Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN XUÂN VỸ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 Chuyên ngành : Thiết bị, mạng nhà máy điện Mã ngành: 60.52.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN XUÂN VỸ Ngày, tháng, năm sinh: Phái: Nam 20 /10/ 1982 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01806515 Khóa (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xây dựng hệ thống tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850 nghiên cứu hướng triển khai thực tiễn Công ty Truyền Tải Điện 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/ 2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/ 2008 5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) TS VŨ PHAN TÚ LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô Khoa Điện- Điện tử Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu suốt q trình học tập trường Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi đồng nghiệp Công ty Truyền Tải Điện suốt thời gian học tập, thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, người thân động viên, hỗ trợ sống, học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn Nguyễn Xuân Vỹ “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” LỜI MỞ ĐẦU Trạm biến áp phận quan trọng hệ thống điện Tuy nhiên, khó khăn việc thực tự động hóa trạm biến vấn đề kết hợp nhiều thiết bị tự động từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, việc mở rộng trạm xây dựng gặp khơng trở ngại thiết bị nhà cung cấp kết nối với thiết bị điều khiển nhà sản xuất cũ, làm cho trình thực dự án kéo dài, chí vốn đầu tư tăng cao phải định nhà cung cấp cũ thực Đây nguyên nhân dẫn đến đời tiêu chuẩn IEC 61850, tiêu chuẩn hóa khơng việc trao đổi thơng tin tín hiệu mà cịn cho thuộc tính cơng cụ kỹ thuật hệ thống, đo lường, quản lý chất lượng cấu hình hệ thống Với mong muốn giải khó khăn cho trạm biến áp thuộc Công ty Truyền Tải Điện 4, cho trạm biến áp khác lưới điện Việt Nam, chọn đề tài “ Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850 ” để tìm hiểu tiêu chuẩn IEC 61850, đề phương hướng thực thực tiễn tiêu chuẩn áp dụng cho trạm biến áp EVN Việc tìm hiểu tiêu chuẩn điều cần thiết quan quản lý vận hành trạm biến áp, ban quản lý dự án lưới điện thực triển khai dự án mở rộng cho trạm xây dựng Nắm rõ tiêu chuẩn, áp dụng thực có hiệu giúp cho trạm biến áp ngày đại tiết kiệm chi phí xây dựng, quản lý vận hành, bảo trì sửa chữa hệ thống nâng cao độ tin cậy cho lưới điện Việt Nam Đề tài nghiên cứu thực tự động hóa cho trạm biến áp thuộc Cơng ty Truyền Tải Điện với cấu trúc hệ thống khác nhau, kiểu giao thức dùng hệ thống trạm biến áp, phần mềm, cấu trúc phần cứng, độ tin cậy hệ thống thiết kế, khả mở rộng hệ thống trạm biến áp xây dựng HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” MỤC LỤC: Lời mở đầu Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP CHƯƠNG GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN IEC 61850 2.1 TỔNG QUAN VỀ IEC 61850 : 2.2 IEC 61850-3: CÁC YÊU CẦU CHUNG .11 2.3 IEC 61850-5: YÊU CẦU VỀ TRAO ĐỔI THÔNG TIN CHO CÁC CHỨC NĂNG VÀ MÔ HÌNH THIẾT BỊ .12 2.3.1 Mục đích yêu cầu .12 2.3.2 Luật định nghĩa chức .14 2.3.3 Yêu cầu hiệu suất tin gửi 15 2.4 IEC 61850-6: NGÔN NGỮ MÔ TẢ CẤU HÌNH TRAO ĐỔI THƠNG TIN 17 2.5 IEC 61850-7-1: NGUN LÝ VÀ MƠ HÌNH 20 2.5.1 Mơ hình tiếp cận tiêu chuẩn IEC 61850 .21 2.5.2 Quan sát theo hướng ứng dụng 23 2.5.3 Quan sát theo hướng thiết bị 24 2.5.4 Quan sát theo hướng trao đổi thông tin 25 2.5.5 Nơi thiết bị vật lý, mơ hình ứng dụng trao đổi thông