Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống scada trạm 110/220KV khu vực Tp. HCM

Tóm tắt: Luận văn đã giới thiệu tổng quan về qui mô quản lý lưới điện 110220kV của Công ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh . Luận văn nêu ra các khái niệm, định nghĩa và cho chúng ta cái nhìn bao quát về các thiết bị chính trong trạm biến áp trung gian 110220kV. Trong đó thống kê hiện trạng vận hành và phân tích đánh giá chi tiết về thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ, trạm không người trực, hệ thống SCADA tại các trạm trung gian 110220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRẦN VĂN ANH DŨNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG SCADA TRẠM 110/220KV KHU VỰC TP.HCM (ANALYSIS, EVALUATION AND SOLUTIONS TO IMPROVE THE RELIABILITY OF SCADA SYSTEM AT 110/220KV SUBSTATIONS IN HO CHI MINH CITY ) Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quang Minh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Phúc Khải (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : PGS TS Nguyễn Thanh Phưcmg (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 31 tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Nguyễn Văn Liêm PGS.TS Võ Ngọc Điều TS Nguyễn Phúc Khải PGS TS Nguyễn Thanh Phương TS Hồ Văn Hiến Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên học viên: Trần Văn Anh Dũng MSHV: 1670799 Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1973 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP.HCM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Phân tích, đánh giá thiết bị thứ, nhị thứ, relay bảo vệ hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trạm 110/220kV EVN HCMC quản lý - Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hữu Đặc biệt đánh giá trình sử dụng thiết bị phần mềm sử dụng trạm trung gian - Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đưa giải pháp kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy áp dụng giải pháp cho trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 08/04/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/07/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Huỳnh Quang Minh Tp HCM, ngày CÁN Bộ HƯỞNG DẪN (Họ tên chữ ký) tháng năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Cô giảo, Nhà khoa học với Khoa Đào tạo Sau Đại học Khoa Điện - Điện Tử - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM tận tình giảng dạy hướng dẫn giúp đỡ Tơi trình học tập nghiên cứu Trường Bên cạnh đó, Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Tổng Công ty Điện lực TP.HCM Ban Giảm Đốc Công ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ Tơi q trình học tập nghiên cứu chuyên đề luận vãn Đặc biệt Tôi xin bày tỏ lỏng biết ơn sâu sẳc đến thầy TS Huỳnh Quang Minh Khoa Điện - Điện tử tận tình hướng dẫn, giúp đỡ Tơi q trình nghiên cứu để Tơi hồn thành luận vãn Trong q trình thực làm luận vãn Tơi CO gang tìm hiểu, nghiên cứu để hoàn thành mục tiêu đề luận vãn Nhưng thời gian trình độ chuyên mơn hạn chế, nên luận vãn khơng thể tránh khỏi thiểu sót Tơi mong nhận góp ý chân thành Thầy Cơ giáo, Nhà khoa học bạn đồng nghiệp để luận vãn hoàn thiện bổ sung trình nghiên cứu tiếp nội dung liên quan đến vẩn đề Xin trân trọng cám ơn! Tp.HCM, tháng 08 năm 2019 Tác giả TRẦN VĂN ANH DŨNG TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ •• Luận văn giới thiệu tổng quan qui mô quản lý lưới điện 110/220kV Công ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh Luận văn nêu khái niệm, định nghĩa cho nhìn bao quát thiết bị trạm biến áp trung gian 110/220kV Trong thống kê trạng vận hành phân tích đánh giá chi tiết thiết bị thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ, trạm không người trực, hệ thống SCADA trạm trung gian 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh Giới thiệu chi tiết hệ thống điều khiển sử dụng