do an tim hieu ung dung scada trong he thon dien 1 028

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN TÌM HIỂU ỨNG DỤNG CỦA SCADATRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIÊN: Th.S Đào Minh Trung Nguyễn Hữu Nguyên (MSSV:1111018) Ngành: Kỹ thuật điện – khóa 37 Tháng 11/2014 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điệ, hệ thống truyền tải, lưới phân phối và các phụ tải tiêu thụ điện Chúng gắn bó với nhau thành một thể thống nhất, nếu bị phá vỡ thì sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề cho toàn hệ thống và gây ảnh hưởng khoonng nhỏ đến nền kinh tế quốc dân Do vậy đòi hỏi một sự quản lý, giám sat, điều khiển vận hành an toàn, tin cậy cho toàn hệ thống Cùng với sự phát triển của hệ thống hiện đại có các thiết bị điện ứng dụng công nghệ tân tiến thì vấn đề quản lý, giám sát, điều khiển vận hành hệ thống điện cũng không ngừng phát triển với sự trợ giúp đắc lực của các thiết bị tự động, thiết bị truyền tin và thiết bị điều khiển từ xa, các hệ thống giám sát điều khiển hệ thống điện Một trong các hệ thống trợ giúp đắc lực đó là hệ thống điều khiển giám sát thu thập dữ liệu SCADA Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, của quá trình công nghiệp hoá-hiện đại hoá, các sản phẩm công nghệ yêu cầu phải tinh sảo, chất lượng, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng Để làm được điều đó người kỹ sư phải không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt sự phát triển của xã hội.Trong học kỳ này em được giao tìm hiểu ứng dụng cúa hệ thống SCADA trong hệ thống điện do Th.S Đào Minh Trung hướng dẫn Do em còn chưa có đầy đủ kinh nghiệm nên không thể tránh được thiếu sót, vậy mong thầy khi xem xét đồ án có gì thiếu sót, sơ sài đóng góp ý kiến cho em Em xin chân thành cảm ơn tới thầy hướng dẫn Th.S Đào Minh Trung đã tận tình chỉ bảo, gợi ý giúp đỡ, tạo mọi điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Cần Thơ, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Hữu Nguyên SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên i Lời nói đầu NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ,CHO ĐIỂM ( Của người hướng dẫn) Điểm:……… .( bằng chữ: ……………………………….……… ) Cần Thơ, ngày tháng năm 2014 CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Kí và ghi rõ họ tên) SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên ii Mục lục MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN v ỨNG DỤNG SCADA TRÊN LƯỚI ĐIỆN 1 ỨNG DỤNG SCADA TRONG GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ 5 ỨNG DỤNG SCADA TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN .14 ỨNG DỤNG SCADA TRONG ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN .18 Mục lục PHỤ LỤC Hình 1.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống SCADA v Hình 1.2 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống điều khiển và giám sát ix Hình 1.3 Hệ thống SCADA .xii Hình 1.4 Cấu trúc phần mềm của hệ thống điều khiển và giám sát SCADA xiv Hình 3.5 Lưu đồ chính vận hành giám sát lưới điện hạ thế .6 Hình 3.6 Lưu đồ vận hành và giám sát nhánh tải CD 7 Hình 3.7 Lưu đồ vận hành và giám sát nhánh tải EF 8 Hình 3.8 Lưu đồ vận hành và giám sát nhánh tải GH .10 Hình 3.9 Chương trình con phát hiện và khắc phục sự cố 10 Hình 3.10 Chương trình con phát hiện và phân loại các sự cố về dòng 12 Hình 3.11 Chương trình con theo dõi bù công suất phản kháng .13 Phụ lục TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái quát chung về scada 1.1.1 Tổng quan chung về scada SADA ( Supervisory Control And Data Acquisition): là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều khiển tự động thông thường Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ thống SCASA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện người – máy ( HMI – Human Machine Interface) Hình 1.