tin gặp 26 2.5.6 Ánh xạ ACSI vào hệ thống trao đổi thông tin thực 27 2.6 IEC 61850-7-2: GIAO DIỆN DỊCH VỤ TRAO ĐỔI THÔNG TIN TRỪU TƯỢNG (ACSI) 30 2.6.1 Tổng quan ACSI khái niệm 30 2.6.2 Tổng quan mơ hình thơng tin .31 HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” 2.6.3 Tổng quan mơ hình dịch vụ khác 32 2.6.4 Tổng quan dịch vụ ACSI 33 2.6.5 Mơ hình liên kết ứng dụng .33 2.7 IEC 61850-7-3 LỚP DỮ LIỆU DÙNG CHUNG .35 2.7.1 Kiểu thuộc tính liệu dùng chung .36 2.7.2 Chất lượng 36 2.8 IEC 61850-7-4: LỚP DỮ LIỆU VÀ LỚP NÚT LOGIC TƯƠNG THÍCH 37 2.9 IEC 61850-8: ÁNH XẠ ĐẾN MMS VÀ ISO/IEC 8802-3 40 2.9.1 Đối tượng server IEC 61850 40 2.9.2 Đối tượng MMS dùng 41 2.9.3 Mơ hình lớp server 43 2.10 IEC 61850-9-1: GIÁ TRỊ LẤY MẪU QUA LIÊN KẾT ĐIỂM - ĐIỂM NỐI TIẾP PHÁT ĐA ĐIỂM ĐƠN HƯỚNG 43 2.10.1 Ánh xạ liên kết điểm – điểm nối tiếp phát đa điểm đơn hướng 44 2.10.2 Hạn chế 45 2.10.3 Ánh xạ mơ hình truyền dẫn liệu lấy mẫu sử dụng phát đa điểm 45 2.11 IEC 61850-9-1: GIÁ TRỊ LẤY MẪU QUA ISO/IEC 8802-3 45 2.11.1 Dịch vụ client/server cấu hình trao đổi thơng tin 46 2.11.2 Dịch vụ SV cấu hình trao đổi thơng tin 47 2.11.3 Các hạn chế 47 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP THUỘC CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 48 3.1 XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 CHO TRẠM MỚI: 48 3.1.1 Yêu cầu hệ thống tự động hóa trạm theo tiêu chuẩn IEC 61850 .48 HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” 3.1.2 Q trình thiết kế hệ thống tự động hóa đề nghị 52 3.1.3 Tính linh hoạt khả mở rộng 54 3.1.4 Xây dựng theo cấp độ (có xem xét khả mở rộng trạm) 55 3.1.5 Chức giao diện 55 3.1.6 Giao thức 58 3.1.7 Cấu trúc hệ thống trao đổi thông tin liệu 58 3.1.8 Đơn giản hóa cấu trúc mạng thông tin 69 3.1.9 Xây dựng cấu hình mạng đáp ứng độ tin cậy cao 73 3.1.10 Quản lý trạng thái 76 3.1.11 Quản lý lỗi hệ thống .76 3.1.12 Mở rộng ứng dụng tiêu chuẩn 79 3.2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 CHO CÁC TRẠM CŨ: 80 3.2.1 Hạn chế, thiếu sót trạm cũ .80 3.2.2 Giải thiếu sót tính tốn khả nâng cấp cho trạm: .82 3.3 QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ NGHIỆM THU HỆ THỐNG 87 3.3.1 Các kiểu thông số 87 3.3.2 Tài liệu chuẩn 90 3.3.3 Kiểm tra hợp chuẩn 90 3.3.4 Thiết bị liên quan kiểm tra hợp chuẩn .91 3.3.5 Cấu trúc hệ thống kiểm tra .92 3.3.6 Thủ tục kiểm tra phù hợp 92 3.3.7 Kiểm tra phù hợp yêu cầu xem xét vấn đề sau: 93 3.3.8 Kiểm tra hiệu suất 93 HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” 3.3.9 Đảm bảo chất lượng kiểm tra 94 3.3.10 Sự hỗ trợ nhà tích hợp hệ thống 96 3.4 TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp chia làm loại : - Trạm biến áp với thiết bị phân phối cách điện không khí - Trạm biến áp với thiết bị phân phối cách điện khí SF6 Ngồi với trạm có sử dụng thiết bị hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS thiết bị phức tạp với linh kiện điện tử cơng suất hệ thống điều khiển cho Hình 1.1 Trạm biến áp Trong trạm biến áp cịn có thiết bị phụ trợ máy nạp, tự dùng AC/DC, ắc qui, inverter, UPS nhằm trì làm việc hệ thống điều khiển trường hợp điện toàn trạm Các chức hệ thống tự động hóa trạm biến áp trạm khác nhau, tùy theo yêu cầu, nhiệm vụ cần phải có trạm biến áp Điển hình như:  Điều khiển giám sát thiết bị thứ  Xuất thơng tin trạm theo trình tự thời gian  Giám sát hoạt động toàn hệ thống điều khiển trạng thái tất thiết bị điều khiển bảo vệ  Ghi nhận nhiễu loạn  Ghi lại cố xảy trạm  Màn hình điều khiển với nhiều mức điều khiển khác nhau, theo cấp điện áp hay