2.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống
Hệ thống điều khiển nhà máy thủy điện Đồng Nai 5 là hệ thống điều khiển tích hợp tiêu chuẩn, mọi hoạt động giám sát dữ liệu hay điều khiển đều được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm do người giám sát vận hành.
Để tránh mức độ phụ thuộc lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ thống, nhà máy đã sử dụng phương pháp điều khiển phân tán (Distriduted Control System). Nghĩa là mỗi một thiết bị điều khiển sẽ đảm nhận một chức năng nhất định trong hệ thống nhưng chúng có thể kết nối được với máy tính ở trạm xử lý khác cũng như máy tính trung tâm nhờ một mô hình mạng. Mỗi trạm điều khiển tương ứng với một địa chỉ ở trên mạng.
Hệ thống DCS/SCADA của nhà máy thủy điện Đồng Nai 5 được thiết kế bởi HydroChina HuaDong Engineering Corporation, được thiết kế trên nền tảng hệ thống tự động hóa thủy điện SD8000. SD8000 cung cấp giải pháp tổng thể cho hệ thống tự động hóa của thủy điện thứ cấp, bao gồm phần mềm ứng dụng, hệ thống điều khiển cục bộ, hệ thống bảo vệ, hệ thống truyền thông liên lạc,…
Các thành phần chính trong hệ DCS/SCADA của nhà máy thủy điện Đồng Nai 5: - Hệ thống tủ LCU đặt tại phòng điều khiển trung tâm giúp người vận hành
giám sát và điều khiển tại chỗ.
- Thiết bị đầu cuối RTU thu thập dữ liệu của hệ thống.
- Hệ thống máy tính trạm vận hành : Giúp người vận hành giám sát điều khiển toàn bộ hoạt động của nhà máy.
- Máy tính Gateway kết nối thông tin nhà máy với trung tâm điều độ A0/A3 qua giao thức IEC 60870-5-104 .
- Máy tính công nghiệp và hệ thống Server lưu trữ dữ liệu nhà máy .
- Hệ thống mạng LAN (bao gồm đường chính và đường dự phòng cho hệ thống).
- Thiết bị đồng bộ GPS giúp đồng bộ thời gian giữa các trạm và trung tâm điều độ.
Hệ thống SCADA của nhà máy thủy điện Đồng Nai 5 gồm 3 phần : Cấp hiện trường và các thiết bị nhất thứ, cấp điều khiển, cấp vận hành giám sát tại phòng điều khiển trung tâm của nhà máy.
Cấp hiện trường và các thiết bị nhất thứ :
Bao gồm các thiết bị:
- Máy cắt (CB): dùng đề đóng ngắt mạch điện cao áp có điện ở trạng thái làm việc bình thường, cũng như nhanh chóng tự động ngắt mạch điện khi ngắn mạch và quá tải.
- Dao cách ly: là khí cụ điện để đóng mở không có điện hay dòng điện rất nhỏ, để tạo thành các khoảng trống cách điện rõ ràng.
- Máy biến dòng và máy biến áp đo lường : dùng để cung cấp điện cho các thiết bị đo lường và rơ le bảo vệ, cách ly mạch đo lường và rơ le điện áp thấp khỏi điện áp cao của lưới.
- Chống sét : Có tác dụng bảo vệ đường dây, các thiết bị động lực khác khi có hiện tượng quá điện áp hệ thống hoặc quá điện áp khí quyển sinh ra.
- Thanh cái : Là nơi tập trung chuyển suất điện áp từ hệ thống máy phát lên lưới điện đến các hộ tiêu thụ.
- Máy biến áp : Thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống điện xoay chiều từ giá trị cao đến giá trị thấp và ngược lại với tần số không thay đổi. Công suất của máy biến áp được tính toán sao cho đáp ứng được công suất tối đa của tải.
- Rơ le bảo vệ : Có thể ra tác động điều khiển trực tiếp khi thiết bị gặp sự cố. Các rơ le này hoàn toàn có thể tính toán và tác dộng theo thông số chỉnh định trước mà không cần liên lạc với hệ thống cấp trên.
