Nhằm nâng cao hiệu quả vận hành các TBA 110 kV, CPC đã triển khai các dự án nâng cấp cải tạo hệ thống bảo vệ điều khiển các TBA, thiết lập hệ thống giám sát điều khiển xa từ TTĐK để chuyển các TBA về chế độ vận hành không người trực. Tuy nhiên, đối với các TBA 110 kV truyền thống, việc nâng cấp cải tạo hệ thống điều khiển để đáp ứng các yêu cầu giám sát điều khiển xa khá phức tạp, đòi hỏi kinh phí lớn, thời gian thi công gây mất điện kéo dài.
558 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 GIẢI PHÁP NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC TRẠM 110 KV TRUYỀN THỐNG, ĐẢM BẢO CÁC YÊU CẦU GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN XA TỪ TTĐK THEO CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHƠNG NGƯỜI TRỰC Hồng Ngọc Hồi Quang Cơng ty Điện lực Thừa Thiên Huế Tóm tắt: Nhằm nâng cao hiệu vận hành TBA 110 kV, CPC triển khai dự án nâng cấp cải tạo hệ thống bảo vệ điều khiển TBA, thiết lập hệ thống giám sát điều khiển xa từ TTĐK để chuyển TBA chế độ vận hành không người trực Tuy nhiên, TBA 110 kV truyền thống, việc nâng cấp cải tạo hệ thống điều khiển để đáp ứng yêu cầu giám sát điều khiển xa phức tạp, đòi hỏi kinh phí lớn, thời gian thi cơng gây điện kéo dài Năm 2016, CPC giao Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế (TTHPC) thí điểm thực dự án nâng cấp hệ thống điều khiển 02 TBA 110 kV (Cầu Hai, Phú Bài) sở sử dụng giải pháp RTU tích hợp với thiết bị chuyển đổi giao thức I/O phân tán ĐẶT VẤN ĐỀ Các trạm 110 kV có hệ thống điều khiển theo kiểu truyền thống TBA sử dụng cáp đồng để kết nối hệ thống bảo vệ, điều khiển đo lường Trong gian đoạn từ 2003 đến 2012, số trạm 110 kV truyền thống CPC nâng cấp thiết bị bảo vệ điều khiển số, rơle bảo vệ hỗ trợ giao thức truyền thông công nghiệp Việc nâng cấp cải tạo hệ thống điều khiển TBA 110 kV truyền thống khó khăn thiết bị lắp đặt nhiều thời điểm khác nhau, từ nhiều hãng sản xuất khác nên không đồng bộ, không hỗ trợ đầy đủ chức truyền thông Tủ điều khiển bảo vệ RTU tập trung TBA truyền thống PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 559 Đối với hai TBA 110 kV Phú Bài, Cầu Hai, TBA 110 kV truyền thống có thiết bị tương đối cũ, hệ thống bảo vệ rơle kỹ thuật số nhiều hãng, đa phần hỗ trợ giao thức truyền thông theo chuẩn serial (IEC103, Modbus), số rơle thay hỗ trợ giao thức truyền thông IEC61850 Hệ thống mạch nhị thứ cáp đồng phức tạp, sửa chữa cải tạo nhiều lần nên có nhiều sai khác so với sơ đồ xuất xưởng Hai TBA kết nối với hệ thống SCADA Trung tâm điều độ HTĐ miền Trung (A3) Điều độ B34, nhiên với giải pháp sử dụng RTU tập trung tín hiệu I/O đáp ứng yêu cầu cung cấp thông tin vận hành hệ thống cấp điều độ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển TBA 110 kV phải đáp ứng yêu cầu thu thập đầy đủ số lượng tín hiệu phục vụ giám sát điều khiển trạm từ TTĐK, tối ưu hố chi phí đầu tư đồng thời hạn chế thấp thời gian cắt điện thi công Trên sở khảo sát trạng hệ thống bảo vệ điều khiển TBA, đánh giá lực thiết bị điều