trongvận hành trạm điện - lưới điện là một yêu cầu cần thiết trong quá trình học tập củasinh viên chuyên ngành Hệ thống điện, Tự động hoá và Tin học Công nghiệp.Báo cáo giữa kỳ trình bày
Phần mềm Zenon Energy Edition
Tiến hành giải nén File cài.
Trong File vừa giải nén, Click chuột để chạy FileSTART.exeđể bắt đầu tiến hành cài đặt (Chạy bằng quyền Administrator).
Hình 1.1 Cài đặt phần mềm Zenon (1)
Sau khi xuất hiện giao diện như trên, tiếp tục nhấnNext >
Hình 1.2 Cài đặt phần mềm Zenon (2)
Chọn “I accept the terms in the license agreement” rồi tiếp tục nhấnNext >
Hình 1.3 Cài đặt phần mềm Zenon (3)
Tiếp tục chọn vào Zenon Editor.
Hình 1.4 Cài đặt phần mềm Zenon (4) Đối với SCADA cho trạm biến áp sẽ cài bản Zenon Energy Edition
Hình 1.5 Cài đặt phần mềm Zenon (5)
Tiếp tục chọnInstall nowđể cài đặt mặc định các file cài trên máy tính hoặc chọnUser-definedđể set up các file cài đặt vào thư mục mong muốn.
Hình 1.6 Cài đặt phần mềm Zenon (6)
NhấnFinishđể hoàn tất cài đặt.
Hình 1.7 Cài đặt phần mềm Zenon (7)
Sau khi cài đặt xong thì sẽ xuất hiện các ứng dụng chức năng như hình dưới. Chọn biểu tượng “Zenon Startup Tool” để mở giao diện quản lý tất cả các ứng dụng chức năng khác Ngoài cách mở các ứng dụng theo cách này thì có thể chọn riêng các ứng dụng chức năng trong thư mục COPA-DATA.
Phần mềm IEDScout
Tiến hành giải nén file cài Tiếp theo vào thư mục giải nén tiến hành mở file cài và chạy dưới quyền quản trị bằng cách click chuột phải chọnRun as administrator
Lựa chọn thư mục chứa chương trình, sau đó nhấn Install để tiến hành cài đặt
Hình 1.9 Cài đặt phần mềm IEDScout (1)
Lựa chọn thư mục chứa chương trình, sau đó nhấnInstall.
Hình 1.10 Cài đặt phần mềm IEDScout (2)
Sau khi chương trình đã cài xong nhấnCloseđể đóng trình cài đặt.
Hình 1.11 Cài đặt phần mềm IEDScout (3)
Khởi tạo project trên phần mềm Zenon
Khởi tạo workspace mới: VàoFile => Workspace => New
Hình 1.12 Khởi tạo Workspace (1) Đặt tên và lựa chọn địa chỉ lưu workspace
Hình 1.13 Đặt tên và chọn thư mục lưu Workspace (2)
Sau khi khởi tạo workspace cần khởi tạo Project: Project là file cấu hình tương ứng với một trạm biến áp Tiến hành cấu hình project
Cài đặt thông tin cần thiết về dự án tại tabProjet Info.
Import Driver cần sử dụng trong Project tại tabDrivers.
Cài đặt đồ hoạ tại tabGraphic Settings.
Chúng ta có thể lựa chọn các mẫu Screen có sẵn tại tabScreen Selection.
Sau khi cấu hình xong clickFinishtại tab Finish để lưu cấu hình.
Hình 1.19 Hoàn tất cấu hình Project
Sau khi đã tạo xong Workspace và Project ta có giao diện chính của phần mềm
Hình 1.20 Giao diện chính trong Zenon khi cài đặt xong
Project Manager- Đây là nơi quản lý Workspace và Project.
Project Property- Đây là nơi khai báo các thuộc tính của các ứng dụng.
Project Help- Đây là nơi hiển thị mô tả Help của Property.
Output Window- Đây là nơi hiển thị kết quả biên dịch file Runtime
Yêu cầu hệ thống
Để có thể nắm bắt được cách vận hành tổng quan của một hệ thống lưới điện và các hệ SCADA được ứng dụng trong đó, sinh viên tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu về sơ đồ nhất thứ của một trạm biến áp cụ thể.
Dưới đây là sơ đồ tổng quan của trạm 110 KV E3.8 ở khu vực Lạc Quần, Nam Định.
Hình 1.21 Sơ đồ tổng quan toàn trạm
Sơ đồ nhất thứ trên có thể được chia thành 3 thành phần chính:
- Đường dây 110 KV bao gồm phần máy biến áp (Transformer), các máy cắt (Circuit Braker) được đánh số 132, 131, 112, dao cách ly (Disconnector Switch) 172-
7, 171-7 cùng với hệ thống các dao tiếp địa (Earth Switch), dao cách ly được đánh số tương ứng với máy cắt.
