Hệ thống điều khiển bằng máy tính trong trạm biến áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Lê Việt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐÀO QUANG THẠCH Hà Nội – Năm 2012 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM BIẾN ÁP Error! Bookmark not defined 1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Error! Bookmark not defined 1.1.1 Hệ thống truyền tải điện Error! Bookmark not defined 1.1.2 Trạm biến áp Error! Bookmark not defined 1.2 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG SCADA Error! Bookmark not defined 1.2.1 Chức chung hệ thống SCADA Error! Bookmark not defined 1.2.2 Định hướng phát triển hệ thống tự động hóa trạm Việt NamError! Bookmark not de 1.3 CÁC MỤC TIÊU ĐẶC TRƯNG KHI XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆNError! Bookmark 1.3.1 Trào lưu công suất Error! Bookmark not defined 1.3.2 Tính ổn định chất lượng điện nguồn điện truyền tải điệnError! Bookmark n 1.3.3 Những mục tiêu an toàn hệ thống điện Error! Bookmark not defined 1.4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG CỦA TRẠM TỰ ĐỘNG HOÁError! Bookmark not defined 1.4.1 Hệ thống vận hành quản lý hệ thống điện Error! Bookmark not defined 1.4.2 Các chức trạm Error! Bookmark not defined 1.4.3 Các chức hỗ trợ chỗ cho hệ thống mức mạngError! Bookmark not defined 1.4.4 Vai trị chủ yếu hệ thống truyền thơng Error! Bookmark not defined 1.4.5 So sánh RTU trạm tự động hóa Error! Bookmark not defined 1.4.6 Các điều kiện cần thiết để lắp đặt công nghệ Error! Bookmark not defined 1.4.7 Quản lý sử dụng liệu trạm SAS Error! Bookmark not defined 1.4.8 Những tiện ích hệ thống tự động hóa trạm Error! Bookmark not defined 1.5 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG THIẾT BỊ NHẤT THỨ VÀ NHỊ THỨ TRONG TRẠM BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG HOÁ Error! Bookmark not defined 2.1 THIẾT BỊ NHẤT THỨ Error! Bookmark not defined 2.1.1 Khái quát Error! Bookmark not defined 2.1.2 Máy cắt Error! Bookmark not defined 2.1.2.1 Khái niệm máy cắt cao áp Error! Bookmark not defined 2.1.2.2 Nguyên lý dập hồ quang máy cắt Error! Bookmark not defined 2.1.2.3 Những yêu cầu điều khiển máy cắt Error! Bookmark not defined 2.1.3 Dao cách ly dao tiếp địa Error! Bookmark not defined 2.1.4 Biến điện áp biến dòng điện Error! Bookmark not defined 2.2 THIẾT BỊ NHỊ THỨ Error! Bookmark not defined 2.2.1 Thiết bị điều khiển bảo vệ Error! Bookmark not defined 2.2.2 Thiết bị đo lường Error! Bookmark not defined 2.3 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined CHƯƠNG CÁC CHỨC NĂNG CỦA TRẠM TỰ ĐỘNG HOÁError! Bookmark not defined 3.1 CHỨC NĂNG ĐẤU NỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNHError! Bookmark not defined 3.1.1 Các nguyên lý đấu nối Error! Bookmark not defined 3.1.2 Tiền xử lý liệu Error! Bookmark not defined 3.2 CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH Error! Bookmark not defined 3.2.1 Các chức kiểm tra giám sát Error! Bookmark not defined 3.2.2 Các chức điều khiển Error! Bookmark not defined 3.2.3 Các chức hỗ trợ tự động hóa phân phối Error! Bookmark not defined 3.2.4 Các chức tự động phân phối Error! Bookmark not defined 3.2.5 Cấu hình hệ thống chức bảo dưỡng Error! Bookmark not defined 3.2.6 Các chức thông tin Error! Bookmark not defined 3.2.7 Các chức liên quan đến vận hành mạng Error! Bookmark not defined 3.3 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined CHƯƠNG CẤU TRÚC VÀ TIÊU CHUẨN CỦA TRẠM TỰ ĐỘNG HOÁError! Bookmark not A CẤU TRÚC TRẠM TỰ ĐỘNG HOÁ Error! Bookmark not defined A.1 KHÁI QUÁT Error! Bookmark not defined A.2 MỨC TRẠM Error! Bookmark not defined A.2.1 Giao diện