bài tập dài scada trong hệ thống điện

XÂY DỰNG BẢNG DATALIST CÁC TÍN HIỆU2.1 Các tín hiệu đo lườngCác tín hiệu đo lường là tín hiệu analog, bao gồm:+ Tần số + Dòng điện+ Điện áp+ Công suất tác dụng CSTD+ Công suất phản kháng

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÀI TẬP DÀI

SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

NGUYỄN TRÍ KHÁNH

khanh nt181 181 @sis.hust.edu.vn

Ngành Kỹ Thuật Điện Chuyên ngành Hệ thống điện

Giảng viên hướng dẫn:

Chữ ký của GVHD

Bộ môn:

Tự động hóa

Trường:

Điện – Điện tử

HÀ NỘI, 07/2022

Mục Lục

1.1 Sơ đồ nhất thứ trạm 3

1.2 Các phương thức bảo vệ 3

1.2.1 Bảo vệ đường dây trên không 110kV 3

1.2.3 Bảo vệ trạm biến áp 110kV 5

2.1 Các tín hiệu đo lường 7

2.2 Các tín hiệu trạng thái 7

2.3 Các tín hiệu điều khiển 7

3.1 Lựa chọn và tính toán số card I/O Modules RTU560 16

3.1.1Cho tín hiệu đo lường 16

3.1.2 Cho tín hiệu bảo vệ và tín hiệu trạng thái 16

3.1.3 Cho tín hiệu điều khiển 17

3.1.4 Lựa chọn giao thức truyền thông 18

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ một sợi trạm 110kV Đồng Mô 4

Hình 3 Sơ đồ phương thức bảo vệ đường dây phía 35kV 6

Hình 4 Sơ đồ phương thức bảo vệ trạm biến áp 110/35kV 7

Hình 5 Hình thực tế và sơ đồ khối của 23AE23 17

Hình 7 Hình thực tế và sơ đồ khối của 23BA20 18

CHƯƠNG 1 SƠ ĐỒ NHẤT THỨ VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 1.1 Sơ đồ nhất thứ trạm.

1.2 Các phương thức bảo vệ

1.2.1 Bảo vệ đường dây trên không 110kV

Các chức năng bảo vệ:

- Bảo vệ khoảng cách 21/21N

- Bảo vệ quá dòng có hướng 67/67N

- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh 50/50N

- Bảo vệ quá dòng có thời gian 51/51N

- Bảo vệ so lệch đường dây 87L

- Role khóa 68

- Bảo vệ khóa điện áp 59

- Bảo vệ thấp áp 27

- Bảo vệ quá dòng TTN 46

- Tự đóng lại 79

- Chức năng kiểm tra đồng bộ 25

- Cảnh báo hư hỏng cuộn cắt 74

- Chức năng loại bỏ role khóa 86

- Chức năng lưu trữ sự cố FR

- Chức đóng vào điểm sự cố SOTF

- Chức năng định vị sự cố FL

Ngoài ra máy cắt 2 đầu đường dây được phối hợp với nhau qua rơ le phối hợp tác động 85

1.2.2 Bảo vệ đường dây phía 35kV

- Được tích hợp các chức năng bảo vệ quá dòng (cắt nhanh 50/50N, có thời gian 51/51N, có hướng 67/67N),

- Bảo vệ quá áp (59)

- Bảo vệ thấp áp (27)

- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF)

- Bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng 67Ns

- Tự đóng lại 79

- Bảo vệ tần số 81

- Chức năng kiểm tra đồng bộ 25

- Ccảnh báo hư hỏng cuộn cắt 74

- Chức năng lưu trữ sự cố FR

- Chức năng theo dõi hệ thống từ xa BCU

1.2.3 Bảo vệ trạm biến áp 110kV

Hình 4 Sơ đồ phương thức bảo vệ trạm biến áp 110/35kV X

+ Phía cao áp (110kV): được tích hợp các chức năng bảo vệ quá dòng (cắt nhanh 50/50N, có thời gian 51/51N, có hướng 67/67N, thứ tự nghịch 46), bảo vệ quá tải (49), bảo vệ chống chạm đất (64, theo nguyên lí tổng trở thấp), bảo vệ quá áp (59), bảo vệ thấp áp (27), bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF).

+ Phía trung áp (35kV): được tích hợp các chức năng 50/50N/51/51N và 50BF Chức năng rơ le bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26Q/26W), rơ le áp lực MBA (63), rơ le khí cho bình dầu chính và ngăn điều áp dưới tải (96B/96P), rơ le báo mức dầu tăng cao (71) được trang bị đồng bộ với MBA, được gửi đi cắt trực tiếp máy cắt ba phía thông qua rơ le chỉ huy cắt hoặc được gửi đi cắt đồng thời thông qua bảo vệ phía 110kV của MBA (87T, 67/67N).

