Dưới đây Trang 13 Bảng 1.1: Bảng khối lượng lưới đ ện phân phối của Việt Nam iBảng 1.2 : Hệ thống lưới đ ệi n phân ph i theo ph m vi qu n lý c a các ốạảủcông ty đ ệi n lực 1.2 Vấn đề t
Tổng quan về ệ h thố ng i n Việt Nam 8 đ ệ
Hệ thống lưới đ ệ i n phân phối tại Việt Nam
B ả ng 1.1: B ả ng kh ố i l ượ ng l ướ i đ ệ n phân ph ố i c ủ a Vi ệ t Nam i
B ả ng 1.2 : H ệ th ố ng l ướ i đ ệ i n phân ph i theo ph m vi qu n lý c a các ố ạ ả ủ công ty đ ệ i n l ự c
Vấ n đề t động hoá trạm biến áp 10 ự
Về phương diện kinh tế
Việt Nam đang hình thành và phát triển thị trường đ ệi n lực, sự cạnh tranh ngày càng mạnh trong thị trường đòi hỏi phải có những thông tin khi cần thiết phải quyết định nhanh Trong tương lai, các công ty dịch vụ năng lượng sẽ thay th các công ty i n l c, các nhà bán l i n n ng ang xu t ế đ ệ ự ẻ đ ệ ă đ ấ hiện trên thị trường đ ệi n lực Đồng thời, sự tư nhân hoá phi i u ti t c a các đ ề ế ủ mạng lưới đ ện quốc gia i đã hình thành các công ty phi quốc gia trong thị trường làm xuất hiện ngày càng nhiều các nhà sản xuất và buôn bán đ ệi n
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng năng Trong thị trường mở này hộ tiêu thụ trở thành một khách hàng - người có thể chọn hợp đồng cung cấp cho mình Đ ềi u này làm tăng sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp, và dẫn đến một thị trường với giá đ ệi n biế đổi Các n nhà cung cấp đưa ra thông tin hàng ngày về khả năng truy n t i công su t và ề ả ấ các nhà bán buôn nhận thông tin tiêu thụ Các yêu cầu này được trao đổi nhanh thông tin giá cả và nguồn cấp chính xác Hơn thế nữa, các khách hàng cũng cần phải biết chi phí vận hành hàng ngày của họ nhằm lập kế hoạch sản xuất phù hợ để tốp i thi u hoá chi phí và t ng l i nhu n c a h Các công ty ể ă ợ ậ ủ ọ truyền tải đ ệi n và phân phối đ ệi n phải tách biệt công việc đ ềi u tiết (truyền tải và phân phối) và phi đ ềi u tiết (thị trường đ ệi n năng) để tham gia vào một th ị trường mở Trong kinh doanh thị trường đ ệi n có các ch c năng mới yêu cầu ứ để “chạy” các công vi c này Trong khi kinh doanh có i u ti t không có ệ ở đ ề ế yêu cầu thay đổi cơ bản, mà ch có s cầỉ ự n thi t cung c p thông tin c n thi t ế ấ ầ ế nhằm hỗ trợ các quyết định thị trường đ ệi n năng Để có thể hỗ ợ tr các quá trình ra quy t định trong th trường đ ệế ị i n, tr m ạ biến áp phải được nâng cấp để có thể cung cấp thông tin cần thiết theo thời gian thực Trong tự động hoá trạm biến áp, phương diện kinh tế được xem xét ở các khía c nh: ạ
1.2.1.1 Giảm chi phí lắp đặt trạm biến áp
* Giảm cáp và không gian lắp đặt cho đ ềi u khiểu và bảo vệ trong công nghệ đ ề i u khiển truyền thống
Với trạm biến áp kiểu truyền thống, việc kéo dài cáp là yêu cầu không thể tránh khỏi giữa các ngăn trong một trạm, việc đi cáp này chịu ảnh hưởng của môi trường cũng như sự ăn mòn, cảm ứng, tổn hao tín hiệu, hư hỏng cáp
T ự động hoá trạm biến áp sử dụng quá trình x lý tín hi u s không òi ử ệ ố đ hỏi việc đi cáp kéo dài Chỉ cầ đn i cáp cho thông tin liên l c gi a thi t b ạ ữ ế ị
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng chính và tủ đ ề i u khiển ng n tă ại chỗ ủ c a nó, hoặc là trực tiếp hoặc qua một bus xử lý
Hơn nữa, không gian yêu cầu xây dựng của các trạm tự động hoá mới cũng sẽ được giảm, góp phần vào việc giảm chi phí chung cho việc lắp đặt trạm
* Giảm thiết bị chuyên dụng cho mỗi chức năng
Trong tự động hoá trạm biến áp hiện đại, vì các chức n ng được t hợp ă ổ và cấu trúc gọn nên kèm theo đó sẽ giảm được chi phí khi nâng c p, lắp đặt, ấ và bảo dưỡng thiết bị ự t động trong trạm biến áp
1.2.1.2 Giảm tổng chi phí vận hành
Hiện nay, theo thống kê hàng năm, chi phí cho vận hành hệ thống i n đ ệ của Việt Nam là rất lớn, do đó có ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ hoạt động kinh tế của công ty đ ệi n lực Tự động hoá trạm biến áp với những thông tin chính xác là yếu tố cần thi t để gi m chi phí v n hành, t ó gi m ế ả ậ ừ đ ả được các chi phí như:
Giảm nhân viên vận hành trạm, đội ngũ công tác tại hiện trường do việc thực hiện khả năng i u khi n t xa các tr m bi n áp, k t h p và ch dẫđ ề ể ừ ạ ế ế ợ ỉ n v i ớ các thông tin về tình trạng hiện tại nhận được từ xa từ các tr m bi n áp và lưới ạ ế đ ệi n, t ó: ừ đ
- Định vị và loại trừ sự cố, do đó giảm thời gian gián đ ạo n cung cấp đ ệi n
Thời gian gián đ ạo n cung cấp đ ệi n ngắn hơn liên quan trực tiế đến chi phí p
- Trình tự thao tác và các hệ thống chuyên gia, các hệ thống này thực hiện các ch c năng phức tạp nhanh hơứ n và chính xác h n so v i người v n ơ ớ ậ hành
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
- Các chức năng i u khiển lưới đ ề đ ệi n tốt hơn và phối hợp được nhiều hơn như đ ều khiển i đ ện áp VAR, thay đổi cấu hình lưới, phục hồi cung cấp i đ ệi n sau các s c ự ố
