Giải pháp tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trìthành phố Đà Nẵng.

Đề tài này tập trung nghiên cứu hệ thống điều khiển, bảo vệ của trạm biến áp 110kV Liên Trì, từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cấp trạm Liên Trì từ kiểu trạm truyền thống lên mô hình t

Tên đề tài: Giải pháp tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trì-thành phố Đà Nẵng

Sinh viên thực hiện: Lê Trần Hoàng Việt

Đề tài này tập trung nghiên cứu hệ thống điều khiển, bảo vệ của trạm biến áp 110kV Liên Trì, từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cấp trạm Liên Trì từ kiểu trạm truyền thống lên mô hình tự động hóa không người trực, các giải pháp chủ yếu nằm ở phần hệ thống điều khiển và các rơle bảo vệ trong trạm, bên cạnh đó là việc xây dựng hệ thống thông tin SCADA mới cho trạm Liên Trì

Tất cả các công việc bao gồm: tìm hiểu về tình hình phát triển phụ tải của thành phố Đà Nẵng để từ đó cho thấy tính cấp thiết của việc phát triển rộng rãi mô hình trạm biến áp tự động hóa không người trực; khảo sát hiện trạng trạm biến áp 110kV Liên Trì

để tìm ra những mặt hạn chế của một trạm biến áp kiểu truyền thống trong công tác quản

lý, vận hành; đề xuất một số giải pháp tự động hóa không người trực trạm Liên Trì; tính toán minh họa cho chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về lưới điện thành phố Đà Nẵng, bao gồm các trạm biến

áp, phương thức vận hành, dự báo sự phát triển của phụ tải để rồi cuối cùng nêu lên sự cần thiết của việc phát triển nhân rộng mô hình trạm biến áp tự động hóa không người trực trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Chương 2: Giới thiệu về vị trí, vai trò, phương thức vận hành, quy mô trạm Liên Trì;

cùng với đó là việc tìm hiểu hiện trạng của trạm (đang vận hành theo kiểu truyền thống), rút ra nhận xét để đưa đến kết luận cho việc nâng cấp trạm theo mô hình trạm tự động hóa không người trực

Chương 3: Giới thiệu về mô hình trạm biến áp tự động hóa, tiêu chuẩn IEC 61850 và đưa

ra các giải pháp nâng cấp đối với hệ thống điều khiển, bảo vệ và theo sau đó là việc xây dựng hệ thống thông tin SCADA mới, cuối cùng nêu thêm một số giải pháp cho một số hệ thống khác (không chú trọng ở phạm vi đề tài này)

Chương 4: Tính toán minh họa cho chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp (sử dụng độ

dốc đặc tính hãm của rơle so lệch thay mới: SEL-787)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: LÊ TRẦN HOÀNG VIỆT Số thẻ sinh viên: 105120227

Lớp: 12D2 Khoa: ĐIỆN Ngành: Kỹ thuật điện-điệntử

1 Tên đề tài đồ án:

Giải pháp tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trì-thành phố Đà Nẵng

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Thông số các thiết bị nhất thứ trạm Liên Trì lấy từ Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng……… ………

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan hệ thống điện thành phố Đà Nẵng

Chương 2: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Liên Trì (E11)

Chương 3: Một số giải pháp tự động hóa trạm biến áp Liên Trì

Chương 4: Tính toán minh họa cho chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp (87T)

………

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Bản vẽ số 1: Sơ đồ lưới điện thành phố Đà Nẵng (A3, A0)

Bản vẽ số 2: Sơ đồ mặt bằng thiết bị trạm biến áp 110kV Liên Trì (A3, A0)

Bản vẽ số 3: Sơ đồ nhất thứ trạm biến áp 110kV Liên Trì (A3, A0)

Bản vẽ số 4: Sơ đồ phương thức đo lường-bảo vệ trạm Liên Trì (A3, A0)

Bản vẽ số 5: Sơ đồ hệ thống thông tin và SCADA hiện hữu trạm Liên Trì (A3, A0)

Bản vẽ số 6: Sơ đồ hệ thống điều khiển theo mô hình mới (A3, A0)

Bản vẽ số 7: Sơ đồ phương thức đo lường-bảo vệ sau nâng cấp (A3, A0)

Bản vẽ số 8: Sơ đồ hệ thống thông tin liên lạc sau nâng cấp (A3, A0)

… ………

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …15… /…02…./…2017…

7 Ngày hoàn thành đồ án: … 12… /…05…./…2017…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Trong sự phát triển của mỗi nền kinh tế, không thể không nhắc đến vai trò của ngành Điện lực Đây chính là nhân tố thúc đẩy sản xuất, nâng cao năng lực cạnh tranh, thu hút đầu tư, tạo điều kiện phát triển cho các ngành kinh tế khác; ngành Điện nếu phát triển bền vững còn đảm bảo được vấn đề an ninh năng lượng Nền khoa học và công nghệ trên thế giới ngày càng đạt được những thành tựu đáng khích lệ, đặc biệt là các ứng dụng của tự động hóa vào sản xuất; trong những năm qua, việc xây dựng Lưới điện Thông minh (LĐTM) với việc tiến hành tự động hóa trong lĩnh vực sản xuất điện đem lại nhiều hiệu quả như nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất, giảm nhân công…

Hòa theo xu thế chung của thế giới, ngành Điện lực Việt Nam trong những năm qua đã có những bước chuyển mình mạnh mẽ, thể hiện ở việc tiến hành xây dựng và ngày càng hoàn thiện mô hình LĐTM mà trọng tâm là quá trình tự động hóa các trạm biến áp Hiện nay, tự động hóa trạm biến áp đã được triển khai ở một số trạm, đặc biệt là các trạm 500kV, 220kV, một số trạm 110kV khu vực miền Trung mới xây dựng đã áp dụng hệ thống điều khiển bảo vệ bằng máy tính như Tam Quan, Bình Chánh, Hòa Thuận, Duy Xuyên Riêng tại Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên (TNHH MTV) Điện lực

