Relay1/XCBR1$ST$Loc$stVal Thiết bịlogic
2.1.2Giới thiệu cấu hình cơ bản hệthống trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850.
61850.
Cấu trúc hệ thống tự động hóa của một trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850 có kiến trúc cơ bản như sau:
Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống tựđộng hóa trạm theo tiêu chuẩn IEC 61850
Các chức năng của hệ thống tựđộng hóa trạm được phân phối hợp lý trên ba mức khác nhau ( Station, bay/unit hoặc Process)
- Các chức năng của mức process là tất cả các chức năng của xử lý giao diện.
- Các chức năng của mức bay là các chức năng sử dụng phần lớn dữ liệu của một bay và phần lớn nhiệm vụ của thiết bị sơ cấp của một bay.
- Có 2 lớp trong chức năng của mức station:
1) Mối liên kết các chức năng của mức station và process là các chức năng sử dụng dữ liệu và nhiệm vụ của các thiết bị sơ cấp của nhiều hơn 1 bay hoặc của trạm phức tạp.
2) Mối liên kết giao diện của các chức năng mức station là chức năng mô tả các giao diện của SAS tới trạm điều khiển HMI địa phương, tới trung tâm điều khiển từ
xa (TCI - TeleControl Interface) hoặc tới người kỹ sưđiều khiển từ xa, phục vụ việc quản lý và bảo dưỡng (TMI - TeleMonitoring Interface).
Ở cấp Process( process level) có bộ tích hợp (MU- Merging Unit) kết nối các biến dòng và biến điện áp với các thiết bị bảo vệ. Chức năng chính của MU là kết hợp dữ liệu dòng và áp từ 3 pha. Giao diện giữa các máy biến đổi và MU là công nghệ đặc tả; đầu ra được tiêu chuẩn hóa theo IEC 61850-9. Các máy biến đổi đo lường kết nối với MU có thể là các CT và VT thường hoặc đặc biệt hoặc cả hai trường hợp trên.
Hình 2.3 MU kết nối với máy biến đổi một pha
Các giá trị mẫu tương tự từ MU có thểđược liên kết thời gian. Nó có thểđược hoàn thành hoặc bởi việc lấy mẫu đồng thời của tất cả các giá trị tương tự ở khắp nơi trong trạm hoặc bởi mỗi khuôn thời gian mẫu.
Cấp Process là cấp thừa hành, được thực hiện bằng các nút logic: XCBR, XSWI, CT, VT…
Ví dụ XCBR (máy cắt) ở tầng này có nhiệm vụ mô hình hóa, thể hiện các thông tin của máy cắt, có các tiếp điểm cụ thể thể hiện trạng thái đóng cắt, trạng thái điều khiển tại chỗ hay từ xa của máy cắt, nó được thể hiện bởi dữ liệu và thuộc tính của nút logic XCBR. Mỗi dữ liệu, ví dụ về máy cắt, bao gồm một vài đặc điểm( thuộc tính dữ liệu). Ví dụ, vị trí của một máy cắt ( name “Pos”) được xác định trong nút logic XCBR ( hình vẽ) nó được xác định như một dữ liệu, có thể được điều khiển thông qua dịch vụđiều khiển.
Dữ liệu của Pos có khoảng 20 thuộc tính dữ liệu, thuộc tính dữ liệu
Pos.ctlVal mô tả khả năng điều khiển thông tin (có thể đặt ở trạng thái ON hoặc OFF), thuộc tính dữ liệu Pos.stVal mô tả vị trí thực của máy cắt ( có thểở trạng thái trung gian, on, off hoặc ở trạng thái lỗi). Vị trí này cũng có thông tin về việc xử lý lệnh điều khiển( Operate time – thời gian hoạt động) và số lượng điều khiển. Thông tin về số lượng( Quantity) và thời gian (time stamp) chỉ ra luồng giá trị và thời gian của sự thay đổi cuối cùng của các giá trị trạng thái.Các luồng giá trị của stVal, quantity và time stamp có thể được đọc, báo cáo lại hoặc ghi trong bộ nhớ trung gian của các IED. Các giá trị của stVal và quantity có thể thay đổi từ xa và có tác dụng ngay lập tức sau khi có lệnh.
Ở cấp Bay level có các thiết bị phần cứng gọi là Bay Controller ( điều khiển ngăn lộ), trong đó có sự tích hợp các nút logic: Điều khiển(control) và Bảo vệ( Protection).
Hình 2.4 Cách nối thông thường của bộđấu nối
Hình Vẽ thể hiện cách nối thông thường của tất cả các dữ liệu tương tự và dữ liệu nhị phân. Ở cấp Bay level có 3 thiết bị: Bộđiều khiển ngăn lộ( Bay controller) , bảo vệ khoảng cách(LN PDIS- Relay A) làm bảo vệ chính và bảo vệ quá dòng (LN PTOC) như một bảo vệ phụ( Relay B). Với tiêu chuẩn IEC 61850 sự kết nối có thể thực hiện thủ công được thay thế từng bước.
Bước đầu tiên, tại các máy biến đổi đo lường đặc biệt được nối với thiết bị bảo vệ và điều khiển qua MU.
Hình 2.5 Các máy biến đổi đo lường đặc biệt
Sự kết nối từ cảm biến đến MU là một sự liên kết nối tiếp. Sự kết nối từ MU đến thiết bị bảo vệ và điều khiển được tiêu chuẩn hóa trong IEC 61850-9, nó có thể là các liên kết điểm-điểm hoặc mạng với bộ chuyển mạch.
