hệ thống scada trong hệ thống điện

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI ĐIỆN LỰC PGS-TS PHẠM VĂN HÒA ThS ĐẶNG TIẾN TRUNG ThS LÊ ANH TUẤN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU (Supervisory Control And Data Acquisition system) TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Hà nội 2010     LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, hệ thống lưới truyền tải , lưới phân phối phụ tải tiêu thụ điện; Chúng có quan hệ gắn bó với thành thể thống nhất, bị phá vỡ xảy hậu nặng nề cho toàn hệ thống, ảnh hưởng không đến kinh tế toàn quốc Do đòi hỏi quản lý, giám sát, điều khiển vận hành hệ thống an toàn, tin cậy cho toàn hệ thống Cùng với phát triển hệ thống điện đại có thiết bị điện ứng dụng công nghệ tân tiến vấn đề quản lý, giám sát, điều khiển vận hành hệ thống điện không ngừng phát triển với trợ giúp đắc lực thiết bị tự động, thiết bị truyền tin thiết bị điều khiển từ xa, hệ thống giám sát điều khiển hệ thống điện Một hệ thống trợ giúp đắc lực hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Hệ thống điều khiển giám sát thu thập số liệu SCADA ngày gần gũi kỹ sư, kỹ thuật viên sinh viên ngành Hệ thống điện việc trang bị chúng cho Hệ thống điện cần thiết Các hãng giớ chế tạo, lắp đặt nhiều mô hình SCADA khác Hệ thống điện, nhà máy điện, lưới điện hạ thế, công ty,…để quản lý vận hành sơ đồ lưới thiết bị kỹ thuật số ngày sử dụng nhiều Cuốn sách “ Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu hệ thống điện “ nhằm trợ giúp cho sinh viên, kỹ sư vận hành hệ thống điện kiến thức hệ thống SCADA phạm vi ứng dụng chúng điều độ hệ thống điện, nhà máy điện lưới điện hạ Nội dung sách gồm tám chương sau: Chương một: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Hệ thống điện Chương hai: Cấu trúc phần cứng hệ thống SCADA     Chương ba: Cấu trúc phần mềm hệ thống SCADA Chương bốn: Các hệ thống mạng cục dùng cho SCADA Chương năm:Thiết bị MODEM phòng điều khiển trung tâm Chương sáu: Ứng dụng hệ thống SCADA Hệ thống điện Cuốn sách “Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu hệ thống điện “ dùng chủ yếu cho sinh viên ngành Hệ thống điện, Công nghệ thông tin, đồng thời tài liệu tham khảo cho kỹ sư vận hành hệ thống điện, vận hành hệ thống thông tin Trong trình viết sách nhiều cụm từ tiếng Anh chung không dịch sang tiếng Việt danh từ riêng có dịch dài mà không sát nghĩa chúng cụm từ chuyên dụng chuyên ngành thông tin Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, cán giảng dạy trường Đại học Điện lực tận tình giúp đỡ để hoàn thành sách Rất mong đóng góp độc giả để sách ngày hoàn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi khoa Hệ thống điện, trường Đại học Điện lực Tel (04)22185612 Emai:hoapv@.epu.edu.vn Xin chân thành cảm ơn Thay mặt tập thể tác giả PGS-TS PHẠM VĂN HÒA     DANH MỤC CÁC CHƯ VIẾT TẮT ACC Area Control Center Trạm điều khiển vùng A/D Analog/Digital Chuyển đổi tương tự sang số AI Analog Input Đầu vào tương tự AO Aanalog Output Đầu tương tự ASSCII Americain Standard Code for Information Interchange Bảng mã chuẩn Mỹ để trao đổi thông tin AUI Attachment Unit Interface BCD Binary Cod Digit Hệ mã nhị phân BF Bus Field Bus trường CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Đa truy cập nhận biết