Nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kv không người trực ứng dụng thiết kế cho trạm biến áp 110kv yên phong 5, tỉnh bắc ninh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 5, TỈNH BẮC NINH TRẦN VĂN NGỌC tranvanngoc79@gmail.com Ngành: Kỹ Thuật Điện – Hệ Thống Điện Giảng viên hướng dẫn: Viện: TS Nguyễn Hoàng Việt Điện Hà Nội, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHƠNG NGƯỜI TRỰC ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 5, TỈNH BẮC NINH TRẦN VĂN NGỌC tranvanngoc79@gmail.com Ngành: Kỹ Thuật Điện – Hệ Thống Điện Giảng viên hướng dẫn: Viện: TS Nguyễn Hoàng Việt Điện Hà Nội, 2020 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Trần Văn Ngọc Đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV khơng người trực Ứng dụng thiết kế cho trạm biến áp 110kV Yên Phong 5, tỉnh Bắc Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – Hệ Thống Điện Mã số SV: CB170174 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 3/7/2020 với nội dung sau: - Bổ sung trích dẫn trình bày theo mẫu trường ĐHBKHN; - Nêu rõ kết đạt nghiên cứu; - Sửa lỗi tả; - Một số hình vẽ để phần phụ lục Ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Hoàng Việt Trần Văn Ngọc CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Xuân Tùng Mẫu 1c LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Trần Văn Ngọc LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời cám ơn trân trọng sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Hoàng Việt người tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho trình thực luận văn Tơi xin chân thành cám ơn quý Thầy - Cô Viện Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức định hướng nghiên cứu cho q trình học tập trường Tơi xin chân thành cám ơn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi đội 110kV Công ty điện lực Bắc Ninh, anh chị trực trạm biến áp 110kV Yên Phong trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè người thân động viên, hỗ trợ sống, học tập nghiên cứu Xin chân thành cám ơn! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỐNG HĨA TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHƠNG NGƯỜI TRỰC 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC VIỆT NAM: 1.2 ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÁC THIẾT BỊ NHẤT THỨ, NHỊ THỨ TẠI CÁC TRẠM BIẾN ÁP 110KV ĐANG VẬN HÀNH: 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 110KV: 10 1.4 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC KIỂU HỆ THỐNG TRẠM BIẾN ÁP: 12 1.5 NHỮNG YÊU CẦU CỦA TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC: 15 CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN IEC61850 VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP 22 2.1 MỘT SỐ GIAO THỨC TRONG CÁC TRẠM BIẾN ÁP 110KV: 23 2.