- Đường dây 35 KV, gồm 2 hệ thống đường dây được cấp nguồn từ 2 nhánh khác nhau (2 thanh cái C31 và C32) Hệ thống bao gồm các máy cắt (CB) được đánh số
371, 372, 312, 374, 375 và các dao tiếp địa (ES) cũng như dao cách ly (DS) tương ứng đi kèm Từ đây, 2 nhánh được kết nối với khu vực ngoài bao gồm trạm 373 E3.11 và 373 E3.13.
- Đường dây 22 KV, gồm 3 hệ thống đường dây được cấp nguồn từ 2 nhánh khác nhau (2 thanh cái C41 và C42) Hệ thống cũng bao gồm các máy cắt (CB) như 471,
473, 475, và các dao tiếp địa (ES) cũng như dao cách ly (DS) tương ứng đi kèm.
- Giữa các hệ thống đường dây với các cấp điện áp khác nhau là hệ thống biến áp 110 - 35/22 KV, đóng vai trò hạ áp, tạo điện áp phù hợp để vận hành hệ thống.
TẠO BỨC TRANH SCREEN 13
Giới thiệu chung
Click chuột phải vàoScreensvà chọnNew Screen Đặt tên, liên kết với Frame và chọn loại screen mong muốn
Hình 2.1 Tạo screen mới trong phần mềm Zenon
- Screen Type: Kiểu chức năng của Screen
- Frame: Mỗi một bức tranh cần được gán với một Frame để định tọa độ và độ rộng được phép hiển thị.
- Background Color: Chọn màu nền cho Screen
- Start Function và End Function: Function sẽ được thực hiện hoặc kết thúc khi bức tranh được mở.
Hình 2.2 Các screen sử dụng trong project
Phần mềm Zenon hỗ trợ người dùng nhiều loại Screen khác nhau, đáp ứng được các yêu cầu thực tế khi vận hành trạm Mỗi Screen Type sẽ được thực hiện một chức năng riêng biệt:
- Standard: Dùng cho bức tranh Overview toàn trạm hoặc Detail từng ngăn lộ.
- Alarm Message List: Dùng cho bức tranh Alarm (Cảnh báo).
- Extended Trend: Dùng cho bức tranh thể hiện đồ thị.
- Commands: Dùng cho bức tranh điều khiển.
- Archive Revision: Dùng cho bức tranh Historian.
- Login: Dùng cho bức tranh Login/ Logout.
Hình 2.3 Các Screen Type được hỗ trợ trong Zenon
Frame được hiểu như khung tọa độ Các bức tranh được map với Frame nào thì sẽ chỉ hiển thị được đúng theo Frame đó Để tạo các Frame khác nhau, click vào mục
FrametrongScreens, sau đó click chuột phải chọnNew frame.
Cài đặt đặc tính như vị trí, màu nền của frame tạiProperites.
Hình 2.5 Chỉnh sửa frame trong mục Properties
Khai báo hình ảnh hiển thị cho các đối tượng Combine Element như máy cắt,dao cách ly, dao tiếp địa, Khởi tạo thư viện Symbol cho các đối tượng sẽ được hiển thị trong Screen Phần mềm cũng cho phép Export/ Import frames ra file XML.Zenon hỗ trợ sẵn một số Symbol Library, để sử dụng cần click vàoGeneral symbol libraryvà tìm đến đối tượng cần dùng.
Hình 2.6 General Symbol Library trong Zenon
Xây dựng Symbol Library
ClickSymbol Libraryvà lựa chọnNew symbol Bằng cách sử dụng các elements, người dùng sẽ tạo nên các biểu tượng cần dùng.
Hình dưới đây là biểu tượng cho máy biến áp 3 pha (110/35/22 KV).
Hình 2.8 Máy biến áp 3 pha trong Symbol library
Trong TabProperties, người dùng có thể thay đổi kích thước, màu sắc của Symbol được tạo.
Sau khi tạo xong người dùng cần lưu lại và đặt tên để dễ sử dụng.
Tương tự, người dùng tự tạo được các Symbols cho máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, MBA, để vẽ sơ đồ trạm nhất thứ Lạc Quần, Nam Định theo yêu cầu.
Tạo trang màn hình
Click đúp vào các trang màn hình Screen đã được tạo và tiến hành vẽ sơ đồ trạm điện Đối với đối tượng đường dây, người dùng sử dụng Line để vẽ (Có thể ấn giữ nút
Shiftđể có thể vẽ các đường thẳng theo hướng dọc hoặc ngang).
