Báo cáo thông tin điện lực

Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực MỤC LỤC Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực DANH MỤC HÌNH ẢNH Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực LỜI NÓI ĐẦU Với nhu cầu sử dụng điện cá nhân doanh nghiệp vào mục đích phục vụ đời sống ngày hay để sản xuất kinh doanh ngày tăng lên Một vấn đề cấp thiết cần phải đưa hướng giải để lượng điện đủ để đáp ứng nhu cầu cá nhân đến doanh nghiệp để tạo đà cho phát triển kinh tế đất nước Nếu lượng điện cung cấp cho doanh nghiệp mà không đủ dẫn đến nhiều doanh nghiệp làm ăn sa sút dẫn đến phá sản, cung cấp cho người dân không đủ để đảm bảo đời sống sinh hoạt họ gây vấn đề nghiêm trọng mà lường trước Ngày khoa học kỹ thuật phát triển ngày nhanh, đặc biệt ngành công nghệ thông tin, với khoảng thời gian ngắn mà ngành đạt nhiều thành tựu xuất xắc.Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào ngành điện vậy, với nhiều phần mềm đời với mục đích hỗ trợ ngành điện tính toán, phân tích, mô phỏng… giúp ngành điện đưa giải pháp thích hợp xác mang lại lợi ích cho nhân dân Trong đề tài em tìm hiểu nội dung sau: - Chương Khái quát chung SCADA Chương Ứng dụng SCADA công tác điều độ hệ thống điện Việt Nam Chương SCADA trạm hệ thống truyền tải điện Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SCADA 1.1 Tổng quan chung SCADA 1.1.1 Định nghĩa SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống thu thập liệu, giám sát điều khiển trình từ xa Người vận hành nhận biết điều khiển hoạt động thiết bị thông qua máy tính mạng truyền thông Nói cách khác, SCADA thường dùng để tất hệ thống máy tính thiết kế để thực chức sau: • Thu thập liệu từ thiết bị công nghiệp cảm biến • Xử lý thực phép tính liệu thu thập • Hiển thị liệu thu thập kết xử lý • Nhận lệnh từ người điều hành gửi lệnh đến thiết bị nhà máy • Xử lý lệnh điều khiển tự động tay cách kịp thời xác 1.1.2 Chức vai trò Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường tổ chức theo nhiều cấp quản lý Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập điều khiển giám sát riêng lên đối tượng cụ thể hệ thống Chính việc SCADA cho hệ thống sản xuất công nghiệp phân cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mô cấp mà có yêu cầu cụ thể khác song nói chung cấp SCADA phải thực dịch vụ sau: • Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) số liệu sản xuất tổ chức việc lưu trữ nhiều loại sở số liệu (số liệu lịch sử sản xuất, kiện thao tác, báo động…) • Điều khiển giám sát hệ sản xuất cở sở liệu thu thập • Thực công tác truyền thông số liệu hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời tin yêu cầu từ cấp số liệu, thao tác hệ) Nhìn chung SCADA kết hợp phần cứng phần mềm theo phương thức truyền thông để tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực cho đối tượng công nghiệp Và ta nhận thấy xu tự động hoá xu tránh khỏi việc áp dụng toán SCADA việc làm tất yếu không muốn tụt hậu sản xuất Vai trò rõ ràng, SCADA giúp ta thu thập xác hệ thống từ đưa định đắn hệ, đồng thời ta dễ dàng công tác điều khiển định Việc làm giảm đáng kể việc chi phí vấn đề nhân lực, vận hành điều góp phần đáng kể việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh 1.2 Các ứng dụng vào thực tế so sánh với hệ thống cũ Các hệ thống SCADA dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy nước sạch, trạm xử lý nước sạch, hàng hải… Hệ thống SCADA ngành điện Việt Nam chia thành ba cấp: cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam cấp tỉnh Khi hệ thống trở thành phức tạp hơn, có cấp huyện Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi điều khiển nhà máy phát điện, đường dây/trạm 500kV đường dây/trạm 220kV lớn Ba trung tâm điều độ miền theo dõi điều khiển đường dây/trạm 220kV đường dây/trạm 110kV lớn khu vực Các trung tâm điều độ cấp tỉnh theo dõi điều khiển hệ thống phân phối điện khu vực Các hệ thống SCADA dùng RTU ngày thay PLC, hệ SCADA cho hệ thống điều độ điện cấp quốc gia hay miền ngày theo xu Việc xây dựng hệ thống SCADA dùng PLC đem lại lợi sau: • Kinh phí thấp nhiều • Các hệ điều khiển cũ có nhiều tủ, bảng, khoá, nút ấn… Do chúng cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích Ngoài