Nghiên ứu sơ đồ sada trong thiết bị mô phỏng hệ thống điện và tạo lập bộ phận hiển thị qtqđ khi hoà đồng bộ máy phát điện

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

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 S Ố:

LÊ ANH TUẤN

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT

HÀ NỘI 2006

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ

THU THẬP DỮ LIỆU TRONG THỜI GIAN THỰC

14

CHƯƠNG II CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SCADA TRONG

HỆ THỐNG ĐIỆN

20

2.1 Thiết bị điện tử thông minh IEDs (Itelligent Electronic Devices) 20

2.1.2 Cấu trúc của công tơ điện tử nhiều biểu giá 24

2.2 Cấu trúc của RTU (Remote Terminal Unit) 27 2.2.1 Bản mạch điện tử chính (Main CPU Board) 28

2.2.3 Khối tín hiệu vào ra I/O ( Input/Output) 29

2.5.3 Các chức năng của giao diện người máy 33

3.2.2 Các hình thức truyền thông tin trong nghành điện lực 39 3.2.3 Hệ thống thông tin chuẩn hoá và thống nhất 40 3.2.4 Cấu trúc mạng và giao thức thông tin 41 3.2.5 Các loại giao thức thông tin phổ biến 48

PHẦN II CẤU TRÚC SCADA TRONG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG ĐIỆN

59

4.1 Tổng quan khoa học 60 4.2 Mô tả bên ngoài của mô hình mô phỏng hệ thống điện 62

5.7 Kết nối hệ thống hai thanh cái và sự chuyển đổi hệ thống 82 CHƯƠNG 6 VẬN HÀNH MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN 85

6.5 Các điểm thí nghiệm, ộ biến đổi và các thiết bị đo b 90 6.6 Quy trình khởi động vận hành của mô hình mô phỏng hệ thống điện 91 6.7 Quy trình khởi động vận hành máy phát điện G1 92

7.3.2 Giao diện điều khiển và đồ họa của phần mềm MiCOMS10 118

7.3.4 Điều khiển từ xa mô hình mô phỏng hệ thống điện NE7191 129

PHẦN III KHẢ NĂNG QUAN SÁT BẰNG SCADA QUÁ TRÌNH QUÁ

ĐỘ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

143

CHƯƠNG 8 KHẢ NĂNG QUAN SÁT BẰNG SCADA QUÁ TRÌNH

QUÁ ĐỘ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

8.2.2 Quan sát QTQĐ của m áy phát iện với c vđ ác í ịtr ngắn mạch khác

nhau trong lưới

149

8.2.3 Quan sát QTQĐ ủa áy phát đ ện ại ác chế độ phát ng suất c m i t c cô

8.2.4 Quan sát QTQĐ ủa áy phát đ ện khi c phụ ải địa c m i ó t phương và

không có phụ tải địa ươ ph ng

159

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT

HTĐ: Hệ thống địên SMTP: Somple Mail Transfer Protocol

QTQĐ: Quá trình quá độ SNMP: Simple network management protocol CĐXL: Chế độ xác lập DNS: Domain Name Service

DCS: Dây chống sét MAC: Medium Access 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 NE9171: Type of Power Simulator System SCADA: Supervisory Control And

Data Acquisition System NE9271: Type of SCADA system used to PSS HMI: Human Machine Interface TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

HHU: Hand Held Unit HDLC: High Level Data Link Control

PSS: Power Simulator System MAP: Manufacturing Message Protocol

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 của các phần tử trong mô hình PSS 66

Bảng 5.2.Các thông số được tạo bởi hộp tải R2, L2 82

Bảng 5.3.Các thông số được tạo bởi hộp tải R1, L1 và R2, L2 82

Bảng 7.2.Giao diện người sử dụng của rơ le AREVA 103

Bảng 7.4. Các chức năng của các chuyển mạch trên KITZ101 112

Bảng 7.5. Lựa chọn tốc độ truyền dữ liệu cho cổng IEC870/RS232-KITZ 112

Bảng 7.7. Sự đấu nối giữa cổng RS232-KITZ101 và PC với modem 113

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Cấu trúc điển hình của hệ thống SCADA

Trang

20

Hình 2.3 Sơ đồ khối của công tơ điện tử nhiều biểu giá 24

Hình 3.6 Sơ đồ ghép nối giữa trạm chủ và trạm tớ 48

Hình 3.7 Sơ đồ ghép nối Master/Slave theo chuẩn RS232 49

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống các phần tử chính 63 Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thanh cái và máy biến áp phân phối 68

Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện-máy biến áp 70

Hình 5.6 Đặc tuyến sai số của dòng điện và cuộn dây điện kháng 76 Hình 5.7 Cách đấu nối cuộn dây của máy tạo trung tính 78

Hình 5.9 Hệ thống lưới phân phối và phụ tải (bên trái) 79

Hình 5.10 Hệ thống lưới phân phối và phụ tải (bên phải) 80

Hình 5.11 Sơ đồ đấu tam giác của tải điện dung 81 Hình 5.12 Sơ đồ đấu tam giác của tải điện trở và điện cảm 81

Hình 6.1 Trung tâm thí nghiệm và khả năng điều khiển trên mô hình 86

Hình 7.1 Cấu trúc SCADA trong mô hình mô phỏng HTĐ 94 Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý đầu nối của rơ le P143 98

Hình 7.4 Sơ đồ 3U- 3 pha 3 dây tải không cân bằng 105 Hình 7.5 Vị trí đặt các điểm đo sử dụng đồng hồ M230 106

Hình 7.8 Sơ đồ đấu nối giữa các rơ le AREVA và KITZ101 114 Hình 7.9 Sơ đồ đấu nối giữa các rơ le AREVA và KITZ101 115