- Các thiết bị đo lường thu thập số liệu, thông số của các thiết bị chấp hành như cảm biến , đồng hồ đo thông minh, bộ chuyển đổi tín hiệu đo lường (Transducer),…
Cấp vận hành giám sát tại nhà máy :
Bao gồm hệ thống các máy chủ, màn hình giao diện HMI( Human- Machine Interface) có các chức năng cơ bản sau :
- Thu thập số liệu các thanh cái của trạm bao gồm các thống số (U,I,P,Q, …) của các phần tử và trạng thái của các thiết bị trong trạm (chủ yếu là trạng thái máy cắt, trạng thái dao cách ly, điện áp thanh cái ,…)
- Thực hiện các lệnh theo yêu cầu của người điều hành hệ thống và người trực trạm đưa ra. Việc điều khiển chủ yếu là đóng cắt các máy cắt và điều chỉnh tăng giảm công suất.
- Cung cấp giao tiếp người- máy với người vận hành để giám sát, thu thập dữ liệu, điều khiển, quản lý hệ thống.
- Ghi nhận, quản lý các sự kiện lịch sử vận hành trạm, lịch sử các báo động, sự cố, lưu trữ các quá trình thao tác.
- Quản lý cơ sở dữ liệu để in báo cáo khi cần. - Truyền tin trong hệ thống ổn đinh.
2.2.2 Các vấn đề còn tồn tại của hệ thống điều khiển giám sát.
Nhà máy thủy điện Đồng Nai 5 được trang bị hệ thống điều khiển giám sát tích hợp toàn bộ thông tin của nhà máy bao gồm từ thiết bị công nghệ, năng lượng, thiết bị điện, trạm biến áp đầu ra và hệ thống phụ trợ phục vụ công tác giám sát và điều khiển tại chỗ của nhà máy.
Hình 2.16 Màn hình vận hành tại phòng điều khiển trung tâm
Được xây dựng và đi vào vận hành khá lâu nên nhà máy sử dụng phần mềm của hệ thống điều khiển giám sát trên máy tính với hệ điều hành Windows Server 2008. Tuy nhiên, hệ điều hành này đã bị Microsoft ngừng hỗ trợ nên khi nâng cấp phần mềm hệ thống sẽ có nhiều khó khăn.
Hệ thống DCS/SCADA của nhà máy được đánh giá là 1 hệ thống tích hợp theo tiêu chuẩn. Tuy nhiên hệ thống này thiết kế, cung cấp bởi công ty HydroChina HuaDong Engineering Corporation ít gặp tại Việt Nam, các thành phần trong hệ thống như thiết bị điều khiển PLC, hệ thống rơ le bảo vệ ,.. đều hoạt động theo chuẩn của Trung Quốc dẫn đến khó can thiệp khi nâng cấp, mở rộng , thay đổi hệ thống.
Qua khảo sát thực tế tại nhà máy, em nhận thấy có một số tín hiệu bị mất do quá trình vận hành đã lâu. Thêm vào đó, theo yêu cầu bổ sung của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia về hệ thống điều khiển tự động tăng giảm công suất AGC (Auto Generation Control) em đã liệt kê được danh sách tín hiệu cần có trong hệ thống bổ trợ cho nhà máy:
- Giới hạn điều chỉnh công suất MVAR dưới (MVAR). - Nhận các tín hiệu điện áp đầu cực.
Tổng kết : Những vấn đề còn tồn tại của hệ thống điều khiển và giám
sát của nhà máy :
- Các thành phần trong hệ thống điều khiển giám sát hoạt động theo chuẩn của Trung Quốc nên khó nâng cấp, mở rộng.
- Quá trình hoạt động lâu năm nên một số tín hiệu đo lường bị sai sót khiến việc giám sát từ xa không được chính xác.
- Cần phải bổ sung các tín hiệu điều khiển tăng giảm công suất từ xa, các tín hiệu trạng thái của máy cắt đầu cực,... theo yêu cầu của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia.
2.2.3 Đề xuất cải tiến, hoàn thiện hệ thống.