khó khăn việc lắp đặt, kiểm định, vận hành, giám sát, bảo dưỡng Tuy nhiên công việc đơn giản sử dụng hệ SCADA dùng PLC • Các kỹ sư Việt Nam dễ tiếp cận với công nghệ PLC khả thiết kế, nâng cấp làm chủ công nghệ dễ dàng • Mua thiết bị dễ dàng • Dễ bảo dưỡng thay thiết bị • Đặc biệt với hệ SCADA việc thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê, phân tích hệ thống dễ dàng Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực • Các hệ thống SCADA trở nên đơn giản phổ biến tương lai lẽ thiết bị lĩnh vực tự động hoá phát triển mạnh Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA 1.3 Kết cấu hệ thống SCADA Nói cách đơn giản, hệ thống SCADA có ba phần: Các PC phòng điều khiển trung tâm, RTU (remote terminal unit) hay PLC (programable logic controller) trạm xa thiết bị thông tin để kết nối hai phần với Kết cấu phần mềm phần PC phòng điều khiển trung tâm thể bảng Hình 1.1, thấy chức PC hệ thống SCADA tương tự phần HMI hệ thống DCS: Hiển thị, điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm, thu thập liệu, quản lý số liệu, quản lý báo động, báo cáo Các hệ thống SCADA cũ chạy môi trường DOS, VMS hay UNIX Các hệ thống chạy Windows, Linux Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Hình 1.2 Kiến trúc phần mềm Client/Server hệ thống SCADA 1.3.1 SCADA Server SCADA Sever máy Server hệ thống SCADA trung tâm nối với RTU hay PLC Trong cấu trúc phần mềm máy chủ Server có chức thu thập, chia sẻ liệu với máy Client thông qua mang Ethernet gửi mệnh lệnh từ Client trực tiếp đến điều khiển.Vì máy Server thường dùng để cài đặt phần mềm phát triển (development), thiết lập cấu hình truyền thông để kết nối với thiết bị trường Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực 1.3.2 SCADA Client SCADA Client gồm máy tính công nghiệp nối với máy Server mạng Ethernet Các máy tính cài phần mềm giao diện người máy (Human Machine Interface) kết nối với liệu máy Server để hiển thị điều khiển Tức máy Client thu thập trạng thái điều khiển controller gián tiếp thông qua máy Server Mối quan hệ Client Server kỹ sư lập trình thiết lập, tuỳ thuộc vào phần mềm công nghiệp sử dụng hệ SCADA 1.3.3 PLC – RTU Hình 1.3 Hình ảnh thiết bị RTU RTU định nghĩa thiết bị điều khiển vi xử lý, có khả xử lý đầu vào theo thời gian thực, thu thập số liệu báo động, báo cáo SCADA Server, thi hành lệnh SCADA Server Theo truyền thống, hệ thống SCADA thường sử dụng thiết bị RTU Nhưng ngày nay, với phát triển PLC, nhà tích hợp hệ thống thích dùng PLC thay RTU cho việc thiết kế cho nhiều hệ thống SCADA Các RTU PLC nối với I/O trạm Các đầu vào, qua RTU hay PLC cho thiết bị SCADA phòng điều khiển trung tâm biết trạng thái hệ thống trường.Thiết bị SCADA điều khiển cách thao tác đầu ra, qua RTU hay PLC Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Như vậy, RTU PLC thiết bị trực tiếp nối với I/O trung tâm điều khiển tín hiệu 1.4 Phần cứng phần mềm hệ thống SCADA 1.4.1 Phần cứng Tuỳ thuộc vào hãng chế tạo, hệ SCADA mang số đặc điểm khác nhau, nhiên nói chung phần cứng hệ SCADA gồm phần sau: • Máy tính PC với dịch vụ truyền thông chuẩn chương trình giao diện đồ hoạ thiết kế sẵn • Các điều khiển logic có khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) • Các transmitter/RTU số thông minh • Card mạng hệ thống cáp nối theo phục vụ cho trình thu thập điều khiển 1.4.2 Phần mềm Phần mềm SCADA chương trình thực nhiệm vụ cụ thể hệ SCADA Phần mềm phải có khả thu thập liệu theo thời gian thực có khả điều khiển đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hệ thống Ngoài ra, phần mềm SCADA phải có khả kết nối mạng, chẳng hạn Internet hay Ethernet, để chuuyển báo cáo nhiều hình thức khác nhau, dạng bảng thống kê, dạng biểu đồ hay dạng đồ thị 1.5 Truyền tin hệ thống SCADA 1.5.1 Các dạng truyền tin hệ thống SCADA Ngoài việc sử dụng máy tính công nghiệp, Server, thiết bị mạng… phòng theo dõi trung tâm Một phận thiếu hệ thống SCADA hệ thống truyền tin Nó liên quan đến tính ổn định xác hệ thống Vì vậy, hệ truyền tin chọn hệ SCADA phải thoả mãn tiêu chuẩn như: giải tốc độ truyền, giao thức truyền thông, truyền đồng bô hay dị bộ, khoảng cách địa lý… Hệ thống truyền tin chọn phải tương thích với thiết bị trường máy chủ Server Một số thiết bị sử dụng để truyền liệu hệ SCADA sau: Modem RDT (Radio Data Technology) Anh quốc có loại truyền sóng Radio, vô tuyến; thiết bị thu phát sóng Motorola, RTU, GPS Tuỳ theo mô hình, phạm vi hệ SCADA mà ta áp dụng loại thiết bị phát huy hết tính tác dụng 10 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực tượng (nhận dạng đối tưọng đọc số liệu), điều khiển, tạo đối tượng, tạo report, kiểm tra bảo mật GOMSFE (Generic Object Model for Subsation and Feeder Equipment), cách thức mô tả đối tượng mạng thông tin, bao gồm loại đối tượng, thông tin đối tưọng.Đây tiêu chuẩn mô tả đối tượng hệ thống điện Trường thông tin mà đối tượng phải có loại đối tưọng (RTU, máy biến áp, Rơ le tụ bù, .), tuỳ vào loại đối tượng mà ta có trường thông tin khác dòng, áp pha, tần số Trong tên gọi thiết bị có chứa thông tin Domain-vị trí thiết bị hệ thống Vì thiết bị giống hệ thống có tên gọi khác Khả phát triển thêm thiết bị dễ dàng không gây xung đột ICCP (Inter Control Center Communications Protocol) chuẩn trao đổi thông tin lớp application, giống MMS Tuy nhiên, ICCP phục vụ cho việc trao đổi thông tin trung tâm điều khiển, không hướng vào đối tượng MMS Vì phương thức trao đổi thông tin ICCP không tuân theo CASM, GOMSFE Việc sử dụng ICCP có ý nghĩa tương thích phần mềm phần cứng thiết bị - phần mềm EMS cần tuân theo chuẩn ICCP để trao đổi số liệu với 25 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực CHƯƠNG SCADA TRẠM TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3.1 SCADA trạm tổ chức SCADA SCADA trạm hệ thống tự động hoá máy tính sử dụng transmitter/sensor thông minh để giúp việc giám sát, thu thập số liệu điều khiển hoạt động trạm Cấu trúc chủ yếu trạm gồm: máy tính làm nhiệm vụ thu thập, lưu trữ, hiển thị số liệu xử lý số liệu để điều khiển trạm, để kết nối thông tin với thiết bị đo lường điều khiển thông minh Theo yêu cầu hệ SCADA, nhận thấy SCADA có đặc điểm sau: a Hệ thống vừa truyền tin, vừa tiến hành thu thập số liệu, tính toán, tiến hành tương tác với người dùng truyền tin với cấp tất thời gian thực b Hệ thống có nhiều tính khác Một số đòi hỏi việc tính toán nhiều (ví dụ việc lập báo cáo, phân tích hệ thống… ) số công việc lại đòi hỏi tính thời gian chặt chẽ (các hệ thống đòi hỏi tính thời gian thực cao hệ thống thu thập số liệu, truyền tin cấp dưới, cảnh báo, báo động…) c Một số tính hoạt động liên tục (ví dụ như: đo, thu thập thông số hệ thống, truyền tin…) số tính lại hoạt động theo yêu cầu hay định kỳ nghỉ (ví dụ công tác in báo cáo, lập bảng biểu làm theo yêu cầu người dung ) d Một số tính bắt buộc phải có, số tính khác lại tuỳ chọn người dùng thêm vào hay bớt mà không làm ảnh hướng đến hệ thống Hệ SCADA trạm thực máy tính cá nhân PC đơn xử lý, thực đa chức năng, đa luồng cách phân chia thời gian thực luồng hoạt động thực đa tác vụ, đa xử lý thực cấp transmitter số Hệ thống SCADA trạm xây dựng từ đối tượng sau: • Đối tượng cấp trường trasmitter số thông minh, chuyển đổi, sensor cảm biến • Đối tượng thu thập • Đối tượng lập báo cáo (hiển thị in ấn báo cáo) • Đối tượng truyền tin với cấp 26 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực • Đối tượng quản lý sở số liệu lịch sử vận hành, lịch sử kiện thao tác, cố… • Đối tượng thiết kế trang hiển thị (gồm tác vụ tasbar, bus bar…) • Đối tượng thiết kế báo cáo • Đối tượng lập cấu hình hệ thống 3.2 Các chức SCADA trạm SCADA trạm có chức sau: • Thu thập số liệu trạm bao gồm thông số (U, I, P,Q…) phần tử trạng thái thiết bị trạm (chủ yếu trạng thái máy cắt, trạng thái cầu dao, điện áp cái… ) • Thực lệnh theo yêu cầu người điều hành hệ thống người trực trạm đưa SCADA điều độ cấp Việc điều khiển chủ yếu đóng cắt máy cắt điều chỉnh tăng giảm nấc phân áp máy biến áp • Cung cấp giao tiếp người - máy với người điều hành hay người trực trạm: control pannel, bảng mạch mà ta dùng để biểu thị thiết bị, thông số ta thay giao tiếp hình, chuột, bàn phím Giao diện người – máy (HMI) SCADA trạm cho phép người dùng dễ dàng việc giám sát, thu thập liệu, điều khiển, quản lý hệ thống vận hành trạm • Ghi nhận, quản lý, lưu giữ lịch sử vận hành trạm, lịch sử kiện như: báo động, cố; lưu trữ trình thao tác hệ Điều có ích việc phát sử lý