nghiên cứu ứng dụng hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv tiên du e2731

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Để nâng cao chất lượng và đảm bảo cung cấp điện, hệ thống điện Việt Nam đang được đầu tư xây dựng và phát triển ngày càng nhiều các đường dây và trạm biế

TỔNG QUAN VỀ SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TỔNG QUAN VỀ SCADA

Là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition-SCADA) SCADA là một công cụ tự động hóa trong nhiều lĩnh vực, dùng kỹ thuật vi xử lý - PLC/RTU (Programmaple Logic Controller/ Remote Terminal Unit), để trợ giúp việc điều hành kỹ thuật ở các cấp trực điều hành các hệ thống tự động công nghiệp cũng như hệ thống điện Hệ thống này cung cấp cho người vận hành những thông tin quan trọng của đối tƣợng cần quan tâm và cho phép thực hiện các lệnh điều khiển cần thiết về phía đối tƣợng để đảm bảo cho hệ thống hoạt động an toàn và có hiệu quả

SCADA đƣợc hình thành và phát triển cùng với sự phát triển chung của các ngành công nghiệp khác nhƣ công nghiệp vi xử lý, viễn thông, tin học Từ những năm đầu thập niên 70 nền công nghiệp các nước phát triển đi vào xu hướng tự động hóa Việc sản xuất thủ công đƣợc thay thế dần ở các xí nghiệp công nghiệp Bên cạnh đó ngành công nghệ thông tin, đặc biệt sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực tin học - công nghệ phần mềm, các hệ thống tự động hóa điều khiển bằng chương trình cũng ra đời Với đặc điểm là một công cụ tự động hóa nó đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ việc quản lý điều khiển trong sản xuất công nghiệp, đến quản lý truyền tải và phân phối điện năng trong Điện lực

Sau khi chuyển sang cơ chế thị trường, đất nước mở cửa quá trình công nghiệp tự động hóa bắt đầu, các nhà máy xí nghiệp xây dựng đều đƣợc ƣu tiên về công nghệ tiên tiến và hệ thống SCADA - công cụ của tự động hóa cũng đƣợc phát triển rộng, lắp đặt ở nhiều nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sản xuất chất lƣợng cao

Công nghệ SCADA ở nước ta, do nhập thiết bị của nhiều nước công nghiệp tiên tiến nên nó rất đa dạng về mẫu mã, cấu trúc, về chuẩn và chủng loại Nhƣng là một hệ thống công nghiệp mới nên hệ thống SCADA phần lớn cũng là hệ theo chuẩn công nghiệp chung Hiện nay SCADA không thể thiếu đƣợc cho việc sản xuất tự động ở xí nghiệp công nghiệp cần độ chính xác và tự động hóa cao Để đáp ứng với khả năng phát triển chung của nền kinh tế, hệ thống điện đóng vai trò chủ đạo không những thúc đẩy nền kinh tế mà còn đảm bảo an ninh, chính trị, quốc phòng Vì vậy việc sử dụng SCADA trong hệ thống điện Việt Nam để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục, vận hành, xử lý tình huống một cách nhanh chóng để đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế phát triển

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 11

CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG SCADA

Thu thập dữ liệu từ: thiết bị đóng cắt, các thiết bị đo lường như biến dòng điện, biến điện áp và các thao tác điều khiển đóng cắt các thiết bị

Các thông tin liên quan của một trạm điện có thể truy cập tại chỗ thông qua giao diện người máy – HMI (Human Machine Interface) cho mục đích điều khiển và giám sát tại chỗ

Hệ thống SCADA thực hiện chức năng thu thập dữ liệu từ xa, các số liệu về sản lượng, các thông số vận hành ở các trạm biến áp thông qua đường truyền số liệu được truyền về trung tâm, lưu trữ ở hệ thống máy tính chủ

- Dùng các cơ sở số liệu đó: Để cung cấp những dịch vụ về điều khiển giám sát hệ thống điện

- Hiển thị các trạng thái về quá trình hoạt động của thiết bị điện, hiển thị đồ thị, hiển thị sự kiện, báo động, hiển thị báo cáo sản xuất

- Thực hiện điều khiển từ xa quá trình Đóng/Cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, thay đổi các giá trị của đầu phân áp máy biến thế, đặt giá trị của rơle

- Thực hiện các dịch vụ: Về truyền số liệu trong hệ và ra ngoài hệ, việc đọc viết số liệu lên PLC /RTU, trả lời các bản tin yêu cầu của cấp trên về số liệu, về thao tác

- Một hệ SCADA kết hợp phần cứng lẫn phần mềm vi tính để tự động hóa việc điều khiển giám sát cho một đối tƣợng trong hệ thống điện

- Với một hệ thống thì yêu cầu việc xây dựng hệ SCADA (cho hệ thống điện) thực hiện một trong số những nhiệm vụ tự động hóa sau:

+ Thu thập - Giám sát từ xa

+ Điều khiển: Đóng /Cắt từ xa

+ Điều chỉnh tự động từ xa

+ Thông tin từ xa của các đối tƣợng và các cấp quản lý

Mỗi chức năng trênđều có những yêu cầu đặc biệt cho từng bộ phận, phần cứng, phần mềm chuyên dụng của hệ thống SCADA Cụ thể là:

- Phần đo - Giám sát xa: Cần đảm bảo thu thập, lưu giữ, hiển thị, in ấn, đủ những số liệu cần cho quản lý kỹ thuật

- Phần điều khiển thao tác xa: Phải đảm bảo đƣợc việc kiểm tra Đóng /Cắt an toàn, tin cậy

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG SCADA

Hệ thống Máy tính chủ đặt tại các Trung tâm Điều độ hệ thống điện (Điều độ hệ thống điện Quốc Gia, Điều độ hệ thống điện Miền, Điều độ hệ thống điện lưới phân phối) bao gồm các thiết bị nhƣ sau:

Máy tính chủ giao diện người dùng MMI (Man Machine Interface)

Máy tính chủ liên kết dữ liệu ICCP (Inter Control Center Protocol)

Máy tính chủ Lưu trữ dữ liệu HIS (Historical Information System)

Máy tính chủ Mô phỏng đào tạo điều độ viên theo thời gian thực DTS (Dispatcher Training Simulator) và Hệ thống phát triển DS (Development System) Máy tính chủ ứng dụng (Application Server)

Các Trạm làm việc (Workstation PC)

Hệ thống hiển thị VPS (Video Projector System)

Thiết bị tiền xử lý thông tin CFE (Communication Front End Proccessor)

Thiết bị tập trung Modem

Hệ thống thu nhận và phân phối tín hiệu đồng bộ về tinh GPS (Global Position System)

Toàn bộ các thiết bị trên đƣợc kết nối thông qua một hệ thống mạng cục bộ LAN (Local Area Network), hệ thống đều đƣợc trang bị cấu hình dự phòng nóng 1+1 Bus Ehernet chính vận hành ở tốc độ 100Mbit/s, bus dự phòng vận hành ở tốc độ 10Mbit/s

Hệ thống SCADA tại Trung tâm sẽ kết nối với các RTU ở các trạm biến áp sử dụng giao thức truyền tin IEC 870-5-101 master Đồng thời kết nối với Hệ thống SCADA /EMS của Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia bằng giao thức ICCP

Thiết bị đầu cuối tại trạm

Thiết bị đầu cuối tại trạm có thể là thiết bị RTU hoặc một hệ thống tƣ động hóa trạm hoặc có thể là một máy tính công nghiệp thu thập dữ liệu và điều khiển toàn bộ các thông số vận hành của trạm

Trong trường hợp sử dụng thiết bị đầu cuối RTU, Tại mỗi trạm gồm các thiết bị chính nhƣ sau:

- Tủ thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit), chứa các đầu vào số, đầu ra số, đầu vào tín hiệu tương tự, các cổng giao diện tín hiệu nối tiếp để kết nối đến các

IED (rơ le số hoặc các thiết bị điện tử thông minh khác nhƣ các bộ cảnh báo- annunciator, các PLC, )

- Tủ giao diện giám sát SIC (Supervisory Interface Cubicle), chủ yếu lắp đặt các bộ biến đổi trung gian (các transducer để biến đổi các giá trị điện áp, dòng từ các biến điện áp, biến dòng, bộ chỉ báo vị trí nấc phân áp về thành tín hiệu dòng có trị số phù hợp với chỉ tiêu kỹ thuật của đầu vào tín iệu tương tự) và các rơ le trung gian để lặp lại trạng thái thiết bị điện (cho mục đích giám sát), các rơ le trung gian để điều khiển các thiết bị điện

- Các modem V.24/V.28, V35 để kết nối các RTU hoặc các Hệ thống tự động hóa đến đường truyền viễn thông (có thể là đường truyền sử dụng hệ thống thông tin quang, hệ thống thông tin vi ba, hệ thống thông tin tải ba)

- Và các thiết bị ngoại vi khác

RTU thu nhận thông tin từ xa, thường đặt tại nơi làm việc để thu nhận dữ liệu và thông tin từ các thiết bị hiện trường như các valve, các cảm biến, các đồng hồ đo… gửi đến MTU để xử lý và thông báo cho người điều hành biết trạng thái hoạt động của các thiết bị hiện trường Mặt khác, nó nhận lệnh hay tín hiệu từ MTU để điều khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu Thông thường các RTU lưu giữ thông tin thu thập đƣợc trong bộ nhớ của nó và đợi yêu cầu từ MTU mới truyền dữ liệu Tuy nhiên, ngày nay các RTU hiện đại có các máy tính và PLC có thể thực hiện điều khiển trực tiếp qua các địa điểm từ xa mà không cần định hướng của MTU

RTU : Không thực hiện các chức năng tại chỗ và thông tin lên trung tâm giám sát và điều khiển từ trung tâm Ở mỗi trạm, RTU chỉ là một thiết bị giao tiếp giữa hệ thống quản lý mạng và các thiết bị đóng cắt RTU bao gồm nhiều đầu vào/ra, gần nhƣ nó không thực hiện các chức năng tại chỗ mà chỉ thông tin đến các trung tâm điều khiển ở xa RTU và các trung tâm điều khiển tạo nên hệ thống SCADA, để giám sát, điều khiển và quản lý hệ thống điện từ xa bởi sự can thiệp của con người Nó cung cấp thông tin theo thời gian thực (thông tin tín hiệu tương tự và tín hiệu số) cũng như các thông tin quá khứ cho người vận hành và hỗ trợ người vận hành quyết định việc điều khiển giám sát hiệu quả.

HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ SCADA

1.4.1 Giới thiệu Để hai hoặc nhiều thực thể có thể truyền thông, chúng phải nói cùng một ngôn ngữ (giao thức) và tuân theo những cách nhất định cho việc khởi đầu, thông suốt và kết thúc truyền thông Giao thức SCADA ra đời vì sự cần thiết gửi và nhận dữ liệu, điều

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 14 khiển thông tin cục bộ và qua các khoảng cách xa trong khoảng thời gian dự tính Để thực hiện truyền thông trong các khoảng thời gian dự tính trong các ứng dụng SCADA, các nhà sản xuất PLC phát triển các giao thức và các kiến trúc truyền thông bus cho riêng họ

Các mức độ truyền thông cùa hệ thống SCADA lớn

Hình 1 4 Sơ đồ truyền thông hệ SCADA

Một số chuẩn mạng truyền thông mở thông dụng đƣợc liệt kệ ở bảng sau:

Bảng 1 3 Một số chuẩn mạng truyền thông

Nhiều trong số các giao thức này là độc quyền.Vào những năm 1990, các nhóm điều khiển công nghiệp và các tổ chức về tiêu chuẩn bắt đầu phát triển các giao thức mở, không độc quyền và không dành riêng cho một nhà sản xuất nào Sau này, khi Internet phổ biến, các công ty cố gắng lợi dụng các giao thức và công cụ đƣợc phát triển cho mạng Internet, nhƣ giao thức TCP/IP và trình duyệt Internet Thêm vào các nhà sản xuất và tiêu chuẩn mở đã sửa đổi công nghệ Ethernet LAN đã phổ biến và hiệu quả sử dụng cho mạng thu thập dữ liệu và điều khiển cục bộ

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) phát triển bởi ISO (Open

Standards Organization) vào đầu năm 1980.Trong mô hình này, dữ liệu từ lớp trên đƣợc đóng gói bởi lớp thấp hơn kế nó khi nó đi từ lớp cao đến lớp thấp hơn

Mô hình TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) đƣợc phát triển vào những năm 1970 bởi U.S TCP/IP cung cấp lực cho Internet và đã trở thành tiêu chuẩn nền tảng cho Internet Mô hình TCP/IP bốn lớp đƣợc miêu tả nhƣ sau

Hình 1 5 Mô hình TCP/IP 1.4.4 Giao thức MODBUS

Modicon phát triển giao thức MODBUS

MODBUS đƣợc đặt ở lớp 7 trong mô hình

OSI và hổ trợ truyền thông chủ/khách

(chủ/tớ) giữa các PLC Giao thức MODBUS định nghĩa các phương pháp cho một PLC truy cập vào một PLC khác Giao thức này hổ trợ các giao thức khác nhƣ truyền thông bất đồng bộ chủ/tớ, Modicon MODBUS

Plus, và Ethernet MODBUS cũng dựa trên mô hình OSI, mặc dù không phải tất cả các lớp điều đƣợc sử dụng

Hình 1 6 Mô hình phân lớp MODBUS

1.4.5 Truyền thông dữ liệu nối tiếp

Tất cả hệ thống truyền dữ liệu gồm có các thành phần sau:

- Dữ liệu nguồn (Source, VD: Máy tính) yêu cầu cần phải có một mạch chuyển đổi tín hiệu thích hợp gọi là bộ phát (Transmiiter)

- Đường truyền (Cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục, …) nó truyền một thông điệp đến bộ thu tại đầu cuối

- Bộ nhận dữ liệu (receiver) chuyển đổi tín hiệu ngƣợc lại mà có thể đƣợc sử dụng bởi mạch điện

1.4.6 Cấu trúc liên kết mạng truyền thông Để thực hiện quá trình điều khiển giám sát trong hệ thống SCADA, các thành phần phải thiết lập đƣợc các mối liên kết với nhau Tuy theo quy mô của hệ thống SCADA mà mạng truyền thông hỗ trợ các mối liên kết sau:

1 Liên kết điểm – điểm (point – to – point): Chỉ có hai đối tác tham gia, chỉ nối được 2 trạm với nhau Vì vậy cần nhiều đường truyền riêng biệt

2 Liên kết điểm – nhiều điểm (Multi – drop): Nhiều đối tác tham gia, Chỉ duy nhất (Trạm chủ) có khả năng phát trạm còn lại (Trạm tớ) thu nhận cùng một lúc Việc giao tiếp theo chiều ngƣợc lại theo kiểu điểm – điểm

3 Liên kết nhiều điểm: Mối liên kết có nhiều đối tác tham gia và trao đổi thông tin qua lại tự do theo bất kỳ hướng nào Bất kỳ đối tác nào cũng có quyền phát và bất cứ trạm nào cũng nghe đƣợc.Có thể sử dụng một cáp dẫn duy nhất để nối mạng giữa các đối tác Dựa trên các cấu trúc liên kết chúng ta có các dạng cấu trúc cơ bản trong truyền thông của hệ thống SCADA

Chuẩn giao tiếp RS232 là một trong những kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rãi hiện nay để nối ghép các thiết bị ngoại vi với máy tính Nó là một chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất là hai thiết bị , chiều dài kết nối lớn nhất cho phép để đảm bảo dữ liệu là 15m, tốc độ 20kbit/s (Ngày nay có thể cao hơn)

Bảng 1 4 Thông số kỹ thuật của chuẩn truyền thông RS232

Chiều dài cable cực đại 15m(50 Feet) Chiều dài cable cực đại

Tốc độ dữ liệu cực đại 20 Kbps Tốc độ dữ liệu cực đại 20 Kbps Điện áp ngõ ra cực đại ± 25V Điện áp ngõ ra cực đại ± 25V Điện áp ngõ ra có tải ± 5V đến ±

15V Điện áp ngõ ra có tải ± 5V đến ± 15V Trở kháng tải 3K đến 7K Trở kháng tải 3K đến 7K Điện áp ngõ vào ± 15V Điện áp ngõ vào ± 15V Độ nhạy ngõ vào ± 3V Độ nhạy ngõ vào ± 3V

Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K

Khi một mạng cần phải chuyển các khối nhỏ thông tin trên một khoảng cách dài, RS-485 thường là chuẩn giao tiếp được lựa chọn Các nút mạng có thể là máy tính cá nhân, vi điều khiển, hoặc bất kỳ thiết bị có khả năng truyền thông nối tiếp không đồng bộ So với Ethernet và giao diện mạng khác, phần cứng và giao thức yêu cầu của RS-485 đơn giản hơn và rẻ hơn

Có thể coi chuẩn RS485 là một phát triển của RS232 trong việc truyền dữ liệu nối tiếp Những bộ chuyển đổi RS232/RS485 cho phép người dùng giao tiếp với bất kỳ thiết bị mà sử dụng liên kết nối tiếp RS232 thông qua RS485 Liên kết RS485 đƣợc hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho những ứng dụng Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud có thể lên tới 115.200 cho một khoảng cách là 4000 feet (1200m)

Với kiểu truyền cân bằng và các dây đƣợc xoắn lại với nhau nên khi nhiễu xảy ra ở dây này thì cũng xảy ra ở dây kia, tức là hai dây cùng nhiễu giống nhau Điều này làm cho điện áp sai biệt giữa hai dây thay đổi không đáng kể nên tại nơi thu vẫn nhận

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110/35/22KV TIÊN DU 20 2.1 Tổng quan về trạm biến áp 110/35/22 kV Tiên Du

Vị trí địa lý, vai trò của trạm 110/35/22 kV Tiên Du

Trạm 110kV Tiên Du thuộc Công Ty điện lực Bắc Ninh đƣợc khởi công xây dựng từ ngày 30/04/2021và đƣợc đóng điện ngày 06 tháng 5 năm 2022

Tổng dung lƣợng của trạm hiện nay là 2x63MVA, số lƣợng máy biến áp hiện có là 02 có công suất 63MVA

+ Phía 110kV: Xây dựng mới TBA 110kV Tiên Du với sơ đồ hệ thống 01 thanh cái có máy cắt phân đoạn bố trí kiểu sơ đồ cầu đầy đủ (chữ H), gồm 02 ngăn lộ đường dây đến; 02 ngăn MBA và 01 ngăn liên lạc; hiện nay, lắp đặt: 02 ngăn lộ đường dây,

01 ngăn MBA 110kV và ngăn liên lạc, có dự phòng đất để phát triển lắp đặt ngăn lộ MBA T2

+ Phía 35 kV: Thiết kế theo sơ đồ 1 hệ thống thanh cái có máy cắt phân đoạn Trước mắt lắp đặt phân đoạn 1: Gồm 01 tủ máy cắt tổng; 01 tủ đo lường; 01 tủ dao cắm và 03 tủ máy cắt xuất tuyến

+ Phía 22kV: Thiết kế theo sơ đồ 1 hệ thống thanh cái có máy cắt phân đoạn Trước mắt, lắp đặt phân đoạn 1: Gồm 01 tủ máy cắt tổng, 01 tủ đo lường, 01 tủ tự dùng, 01 tủ dao cắm và 04 tủ máy cắt xuất tuyến;

+ Hệ thống điều khiển, bảo vệ, đo lường: Được trang bị các thiết bị tiên tiến có bộ vi xử lý phù hợp với phương thức điều khiển hiện tại và trong tương lai có chuẩn giao thức IEC-61850, IEC-60870-101/104 hù hợp quy định của EVN và EVNNPC Tuân thủ quy phạm và các quy định hiện hành, sẵn sàng kết nối với trung Tâm điều khiển xa tỉnh Bắc Ninh và A1

+ Hệ thống SCADA: Trạm đƣợc trang bị Gateway/WorkStation/HMI cùng với thiết bị viễn thông phục vụ kết nối giữa hệ thống ĐK giám sát với hệ thống SCADA của TTĐKX và A1

+ Nguồn điện tự dùng: Nguồn điện tự dùng xoay chiều 380/220V đƣợc cấp điện từ 03 MBA tự dùng TD31-38.5/0.4kV-100kVA và TD41 – 23/0.4kV -100kVA