Hình 7.13 Màn hình hệ thống Bộ chuyển đổi KITZ101 và M1400- 124

Hình 7.23 Màn hình hệ thống của rơ le bảo vệ P343 134

Hình 8.2 Sơ đồ đấu nối chuyển tín hiệu quan sát tới Ocilloscope 146

Hình 8.3 Dao động góc truyền tải giữa sức điện động máy phát và điện áp

tại các vị trí khác nhau trên lưới

148

H ình 8.4 Sơ đồ đấu nối chuyển tín hiệu quan sát tới Ocilloscope 149

Hình 8.5 QTQĐ của máy phát điện khi ngắn mạch tại điểm S7 151

H ình 8.6 QTQĐ của máy phát điện khi ngắn mạch tại điểm TP2 152

Hình 8.7 QTQĐ máy phát điện tại P=0.5 kW, Q=0.5 kVar 155

Hình 8.8 QTQĐ máy phát điện tại P=0.75 kW, Q=0.5 kVar 156

Hình 8.9 QTQĐ máy phát điện tại P=1.0 kW, Q=0.5 kVar 157

Hình 8.10 QTQĐ máy phát điện tại P=1.25 kW, Q=0.5 kVar 158

Hình 8.11 Sơ đồ đấu nối thí nghiệm có tải và không tải địa phương 159

H ình 8.12 QTQĐ máy phát điện có tải địa phương 162

H ình 8.13 QTQĐ máy phát điện không có tải địa phương 163

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện lực(HTĐ ba) o gồm: các nguồn phát là các nhà máy điện,

hệ thống lưới truyền tải, hệ thống lưới phân phối và các phụ tải tiêu thụ điện chúng có quan hệ gắn bó với nhau thành một thể thống nhất, nếu bị phá vỡ thì xảy ra những hậu quả nặng nề cho toàn bộ hệ thống nói riêng và cho nền kinh

tế nói chung Chính vì vậy đòi hỏi vấn đề quản lý, giám sát, điều khiển vận hành hệ thống an toàn, tin cậy là hết sức cần thiết

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 điện cũng không ngừng phát triển với

sự trợ giúp của các thiết bị tự động, thiết bị truyền tin và thiết bị điều khiển từ

xa và các hệ thống giám sát điều khiển hệ thống điện như SCADA, DCS Do

đó việc quản lý hệ thống truyền tải và phân phối điện năng ngày càng trở nên hoàn thiện và hoàn hảo hơn

Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu như SCADA, DCS không còn là khái niệm mới mẻ đối với các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, sinh

viên,…ngành “Hệ thống điện” nhưng việc ứng dụng chúng trong thực tế là

hết sức cần thiết như: Thiết kế, lắp đặt, sử dụng …các hãng trên thế giới cũng

đã chế tạo, lắp đặt nhiều mô hình SCADA để mô phỏng hệ thống điện các mô hình này giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về các chế độ vận hành của các sơ đồ lưới cũng như các thiết bị kỹ thuật số đang được sử dụng trên thực tế Với nhiệm vụ được giao nghiên cứu mô hình mô phỏng hệ thống điện NE9171 do hãng AREVA sản xuất luận vă, n thạc s ĩkhoa h của tôi là: “Nghiên cứu sơ ọc

đồ SCADA trong thiết bị mô phỏng Hệ thống điện và tạo lập bộ phận hiển thị Quá trình quá độ khi hoà đồng b m ộ áy phát i ” đ ện

Đề tài này được biên chế thành ba phần và phụ lục với các nội dung chính:

* Phần thứ nhất: Cấu trúc của hệ thống SCADA trong hệ thống điện

Phần này trình bày các đặc điểm, cấu trúc điển hình của hệ thống SCADA

trong hệ thống điện

* Phần thứ hai: Cấu trúc sơ đồ SCADA trong thiết bị mô phỏng HTĐ

Phần này trình bày về cấu tạo của mô hình, nguyên lý hoạt động và các ứng

dụng của mô hình trong trong mô phỏng hệ thống điện như: mô phỏng các chế

độ vận hành của các sơ đồ lưới điện sử dụng trên thực tế, giám sát, điều khiển

tại chỗ, từ xa các phần tử của hệ thống thông qua hệ thống SCADA

*Phần thứ ba: Tạo lập bộ phận hiển thị qu trình qu độ QTQĐ) của áyá á ( m

phát iđ ện Phần này giúp chúng ta quan sát được QTQĐ ảy x ra trong máy át ph

điện ê Otr n cilloscope khi c ích động để ó k so sánh ới lý thuyết đã v nghi n cứu ê

và âph n tích đánh gi đối ới ệ thống đ ện thực ế á v h i t

Nằm trong phạm vi đề tài luận văn cao học hơn nữa kiến thức về

SCADA là rất rộng do đó nội dung của đề tài sẽ không tránh khỏi thiếu sót, sơ

s …ài Tôi mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô trong bộ môn Hệ thống

điện Trường ĐHBK Hà Nội và các bạn đọc trong và ngoài ngành điện.- Tôi

xin chân thành ảm ơ c n GS, TS Lã Văn Út và TS Nguyễn Xuân Hoàng Việt

những ười đã định hng ướng, ướng ẫn i hoàn thành ản luận ă àyh d tô b v n n và đã

t i ạo đ ều kiện, trực tiếp ướng ẫn i thực ập, th nghiệm tr n m h d tô t í ê ô h ình để

hoàn ành th ệm v nhi ụ đượcgiao

Lê Anh Tuấn

PHẦN THỨ NHẤT

CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG SCADA

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP

DỮ LIỆU TRONG THỜI GIAN THỰC (SCADA : SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION SYSTEM ) 1.1 Khái niệm chung

Khả năng thực hiện các hoạt động tại một trạm điệnkhông có nhân viên

kỹ thuật (trạm không người trực từ trung tâm điều độ địa phương) hoặc từ trung tâm điều độ vùng, miền cũng như việc đảm bảo cho các hoạt động đó thực hiện tin cậy, chính xác theo yêu cầu thì có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí trong quản lý, vận hành hệ thống điện Trong nhiều hệ thống điện có những khu vực thỉnh thoảng cần phải thực hiện các thao tác như đóng mở máy cắt, dao cách ly, theo dõi đọc số liệu từ xa ,… nhưng chi phí để duy trì nhân viên vận hành tại chỗ lại tỏ ra không hợp lý, ngoài ra việc xử lý chậm trễ của nhân viên kỹ thuật khi xảy ra sự cố có thể làm kéo dài thêm thời gian khắc phục sự cố và làm giảm chất lượng phục vụ khách hàng Hơn nữa chi phí duy trì nhân viên vận hành tại chỗ sẽ càng tăng cao khi thực hiện các thao tác đóng cắt liên tục, điều này làm cho chi phí đó trở nên không kinh tế

Đây là những nguyên nhân chủ yếu làm cho các hệ thống SCADA phát triển trong hệ thống điện Thiết bị điều khiển từ xa các trang thiết bị điện đã được sử dụng trong nhiều năm trở lại đây và nhu cầu về thông tin cũng như điều khiển từ xa đã dẫn đến sự phát triển các hệ thống thiết bị có khả năng thực hiện các thao tác, kiểm soát chúng và báo cáo lại với trung tâm điều độ các thao tác điều khiển theo yêu cầu đã thực hiện có kết quả Đồng thời cũng cần thông báo các thông tin quan trọng khác như các thông số vận hành của lưới: dòng điện, điện áp, công suất, tần số tới trung tâm điều độ Ban đầu một

hệ thống như vậy phụ thuộc nhiều vào đường dây thông tin liên lạc truyền tín

hiệu giám sát, điều khiển Thế hệ đầu của hệ thống SCADA không thể đáp ứng được với việc thực hiện nhiều thác tác điều khiển, nhưng với sự phát triển của kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin ngày nay các thao tác điều khiển, giám sát trong hệ thống SCADA là rất lớn khi thực hiện các mệnh lệnh từ trung tâm điều độ