có lỗi xảy • Quản lý sở liệu lịch sử trạm để phục vụ việc in báo cáo với cấp trên, gửi số liệu lên SCADA điều độ cấp • Có chế tự động tạo in báo cần thiết • Có khả truyền thông với cấp như: nhận lệnh từ cấp đưa xuống tiến hành gửi báo cáo theo yêu cầu cấp • Truyền tin với cấp SCADA trạm transmitter, sensor, cấu chấp hành 3.3 Các kiến trúc SCADA trạm Hiện thiết bị đo lường điều khiển thông minh, transmitter số hợp bộ, RTU PLC phát triển mạnh bắt đầu ứng dụng 27 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực rộng rãi hầu hết ngành công nghiệp từ khu chế biến thực phẩm, nơi nhà máy xí nghiệp sản xuất mà dường trước không sử dụng đến thiết bị tự động hoá, khu chế xuất, khu công nghiệp Ở số nước tiên tiến, hệ thống SCADA sử dụng RTU hay PLC ngày phát triển Tuy nhiên xu hướng người ta ngày sử dụng PLC thay cho RTU ngày ưa chuộng Rất nhiều phần mềm SCADA đời với nhiều hỗ trợ cho người thiết kế hệ thống, số sản phẩm, thiết bị nhiều hãng Wonderware, Siemens, Nari… đời đưa thị trường Nói chung, phân sản phẩm thành số kiểu cấu trúc sau: Bảng 2.2 Bảng phân loại kiểu kiến trúc SCADA trạm Kiểu kiến trúc SCADA trạm PC/PLC RTU PC/PLC/Transmitter số Hệ điều hành Unix, Windows Unix, Windows Windows Hệ thu thập số liệu PLC, transmitter analog, sensor PLC, transmitter analog, sensor PC, transmitter số, sensor Protocol truyền tin Dựa protocol PLC RS - 232 RS – 485 Giá Cao Trung bình đến cao Cao Sử dụng Hiện hành Hiện hành Tương lai gần 3.3.1 Kiến trúc kiểu PC/PLC Sử dụng PC với PLC kết hợp với việc sử dụng hệ điều hành Unix hay Windows Nó sử dụng biến đổi, transmitter analog, sensor để thu thập số liệu Kiểu kiến trúc phù hợp việc ứng dụng vào SCADA cho trạm với quy mô nhỏ Tuy nhiên, giá thành sử dụng cao 3.3.2 Kiến trúc kiểu RTU Kiểu kiến trúc dựa thiết bị đầu cuối, transmitter analog, sensor, cảm biến Các thiết bị thu thập trạng thái hệ thống đưa máy tính để xử lý số liệu thông qua điều khiển đưa xuống cấu chấp hành Kiến trúc dựa RTU thưòng ứng dụng việc SCADA trạm với quy mô nhỏ vừa Ưu điểm giá rẻ song việc lắp đặt hệ thống thiết kế 28 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực không đơn giản Trong tương lai kiểu không sử dụng thông dụng 3.3.3 Kiến trức dựa PC/PLC/Transmitter số Kiểu kiến trúc với máy PC coi máy chủ Slave PLC, transmitter số thông tính Các PLC transmitter số thông minh nối với thành mạng dựa chuẩn truyền tin RS – 485 Máy chủ PC làm nhiệm vụ thu thập số liệu, lệnh điều khiển, ghi nhận trạng thái, thao tác vận hành cố PC nơi hiển thị giao diện người - máy nơi quản lý sở liệu hệ thống Kiến trúc kiểu phù hợp với trạm có quy mô lớn ngày sử dụng nhiều tương lai hệ thống quy mô trạm phức tạp 3.4 Lợi ích việc sử dụng SCADA trạm SCADA trạm mang lại lợi ích to lớn thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì nâng cấp trạm cần mở rộng Đặc biệt tăng cường thêm chất lượng giám sát, vận hành nâng cao tính tin cậy hệ thống trạm Các lợi ích mà SCADA trạm mang lại gồm:  Lợi ích thiết kết xây dựng trạm − Giảm bớt số lượng thiết bị dự phòng − Giảm thiểu hạ tầng sở trạm bao gồm: đường cáp tín hiệu/ống dẫn dây, tủ bảng đo lường, tủ bảng điều khiển diện tích nhà điều hành trạm − Dễ dàng nâng cấp, mở rộng hệ thống điều trạm  Lợi ích vận hành − Tự động ghi nhận hoạt động ghi nhận hoạt động điều hành trạm người trực trạm lệnh điều hành cấp − Có sở liệu vận hành để dùng việc vận hành, phân tích, tính toán với hệ thống, điều khiển thời gian thực − Giảm số lượng nhân công vận hành trạm, sở hệ thống trạm tự động hoá hoàn toàn điều tránh đáng kể sai sót người công nhân vận hành trạm  Lợi ích bảo trì hệ thống − Có sở liệu lịch sử vận hành, lịch sử thao tác trạm, báo động, thông tin cố có sẵn hệ thống 29 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực − Các thiết bị đo trực tiếp lập trình thông số cấu hình, chẩn đoán, chỉnh định hệ thống… − Dễ dàng lập kế kế hoạch bảo trì thiết bị thông qua việc phân tích sở số liệu tình trạng hoạt động thiết bị Chi phí bảo trì giảm có số liệu cụ thể hệ thống − Sơ đồ trạm quản lý máy tính nên dễ dàng việc xem xét cập nhật thay đổi mà không nhiều chi phí  Tăng cường tính tin cậy hệ thống − Giao diện người - máy thân thiện với giải thích rõ ràng