1.2.1.3 Giảm chi phí trong bảo dưỡng
- Giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành của thiết bị đ ề i u khiển và bảo vệ:
Công nghệ phần mềm m i, ng d ng thông tin liên l c k thu t s , các r le ớ ứ ụ ạ ỹ ậ ố ơ số, và thiết bị đ ều khiển số đã làm giảm đáng kể nhân công tiêu tốn trong vận i hành, thí nghiệm định k , và bảo dưỡng các rơ le thông thường và các thiết bị ỳ đ ềi u khi n ể
- Giảm trục trặc trong các trạm biến áp: Trạm biến áp là bộ phậ ất quan n r trọng trong mạng đ ệi n, mỗi khi trục trặc trong trạm biến áp thì gây ra rất nhiều khó khăn và phức tạp, ảnh hưởng trực tiế đến lưới p đ ệi n phía sau
Trong các trạm biến áp được tự động hoá, trục trặc có thể được tối thiểu hoá do việ đc i dây ít phức tạp hơn và bị giới hạ ởn khoảng cách nhất định Hầu hết khắc phục trục trặc sẽ được thực hi n b ng ph n m m trong ó s c người và ệ ằ ầ ề đ ứ thiết bị thí nghiệm được hạn chế
- Giảm chi phí sửa chữa thiết bị nhất thứ: Trong hệ thống tự động hoá, nhờ việc ghi nhận chính xác và theo thời gian các dữ liệu về hoạt động của thiết bị nên đã giảm đáng kể được thiết bị dự phòng và nhân công bảo dưỡng
Ví dụ các rơ le b o v xu t tuy n lưới i n phân ph i m i có các tính n ng ả ệ ấ ế đ ệ ố ớ ă cung cấp thông tin về bao nhiêu lần máy cắt xu t tuy n tác ấ ế động trong các đ ềi u ki n s c h n là vi c đế đơệ ự ố ơ ệ m n gi n là ả đếm tổng số ầ l n máy cắt tác động
Dữ liệu này không thể nhận được từ trạm biến áp loại cổ đ ển i
Về phương di n k ệ ỹ thuật
CHƯƠNG 2 ĐẶC Đ ỂI M, C U TRÚC, CH C NĂNG VÀ Ấ Ứ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Đặc đ ể i m của hệ thống tự động hoá trạm biến áp
Các đặ c đ ể i m c a h th ng t ng hoá trạ ủ ệ ố ự độ m bi n áp 17 ế
Việc sử dụng h th ng thông tin liên l c để th c hi n vi c t ệ ố ạ ự ệ ệ ựđộng hoá trạm biến áp, tính tự động hoá được thể hiệ ởn các khả năng:
−Toàn bộ ệ h thống bảo vệ ủ c a trạm biến áp
−Đ ềi u khi n thi t b theo các v trí t i ch và t xa ể ế ị ị ạ ỗ ừ
−T ự động dự phòng hệ thống đ ều khiển và hệ thống thông tin i
−Đ ềi u khi n giàn t bù: D c ho c ngang ể ụ ọ ặ
−Ghi các sự kiện theo thời gian thực
−Thực hiện các cảnh báo
−Hiển thị hoạt động trên các rơ le số
−Các thông số đ o lường và đ ệi n năng
−Có thể đưa bảo vệ vào hoặc tách ra một cách mềm và linh hoạt
−Giám sát liên động, đ ềi u khiển quá trình, có thể thực hiện được các liên động mềm theo các phép toán logic nhằm mụ đc ích giảm thiểu các liên động cứng bằng các cáp
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−T ự động thu thập và phân tích các sự kiện và đưa ra các cảnh báo về thiết bị: Thời gian định kỳ, số lần đóng cắt bình thường hoặc sự cố …
−Giám sát chất lượng i n n ng đ ệ ă
−SCADA trạm từ xa – Các trung tâm đ ềi u độ
−Thời gian của IEDs được đồng bộ theo 1 hệ th i gian chu n IED – ờ ẩ
Intelligent Electronic Device: Là các thiết bị đ ệ i n tử thông minh, các rơle s ố
−Hiển thị sơ đồ MIMIC đ ềi u khiển
−Hiển thị được các đ ềi u kiện làm việc của thiết bị
−Các chỉ thị và hư ỏ h ng và khả ă n ng giải trừ
−Lưu trữ dữ liệu trong trạm
−Phân tích và chẩ đn oán
−Chia sẻ ữ d liệu và thực hiệ đ ền i u khiển giám sát trên WEB.
Bảo vệ trạm biến áp
Trong trạm biến áp, các chức năng bảo vệ trạm biến áp thông thường gồm: bảo vệ đường dây, máy biến áp, máy phát, thanh cái… được thực hiện trong các thiết bị ả b o vệ
Ví dụ cho các bảo vệ ứ m c ngăn là:
−Bảo vệ quá dòng đ ện (O/C) i
−Bảo vệ quá tải nhiệt
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt
Đ ề i u khiển
* Các ch ứ c n ă ng i u khi ể n c ơ b ả đ ề n, i n hình trong tr m bi n áp đ ể ạ ế thông th ườ ng g ồ m:
−Đ ềi u khi n dao cách ly (IS) ể
−Đ ềi u khi n dao ti p địa (ES) ể ế
−Kiểm tra đồng bộ (SC) trước khi đóng
−Kết nối với trung tâm đ ều đội
* Các ch ứ c n ă ng i u khi ể n nâng cao đ ể đ ề i n hình trong tr ạ m bi ế n áp th ườ ng g ồ m:
−T ự động cô lập bộ phận bị sự cố
−T ự động thay đổi các thanh cái
−T ự động đóng lại thông minh (AR)
−Chuyển đổi phụ ả t i gi a các đường dây ữ
−Sa th i phả ụ ả t i thông minh
−Phục hồi nguồn đ ệi n thông minh
−Tối ưu hoá trao đổi công suất giữa các công ty đ ện lực i
* Các ch ứ c n ă ng i u khi ể n m ứ c tr ạ m: đ ề
Các chức năng i u khi n mđ ề ể ức trạ đ ểm i n hình là:
−Khoá liên động trong phạm vi trạm
−Đồng bộ ờ th i gian trong phạm vi trạm
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Lưu trữ dữ liệu trong trạm
−Thu thập các file ghi nhiễu loạn (sự ố c )
−Phân tích và chẩ đn oán
Đo đếm
Đo đếm là b ph n quan tr ng để v n hành h th ng i n, các thi t b o ộ ậ ọ ậ ệ ố đ ệ ế ị đ đếm được nối đến cuộn dây các máy biến dòng đ ệ đi n o lường và các cuộn dây máy biế đ ện i n áp đo lường Dữ liệ đu o đếm có th được ti n x lý tr m và ể ề ử ở ạ sau đó được truyề đến phòng đo đếm đ ện i n năng.
