Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tự động hóa trong đào tạo vận hành trạm biến áp 220kV

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÔ HÌNH ðIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

Yờu cầu của mụ hỡnh tự ủộng húa trạm

Yờu cầu: Việc vận hành trờn bảng mụ phỏng cỏc trạng thỏi của từng lộ phải ủược giỏm sỏt trờn mỏy tớnh, và ngược lại, từ mỏy tớnh cú thể ủiều khiển ủúng cắt cỏc lộ trờn bảng mụ phỏng hoặc việc ủúng cắt cú thể ủược thực hiện trực tiếp từ mỏy cắt, dao cỏch ly…trong tủ ủiều khiển. Tớnh khả thi của ứng dụng này là cỏc trạm biến ỏp cú chức năng bảo vệ ủơn giản, cỏc xuất tuyến chỉ bảo vệ bằng Rơle, bảo vệ quỏ dũng ủiện trong khi vấn ủề ủiều khiển vận hành lại cú thay thế bằng giải pháp không người trực và kết nối SCADA. Căn cứ vào số lượng cỏc thiết bị cần ủiều khiển, việc chọn PLC với cỏc I/O mở rộng rất quan trọng trong việc quản lý các thiết bị bao gồm 2 bộ OLTC, 13 máy cắt, 34 dao cỏch ly, 38 dao tiếp ủịa và cỏc tớn hiệu ủốn led bỏo trạng thỏi của cỏc thiết bị.

Cỏc thiết bị chớnh trong hệ tự ủộng hoỏ trạm biến ỏp bao gồm: cỏc thiết bị ủiện tử thụng minh (IEDs- Intelligent Electronic Devices: PLC, mỏy cắt, dao cỏch ly, OLTC có ghép nối truyền thông…), các bộ truyền nhận từ xa (RTU- Remote Terminal Unit).

MÁY CẮT

Bộ Rơle ủiều khiển mỏy cắt kiểu cuộn dõy cú chức năng mụ phỏng hoạt ủộng của hệ thống ủiều khiển mỏy cắt FS6 (tủ truyền ủộng ủiện mỏy cắt), ủể bỏo trạng thỏi ở ngừ ra, bộ Rơle sử dụng cỏc tiếp ủiểm của Rơle kiểu cuộn dõy. - Chu trỡnh C-O-C-30s: khi ủúng (Close) mỏy cắt, quỏ trỡnh nạp lũ xo kộo dài 30s, mỏy cắt lỳc này cú thể cắt (Open) nhưng khụng thể ủúng trong suốt thời gian này. Cỏc ủầu dõy cũn lại (BI, BO) dựng nối ủến cỏc cổng logic Input/Output của bộ ủiều khiển lập trỡnh, IED hoặc bộ cụng tắc - ủốn bỏo tương ứng trờn bảng ủiều khiển dựng ủể ủiều khiển và giỏm sỏt bộ rơle từ xa.

Bộ rơle ủiều khiển dao cỏch ly kiểu cuộn dõy cú chức năng mụ phỏng hoạt ủộng của hệ thống ủiều khiển dao cỏch ly và dao nối ủất (tủ truyền ủộng của dao cỏch ly, dao nối ủất), ủể bỏo trạng thỏi ở ngừ ra, rơle sử dụng cỏc tiếp ủiểm của rơle kiểu cuộn dõy, một bộ rơle gồm cú bốn rơle ủiều khiển ghộp lại.

DAO CÁCH

+ Chức năng ủiều khiển: mỗi bộ chuyển ủổi nhiệt ủộ cú hai tiếp ủiểm cú thể lập trỡnh ủược tỏc ủộng theo mức nhiệt ủộ ủo, ủược dựng bỏo trạng thỏi quỏ nhiệt ủộ (tương ủương với cỏc Rơle nhiệt ủộ trong mỏy biến ỏp) cỏc tiếp ủiểm này dựng kết nối ủến cỏc cổng Binary Input của bộ ủiều khiển lập trỡnh hoặc dựng ủiều khiển trực tiếp các quạt làm mát. + Chức năng bỏo tớn hiệu: tớn hiệu bỏo nhiệt ủộ ủó ủược chuyển ủổi thành tớn hiệu ủiện từ 4mA ủến 20mA nhờ bộ chuyển ủổi ủược kết nối ủến cỏc cổng Analog Input của bộ ủiều khiển lập trỡnh ủể cú thể ủo và giỏm sỏt từ xa. + Ngoài tớn hiệu bỏo nhiệt ủộ, bộ ủo nhiệt ủộ và ủiều khiển hệ thống làm mỏt cũn ủược trang bị thờm cỏc biến trở cú thể ủiều chỉnh ủược kết nối trực tiếp ủến cỏc cổng Analog Input của bộ ủiều khiển lập trỡnh dựng ủể người sử dụng thay ủổi tớn hiệu, cỏc tớn hiệu này dựng mụ phỏng sự thay ủổi cỏc trạng thỏi tương tự (Analog) trên thiết bị như mức áp suất trong máy cắt, mực chất lỏng trong máy biến áp … 2.3.6.2.

