4. Chức năng hệ thống SCADA/DMS/AMR
4.1. Mục tiêu xây dựng hệ thống SCADA/DMS/AMR
Hệ thống SCADA/DMS/AMR quản lý vận hành lưới điện trung áp tại tỉnh Bắc Ninh là một hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu (Supervisory
Control And Data Acquisition - SCADA) cùng với các chức năng thích hợp của
Hệ thống quản lý lưới điện phân phối (Distribution Management System - DMS) và hệ thống thu thập và quản lý đo đếm theo hướng của một Hệ thống hạ tầng đo đếm tích hợp tiên tiến thực hiện trên các máy tính hiện đại và phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế.
Việc xây dựng hệ thống SCADA/DMS/AMR này nhằm nâng cao:
Hiệu quả vận hành và khai thác lưới điện trung áp trong phạm vi quản lý của BNP,
Độ an toàn, tin cậy và chất lượng điện năng,
Giảm tổn thất và giảm thời gian mất điện, Giảm chi phí và nâng cao năng suất lao động,
37
Tiết kiệm chi phí đầu tư do có đủ dữ liệu để lập kế hoạch và qui hoạch phát triển hệ thống một cách tối ưu,
Tạo ra sự minh bạch và hiểu biết giữa BNP và khách hàng sử dụng điện.
4.2.Chức năng hệ thống SCADA/DMS/AMR.
Mục đích của việc xây dựng hệ SCADA/DMS/AMR nhằm giúp cho Trung
tâm Điều độ điện lực Bắc Ninh, các phòng ban có liêu quan (phòng kinh doanh
điện) có đủ khả năng về trang bị kỹ thuật để thực hiện tốt các chức năng được
quy định.
Để thực hiện được các nhiệm vụ của Trung tâm Điều độ điện lực Bắc Ninh và các phòng ban có liêu quan hệ thống SCADA/DMS/AMR phải đảm bảo các chức năng sau:
4.2.1. Thu thập và lưu trữ số liệu.
Những thông tin cơ bản của lưới điện phân phối (trong phạm vi điều khiển và
kiểm tra của Trung tâm Điều độ và của bộ phận kinh doanh điện năng) được thu
thập từcác IEDs, RTU, và công tơ điện tử bao gồm:
- Thông tin về trạng thái máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa của tất cảcác ngăn lộ, vị trí nấc phân áp của bộđiều áp dưới tải máy biến áp.
- Thông tin về các đại lượng đo lường xa như điện áp, dòng điện, công suất tác dụng, công suất phản kháng, tần số.
- Thông tin về các đại lượng đo xa của công tơ điện tử như dòng điện, điện áp, công suât tác dụng, công suất phản kháng, tần số, điện năng tiêu thụ hàng ngày, hàng tháng, các sự cố mất áp công tơ, thấp áp, cao áp,...
- Thông tin về các tín hiệu của hệ thống rơ le bảo vệ, tín hiệu sự cố thiết bị, sự cố
mạch AC, DC...
Các thông tin trên phải được thu thập và lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu phân phối mở với thời gian thực để sử dụng các chức năng SCADA/DMS/AMR cũng
38
như các mục đích khác của Điện lực Bắc Ninh. Ngoài việc thu thập thông số tự động, dữ liệu cũng có thểđược nhập vào bằng tay.
4.2.2. Xử lý các số liệu và biến cố.
Tất cả các thông tin thu thập được phải được thể hiện ngay khi có những thay
đổi bất thường như: Vượt quá các giới hạn cho phép (deadband), thay đổi trạng thái. Các chỉ thị trạng thái phải được thể hiện đúng theo thứ tự thời gian (time-
stamped). Các giá trị đo hay tính toán cũng luôn luôn được kiểm tra giới hạn và
mức độ thay đổi. Khi phát hiện có sự vi phạm giới hạn hoặc thay đổi trạng thái, bộ phận xử lý sự kiện sẽ ghi nhận. Sau đó các sự kiện chuyển đến Điều độ viên thông qua giao diện người-máy (HMI- Human Machine Interface).