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG BẢNG DATALIST CÁC TÍN HIỆU 2.1 Các tín hiệu đo lường

Các tín hiệu đo lường là tín hiệu analog, bao gồm:

+ Tần số

+ Dòng điện

+ Điện áp

+ Công suất tác dụng (CSTD)

+ Công suất phản kháng (CSPK)

+ Đầu phân áp

+ Nhiệt độ

2.2 Các tín hiệu trạng thái

Bao gồm các tín hiệu trạng thái của thiết bị cơ cấu chấp hành

+ Máy cắt (CB): Thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện ở cấp điện áp cao (>1000V) trong mọi chế độ vận hành: Chế độ vận hành không tải, chế độ tải định mức, chế độ sự cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng điện ngắn mạch là nặng nề nhất

+ Dao cách ly (DS): Dùng để đóng cắt mạch điện hoặc 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 được.

+ Dao tiếp địa (ES): Có tác dụng giải phóng các điện áp dư trên mạng điện mà đã ngắt

ra khỏi nguồn điện nhằm đảm bảo an toàn khi kiểm tra sửa chữa.

2.3 Các tín hiệu điều khiển

Bao gồm các tín hiệu điều khiển dao cách li, máy cắt và tăng/giảm nấc phân áp Tổng hợp các tín hiệu trên, ta được bảng datalist cho trạm 110kV ở bảng

Loại tín hiệu STT Hiển thị

Tên tín hiệu

Đường dây số 1 Đường dây số 2

Ngăn phân đoạn Ngăn lộ 131 MÁY

Thanh cái 35kV số 1 Thanh cái 35kV số 2 Ngăn lộ tổng 35kV Ngăn lộ xuất tuyến 35kV Ngăn lộ xuất tuyến 35kV Ngăn lộ xuất tuyến 35kV Ngăn lộ xuất tuyến 35kV Ngăn lộ xuất tuyến 35kV Ngăn lộ

COM 171 172 C1 C12 112 131 T1 C31 C32 332 372-2 372 377 373 375

Đo lường

2

Điện áp (Uab, Ubc, Uac, Us (pha

3 A 32 Dòng điện (Ia, Ib, Ic) 6 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3

5 MVAr 9 Công suất

TOTAL

Tín hi u input 1 bit ệ 1

RTU FAULT 1

RTU hư hỏng 1 2

48VDC FAULT 1

Hệ thống 48VDC báo lỗi 1 3

220VDC FAULT 1

Hệ thống 220VDC báo lỗi 1

4 CHARGE 48VDC

FAULT

1 Tủ nạp 48VDC báo lỗi 1

6

5 CHARGE

220VDC FAULT 1

220VDC báo

6

Nguồn

220/380VAC

báo lỗi 1

7 EARTH FAULT

Chạm đất

nguồn 1

chiều 1

8 FIRE ALARM 1 Tín hiệu báo cháy 1

9

10

11

12

13

14 MCCB BUSBAR ISOLATOR OFF 5 MCCB DCL thanh cái cắt 1 1 2 1

15 MCCB LINE ISOLATOR OFF 2 MCCB DCL ĐZ cắt 1 1

16

17

18 59 TRIP (OVER VOLTAGE

PROTECTION) 5

Bảo vệ quá

điện áp tác

19

27 ALARM

(UNDER

VOLTAGE

PROTECTION) 5

Bảo vệ kém

20

F87-1 TRIP 2

Bảo vệ so

lệch dọc cấp

1 tác động 1 1

21

F87-2 TRIP 2

Bảo vệ so

lệch dọc cấp

2 tác động 1 1

22

F21-Z1 TRIP 2

Bảo vệ

khoảng cách

vùng 1 tác

23 F21-Z2 TRIP 2 Bảo vệ

khoảng cách

1 1

7

24

F21-Z3 TRIP 2

Bảo vệ

khoảng cách

vùng 3 tác

25

F21-Z4 TRIP 2

Bảo vệ

khoảng cách

vùng 4 tác

26

F67P-1 TRIP

Bảo vệ quá

dòng điện có

hướng pha

cấp 1 (chính)

tác động 1 1

27

F67P-2 TRIP

Bảo vệ quá

dòng điện có

hướng pha

cấp 2 (chính)

tác động 1 1

28

F67P-1 TRIP

(Backup) 2

Bảo vệ quá

dòng điện có

hướng pha

cấp 1 (dự

phòng) tác

29

F67P-2 TRIP

(Backup) 2

Bảo vệ quá

dòng điện có

hướng pha

cấp 2 (dự

phòng) tác

30

67N-1 TRIP

Bảo vệ quá

dòng điện có

đất cấp 1

(chính) tác

31 F67N-2 TRIP

(Main)

