1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv

85 2 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 85
Dung lượng 5,73 MB

Cấu trúc

  • 1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI (6)
    • 1.1.1. Định nghĩa và nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau (6)
    • 1.1.2. Các bộ phận chính của hệ thống SCADA lưới điện phân phối (7)
    • 1.1.3. Thiết bị của hệ thống SCADA (8)
      • 1.1.3.1. Phần cứng (8)
      • 1.1.3.2. Phần mềm (8)
      • 1.1.3.3. Bộ phận thông tin liên lạc (Remote Communication System Level) (8)
      • 1.1.3.4 Các thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU) (9)
  • 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC (11)
    • 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước (11)
    • 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước (14)
  • 1.3 GIẢI PHÁP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ (16)
    • 1.3.1. Yêu cầu bài toán (16)
    • 1.3.2. Các phương án dự kiến thực hiện (17)
  • CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CẤU HÌNH PLC VÀ GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG (6)
    • 2.1. LỰA CHỌN CẤU HÌNH PLC (18)
      • 2.1.1. Tín hiệu vào (18)
      • 2.1.2. Tín hiệu ra (18)
      • 2.1.3 Lựa chọn phần cứng hệ thống (18)
        • 2.1.3.1. RTU(Remote Terminal Unit) (18)
        • 2.1.3.2. Thiết bị đầu cuối trung tâm MTU(Master Terminal Unit) (20)
        • 2.1.3.3. Khối xử lí trung tâm (21)
      • 2.1.4. Bộ điều khiển Logic khả trình PLC_S7300 của Siemens (22)
        • 2.1.4.1 Giới thiệu chung (22)
        • 2.1.4.2 Các thành phần cơ bản của một bộ PLC (24)
        • 2.1.4.3 Vòng quét chương trình PLC_S7300 (24)
        • 2.1.4.4 Cấu trúc chương trình PLC_S7300 (25)
        • 2.1.4.5 Các Module của PLC_S7300 (26)
    • 2.2. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP ĐƯỜNG TRUYỀN THÔNG (29)
      • 2.2.1 Một số giao thức và chuẩn giao diện truyền thông phổ biến hiện nay (29)
        • 2.2.1.1 Các giao thức truyền thông (29)
        • 2.2.1.2 Các chuẩn giao diện truyền thông (30)
        • 2.2.1.3 Truyền thông trong trạm điều khiển bằng máy tính (30)
        • 2.2.1.4 Truyền thông ra ngoài trạm (30)
      • 2.2.2 Đánh giá giải pháp về đường truyền thông (30)
        • 2.2.2.1 Đường truyền lease-line (30)
        • 2.2.2.3 Vi ba Microwave (32)
        • 2.2.2.4 Radio link (32)
      • 2.2.3. Ưu điểm vượt trội của chuẩn IEC 61850 so với các chuẩn khác (34)
  • CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG SCADA CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV (18)
    • 3.1. GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV_XUÂN HÀ (37)
      • 3.1.1. Giới thiệu (37)
      • 3.1.2. Địa điểm (37)
      • 3.1.3 Vai trò của trạm trong khu vực (37)
      • 3.1.4 Các giải pháp kỹ thuật (37)
      • 3.1.5 Các thiết bị chính (38)
      • 3.1.6 Sơ đồ nhất thứ trạm biến áp 110KV Xuân Hà (38)
      • 3.1.7 Lựa chọn phương án SCADA (40)
    • 3.2 THIẾT KẾ MẠNG SCADA (42)
      • 3.2.2 Lưu đồ thuật toán (0)
      • 3.2.3 Chọn cấu hình cứng cho PLC (0)
      • 3.2.4 Thống kê các biến đầu vào/ ra cho PLC (47)
    • 3.3 TẠO CẤU HÌNH THIẾT BỊ HMI (48)
      • 3.3.1 Mục tiêu đề ra đối với hệ thống Scada (48)
      • 3.3.2 Thiết bị phục vụ cho hệ thống SCADA (48)
      • 3.3.3. Giới thiệu chung về WinCC (49)
      • 3.3.4 Thiết kế mô hình điều khiển, giám sát trên WinCC 6.0 (49)
        • 3.3.4.1 Tạo dự án mới trên Window Control Center 6.0 (WinCC) (49)
        • 3.3.4.2 Cài đặt Driver kết nối PLC (51)
        • 3.3.4.3 Định nghĩa các Tag sử dụng (52)
      • 3.3.5 Thiết kế, mô phỏng hệ thống điều khiển giám sát với Simatic S7-300 (56)
        • 3.3.5.1 Các bước thực hiện trên S7 – 300 bằng hình ảnh (56)
  • CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐẠT ĐƯỢC (37)
    • 4.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ VẤN ĐỀ GIÁM SÁT (79)
    • 4.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ VẤN ĐỀ THU THẬP DỮ LIỆU (82)
    • 4.3 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI (0)

Nội dung

Định nghĩa và nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau: SCADA/DMS là hệ thống có chức năng điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu - Thu thập các dữ liệu: Dữ liệu từ các trạm biến

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Định nghĩa và nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau

SCADA/DMS là hệ thống có chức năng điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu

- Thu thập các dữ liệu: Dữ liệu từ các trạm biến áp được chia làm ba loại chính:

+ Dữ liệu trạng thái: Trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, các khoá điều khiển từ xa / tại chổ, công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr, điện áp, dòng điện, điện năng kWh, kVArh v.v từ các trạm biến áp, các nhà máy điện, các thiết bị đóng cắt phân đoạn trên lưới

+ Dữ liệu tương tự: Công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr, điện áp, dòng điện, vị trí nấc biến áp v.v

+ Dữ liệu tích luỹ theo thời gian: Điện năng kWh v.v

Các dữ liệu trạng thái từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU, còn các dữ liệu tương tự từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào các bộ biến đổi (tranducer), đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các cổng đầu vào tương tự của RTU Tại RTU dữ liệu được số hoá và thông qua kênh truyền (giao thức) gửi về trung tâm điều độ.

- Điều khiển: Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến các RTU (hoặc SAS), để điều khiển các thiết bị đóng cắt từ xa như:

+ Lệnh đóng cắt máy cắt, recloser, dao cắt tải (LBS), dao cách ly, dao tiếp địa. + Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt của rơle.v.v

+ Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower)

+ Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)

- Giám sát: Mọi thay đổi trạng thái của các thiết bị đóng/cắt hay các thông tin về sự tác động của bảo vệ rơle đều được thu thập về trung tâm điều khiển và được máy tính xử lý:

+ Hiển thị trên các sơ đồ, bảng biểu và các dạng đồ thị tương ứng để giám sát các tình trạng làm việc của thiết bị.

+ Đối với dữ liệu trạng thái (máy cắt, dao cách ly, cảnh báo v.v ) khi phát hiện ra có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành.