Thiết bị lập trỡnh cầm tay chỉ cú thể dựng cho những bài toỏn ủơn giản, cũn với những bài toán phức tạp và số lệnh là nhiều thì phải sử dụng những máy lập trỡnh chuyờn dụng hoặc cú thể sử dụng phần mềm trờn mỏy tớnh cỏ nhõn ủể lập trỡnh, chương trỡnh sau khi viết ủược nạp xuống PLC qua thiết bị ghộp nối. Modules này thực hiện công việc ghép nối giữa các thiết bị công nghiệp công suất lớn với ủiện tử cụng suất nhỏ, phần lớn cỏc PLC thực hiện với cỏc ủiện ỏp (5÷15V) DC. Trong khi tín hiệu từ thiết bị vào có thể lớn hơn rất nhiều từ 24V DC ủến 240V AC với dũng một vài Ampe. Như vậy modules này là bộ ghộp nối giữa mạch ủiện tử PLC với thế giới thế giới thực bờn ngoài do ủú phải ủảm bảo ủược trạng thỏi tớn hiệu cần thiết với tớnh chất cỏch ly, ủiều này cho phộp PLC cú thể ủược nối trực tiếp với cỏc cơ cấu chấp hành, các thiết bị vào/ra. Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic..Ví dụ như tớn hiệu vào cú thể là từ cỏc cụng tắc, cỏc bộ cảm biến nhiệt ủộ, cỏc tế bào quang ủiện, thiết bị ra cú thể là cung cấp cho cỏc cuộn dõy contactor, cỏc rơle, cỏc van ủiện từ, ủộng cơ nhỏ. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật………. Thông số kỹ thuật. Vùng nhớ chương trình ứng dụng 40 kB RAM Kớch thước bộ ủệm 128 byte. Giao diện tích hợp RS485. *) Cỏc vựng nhớ và ủịa chỉ vựng nhớ. - Vùng nhớ chương trình ứng dụng (Load): là vùng nhớ lưu nội dung mã chương trỡnh ủược soạn ra do người lập trỡnh. Tựy theo CPU, vựng nhớ này cú thể mở rộng tới 512kB. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật………. Sơ ủồ kết nối hệ thống, cấu hỡnh hệ thống. Hỡnh vẽ 2.13: Sơ ủồ cấu trỳc hệ thống ủiều khiển tớch hợp trờn bộ mụ hỡnh. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật………. *) Sơ ủồ kết nối hệ thống cho mỏy cắt. Sơ ủồ trờn mụ tả cỏch ủấu dõy của mỏy cắt trong tủ ủiện với cỏc modules vào/ra số của PLC 1 và với bảng mụ phỏng thụng qua cầu ủầu S4. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật………. *) Sơ ủồ kết nối hệ thống cho dao cỏch ly. *) Sơ ủồ kết nối hệ thống cho bộ OLTC.

VÀ LẬP TRÌNH GIÁM SÁT TRÊN PHẦN MỀM WINCC

Lập trình giám sát trên phần mềm WinCC 1. Giới thiệu về WinCC

WinCC cú thể dễ dàng tích hợp trong các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau và cả những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution System - hệ thống quản lí việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning). WinCC Explorer là thành phần hạt nhõn của Configuration Sofware, khi khởi ủộng WinCC của sổ WinCC Explorer sẽ ủược tự ủộng mở, ta tiến hành xõy dựng dự ỏn bằng cỏc soạn thảo ủược hiển thị trờn cửa sổ WinCC Explorer, mỗi soạn thảo ủược gọi là một Subsystem. Chương trình chạy (Runtime Sofware RT). Runtime Sofware cho phộp người dựng ủiều hành và giỏm sỏt quỏ trỡnh. Nú ủược sử dụng chủ yếu ủể thực hiện cỏc nhiệm vụ sau:. + ðọc dữ liệu ủó ủược ghi trong CS database. + Hiển thị các Picture trên màn hình. + Liờn kết với cỏc hệ thống tự ủộng. + Lưu trữ các dữ liệu hiện thời, các giá trị quá trình và các thông báo các sự kiện. + ðiều khiển quỏ trỡnh thụng qua cỏc giỏ trị ủặt ở ủầu vào hoặc dựng cụng tắc On/Off. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật………. 64 Kết quả quá trình soạn thảo trong cửa sổ WinCC Explorer kết hợp với quá trình chạy thực sẽ ủược hiển thị ở phần Runtime. Cấu hình hệ thống. Sau khi kết nối giữa PLC và PC bằng PC adapter bắt ủầu thiết lập cấu hỡnh mạng truyền thông hệ thống, kết nối các phần tử trong mạng. ðể thiết lập ủược cấu hỡnh mạng truyền thụng của hệ thống chỳng ta sử dụng phần mềm NetPro - Configuring Networks có sẵn trong tool của Step 7. *) Các bước thực hiện.

68 ðõy mới chỉ mặc ủịnh cho trạm S7-300 nhưng chưa cụ thể là CPU loại nào, bao nhiêu rack, modules nguồn, modules mở rộng, modules giao diện, modules truyền thụng… ðể cấu hỡnh cho trạm này cần phải tiếp tục kớch ủỳp chuột trỏi vào biểu tượng SIMATIC 300(1) sẽ xuất hiện giao diện ủể cấu hỡnh riờng cho trạm này, xem hỡnh dưới ủõy.