toàn trạm  Đồng thời gian điều khiển với GPS HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 92 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” nên kiểm tra cách xác việc sử dụng trường hợp kiểm tra cụ thể Sự ảnh hưởng phương pháp trao đổi thông tin (client-server, GOOSE, GSSE, ) dùng DUT xem xét cụ thể thủ tục kiểm tra Việc xác định ứng dụng mặt chức (dùng tin nhắn GOOSE) không thuộc phần kiểm tra hợp chuẩn kể công cụ tiên tiến hỗ trợ việc phân tích Kiểm tra hợp chuẩn thiết bị cụ thể gồm kiểm tra “dương” “âm” (khi hoạt động với điều kiện sai), tương ứng sau: - kiểm tra tài liệu phiên thiết bị (IEC 61850-4); - kiểm tra tệp tin cấu hình thiết bị so với cú pháp chuẩn hóa (IEC 61850-6); - kiểm tra tệp tin cấu hình thiết bị so với thiết bị liên quan đến mơ hình thiết bị; - kiểm tra thực trao đổi thông tin theo lớp so với SCSM thích hợp; - kiểm tra dịch vụ ACSI thực so với định nghĩa ACSI (IEC 61850-7-2); - kiểm tra mở rộng thiết bị theo luật qui định IEC 61850 tổng thể 3.3.5 Cấu trúc hệ thống kiểm tra Để biểu diễn thiết bị kiểm tra, cần có thiết lập kiểm tra Bên cạnh DUT, thiết bị (ví dụ mơ phỏng) đóng vai trị client server yêu cầu để khởi tạo phát tin nhắn, ghi xử lý thông tin kết Hệ thống kiểm tra bao gồm tài liệu phần sau: - cấu hình kiểm tra phần cứng hệ thống kiểm tra; - cấu hình kiểm tra phần mềm hệ thống kiểm tra; - mô kiểm tra mô tải hay master cho đồng thời gian 3.3.6 Thủ tục kiểm tra phù hợp Gồm có: a) Các yêu cầu thủ tục kiểm tra b) Cấu trúc kiểm tra c) Các trường hợp kiểm tra để kiểm tra server - Tài liệu thủ tục kiểm tra phiên bản; - Các trường hợp kiểm tra tệp tin cấu hình; - Các trường hợp kiểm tra mơ hình liệu; HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 93 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” - Các trường hợp kiểm tra ánh xạ mơ hình ACSI dịch vụ; - Mơ hình liên kết ứng dụng; - Server, thiết bị logic, nút logic, mơ hình liệu; - Mơ hình tập liệu; - Mơ hình thay thế; - Mơ hình kiểm sốt nhóm cài đặt; - Mơ hình báo cáo; - Mơ hình thơng số, đăng nhập; - Mơ hình kiện trạm tổng qt; - Mơ hình truyền dẫn giá trị lấy mẫu; - Mơ hình điều khiển; - Mơ hình thời gian đồng thời gian; - Mơ hình truyền tệp tin; - Trường hợp kiểm tra nhiều chức lúc d) Tiêu chuẩn chấp nhận 3.3.7 Kiểm tra phù hợp yêu cầu xem xét vấn đề sau: - Sự kiểm tra cần thiết phải hoàn thành mục cần kiểm tra Số lượng tình lớn Nó bao gồm tất trường hợp vận hành bình thường, khơng cho tồn trường hợp lỗi - Khơng thể kiểm tra tồn cấu hình hệ thống sử dụng IED từ nhà cung cấp khác giới Vì vậy, cần sử dụng cấu trúc kiểm tra đạt tiêu chuẩn với mô thiết bị Việc sử dụng cấu trúc kiểm tra nhằm kiểm tra thỏa mãn cấu hình thủ tục kiểm tra dùng (và kết tái sử dụng) - Tùy theo xác định phạm vi tiêu chuẩn, vài thuộc tính thiết bị kiểm nghiệm thơng tin tài liệu cung cấp với DUT cho việc kiểm tra phù hợp thay kiểm tra thân thiết bị 3.3.8 Kiểm tra hiệu suất Xác định tiêu chuẩn chất lượng đo lường cho thiết bị nhằm so sánh với sản phẩm có tuyên bố hỗ trợ yêu cầu Gồm : HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 94 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” - Thời gian trễ - Đồng thời gian xác Hình 3.33 Sơ đồ kiểm tra hiệu suất 3.3.9 Đảm bảo chất lượng kiểm tra Kiểm tra phù hợp yêu cầu với DUT dựa khả xác định PICS, PIXIT MICS cung cấp nhà sản xuất Khi đưa thiết bị kiểm tra, phần sau cần cung cấp: - Thiết bị sẵn sàng để kiểm tra; - Chứng nhận phù hợp thực giao thức (Protocol Implement Conformance Statement - PICS) theo IEC 61850-7-2; - Chứng