+ Đối với dữ liệu giá trị đo xa, dữ liệu nhận được sẽ được kiểm tra so sánh với các ngưỡng dưới và ngưỡng trên (đã được định trước), nếu giá trị đo được bị vi phạm thì hệ thống sẽ phát cảnh báo cho người vận hành.

Ngoài 3 chức năng trên, hệ thống SCADA còn có các chức năng sau: Phân tích, xử lý dữ liệu và nắm bắt sự kiện, giao tiếp người máy (Man - machine interface), tính toán phân bố trào lưu cống suất, ngắn mạch, lập báo cáo, DMS (Demand ManagementSystem) hệ thống quản lý nhu cầu phụ tải, Sử dụng cơ sở dữ liệu cho các mục đích khác.

Các bộ phận chính của hệ thống SCADA lưới điện phân phối

Hệ thống SCADA lưới điện phân phối bao gồm 3 bộ phận sau:

+ Bộ phận điều khiển mạng lưới (Network Control Level): Làm việc dựa trên giao diện người - máy đến các TBA hoặc các nút điều khiển (Recloser, LBS, RMU…) qua hệ thống máy tính đặt tại phòng điều khiển trung tâm Các máy tính này làm việc theo thời gian thực trên một hệ điều hành thông dụng và các phần mềm SCADA liên quan Ngoài ra, còn có một bộ phận điều khiển khác (Remote Terminal Level) cũng làm việc như bộ phận điều khiển mạng lưới nhưng qua máy tính xách tay (Laptop) từ một vị trí tạm thời nào đó và kết nối vào hệ thống điều khiển qua modem và đường dây điện thoại hữu tuyến với các mật mã truy cập.

+ Bộ phận hệ thống thông tin liên lạc (Remote Communication System Level): gồm các thiết bị thông tin liên lạc giữa bộ phận điều khiển mạng lưới với bộ phận tự động hóa trạm và các nút điều khiển.

+ Bộ phận tự động hóa trạm và các nút điều khiển (Substation Level andField Station): bộ phận này bao gồm các RTU thích hợp cho từng TBA và các nút điều khiển như Recloser, LBS, DCL.

Thiết bị của hệ thống SCADA

1.1.3.1 Phần cứng: Để xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến áp cần các phần cứng sau:

- Máy tính công nghiệp (IPC)

- Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối và thu thập dữ liệu lên máy tính)

- Thiết bị mạng (Switch, Router,…)

- Các thiết bị ngoại vi khác như: Máy in Laser A3, A4, hệ thống báo động (Alarm Announciator), đồng hồ chủ (Time Synchronisation (GPS)) phục vụ cho việc đồng bộ thời gian và tần số cho các thiết bị

- Thiết bị local RTU dùng để thu nhận, giám sát, đo xa các đại lượng điện hệ thống nguồn tại phòng điều khiển trung tâm.

Trọn bộ phần mềm SCADA lưới điện phân phối gồm các modul chính sau:

- Phần mềm cho giám sát điều khiển: Tạo ra giao diện hiển thị các thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu

- Phần mềm giám sát, quản lý: Hiển thị các thông số, lưu trữ các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (Giao diện có thể là web navigator)

 Thu thập, trao đổi, lưu trữ, xử lý dữ liệu thời gian thực.

 Điều khiển giám sát từ xa Quản lý thứ tự đóng, cắt Tự động sa thải phụ tải.

 Xử lý kết dây hệ thống Xử lý văn bản và bảng tính điện tử.

 Đồng bộ thời gian và chỉnh thời gian chuẩn.

 Các chương trình giao diện với các phần mềm ứng dụng, giao diện với mạng LAN và hệ thống máy tính.

- Các phần mềm phụ trợ: Kết nối mạng, kết nối PLC —IPC, …

1.1.3.3 Bộ phận thông tin liên lạc (Remote Communication System Level)

Hệ thống thông tin liên lạc: là tập hợp các phương tiện truyền dẫn như cáp quang (FO), vi ba (MW), tải ba (PLC); sóng siêu cao tần (UHF), PSTN, GPS, GPRS được dùng để truyền số liệu từ Trung tâm điều khiển đến thiết bị đầu cuối Hệ thốngSCADA thường sử dụng một hệ thống thông tin làm việc chính và một hệ thống thông tin dự phòng để đảm bảo độ tin cậy

Hình 1.1: Bộ phận thông tin liên lạc hệ thống SCADA lưới điện phân phối. 1.1.3.4 Các thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU)

RTU là các thiết bị đầu cuối, đặt tại TBA hoặc tại nơi có thiết bị cần giám sát, có nhiệm vụ thu thập số liệu và gửi về Trung tâm, đồng thời gửi các lệnh điều khiển từ Trung tâm tới các thiết bị chấp hành Tùy thuộc vào lượng dữ liệu cần thu thập và giám sát tại từng trạm, RTU có thể có kích thước và quy mô thay đổi Ngoài ra, một số thiết bị thông minh (IED) có thể giao tiếp trực tiếp với Trung Tâm không cần RTU thông qua các giao thức chuẩn dùng trong công nghiệp.

* Các chức năng chủ yếu của RTU bao gồm:

- Thu thập các thông tin về hệ thống điện và gửi về Trung tâm điều khiển qua kênh truyền theo yêu cầu từ Trung tâm điều khiển.

- Nhận các thông tin điều khiển, đồng bộ thời gian từ Trung tâm điều khiển, thực hiện chúng và gửi kết quả về Trung tâm điều khiển.

- Quản lý truyền số liệu.

- Lưu trữ số liệu trong trường hợp đường truyền bị sự cố để có thể truyền lại cho trung tâm điều khiển khi đường truyền được thiết lập lại.

* Các thông tin chủ yếu mà RTU liên tục truyền về Trung tâm điều khiển là:

- Các tín hiệu rời rạc từ xa RS (Remote signalling).

- Các giá trị đo lường từ xa RM (Remote measuring).

Vib a áp điện thoại quang Cáp M M

Hình 1.2: Sơ đồ khái quát thể hiện giao tiếp giữa RTU với thiết bị.

+ Quản lý và trao đổi dữ liệu của hệ thống SCADA

Ngoài các thông tin hệ thống thu thập từ các RTU và các thiết bị IED, hệ thống SCADA/DMS còn sử dụng các nguồn thông tin sau:

Thông tin trao đổi với các hệ thống tin học hoặc SCADA khác

Thông tin do người sử dụng nhập trực tiếp, thông tin thời tiết, v.v

Thông tin từ các chương trình ứng dụng khác.