người máy Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN A.2.2 Điều khiển chỗ tự động hóa mức trạm Error! Bookmark not defined A.2.3 Lưu trữ sở liệu trạm Error! Bookmark not defined A.2.4 Truy cập liệu xử lý Error! Bookmark not defined A.2.5 Đồng thời gian Error! Bookmark not defined A.2.6 Điều khiển giám sát xa Error! Bookmark not defined A.3 MỨC NGĂN Error! Bookmark not defined A.3.1 Điều khiển mức ngăn Error! Bookmark not defined A.3.2 Bảo vệ mức ngăn Error! Bookmark not defined A.3.3 Giám sát mức ngăn Error! Bookmark not defined A.3.4 Giao diện người máy Error! Bookmark not defined A.3.5 Mức xử lý Error! Bookmark not defined A.4 PHÂN LOẠI TRẠM THEO KHÔNG GIAN LẮP ĐẶTError! Bookmark not defined A.4.1 Cấu trúc trạm tự động hóa dạng ngồi trời Error! Bookmark not defined A.4.2 Cấu trúc trạm tự động hóa nhà Error! Bookmark not defined A.5 PHÂN LOẠI TRẠM THEO PHƯƠNG PHÁP QUAN ĐIỂM THÔNG TINError! Bookma A.5.1 Trạm điều khiển thông thường chuyển sang trạm tự động hóaError! Bookmark not defined A.5.2 Hệ thống thơng tin trạm tự động hóa Error! Bookmark not defined A.5.3 Hiệu suất thông tin Error! Bookmark not defined A.6 CẤU HÌNH DỰ PHỊNG TRONG TRẠM TỰ ĐỘNG HỐError! Bookmark not defined B TIÊU CHUẨN IEC61850 CHO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠMError! Bookmark n B.1 KHẢ NĂNG LIÊN KẾT VẬN HÀNH TRONG CÁC TRẠMError! Bookmark not define B.2 KHẢ NĂNG LIÊN KẾT VẬN HÀNH VÀ HỆ THỐNG MỞError! Bookmark not define B.3 CẤU TRÚC CỦA GIAO THỨC IEC61850 Error! Bookmark not defined B.4 PHƯƠNG PHÁP Error! Bookmark not defined C KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TẠI TRẠM BIẾN ÁP 110KV HỘI HỢP Error! Bookmark not defined 5.1 QUY MÔ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110KV HỘI HỢPError! Bookmark not defined 5.1.1 Phần điện thứ Error! Bookmark not defined 5.1.2 Phần điện nhị thứ Error! Bookmark not defined 5.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠMError! Bookmark not de 5.2.1 Đặc điểm chung Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN 5.2.2 Thiết bị điều khiển tích hợp Error! Bookmark not defined 5.3 HỆ THỐNG SCADA Error! Bookmark not defined 5.3.1 Chức nhiệm vụ hệ thống SCADA/EMS:Error! Bookmark not defined 5.3.2 Hệ thống SCADA trạm 110kV Hội Hợp Error! Bookmark not defined 5.3.3 Các tín hiệu truyền đến Trung tâm điều khiển Vĩnh PhúcError! Bookmark not define 5.3.4 Các tín hiệu truyền đến TTĐĐ miền Bắc (A1)Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt Ý nghĩa AIS Thiết bị đóng cắt cách điện khơng khí BCU Bộ điều khiển mức ngăn CFE Thiết bị tiền xử lý thông tin DSP Cơng nghệ xử lý tín hiệu số EMS Hệ thống quản lý lượng GIS Thiết bị đóng cắt cách điện khí GPS Thiết bị đồng thời gian HMI Giao diện người máy IEC Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế 10 IED Thiết bị điện tử thông minh 11 LAN Hệ thống mạng cục 12 MMS Giao thức luồng liệu 13 RTU Thiết bị đầu cuối 14 SAS Hệ thống tự động hóa trạm biến áp 15 SCADA Hệ thống điều khiển, giám sát thu thập liệu 16 TCP/IP Bộ giao thức liên mạng 17 TBA Trạm biến áp 18 TTĐĐ Trung tâm điều độ 19 WAN Mạng truy cập diện rộng HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống SCADA TTĐĐ Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Đường cong đặc tính ổn định hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Điện áp đo đóng mở máy cắt Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Sơ đồ phân cấp điều khiển hệ thống điện Việt Nam Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Xử lý ngắt dòng xoay chiều Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Cấu trúc biến dòng quang Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Hai