4. Thiết bị COM600 3
4.2.1Hệthống phần cứng
4.2.1.1 Station-Server : Hệ thống máy tính chủ
Là một máy tính theo chuẩn công nghiệp thực hiện chức năng điều khiển, giao tiếp, thu thập thông tin từ các thiết bị điện thông minh -IEDs thông qua giao thức IEC 61805 và IEC 60870-103. Station-Server có các cổng để kết nối với các trung tâm điều độ hệ thống điện thông qua giao thức IEC 60870-5-101.
Các Server trong hệ thống sẽ làm nhiệm vụ quản lý hệ thống giao tiếp với các công tơ và các RTU ở trạm, các hệ thống tự động hóa trạm và các trung tâm điều độ, chúng cũng quản lý các giao thức để liên kết.
Các ứng dụng Logic Processor cũng được các Server quản lý, giao diện với các ứng dụng khác cũng sẽđược Server duy trì và đảm bảo hoạt động
Bộ xử lý chủ của hệ thống tích hợp phải lưu tất cả các thông tin trạng thái và tín hiệu Analog có tại trạm bao gồm các dữ liệu từ tất cả các máy cắt lộ ra, máy biến áp, bộ điều khiển tụ, bộ điều áp dưới tải phía cao áp, các rơ le bảo vệ thanh cái và các thiết bị đo. Các thông tin này cần thiết cho các công việc vận hành và phi vận hành (ví dụ như công tác dự báo, nghiên cứu, điều tra sự thiết hụt).
Dưới đây là một vài mức trao đổi dữ liệu và các yêu cầu có liên quan tới hệ thống tích hợp trạm:
Mức 1 - Các thiết bị trên mặt bằng trạm
Mỗi thiết bị điện tử (rơ le, thiết bị đo, PLC, IED, ...) đều có bộ nhớ để lưu giữ một vài số liệu của các dữ liệu sau đây: Các giá trị tương tự (Analog), sự thay đổi trạng thái, tiến trình các sự kiện, các dữ liệu về chất lượng điện. Các dữ liệu này được lưu trữ thành hàng kiểu FIFO và thay đổi số các sự kiện.
Mức 2 - Bộ xử lý chủ của trạm
Bộ xử lý chủ của trạm sẽ yêu cầu mỗi thiết bị (hoặc điện tử hoặc loại khác) các giá trị tương tự (Analog) và sự thay đổi trạng thái với một tỷ lệ thời gian thu thập không đổi trong hệ thống điều khiển (cứ 2s một lần tại các điểm trạng thái, 2s với các giá trị tương tự tại máy phát, 5s với các giá trị tương tự khác). Bộ xử lý chủ của trạm sẽ lưu giữ một cơ sở dữ liệu các số liệu quá khứ, ổ cứng đủ lớn để lưu giữ số liệu của ít nhất là 2 năm. Các dữ liệu lưu trữ trong máy chủ có thể truy nhập vào được bằng SQL, ODBC hoặc bất kỳ một công nghệ nào được chấp nhận. Các công cụ được cung cấp sẽ cho phép đưa các dữ liệu ra dưới dạng ASCII hay bất kỳ một dang dữ lỉệu thích hợp nào khác. Yêu cầu tạo các bản dự phòng ghi trên băng hoặc trên đĩa hay sử dụng một công nghệ thích hợp nào khác để lưu giữ theo chu kỳ các thông tin máy chủ của trạm.