sóng mang tránh xung đột DA Distribution Automation Tự động hệ thống phân phối DCS Distributed Control System Hệ thống điều khiển phân tán DI Digital Input Đầu vào số DMM Digital Multifunctional Meter Đồng hồ kỹ thuật số đa chức DO Digital Output Đầu số DNS Domain Name Service Phục vụ tra cứu danh sách mạng DR Digital Relay Rơ le kỹ thuật số DSM EMS   Nhu cầu điện Energy Management System Hệ thống quản lý lượng   FACTS Flexible AC transmission Systems) FDDI Fiber Distributed Data Interface FR Fault Recorder FTP File Transfer Protocol FTP Fole Transfer Protocol GUI Graphical User Interface Màn hình giao diện đồ họa HDD Hard Disk Drive Ổ cứng HDLC High Level Data Link Control Điều khiển liên kết liệu bậc cao HMI Human Machine Interface Giao diện người-máy HUU Hand Held Unit Thiết bị cầm tay IEC International Electrotechnical Committee IED Intelligent Electronic Devices Thiết bị điện tử thông minh IO Input Output Vào LAN Local Area Network Mạng cục LCC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic MAC Medium Access Control Kiểm soát truy nhập truyền dẫn MAP Manufacturing Message Protocol MAU Medium Attachment Unit Thiết bị điện tử thu phát MODEM Modulator/Demodulator Điều biến/Giải điều biến OSI Open System Interconnection Kiến trúc giao thức     Thiết bị điều chỉnh hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt Bộ ghi cố PC Personal Computer Máy tính nhân PLC Programmale Logic Controllers Bộ điều khiển logic lập trình PLC Power Line Carrier Thiết bị thông tin tải ba RAM Random Access Memory Bộ nhớ RTU Remote Terminal Unit Thiết bị đầu cuối SCADA Supervisory Control And Data Acquisition system Hệ thống điều khiển giám sát thu thập số liệu SMTP Somple Mail Transfer Protocol SNMP Simple Network Management Protocol SS Substation Server TC Technical Commitee TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol   Điều khiển mức trạm       Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN § 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG Khả thực hoạt động trạm điện nhân viên kỹ thuật, gọi trạm không người trực thực từ Trung tâm điều độ địa phương từ Trung tâm điều độ vùng/miền Điều tiết kiệm nhiều chi phí quản lý, vận hành hệ thống điện (HTĐ), tất yếu phải dảm bảo hoạt động thực tin cậy, xác theo yêu cầu Thật vậy, HTĐ cần có thao tác đóng mở máy cắt, dao cách ly, theo dõi đọc số liệu từ xa,…nhưng chi phí để trì nhân viên chỗ tỏ không hợp lý, ngoai việc xử lý chậm trễ nhân viên kỹ thuật xảy kéo dài thêm thời gian khắc phục cố làm giảm chất lượng phục vụ khách hàng Hơn chi phí trì nhân viên vận hành chỗ tăng cao thực thao tác đóng cắt, điều làm cho chi phí trở nên không kinh tế Đây nguyên nhân chủ yếu làm cho hệ thống điều khiển giám sát thu thập số liệu, gọi tắt tiếng anh SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition system) phát triển hệ thống Thiết bị điều khiển từ xa thiết bị điện sử dụng nhiều năm gần nhu cầu thông tin điều từ xa dẫn đến phát triển hệ thống thiết bị có khả thực thao tác, kiểm soát chúng báo cáo lại với Trung tâm điều độ thao tác điều khiển theo yêu cầu thực có kết quả; đồng thời cần thông báo thông tin quan trọng khác thông số vận hành lưới điện dòng điện, điện áp, công suất, tần số tới Trung tâm điều độ Ban đầu hệ thống