tia sáng phân cực tuyến tính (1) Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Các tia sáng phân cực tròn (2) Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Biểu diễn hai tia sáng trường hợp khơng có có dịng (3-6) Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Minh họa tín hiệu đầu biến dòng bị bão hòa từ Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Tín hiệu đầu quang tín hiệu dịng sơ cấp Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Cấu trúc biến điện áp quang Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Phân cực tia sáng vào khỏi tinh thể Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý kết nối cấu xử lý hệ thống tự động hóa trạm Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý đấu nối thiết bị thứ thông minh hệ thống TĐH trạm Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Cấu trúc bên IED cho bảo vệ điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Nguyên lý xử lý chống nảy tiếp điểm Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Giám sát giới hạn đo lường với hiệu ứng trễ vùng chết không Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Sơ đồ sợi trạng thái xử lý cho vận hành giám sát trạm HMI trạm Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Hiển thị cấu hình hệ thống trạm SAS Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Hình 3.8 Màn hình hiển thi danh mục kiện điển hình Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Chức ghi nhiễu loạn Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Các lệnh tác động từ giao diện người máy trạm Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Nguyên lý điều khiển “Chọn” trước “Thực hiện” Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Chỉ báo khóa mức ngăn Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Kiểm tra đồng phân phối cho tự động đóng lại sau cắt cố Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Nguyên lý sa thải phụ tải động Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Biểu đồ tự động sa thải phụ tải Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Hình ảnh minh họa cấu trúc trạm tự động hóa Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Đồng thời gian thông qua bus liên kết ngăn Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Điều khiển mức ngăn thơng qua hình LCD Error! Bookmark not defined Hình 4.4 Nguyên lý chung trạm tự động hố nhà ngồi trời Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Nguyên lý cấu trúc trạm điều khiển thông thường Error! Bookmark not defined Hình 4.6 Hình ảnh minh họa cấu trúc hệ thống tự động hóa Error! Bookmark not defined Hình 4.7 Cấu hình dự phịng nóng Error! Bookmark not defined Hình 4.8 Kết nối hệ thống mở Error! Bookmark not defined Hình 4.9 Thơng tin qua cấu trúc lớp theo ISO/OSI Error! Bookmark not defined Hình 4.10 Phưong pháp IEC61850: Chia cấu trúc ứng dụng từ ngăn thơng tin Error! Bookmark not defined Hình 5.1 Các chức hệ thống điều khiển máy tính Error! Bookmark not defined Hình 5.2 Phân cấp điều khiển trạm 110kV Hội Hợp Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển trạm Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn “Hệ thống điều khiển máy tính trạm biến áp” tơi cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân Luận văn tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu, số liệu khác có nguồn gốc rõ ràng Từ vận dụng kiến thức học tiếp thu từ thực tế để hoàn thành cơng trình này, khơng chép luận văn trước Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012 NGUYỄN LÊ VIỆT Học viên cao học khoá 2010B Chuyên ngành Kỹ thuật điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Giao thức cổng COM/Màn hình rơle -Trạng thái Vào/Báo động/Ra Màn hình báo động -Hiển thị báo động -Ghi nhận báo động Các nhãn thao tác - Nhãn Áp dụng/Loại bỏ - Đỏ, Cam, Vàng, Xanh Màn hình truyền thơng -Giao diện truyền thơng -Trạng thái cổng Màn hình sản xuất -Phần mềm rơ le -Website Tổng quan trạm -Bố trí trạm -Tình trạng thiết bị -Mục báo động -Tóm tắt báo động Màn hình hỗn hợp -Hệ thống pin -Hướng dẫn rơ le -Hệ chuyển mạnh -Màn hình đăng nhập Chuỗi kiện -Hiển thị chuỗi kiện Chi tiết mạch -Dòng phụ tải -Dòng điện, điện áp, cơng suất tác dụng, phản kháng -Đóng trở lại tự động/bằng tay -Trạng thái -Các nhãn thao tác Thông tin ngắt cuối -Định vị cố tính chất nghiêm trọng Màn hình thiết bị -Dữ liệu đo -Bảng điều khiển -Khối phần tử -Khởi động lại LO -Hiển thị cảnh báo tới hạn -Hiển thị mục tiêu bảo vệ -Thiết lập nhóm lựa chọn -Điều khiển máy biến áp -Bộ nắp đóng mở tự động/bằng tay Các hình bổ xung (tương lai) -Số liệu thống kê -Thiết lập rơ le Màn hình hoạt động thiết bị -Dịng tải mạch -Vận hành thiét bị (Mở/Đóng) Trang 96 Thông số đo/ thông số máy cắt -Thông số lượng -Nhu cầu -Đồng hồ đo thiết bị -Thơng số máy cắt -Các đếm -Tích lũy KA % -Phần trăm hao mòn -Xác lập lại liệu đo - Bộ nắp đóng mở tự động/bằng tay Thơng số trạng thái/Thông số biến áp -Nhiệt độ môi trường -Nhiệt độ cuộn dây&dầu -Vị trí điểm đấu dây -Trạng thái hệ thống làm mát -Trạng thái bể dầu -Trạng thái điều áp tải -Tính tốn mức độ già hóa -Module tính tốn biến thiên phụ tải HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN 5.3 HỆ THỐNG SCADA 5.3.1 Chức nhiệm vụ hệ thống SCADA/EMS: Mục đích trang bị hệ thống SCADA : - Nâng cao độ an toàn hệ thống điện - Tối ưu hoạt động TTĐĐ nhà máy điện - Vận hành tối ưu hệ thống điện Hệ thống SCADA trạm 110kV Hội Hợp có nhiệm vụ sau: - Thu thập tín hiệu liên quan đến thông số điện, chế độ vận hành, trạng thái vận hành phần tử trạm thơng qua hệ thống điều khiển máy tính trạm - Trao đổi truyền tải liệu trạm trung tâm quản lý thu thập số liệu SCADA/EMS đặt TTĐĐ Miền Bắc (A1) theo giao thức truyền tin IEC60870-5101 - Nhận lệnh điều khiển thiết bị từ hệ thống SCADA/EMS A1 Kiểm tra thực lệnh điều khiển 5.3.2 Hệ thống SCADA trạm 110kV Hội Hợp - Hệ thống SCADA trạm 110kV Hội Hợp đáp ứng yêu cầu trao đổi liệu với hệ thống SCADA/EMS A1 cách xác, tin cậy liên tục thơng qua Gateway đặt trạm Tốc độ truyền tin hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tốc độ hệ thống SCADA/EMS hữu A1 - Thủ tục truyền tin tương thích với giao thức truyền tin IEC 60870-5-101 - Kênh truyền số liệu SCADA hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kênh truyền số liệu SCADA quy định Điều “Quy định xây dựng quản lý vận hành thiết bị SCADA TBA NMĐ” - Modem chọn loại Modem sau: + Modem đầu A1: Westermo – TD23LV + Modem đầu Trạm 110kV Hội Hợp : Westermo – TD23LV - Gateway trạm có 02 cổng độc lập để kết nối lên hệ thống SCADA A1 Trang 97 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN - Giao thức IEC870 -5-101 cho việc truyền tải liệu thời gian thực từ sở liệu trạm lên hệ thống SCADA hữu A1 Hệ thống SCADA trạm 110kV Hội Hợp chạy theo chế độ Slave thủ tục IEC60870-5-101 5.3.3 Các tín hiệu truyền đến Trung tâm điều khiển Vĩnh Phúc 5.3.3.1 a) Giám sát Báo tín hiệu trạng thái của: - Máy cắt: “đóng / mở” - Dao cách ly: “đóng / mở” - Dao nối đất: “đóng / mở” - Các khố chuyển đổi chế độ điều khiển SCADA /Trạm b) Báo tín hiệu, cảnh báo, báo động: - Các tín hiệu chung cho toàn trạm cố nguồn AC, DC, báo động hệ thống thơng tin - Báo tín hiệu bảo vệ tác động, hư hỏng bảo vệ, cố máy biến áp, cố điều chỉnh điện áp MBA - Các cảnh báo, báo động c) Các tín hiệu đo lường: - Đối với cái: tần số (Hz), điện áp (kV) - Đối với máy biến áp: điện áp (kV), cường độ dòng điện (A), công suất tác dụng (MW), công suất phản kháng (MVAr) cấp điện áp máy biến áp, nấc điều chỉnh điện áp máy biến áp - Đối với lộ đường dây: điện áp (kV), cường độ dịng điện (A), cơng suất tác dụng (MW), cơng suất phản kháng (MVAr) 5.3.3.2 Điều khiển - Đóng/cắt máy cắt lộ tổng 22kV đường dây 110kV máy biến áp - Đóng/cắt dao cách ly ngăn lộ tổng 22kV đường dây 110kV máy biến áp - Điều chỉnh tăng/giảm điện áp máy biến áp Trang 98 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN 5.3.4 Các tín hiệu truyền đến TTĐĐ miền Bắc (A1) 5.3.4.1 a) Giám sát: Báo tín hiệu trạng thái - Máy cắt: “đóng / mở” - Dao cách ly: “đóng / mở” - Dao nối đất: “đóng / mở” - Các khoá chuyển đổi chế độ điều khiển SCADA /Trạm b) Báo tín hiệu, cảnh báo, báo động - Các tín hiệu chung cho tồn trạm cố nguồn AC, DC, báo động hệ thống thông tin - Báo tín hiệu bảo vệ tác động, hư hỏng bảo vệ, cố máy biến áp, cố điều chỉnh điện áp MBA - Các cảnh báo, báo động c) Các tín hiệu đo lường: - Đối với cái: tần số (Hz), điện áp (kV) - Đối với máy biến áp: điện áp (kV), cường độ dịng điện (A), cơng suất tác dụng (MW), cơng suất phản kháng (MVAr) cấp điện áp máy biến áp, nấc điều chỉnh điện áp máy biến áp - Đối với lộ đường dây: điện áp (kV), cường độ dịng điện (A), cơng suất tác dụng (MW), cơng suất phản kháng (MVAr) Các đặc tính kỹ thuật thiết bị Phần cứng trung tâm Danh sách tín hiệu cần phải giám sát trạm truyền tải TTĐĐ liệt kê phần phụ lục Trang 99 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong trạng lưới điện Việt Nam nay, số lượng nguồn điện trạm biến áp nhiều, bố trí dày đặc, vận hành phức tạp Đồng thời, nguồn điện trạm biến áp xây dựng với tốc độ tăng trưởng nhanh nay, lưới điện Việt Nam ngày phức tạp gây khó khăn việc vận hành xử lý cố Việc vận hành tối ưu hoá, giảm tổn thất điện lưới phát hiện, xử lý cố kịp thời yêu cầu vô quan trọng với hệ thống điện tương lai Vấn đề cung cấp điện nước ta vơ quan trọng Nó ảnh hưởng đến tất hoạt động kinh tế, trị, xã hội đất nước đời sống sinh hoạt người dân Vì vậy, u cầu hệ thống điện có khả cung cấp điện ổn định có tổn thất mức thấp yêu cầu quan trọng phải thực từ lúc Tuy với chi phí đầu tư ban đầu lớn so với trạm thông thường với ưu điểm thiết kế trạm biến áp 110kV Hội Hợp ưu điểm hệ thống điều khiển máy tính nêu phần việc thực tự động hoá trạm biến áp Chúng ta thấy việc phải tiến hành đầu tư hệ thống cho trạm biến áp tương lai vơ cần thiết Nó giảm thiểu cố xảy ra, khắc phục nhanh vận hành an tồn, tiết kiệm chi phí vận hành sửa chữa Với nghiên cứu hệ thống điện nước ta đặc biệt vấn đề tự động hoá trạm biến áp mà tơi tìm hiểu trình bày trên, tơi kiến nghị việc đầu tư xây dựng trạm biến áp điều khiển hệ thống điều khiển máy tính việc cần làm để hướng đến trạm biến áp không người trực tương lai gần hệ thống tự động hố hồn tồn hệ thống điện Việt Nam tương lai không xa để đất nước ta thực hồn tồn cơng nghiệp hoá, đại hoá đất nước, giúp nước ta sớm trở thành nước cơng nghiệp có trình độ khoa học kỹ thuật cao giới Trang 100 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN PHỤ LỤC A Các đặc tính kỹ thuật thiết bị Phần cứng trung tâm Server - Hệ thống máy tính chủ Các Server hệ thống làm nhiệm vụ quản lý hệ thống giao tiếp với công tơ RTU trạm, hệ thống tự động hóa trạm TTĐĐ, chúng quản lý giao thức để liên kết Các ứng dụng Logic Processor Server quản lý, giao diện với ứng dụng khác Server trì đảm bảo hoạt động Cấu hình tiêu biểu server: - Điện áp làm việc: 100-230VAC 50/60Hz - Hỗ trợ card multimonitor với hình - RAM 2GB Ethernet Switch Để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định thành phần