Để xây dựng mô hình đầy đủ của một TBA thường khá khó khăn. Nhằm thể hiện khả năng của hệ thống SCADA trong việc điều khiển và giám sát cho các TBA, đặc biệt là ở các trạm phân phối nhỏ, trong luận văn này tác giả xây dựng một mô hình giản lược của trạm điện phân phối. Trong đó ứng dụng đồng hồ đo đa năng Selec MFM384-C và PLC S7 – 1200 kết nối với giao diện HMI để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu từ trạm. Thông tin được truyền tải qua hệ thống mạng cục bộ (LAN), giao diện HMI xây dựng trên nền tảng phần mềm WinCC của hãng Siemens giúp cung cấp những thông tin cơ bản như: công suất tiêu thụ, năng lượng sử dụng, tình trạng các thiết bị, ... của TBA, và thao tác điều khiển trạm một cách có hiệu quả.
Giải pháp đơn giản, hiệu quả sẽ giúp việc vận hành và bảo dưỡng TBA, cũng như quản lý năng lượng tiêu thụ của đơn vị tốt hơn.
Mô hình tủ điều khiển – giám sát cho trạm điện phân phối bao gồm các phần tử chính như sau:
Mô hình máy cắt MC: sử dụng khởi động từ (LS Contactor 32A) làm mô hình thay thế cho máy cắt trong trạm.
Thiết bị đo năng lượng (RTU): đồng hồ đa năng MFM384-C có khả năng truyền thông. Tín hiệu dòng của 3 pha lấy về đồng hồ qua 3 máy biến dòng CT có tỷ số 50/5A. Tín hiệu áp các pha lấy trực tiếp từ lưới đưa vào đồng hồ.
Thiết bị điều khiển: PLC S7-300 của Siemens, phục vụ cho việc điều khiển tủ cũng như thu thập và gửi dữ liệu lên máy tính PC.
Một số thành phần khác: đèn báo trạng thái, nút bấm, … A N C B ATM MC A B C Đèn báo Phụ tải PC HMI Modbus PLC S7-300 LAN MFM-384 CT TG M Đ Đóng MC Cắt MC Mode Select
Hình 3-13: Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển – giám sát trạm phân phối
Tủ có hai chế độ vận hành, được chọn thông qua chuyển mạch Mode Select trên mặt tủ: Local (tại chỗ) và Remote (từ xa).
Local Mode:
Chuyển mạch Mode gạt sang chế độ Local, hoạt động của tủ được điều khiển và giám sát tại chỗ. Khi người vận hành ấn nút Đóng MC, chương trình PLC phát lệnh đóng máy cắt thông qua tiếp điểm của rơ le trung gian (TG), máy cắt đóng lại và đèn báo trạng thái máy cắt đóng (Đ) sáng.
Ngược lại, khi ấn nút Cắt MC, PLC phát lệnh mở máy cắt thông qua rơ le trung gian TG, máy cắt được mở và đèn báo trạng thái máy cắt mở (M) sáng.
Đồng thời các tín hiệu trạng thái của trạm như: dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng trong các pha … cũng được đo và hiển thị lên màn hình ở mặt tủ, giúp cho người vận hành có thể giám sát, đánh giá được hoạt động của trạm.
Remote Mode:
Chuyển mạch Mode gạt sang chế độ Remote, hoạt động của tủ được vận hành từ xa. Giao diện người máy HMI thiết kế trên màn hình PC giúp cho người dùng có thể giám sát các thông số của tủ và thực hiện lệnh điều khiển từ xa.
Các thông số trạng thái của trạm được đo bởi đồng hồ MFM384. Dữ liệu sau đó gửi tới PLC qua giao tiếp Modbus. Dữ liệu được xử lý tại chỗ và tiếp tục gửi lên máy tính qua đường truyền Ethernet.
Tại máy tính, thông qua giao diện HMI các thông số trạng thái của trạm được hiển thị. Đồng thời giao diện HMI cũng cho phép người vận hành có thể ra lệnh điều khiển đóng/mở máy cắt từ xa.
b)Mô hình tủ điện
Từ nguyên lý hoạt động trên đây, tác giả triển khai xây dựng mô hình thực nghiệm tủ điều khiển giám sát SCADA cho trạm điện phân phối. Mô hình được thiết kế và thi công tại Câu lạc bộ Kỹ thuật Khoa Điện tử, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Một số hình ảnh tủ điện được thi công:
Hình 3-14: Mô hình tủ điều khiển giám sát trạm điện phân phối