Hình 1.3 Sơ đồ quản lý và trao đổi thông tin của hệ thống SCADA/DMS

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC

Tình hình nghiên cứu trong nước

Trước những năm 90, hệ thống điện Việt Nam còn lạc hậu, nhỏ lẻ Thiết bị điều khiển bảo vệ chủ yếu là thế hệ điện cơ, chưa có mặt hệ thống thông tin số Các khái niệm trong lĩnh vực điều khiển, giám sát như SCADA, hệ thống đo xa và hiểu biết về thế hệ thiết bị số còn khá mới mẻ xa lạ với người thiết kế và quản lý HTĐ. Đầu những năm 90, nền kinh tế đất nước bắt đầu phát triển, đ ̣i hỏi những bước phát triển mới trong truyền tải và phân phối điện năng Hệ thống đường dây siêu cao áp 500kV thống nhất HTĐ toàn quốc, với thế hệ thiết bị số như: Rơ le, bộ ghi sự cố và thông tin số Hệ thống quản lý HTĐ phát triển, ra đời cấp điều độ trung ương A0 quản lý giám sát vận hành hệ thống 500kV và nhà máy điện lớn trong toàn quốc.

Một số thiết bị tiêu biểu cho thế hệ rơ le số có thể liệt kê như: Rơ le bảo vệ so lệch dọc đường dây LFCB-102 (GEC- Alsthom) sử dụng kệnh truyền thông tin cáp quang riêng lắp đặt theo hệ thống dây chống sét dọc tuyến, rơ le tự động đóng lạiLFAA-102, rơ le bảo vệ đường dây 7SA513 V2.1- Siemens, bộ tự động ghi sự cố…

Bên cạnh đó, vẫn sử dụng thế hệ thiết bị bán dẫn như rơ le bảo vệ quá dòng như MCGG82,62,22 Hệ thống điều khiển đã được thiết kế theo mô hình SCADA.

Có thể kể tên nhưng trạm biến áp mới có điều khiển hoàn toàn trên màn hình máy tính được thực thi trên hệ thống thông tin trạm như: Trạm 220kV Nhà Bè, Sóc Sơn, Bắc Giang (ABB), 220kV Nam Định, Tràng Bạch, Việt Trì, Phố nối (Siemens), các nhà máy điện dùng hệ thống điều khiển quá trình tự động: Sông Hinh, Hàm Thuận – Đa My, Phả Lại 2, Phú Mỹ… Những công trình trên được coi là đã sử dụng thế hệ thiết bị và thông tin mới và tiên tiến nhất trên thế giới vào thời điểm xây dựng. Ở mức độ nhỏ hơn, các trạm biến áp 110kV và các lộ phụ tải trung áp mới đều được thiết kế lắp đặt sử dụng hoàn toàn rơ le bảo vệ số.

So với thời kỳ đầu, đã có số lượng rất lớn, chủng loại khá đa dạng và rất nhiều thế hệ thiết bị số đã có mặt trong HTĐ Việt Nam Việc làm chủ sơ đồ thiết kế, thí nghiệm, vận hành các thiết bị số của nhiều hăng đã trở thành quen thuộc với cán bộ kỹ thuật.

Trong điều khiển hệ thống, SCADA đang được cải tạo và lắp mới ngày càng hoàn thiện hơn Hệ thống SCADA cấp điều độ trung ương A0 đã được lắp đặt 1999-

2000 có khả năng điều khiển, tạo một cơ sơ dữ liệu trên hệ thống thông tin mang tính mở và mạnh để áp dụng những ứng dụng ở mức cao trong HTĐ như EMS, DSM….

Hệ thống SCADA cấp điều độ miền Bắc, Trung, Nam tạo nguồn thông tin từ cấp thấp hơn: Trạm biến áp 110kV, tổ máy phát nhỏ… Nối ghép cung cấp dữ liệu đến hệ thống SCADA trung ương, và các ứng dụng văn phòng khác trên toàn quốc gia hoặc toàn cầu.

Hiện nay EVN có một số đơn vị đã đưa hệ thống SCADA/DMS vào vận hành, có một số hệ thống do ABB cung cấp, hệ thống cũ hơn vận hành tại Công ty Điện lực

TP Hồ Chí Minh, hệ thống mới vận hành tại Công ty Điện lực Hà Nội Công ty Điện lực Đồng Nai, các Điện lực Cần Thơ, Lâm Đồng thuộc Công ty Điện lực 2 cũng đã triền khai thành công hệ thống SCADA/DMS trên lưới điện phân phối Công ty Điện lực 3 đang cùng với ABB để triển khai dự án để đưa hệ thống SCADA/DMS vào vận hành tại các thành phố Đà Nẵng, Huế, Quy Nhơn và Buôn Mê Thuột.

 Giới thiệu một số công nghệ giám sát, điều khiển trạm biến áp hiện hữu:

+ Hệ thống điều khiển trạm: LSA-SIEMENS

Trạm 220kV Nam Định, Tràng Bạch, Vật Cách, Việt Trì… Lắp đặt những năm 98-99. Hiện hệ thống điều khiển này vẫn là những sản phẩm tiên tiến nhất của hãng Siemens

+ Hệ thống SCADA Celestenx của Remsdaq (Trạm 220 KV Tam Kỳ)

Hệ thống điều khiển bằng máy tính tại trạm 220kV Tam Kỳ được Commin Asia triển khai và tích hợp dựa trên sự hỗ trợ các thiết bị điện tử thông minh (IED) là các rơle của hãng Areva, các công tơ đo lường EDMI MK6E (kết nối với các bộ điều khiển mức ngăn BCU của Callistonx qua chuẩn giao thức IEC870-5-103 (rơle Areva) hoặc DNP3 (MK6E) và phần mềm giao diện điều khiển máy tính Celestenx, ngoài ra còn có các phần mềm PILoTnx là phần mềm cấu hình logic để xây dựng các ứng dụng điều khiển hệ thống; phần mềm CaSEnx để cấu hình cơ sở dữ liệu cho hệ thống; phần mềm Touchnx cài đặt cho giao tiếp với màn hình tinh thể lỏng của BCU, phần mềm Viewnx hỗ trợ chức năng truy nhập vào hệ thống thông qua Internet.

+ Hệ thống SICAM PAS của hãng Siemen

Hệ thống gồm máy tính chủ SICAM PAS CC (HMI server) dùng thu thập dữ liệu từ các máy chủ SICAM PAS (Full server) Chúng chứa cơ sở dữ liệu giao diện người máy, các tín hiệu sự kiện (SOE) với giá trị thời gian thực, lưu trữ các thông tin vận hành theo giới hạn thời gian hoặc dung lượng của thiết bị lưu trữ IndustrialX- Control được sử dụng để điều khiển và giám sát Chương trình VALPRO cho phép đánh giá các giá trị đo đếm Nó cho phép đọc và phân tích các bản ghi sự cố từ các rơle bảo vệ đã được lấy về và tự động lưu trong quá trình vận hành

+ Hệ thống PACiS của hãng AREVA

Hệ thống PACiS của AREVA hoạt động dựa trên thiết bị điều khiển mức ngăn C264, thiết bị này kết nối với các thiết bị điện tử thông minh (IED), thu thập các thông tin đầu vào và kết nối với hệ thống BUS trạm bằng cáp quang Ethernet Máy tính HMI thực hiện việc điều khiển, giám sát, thu thập giữ liệu thông qua thiết bị C264 Đây là hệ thống điều khiển tự động phân tán, được modul hóa, tiêu chuẩn hóa và hỗ trợ khả năng mở rộng.