Hiện nay tại các trung tâm điều độ miền Bắc, Trung, Nam, trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia và hầu hết các trạm biến áp từ cấp điện áp 110kV trở lên ở nước ta đều đã được trang bị hệ thống SCADA Hệ thống này rất có hiệu quả trong giám sát, điều khiển vận hành HTĐ

1.2 Sự phân cấp quản lý của hệ thống SCADA

Việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển là rất cần thiết đối với một

hệ thống công nghiệp bất kỳ Đối với hệ thống điện, đặc thù của nó là quy mô của hệ thống sản xuất rất lớn, trải trên một không gian rộng, và bao gồm nhiều phần tử, thiết bị với các chức năng, nguyên lý làm việc khác nhau, do đó việc

sử dụng một hệ thống điều khiển trung tâm để đảm nhiệm hết tất cả các chức năng giám sát và điều khiển là hết sức phức tạp Chính vì vậy tuỳ theo mức độ quan trọng và yêu cầu những tính năng giám sát, điều khiển mà các chức năng giám sát, điều khiển và thu thập số liệu được phân phối và phân cấp cho các thiết bị khác nhau Hệ thống SCADA cho hệ thống điện hợp nhất, với một công ty điện lực chịu trách nhiệm quản lý, thông thường được chia thành các cấp sau đây:

1.2.1 Cấp thứ nhất

Cấp thấp nhất của hệ thống SCADA: các phần tử có chức năng giám sát các thông số vận hành của lưới, điều khiển ra lệnh cho các phần tử đóng cắt, ghi chụp phân tích các sự cố xảy ra trên lưới đó là: rơ le bảo vệ kỹ thuật số

(Digital Relay), bộ ghi sự cố (Faul Recorder), đồng hồ kỹ thuật số đa chức t năng (Digital Multi function Meter)- , các bộ biến đổi công suất, dòng điện, điện áp, tần số (Transducers)…., khi xảy ra sự cố, các rơle tính toán và tác động theo thông số chỉnh định đã được cài đặt mà không cần liên lạc với hệ thống cấp trên Ngoài ra các phần tử thuộc cấp này còn có chức năng thu thập

số liệu, thông số vận hành ở chế độ bình thường của hệ thống để gửi lên các

m t i áy ính đ ều khiển m ức trạm Substation erver ( S ) hoặc RTU (Remote Terminal Unit) Trong các hệ thống hiện đại, các phần tử này được gọi chung

là IEDs (Intelligent Electronic Devices), có các nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau, nhưng có cùng chuẩn giao tiếp (Protocol), cho phép IED này

có thể nói chuyện được với các IED khác trong cùng trạm (peer to peer) và trao đổi với Substation erver hoặc RTUS Về nguyên tắc, sự hỏng hóc hay bảo trì tại một IED sẽ không làm ảnh hưởng đến các IED khác trong hệ thống

1.2 .3 Cấp thứ ba

Cấp thứ ba là Trung tâm điều khiển của toàn hệ thống, nơi thực hiện việc thu thập số liệu từ các Substation Server và RTU, thực hiện các chức năng tính toán đánh giá trạng thái của hệ thống, dự báo nhu cầu phụ tải và thực hiện các chức năng điều khiển quan trọng như việc phân phối lại công suất phát giữa các nhà máy, lên kế hoạch vận hành của toàn hệ thống

Do quy mô rộng lớn của hệ thống truyền tải điện năng, các trạm điều khiển trung tâm còn có thể được chia thành các cấp điều khiển trung tâm (Central control ) và các trạm điều khiển vùng (Area Control Center)

1.3 Các yêu cầu chung của hệ thống SCADA

Một hệ thống SCADA chuẩn phải cung cấp được các chức năng sau đây:

1.3 .1 Chức năng giám sát

1.3.1 Giám sát và đảm bảo được tính chính xác toàn bộ các thông số vận 1.hành của hệ thống: dòng điện, điện áp, công suất, tần số, vị trí nấc của máy biến áp,…

1 1.2.3 Giám sát được các trạng thái của của các phần tử đóng cắt trong hệ thống: trạng thái đóng/mở của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa,…

1.3 .2 Chức năng điều khiển

1.3.2 Quá trình điều khiển phải chính xác, tin cậy 1

Trong quá trình thực hiện các thao tác đóng/mở máy cắt, dao cách ly, điều khiển chuyển nấc phân áp của các máy biên áp,… từ xa (tại các trung tâm điều độ vùng, miền hoặc quốc gia) phải đảm bảo tuyệt đối tin cậy không được nhầm lẫn có nghĩa là các thao tác phải được giám sát chặt chẽ về tính liên động phối hợp giữa máy cắt, dao cách ly và các thiết bị liên quan tuân theo quy trình quy phạm vận hành của hệ thống

1.3.2.2 Cài đặt thông số từ xa

Khi có sự thay đổi về cấu trúc của lưới hoặc nâng cao công suất chống quá tải thì các thông số vận hành của lưới và thiết bị sẽ thay đổi vì vậy ta cần phải đặt lại các thông số chỉnh định bảo vệ rơ le hoặc thay đổi tỷ số biến đổi trong các thiết bị đo đếm như đồng hồ và công tơ cho phù hợp với thực tế Việc cài đặt này có thể được thực hiện từ xa tại các trung tâm điều độ vùng miền hoặc quốc gia

1.3.3 Quản lý và lưu trữ d ữ liệu

Giám sát được các sự cố xảy ra trên lưới cũng như của các thiết bị, cảnh báo sự cố bằng âm thanh, màu c hoặc thông báo trên màn hình hiển thị, ghi sắlại được các chuỗi sự kiện, sự cố xảy ra và xác định chuẩn đoán sự cố

Tất cả các chức năng trên của hệ thống phải được bảo mật ở mức cao nhất và tuyệt đối tin cậy