Đà Nẵng có 2 trạm đã vận hành không người trực (Hòa Liên, Xuân Hà), qua đó giúp cho việc giám sát, điều khiển, cấu hình thiết bị từ xa nhanh chóng, dễ dàng hơn

Xuất phát từ thực tế này, đề tài này sẽ tập trung trên việc nghiên cứu, tìm hiểu và

đề xuất giải pháp để nâng cấp trạm biến áp 110kV Liên Trì thành trạm biến áp không người trực Luận văn cũng đưa ra các tiêu chí cơ bản của một trạm biến áp không người trực, yêu cầu để kết nối trạm biến áp không người trực đến một trung tâm điều khiển xa (TTĐKX) và mô hình vận hành hệ thống điện trong tương lai

Trong thời gian qua, nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy

giáo-TS.Trần Tấn Vinh cùng tập thể cán bộ công nhân viên phòng Điều độ Công ty TNHH

MTV Điện lực Đà Nẵng và các đơn vị khác như Tổ quản lý 110kV, trạm biến áp 110kV Liên Trì, Tổ thao tác lưu động trạm 110kV Xuân Hà, em đã hoàn thành đồ án này Em xin được gửi lời cám ơn chân thành đến các cá nhân, tập thể đã nêu trên !

Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5 năm 2017

Sinh viên thực hiện:

Lê Trần Hoàng Việt

Kính gửi : - Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng

- Khoa: Điện

Tôi tên là: Lê Trần Hoàng Việt Lớp: 12D2

Tôi xin cam đoan đề tài này không sao chép bất cứ đề tài nào đã từng có trước đây, chỉ sử dụng tư liệu từ phòng Điều độ Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng cùng một số tư liệu đã được trích dẫn nguồn rõ ràng, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo-TS.TRẦN TẤN VINH

Các quy định, số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực dựa theo thông tin được cung cấp từ Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng

Nếu sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện:

Lê Trần Hoàng Việt

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Trang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

1.1 Giới thiệu chung về lưới điện thành phố Đà Nẵng 3 1.1.1 Nguồn điện

1.1.2 Lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng

1.1.3 Thống kê

1.3 Yêu cầu phát triển của lưới điện thành phố Đà Nẵng 6

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV LIÊN TRÌ (E11)

3.3.1 Hệ thống điều khiển và các rơle bảo vệ

3.3.3 Một số hệ thống khác

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MINH HỌA CHO CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP (87T)

4.2 Giới thiệu chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp 60 4.2.1 Vai trò của bảo vệ so lệch máy biến áp

4.2.2 Nguyên lý làm việc và các yếu tố ảnh hưởng

4.4 Tính toán minh họa cho chức năng BVSL máy biến áp T1 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

HÌNH 1.1: Sơ đồ khối chức năng và các kết nối đến RTU

HÌNH 2.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển theo kiểu truyền thống đang áp dụng tại trạm biến

áp 110kV Liên Trì

HÌNH 2.2: Hiện trạng kết nối SCADA tại trạm Liên Trì

HÌNH 2.3: Sơ đồ hệ thống thông tin và SCADA hiện hữu

HÌNH 3.1: Cấu trúc chung của mô hình trạm tự động hóa

HÌNH 3.2: Lớp vật lý

HÌNH 3.3: Phương thức kết nối truyền thông theo giao thức IEC 60870-5-101

HÌNH 3.4: Kiến trúc của TCP/IP

HÌNH 3.5: Đầu cắm và cổng Ethernet

HINH 3.6 : Phương thức kết nối truyền thông theo giao thức IEC 60870-5-104

HÌNH 3.7: Cấu hình truyền thông cơ bản hệ thống tự động hóa trạm chuẩn IEC 61850 HÌNH 3.8: Sơ đồ hệ thống điều khiển theo mô hình mới

HÌNH 3.9: Sơ đồ hệ thống truyền thông và SCADA sau nâng cấp

HÌNH 3.10: Mô hình hệ thống Access Control

HÌNH 4.1: Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA

HÌNH 4.2: Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc

HÌNH 4.3: Giản đồ vector nguyên lý BVSL có hãm

HÌNH 4.5: Hãm sóng hài bậc cao

HÌNH 4.6: Mặt trước rơle SEL-787

HÌNH 4.7: Mặt sau rơle SEL-787

HÌNH 4.8: Sơ đồ nguyên lý nối dây bảo vệ so lệch hãm MBA

HÌNH 4.9: Đặc tính so lệch hãm theo Datasheet của hãng SEL

HÌNH 4.10: Đặc tính so lệch hãm được xây dựng

BẢNG 1.1: Thông số chiều dài đường dây

BẢNG 2.1: Điện áp làm việc của TU 171 (172)

BẢNG 2.2: Hệ thống rơle hiện hữu tại trạm Liên Trì

BẢNG 3.1: Cấu trúc IEC 60870-5-101 theo các lớp IEC 60870-5

BẢNG 3.2: Các rơle thay mới

TTĐK(X): Trung tâm điều khiển (xa)

TBA: Trạm biến áp

MBA: Máy biến áp

XT: Xuất tuyến

HTPP: Hệ thống phân phối

IED: Intelligent Electronic Device (Thiết bị điện tử thông minh)

BCU: Bay Control Unit-Phần tử điều khiển mức ngăn

Công ty TNHH MTV: Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên

A3: Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền Trung

B35: Phòng Điều độ Điện lực Đà Nẵng

E11: Trạm biến áp 110kV Liên Trì

SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition (Hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu)

IEC: International Electrotechnical Commission (Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế)

GOOSE: Generic Object-Oriented Substation Event (Bản tin sự kiện hướng đối tượng trạm thống nhất)

FE: Fast Ethernet

EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam

HMI: Human-Machine Interface (Giao diện người-máy)

I/O: Input/Output (Thiết bị xử lý tín hiệu đầu vào/ra)

BI/BO: Binary Input/Output (Thiết bị xử lý tín hiệu đầu vào/ra số)

OLTC: Onload Tap Change (Bộ điều áp dưới tải)

AR: Auto Recloser (Thiết bị tự động đóng lặp lại)

IRIG-B: Inter-Range Instrumentation Group time code (Giao thức đồng bộ thời gian qua cáp đồng trục)

GPS: Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu)

LAN: Local Area Network (Mạng nội bộ)

WAN: Wide Area Network (Mạng diện rộng)

SNTP: Simple Network Time Protocol (Giao thức đồng bộ thời gian qua mạng Ethernet)

MỞ ĐẦU

Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0, để góp phần nâng cao năng suất lao động và giảm bớt sức người thì việc tự động hóa trong sản xuất là hết sức cần thiết Các công nghệ mới nhằm nâng cao khả năng tự động hóa dần được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế và ngành Điện cũng không ngoại lệ, điển hình là việc phát triển nhân rộng mô hình trạm biến áp tự động không người trực (TBA KNT)

Đề tài này được thực hiện nhằm tìm hiểu một số giải pháp nâng cấp trạm biến áp kiểu truyền thống thành trạm tự động không người trực Đây chính là giải pháp tối ưu cho

hệ thống điện thành phố Đà Nẵng Thông qua việc chỉ huy, thao tác vận hành, đóng cắt thiết bị từ xa, trung tâm điều khiển và các TBA KNT đã mang lại nhiều lợi ích thiết thực:

- Giảm nhân sự

- Giảm mất điện

- Bảo trì tốt hơn, rút ngắn thời gian bảo trì, bảo dưỡng

- Giảm điện năng không cung cấp được

- Huấn luyện nhân viên vận hành tốt hơn (chức năng mô phỏng)

- Hạn chế các tai nạn lao động điện, giảm sự cố do thao tác nhầm

Mục tiêu cần đạt được của đề tài này:

- Nâng cấp hệ thống điều khiển bảo vệ tại trạm đảm bảo điều kiện vận hành không người trực

- Xây dựng hệ thống điều khiển máy tính tại trạm, kết nối đến các thiết bị theo giao thức IEC 61850

- Kết nối trạm về trung tâm điều khiển thuộc Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng để

có thể thao tác, giám sát, thu thập dữ liệu cần thiết phục vụ cho công tác quản lý vận hành của tất cả các trạm biến áp

Cơ sở pháp lí: Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt đề án phát triển Lưới điện Thông minh tại Việt Nam ( Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 8-11-2012) Ngay sau đó Bộ Công thương đã thành lập Ban chỉ đạo phát triển Lưới điện Thông minh (Quyết định số 350/QĐ-BCT ngày 17/1/2013) Theo thông báo số 79/TB-VPCP ngày 24-2-2014, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) có nhiệm vụ hoàn thiện Đề án tổng thể phát triển lưới điện Thông minh với các nội dung và lộ trình triển khai cụ thể, trong đó có việc phát triển

mô hình tự động hóa không người trực các trạm biến áp Theo Quyết định số

312/QĐ-DNPC phê duyệt kế hoạch lưới điện Thông minh Công ty Điện lực Đà Nẵng giai đoạn 2015-2020, nội dung nổi bật cần ưu tiên thực hiện hàng đầu là nhanh chóng triển khai cải tạo, xây dựng, hiện đại hóa các TBA theo mô hình trạm biến áp không người trực

Với những gì đã phân tích ở trên, ta nhận thấy rằng phát triển các trạm biến áp theo

mô hình tự động hóa không người trực là một xu hướng tất yếu, là hướng đi đúng đắn của ngành điện nước ta Đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu một số giải pháp xây dựng mô hình tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trì của thành phố Đà Nẵng Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được đặt tên:“Giải pháp tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trì-thành phố Đà Nẵng”

Đề tài nghiên cứu này được thiết kế gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng

Chương 2: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Liên Trì

Chương 3: Giải pháp tự động hóa không người trực trạm biến áp 110kV Liên Trì

Chương 4: Tính toán chỉnh định cho chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Muốn đi vào nghiên cứu xây dựng mô hình trạm biến áp không người trực, trước tiên cần có cái nhìn chung, cần nắm được những thông tin cơ bản về cấu trúc, cách vận hành lưới điện thành phố Đà Nẵng, đặc biệt là lưới phân phối Từ đó, qua những phân tích, ta tìm ra các ưu nhược điểm để hướng tới giải pháp đẩy mạnh tự động hóa không người trực

1.1 Giới thiệu chung về lưới điện thành phố Đà Nẵng

1.1.1 Nguồn điện

Lưới điện thành phố Đà Nẵng nhận điện từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng (E51) qua 09 trạm biến áp 110, 220 kV (Hòa Khánh 220, Hòa Khánh 2, Liên Chiểu, Xuân Hà, Liên Trì, Cầu Đỏ, 220 Ngũ Hành Sơn, An Đồn, Hoà Liên) và trạm trung gian Cầu Đỏ với tổng công suất đặt là 811 MVA (sơ đồ tổng quan lưới điện thành phố Đà Nẵng được trình bày ở bản vẽ số 1 phần phụ lục 2) Các trạm biến áp 110, 220kV của thành phố bao gồm:

1 Các trạm 220-110kV Hòa Khánh (E9), 110kV Hòa Khánh 2 và 110kV Liên Chiểu (Elc): cấp điện khu vực quận Liên Chiểu, huyện Hòa Vang, các khu công nghiệp Hòa Khánh, Hòa Khánh mở rộng, Liên Chiểu, khu công nghệ cao, các khu du lịch Bà Nà,

Xuân Thiều,…

2 Các trạm 110kV Xuân Hà (E10) và Liên Trì (E11): cấp điện khu vực trung tâm thành phố như quận Hải Châu, Thanh Khê, các bệnh viện lớn như Bệnh viện Đà Nẵng, bệnh viện C, C17, Hoàn Mỹ,…các Trung tâm hành chính, sự nghiệp, sở ban ngành của Thành

phố

3 Trạm 110kV Cầu Đỏ (E12): cấp điện khu vực huyện Hòa Vang, quận Cẩm Lệ, khu

công nghiệp Hòa Cầm, các nhà máy nước Cầu Đỏ, Sân bay, bơm phòng mặn An Trạch…

4 Các trạm 220kV Ngũ Hành Sơn (E13), 110kV An Đồn (E14): cấp điện khu vực quận Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà, các khu du lịch dọc đường Hoàng Sa-Trường Sa, bán đảo Sơn