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống SCADA Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và thao tác vận hành ở cấp điều khiển cục bộ Vì lý do giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình sờ (TP – Touch Panel), Multi Panel … chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn Phụ lục Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm nhiều hơn Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống 1.1.2 Chức năng và vai trò của SCADA Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản lý Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống Chính vì thế việc SCADA cho một hệ thống sản xuất công nghiệp cũng được phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mô của từng cấp mà có những yêu cầu cụ thể khác nhau song nói chung mỗi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ sau: - Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất, về sự kiện thao tác, về báo động…) - Điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cở sở các dữ liệu đã thu thập được - Thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ra ngoài hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu từ cấp trên về số liệu, về thao tác hệ) - Nhìn chung SCADA là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo một phương thức truyền thông nào đó để tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển cho một đối tượng công nghiệp Và ta nhận thấy rằng xu thế tự động hoá là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản xuất Vai trò của nó là rất rõ ràng, SCADA giúp ta thu thập rất chính xác về hệ thống từ đó có thể đưa ra các quyết định đúng đắng về hệ, đồng thời ta cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định Việc làm này sẽ giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh 1.1.3 Nguyên lý hoạt động của SCADA 1.1.3.1 Cơ chế thu thập dữ liệu Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình các RTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong Các máy chủ quét các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này Phụ lục Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép các RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ 1.1.3.2 Xử lý dữ liệu Dữ liệu truyền tải trong hệ SCADA có thể là dạng liên tục (analog), dạng số (digital) hay dạng xung (pulse) Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển giám sát hoặc các thiết bị trong hệ thống Tại một thời điểm, dữ liệu được hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh, khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũng thay đổi 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 lí 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 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 hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm tra…) 1.1.3.3 Nguyên lý hoạt động Khi các thiết bị đang vận hành vi phạm các giới hạn cho phép của các thông số kỹ thuật hoặc bị sự cố, hệ thống tự động đưa ra các tín hiệu cảnh báo dạng chuông, còi; hiển thị nội dung sự kiện cảnh báo bằng những dòng lệnh theo màu sắc và nhấp nháy, điều này giúp cho các kỹ sư điều hành hệ thống điện có những hành động ứng xử kịp thời để đưa các thiết bị trở lại trạng thái vận hành bình thường hoặc đưa các thiết bị dự phòng vào hoạt động thay thế nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vẫn làm việc ở trạng thái ổn định và kinh tế Tất cả các sự kiện xảy ra đối với các thiết bị trên hệ thống điện, đối với các chế độ vận hành hệ thống điện đều được lưu trữ tự động theo trật tự thời gian, có độ chính xác đến từng mili giây(ms), có thể Phụ lục truy xuất khi cần thiết dưới dạng các bảng biểu, đồ thị giúp cho quá trình xử lý và phân tích sự cố được chính xác Hệ thống SCADA cho phép các kỹ sư điều hành có thể thực hiện các thao tác, điều khiển các thiết bị từ xa như khởi động hay ngừng các tổ máy phát điện, thay đổi công suất theo yêu cầu, đóng cắt các thiết bị, điều chỉnh nấc điện áp của các máy biến áp… Khả năng này cho phép giảm bớt nhân lực, tiến tới có thể xoá bỏ chế độ người trực vận hành ở các trạm điện, các nhà máy Các thiết bị làm việc hoàn toàn tự động, được điều khiển từ xa từ các trung tâm điều độ Từ thập kỷ 90 trở lại đây, các hệ thống tích hợp thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát được ứng dụng và phát