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TIÊU CHUẨN TRUYỀN THÔNG 24 2.3 SO SÁNH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM BIẾN ÁP 26 2.4 SỬ DỤNG IEC61850 ĐỂ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 110KV 44 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 51 3.1 QUY MÔ TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 52 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO TBA 110KV YÊN PHONG 62 4.1 DANH SÁCH TÍN HIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 62 4.2 CÁC MỨC ĐIỀU KHIỂN TẠI TRẠM BIẾN ÁP 63 4.3 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM BIẾN ÁP 66 4.4 GIAO THỨC TRUYỀN TIN, HÌNH THỨC KẾT NỐI VÀ ĐIỀU KHIỂN 69 4.5 YÊU CẦU CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH 71 4.6 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN TRẠM 74 4.7 GIẢI PHÁP HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 78 4.8 HỆ THỐNG PHỤ TRỢ 79 4.9 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 80 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 5.1 KẾT LUẬN 86 5.2 ĐÁNH GIÁ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 86 DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1: Mơ hình trạm tích hợp với thiết bị Sicom 11 Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống điều khiển kiểu truyền thống 13 Hình 1.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển trạm biến áp truyền thống 14 Hình 1.4: Mơ hình điều khiển truyền thống điều khiển tích hợp 15 Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp 17 mức thiết bị nhị thứ 17 Hình 2.1: Mơ hình giao thức IEC 870-5-101 23 Hình 2.2: Mơ hình hợp UCA IEC 24 Hình 2.3: Đặt điểm mơ hình dự án IEC 61850 25 Hình 2.4: Mơ hình tiêu chuẩn IEC 61850 28 Hình 2.5: Mơ hình kết nối “tương đồng” IED hãng 29 Hình 2.6: Mơ hình cấu trúc liên kết tự động hóa trạm biến áp 30 Hình 2.7: Mơ hình tiếp cận tiêu chuẩn IEC 61850 31 Hình 2.8: Mơ tả loại thơng tin LN 32 Hình 2.9: Nguyên tắc hợp thành khối thiết bị (IED) 33 Hình 2.10: Khái niệm trình chia nhỏ hợp thành LN 33 Hình 2.11: Mơ tả thơng tin có cấu trúc XCBR1 34 Hình 2.12: Ngun tắc mơ hình đầu đầu vào 35 Hình 2.13: Mơ hình đầu 36 Hình 2.14: Khái niệm mơ hình ngõ GSE 36 Hình 2.15: Mơ hình liên kết trạm 37 Hình 2.16: Logical Nodes Data 38 Hình 2.17: Mơ hình kết nối LN 38 Hình 2.18: Mơ hình thiết bị (LD) 39 Hình 2.19: Mơ hình Logical Device LLN0/LPHD 39 Hình 2.20: Phương pháp trao đổi thông tin ACSI 40 Hình 2.21: Mơ hình ảo 41 Hình 2.22: Áp dụng cho mơ hình GSE 42 Hình 2.23: Ánh xạ ACSI vào lớp trao đổi thơng tin .43 Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc chung .65 Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển máy tính trạm biến áp 110kV Yên Phong 66 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối thiết bị 70 Hình 4.4 Cấu trúc tổng quan hệ SICAM PAS 81 Hình 4.5.Giao diện HMI sử dụng hệ thống SICAM PAS .84 trạm biến áp 110kV Yên Phong 84 Hình 3.1 Sơ đồ nối điện trạm biến áp 110kV Yên Phong 5Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Sơ đồ phương thức bảo vệ rơle trạm biến áp 110kV Yên Phong 5Error! Bookmark not de MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hệ thống điện Việt Nam hệ thống lớn với công suất đặt tổ máy phát điện 37.320 MW (tính đến tháng 6/2015), công suất cực đại 25.000 MW, sản lượng ngày cao đạt 500 triệu kWh Hệ thống lưới điện Việt Nam có 776 TBA 35.000 km đường dây 110 - 500 kV; gần 160.000 TBA 417.000 km đường dây trung/hạ áp Các hệ thống SCADA phương tiện quan trọng Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia, Trung tâm Điều độ miền điều độ lưới điện phân phối để thực chức điều độ Hiện nay, Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia, Trung