RTU, qui định cấu hình hệ thống điều khiển cho trạm biến áp truyền thống, trạng vận hành hệ thống RTU đánh giá ưu, khuyết điểm hệ thống sử dụng RTU trạm Giới thiệu chi tiết hệ thống điều khiển tích hợp, yêu cầu hệ thống điều khiển tích hợp, giới thiệu đáng giá ưu, khuyết điểm hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng phần mềm SURVALENT, ARE VA (SCHNEIDER), SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phương đánh giá chung ưu, khuyết điểm hệ thống điều khiển tích họp Từ phân tích, đánh giá tình trạng vận hành phần tử hệ thống SCADA luận văn đưa đề xuất giải pháp, chuẩn hóa để nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA cách đề xuất giải pháp chi tiết cho phần tử hệ thống : Đối với thiết bị thứ, mạch nhị thứ, IED, RTU, hệ thống điều khiển tích họp Ket nghiên cứu luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho Công ty Lưới điện Cao Thế tổng cơng ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh việc cải tạo, nâng cấp, chuẩn hóa thiết bị hệ thống SCADA trạm hữu trạm có kế hoạch xây dựng mới, đặc biệt áp dụng để nâng cao tỉ lệ thao tác xa thành công theo mong muốn tống công ty Điện Lực TP.HCM EVN SUMMARY OF DOCTORAL DOCUMENTS The thesis has introduced an overview of the scale of managing 110 / 220kV power grid of High Voltage Grid Company under Ho Chi Minh City Electricity Corporation The thesis outlines the concepts and definitions and gives US an overview of the main equipment in the 110 / 220kV intermediate substation In which, statistics of operating status and detailed analysis and evaluation of secondary equipment, secondary circuit, protection relay system, unmanaged station, sc AD A system at regional 110 / 220kV intermediate stations Ho Chi Minh City Introduce details about the control system using RTU, regulate the configuration of the control system for traditional substations, the status of operation of the RTU system and evaluate the pros and cons of the system using RTU at the current station Introducing in detail the integrated control system, requirements for integrated control system, introduction and value of advantages and disadvantages of integrated control system using software SURVALENT, AREVA (SCHNEIDER) , SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phuong and general evaluation of the pros and cons of the integrated control system From the analysis and evaluation of the operation status of the main components in the SCADA system, the dissertation proposes solutions and standardization to improve the reliability of sc AD A system by proposing detailed solutions, for each main element in the system such as: For second-order equipment, secondary circuit, IEDs, RTUs, integrated control systems The results of the thesis can be used as a reference for Cao The Power Grid Company and Ho Chi Minh City Power Corporation in improving, upgrading and standardizing equipment and systems SCADA in existing stations and stations has new construction plans, especially applied to improve the success rate of remote operations as desired by HCMC Power Corporation and EVN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận vãn cơng trình nghiên cứu riêng Tơi hướng dẫn TS.Huỳnh Quang Minh Các số liệu, kết tỉnh toán nêu luận vãn trung thực chưa công bo cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận vãn cám ơn thơng tin trích dẫn luận vãn rõ nguồn gốc Tp.HCM, tháng 08 năm 2019 Tác giả TRẰN VĂN ANH DŨNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MC Máy cắt DCL Dao cách ly PT Máy biến điện áp CT Máy biến dòng điện OLTC Bộ điều nấc tải SCTX Sửa chữa thường xuyên SCL Sửa chữa lớn ĐTXD Đầu tư xây dựng BCU Bộ điều khiển mức ngăn (Bay Control Unit) ĐK-BV Điều khiển-bảo vệ EVN Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam GIS Thiết bị đóng cắt cách điện khí SF6 HTĐ Hệ thống điện