Hệ thống xoay chiều đƣợc trang bị hệ thống đóng cắt (MCB MCCB) có trang bị cặp tiếp điểm báo trạng thái lên hệ thống HMI

+ Nguồn điện một chiều: Đƣợc cấp điện bởi HT gồm 02 tổ ắc quy mỗi tổ gồm

108 bình ắc quy 2V -200AH Hệ thống ắc quy thường xuyên được nạp thông qua hệ thống chỉnh lưu Được trang bị hệ thống giám sát ắc quy online cho từng bình ắc quy nhằm mục đích phát hiện chính xác bình ắc quy nào hƣ hỏng để thay thế kịp thời Giám sát thông số của ắc quy từ xa, cảnh báo sớm sự cố từng bình ắc quy

+ Hệ thống chống sét đánh thẳng: Đƣợc bảo bệ bởi hệ thống kim thu set lắp trên đỉnh cột cổng ở độ cao +15m và tại đỉnh cột chiếu sáng độc lập+18m toàn bộ các thiết bị trong trạm đều đƣợc bảo vệ trong vùng của hệ thống chống sét đánh thẳng

+ Hệ thống chống sét lan truyền: Đƣợc trng bị hệ thống CSV để bảo vệ sóng set lan truyền từ đường dây vào TBA và tránh quá điện áp nội bộ

+ Hệ thống nối đất: Lưới nối đất dải bằng thép dẹt 40x4 thành các ô lưới, liên kêt với cọc tiếp địa L63x63x6 dài 2.5m và 3.0m được dải xuống mặt nền tự nhiên trước khi san nền liên kết giữa các cọc và lưới bằng hàn điện

+ Hệ thống camera giám sát: Toàn trạm đƣợc trang bị hệ thống camera giám sát lắp đặt trên các cột đỡ và lắp trên trần phòng ĐKTT, PP Sử dụng loại camera không định hướng với các tính năng kỹ thuật cao, độ phân giải hình ảnh lớn, Zoom xa được kết nối về TTĐKX Bắc Ninh để giúp cho NVVH theo dõi giám sát thiết bị từ xa

+ Hệ thống PCCC: Đƣợc thiết kế xây dựng theo đúng cac tiêu chuẩn, quy định về PCCC của Tập đoàn điện lực Việt Nam và các quy định về luật PCCC của chính phủ Trang bị 01 động cơ điện chữa cháy công suất 45kW, 01 độc cơ DIEZEL công suất 45kW, Các đầu báo nhiệt, báo khói và đầu báo nhiệt phòng nổ đƣợc lắp đặt tại MBA và phòng ĐKTT, phòng PP35,22kV, phòng kho, phòng ắc quy Hệ thống đƣợc kết nối về tủ báo cháy địa chỉ trung tâm và kết nối về TTĐKX Bắc Ninh.

Quy mô TBA 110kV Tiên Du

Phía 110kV: Trạm 110kV Tiên Du hiện đang nhận điện từ 2 lộ đường dây 110kV:

- Đường dây 178 E27.10 ( 178 trạm 220kV Bắc Ninh 2)

- Đường dây 173 E27.6(220KV Bắc Ninh); 171 E27.5 Quế Võ, 131 E7.5 Kính Nổi, 131 E7.2 Khắc Niệm

- MBAT1 công suất 63MVA 110/38.5/23kV

* Phía 35kV: Trạm cấp điện cho 03 lộ xuất tuyến 35kV:

+ Lộ xuất tuyến 371: cấp cho MBA TD31 và 01 phần phụ tải dân sinh huyện Tiên Du

+ Lộ xuất tuyến 373: Cấp điện cho phụ tải dân sinh huyện Tiên Du

+ Lộ xuất tuyến 375: Cấp điện cho phụ tải dân sinh huyện Tiên Du

* Phía 22kV: Trạm cấp điện cho 03 lộ xuất tuyến 22kV:

+ Lộ xuất tuyến 471: cấp điện cho phụ tải dân sinh 01 phần ĐL thành phố Bắc Ninh và huyện Tiên Du

+ Lộ xuất tuyến 473: cấp điện cho phụ tải dân sinh 01 phần ĐL thành phố Bắc Ninh và huyện Tiên Du

+ Lộ xuất tuyến 475: Đang dự phòng

+ Lộ xuất tuyến 477: Đang dự phòng

Với chức năng và nhiệm vụ quan trọng trong việc an toàn cung cấp điện và đảm bảo vận hành an toàn nên yêu cầu trình độ của cán bộ nhân viên trong trạm đƣợc đòi hỏi rất cao

Yêu cầu đối với trạm trưởng là kỹ sư được đào tạo chuyên ngành về điện có trình độ chuyên môn cao nhất Đồng thời là người lãnh đạo trực tiếp cao nhất của trạm Trạm trưởng chịu trách nhiệm quản lý con người, quản lý vận hành an toàn mọi thiết bị, mọi công trình và mọi mặt hoạt động của trạm trước lãnh đạo đơn vị và Giám đốc Công ty Luôn nắm vững các sơ đồ mạch điện trong trạm, những quy trình quy phạm về quản lý, vận hành và xử lý những sự cố về kỹ thuật trong trạm Đồng thời là người đề ra những nội quy riêng của trạm về mọi lĩnh vực để đảm bảo an toàn cho các trang thiết bị cùng cơ sở vật chất có trong trạm

Tất cả cán bộ nhân viên của trạm đều phải chấp hành và chịu sự lãnh đạo trực tiếp của trưởng trạm Đối với trực chính trong trạm cũng là kỹ sƣ đƣợc đào tạo chuyên ngành về điện, nắm vững mọi quy trình về thao tác chuyển đổi các trang thiết bị vận hành và những điều kiện cần thiết của công việc đòi hỏi

Trong thời gian đi ca trực chính chịu trách nhiệm phân công điều hành mọi công việc trong ca và phải chịu trách nhiệm về mọi hành vi vi phạm quy trình, quy phạm, vi phạm kỷ luật lao động và vi phạm chính sách pháp luật của nhân viên vận hành và nhân viên bảo vệ của ca đang làm việc

Trong việc thực hiện nhiệm vụ thao tác các thiết bị trong trạm, trực chính phải trực tiếp chịu trách nhiệm về chế độ phiếu thao tác, công tác đã quy định Kiểm tra theo dõi tình hình vận hành thiết bị của trạm lúc bình thường cũng như lúc có sự cố Trực chính còn có nhiệm vụ chỉ huy ca mình, tự tổ chức tham gia các công việc sửa

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 23 chữa thí nghiệm, kiểm tra các thiết bị đã đƣợc Công ty điện lực Bắc Ninh phân cấp nếu có yêu cầu hay chỉ đạo của trạm trưởng Đối với trực phụ yêu cầu đòi hỏi phải có trình độ trung cấp điện trở lên là người trực tiếp thao tác và trong thời gian đi ca trực phụ chấp hành sự phân công điều hành của trực chính và cùng trực chính chịu trách nhiệm theo quy phạm trách nhiệm của mình để đảm bảo quản lý vận hành và bảo vệ toàn bộ thiết bị trạm

- Bảo vệ giữ gìn trật tự an ninh trong trạm

- Bảo vệ tài sản và các công trình của trạm

- Nghiêm cấm mọi người không có nhiệm vụ vào trạm

Công suất của trạm đƣợc thiết kế với quy mô lắp đặt 2 MBA (tổng công suất 2x63MVA) Hiện tại trạm đã hoàn thành giai đoạn một vì vậy mới chỉ đƣa vào vận hành một MBA T1 với công suất 63MVA các cấp điện áp 110/35/22kV.

Sơ đồ nối điện và thiết bị các ngăn lộ của trạm

TI172 173E27.6 (220kv) bắc ninh -171E27.5 qu? võ-131e7.5 k?nh nổi-131E7.2 Khắc niệm

E27.31 tiên du t1(DONgANHMEE): 63/63/63mva-115/38,5/23kv

EVNNPC công ty điện lực bắc ninh td41 100kva

371-76 td31 100kva dcl 371e27.31-7/01 fco 341-1 dcl 371e27.31-7/02

Hình 2.1 Sơ đồ lưới điện trạm 110KV Tiên Du

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 24 công ty điện lực bắc ninh

EVNNPC mcb-6a mcb-6a i/o cARD i/o cARD mcb 2p-2a mcb 2p-2a

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống điện 1 chiều trạm biến áp 110KV Tiên Du Bắc Ninh qfac11

ON OFF m liên động cơ điện tự động chuyển nguồn (C650-GE) td41

27/59 r y b giám sát t?n hiệu, trạng thái

4p fac106 32A 4P fac107 32A 2P fac108 32A 2P fac109 32A 2P fac110 32A 2P fac111 32A 2P fac112 32A 2P fac113 32A 2P fac114 fac115 fac101

63A 4P fac204 50A 4P fac205 32A 4P fac206 32A 4P fac207 32A 2P fac208 32A 2P fac209 32A 2P fac210 32A 2P fac211 125A 2P fac212 32A 2P fac213 32A 2P fac214 fac215 fac201

C41 EVNNPC công ty điện lực bắc ninh dự p hò ng d ự p hò n g

441-18 fco 341-1 c hỉ n h l-u 1 o lt c m ba t 1 d ự p hò n g d ự p hò n g tủ cr p4 (131) tủ s er ve r tủ đk x m b a t 1 d ự p hò n g tủ đ k c hi?u s án g c hỉ n h l-u 2 tủ m k 1 31 c rp 2 ( 172) dcl 371e27.31-7/01 dcl 371e27.31-7/02 đ k t ại ch ỗ m ab t 1 mf

3xCT 400/1A CL 0.5 d ự p hò n g e00_rp ( f87b) tủthô n g t in

441-1 d ự p hò n g d ự p hò n g d ự p hò n g tủ cr p1 (171) tủ đ k c hi?u s án g d ự p hò n g d ự p hò n g d ự p hò n g d ự p hò n g

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống điện tự dùng trạm biến áp 110KV Tiên Du Bắc Ninh

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 25 công ty điện lực bắc ninh