Mức 3 - EMS
Tất cả các dữ liệu yêu cầu cho mục đích vận hành hay phi vận hành được kết nối với EMS thông qua mối liên kết giao tiếp trên cơ sở IEC870 -5-101 hoặc ICCP từ máy chủ của trạm hoặc hệ thống tích hợp LAN. Các dữ liệu này bao gồm (không bị giới hạn trong các hạng mục này) :
1. Dòng điện 3 pha máy biến áp
2. Tải 3 pha máy biến áp (kW, kVA, kVAr) 3. Điện áp 3 pha máy biến áp
4. Trạng thái sự cố của MBA 5. Dòng điện 3 pha lộ ra
6. Phụ tải 3 pha lộ ra (kW, kVA, kVAr) 7. Điện áp 3 pha lộ ra
8. Trạng thái máy cắt lộ ra 9. Trạng thái cảnh báo thanh cái 10.Trạng thái điều khiển tụ
11.Trình tự các sự kiện (Chỉ khi các sự kiện xảy ra)
12.Các sự kiện về chất lượng điện năng (chỉ khi các sự kiện xảy ra)
4.2.1.2. Trạm làm việc/Work Station (WS)
+ Các ứng dụng của hệ thống trung tâm sẽđược chạy trên các máy tính WS tùy thuộc vào ứng dụng được yêu cầu mà số lượng WS sẽ được chọn tương ứng. Thông thường sẽ có 2 console cho ứng dụng SCADA/DMS/IMIS HMI và một console đa năng cho ứng dụng khác như GIS, HIS application…
+ Cấu hình tiêu biểu WS:
- Processor : Intel® Pentium® Dual-Core E2180 Processor (2.0GHz 800MHz FSB 1MB L2)
- Operating system : Windows XP Professional - Total memory : 2x1GB PC2-5300 SDRAM - Video adapter : Matrox G200
- Hard drive : 160GB Hard Disk Drive
- Optical device : DVD-ROM/CD-RW Combo Drive
+ Trạm làm việc được cài đặt bộ phần mềm WinCC V6, bản Client, thực hiện chức năng giao diện đồ họa, cho phép nhân viên vận hành giám sát và điều khiển hệ thống. Giao diện HMI Computer hỗ trợ cho người vận hành với các ngôn ngữ tiếng Anh và tiếng Việt.
4.2.1.3 Ethernet Switch
Để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định thì các thành phần của mạng LAN trong đó có hệ thống Ethernet Switch được chọn phải đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp, như nhiệt độ vận hành cao, một sốđặc điểm của hệ thống Switch:
Performance
• Fiber Ports, 100 Mb (multi-mode and single-mode): Configurable SC, ST, LC
• MTRJ, Small Form Factor (SFF) is featured for high fiber port density. • Fiber Ports, 10 Mb: Configurable, ST, up to 8 fiber ports, each FDX or HDX
• default is HDX mode.
• RJ-45 Ports: 100 or 10 Mb speed, full- or half-duplex mode, per port • individually determined. 10/100 auto-negotiating, up to 16 ports.
• Processing type: Store and Forward with IEEE 802.3x full-duplex flow control.
• All Ports non-blocking. System aggregate forward and filter rate 6.0 Mpps. • Address table: 4K nodes, with address aging time of 155 seconds typical • Packet buffers: 240 KB for 10/100 and 120KB for 1000 Mb
• Latency: 6µs + packet time max (TX - TX, TX - FX, FX - FX, TX-G, G-G)
Network Standards
• IEEE 802.3z, 802.3ab, 802.1p: 10BASE-FL, 100BASE-TX, -FX, 1000BASE-SX, -LX
• Auto-negotiation on TP, IEEE 802.3u
Operating Environment
• IEC 60068 Operating temp. per “Type Test” -60° to 205°F (-50° to 95°C) • UL 60950 “Component Parts” temperature rating: 140°F (60°C)
• Storage: -60° to 210°F (-50°to 100°C)
• Relative humidity: 5% to 95% (non-condensing) • Altitude: -200 to 13000ft (-60 to 4000m)
Network Cable Connectors
• 100 Mb Copper: Category 5 UTP/STP; 10 Mb: Cat. 3, 4, 5 UTP/STP • 100 Mb Fiber ports connector options: multi-mode FX-MTRJ, LC, ST, SC; • single-mode LC, 20Km SC and ST, and 40Km “long reach” single-mode SC.
