.20 Màn hình đo lường 132 133 134 Hình 7.21 Màn hình hệ thống đồng hồ M230 Hình 7.22 Màn hình giá trị đo M230 129