nhận thông tin bổ trợ cho việc kiểm tra thực giao thức (Protocol Implementation eXtra Information for Testing - PIXIT); - Chứng nhận phù hợp thực mơ hình (Model Implementation Conformance Statement - MICS) theo IEC 61850-6; - Hướng dẫn sử dụng qui định chi tiết việc lắp đặt vận hành thiết bị Yêu cầu kiểm tra phù hợp chia làm mục: i) Yêu cầu phù hợp tĩnh (sự thực phải thỏa mãn) ii) Yêu cầu phù hợp động (yêu cầu tăng lên từ giao thức dùng cho thực cụ thể) HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 95 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” Các yêu cầu định nghĩa PICS, nhằm mục đích: 1) Lựa chọn phần kiểm tra thích hợp; 2) Đảm bảo kiểm tra phù hợp với tuyên bố phù hợp nêu ra; 3) Cung cấp tảng cho phù hợp tĩnh Hình 3.34 Qui trình kiểm tra phù hợp Sự đảm bảo chất lượng việc chung nhà cung cấp người sử dụng hệ thống SAS với phần trách nhiệm khác Nếu nhiều bên liên quan, trách nhiệm bên phải xác định từ đầu Trách nhiệm nhà sản xuất nhà cung cấp Nhà sản xuất nhà cung cấp hệ thống cần phải thiết lập trì hệ thống có chất lượng theo chuẩn ISO 9001 HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 96 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” Nhà sản xuất chịu trách nhiệm tính xác kiểm tra kiểu, kiểm tra hệ thống sản phẩm dòng sản phẩm hệ thống SAS họ Kiểm tra kiểu kiểm tra hệ thống điều kiện sản phẩm trước xuất xưởng Sự xác minh kiểm duyệt người sử dụng yêu cầu tùy theo quan điểm người sử dụng thỏa thuận nhà cung cấp người sử dụng Nhà cung cấp bắt buộc phải chuẩn bị kiểm tra kỹ lưỡng sản phẩm riêng biệt toàn hệ thống SAS Hơn nữa, nhà cung cấp phải chứng minh thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, bao gồm tiêu chuẩn đạt Khi đưa hệ thống SAS, nhà cung cấp chịu trách nhiệm bảo đảm toàn chức kiểm tra ban đại diện nhà cung cấp người sử dụng trình kiểm tra chấp nhận xuất xưởng (FAT) bắt buộc kiểm tra chấp nhận trường (SAT) với cấu hình chi tiết tập thông số người sử dụng Sự thành công việc kiểm tra xuất xưởng (FAT) (nếu có yêu cầu) điều kiện cho thiết bị trước thực kiểm tra trường nơi sử dụng FAT SAT, nội dung nó, cần thỏa thuận nhà cung cấp người sử dụng Việc nghiệm thu hệ thống SAS trường thường trách nhiệm nhà cung cấp Nghiệm thu dựa theo thời gian vận hành thử nghiệm (ví dụ, tháng) Độ dài thời gian điều kiện cần đạt nên thỏa thuận nhà cung cấp người sử dụng Bảo hành dịch vụ hậu mãi, giải vướng mắc trở ngại, trách nhiệm khách hàng qui định Các kiểm tra chất lượng bao gồm: kiểm tra hệ thống, kiểm tra kiểu, kiểm tra vòng, kiểm tra phù hợp, FAT SAT 3.3.10 Sự hỗ trợ nhà tích hợp hệ thống Nhà tích hợp hệ thống cần phải có huấn luyện, đào tạo cho người dùng sử dụng công cụ kỹ thuật để người dùng trì mở rộng việc lắp đặt hệ thống SAS Nhà tích hợp hệ thống cần hỗ trợ trình với dịch vụ tư vấn, đào tạo thông tin thường xuyên chức cập nhật mở rộng việc lắp đặt hệ thống SAS công cụ kỹ thuật HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 97 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” Công tác đào tạo tối thiểu phải bao gồm nội dung sau: - Đào tạo tổng quan hệ thống điều khiển bảo vệ trạm biến áp - Đào tạo vận hành mạng máy tính, cấu hình phần cứng mạng LAN, cấu hình phần cứng máy tính chủ, ghép nối mạng LAN máy tính - Đào tạo vận hành hệ thống điều khiển, bảo vệ gồm logic điều khiển bảo vệ mức ngăn, logic điều khiển bảo vệ mức trạm, cài đặt rơle, chỉnh định thông số vận hành, ghép nối IED, lưu trữ liệu - Đào tạo hướng dẫn sử dụng, gồm sử dụng HMI, giám sát, điều khiển thiết bị phần mềm kèm