Trà, cảng Tiên Sa, các khu công nghiệp An Đồn và dịch vụ thủy sản Thọ Quang

5 Trạm 110kV Hòa Liên: cấp điện cho Khu Công Nghệ Cao

Trong trường hợp thiếu công suất thì nguồn Diezel tại Trạm phát Cầu Đỏ (T10) được huy động và hoà vào hệ thống điện Mọi thao tác cấp nguồn lưới Quốc gia cho hệ thống điện Đà Nẵng và việc điều động máy Diezel đều do Trung Tâm Điều Độ Miền

Trung A3 và Điều Độ phân phối B35 phối hợp điều hành

Nguồn Diezel được cung cấp bởi các máy phát Diezel công suất nhỏ, được bố trí tại Trạm phát điện Cầu Đỏ với tổng công suất khả dụng khoảng 7MW, gồm 12 máy SKODA860 công suất phát 600 KW mỗi máy

1.1.2 Lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng

Lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng cũng có các đặc điểm chung của lưới điện phân phối là phân bố trên diện rộng, mạng lưới chằng chịt, nhiều nhánh rẽ… Trước đây, lưới phân phối thành phố cũng tồn tại nhiều cấp điện áp như 6, 15, 22, 35kV nhưng qua thời gian cải tạo theo quy hoạch đến cuối năm 2012 chỉ còn một cấp điện áp 22kV (theo quyết định năm 1992 của Bộ Năng lượng-tiền thân của Tập đoàn Điện lực Việt Nam)

Lưới phân phối 22kV trên địa bàn thành phố Đà Nẵng gồm có 70 xuất tuyến, có cấu trúc là 3 pha 3 dây, trung tính nối đất trực tiếp tại đầu nguồn - phía 22kV của máy biến áp 110/22kV, chế độ vận hành bình thường là vận hành hở, hình tia rẽ nhánh Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, các xuất tuyến 22kV liên lạc với nhau tại các điểm

mở bằng dao cách ly, dao cách ly có tải hoặc recloser tạo nên cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hở, chủ yếu để phục vụ chuyển tải cấp điện khi cắt điện công tác hoặc xử lý sự

cố

Cấu trúc mạch vòng vận hành hở tập trung chủ yếu ở khu vực trung tâm thành phố như quận Hải Châu, Thanh Khê, còn các khu vực khác chủ yếu là mạng hình tia, ít liên lạc do đường dây dài, tiết diện dây nhỏ, phân bố trên địa bàn rộng

Đặc biệt, hiện nay tại Đà Nẵng có gần 67 điểm có thể thực hiện thao tác khép vòng lưới điện 22kV; tại những vị trí này nhân viên vận hành vẫn phải thực hiện thao tác tại chỗ để cô lập và chuyển tải nên tốn thêm thời gian xử lý sự cố Chính vì thế, sự ra đời của các thiết bị điện tử thông minh (IEDs-Intelligent Electronic Devices) và hạ tầng truyền tin

là rất cần thiết, đã tạo điều kiện phát triển hệ thống tự động hóa lưới phân phối Distribution Automation System) DAS được sử dụng cho việc phát hiện nhanh sự cố, cô lập, tái cấu trúc lưới điện đã trở thành một phần chính của lưới điện thông minh Trong hệ thống, chức năng FDIR (Fault Detection Isolation and Restoration) có nhiệm vụ tự động xác định sự cố, cô lập vùng sự cố với phần còn lại của hệ thống, khôi phục vùng không bị

(DAS-sự cố, trong đó vùng mất điện là nhỏ nhất DAS và FDIR đã mở ra định hướng cho việc triển khai nhiều hơn các thiết bị tự động trên lưới điện thành phố Đà Nẵng, cụ thể hơn là việc đẩy mạnh tự động hóa trạm biến áp-một giải pháp cực kì cần thiết và kịp thời [1]

1.1.3 Thống kê

- Chiều dài đường dây:

Bảng 1.1 Thông số chiều dài đường dây

ra vào lúc 21g00 đến 21g30 ngày bình thường

1.2 Phương thức điều khiển

Hiện Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng đang sử dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) của hãng Survalent để giám sát, điều khiển

và thu thập dữ liệu từ xa Hệ thống SCADA bao gồm 2 phần: Trung tâm điều khiển (TTĐK) và các bộ thu thập dữ liệu đặt tại các trạm biến áp là các RTU (hoặc Gateway) RTU (Remote Terminal Unit) thực chất là các máy tính được tối ưu hóa phần cứng, phần mềm để chuyên dùng cho các ứng dụng công nghiệp (còn Gateway là máy tính công nghiệp có cấu hình mạnh với hệ điều hành Windows cài đặt các phần mềm có chức năng tập trung dữ liệu, biên dịch giao thức, xây dựng và hiển thị giao diện vận hành) RTU có chức năng thu thập dữ liệu từ các TBA đưa về TTĐK và nhận các lệnh điều khiển từ TTĐK, sau đó thực thi lệnh đến thiết bị trong TBA, sơ đồ kết nối của nó như hình 1.1 RTU gồm có:

- Bộ phận xử lý trung tâm (CPU): lưu trữ cấu hình thiết bị, cấu hình thiết bị, quản lý các

bộ phận khác, xử lý thông tin thu thập, đóng gói dữ liệu, nhận và gửi dữ liệu từ TTĐK, ra lệnh điều khiển

- Các đầu vào/ra tín hiệu số/tương tự

- Bộ giao tiếp truyền thông

Hình 1.1 Sơ đồ khối chức năng và các kết nối đến RTU

 Đối với các trạm biến áp

- Hệ thống này sử dụng đường truyền chính là cáp quang

 Đối với lưới 22kV

- Truyền thông bằng:

+ Sóng vô tuyến (UHF, VHF): có các trạm phát, có các dải tần số riêng

+ Sóng 3G

1.3 Yêu cầu phát triển của lưới điện thành phố Đà Nẵng

Với sự phát triển không ngừng của thành phố, trong tương lai nhu cầu phụ tải sẽ tăng và yêu cầu về chất lượng điện năng cùng độ tin cậy sẽ ngày càng cao

- Dự báo phụ tải tổng toàn thành phố giai đoạn 2015-2025 sẽ tăng khoảng 3 lần (410MW lên 1262MW với tốc độ tăng trưởng từ năm 2016-2020 là 13,49%/năm và từ năm 2021-

2025 là 10,33%/năm (trích Quy hoạch phát triển điện lực thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2015-2025)

- Để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục, cần hạn chế tối đa số lần và thời gian mất điện của khách hàng sử dụng điện, nhất là các sự cố gây mất điện kéo dài trên 5 phút nhằm đạt được các yêu cầu về chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối (SAIDI-System Average Interruption Duration Index); chỉ số về số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối (SAIFI-System Average Interruption Frequency Index) và chỉ tiêu về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới điện phân phối (MAIFI-Momentary Average Interruption Frequency Index)

- Ngoài ra, cần đảm bảo giàm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối bao gồm giảm tổn thất điện năng kỹ thuật gây ra do bản chất vật lý của đường dây dẫn điện, trang thiết bị trên lưới điện phân phối và giảm tổn thất điện năng phi kỹ thuật gây ra do ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình quản lý kinh doanh điện

1.4 Kết luận

Chương này đã trình bày những thông tin cơ bản của lưới điện thành phố Đà Nẵng bao gồm phần tổng quan (nguồn điện, lưới, phụ tải), phương thức vận hành cùng yêu cầu phát triển Qua đó ta thấy rằng phụ tải thành phố không ngừng gia tăng qua các năm và để đáp ứng nhu cầu của phụ tải trong thời gian tới, cần chú trọng phát triển các tuyến đường dây và nâng cấp cũng như xây mới các trạm biến áp (dự án đường dây và TBA 110kV Cảng Tiên Sa, cấp điện cho các khu du lịch, khu vui chơi giải trí, khu phức hợp đô thị thương mại, dịch vụ cao tầng khu vực Nại Hiên Đông, Thọ Quang (quận Sơn Trà); dự án đường dây và trạm biến áp 110kV Hòa Khương, cấp điện khu công nghiệp Hòa Khương

và khu vực lân cận ) Các trạm biến áp ngày càng nhiều để đáp ứng nhu cầu về phụ tải nên việc tự động hóa không người trực là cần thiết để cắt giảm bớt chi phí nhân công, bên cạnh đó là giảm được rủi ro tai nạn điện cũng như tăng độ tin cậy cung cấp điện nhờ khả năng phục hồi hệ thống nhanh Ở những chương tiếp theo ta sẽ đi vào nghiên cứu hiện trạng trạm biến áp 110kV Liên Trì để đề xuất giải pháp nâng cấp trạm theo mô hình tự động không người trực

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV LIÊN TRÌ (E11)

Trong chương này ta sẽ tập trung vào tìm hiểu những nét cơ bản, hiện trạng của trạm Liên Trì bao gồm vị trí, vai trò, sơ đồ nhất thứ, hệ thống điều khiển Từ đó tạo cơ sở cho việc nghiên cứu nâng cấp các hệ thống, thiết bị trong trạm theo mô hình tự động hóa không người trực

2.1 Sơ lược trạm biến áp 110kV Liên Trì

từ (63+40)MVA lên (2x63)MVA

Trạm Liên Trì nhận điện từ các xuất tuyến (XT) 110kV: XT 171E11 nhận điện từ trạm 220 Ngũ Hành Sơn thông qua XT 171E13 (đường dây đơn dài 8,568 km) và XT 172E11 nhận điện từ trạm 500kV Đà Nẵng thông qua XT 174E51 (đường dây đơn dài 13,255 km) Trạm cấp điện cho các phụ tải thuộc quận Hải Châu, một phần phụ tải các quận Thanh Khê và Cẩm Lệ Các xuất tuyến 471, 473, 474, 475 cung cấp điện cho phụ tải

ở khu vực nội thành, trong đó có các phụ tải quan trọng như Thành ủy Đà Nẵng, Trung tâm Hành chính thành phố, Đài VTV Đà Nẵng, bệnh viện Hoàn Mỹ…; các xuất tuyến

472, 476 cấp điện cho những khu vực có nhiều phụ tải phục vụ cho việc kinh doanh (đường Hùng Vương, Hoàng Diệu, Hàm Nghi, Nguyễn Hữu Thọ…), ngoài ra xuất tuyến

472 còn cấp điện cho một số phụ tải quận Cẩm Lệ; xuất tuyến 477 cấp điện cho trụ sở Bộ

Tư lệnh Quân khu 5, phường Hòa Cường Bắc, Trung tâm Văn hóa thể thao quận Hải Châu…; xuất tuyến 479 cấp điện cho Dự án xử lý ô nhiễm môi trường Dioxin sân bay Đà Nẵng

2.1.2 Phương thức vận hành

Trạm biến áp 110kV Liên Trì hiện nay vận hành theo hình thức trạm có người trực thường xuyên do Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng trực tiếp quản lý Trạm thuộc quyền quản lý của Điều độ Điện lực Đà Nẵng (B35) dưới sự điều hành của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền Trung (A3)

Việc thao tác phía 110kV của trạm được thực hiện theo kế hoạch và lệnh của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền Trung, thao tác phía 22kV được thực hiện theo kế hoạch và lệnh của Điều độ Điện lực Đà Nẵng Việc cắt điện để sửa chữa và thí nghiệm định kỳ hay đột xuất phải thông qua Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền Trung và do các đội sửa chữa chuyên nghiệp của Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng hoặc Tổng công ty Điện lực Miền Trung phụ trách