IED Thiết bị điện tử thông minh KNT Không người trực LAN Mạng kết nối cục bộ(Local Area Network) MBA Máy biến áp ODF Giá phân phối cáp quang(Optical Distribution Frame) osc Trung tâm giám sát vận hành (Operations System Center RTU Thiết bị đầu cuối (Remote Terminal Unit) SCADA Hệ thống giám sát thu thập thông tin(Supervisory Control TBA and Data Acquisition System) Trạm biến áp TTĐĐ Trung tâm điều độ TTĐĐ TP.HCM Trung tâm điều độ Thành phố hồ chí minh HMI Giao diên neười -máv (Human Machine Interface) DAS/DMS Tự động hóa lưới điện trung EVN HCMC Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh DANH MỤC CAC HINH Số hình Tên hình Trang Hình 2.1 Trạm Biến áp lOkV ngồi tròi Hình 2.2 Trạm Biến áp GIS lOkV nhà Hình 2.3 Hình 2.4 Máy biến 250MVA - 220kV/l 10kV/22kV Máy biến 63MVA -110kV/22kV Hình 2.5 Máy cắt khí SF6 - lOkV Hình 2.6 Máy cắt họp 22kV Hình 2.7 Máy cắt họp Compact Hình 2.8 Dao cách ly Hình 2.9 Máy biến dòng máy biến điện áp 9 10 10 11 12 Hình 2.10 Thanh 12 Hình 2.11 Tủ trung gian ngồi trời 16 Hình 2.12 Tủ điều khiển bảo vệ ngồi tròi 17 Hình 2.13 Tủ trung gian nhà bay 18 Tủ trung gian nhà GIS Hình 2.14 19 Hình 2.15 Tủ họp máy cắt ngồi tròi 22kV22kV 20 Hình 2.16 Cấu trúc hệ thống giám sát điều khiển trạm biến áp 30 Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc vận hành hệ thống giám trạm lOkV 32 Hình 3.1 Thiết bị RTU 33 Hình 3.2 Subrack 560CSR01 34 Hình 3.3 Mạng Fieldnet 34 Hình 3.4 Card vi xử lý 560CMU05 35 số hình Tên hình Trang Hình 3.5 Card DI 23BE23 36 Hình 3.6 Card Didital Output 23BA20 37 Hình 3.7 Card Didital Output 38 Hình 3.8 Card truyền thơng 560CMU 39 Hình 3.9 Sơ đồ truyền thơng RTU560 39 Hình 3.10 Sơ đồ mạch truyền tín hiệu đến RTU560 40 Hình 3.11 Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị từ RTU 41 Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA sử dụng RTU 45 Hình 3.13 Tủ transducer 46 Hình 3.14 Tủ thơng tin quang 47 Hình 4.1 Sơ đồ giao diện hệ thống điều khiển tích họp 51 Hình 4.2 Cấu hình hệ thống trạm tích họp IEC 61850 55 Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúa hệ thống điều khiển tích họp SURVALENT 57 Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp AREVA 58 Hình 4.5 Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp SIEMENS Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp SEL Hình 4.7 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp TOSHIBA Hình 4.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích họp Mai Phương 60 63 64 66 Hình 5.1 Mơ hình chuấn hóa mạch nhị thứ 85 Hình 5.2 Sơ đồ truyền tín hiệu trung tâm điều độ osc 92 Hình 5.3 Sơ đồ thay hệ thống điều khiển ATS SURVALENT Hình 5.4 Hình 5.5 Sơ đồ cấu trúc trạm truyền thống sử dụng RTU XCEL Sơ đồ thay hệ thống điều khiển truyền thống Gateway Survalent 100 101 101 LUẬN VĂN THẠC SỸ từ IEDs toàn trạm biến áp - Máy tính HMI server (đặt phòng điều khiển trạm trung tâm điều khiển xa) trạm thao tác điều độ lập trình bảo duỡng hệ thống cho phép nhân viên vận hành trạm từ xa (remote operator) - Các BCUs: Thực lệnh điều khiển đóng/cắt từ xa, thu thập gởi thông tin trạng thái thiết bị (máy biến áp, máy cắt, ) với thơng số vận hành, bảo duỡng máy tính chủ thông qua thu thập liệu trung tâm (communication processor) tích hợp hệ thống máy tính chủ Các IEDs liên kết với thông qua mạng cục trạm chuyển mạch Ethernet Hĩnh 4.