khiển rơle bảo vệ, đặc biệt chức truyền thông, phương án đề xuất sử dụng giải pháp sử dụng RTU làm thiết bị tập trung chuyển đổi tín hiệu, kết hợp thiết bị chuyển đổi giao thức, I/O Unit lắp đặt phân tán để hoàn chỉnh hệ thống giám sát điều khiển xa TBA Thành phần quan trọng hệ thống tự động hoá TBA thiết bị RTU/Gateway, việc lựa chọn thiết bị RTU/Gateway phù hợp, có độ ổn định cao, dễ dàng cấu hình bảo dưỡng nâng cấp yêu cầu then chốt giải pháp kỹ thuật Hiện nay, hệ thống tự động hố TBA sử dụng giải pháp: máy tính Gateway RTU: Máy tính Gateway giải pháp phổ biến hệ thống tự động hoá TBA 110 kV Giải pháp sử dụng máy tính cơng nghiệp có cấu hình mạnh với hệ điều hành Window cài đặt phần mềm có chức tập trung liệu, biên dịch giao thức, xây dựng hiển thị giao diện vận hành (Survalent, Pasic, SYS600, SDG…) Do làm việc trực tiếp môi trường Window nên ưu điểm máy tính Gateway linh động việc cấu hình liệu, thiết lập truyền thơng, dễ dàng nâng cấp mở rộng Tuy nhiên, nhược điểm máy tính khả ổn định làm việc lâu dài môi trường công nghiệp, đặc biệt giới hạn nhiệt độ làm việc Bên cạnh đó, hệ điều hành Window không tối ưu cho thiết bị phần cứng chuyên dùng cho ứng dụng điều khiển, thường xảy lỗi “driver” điều khiển dẫn đến treo truyền thông treo hệ thống, thời gian khởi động khôi phục hệ thống kéo dài Mặc khác, thiết bị máy tính cơng nghiệp phần mềm Gateway có chi phí đầu tư tương đối cao RTU (Remote Terminal Unit): thực chất máy tính tối ưu hố phần cứng, phần mềm để chuyên dùng cho ứng dụng công nghiệp Thiết bị chủ yếu sử dụng hệ điều hành nhúng nhân Linux Unix Với thiết bị RTU hệ 560 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 cũ, cấu hình tương đối thấp, dung lượng tín hiệu giao diện truyền thơng hạn chế, khó nâng cấp mở rộng Tuy nhiên với RTU hệ xây dựng cấu hình phần cứng mạnh, giao diện truyền thơng dễ dàng mở rộng theo module gắn rời Các files cấu hình thiết bị biên dịch phần mềm Window nên dễ dàng chỉnh sửa nâng cấp Thiết bị dễ dàng đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe mơi trường, điện từ trường nên hoạt động ổn định liên tục điều kiện vận hành TBA Thiết bị có chi phí đầu tư tương đối thấp, phù hợp cho giải pháp nâng cấp mở rộng TBA truyền thống Với phân tích nên, phương án lựa chọn sử dụng thiết bị RTU560 CMU05 (ABB) iGWS/B (iGrid) cho giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển TBA Một số RTU Gateway PC phổ biến Mơ hình kết nối truyền thông giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển TBA 110 kV PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 561 Để khai thác tín hiệu thu thập từ hệ thống RTU hữu, giải pháp thực ghép tín hiệu thu thập RTU hữu qua giao thức truyền thông IEC 608705104 lên thiết bị RTU560CMU05, thiết bị thực chức tập trung chuyển đổi liệu (Gateway) để kết nối tín hiệu từ RTU chuyển đổi liệu đối tượng giám sát điều khiển thu thập từ RTU thành tín hiệu cung cấp kênh truyền kết nối với TTĐK Do thiết bị RTU Xcell CRP031 hệ thống SCADA cũ hỗ trợ giao