mạng LAN có hệ thống Switch Do Switch đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp, nhiệt độ vận hành cao, kết nối giao thức TCP/IP Mobus Mạng Lan nội Hệ thống điều khiển trang bị mạng LAN (1 chính, dự phòng) kiểu Ethernet, thiết kế theo tiêu chuẩn cơng nghiệp, có cấu trúc mở, sử dụng thủ tục giao tiếp tiêu chuẩn công nghiệp, sử dụng cáp quang, tốc độ truyền tin: 100 Mbps Thủ tục truyền tin IEC 61850-8-1 lựa chọn làm giao thức truyền tin cho mạng LAN Mạng LAN giao tiếp với thiết bị mức ngăn, có khả chống nhiễu, có khả tương thích với máy tính chủ trạm - IEEE 802.3z, 802.3ab, 802.1p: 100BASE-TX, -FX, 1000BASE-SX, -LX - Auto-negotiation on TP, IEEE 802.3u Trạm thao tác (MMI) Trạm thao tác có hình giao diện hồn toàn đồ họa, độ phân dải cao Phần mềm giao tiếp với ứng dụng Window khác Sử dụng thư viện biểu tượng, giảm đến mức tối thiểu thao tác cần đánh máy Trang 101 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Màn hình cho phép thể thông tin khác sơ đồ sợi trạm, thông tin trạng thái thiết bị, thông số đo lường, cảnh báo, báo động Phần mềm Hệ thống điều khiển trang bị đầy đủ phần mềm: - Phần mềm quản lý mạng, hệ điều hành, thủ tục truyền tin, - Phần mềm thực chức quan trọng: điều khiển, đo lường, báo tín hiệu, giám sát, ghi cố, phần mềm phục vụ cho việc khai báo cấu hình cho hệ thống điều khiển, khai báo cấu hình thiết bị, Thủ tục truyền tin IEC 61850-6 hỗ trợ cho việc trao đổi liệu thiết kế thiết bị hãng khác - Phần mềm hệ điều hành tương thích với chuẩn quốc tế: POSIX IEEE đáp ứng yêu cầu hệ thống mở - Phần mềm cho giao diện đồ họa : Window IEEE Bộ điều khiển mức ngăn Bộ điều khiển mức ngăn có modul sau: - Modul cấp nguồn - Bộ vi xử lý - Các card I/O - Các khóa điều khiển - Khóa lựa chọn Tại chỗ/ Từ xa (Local/ Remote) - Màn hình thể sơ đồ sợi ngăn - Các cổng để giao tiếp với mạng LAN theo thủ tục truyền tin IEC 61850-8-1 cổng giao tiếp với rơ le - Chỉ thị nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây MBA (riêng với điều khiển mức ngăn giành cho máy biến áp ) - Các modul khác Bộ điều khiển điện áp máy biến áp Bộ điều khiển điện áp máy biến áp có modul sau: - Modul cấp nguồn - Bộ vi xử lý HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN - Các card I/O - Chỉ thị vị trí điều áp tải - Khóa điều chỉnh tăng/ giảm điện áp tải - Rơ le tự động điều chỉnh điện áp (90) - Khóa lựa chọn chế độ điều chỉnh điện áp (Local/Remote, Auto/Manual) - Khóa lựa chọn chế độ vận hành MBA chế độ độc lập song song (independent, Master/ follower) - Các cổng để giao tiếp với mạng LAN theo thủ tục truyền tin IEC 61850-8-1 (trực tiếp, thông qua thiết bị giao diện) Các thông tin từ điều khiển chuyển tới máy tính chủ Tại hình trạm thao tác thực việc điều chỉnh điện áp máy biến áp, thị nấc điều chỉnh điện áp - Các modul khác : điều chỉnh điện áp cho phép vận hành chế độ độc lập song song Thiết bị điều khiển dự phòng với logic dây cứng Mỗi ngăn 110kV trang bị điều khiển dự phòng với logic dây cứng lắp tủ điều khiển bảo vệ ngăn, thiết bị cho gồm: - Khóa điều khiển kèm đèn báo vị trí khơng tương ứng máy cắt dao cách ly, dao nối đất - Khóa lựa chọn chế độ Emergency/ Computer - Nút bấm giải trừ Rơ le lockout - Nút bấm kiểm tra đèn báo vị trí khơng tương ứng - Bộ thử nghiệm mạch dòng điện, mạch điện áp - Sơ đồ - Các rơ le trung gian, rơ le thời gian, khoá cần thiết, cầu chì, nối, áp tơ mát, hàng kẹp, nhãn, dây điện đấu nối nội tủ, Thiết bị đồng thời gian GPS Để đảm bảo việc đồng thời gian cho hệ thống máy tính trung tâm cơng tơ chưa có tín hiệu đồng thời gian, nguồn tín hiệu thời gian lấy thông qua thiết bị đồng thời gian qua GPS HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Độ nhạy : 134 dBm Chiều dài cáp anten : - Tối đa 25m cáp chuẩn RG59 - Tối đa 100m cáp đặc biệt LSZH - Tối đa 200m cáp đặc biệt có 1bộ khuyếch đại trước LSHZ - Tối đa 325m cáp đặc biệt có khuyếch đại trước Độ xác : ±1µsec - Đặc tính chạy tự : ±1ppm sau điều chỉnh VCO T0 : (+10÷+50) 0C - Đồng hồ dự phòng : ±25ppm T0 : (+10÷+50) 0C - Cổng giao tiếp : -1 cổng nối tiếp RS232 - Ngõ dạng xung - Ngõ IRIG-B: tốc độ truyền 1kHz, Vss 50Ω Có tiếp điểm IO cảnh báo hệ thống giám sát RTU hệ thống điều khiển tích hợp 10 Bộ chuyển đổi nguồn Cơng suất: 2000VA; điện áp đầu 230VAC, 50Hz Điện áp đầu vào: 220VDC Lắp đặt tủ Server Có tiếp điểm IO cảnh báo hệ thống giám sát RTU hệ thống điều khiển tích hợp B Hệ thống giám sát – điều khiển tín hiệu cảnh báo, báo động chung Các tín hiệu cảnh báo điều khiển cho hệ thống phụ trợ sau: - Hệ thống báo cháy, báo khói - Hệ thống bơm, giàn phun sương cứu hỏa - Hệ thống cấp nguồn AC/DC - Hệ thống chiếu sáng nhà – trời - Hệ thống điều hịa, thơng gió - Hệ thống an ninh, bảo vệ trạm HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Danh sách tín hiệu cần phải giám sát Tín hiệu Hệ thống Kiểu tín hiệu Số lg Dạng tín hiệu Báo cháy phịng điều khiển Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Báo cháy phòng Acqui Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Báo cháy phòng trung Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Báo cháy hệ thống điện tự dùng AC/DC Digital Input 01 Điện áp Hệ thống chữa cháy họat động Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Hệ thống chữa cháy không họat động Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Hư hỏng hệ thông báo cháy Báo cháy Digital Input 01 Điện áp Hư hỏng hệ thống 380 VAC AC/DC Digital Input 01 Điện áp Hư hỏng hệ thống 220 VDC AC/DC Digital Input 01 Điện áp Attomat tổng AC cố AC/DC Digital Input 01 Điện áp Attomat tổng DC cố AC/DC Digital Input 01 Điện áp Attomat chiếu sáng cố AC/DC Digital Input 10 Điện áp Attomat cấp nguồn điều hòa cố Điều hòa Digital Input 01 Điện áp Attomat cấp nguồn khác AC/DC Digital Input 10 Điện áp Tín hiệu cảnh báo an ninh trạm (Cửa An ninh Digital Input 10 Điện áp đóng/mở, hư hỏng ) HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN Tín hiệu điều khiển hệ thống máy Cứu hỏa Digital output 10 Điện áp Tín hiệu điều khiển cấp nguồn hệ Điều hòa, Digital output 01 Điện áp thống điều hòa thơng gió Digital output 01 Điện áp Digital output 20 Điện áp bơm, giàn phun sương… Tín hiệu điều khiển cấp nguồn hệ Chiếu thống chiếu sáng sáng Tín hiệu điều khiển MCB hệ AC/DC thống AC/DC Danh sách liệu truyền hệ thống SCADA/EMS TTĐĐ hệ thống điện T1 J03 J02 1 1 KV VOLTS 1 1 1 MW MEGAWATTS 1 1 1 MX MEGAVARS 1 1 1 TC TEMPERATURE TPI TAP CHANGER 1 4 1 25 Busbar Couppler Transformer L01 Feeder Transf Thirth Side H01 Total per Bay 0 4 4 25 ATM-Total 9-1B Transf Second Side J01 Feeder AMPERE Busbar A C12 Busbar J01 ATM C11 Bay Reference (Mark of CB) S/S Common FREQUENCY Data Type COM F No Signal Total Signal Name Type Transf Primery Side miền Bắc (A1) bao gồm liệu sau: FAULT DC SYSTEM 48V 1 FAULT DC SYSTEM 220V FAULT AC SYSTEM 220/380V 1 ACTIVATE FIRE ALARM (When 1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN D applicable) REMOTE OPERATION MODE REMOTE/SUPERVISORY 1 1 BLOCKED CIRCUIT BREAKER (AIR/OIL/SF6) 1 NOT READY CIRCUIT BREAKER NOT READY 1 TRIP-21-1 LINE DISTANCE PROTECTION ZONE 1 TRIP-21-2 LINE DISTANCE PROTECTION ZONE 10 TRIP-21-3 LINE DISTANCE PROTECTION ZONE 11 TRIP-21-4 LINE DISTANCE PROTECTION ZONE 12 TRIP-21-5 LINE DISTANCE PROTECTION ZONE 13 TRIP-21-6 LINE DISTANCE PROTECTION HIGH ZONE 1 14 TRIP-51 LINE OVER CURRENT INSTANTANEOUS 1 15 TRIP-50 