chế kiểm tra hoạt động giảm tối thiểu khả tháo tác nhầm, thao tác sai người trực trạm − Tăng số lượng, chất lượng độ tin cậy việc thu thập số liệu − Cung cấp nhanh chóng xác lịch sử thao tác lịch sử vận hành trạm để đưa nhanh chóng định hệ thống có cố xảy cần nâng cấp, bảo trì hệ thống − Trên sở có cảnh báo sớm khiến cho việc bảo trì thời hạn giảm thiểu đáng kể rủi ro hỏng hóc mang lại − Do việc thu thập số liệu thời gian thực nên cho phép thực nhanh chóng xác định xử lý tình trạng tải Những khu vực bị tải nhanh chóng bù đắp hệ thống nguồn cấp dự phòng khác; điều giảm đáng kể thời gian bị điện cố qua tải hệ thống 3.5 Xây dựng SCADA trạm 3.5.1 Lựa chọn hệ điều hành Ngày kỹ thuật phần cứng máy tính phát triển mạnh mẽ Năng lực máy tính hệ Intel mà điển hình dòng chíp xử lý họ Pentium mang lại bước nhảy vọt công việc tính toán, xử lý liệu phân tích hệ thống Giao diện đồ hoạ GUI (Graphical User Interface) ngày hoàn thiện, gần với người sử dụng hơn.Với hệ thống thư viện đồ hoạ khổng lồ Microsoft Windows với giao tiếp đồ hoạ chuẩn tạo nên nhiều bước ngặt lĩnh vực thiết kế giao diện Do máy tính PC đơn giản, nhỏ gọn độ tin cậy không máy tính công nghiệp với công nghệ điện tử máy PC đáp ứng tốt yêu cầu xử lý tính toán trình công nghiệp Trước người ta hay dùng hệ điều hành truyền thống Microsoft 30 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Windows MS – DOS, hệ điều hành DOS đơn giản song ngày với quy mô trạm lớn số công việc phải thực lúc cao DOS không đáp ứng điều Hệ điều hành Windows mang lại thay đổi đáng kể Do định chọn việc phát triển phần mềm SCADA trạm dựa hệ điều hành Microsoft Windows với version Windows 2000/Windows XP với lý sau: • Microsoft Windows XP hệ điều hành thuộc vào loại tiên tiến nay, hỗ trợ đa chương trình, đa với hệ thống bảo mật nghiêm ngặt giúp bảo vệ tài nguyên hệ thống Trong hệ SCADA có nhiều chức năng, nhiệm vụ bao gồm: hiển thị đồ hoạ, tạo lập báo cáo, quản lý sở liệu, điều khiển hệ thống trạm, truyền tin… Nếu đưa tất chức vào chương trình làm chương trình trở nên phức tạp, khả mắc lỗi cao Hơn việc đưa tất tác vụ vào chương trình khó khăn công tác quản lý công tác điều khiển hệ thống Còn lý số chức lúc sử dụng cách thường xuyên, liên tục không tạo nên tính hiệu Bởi cách tốt chia nhỏ chương trình thành module nhỏ với tác vụ độc lập, chức riêng biệt chạy hệ điều hành đa nhiệm hỗ trợ đa • Microsoft Windows XP có khả quản lý nhớ lớn: khả đánh địa trực tiếp 32bit Windows cho phép đánh địa trực tiếp tới 4Gb ô nhớ đủ để đáp ứng yêu cầu phần mềm Người lập trình bận tâm với việc thiếu nhớ • Microsoft Windows XP cung cấp cho người dùng phương thức đồng để tạo giao tiếp đồ hoạ cách dễ dàng thân thiện Băng cách lập trình thống không phụ thuộc phần cứng, người lập trình bận tâm đến tính tương thích hệ thống đồ hoạ khác DOS hệ điều hành dựa dòng lệnh, không hỗ trợ đồ hoạ lúc SCADA làm việc phần nhiều lại đồ hoạ, việc khiến người thiết kế hệ thống SCADA phải tự xây dựng thư viện đồ hoạ cho chương trình SCADA Đây việc làm khó khăn đòi hỏi nhiều công sức tốn Trong Windows lại cung cấp hệ thống phần tử GUI chuẩn bao gồm 31 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực view, dialog box, push button, pop-up mennu nhiều thư viện khác việc mang lại cho người thiết kế hệ thống nhiều việc tạo HMI thân thiện đẹp mắt mà không nhiều thời gian • Microsoft Windows XP hỗ trợ mạnh giao tiếp mạng mạng toàn cầu Internet, Ethernet công nghiệp, mạng cục LAN, WAN…Nó hỗ trợ sử dụng modem, giúp cho người lập trình dễ dàng tạo giao tiếp truyền thông cần thiết với công sức bỏ • Microsoft Windows XP hỗ trợ đa phương tiện (multimedia) giúp người lập trình dễ dàng thêm vào âm hình ảnh chuyển động khiến cho giao diện HMI gần với thực tế • Microsoft Windows XP việc sử dụng phần cứng Intel sử dụng phần cứng nhiều hãng phần cứng khác 3.5.2 Triển khai xây dựng SCADA trạm Hệ thống SCADA trạm hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều tính năng, chức nhiệm vụ khác nhau, tổ chức dạng tập hợp chương trình hoạt động có liên quan mật thiết với Qua việc tìm hiểu hệ SCADA trạm số nơi lắp đặt qua tài liệu hướng dẫn lắp đặt SCADA trạm, việc xây dựng SCADA cho trạm điện phải đạt số tiêu chí sau: • Về hệ phần mềm SCADA: - Hệ phần mềm SCADA phải hệ phần mềm đa năng, đa nhiệm, có kênh truyền thông tương thích với giao thức truyền thông phổ dụng phục vụ tốt dịch vụ cần có trạm như: in báo cáo, vẽ đồ thị, biểu đồ phụ tải - Hệ phần mềm lập trình SCADA phải dễ dàng lập trình, có tính thuyết minh rõ ràng dễ học thuận tiện việc nâng cấp trạm - Hệ điều hành dùng máy tính chủ phải hệ điều hành đa nhiệm, đa năng, có khả giao tiếp thân thiện với người dùng đặc biệt phải hỗ trợ tốt hệ phần mềm SCADA mà ta dùng để xây dựng SCADA cho trạm • Về phần cứng: 32 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực - Các thiết bị phục vụ việc xử lý số liệu thu thập liệu phải thiết bị phổ thông dễ dàng thay hỏng hóc có nhu cầu nâng cấp mở rộng quy mô trạm - Máy chủ phải máy có khả chịu môi trường làm việc khắc nghiệt trạm điện như: tiếng ồn, bụi, nhiễu tạp âm, nhiễu điện trường… • Về dịch vụ SCADA cần phải làm: - Thu thập lưu trữ để dùng trường hợp có cố, thời gian lưu trữ tối thiểu phải năm - Cung cấp giao tiếp thân thiện dễ dàng cho người điều khiển trạm việc in báo cáo với cấp trên, đặc biệt cảnh báo, báo động có cố… - Giúp thao tác điều khiển dễ dàng đóng cắt máy cắt, tăng giảm nấc phân áp máy biến áp… đảm bảo thao tác điều khiển đóng cắt tay • Về chi phí: Hệ giá thành lắp đặt hệ SCADA cho trạm không đắt gây tốn đặc biệt hệ phần mềm SCADA phải phần mềm phổ dụng, sẵn có thị trường không hãng độc quyền Hơn nữa, tương lai nâng cấp trạm phải dễ dàng việc tìm kiếm thiết bị phần mềm thay Như phần trên, SCADA trạm điện có nhiệm vụ tương đối đơn giản: - Giám sát - điều khiển Thu thập liệu thông số trạm như: I, P, Q máy cắt, trạng thái máy cắt điện áp - Chuyển số liệu lên cho SCADA điều độ cấp có yêu cầu Vì ta nên thiết kế SCADA trạm điện với kết cấu sau: • Về thiết bị phần cứng: - Máy chủ máy tính PC Pentium tốc độ khoảng 2.8 GHz, đĩa cứng khoảng 40Gb, hình rộng hình 17inch, sử dụng hệ điều hành Windows 2000 hay Win XP - Thiết bị phục vụ cho công tác đo lường điều khiển PLC với module vào số DI/DO module vào tương tự AI/AO, với transmitter số thông minh phục vụ cho việc lấy thông số P, I, Q 33 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực - Truyền tin công nghiệp máy tính PC master với PLC/transmitter slave theo chuẩn RS-485 tốc độ 19.2kbps trở lên có trang bị đủ protocol thông dụng - Truyền tin máy PC trạm với cấp thông qua cổng COM với chuẩn truyền thông RS-232, tốc độ phải đạt tới 9.6kbps • Về phần mềm: - Phần mềm SCADA công nghiệp phải có tính đa nhiệm, có nhiều tính dịch vụ đặc biệt phải dễ sử dụng, thân thiện người dùng tương thích với hệ điều hành thông dụng Windows, Linux - Các dịch vụ cung cấp phải chắn, thân thiện dễ học dễ sử dụng bao gồm:  Thu thập, quản lý, lưu trữ loại số liệu đủ lâu dễ khai thác dễ tra cứu cần  Hiển thị số liệu trang hình, trang cửa sổ, đồ thị, biểu đồ phục vụ việc in báo cáo, phát báo động  Thao tác điều khiển từ xa dễ dàng, an toàn 3.6 WinCC – Chuẩn mực xây dựng HMI cho hệ thống SCADA Tại phần mềm công nghiệp WinCC lại ứng dụng nhiều hệ thống phức tạp, nhiều chủng loại thiết bị hệ thống SCADA? Một đặc trưng bật sản phẩm phần mềm công nghiệp SIEMENS kết nối ổn định với hầu hết điều khiển, RTU thiết bị truyền thông khác Cơ sở liệu mở, dễ lập trình luôn cập nhật, điều nói lên nhà thiết kế, người dùng độc lập hoàn toàn với thiết bị, thuận lợi cho việc nâng cấp triển khai dự án Dưới thông tin phần mềm công nghiệp SIEMENS 3.6.1 Tổng quát Giao diện người máy WinCC thiết kế dạng kéo thả dễ dàng để mô tả biểu tượng đối tượng điều khiển trình công nghiệp Nó cung cấp cho kỹ sư lập trình môi trường khai triển dễ dàng sử dụng chức bao quát để tạo thí nghiệm kiểm tra triển khai cách nhanh chóng ứng dụng tự động hoá mạnh mẽ Phần mềm WinCC phần mềm ứng dụng cho SCADA với giao diện người máy (HMI: Humman machine Interface) mở linh hoạt đảm bảo tính linh 34 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực động thiết kế ứng dụng khách hàng kết nối đến phổ chức rộng thiết bị tự động hoá công nghiệp 3.6.2 Tính mạnh mẽ linh hoạt Phần mềm WinCC HMI tạo cho người sử dụng khả tính linh hoạt cao mà giao diện ngưòi trình ứng dụng ngày cần đến Phần mềm WinCC cung cấp cho người