Câu 1: SCADA gì? Ứng dụng Hệ thống điện? SCADA (supervisory control and data acquisition): Hệ thống điều khiển giám sát thu nhập liệu Là trình thu thập liệu thời gian thực từ đối tượng để xử lý, biểu diển, lưu trữ phân tích có khả điều khiển đối tượng SCADA công cụ tự động hóa công nghiệp, dùng kĩ thuật vi tính PLC/RTU để trợ giúp việc điều hành kĩ thuật ởcác cấp trực ban điều hành sản xuất công nghiệp:từ cấp phân xưởng, xí nghiệp (hay trạm điện), đến cấp cao công ty Ứng dụng SCADA với hệ thống điện: - Thu nhập số liệu nhà máy điện, thông số đường dây truyền tải, hộ tiêu thụ - Thông tin liên lạc nhà máy, trạm điện khác nhau; - Trao đổi sở liệu trung tâm điều khiển; - Chỉnh định thông số hệ thống rơle bảo vệ - Tự động sa thải phụ tải dựa phân tích hệ thống - Điều khiển thiết bị, thường FACTS Câu 3: Trình bày yêu cầu chung hệ thống SCADA? Chức giám sát - 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,… - Giám sát trạng thái phần tử đóng cắt hệ thống Đó trạng thái đóng/mở máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa,… Chức điều khiển - Quá trình điều khiển phải xác, tin cậy Trong trình thực thao tác đóng/mở máy cắt, dao cách ly thao tác phải giám sát chặt chẽ tính liên động phối hợp máy cắt, dao cách ly thiết bị liên quan tuân theo quy trình quy phạm vận hành hệ thống - Cài đặt thông số từ xa Khi có thay đổi cấu trúc lưới nâng cao công suất chống tải thông số vận hành lưới thiết bị thay đổi, ta cần phải đặt lại thông số chỉnh định bảo vệ rơ le thay đổi tỷ số biến đổi thiết bị đo đếm đồng hồ công tơ cho phù hợp với thực tế Việc cài đặt thực từ xa Trung tâm điều độ vung/miền quốc gia Quản lý lưu trữ liệu Giám sát cố xảy lưới thiết bị, cảnh báo cố âm thanh, màu sắc thông báo hình hiển thị, ghi lại chuỗi kiện, cố xảy xác định chuẩn đoán cố Tất chức hệ thống phải bảo mật mức cao tuyệt đối tin Tính thời gian thực SCADA hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu thời gian thực, tính thời gian hệ thống cần thiết quan trọng Một hệ thống có tính thời gian thực không thiết phải có phản ứng thật nhanh mà quan trọng phải có phản ứng kịp thời yêu cầu, tác động bên Như hệ thống truyền tin có tính thời gian thực phải có khả truyền tải thông tin cách tin cậy kịp thời với yêu cầu đối tác truyền thông Do tính thời gian thực hệ thống giám sát, điều khiển phụ thuộc vào nhiều hệ thống thông tin sử dụng hệ thống đó, ví dụ hệ thống Bus trường Để đảm bảo tính thời gian thực, hệ thống Bus phải có đặc điểm sau : 1) Độ nhạy nhanh: Tốc độ truyền thông tin hữu ích phải đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu trao đổi liệu giải pháp cụ thể 2) Tính tiền định: Dự đoán trước thời gian phản ứng tiêu biểu thời gian phản ứng chậm với yêu cầu trạm 3) Độ tin cậy, kịp thời: Đảm bảo tổng thời gian cần cho việc vận chuyển liệu cách tin cậy trạm nằm khoảng xác định 4) Tính bền vững: Có khả xử lý cố cách thích hợp để không gây thiệt hại thêm cho toàn hệ thống Câu 4: Trình bày cấu hệ thống SCADA? Trạm thu thập liệu trung gian: Là khối thiết bị vào đầu cuối từ xa RTU (Remota Terminal Units) khối (bộ) vi điều khiển logic lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức giao tiếp với thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, hộp điều khiển đóng cắt van chấp hành…) • Trạm điều khiển giám sát trung tâm: hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server) • Hệ thống truyền thông: bao gồm mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông thiết bị chuyển đổi dồng kênh có chức truyền liệu cấp trường đến khối điều khiển máy chủ • Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là thiết bị hiển thị trình xử lý liệu để người vận hành điều khiển trình hoạt động hệ thống • • Theo thành phần có chế thu thập liệu sau : Trong hệ SCADA, trình thu thập liệu thực trước tiên trình RTU quét thông tin có từ thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ gọi thời gian quét bên Các máy chủ quét RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập liệu từ RTU • • • • • • • Để điều khiển, máy chủ gửi tín hiệu yêu cầu xuống RTU, từ cho phép RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ Trong trình truyền tải liệu, liêu dạng liên tục (anlog), dạng số (digital) hay dạng xung (pulse) Giao diện sở để vận hành thiết bị đầu cuối hình giao diện đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn hệ thống điều khiển giám sát thiết bị hệ thống Tại thời điểm, liệu thị dạng hình ảnh tĩnh, liệu thay đổi hình ảnh thay đổi theo Trong trường hợp liệu hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA thường thị trình thay đổi liệu hình giao diện đồ họa GUI dạng đồ thị Một ưu điểm lớn hệ SCADA khả xử lý lỗi thành công hệ thống xảy cố Nhìn chung, có cố hệ SCADA lựa chọn cách xử lí sau: • Sử dụng liệu cất giữ RTU: hệ SCADA có RTU có dung lượng nhớ lớn, hệ thống hoạt động ổn định liệu lưu vào nhớ RTU Do đó, hệ thống xảy lỗi RTU sử dụng tạm liệu hệ thống hoạt động trở lại bình thường • Sử dụng phần cứng dự phòng hệ thống: hầu hết hệ SCADA thiết kế thêm phận dự phòng, ví dụ hệ thống truyền thông hai đường truyền, RTU đôi hai máy chủ…do vậy, phận dự phòng đưa vào sử dụng hệ SCADA có cố hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm tra…) Câu 7: IED gì? Chức nhiệm vụ hệ thống SCADA? Các IDE thiết bị rơle kỹ thuật số DR (Digital Relay), đồng hồ kỹ thuật đa chức DMM (Digital Multifunctional Meter), công tơ điện tử nhiều biểu giá, biến đổi T (Transducer), ….có chức năng, nhiệm vụ sau: - Bảo vệ tác động xảy cố; - Biểu thị trạng thái phần tử đóng cắt lưới, ví dụ trạng thái đóng/mở máy cắt dao cách ly, vị nấc phân áp máy biến áp,…; - Điều khiển thiết bị đóng cắt lưới; - Ghi lại cố, kiện xảy lưới; - Kiểm tra tình trạng hoạt động thân chúng Ngày IEDs đại trang bị cổng truyền tin nối tiếp cổng truyền thông tin quang Thông qua đường truyền thông tin chúng nối tới hệ thống trạm chủ liệu chúng kiểm soát, xử lý Câu 8: RTU gì? Cấu trúc phần cứng RTU? Thiết bị đầu cuối RTU ( Remote Terminal Unit) thiết bị thu thập thông tin từ IEDs quản lý, lưu vào sở liệu gửi thông tin tới trạm chủ cấp quản lý cao qua đường truyền tin Thông thường, RTU thiết bị xử lý thông minh giám sát điều khiển thiết bị đặt xa trung tâm điều khiển truyền tín hiệu thu thập đến trung tâm điều khiển Cấu trúc phần cứng RTU gồm phần sau: - Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit) - Các đầu vào tương tự AI ( Analog Input) - Các đầu tương tự AO ( Analog Output) - Các đầu vào đếm - Các đầu vào số DI ( Digital Input) - Các đầu số DO ( Digital Output) - Giao diện truyền thông - Nguồn cấp Câu 25: SCADA/EMS gì? Trình bầy số chức quan trọng nó? 