Giám sát
* Các chức năng giám sát cơ ả b n thông thường gồm:
−Chỉ thị trạng thái đóng cắt
* Các chức năng giám sát nâng cao thông thường gồm:
−Các đường đồ thị xu hướng
Phân tích và chẩ đ n oán các sự ệ ki n
Hệ thống tự động hoá trạm biến áp có khả năng phân tích ho c ch n ặ ẩ đoán các thi t b tr m là r t t t, ví nh : ế ị ạ ấ ố ư
−Ngăn chặn các cảnh báo không đúng
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−T ự động tạo báo cáo sự cố
−Phân tích trình tự ự s kiện
−Thống kê cảnh báo (chẳng hạn của một xuất tuyến)
−T ự động đánh giá nhiễu loạn
Thuật toán thông minh cho vận hành và khôi phục trạm
Trong các thiết bị trạm có tất cả các thời gian của trạm, những dữ ệu li này luôn có sẵn và nhanh chóng được sử dụng cho v n hành và khôi phục (tự ậ động) thông minh của tr m ạ
* Những tiến b i n hình đạt được v i các hệ thống tự động hoá là: ộ đ ể ớ
− Giải trừ chỉ thị trạng thái trạm (trạm ang bình thường, bắđ t đầu h ng ỏ hóc, xuất hiện sự ố c v.v ) chỉ thị rõ ràng trạng thái trạm (trạm đang tốt, chớm hỏng hóc, sự cố xuất hiện, v.v )
− Hệ thống có thể được làm vi c gần với các giới hạn ệ
− Phát hiện các sự kiện, các cảnh báo, các sự ố c
− Phát hiện các dấu hi u sệ ự ố c
− Đo lường ngăn chặn sớm
− Dự đ oán bảo dưỡng khi có yêu cầu
− Đặc tính làm việc dựa trên bảo dưỡng
− Giảm thời gian dừng cho sửa ch a ữ
− Giảm chi phí sửa chữa
* Ví dụ ề v các ch c n ng tr giúp cho v n hành thông minh ứ ă ợ ậ
− Tích hợp các ch n oán trạm biến áp ẩ đ
− Tích hợp các theo dõi đ ềi u kiện
− Kiểm tra tính hợp lý
− Giám sát giới hạn (giá trị)
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
− Phân loại cảnh báo (loại 1, lo i 2, loạ ại 3)
− Tự động thông báo các vấn đề
− Dự đ oán bảo dưỡng (tức thời, tuần tiếp theo)
− Tự động sa thải phụ tải
* Ví dụ các ch c n ng h tr cho khôi ph c thông minh ứ ă ỗ ợ ụ
−Giải trừ chỉ thị thiết bị, bộ phận hỏng hóc
−Đánh giá tin c y c a d li u quá khứ ề ự ốậ ủ ữ ệ v s c
−T ự động chuyển xuất tuyến từ thanh cái bị sự cố sang thanh cái v n ậ hành tốt
−Các chương trình tự động khôi phục nguồn
2.1.8 Tạo tài li u tự động ệ
Tài liệu tự động là rất quan trọng và cần thiết khi thay đổi, nâng cấp và sửa đổi trạm, và các thao tác dẫn đến từ tất cả các hoạt động
2.1.8.1 Các thay đổi, nâng cấp, và s a đổi trạm ử
Trong trạm biến áp và hệ ố th ng i n các h th ng t động c ng c n thay đ ệ ệ ố ự ũ ầ đổi, sửa i, nâng cấp hoặđổ c m rộở ng Các thao tác nh th được th c hi n ư ế ự ệ ở mức trạm trong các hệ thống hiện đại, dữ liệu được tải xuống từ đây đến IED
Tất cả các thay đổi thực hi n ở mứệ c tr m có th do ó được tài li u hoá t ạ ể đ ệ ự động
Các hệ thống tự động hiện đại ghi lạ ất cả các công việc vận hành, đóng i t cắt, và các thay đổi thực hiện trong một trạm biến áp
* Ví dụ về các thao tác được theo dõi, i u khi n, giám sát ho c l u tr đ ề ể ặ ư ữ t ự động là:
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Các sự kiện, các cảnh báo, các giá trị giới hạn
−Các kiểm tra tính đúng đắn
−Tất cả các thiết bị đóng cắt (các máy cắt, dao cách ly, đ ều khiển nấc i biến áp, khoá liên động, khoá)
−Các giá trị vận hành ( sau m t kho ng th i gian m c ộ ả ờ ặ định, s tự ẽ động ghi lại)
−Các bản ghi nhiễu loạn/s c ự ố
−Các sự kiện được lựa chọn
−Các giá trị về đặc tính ho t động (ch ng h n các th i gian c a máy c t, ạ ẳ ạ ờ ủ ắ các thời gian chạy của thiết bị cách ly)
2.1.9 Vận hành an toàn và bảo đảm
Một trong những đại lượng nổi bật nhất của các hệ thống tự động hoá hi n ệ đại là tính phân bố thông minh của nó.Tất cả các thao tác, khoá liên động, kiểm tra tính đúng đắn, v.v được thực hiện càng gần với quá trình càng tốt Thiết b trị ạm ghi lạ ấ ải t t c các công việ đc ó Một hỏng hóc trong thiết bị trạm hoặc trong đường kết nối thông tin liên lạc không dẫn đến bất cứ hoạt động hư hỏng nào
Tất cả các dữ liệu trong một hệ thống tự động hoá được lưu giữ và nhìn chung được thực hiện sẵn sàng cho các xử lý tiếp theo bởi bất cứ thiết bị nào
Ví dụ như: Các dòng đ ệi n và các đ ệi n áp được số hoá trong b chuyộ ển đổi
A/D Các giá trị ố s hoá được sử ụ d ng cho:
Vậ n hành an toàn và b o đảm 23 ả
Một trong những đại lượng nổi bật nhất của các hệ thống tự động hoá hi n ệ đại là tính phân bố thông minh của nó.Tất cả các thao tác, khoá liên động, kiểm tra tính đúng đắn, v.v được thực hiện càng gần với quá trình càng tốt Thiết b trị ạm ghi lạ ấ ải t t c các công việ đc ó Một hỏng hóc trong thiết bị trạm hoặc trong đường kết nối thông tin liên lạc không dẫn đến bất cứ hoạt động hư hỏng nào
Tất cả các dữ liệu trong một hệ thống tự động hoá được lưu giữ và nhìn chung được thực hiện sẵn sàng cho các xử lý tiếp theo bởi bất cứ thiết bị nào
Ví dụ như: Các dòng đ ệi n và các đ ệi n áp được số hoá trong b chuyộ ển đổi
A/D Các giá trị ố s hoá được sử ụ d ng cho:
Đ ử ụ a s d ng d li u 23 ữ ệ
−Hiển thị giá trị vận hành
−Giám sát giá trị ngưỡng
Các dữ liệ đu a dụng có thể đơn gi n hoá cho việ đả c i dây trong trạm một cách đáng kể, làm cho hệ thống gọn và tin cậy hơn.