EVNNPC tủ máy t?nh bcu -T1 F87T

LAN 100/1000Mbps TCP/IP-RJ45 các rl ph?a 35kv ngăn c31

BCU-DC I/O-HT PCCC+Chi?u Sáng

BCU F87L F67 đi?u khiển mức trạm bi?n áp

431 TUC41 471 473 475 477 crp4 (131) e00_rp crp1 (171) crp2(172)

BCU c650 crp3 (112) c650 l90-ge f650 c650 sel311 f650 c650 f650 t60-ge b90-ge

Các thiết bị trong trạm

Các thông số kỹ thuật chính

- Loại máy: máy biến áp 3 pha 3 dây quấn, ngâm dầu, đặt ngoài trời

+ Cao áp: 115kV (điều chỉnh điện áp dưới tải)

+ Trung áp: 38,5kV (điều chỉnh điện áp dưới tải)

+ Cuộn cao áp: 63000kVA + Cuộn trung áp: 63000kVA

- Công suất khi làm mát tự nhiên:

+ Cuộn cao áp: 63000kVA + Cuộn trung áp: 63000kVA

+ Làm mát tự nhiên kiểu (ONAN)

+ Làm mát cƣỡng bức kiểu (ONAF)

+ Nguồn cung cấp điện cho quạt: 3 pha - 380/220VAC

- Nguồn điện để điều khiển, tự dùng:

+ Nguồn xoay chiều: 3 pha - 380V, 50Hz; 1 pha - 220, 50Hz

- Khả năng chịu ngắn mạch của hệ thống:

- Khoảng cách rò điện tối thiểu: 25mm/kV (cho cả ba phía 115 - 38,5 - 23kV)

- Mức tiếng ồn: dưới 80dB ở khoảng cách 3m

- Mức cách điện: Đầu ra Điện áp làm việc cực đại (giá trị hiệu dụng) kV Điện áp thử nghiệm công nghiệp (giá trị hiệu dụng) kV Điện áp thử nghiệm chống sét (giá trị hiệu dụng) kV

- Khả năng quá tải của máy biến áp: Theo tiêu chuẩn IEC - 354

- Giới hạn độ tăng nhiệt:

+ Giới hạn tăng nhiệt độ lớp dầu trên: 55 0 C

+ Giới hạn tăng nhiệt độ cuộn dây: 60 0 C

- Tổn hao có tải: ở nấc chính, nhiệt độ cuộn dây 75 0 C, 40MVA

- Điện áp, dòng điện định mức:

Dây cuốn Điện áp (KV) Dòng điện (A)

+ Phía 115kV: điều chỉnh điện áp dưới tải, nấc điều chỉnh 9×1,78%

+ Phía 38,5kV: điều chỉnh điện áp không tải, nấc điều chỉnh 2×2,5%

- Điện áp ngắn mạch giữa các cuộn dây ở 75 0 C

Uk115 - 38,5 = 10,01% U k115 - 23 = 17,59% Uk38,5 - 23 = 6,91% Đặc điểm cấu tạo

- Máy biến áp đƣợc thiết kế chế tạo theo mô hình máy 110kV Liên Xô GOST 11677-85 sau khi chế tạo thử đã cải tiến và áp dụng theo TCVN 6306 - 97 (tương đƣong IEC - 76) Các máy 110kV sản xuất theo mẫu này đã đƣợc nghiệm thu và đƣa vào vận hành an toàn trên lưới điện quốc gia

- Các tham số chính - lựa chọn xác định theo yêu cầu đặt hàng và địa chỉ lắp đặt vận hành máy

- Máy biến áp chịu đƣợc quá tải theo quy định tại IEC - 354

- Máy thiết kế để làm việc trong điều kiện khí hậu phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 434 - 90

+ Nhiệt độ môi trường không quá +43 0 C

+ Nhiệt độ trung bình hàng ngày đến 35 0 C

+ Lắp đặt, vận hành ở vị trí có độ cao không quá 1000m so với mặt nước biển

- Cấp cách nhiệt: cấp A chịu đƣợc nhiệt độ làm việc cho phép lớn nhất 1050C

- Cấp cách điện: chịu đƣợc thử nghiệm điện áp và tần số cao theo IEC - 76,3

- Lõi thép chế tạo theo công nghệ mới loại 3 pha trụ đƣợc cắt và ghép chéo chính xác để giảm tổn hao không tải cho máy biến áp Dùng thép lá kỹ thuật điện dẫn từ định hướng chất lượng cao loại Π1ЭTA GOST 21427.1.83

- Dây cuốn đƣợc thiết kế bảo vệ điện dung chống sét, bối dây có nhiều đầu phân nhánh ứng các nấc điện áp

- Một số chi tiết ở ruột máy đƣợc chế tạo bằng vật liệu phi từ tính, phía trong vỏ máy có gắn các vách chống nhiễm từ, một số vị trí có kết cấu đặc biệt để giảm tổn hao phụ cho máy biến áp

- Vỏ máy thiết kế theo kiểu nhấc chuông hàn kín Bảo đảm kín dầu và chắc chắn, chịu độ chân không tối đa 760mmHg trong thử nghiệm

2.2.2 Máy biến áp tự dùng TD31

Nơi sản xuất: Việt Nam

U đm : 38,5 ± (2×2,5%)/0,4kV Khối lƣợng: 710kg

2.2.3 Máy biến áp tự dùng TD41

Nơi sản xuất: Việt Nam

Cấp cách điện: 125/50kV Tổ đấu dây: ∆/Y 0 - 11

Khối lƣợng: 560kg; Khối lƣợng dầu: 165kg

Là loại GL312 - F1 do Đức sản xuất Máy cắt

GL312 - F1 là máy cắt khí SF 6 của hãng ALSTOM đƣợc đặt ngoài trời a) Thông số kỹ thuật và đặc điểm chung

I ôđ : 10kA Áp lực khí SF6 : P SF6đm : 0,74 Mpa P SF6 báo tín hiệu = 0,64 MPa

- Thời gian chịu dòng ngắn mạch định mức 3s với dòng ngắn mạch 40kA

Unguồn thao tác: 220 VDC Unguồn điều khiển: 220 VDC

- Máy cắt dùng khí SF 6 để cách điện và dập hồ quang, nguyên lý dập hồ quang theo kiểu thổi

- Máy cắt có tín hiệu chuông còi báo khi áp lực khí SF 6 thấp (cấp 1) và chống thao tác MC khi áp lực khí SF 6 thấp (cấp 2)

- Máy cắt có một cuộn đóng và hai cuộn cắt làm việc song song b) Cấu tạo chung

Máy cắt GL312 - F1 gồm những bộ phận sau:

+ Có vỏ ngoài bằng sứ cách điện

+ Tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm tĩnh dập hồ quang

+ Tiếp điểm động và tiếp điểm động dập hồ quang

Có nhiệm vụ để cách điện với khung máy, bên trong có thanh cách điện một đầu nối với tiếp điểm động ở tầng trên, đầu dưới nối với tay đòn cơ khí của BTĐ

+ Xà ngang, khung để gắn các cực của máy cắt

+ Bộ phận liên kết các thanh thao tác và thanh cách điện

+ Các đường ống nối khí SF 6 giữa các pha

- Khối giám sát khí SF 6 Đặt ở phần cuối của trụ cực gồm bộ giám sát áp lực khí SF6 có các tiếp điểm điện tác động theo áp lực và hệ thống van nạp khí để nạp khí SF 6 Khi cần kiểm tra áp lực khí SF 6 lắp đồng hồ áp lực tại máy cắt có van một chiều để khi tháo lắp đồng hồ không cần cắt điện và không gây mất khí

- Bộ truyền động lò xo

Cơ cấu tích năng lò xo cho phép thực hiện chu trình thao tác định mức Phần cơ khí được đặt trong tủ BTĐ Mặt trước (khi mở cửa) gồm các thiết bị thao tác, điều khiển là:

+ Tay quay để tích năng lò xo

+ Bộ chỉ vị trí máy cắt và trạng thái lò xo

+ Nút điều khiển đóng cắt bằng tay c) Nguyên lý hoạt động

- Thao tác đóng: khi có lệnh thao tác đóng bằng khóa điều khiển (điện) hay bằng tay (cơ khí) năng lƣợng của lò xo đóng đặt tại BTĐ đƣợc giải phóng Năng lƣợng này truyền qua trục quay đến các thanh thao tác của các cực làm máy cắt Trong quá trình này một phần năng lƣợng qua cơ cấu cơ khí, tích năng lò xo cắt

- Thao tác cắt: khi có lệnh cắt, năng lƣợng của lò xo cắt trong cơ cấu thao tác đƣợc giải phóng qua trục quay chuyển đến thanh thao tác cực cắt làm cắt tiếp điểm d) Nguyên tắc dập hồ quang

Khi tiếp điểm động dập hồ quang rời nhau, hồ quang xuất hiện và năng lƣợng của nó làm tăng áp suất của khí SF6 Việc tăng áp suất và hiệu ứng nén khí SF 6 tạo nên sự thổi hồ quang và khi dòng điện biến thiên qua trị số 0 hồ quang bị dập tắt

Dao cách ly là khí cụ điện để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách cách điện an toàn có thể nhìn thấy đƣợc

Dao cách ly 110kV gồm: 112 - 2, 112 - 1, 171 - 1, 171 - 7, 131 – 1,131-3 là loại dao MESA của Tây Ban Nha chế tạo

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 32 a) Thông số kỹ thuật

Thời gian chịu ngắn mạch 3 giây b) Cấu tạo

- Dao cách ly loại SGCPTT gồm hai cột với các điện cực hình trụ và hình phẳng theo thứ tự lần lƣợt và bộ phận cắt ở giữa

- Dao cách lý gồm có 5 bộ phận chính sau:

+ Các bộ phận dẫn điện

+ Các bộ phận cách điện

+ Các cột chống đỡ xoay

+ Các lƣỡi dao tiếp đất (đạt công suất 31,5kA/1s mức ngắn mạch)

+ Các bộ phận bằng kim loại sắt

Là thiết bị chống sét dùng để bảo vệ các thiết bị điện tránh đƣợc hƣ hỏng cách điện do quá điện áp khí quyển (thường do sét) tác động vào