2 Bảo vệ quá

dòng điện có

đất cấp 2

(chính) tác

động

1 1

8

F67N-1 TRIP

(Backup) 2

dòng điện có

đất cấp 1 (dự

phòng) tác

33

F67N-2 TRIP

(Backup) 2

Bảo vệ quá

dòng điện có

đất cấp 2 (dự

phòng) tác

34

F50P-1 TRIP 10

Bảo vệ quá

dòng pha cấp

35

FF50P-2 TRIP 10

Bảo vệ quá

dòng pha cấp

36

F50N-1 TRIP 10

Bảo vệ quá

dòng chạm

đất cấp 1 tác

37

F50N-2 TRIP 10

Bảo vệ quá

dòng chạm

đất cấp 2 tác

38

F51P TRIP 7

Bảo vệ quá

dòng pha

(đặc tính phụ

thuộc) tác

39

F51N TRIP 6

Bảo vệ quá

dòng chạm

đất (đặc tính

phụ thuộc)

40

F50REF1 TRIP 1

Bảo vệ chạm

đất hạn chế

41 F50REF2 TRIP 1 Bảo vệ chạm

đất hạn chế

phía hạ áp

tác động

1

9

F51GNS TRIP 1

dòng trung

43

F87T-1 TRIP 1

Bảo vệ so

lệch cấp 1

44

F87T-2 TRIP 1

Bảo vệ so

lệch cấp 2

45

F87B1 TRIP 1

Bảo vệ so

lệch thanh

cái 1 tác

46

87B2 TRIP 1

Bảo vệ so

lệch thanh

cái 2 tác

47

F87B ON/OFF 1

Bảo vệ so

lệch thanh

48

F50BF TRIP 10

Bảo vệ hư

hỏng máy

50 TRIP 86 (1,

Rơle

LOCKOUT

51

F90 ON/OFF 1

Rơle tự động

điều áp

52

F79 ON/OFF 7

Tự động

đóng lại

53

54 F25 3 Kiểm tra đồng bộ 1 1 1

55 RELAY FAULT 17 Hư hỏng rơle 2 2 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1

56 F49 ALARM 1 Bảo vệ quá tải cảnh báo 1

57 (F74-1,F74- 2)

Cảnh báo hư

hỏng cuộn

10

E tại chỗ/từ xa

59 FAN ON

AUTO/MANUAL 1

Quạt mát ở

chế độ tự

động/bằng

60 FAN GROUP 1

RUNNING 1

Quạt làm

mát nhóm 1

đang hoạt

61 FAN GROUP 2

RUNNING 1

Quạt làm

mát nhóm 2

đang hoạt

62

63

64 OLTC LOCAL/REMOT

OLTC ở chế

độ tại chỗ/từ

65 OLTC FAULT 0 OLTC hư hỏng

66 OLTC INPROGRESS 0 OLTC đang làm việc

67 96-1 ALARM 1 Rơle ga cảnhbáo 1

68 96-2 TRIP 1 Rơle ga tác động 1

69

33-1 ALARM 1

Mức dầu cao

MBA cảnh

70

33-2 TRIP 1

Mức dầu

thấp MBA

71

26O-1 ALARM 1

Nhiệt độ dầu

MBA cảnh

72

26O-2 TRIP 1

Nhiệt độ dầu

MBA tác

73 26W-1HV

Nhiệt động

cuộn dây cao

11

áp tác động

75 26W-1MV

Nhiệt động cuộn dây trung áp

1 76

26W-2MV TRIP 1

Nhiệt động cuộn dây trung áp tác

77

63R TRIP 1

Rơle áp suất đột biến MBA tác

78

63 TRIP 1

Rơle áp lực thùng dầu chính MBA

79

63 OLTC TRIP 1

Rơle áp lực OLTC tác

80 96-OLTC TRIP 1 Rơle dòng

81 TRANSFORMER

FIRE ALARM 1

Hệ thống báo cháy máy biến áp

Tổng tín hiệt input (1bit) :

