- ICCP/TASE.2 (IEC 608706)
f) Cỏc tớn hiệu của cỏc ngăn mỏy biến ỏp
5.2.1. Thiết kế RTU
Để thiết kế cơ sở dữ liệu cho RTU cần thu thập cỏc thụng tin sau đõy: - Liệt kờ những thụng tin tớn hiệu đo lường, tớn hiệu rơle, tớn hiệu điều
khiển.
- Đề xuất cỏc cỏch thức cho cụng tỏc lắp đặt rơle và đấu dõy cho thiết bị
nhằm đỏp ứng việc thu thập thụng tin hiện tại cũng như nhu cầu trong tương lai theo một phương thức tối ưu nhất.
- Phần thiết bị ngoại vi giao tiếp với RTU bao gồm:
+ Giao tiếp Input/Output tiờu chuẩn cụng nghiệp chủ yếu gồm tớn hiệu đơn (single point), tớn hiệu kộp (double point), tớn hiệu đo lường đầu vào dạng tương tự (Analog Measurement Input).
+ Giao tiếp Input/Output qua cổng nối tiếp RS232 để nối với modem hoặc nối trực tiếp với mỏy tớnh chủ.
+ Nguồn một chiều với điện ỏp tương thớch với RTU. - Những yờu cầu về cụng nghệđối với RTU:
+ Nguồn cung cấp: mạch nguồn cú thể là loại đơn hoặc 2 phần tử cỏch ly khi cú I/O card và CPU board, điện ỏp 48, 24, 12 VDC tựy thuộc vào vị trớ lắp
đặt thụng qua bộ UPS.
+ Tủ đặt RTU: yờu cầu ngăn bụi và cụn trựng. Kết cấu cỏc thành phần được lắp đặt trờn giỏ đỡ.
Phần cứng RTU:
- Theo dạng cỏc modul vi xử lý với cấu hỡnh cỏc khối thu thập và xử lý tớn hiệu độc lập để nõng cao độ tin cậy: Khối CPU, Memory Card, Digital Input, Digital Output, Analog Input, Telecommunication Card … Kết nối giữa RTU với mỏy tớnh chủ cú thể qua cổng nối trực tiếp (nếu ở gần) hoặc qua modem.
Cần cú cỏc modul phần mềm sau:
- Cơ sở dữ liệu của RTU: địa chỉ vật lý, địa chỉ logic cỏc tớn hiệu RS, RM, RC … mó số cỏc thiết bị.
- Phần mềm tự kiểm tra, bảo trỡ RTU, chuyển đổi và nạp CSDL.
- Phầm mềm ứng dụng: Thu thập dữ liệu, giỏm sỏt và điều khiển, kết nối thụng tin theo cỏc chuẩn giao thức truyền tin.
- Giao thức truyền số liệu: Giữa RTU và mỏy tớnh chủ phải sử dụng giao thức IEC 60870-5-101.
Cấu trỳc của một RTU
Vớ dụ cỏc RTU sử dụng trong hệ thống SCADA của trung tõm điều độ Hà Nội là loại RTU560C và RTU560E của hóng ABB. RTU560 cú cấu trỳc modul với 2 phần chớnh là:
- Trung tõm liờn lạc Communication Subrack với bộ xử lý trung tõm CPU và cỏc giao diện phục vụ cho liờn lạc với trung tõm điều khiển. Chỳng
được kết hợp trong một board 560SLI01.
- Cỏc board tớn hiệu đầu vào và đầu ra I/O boards phục vụ cho việc thu thập tớn hiệu tại trạm.
Cú 3 loại I/O board cần thiết để cú thể đảm nhận việc kết nối cỏc tớn hiệu của trạm tới RTU.
- Binary Input Board 23BE21: Với 16 kờnh tớn hiệu đầu vào. - Binary Output Board 23BA20: Với 16 rơle đầu ra.
- Analog Input Board 23AE21: 8 kờnh analog đầu vào cho cỏc tớn hiệu dạng mA.
Ngoài ra, để đảm bảo cho cỏc RTU hoạt động cũn cú bộ phận cấp nguồn,
Hỡn 5.4. Cấu trỳc điển hỡnh của một rack của RTU560
Cỏc yờu cầu cơ bản:
Để đỏp ứng được những chức năng của hệ thống SCADA thỡ cỏc RTU cần phải thỏa món những yờu cầu cơ bản sau đõy:
- Bộ vi xử lý ớt nhất 32bit
- Giao thức truyền tin giữa RTU và trung tõm điều độ tuõn theo thủ tục IEC60870-5-101.
- Bộ biến đổi tương tự/ số ADC 12 bit (11 bit+1 bit dấu)
- Cú khả năng giao tiếp với hệ thống rơle bảo vệ tại trạm cũng như cỏc thiết bị thụng minh khỏc (IDEs) theo giao thức IEC 60870-5-103.
- Cú khả năng tự kiểm tra và giỏm sỏt hệ thống (khi phỏt hiện lỗi, sẽ cú cảnh bỏo tại chỗ và truyền về trung tõm).
- Cú thể tải cơ sở dữ liệu từ trung tõm điều độđến RTU trạm.
- Cỏc tớn hiệu digital phải được phỏt hiện và cập nhật theo chu kỡ <10 – 20 ms; cỏc giỏ trị đo lường được cập nhật với chu kỡ < 5-10s. Việc cập nhật này do RTU tựđộng thực hiện theo phần mềm mặc định.
- Việc kiểm tra tổng thể (General Check) phải được xem xột và thực hiện vào bất cỳ thời điểm nào khi cú lệnh yờu cầu truyền xuống từ mỏy chủ của trung tõm điều độ.