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiến tích hợp Mai Phuơng Hiện có 5/60 trạm thuộc Công ty luới Điện Cao Thế quản lý sử dụng phần mềm + ưu điểm: Hệ thống sử dụng Web Server để theo dõi điều khiển thiết bị Hệ thống không cần cấu hĩnh phần cứng lớn HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 66 LUẬN VĂN THẠC SỸ + Nhược điểm: - Phần mềm MIO Server công ty Mai Phưcmg thực bao gồm nhiều phần mềm tích hợp nhiều hãng khác việc cấu hình khó khăn - Vận hành bị treo hệ thống hệ thống tích hợp nhiều phần mềm riêng biệt - Hệ thống bị kết nối phần tử rơ le hay BCU thi dẫn đến bị treo toàn hệ thống bị tình trạng kiểm tra (time out hỏi) liên tục thiết bị không tự động chuyển qua thiết bị khác 4.8 Ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển tích họp Các trạm biến áp sử dụng rơ le số có vi xử lý bên hay gọi thiết bị điện tử thông minh IED thay cho rơ le rơ le điện tử Các IED số dựa xử lý có nhiều tính vượt trội so với rơ le hệ trước Trong trạm biến áp trung gian hầu hết sử dụng thiết bị điện tử thông minh giao thức kết nối chuẩn 61850 Chuẩn IEC 61850 cho phép thiết bị liên kết thơng tin kết nối chúng vào mạng truyền thông, đồng thời hỗ trợ cho việc liên kết thiết bị hãng sản xuất khác hệ thống điều khiển để thực nâng cấp, mở rộng hỗ trợ cho việc tự động hóa trạm biến áp 4.8.1 Ưu điểm - Hệ thống điều khiến máy tính cung cấp khả vượt trội công tác giám sát vận hành trạm từ xa, thu thập liệu tự động, xuất báo cáo, lưu trữ liệu làm đầu vào cho tiện ích ứng dụng Nhờ đó, thiết bị quan trọng máy biến áp, máy cắt, bảo dưỡng thời điểm cần thiết thay vĩ phải kiếm tra, thí nghiệm, bảo dưỡng định kỳ trước - Phần lớn hệ thống sử dụng cáp quang, cáp thông tin đế kết nối thiết bị nên cố đường truyền xảy - Khả thu thập thơng tin xác, đầy đủ Các thơng tin lưu trữ phân tích xuốt trình vận hành thiết bị - Khả tự động hoá cao, việc nâng cấp, mở rộng hệ thống thuận tiện HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 67 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Khả thu thập thông tin cố xử lý cố nhanh, giảm nhân viên vận hành trạm 4.8.2 Nhược điểm - Nhược điểm lớn hệ thống điều khiển máy tính chi phí đầu tư ban đầu lớn nên cần có chế sách hỗ trợ phù hợp, đồng thời cần có giải pháp cải tạo nâng cấp hợp lý hệ thống điều khiển máy tính để khắc phục nhược điểm này, đảm bảo hiệu kinh tế - Các thiết bị điện tử thông minh rơ le, gateway, hĩnh HMI, chuyển đổi quang điện, inverter sau thời gian vận hành thường bị treo hĩnh, dễ bị hư hỏng sốc điện - Hiện Công ty Lưới Điện Cao Thế sử dụng phần mềm nhiều hãng khác (ATS, Mai Phương, Pads, Sicam Pas, Toshiba) chưa làm chủ công nghệ nên việc cấu hĩnh, sửa chữa, thay thiết bị phải phụ thuộc vào nhà thầu Điều gặp nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian chi phí - Một số hệ thống máy tính trạm sử dụng hệ điều hành lạc hậu, tốc độ xử lý chậm, thường bị treo đứng chương trĩnh (15 trạm) : windows XP, windows server 2000, windows server 2003 cần nâng cấp HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 68 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP TÓI ưu ĐÉ NÂNG CAO Độ TIN CẬY HỆ THỐNG SCADA 5.1 Tổng quan hình thành phát triển hệ thống SCADA Tổng công ty điện lực TP.HCM Hệ thống SCADA Tổng công ty điện lực Tp.HCM trung tâm hệ thống điện Miền Nam triển khai lắp đặt trạm khu vực Tp.HCM từ năm 2000 Khi hệ thống SCADA chủ yếu sử dụng RTU 210, RTU211 nhà sản xuất ABB Hệ thống SCADA thường xuyên kết nối số lượng tín hiệu truyền hạn chế Tĩnh trạng vận hành thiết bị trạm truyền trung tâm Điều Độ chủ yếu phục vụ cho công tác lấy số liệu báo cáo, điều phối tải, vận hành hệ thống chưa thực thao tác từ xa trạm người trực vận hành Đến năm 2005-2006 Tổng công ty điện lực Tp.HCM triển khai trang bị hệ thống điều khiển tích hợp AREVA vào trạm Thị Nghè Bến Thành Tuy nhiên sau thời gian ngắn vận hành hệ thống xảy tình trạng chập chờn, báo lỗi sau hư hỏng khơng thể vận hành Các năm sau Tổng công ty điện lực Tp.HCM tiếp tục triển khai trang bị hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm xây dựng với nhiều hệ thống tích hợp nhiều nhà sản xuất khác : SEL, SIEMENS, AREVA cho phép điều hành viên thực thao tác HMI, trung tâm điều độ để theo dõi vận hành qua hệ thống SCAD A Những năm đó, trạm có nhiều chủng loại rơ le khác đa số rơ le điện tử, kỹ thuật số nhiều nhà sản xuất khác nhau, khả