Cấu trúc của hệ thống tự động hoá trạm biến áp
Mức trạm
Là trung tâm cho việc v n hành tr m bi n áp, ây ậ ạ ế ở đ được trang b giao ị diện người - máy Giao diện người - máy được đặt trong phòng đ ềi u khiển trạm, tất cả các thiết bị như máy tính chủ, máy in, UPS, đồng hồ thu tín hiệu đồng bộ vệ tinh, thi t b t p trung d li u, mordem, gateway đ ề đ ợế ị ậ ữ ệ i u u c lắp đặt tại phòng đ ều khiển thiết bị ở mức trạm i
Các chức năng chính của thiết bị ứ m c trạm gồm:
2.2.1.1 Giao diện người – máy Để phục v các ch c n ng v n hành và giám sát tr m Trong các h ụ ứ ă ậ ạ ệ thống tự động hoá trạm biến áp hiện đạ được trang bị mội t ho c nhi u màn ặ ề hình hiển thị và các máy in, máy fax
2.2.1.2 Đ ềi u khiển tại chỗ ự t động hoá mức trạm
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Phụ thuộc vào kích cỡ và tính phức t p, ạ độ tin c y theo yêu c u, các ậ ầ chức năng tự động hoá trạm đượ đưa vào trong máy tính giao diện người – c máy hoặc một máy tính đa m c ích khác ụ đ
2.2.1.3 Lưu trữ và tạo cơ ở ư s d liệu trạm
Các dữ liệu và cơ sở dữ ệ li u c a tr m ủ ạ được l u tr trên các cứng có ư ữ ổ dung lượng lớn, các băng từ hoặc các ổ CD, ngoài ra dữ liệu cho việc khai báo cấu hình hệ thống, bảo d ng cưỡ ũng được khai báo ở mức này
2.2.1.4 Truy cập dữ liệu xử lý
Tất cả các chức năng mức trạm cần thiết phải truy cập đến dữ liệu xử lý
Chức năng này phải được phép thông qua các chức năng thông tin chuyên dụng phụ thuộc vào loại dữ liệu được truy cập, cũng như giao thức thông tin được sử ụ d ng
Vấn đề đồng bộ thời gian là không thể thiếu trong các h th ng t ệ ố ự động hoá trạm, trong hệ thống tự động hoá, nhiều chức năng cần các dữ ệu được li đánh d u th i gian, do ó đồng b th i gian là r t quan tr ng Đồng b th i ấ ờ đ ộ ờ ấ ọ ộ ờ gian gồm đồng b t i chỗ và đồng bộ trên phạộ ạ m vi r ng: ộ
* Đồng bộ tại chỗ: Hiện nay có hai phương pháp đồng bộ là đồng bộ thời gian thông qua xung thời gian rời rạc và đồng bộ thời gian thông qua bus thông tin
−Đồng bộ ờ th i gian thông qua các bus thông tin: M t đồng h chủ được ộ ồ đặt ở mỗi bus thông tin để duy trì thời gian thông tin chính xác Các đồng hồ cuả các IED được nối với đồng hồ chủ thông qua bus thông tin Phương pháp này hoặc thực hiện bằng cách phát các bức đ ệi n th i gian t đồng hồ chủ hoặc ờ ừ bởi các đồng hồ slave
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Đồng bộ ờ th i gian thông qua xung th i gian r i r c: Phương pháp này ờ ờ ạ cần cáp quang hoặc một cấp kết nối riêng cho việc phân ph i xung đồng b ố ộ một lần một giây hoặc một phút đến tất c các IED - Phương pháp này ả thường được sử dụng trong hệ thống SCADA hiện tại
* Đồng bộ thời gian toàn cầu: Để đồng bộ thời gian giữa tất cả các trạm t ự động hoá, chúng ta có thể sử dụng phương pháp nh n đồng b từ hệ ốậ ộ th ng vệ tinh GPS Các máy thu đồng bộ thời gian tương ng ứ được đặt ở tấ ảt c các trạm, đ ểi n hình là ở mức trạm Giải pháp này hiện nay được sử ụng phổ biến d ở hầu h t các nước trên th gi i, tuy nhiên gi i pháp này hoàn toàn phụế ế ớ ả thu c ộ vào hệ thống GPS của Mỹ
2.2.1.6 Điều khiển và giám sát xa
* Cổng nối thông tin: Nhằm phục vụ việc truy cập dữ liệu và đ ềi u khiển từ hệ th ng trung tâm, c ng k t n i thông tin c n m t ghép n i v t lý ố ổ ế ố ầ ộ ố ậ đến mạng thông tin diện rộng được sử dụng b i các trung tâm i u ở đ ề độ mi n và ề trung tâm đ ềi u độ qu c gia Cổng kết nối thông tin còn nhiệm vụố biến đổi giao thức thông tin thành giao thức phù hợp với giao th c sử dụứ ng c a các ủ trung tâm đ ềi u khiển
* Chức năng i u khiển từđ ề xa: Các chức năng i u khi n tđ ề ể ừ xa phục vụ cho mụ đc ích vận hành mạng, thời gian đáp ứng yêu cầu phải tính bằng giây, với sự phát triển của khoa học và công nghệ thông tin ngày nay, thông tin băng thông rộng đã và đang phổ biến để phục vụ cho nhiều ứng dụng, trong đó vi c i u khi n h th ng i n c ng được ng d ng m nh m Nh ó, các ệ đ ề ể ệ ố đ ệ ũ ứ ụ ạ ẽ ờ đ chuẩn giao thức mới ứng dụng các mạng WAN được áp dụng, nâng cao độ tin cậy trong việc đ ều khiển hệ thống đ ện, các chuẩn giao thức như: IEC 60870 i i
* Các chức năng giám sát: Nhằm cung cấp mộ ựt s tổng quan v tình ề trạng các thiết bị tại tr m, thi t b hệạ ế ị th ng i u khi n, t t c các s ki n, ố đ ề ể ấ ả ự ệ
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng nhiễu loạn xảy ra trên hệ thống, cũng như giám sát cho các thao tác vận hành
Các chức năng giám sát thuần tuý thông thường được sử dụng cho vi c giám ệ sát tình trạng hoặc phân tích nhiễu loạn chi tiết sau sự cố Đ ề i u này có ngh a ĩ là vấn đề th i gian không là tiêu chuẩn cho việc truyền dờ ẫn dữ liệ ừ xa, do u t đó giao th c cho giám sát và giao th c cho i u khiển là hoàn toàn khác nhau ứ ứ đ ề
Ngày nay nhờ sự phát tri n c a công ngh thông tin nên các giao th c cho ể ủ ệ ứ đ ềi u khi n và giám sát là cùng dùng m t giao th c ch ng h n nh giao th c ể ộ ứ ẳ ạ ư ứ
Mức ngăn
Về vật lý m c ng n là g n thi t b óng c t – thi t b nh t th ứ ă ầ ế ị đ ắ ế ị ấ ứ
Trong trường hợp thiết bị trung áp là các tủ trung áp Các IED đ ềi u khi n ể và bảo vệ hiện đại có thể được tích h p vào các t này Giao diện người ợ ủ máy có thể tích hợp trong các IED để vận hành an toàn thi t b mứế ị c ng n ă
Trong trường hợp cao áp, thì phân thành 02 loại trạm GIS và AIS Đối với trạm GIS thì các tủ mức ng n có thể ă được đặt trong phòng gần phòng thiết
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng bị nhất thứ để giảm số lượng cáp đấu nối Trong trường hợp trạm AIS thì các tủ thiết bị mức ng n có th đặt ngoài trời hoặc đặt trong nhà tùy thuộc vào ă ể quy mô trạm và đ ềi u kiện thực tế
Chức năng đ ềi u khiển mức ng n cho phép v n hành ng n t i ch T t ă ậ ă ạ ỗ ấ cả các cảnh báo, đo lường, thông tin trạng thái liên quan đến mức ng n ă được hiển th tạ đị i ây Các l nh i u khi n có th được th c hi n t i ây trên ệ đ ề ể ể ự ệ ạ đ panel đ ềi u khiển mức ngăn được đặt trong cùng tủ Giao diện người máy có thể được tích hợp trong các bộ đ ề i u khiển ngăn (BCU), sử dụng các màn hình cả ứm ng hoặc màn hình có các phím đ ềi u khiển
2.2.2.2 Bảo vệ m c ng n ứ ă Đường dây, máy phát, máy biến áp được phân bố ở các ngă đn óng cắt, vì vậy chúng có thể được cách ly t các thanh cái trạm bằng cách cắt các máy ừ cắt tương ứng
Thông tin trạng thái và các cảnh báo cần thiết được mô tả như ở các phần trên cho mục đích vận hành và bảo dưỡng Với tính năng chính xác hơn và phân tích hỏng hóc, các bộ ghi sự kiện và nhi u lo n độ phân gi i cao có ễ ạ ả thể được lắp đặt ở ứ m c ng n, thường chỉ ấă l y dữ liệu từ vài ngăn
Giao diện người máy mức ngăn cho phép đ ềi u khiển ngăn, và thực hiện tất cả các hoạt động đ ều khiển, mà nó cần thiết i để cách ly ngăn lộ cần kiểm tra, bảo dưỡng khỏi thiết bị trạm Các bộ chỉ thị cảnh báo ch ra ỉ những nguyên nhân gây ra hỏng hóc, trạng thái của những thiết bị bảo v , ệ đ ềi u khi n Nó hi n th vịể ể ị trí hi n t i c a thi t b óng c t và các s li u o ệ ạ ủ ế ị đ ắ ố ệ đ lường của ngăn tương ứng Panel đ ềi u khi n có th ho c là các màn hình ể ể ặ
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
LCD được tích hợp vào thiết bị đ ề i u khiển hoặc có thể bao gồm vài LED như trong trường hợp thiết bị ả b o vệ Đối với các tr m cao áp và siêu áp, màn hình giao diện người máy có ạ thể được đặt trong một panel đ ềi u khi n riêng hoàn ch nh v i s ể ỉ ớ ơ đồ mimic và các khóa đ ềi u khi n v n hành ể ậ được khóa liên động, hoặc bằng các phím ấn, k t h p v i các LED c nh báo, đồng hồ đế ợ ớ ả o lường, các thanh LED số chỉ ra các giá trị đ o được củ đ ệa i n áp, tần số, dòng đ ệi n, công suất phản kháng, hữu công
Hình 2.2 Đ ềi u khiển mức ngăn thông qua màn hình LCD
Mức xử lý
Mức xử lý bao gồm:
−Đấu nối cáp (đấu c ng) đến thiế ịứ t b nhất th ứ
−Các tiế đ ểp i m phụ chỉ ra vị trí thiết bị đ óng c t ắ
−Các rơ le đ ềi u khiển trung gian để truyền các lệnh óng cắt đ
−Đấu nối các m á y bi n i n áp, má y bi n dòng i n cho các mạch ế đ ệ ế đ ệ đo lường và b o v ả ệ
−Các cảm biến cho đo lường các đại lượng không đ ệi n như mật độ khí, dầu, áp lực khí, nhiệt độ, …
−Thông tin nối tiếp bằng đ ệi n hoặc quang.