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); - Đánh giá mức độ an toàn hệ thống(DSA-Dynamic Security Assesment); - Xây dựng chiến lược phục hồi hệ thống có cố Câu 28: Trong hệ thống SCADA cho nhà máy điện cần phải giám sát điều khiển thông số gì? Trình bày thiết bị hệ thống SCADA khả tích hợp vào hệ thống trung tâm điều độ nào? Các thông số hệ thống SCD để điều khiển giám sát bao gồm: - Các công suất P,Q,S - Sản lượng điện lũy kế - Tần số, điện áp - Tình trạng đóng cắt máy cắt - Số lần dừng máy - Những tuabin hoạt động - Tình hình cố - Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu ngày - Sản lượng, chất lượng khí, than tiêu thụ Thiết bị hệ thống SCADA: 1/ Phần cứng Nhà máy kần phần cứng sau: - Máy tính công nghiệp - Bộ tích hợp thiết bị - Thiết bị mạng 2/ Phầm mềm - Phầm mềm cho giám sát, điều khiển - Phầm mềm giám sát, quản lý - Các phầm mềm phụ trợ 3/ Mạng kết nối Các hình thức sử dụng: - Đường truyền lease-line: kênh thuê bao rieng bưu điện cho phép truyền liệu - Đường truyền cáp quang: dùng cáp quang đẻ truyền liệu từ nhà máy trung tâm - Đường truyền ADSL: đường truyền internet băng thông rộng, cho phép truyền liệu với tốc độ cao, dễ kết nối Khả tích hợp vào hệ thống trung tâm: - Tại trung tâm nhà quản ly 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 - Hệ thống SCD xây dựng hoàn toàn tích hợp để giám sát từ xa máy tính trung tâm, luồng liệu thu thập nhà máy lưu giữ sở liệu nên hoàn toàn dùng để báo cáo hoạt động có liên quan - Tuy nhiên hệ thống SCD hoạt động đôc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ hệ thống nào, kể kả hệ thống gặp cố hệ thống SCD hoạt động bình thường Câu 27 Phân tích sơ đồ hệ thống SCADA cho nhà máy điện? SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát 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 - 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 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 Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy điện 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 29 Phân tích thực trạng SCADA hệ thống điện Việt nam? Hệ thống SCADA sử dụng điều hành hệ thống điện Việt Nam Hiện vận hành có hệ thống SCADA MiniSCADA, là: - SCADA Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia: A0,A1,A2,A3 - Hầu hết TBA 110kV trang bị hệ thống SCADA: TBA 500kv Tân Định, Đăknong… TBA, nhà máy 220kv Tuy Hòa (thuộc quản lý công ty Truyền tải Điện 3) - Tại cụm nhà máy điện : Hàm Thuận - Đa Mi - Đa Nhim - Sông Pha ( thuộc công ty cổ phần thủy điện Hàm Thuận - Đa Mi - Đa Nhim ) - Tại điện lực tỉnh HCM, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Huế, Bắc Ninh, … - MiniSCADA Bà Ria., Cần Thơ, Biên Hoà - Hà nội hệ thống SCADA sử dụng để điều hành lưới điện Đóng cắt máy cắt, kiểm tra dòng áp - Hiện tất TBA nhà máy phải lắp đặt phận điều khiển từ xa cho điều hành viên miền quốc gia thao tác, cần điều độ miền giám sát trạng thái thiết bị nhà máy, trạm SCADA đc phép vận hành + Kết luận: - Trình độ kỹ thuật chưa chuyên sâu, hệ thống không đồng nên SCADA thực nhiệm vụ giám sát không điều khiển thao tác Vì nhiều nguyên nhân: thời tiết nước ta ảnh hưởng lớn,an toàn vận hành hệ thống thông tin ngành điện chưa đồng bộ, đủ mạnh an toàn cho công việc điều khiển từ xa v.v… có nguyên nhân lỗi đường truyền dễ gây nguy hiểm đến người thiết bị Khi tiến hành thao tác cắt hay đóng thiết bị đó, nhân viên vận hành diều độ miền xuất tín hiệu phải qua hệ thống xử lý tín hiệu phức tạp, đến truyền tín hiệu lại tới bước xử lý tín hiệu chuyển đổi nơi có thiết bị điều dễ hay bị lỗi lỗi khó kiểm soát được.Chính nên chưa thể phát huy hết tác dụng SCADA việc điều khiển từ xa hệ thống điện nước ta - Trong tương nhu cầu sử dụng hệ thống SCADA cho cấp điều độ nhà máy, trạm điện nhu cầu cấp thiết lợi ích to lớn mà đem lại - Hiện nay, EVN có chương trình khảo sát mức độ sẵn sàng cho điều khiển tự động từ xa cho nhà máy điện trạm điện Nhiều nơi lắp đặt thử nghiệm hệ thống thông tin này,xây mới, lắp đặt mới, bổ sung cho trạm,nhà máy cũ để nâng cao độ tin cậy an toàn cho nhân viên vận hành