1.3.4 Tính năng thời gian thực

Như ta đã biết SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition là )

hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu trong thời gian thực do đó tính năng thời gian thực của hệ thống là rất cần thiết và quan trọng Sự hoạt động bình thường của hệ thống kỹ thuật nói chung, hệ thống điện nói riêng làm việc trong thời gian thực không chỉ phụ thuộc vào độ chính xác, đúng đắn của các kết quả đầu ra, mà còn phụ thuộc vào thời điểm đưa ra kết quả Một hệ thống có tính năng thời gian thực không nhất thiết phải có phản ứng thật nhanh mà quan trọng hơn là phải có phản ứng kịp thời đối với các yêu cầu, tác động bên ngoài Như vậy một hệ thống truyền thông tin có tính năng thời gian thực phải có khả năng truyền tải thông tin một cách tin cậy và kịp thời với yêu cầu của các đối tác truyền thông Do đó tính năng thời gian thực một hệ thống giám sát, điều khiển phụ thuộc vào rất nhiều hệ thống thông tin sử dụng trong

hệ thống đó ví d ụ như hệ thống Bus trường

Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ thống Bus phải có những đặc điểm sau:

1.3.4.1 Độ nhanh nhạy: Tốc độ truyền thông tin hữu ích phải đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu trong một giải pháp cụ thể

1.3.4.2 Tính tiền định: Dự đoán trước được về thời gian phản ứng tiêu biểu và

thời gian phản ứng chậm nhất với yêu cầu của từng trạm

1.3.4.4 Độ tin cậy, kịp thời: Đảm bảo tổng thời gian cần cho việc vận chuyển

dữ liệu một cách tin cậy giữa các trạm nằm trong một khoảng xác định

1.3.4.4 Tính bền vững: Có khả năng xử lý sự cố một cách thích hợp để không gây thiệt hại thêm cho toàn bộ hệ thống

CHƯƠNG II CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SCADA TRONG HTĐ

Một hệ thống SCADA có cấu trúc điển hình như hình 2.1

Hình 2.1 Cấu trúc điển hình của hệ thống SCADA

2 1 IEDs (Ite ligent Electronic Devices l )

Các IED là các thiết bị như: rơ le kỹ thuật số (Digital Relay), đồng hồ kỹ thuật

số đa chức năng (Digital multifunctional Meter), công tơ điện tử nhiều biểu giá, các bộ biến đổi (Transducer),…có những chức năng, nhiệm vụ sau :

- Bảo vệ tác động khi xảy ra sự cố

100 Mbps ETHERNET UCA2/IEC 61850

DNP3/MODBUS/IEC 60870-5 -

DNP3/MODBUS/

IEC 60870-5-

100 Mbps ETHERNET UCA2/IEC 61850

RTU Work Station

IDE

- Biểu thị trạng thái của các phần tử đóng cắt của lưới ví dụ như trạng thái đóng/mở của máy cắt và dao cách ly, vị trí nấc phân áp của máy biến áp,…

- Điều khiển các thiết bị đóng cắt của lưới

- Đo trực tiếp các thông số vận hành của hệ thống như : U, I, P, Q, f, …

- Ghi lại các giá trị điện năng tiêu thụ của khách hàng theo các biểu giá, tự động chốt chỉ số điện năng theo từng thời điểm mà ta mong muốn

- Ghi lại các giá trị trung bình và giá trị đỉnh của công suất trên biểu đồ phụ tải

- Ghi lại các sự cố, sự kiện xảy ra trên lưới

- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bản thân chúng

Ngày nay các IED hiện đại được trang bị cổng truyền tin nối tiếp hoặc cổng s truyền thông tin quang Thông qua đường truyền thông tin chúng được nối tới

hệ thống trạm chủ và các dữ liệu của chúng được kiểm soát, xử lý

2.1.1 Cấu trúc của rơ le kỹ thuật số

Cấu trúc của rơ le kỹ thuật số gồm các khối chức năng sau:

* Đầu vào: Dòng điện và điện áp được lấy từ các cuộn dây thứ cấp của biến dòng điện và biến điện áp

* Khối biến đổi đại lượng đầu vào:

Dòng điện và điện áp danh định của thứ cấp của biến dòng điện và biến điện

áp có giá trị 5A, 1A và 110V, 100V còn quá lớn so với các thông số đầu vào của các linh kiện trong rơ le do đó cần phải giảm tín hiệu đầu vào xuống thấp: Iv=…mA và Uv≅ 10V

* Khối lọc tương tự:

Lọc nhiễu, hài bậc cao và các thành phần không mong muốn trong các đại lượng đầu vào

Hình 2.2 Cấu trúc rơ le kỹ thuật số

* Khối biến đổi tương tự - số (A/D-Analog/Digital):

Biến đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

* Khối xử lý tín hiệu số (µΡ):

Khối này có chức năng xử lý các tín hiệu đầu vào số, sử dụng các bộ vi xử lý

16 bit hoặc 32 bit Đối với các rơ le phức tạp như: rơle khoảng cách, rơ le so lệch bảo vệ máy phát điện, máy biến áp, đường dây siêu cao áp, hệ thống thanh cái sử dụng từ 2÷3 µΡ và mỗi bộ vi xử lý thực hiện các chức năng nhiệm vụsau:

- Vi xử lý thực hiện chức năng bảo vệ chính

- Vi xử lý thực hiệnchức năng bảo vệ dự phòng

- Vi xử lý thực hiện chức năng điều khiển: Phần mềm tính toán trong các chế

độ vận hành bình thường, sự cố, giao tiếp với các thiết bị và hệ thống bên ngoài và phần tử quan trọng nhất làm nhiệm vụ:

+ Xác định sự cố các đại lượng đầu vào

+ So sánh quan hệ logic giữa các đại lượng

T hi nh ín ệu ị

phâ n BI

Biến l đổi đại ượng

đầu v ào U, I L t ng t ọc ươ ự Biến tt -s ự ốđổi ươA/Dng

Khối ử x lý t hi ín ệ u s P ố µ

L u ư trữ và giao tiếp

v ới thi ết

b áo

Nguồn thao t ác

+ Đưa ra các quyết định cảnh báo, cắt sự cố,…

* Lưu trữ số liệu và giao tiếp với thiết bị:

Khối chức năng này có nhiệm vụ:

- Lưu trữ dữ liệu ở chế độ vận hành bình thường và chế độ sự cố

- Cổng giao tiếp trao đổi dữ liệu, cung cấp tín hiệu cho phần mềm phân tích sự

- Các đèn tín hiệu (LED):

Thông báo về trạng thái của rơ le: sẵn sàng, lỗi (phần cứng, phần mềm), hoạt động của các chức năng

* Tính hiệu nhị phân (BI-Binary Input):

Khối chức năng này nhận tín hiệu nhị phân từ điều độ hoặc nhận các tín hiệu nhị phân từ các phần tử khác thực hiện phối hợp liên động trong vận hành của

Hình 2.3 Sơ đồ khối của công tơ điện tử nhiều biểu giá

Cấu trúc của công tơ điện tử nhiều biểu giá bao gồm các khối chức năng sau:

* Đầu vào (Input)

Những tín hiệu đầu vào chủ yếu là:

- Điện áppha (U1, U2, U3), dòng điện (I1, I2, I3) và trung tính N:

+ Cung cấp tín hiệu cho hệ thống đo lường

+ Cung cấp nguồn nuôi cho công tơ và điện áp giám sát

- Điện áp điều khiển Ut:

+ Thay đổi giá trị điện năng và nhu cầu biểu giá

* Đầu ra (Output)

Các tín hiệu đầu ra của công tơ bao gồm như sau:

- Màn hình tinh thể lỏng LCD và các các phím bấm dùng cho việc đọc tại chỗ các thông số như: Giá trị điện năng, Điện áp, dòng điện, góc pha, tần số, công suất, …

- Tín hiệu quang dùng cho việc thí nghiệm công tơ: các đèn LED với tần xuất phát tín hiệu tỷ lệ với giá trị điện năng công tơ đo được trong một khoảng thời gian xác định

- Các rơ le tĩnh: sử dụng cho việc cảnh bá ín hiệu mà công tơ xác định nhưo t : mất điện áp, quá dòng điện, ngược chiều công suất, …

- Giao diện quang: sử dụng cho việc thu thập dữ liệu tại chỗ bằng thiết bị cầm tay (HHU-Hand Held Unit) phù hợp

- Giao diện thông tin: RS232, RS485, Optical,…

* Hệ thống đo lường

- Tín hiệu điện áp và dòng điện từ cuộn dây thứ cấp của biến dòng điện và biến điện áp được chuyển đổi từ 1(5)A và 100(110)V xuống cỡ mA và mV thông qua các Shunt dòng điện và lưới điện trở phân áp, sau đó tín hiệu dòng

và áp được đưa vào bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D) và bộ chuyển đổi A/D sẽ biến đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu số tức thời thông qua các ức m hiệu chuẩn đưa tới bộ xử lý tín hiệu số

* Xử lý tín hiệu

Bộ xử lý tín hiệu xác định số lượng giá trị đo từ giá trị số tức thời đầu vào như sau:

- Công suất tác dụng và phản kháng của từng pha

- Điện áp và dòng điện của từng pha

-

- Công suất, điện áp, dòng điện, hệ số công suất,…

* Thay đổi biểu giá

Sự thay đổi biểu giá có thể thực hiện bằng các cách như sau :

- Thay đổi bằng tín hiệu điều khiển bên ngoài thông qua các đ ềui khiển đầu

v ‘ào Input Control’ trên bản mạch mở rộng

- Chuyển mạch thời gian và lịch cài đặt trong công tơ

* Dữ liệu cho việc in hoá đơn

Các thanh ghi sau đây sẽ được sử dụng cho việc xác định các giá trị đo để kết xuất thành các hoá đơn:

- Điện năng cho từng biểu giá

- Điện năng tổng

- Nhu cầu công suất

- Nhu cầu công suất theo biểu giá

- Hệ số công suất, điện áp, dòng điện, tần số, …

* Bộ nhớ

Một bộ nhớ phục vụ cho việc ghi lại và lưu giữ biểu đồ phụ tải bao gồm: cấu hình, các thông số của công tơ và bảo vệ các dữ liệu của hoá đơn không bị mất khi mất điện

* Nguồn nuôi

- Nguồn nuôi cung cấp cho công tơ điện tử là nguồn được sử dụng từ nguồn

ba pha của lưới nhờ đó điện áp pha có thể thay đổi vượt quá dải điện áp mà không cần có sự điều chỉnh điện áp nguồn nuôi

* Giao diện truyền tin

- Công tơ có các cổng truyền thông tin theo các chuẩn RS232, RS485, Optical, …nhờ đó có thể đọc được số liệu từ xa hoặc cài đặt các thông số từ

xa

2 2 Cấu trúc của RTU (Remote Terminal Unit)

RTU có nhiệm vụ thu thập thông tin từ các IEDs do nó quản lý, lưu vào

cơ sở dữ liệu và gửi thông tin tới trạm chủ hoặc cấp quản lý cao hơn qua các đường truyền tin, bao gồm các chức năng sau:

- Thu thập trực tiếp các trường tín hiệu:

- + Tín hiệu số đầu vào (DI Digital Input)

+ Tín hiệu tương tự đầu vào (AI Analog Inpu

+ Xung hoặc tín hiệu số đầu ra (DO Digital Output- )

+ Quản lý, giám sát chuẩn truyền tin ở mức cao

+ Chuyển đổi trạng thái tín hiệu nhận được

+ Chức năng chuẩn đoán

+ Ghi nhận thời gian

RTU được cấu tạo theo dạng Module và bao gồm các phần cơ bản như hình sau:

Hình 2.4 Cấu trúc của RTU

2.2.1 Bản mạch điện tử chính (Main CPU Board)

Bao gồm các tổ hợp:

x+ µΡ (Microprocessor) là bộ vi xử lý chính ử lý các tín hiệu đầu vào của RTU

+ Bộ nhớ chương trình và dữ liệu PLASH

+ Bộ nhớ làm việc RAM

+ Bộ xử lý kênh bên trong “đầu - cuối” tới bản mạch I/O

+ Các cổng truyền tin RS232

+ Giao diện cho việc tích hợp các bản mạch I/O

+ Sự kiểm tra các đầu vào đối với sự xác định các sự cố

+ Rơ le cảnh báo

+ Giao diện cho việc lập trình và cấu hình cho RTU

Khối nguồn I/O Board Main CPU Board Modem

2.2.2 Khối Modem truyền tin

Có nhiệm vụ truyền thông tin đã được xử lý tới các máy chủ ở mức điều khiển trạm hoặc truyền thông tin tới hệ thống giám sát mức cao hơn ở các trung tâm điều độ và nhận thông tin điều khiển ngược lại

2.2.3 Khối tín hiệu vào ra kết hợp I/O (Input/Output)

Gồm có các địa chỉ đầu vào và đầu ra của các tín hiệu:

* Tín hiệu số vào (DI-Digital Input)

Được chia thành các nhóm mỗi nhóm bao gồm các kênh nhận tín hiệu và các kênh này có một đầu được kết nối chung với nhau ở trong bản mạch Dải điện áp: từ 15V – 48V DC và các loại tín hiệu có thể sử dụng:

- Giá trị đo lường số

- Tín hiệu trạng thái đơn

- Tín hiệu trạng thái kép

- Tín hiệu xung ngược

Các trạng thái đóng, mở của máy cắt, dao cách ly, vị trí tiếp địa, được lặp lại qua các cặp tiếp điểm phụ của chúng và đưa tới các đầu vào DI và thời gian xác định tình trạng các kênh là khoảng 10ms