Phân loại trạm theo không gian lắp đặt
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Xét theo phương diện không gian tr m và cách b trí thi t b , thông ạ ố ế ị thường người ta chia thành hai loại cấu trúc trạm: Trạm tư động hoá trong nhà và trạm tự động hoá ngoài trời
2.2.4.1 Cấu trúc trạm tự động hoá ngoài trời Đối với các tr m AIS: Thi t b mứạ ế ị ở c ng n ă được l p ắ đặt hoàn toàn ngoài trời, chỉ thiết bị mức trạm là được lắp đặt trong nhà Toàn bộ các thiết bị như: Các rơ le số, các đồng hồ đ o số, bộ biến đổi tập trung dữ liệu, các thiết bị chứa các đầu vào/ra số Tất c các thi t b nêu trên ả ế ị được l p ắ đặt trong một tủ kín theo tiêu chuẩn bảo vệ
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý trạm tự động hoá loại ngoài trời Ở đ ây:
−Mức xử lý cũng gồm các thiết bị nhất thứ lắp đặt ngoài trời
−Mức ngăn gồm các tủ bảng i u khi n, b o v , thi t b tập trung đ ề ể ả ệ ế ị dữ liệu, các đầu vào/ra được tích hợp vào trong một tủ lắp đặt g n các ầ
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng thiết bị nhất thứ và cũng được lắp đặ đặt t ngoài trời
−Mức trạm chỉ gồm các máy tính ch - Giao di n người máy, máy ủ ệ in, máy tính cấu hình hệ thống, máy tính gateway, máy thu tín hiệu đồng bộ vệ tinh GPS
* Ưu đ ểi m: Giải pháp cấu hình tr m t động hóa d ng ngoài trời ạ ự ạ khi lắp đặt s ẽ đơn giản hơn do giảm áng kể lượng cáp tín hiệu, cáp đ điều khiển, cáp lực (cáp đồng nhiềi lõi) để nố ừi t các t ủ đấu dây ngoài trời vào tủ bảng i u khi n b o v H u h t công vi c đấu n i ã đ ề ể ả ệ ầ ế ệ ố đ được tích hợp trong nhà máy Quá trình thi công tại trạm chỉ ồ g m các đấu nối quang từ các tủ bảng i u khi n b o v ngoài tr i vào m ng LAN trong đ ề ể ả ệ ờ ạ nhà ở mức tr m và m t s ít cáp l c để cấạ ộ ố ự p ngu n t trong nhà đến các ồ ừ tủ bảng này Gi m thi u ph n xây d ng mương cáp do số lượng cáp đã ả ể ầ ự giảm đáng kể, đồng thời thi công lắ đặt nhanh hơn do đấu nối ít hơn p
* Nhược đ ểi m: Do tủ bảng thi t b i u khi n b o v ế ị đ ề ể ả ệ được l p ắ đặt ngoài trời không có đ ềi u hòa nhiệt độ, do vậy yêu cầu các thiế ị đ ể ửt b i n t nh ư rơ le số, đồng hồ đo phải được nhiệt đới hóa một cách nghiêm túc và cho phép vận hành trong nhiệt độ, độ m môi trường ngoài trời cao (ở đẩ ây do tác động của hi n tượng hi u ng nhà kính, nhiêt ệ ệ ứ độ trong các t bảủ ng i u đ ề khiển bảo vệ ngoài trời sẽ tăng cao h n nhi t độ môi trường ) Đặc bi t ơ ệ ệ đối với các đồng hồ đo, vấn đề này cần phải xem xét đặc biệt khi chọn lựa thiết bị, để hạn ch sai s o do nhi t độ C u hình này m c dù gi m áng k số ế ố đ ệ ấ ặ ả đ ể lượng cáp, tuy nhiên chi phí đầu tư vẫn cao h n do cáp quang có giá đơn vị ơ đắt hơn Các t tích h p c ng ủ ợ ũ được thi t k c biệế ế đặ t do ó giá thành c ng đ ũ tăng cao hơn tủ bảng thông thường V phương di n v n hành: V i i u ki n ề ệ ậ ớ đ ề ệ khí hậu như ở Việt Nam, việc lắp đặt tủ bảng i u khi n b o v tích h p đ ề ể ả ệ ợ ngoài trời sẽ khó khăn trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa thay thế thiết bị hỏng (vào mùa mưa) Tuổi thọ của các thi t b cũế ị ng gi m i áng k do tác ả đ đ ể
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng động cuả môi trường
2.2.4.2 Cấu trúc trạm tự động hoá trong nhà Đối với tr m AIS: T t c các thi t b thu c m c ng n và m c tr m ạ ấ ả ế ị ộ ứ ă ứ ạ đều được lắp t trong nhà Chỉđặ có thi t b xửế ị lý (thi t b nh t th ) là ế ị ấ ứ được lắp đặt ngoài trời
* Ưu đ ểi m: Do toàn bộ các t b ng đ ềủ ả i u khiển, bảo v đều được lắp đặt ệ trong nhà, do đó thiết bị được làm việc trong môi trường có tiêu chuẩn, có đ ềi u hòa nhi t ệ độ, kín b i (m t dù gi i pháp ngoài trờ ũụ ặ ả i c ng ã có phương đ pháp xử lý lọc bụi), độ m thấp hơn Chính do ẩ đ ềi u kiện môi trường theo đúng tiêu chu n làm vi c c a thi t b i n t , theo lý thuy t tu i th thi t b ẩ ệ ủ ế ị đ ể ử ế ổ ọ ế ị s ẽ đảm bảo hơn Viêc vận hành, thay thế sửa ch a, b o dưỡng c ng s dễ ữ ả ũ ẽ dàng thực hiện trong bất cứ đ ề i u kiện thời tiết nào Nếu thiết bị biến dòng và biế đ ện i n áp sử dụng lo i công ngh quang, dẫn ạ ệ đế đấn u nối cũng đơn giản và cáp đấu nối từ thiết bị nhất thứ vào thiết bị nhị thứ cũng a số sẽ đ sử dụng cáp quang
* Nhược đ ểi m: Vẫn còn kh i lượng l n cáp i u khiểố ớ đ ề n, b o v bằng ả ệ cáp đồng để kết n i gi a thi t b nh t th và nh th Thi công s mấố ữ ế ị ấ ứ ị ứ ẽ t nhi u ề thời gian hơn Phần xây dựng sẽ tốn kém hơn.
