Mô hình giảng dạy hệ thống MiniSCADA trong hệ thống điện

Bộ môn Hệ thống điện – Trường ĐH Bách Khoa Đại học Quốc gia TP HCM Bài viết giới thiệu mơ hình giảng dạy cho hệ thống MiniSCADA hệ thống điện dựa thiết bị Công ty ABB Hệ thống MiniSCADA thực việc kết nối điều khiển hai máy cắt chân không qua hình HMI phần mềm SCADA Ekip View Cơng ty ABB Các thiết bị kết nối theo chuẩn TCP/IP sử dụng phổ biến trạm biến áp Hệ thống MiniSCADA thực năm chức hệ thống SCADA là: thu thập liệu, điều khiển đóng cắt xa, truy xuất liệu khứ, cảnh báo cài đặt thông số relay từ xa Hệ thống MiniSCADA đưa vào giảng dạy bậc học sau đại học Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TPHCM kể từ năm học 2019 - 2020 Với mục tiêu đại hóa lưới điện, tiến tới phát triển “Lưới điện thông minh” theo định số 1670/QĐ-TTg năm 2012 Thủ tướng Chính phủ, Bộ cơng thương xây dựng đề án tổng thể nhằm thực mục tiêu [1] Trong đó, cơng tác trọng tâm đến năm 2020 xây dựng hệ thống SCADA rộng khắp từ lưới điện 500kV, 220kV, 110kV đến nhà máy điện có cơng suất lớn 10MW Để triển khai đề án, Tổng Công ty Điện lực miền Nam thành lập Trung tâm Điều hành SCADA từ tháng 3/2016 [2] Trong đó, Tổng Cơng ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh thức vận hành Trung tâm điều khiển từ xa từ tháng 8/2017 [3] Đến nay, lãnh đạo Tập đoàn Điện lực Việt Nam đánh giá cao hiệu hệ thống SCADA triển khai tiếp tục thúc đẩy hồn thiện cơng tác xây dựng hệ thống SCADA cho toàn lưới điện Việt Nam[4] Đi đôi với công tác xây dựng hệ thống SCADA, việc đào tạo cán kỹ thuật yêu cầu cấp thiết đơn vị điện lực Vì vậy, việc xây dựng mơ hình thực hành SCADA trường đại học nhằm đáp ứng yêu cầu đặt công tác đào tạo nguồn nhân lực SCADA hệ thống thu thập liệu, giám sát điều khiển trình từ xa, viết tắt cụm từ “Supervisory Control And Data Acquisition” Từ hệ thống SCADA, người vận hành nhận biết điều khiển hoạt động thiết bị thông qua máy tính mạng truyền thơng Thơng thường hệ thống SCADA thiết kế để thực chức năng: thu thập BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 liệu từ thiết thiết bị công nghiệp cảm biến, xử lý thực phép tính liệu thu thập được, hiển thị liệu thu thập kết xử lý, nhận lệnh từ người điều hành gửi lệnh đến thiết bị nhà máy, xử lý lệnh điều khiển tự động tay cách kịp thời xác [5] Cấu trúc hệ thống SCADA gồm nhiều thành phần như: Trạm điều khiển trung tâm, trạm thu thập liệu đầu cuối, hệ thống truyền thông phần mềm hỗ trợ giao diện người – máy Trong đó, trạm thu thập liệu đầu cuối thông thường RTU (Remote terminal Unit), PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điện tử thông minh IED (Intelligent Electronic Devices) Các thiết bị có chức đo đạc gửi tín hiệu trạm điều khiển thông qua hệ thống truyền thông, đồng thời nhận tín hiệu thao tác từ trạm điều khiển Theo q trình phát triển, hệ thống truyền thơng sử dụng hệ thống SCADA đa dạng Một số chuẩn phổ biến IEC 60870 – – 104, IEC 61850, Modbus Mỗi chuẩn truyền thông có ưu nhược điểm khác Vì vậy, tùy thuộc vào nhu cầu người dùng mà có lựa chọn cho phù hợp Phần mềm SCADA thành phần thiếu, giúp cho người vận hành mô tả, quản lý, giám sát thực chức điều khiển hệ thống SCADA Dựa yêu cầu chức hệ thống SCADA giao thức truyền thông sử dụng phổ biến, báo giới thiệu mơ hình miniSCADA thực đầy đủ chức hệ thống SCADA kết nối với thiết bị qua chuẩn truyền thông TCP/IP Phần mềm SCADA sử dụng phầm mềm EkipView cung cấp Công ty ABB Việt Nam Hệ thống miniSCADA báo có khả thu thập liệu, điều khiển đóng cắt xa hai máy cắt chân không Phần mềm EkipView cho phép truy cập lịch sử cố, xuất đồ thị, cài đặt, chỉnh định thông số máy cắt từ xa Cấu trúc báo gồm phần Trong đó, phần phần giới thiệu tổng quan hệ thống SCADA mơ hình miniSCADA Phần trình bày thiết bị cách thức kết nối tín hiệu thiết bị Trong phần 3, số liệu đo đạc, đồ thị từ phần mềm EkipView trình bày Thao tác cài đặt xa máy cắt trình bày phần Và cuối phần tổng kết A Cấu trúc hệ thống miniSCADA: Hệ thống thực hành miniSCADA gồm thiết bị chủ yếu Hình sau: Moderm mạng Lan có hỗ trợ phát wifi Moderm sử dụng thực hành moderm hãng: D-Link TP-Link Máy tính CTOS-PC có hình cảm ứng cài đặt phần mềm SCADA EkipView Laptop cá nhân kết nối qua Wifi có cài đặt phần mềm SCADA EkipView Máy cắt chân không ABB Sace Emax2 E2.2N (sau gọi tắt máy cắt ACB2000A) Máy cắt chân không ABB Sace Emax2 E1.2N (sau gọi tắt máy cắt ACB1600A) Ngoài thiết bị phục vụ cho hệ thống SCADA, mơ hình thực hành cịn có tạo dịng để tạo dịng cố giả lập cho máy cắt B Kết nối tín hiệu hệ thống miniSCADA: Các thiết bị kết nối với mạng TCP/IP, moderm mạng Lan đóng vai trị router Địa IP thiết bị cho bảng Quá trình cài đặt IP cho máy cắt ACB2000A máy tính laptop lần cho trình bày hình hình Sau cài đặt kết nối phần cứng cho thiết bị, ta sử dụng lệnh “ping” ứng dụng cmd.exe máy tính CTOS-PC để kiểm tra kết nối Khi tất thiết bị kết nối, ta kiểm tra lại danh mục thiết bị kết nối lệnh “arp –a”, kết hình Bảng 1: Phân bổ địa IP cho thiết bị mơ hình thực hành: Thiết bị Địa IP Router Wireless 192.168.0.1 Máy tính CTOS-PC 192.168.0.8 Máy cắt ACB 2000 192.168.0.6 Máy cắt ACB 1600 192.168.0.3 Laptop cá nhân 192.168.0.9 Hình 1: Sơ đồ kết nối tín hiệu hệ thống miniSCADA Hình 2: Cài đặt địa IP cho máy cắt ACB2000A BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 Hình 7: Thiết kế sơ đồ lưới điện Hình 3: Cài đặt địa cho laptop Hình 8: Ghi nhận thơng số đo đạc điều khiển thiết bị Hình 4: Kết kết nối thiết bị kiểm tra từ laptop Hình 9: Biểu đồ dịng điện ghi nhận từ phần mềm EkipView Hình 5: Giao diện lúc khởi động phần mềm Ekip View Hình 6: Các thiết bị phần mềm EkipView nhận biết 10 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 Máy cắt ACB2000A có chức bảo vệ tải, dòng điện dòng chạm đất Các đường đặc tuyến bảo vệ máy cắt ACB2000A cho hình 10 Ứng với chức bảo vệ cài đặt từ xa thơng số thơng qua phần mềm EkipView Hình 11 cho thấy thông số cài đặt từ xa cho chức bảo vệ tải Các thông số cài đặt bao gồm: lựa chọn đường đặc tuyến, ngưỡng dòng tải, thời gian cắt, lưu trữ nhiệt độ chức cảnh báo sớm (prealarm) Chức cảnh báo sớm cho phép cài đặt dòng điện cảnh báo thấp (bằng 90%) dòng ngưỡng tác động Khi cài đặt chức cảnh báo sớm, dòng điện tải vượt ngưỡng cảnh báo, phần mềm hiển thị cảnh báo vàng Nhờ người vận hành có thời gian áp dụng biện áp giảm dòng tải trước máy cắt tác động bị q dịng Hình 10: Các đặc tuyến bảo vệ máy cắt ACB2000A Hình 11: Cài đặt chức bảo vệ q dịng điện Mơ hình thực hành miniSCADA thực trọn vẹn chức hệ thống SCADA hệ thống điện Các thiết bị kết nối qua mạng LAN hỗ trợ kết nối wireless Phần mềm SCADA EkipView với chức gọn nhẹ, tiện dụng, thực đầy đủ chức bảo mật tài khoản truy cập, kết nối thiết bị, thiết kế giao diện điều khiển vận hành Mô hình thực hành cịn cho phép cài đặt từ xa ngưỡng dòng tác động thiết bị bảo vệ Vì vậy, mơ hình đáp ứng đầy đủ tính hệ thống SCADA thu nhỏ, đảm bảo công tác đào tạo cho kỹ thuật viên./ Bộ Công thương, Quyết định 4602/QĐ-BCT việc phê duyệt đề án tổng thể phát triển lưới điện thông minh Việt Nam, 2016 EVNSCP SCADA, “Giới thiệu Trung tâm điều hành”, https://scada.evnspc.vn/about/Gioi-thieuTrung-tam.html (truy cập ngày 23/9/2019) Đức Dũng, “Trung tâm điều khiển từ xa Điện lực TP.HCM vận hành từ tháng 8”, 2017, https://bnews.vn/trung-tam-dieu-khien-tu-xa-cua-dien-luc-tp-hcm-se-van-hanh-tuthang-8/52450.html (truy cập ngày 23/9/2019) EVN, “Nhiều hệ thống tự động hóa EVN triển khai hiệu quả”, 2019, https://www.evn.com vn/d6/news/Nhieu-he-thong-tu-dong-hoa-da-duoc-EVN-trien-khai-hieu-qua-6-12-23257.aspx (truy cập ngày 23/9/2019) Đặng Tiến Trung & Vũ Quang Hồi, “Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA”, NXB Bách khoa – Hà Nội ABB VN, “Hướng dẫn thực hành tủ demo hạ thế”, 2016 Lê Hoàng Duy & Nguyễn Xuân Dương, “Xây dựng hệ thống mini SCADA mô vận hành hệ thống điện”, Luận văn đại học, 2018 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 11 ... tác động bị q dịng Hình 10: Các đặc tuyến bảo vệ máy cắt ACB2000A Hình 11: Cài đặt chức bảo vệ dòng điện Mơ hình thực hành miniSCADA thực trọn vẹn chức hệ thống SCADA hệ thống điện Các thiết bị... 192.168.0.9 Hình 1: Sơ đồ kết nối tín hiệu hệ thống miniSCADA Hình 2: Cài đặt địa IP cho máy cắt ACB2000A BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 Hình 7: Thiết kế sơ đồ lưới điện Hình 3:... trúc hệ thống miniSCADA: Hệ thống thực hành miniSCADA gồm thiết bị chủ yếu Hình sau: Moderm mạng Lan có hỗ trợ phát wifi Moderm sử dụng thực hành moderm hãng: D-Link TP-Link Máy tính CTOS-PC có hình