Đề tài Tự động hóa trạm phân phối điện được thực hiện nghiên cứu nhằm nâng cấp tự động hóa trạm phân phối điện 220KV Nhà máy thủy điện Trị An và các trạm phân phối cũ khác. Mời các bạn cùng tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING www.hcmute.edu.vn BẢOVỆ VỆLUẬN LUẬNVĂN VĂNTỐT TỐTNGHIỆP NGHIỆP BẢO ĐỀTÀI: TÀI: ĐỀ TỰ ĐỘNG HĨA TRẠM PHÂN PHỐI ĐIỆN GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT HVTH: TRÀ QUANG ĐỖ ÁN TPHCM, tháng 10 năm 2010 Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ MỤC TIÊU: Nâng cấp tự động hóa trạm phân phối điện 220KV Nhà máy thủy điện Trị An trạm phân phối cũ khác NỘI DUNG: Giới thiệu Tổng quan hệ thống SCADA Các chuẩn giao thức Thiết kế - Quản lý dự án nâng cấp hệ thống SCADA trạm phân phối 220KV Nhà máy thủy điện Trị An Thiết kế mơ hình SCADA trạm phân phối 220KV Ensuring Enhanced Educati FEEE Phần 1: GIỚI THIỆU www.hcmute.edu.vn/feee/ 1.1 Tính cần thiết nâng cấp tự động hóa trạm phân phối 220KV Hệ thống điều khiển thiết kế theo kiểu truyền thống Rơle bảo vệ đặt trạm phân phối Cáp điều khiển tín hiệu với số lượng lớn Khó khăn để xác định thông tin Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ 1.2 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu nâng cấp tự động hóa Giới hạn tập trung nghiên cứu hệ thống DCS-SCADA/EMS với khả điều khiển – giám sát – thu thập liệu nhằm ứng dụng thiết kế nâng cấp tự động hóa trạm phân phối điện Nhà máy Thủy điện Trị An, khắc phục nhược điểm 1.3 Tính đề tài Ứng dụng PLC cơng nghiệp với công nghệ Bus trường để nâng cấp SCADA tự động hóa trạm phân phối điện 220kv – giảm giá thành 1.4 Tính thực tiễn đề tài Nâng cấp trạm phân phối 220kv với ưu điểm sau: Giảm giá thành giải pháp Làm chủ thiết bị Thiết bị cơng nghiệp có sẵn – dễ mua Ensuring Enhanced Educati FEEE Phần 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA www.hcmute.edu.vn/feee/ SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Điều khiển giám sát thu thập liệu Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống tự động hóa trạm Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ HMI giao tiếp với Điều hành viên Điều hành viên Trạm điều khiển trung tâm MTU(Master Terminal Unit) Mơi trường truyền thơng giữa MTU và RTU: Internet, vơ tuyến, mạng điện thoại(có tốc độ thấp, thơng thường là điều khiển vòng mở Thiết bị thu thập dữ liệu và điều khiển RTU or PLC Mơi trường truyền thơng giữa ở thiết bị từ xa, tốc độ tương đối cao , thơng thường là điều khiển vòng kín (EIA485, EIA 232…) Thiết bị dữ liệu trường:Valve bơm, động cơ, cảm biến… Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của SCADA Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Hình 2.3: Các thành phần phần mềm hệ SCADA Ensuring Enhanced Educati FEEE Phần 3: CÁC CHUẨN GIAO THỨC www.hcmute.edu.vn/feee/ Trong hệ thống SCADA giao thức kết nối đóng vai trò quan trọng để liên kết phần hệ thống với làm việc chung hệ tích hợp 3.1 Giao thức IEC 61850 Tiêu chuẩn IEC 61850 hỗ trợ khả trao đổi thông tin lẫn IED nội TBA từ nhiều nhà sản xuất khác IEC 61850 EVN lựa chọn cho ứng dụng tự động hoá TBA Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Với ưu điểm chuẩn truyền thông TCP/IP