- Việc gỏn nhón thời gian của cỏc tớn hiệu, bỏo động (rơle) phải được thực hiện tại RTU.
- Việc chuẩn húa: Phần cứng cũng như phần mềm của RTU được thiết kế
theo tiờu chuẩn quốc tế thụng dụng. RTU sẽ được dễ dàng mở rộng đến dung lượng tối đa.
- Ghi sự kiện: Tất cả cỏc sự kiện xảy ra tại trạm mà RTU quản lý sẽ được ghi lại kốm theo nhón thời gian xảy ra, sau đú được truyền về trung tõm. Thời gian thực của RTU tại cỏc trạm phải được đồng bộ với thời gian thực của mỏy chủ tak trung tõm điều độ.
- Giao diện với hệ thống thụng tin: Giao diện giữa RTU và hệ thống thụng tin phải tuõn thủ theo cỏc tiờu chuẩn của CCITT. Tốc độ truyền cho phộp từ 600 đến 9600 baund.
- Mạch vào ra của RTU: Cỏc mạch vào ra I/O của RTU sẽ được cỏch điện với nhau và với đất. Hệ thống cấp nguồn và cỏc mạch I/O phải được bảo vệ chống điện ỏp cảm ứng.
- Cỏc lệnh điều khiển đầu ra: Mỗi chức năng điều khiển được thực hiện bởi cỏc mạch điều khiển riờng biệt. Cụ thể cỏc lệnh điều khiển đi đúng mỏy cắt, đi cắt mỏy cắt, điều chỉnh điện ỏp mỏy biến ỏp … phải được thực hiện bằng cỏc lệnh điều khiển riờng biệt.
- Cỏc đầu vào số: Bao gồm cú
+ Loại 2 bit để chỉ thị trạng thỏi thiết bị (đúng hoặc mở) + Loại 1 bit để chỉ thị cỏc bỏo động (Indication)
+ BCD và 1-out-of-N code sử dụng để chỉ thị vị trớ của bộđiều khiển điện ỏp mỏy biến ỏp.
- Cỏc đầu vào analog: Đầu ra của transducer là đầu vào analog đối với RTU. RTU phải ớt nhất cú khả năng nhận được cỏc dải đầu vào cú giỏ trị
- 0 ữ ±10 mA cho đo lường P, Q. - 0 ữ 10 mA cho đo lường U, I. - 4 ữ 20 mA cho đo lường U, I, P, Q.
- Cỏc đầu vào tớch lũy: Tại RTU cú cỏc đầu vào là cỏc giỏ trị tớch lũy phục vụ
cho việc đo lường điện năng tỏc dụng và điện năng phản khỏng.
Cỏc thiết bị ghộp nối RTU với thiết bị của trạm
Tại cỏc trạm biến ỏp ngoài RTU ra cũn phải trang bị cỏc thiết bị ghộp nối cỏc RTU với thiết bị điện của trạm. Chỳng thực hiện việc biến đổi đo lường,
điều khiển và bỏo tớn hiệu. Cụ thể gồm cỏc thiết bị:
- Cỏc Transducer đo lường U, I:đầu ra 0 ữ 10mA, cấp chớnh xỏc 0,5. - Cỏc Transducer đo lường P, Q:đầu ra 0 ± 10mA, cấp chớnh xỏc 0,5.
- Cỏc Transducer đo lường vị trớ nấc mỏy biến ỏp: đầu ra của cỏc bộ biến
đổi này sẽ chuyển đờn cỏc Input Card của RTU.
- Cỏc rơle trung gian để điều khiển (Interposing Relay): với điện ỏp cuộn dõy là 48VDC.
- Cỏc rơle lặp lại vị trớ (Repeat Relay): Với điện ỏp cuộn dõy là 110, 220 VDC.
- Khúa lựa chọn vị trớ Local/Remote:Để trao quyền điều khiển tại trạm hoặc từ trung tõm điều độ miền Bắc (A1)…
- Hàng kẹp: Hàng kẹp cầu chỡ, hàng kẹp thường, hàng kẹp mạch dũng. - Nguồn 48VDC: Đõy là hệ thống nguồn cấp cho RTU và dựng cho điều
khiển SCADA, tỏch biệt với hệ thống nguồn điện một chiều của trạm. - Cỏp hạ ỏp cũng như toàn bộ cỏc phụ kiện khỏc cần thiết để đấu nối cỏc
thiết bị của trạm tới RTU.
Như vậy ta cú thể hỡnh dung cỏc khối làm việc chớnh cho một SCADA trong trạm như sau:
Hỡnh 5.5. Cỏc khối làm việc của một SCADA trạm
Với cỏc trạm cú cấp điện từ 220kV trở lờn đó thống nhất sử dụng hệ
thống tựđộng trạm dựng mỏy tớnh đểđiều khiển, với thiết kế này tớn hiệu vận hành từ hệ thống điện được thu thậpp từ cỏc thiết bị phõn tỏn và đưa vào mỏy tớnh. Lỳc đú, nhõn viờn vận hành cú thể dựng mỏy tớnh chứ khụng cần dựng tủ
bảng (Control panel) nữa. Và tớn hiệu SCADA được đưa về trung tõm điều độ
qua mỏy tớnh này do vậy người ta khụng sử dụng RTU nữa (cũn cỏc trạm 110kV chưa thống nhất dựng mụ hỡnh này nờn phải dựng RTU để thu thập dữ
liệu). 5.2.2 Hệ thống viễn thụng Hệ thống viễn thụng phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau: - Độ tin cậy thụng tin - Tớnh an toàn - Tận dụng hệ thống truyền số liệu đó cú
- Phự hợp với cỏc tiờu chuẩn quy định của nhà nước