phụ thuộc vào nhiều đường dây thông tin liên lạc truyền tín hiệu giám sát, điều khiển Thế hệ đầu hệ thống SCADA đáp ứng với việc thực nhiều thao tác điều khiển, với phát triển kỹ thuật lĩnh     vực thông tin ngày thao tác điều khiển, giám sát hệ thống SCADA lớn thực mệnh lệnh từ Trung tâm điều độ Hiện Trung tâm điều độ miền Bắc, Trung, Nam, Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia hầu hết trạm biến áp từ cấp điện áp 110 kV trở lên nước ta trang bị hệ thống SCADA Hệ thống có hiệu giám sát, điều khiển vận hành HTĐ §1.2 SỰ PHÂN CẤP QUẢN LÝ CỦA HỆ THỐNG SCADA Việc giám sát, thu thập số liệu điều khiển cần thiết hệ thống công nghiệp Đối với HTĐ, đặc thù quy mô hệ thống sản xuất lớn, trải không gian rộng, bao gồm nhiều phần tử, thiết bị với chức năng, nguyên lý làm việc khác nhau, đó việc sử dụng hệ thống điều khiển trung tâm để đảm nhiệm hết tất chức giám sát điều khiển phức tạp Chính tùy theo mức độ quan trọng yêu cầu tính giám sát, điều khiển mà chức giám sát, điều khiển thu thập số liệu phân phối phân cấp cho thiết bị khác Hệ thống SCADA cho hệ thống hợp nhất, với công ty điện lực chịu trách nhiệm quản lý, thông thường chia thành ba cấp sau đây: 1.2.1 Cấp thứ Cấp thứ hệ thống SCADA, phần tử có chức giám sát thông số vận hành lưới, điều khiển lệnh cho phần tử đóng cắt, ghi chụp phân tích cố xảy tra lưới , rơ le bảo vệ kỹ thuật số DR (Digital Relay), ghí có FR (Fault Recorder), đồng hồ kỹ thuật số đa chức DMM (Digital Multi-function Metter), biến đổi công suất, dòng điện, điện áp, tần số (Transducer)… Khi xảy cố, rơ le tính toán tác động theo thông số chỉnh định cài đặt mà không cần liên lạc với hệ thống cấp Ngoài phần tử thuộc cấp có chức thu thập số liệu, thông số vận hành chế độ bình thường HTĐ để gửi lên máy tính điều khiển mức trạm (Substation Server ) thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit) Trong hệ thống đại, phần tử gọi chung thiết bị điện tử thông minh IED (Intelligen Electronic Devieces), chúng có nguyên lý làm việc chức khác nhau, có chuẩn giao tiếp (Protocol), cho 10     phép IED nói chuyện với IED khác trạm ( peer to peer) trao đổi với Điều khiển trạm SS (Substation Server) RTU Về nguyên tắc hỏng hóc hay bảo trì IED không làm ảnh hưởng đến IED khác hệ thống 1.2.2 Cấp thứ hai Cấp thứ hai hệ thống SCADA Điều khiển tram SS (Substation Server) RTU có chức chủ yếu thu thập số liệu từ IED quản lý, lưu lại sở liệu, phục vụ nhu cầu đọc liệu chỗ qua giao diện người máy HMI (Human Machine Interface) truyền liệu thu thập lên cấp quản lý cao theo chuẩn truyền thông tin 1.2.3 Cấp thứ ba Cấp thứ ba Trung tâm điều khiển toàn hệ thống, nơi thực việc thu thập số liệu từ Điều khiển trạm SS (Substation Server) RTU, thực chức tính toán đánh giá trạng thái hệ thống, dự báo nhu cầu phụ tải thực chức điều khiển quan trọng việc phân phối lại công suất nhà máy, lên kế hoạch vận hành toàn hệ thống Do quy mô rộng lớn hệ thống truyền tải điện năng, trạm điều khiển trung tâm chia thành cấp điều khiển trung tâm (Central control) trạm điều khiển vùng (Area Control Center) §1.3 CÁC YÊU CẦU CHUNG CỦA HỆ THỐNG SCADA Một hệ thống SCADA chuẩn phải cung cấp chức sau: 1.3.1 Chức giám sát 1) Giám sát đảm bảo tính xác toàn thông số vận hành hệ thống dòng điện, điện áp, công