truyền liệu hạn chế chưa có chuẩn giao thức thống đế truyền liệu loại rơ le hãng khác Vĩ vậy, khó khăn việc kết nối rơ le khác trạm biến áp chúng hãng khác chế tạo trạm biến áp với hệ thống điện Thậm chí, việc kết nối hệ rơ le khác nhà sản xuất nhiều lúc không thực được, thực với khoản chi phí tốn Việc kết nối hệ thống SCADA theo phương pháp đấu nối cáp nhị thứ, lắp thêm biến đối, rơ le HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 69 LUẬN VĂN THẠC SỸ phụ làm cho hệ thống mạch nhị thứ thêm phức tạp, xác xuất xảy bất thường, hư hỏng cao Bên cạnh đó, việc thu thập lưu trữ liệu từ thiết bị số hóa trạm thực nên TBA có khả vận hành tự động mà khơng có khả kết nối truyền thơng Vĩ vậy, chúng vận hành độc lập Tất hạn chế nêu khắc phục xuất IED chuẩn giao thức IEC 61850 Chuẩn IEC 61850 cho phép thiết bị liên kết thông tin kết nối chúng vào mạng truyền thông, đồng thời hỗ trợ cho việc liên kết thiết bị hãng sản xuất khác hệ thống điều khiển để thực nâng cấp, mở rộng hỗ trợ cho việc tự động hóa trạm biến áp Từ cuối năm 2013, Tổng công ty Điện lực TP.HCM đưa vào giám sát thí điểm điều khiển từ xa trạm lOkV Tân Sơn Nhất thông qua hệ thống SCADA đặt Trung tâm Điều độ HTĐ TP.HCM Đây bước quan trọng vĩ giúp kiểm tra hoàn thiện độ ổn định, tin cậy hoạt động kết nối hệ thống SCADA, hệ thống thông tin hệ thống máy tính trạm Năm 2014, Tổng cơng ty tổ chức hai đồn cơng tác tham quan học tập công tác trạm không người trực Nhật Bản Malaysia Kinh nghiệm thu thập sau chuyến tham quan đúc kết cập nhật tiêu chí hành, làm sở để đơn vị trực thuộc thống triển khai áp dụng dự án xây dựng cải tạo trạm hữu theo mô hĩnh không người trực vận hành áp dụng thực tiễn cho trạm biến áp thí điểm mơ hĩnh Tân Sơn Nhất Đen cuối năm 2018 Công ty lưới điện Cao Thế quản lý vận hành 60 trạm biến áp gồm 05 trạm 220kV 55 trạm lOkV ; có 49 trạm lOkV giám sát điều khiến xa tồn trạm có 40 trạm biến áp vận hành chế độ không người trực vận hành Đen cuối tháng 5/2019 Công ty lưới điện Cao Thế quản lý vận hành 60 trạm biến áp gồm 05 trạm 220kV 55 trạm lOkV ; có 55 trạm lOkV giám sát điều khiến xa tồn trạm có 40 trạm biến áp vận hành chế độ không người trực vận hành 5.2 Tổng quan độ tin cậy hệ thống SCADA Qua trình triển khai đưa vào trạm không người trực vận hành thao tác HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 70 LUẬN VĂN THẠC SỸ xa trạm lOkV năm 2018, trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế ghi nhận trường hợp trở ngại không thao tác từ xa sau : + Số lần thao tác qua hệ thống SCADA năm 2018 : Tháng 10 11 12 Tổng Số lần thao tác thiết bị từ xa qua hệ thống SCADA 659 934 993 807 410 842 1520 1449 1447 1025 1361 Số lần thao tác thành công 1397 12844 Tỷ lệ (%) 642 924 974 778 390 818 1497 1409 1397 1004 1306 Số lần thao tác không thành công 17 10 19 29 20 24 23 40 50 21 55 1339 12478 58 366 95.84% 97.15% 97.42% 98.93% 98.09% 96.41% 95.12% 97.15% 98.49% 97.24% 96.54% 97.95% 95.96% + Các trạm tái lập ca trực năm 2018 : STT Tên trạm Đa Kao Tân Túc Số lần tái lập ca trực 1 HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG Thời gian tái lập (siờ) Hiện tượng 96 Mất kết nối MC 481, 483 Do relay không kết nối hệ Thay relay thống máy tính 1992 Lỗi sai ngược trạng thái số tiếp địa ngăn 174, 175, 176, 177, 112, 132 Kiểm tra, đấu nối lại, cài đặt phần mềm HT Nguyên nhân Mạch nhị thứ đấu sai MSHV: 1670799 Giải pháp xử lý Trang 71 LUẬN VĂN THẠC SỸ Bình Trị Đơng 2568 Đơng Thạnh 3360 Thị Nghè 3000 Tăng Nhơn Phú 1728 384 10 Linh Trung An Nghĩa 408 Cần Giờ 432 Việt Thành 3600 HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG Không thao tác xa DCL 171-7 Không thao tác xa MC 132 Loi khóa tổng L/R Do Đã thử thao Server tác xa điều khiển hư DCL 171-7 hỏng Do IED Thay IED ngăn 132, cấu hình MBT-T2 hư hỏng Hư hỏng BCU Thay BCU Micom cấu hĩnh lại C434 Công tác Chưa đồng Nâng cấp hệ chuyển đổi hệ thống thống SCADA hệ thống Scada Mất kết nối Hư card Đã thay card toàn trạm CPR thử thao tác RTU lại Thao tác Do lỗi Đã thay card đóng từ xa output điều khiển MC 171 card điều thử thao tác lại không khiển IED được, CD 171-7 đóng vơ tự mở Thao tác Đã thay card đóng từ xa Do lỗi điều khiển MC 171 output thử thao tác lại không card điều được, khiển IED Đã thay card điều khiển Mất kết Hư hỏng thử thao tác nối Sacda cổng truền lại MC 431A, thông 431B, RTU 432A 432B, MSHV: 1670799 Trang 72 LUẬN VĂN THẠC SỸ 11 Tham Lương 12 Tân Sơn 1 24 720 Bến Thành 730 14 Thạnh Lộc 24 15 Tân Túc 480 Tổng cộng 15 19546 13 C41, C42, C43, C44 Mất kết nối Do lỗi Sacda trạng output thái đo card điều lường toàn khiển trạm Do lỗi output Mất trang card điều tháiMC 131 khiển IED Đã thay card điều khiển thử thao tác lại Đã thay card điều khiển thử thao tác lại Công tác chuyển Chưa đồng Nâng cấp hệ đổi hệ hệ thống thống SCADA thống Scada Đã reset IED Không thao Do IED thử thao tác tác xa MC TOSIBA bị xa 471 lỗi kết nối Do lỗi output Mất trang card điều Thay card điều tháiMC khiển IED khiển 474, 480 Trong tháng đầu năm 2019, trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế ghi nhận trường hợp trở ngại không thao tác từ xa sau : + Số lần thao tác qua hệ thống SCADA năm 2019 Tháng Số lần thao tác thiết bị từ xa qua hệ thống SCADA 1344 HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG Số lần thao tác thành công Tỷ lệ (%) Số lần thao tác không thành công 1318 MSHV: 1670799 26 98.06% Trang 73 LUẬN VĂN THẠC SỸ 1320 1275 45 96.95% 1350 1283 67 95.03% 1346 1252 94 93.01% 1304 1244 60 95.39% Tổng 6664 6372 292 95.62% + Số lần tái lập ca trực yận hành năm 2019 STT Số lần tái Thời gian tái Tên trạm lập ca trưc lập (giờ) Bàu Đung 24 Láng Cát 24 Tân Sơn Nhất 24 Tân Bình 1066 Bến Thành 96 Bình Trị Đơng 48 HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG Hiện tượng Nguyên nhân Giải pháp xử lý Mất kết Do lỗi output card Đã thay card nối Sacda điều khiển điều khiển trạng thái đo lường thử thao tác toàn trạm lại Mất kết Treo hệ Kiểm tra, nối Sacda thống reset lại hệ trạng thái thống Gateway đo lường toàn trạm Kiểm tra, vê Thao tác Trục trặc sinh, xử đóng từ xa phần khí lý MC 432 đưa máy khơng cắt vào vị trí được, vận hành Hư hỏng Thay Không tháo Card truyền IED, cấu thông IED hình lại hệ tác từ xa thống điều khiển tích máy cắt hợp C42 Mất trạng Do IED bị Thay IED thái máy hư hỏng cắt 172, 132, 112 Không thao Treo hệ Kiểm tra, tác reset lại hệ thống điều MSHV: 1670799 Trang 74 LUẬN VĂN THẠC SỸ Đông Thạnh 24 Nam Sài Gòn 24 Linh Trung 1 24 10 Linh Trung 2 96 11 Củ Chi 24 12 An Nghĩa 24 13 Cần Giờ 72 Tổng cộng 18 1570 HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG từ xa khiển tích thiết bị tồn hợp trạm Khơng thao Tiếp điểm tác phụ máy cắt mạch đóng 132 hơ thống Kiểm tra, xử lý mạch đóng máy cắt Khơng thao Do phần Kiểm tra, vệ tác khí máy sinh, cân máy cắt cắt chỉnh 131 Kiểm tra, Treo hệ Không thao thống điều reset lại hệ thống tác khiển tích thiết bị hợp Khơng thao Do phần Thay tác xa khí tiếp điểm MC 132, phụ bị hư 132-2, 476 hỏng Không thao Do phần Kiểm tra, vệ tác khí máy sinh, cân máy cắt cắt chỉnh 172 Thay Mất trạng Hư hỏng thái thiết bị card điều MC 132, khiển 432, 472, RTU560 474 Sét đánh gây Thay Không thao hư hỏng card RTU 560 tác máy cắt C42 MSHV: 1670799 Trang 75 LUẬN VĂN THẠC SỸ Qua bảng thống kê ghi nhận tình trạng bất thường, tình trạng khơng thao tác xa thơng qua hệ thống SCADA xảy thường xuyên, hệ thống SCADA chưa thực tin cậy cụ thể : Năm 2018 366 lần thao tác không thành công; tháng đầu năm 2019 292 lần dẫn đến phải tái lập ca trực vận hành năm 2018 15 lần (tổng cộng 19546 giờ) tháng đầu năm 2019 18 lần (tổng cộng 1570 giờ) Ta thấy đa số trường hợp phải đăng ký cắt điện (có thể gây điện khách hàng) để xử lý, số trường hợp phải tái lập ca trực thời gian