sử dụng môi trường phát triển linh hoạt cấu trúc đa cho phép tạo ứng dụng nhanh co kịch tự động hoá Phần mềm WinCC triển khai thuận lợi máy tính cá nhân PC(Personal Computer) hay máy tính cá nhân công nghiệp IPC(Industry Personal Computer) cấu trúc Server/Client phân tán 3.6.3 Tính dễ sử dụng WinCC cho phép người dùng sử dụng nhanh chóng tạo triển khai biểu diễn đồ hoạ trình công nghiệp theo tính thời gian thực  Giao diện đồ hoạ Người sử dụng phát triển đồ hoạ môi trường Windows, nhiều công cụ bao gồm: thành phần đồ thị chuẩn, biểu tượng, hình ảnh dạng bitmap ActiveX controls Một thư viện đồ hoạ cao cấp có chứa hàng ngàn hình ảnh thiết bị công nghiệp cấu hình trước, điều khiến cho người sử dụng đơn giản việc đưa hình ảnh vao giao diện  Trình soan thảo mạnh Người sử dụng nhanh chóng triển khai trình soạn thảo lập trình báo cáo, thiết kế báo động, cảnh báo ngăn ngừa lỗi chạy(Runtime errors)  Khả kết nối cao WinCC cho phép người dùng sử dụng liên kết thực với thiết bị điều khiển, tự động hoá công nghiệp mà thông qua I/O Server Khả giao tiếp với hãng sản phẩm thứ dễ dàng chẳng hạn điều khiển thông dụng hãng lớn như: Wonderware, Modicon, Alley-Bradley, Square D… 3.6.4 Cấu trúc - phát triển hệ thống bảo dưỡng dễ dàng  Tính độc lập 35 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Các ứng dụng WinCC cài đặt môi trường độc lập_ may tính PC Điều hữu ích doanh nghiệp, đơn vị sản xuất kinh doanh nhỏ không cần đến nhiều trạm điều hành khác để xem xét điều khiển trình công nghiệp mà cần với máy PC làm điều  Server/Client Các úng dụng WinCC cài đặt vào môi trường chủ khách Phương pháp tiết kiệm thời gian tiền bạc cho doanh nghiệp việc bảo dưỡng quản lý phần mềm 3.6.5 Các đặc điểm lợi ích  Được thiết kế cho Windows 2000 Win XP Tính bảo mật cao: Nó cho phép người quản lý hệ thống cho User truy cập tham gia vào module cụ thể định hệ thống Chính việc han chế User phạm vi trách nhiệm thảm quyền Các tuỳ chọn quan sát báo động, đặc điểm phụ lợi ích: Hiểu biết báo động hệ thống khả để nhận biết chúng cách kịp thời tiết kiệm thời ngừng sản xuất, vận hành quý giá doanh nghiệp Ngưòi vận hành cần phải xem xét báo động theo dõi xuất thời gian toàn trình vận hành để giảm thiểu giải thích tổn thất Hơn nữa, ta biết báo động, cảnh báo thời mà thể truy lục vào thông tin lịch sử báo động nữa.Điều giúp ích nhiều việc khắc phục cố  Các cải thiện báo động: Thừa nhận báo động: Chúng ta thiết kế hệ thống báo động theo dạng có điều kiện hay báo động có định hướng trước Tính linh hoạt báo động: Các báo động phép hay bị cấm trực tiếp gián tiếp cách sử dụng tag cấm báo động điều khiển toàn chương trình ứng dụng Cấm báo động áp dụng với loại báo động đơn, tags nhóm để cấm hiển thị thông tin báo động nút quan sát cụ thể Sự cấm toàn hệ thống ngăn chặn hoạt động báo động nguồn 36 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Thời gian phát báo động: Từ cố thật xảy phát báo động thởi gian tính miligiây Cơ sở liệu báo động: Dùng hệ quản lý sở liệu Microsoft SQL để lưu trữ thông tin hệ thống thao tác vận hành hệ, báo cáo cố… 3.6.6 Những yêu cầu hệ thống sử dụng phần mềm WinCC 6.0 Cấu hình tối thiểu: − Máy tính Pen III 733 Mhz − 128 Mb of RAM − Gb free hard disk space Tuy nhiên tốt nên sử dụng máy tính với cấu hình sau: − Máy tính Pen IV 1.8Ghz trở lên − 256 Mb of RAM trở lên − Hệ điều hành Microsoft Windows 2000 professional Microsoft Windows XP SP1 hay SP2 − Hệ quản lý sở liệu SQL 2000 3.7 37 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực KẾT LUẬN SCADA hệ thống quản lí điều độ hiệu hệ thống điện Việt Nam nói riêng giới nói chung Và xu hướng nước ta mở rộng ứng dụng SCADA hệ thống quản lí hệ thống điện Việt Nam Qua việc tìm hiểu SCADA, ta có nhìn tổng quát việc ứng dụng công nghệ thông tin ngành điện.Với ứng dụng ngày tiên tiên sớm tìm giải pháp hữu hiệu để tiết kiệm nguồn điện cho lưới điện quốc gia mang lại lợi ích kinh tế cao cho đất nước 38 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thanh Tùng, SCADA hệ thống điện giải pháp SCADA cho công ty lưới điện cao miền Nam tương lai, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2011 [2] Nguyễn Văn Cưng, Tìm hiểu SCADA hệ thống điện, Đại học Cần Thơ 39 [...]