- Line width: Độ dày của Line
- Line color: Màu sắc của Line (Liên kết đến thư viện màu sắc đã khai ở mục Color Palettes)
- Line type: Lựa chọn nét đứt, nét liền, .
- End of line: Lựa chọn mũi tên, .
Hình 2.12 Cài đặt tham số của đường Line Đối với các đối tượng là máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, máy biến áp hoặc chống sét, người dùng sử dụngCombined Elementđể vẽ.
Hình 2.14 Gán biến cho Combined element
Sau khi gán xong biến sẽ xuất hiện hộp thoại Combined element ClickNextđể chọn biểu tượng có sẵn trong Symbol Library cho đối tượng Combined element.
Hình 2.15 Gán biểu tượng cho đối tượng Combined element
Trong quá trình vận hành hệ thống, cần cài đặt các tham số của đối tượng để hiển thị các trạng thái riêng biệt của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp đất,
- Type of display: Lựa chọn chế độ hiển thị cho đối tượng, người dùng cần lựa chọnSymbol from library.
- Display element: Liên kết đến hình ảnh hiển thị đã tạo từ Symbol library hoặc từ General Symbol Library do phần mềm Zenon hỗ trợ.
- Color: Liên kết màu sắc cho đối tượng theo quy định.
- Value và Variable state: Cài đặt giá trị Value và giá trị Quality.
- Configuration and test: Khởi tạo bốn trường hợp như bên dưới tương ứng với các trạng thái Open (01), Close (00), Invalid (10) và Intransit (11).
- Conditions: Khởi tạo bốn giá trị tương tương ứng với trạng thái tín hiệu.
Hình 2.17 Giá trị khởi tạo cho trạng thái Open
Hình 2.18 Giá trị khởi tạo cho trạng thái Close
Hình 2.19 Giá trị khởi tạo cho trạng thái Invalid
Hình 2.20 Giá trị khởi tạo cho trạng thái Intransit
Thực hiện tương tự với các đối tượng khác có trong sơ đồ nhất thứ trạm 110 KV, ta có 8 trang màn hình giám sát hoạt động vận hành của trạm bao gồm:
- Màn hình điều khiển để điều hướng đến các trang màn hình HMI khác.
- Màn hình HMI giám sát và vận hành toàn trạm.
- Màn hình HMI cho ngăn lộ 110 KV.
- Màn hình HMI cho ngăn lộ 35 KV.
- Màn hình HMI cho ngăn lộ 22 KV.
KHAI BÁO IEC 60870-5-103 27
Giới thiệu IEC 60870-5-103
IEC 60870-5-103 là một tiêu chuẩn cho hệ thống điều khiển và thông tin liên lạc liên quan trong hệ thống điện Tiêu chuẩn này hỗ trợ một số đặc tính chức năng bảo vệ và cung cấp một số công cụ để hợp nhất các chức năng bảo vệ vào dãy dữ liệu riêng
Hình 3.1 Cấu trúc của 1 bản tin IEC 60870-5-103
Giao thức IEC 60870-5-103 truyền tin theo chuẩn nối tiếp (serial)
Hình 3.2 Đặc điểm dữ liệu của chuẩn nối tiếp trên IEC 870-103
Khai báo IEC 60870-5-103 trên Zenon
Lựa chọn Driver IEC 60870-5-103 driver.
Hình 3.3 Add Driver IEC 870-103 trên Zenon
3.2.2 Tiến hành cấu hình Driver
- Keep Update List in Memory: Khi tích vào thì sau khi biến Variable nào được request 1 lần, thì các biến đó sẽ tự động được Resuest theo chu kỳ trong Global Update Time Dĩ nhiên, nó sẽ làm tăng băng thông của Driver.
- Global Update Time: Chu kỳ quét Polling cho các biến Có thể đặt nhiều mức. Sau đó chọn mức quét trong Variable.
Hình 3.4 Cấu hình Driver IEC 870-103 (1)
- Khai báo thông số COM.
- Lưu ý với giao thức IEC 103 Parity luôn là Even.
Hình 3.5 Cấu hình Driver IEC 870-103 (2)
- Khai báo các thông số trong cửa sổConfiguration
Hình 3.6 Khai báo thông số
- Net address: Là số thứ tự của thiết bị kết nối.
- Lựa chọn kết nối Serial
- Cài đặt thời gian timeout và polling tại Timeout and polling.
Cũng giống như COM Line Radio, nó cho phép khai báo nhiều PLC/RTU trên cùng một cổng COM (Tối đa 255) Chú ý là Net Address của biến của PLC/RTU nào thì phải giống Net Address của PLC/RTU đó được khai trong Driver.