2.1.3 Quy mô của trạm

- Kiểu trạm: nửa ngoài trời, có người trực thường xuyên

+ Thanh cái 24kV đấu nối vào MBA 110kV T2, gồm 1 tủ lộ tổng (432), 1 tủ đấu nối đến MBA tự dùng (442), 1 tủ biến điện áp (TUC42) và 5 tủ lộ ra 24kV cấp điện cho địa phương (472, 474, 476, 478, 480) Trong đó 478, 480 chưa vận hành

+ 01 tủ phân đoạn (412)

2.2 Các bản vẽ và thiết bị chính

2.2.1 Mặt bằng trạm

- Sơ đồ mặt bằng trạm gồm vị trí trạm, các thiết bị nhất thứ và phòng điều khiển cùng với

các hệ thống phụ trợ được trình bày trong bản vẽ số 2 phần phụ lục 2

2.2.2 Phần nhất thứ

- Sơ đồ nhất thứ trạm Liên Trì được trình bày trong bản vẽ số 3 phần phụ lục 2

 Phía 110kV

- Sơ đồ “Hệ thống 1 thanh cái có phân đoạn”, sử dụng thiết bị ngoài trời

- Từ hình vẽ ta thấy được trạm E11 có các xuất tuyến 171, 172 liên lạc với các xuất tuyến

là XT 171E13 và XT 174E51 để nhận điện từ các trạm E13 và E51 Qua các các máy cắt

hợp bộ (MCHB) 171, 172; các DCL 171-1, 172-2; trạm sẽ nhận điện 110kV lần lượt đến các phân đoạn thanh cái C11 và C12, từ đó qua 2 bộ DCL phân đoạn 112-1 và 112-2 tạo nên sự liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh cái C11 và C12 (trong trạng thái vận hành bình thường 2 DCL này đóng)

- Phía sơ cấp của 2 máy biến áp (MBA) T1 và T2 được bảo vệ bằng 2 MC 131, 132 và DCL 131-1, 132-2, đặc điểm của dao cách ly là dùng để đóng cắt mạch điện và tạo khoảng hở nhìn thấy được giúp cho nhân viên vận hành an tâm khi thao tác Bên cạnh đó còn có các dao tiếp địa (DTĐ) 131-15, 132-25 liên động lần lượt với các DCL 131-1, 132-2 Khi dao cách ly đóng thì dao tiếp địa phải mở và ngược lại nhằm tránh cho nhân viên vận hành thao tác nhầm Nhiệm vụ của dao tiếp địa rất quan trọng nghĩa là khi tiếp địa phần thiết bị cách ly với nguồn nhằm ngăn chặn trường hợp phóng điện từ phía có điện sang phía mất điện đồng thời dao tiếp địa tháo toàn bộ điện áp dư trên thiết bị xuống đất hoàn toàn nhằm giúp nhân viên vận hành sửa chữa an toàn trên thiết bị và cũng tránh trường hợp đóng điện lại bất ngờ

 Phía 22kV

- Sơ đồ “Hệ thống 1 thanh cái có phân đoạn”, sử dụng tủ hợp bộ

- Phía 22kV là hệ thống một thanh góp có phân đoạn bởi máy cắt phân đoạn 412 (trong trạng thái vận hành bình thường MC này mở) Tất cả các máy cắt ở phía 22kV đều dùng máy cắt hợp bộ

- Hai máy biến áp tự dùng TD1, TD2 là nguồn cung cấp điện tự dùng chính cho trạm như nguồn chiếu sáng, nguồn điều khiển…

* Trong sơ đồ này còn có các thiết bị khác dùng cho đo lường, bảo vệ như biến điện áp (TU), biến dòng điện (TI), chống sét van (CS), cầu chì (CC)

 Ngoài ra còn có hệ thống điện tự dùng, bao gồm:

a Hệ thống nguồn tự dùng xoay chiều

Điện tự dùng xoay chiều 380/220V trong trạm được cung cấp từ 2 MBA tự dùng:

MBA lực Chiếu sáng và sấy các tủ điện trong nhà và ngoài trời, nạp điện ắc quy và cung cấp điện phục vụ cho công tác sửa chữa

 Phía 22kV (sử dụng máy cắt chân không)

1/ Máy cắt phân đoạn 412 (hợp bộ trong nhà)

d Biến điện áp (TU)

1/ TU 171 và TU 172 (lắp đặt ngoài trời)

- Loại: CPA 145 - Đơn pha (dùng 3 TU một pha)

- Kiểu: VTv1852

- Nước sản xuất: IRAN

- Hãng sản xuất: Nirou TransCo

- Điện áp làm việc của TU được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Điện áp làm việc của TU 171 (172)

5/ TU C42 (lắp đặt trong nhà)

Phần nhị thứ bao gồm các tủ bảng điều khiển, bảo vệ với các loại rơle được trang

bị cho từng ngăn lộ phía 110kV và các xuất tuyến phía 22kV Sơ đồ phương thức đo lường-bảo vệ xem bản vẽ số 4 phần phụ lục

a Các chức năng

a1 Chức năng điều khiển

Chức năng điều khiển là chức năng chính và quan trọng của hệ thống điều khiển TBA, điều khiển toàn bộ các quá trình vận hành TBA bao gồm điều khiển các công tác độc lập của từng thiết bị, đồng thời quản lý toàn bộ chuỗi sự kiện trong hệ thống, điều khiển các mạch liên động Việc điều khiển TBA có thể thực hiện ở 4 mức:

- Từ Trung tâm Điều độ hoặc TTĐK: TBA được điều khiển thông qua hệ thống SCADA

- Từ phòng điều khiển trạm: Thực hiện điều khiển các thiết bị trong trạm từ phòng điều khiển đặt tại TBA

- Tại các tủ điều khiển, bảo vệ ở từng ngăn lộ: Điều khiển các thiết bị trong từng ngăn lộ thông qua các tủ điều khiển, bảo vệ của ngăn lộ đó