thức IEC 608705101, phương án thực nâng cấp card xử lý truyền thông CRP031 card CPR041 hỗ trợ kênh kết nối IEC 608705104, trì kênh IEC 608705101 kết nối với hệ thống SCADA điều độ miền (A3), kênh IEC 608705104 kết nối với RTU560 qua hệ thống mạng TBA Một số rơle lắp đặt hỗ trợ giao thức truyền thông IEC 61850, giải pháp thực kết nối trực tiếp kênh IEC61850 rơle lên RTU560 thông qua kết nối mạng LAN Để thu thập tín hiệu giám sát bảo vệ từ hệ thống rơle, sử dụng thiết bị chuyển đổi giao thức truyền thông (Protocol Conversion Unit PCU) kết nối với rơle theo giao thức IEC 608705103 Modbus, chuyển đổi tín hiều thành giao thức IEC 61850 để kết nối với RTU560 Phương án sử dụng PCU iGWS/B Hãng iGrid (Tây Ban Nha), thiết bị ứng dụng hệ thống tự động hố TBA, có khả chuyển đổi giao thức truyền thông Dữ liệu từ thiết bị IEDs (rơle, đo đếm hợp bộ…) với nhiều loại giao thức khác (IEC 608705101/103/104; DNP3, Modbus, DLMS, IEC61850 ), chuyển đổi thành giao thức thông dụng hệ thống SCADA IEC 608405101/104, DNP3) Thiết bị hỗ trợ nhiều giao diện kết nối: giao diện theo chuẩn serial (RS232/RS422/R485) Ethernet 10/100 BaseTX port (RJ45 quang), có khả tương thích với giao diện kết nối hầu hết loại rơle trạm PCU hỗ trợ mở rộng kết nối I/O modules để thu thập tín hiệu đầu vào (Input) dạng digital analog cung cấp kênh đầu (Output) dạng rơle Các I/O modules kết nối với PCU theo chuẩn truyền thơng RS422/RS485 nên bố trí thuận lợi vị trí thu thập tín hiệu PCU I/O modules đáp ứng tiêu chuẩn điện từ mơi trường cao, có khả làm việc lâu dài môi trường khắc nghiệt, đồng thời thiết bị có kích thước gọn nhỏ, dễ lắp đặt phù hợp với không gian tủ bảng hữu TBA Các tín hiệu trạng thái, điều khiển ngăn lộ chưa giám sát từ RTU thu thập bổ sung thông qua thiết bị I/O unit lắp đặt phân tán tủ MK trời ngăn tủ điều khiển nhà Giải pháp hạn chế việc thi công tuyến cáp điều hiển Các I/O unit kết nối với PCU theo giao thức Modbus để cung cấp thơng tin thiết bị lên RTU560 Các tín hiệu đo lường PCU thu thập qua thiết bị hợp đo lường (Multimeter) với với đường truyền 562 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 RS458 theo giao thức Modbus Các tín hiệu đo lường chưa thu thập qua Multimeter, sử dụng kênh đầu vào analog qua Transducer tương tự Thiết bị PCU I/O module mở rộng I/O lắp đặt TBA Các thiết bị lắp đặt tập trung tủ điều khiển PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 563 Các switch chuẩn công nghiệp lắp đặt gian tủ bảng có nhiệm vụ thiết lập mạng LAN mức ngăn lộ Switch mức ngăn hỗ trợ tối thiểu 12 giao diện Ethernet 10/100 MBps (RJ45) 02 giao diện quang SFP Các rơle PCU kết nối với Swtich qua giao diện RJ45, có khả chạy đồng thời dịch vụ giao thức truyền thông giao thức TCP/Ip Switch mức ngăn lộ kết nối với Switch mức trạm cáp quang qua modules SFP nhằm đảm bảo ổn định kết nối Để đồng thời gian hệ thống xử lý tín hiệu bảo vệ điều khiển TBA, phương án sử dụng thiết bị đồng thời gian GPS theo chuẩn SNTP kết nối vào mạng hệ thống giám sát điều khiển Thiết bị cung cấp kênh thời gian mẫu cho tất thiết bị rơle PCU hỗ trợ giao thức SNTP theo giao diện Ethernet Một yêu cầu quan trọng đảm bảo nguồn điện cấp cho thiết bị hệ thống điều khiển truyền thông, hệ thống phải có khả dự phịng trường hợp nguồn tự dùng AC, giải pháp sử dụng nguồn 220VDC trạm cấp cho modules nguồn 220VDC/24VDC Đối với thiết bị sử dụng nguồn 220VAC, sử dụng thiết bị chuyển đổi Inverter 220VDC/220VAC Giải pháp kết nối truy cập từ xa hệ thống rơle bảo vệ: Đối với rơle hệ hỗ trợ giao thức mạng Ethernet, máy tính kỹ thuật (Engineering PC) kết nối với rơle qua hệ thống mạng LAN Tuy nhiên với rơle hệ cũ, không hỗ trợ giao thức truyền thơng Ethernet khơng truy cập trực tiếp qua hệ thống mạng LAN Để thực yêu cầu quản lý truy cập đọc liệu cố từ rơle qua cổng cấu hình (RS232) bố trí mặt trước rơle, phương án sử dụng thiết bị Terminal Server, chuyển đổi RS232/TCPIp cắm trực tiếp vào cơng cấu hình rơle Các phần mềm cấu hình rơle cài đặt máy tính kỹ thuật có khả kết nối đến rơle qua giao diện COM ảo chuyển đổi thành COM vật lý thiết bị Terminal Server Từ máy tính TTĐK remote để điều khiển phần mềm truy cập rơle máy tính kỹ thuật trạm Mơ hình giải pháp kế nối truy cập hệ thống rơle qua giao diện RS232 564 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 KẾT QUẢ THỰC HIỆN Giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển TBA 110 kV truyền thống sử dụng thiết bị tập trung chuyển đổi tín hiệu RTU kết hợp PCU, I/O Unit lắp đặt phân tán thực thành công cho TBA 110 kV Phú Bài, Cầu Hai Qua thời gian theo dõi vận hành hệ thống SCADA, thiết bị làm việc ổn định, tin cậy đáp ứng yêu cầu thời gian thực Số lượng tín hiệu thu thập trực tiếp rơle Multimeter qua giao thức truyền thông, kết hợp với tín hiệu I/O thu thập từ ngăn phân tán đáp ứng yêu cầu TBA không người trực theo quy định EVN Việc không thực thay thiết bị điều khiển bảo vệ theo tiêu chuẩn hệ thống điều khiển tích hợp giảm đáng kể chi phí đầu tư, đồng thời đơn giản hố việc thi cơng, hạn chế thời gian ngừng cung cấp điện tiến hành cắt điện thay thiết bị Giao diện HMI trạm 110 kV Phú Bài hệ thống MicroSCADA TTĐK Dự án mở rộng kết nối điều khiển xa TBA 110 kV TTĐK TTHPC hoàn thành tiến độ với nhiều giải pháp công nghệ triển khai thành công mang lại hiệu cao Dự án khẳng định lực cán kỹ sư TTHPC việc làm chủ giải pháp cơng nghệ SCADA tự động hố TBA ... (A3) Điều độ B34, nhiên với giải pháp sử dụng RTU tập trung tín hiệu I/O đáp ứng yêu cầu cung cấp thông tin vận hành hệ thống cấp điều độ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển. .. dưỡng nâng cấp yêu cầu then chốt giải pháp kỹ thuật Hiện nay, hệ thống tự động hoá TBA sử dụng giải pháp: máy tính Gateway RTU: Máy tính Gateway giải pháp phổ biến hệ thống tự động hoá TBA 110 kV. .. biến Mơ hình kết nối truyền thông giải pháp nâng cấp hệ thống điều khiển TBA 110 kV PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 561 Để khai thác tín hiệu thu thập từ hệ thống RTU hữu, giải pháp thực ghép tín hiệu