... hành, có một số hệ thống do ABB cung cấp, hệ thống cũ hơn vận hành tại Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh, hệ thống mới vận hành tại Công ty Điện lực Hà Nội Công ty Điện lực Đồng Nai, các Điện lực Cần Thơ, Lâm Đồng thuộc Công ty Điện lực 2 cũng đã triền khai thành công hệ thống SCADA/DMS trên lưới điện phân phối Công ty Điện lực 3 đang cùng với ABB Oy triển khai dự án để đưa hệ thống SCADA/DMS vào vận... cùng với bộ các transmitter số thông minh phục vụ cho việc lấy các thông số P, I, Q 33 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực - Truyền tin công nghiệp giữa máy tính PC master với các PLC/transmitter slave theo chuẩn RS-485 tốc độ 19.2kbps trở lên và có trang bị đủ các protocol thông dụng - Truyền tin giữa máy PC trạm với cấp trên thông qua cổng COM với chuẩn truyền thông RS-232, tốc độ phải đạt... trong hệ thống điện lực 18 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực 2.4.1 Các cấp điều khiển của hệ thống SCADA trong hệ thống điện lực Ở cấp thấp nhất của hệ thống SCADA, là các phần có chức năng theo dõi và điều khiển cho từng thiết bị riêng biệt Thường gặp nhất trong hệ thống điện là các rơ le bảo vệ Khi thiết bị gặp sự cố, các rơle này hoàn toàn có thể tính toán và tác động theo thông số chỉnh... của chúng ta được xây dựng từ các đối tượng sau: • Đối tượng cấp trường đó là các trasmitter số thông minh, các bộ chuyển đổi, các sensor cảm biến • Đối tượng thu thập • Đối tượng lập báo cáo (hiển thị và in ấn các báo cáo) • Đối tượng truyền tin với cấp trên 26 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực • Đối tượng quản lý cơ sở số liệu về lịch sử vận hành, lịch sử sự kiện thao tác, sự cố… • Đối... đồ họa hoàn toàn − Điều khiển cảnh báo và sự kiện − Ghi nhận trình tự các sự kiện − Lưu trữ và khôi phục dữ liệu quá khứ − Phân tích dữ liệu sự cố − Phân tích kết dây và trạng thái hệ thống − Xu hướng của dữ liệu động và dữ liệu quá khứ 16 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực − Tạo báo cáo, thường lệ và đặc biệt − Biến cố và thẻ báo thiết bị đóng cắt − Thông tin liên lạc với các Trung tâm Điều... tượng bất kỳ trong mạng thông tin, bao gồm loại đối tượng, các thông tin của đối tưọng.Đây là một tiêu chuẩn mô tả các đối tượng trong hệ thống điện Trường thông tin mà đối tượng nào cũng phải có là loại đối tưọng (RTU, máy biến áp, Rơ le tụ bù, .), tuỳ vào loại đối tượng mà ta có các trường thông tin khác như dòng, áp trên từng pha, tần số Trong tên gọi của thiết bị có chứa thông tin về Domain-vị trí... trong truyền tin công nghiệp thường là: giữa một ứng dụng chủ với ứng dụng slave hay giữa một ứng dụng 11 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực khách hàng với ứng dụng server phục vụ hoạc giữa các ứng dụng chủ với các ứng dụng slave của mỗi master với nhau, hay giữa các master với nhau 1.5.3 Truyền tin hiện trường Việc truyền tin hiện trường nhằm đảm bảo việc máy chủ thường xuyên thông tin với các... thống − Có cơ sở dữ liệu về lịch sử vận hành, lịch sử thao tác trạm, các báo động, thông tin về sự cố luôn có sẵn trên hệ thống 29 Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực − Các thiết bị đo có thể được trực tiếp lập trình về các thông số cấu hình, chẩn đoán, chỉnh định hệ thống… − Dễ dàng lập kế kế hoạch bảo trì thiết bị thông qua việc phân tích cơ sở số liệu tình trạng hoạt động của thiết bị Chi.. .Báo cáo thực tập hệ thống thông tin điện lực Hệ thống SCADA cấp quốc gia và miền dùng các RTU được thiết kế đặc biệt cho ngành điện (theo tiêu chuẩn IEEE và IEC, có khả năng chịu được nhiễu điện từ…) Các thiết bị RTU thông minh với các trung tâm điều độ qua thủ tục truyền tin IEC870-5-101 Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA dùng PLC dùng thủ tục truyền tin là Profibus Bảng dưới đây... ta không những chỉ biết được các báo động, cảnh báo hiện thời mà còn thể truy lục vào thông tin về lịch sử các báo động nữa.Điều này giúp ích rất nhiều trong việc khắc phục các sự cố  Các cải thiện của báo động: Thừa nhận các báo động: Chúng ta có thể thiết kế hệ thống báo động theo dạng có điều kiện hay báo động có định hướng trước Tính linh hoạt của báo động: Các báo động có thể được phép hay bị