Hình 1.4: Hệ thống PACiS- AREVA + Hệ thống SCADA, EMS A0: Ranger ( Bailey-ABB)

Hệ thống được lắp đặt vào cuối năm 99, là hệ thống hiện đại nhất của nhà sản xuấtBailey-USA thuộc tập đoàn hàng đầu ABB Hiện hệ thống này đang được khai thác,lấy nguồn dữ liệu từ các hệ thống SCADA trung tâm thuộc điều độ 3 miền Bắc, Trung,Nam Trên hệ thống này, SCADA đã được khai thác hiệu quả, EMS chưa được khai thác hết tính năng còn phụ thuộc vào kết cấu hệ thống thiết bị: Máy phát, máy cắt,thông số lưới điện… chưa đáp ứng hoàn toàn theo chức năng này.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Hệ thống SCADA được nghiên cứu phát triển mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền khoa học-công nghệ tiên tiến hiện đại như Nhật, Úc, Hàn Quốc, việc ứng dụng công nghệ SCADA trong công tác quản lý khai thác các công trình hệ thống điện là khá phổ biến.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu xác định yêu cầu đối với các trạm và các đầu cuối, các thiết bị giao diện, ghép nối chuyên dùng với mô-đun giám sát, điều khiển,truyền thông theo chiều dọc và chiều ngang, trên cơ sở đó thiết kế, chế tạo các thiết bị và xây dựng phần mềm tương ứng Hệ thống SCADA là sự tích hợp các kỹ thuật, công nghệ cao như: ASIC, PC-104, Encoder độ phân giải cao v.v trong thiết kế, chế tạo các cấu kiện, thiết bị thành phần.

Hệ thống SCADA ngày nay là hệ thống thiết kế theo cấu trúc mở, do vậy dễ nâng cấp, hiện đại hóa phù hợp với tính chất, yêu cầu sử dụng Sản phẩm SCADA sử dụng các kênh truyền tin thoại, vô tuyến, cáp quang, có khả năng bao quát các đối tượng trong phạm vi bán kính ngày càng rộng Qua sử dụng thực tế, hệ thống SCADA bảo đảm làm việc tốt trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường, thời tiết, khí hậu, đáp ứng yêu cầu cơ động trên các địa hình khác nhau Nổi bật nhất của hệ thống SCADA là được ứng dụng công nghệ ảnh nhiệt hồng ngoại, công nghệ nhúng, công nghệ FPGA, công nghệ xử lý ảnh động, công nghệ điều khiển bám trên cơ sở quang ảnh và ảnh nhiệt…

Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc và giải pháp SCADA của Survalent qua sóng di động GPRS.

Hệ thống SCADA sẽ xây dựng hoàn toàn có thể tích hợp để giám sát từ xa trên cùng một máy tính tại trung tâm, luồng dữ liệu thu thập từ nhà máy được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu nên hoàn toàn có thể dùng để tạo các báo về các họat động có liên quan. Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA vẫn hoạt động độc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ bất kỳ hệ thống nào khác kể cả khi các hệ thống khác gặp sự cố, hệ thống SCADA vẫn hoạt động bình thường. Để công nghệ SCADA có thể áp dụng rộng rãi trên các hệ thống điện các nhà khoa học đã nghiên cứu để công nghệ SCADA có thể phù hợp với điều kiện khí hậu, trình độ quản lý, kinh tế đặc thù của mỗi quốc gia và mang tính bảo mật cao hơn vì do việc kết nối trực tiếp môi trường SCADA với mạng IT kết hợp hay với mạng internet có thể làm cho môi trường SCADA dễ bị nguy hiểm và bị đe dọa, đây thực sự là thách thức lớn với khâu an toàn thông tin và bảo vệ sự trong sạch của nguồn dữ liệu.

GIẢI PHÁP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

Yêu cầu bài toán

Đối với một trạm biến áp hiện đại, khi xây dựng và đưa vào hoạt động, để có thể tạo ra được sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của thị trường, trạm biến áp cần được trang bị hiện đại, đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng và môi trường, độ an toàn, năng suất và tiết kiệm Các hạng mục sản xuất được trang bị máy móc tự động, phần mềm điều khiển hiện đại để tiết kiệm nhiên liệu, điện năng, nhân công và đảm bảo chính xác theo yêu cầu.

+ Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý sẽ theo dõi được các thông số, tình trạng thiết bị và toàn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính được kết nối trực tiếp với phòng điều khiển qua đó có thể nắm được tình hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất, truyền tải,… thông thường giám sát điều khiển các thông số:

 Tình trạng đóng cắt của các máy cắt

 Tình hình sự cố (nếu có)

Các thông số này được cung cấp từ các thiết bị đo ở cấp trường, chúng được tích hợp vào các bộ điều khiển và các thông tin của chúng được dùng làm đầu vào để điều khiển các thiết bị và các thông số khác Chúng còn được truyền lên máy tính giám sát và điều khiển và hiển thị trên màn hình giao diện điều khiển (tại phòng điều khiển), được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tạo báo cáo khi cần thiết và gửi về trung tâm qua đường internet Tại trung tâm, các thông số này cũng được hiển thị trên giao diện đồ họa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính để lập báo cáo.

+ Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại đây có thể theo dõi, giám sát mọi họat động của nhà máy thông qua máy tính được kết nối từ xa qua mạng Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.

LỰA CHỌN CẤU HÌNH PLC VÀ GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG

LỰA CHỌN CẤU HÌNH PLC

Hầu hết các tín hiệu đầu vào tại trạm biến áp là tín hiệu tương tự, để đưa vào điều khiển cần thiết phải chuyển đổi sang tín hiệu số.

Là các trạng thái, thông số cần thu thập, giám sát, từ đó đưa ra phương thức vận hành cho trạm biến áp Các thông số đầu vào tại các trạm biến áp là:

 Trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa của các lộ đường dây

 Các khoá điều khiển từ xa/ tại chổ, tín hiệu tác động của hệ thống rơ le, cảnh báo

 Công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr

 Điện áp, dòng điện, điện năng kWh

 Vị trí nấc biến áp.

Là kết quả của quá trình điều khiển, dựa vào đó nhà quản lý, vận hành có phương án tiếp theo, đảm bảo vận hành liên tục, đạt chất lượng Cụ thể:

 Lệnh đóng cắt máy cắt, recloser, dao cắt tải (LBS), dao cách ly, dao tiếp địa.

 Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt của rơle.v.v

 Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower)

 Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)

2.1.3 Lựa chọn phần cứng hệ thống:

+ Thiết bị thu thập dữ liệu: PLC, RTU, PC, I/O, các đầu đo thông minh.

+ Hệ thống truyền thông: Mạng truyền thông, các bộ dồn kênh/phân kênh, Modem, các bộ thu phát.