• 10 Mb Fiber port connector: multi-mode and single-mode ST
4.2.1.4 Modem/Router
Cũng tương tự như Switch các Router, modem cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp nhằm đảm bảo hệ thống vận hành ổn định lâu dài:
Wan Interface • 1000/100 Mb/s • DDS: 56/64 kbps • T1/E1 • Integral CSU/DSU • Frame relay, IP Serial Interfaces • RS232/RS485/RS422 software selectable • 300 bps to 230.4 kbps
• Serial-IP terminal server /reverse terminal server • Multicast, multi-master
• SCADA/DMS Frame Forwarding • 10/100TX auto-sensing or fixed • 100 FX
• VLANs per 802.1Q
• STP/RSTP per 802.1d/802.1w • Prioritization via 802.1p • Static MAC port security • Port security per 802.1x
• Routing per interface • Routing Per VLAN • Static routing, RIP, RIP-II • DiffServ prioritization • DHCP Server
IP Firewall/Perimeter Security
• IP address and port filtering • NAT/PAT
• IPsec VPNs
• Serial port SSL VPNs • 3DES, AES, PSK, X.509
• MANAGEMENT & DIAGNOSTICS • Web–based Graphical User Interface (GUI) • CLI access via TELNET connection
• Powerful built–in protocol analyzer • Layer 1 through 3 statistics
• SNMP MIB II and SNMP Traps • Syslog Event Logging
• XML–based config file
• Multiple on-board software and config files
• Relay contacts for alarms: Form C, 2 NC/NO, software controllable
Environmental
• Operating Temperature: –40C to +85C • Storage Temperature: –40C to +85C • Humidity: 95% non–condensing
• Industrial: IEEE1613, IEC 61850–3, IEC 61000–6–5 • Emissions: EN55022A, FCC Part 15A
• Safety: UL60950–1, EN60950–1
Để đảm bảo việc đồng bộ thời gian cho hệ thống máy tính trung tâm và các công tơ chưa có tín hiệu đồng bộ thời gian, nguồn tín hiệu thời gian sẽ được lấy thông qua một thiết bịđồng bộ thời gian qua GPS.
Thời gian đồng hồ của hệ thống tích hợp tại từng trạm sẽ được duy trì với sai số trong khoảng 1ms so với thời gian GPS. Để làm được điều đó, hệ thống phải bao gồm 1 khối tham chiếu thời gian (TRU-Time Reference Unit) ở từng trạm để cung cấp tín hiệu thời gian cho hệ thống tích hợp và được đồng bộ theo thời gian vệ tinh GPS.
Hệ thống tích hợp phải bao gồm anten của TRU cộng thêm tất cả các phần cứng cần thiết để hỗ trợ và điều chỉnh /cố định anten này. Hệ thống tích hợp cũng bao gồm cả cáp, các bộ nối, các bộ lặp lại (các bộ khuyếch đại trên đường dây) và các thiết bị cần thiết khác cho việc truyền tín hiệu thời gian từ TRU.
Các dạng mã thời gian thông dụng do TRU phát ra là IRIG B122 hay BITS.
Trong khoảng thời gian khi không liên lạc được với vệ tinh, sai số thời gian phát ra không được vượt quá 100ms trong một giờ.
TRU còn có 1 màn hình hiển thị chữ và sốđể biểu thị thời gian, trạng thái kết nối vệ tinh và các tham số cài đặt khác. Một bàn phím được gắn lên mặt trước của khối tham chiếu thời gian dùng để nhập các tham số khởi động cần thiết.
4.2.1.6. Máy in
Phục vụ cho các ứng dụng như tựđộng báo cáo, in ấn các báo cáo vận hành các sự kiện từ hệ thống quản lý sự kiện…
4.2.1.7. Accessories
Các thiết bị như vỏ tủ, thiết bị ghép nối, nguồn điện v..v..