tâm Điều độ miền Trung tâm Điều độ Tổng công ty Điện lực thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh, số cơng ty Điện lực miền Trung cịn lại với hầu hết phòng điều độ công ty phân phối phương tiện hỗ trợ công tác điều độ cịn lạc hậu Vì hệ thống SCADA chưa hoàn thiện chưa trang bị, điều độ viên cấp điều độ đến chủ yếu phải dùng điện thoại liên lạc để nắm bắt thông số vận hành hệ thống điện ghi chép vào sổ Khi xảy cố tổ máy phát điện, điều độ viên thưởng biết thông tin chi tiết qua phương thức liên hệ trực tiếp với trực ca qua điện thoại Để mệnh lệnh điều độ nhằm sớm đưa hệ thống điện trở lại vận hành an toàn điều độ viên lại phải gọi điện thoại đến trạm biến áp khác để nắm thông tin Việc chậm trễ công tác điều độ tiềm ẩn nhiều nguy gây cố lan tràn dẫn đến tan rã hệ thống việc khôi phục hệ thống điện sau cố kéo dài Công tác điều độ lưới điện cấp điều độ phân phối hàng chục năm qua công ty Điện lực gần khơng có thay đổi Điều độ viên không giám sát lưới điện theo thời gian thực nên biết chỗ xảy điện, phải chờ khách hàng báo tin Sau cố lớn việc xác định nguyên nhân để củng cố yếu điểm, rút kinh nghiệm vận hành không thực thiếu liệu để phân tích SCADA cịn hạ tầng kỹ thuật thiếu để thực điều khiển từ xa tiến tới nhà máy điện, trạm biến áp không người vận hành nhằm nâng cao suất lao động EMS, DMS công cụ áp dụng máy tính trợ giúp để vận hành hệ thống điện an toàn, ổn định kinh tế Ngày với phát triển không ngừng công nghệ lĩnh vực thiết bị điện - điện tử, với xuất rơle kỹ thuật số với tính vược trội thay dần rơle truyền thống hệ thống điện Một hệ thống trạm sử dụng rơle kỹ thuật số linh hoạt hơn, đảm + Điện áp pha pha A,B,C + Điện áp dây Uab, Ubc, Uac + Công suất tác dụng + Công suất phản kháng + Hệ số công suất - Hiển thị thông tin thiết bị bảo vệ: rơle bảo vệ chính, phụ mức ngăn cần hiển thị đầy đủ với hình ảnh làm biểu tuợng hình mặt trước rơle Từ trang giao diện kích hoạt đến rơle để xem trạng thái vận hành - Hiển thị thông tin thiết bị điều khiển mức ngăn - Từ trang cho phép thực thao tác vận hành thiết bị - Có thể chuyển sang trang khác, truy xuất liệu từ rơle 4.6.2.3 Trang hiển thị thông tin máy biến áp lực 110kV: Trang giao diện hiển thị thông tin chi tiết máy biến áp lực sử dụng, bao gồm thơng tin sau: - Thơng tin đo lường phía cao, trung, hạ, bao gồm: + Dòng điện pha pha A, B, C + Điện áp pha pha A, B, C + Điện áp dây Uab, Ubc, Uac + Công suất tác dụng + Công suất phản kháng + Hệ số công suất - Nhiệt độ dầu máy biến áp, nhiệt độ cuộn dây cao, trung, hạ - Trạng thái nấc phân áp - Trạng thái hoạt động nhóm quạy làm mát máy biến áp - Trạng thái chấp hành lệnh điều khiển OLTC tự động/bằng tay - Trạng thái chấp hành lệnh điều khiển nhóm quạt làm mát: tự động/bằng tay - Thông tin trạng thái tác động thiết bị bảo vệ đặt bên máy biến áp - Trạng thái hoạt động thiết bị bảo vệ bảo vệ so lệch, bảo vệ q dịng - Các tín hiệu cảnh báo - Từ trang thực lệnh điều khiển: + Tăng giảm nấc phân áp OLTC phía 110kV + Điều khiển chế độ làm việc hệ thống quạt làm mát 76 + Có thể huyển sang trang giao diện khác, truy xuất, in ấn liệu 4.6.2.4 Trang giao diện hiển thị ngăn lộ phía trung áp: Trang giao diện yêu cầu thông tin trang thể thông tin cho ngăn lộ phía 110kV 4.6.2.5 Trang hiển thị thông số đo lường: - Thông số đo lường ngăn lộ phía ghi lại theo trật tự thời gian thực với khoảng thời gian lấy mẫu đủ nhỏ - Thông số đo lường ghi thành dạng bảng - Có thể hiển thị thơng số đo lường cho tất ngăn lộ bảng chung cho ngăn lộ, thiết bị riêng biệt - Thơng số đo lường hiển thị theo dạng đồ thị trải dài theo trật tự thời gian - Vùng thời gian cần hiển thị thông số đo lường thiết đặt người truy xuất - Có khả in ấn, lập báo cáo thông số vận hành - Có khả sử dụng chương trình dựa vào sở liệu thông số đo lường để phân tích cố 4.6.2.6 Trang hiển thị kiện trình khai thác: - Sự kiện xảy trình vận hành ghi lại cách chi tiết theo trật tự thời gian thực Các kiện bao gồm: + Các lỗi thiết bị + Các thao tác diễn trình vận hành - Cơ sở liệu khứ lưu trữ ổ cứng, thời điểm xảy kiện gắn kèm theo nội dung kiện ghi lại - Có khả truy xuất liệu, sử dụng chương trình để phân tích tình trạng cố - Danh sách người dùng truy cập từ dịch vụ WEB 4.6.2.7 Trang hiển thị thông tin hệ thống cấp điện tự dùng AC/DC hệ thống thông tin liên lạc: - Hệ thống điện tự dùng AC DC hiển thị trang giao diện - Nội dung hiển thị sơ đồ cấp điện tự dùng, thông số thiết bị, trạng thái vận hành thiết bị 4.6.2.8 Trang hiển thị thân hệ thống điều khiển: - Sơ đồ phương thức hệ thống điều khiển thể trang này, kèm thông tin thiết bị sử dụng hệ thống điều khiển - Nội dung cần thiết đưa vào mô hình khái quát hệ thống - Từ trang này, truy xuất trực tiếp vào thiết bị sử dụng để xem cấu đặc tính kỹ thuật, phiên phần mềm cài đặt thiết bị 77 4.7 GIẢI PHÁP HỆ THỐNG VIỄN THƠNG [12] 4.7.1 Kênh thơng tin cho rơ le bảo vệ Do phương thức kết nối lưới điện 110kV nên trước mắt không xem xét việc cung cấp kênh thơng tin phục vụ truyền tín hiệu rơle bảo vệ Tuy nhiên, hệ thống thông tin sẵn sàng cung cấp kênh thông tin cho rơle bảo vệ cho đường dây có u cầu 4.7.2 Kênh thơng tin cho cơng tác vận hành điều độ Cung cấp 02 kênh 4w để phục vụ kết nối SCADA trạm biến áp 110kV Yên Phong Trung tâm Điều độ HTĐ miền Bắc (bao gồm kênh kênh dự phòng) 4.7.3 Yêu cầu chung thiết bị, vật tư - Tất trang thiết bị cung cấp cho dự án phải Tổ chức tiêu chuẩn, chất lượng quốc tế ISO cấp chứng chỉ, người bán sản phẩm trực tiếp nhà chế tạo doanh nghiệp nhà chế tạo uỷ quyền phân phối có cam kết hỗ trợ sản phẩm từ nhà sản xuất - Các thiết bị vật tư phải chế tạo theo chuẩn Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế IEC, Liên minh viễn thông quốc tế ITU, phải tuân thủ yêu cầu nêu tiêu chuẩn ngành Viễn thông Bộ Bưu & Viễn thơng ban hành, điều khoản qui định ngành Điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam ban hành tiêu chuẩn ngành Quy phạm trang bị điện Bộ Công nghiệp ban hành - Mơi trường, khí hậu: Tn thủ theo tiêu chuẩn ngành Viễn thơng TCN 68149 - Tương thích phù hợp với giao thức truyền tin Trung tâm Điều độ HTĐ miền Bắc (NRLDC) - Thoả mãn tốc độ truyền số liệu 1200 bps đến 9600 bps, - Tỷ lệ lỗi trung bình thời gian dài (LTMBER) nhỏ 10e-5 - Thời gian khả dụng 99,9% - Giãn cách thời gian bit liệu liên tiếp không vượt giá trị tương đương với bit - Giãn cách thời gian byte liệu liên tiếp không vượt giá trị tương đương với 33 bit - Giãn cách thời gian khung truyền tin liên tiếp không vượt