Ethernet, giao thức IEC 61850 có hiệu làm việc cao, xử lý thơng tin đạt tốc độ 100Mb/s đơn giản việc thực kết nối mạng LAN Hình 3.2: Các khả tiêu chuẩn IEC61850 ứng dụng tự động hố TBA Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Hình 3.5: Cấu hình truyền thơng hệ thống tự động hố trạm với giao thức IEC61850 Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ 4.2 Hiện trạng thiết bị nhị thứ a Hệ thống bảo vệ rơ le Bảo vệ thay Rơ le kỹ thuật số 7SS52 V4 Siemens; hổ trợ giao thức IEC 61850 Bảo vệ đường dây 271, 272, 273 máy cắt 200B trang bị Rơ le kỹ thuật số hệ cũ Siemens 7SA513, 7SJ512; hổ trợ giao thức IEC60870-5-103 Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Bảo vệ máy cắt 200A trang bị Rơ le kỹ thuật số 7SA613 Siemens; hổ trợ giao thức IEC 61850 Bảo vệ máy biến áp liên lạc 9T trang bị Rơ le kỹ thuật số RET521, RELL511, REX 521 ABB; hổ trợ giao thức IEC60870-5-103 Bảo vệ máy biến áp liên lạc 8T trang bị Rơ le kỹ thuật số 7UT613, 7SA610, 7SJ610 Siemens; hổ trợ giao thức IEC61850 Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ b Hệ thống điều khiển - giám sát Hệ thống thiết kế theo kiểu truyền thống Số lượng Cáp điều khiển tín hiệu lớn Việc theo dõi, ghi chép lưu trữ thông số vận hành thông qua sổ ghi chép, không đáp ứng nhu cầu xử lý tín hiệu, đánh giá liệu, hổ trợ công tác vận hành quản lý kỹ thuật Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Tóm lại: Chưa đáp ứng nhu cầu ghi nhận lưu trữ thơng tin phục vụ việc phân tích, đánh giá trình vận hành chế độ bình thường xảy hư hỏng hệ thống Giữa thiết bị kết nối, giao tiếp với cơng cụ máy tính với Việc bố trí thiết bị nhị thứ phân tán, không tập trung dẫn đến gây chậm trễ việc xử lý cố, gây khó khăn cơng tác vận hành bảo dưỡng thiết bị Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Vật tư thay khó tìm thường phải mua trơi nỗi có nguồn gốc hàng hóa khơng tin cậy, giá cao Các nhà máy sản xuất thiết bị trước Liên Xô cũ chuyển đổi sang chế tạo theo công nghệ nên khó có hội mua thiết bị chúng bị hư hỏng Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Mục tiêu nâng cấp đại hóa nhằm giải vấn đề sau: Phòng ngừa loại bỏ rủi ro tiềm ẩn thiết bị hệ thống Phòng ngừa loại bỏ rủi ro thao tác nhầm ảnh hưởng từ áp lực công việc hay từ gia đình gây cố, khơng an tồn cho người thiết bị Nâng cao tính sẵn sàng, ổn định, linh hoạt độ tin cậy hệ thống vận hành Điều khiển giám sát máy tính Giảm thiểu thời gian giải quyết-xác định cố để tái lập thiết bị Giảm thiểu chi phí bảo trì hiệu chỉnh thiết bị Phục vụ tham gia thị trường điện Phục vụ tính tốn phát điện tối ưu nhà máy điện bậc thang sau Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Ensuring Enhanced Educati Phần 5: THIẾT KẾ MƠ HÌNH SCADA TRẠM PHÂN PHỐI 220 KV FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ 6.1 Giới thiệu mơ hình IEC60870-5-103 PROTOCOL ROLE REL 511 ABB RS232 RADIO MODEM MASTER Module Ethernet CP343-1 Lean 417.25MHZ IEC60870-5-101 PROTOCOL CPU 315, Module Analog RADIO MODEM SLAVE PLC OMRON TRANSDUCER PANEL SƠ ĐỒ CÁC NGĂN LỘ TRẠM 220KV: MC, DCL, DĐ, RƠLE , NẤC BIẾN THẾ CT, VT: TÍN HIỆU U,I,F,P,Q Hình 6.1: Mơ hình mơ trạm 220KV Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ 6.2 Thiết kế mơ hình SCADA trạm phân phối 220kV a Xây dựng lưu đồ giải thuật BẮT ĐẦU BẢO VỆ TÁC ĐỘNG Sai Từ xa CHẾ ĐỘ Đúng Điều độ A2-A0 Sai Đúng Tại chổ PC Trung tâm Đúng PASSWORD Sai Sai Đúng Cắt Chưa nén LỆNH ĐÓNG Đúng LỆNH CẮT Sai MC271 Sai Đúng Sai Đúng 271-1 or 271-2 Cắt Đóng Đóng 271-7 LỊ XO CẮT Cắt Đóng Đã nén Sai LỆNH ĐĨNG Đúng LỆNH CẮT Sai MC271 ĐỦ KHÍ SF6 Đóng Cắt Đúng LỊ XO ĐĨNG CẮT MC 271 Chưa nén Đã nén Đóng MC271 ĐỦ KHÍ SF6 Cắt Đúng Sai Đúng 87BUS TRIP ĐÓNG MC 271 Sai TĐ ĐÓNG LẠI Đúng CHỐNG ĐĨNG LẶP LẠI Sai Hình 6.6: Lưu đồ giải thuật điều khiển MC271 Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ BẮ T Đ Ầ U Từ xa CH Ế Đ Ộ ĐIỀU Đ Ộ A2A0 Sai PC TRUNG TÂM Đúng Đúng Tại chổ PASSWORD Sai LỆNH ĐÓNG LỆNH ĐÓNG Đúng LỆNH CẮT Đúng Đúng Đúng Cắt Đóng DCL 271-1 LỆNH CẮT Cắt Sai DCL 271-1 200 B-01A Đóng DCL 271-2 Đóng Sai Đúng Sai Sai Sai Đóng Cắt Cắt MC 271 Đóng 271 -01 Đóng Cắt Cắt 271 -02 CẮ T DCL 2711 Cắt Đóng DCL271 -2 Cắt Đóng MC 271 Cắt ĐĨNG DCL 2711 Hình 6.7: Lưu đồ giải thuật điều khiển DCL 271-1 Đóng Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ 6.3 Cấu hình giao diện Truy Cập, Reset Rơle cấu hình cho Rơle 7SA513 ngăn lộ 271 hổ trợ giao thức IEC60870-5-103 cấu hình Board Type: TCP/IP.Port; Port Protocol: IEC103.Protocol; Protocol Mode: Master; Remote IP Address tùy vào cấu hình cho Rơle Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ Lập trình cảnh báo-cấm thao tác MC cho lò xo áp lực khí SF6 ĐẾN ĐÂY CHẠY MƠ PHỎNG MƠ HÌNH Ensuring Enhanced Educati FEEE Phần 6: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI www.hcmute.edu.vn/feee/ 6.1 Kết thực 6.2 Hướng phát triển đề tài Ứng dụng hệ chun gia - lập trình chẩn đốn tình trạng mối nối với số lượng lớn trạm phân phối, từ việc thu thập dòng điện pha hệ thống SCADA Nâng cấp kết nối toàn thiết bị bao gồm điều khiển – đo lường – giám sát khối tổ máy, thiết bị thủy công cửa nhận nước thiết bị phụ khác với hệ thống SCADA Trạm phân phối Ensuring Enhanced Educati FEEE Bắt đầu www.hcmute.edu.vn/feee/ Chọn các năm để sử dụng tính tốn Chọn mực nước cho tuần i Cập nhật dự báo nước về theo thống kê Tính tốn tối ưu phát điện phối hợp nhà máy bậc thang Tính tốn tối ưu dài hạn Xác định mục tiêu sử dụng nước tuần i Tính tối ưu ngắn hạn với dòng chảy q khứ Tính tối ưu chạy máy theo giờ và mực nước cuối của tuần i Tính tốn tối ưu dài hạn Hình 7.1: Sơ đồ khối Module Hydropt Tuần cuối cùng? Kết thúc Ensuring Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ XIN CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI ... Enhanced Educati FEEE www.hcmute.edu.vn/feee/ MỤC TIÊU: Nâng cấp tự động hóa trạm phân phối điện 220KV Nhà máy thủy điện Trị An trạm phân phối cũ khác NỘI DUNG: Giới thiệu Tổng quan hệ thống SCADA... www.hcmute.edu.vn/feee/ 1.1 Tính cần thiết nâng cấp tự động hóa trạm phân phối 220KV Hệ thống điều khiển thiết kế theo kiểu truyền thống Rơle bảo vệ đặt trạm phân phối Cáp điều khiển tín hiệu với số lượng... cấp tự động hóa Giới hạn tập trung nghiên cứu hệ thống DCS-SCADA/EMS với khả điều khiển – giám sát – thu thập liệu nhằm ứng dụng thiết kế nâng cấp tự động hóa trạm phân phối điện Nhà máy Thủy điện