Phân loại trạm theo phương pháp thông tin
2.2.5.1 Phân loại trạm biến áp theo phương pháp điều khiển thông thường và theo phương pháp tự động hoá cơ bản hiện nay
Các trạm tự động hoá đ ềi u khiển theo phương pháp thông thường dần được thay thế bằng các tr m t động hoá hi n đại được thi t k theo nhu c u ạ ự ệ ế ế ầ vận hành và theo các lớp vạt lý của trạm
Trạm biển áp theo phương pháp tự động hoá cơ bản hiện nay:
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Hình 2.4: Minh họa cấu trúc hệ th ng tự động hóa cơ ảố b n
PISA: Process Interface for Sensors and Acuators
RIO: Remote Input/Out Units
2.2.5.2 Hệ thống thông tin trong trạm tự động hoá
Tùy thuộc vào quy mô trạm và cấu trúc trạm, ta có thể chọn lựa phương thức thông tin phù hợp để thiết kế cấu trúc thông tin cho trạm, bao gồm:
−Cấu trúc trạm trên cơ ở s phương thức thông tin chủ ớ/t
−Cấu trúc trạm trên cơ ở s truyền trạng thái xử lý định kỳ
−Cấu trúc trạm trên cơ ở s phương pháp thông tin ngang cấp
−Cấu trúc trạm trên cơ ở s phương pháp thông tin đa cấp
−Cấu trúc trạm trên cơ ở s phương pháp thông tin khách/chủ.
Các chức năng của hệ thống tự động hoá trạm biến áp
Chức năng vận hành
Chức năng vận hành nhằm mục đích trực tiếp cho phép người vận hành đ ềi u khi n tr m, thông thường là các ch c n ng: Giám sát, i u khi n và thu ể ạ ứ ă đ ề ể thập dữ liệu
2.3.2.1 Chức năng kiểm tra và giám sát
Chức năng kiểm tra và giám sát nhằm mục đích:
−Chỉ ra trạng thái xử lý của thiết bị và trạng thái của hệ thống tự đ ềi u khi n ể
−Thông tin về những tình huống di n biến củễ a nh ng nguy hi m có ữ ể thể đối với hệ thống
−Thu thập dữ liệu cho việc tính toán sau này hoặc của hiệu suất xử lý, hoặc cho phân tích sự cố sau này hoặc những tình tiết nguy hiể đm ã xảy ra
Các chức năng kiểm tra đ ểi n hình gồm:
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Thu thập và lưu trữ ữ d liệu
−Ghi nhiễu loạn/Thu thập d ki n sữ ệ ự ố c
−Quản lý các bản ghi
Phương pháp phóng to/thu nhỏ và chuyển cửa sổ: Hệ th ng t động ố ự hoá cho phép hiển thị trên màn hình giao diện người máy và có khả năng di chuyển cưa sổ qua một hình ảnh th c c a toàn b hệự ủ ộ th ng i n c ng nh ố đ ệ ũ ư nhìn lớn h n vùng cơ ần kh o sát ả
Phân cấp cửa sổ Window: Từ màn hình hi n th ta có th nhìn th y ể ị ể ấ toàn bộ hệ th ng i n hoàn ch nh c ng nh hệố đ ệ ỉ ũ ư th ng t ố ự động hóa t i tr m – ạ ạ đây là m c cao nh t trong phân c p c a s Window, và c ng có th bi u di n ứ ấ ấ ử ổ ũ ể ể ễ kết nối hệ ố th ng SAS v i các tr m lân c n Để kh o sát m t vùng nhỏ nào đó ớ ạ ậ ả ộ ta chỉ cần nh p chu t và v trí c n xem xét Hình ảnh bên dưới minh họa ắ ộ ị ầ phương pháp phân cấp kiểu cửa sổ Trạng thái thực của toàn bộ hệ th ng ố thiết bị nhất thứ được chỉ ra trên đồ họ ổa t ng quan Trong các hệ thống hiện nay sơ đồ mộ ợt s i được th hi n màu cho các trạng thái thiết bị và trạng thái ể ệ các ngăn lộ để người vận hành dễ phân biệt và an toàn trong vận hành
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Hình 2.5 Trạng thái hệ th ng với thanh cái được đánh màu ố
* Xử lý hiển thị tổng quan: Ngược lại v i hi n th tr ng thái ch ra ớ ệ ị ạ ỉ trạng thái của một mức chi tiết nào đó, hiển thị tổng quan cung c p một cái ấ nhìn tổng quan toàn bộ trạm Hiển thị này chỉ thể hiện các nguồ đ ện i n, phụ tải và trào lưu công suất được nối
* Hiển thị cấu hình h th ng: Chứệ ố c n ng này cho phép hi n th tr ng ă ể ị ạ thái làm việc của các thiết bị trong hệ thống, cũng như sơ đồ kế ốt n i gi a các ữ thiết bị, cho phép người vận hành và người bảo dưỡng hệ thống có cái nhìn tổng quan về kế ất c u h th ng Trong trường h p b lỗệ ố ợ ị i d li u người v n ữ ệ ậ hành có thể tìm ra nguyên nhân sự cố, thi t bịế nhị thứ nào bị hỏng, hay l i ỗ đường truyền thông tin Màn hình hi n th này cho phép hi n th cảnh báo ể ị ể ị trên thiết bị và cho phép truy cập vào sâu hơn trong thiết bị để xác định cảnh báo chi tiết Cho phép hiệu chỉnh trạng thái nóng của hệ thống i u khiển, ví đ ề dụ cho mục đích bảo dưỡng, lấy các thông tin chẩn đoán từ các thiết bị
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Hình 2.6: Cấu hình hệ thống thự đ ểc i n hình của trạm tự động hóa
* Liệt kê và trình bày các sự kiện: Chức n ng cho phép ghi các s kiện ă ự được đánh d u th i gian mà nó đấ ờ ã x y ra trong hệ thống theo thứ ựả t thời gian gồm:
−Những thay đổi trạng thái
−Những cảnh báo xuất hiện và mất i đ
−Các thao tác của người vận hành: Lệnh đ ềi u khiển, xác nhận…
Mỗi sự kiện có thể được in trực tiếp lên máy in, nó bao gồm thời gian khi sự kiện xảy ra, tất cả các sự kiện này được lưu trữ trong máy tính chủ của hệ thống hoặc ở những trạm lớn có thể được lưu trữ trong một máy tính riêng Lưu tr dữ ệữ li u trên nguyên tắc FIFO (First In First Out) để hạn ch ế dung lượng đĩa cứng, tuy nhiên do công nghệ sản xuấ ổt cứng hi n nay, có ệ thể sử dụng các quang ho c ổ cứng có dung lượng cực lớn để lưu trữ (có thể ổ ặ
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng lên đến >100GB) Để phân tích sự cố ạ tr m i n, độđ ệ phân gi i ánh d u th i ả đ ấ ờ gian là 1ms và cần độ chính xác gi a 1 và 20ms, để đảữ m bảo trình t các s ự ự kiện là đúng Để phân tích sự cố một m ng i n yêu c u gi a các tr m v i ạ đ ệ ầ ữ ạ ớ nhau phải có cùng độ chính xác về th i gian Trong các h thờ ệ ống hiện nay thông thường dùng thiết bị thu đồng bộ ệ v tinh GPS