khác 3.4 TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ Trong khn khổ đề tài, trình bày phần chung tự động hóa trạm biến áp, điểm tiêu chuẩn IEC 61850 cách triển khai áp dụng vào trạm biến áp Cơng ty truyền tải điện nói riêng hệ thống điện Việt Nam nói chung Với qui định phần cụ thể tiêu chuẩn, qui định nghiệm thu EVN, việc áp dụng tiêu chuẩn vào hệ thống tự động trạm cần nghiên cứu, triển khai cụ thể, từ đánh giá tính hiệu Có nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau, mở cho nhà quản lý, vận hành hệ thống điện nhiều hướng giải khác nhau, tùy thuộc tình hình thực tế trạm cụ thể cho đạt hiệu cao Trong vận hành, việc backup liệu cho hệ thống điều khiển cần quan tâm nhà quản lý vận hành, đề phòng trường hợp lỗi phần mềm điều khiển, nhân viên vận hành backup lại hệ thống điều khiển Sự đời áp dụng tiêu chuẩn quốc tế vào trạm biến áp chắn mang lại nhiều hiệu quả, giúp việc xây dựng, mở rộng trạm biến áp tương lai dễ dàng, thuận tiện tiết kiệm chi phí đầu tư, nâng cấp HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 98 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IEC Standard 61850, Communication Networks and Systems in Substations [2] Advance Substation Automation System, TMT&D Corp, 2004 [3] Lars Andersson, Christoph Brunner, Fred Engler, “Substation Autamation based on IEC 61850 with new process-close Technologies” [4] Ivan Maffezzini, Institut, UQAM; Pierre Martin, Van Thich Nguyen, “A Case Study on the Impact of Interoperability on Substation Automation System (SAS) Engineering”, division of Hydro-Quebec [5] Volker Lohmann, “Integrated Substation Automation Enable New Strategies for Power T&D”, ABB Power Automation Ltd,Baden, Switzerland [6] Networks Protection & Automation Guide, Areva [7] Qui định nghiệm thu hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp, ban hành ngày 26/03/2008 EVN [8] Vũ Thị Thu Nga, “Xây dựng hệ thống tự động hóa trạm theo tiêu chuẩn IEC 61850”, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2007 [9] Lars Andersson, Klaus- Peter Brand, Wolfgang Wimmer, “Impact of the coming Standard IEC 61850 on the Life-cycle of Open Communication Systems in Substations”, ABB Power Automation Ltd, Switzerland [10] Prasanth Gopalakrishnan, “Introducing protocol converter in a substation communication environment for IEC 61850 compatibility”, Kalki Communication Tecnologies Private Limited, India [11] Power Engineering Guide, 5th Edition, Siemens [12] Nguyễn Ngọc Tuấn, “ Quản lý mạng LANs WANs”, NXB Thống Kê, 2005 HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 99 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” PHỤ LỤC A THUẬT NGỮ 1) ACSI (Abstract Communication Service Interface): giao diện dịch vụ trao đổi thông tin tưởng tượng, giao diện ảo đến thiết bị điện tử thông minh IED cung cấp dịch vụ trao đổi thông tinh tưởng tượng, ví dụ kết nối, truy nhập biến, truyền liệu khơng cần có u cầu, điều khiển thiết bị dịch vụ truyền tập tin, độc lập với việc trao đổi thông tin theo chồng thật cấu hình dùng 2) Access point: điểm truy nhập trao đổi thơng tin vào IED, cổng nối tiếp, cổng Ethernet, địa client/server, IED có điểm truy nhập 3) Association: liên kết, đường dẫn thiết lập client server để trao đổi tin nhắn 4) Bay : ngăn, phận trạm biến áp bao gồm thiết bị (như máy cắt, dao cách ly ) làm nhiệm vụ kết nối đường dây, máy biến áp, với trạm biến áp 5) Bus: kết nối hệ thống trao đổi thông tin IED với phương tiện truyền thông 6) Client: đối tượng yêu cầu dịch vụ từ server, nhận liệu không yêu