giá trị tương đương với lần thời gian truyền - Trường hợp có thay đổi công nghệ hệ thống SCADA/EMS, yêu cầu kỹ thuật cho kênh truyền SCADA điều chỉnh, bổ sung cho phù 78 hợp 4.7.4 Giải pháp công nghệ 4.7.4.1 Tổ chức mạng truyền dẫn - Để kết nối kênh thông tin SCADA kênh thoại Hotline từ trạm biến áp 110kV Yên Phong A1, phải thực việc chuyển tiếp kênh từ Yên Phong qua cáp OPGW từ TBA Yên Phong đến cột đấu nối Yên Phong 1, sau A1 4.7.4.2 Thiết bị thơng tin quang: 4.7.4.2.1 Tại trạm biến áp 110kV Yên Phong : - Trang bị 01 thiết bị ghép kênh PCM30 để khai báo kênh dịch vụ kênh 4W E&M phục vụ kết nối SCADA, kênh hotline, kênh bảo vệ 64k… - Trang bị 01 Modem TD23-LV để phục vụ kết nối kênh SCADA từ DCS tới thiết bị ghép kênh PCM30 4.7.4.2.2 Tại phòng máy chủ Trung tâm điều độ HTĐ miền Bắc - Trang bị 01 Modem TD23-LV để phục vụ kết nối kênh thông tin SCADA từ trạm biến áp -110kV Yên Phong tới hệ thống máy chủ Trung tâm có sẵn - Trang bị 01 thiết bị ghép kênh PCM 30 để khai báo kênh 4W - Trang bị 01 thiết bị ghép nối số 4.8 HỆ THỐNG PHỤ TRỢ [12] 4.8.1 Cấp nguồn,chống sét cho thiết thông tin quang 4.8.1.1 Cấp nguồn Đề án trang bị 01 nguồn 220V AC/48V DC30 A, 01 chống sét nguồn 01 tổ accu 48V-100Ah nhằm cấp nguồn 48V-DC cho thiết bị viễn thông đặt trạm 110 kV Yên Phong - Nguồn chính: Xoay chiều tự dùng qua nắn nạp 220VAV/48VDC30A - Nguồn dự phịng: Tổ áccu kín 48V-100Ah nạp điện bổ sung 4.8.1.2 Bộ nguồn 220V AC/48V DC -30A - Chức : Cấp nguồn cho thiết bị truyền dẫn quang tổ ác qui - Thông số kỹ thuật + Tiêu chuẩn: IEC TCN 68-162 + Điện áp đầu vào: AC-220V/50Hz + Điện áp đầu (cho phép điều chỉnh c): 48V DC + Dòng điện danh định: = 30A + Phải tự động chuyển đổi đường cấp nguồn cho phụ tải điện áp AC vào nguồn bị ngắt từ nắn nạp sang nguồn dự phịng nóng Accu mà khơng có gián đoạn Sau việc cấp điện 220V AC phục hồi 79 thiết bị điều khiển phải đảm bảo tự động chuyển đổi lại trạng thái làm việc ban đầu + Có hệ thống cảnh báo trường hợp sau: Quá áp, điện áp thấp, tải, cố chính, nhiệt độ tăng,.v.v + Có khả hiển thị trạng thái sau: U, I, T0,.v.v + Phải có mạch bảo vệ lắp sẵn tủ nguồn để chống lại tượng điện áp, tải dòng ngắn mạch, bảo vệ accu khơng cho phóng điện điện áp q thấp + Truy nhập từ xa: Có khả truy nhập từ xa để thay đổi tham số 4.8.1.3 Bộ cắt lọc chống sét nguồn AC220V/16A - Tiêu chuẩn: TCN 68-135 - Chức phòng chống sét đường nguồn gồm: + Chặn, cắt sét + Lọc giảm đột biến + Bảo vệ an toàn thiết bị người Phịng lắp đặt thiết bị viễn thơng đảm bảo điều kiện môi trường theo tiêu chuẩn TCN 68-149:1995 - Trang bị điều hịa nhiệt độ xác (Có thể điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm) - Nhiệt độ: 50C ÷ 270C - Độ ẩm tương đối: Max 80% 270C - Trang bị bình cứu hoả CO2 4.9 Mô hệ thống điều khiển trạm biến áp 110kV Yên Phong Trạm biến áp 110kV Yên Phong 5được điều khiển hệ thống điều khiển máy tính SICAM PAS hãng SIEMENS Hệ thống điều khiển trạm chia làm 04 cấp độ điều khiển: + Mức điều khiển SCADA: Điều khiển trực tiếp Trung tâm Điều độ A1, trung tâm điều khiển xa + Mức điều khiển trạm: Điều khiển trực tiếp máy tính + Mức điều khiển ngăn lộ: Điều khiển trực tiếp BCU + Mức điều khiển thiết bị: Điều khiển trực tiếp máy cắt, dao cách ly Khái quát hệ thống 80 