suất, tần số, vị trí nấc máy biến áp,… 2) Giám sát trạng thái phần tử đóng cắt hệ thống Đó trạng thái đóng/mở máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa,… 1.3.2 Chức điều khiển 1) Quá trình điều khiển phải xác, tin cậy   11   chung IED (Intelligent Electronic Devices), có nguyên lý làm việc chức khác nhau, có chuẩn giao tiếp, cho phép IED nói chuyện với IED khác trạm (peer to peer) trao đổi với substation server Về nguyên tắc, hỏng hóc hay bảo trợ IED không làm ảnh hưởng đến IED khác hệ thống - Cấp thứ hai hệ thống SCADA Substation Server, với chức chủ yếu thu thập số liệu từ IED quản lý, lưu lại sở liệu, phục vụ nhu cầu đọc liệu chỗ qua HMI (Human Machine Interface) - Cấp thứ ba Trung tâm điều khiển toàn hệ thống, nơi thực việc thu thập số liệu từ Substation Server, thực chức tính toán đánh giá trạng thái hệ thống, dự báo nhu cầu phụ tải, thực chức điều khiển quan trọng, việc phân phối lại công suất phát nhà máy, lên kế hoạch vận hành toàn hệ thống Do quy mô rộng lớn hệ thống truyền tải điện năng, trạm điều khiển trung tâm chia thành cấp: Điều khiển trung tâm (Central control Center hay Central Dispatching Center), trạm điều khiển vùng (Area Control Center) SCADA/EMS : Hệ thống quản lý lượng EMS (Energy Management System) tập hợp công cụ cho phép người vận hành hệ thống phân tích đánh giá, đưa định điều khiển hệ thống EMS sử dụng trung tâm điều độ (CCC ACC ) Với EMS yêu cầu có hệ thống số liệu thu thập từ hệ thống, thân tham gia phận SCADA, nên người ta sử dụng thuật ngữ SCADA/EMS Tại trung tâm điều độ (ACC CCC), với trợ giúp hệ thống máy tính mạnh, phần mềm chuyên dụng, người vận hành thực chức SCADA/EMS, kể số chức quan trọng sau: - Đánh giá trạng thái hệ thống (SE - Online State Estimation); - Tính toán trào lưu công suất (LF - Load Flow); - Tính toán tối ưu trào lưu công suất (OPF - Optimal Load Flow); - Dự báo phụ tải (LF-Load forecast); 124     - Đánh giá mức độ an toàn hệ thống(DSA-Dynamic Security Assesment); - Xây dựng chiến lược phục hồi hệ thống có cố §6.2 ỨNG DỤNG SCADA TRONG GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ Mạng SCADA giám sát lưới hạ , xuthế phát triển nay, chức giám sát thu thập xử lý liệu, phải góp phần thoả mãn mục tiêu bao gồm : - Bảo đảm tính liên tục lưới hạ thế; - Tối ưu hóa nguồn tài nguyên chất lượng bảo trì; - Nâng cao chất lượng điện năng; - Bảo đảm an toàn lưới hạ Lưới điện hạ đại lắp đặt luôn phải thoả mãn mục tiêu sau : - Nâng cao mức linh hoạt xử dụng điện năng; - Giảm giá thành sử dụng điện; - Tiết kiệm chi phi lắp đặt, bảo trì nâng cấp; - Bảo đảm an toàn cho người vận hành; - Cải thiện tiện nghi vận hành lưới hạ Muốn lưới hạ cần phải có tính thích ứng cao, khả nâng cấp tính thích nghi với cấu hình lắp đặt Người vận hành lưới hạ để thoả mãn yêu cầu mạng SCADA giám sát lưới cần phải biết: - Cài đặt đầy đủ chức điều khiển lắp đặt , nắm tốt trạng thái vận hành , gồm khả điều khiển từ xa khí cụ thiết bị - Kết nối tốt với phần tử nằm mạng hạ vận hành, bảo đảm đáp ứng nhanh có cố xảy - Khai thác xử lý tốt liệu thu thập - Đo hiển thị thông số lưới phân phối (dòng , áp , công suất , cosϕ )   125   - Bảo đảm an toàn cho người thiết bị Như ta qui nhóm chức cho mạng SCADA giám sát lưới hạ bao gồm : Đo lường, Hiển thị, Điều khiển