LINE OVER CURRENT TIME-DELAYED 1 16 TRIP-50BF BREAKER FAILURE 1 17 TRIP-67 LINE DIRECTIONAL OVERCURRENT 1 18 TRIP-67N LINE DIRECTIONAL OVERCURRENT EARTH FAULT 1 19 TRIP-87L LINE DIFFERENTIAL 20 TRIP-87T TRANSFO DIFFERENTIAL 1 21 TRIP-87N TRANSFO RESTRICTED EARTH FAULT 1 22 TRIP-51 TRANSFO OVERCURRENT INSTANTANEOUS 1 23 TRIP-50 TRANSFO OVERCURRENT TIMEDELAYED 1 24 TRIP-51GN TRANSFO EARTH FAULT 1 1 1 1 1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN 25 ALARM-49 TRANSFO OVERLOAD 1 26 TRIP-49 TRANSFO OVERLOAD 1 27 ALARM-96 TRANSFO BUCCHOLZ 1 28 TRIP-96 TRANSFO BUCCHOLZ 1 29 TRIP-63 TRANSFO PRRESSURE 1 30 TRIP-26 TRANSFO OIL TEMPERATURE 1 31 TRIP-26 TRANSFO WINDING TEMPERATURE 1 32 FAULT TAP CHANGER 1 33 TRIP TAP CHANGER OIL PRESSURE 1 34 TRIP-87B1 BUSBAR PROTECTION MAIN 35 TRIP-87B2 BUSBAR PROTECTION – BACKUP 36 ALARM RTU FAULT 1 37 DISABLE RTU REMOTE CONTROL 1 62 Total per Bay OPEN/CLOSE EARTHSWITCH 11 OPEN/CLOSE DISCONNECTOR OPEN/CLOSE CIRCUIT BREAKER Total per Bay OPEN/CLOSE DISCONNECTOR OPEN/CLOSE CIRCUIT BREAKER RAISE/LOWER TAP CHANGER RCD - Total 16 11 1 1 2 1 21 Total per Bay 21 TSD – Total RCD -2B 62 TSS-Total TSD2B 11 1 1 1 11 11 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Trần Quang Khánh (2007), “Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện”, Nhà xuất giáo dục [2] Trần Đình Long (2008), “Bảo vệ hệ thống điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hòa (2007), “Phần điện nhà máy điện trạm biến áp”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Đinh Thành Việt (2008), “Thông tin điều độ hệ thống điện”, Khoa Điện, Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng [5] Võ Đức Hoàng (2006), “Nghiên cứu thiết kế lắp đặt hệ thống điều khiển thu thập liệu trạm biến áp truyền tải khu vực miền Trung”, Luận văn thạc sĩ, Đại học Đà Nẵng [6] Tập đoàn Điện lực Việt Nam (2003), “Hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm biến áp 110kV”, Tài liệu kỹ thuật số ICS03-03 [7] Bộ Công Thương (15/04/2010), Thông tư số 12/2010/TT-BCT Quy định hệ thống điện truyền tải, Hà Nội [8] Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia (2010), Tổng kết vận hành hệ thống điện Quốc gia năm 2010, Hà Nội [9] Thủ tướng Chính phủ (21/07/2011), Quyết định số 1208/QĐ-TTg: Phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030”, Hà Nội [10] Viện Năng Lượng (2011), Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030, Hà Nội Tiếng Anh [11] Gerd Balzer, Bernhard Boehle, Kurt Haneke, Hans Georg Kaiser , Người dịch : Lê Văn Doanh (2010), “ABB Cẩm nang thiết bị đóng cắt”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN LÊ VIỆT LỚP : CAO HỌC 2010B – KỸ THUẬT ĐIỆN [12] Darold Woodward (2001), “The hows and whys of Ethernet networks in Substations”, Schweitzer Engineering Laboratories, Pullman, WA USA [13] ABB (2000), “S.P.I.D.E.P MicroSCADA User’s Manual 8.2” [14] ALSTOM (2011), “Network Protection & Automation Guide” [15] International Electrotechnical Commission's (2004), “The design of electrical substation automation” ... cứu hệ thống điều khiển máy tính trạm biến áp để hướng đến trạm biến áp tự động hoá giai đoạn tương lai toàn hệ thống điện Việt Nam Trang HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI... chức hệ thống điều khiển máy tính Error! Bookmark not defined Hình 5.2 Phân cấp điều khiển trạm 110kV Hội Hợp Error! Bookmark not defined HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP. .. trợ: Ngoài CPU, hệ thống máy tính cịn bao gồm phận khác như: hình 15Inch, bàn phím, chuột đồng • Hệ thống Máy tính chủ DTS/DS: Trang HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH TRONG TRẠM BIẾN ÁP NGƯỜI THỰC