+ Trạm quản lý dữ liệu: Máy chủ (PC, Workstation), các bộ tập trung dữ liệu (Data concentrator, PLC, PC)

+ Trạm vận hành (Operator Station).

RTU là các thiết bị đầu cuối, đặt tại TBA hoặc tại nơi có thiết bị cần giám sát, có nhiệm vụ thu thập số liệu và gửi về bộ xử lý trung tâm, đồng thời gửi các lệnh điều khiển từ trung tâm tới các thiết bị chấp hành Tùy thuộc vào lượng dữ liệu cần thu thập và giám sát, RTU có thể có kích thước và quy mô thay đổi Ngoài ra, một số thiết bị thông minh (IED) có thể giao tiếp trực tiếp với trung tâm không cần RTU thông qua các giao thức chuẩn dùng trong công nghiệp.

Các chức năng chủ yếu của RTU bao gồm:

- Thu thập các thông tin về hệ thống điện và gửi về Trung tâm điều khiển qua kênh truyền theo yêu cầu từ Trung tâm điều khiển.

- Nhận các thông tin điều khiển, đồng bộ thời gian từ Trung tâm điều khiển, thực hiện chúng và gửi kết quả về Trung tâm điều khiển.

- Quản lý truyền số liệu.

- Lưu trữ số liệu trong trường hợp đường truyền bị sự cố để có thể truyền lại cho trung tâm điều khiển khi đường truyền được thiết lập lại.

Hình 2.2: Sơ đồ hoạt động của RTU.

Các thông tin chủ yếu mà RTU liên tục truyền về Trung tâm điều khiển là:

- Các tín hiệu rời rạc từ xa RS (Remote signalling).

- Các giá trị đo lường từ xa RM (Remote measuring).

Trong các hệ thống điều khiển giám sát tích hợp vai trò của RTU sẽ được các PLC hoặc Controller đảm nhiệm Ở đây, dữ liệu quá trình thu thập được ngoài việc sử dụng cho các ứng dụng điều khiển logic và điều khiển điều chỉnh còn được sử dụng để giám sát-vận hành Chúng ta cũng có thể gặp các hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng các cảm biến thông minh và cơ cấu chấp hành thông minh Trong những trường hợp như vậy vai trò của RTU được tích hợp trên bản thân các cảm biến và cơ cấu chấp hành, các PLC, Controller lúc này cũng chỉ đóng vai trò trung chuyển dữ liệu cho ứng dụng SCADA.

2.1.3.2 Thiết bị đầu cuối trung tâm MTU(Master Terminal Unit):

Thông thường MTU đặt ở trung tâm, nó có thể là máy tính với phần cứng và phần mềm chuyên dụng nhận dữ liệu quá trình từ các trạm ở xa, hoặc nó có thể là một thiết bị Master(một dạng Controller) làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và điều khiển có phần truyền thông với máy tính chủ Các cảm biến hay cơ cấu chấp hành trong hệ thống mạng công nghiệp nói chung và trong các hệ thống SCADA sẽ được ghép nối với RTU hay PLC để thực hiện một quá trình điều khiển theo một thuật toán nhất định. Đồng thời dữ liệu thu thập được( ở dạng số) sẽ được truyền về trung tâm theo hệ thống mạng truyền thông Các MTU nhận dữ liệu từ RTU, đồng thời đóng vai trò gửi các tham số, các lệnh điều khiển(với số lượng hạn chế) từ máy tính chủ tới RTU để điều khiển các cơ cấu chấp hành.

2.1.3.3 Khối xử lí trung tâm:

Khối xử lý trung tâm của hệ SCADA chính là một hoặc nhiều máy trạm, máy chủ được nối mạng với nhau và phối hợp với nhau để thực hiện các chức năng, nhiệm vụ của trạm chủ trung tâm, trung tâm sẽ xử lý tín hiệu và truyền đạt lệnh bằng chương trình mềm thông qua bộ điều khiển khả trình PLC (Program Logic Control)

Hình 2.3: Phần cứng của hệ SCADA.

- Hệ thống mạng LAN phòng điều khiển trung tâm, có cấu hình kép (RedundantLAN), với giao thức TCP/IP có thể kết nối với mạng LAN của đơn vị mà không gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị trên mạng Ngoài ra, có thể kết nối với Trung tâm Điều độ các cấp qua ROUTER.

2.1.4 Bộ điều khiển Logic khả trình PLC_S7300 của Siemens

Từ khi ngành công nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, đế điều khiến một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp nào Người ta thường thực hiện kết nối các linh kiện điều khiến riêng lẻ (Rơle, timer, contactor ) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiến đáp ứng nhu cầu mà bài toán công nghệ đặt ra.

Công việc này diễn ra khá phức tạp trong thi công vì phải thao tác chủ yếu trong việc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thời gian mà hiệu quả lại không cao vì một thiết bị có thế cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tư là rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đối quy trình sản xuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng và đi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt.

Với những nhược điếm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực đế tìm ra một giải pháp điều khiến tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành công nghiệp hiện đại đó là tự động hoá quá trình sản xuất làm giảm sức lao động, giúp người lao động không phải làm việc ở những khu vực nguy hiếm, độc hại mà năng suất lao động lại tăng cao gấp nhiều lần.

Một hệ thống điều khiến ưu việt mà chúng ta phải chọn đế điều khiển cho ngành công nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yêu tố sau: Tính tự động cao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ốn định linh hoạt

Từ đó hệ thống điều khiến có thế lập trình được PLC (Programable Logic Control) ra đời đầu tiên năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống, vi vậy qua nhiều năm cải tiến và phát triến không ngừng khắc phục những nhược điếm còn tồn tại đế có được bộ điều khiến PLC như ngày nay, đã giải quyết được các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau:

* Là bộ điều khiến số nhỏ gọn, dễ thay đối thuật toán điều khiến.

* Có khả năng mở rộng các modul vào ra khi cần thiết.

* Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.

* Có khả năng truyền thông đó là trao đối thông tin với môi trường xung quanh như với máy tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển

* Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điếm khác nữa.

Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triến như hãnh Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen, và có nhiều hãng khác nữa những chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từng mặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLC nào cho thích hợp với mình mà thôi Để đi vào chi tiết sau đây xin giới thiệu loại PLC S7-300 của hãng Siemen đang được sử dụng khá phổ biến hiện nay

Hình 2.4 Miêu tả nguyên lý chung về cấu trúc PLC

THIẾT KẾ MẠNG SCADA CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV

GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV_XUÂN HÀ

- Trạm Xuân Hà được xây dựng và đưa vào vận hành vào năm 1990 với quy mô hoạt động ban đầu gồm hai máy biến áp 110kV với công suất của mỗi máy là 25MVA

- Từ năm 1995 đến nay, Trạm nhận điện từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng bằng cách rẽ nhánh trên đường dây 110kV mạch kép từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng.