-Data Type: Kiểu dữ liệu của biến -Driver Object Type: Chọn MONITORING.
-Data Type: Đối với biến Double Point Information lựa chọn SINT, USINT và với biến đo lường lựa chọn REAL.
-Net Address: Địa chỉ Connection của IED mà biến đang được liên kết.
-IEC870-103 FUNCTION TYPE: Tương ứng với Function(FUN) trong tiêu chuẩn.
-IEC870-103 INFORMATION NUMBER: Tương ứng với Information(INF) trong tiêu chuẩn.
TẠO BIẾN VARIABLE 31
Khai báo biến
Biến nội (Internal Variable): Biến nội bộ của Zenon.
Biến ngoại (External Variable): Biến trong Zenon sử dụng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Tại tabVariable→Click vào biểu tượngVariable New→Cửa sổCreate variablehiện ra.
Người dùng cần đặt tên biến, chọn Driver Object, chọn kiểu dữ liệu (Data Type) trong cửa sổCreate variable.
Biến DPI (Double Point Input) nhận các giá trị (00, 01, 10, 11) thể hiện 4 trạng thái của các thiết bị nhất thứ trong trạm (Open, Close, Invalid, Intransit).
Biến SPI (Single Point Input: Binary Input) có hai trạng thái 1 hoặc 0 (ON/OFF) dùng để biểu diễn cho tín hiệu Alarm, Trip,
Biến DCO (Double Command Output) được dùng để điều khiển các trạng thái của thiết bị nhất thứ trong trạm.
Tính toán số lượng tín hiệu vào - ra
Do quy mô của bài tập lớn, sinh viên được phân công tìm hiểu từng thành phần trong hệ thống đường dây trạm biến áp Lạc Quần, Nam Định cụ thể như sau:
- Phần đường dây 110 KV: Ngăn lộ 131 và máy biến áp.
- Phần đường dây 35 KV: Ngăn lộ 375, thanh cái 35 KV số 1 (C31).
- Phần đường dây 22 KV: Ngăn lộ 441, thanh cái 22 KV số 1 (C41).
Sinh viên tiến hành xác định các tín hiệu điều khiển vào, ra số/tương tự (BinaryInput, Binary Output, Digital Output, Digital Input, Analog Input) dựa theoData list chuẩn cho trạm biến áp 110 KVđược cung cấp.
Hình 4.3 Biến đo lường API
Hình 4.4 Tín hiệu Input 1 bit (1)
Hình 4.5 Tín hiệu Input 1 bit (2)
Hình 4.6 Tín hiệu Input 1 bit (3)
Hình 4.7 Tín hiệu Input và Output 2 bits
Từ bảng số liệu trên kết hợp với các nội dung đã tìm hiểu về hệ thống, tính toán số tín hiệu vào - ra được yêu cầu
Hình 4.8 Bảng thống kê số tín hiệu vào - ra
Như vậy, từ bảng giá trị trên ta tính được các thông số sau:
Lựa chọn PLC – Card mở rộng để thiết kế hệ thống
Trên thực tế, hệ thống đường dây và trạm điện sẽ sử dụng các RTU560 (RemoteTerminal Unit) kết hợp các Card I/O mở rộng.
Có 3 loại Card ứng với các tín hiệu AI, DI, DO tương ứng 23AE21/23, 23BE21/
Do số tín hiệu AI tối đa của board23AE21/23là 8 (8 differential inputs) nên số Board cần dùng trong hệ thống là:
Tương tự, do số tín hiệu DI tối đa của board23BE21/23là 16 (16 binary input channels) nên số Board cần dùng trong hệ thống là:
Tương tự, do số tín hiệu DO tối đa của board23BA20là 16 (16 binary relay output channels) nên số Board cần dùng trong hệ thống là:
Như vậy, sinh viên sẽ sử dụng trong hệ thống 4 board23AE21/23, 9 board23BE21/23 và 2 board23BA20nên thực tế sẽ có tổng cộng 32 tín hiệu AI, 144 tín hiệu DI và 32 tín hiệu DO.
Tỷ lệ dự phòng các tín hiệu:
Các thiết bị khác trong hệ thống như nguồn (PSU: Power Supply Unit 560PSU01/02), bộ điều khiển (CMU) và các Card mở rộng sẽ được gắn trên cùng một Subrack, được kết nối dữ liệu theo chuẩn IEC60870-5-101/104 để gửi về trung tâm điều độ.
Hình 4.10 Module nguồn và module điều khiển
Hình 4.11 Kết nối các module