* Tín hiệu số ra (DO-Digital Output)

Gồm có các rơ le điện từ loại nhỏ gắn trên bản mạch nhưng tiếp điểm của chúng có thể chịu được dòng điện lớn cỡ am và tiếp điểm này được đưa vào pemạch điều khiển máy cắt/ dao cách ly

Khi có tín hiệu điều khiển từ xa ra lệnh đi cắt/đóng máy cắt hoặc dao cách ly thì rơ le này làm việc đưa tín hiệu đi cắt/đóng máy cắt hoặc dao cách ly

* Tín hiệu tương tự vào (AI- Analog Input)

Các đầu vào tín hiệu tương tự gồm các kênh khác nhau đơn cực và lưỡng cực chúng sử dụng cho các tín hiệu đầu vào là dòng điện và điện áp Các dải đo thường dùng:

- Dòng điện : +/- 20mA – ; 0 20mA ; 4 8 20mA ; 4 20mA,…– - -

- Điện áp – : 0 1V; 0 10V–

Ngày nay các RTU có thể đo được dòng điện, điện áp đầu vào rất lớn tới 5A

và 100V có nghĩa là các đại lượng đầu vào không cần thông qua biến đổi mà

có thể đo tr c tiếp từ cuộn dây thứ cấp của biến dòng điện và biến điện áp.ự

2.2.4 Khối nguồn

Sử dụng các nguồn có điện áp 24-110VDC sau đó qua bộ chuyển đổi chuyển thành điện áp 5V, 10V, 15V dùng cung cấp cho các nguồn nuôi linh kiện và các đèn LED cảnh báo, giám sát tình trạng bản thân của chúng

2.3 Hệ thống thiết bị chủ

Thiết bị chủ của hệ thống SCADA là nòng cốt của hệ thống này, mọi thao tác điều khiển của con người tới các IED, RTU đều phải thông qua các thiết bị này và được các IED, RTU báo cáo lại cho nó Một thiết bị chủ hiện đại làm nhiệm vụ giám sát bao gồm một máy tính số và một bộ phận cho phép liên lạc thông tin giữa thiết bị chủ với các IED và RTU Bộ phận này thường bao gồm modem nhằm chuyển đổi các xung số của máy tính thành dạng có thể phát và thu qua các đường thông tin liên lạc Tín hiệu từ thiết bị chủ tới các IED và RTU thường có dạng tần số âm thanh sử dụng kỹ thuật biến điệu tần để mã hoá thông tin nhằm tăng khả năng chống nhiễu của các thiết bị thông tin Trong trường hợp sử dụng cáp quang người ta sử dung đầu chuyển đổi điện quang dạng đi ốt phát quang (LED) hoặc đầu laze còn ở đầu thu – người sử dụng chuyển đổi quang điện bằng tranzitor quang điện

Các thiết bị chủ của một trung tâm điều độ bao gồm:

Một hệ thống mạng máy tính bao gồm máy chủ, máy d ự phòng và các máy tính thành viên được cài đặt phần mềm quản lý, trao đổi thông tin xử lý ,

dữ liệu Tất cả các thông tin, dữ liệu điều khiển giám sát từ các trạm thông qua các IED, RTU gửi về máy tính chủ sau đó các thông tin dữ liệu được phân tích lưu trữ vào các thiết bị nhớ như các ổ đĩa, băng từ, được hiển thị trên màn hình hoặc trên các bộ hiển thị bảy thanh hoặc các các đồng hồ chỉ thị và lúc này các tín hiệu tương tự được chuyển đổi từ bộ chuyển đổi số - tương tự

Khi thực hiện thao tác điều khiển một trạm nào đó từ xa tại trung tâm điều độ thông qua thiết bị chủ người ta thường sử dụng phương pháp như sau:

- Chọn trước trạm cần điều khiển từ xa

- Trạm này trả lời thừa nhận đã được chọn

- Chọn phần tử cần thao tác

- RTU trả lời đã nhận được lệnh và sẵn sàng

- Thực hiện thao tác

- RTU thực hiện thao tác và sau đó gửi báo cáo tới thiết bị chủ là đã thực hiện

Tiến hành thực hiện như vậy sẽ giảm thiểu được khả năng sai sót trong vận hành hệ thống Ngày nay với các hệ thống SCADA hiện đại thì việc thao tác điều khiển từ xa đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy cao bởi vì khả năng giám sát lẫn nhau của các thao tác tuân thủ theo quy trình vận hành được đưa vào cài đặt trong các phần mềm của thiết bị chủ và các RTU

2.4 Kết nối thông tin

Các IED và RTU trong hệ thông được liên kết với nhau thông qua các chuẩn truyền thông và chuẩn của hệ thống mạng như : RS485, RS232, DNP3, LAN, WAN, Modbus, Ethernet, IEC 60870-5, UCA2/IEC 61850,… hông tin Tđược xử lý tại mức trạm và sau đó được gửi tới các thiết bị chủ tại các trung

tâm điều độ vùng, miền thông qua các hình thức truyền tin trong ngành điện lực như: PLC, Tải ba, sóng ngắn, …

Chi tiết, cụ thể của hệ thống thông tin liên lạc trong hệ thống SCADA được trình bày tại chương 3 của phầnnày

2 5 Giao diện gười N _Máy

2.5 1 Khái niệm

Đây là khái niệm chỉ về mối liên hệ qua lại giữa người vận hành và các thiết bị, máy móc xung quanh trong quá trình điều phối vận hành hệ thống điện Cần phải xử lý mối quan hệ này nhằm tạo ra sự tương thích hoàn toàn giữa con người và thiết bị Điều này đặc biệt quan trọng trong các chế độ sự

cố, khi chỉ trong thời gian rất ngắn người điều hành phải nhận thức được tình huống đã xảy ra bằng cách chắt lọc được thông tin quan trọng nhất trong rất nhiều các thông tin được gửi về bàn điều khiển và đồng thời dễ dàng thao tác