19 9

Tổng số tín hiệu ngăn lộ

Tín hiệu đầu vào

Input 2 bits

1 CB OPEN /CLOSE 76 Máy cắt 2 16 16 2 2 10 9 13 1 1 1 1 1 1

2 DS OPEN / CLOSE 4 DCL đóng/mở 1 1 1 1

3 CB

TEST/SERVICE 14

Máy cắt ở chế độ

4 ES OPEN/CLOSE 8 Dao tiếp địa đóng/mở 1 1 1 1 1 1 1 1

Tổng tín hiệu input (2bit)

10 2

Tổng số tín hiệu ngăn lộ

Đầu ra

Output 2 Bits

1 OPEN / CLOSE

CB

10 Đóng/mở máy cắt

12

2 DS 8 DCL 2 2 2 2

3 RAISE / LOWER OLTC 1 Tăng giảm nấc MBA 1

4 START/STOP

FAN GROUP 1 1

Khởi động/dừng quạt làm mát

5 START/STOP

FAN GROUP 2 1

Khởi động/dừng quạt làm mát

6 RAISE / LOWER OLTC 1 Tăng giảm nấc MBA 1

7 FAN

MANUAL/AUTO 1

Chuyển chế

độ bằng tay/tự động

8 OLTC

MANUAL/AUTO 1

OLTC chế

độ bằng

Tổng tín hiệu output

Tổng số tín hiệu ngăn lộ

13

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CARD RTU VÀ GIAO THỨC TRUYỀN

THÔNG

Trong bài này, với số lượng tín hiệu lớn, ta lựa chọn RTU 560A

3.1 Lựa chọn và tính toán số card I/O Modules RTU560

3.1.1Cho tín hiệu đo lường

Lựa chọn card RTU Analog input board 23AE23

Hình 5 Hình thực tế và sơ đồ khối của 23AE23

Một số đặc điểm:

+ 8 đầu vào vi sai

+ Điện áp tín hiệu vào có thể cấu hình ở mức , , , ,

+ Điện áp tín hiệu vào: , 0…+20VDC.

Tính toán số card 23AE23

Tổng cộng có 87 tín hiệu đo lường, thêm dự phòng 20% tổng số tín hiệu và mỗi card 23AE23 có 8 đầu vào vi sai, ta có:

Vậy số card 23AE23 là 14 card

3.1.2 Cho tín hiệu bảo vệ và tín hiệu trạng thái

Lựa chọn card RTU Binary input board 23BE23

Một số đặc điểm:

+ 16 kênh đầu vào nhị phân

+ Cách li với mạch lực bằng phần tử quang (optocoupler)

+ Hỗ trợ nhiều dạng tín hiệu đầu vào như SPI, DPI, DMI8, DMI16, …

+ Có gắn nhãn thời gian với SPI và DPI

+ Điện áp tín hiệu đầu vào 24…60VDC

+ Đèn LED tín hiệu khả dụng cho tất cả đầu vào

Hình 6 Hình thực tế và sơ đồ khối của 23BE23

Tính toán số card 23BE23

Tổng cộng có 199 tín hiệu bảo vệ 1 bit, 102 tín hiệu trạng thái 2 bit, thêm dự phòng 20% tổng số tín hiệu và mỗi card 23BE23 có 16 đầu vào nhị phân, ta có:

Vậy số card 23BE23 là 31 card

3.1.3 Cho tín hiệu điều khiển

Lựa chọn card RTU Binary output board 23BA20

Hình 7 Hình thực tế và sơ đồ khối của 23BA20

Một số đặc điểm:

+ 16 kênh đầu ra rơ le nhị phân

+ Hỗ trợ nhiều dạng tín hiệu đầu vào như SPI, DPI, DMI8, DMI16, …

+ Cách li với mạch lực bằng rơ le

+ Điện áp tín hiệu đầu vào 24…60VDC

Tính toán số card 23BA20

Tổng cộng có 24 tín hiệu điều khiển 2 bit, thêm dự phòng 20% tổng số tín hiệu và mỗi card 23BA20 có 16 đầu ra nhị phân, ta có:

Vậy số card 23BA20 là 4 card

3.1.4 Lựa chọn giao thức truyền thông

+ Kết nối IEDs - RTU560: sử dụng dây LAN với chuẩn truyền thông IEC61850 + Kết nối RTU560 – ngoài trạm: sử dụng cáp quang với chuẩn truyền thông IEC60870-5-104

Với mỗi RTU560 có 19 ngách, trong đó có 4 ngách cho PS và CPU Vậy ta cần tổng số RTU 560 là:

Vậy ta cần tổng cộng 4 RTU560

Hình 8 Sơ đồ hệ thống SCADA từ RTU560