4.2.3. Điều khiển từ xa.
Thực hiện điều khiển từ xa đối với các thiết bị là một chức năng quan trọng của hệ thống SCADA. Điều khiển từ xa có nhiều lợi thế so với điều khiển bằng tay qua kênh thông tin thoại, làm giảm rủi ro và chậm trễ trong thực hiện vận hành. Nhằm bảo đảm an toàn, thủ tục kiểm tra nhiều bước sẽ được thực hiện
trước khi có bất cứ một lệnh điều khiển nào được gửi đi.
4.2.4. Tính toán, ghi thông số, lập báo cáo.
Đây là một trong các chức năng cơ bản của hệ thống SCADA, ngoài các bản
ghi đã định sẵn còn cho phép truy cập cơ sở dữ liệu thời gian thực phục vụ cho bài toán khác của hệ thống SCADA/DMS. Ngoài ra còn cho phép truy xuất cơ sở
dữ liệu thời gian thực sang các bảng tính (Spreadsheet) của các phần mềm tính toán thông dụng như Excel Lotus ... phục vụ cho các nhu cầu khác của việc vận hành và quản lý HTĐ.
39 4.2.5. Đồng bộ thời gian.
Hệ thống SCADA có đồng hồ thời gian riêng cho mình (lấy từ hệ thống GPS)
với độ chính xác ± 0, 02 giây/24 giờ và có cơ cấu đồng bộ thời gian giữa hệ
thống máy chủ và các RTU tại các trạm.
4.2.6. Mạng LAN.
Hệ thống SCADA của Trung tâm Điều độ được trang bị cổng nối (LAN
bridge) để nối vào mạng LAN của văn phòng Điện lực Bắc Ninh. Các máy tính
cá nhân của mạng LAN văn phòng có thể truy cập được cơ sở dữ liệu của hệ
SCADA thông qua cổng mạng LAN ở mức độ “chỉ đọc”. Về lâu dài cơ sở dữ
liệu của hệ SCADA trở thành trong hệ thống thông tin tổng hợp của toàn Điện lực nhằm phục vụ cho công tác lập kế hoạch, kế toán và thanh toán.
4.2.7. Lưu giữ thông tin quá khứ.
Hệ thống có khảnăng lưu trữ lại các tình huống xảy ra trong quá khứđể phục vụ cho công tác phân tích và lập kế hoạch sau này. Các thông tin này được lưu trong cơ sở dữ liệu quan hệ (relational database) tuân theo các quy định mới nhất của chuẩn SQL. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu liên quan sẽ hỗ trợ tất cả các dạng dữ liệu được sử dụng bởi các ứng dụng DMS/AMR. Cơ sở dữ liệu quan hệ
sẽ phải hỗ trợ chuẩn công nghiệp API, bao gồm chuẩn Microsoft ODBC.
4.2.8. Hệ thống thông tin địa lý (GIS/AM/FM).
Hệ thống SCADA/DMS có khảnăng giao tiếp với các hệ thống thông tin địa lý GIS/AM/FM để lấy các thông tin liên quan về mặt địa lý của các phần tử trên
lưới điện nhằm liên kết với các thông tin về mặt vận hành và thể hiện trên các giao diện cho Điều Độ viên. Đồng thời hệ thống SCADA phải có khả năng nhập
các file đồ họa dạng .DXF và .GIF để phục vụ cho việc lập các sơ đồ, bản vẽ liên
40 4.2.9. Các phần mềm DMS.
Ngoài các chức năng cơ bản của hệ thống SCADA như đã kể trên, các chức
năng của hệ thống quản lý lưới điện phân phối DMS (Distribution Management
System)được sử dụng để nâng cao tính kinh tế và tối ưu hoạt động lưới phân phối.