để khắc phục các sự cố đó Trong các hệ thống điện năng với thế hệ thiết bị cũ giao diện Người_Máy chưa được chú ý đầy đủ do những hạn chế về công nghệ và nhận thức, với sự phát triển khoa học và công nghệ đặc biệt là công nghệ kỹ thuật số, mạng thông tin số, … đã xuất hiện nhiều công nghệ lưu trữ,

xử lý, sắp xếp truy xuất và hiển thị thông tin đã góp phần hoàn thiện hơn về giao diện N gười _ M áy Nhiều công ty điện lực trên thế giới đã nâng cấp hệ thống điều khiển phân phối điện năng theo hướng này nhằm giảm thiểu chi phí Trong hệ thống điện của Việt Nam vào trước những năm 90 của thế kỷ 20 các thiết bị điều khiển, bảo vệ, hiển thị của các TBA, NMĐ chủ yếu là các thiết bị kiểu cơ khí, điện từ Khoảng từ năm 1995 trở lại đây các thiết bị này dần được thay thế bằng các thiết bị kỹ thuật s hiện đại và theo đó đã dần ố hoàn thiện hệ thống SCADA cho từng trạm và toàn bộ được giám sát điều

khiển bởi các trung tâm điều độ miền Bắc, Trung, Nam và trung tâm điều độ quốc gia

2.5 2 Thể hiện sơ đồ lưới điện

Có hai phương pháp thể hiện sơ đồ lưới điện xuất phát từ nhu cầu thực tế khác nhau:

- Thể hiện kiểu sơ đồ kết dây một sợi điều khiển xa

- Thể hiện kiểu địa đồ cho các đội sửa chữa

Thể hiện kiểu sơ đồ kết dây là phương pháp thể hiện đơn giản và rõ ràng, cho phép người điều hành phân tích nhanh chóng và chính xác tình trạng lưới điện, thao tác các thiết bị điều khiển từ xa và ghi lại các thao tác của các thiết bị dùng tay Cách thể hiện này cho phép hiển thị các kết nối và tổ hợp lưới phân phối dưới dạng một sơ đồ có kích thước lớn hơn, nó liên quan đến hầu hết các thao tác của người điều hành Sơ đồ tổng thể này còn có thể được bổ sung các thông số chi tiết của các trạm (nguồn hoặc truyền tải) dưới dạng một sơ đồ thứ hai trên cùng sơ đồ trên với thông tin phong phú hơn và được phóng to, thu nhỏ với tỷ lệ do người điều hành chọn: ví dụ để quản lý các thiết bị tự động tại chỗ hoặc thao tác các đầu phân áp của máy biến áp, phân cấp của tụ bù,… Thể hiện kiểu địa đồ cho phép người điều hành hướng dẫn các đội sửa chữa thực hiện các chuyến công tác trên vùng lãnh thổ Khi đó lưới điện sẽ được xây dựng theo các toạ độ địa lý sao cho nó có thể làm việc kết hợp với các bản

đồ Điều này cho phép can thiệp nhanh các sự cố và giảm bớt thời gian cắt điện

2.5.3 Các chức năng của giao diện người máy

Chức năng hàng đầu của giao diện người máy là hiển thị đầy đủ các tình trạng của lưới điện và giúp cho người điều hành hiểu được các thao tác cần phải điều hành

- Thay hình toàn cảnh: Sự thay hình được thực hiện trên toàn bộ màn hình điều khiển một cách tức thời theo cả hai chiều

- Cửa sổ định hướng: Thực chất là cái nhìn tổng quan về lưới điện cho phép định vị các phần của lưới hiển thị trong các cửa sổ trên màn hình Có thể truy nhập đến cửa sổ định hướng tuỳ theo yêu cầu của người điều hành Sự thay đổi hình ảnh trên cửa sổ định hướng dẫn đến sự thay đổi trên các cửa sổ liên quan

- Cửa sổ thu phóng: Được dùng để phóng to thu nhỏ các phần của sơ đồ Nó

có thể được mở bằng sử dụng chuột hoặc menu cuốn Cửa sổ này được phân biệt bằng đường viền màu hình chữ nhật : phần sơ đồ thể hiện bên trong cũng được chỉ ra trên sơ đồ toàn cảnh bằng khung chữ nhật có cùng gam mầu

2.5.3.2 Chức năng phân tầng thông tin (decluttering)

Các sơ đồ lưới điện được chia thành các tầng, trên đó xắp xếp các phần tử tĩnh

và động và chúng có thể được cập nhật liên tục Như vậy ta có thể hiển thị hoặc không hiển thị một tầng hoặc một nhóm tầng tuỳ theo yêu cầu truy nhập đến các thông tin liên quan Ví dụ trong một sơ đồ lưới có thể chỉ cần hiển thị các thiết bị điều khiển từ xa Bằng cách truy nhập tới tầng sâu hơn người điều hành có thể thấy được các trang thiết bị điều khiển bằng tay Trong trường hợp chung, tồn tại bốn cấp phân tầng thông tin:

- Cấp thứ nhất là mạng hệ thống điện hợp nhất

- Cấp thứ hai là lưới điện nhỏ của khu vực

- Cấp thứ ba là cấu hình lưới của trạm phân phối

- Cấp thứ tư là sơ đồ của một đường dây xuất tuyến nào đó

Mức độ chi tiết có thể được kết hợp với mức độ thu phóng sao cho mức độ phong phú của thông tin trở thành hàm số của tỉ lệ thu phóng Các mức độ sâu của thông tin thường được tính toán tự động theo tỉ lệ này

2.5.3.3 Chức năng tô mầu các động thái của lưới

Sự kết nối của lưới được mô tả chính xác bằng các mầu sắc tương ứng với các động thái có thể cho phép tổng hợp được trạng thái thực tế của lưới điện Các hình ảnh trên màn hình khi đó có thể cho phép hiển thị:

- Các phần của lưới không được cung cấp nguồn

- Các nút giới hạn bởi hai xuất tuyến

- Vùng của lưới cung cấp bởi một máy biến áp hay một trạm đầu nguồn

- Sự tồn tại của một chuỗi xích trên lưới nếu nó được phân cấp theo sơ đồ hình cây

- Trạng thái của các máy cắt hoặc dao cách ly

2.5 4.3 Chức năng cảnh báo khi có sự kiện

Khi có biến động nào đó trong lưới cần gây chú ý, cảnh báo cho người vận hành người ta thường sử dụng cảnh báo bằng ánh sáng và âm thanh Cảnh báo bằng ánh sáng có thể là sự đổi mầu của những phần tử trong lưới, sự chớp nháy trong khoảng thời gian nào đó của nó kèm theo thông báo sự kiện xảy ra Cảnh báo bằng âm thanh thường dùng các âm thanh ngắt quãng có tần số cao trong dải tần nghe thấy dễ gây chú ý hơn cho người vận hành

2.5.4 Các sơ đồ của lưới

- Các nguyên tắc của sơ đồ: ác sơ đồ của lưới có thể cùng được hiển thị trên cmột vài cửa sổ của màn hình điều hành Các quá trình xảy ra trên sơ đồ sẽ được thể hiện đồng thời

