Nghiên cứu giải pháp điều khiển ngăn lộ trong trạm biến áp 110 kV sử dụng rơ le số SEL 451 theo công nghệ OneATS để đóng cắt máy cắt và thu thập tín hiệu

Kỹ thuật lập trình điều khiển rơ le số SEL 451 theo công nghệ OneATS .1 Cấu trúc hệ thống OneATS

FEP server: Là một ứng dụng chạy dưới dạng dịch vụ có nhiệm vụ kết nối và trao đổi dữ liệu với các IEDs và các trung tâm dữ liệu theo giao thức hỗi trợ IEC61850, IEC101, IEC103, v.v. Chương trình điều khiển sẽ thực hiện trên menu Automation của phần mềm AcSELerator Quickset của máy tính cài đặt cấu hình của RL (do người lập trình cấu hình thiết lập). Giao diện này sẽ hiển thị giá trị của các tín hiệu phản hồi và thiết lập các nút ấn cho phép người vận hành gửi tín hiệu điều khiển đến Data Server.

Các phân tích trên cho thấy, để điều khiển xa trạm biến áp theo công nghệ OneATS thì cần phải sử dụng 3 phần mềm cơ bản: AcSELerator Quickset, OneATS Data Editor (chứa FEP và Data Server) và OneATS Grid Studio. Vì vậy, số lượng đầu input và output của RL SEL 451 đủ để thực hiện các tác vụ đóng cắt máy cắt và thu thập tín hiệu điều khiển/tín hiệu phản hồi. Khi sử dụng các biến trên, cần lưu ý rằng các biến có thể là biến trung gian AMV và biến trạng thái ASV (cho chức năng tự động hóa), biến trung gian PMV và biến trạng thái PSV (cho chức năng bảo vệ).

Thứ hai, có thể nhìn thấy thời gian đã trôi qua mà bộ hẹn giờ sắp xếp thứ tự đếm được; bạn có thể sử dụng thời gian này trong lập trình phương trình điều khiển SELOGIC khác hoặc hiển thị thời gian này thông qua một trong các giao diện giao thức truyền thông chuyển tiếp. Theo quy định trên Hình 2.12, các biến được được vào trong một đối tượng (Object), các Object được đặt trong một ngăn lộ, các ngăn lộ được đặt trong trạm, trạm được đặt trong khu vực con (sub area) và khu vực con được được trong một khu vực tổng thể (area) [7]. Toàn bộ các biến do người cấu hình thiết lập trên OneATS Data Server sẽ được cập nhật sang Data Model View của OneATS Grid Studio như trên Hình 2.15.

Dưới đây sẽ lấy một ví dụ minh họa cho việc tạo Button để tạo nút bấm và hình tròn để làm đèn hiệu sử dụng OneATS Grid Studio (thể hiện trên Hình 2.16).

Xây dựng bài toán điều khiển một ngăn lộ trong trạm biến áp 110 kV Tiên Du - Bắc Ninh

+ Đóng cắt thủ công (tại chỗ): nhân viên vận hành thực hiện thao tác theo phiếu thao tác, trong đó cần chú ý kiểm tra, quan sát trực tiếp để có những đánh giá về tình trạng đóng thực tế của DCL (các tiếp điểm đã khép kín hoàn toàn, được gọi là trạng thái đóng hoàn toàn) hoặc tình trạng cắt thực tế của DCL (từ khi các tiếp điểm không khép hoàn toàn đến khi rời nhau hoàn toàn, được gọi là trạng thái mở). + Đóng cắt từ xa: Người vận hành có thể thực hiện đóng cắt hệ MC-DCL tại phòng điều khiển của trạm biến áp (khoảng cách điều khiển từ vài chục đến vài trăm mét) hoặc điều khiển tại trung tâm điều độ của các công ty điện lực. Các DTĐ được điều khiển quay tròn một góc 900 để tạo tiếp xúc giữa má của DTĐ với má của DCL khi DCL đã mở để tiến hành dẫn toàn bộ điện tích dư xuống đất.

Với các thiết bị bố trí trên Hình 2.20, nguyên tắc vận hành được quy định tương ứng với trình tự đóng mạch điện hoặc cắt mạch điện. Trong quá trình động cơ của DCL 171-1 quay ngược (trạng thái 16) thì đèn vàng tương ứng sẽ sáng. Trong quá trình động cơ của DCL 171-7 quay ngược (trạng thái 18) thì đèn vàng tương ứng sẽ sáng.