triển rộng rãi Chức năng cơ bản của hệ thống SCADA tích hợp là nó được trang bị thêm nhiều phần mềm ứng dụng khác hỗ trợ trong việc tự động lấy các dữ liệu thời gian thực của hệ thống, đưa vào tính toán và cho ra kết quả bằng các lệnh điều khiển trực tiếp lên một phần thiết bị của hệ thống điện hoặc đưa ra các khuyến cáo cụ thể cho các kỹ sư điều hành thực hiện nhằm đảm bảo sự làm việc của hệ thống điện được ổn định, an toàn và kinh tế nhất Các phần mềm ứng dụng thông thường đi kèm là: - Điều khiển phát điện tự động (AGC: Automatic Generation Control) - Điều độ kinh tế (ED: Economic Dispatch) - Phân tích chế độ đột biến (CA: Contingency Analysis) - Đánh giá trạng thái (SE: State Estimation) - Tính toán trào lưu công suất (DLF: Dispatch Load Flow) - Tối ưu hoá trào lưu công suất (OPF: Optimal Power Flow) - Dự báo phụ tải (LF: Load Forecast) - Lập kế hoạch vận hành (GP: Generation Planning) 1.2 Sự phân cấp quản lý của hệ thống scada Việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển là rất cần thiết đối với mọt hệ thống công nghiệp bất kỳ Đặc thù của HTĐ là quy mô của hệ thống sản xuất rất lớn, trải trên một không gian rộng, bao gồm nhiều phần tử, thiết bị với các chức năng, nguyên lý làm việc khác nhau Do đó việc sử dụng một hệ thống điều khiển trung tâm để đảm nhiệm tất cả các chức năng giám sát và điểu khiển hết sức phức tạp Chính vì vậy, tùy theo mức độ quan trọng và yêu cầu những tính năng giám sát, điều khiển mà các chức năng giám sát, điều khiển và thu thập số liệu được phân phối và phân cấp cho các thiết bị khác nhau Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 11 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế Hình 3.10 Chương trình con phát hiện và phân loại các sự cố về dòng SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 12 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế Hình 3.11 Chương trình con theo dõi bù công suất phản kháng SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 13 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế ỨNG DỤNG SCADA TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát Khái niệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và các nhà máy hiện đại Đối với một nhà máy hiện đại, khi xây dựng và đưa vào hoạt động, để có thể tạo ra được sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của thị trường, nhà máy cần được trang bị các máy móc hiện đại, đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng và môi trường, độ an toàn, năng suất và tiết kiệm Chính vì thế, việc tích hợp tự động hóa nhà máy là một yêu cầu bức thiết được ra Các hạng mục sản xuất được trang bị máy móc tự động, phần mềm điều khiển hiện đại để tiết kiệm nhiên liệu, điện năng, nhân công và đảm bảo chính xác theo yêu cầu Thông thường được chia ra làm 3 cấp: - Cấp vận hành (Cấp trường): Là cấp độ để các kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động của thiết bị, các thông số theo quy trình công nghệ đặt ra - Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển): Là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát, điều khiển các thông số, tình trạng của các thiết bị và toàn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao tác, theo dõi trên bảng thông số, màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần mềm (HMI-Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel) - Cấp giám sát, quản lý : Có 2 hình thức tương đương nhau SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 14 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy điện như sau: Tin trong hệ thống SCADA để giám sát điều khiển thông thường bao gồm: - Công suất P, Q, S - Sản lượng điện luỹ kế - Tần số, điện áp - Tình trạng đóng cắt của các máy cắt - Số lần dừng máy - Những tuabin nào đang hoạt động - Tình hình sự cố (nếu có) - Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu trong ngày - Sản lượng, chất lượng khí hoặc than tiêu thụ, v.v… Các thông số này được cung cấp từ các thiết bị đo ở cấp trường, chúng được tích hợp vào các bộ điều khiển và các thông tin của chúng được dùng làm đầu