Hình 2.7: Màn hình hiển thi danh mục sự kiện đ ểi n hình
* Báo và hiển thị cảnh báo: Các cảnh báo được tạo ra n u tr ng thái h ế ạ ệ thống quy định để gây sự chú ý của người vận hành Người vận hành phải xác nhận cảnh báo để chỉ ra họ đ ã nhận được thông báo, một cảnh báo có các trạng thái sau:
−Cảnh báo, không được xác nhận
−Cảnh báo, được xác nhận (cảnh báo liên tục)
−Bình thường, không được xác nhận (trạng thái cảnh báo bị mất đi, c nh báo ch a gi i quy t) ả ư ả ế
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Trạng thái cảnh báo gọi là cảnh báo thoáng qua hay tạm thời, ví dụ như trạng thái cảnh báo bị mấ đt i trước khi được xác nh n M t thay đổi t không ậ ộ ừ được xác nhận sang được xác nh n ch ậ ỉ được thực hi n b i người v n hành ệ ở ậ
Mục đích của những cảnh báo này là báo động bằng âm thanh ho c b ng ánh ặ ằ sáng hoặc bằng các biểu tượng trên màn hình cho người vận hành biết được Nếu tr m thực sựạ là không người trực thì chúng sẽ được gửi đến người vận hành bằng e-mail hoặc bằng tin nhắn SMS hoặc đến hệ thống trung tâm SCADA
* Đo lường và đo đếm: Đối tượng cuối cùng c a v n hành bình ủ ậ thường của hệ thống đ ệi n là để cung cấp đ ệi n năng hiệu quả kinh tế nhất
Dữ liệu tương tự từ các thiết bị ử x lý không chỉ thể hiện trạng thái của thiết bị mà còn cung cấp đầu vào cho các hiện trạng công suất và phụ tải Cho mục đích tính cước i n c n được o đ ệ ầ đ đếm, ngược v i o ớ đ đếm là o lường mà nó đ được sử dụng cho vi c thông tin, kiểm tra và thông kê tin cậy cho người vận ệ hành
* Ghi nhiễu loạn: Chức n ng ghi nhi u loạă ễ n ghi nh ng giá tr tứữ ị c th i ờ của dòng đ ện và đ ện áp i i để hiển th nhìn th y được nh ng thay ị ấ ữ đổi giá tr ị tương tự nhanh xung quanh giá trị sự cố để sau này phân tích s cố của ự mạng Chức năng này lưu trữ dữ ệ li u tương t ã được l y m u v i t c độ từ ự đ ấ ẫ ớ ố
600 đến 20.000 mẫu/giây Do yêu cầu thời gian đáp ng nhanh và d li u ứ ữ ệ cao, vì vậy thiế ịt b có ch c n ng ghi nhi u loan thông thường ứ ă ễ đặt g n thi t b ầ ế ị xử lý, trực tiếp ngay sau bộ biến đổi AD của d li u tương t ữ ệ ự Để tránh mất dữ liệu đã được ghi, hệ thống tạo ra các file dữ liệu và được lưu trữ ở nhiều nơi, như ổ cứng mứở c tr m ho c chúng ạ ặ được truy n ề đến hệ th ng ố giám sát (hệ thống SCADA)
* Thu thập d li u: ữ ệ Các File lưu s ki n và ghi nhi u lo n ự ệ ễ ạ được sử dụng kết hợp với quá trình sự cố cho vi c phân tích h ng hóc H n n a hi u ệ ỏ ơ ữ ệ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ Đ Ề I U KHIỂN TRẠM BIẾN ÁP
ỨNG DỤNG TẠI TRẠM BIẾN ÁP 110KV/6KV NHÀ MÁY XI MĂNG CÔNG THANH – THANH HÓA
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ Đ ỀI U KHIỂN TRẠM
BIẾN ÁP DỰA TRÊN HỆ THỐNG Đ ỀI U KHIỂN THÔNG THƯỜNG
3.1 Trạm biến áp theo phương pháp đ ềi u khi n thông thể ường
Trạm đ ềi u khiển thông thường có nghĩa là chức năng đ ềi u khiển trạm được thực hi n t hệệ ừ th ng b o v thông thường và s dụố ả ệ ử ng các khóa iều đ khiển Đặc tính chính từ quan đ ểi m c u trúc h th ng là mỗấ ệ ố i ch c n ng: ứ ă
−Được thực hi n trong chính ph n cứng chuyên dụng của nó ệ ầ
−Cần chính các đầu vào của nó
−Đưa các đầu ra của chính các thi t b ó ế ị đ đến thiết b xửị lý và các giao diện người máy của chính nó
−Với cấu trúc trạm này việc đấu dây giữa các thiết bị là rất lớn, việc đ ều i khiển được thực hiện từ các khóa đ ềi u khiển và c ng ũ được thi t k liên ế ế động Các chức n ng b sung nhưă ổ ghi sự kiện, ghi nhiễu loạ đn, o lường được thực hiện trong các thiết bị chuyên dụng riêng Các thiết bị bảo v ệ được n i ố đến các thiế ị đ ềt b i u khi n, giám sát b ng các ti p i m ể ằ ế đ ể để cung cấp thông tin bảo vệ, giám sát và cắt máy c t, c ng nh tr ng thái thi t b b o v ắ ũ ư ạ ế ị ả ệ
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Hình 3.1: Nguyên lý cấu trúc của một trạ đ ềm i u khiển thông thường
Nhờ có sự phát triển nhanh của công nghê vi xử lý và công nghệ số, các dữ liệu của trạm được biến đổi sang tín hiệu số, trước khi nó được xử lý Tất cả các dữ liệu nhị phân như cảnh báo, ch báo v trí các thi t b óng c t, n c ỉ ị ế ị đ ắ ấ phân áp đều sẵn có s n sàng các r le, v i các d liệu tương tự ử ụẵ ở ơ ớ ữ , s d ng các bộ biến đổi tương tự sang số ADC để biến đổi các giá tr o ị đ được sang d ng ạ dữ liệu số Dữ liệu số không bị méo bởi sự lão hóa của thiết bị phần cứng
Dữ liệu có độ chính xác hơn các thiết bị trước Không cần thí nghiệm và kiểm tra sau khi commisioning
−Dữ liệu dạng số có thể dễ dàng trao đổi b i các kênh thông tin Vi c ở ệ này được giảm số lượng cáp, thông thường sử ụng cáp quang d
−Với sự tăng nhanh củ ốa t c độ và dung lượng bộ nh củớ a b vi x lý, ộ ử ta có thể thêm vào các chức năng thông minh hơn
−Các chức năng thông minh cho phép tự giám sát cấp độ cao hơn của các IED, nâng cao an toàn hệ thống và tính sẵn sàng
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
−Xử lý nhiều mức của cùng dữ liệu bởi các chức nang khác nhau