- Thiết lập trạng thái kết dây HTĐ và tô màu lưới điện (Network Topology and
Coloring): Thiết lập kết dây thực tế của HTĐ trên cơ sở trạng thái tức thời của
máy cắt và dao cách ly.
- Phân tích lưới (Network analysis): Bộ phần mềm phân tích lưới bao gồm việc
tính toán trào lưu công suất dựa trên số liệu lấy từcơ sở dữ liệu thời gian thực và thỏa mãn các ràng buộc của hệ thống. Dựa trên các kết quả của bài toán trào lưu
công suất, chúng ta có thểđề ra phương án vận hành trong các điều kiện tối ưu.
Việc tối ưu hoá sơ dồ kết dây lưới điện sẽ làm giảm tổn thất và duy trì được điện áp tốt nhất ở các nút.
- Lập kế hoạch vận hành (Operations planning): Chức năng lập kế hoạch vận hành sẽ cho phép tạo lập, soạn thảo, mô phỏng và thực hiện các trình tựđóng cắt
(switching order) cần dùng cho các thao tác đóng cắt điện theo kế hoạch (outage
scheduler). Việc tạo lập trình tựđóng cắt sẽ sử dụng chức năng phân tích lưới để
bảo đảm khả năng làm việc bình thường của lưới điện tuân theo các điều kiện ràng buộc kỹ thuật.
Các chức năng này có thể hoạt động trong cả chếđộ hoạt động thực (real time)
và chếđộ nghiên cứu (study mode)trên cơ sở dữ liệu thời gian thực.
- Định vị sự cố(fault location): Chức năng định vị sự cố sẽ tính toán dòng ngắn
mạch và chạm đất xảy ra trên lưới điện. Các vị trí sự cố dọc theo đường dây sẽ có thểđược xác định trên cơ sở tính toán khoảng cách sự cố và các dữ liệu chỉ thị sự
cố. Các phần tử sự cố và các vị trí sự cố được tự động hiển thị trên sơ đồ lưới
điện. Chức năng sẽ hỗ trợ cho việc lập kế hoạch cách ly sự cố và khôi phục sau sự cố, được thực hiện ở cả 2 chếđộtương tác và tự động.
41
- Tái lập cấu hình (Reconfiguration): Chức năng tái lập cấu hình sẽ được hỗ trợ trong DMS để tìm ra một trạng thái cấu trúc tối ưu nhằm giảm thiểu tổn thất
trong các điều kiện vận hành hiện hữu.
- Báo cáo thống kê về mất điện (Outage reporting and statistics): Các báo cáo mất điện là những thông tin quan trọng về các sự cố, về nguyên nhân sự cốcũng như chất lượng điện. Từ các thống kê và tổng kết về mất điện, người ta sẽ lập
được kế hoạch cải tiến lưới điện hoặc điều hành lưới điện.
4.2.10. Các module phần mềm đọc chỉ sốcông tơ.
- Module phần mềm quản lý truyền tin:
+ Quản trị hệ thống truyền thông và kết nối sao cho có thể sử dụng tốt nhất
các đường truyền và cổng truyền thông hiện có.
+ Tự động thu thập dữ liệu và kiểm tra kết nối và phải có khảnăng tự khôi phục kết nối.
+ Cảnh báo và lưu trữcác công tơ không thể kết nối + Đồng bộ thời gian cho các công tơ trong hệ thống - Module phần mềm thu thập dữ liệu:
+ Cho phép kiểm tra các sự kiện được ghi lại trong công tơ như sự truy cập,
đồng bộ thời gian, mất điện áp và dòng điện một phần hay toàn bộ hoặc thay
đổi chỉnh định của công tơ.
+ Display thông số chỉnh định của công tơ.
+ Quản trị thông số thu thập từcông tơ và đưa ra màn hình cũng như đưa vào cơ sở dữ liệu thời gian thực và lưu trữtrong cơ sở dữ liệu quá khứ.
+ Giám sát tình trạng làm việc của toàn bộ hệ thống để có thểđưa vào báo cáo.
42