Quản lý , minh họa theo hình 6.1 Hình 6.1 Bốn nhóm chức cho mạng SCADA giám sát lưới hạ Tóm tắt bốn nhóm chức sau: - Chức Đo lường: Bảo đảm thu thập đầy đủ liệu liên quan đến hệ thống phân phối lưới hạ 126     - Chức Hiển thị: Thể đầy đủ thông số lưới kịp thời cảnh báo cố có - Chức Điều khiển: Có khả giám sát điều khiển từ xa thành phần lưới hạ - Chức Quản lý: Bảo đảm giảm chi phi vận hành tăng cường tiện nghi đơn giản hóa công tác bảo trì Các thiết bị bảo vệ đóng cắt đại cho phép mở rộng chức nêu trên, cu thể : - Nâng cao tính đo thông số lưới điện , giá trị dòng & áp mặt trước PANEL hiển thị , mà thể đại lượng P; S; cosϕ khả truyền giá trị đo máy tính PC trung tâm; - Chức điều khiển có nhiều tính mới; - Có khả tập trung liệu để kiểm tra phân tích; - Điều khiển từ xa CB thiết bị khác mạng; - Hiển thị thông báo trạng thái thiết bị tình trạng điện áp cái; - Phát cố cảnh báo kịp thời; - Chức chẩn đoán bảo trì có thêm tính định vị trí nơi bị cố lưu trữ thông số liên quan đến cố; - Chức quản lý có khả đọc thông số điện tiêu thụ từ xa , giám sát phân tích đầy đủ đại lượng P; S; cosϕ Hình 6.2 giới thiệu lưu đồ vận hành giám sát lưới điện hạ Hình 6.3 giới thiệu lưu đồ chương trình phát khắc phục cố Hình 6.4 giới thiệu lưu đồ chương trình phát phân loại cố dòng Hình 6.5 giới thiệu lưu đồ chương trình theo dõi bù công suuats phản kháng   127   Hình 6.2 Lưu đồ vận hành giám sát lưới điện hạ 128     Hình 6.3 Chương trình phát khắc phục cố   129   Hình 6.4 Chương trình phát phân loại cố dòng 130     Hình 6.5 Chương trình theo dõi bù công suất phản kháng   131   §6.3 ỨNG DỤNG SCADA TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát Khái niệm sử dụng rộng rãi công nghiệp nhà máy đại Đối với nhà máy đại, xây dựng đưa vào hoạt động, để tạo sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, đáp ứng yêu cầu khắt khe thị trường Nhà máy cần trang bị máy móc đại, đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường, độ an toàn, suất tiết kiệm Chính thế, việc tích hợp tự động hóa nhà máy yêu cầu thiết Các hạng mục sản xuất trang bị máy móc tự động, phần mềm điều khiển tiết kiệm nhiên liệu, điện năng, nhân công đảm bảo xác theo yêu cầu Đối với nhà máy điện, việc tự động hóa toàn dây truyền sản xuất điện năng, nhà quản lý cần cung cấp thông tin tình hình sản xuất, tình trạng máy móc thiết bị, thông số sản phẩm điện nhà máy, vấn đề liên quan đến sản xuất truyền tải xa, Tuy nhiên mức độ thông tin cấp khác khác Thông thường chia làm cấp: 1) Cấp vận hành (Cấp trường) Cấp vận hành cấp độ để kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động thiết bị, thông số theo quy trình công nghệ đặt 2) Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển) Cấp điều khiển cấp độ kỹ sư điều khiển tự động giám sát, điều khiển thông số, tình trạng thiết bị toàn dây truyền sản xuất theo quy trình đặt thao tác, theo dõi bảng thông số, hình hiển thị điều khiển qua giao diện phần mềm HMI (Human Machine Interface) hay bàn điều khiển OP (Operator Panel) 3) Cấp giám sát, quản lý Đối với cấp giám sát, quản lý có hai hình thức tương đương nhau; Đó là: - Giám sát nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý theo dõi thông số, tình trạng thiết bị toàn hoạt động dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính kết nối trực tiếp với phòng điều 132     khiển qua nắm tình hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất ,truyền tải, - Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm tổng công ty, nhà quản lý theo dõi, giám sát hoạt động nhà máy thông qua máy tính kết nối từ xa qua mạng Từ có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng nhập hàng Hình 6.6 mô tả sơ đồ hệ thống SCADA cho nhà máy điện Hình 6.6 Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy điện   133   Các thông tin hệ thống SCADA để giám sát điều khiển thông thường bao gồm: - Các công suất P, Q, S ; - Sản lượng điện luỹ kế ; - Tần số, điện áp; - Tình trạng đóng cắt máy cắt ; - Số lần dừng máy; - Những tuabin hoạt động; - Tình hình cố (nếu có); - Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu ngày; - Sản lượng, chất lượng khí than tiêu thụ, v.v Các thông số cung cấp từ thiết bị đo cấp trường, chúng tích hợp vào điều khiển thông tin chúng dùng làm đầu vào để điều khiển thiết bị thông số khác Chúng truyền lên máy tính giám sát điều khiển hiển thị hình giao diện điều khiển (tại phòng điều khiển), lưu trữ sở liệu để tạo báo cáo cần thiết gửi trung tâm qua đường Internet Tại trung tâm, thông số hiển thị giao diện đồ họa lưu trữ sở liệu máy tính để lập báo cáo Thiết bị hệ thống SCADA: 1) Phần cứng Để xây dựng hệ thống SCADA cho nhà máy cần phần cứng sau: - Máy tính công nghiệp (IPC); - Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối thu thập liệu lên máy tính); - Thiết bị mạng (Switch, Router, ) 2) Phần mềm - Phần mềm cho giám sát điều khiển: Tạo giao diện hiển thị thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ liệu vào sở liệu (Mỗi máy có license theo số điểm tích hợp điều khiển I/O point) - Phần mềm giám sát, quản lý: Hiển thị thông số, lưu trữ liệu vào sở liệu (Giao diện web navigator) - Các phần mềm phụ trợ: Kết nối mạng, kết nối PLC -IPC, 134     3) Mạng kết nối Các hình thức sử dụng: - Đường truyền lease-line: Là kênh thuê bao riêng của bưu điện cho phép truyền liệu với tốc độ cao thiết bị đầu cuối modem truyền thống, tốc độ tối đa cho phép 19.2 kb/s (của riêng nhà máy-private line) - Đường truyền cáp quang: Dùng cáp quang để truyền liệu từ nhà máy trung tâm (có thể thuê bưu điện tự kéo cáp khoảng cách gần) với khoảng cách xa, băng thông rộng, tin cậy, tốc độ cao Tại đầu phải có thiết bị chuyển đổi quang để kết nối với máy tính - Đường truyền ADSL: Là đường truyền internet băng thông rộng, cho phép liệu với tốc độ cao, dễ kết nối (Là mạng công cộng) Khả tích hợp vào hệ thống trung tâm: Tại trung tâm, nhà quản lý không thu nhận giám sát thông tin liên quan đến nhà máy điện từ xa qua mạng mà giám sát quản lý nhiều hệ thống khác: trung tâm liệu (thu thập toàn liệu chuyên ngành tích hợp vào hệ thống tầng liệu, truyền hình hội nghị (tele conference), tổng đài điện thoại (PABX), bán hàng & thương mại điện tử (e-commerce), tư vấn dịch vụ điện tử sử dụng nội cho thuê, Tất dịch vụ không túy kỹ thuật liên quan đến vấn đề thông tin, quản lý, bán hàng, định hướng, phát triển dịch vụ giá trị gia tăng Hệ thống SCADA xây dựng hoàn toàn tích hợp để giám sát từ xa máy tính trung tâm, luồng liệu thu thập từ nhà máy lưu giữ sở liệu nên hoàn toàn dùng để tạo báo hoạt