START Thực hiện lệnh MC Local/ Remote Có lệnh ĐK Có lệnh ĐK Đọc đồng hồ đo MFM 383 Truyền dữ liệu lên HMI
END Từ xa Tại chỗ Có Có Không Không
4.5. Lập trình giao diện điều khiển giám sát
Sau khi tham khảo một số giao diện HMI tại các trạm điện, học viên đã lập trình giao diện HMI cho mô hình trạm điện phân phối đã đề cập trong Chương 3 và được kết quả như sau:
4.5.1. Màn hình chính
Đây là giao diện đầu tiên sau khi khởi động chương trình. Người dùng ấn vào nút "Login" để đăng nhập hệ thống, và ấn nút "Exit" để kết thúc chương trình điều khiển. Để có thể thực hiện các chức năng của hệ thống SCADA (Điều khiển, giám sát, lưu trữ, cài đặt, …) yêu cầu người dùng phải đăng nhập được vào chương trình.
Hình 4-4: Giao diện màn hình chính 4.5.2. Giao diện điều khiển, giám sát
Từ màn hình giao diện, người vận hành có thể giám sát các thông số của trạm: dòng điện, điện áp, công suất (P, Q, S), năng lượng, tần số và hệ số công suất. Trạng thái đóng, cắt của dao cách ly, máy cắt.
Khi thông số về dòng điện, điện áp của trạm vượt quá hoặc thấp hơn giá trị ngưỡng
đặt trước thì các cảnh báo tương ứng sẽ nhấp nháy (chu kỳ 1s) ở phần cảnh báo sự cố
để người vận hành có thể nhận biết và kịp thời xử lý. Đồng thời dữ liệu về cảnh báo cũng được lưu lại tại màn hình "Nhật ký sự cố". Dưới đây minh họa trường hợp khi trạm đang hoạt động bình thường thì xảy ra sự cố sụt áp pha A & B.
Để đóng/cắt dao cách ly và máy cắt, người vận hành ấn vào nút "ON", "OFF" tương ứng với vị trí thiết bị. Chương trình cũng cho phép liên động mềm giữa máy cắt và dao cách ly, lệnh mở dao cách ly sẽ không thực hiện được khi máy cắt đang đóng.
Lưu ý: khi trạm chưa làm việc (Máy cắt/ dao cách ly mở) trạng thái của các phần tử mang điện (máy cắt, đường dây, phụ tải) có màu đen. Khi trạm làm việc (Máy cắt & DCL được đóng), trạng thái các phần tử mang điện được thể hiện bởi màu đỏ.
Hình 4-5: Giao diện điều khiển, giám sát khi trạm chưa làm việc.
Hình 4-7: Giao diện điều khiển, giám sát khi xảy ra sự cố sụt áp pha A và B.
4.5.3. Giám sát các thông số theo thời gian
Người vận hành có thể quan sát sự biến động của các thông số trạm biến áp (dòng điện, điện áp, công suất, …) theo thời gian thực. Các thông số có thể được quan sát dưới dạng đồ thị hoặc dạng bảng. Khi ở dạng bảng, giá trị các thông số có thể được lưu lại trên ổ cứng dưới dạng file: .csv, phục vụ cho việc đánh giá, phân tích sau này.
Hình 4-9: Bảng giám sát thông số trạm biến áp.
4.5.4. Bản ghi nhật ký sự cố
Các cảnh báo và sự cố xảy ra trong quá trình vận hành trạm biến áp được theo dõi và ghi lại. Dưới dây là minh họa trường hợp xảy ra sự cố sụt áp pha A & B. Giá trị tức thời của đại lượng gây ra sự cố cũng được ghi lại.
4.5.5. Cài đặt thông số
Giao diện cho phép cài đặt, thay đổi các thông số cho trạm biến áp: giá trị giới hạn trên, giới hạn dưới của dòng điện, điện áp.
Hình 4-11: Giao diện cài đặt thông số trạm biến áp. 4.6. Kết luận chƣơng
Chương 4 đã trình bày các bước tiến hành thiết kế - thi công tủ SCADA để điều khiển – giám sát trạm phân phối. Mô hình đã thực hiện được quá trình hoạt động điều khiển giám sát tủ phân phối và thu thập dữ liệu dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng, hệ số công suất, tần số, …
KẾT LUẬN 1. Kết luận
Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu thiết kế, thi công hệ SCADA cho trạm điện phân phối. Luận văn đã phân tích, cấu trúc, hoạt động của trạm phân phối từ đó ứng dụng nền tảng PLC Siemen để thiết kế hệ SCADA với những chức năng giám sát/điều khiển. Luận văn đã tính chọn thiết bị, lắp đặt tủ mô hình điều khiển, giám sát cho trạm phân phối. Lập trình giao diện kết nối với bộ PLC cho phép giám sát từ xa trạm điện, qua đó luận văn đã đạt được:
- Nghiên cưu hệ thống điện quốc gia
- Nguyên cứu lưới điện truyền tải, phân phối.
- Nghiên cứu hệ SCADA và các ứng dụng.
- Nghiên cứu, ứng dụng hệ SCADA trong lưới phân phối.
- Viết phương trình phần mềm điều khiển.
- Tiến hành mô phỏng, hiệu chỉnh, đánh giá kết quả.
2. Hƣớng phát triển của luận văn
Luận văn đã thiết kế và xây dựng mô hình tủ điều khiển giám sát cho trạm phân phối, trên cơ sở đó có thể phát triển:
- Hoàn thiện thiết kế và thử nghiệm ứng dụng vào trạm điện phân phối
- Chỉnh sửa các giao diện màn hình giám sát cho phù hợp với quá trình vận hành
của trạm phân phối.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật,
1996.
[2]. Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính. Nhà xuất bản Khoa học kỹ
thuật, 2007.
[3]. Phần tử tự động trong hệ thống điện – PTS. Nguyễn Hồng Thái
[4]. Tự động hoá với Simatic S7-300 – Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002.
[5]. Mạng truyền thông công nghiệp – Hoàng Minh Sơn. Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật 2006.
[6]. Nguyễn Kim Ánh và Nguyễn Mạnh Hà, 2007. Giáo trình – Mạng truyền thông công nghiệp.
[7]. “Convergence Task Force Report,” President’s National Security
Telecommunications Advisory Committee, Washington, DC, June 2001.
[8]. J. Walrand and P. Varaiya, High Performance Communication Networks, Second
Edition, San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2000.
[9]. Bin Qiu, Hoay Beng Gooi, Yilu Liu, Eng Kiat Chan, Internet-based SCADA display system, Computer Applications in Power, IEEE , Volume: 15 , Issue: 1 , Jan. 2002
[10]. Ghoshal, K., Douglas, L.D., GUI display guidelines drive winning SCADA projects, Computer Applications in Power, IEEE , Volume: 7 , Issue: 2 , April 1994
[11]. Dagle, J.E., Widergren, S.E., Johnson, J.M., Enhancing the security of supervisory control and data acquisition (SCADA) systems: the lifeblood of modern energy infrastructures, Power Engineering Society Winter Meeting, 2002. IEEE, Volume: 1, 27- 31 Jan. 2002
[12]. Zecevic, G., Web based interface to SCADA system, Power System Technology, 1998. Proceedings. POWERCON '98. 1998 International Conference on, Volume: 2, 18-21 Aug. 1998
[13]. Mini S Thomas, John D Mcdonald (2015), Power System SCADA and Smart Grids, CRC Press.