Hình 4.4 Cấu trúc tổng quan hệ SICAM PAS SICAM PAS (Power Automation System) phát triển dựa yêu cầu hệ thống điều khiển phân tán trạm biến áp Không hỗ trợ hầu hết chuẩn giao tiếp Trạm biến áp, hệ SICAM PAS hỗ trợ chuẩn IEC 61850 giao tiếp với thiết bị quản lý ngăn lộ SICAM PAS hệ thống điều khiển đại Siemens Truyền thông hệ SICAM PAS: IEC 61850 + Các thiết bị Rơle bảo vệ, BCU nối lên hệ thống qua chuẩn IEC61850 dùng đường truyền vật lý quang cáp mạng + Mỗi thiết bị có 02 cổng IEC61850 để nâng cao khả dự phòng độ tin cậy Khi hai cổng bị hỏng tín hiệu truyền lên theo cổng cịn lại - IEC60870-5-101, 104 Hệ thống đóng vai trị Gateway, biến đổi tín hiệu thu thập chuẩn IEC60870-5-101, 104 đẩy lên hệ thống quang để Trung tâm Điều độ Điện Thiết bị hệ thống điều khiển máy tính SICAM PAS - Máy tính Server: Hệ thống bao gồm 01 Máy tính Server có nhiệm vụ • Giao tiếp với BCU Rơle bảo vệ phía • Giao tiếp với Trung tâm điều độ A1 trung tâm điều khiển xa • Xử lý logic liên động điều khiển • Lưu trữ liệu Trạm • Giao tiếp với máy Client phía - Máy tính Client: Hệ thống bao gồm 01 Máy tính Client có nhiệm vụ 81 • Giao tiếp với máy Server phía • Giao tiếp với người vận hành Máy tính kỹ sư: Có nhiệm vụ giúp kỹ sư cài đặt thơng số cho Rơle bảo vệ Các tín hiệu SI (Single point information - tín hiệu bảo vệ, cảnh báo) thu thập qua rơ le BCU hỗ trợ giao thức IEC61850 - Tín hiệu AI (analog input - đo lường) thu thập qua BCU - Tín hiệu DI (Double point information - trạng thái thiết bị) thu thập thơng qua BCU - Tín hiệu DO, SO (Double command, single command - điều khiển) thực thông qua BCU - Đối với tín hiệu điều khiển, người lập trình cài đặt logic điều khiển vào trạng thái thu thập để từ lệnh điều khiển xác, tránh cố thao tác nhầm vận hành Đối với trạm biến áp truyền thống, hệ thống mạch logic kết nối mạch cứng thông qua tiếp điểm phụ khóa điều khiển Tuy nhiên trạm biến áp đại hóa, tín hiệu đưa BCU RTU, sau lập trình logic phần mềm điều khiển để thỏa mãn điều kiện đóng, cắt thiết bị Giải pháp kết nối trạm biến áp với Trung tâm điều khiển xa Các tín hiệu trạm thu thập đầy đủ hệ thống điều khiển máy tính để kết nối tín hiệu SCADA từ trạm trung tâm điều khiển xa cần thực công việc sau: - Khai báo liệu Gateway trạm - Khai báo cấu hình sở liệu trung tâm điều khiển xa thực kiểm tra End to End - Kết nối rơ le khai thác tin cố Để khai thác ghi cố từ trung tâm điều khiển xa sử dụng cách thức sau: - Các rơ le có kết nối LAN việc khai thác ghi thơng qua mạng Ethernet (chung cáp LAN vật lý với kết nối giao thức IEC61850) - Tại trung tâm điều khiển, trạm biến áp mơ hình hóa thành giao diện HMI để thuận tiện cho nhân viên vận hành trung tâm điều khiển xa theo dõi, giám sát thiết bị chế độ vận hành trạm biến áp Phần mềm điều khiển trung tâm điều khiển xa khác với lọai phần mềm ứng dụng TBA nhiên phải hỗ trợ giao thức có chung datalist, datalist khai báo trạm phải khai báo xác tương tự trung tâm điều khiển xa để nhận biết thiết bị gán với địa liệu Sau thiết lập kênh truyền cấu hình datalist thực bước test End-to-End để kiểm tra tính xác datalist cài đặt trung tâm 82 điều khiển xa 83 Hình 4.5.Giao diện HMI sử dụng hệ thống SICAM PAS trạm biến áp 110kV Yên Phong B Kết luận: Chương tổng quan hệ thống Scada/EMS, hệ thống điều khiển máy tính cho trạm biến áp 110kV Yên Phong Qua chương này, ta nhận thấy SCADA/EMS hệ thống điều khiển 84 giám sát thu thập liệu/ quản lý hệ thống điện, xây dựng sở hệ thống đo lường từ xa Trong việc quản lý điều hành hệ thống điện, hệ thống SCADA /EMS đóng vai trị quan trọng, giúp cho Kỹ sư điều hành hệ thống điện nắm bắt xử lý xác, theo sát diễn biến hệ thống điện Thiết bị đầu cuối RTU, Gateway phần tử quan trọng có nhiệm vụ thu thập phản ánh tình trạng thiết bị tham gia hoạt động hệ thống điện Nó cơng đoạn tồn q trình xử lý thơng tin hệ thống SCADA/EMS, chất lượng hệ thống SCADA/EMS phụ thuộc vào nhiều khả hoạt động liên tục, ổn định tính xác thiết bị đầu cuối RTU Việc nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA cho trạm biến áp 110kV Yên Phong điều cần thiết Giảm thiểu tối đa chi phí lắp đặt cố xảy chức chuẩn đốn cảnh báo khơng kịp thời người vận hành, tránh hỏng hóc dẫn đến gây ổn định cho hệ thống lưới điện khu vực Nếu có cố xảy việc can thiệp xử lý chuyên gia linh hoạt, đồng thời giúp việc kiểm sốt tồn trạm từ xa qua mạng viễn thông nội EVN Hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV khơng người trực phương pháp tối ưu nâng cao chất lượng nguồn điện, đảm bảo độ tin cậy, an toàn cho lưới điện quốc gia 85 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Cùng với phát triển kinh tế, xã hội, nhu cầu sử dụng điện Quốc gia tăng nhanh, việc đảm bảo đáp ứng kịp thời đầy đủ nhu cầu điện cho phụ tải công nghiệp, dân sinh với chất lượng điện cao tiêu chí quan trọng hàng đầu ngành điện giới nói chung Việt Nam nói riêng Tốc độ tăng trưởng lưới điện 110kV ngày tăng cao, thời tiết diễn biến phức tạp năm gần gây khó khăn cơng tác cấp điện liên tục, ổn định Việc giảm suất cắt lưới điện 110kV, giảm nguy cố nhiệm vụ thách thức hàng đầu ngành Điện Việt Nam Theo định hướng nghành điện Việt Nam nỗ lực chuyển từ trạm biến áp 110KV có người trực sang trạm khơng người trực nhằm nâng cao suất lao động, cần lựa chọn giải pháp kỹ thuật công nghệ phù hợp với yêu cầu quản lý, vận hành điều độ lưới điện Đề xuất mơ hình giải pháp đầu tư trạm biến áp 110KV theo giải pháp tự động hóa trạm biến áp 110KV tảng giao thức truyền thơng IEC 61850 Hệ thống tự động hóa trạm thực nhiệm vụ thu thập thông tin vận hành, hệ thống bảo vệ, điều khiển đo lường trạm biến áp Thông tin thu thập thông qua việc kết nối trực tiếp với thiết bị điều khiển, bảo vệ đo lường thông minh (IEDs) giao thức truyền thông IEC61850 Giải pháp tạo thuận tiện cho việc mở rộng , nâng cấp, giảm chi phí thời gian cho cơng tác đấu nối thí nghiệm; kết nối IEDs nhà sản xuất khác nhau; tiếp cận liệu thiết bị trạm; đáp ứng yêu cầu trạm biến áp không người trực, tận dụng sức mạnh đường truyền quang sở hạ tầng có lưới điện Đề tài " Nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV không người trực Ứng dụng thiết kế cho trạm biến áp 110kV Yên Phong 5, tỉnh Bắc Ninh " với mục tiêu: nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV, thực chuyển đổi mơ hình vận hành trạm biến áp từ có người trực sang chế độ khơng người trực, thu thập số liệu điểu khiển đóng cắt thiết bị lưới từ xa Đề tài tạo bước đột phá tiến trình đại hóa mơ hình quản lý vận hành hệ thống điện