động có liên quan Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA hoạt động độc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ hệ thống khác kể hệ thống khác gặp cố, hệ thống SCADA hoạt động bình thường   135   TÀI LIỆU THAM KHẢO ABB, User Manual Remote Terminal Unit RTU 211 AREVA, October 2004 Protection-Automation&Control Integrated System, Bailey D., Practical SCADA for Industry Elsevier 2003 288 p Darol Woodward, Protocol and atchitectures for Power Delivery Automation, Proceeding ò the 1st Annual Western Power Delivery Automation IEC Standard 61850 International Power Generation, May 2003 Trương Đình Châu., Hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát Bộ môn Điều khiển Tự động, ĐH BK TP HCM 2006 30 trang Phạm Văn Hòa, Đặng Tiến Trung, Hệ thống thông tin Hệ thống điện, Nhà xuất Bách khoa, 2010 Hoàng Minh Sơn., Mạng truyền thông công nghiệp, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 2000 10 Tài liệu kỹ thuật số ICS03-02-EVN, Hệ thống điều khiển cho trạm biến áp 220 kV 11 Tài liệu Trung tâm Điều độ quốc gia A0 Điều độ miền Bắc A1 136     MỤC LỤC Lời nói đầu Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái quát chung 1.2 Sự phân cấp quản lý hệ thống SCADA 10 1.3 Các yêu cầu chung hệ thống SCADA 11 1.4 Tổng quan cấu hệ thống SCADA 13 1.5 Giới thiệu lịch sử hình thành phát triển hệ thống SCADA 15 1.6 Thành phần hệ thống SCADA 20 Chương CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA 28 2.1 Giới thiệu chung 28 2.2 Các thiết bị điện tử thông minh IED 29 2.3 Thiết bị đầu cuối RTU 35 2.4 Bộ điều khiển lập trình PLC SCADA 41 2.5 Trạm chủ 46 2.6 Độ tin cậy sẵn sàng hệ thống SCADA 50 2.7 Cấu trúc truyền thông 53 2.8 Giao diện Người – Máy HMI 55 Chương CẤU TRÚC PHẦN MÊM CỦA HỆ THỐNG SCADA 61 3.1 Giới thiệu chung 61 3.2 Thành phần hệ thống SCADA 61 3.3 Giói phần mềm hệ thống SCADA 62 3.4 Giao thức hệ thống SCADA 69 3.5 Phát lỗi 84 Chương CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA 86 4.1 Giới thiệu chung 86   137   4.2 Cấu trúc liên kết mạng hệ thống 87 4.3 Chuẩn IEEE 802.3 Ethernet 92 4.4 Hệ thống mạng Ethernet tốc độ 99 4.5 Các thành phần liên kết mạng 104 4.6 Mạng SCADA Internet 108 Chương THIẾT BỊ MODEM VÀ PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 112 5.1 Thiết bị MODEM 112 5.2 Phòng điều khiển trung tâm 118 Chương ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 122 6.1 Ứng dụng SCADA điều độ Hệ thống điện 122 6.2 Ứng dụng SCADA giám sát lưới hạ 125 6.3 Ứng dụng SCADA nhà máy điện 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 138     [...]... RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường • Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông... chuyển dữ liệu một cách tin cậy giữa các trạm nằm trong một khoảng xác định 4) Tính bền vững: Có khả năng xử lý sự cố một cách thích hợp để không gây thiệt hại thêm cho toàn bộ hệ thống §1.4 TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU HỆ THỐNG SCADA Từ sự phân cấp quản lý hệ thống điều khiển giám sát và thu thập số liệu cũng như yêu cầu chung của hệ thống SCADA nêu trên, một hệ thống SCADA cần có cơ cấu cơ bản như sau: Trạm thu... theo Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA thường hiện thị quá trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa GUI dưới dạng đồ thị Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lý lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra sự cố Nhìn chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lí sau: • Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong. .. cố Tất cả các chức năng trên của hệ thống phải được bảo mật ở mức cao nhất và tuyệt đối tin cây 1.3.4 Tính năng thời gian thực SCADA là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trong thời gian thực, do đó tính năng thời gian của hệ thống là rất cần thiết và quan trọng Sự hoạt động bình thường của hệ thống kỹ thuật nói chung, hệ thống điện nói riêng làm việc trong thời gian thực không chỉ... cấp hệ thống Vì vậy các phần mềm mở được sử dụng phổ biến hơn phổ biến vì khả năng tương tác của họ mang lại cho hệ thống Thường các phần mềm mở có khả năng trộn các nhà sản xuất thiết bị khác nhau trên cùng một hệ thống Citect và WonderWare chỉ là hai trong số những gói phần mềm mở sẵn trên thị trường cho các hệ thống SCADA Một số gói phần mềm hiện nay bao gồm cả quản lý tài sản tích hợp trong hệ thống. .. hơn Trong tương lai, các hệ thống truyền thông dữ liệu sẽ được tách ra thành hệ thống radio, hệ thống cáp quang, và hệ thống tia hồng ngoại các hệ thống truyền thông có yêu cầu sử dụng đến năng lượng sẽ bị xóa bỏ   23   1.6.4 Tổng quan về mạng cục bộ LAN Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) được dùng để chia sẻ toàn bộ tài nguyên thông tin Do vậy, có thể sử dụng mạng LAN để các trạm nằm trong mạng SCADA. .. rất xa bởi vì hệ thống SCADA sử dụng các phương pháp truyền thông hiện đại còn các hệ thống điều khiển quá trình khác chỉ sử dụng phương pháp nối dây trực tiếp 16     Hình 1.3 Sơ đồ chi tiết một hệ thống SCADA Các RTU cung cấp một giao diện đến các cảm biến số và tương tự tại hiện trường   17   Hệ thống truyền thông cung cấp đường cho giao tiếp giữa các trạm chủ và các thiết bị từ xa Hệ thống này có... thường được sử dụng như là các thiết bị RTU của hệ thống SCADA Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống PLC Các thiết bị đo thông minh là những thiết bị đo có khả năng xử lý tín hiệu như là một máy tính (hình 1.6) Chúng có thể dễ dàng liên lạc được với các RTU và các PLC vì vậy rất hay được sử dụng trong hệ thống SCADA Qua các phân tích so sánh nêu trên thấy rằng hệ thống SCADA có các lợi ích cơ bản sau: - Tiết kiệm được... thông tin do sử dụng ngôn ngữ XML (Extensible Markup Language), các dịch vụ Web và các công nghệ Web hiện đại khác Hình 1.2 là một ví đụ về hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA hiện đại Hình 1.3 thẻ hiện chi tiết một hệ thống SCADA Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát SCADA là một hệ thống bao gồm các thiết bị đầu cuối RTU làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ trạm vận... giám sát và thu thập dữ liệu SCADA hiện đại Công nghệ SCADA đã hình thành và phát triển rất sớm cùng với sự canh tranh của hai công nghệ khác là điều khiển phân tán DCS (Distributed Control System) và bộ điều khiển logic lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) Một đặc điểm khác nhau cơ bản nhất giữa hệ thống SCADA và các hệ thống điều khiển quá trình khác là hệ thống SCADA có thể giám sát và điều