cầu từ server 7) Configuration: cấu hình (của hệ thống thiết bị), bước việc thiết kế hệ thống, ví dụ việc lựa chọn chức năng, xếp vị trí định nghĩa kết nối chúng 8) Conformance test : kiểm tra hợp chuẩn, kiểm tra dịng liệu kênh truyền thơng phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn bao gồm tổ chức truy nhập, định dạng, thứ tự bit, đồng thời gian, định thời, mẫu tín hiệu, phản ứng với lỗi, v.v Việc kiểm tra nên thực tổ chức có chứng nhận ISO 9001 nhà tích hợp hệ thống 9) DO (Data object) : đối tượng liệu Phần đối tượng nút logic đại diện cho thơng tin cụ thể, ví dụ, trạng thái đo lường Từ điểm quan sát hướng đối tượng, đối tượng liệu ví dụ HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 100 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” lớp đối tượng liệu Các đối tượng liệu thường dùng đối tượng trao đổi, tức cấu trúc liệu 10) Engineering tools: công cụ kỹ thuật, hỗ trợ việc tạo lập tài liệu điều kiện để hệ thống SAS thích hợp với trạm cụ thể yêu cầu khách hàng, bao gồm quản lý dự án, quản lý thông số tài liệu 11) FAT (factory acceptance test): biên thử nghiệm xuất xưởng 12) Functional constraint: ràng buộc chức năng, đặc tính thuộc tính liệu dịch vụ, ví dụ giá trị đọc, giá trị ghi, giá trị thay v.v áp dụng cho thuộc tính liệu 13) Gateway: thiết bị kết nối mạng hỗ trợ đầy đủ giao thức liên quan theo lớp, biến đổi sang giao thức không theo chuẩn lớp để truyền bất đồng qua mạng diện rộng 14) GOOSE (generic object oriented substation event): kiện trạm hướng đối tượng tổng thể, xuất thay đổi trạng thái nào, IED phát đa điểm báo cáo GOOSE tốc độ cao, đối tượng nhị phân ngoại lệ loại trừ, điển hình có chứa trạng thái lệnh kép trạng thái đầu vào, khởi động, thành phần đầu relay, thực ảo Báo cáo phát lại tuần tự, điển hình sau báo cáo đầu tiên, tiếp tục khoảng 2, 4, 60000ms (khoảng thời gian thay đổi) Một báo cáo GOOSE gửi lệnh trip tốc độ cao với xác xuất phân phối cao 15) GSE (generic substation event) model: mơ hình kiện trạm tổng thể, định nghĩa lớp liệu phát đa điểm phát dãi rộng, tức GOOSE GSSE, cho việc truyền nhanh giá trị giá trị liệu vào/ra IED 16) GSSE (generic substation state event): kiện trạng thái trạm tổng thể, tương tự GOOSE hạn chế liệu bao hàm đến giá trị liệu số giá trị trạng thái lệnh kép (các cặp bit), ví dụ mở, đóng, chuyển tiếp, trạng thái không giá trị 17) IED (Intelligent Electronic Device) : thiết bị điện tử thông minh 18) Interchangeability : khả thay thiết bị cung cấp nhà sản xuất thiết bị nhà sản xuất khác mà không làm thay đổi đến thành phần khác hệ thống HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 101 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” 19) Interoperability : khả hay nhiều thiết bị nhà cung cấp hay từ nhà cung cấp khác trao đổi thơng tin tín hiệu dùng thơng tin cho việc thi hành xác vào chức cụ thể 20) Log: nhật ký máy, ghi liệu theo trình tự thời gian 21) Logical connection: kết nối logic, liên kết trao đổi thông tin nút logic 22) LN (Logiccal Node): nút logic, phần nhỏ chức có trao đổi liệu Một nút logic đối tượng xác định liệu phương pháp 23) Manufacturer: nhà sản xuất IED và/hoặc công cụ hỗ trợ 24) Mapping: ánh xạ, tập giá trị có liên hệ xác định với số lượng, giá trị tập khác 25) Merging unit: sáp nhập dòng/áp, thiết bị vật lý biểu diễn liên kết phù hợp thời gian liệu dòng điện và/hoặc điện áp từ biến đổi sơ cấp Bộ sáp nhập dịng/áp phận biến đổi sân ngắt nằm tách biệt phòng điều khiển Là giao diện chấp nhận nhiều tín hiểu tương tự biến dịng điện/ biến điện áp đầu