Đề tài đầu tư mang lại hiệu thiết thực: Nâng cao chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện; Quản lý tối ưu nhu cầu sử dụng điện; Góp phần tăng suất lao động, nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh lực cạnh tranh doanh nghiệp 5.2 Đánh giá hướng phát triển Trên sở công nghệ truyền thông đại cách tiếp cận mơ hình đối tượng giám sát điều khiển cách thức trao đổi liệu đối tượng, tiêu chuẩn IEC 61850 tạo khả tích hợp cao cho hệ thống 86 tự động hố trạm biến áp, vấn đề khơng tương đồng thiết bị từ nhà cung cấp khác dần giải Với việc giảm tối đa dây dẫn tín hiệu, tăng khả tương tác thiết bị, hệ thống trở nên linh hoạt tin cậy hơn, đồng thời giảm giá thành thiết kế chi phí vận hành, bảo dưỡng Tuy nhiên để ứng dụng hiệu tiêu chuẩn IEC 61850 hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp, cách thức thiết kế cần có thay đổi quan trọng xây dựng cấu hình phần mềm sở đặc điểm thiết bị phương thức đo lường, giám sát điều khiển bảo vệ trạm Trong phạm vi luận văn đạt nội dung đặt tìm hiểu cách thức truyền thơng, cách mơ hình hóa đối tượng dịch vụ tiêu chuẩn IEC 61850 ứng dụng tự động hóa trạm biến áp 110kV Tuy nhiên kết khiêm tốn hạn chế thời gian thiếu thiết bị thực để áp dụng cho việc tiến hành mơ Để tiếp tục cho q trình tìm hiểu, nghiên cứu ứng dụng, nghiên cứu sau sâu vào vấn đề kiểm tra tốc độ truyền liệu mà tiêu chuẩn đạt thơng qua số lượng thơng điệp có trạm, thực kết nối IED nhiều nhà sản xuất hệ thống để kiểm tra tính ổn định tương tác với 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 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 [2] Các quy định trạm biến áp 110kV không người trực EVN [3] Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Quy định nghiệm thu hệ thống điều khiển tích hợp TBA, 2008 [4] Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Quy định HTĐK TBA 500 kV, 220 kV 110 kV Tập đoàn Điện lực Việt Nam, 2016 [5] Nguyễn Văn Anh (2010) "Tìm hiểu ứng dụng Protocol IEC 61850” Luận văn Thạc sĩ Đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh [6] Bộ Cơng Nghiệp, Quy trình thao tác hệ thống điện quốc gia, 2007 [7] IEC 61850 (2003) “Communication networks and systems in substations” www.iec.ch [8] Standard IEC 61850, Communication networks and systems for power utility automation, 2013 [9] L Andersson, Ch Brunner and F Engler (2003) "Substation automation based on IEC 61850 with new process-close technologies", IEEE Powertech Bologna [10] Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp (tác giả: Nguyễn Hữu Khái) [11] Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp (Tác giả: Phạm Ngọc Hùng, Phạm Văn Hòa) [12] Hồ sơ kỹ thuật trạm biến áp Yên Phong 88 PHỤ LỤC ... tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV không người trực Ứng dụng thiết kế cho trạm biến áp 110kV Yên Phong 5, tỉnh Bắc Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – Hệ Thống Điện... tài: " Nghiên cứu hệ thống tự động hóa trạm biến áp 110kV khơng người trực Ứng dụng thiết kế cho trạm biến áp 110kV Yên Phong 5, tỉnh Bắc Ninh " Mục đích đề tài: - Đề tài tập trung nghiên cứu tiêu... BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV YÊN PHONG 5, TỈNH BẮC NINH TRẦN VĂN NGỌC tranvanngoc79@gmail.com