-Chống sét van phía thanh cái 110kV

Có kèm bộ đếm sét

-Chống sét van trung tính 110kV

Loại: SA 72kV/10kV U đm : 72kV

Có kèm bộ đếm sét a) Cấu tạo

Chống sét van loại Varistar U2 là loại chống sét ôxit kẽm dùng công nghệ mới nhất để bảo vệ các thiết bị trung thế Các chống sét này là loại chống sét không khe hở, được chế tạo theo từng pha, đường kính của các đĩa ôxit kẽm là 49mm Vỏ chống sét đƣợc làm từ vật liệu Polyme cao su Silicon b) Nguyên lý hoạt động

- Trong điều kiện làm việc bình thường điện áp đặt lên 2 cực của chống sét là điện áp pha Ở điện áp này các đĩa điện trở ôxit kim loại không dẫn điện

- Khi có quá điện áp, điện áp đặt lên hai cực của chống sét rất lớn, các đĩa điện trở ôxit kim loại trở nên dẫn điện Do đó dễ dàng thoát dòng điện sét để đảm bảo mức điện áp dƣ thấp, an toàn cho thiết bị đƣợc bảo vệ

Các thiết bị phía 35kV là thiết bị đƣợc bố trí trong nhà và đƣợc đặt trong tủ hợp bộ loại SM6 - 36

2.2.8 Tủ hợp bộ 35kV loại SM6 - 36

Kiểu: SM6 - 36 Điện áp định mức:

U N : 38,5kV Điện áp chịu xung sét U W : 170kV

Dòng điện định mức In: 1250A

Dòng cắt định mức I th : 25kA

Dòng điện ổn định lực điện động I ma : 62,5kA

Tần số định mức f: 50 - 60Hz

2.2.9 Máy cắt 35kV a Máy cắt 331

Loại máy: SF1 do Pháp sản xuất

U đm : 35kV U xung sét : 170kV I đm : 1250A I cắt đm : 25kA f dm : 50Hz U điều khiển : 220VDC

Thời gian chịu dòng ngắn mạch: 3s Áp lực khí SF6: 2bar

Chu trình làm việc: cắt 3 giây - đóng, cắt - 3 phút b Máy cắt 371, 373, 375

Loại máy: SF1 do Pháp sản xuất

U đm : 35kV U xung sét : 170kV I đm : 1250A

I cắt đm : 25kA f dm : 50Hz U điều khiển : 220VDC

Thời gian chịu dòng ngắn mạch: 3s Áp lực khí SF6: 2bar

Chu trình làm việc: cắt 3 giây - đóng, cắt - 3 phút c Chống sét van 38,5kV (Thanh cái MBA)

Chống sét van phía 38,5kV (thanh cái MBA)

Loại: SA 40,5kV/10KA U đm : 40,5kV

I đm : 10KA Có kèm bộ đếm sét d Máy biến điện áp TUC31

- Điện áp sơ cấp: 35/ 3 kV

- Tần số định mức: f = 50Hz

- Định mức điện áp tần số công nghiệp: 85kV

- Mức chịu điện áp sung sét: 185kV

Hãng sản xuất MERLINGERIN của Pháp

Các thiết bi phía 22kV là thiết bị đƣợc bố trí trong nhà đƣợc đặt trong tủ hợp bộ loại WBS (LBS)

Tủ hợp bộ 22kV loại WBS (LBS)

Kiểu: UNI - WBS Điện áp định mức:U N : 24kV Điện áp chịu xung sét:Uw: 125kV

Dòng cắt định mức:I th : 16kA

Dòng điện ổn định lực điện động Ima: 62,5kA

Tần số định mức f: 50 - 60Hz

2.2.12 Máy cắt phía 22kV a Máy cắt 431

U đm : 24kV U p : 125kV f đm : 50Hz I đm : 1600A

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 36 b Máy cắt 471

Loại: VB6 - 20/8DA Nước sản xuất: Indonesia

Uđm: 24kV U p : 125kV fđm: 50Hz Iđm: 800ê I cắt : 20kA/3s c Máy cắt 473, 475

Loại: VB6 - 20/8DA Nước sản xuất: Indonesia U đm : 24kV

- Một cơ cấu gồm 3 buồng dập tắt hồ quang

- Một cơ cấu hoạt động cơ khí

- Một cơ cấu điều chỉnh các khối liên kết giữa các phần chính

2.2.13 Chống sét van phía 22kV

Chống sét van phía 22kV (thanh cái MBA)

Có kèm bộ đếm sét

2.2.14 Máy biến điện áp TUC41

- Điện áp sơ cấp: 23/ 3 kV

- Tần số định mức: f = 50Hz

- Định mức chịu điện áp tần số công nghiệp: 50kV

- Mức chịu điện áp sung sét: 125kV

- Hãng sản xuất: ALSTOM - Indonesia

2.2.15 Máy biến điện áp 110kV

- Hãng chế tạo: EMEK - Thổ Nhĩ Kỳ

- Địa điểm lắp đặt: Trạm 110kV Tiên Du a) Thông số kỹ thuật

STT Số tham chiếu: 13133 Nội dung Đơn vị

1 Nhà sản xuất EMEK ELEK INDUSTRIES

3 Tiêu chuẩn áp dụng IEC - 186

4 Điều kiện làm việc Ngoài trời

5 Điện áp định mức của hệ thống 115 kV

6 Điện áp cao nhất của hệ thống 123 kV

7 Tần số định mức 50 Hz

8 Điện áp định mức sơ cấp 115/ 3 kV

- Công suất định mức 100 VA

10 Công suất tức thời 200 VA

12 Hệ số quá áp 1,2 lâu dầi/1,5 trong 3s

13 Mức chịu quá điện áp khô sơ cấp 230 kVms

14 Mức chịu quá điện áp thứ cấp 3 kVms

15 Mức chịu điện áp xung (1,2/50μs) 550 kV

16 Khoảng cách cách điện 25 Mm/k

17 Điện dung định mức 7500 pF

18 Môi trường cách điện Nhúng trong dầu b) Sơ đồ đấu dây máy biến điện áp

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 39 c) Máy biến điện áp KGT - 125

Kiểu KGT - 125 Tiêu chuẩn áp dụng IEC 186 - IEC 358

Số seri: EMEK 97E - 197 Cáp cách điện 123/230/550kV

Số quy chiếu EMEK 13133 Tần số 50Hz Điện áp sơ cấp: 115000/ 3 V

Cuộn Cực thứ cấp Điện áp Cấp chính xác Công suất

Kiểm tra cách điện (50Hz/phút) Đầu cực cao thế

Khe hở phóng điện Đầu cực HF Đầu cực thứ cấp

Cuộn sơ cấp với đất 230kV

Giữa các cuộn thứ cấp với đất 3kV

Giữa các cuộn thứ cấp 3kV

Giữa đầu LVT - A với đất 10kV

Số seri Điện dung 100tgδ

2pC 85,2kV Đo tgδ của máy: 0,21 ở 10kV

Thí nghiệm kiểm tra cấp chính xác:

Sai số biên (%) Sai số góc („) Sai số biên (%) Sai số góc („)

- Giới thiệu chung a Định nghĩa

Giới thiệu hệ Web SCADA với IOT Vbox

Wecon V-box H-WF là thiết bị sử dụng để truyền thông dữ liệu thông qua giao tiếp truyền thông (RS232 / RS485 / Ethernet) từ bộ điều khiển thiết bị Thiết bị này có thể truyền thông gần như tất cả các PLC và bộ điều khiển của thương hiệu lớn Sử dụng kết nối với nền tảng đám mây thông qua 3 cổng Ethernet (1 WAN, 2 LAN) / Wifi Từ đó người sử dụng có thể giám sát các thiết bị từ xa thông qua hỗ trợ truy cập Android/IOS, hoạc trình duyệt máy tính bàn

* Mô tả Wecon IoT V-BOX H-WF

Hình 4.1: thiết bị Wecon Vbox H

* 1 Cổng Micro USB host/Device: USB OTG Switch

* 1 Cổng nối tiếp COM1: RS232, RS485/RS422 (2 in 1)

* 2 Cổng Digital: đầu vào cách ly / đầu ra rơ le

* 3 cổng Ethernet: 2 WAN + 1 LAN (chế độ chuyển đổi)

Kết nối mạng: 4G / 4G Global - WIFI / Ethernet

Kiếu lắp đặt: Din rail /Screw Điện áp nguồn: 24 VDC (12 ~ 28 VDC)

Công suất tiêu thụ: < 10W Độ ẩm môi trường cho phép: 10 ~ 85% RH (không ngưng tụ)

Biên nhiệt hoạt động: -10 ~ 60ºc

Chất liệu: Vỏ thùng nhựa PC và ABS

– Giải pháp giám sát điều khiển từ xa thông qua mạng Ethernet tối ƣu

– Phát triển trên nền tảng IoT đơn giản và có thể lập trình thông qua V-NET – Quản lý thiết bị, giám sát điều khiển thông qua máy tính hoặc Smartphone (Android/iOS)

– Giám sát từ xa PLC và tải chương trình từ xa, cở sở dữ liệu lớn

– Hỗ trợ nhiều người dùng truy cập và điều khiển cùng lúc tại nhiều thiết bị khác nhau

– Hỗ trợ kết nối với hầu hết các thiết bị PLC của các thương hiệu trên thế giới – Hỗ trợ kết nối WIFI, Sim 4G hoặc cáp Ethernet

– Hỗ trợ truy cập iOS, trình duyệt máy tính bàn

– Kết nối toàn cầu, với nền tảng đám mây thông qua Ethernet/Wifi

– Kết nối nhanh, lập trình trực quan, hệ thống kết nối từ xa qua giao thức HTTP / OPC/ MQTT

– Chế độ bảo mật và độ tin cậy cao

– Đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60947-4-1

– Thương hiệu Wecon (Xuất xứ Trung Quốc)

• Giám sát và điều khiển từ xa theo thời gian thực

• Truyền, tải xuống và gỡ lỗi từ xa thông qua dịch vụ dữ liệu VPN

• Giám sát video từ xa, giúp hiểu và kiểm soát tình tại chỗ

• Quản lý thiết bị và hệ thống theo hướng tự động hóa

Hình 4.2: Sơ đồ chân thiết bị Wecon Vbox H

Sơ đồ kết nối các thiết bị:

TU, TI Đồng hồ số

Hình 4.3: Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA

Các thiết bị đo lường thông qua TU, TI và đồng hồ số sẽ được kết nối với Vbox thông qua kết nối RS485/RS422, tín hiệu dòng điện, điện áp sẽ gửi từ đồng hồ kỹ thuật số đến Vbox, từ đó gửi đến máy tính và icloud

Trạng thái của các thiết bị nhƣ máy cắt và dao cách ly, tiếp địa sẽ gửi đến đầu vào PLC từ đó gửi đến Vbox Qua đó gửi lên máy tính thông qua kết nối WAN

Các tín hiệu điều khiển từ xa nhƣ đóng cắt thiết bị sẽ đƣợc gửi từ màn hình HMI, màn hình máy tính tới PLC, từ PLC qua các role đi đóng cắt thiết bị

Tín hiệu từ máy tính ở trạm sẽ đƣợc truyền tới các trung tâm điều độ thông qua mạng internet

Danh sác các biến

Để tiết hành thiết lập hệ SCADA cho trạm 110KV trong luận văn ký hiệu các biến tương tự là thông số dòng điện, điện áp của các pha phía 110KV, 35KV, 22KV Các biến logic thể hiện trạng thái là trình trạng đóng cắt của thiết bị nhƣ máy cắt, dao cách ly của các phía, 110/35/22KV Ngoài ra còn các biến khác nhƣ nhiệt độ của máy biến áp a) Phía 110KV

Bảng 4.1 Danh sách biến tương tự phía 110 kV

Tên biến Số thứ tự Địa chỉ Đơn vị Tên biến Số thứ tự Địa chỉ Đơn vị

UA_TU171 1 UA171 kV UA_TU172 10 UA172 kV

UB_TU171 2 UB171 kV UB_TU172 11 UB172 kV

UC_TU171 3 UC171 kV UC_TU172 12 UC172 kV

TIA_TI171 4 TIA171 A UA_TU131 13 UA131 kV

TIB _TI171 5 TIB171 A UB_TU131 14 UB131 kV

TIC_TI171 6 TIC171 A UC_TU131 15 UC131 kV

TIA_TI172 7 TIA172 A TIA_TI131 16 TIA131 A TIB _TI172 8 TIB172 A TIB _TI131 17 TIB131 A TIC_TI172 9 TIC172 A TIC_TI131 18 TIC131 A

Bảng 4.2 Danh sách biến số phía 110 kV

STT Tên Biến Trạng Thái PLC Địa Chỉ Ghi Chú

1 MC171 Logic PLC1 X0.0 Máy cắt 171

4 CL171-7 Logic PLC1 X0.3 Dao Cách ly 171-7

10 TD171-76 Logic PLC2 X0.1 Tiếp địa 171-76

Các biến X (là biến nhận tín hiệu vào) thể hiện trạng thái của thiết bị ở trạng thái đóng hay cắt, nếu ở mức cao là đóng, ở mức thấp là cắt Với các thiết bị máy cắt sẽ sử dụng thêm biến Y tương ứng là biến điều khiển thiết bị đầu ra Để điều khiển đóng cắt từ xa thiết bị b) Phía cao áp 35KV

Bảng 4.3 Danh sách biến tương tự phía 35 kV

STT Tên Biến Địa chỉ Đơn vị STT Tên

Biến Địa chỉ Đơn vị

1 UA_TU331 UA35 kV 10 IA371 IA371 A

2 UB_TU331 UB35 kV 11 IB371 IB371 A

3 UC_TU331 UC35 kV 12 IC371 IC371 A

7 UAB_TU331 UAB35 kV 16 IA375 IA375 A

8 UBC_TU331 UBC35 kV 17 IB375 IB375 A

9 UCA_TU331 UCA35 kV 18 IC375 IC375 A

Bảng 4.4 Danh sách biến số phía 35 kV

STT Tên biến Loại Tên

(PLC) Địa chỉ Ghi Chú

1 MC331 Điều khiển PLC3 X0.0 Máy cắt 331

5 TD331-38 Trạng thái PLC3 X0.4 Tiếp địa 331-38

Các biến X (là biến nhận tín hiệu vào) thể hiện trạng thái của thiết bị ở trạng thái đóng hay cắt, nếu ở mức cao là đóng, ở mức thấp là cắt Với các thiết bị máy cắt sẽ sử dụng thêm biến Y tương ứng là biến điều khiển thiết bị đầu ra Để điều khiển đóng cắt từ xa thiết bị c) Phía 22KV

+Các biến tương tự : Bảng 4.5 Danh sách biến tương tự phía 22 kV

STT Tên Biến Địa chỉ Đơn vị STT Tên

Biến Địa chỉ Đơn vị

1 UA_TUC41 UA22 kV 10 TI471A TIA471 A

2 UB_TUC41 UB22 kV 11 TI471B TIB471 A

3 UC_TUC41 UC22 kV 12 TI471C TIC471 A

8 UBC_TUC41 UBC22 kV 17 TI473B TIB473 A

+ Các biến logic số : Bảng 4.6 Danh sách biến số phía 22 kV

(PLC) Địa Chỉ Ghi chú

6 TD477-76 Trạng thái PLC4 X0.5 Tiếp địa 477

Các biến X (là biến nhận tín hiệu vào) thể hiện trạng thái của thiết bị ở trạng thái đóng hay cắt, nếu ở mức cao là đóng, ở mức thấp là cắt Với các thiết bị máy cắt sẽ sử dụng thêm biến Y tương ứng là biến điều khiển thiết bị đầu ra Để điều khiển đóng cắt từ xa thiết bị

Bảng danh sách các báo động (Alarm):

Bảng 4.7 Danh sách biến báo động phía 110 kV

Alarm Tên biến Đơn vị Cảnh báo

Bảng 4.8 Danh sách biến báo động phía 35kV

Alarm Tên biến Đơn vị Cảnh báo

Bảng 4.9 Danh sách biến báo động phía 22kV

Tên Alarm Tên biến Đơn vị Cảnh báo

Xây dựng giao diện và thuật toán điều khiển sử dụng trên nền tảng V- NET

– Phát triển trên nền tảng IoT đơn giản và có thể lập trình thông qua V-NET

Trong luận án sẽ tiến hành xây dựng giao diện giám sát và điều khiển trạm biến áp 110KV Tiên Du với các thành phần chính như lưu đồ:

Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống SCADA cho trạm 110 kV Tiên Du

Hệ thống SCADA trạm 110kV Tiên Du

Giao diện phần mềm thiết kế trên iCloud: Trong luận án đã sử dụng web cloud để thiết kế các giao diện điều khiển, đo lường, giám sát và hê thống bảo vệ cho hệ SCADA

Hình 4.5 Sơ đồ giao diện hệ thống SCADA cho trạm 110 kV Tiên Du a) Module main

Chứa sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp 110KV bao gồm các thiết bị máy biến áp và các thiết bị:

- Máy cắt 171, dao cách ly 171-7, dao cách ly 171-1

- Máy cắt 131, dao cách ly 131-1, dao cách ly 131-3

- Máy cắt 172, dao cách ly 172-7 và 172-2

- Tiếp địa 171-75, tiếp địa 171-76, tiếp địa 171-15

- Tiếp địa 131-15, tiếp địa 131-35 và tiếp địa 131-38 Tiếp địa 112-14, tiếp địa 112-15, tiếp địa 112-25, tiếp địa 112-24, tiếp địa 172-75, tiếp địa 172-76, tiếp địa 72-25

- Máy cắt 331, máy cắt 371, máy cắt 375, máy cắt 373

- Tiếp địa 331-38, tiếp địa 371-76, tiếp địa 373-76, tiếp địa 375-76

- Máy cắt 431, máy cắt 471, máy cắt 473, máy cắt 475, máy cắt 477

- Tiếp địa 477-76, tiếp địa 475-76, tiếp địa 473-76, tiếp địa 471-18

Hình 4.6 Module sơ đồ một sợi SCADA cho trạm 110 kV Tiên Du b) Module đo lường

Trong modul này hiển thị các kết quả dòng điện IA, IB, IC; điện áp U A , U B , U C ,

U AB , U BC , U CA , P, Q, Cos Phía 110kV, 35kV, 22kV

Trong hình 4.7, hình 4.8, hình 4.9 đo lường và hiển thị các thông số:

Hình 4.7 Đo lường và hiển thị các thông số phía 110 kV

Hình 4.8 Đo lường và hiển thị các thông số phía 35 kV

Hình 4.9 Đo lường và hiển thị các thông số phía 22 kV c) Modul điều khiển Điều khiển phía 110 kV: Gồm các biến: Y0.0, Y 0.1, Y 0.2 , Y 0.3, Y 0.4, Y 0.5, Y

Trong hình 4.10, ta sẽ thấy đƣợc các trạng thái điều khiển của các máy cắt, dao cách ly và tiếp địa phía 110 kV

Hình 4.10 Sơ đồ biểu diễn trạng thái điều khiển phía 110 kV Để điều khiển phía 110 kV : Chúng ta điều khiển đóng cắt máy cắt, dao cách ly, tiếp địa Ví dụ:

Muốn đóng máy cắt 171 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến Y0.0 sẽ chuyển đổi từ 0 1 sẽ gửi tín hiệu sang rơle trung gian và gửi tín hiệu sang cuộn cắt của máy cắt 171

Tương tự khi cắt máy cắt 171 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến Y0.0 sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và gửi tín hiệu sang cuộn cắt của máy cắt 171

Tương tự đóng cắt cho các máy cắt 131, 172

Muốn đóng dao cách ly 171-7, 171-1 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 0 1 sẽ gửi tín hiệu sang rơle trung gian và đến dao cách ly 171-7, 171-1

Tương tự khi cắt dao cách ly 171-7, 171-1chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và đến dao cách ly 171-7, 171-1

Tương tự đóng cắt cho CL112-1, 112-2, 131-1, 131-3 172-7 và dao cách ly 172-

Muốn đóng tiếp địa 171-15, 171-75, 171-76 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 0 1 sẽ gửi tín hiệu sang rơle trung gian và đến tiếp địa 171-15, 171-75, 171-76

Tương tự khi cắt tiếp địa 171-15, 171-75, 171-76 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và đến đến tiếp địa 171-15, 171-75, 171-76