Các phần tử trên sơ đồ có thể là đối tượng tĩnh hoặc động như máy cắt, máy biến áp, máy phát, tụ bù, … Sự thể hiện bằng đồ thị của một đối tượng động ví

dụ như máy cắt sẽ là kết quả tính toán từ các dữ liệu mô phỏng đối tượng đó

- Các đối tượng của sơ đồ: một điểm dễ nhận thấy của các lưới phân phối là sự biến thái rất mạnh của nó Do đó, việc thể hiện sơ đồ cuối cùng phải do người

sử dụng thực hiện Để người sử dụng có thể dễ dàng tiếp cận với việc quản lý

hệ thống kỹ thuật cần thoả mãn các điều kiện sau:

+ Xác định cấu hình lưới mỗi khi có đủ thông số để tạo ra các sơ đồ kiểu đồ thị

+ Xác định sơ bộ các đối tượng của lưới để đơn giản hoá việc định dạng lưới Bởi vì lưới điện thường gồm có các phần tử có bản chất giống nhau, có giá trị và cách thể hiện các đặc tính như nhau (ví dụ: các xuất tuyến trung áp, các trạm trung/hạ áp…)

- Các dữ liệu về sơ đồ ghép nối: miêu tả các phương thức kết nối về điện giữa các phần tử trong hệ thống số lượng các điểm kết nối ác định một đường , Xdây, một thanh cái, một đầu dây hở, hoặc một điểm nối hình tia,…, cung cấp thông tin về một trạm với sơ đồ kết dây phức tạp có sử dụng hệ thống thanh cái vòng

- Các thông số điện: ác thông số về điện là các dữ liệu không thể thiếu trong ccác tính toán về điện ví dụ như: tổng trở, điện kháng các phần tử, đặc tuyến của tải tại đầu cung cấp,…

- Các thông tin về hệ thống: húng có thể là do các IED, RTU truyền tới hoặc c

là các kết quả tính toán hoặc trạng thái các phần tử thao tác bằng tay,…

2.5.5 Tạo và thay đổi các sơ đồ

Chỉnh lý các đối tượng (máy cắt, máy biến áp): chỉnh lý các biểu tượng

đồ hoạ được thực hiện bằng phần mềm chỉnh lý nhằm mục đích mô phỏng các chức năng của phần tử mới khi lưu trữ trong thư viện Tổ hợp các thông tin khác nhau như phương thức kết nối, các thông số điện cũng được lưu trữ trong thư viện để đơn giản hoá việc chỉnh lý lưới

Chỉnh lý lưới sử dụng các phương tiện đồ hoạ để thay đổi cấu hình của lưới phù hợp với các thao tác điều hành Ở đây ta sử dụng các biểu tượng ứng với các đối tượng đã được thiết kế từ trước để rút ngắn thời gian thay đổi cấu hình lưới

Khi thay đổi một bộ phận lưới, các cơ cấu tính toán bên trong sẽ xác định lại tất cả các quá trình trong đối tượng và các thành phần của nó Toàn bộ thông tin bên trong vẫn bị che khuất đối với người vận hành nếu như họ không yêu cầu thông tin

Khi thay đổi biểu tượng chuẩn của một loại đối tượng, tất cả các quá trình tương ứng của đối tượng này cũng sẽ thay đổi

CHƯƠNG 3 THÔNG TIN TRONG HỆ THỐNG SCADA 3.1 Giới thiệu chung

Sự phổ biến các giải pháp tự động hoá sử dụng hệ thống thông tin số là kết quả tổng hợp của tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin, điện tử

và tự động hoá Mạng thông tin là một khái niệm chung chỉ các hệ thống truyền tín hiệu số được sử dụng để kết nối các thiết bị số với nhau Các hệ thống thông tin công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành lớn

Mạng thông tin được biểu hiện là sự hoà nhập, giao tiếp trao đổi dữ liệu giữa hai đối tượng với nhau, hay của một đối tượng và một hệ thống lớn Với những thành tựu đạt được trong công nghệ thông tin, sự phát triển nhanh chóng của Internet… khái niệm đối tượng và hệ thống ở đây đã được mở rộng

ra, không có giới hạn từ một phần tử, thiết bị riêng lẻ với một hệ thống lớn như một trạm điện, nhà máy điện lớn, hệ thống quốc gia,… và có thể thực hiện được trong một môi trường thông tin riêng (mạng cục bộ, ngôn ngữ riêng) đang ngày càng phổ biến hoặc trong môi trường thông tin chung, trong phạm vi một trạm biến áp, nhà máy công nghiệp, thậm chí có tính chất toàn cầu bao gồm cả khái niệm không gian thực và thời gian thực

3.2 Mạng thông tin điện lực

3.2 .1 Đặc điểm của mạng thông tin điện lực

Mạng thông tin trong hệ thống điện được khai thác thực hiện chức năng bảo vệ, điều khiển, giám sát sử dụng kênh thông tin: bảo vệ cao tần, bảo vệ

cắt liên động, bảo vệ so lệch dọc đường dây và giám sát các trạng thái của thiết bị, giám sát các thông số vận hành của hệ thống,…

Những tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin cuối thế kỷ 20, cộng với những đòi hỏi ứng dụng ngày càng cao của người sử dụng làm cho mạng thông tin điện lực ngày càng mở rộng và đa dạng đó là đường điện thoại viễn : thông, cáp quang, kênh cao tần PLC, mạng sóng vô tuyến FM

Những thành tựu đạt được (thông tin trong trạm, từ cấp trạm đến các cấp điều độ như điều độ miền, điều độ quốc gia, trên cơ sở khai thác các ứng dụng SCADA, EMS, DSM, hoặc các ứng dụng văn phòng như truy nhập lấy

số liệu từ Internet, hệ thống trực tuyến với mạng Internet,… phụ thuộc khả năng khai thác của người dùng…) đã mở rộng phạm vi về không gian, và phạm vi quản lý khi có ngày càng nhiều đối tượng tham gia vào mạng lưới thông tin Vì vậy một trong các yêu cầu chính đặt ra cho mạng thông tin là phải có một chuẩn giao tiếp chung cho tất cả các đối tượng tham gia thông tin

3.2.2 Các hình thức truyền thông tin trong ngành điện lực

Thông tin trong ngành điện lực được truyền tải thông qua các hình thức sau:

- Các kênh cao tần theo tuyến đường dây tải điện (PLC – Power Line Carrier)

sử dụng các đường dây điện lực, dây chống sét hoặc các đường cáp đặt cách

ly trong chúng Việc sử dụng đường dây điện lực để truyền thông tin cao tần được thực hiện theo các sơ đồ:

+ Dây phát – Dây nhận

+ Dây pha – Dây đất

+ Dây pha Dây pha–

+ Dây pha của lộ này Dây pha của lộ khác–