- Tại thiết bị: Điều khiển thiết bị thực hiện thông qua các khóa điều khiển, nút bấm lắp đặt tại các thiết bị

a2 Chức năng giám sát và xử lý thông tin

Chức năng giám sát và xử lý thông tin bao gồm các chức năng chính sau:

- Thu thập và hiển thị dữ liệu của TBA: Thu thập toàn bộ tín hiệu các thiết bị trong TBA, các tín hiệu đo lường theo thời gian thực và cho phép biểu diễn toàn bộ các quá trình, thông số của thiết bị qua giao diện người-máy, cung cấp giao diện vận hành và giám sát Các dữ liệu cần thu thập bao gồm:

+ Các thông tin về từng ngăn lộ: Trạng thái của các thiết bị đóng cắt, thông số vận hành (U, I, P, Q, f, hệ số công suất, Wh, VArh)

+ Các thông tin về MBA (dòng điện các phía, điện áp các phía, nấc phân áp, công suất tác dụng, công suất phản kháng, nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây)

- Chức năng cảnh báo: Phát hiện các hiện tượng bất thường, nguy cơ sự cố và đưa ra cảnh báo cho người vận hành dưới dạng tín hiệu đèn và âm thanh Cảnh báo trong hệ thống được chia thành các cấp độ cảnh báo nguy cơ (Warning), báo động (Alarm) và báo lỗi (Failure)

- Chức năng báo sự cố: Khi có sự cố phải báo ngay cho người vận hành đã có sự cố xảy ra dưới dạng tín hiệu đèn và âm thanh

- Chức năng an toàn hệ thống: Cung cấp khả năng phân quyền truy cập hệ thống cụ thể đến từng thiết bị và khối điều khiển

b Mô tả

Hệ thống điều khiển giám sát trạm Liên Trì đang vận hành theo phương thức cổ điển, điều khiển của trạm tại các tủ điều khiển lắp đặt trong nhà, đảm bảo các yêu cầu sau:

- Sơ đồ mimic thể hiện ở dạng sơ đồ 1 sợi trên mặt tủ điều khiển

- Các khóa điều khiển kèm đèn báo vị trí của MC, các DCL, nấc phân áp MBA

- Các mạch liên động cứng

- Hệ thống điều khiển còn được trang bị các bộ báo động bằng âm thanh và ánh sáng

- Đồng hồ đo lường chỉ thị số đa chức năng, có khả năng lập trình và kết nối qua giao thức IEC 61850 hoặc Modbus với thiết bị đầu cuối tại trạm, dùng để đo lường các thông

số chính, những thông số vận hành được đo theo từng pha thì phải có khả năng hiển thị theo các pha hoặc lựa chọn hiển thị theo từng pha

- Có chỉ thị vị trí các dao nối đất (phải có khóa điều khiển trong trường hợp dao nối đất có trang bị điều khiển)

- Có các khóa để điều khiển chế độ làm việc từng ngăn lộ cùng đèn báo tín hiệu để chỉ thị trạng thái của các chế độ làm việc như: khóa LOCAL/REMOTE, LOCAL/SCADA, khóa kiểm tra đồng bộ, khóa On/Off tự đóng lặp lại

Sơ đồ hệ thống điều khiển hiện hữu trạm Liên Trì được trình bày trên hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển theo kiểu truyền thống đang áp dụng

tại trạm biến áp 110kV Liên Trì

c Đánh giá

Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống mặc dù có những ưu điểm như : công nhân có khả năng vận hành và bảo trì hệ thống, việc kết nối giữa các thiết bị trong cùng một hệ thống rất đơn giản, tuy nhiên hiện nay chúng đã bộc lộ những nhược điểm như :

• Hệ thống phức tạp do có quá nhiều thiết bị, quá nhiều dây dẫn dẫn đến khả năng bị sự cố trên hệ thống nhị thứ rất cao

• Khả năng tự động hóa thấp, các chức năng điều khiển nâng cao vẫn phải thực hiện bởi con người

• Việc thu thập dữ liệu phải thực hiện bằng tay, độ chính xác không cao, khả năng phân tích và xử lý dữ liệu bị hạn chế

• Việc quản lý rất khó khăn do thiếu các dữ liệu chính xác được cập nhật kịp thời

• Việc bảo trì và nâng cấp hệ thống rất khó khăn

• Thời gian thao tác chậm, khả năng nhầm lẫn cao do thao tác bằng tay, dẫn đến thời gian mất điện kéo dài

Trong tình hình hiện nay, trước nhu cầu phải gia tăng chất lượng cung cấp điện, giảm thiểu thời gian gián đoạn điện, đồng thời do độ phức tạp của sơ đồ lưới điện ngày một gia tăng đòi hỏi các thao tác điều khiển ngày cáng phức tạp, khả năng đáp ứng các yêu cầu trên của hệ thống điều khiển kiểu truyền thống là không thể thực hiện được

2.2.3.2 Các rơle bảo vệ hiện đang sử dụng

Hệ thống bảo vệ trạm sử dụng các loại rơle kỹ thuật số độ nhạy cao, thời gian tác động nhanh Bảng 2.2 trình bày hệ thống rơle hiện hữu trạm biến áp Liên Trì

Bảng 2.2 Hệ thống rơle hiện hữu trạm Liên Trì

STT Chức năng

chính Mã hiệu

Hãng sản xuất

Chức năng khác

Toshiba

50/51N, F25, F79, F74

50/51N, F25, F79, 600/5 110/0,1

Tủ RCP

172

* Các rơle bảo vệ khác

Đây là các rơle dùng cho bảo vệ các sự cố gián tiếp riêng trong MBA, bao gồm các chức năng: 96B (rơle hơi Bucholz), 96P (rơle dòng dầu), 26O (rơle bảo vệ nhiệt độ dầu MBA tăng cao), 26W (rơle bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA tăng cao), 71Q1-1 (rơle bảo vệ mức dầu thùng dầu chính MBA giảm thấp), 71Q2-1 (rơle bảo vệ mức dầu thùng dầu bộ điều