-Trạm đựợc xây dựng tại: Số 59_Nguyễn Đức Trung_Phường Xuân Hà_Quận Thanh Khê_Thành Phố Đà Nẵng.

3.1.3 Vai trò của trạm trong khu vực

- Hiện nay Trạm Xuân Hà nhận điện năng với cấp điện áp 110kV qua rẽ nhánh trên đường dây 110kV mạch kép từ TBA 500kV Đà Nẵng cung cấp cho hai máy biến áp 110kV/25 MVA biến đổi sang các cấp điện áp 22kV cung cấp điện năng cho các phụ tải ở thành phố Đà Nẵng.

3.1.4 Các giải pháp kỹ thuật

Trạm 110kV Xuân Hà sử dụng hệ thống sơ đồ cầu (cầu trong và cầu ngoài).

- Đặc điểm sơ đồ cầu ngoài là được sử dụng khi đường dây ngắn, xác suất sự cố trên đường dây bé không cần MC trên đường dây trong khi phải thường xuyên đóng cắt các máy biến áp trong vận hành Sử dụng một MC cầu 112 và hai DCL 112-1 và 112-2 trên cầu nối Nhận điện từ trạm 500kV–Đà Nẵng qua đường dây mạch kép 171/ E51 và 172/E51 cấp điện qua hai dao cách ly 171-7 và 172-7, đến hai thanh cái C11 và C12, hai thanh cái này được nối với nhau qua hai dao cách ly 112-1 và 112-2, trong chế độ vận hành bình thường thì hai dao cách ly này đóng lại Sau đó từ hai thanh cái này được nối với hai dao cách ly 131-1 và 132-2 rồi qua hai máy cắt 131 và 132 tới hai MBA T1 và T2

- Trạm luôn sử dụng hệ thống sơ đồ cầu ngoài Trong trường hợp tao tác chuyển mạch (sửa chữa) mới sử dụng sơ đồ cầu trong.

- Tóm lại phía 110kV của trạm có sơ đồ nối điện có tính linh hoạt và độ tin cậy cung cấp điện cao.

- MBA T2 hạ xuống thành cấp 22kV thông qua máy cắt 432 cấp cho thanh cái C42 từ đây ta có các xuất tuyến cung cấp cho các hộ tiêu thụ.

- Trạm Xuân Hà sử dụng hệ thống sơ đồ một thanh góp phân đoạn bằng máy cắt hợp bộ 412.

- cung cấp cho 7 xuất tuyến (471; 473) đi Trần Cao Vân, (475) đi Dũng Sĩ Thanh Khê, (472; 474) đi Điện Biên Phủ, (476) đi Hà Huy Tập, (478) đi Hòa Khánh.

- Trong chế độ làm việc bình thường máy cắt hợp bộ 412 ở vị trí đóng

- Ưu điểm của sơ đồ này là vận hành đơn giản, giá thành thấp và có độ tin cậy tương đối cao do giảm được xác suất mất điện của các phụ tải khi sự cố trên một mạch, phân bố phụ tải đều trên các MBA Nhược điểm của nó là khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào đó, phụ tải của nó sẽ bị mất điện trong suốt thời gian sửa chữa Đặc biệt khi máy cắt hợp bộ 412 thường đóng thì khi xảy ra ngắn mạch trên các phân đoạn lân cận thì nó sẽ tự động cắt ra để đảm bảo sự làm việc bình thường của các phân đoạn còn lại song như vậy sẽ làm tăng dòng điện ngắn mạch trong mạng.

Máy Biến Áp T1, T2; TU; TI; chống sét van; máy cắt 110kV; dao cách ly 110kV; các máy cắt hợp bộ 22kV; Máy Biến Áp TD1, TD2; hệ thống ắc qui, đo lường và các rơle bảo vệ

3.1.6 Sơ đồ nhất thứ trạm biến áp 110KV Xuân Hà

3.1.7 Lựa chọn phương án SCADA

Phương án 3.1: Đầu tư mở rộng trên hệ thống sẵn có của Trạm

+ Giải pháp kết nối SCADA hiện tại đã được lắp đặt RTU Các tín hiệu điều khiển, giám sát được lấy từ các tiếp điểm phụ của rơle, mạch điều khiển, giám sát tại trạm đưa vào các card vào/ra của RTU 560 Các tín hiệu đo lường được lấy từ TU, TI đưa vào Transducer và kết nối đến RTU 560 qua cổng giao tiếp RS485 với giao thức truyền thông Modbus và hệ thống thông tin liên lạc giữa Trung tâm điều khiển và các TBA 110kV sử dụng giải pháp truyền dẫn quang làm đường truyền chính và đường truyền dự phòng là đường dây điện thoại công cộng (PSTN) để truyền số liệu.

Phương án 3.2: Đối với các TBA 110kV đầu tư xây dựng mới

+ Theo định hướng ngành điện Việt Nam đang nổ lực chuyển từ TBA 110kV có người trực sang trạm không người trực nhằm nâng cao năng suất lao động, vì vậy cần lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp với yêu cầu về quản lý vận hành và điều độ lưới điện Đề xuất mô hình giải pháp đầu tư TBA 110kV theo giải pháp tự động hoá TBA 110kV trên nền tảng giao thức truyền thông IEC 61850

Hệ thống tự động hoá trạm thực hiện nhiệm vụ thu thập thông tin vận hành, hệ thống bảo vệ, điều khiển và đo lường tại TBA Thông tin sẽ được thu thập thông qua việc kết nối trực tiếp với các thiết bị điều khiển, bảo vệ và đo lường thông minh (IEDs) bằng giao thức truyền thông IEC61850 Để đảm bảo cho việc mở rộng kết nối các IEDs của các nhà sản xuất khác nhau yêu cầu các IEDs phải được tuân thủ đúng và đầy đủ chuẩn giao thức truyền thôngIEC61850

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp 110kV.

So sánh các phương án

- Với phương án 3.1 Ưu điểm:

Với giải pháp sử dụng đường truyền này chi phí đầu tư thấp do sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của trạm điện; đây là đường truyền có băng thông rộng, sử dụng nhiều dịch vụ đồng thời và độ tin cậy cao Vì vậy, tiếp tục tận dụng cơ sở hạ tầng cáp quang hiện có để kết nối mở rộng SCADA trong tương lai là giải pháp hợp lý.