vào nhị phân tạo tín hiệu số đầu điểm – điểm phát đa điểm mối tiếp đơn hướng đồng thời gian để cung cấp trao đổi liệu qua giao diện logic tiêu chuẩn 26) Message: tin nhắn, thuộc tính bên trao đổi thông tin IED, chức đối tượng mà truyền dịch vụ liệu hay lệnh, nhận hành động diễn 27) Model implementation conformance statement: hướng dẫn phù hợp thực mô hình, nêu chi tiết mơ hình đối tượng liệu tiêu chuẩn hỗ trợ hệ thống thiết bị 28) Multicast: phát đa điểm, trao đổi thông tin không kết nối, đơn hướng server nhóm client chọn 29) PD (Physical Device) : thiết bị vật lí, tương đương với IED, dùng tiêu chuẩn 30) PICOM (Piece of Information for Communication): mảng thông tin truyền thông, dùng mô tả truyền thơng tin kết nối logic với thuộc tính trao đổi thơng tin nút logic Nó chứa thơng tin truyền thuộc tính u cầu, hiệu HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 102 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” suất Tuy nhiên không đại diện cho cấu trúc thực tế định dạng liệu trao đổi mạng thông tin 31) Profile(s): biên dạng, định dạng xác định dùng giao thức riêng biệt để truyền đối tượng liệu lệnh, v.v 32) Protocol converter: biến đổi giao thức 33) PICS (Protocol Implementation Conformance Statement): hướng dẫn phù hợp thực giao thức, chứa thông tin ACSI 34) PIXIT (Protocol Implementation eXtra Information for Testing): Thông tin bổ sung thực giao thức dùng cho kiểm tra, tài liệu chứa thông tin chi tiết trạm khả hệ thống kiểm tra, không thuộc khuôn khổ tiêu chuẩn IEC 61850 35) Redundant (Redundancy): tính dự trữ, khả dự phịng hay chức kép, cho phép hệ thống hoạt động mà không bị gián đoạn trường hợp bị lỗi đơn lẻ 36) Report: báo cáo 37) Server: mạng trao đổi thông tin, nút chức mà cung cấp liệu đến (hoặc cho phép truy nhập đến) nút chức khác nguồn Một server phận logic có điều khiển độc lập hoạt động nó, cấu trúc giải thuật phần mềm (và/hoặc phần cứng) 38) Service: dịch vụ, khả nguồn mơ hình tập dịch vụ 39) SAT (site acceptance test): biên kiểm tra trường 40) SCSM (Specific Communication Service Mapping): Anh xạ dịch vụ trao đổi thông tin chi tiết, thủ tục chuẩn hóa cung cấp ánh xạ dịch vụ ACSI cụ thể đối tượng vào lớp giao thức hay cấu hình trao đổi thơng tin riêng biệt 41) State machine: cấu trạng thái, hành vi chức IED, nút logic hay đối tượng, xác định mơ tả cấu trạng thái Nó mơ tả chức năng, đáp ứng, hành động phản ứng, chuỗi rời rạc, trạng thái liên kết, với chuẩn điều khiển chuyển tiếp từ trạng thái sang trạng thái khác 42) Subscribed data: liệu thuê bao, liệu mà client yêu cầu cung HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 103 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” cấp chuẩn bản, điều kiện thỏa mãn 43) System integrator: nhà tích hợp hệ thống, phân phối, lắp đặt hệ thống theo hình thức chìa khóa trao tay Sự đảm bảo chất lượng, bảo trì, nghĩa vụ phân phối thiết bị dự phòng bảo hành phụ thuộc hợp đồng nhà tích hợp hệ thống khách hàng 44) Test facility: quan kiểm tra, chứng nhận phù hợp với tiêu chuẩn IEC 61850-10 45) Test item: hạng mục kiểm tra 46) Type test: kiểm tra kiểu, nhằm xác định đáp ứng IED hệ thống SAS cách dùng phần mềm kiểm tra hệ thống với điều kiện kiểm tra xác định liệu kỹ thuật Sự kiểm tra đánh dấu bước cuối phát triển phần cứng IED điều kiện trước tiên để bắt đầu cho việc sản xuất đầy đủ Việc kiểm tra phải thực với IED sản xuất trình sản xuất sản phẩm 47) Unicast (point to point): phát điểm – điểm, trao đổi thông tin server client đơn lẻ 48) UML (unified modelling language): ngơn