vào để điều khiển các thiết bị và các thông số khác Chúng còn được truyền lên máy tính giám sát và điều khiển và hiển thị trên màn hình giao diện điều khiển (tại phòng điều khiển), được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tạo báo cáo khi cần thiết và gửi về SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 15 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế trung tâm qua đường internet Tại trung tâm, các thông số này cũng được hiển thị trên giao diện đồ họa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính để lập báo cáo Thiết bị của hệ thống SCADA: - Phần cứng + Phần cứng: Để xây dựng hệ thống SCADA cho nhà máy cần các phần cứng sau + Máy tính công nghiệp (IPC) + Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối và thu thập dữ liệu lên máy tính) + Thiết bị mạng (Switch, Router,…) - Phần mềm: + Phần mềm cho giám sát điều khiển: Tạo ra giao diện hiển thị các thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (Mỗi máy có 1 license và theo số điểm tích hợp điều khiển I/O point) + Phần mềm giám sát, quản lý: Hiển thị các thông số, lưu trữ các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (Giao diện có thể là web navigator) - Các phần mềm phụ trợ: Kết nối mạng, kết nối PLC —IPC, … - Mạng kết nối: Các hình thức có thể sử dụng: Đường truyền lease-line: Là kênh thuê bao riêng của của bưu điện cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao bằng các thiết bị đầu cuối bằng 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 dữ liệu từ nhà máy về trung tâm (có thể thuê của bưu điện hoặc tự kéo cáp nếu khoảng cách gần) với khoảng cách xa, băng thông rộng, tin cậy, tốc độ cao Tại mỗi 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 dữ liệu với tốc độ cao, dễ kết nối (Là mạng công cộng) Khả năng tích hợp vào các hệ thống tại trung tâm: Tại trung tâm, nhà quản lý không chỉ thu nhận và giám sát các thông tin liên quan đến các nhà máy điện từ xa qua mạng mà còn giám sát và quản lý nhiều hệ thống khác: trung tâm dữ liệu (thu thập toàn bộ các dữ liệu chuyên nghành và tích hợp vào các hệ thống con của tầng dữ liệu, truyền hình hội nghị (tele conference), tổng đài điện thoại (PABX), bán hàng & thương mại điện tử (e-commerce), tư vấn và các dịch vụ điện tử sử dụng nội bộ và cho thuê, …Tất cả các dịch vụ này đều không chỉ thuần túy về kỹ thuật và còn liên quan đến các vấn đề về thông tin, quản lý, bán hàng, định hướng, phát triển và các dịch vụ giá trị gia tăng Hệ thống SCADA sẽ xây dựng hoàn toàn có thể tích hợp để giám sát từ xa trên cùng một máy tính tại trung tâm, luồng dữ liệu thu thập từ nhà máy được lưu SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 16 Chương 3: Ứng dụng SCADA trong giám sat lưới điện hạ thế giữ trong cơ sở dữ liệu nên hoàn toàn có thể dùng để tạo các báo về các họat động có liên quan Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA vẫn hoạt động độc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ bất kỳ hệ thống nào khác kể cả khi các hệ thống khác gặp sự cố, hệ thống SCADA vẫn hoạt động bình thường SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 17 Chương 4: Ứng dụng SCADA trong các nhà máy điện ỨNG DỤNG SCADA TRONG ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.10 Scada trạm và các chức năng của scada trạm SCADA trạm là một hệ thống tự động hoá bằng máy tính và sử dụng các transmitter/sensor thông minh để giúp việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển hoạt động của trạm Cấu trúc chủ yếu của trạm là gồm: máy tính làm nhiệm vụ thu thập, lưu trữ, hiển thị số liệu và xử lý số liệu để điều khiển trạm, để kết nối thông tin với các thiết bị đo lường và điều khiển thông minh SCADA trạm có các chức năng cơ bản sau: Thu thập số liệu các thanh cái của trạm bao gồm bộ các thông số(U, I, P,Q…) của các phần tử và trạng thái của các thiết bị trong trạm(chủ yếu là trạng thái máy cắt, trạng thái cầu dao, điện áp trên thanh cái… ) Thực hiện các lệnh theo yêu cầu của người điều hành hệ thống và người trực trạm đưa ra hoặc của SCADA điều độ cấp trên Việc điều