Giải pháp kết nối này có ưu điểm là thu thập được các tín hiệu điều khiển, giám sát với các mã hiệu rơle của các nhà sản xuất khác nhau nhưng có rất nhiều nhược điểm như: Khi mở rộng RTU phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ của nhà sản xuất; lắp đặt quá nhiều các thiết bị phụ như: rơle trung gian, hàng kẹp, contact, cáp tín hiệu đấu nối…dẫn đến độ tin cậy thấp, khó khăn trong quản lý vận hành, tốn nhiều thời gian và chi phí trong việc đấu nối, thí nghiệm; sai số đo lường lớn Ngoài ra, giải pháp này không khai thác được nhiều chức năng như: truy cập và cài đặt các thông số rơle từTrung tâm điều khiển; đọc xa các thông số đo lường từ công tơ (meter) hoặc rơle(IEDs); không ghi nhận được dòng sự cố thông qua rơle từ Trung tâm điều khiển

Mặc khác các card tín hiệu vào/ra phải thay mới phải có cùng thông số kỹ thuật, mã hiệu và nhà sản xuất với các card vào/ra hiện hữu Số lượng card vào/ra phụ thuộc vào số lượng các tín hiệu cần thu thập dễ gây mất đồng bộ hệ thống và đồng thời hạn chế về tốc độ xử lý thông tin.

- Với phương án 3.2 Ưu điểm:

Giải pháp này sẽ cho phép loại bỏ RTU như hiện nay; tạo ra sự thuận tiện cho việc mở rộng và nâng cấp sau này, giảm chi phí và thời gian cho công tác đấu nối và thí nghiệm; kết nối các IEDs của các nhà sản xuất khác nhau; tiếp cận đến mọi dữ liệu của thiết bị trong trạm; đáp ứng được các yêu cầu về TBA không người trực; tận dụng được sức mạnh của đường truyền quang trên cơ sở hạ tầng hiện có Phù hợp với sơ đồ hệ thống hiện tại.

Chi phí đầu tư trang thiết bị ban đầu lớn.

THIẾT KẾ MẠNG SCADA

3.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển

Hình 3.2 Sơ đồ chân IC 89C51

Hình 3.3 Cấu tạo led 7 thanh

Sau khi tìm hiểu về nguyên lý led 7 thanh và vi điều khiển AT89C51, Em đã thiết kế mạch đếm số lần đóng cắt máy cắt hiển thị lên led 7 thanh Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số lần đóng cắt máy thiết kế trên phần mềm Protues

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số lần đóng cắt máy cắt.

+ Chương trình viết cho vi điều khiển AT89C51:

Chương trình viết cho vi điều khiển:

;CHUONG TRINH DEM SO LAN DONG CAT

; [1] Nguyen Tang Cuong, Cau truc & Lap trinh cho ho vi

; dieu khien 8051, Khoa hoc & Ky thuat, 2004

; [2] Pham Huu Loc, Vi dieu khien MCS,

; Dai Hoc Quoc gia Tp Ho Chi Minh, 2010

; [3] Do Van Can, Giao trinh Vi dieu khien,

; [4] Perter Norton, Nhap mon Assembler,

JNB P3.0,KEYOK;IF P3.0=0 THEN KEYOK

CALL DELAY;CHONG DOI PHIM

3.2.2 Chọn cấu hình cứng cho PLC

Do số lượng các tín hiệu vào ra tương đối lớn nên chúng em sử dụng loại module vào/ra số và tương tự có số lượng đầu vào/ra lớn, cụ thể 32 đầu vào/ra trên một module vào ra số và 8 đầu vào cho một module vào tương tự.

+ 01 nguồn nuôi loại 5A cắm trên slot 1 của rack 0

+ 01 module CPU cắm trên slot 2 của rack 0

+ 02 module vào số loại DI32x24DC cắm trên Slot 4, 5 của rack 0

+ 1 module vào tương tự loại AI8xl2 bit cắm trên slot 10, 11 của rack 0

Sau khi nghiên cứu yêu cầu công nghệ ứng với thực tế, em đã xây dựng được lưu đồ giải thuật của chương trình điều khiển như sau:

Hình 3.5 Sơ đồ thuật toán điều khiển MC131_132.

3.2.4 Thống kê các biến đầu vào/ ra cho PLC

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐẠT ĐƯỢC

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ VẤN ĐỀ GIÁM SÁT

Phần điều khiển, giám sát là các hình ảnh có lập trình tạo hiệu ứng ảnh động. Các hình ảnh này sẽ mô tả trạng thái làm việc và không làm việc của các thiết bị trên mô hình thật Ở đây Em giám sát hoạt động của các thiết bị là các máy cắt, các dao cách ly (Khi thiết bị điện ở trạng thái đóng, mở thì sẻ có ảnh động thể hiện quá trình đóng), các thông số về điện áp hai đầu thanh cái mà TU đo được, dòng điện tải mà TI đo được,và công suất tiêu thụ của phụ tải, tất cả các thông số này đều được thể hiện trên giao diện điều khiển và giám sát Đồng thời, khi có sự cố (quá tải, ngắn mạch ) thì đèn báo sự cố sẽ nhấp nháy Điều này sẽ giúp người vận hành có thể giám sát quá trình hoạt động của toàn bộ trạm mà không cần đứng trực tiếp tại trạm.

Về điều khiển ta đạt được những kết quả như sau:

Hình 4.1 Giao diện giới thiệu

Từ giao diện giới thiệu ( Hình 4.1), Khi nhấp vào nút ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT trên giao diện giới thiệu, ta được giao diện điều khiển, giám sát như hình sau:

Hình 4.2 Giao diện ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.

 Giám sát, điều khiển đồ nhất thứ trạm E10 sơ đồ nhất thứ trạm E10 ban đầu chưa đóng DCL, MC

Hình 4.3 Giao diện khi khởi động hệ thống

 Giám sát, điều khiển đồ nhất thứ trạm E10 khi đóng DCL_171-7, DCL_131, DCL_172-7, DCL_132

Hình 4.4 Đóng lần lượt DCL_171-7, DCL_131, DCL_172-7, DCL_132

 Giám sát, điều khiển đồ nhất thứ trạm E10 khi đóng 2 MC131, MC132:

Hình 4.5 Đóng lần lượt MC131, MC132

 Giám sát, điều khiển đồ nhất thứ trạm E10 khi đóng các MC hộp bộ: MC_471, MC_472, MC_475, MC_476

Hình 4.6 Đóng lần lượt MC_471, MC_472, MC_475, MC_476

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ VẤN ĐỀ THU THẬP DỮ LIỆU

Trên giao điện giới thiệu ( Hình 4.6), khi nhấp vào nút THU THẬP DỮ LIỆU

MC trên giao diện giới thiệu (hình 4.7), ta sẽ được giao diện TAG LOGGING như hình sau:

Hình 4.7 Giao diện thu thập dữ liệu MC131, 132.

Trên giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MC sẽ mô tả trạng thái của các máy cắt trên mô hình dưới dạng một biểu đồ thời gian Ngoài ra, trên giao diện này còn có bảng trạng thái của các máy cắt theo thời gian Qua đó, người vận hành có thể nắm rõ trạng thái của các máy cắt ở từng thời điểm cụ thể Biểu đồ và bảng thời gian trên hoàn toàn có thể in trực tiếp, điều này rất tiện cho việc báo cáo của người vận hành

Trên giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MC, còn có nút nhấn DIEU KHIEN GIAM SAT , nút nhấn này cho phép ta trở về giao diện chính.