Các phân tích trên cho thấy bài toán điều khiển một ngăn lộ 110 kV trong trạm biến áp là một bài toán điều khiển logic trình tự. Người vận hành và người cấu hình bài toán luôn phải tuân thủ quy trình như một quy tắc để đảm bảo an toàn cho người vận hành cũng như các thiết bị. - Việc điều khiển có thể được thực hiện bằng tay tại chỗ đặt thiết bị (thông qua các khóa điều khiển đặt tại các tủ điện) hoặc từ xa thông qua HMI tại phòng điều khiển của trạm biến áp/trung tâm điều khiển xa.

Bài toán này được xây dựng nhằm đáp ứng được một phần của hệ thống điều khiển ngăn lộ trong thực tế, qua đú giỳp làm rừ cụng nghệ điều khiển xa với một IED.

Thiết lập cấu trúc hệ thống

- Phần mềm OneATS Data Editor và OneATS Grid Studio được sử dụng để thiết lập kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển RL SEL 451. - RL SEL 451 đóng vai trò là một điều khiển trung tâm với các chân input và output. Cụ thể là RL SEL 451 sử dụng các chân input để thu thập tín hiệu điều khiển của người vận hành gửi đến thông qua các khóa điều khiển đặt tại thiết bị và thu thập tín hiệu phản hồi về trạng thái của các thiết bị thông qua các tiếp điểm phụ (MC, DCL, DTĐ).

Đồng thời, RL SEL 451 sử dụng các chân output để gửi các quyết định điều khiển đến các cuộn dây của rơ le trung gian/công tắc tơ, từ đó làm thay đổi trạng thái đóng/cắt của các thiết bị chấp hành (MC, DCL, DTĐ) và làm thay đổi trạng thái đóng/mở của mạch lực mà các thiết bị chấp hành đảm nhiệm.

Thiết kế phần cứng mô hình và phần mềm điều khiển .1 Thiết kế phần cứng

Trên Hình 3.2, các đường đỏ tương ứng với dây dương của nguồn 220 VDC, đường xanh tương ứng với dây GND của nguồn 220 VDC. Với việc sử dụng bộ vi xử lý trung tâm là RL SEL 451 với các yêu cầu về việc thiết lập input/out đã trình bày trong chương 2, mô hình thiết bị thực đề xuất việc gán tín hiệu điều khiển và tín hiệu phản hồi cho các chân input như trên Hình 3.4. Đồng thời, các chân output của RL SEL 451 sẽ được kết nối thẳng đến các đèn báo trạng thái thay vì có thêm kết nối đến các rơ le trung gian/công tắc tơ.

Các chân OUT102, OUT104, OUT106, OUT202, OUT207 là các chân điều khiển để điều khiển động cơ quay thuận (mặc định quay thuận nếu các chân này được đóng) và sẽ không được viết hàm điều khiển các Output này. Tuy nhiên, mô hình không sử dụng động cơ truyền động nên các chân này có thể không được đấu ra ngoài mà chỉ dùng các đèn có màu vàng để hiện thị trạng thái hoạt động của động cơ. Để biểu diễn hoạt động của mô hình, chu trình GRAFCET của hệ thống được thể hiện trên Hình 3.5.

Trong Bảng 3.2, giá trị của biến được gán với cả trường hợp điều khiển tại chỗ và từ xa. Gán các biến vào các chân Output của RL SEL được thể hiện trong Hình 3.6. Giao diện phần mềm điều khiển (HMI) thiết lập trên phần mềm OneATS Grid Studio được thể hiện trên Hình 3.7.

Một số kết quả và bình luận

Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 10 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.12. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 11 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.13. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 12 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.14.

Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 13 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.15. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 14 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.16. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 15 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.17.

Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 16 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.18. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 17 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.19. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 18 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.20.

Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 19 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.21. Khi chế độ Local đã xác lập, hệ thống sẽ rơi vào trạng thái vận hành 20 và ý nghĩa của các thiết bị trên mô hình được mô tả trong Bảng 3.22. Điều đặc biệt ở đây là việc gửi lệnh điều khiển thay vì dùng khóa điều khiển thì sẽ dùng nút ấn trên HMI (nút ấn đóng, nút ấn mở) và đèn hiển thị trạng thái đóng cắt trên HMI vẫn tương tự như đèn thực xuất ra từ các chân OUT.