khiển chủ yếu là đóng cắt các máy cắt và điều chỉnh tăng giảm nấc phân áp của máy biến áp Cung cấp giao tiếp người - máy với người điều hành hay người trực trạm: các control pannel, các bảng mạch mà trên đó ta dùng để biểu thị các thiết bị, thông số giờ đây ta thay thế bằng giao tiếp bởi màn hình, chuột, bàn phím Giao diện người – máy(HMI) của SCADA trạm cho phép người dùng dễ dàng hơn trong việc giám sát, thu thập dữ liệu, điều khiển, quản lý hệ thống và vận hành trạm Ghi nhận, quản lý, lưu giữ lịch sử vận hành trạm, lịch sử các sự kiện như: báo động, sự cố; lưu trữ các quá trình thao tác trong hệ Điều này sẽ rất có ích trong việc phát hiện và sử lý khi có lỗi xảy ra Quản lý cơ sở dữ liệu lịch sử của trạm để phục vụ trong việc in báo cáo với cấp trên, gửi số liệu lên SCADA điều độ cấp trên Có một cơ chế tự động tạo và in các báo các khi cần thiết Có khả năng truyền thông với cấp trên như: nhận lệnh từ cấp trên đưa xuống và tiến hành gửi các báo cáo theo yêu cầu của cấp trên Truyền tin với cấp dưới của SCADA trạm là các transmitter, sensor, cơ cấu chấp hành 1.11 Các kiến trúc của scada trạm Hiện nay các thiết bị đo lường và điều khiển thông minh, các transmitter số hợp bộ, các RTU và các PLC đang phát triển mạnh và bắt đầu được ứng dụng ngay càng rộng rãi hơn trong hầu hết các ngành công nghiệp từ các khu chế biến thực phẩm, nơi các nhà máy xí nghiệp sản xuất mà dường như trước đây không mấy khi sử dụng đến các thiết bị tự động hoá, cho đến các khu chế xuất, các khu công SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 18 Chương 4: Ứng dụng SCADA trong các nhà máy điện nghiệp Ở một số nước tiên tiến, các hệ thống SCADA sử dụng RTU hay PLC đang ngày càng được phát triển Tuy nhiên xu hướng người ta ngày càng sử dụng PLC thay cho các RTU càng ngày càng được ưa chuộng hơn Rất nhiều phần mềm SCADA đã ra đời với nhiều hỗ trợ hơn cho người thiết kế hệ thống, một số sản phẩm, thiết bị của nhiều hãng như Wonderware, Siemens, Nari… đã ra đời và được đưa ra thị trường Nói chung, chúng ta có thể phân các sản phẩm này thành một số kiểu cấu trúc sau: Kiến trúc kiểu PC/PLC Sử dụng PC với PLC kết hợp với việc sử dụng hệ điều hành của Unix hay Windows Nó sử dụng các bộ biến đổi, các transmitter analog, các sensor để thu thập số liệu Kiểu kiến trúc này phù hợp hơn trong việc ứng dụng vào SCADA cho các trạm với quy mô nhỏ.Tuy nhiên giá thành sử dụng khá cao Kiến trúc kiểu RTU Kiểu kiến trúc này dựa trên các thiết bị đầu cuối, các transmitter analog, các sensor, cảm biến Các thiết bị này sẽ thu thập trạng thái của hệ thống và đưa về máy tính để xử lý số liệu và thông qua các bộ điều khiển đưa xuống cơ cấu chấp hành Kiến trúc dựa trên các RTU thưòng được ứng dụng trong việc SCADA trạm với quy mô nhỏ và vừa Ưu điểm của nó là giá cả rẻ song việc lắp đặt hệ thống và thiết kế là không đơn giản Trong tương lai kiểu này sẽ không còn được sử dụng thông dụng nữa Kiến trúc dựa trên PC/PLC/Transmitter số: Kiểu kiến trúc này với máy PC được coi như là máy chủ và các Slave là các PLC, các transmitter số thông tính Các PLC và các transmitter số thông minh này được nối với nhau thành một mạng dựa trên chuẩn truyền tin RS – 485 Máy chủ PC sẽ làm nhiệm vụ thu thập số liệu, ra lệnh điều khiển, ghi nhận trạng thái, thao tác vận hành và sự cố PC là nơi hiển thị các giao diện người - máy và cũng là nơi quản lý các cơ sở dữ liệu SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 19 Chương 4: Ứng dụng SCADA trong các nhà máy điện của hệ thống Kiến trúc kiểu này rất phù hợp với những trạm có quy mô lớn và đang ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong tương lai bởi hệ thống và quy mô của các trạm cũng ngay càng phức tạp 1.12 Lợi ích của việc sử dụng scada trạm SCADA trạm sẽ mang lại những lợi ích to lớn khi thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì và nâng cấp trạm khi cần mở rộng Đặc biệt nó tăng cường thêm chất lượng giám sát, vận hành và nâng cao tính tin cậy của hệ thống trạm Các lợi ích mà SCADA trạm mang lại gồm: - Lợi ích khi thiết kế và xây dựng trạm + Giảm