Tương tự đóng cắt cho các tiếp địa 131-15, tiếp địa 131-35 và tiếp địa 131-38 Tiếp địa 112-14, tiếp địa 112-15, tiếp địa 112-25, tiếp địa 112-24, tiếp địa 172-75, tiếp địa 172-76, tiếp địa 72-25 Điều khiển phía 35 kV: Gồm các biến Y0.0, Y 0.1, Y 0.2, Y 0.3, Y 0.4, Y 0.5, Y

Hình 4.11 Sơ đồ biểu diễn trạng thái điều khiển phía 35 kV Để điều khiển phía 35 kV : Chúng ta điều khiển đóng cắt máy cắt, tiếp địa Ví dụ:

Tương tự khi cắt máy cắt 371 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến Y0.0 sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và gửi tín hiệu sang cuộn cắt của máy cắt 371

Tương tự đóng cắt cho MC 373, MC375, MC331

Muốn đóng tiếp địa 331-38 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 0 1 sẽ gửi tín hiệu sang rơle trung gian và đến tiếp địa 331-38

Tương tự khi cắt tiếp địa 331-38 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và đến đến tiếp địa 331-38

Tương tự đóng cắt cho các TD371-76, 375-76, 373-76 Điều khiển phía 22 kV: Gồm các biến Y0.0, Y 0.1, Y 0.2, Y 0.3, Y 0.4, Y 0.5, Y

Hình 4.12 Sơ đồ biểu diễn trạng thái điều khiển phía 22 kV

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 62 Để điều khiển phía 22 kV : Chúng ta điều khiển đóng cắt máy cắt, tiếp địa Ví dụ:

Tương tự khi cắt máy cắt 431 chúng ta điều khiển thông qua màn hình main điều khiển đến PLC1, trạng thái của biến Y0.0 sẽ chuyển đổi từ 10 sẽ gửi tín hiệu sang rơ le trung gian và gửi tín hiệu sang cuộn cắt của máy cắt 431 Tín hiệu gửi về X0.0 sẽ thể hiện trạng thái đóng cắt của máy cắt lên màn hình

Tương tự đóng cắt cho MC 471, 473, 475

Thuật toán điều khiển sử dụng trên nền tảng V- NET

Điều khiển đóng cắt thông qua hệ thống PLC và giao diện phần mềm hệ thống SCADA

3.4.1 Yêu cầu về thiêt kế hệ thống điều khiển

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 64 a) Quy trình cắt điện:

+ Máy cắt 171: Cắt máy cắt 171, mở dao cách ly 171-7, mở dao cách ly 171-1, nối đất hai đầu máy cắt (các tiếp địa 171-75, 171-15)

+ Máy cắt 172: Cắt máy cắt 172, mở dao cách ly 172-7, mở dao cách ly 172-2, nối đất hai đầu máy cắt (các tiếp địa -75, -25)

+ Máy cắt 131: Cắt máy cắt 131, mở dao cách ly 131-1, mở dao cách ly 131-3, nối đất hai đầu máy cắt (các tiếp địa -15, -35)

+ Máy cắt hợp bộ 331: Cắt máy cắt hợp bộ 331, tiếp địa máy cắt hợp bộ 331 + Máy cắt hợp bộ 371: Cắt máy cắt hợp bộ 371, tiếp địa máy cắt hợp bộ 371 + Máy cắt hợp bộ 373: Cắt máy cắt hợp bộ 373, tiếp địa máy cắt hợp bộ 373 + Máy cắt hợp bộ 375: Cắt máy cắt hợp bộ 375, tiếp địa máy cắt hợp bộ 375

+ Máy cắt hợp bộ 471: Cắt máy cắt hợp bộ 471, tiếp địa máy cắt hợp bộ 471 + Máy cắt hợp bộ 473: Cắt máy cắt hợp bộ 473, tiếp địa máy cắt hợp bộ 473 + Máy cắt hợp bộ 475: Cắt máy cắt hợp bộ 475, tiếp địa máy cắt hợp bộ 475 + Máy cắt hợp bộ 477: Cắt máy cắt hợp bộ 475, tiếp địa máy cắt hợp bộ 475 + Máy cắt hợp bộ 431: Cắt máy cắt hợp bộ 431, tiếp địa máy cắt hợp bộ 431 b) Quy trình đóng điện:

+ Máy cắt 171: Bỏ nối đất hai đầu máy cắt 171 (các tiếp địa -75, -15), đóng dao cách ly 171-1, đóng dao cách ly 171-7, đóng máy cắt 171

+ Máy cắt 172: Bỏ nối đất hai đầu máy cắt 172 (các tiếp địa 75, -25), đóng dao cách ly 172-7, đóng dao cách ly 172-2, đóng máy cắt 172

+ Máy cắt 131: Bỏ nối đất hai đầu máy cắt 131 (các tiếp địa -15, -35), đóng dao cách ly 131-1, đóng dao cách ly 131-3, đóng máy cắt 131

+ Máy cắt hợp bộ 331: Bỏ tiếp địa máy cắt hợp bộ 331, Cắt máy cắt hợp bộ 331 + Máy cắt hợp bộ 371: Bỏ tiếp địa máy cắt hợp bộ 371, Cắt máy cắt hợp bộ 371

+ Máy cắt hợp bộ 373: Bỏ tiếp địa máy cắt hợp bộ 373, Cắt máy cắt hợp bộ 373

3.4.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển trạm 110 kV Tiên Du

Viết chương trình nạp vào PLC: a) Điều khiển Phía 110 kV

- Cắt điện máy cắt MC171

Muốn cắt điện máy cắt MC171 nhân viên vận hành sẽ điều khiển trên màn hình giao diện máy tính sẽ đóng tiếp điểm X0 chuyển từ 0 1 Tiếp điểm X1 là tiếp điểm thường đóng nên cho dòng điện chạy qua làm đóng tiếp điểm Y0 sẽ gửi tín hiệu đến cuộn cắt của máy cắt MC171 (Sử dụng PLC1)

- Đóng điện máy cắt MC171

Muốn đóng điện máy cắt MC171 phải bỏ nối đất hai đầu máy cắt 171 (các tiếp địa -75, -76, -15), đóng dao cách ly 171-1, đóng dao cách ly 171-7, đóng máy cắt 171 (Sử dụng PLC 1)

X2 là chân điều khiển để đóng máy cắt MC171

X3 là tín hiệu nhận vào của cách ly 171-1

X4 là tín hiệu nhận vào của cách ly 171-7

X5, X6, X7 là tín hiệu nhận vào của các tiếp địa (-75, -76, -15)

Với sơ đồ nhƣ hình trên: nếu nhân viên vận hành ra lệnh đóng điện cho máy cắt mà 1 trong 2 dao cách ly hoặc cả 2 cách ly mở thì mạch điều khiển logic không thông Y1 vẫn ở trạng thái 0 Nên không thể xẩy ra nhầm lẫn Để đóng điện máy cắt, yêu cầu trước đó các dao cách ly 171-7 và 171-1 phải đóng trước tương ứng với trạng thái X3 0 1 và X4 là 0 1 Các tiếp địa phải được mở ra X5 phải chuyển từ 1 0; X6 phải chuyển từ 1 0, X7 phải chuyển từ 1 0

- Cắt điện máy cắt MC172

Muốn cắt điện máy cắt MC172 nhân viên vận hành sẽ điều khiển trên màn hình giao diện máy tính sẽ đóng tiếp điểm X0 chuyển từ 0 1.Tiếp điểm X1 là tiếp điểm thường đóng nên cho dòng điện chạy qua làm đóng tiếp điểm Y0 sẽ gửi tín hiệu đến cuộn cắt của máy cắt MC171 (Sử dụng PLC2)

- Đóng điện máy cắt MC172

Muốn đóng điện máy cắt MC171 phải bỏ nối đất hai đầu máy cắt 171 (các tiếp địa -75, -76, -15), đóng dao cách ly 171-1, đóng dao cách ly 171-7, đóng máy cắt 171 (Sử dụng PLC 2) b) Điều khiển Phía 35 kV: Đóng cắt các máy cắt MC371, MC373, MC375, MC331 và các dao cách ly sử dụng PLC 3 và PLC 4 b) Điều khiển Phía 22 kV: Đóng cắt các máy cắt MC431, MC 441, MC 471, MC 473, MC 475, MC 477 và các dao cách ly sử dụng PLC 3 và PLC 4.

Mô hình thực nghiệm

Hệ thống SCADA của trạm đang vận hành không thể can thiệp thử nghiệm đóng cắt nhƣ tác động vào hệ thống đƣợc do đó trong luận văn đã xây dựng 1 mô hình thử

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 67 nghiệm Mô hình nhằm kiểm chứng lý thuyết cũng nhƣ hoạt động của hệ thống SCADA trạm biến áp 110KV Tiên Du

Hình 4.16: Sơ đồ mạch thử nghiệm kết nối hệ thống SCADA 3.5.1 Các thiết bị trong mô hình gồm có:

- Modul truyền thông Wecon V-box H-WF

- Đồng hồ đo dòng áp xoay chiều, đồng hồ đo các thông số 1 chiều của Acquy a) Đồng hồ đo điện đa năng Selec EM2M-1P-C-100A-CE:

Trong module thực nghiệm của mô hình sử dụng đồng hồ Selec EM2M-1P-C-100A-

CE để đo các thông số dòng điện, điện áp, công suất và điện năng

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 68 Đồng hồ đo: V, A Hz, Pf, kW, kVA, kVAr và đo kWh, KVAh, KVArh, công suất hai chiều

– Mạng kết nối: 1 pha – 2 dây

– Ngõ ra: 2 xung áp 24VDC / dòng 100mA

– Truyền thông MODBUS RS485 b)Role trung gian;

Rơ le trung gian đƣợc lắp đặt tích hợp trong hầu hết các bảng mạch điện tử điều khiển nào Thiết bị có vai trò là cầu nối tín hiệu giữa phần module điều khiển và các thiết bị đóng cắt mạch lực

Thiết bị đƣợc tích hợp trong các bảng mạch điều khiển điện tử dân dụng cũng nhƣ trong công nghiệp, với ƣu điểm thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt thay thế c) Bộ điều khiển PLC Để điều khiển trong mô hình sử dụng PLC FX3U: Board PLC Mitsubishi FX3U- 14MR-6AD-2DA thông số kỹ thuật:

Ngõ vào/ra 8 vào / 6 ra

Ngõ ra Relay 220VDC/24VDC – 5A

Ngõ vào analog 6 ngõ vào analog, độ chính xác 12bit, A0-AD2: 0-10V, A3-

AD5: 0-20mA; Đọc cấu trúc lệnh RD3A

Ngõ ra analog 2 ngõ ra analog, độ chính xác 12bit, ngõ ra vôn: 0-10V, ngõ ra analog với cấu trúc lệnh WR3A

Phát xung Không hỗ trợ

(Dài*Rộng*Cao) 107mmx120mmx43mm nặng 255g

Bộ đếm tốc độ cao Bộ đếm 6 kênh mặc định 8k (Đếm 1 chiều hoặc 2 chiều)

Giao tiếp HMI Có thế kết nối hầu hết các loại HMI RS232 (1 Cổng)/ RS485

(1 Cổng) Phần mềm lập trình GX Developer – GX-Work 2

Cổng lập trình DP9/RS232 tốc độ 38.4kbs

Số lượng bước lập trình 8000 bước

Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn – chống ẩm – chống tĩnh điện

Hình 4.17 Module PLC trong mô hình thực nghiệm d) Đồng hồ đo các thông số 1 chiều của Acquy Để đo các thông số của nguồn nuôi 1 chiều mô hình thực nghiệm sử dụng Mạch Đo Điện DC Đa Năng 200A Giao Tiếp RS485 Modbus PZEM-017 Mạch đo điện DC đa năng 200A giao tiếp RS485 Modbus PZEM-017 đƣợc sử dụng để đo và theo dõi gần nhƣ hoàn toàn các thông số về điện năng DC của hệ thống nhƣ điện áp hoạt động, dòng tiêu thụ, công suất và năng lƣợng tiêu thụ, mạch sử dụng giao tiếp RS485 Modbus chuẩn công nghiệp dễ dàng kết nối truyền dữ liệu tới PLC, Vi điều kiển hoặc máy tính, thích hợp cho các ứng dụng theo dõi năng lƣợng, IoT,

Mạch đo điện DC đa năng 200A giao tiếp RS485 Modbus PZEM-017 nhỏ gọn, dễ lắp đặt, đi kèm trở Shunt lên đến 200A, mạch có chất lƣợng gia công và linh kiện tốt, độ bền cao

Hình 4.18 Sơ đồ kết nối thiết bị đo lường thông số DC với máy tính và Vbox thông qua cổng truyền thông RS485

 Model: PZEM-017 kèm trở Shunt 200A

 Điện áp đo và hoạt động: 0.05~300VDC, sai số 0.01

 Dòng điện đo và hoạt động: 0.02 ~ 200A, sai số 0.01

 Công suất đo và hoạt động: 0.2 ~ 90kW, sai số 0.1

 Năng lƣợng đo và hoạt động: 0~9999kWh

 Giao tiếp RS485 Modbus baudrate mặc định 9600, 8, 1

 Có opto cách ly an toàn giữa mạch đo và mạch nhận tín hiệu RS485 Modbus

 Lưu giữ thông số năng lượng tiêu thụ trong bộ nhớ

3.6.2 Cài đặt cấu hình hệ thống và truyền thông Để cài đặt hệ thống SCADA cần phải kết nối Vbox với hệ thống mạng và kết nối Vbox với các thiết bị nhƣ PLC, đồng hồ kỹ thuật số:

Kết nối Vbox với hệ thống mạng: Để kết nối Vox với mạng internet thông qua hệ thống dây mạng WAN Sau đó khai báo các thông số như hình dưới

Hình 4.19 Cài đặt cấu hình cho Vbox kết nối với mạng internet thông qua WAN

Kết nối các thiết bị nhƣ PLC và đồng hồ đo thông số dòng điện, điện áp với Vbox thông qua chuẩn truyền thông RS485

Hình 4.20 Cài đặt cấu hình cho PLC hoặc các thiết bị có giao tiếp RS485 với Vbox

Các bước cài đặt như sau:

1.Port : Chọn cổng kết nối ( COM1,COM2),

3 Driver: Nếu Vbox là Master thì hãy chọn “

Modbus RTU Slave(All function)”

Nếu Vbox là Slave chọn “Modbus RTU Master”

4.Vbox Station: Chỉ quan tâm khi Vbox là Slave

5.Device Station: Nhập ID Station mặc định của thiết bị kết nối với Vbox

6.Connection : Chọn giao thức kết nối với thiết bị(RS485,RS422,RS232)

7.Thiết lập các thông số truyền thông khác nhƣ

Hình 4.21: Khai báo các tag trên Vbox kết nối với PLC hoặc đồng hồ seclect

Trên Hình 4.21 sử dụng để khai báo các tag với các tính năng nhƣ tên, cổng kết nối, Port

2.Connection: Chọn kết nối đã thiết lập ở Communication

3.Type: Chọn kiểu dữ liệu Word hoặc Bit address

4.Register: Chọn thanh ghi và chức năng tương ứng

5.Address main: địa chỉ thanh ghi

6 Permissions: Phân quyền cho tag

8 Data format: Định dạng dữ liệu

9.Total degits : Hiệu chỉnh tỉ lệ giá trị

10.Min/Max: Thiết lập giá trị min/max

11.Station No.: Nhập địa chỉ station của thanh ghi

13 Mapping to: Mapping data giữa các V-Box

Hình 4.20 Khai báo các biến với địa chỉ tương ứng

Hình 4.22 Khai báo ô nhớ để hiện thị thông số trên Web Cloud Configuration

Trên hình 4.22 sẽ khai báo hiện thị thông số theo các bước, 1 chọn Vbox (trên hình là Vbox có ký hiệu HWF1), 2 chọn thiết bị kết nối với Vbox nhƣ đồng hồ điện tử MFM,

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 74 chọn biến Biến ở đây có thể là biến read hoặc write với cổng kết nối COM và địa chỉ đọc tương ứng Đồng hồ Selec EM2M-1P-C-100A-CE sau khi đƣợc kết nối với Vbox thông qua cổng Com 3 Sẽ được gán địa chỉ tương ứng với các thông số hiện thị theo bảng dưới

Bảng 4.10: Địa chỉ thanh ghi của đồng Selec EM2M-1P-C-100A-CE Để khai báo biến điện áp:

Ta khai báo Tag có tên là U với cổng kết nối Com 3

Thanh ghi 17 (vì theo địa chỉ Modbus là 30021)

Hình 4.23 Màn hình khai báo thông số Tag điện áp

Tương tự làm với các biến khác như dòng điện (địa chỉ thanh ghi là 23), công suất tác dụng (địa chỉ thanh ghi là 15), công suất phản kháng (địa chỉ thanh ghi là 17), tần số (địa chỉ thanh ghi là 27), điện năng tiêu thụ (địa chỉ thanh ghi là 01)

3.5.3 Chương trình điều khiển trên PLC Để điều khiển PLC thông qua Vbox cần phải viết chương trình nạp vào PLC để PLC giao tiếp với Vbox Chương trình điều khiển được viết dựa trên phần mềm GX works 2 với PLC Mitsubishi

Chương trình được viết trên phần mềm GX Work 2:

Hình 4.24 : Màn hình giao diện phần mềm GX Work 2

Hình 4.23: Chương trình kết nối giữa PLC và Vbox

Kết quả mô hình thử nghiệm đạt đƣợc:

Với mô hình hệ SCADA thực nghiệm đã cho đã thực hiện được đo lường, giám sát, điều khiển:

- Đã thiết kế đƣợc màn hình giao diện giám sát các thông số dòng điện, điện áp, tần số, điều khiển đóng cắt các thiết bị nhƣ giao cách ly, máy cắt

- Đã giám sát online đƣợc các thông số điện áp, dòng điện, công suất, tần số

- Giám sát đƣợc tình trạng đóng cắt của máy cắt

- Đã giám sát đƣợc các thông số DC nhƣ điện áp, dòng điện, công suất nạp, công suất xả

Bảng 4.11: Kết quả thử nghiệm mô hình

STT Thông số giám sát đƣợc STT Thiết bị điều khiển đƣợc

1 Điện áp 1 Role trung gian ( sử dụng để đóng máy cắt)

2 Dòng điện 2 Role trung gian ( sử dụng để cắt máy cắt)

3 Tần số 3 Role trung gian ( sử dụng để cắt dao cách ly)

4 Công suất tác dụng 4 Role trung gian ( sử dụng để đóng dao cách ly)

6 Trạng thái đóng cắt của

Hoàng Long - Lớp CH-K24 KTĐ - ĐHKTCN 77 máy cắt

7 Trạng thái đóng cắt của dao cách ly

8 Dòng điện nạp cho hệ thống điện 1 chiều

Tuy nhiên: Do hạn chế chế về kinh phí thử nghiệm nên mô hình thực nghiệm vẫn còn một số hạn chế nhƣ chƣa giám sát nhiệt độ máy biến áp Số điểm giám sát thông số dòng điện, điện áp vẫn còn ít

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Những nghiên cứu của luận văn là hoàn toàn phù hợp với chuyên ngành đào tạo kỹ thuật điện, đáp ứng đƣợc yêu cầu của đề tài Cụ thể là:

Luận văn đã trình bày các chức năng, thành phần chính của hệ thống SCADA, hệ thống truyền thông trong hệ SCADA

Luận văn đã phân tích sơ đồ, nguyên lý làm việc, giới thiệu các thiết bị trong trạm biến áp 110KV Tiên Du- Bắc Ninh

Luận văn đã phân tích hệ ứng dụng Web SCADA với IOT Vbox để xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến áp Luận văn đã xây dựng giao diện điều khiển, thuật toán điều khiển và giám sát các thông số cho trạm biến áp 110KV Tiên Du Bắc Ninh Để kiểm chứng những vấn đề đã trình bày, luận văn đã xây dựng mô hình thực nghiệm đo lường giám sát 1 vài thông số dòng điện, điện áp, công suất, tần số, cũng nhƣ điều khiển đóng cắt từ xa thiết bị

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	4,04 MB