áp dưới tải giảm thấp), 63O (rơle bảo vệ áp suất dầu trong MBA tăng cao)

2.3 Hệ thống thông tin liên lạc và SCADA

- Hiện tại hệ thống thông tin trạm được truyền về Trung tâm điều độ HTĐ Miền Trung

(A3) thông qua cáp ADSS A3, các tín hiệu thông tin tại trạm được thu thập qua thiết bị

RTU để giám sát và điều khiển từ A3

- Tại A3 có đặt thiết bị ghép kênh của Điện lực Đà Nẵng (Fox ABB515), từ đây sẽ kết nối

E11 đến B35 qua trung gian là các thiết bị truyền dẫn SDH có khả năng cấp kênh truyền

giao diện Ethernet, E1 (G703) Các tủ xuất tuyến 22kV được giám sát và điều khiển từ

TTĐK của Điện lực Đà Nẵng (DCC) được thu thập giám sát qua hệ thống miniSCADA

của hãng ABB

- Nhìn chung thì kết nối của trạm biến áp Liên Trì theo mô hình được trình bày ở hình vẽ

dưới đây (hình 2.2): [3]

Hình 2.2 Hiện trạng kết nối SCADA tại trạm Liên Trì

Sơ đồ hệ thống thông tin và SCADA hiện hữu được trình bày như hình 2.3:

HiT 7030

SCADA PCDN

SCADA A3

SDH CGC

EVN CPC

B35

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống thông tin và SCADA hiện hữu

(Bản vẽ số 5 phần phụ lục 2)

*Ngoài ra còn có các hệ thống khác như hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống nối đất

và chống sét, hệ thống camera, hệ thống chiếu sáng ngoài trời, hệ thống mương cáp…

2.4 Kết luận

Qua những thông tin, số liệu đã nêu, ta thấy rằng một số thiết bị, hệ thống trong trạm đã phần nào được tự động hóa, tuy nhiên để vận hành theo mô hình không người trực thì quá trình này phải được đẩy mạnh hơn nữa, nghĩa là phải tiến hành bổ sung, thậm chí thay thế thiết bị Đặc biệt, hệ thống rơle bảo vệ hiện hữu tại trạm hầu hết đều đã cũ, không hỗ trợ giao thức truyền thông mới (IEC 61850), giá trị còn lại không lớn Nếu sử dụng các rơle này sẽ ảnh hưởng khả năng đồng bộ kết nối giữa các thiết bị, đồng thời kéo dài thời gian thi công ảnh hưởng đến việc cung cấp điện cho khách hàng, việc thay mới chúng là cực kì cần thiết Ở chương kế tiếp, ta sẽ đi vào công việc chính là gề xuất giải pháp nâng cấp trạm biến áp 110kV Liên Trì thành trạm tự động không người trực

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA KHÔNG NGƯỜI TRỰC

Như đã phân tích ở chương 2, nhiều thiết bị của trạm biến áp 110kV Liên Trì đã lỗi thời hoặc không phù hợp với các quy chuẩn chung của tự động hóa không người trực trạm biến áp; do vậy các thiết bị này cần được nâng cấp để dễ dàng hơn cho việc đồng bộ với

hệ thống Chương này sẽ tiến hành việc thiết kế nâng cấp cho trạm ở một số hạng mục

3.1 Tổng quan về trạm biến áp tự động hóa

- Trạm biến áp tự động hóa là mô hình trạm biến áp có hệ thống cho phép các chức năng

về điện của trạm được giám sát, điều khiển và phối hợp bởi các thiết bị phân tán phối hợp trong trạm Các chức năng được thực hiện bởi hệ thống dựa trên cơ sở các bộ xử lý tốc độ cao như RTUs (Remote Terminal Units) và các thiết bị điện tử thông minh IEDs (Intelligent Electronic Devices) Cấu trúc tổng quát của trạm tự động hóa bao gồm: hệ thống các máy tính, khối xử lý chính, các rơle bảo vệ, các thiết bị trong trạm được kết nối với nhau qua mạng LAN Các thiết bị trong hệ thống mạng được chia thành 3 tầng chính

(hình 3.1)

Hình 3.1 Cấu trúc chung của mô hình trạm tự động hóa

3.2 Các giao thức truyền thông

Việc truyền thông trên mạng cần có các quy tắc, quy ước truyền thông về nhiều mặt: khuôn dạng cú pháp của dữ liệu, các thủ tục gửi, nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả nhất chất lượng truyền thông tin Tập hợp những quy tắc, quy ước truyền thông đó được gọi là giao thức của mạng (Protocol)

Giao thức IEC 60870-5-101 được Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (International Electrotechnical Commission) cho ra đời năm 1995 dùng để truyền thông cơ bản trong hệ thống SCADA, đây là giao thức truyền thông giữa các thiết bị đầu cuối (RTU) và hệ thống trung tâm (Central Station) Thông tin theo hướng từ thiết bị đầu cuối (RTU) tới Central Station thường là các thông số đo RTU thu thập từ các thiết bị vật lý (như tần số, điện áp, dòng điện, công suất…) và thông tin theo hướng ngược lại thường là các lệnh điều khiển hoạt động thiết bị vật lý) Cấu trúc giao thức IEC 60870-5-101 theo các lớp được trình bày như bảng 3.1

Bảng 3.1 Cấu trúc IEC 60870-5-101 theo các lớp IEC 60870-5

User Process IEC 60870-5-5 Application Fuctions

Application IEC 60870-5-4 Application information elements

IEC 60870-5-3 ASDUs (Application Service Data Units)

Link (Liên kết) IEC 60870-5-2 Transmission procedures

1/ Lớp vật lý (Physical Layer)

- Liên quan đến việc truyền và nhận dữ liệu trên đường truyền vật lý

- Sử dụng chuẩn RS232, RS485 (balanced, unbalanced full-duplex)

- Tốc độ truyền cao nhất lên đến 9600 bps

- Cấu trúc mạng (Topology): điểm-điểm (point- to-point), điểm-nhiều điểm (multi-drop), nhiều điểm (multipoint)