4.2.1.8. Hệ thống điều khiển và bảo vệ
Những người sử dụng trên đây sẽ sử dụng hệ thống tích hợp để thu thập các thông tin sự cố và báo động thích hợp. Thông qua hệ thống này có thểđặt các tham số cho rơ le, đồng thời có thể sử dụng các số liệu đo, các thông tin giám sát thiết bị để lập kế hoạch bảo dưỡng. Các nhóm sử dụng trên đây bao gồm các kỹ thuật viên về rơ le hệ thống, những người có trách nhiệm bảo hành và duy trì các rơ le cùng hệ
thống điều khiển trong trạm. Họ có trách nhiệm đối với việc thiếu đường truyền ra. Ngoài ra nhóm những người sử dụng còn bao gồm các kỹ sư quản lý hệ thống rơ le, có trách nhiệm tính toán chỉnh định của các thiết bị IED. Nhóm này cũng có trách nhiệm phân tích sự cố và các sự kiện của HT.
Các kỹ thuật viên về rơ le hệ thống
Nhóm những người sử dụng này yêu cầu truy nhập từ xa và tại chỗ vào tất cả các thiết bị IED và các thông tin sẵn có trong trạm. Nhóm này yêu cầu tất cả các thông tin từ các thiết bị IED và từ tất cả các điểm trạng thái tại trạm.
Các kỹ sư quản lý hệ thống rơ le
Nhóm này yêu cầu truy nhập từ xa thông tin của từng trạm. Các bộ ghi sự cố, các sự kiện, các bản ghi trị sốđặt và các bản ghi sự cố là các dạng dữ liệu họ quan tâm.
4.2.1.9. Nguồn cung cấp
Các thiết bị vi xử lí, chẳng hạn như hệ thống tích hợp và các thiết bị IED, yêu cầu nguồn cung cấp AC hoặc DC tin cậy để hoạt động được liên tục. Điều này tạo ra một sự thay đổi đáng kể từ các thiết bị bảo vệ cơđiện tử và các thiết bịđo, là các thiết bị nói chung không đòi hỏi nguồn cung cấp. Bên cạnh đó tồn tại một số trường hợp ngoại lệ. Ví dụ, một rơ le đóng lặp lại cơđiện yêu cầu một nguồn cung cấp để vận hành một mô tơđiện cho mục đích đếm thời gian. Nhưng nói chung, các thiết bị cơđiện không cần nguồn cung cấp.
Một cách lý tưởng, hệ thống tích hợp và các thiết bị IED của trạm có thể sử dụng các nguồn hiện có, chẳng hạn như hệ thống ắc qui trạm, hay nguồn tự dùng AC. Hầu hết các thiết bị IED bảo vệ và đo được thiết kếđể vận hành chính xác với điện áp nguồn cung cấp dao động lên xuống trong khoảng 20% giá trịđiện áp định mức, và vì vậy các thiết bị này có thể vận hành chính xác khi điện áp của hệ thống ắc qui trạm giảm do cắt máy cắt. Các thiết bị vi xử lý khác chẳng hạn như máy tính trạm có thể không tiếp tục vận hành trong trường hợp sự cố, và do đó có thể phải yêu cầu một nguồn cung cấp riêng biệt. Nguồn tự dùng AC của trạm, có thể bị mất trong lúc sự cố trên mạch cấp cho máy biến áp tự dùng, không đủ độ tin cậy để cấp nguồn
cho hệ thống tích hợp. Vì vậy cần phải có một bộ nguồn không bị gián đoạn riêng biệt (UPS-Uninteruptible Power Source) gồm có một bộ ắc qui và một bộ nạp không cần cấp nguồn từ máy biến áp tự dùng hay một bộ chuyển đổi DC /AC tách khỏi hệ thống ắc qui trạm.
Thiết bị của hệ thống tích hợp trong trạm phải được cung cấp bởi hệ thống ắc qui DC của trạm. Nếu hệ thống ắc qui của trạm không đủ dung lượng để vận hành hệ thống tích hợp, hệ thống ắc qui trạm cần phải được thay mới. Hệ thống tích hợp sẽ không chiếm chỗ của hệ thống ắc qui trạm.