Trên giao diện DIEU KHIEN GIAM SAT ta nhấp vào nút THU THẬP DỮ LIỆU

DCL, ta được giao diện THU THẬP DỮ LIỆU DCL như hình sau:

Hình 4.8 Giao diện THU THẬP DỮ LIỆU DCL

Cũng tương tự giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MC, trên giao diện THU THẬP DỮ

LIỆU DCL ghi lại trạng thái của các DCL trên mô hình dưới dạng biểu đồ và bảng thời gian Dựa vào giao diện THU THẬP DỮ LIỆU DCL, người vận hành có thể biết được trạng thái của các DCL trên mô hình trạm tại từng thời điểm làm việc cả trong quá khứ và hiện tại

Trên giao diện THU THẬP DỮ LIỆU DLC, còn có nút nhấn DIEU KHIEN GIAMSAT , nút nhấn này cho phép ta trở về giao diện chính.

Trên giao diện DIEU KHIEN GIAM SAT ta nhấp vào nút THU THẬP DỮ LIỆU

MCPT (Máy cắt phụ tải), ta được giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT như hình sau:

Hình 4.9 Giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT 471,472,475,476.

Trong giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT có biểu đồ và bảng thời gian về trạng thái của các máy cắt phụ tải ở từng thời điểm cụ thể Dựa vào biểu đồ và bảng thời gian này người vận hành có thể nắm rõ được trạng thái của các MCPT ở từng thời điểm Từ đó, dễ dàng lập báo cáo khi có yêu cầu.

Trên giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT, còn có nút nhấn DIEU KHIEN GIAM SAT , nút nhấn này cho phép ta trở về giao diện chính.

4.3 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Sau gần 4 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài với sự tận tình chỉ bảo của các Thầy Cô giáo trong Khoa và đặc biệt là Thầy Đỗ Văn Cần, cùng với sự nỗ lực của bản thân, đến nay Em đã hoàn thành cơ bản đầy đủ các công việc mà đề tài tốt nghiệp yêu cầu, xây dựng được hệ thống điều khiển, giám sát, thu thập dữ liệu đưa ra các bảng báo cáo tình hình hoạt động của các thiết bị trong trạm, nhằm giúp nhân viên theo dõi, dễ dàng phòng ngừa hạn chế sự cố không mong muốn xảy ra.

Trong quá trình làm đồ án, Em đã tích lũy thêm được nhiều kiến thức về tự động hóa

Ngày đăng: 02/06/2024, 21:42

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.2:  Sơ đồ khái quát thể hiện giao tiếp giữa RTU với thiết bị. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 1.2 Sơ đồ khái quát thể hiện giao tiếp giữa RTU với thiết bị (Trang 10)
Hình 1.3  Sơ đồ quản lý và trao đổi thông tin của hệ thống SCADA/DMS - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 1.3 Sơ đồ quản lý và trao đổi thông tin của hệ thống SCADA/DMS (Trang 11)
Hình 1.4:  Hệ thống PACiS- AREVA + Hệ thống SCADA, EMS A0: Ranger ( Bailey-ABB) - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 1.4 Hệ thống PACiS- AREVA + Hệ thống SCADA, EMS A0: Ranger ( Bailey-ABB) (Trang 14)
Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc và giải pháp SCADA của Survalent qua sóng di động GPRS. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc và giải pháp SCADA của Survalent qua sóng di động GPRS (Trang 15)
Hình 2.3: Phần cứng của hệ  SCADA. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.3 Phần cứng của hệ SCADA (Trang 21)
Hình 2.4 Miêu tả nguyên lý chung về cấu trúc PLC - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.4 Miêu tả nguyên lý chung về cấu trúc PLC (Trang 23)
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống 2.1.4.3 Vòng quét chương trình PLC_S7300 - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống 2.1.4.3 Vòng quét chương trình PLC_S7300 (Trang 24)
Hình 2.10 Ghép nối các module mở rộng của PLC S7-300 - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.10 Ghép nối các module mở rộng của PLC S7-300 (Trang 29)
Hình 2.13 Điểm đa điểm - chuyển tiếp - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.13 Điểm đa điểm - chuyển tiếp (Trang 32)
Hình 2.14 Hình thức quét các RTU + Đường tải ba – Power Line Carrier PLC - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.14 Hình thức quét các RTU + Đường tải ba – Power Line Carrier PLC (Trang 33)
Hình 2.16 Ảnh cáp quang - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.16 Ảnh cáp quang (Trang 34)
Hình 2.18  Truyền thông SCADA dùng chuẩn IEC 61850 - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 2.18 Truyền thông SCADA dùng chuẩn IEC 61850 (Trang 36)
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp 110kV. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp 110kV (Trang 41)
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số lần đóng cắt máy cắt. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số lần đóng cắt máy cắt (Trang 44)
Hình 3.1 Khởi động Windows Control Center 6.0 - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.1 Khởi động Windows Control Center 6.0 (Trang 50)
Hình 3.3  Hộp thoại Create a new project 3.3.4.2  Cài đặt Driver kết nối PLC: - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.3 Hộp thoại Create a new project 3.3.4.2 Cài đặt Driver kết nối PLC: (Trang 51)
Hình 3.5 Hộp thoại Connection properties - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.5 Hộp thoại Connection properties (Trang 53)
Hình 3.9 Vùng làm việc Graphics Designer - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.9 Vùng làm việc Graphics Designer (Trang 55)
Hình 3.10 Giao diện giới thiệu - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.10 Giao diện giới thiệu (Trang 56)
Hình 3.12 Khởi động Simatic Manager - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.12 Khởi động Simatic Manager (Trang 57)
Hình 3.14 Giao diện chọn loại CPU - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.14 Giao diện chọn loại CPU (Trang 58)
Hình 3.20 Xóa bộnhớ trên S7 PLSIM1 - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.20 Xóa bộnhớ trên S7 PLSIM1 (Trang 71)
Hình 3.21 Chạy mô phỏng chương trình - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.21 Chạy mô phỏng chương trình (Trang 72)
Hình 3.26 Đặt hiệu ứng cho đèn báo DCL đóng - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.26 Đặt hiệu ứng cho đèn báo DCL đóng (Trang 77)
Hình 3.29 Viết chương trình C cho MC131. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 3.29 Viết chương trình C cho MC131 (Trang 78)
Hình 4.2 Giao diện ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 4.2 Giao diện ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT (Trang 80)
Hình 4.7 Giao diện thu thập dữ liệu MC131, 132. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 4.7 Giao diện thu thập dữ liệu MC131, 132 (Trang 82)
Hình 4.9 Giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT 471,472,475,476. - đề tài tìm hiểu thiết kế hệ thống scada cho trạm biến áp 110kv
Hình 4.9 Giao diện THU THẬP DỮ LIỆU MCPT 471,472,475,476 (Trang 84)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w