dài làm ảnh hưởng đến suất lao động công ty, số trường hợp phải mời nhà sản xuất đề cấu hình lại hệ thống nhiều thời gian vá chi phí, số trường họp RTU, IED khơng có dự phòng nên việc xử lý kéo dài, điển trạm Tân Bình phải tái lập ca trực từ tháng 2/2019 đến Theo mục tiêu, tiêu tổng Công ty Điện Lực TP.HCM kế hoạch số 247/KHEVNHCMPC ngày 14 tháng 01 năm 2019 giao cho Công ty Lưới Điện Cao Thế phải thực thao tác từ xa đạt tỉ lệ thành công > 99% chắn năm giao tiêu thực thao tác từ xa với tỉ lệ thành công cao Như để đạt tiêu tổng cơng ty giao cần thiết phải nâng cao độ tin cậy, chất lượng, hiệu hệ thống SCADA Trên sở ta cần phải xây dựng giải pháp thực riêng cho phần tử hệ thống SCADA phải bước thực đem lại hiệu cao nhất, kỳ vọng đạt tiêu Các phần tử quan trọng, định độ tin cậy, on định hệ thống SCADA gồm : thiết bị thứ, mạch nhị thứ, IED điều khiến bảo vệ, RTU, điều khiến tích họp Ngồi phần tử quan trọng, bị hư hỏng : Gateway, chuyến đối inverter, cáp mạng, rơ le phụ phần ảnh hưởng đến tình hình thao tác xa tái lập ca trực vận hành 5.3 Đề xuất giải pháp thiết bị thử 5.3.1 Thiết bị thử trời họp - Công tác KTĐK phải phù họp sát với tình hình thực tế vận hành, cần tập trung xử lý dứt điếm tồn hư hỏng thiết bị thứ trạm biến áp kết họp việc HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 76 LUẬN VĂN THẠC SỸ kiểm tra đánh giá chất lượng trước trả điện có ghi nhận kết thực cơng nhân bảo trì, cơng nhân kiểm tra giám sát Trong KTĐK đặc biệt quan tâm đến công việc vệ sinh tiếp điểm phụ máy cắt, dao cách ly, cuộn dây đóng cắt máy cắt, bơi trơn phần truyền động khí liên quan, thay thiết bị hư hỏng, thao tác đóng cắt thiết bị thứ cho từ xa thơng qua hệ thống SCADA trước đóng điện vận hành - Tiếp tục theo dõi, tổng hợp đưa vào đầu tư xây dựng, công trĩnh sửa chữa lớn để thay thiết bị vận hành lâu năm, không đáp ứng yêu cầu thao tác xa, tiêu chí trạm vân hành khơng người trực, thay kịp thời thiết bị hư hỏng trạm biến áp Đẩy nhanh tiến độ thực cơng trình đầu tư xây dựng cải tạo trạm vận hành lâu năm : Bà Quẹo, Hỏa Xa, Chợ Lớn, Chánh Hưng, Xa Lộ, An Khánh - Thường xuyên theo dõi, cập nhật đầy đủ biến động tình trạng vận hành thiết bị thứ vào chương trình (PMIS) kết hợp với kết đánh giá tình hĩnh bật thường, hư hỏng loại, nhà sản xuất để đề xuất kế hoạch thực thay đến năm 2020 năm - Tổ chức lập kế hoạch mua sắm dự phòng, chuẩn bị san sàng thay xử lý tồn tại, xử lý cố liên quan đến thiết bị thứ đảm bảo việc xử lý thời gian nhanh - Đối với tủ hợp thường xảy tĩnh trạng trục trặc khí q trình đưa máy cắt ra, vào vị trí vận hành dẫn đến khơng đóng cắt máy cắt từ xa cần phải kiếm tra, vệ sinh định kỳ, đặc biệt phải thực thao tác máy cắt kỹ thuật nhà chế tạo - Tiếp tục triển khai việc thay đối cách bảo dưỡng thiết bị từ chủ yếu dựa theo thời gian TBM (Time - Base Maintenance) sang hĩnh thức bảo dưỡng theo tình trạng thiết bị CBM (Condition - Base Maintenance) HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 77 LUẬN VĂN THẠC SỸ 5.3.2 Thiết bị GIS So với thiết bị thứ ngồi trời thiết bị GIS có tần suất bảo trì, bảo dưỡng Trong q trình vận hành GIS bị tình trạng bất thường, hư hỏng cố Cần phải theo dõi thực cơng tác bảo trì, bảo dưỡng theo khuyến cáo nhà sản xuất 5.4 Đề xuất giải pháp mạch nhị thứ Hiện Công ty Lưới Điện Cao Thế quản lý 60 trạm biến áp 220kV lOkV Trong có nhóm hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV lOkV ngồi trời (như trình bày chương 2) Như phân tích chương hệ thống mạch nhị thứ chưa chuẩn hóa nhiều khiếm khuyết, hệ thống có ưu khuyết điểm khác nên cần có giải pháp để bước thực chuẩn hóa hệ thống 5.4.1 Chuẩn hóa mơ hình hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, HOkV ngồi trời + Chuẩn hóa nhà bay (bay housing): Nhà bay chứa tủ thiết kế có điều khiển, tín hiệu, IED, đo lường, đo đếm ngăn lộ đặt gần Nhà bay có lắp hệ thống điều