Ngày nay khi công nghệ thông tin băng rộng phát triển làm cho các vấn đề liên quan đến thông tin có thể được xử lý Công nghệ bus thông tin cùng với khả năng x lý a m c ích cho phép tách tính s n sàng riêng khỏi các ử đ ụ đ ẵ chức năng, cả hai thích hợp theo nhu cầu thực tế
3.2 Thiết k hệế th ng giám sát, i u khi n cho trạố đ ề ể m bi n áp d a ế ự trên hệ thống đ ềi u khiển thông thường
Hình 3.2 : Mô hình xây dựng hệ thống giám sát đ ềi u khiển trạm
Là các thiết bị đ ệ i n tử thông minh IEDs (bao gồm các rơ le, multifunction meter, các I/O, các thiết bị đ i kèm theo máy cắt và các thiết bị đ ệi n, các b chuy n n c, đồng h o đếm độ ể ấ ồ đ a n ng…) và RTU ă
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
* Rơ le cảnh báo chỉ thị và đ ềi u khi n ể
Tất cả các mạch cảnh báo và chỉ thị đều được thu thập từ các tiếp đ ểm i tự do Các tiếp đ ểm đó hoặc là đặt ở ngay trên thiết bị (ví dụ như: Các khoá i chuyển đổi máy cắt tự dùng, các rơle bảo vệ…) hoặc là trên các rơle phụ
Thông thường chỉ thị cho các máy cắt và các dao cách li đề đượu c thu thậ ừp t các khoá chuyển đổi ph nhưng trong một s trụ ố ường hợp cần thiết thì sẽ lắp thêm các rơle lặp lại
RTU được lắp đặt tại các đ ểi m quan trọng của hệ thống đ ệi n để thường xuyên thu thập dữ liệu cung cấp thông tin cần thiết cho các máy chủ của các trung tâm đ ềi u khiển để giám sát và đ ềi u khiển từ xa Hệ thống i n Với chức đ ệ năng chủ yếu là thu thập số liệu từ các IEDs do nó quản lý, lưu lại trong cơ sở dữ liệu, phục vụ các nhu cầu đọc dữ liệu tại chỗ qua các HMI (Local Human
*Đồng hồ đa chức năng – Multifunction meter
Multifunction meter phục v ụ đo các thông số như dòng đ ện, đ ện áp, i i công suất vô công, công suất hữu công, tần số, Các multifunction meter cung cấp các tín hiệu tương tự cho các kiểu đo lường như sau:
* Phần mềm cho máy tính đ ềi u khiển:
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng Được cài đặt các phần m m h th ng và ph n mềề ệ ố ầ m l p trình giao tiếp ậ với người sử dụng bao gồm các phần mềm OPC
Về chuẩn phần mềm tích hợp hệ thống OPC (OLE for Process
Control) là một nghiên c u mang tính công ngh kếứ ệ t qu là làm cầả u n i gi a ố ữ các ứng dụng và các quá trình đ ềi u khiển Đây là một chuẩn mang tính mở cho phép làm thích hợp cách thức truy cập các dữ liệu từ các thi t bịế hiện trường
OPC được xây dựng trên cơ sở mô hình thành ph n COM, nên có th sử ầ ể dụng qua nhiều phương pháp khác nhau bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau Các OPC được tiêu chuẩn hóa về mặt công ngh b ng cách s d ng các ệ ằ ử ụ bộ tiêu chuẩn OPC, dữ liệu có thể được thông qua từ mọi ngu n d li u n ồ ữ ệ đế bất kỳ ứng dụng OPC tương thích nào Các ứng dụng này bao gồm các giao diện người - máy (HMI) các bộ chuyển hướng, các bảng tính, các kho l u dư ữ liệu, các ứng dụng hoạch định tài nguyên và các ứng dụng khác OPC là một tiêu chuẩn kết nối có thể tương tác qua lại được và có thể định chuẩ ại được n l
Với các ứng dụng từ hầu h t các nhà cung c p có s dụế ấ ử ng m t hay nhi u h n ộ ề ơ các đặc tính của OPC
Cốt lõi của OPC là một chương trình phần mềm phục vụ gọi là OPC
Server, trong đó chứa các mục dữ liệu (OPC Client) được tổ chức thành các nhóm (OPC – Group) Thông thường một OPC Server đại di n m t thi t bị ệ ộ ế thu thập dữ liệu như PLC, RTU, I/O hoặc một cấu hình mạng truyền thông
Các OPC Client sẽ đại diện cho các biến quá trình, các tham số đ ề i u khiển, các dữ liệu trạng thái thiế ị…Cách tổ chức này cũng t ng t nht b ươ ự ư trong các hệ thống cơ sở dữ ệ li u quen thu c v i các c p là ngu n d li u, b ng d li u ộ ớ ấ ồ ữ ệ ả ữ ệ và trường dữ liệu Trong khi OPC server có nhiệm vụ quản lý toàn bộ việc sử dụng và khai thác dữ liệu thì các đối tượng OPC – Group có chức năng tổ chức các phần tử dữ liệu (Item) thành từng nhóm để tiện cho việc truy nhập
Nâng cấp chấ ượng đ ềt l i u khiển, giám sát trạm biến áp Hoàng Trọng Hưng
Các ư u đ ể i m c ủ a vi ệ c s ử d ụ ng OPC nh ư :
−Cho phép các ứng dụng khai thác, truy cập dữ liệu theo một cách đơn giản, thống nhất
−Hỗ trợ truy cập dữ liệu theo cơ chế hỏi tuần tự hoặc theo sự kiện
−Được tố ưi u cho vi c s d ng trong m ng công nghiệp ệ ử ụ ạ
−Kiến trúc không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị
−Linh hoạt và hiệu suất cao
−Sử dụng được h u h t các công c ph n m m SCADA thông d ng, ầ ế ụ ầ ề ụ hoặc bằng ngôn ngữ bậc cao
* Phần mềm OPC Client sẽ kết n i v i OPC Server ố ớ để lấy d li u ữ ệ phục vụ cho công việc thiế ật l p giao diện
* Phần mềm thiết lập giao diện HMI và kết n i vố ới dữ ệ li u từ OPC client để hiển th lên màn hình giám sát, i u khi n ị đ ề ể
* Yêu cầu về phần mềm
−Các phầm mềm chạy trên môi trường Microsoft Windows 2000 Pro hoặc Microsoft Windows XP Pro SP1
−Thu thập được các thông tin dòng i n, i n áp, tín hiệu sự cốđ ệ đ ệ , hi n th ể ị lên màn hình giao diện HMI, lưu thông số vận hành, trình t thao tác theo ự mẫu quy định, có thể truy xuất dễ dàng khi cần thi t Hi n th màu th hi n ế ể ị ể ệ trạng thái thiết bị, thanh cái ở các chế độ v n hành khác nhau ậ
−Phần mềm được thiết kế, thuyết minh rõ ràng dễ đọc và d sử ụễ d ng