ngữ mơ hình hóa thống nhất, dùng mô tả chức IED, mô hình đối tượng trình 49) Unsolicited data (unsolicited message): liệu không yêu cầu, liệu hay tin nhắn gửi tới client từ server mà khơng cần có u cầu từ client, ví dụ reset, abort, time Và không cần thiết lập kết nối 50) XML (Extensible Mark-up Language): ngôn ngữ đánh dấu mở rộng, ngơn ngữ bậc cao dùng để xây dựng định dạng tệp tin văn túy để mô tả liệu cấu trúc chi tiết ứng dụng Giúp tệp tin liệu tạo đọc máy tính giúp người dễ đọc XML độc lập với phần cứng, phần mềm, ứng dụng, cung cấp tự mở rộng B KHÁI NIỆM NÚT LOGIC Để thỏa mãn tất yêu cầu trao đổi thông tin lẫn IED, cần sử dụng bố trí tự chức cách đặc biệt, tất chức chia nhỏ thành nút logic (logical node) nằm nhiều thiết bị vật lý Có vài liệu trao đổi truyền tín hiệu khơng thuộc chức mà HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 104 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” thuộc thân thiết bị vật lý thông tin bảng tên (nameplate) kết thiết bị tự giám sát Vì vậy, cần đến "thiết bị" nút logic nói đến LLN0 Các nút logic kết nối với kết nối logic (LC) dùng để trao đổi liệu Vì vậy, IEC 61850 định nghĩa việc trao đổi thông tin tín hiệu nút logic Trong hình vẽ đây, nút logic nằm phía, chức thiết bị vật lý Các nút logic kết nối kết nối logic, thiết bị kết nối kết nối vật lý Bất nút logic phận thiết bị vật lý, kết nối logic phận kết nối vật lý."Thiết bị" nút logic dành cho thiết bị vật lý LL0 Vì khơng thể định nghĩa tất chức sử dụng tại, tương lai, phân bố ảnh hưởng lẫn chúng, việc quan trọng tiêu chuẩn hóa, chi tiết hóa ảnh hưởng lẫn nút logic cách tổng quát Ví dụ chia nhỏ chức chung thành nút logic Trong hình sau, nêu ví dụ chức chung sau : a) Đóng đồng máy cắt ; b) Bảo vệ khoảng cách ; HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 105 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” c) Bảo vệ dòng điện Các chức chia thành nút logic, thiết bị vật lý dùng miêu tả số 1) Máy tính trạm 2) Thiết bị đóng đóng 3) Bảo vệ khoảng cách tích hợp chức bảo vệ q dịng điện 4) Đơn vị điều khiển mức ngăn 5) Máy biến dòng điện 6) Máy biến điện áp 7) Máy biến điện áp "Thiết bị" nút logic (LLN0) có thiết bị vật lý không nêu HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT 106 “Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850” LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Nguyễn Xuân Vỹ Ngày sinh : 20/10/1982 Nơi sinh : Quảng Nam Địa : Số 03 Đường Huyền Trân Công Chúa, Phường Bến Thành, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 0917323996 – 0983355747 - 08.22100376 Email: xuanvy2002@yahoo.com Quá trình đào tạo: Từ 2000 – 2005 : học đại học trường ĐHBK Đà Nẵng Từ 2006 – 2008 : học cao học trường ĐHBK Tp Hồ Chí Minh Q trình cơng tác : Từ 08/2005 đến nay: công tác Trạm biến áp 220kV Tao Đàn, Cơng ty Truyền Tải Điện 4, Tp Hồ Chí Minh HVTH: NGUYỄN XUÂN VỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT ... VIỆT ? ?Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850? ?? CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp chia làm loại : - Trạm biến áp với thiết bị phân phối cách điện khơng khí - Trạm. .. 01806515 Khóa (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xây dựng hệ thống tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850. .. HOÀNG VIỆT ? ?Tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850? ?? CHƯƠNG GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN IEC 61850 2.1 TỔNG QUAN VỀ IEC 61850 : Ngày nay, việc xây dựng hệ thống tự động hóa trạm biến áp dựa phát