bớt số lượng các thiết bị dự phòng + Giảm thiểu hạ tầng cơ sở của trạm bao gồm: đường cáp tín hiệu/ống dẫn dây, các tủ bảng đo lường, tủ bảng điều khiển và diện tích nhà điều hành trạm + Dễ dàng nâng cấp, mở rộng hệ thống điều trạm - Lợi ích khi vận hành + Tự động ghi nhận các hoạt động ghi nhận các hoạt động điều hành trạm của người trực trạm cũng như các lệnh điều hành của cấp trên + Có cơ sở dữ liệu vận hành để dùng trong việc vận hành, phân tích, tính toán với hệ thống, điều khiển thời gian thực + Giảm được số lượng nhân công vận hành trạm, hơn nữa trên cơ sở hệ thống trạm được tự động hoá hoàn toàn điều này sẽ tránh được đáng kể những sai sót do người công nhân vận hành trạm - Lợi ích trong bảo trì hệ 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 + 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 phí bảo trì sẽ giảm do có số liệu cụ thể về hệ thống + Sơ đồ trạm được quản lý bằng máy tính nên rất dễ dàng trong việc xem xét cũng như cập nhật các thay đổi mà không mất nhiều chi phí - Tăng cường tính tin cậy của hệ thống + Giao diện người - máy thân thiện với giải thích rõ ràng cùng cơ chế kiểm tra hoạt động sẽ giảm tối thiểu khả năng tháo tác nhầm, thao tác sai của người trực trạm + Tăng số lượng, chất lượng và độ tin cậy của việc thu thập số liệu SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 20 Chương 4: Ứng dụng SCADA trong các nhà máy điện + Cung cấp nhanh chóng và chính xác về lịch sử thao tác cũng như lịch sử vận hành trạm để có thể đưa ra nhanh chóng những quyết định khi hệ thống có sự cố xảy ra hay là khi cần nâng cấp, bảo trì hệ thống + Trên cơ sở có các cảnh báo sớm sẽ khiến cho việc bảo trì đúng thời hạn sẽ giảm thiểu đáng kể các rủi ro hỏng hóc mang lại + Do việc thu thập số liệu thời gian thực nên cho phép thực hiện nhanh chóng xác định và xử lý tình trạng quá tải Những khu vực bị quá tải này sẽ được nhanh chóng bù đắp bằng hệ thống nguồn cấp dự phòng khác; điều này giảm đáng kể thời gian bị mất điện do sự cố qua tải hệ thống SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 21 Chương 5 Ứng dụng SCADA trong điều độ hệ thống điện KẾT LUẬN Qua 10 tuần thực hiện đề tài: Tìm hiểu ứng dụng SCADA trong hệ thống điện SCADA là hệ thống quản lí và điều độ hết sức hiệu quả trong hệ thống diện ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung Việc ứng dụng SCADA trong hệ thống điện mang lại hiệu quả vô cùng to lớn về mặt kinh tế và thời gian SCADA là một hệ thống sẽ đảm bảo việc quản lý giám sát, điều khiển vận hành an toàn cho hệ thống điện Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập số liệu SCADA ngày càng gần gũi hơn đối với các kỹ sư, kỹ thuật viên và sinh viên nghành Hệ thống điện việc trang bị chúng cho hệ thống điện là hết sức cần thiết Các hãng trên thế giới đã chế tạo, lắp đặt nhiều mô hình SCADA khác nhau đối với hệ thống điện, nhà máy điện, lưới hạ thế, công ty, để quản ký vận hành các sơ đồ lưới cũng như các thiết bị kỹ thuật số ngày càng được sử dụng nhiều Chính vì lẽ đó xu hướng nước ta đang mở rộng ứng dụng SCADA trong hệ thong quản lí hệ thống điện ở Việt Nam Tập đồ án này, mặc dù còn nhiều hạn chế nhưng trong quá trình thực hiện đề tài, đã giúp em tự đánh giá và hiểu kỹ hơn những kiến thức về chuyên môn Đó cũng là kết quả sau nhiều năm học tập và cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy Đào Minh Trung em thành thật cảm ơn SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 22 Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Phạm Văn Hòa, Đặng Tiến Trung (2010), Hệ thống thông tin trong hệ thống điện, Nhà xuất bản Bách Khoa – Hà Nội 2 Phạm Văn Hòa, Đặng Tiến Trung, Lê Anh Tuấn (2010), Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA trong hệ thống điện, Nhà xuất bản Bách Khoa – Hà Nội 3 Trương Đình Châu (2006), Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát Bộ môn Điều khiển tự động, Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 4 Bentley System ( 2006), Incorporated "The Fundamentals of SCADA" SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên 23