Trong bước tiếp theo, thêm vào một cảm biến đặc biệt, một đơn vị kiểm tra ( mô hình với LN SCBR) bước đầu để kiểm tra việc điều khiển máy cắt, được thể hiện trong hình vẽ:
Đơn vị kiểm tra có một kết nối chủ tới các thiết bịđiện tử cảm biến trên máy cắt. Từ các đơn vị kiểm tra có các kết nối thông thường tới thiết bị bảo vệ và điều khiển hiện tại cho cảnh báo và khả năng hoạt động tín hiệu ngoài ra IEC 61850-8 nối với level station để kiểm tra các chi tiết dữ liệu. Tất cả các lệnh đóng cắt và tín hiệu về vị trí giữa máy cắt và thiết bị bảo vệđiều khiển vẫn được nối với các đường cáp.
Toàn bộ hệ thống đóng ngắt thông minh gồm các máy biến áp đo lường đặc biệt( TVTR) và máy cắt kể cả kiểm tra máy cắt LN SCBR. Việc kiểm tra các thiết bị và đơn vịđo được nối với thiết bị bảo vệ và điều khiển qua một bus xử lý dùng cả hai IEC 61850-8 và IEC 61850-9. Bus xử lý này được dùng cho việc thay đổi thông tin phức tạp giữa cấp process( Cấp xử lý) và cấp Bay( cấp ngăn lộ). Có đường cáp đặc biệt nối giữa bộđóng ngắt và thiết bị trên bất cứ cấp Bay nào.
Hình 2.7 Các máy biến đổi đo lường đặc biệt và các thiết bị thông minh
Ở cấp Station bao gồm các nút logic HMI, TCI, TMI được tích hợp trong các máy tính của trạm.
Hình vẽ mô tả bộ chuyển mạch của máy cắt, hoạt động ở một HMI muốn điều khiển bộ chuyển mạch của máy cắt từ xa, HMI computer và máy cắt cùng hoạt động. Đầu tiên máy tính cần biết các thông tin mà nó cần truyền đến các IED mô tả máy cắt ( thường được gọi là “ giao diện xử lý”). Tiếp đó, nó cũng cần biết tên của các IED này ( ví dụ máy cắt 1) và địa chỉ của IED. Cả 2 HMI computer ở bên trái và
IED “ máy cắt 1” ở bên phải được nối tới một mạng truyền thông chung. HMI gửi lệnh điều khiển “ máy cắt 1” đến bộ chuyển vị trí của máy cắt ( đóng máy cắt). sau khi bộ chuyển đổi thực hiện xong, giao diện IED có thể gửi trả lời đến HMI computer chỉ số mà vị trí bộ chuyển mạch đã thay đổi.
Các nút logic và dữ liệu
Trong tiêu chuẩn này có khoảng 90 nút logic, ví dụ như máy cắt ( viết tắt: XCBR) và chức năng bảo vệ khoảng cách ( PDIS), Máy biến dòng điện( TCTR), máy biến điện áp( TVTR). Mỗi nút logic bao gồm các dữ liệu chung, nó đưa ra một vài ý nghĩa ứng dụng tiêu biểu, ví dụ dữ liệu của một nút logic.
Dữ liệu Pos là một phần của máy cắt được sử dụng đểđiều khiển vị trí và báo cáo trạng thái của vị trí máy cắt, Mode đưa ra phương thức hoạt đông của nút logic máy cắt ( on, blocked, test, test/blocked hoặc off).
Ví dụ, giá trị “Blocked” ởđây có nghĩa là: - Chức năng của nút logic đang hoạt động - Không có sản lượng phát ra
- Không có báo cáo gửi đi
- Các yêu cầu điều khiển không được lựa chọn
- Tất cả các chức năng và cấu hình dữ liệu được xác định và có thể được gọi ra.
Các dữ liệu này tạo thành trên cơ sở thay đổi lớn thông tin trên mạng. Phần lớn sự tương tác với các thiết bị là qua dữ liệu trong các nút logic và các dịch vụ. Mỗi lớp dữ liệu chung có các dịch vụ chỉ định tới nó, xác định khả năng dịch vụ được cho phép hoạt động trên dữ liệu này. Một vài thông tin có thể đọc và viết trong khi các thông tin khác chỉ có thể đọc. Khái niệm chức năng ràng buộc ( functional constraint –FC) xác định đặc điểm này cho mỗi thông tin của một lớp dữ liệu tiêu biểu. Thông tin của một dữ liệu được xác định là ràng buộc hoặc không ràng buộc.
Tên của nút logic ví dụ XCBR cho máy cắt và tên của dữ liệu ( ví dụ Pos cho vị trí thực của máy cắt ) chỉ rõ ý nghĩa chuẩn của thiết bị trạm. các thuật ngữ viết tắt các
tên đã được tiêu chuẩn hóa, nó được sử dụng trong truyền thông chung( không phụ thuộc vào hệ thống truyền thông sử dụng). Mô hình thông tin bao gồm rất nhiều nút logic, dữ liệu và thuộc tính của dữ liệu. Mô hình này cũng được sử dụng làm cơ sở cho việc đề cập đến ngôn ngữ cấu hình trạm( SCL).