hòa khơng khí để làm mát thiết bị điện tử : IED, thiết bị đo lường Multimeter bảo đảm thiết bị tĩnh trạng hoạt động tốt Việc thiết kế nhà bay giảm thiếu khối lượng cáp nhị thứ lớn, giúp khơng gian phòng điều hành rộng rải, thống mát phù hợp với mơ hĩnh trạm khơng người trực Ngồi nhà bay thuận tiện cho cơng tác thí nghiệm định kỳ, bảo trĩ hàng năm đặc biệt cơng tác phân tích truy tìm ngun nhân cố nhanh chóng Cáp nhị thứ đấu nối từ thiết bị thứ đến tủ điều khiến, bảo vệ ngăn lộ đặt nhà bay từ nhà bay kết nối với hệ thống điều khiến máy tính phòng điều hành cáp quang HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 78 LUẬN VĂN THẠC SỸ Đối với trạm khơng có khơng gian chuyển tủ điều khiển bảo vệ vào phòng điều hành đuợc lắp máy điều hòa khơng khí để làm mát cáp nhị thứ đấu nối từ thiết bị thứ vào tủ điều khiển bảo vệ phòng điều hành + Chuẩn hóa tủ điều khiển, bảo vệ ngăn lộ nhà bay : cần thiết kế tủ cho ngăn lộ, tủ chứa thiết bị điều khiển, bào vệ, đo luờng, đo đếm, tín hiệu cho ngăn lộ Trong tủ cần thiết kế chia làm khối nhị thứ riêng biệt nhu : khối nhị thứ thiết bị (MK), khối nhị thứ liên động, khối nhị thứ liên kết nội tủ (Panel), khối nhị thứ SCADA mức ngăn, khối nhị thứ bảo vệ đo luờng, khối nhị thứ bảo vệ khối I/O SCADA Liên kết khối nhị thứ thiết bị, khối nhị thứ liên động, khối nhị thứ liên kết nội tủ, khối nhị thứ SCADA mức ngăn, khối I/O SCADA khối nhị thứ bảo vệ, đo luờng liên kết với khối rơ le bảo vệ cáp nhị thứ nội tủ; khối rơ le bảo vệ liên kết với khối I/O SCADA khối I/O SCADA liên kết với hệ thống RTU/Gateway phòng điều hành cáp quang với giao thức kết nối IEC 61850 Việc chia khối nhị thứ riêng biệt tạo thuận lợi cho công tác kiểm tra, cô lập mạch để thử nghiệm mà không làm ảnh huởng đến hoạt động phần tử khác, trách nguy cô gây cố chủ quan nhầm lẫn việc tách, đấu nối mạch nhị thứ Các khối nhị thứ phải đuợc tô màu khác nhau, quy định ký hiệu chuẩn hóa thứ tụ hàng kẹp cáp nhị thứ phải đuợc đánh số rõ ràng Đối với hàng kẹp nhị thứ cho mạch dòng phải nối tắt đuợc, hàng kẹp mạch áp sử dụng cho đo luông, bảo vệ phải tách đuợc cần thiết Ngoài với hàng kẹp sử dụng cho mạch 50BF (từ chối máy cắt tác động) phải tơ màu khác với hàng kẹp khác phải tách đuợc đế cô lập chức trình thử nghiệm, thay IED Mạch liên động phải đuợc thiết kế phù hợp với đặc thù luới điện TP.HCM phải theo tiêu chuẩn chung cho tất trạm HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 79 LUẬN VĂN THẠC SỸ Hình 5.1 Mơ hình chuẩn hóa mạch nhị thứ 5.4.2 Chuẩn hóa mơ hình hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, HOkV nhà GIS + Hiện tủ điều khiển, bảo vệ cho ngăn lộ đuợc lắp đặt nhà GIS tủ ngăn lộ đặt gần Theo thiết kế ban đầu nhà GIS khơng lắp hệ thống điều hòa khơng khí nên qua thời gian sử dụng thiết bị điện tử nhu : IED, rơ le phụ, thiết bị SCADA bị hu hỏng nhiệt độ cao Đe đảm bảo thiết bị điện tử làm việc lâu dài, tin cậy cần phải thiết kế phòng chứa tủ cách ly với thiết bị GIS trang bị hệ thống điều hòa khơng khí cho phòng + Đối với tủ điều khiến, bảo vệ ngăn lộ nhà GIS cần phải thiết kế nhu việc chuẩn hóa tủ điều khiến, bảo vệ ngăn lộ nhà bay đề xuất 5.4.3 Hệ thống nhị thử thiết bị 220kV, HOkV thuộc nhóm Các trạm có hệ thống cáp nhị thứ đuợc đấu nối từ thiết bị thứ đến tủ trung gian trời từ tủ trung gian cáp nhị thứ đuợc kéo, đấu nối vào tủ điều khiến, bảo vệ phòng điều hành Hiện công ty Luới Điện Cao Thế TPHCM HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 80 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quang Minh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Phúc Khải (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị... TỊCH HỘI ĐỊNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên học viên: Trần Văn Anh... tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 31 tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học