GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN SCADA CHƯƠNG II CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA

CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.1 GIỚI THIỆU CHUNG - Các thiết bị điện tử thông minh IED (Intelligent Electronic Devices); -Cấu trúc thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit); -Ứng dụng khối điều khiển lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) hệ thống SCADA; -Cấu trúc trạm điều khiển trung tâm; -Cấu trúc truyền thông; -Giao diện Người – Máy HMI (Human Machin Interface) CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.2 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THÔNG MINH IEDs 2.2.1 Chức IED Bảo vệ Biểu thị Kiểm tra IDE Điều khiển Ghi lại cố CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2.2.2 Rơle kỹ thuật số Cấu trúc chung rơle kỹ thuật số thể dạng khối Biến đổi đại lương đầu vào I,U Tín hiệu nhị phân BI Lọc tương tự Biến đổi tương tự A/D Khối xử lý tín hiệu µP Lưu trữ giao tiếp với thiết bị Nguồn thao tác Hình 2.2 Cấu trúc rơle kỹ thuật số Các phần tử thực hiện: Rowle cắt đầu ra; đèn LED cảnh báo CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2.2.2 Rơle kỹ thuật số • Hình dáng bên ngồi rơle khoảng cách số MICOM P441 hình Trong đó: • (1) - hình tinh thể lỏng (LCD) hiển thị 16 kí tự hai hàng • (2) - bốn đèn LED cố định • (3) - tám đèn LED hiển thị vùng khả trình • (4) - hệ thống phím chức • (5) - phím chức đọc, xố kí tự hiển thị thời gian • (6) - vỏ bọc kí hiệu sản phẩm • (7) - che chắn bảo vệ đầu kết nối cổng truyền thơng • (8) - phần đầu kẹp chì MICOM P441 CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA Chức khối sau : 1) Đầu vào: Dòng điện điện áp lấy từ cuộn dây thứ cấp biến dòng điện biến điên áp 2) Khối biến đổi đại lượng đầu vào Dòng điện điện áp danh định thứ cấp biến dòng điện biến điện áp có trị 5A, 1A 110 V, 100 V cịn q lớn so với thơng số vào linh kiện rơle, cần phải giảm tín hiệu vào xuốn thấp cỡ vài mA khoảng 10 V 3) Khối lọc tương tự Lọc nhiễu, hài bậc cao thành phần không mong muốn đại lượng đầu vào 4) Khối biến đổi tương tự - số A/D ( Analog/Digital) Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 5) Khối xử lý tín hiệu số µP Khối có chức xử lý tín hiệu đầu vào, sử dụng vi xử lý 16 bit 32 bit Đối với rơle phức tạp rơle khoảng cách, rơle so lệch bảo vệ máy phát điện, máy biến áp, đường dây siêu cao áp, hệ thống sử dụng từ 2ữ3 àP v mi b vi x lý thc hin chức nhiệm vụ sau: - Vi xử lý thực chức bảo vệ chính; - Vi xử lý thực chức bảo vệ dự phòng; - Vi xử lý thực chức điều khiển: Phần mềm tính tốn chế độ vận hành bình thường, cố, giáo tiếp với thiết bị hệ thống bên phần tử quan trọng làm nhiệm vụ : Xác định cố đại lượng đầu vào, So sánh quan hệ logic đại lượng, Đưa định cảnh báo, cắt cố,… 6) Lưu trữ số liệu giáo tiếp với thiết bị Khối có nhiệm vụ : - Lưu trữ liệu chế độ vận hành bình thường chế độ cố; - Cơng giao tiếp trao đổi liệu, cung cấp tín hiệu cho phần mềm phân tích cố; - Kết nối thơng tin với đối tượng khác, hệ thống thông tin điều độ CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA • 7) Các phần tử thực • - Các rơle thừa hành thực việc đóng cắt máy cắt điện, đưa cảnh • báo đèn, cịi, chng,… • - Các đèn tín hiệu LED thơng báo trạng thái rơle: sẵn sàng, lỗi phần cứng/mềm, hoạt động chức • 8) Tín hiệu nhị phân BI ( Binary Input) • Khối nhận tín hiệu nhị phân từ điều độ nhận tín hiệu nhị phân từ phần tử khác thực phối hợp liên động vận hành hệ thống • 9) Nguồn thao tác • Biến đổi nguồn điện 220V, 110V thành điện áp 12V, 24V, 48V DC cung cấp cho nguồn linh kiện CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA • 2.2.3 Cơng tơ điện tử nhiều biểu giá • Một cơng tơ điện tử nhiều biểu giá gồm khối Chức khối sau : 1) Đầu vào (Input) 2) Đầu ( Output) • 3) Hệ thống đo lường • 4) Xử lý tín hiệu • 5) Các giá trị đo • 6) Thay đổi biểu giá 7) Dữ liệu cho việc in hóa đơn • 8) Bộ nhớ • 9) Nguồn ni • 10) Giao diện truyền tin CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.5 TRẠM CHỦ Trong mạng Token Bus thẻ đơn vị liệu đặc biệt dùng để cấp phát quyền truyền liệu Hình 2.14 Hệ thống mạng Token Bus - Các đối tượng có nhu cầu truyền liệu "bắt tay" với tào thành vòng logic thẻ lưu truyền vòng logic - Sau truyền xong data hết thời gian cầm thẻ thẻ chuyển sang trạm vòng logic CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.5 TRẠM CHỦ Trong mạng Token Bus thẻ đơn vị liệu đặc biệt dùng để cấp phát quyền truyền liệu Hình 2.14 Hệ thống mạng Token Bus - Các đối tượng có nhu cầu truyền liệu "bắt tay" với tào thành vòng logic thẻ lưu truyền vòng logic - Sau truyền xong data hết thời gian cầm thẻ thẻ chuyển sang trạm vòng logic CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.6 ĐƠ TIN CẬY VÀ SẴN SÀNG CỦA HỆ THỐNG SCADA 2.6.1 Giới thiệu chung - Bộ xử lý trung tâm CPU - Bộ nhớ RAM - Ổ cứng HDD - Các giao diện truyền thơng 2.6.2 Cấu hình dự phịng hệ thống 1) Hệ thống dự phòng “lạnh” (Cold Standby System) Trên hình giới thiệu cấu hình dự phịng “lạnh” hệ thống SCADA CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2) Cấu hình dự phịng “nóng” (Hot standby System) Một ví dụ dự phịng “nóng” thể hình 2.16 Hệ thống làm việc ln có CPU CPU chỗ lúc phần mềm điều khiển CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.7 CẤU TRÚC TRUYỀN THƠNG 2.7.1 Giới thiệu chung Có thể có kiểu liên kết logic sau: - Liên kết Điểm – Điểm ( Point to Point): mối liên kết có hai đối tác tham gia, mặt vật lý hai trạm nối với đường truyền Để thực mạng tuyền tin dựa liên kết l tập hợp nhiều đường dây độc lập - Liên kết Điểm – Nhiều điểm ( Multi – Drop): nhiều trạm nói chung với trạm chủ, đối tác nối chung vào đường dây - Liên kết Nhiều điểm – nhiều điểm ( Multi – Point): nhiều đối tác tham gia thông tin trao đổi theo nhiều hướng, đối tác nối vào đường dây Khả liên kết nhiều điểm đặc trưng mạng điều khiển phân tán Các cấu trúc truyền thông hay sử dụng là: - Cấu trúc liên kết Điểm – Điểm (Point to Point), dùng cho trạm; - Cấu trúc liên kết Nhiều điểm – Nhiều điểm ( Multipoint): dùng cho nhiều trạm CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2.7.2 Cấu trúc Chủ - Khách (Master - Slave) Hình 2.17 Cấu hình chủ khách trung tâm RTU CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2.7.3 Hệ thống Truy cập nhận biết sóng mang tránh xung đột CSMA–CD CSMA/CD • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): phương pháp đường dây đa truy cập với phát xung đột • Một máy muốn truyền, trước tiên phải kiểm tra đường truyền, máy rãnh truyền Ngược lại, máy tiếp tục thử rãnh truyền • Có khả xảy trường hợp: Nếu máy kiểm tra đường truyền, thấy rãnh truyền  tín hiệu va chạm  gây xung đột • Để giải xung đột: máy truyền tiếp tục kiểm tra đường truyền phát xung đột ngưng truyền đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên < d, tiếp tục thử lại Phương pháp truy cập CSMA/CD Phương pháp truy cập CSMA/CD • Có thể xảy đa xung đột Để giải đa xung đột – Xung đột lần đầu: số ngẫu nhiên < d (khoảng thời gian đợi) – Xung đột lần 2: số ngẫu nhiên < 2d – Xung đột lần k: số ngẫu nhiên < kd • Phạm vi số ngẫu nhiên lớn  xác suất trùng thấp, quy định tối đa 16 lần xung đột Nếu sau 16 lần xung đột  bỏ qua khung  thơng báo lỗi “truyền bị lỗi”  • Cách Chọn d: – Gọi tín hiệu lan truyền hết đường kính mạng – Chọn d = khoảng thời gia tối đa phát xung đột Phương pháp truy cập CSMA/CD • Nhận xét – Phương pháp CSMA/CD phụ thuộc vào tải mạng (số máy sử dụng mạng) – Tải nhỏ: hiệu  nhanh xung đột – Tải nặng: hiệu bị giảm đáng kể máy dễ bị xung đột CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.8 GIAO DIỆN NGƯỜI – MÁY HMI HMI mối liên hệ qua lại người vận hành thiết bị, máy móc xung quanh q trình điều phối vận hành hệ thống Cần phải xử lý mối quan hệ nhăm tạo tương thích hoàn toàn người thiết bi 2.8.2 Thể sơ đồ lưới Có hai phương pháp thể sơ đồ lưới điện xuất phát từ nhu cầu thực tế khác nhau: Thể kiểu sơ đồ kết dây sợi điều khiển xa; Thể kiểu địa đồ cho đội sử chữa CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 2.8.3 Các chức giao diện Người – Máy Chức hàng đầu giao diện HMI hiển thị đầy đủ tình trạng lưới điện giúp cho người điều hành hieur thao tác cần phải điều hành, cụ thể sau: 1) Chức định hướng 2) Chức năn phân tầng thông tin (decluttering) 3) Chức tô màu động thái lưới 4) Chức cảnh báo có kiện CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA ... 10-95% CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC TRONG SCADA CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.4.1 Giới thiệu chung Bộ điều khiển lập trình PLC... hệ thống Thông thường phần mềm SCADA gồm phần sau: - Thu thập liệu - Điều khiển - Cơ sở liệu - Phần giao diện người máy HMI (Human Machine Interface) CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA. .. CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA §2.2 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THÔNG MINH IEDs 2.2.1 Chức IED Bảo vệ Biểu thị Kiểm tra IDE Điều khiển Ghi lại cố CHƯƠNG II: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA