Câc display thể hiện dữ liệu SCADA bằng hai dạng: hình vă bảng. Dạng hình chính lă sơ đồ một sợi. Sơ đồ một sợi thể hiện trạng thâi vận hănh của hệ thống được giâm sât. Dùng sơ đồ một sợi cho hai mục đích:
Xem trạng thâi hiện thời của câc thiết bị trong trạm vă điều tra câc nguyín nhđn sự cố.
Đưa câc lệnh điều khiển trạng thâi thiết bị vă điều khiển phương phâp hiển thị dữ liệu.
Hình 5.2: Sơ đồ một sợi trạm Liín Trì trong hệ thống
Cũng giống như sơ đồ một sợi, dạng bảng (tabular display) hiển thị câc thơng tin
về trạng thâi của câc thiết bị được giâm sât. Cũng cĩ thể dùng bảng cho câc mục đích như trong sơ đồ một sợi như: xem trạng thâi hiện tại của câc thiết bị được giâm sât, điều tra nguyín nhđn sự cố, vă thực hiện câc thao tâc điều khiển. Tuy nhiín, câc bảng hiển thị câc thơng tin trong câc cột vă hăng thay vì bằng hình. Vă câc bảng cịn cĩ câc thơng tin chi tiết hơn so với sơ đồ một sợi.
28. Quâ trình thu thập vă xử lý dữ liệu cua hệ SCADA tại trạm:
28.1 Nguồn gốc dữ liệu
Mỗi dữ liệu mă SCADA thu nhập cĩ một nguồn gốc mặc định. Nguồn gốc mặc định cho hầu hết câc dữ liệu lă RTU. Tuy nhiín, SCADA cũng cĩ thể lấy dữ liệu từ câc trung tđm SCADA khâc, từ sự tính tơn, từ việc nhập của người dùng, từ quâ trình đânh giâ trạng thâi (State Estimator) hay từ câc quâ trình khâc ngoăi SCADA.
Cho dù giâ trị của một điểm đo được thu nhận từ RTU hay từ nguồn khâc, điểm đo đĩ cĩ thể bị loại ra khỏi vận hănh bởi câc kỹ sư điều hănh. Khi loại một điểm ra khỏi vận hănh giâ trị từ nguồn mặc định sẽ khơng được SCADA cập nhật.
Mặc dù SCADA khơng cập nhật giâ trị câc điểm bị loại ra khỏi vận hănh bằng giâ trị từ nguồn mặc định, nhưng nĩ cĩ thể dùng một giâ trị từ nguồn thứ hai. Ví dụ, giâ trị đo lường của mây biến âp bình thường được nhận từ RTU. Nếu giâ trị tương tự cho mây biến âp bị loại ra khỏi vận hănh vă kỹ sư điều hănh muốn nhập một giâ trị mới. Giâ trị nhập bằng tay lă nguồn dữ liệu thứ hai, cịn gọi lă giâ trị thay thế, của điểm bị loại năy.
SCADA xử lý vă lưu trữ câc loại dữ liệu khâc nhau: tương tự, trạng thâi vă dữ liệu đếm.
28.2 Dữ liệu tương tự
Câc giâ trị tương tự lă câc đo lường bằng số thể hiện câc dữ liệu biến thiín như cơng suất đường dđy, mây biến âp. Câc giâ trị tương tự được lưu trong trường ANALOG.
Trong hệ thống được giâm sât, một biến vật lý thường được đo bởi một transducer vă đầu ra của transducer sẽ được đưa qua bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D converter) nằm trong RTU. Tất cả câc giâ trị tương tự được chuyển đổi sang câc số thực vă được điều chỉnh bởi server chủ để thể hiện câc đo lường vật lý bằng đơn vị kỹ thuật, ví dụ MW. Câc giâ trị được lưu trong cơ sở dữ liệu ở dạng năy vă cĩ thể được sử dụng cho câc mục đích hiển thị vă tính tơn khâc.
Mỗi một giâ trị biến thiín trong hệ thống cần giâm sât tương ứng với một trường ANLOG trong cơ sở dử liệu SCADAMOM. Mục đích của trường ANALOG lă để xâc định một điểm đơn dữ liệu tương tự. Câc trưịng khâc dưới
trường ANALOG mơ tả câc đặc tính của điểm dữ liệu tương tự, ví dụ như câc giới hạn.
Giới hạn được định bởi hai giâ trị tạo nín một dải. Ví dụ, đường dđy cĩ thể cĩ một cặp giới hạn, đĩ lă giới hạn trín (high limit) vă giới hạn dưới (low limit), đối với tình trạng lăm việc bình thường của đường dđy. Nếu ngoăi câc giới hạn trín SCADA coi đường dđy đang ở một tình trạng bất thường vă SCADA sẽ cho ra một cảnh bâo. Dưới đđy sẽ mơ tả câc loại giới hạn (limit) khâc nhau cĩ thể kết hợp với một điểm tương tự:
• Normal limit: xâc định một dải câc giâ trị mă giâ trị đo nằm trong dải
đĩ thì được coi như lă lăm việc bình thường. Câc giới hạn thường được xâc định bằng trường LIMIT.
• Reasonability limit: xâc định một dải câc giâ trị mă SCADA dùng để
xâc định liệu rằng một giâ trị nhận được cho điểm tương tự đĩ lă hợp lý hay khơng. Ví dụ, nếu một giâ trị cao hơn giới hạn trín hay thấp hơn giới hạn dưới thì SCADA coi giâ trị đĩ lă bất hợp lý vă bỏ qua nĩ. Thay văo đĩ SCADA sẽ sử dụng giâ trị đê nhận trước đĩ.
• Forbidden range limit: xâc định một dải câc giâ trị mă SCADA coi
như vi phạm khi giâ trị điểm tương tự rơi văo dải năy. Dùng giới hạn vùng cấm khi khơng cho phĩp vận hănh trong một dải câc giâ trị nằm trong giới hạn thường.
• Deadband limit: dùng cho việc trở lại trạng thâi bình thường của một
giâ trị tương tự từ một trạng thâi bất bình thường. Ví dụ trong một cặp giới hạn thường, nếu giới hạn dưới bị vi phạm, thì SCADA chỉ coi giâ trị tương tự năy lă trở lại giới hạn thường khi giâ trị năy cao hơn giới hạn dưới một khoảng ít nhất lă bằng giới hạn trở về.
• Rate-Of-Change limit: xâc định một tốc độ chấp nhận được mă tại
đĩ câc đo lường tương tự cĩ thể thay đổi giữa câc lần quĩt. Thơng tin năy nằm trong trường RATLIM.
Khi nhận một dữ liệu tương tự, SCADA sẽ kiểm tra câc giới hạn gắn liền với điểm đĩ. Nếu giâ trị đo tương tự năy vi phạm bất kỳ một giới hạn năo, SCADA sẽ cho ra một cảnh bâo.
Câc kỹ sư điều hănh cĩ thể loại bỏ bước kiểm tra năy đối với một điểm đo năo đĩ để trânh việc SCADA coi vi phạm năy lă một tình trạng bất thường hay tình trạng đâng cảnh bâo.
SCADA cĩ khả năng tự động chuyển đổi giữa câc loại giới hạn cho một giâ trị tương tự dựa văo câc yếu tố ngoại như nhiệt độ, mùa v.v..Chức năng năy được gọi lă thay thế giới hạn (Limit Replacement) cĩ thể được gọi bằng tay bởi người dùng.
28.3 Dữ liệu trạng thâi
Câc giâ trị trạng thâi thể hiện tình trạng của câc thiết bị rời rạc, như mây cắt, nấc phđn âp. SCADA cĩ thể chấp nhận câc đầu văo trạng thâi thể hiện bật/tắt (on/off), đĩng/mở (open/closed) hay sự kết hợp của câc đầu văo từ thiết bị ba trạng thâi. Thiết bị ba trạng thâi cũng cĩ câc trạng thâi bật, tắt vă một trạng thâi trung gian giữa bật vă tắt. Tất cả câc giâ trị đầu văo được lưu trong trường POINT trong cơ sở dữ liệu SCADAMOM.
Ngoăi ra SCADA cĩ thể chấp nhận câc đầu văo trạng thâi từ câc thiết bị hai vă ba trạng thâi với chức năng phât hiện thay đổi thông qua, momentary change detection (MCD). Với MCD, SCADA cĩ thể phât hiện cĩ nhiều thay đổi xuất hiện giữa câc chu kỳ quĩt.
Một số RTU cĩ thể đính kỉm thời gian (time stampe) cho câc thay đổi trạng thâi. Nhờ thế thời điểm thiết bị thay đổi trạng thâi cĩ thể được xâc định một câch chính xâc. Câc thơng tin cĩ đính kỉm thời gian như thế được gọi lă dữ liệu SOE (Sequence of Events), được SCADA tích luỹ vă cĩ thể xem trín một display riíng.
Hình 5.8b: Ví dụ về xử lí dữ liệu số dưới dạng bảng.
28.4 Dữ liệu đếm
Một đo lường đếm lă một giâ trị từ một tích luỹ xung. Câc tích luỹ xung thường được dùng để đo sản lượng cộng dồn.
Thiết bị phât hiện sẽ đĩng hoặc mở xen kẽ nhau một cơng tắc mỗi khi bộ phận đo lường cho ra một xung. Bộ tích luỹ xung sẽ đếm số lần cơng tắc thay đổi trạng thâi vă chuyển cho SCADA nơi lưu giữ tổng số đếm tích luỹ kể từ khi lần giải trừ bộ đếm trước.
Giống như câc giâ trị tương tự câc giâ trị đếm cũng được lưu trữ ở dạng số thực vă được điều chỉnh để thể hiện câc đo lường vật lý trong hệ đơn vị kỹ thuật, như megawatt-giờ (MWH) hay mĩt khối (m3). Câc giâ trị trong hệ đơn vị năy sẽ được hiển thị vă dùng cho câc mục đích tính tơn khâc. Mỗi bộ tích luỹ xung hay bộ đếm sẽ đi liền với một trường COUNT trong cơ sở dữ liệu SCADAMOM.
Một số RTU cho phĩp bộ tích luỹ “đĩng băng” (frozen). Điều năy cĩ nghĩa ở một thời điểm nhất định năo đĩ sẽ cĩ một lệnh “đĩng băng” ("freeze" command) gửi đến RTU để “chụp” một câch tức thời giâ trị hiện tại của bộ tích luỹ. Giâ trị năy sẽ được lưu trong RTU cho đến khi chu kỳ quĩt tiếp theo được thực hiện. Lúc đĩ giâ trị năy sẽ được gửi về SCADA.
Hình 5.10: Ví dụ về xử lí dữ liệu đếm dưới dạng bảng
29. Khả năng quĩt của SCADA
SCADA thu nhận dữ liệu về hệ thống được giâm sât từ việc quĩt RTU, thiết bị nối với câc điểm đo lường tương tự, trạng thâi vă đếm. Dữ liệu nằm trong một lần quĩt phụ thuộc văo những gì mă câc nhĩm quĩt RTU (cịn được gọi địa chỉ) đang dược quĩt.
Một nhĩm quĩt lă một tập hợp câc điểm dữ liệu được đưa lín trong lệnh đưa đến RTU. Thơng thường, câc điểm trạng thâi quan trọng nhất được định trong một nhĩm quĩt vă được lấy 2s một lần. Câc thơng tin kĩm quan trọng hơn cĩ thể định trong một nhĩm quĩt khâc vă được lấy 10s một lần.
SCADA cĩ thể quĩt bằng 4 câch:
Quĩt toăn bộ (integrity scan): Tất cả câc RTU vă nhĩm quĩt (địa chỉ) được quĩt để lấy dữ liệu đối với tất cả câc điểm giâm sât. Quĩt toăn bộ luơn được thực hiện khi SCADA khởi động văo lần đầu tiín hay văo lúc hệ thống mây tính vă hệ thống thơng tin cĩ sự cố.
Quĩt chu kỳ (periodic scan): Mỗi nhĩm quĩt trong RTU được quĩt theo chu kỳ tính bằng giđy được định trong cơ sở dữ liệu SCADA. SCADA câc lấy câc dữ liệu của câc nhĩm năy từ câc CFE, vă chỉ lấy câc dữ liệu cĩ thay đổi so với lần quĩt trước.
Quĩt riíng (individual scan): Câc nhĩm đặc biệt được quĩt chung theo một chu kỳ định trước trong cơ sở dữ liệu SCADA. Điều năy cho phĩp một loại đo lường năo đĩ, như dữ liệu đếm, được quĩt như một nhĩm với cùng chu kỳ. Quĩt riíng cũng cho phĩp câc đo lường năo đĩ được quĩt ở một chu kỳ dăi hơn hay ngắn hơn bình thưưịng. Vì vậy câch quĩt năy cịn được gọi như quĩt “tăng tốc”.
Quĩt theo yíu cầu (demand scan): Một hay nhiều nhĩm cĩ thể được quĩt khi cĩ u cầu từ câc kỹ sư điều hănh. Quĩt theo yíu cầu được thực hiện bất kỳ lúc năo nếu muốn.
30. Cờ đặc tính dữ liệu
SCADA hỗ trợ 5 nhĩm chỉ thị đặc tính dữ liệu cĩ thể hiển thị trín sơ đồ một sợi vă display dạng bảng. Chỉ thị đặc tính dữ liệu cịn được gọi lă cờ đặc tính. Khơng phải tất cả câc nhĩm cờ đặc tính dữ liệu đều thường được dùng trong hệ thống SCADA. Năm nhĩm cờ đặc tính đĩ lă:
Cờ nguồn gốc dữ liệu: câc cờ năy chỉ thị nguồn gốc dữ liệu, ví dụ như từ
RTU hay từ một trung tđm khâc. Câc cờ nguồn gốc dữ liệu luơn được thể hiện trín câc display dạng bảng (tabular display).
Cờ đặc tính dữ liệu chi tiết: câc cờ năy chỉ thị độ tin cậy của dữ liệu, ví dụ
như dữ liệu cũ hay dữ liệu xấu. Cờ chi tiết thường được hiển thị trín sơ đồ một sợi.
Cờ đa hợp: câc cờ năy cũng chỉ thị độ tin cậy dữ liệu nhưng theo câch
chung hơn câc cờ chi tiết. Cờ chi tiết thường được hiển thị trín sơ đồ một sợi.
Cờ từ chương trình đânh giâ trạng thâi (State Estimator): câc cờ năy liín
quan đến việc sử dụng kết quả chương trình đânh giâ trạng thâi
Cờ thuộc tính: Câc cờ năy cho biết liệu rằng một thiết bị đang trong trạng
thâi vận hănh cĩ chấp nhận được hay khơng. Ví dụ một đo lường tương tự vượt q câc giới hạn của nĩ thì cũng cĩ thể bị dựng cờ khơng thể chấp nhận (unacceptable).
Câc cờ đặc biệt vă ý nghĩa của nĩ được giải thích trong câc phần sau đđy.
30.1 Cờ nguồn gốc dữ liệu
Cờ nguồn gốc dữ liệu: câc cờ năy chỉ thị nguồn gốc dữ liệu, ví dụ như từ RTU hay từ một trung tđm khâc. Câc cờ nguồn gốc dữ liệu luơn được thể hiện trín câc display dạng bảng (tabular display). Câc cờ năy lă:
• NRTU: Giâ trị thường được nhận từ RTU.
• NREMOTE: Giâ trị thường được nhận từ một trung tđm khâc
• NCALC: Giâ trị cĩ được nhận việc tính từ câc ứng dụng tính tơn
của SCADA.
• NMANUAL: Giâ trị do kỹ sư điều hănh nhập bằng tay tại trung
tđm.
• NESTIM: Giâ trị cĩ được từ chương trình đânh giâ trạng thâi
(State Estimator).
• MANREP: Giâ trị đê được thay thế bởi kỹ sư điều hănh tại trung
tđm.
• ESTREP: Giâ trị được thay thế bởi chương trình đânh giâ trạng
thâi.
• NEXTERN: Dữ liệu trạng thâi, tương tự, đếm được cấp từ một
chức năng ngoăi chức năng quĩt của SCADA. Ví dụ dữ liệu được cấp từ một chương trình trong một phần khâc của hệ thống quản lý năng lượng, EMS (energy management system).
• BKUPSITE: Giâ trị đo lường lấy từ RTU tại trung tđm (local RTU)
hay từ một trung tđm khâc (nếu RTU tại trung tđm khơng lăm việc). Ngoăi trừ cờ BKUPSITE, chỉ cĩ một cờ nguồn gốc cho một dữ liệu. Nếu giâ trị hiển thị khơng nhận từ nguồn mặc định thì cờ “thay thế” sẽ xuất hiện bín cạnh giâ trị năy. Cờ năy chỉ thị nguồn gốc thứ hai của dữ liệu.
30.2 Cờ đặc tính dữ liệu chi tiết
Cờ đặc tính dữ liệu chi tiết lă câc cờ sau
• Uninitialized (U): Cĩ nghĩa lă khơng nhận được cĩ một dữ liệu năo
cho điểm đo lường. Câc đo lường với cờ “U” nín được xem như vơ nghĩa. Khi SCADA khởi động, cờ “U” sẽ luơn xuất hiện đối với tất cả câc đo lường. Khi việc quĩt đê hồi phục vă dữ liệu mới được nhận về vă được lưu thì cờ “U” biến mất. Khi dữ liệu về lần đầu tiín, sẽ khơng cĩ cảnh bâo cho việc dữ liệu thay đổi bởi vì đối với câc giâ trị chưa khởi tạo SCADA coi như khơng cĩ nghĩa.
Giả sử một đo lường được dùng trong tính tơn, thì việc tính tơn sẽ khơng được thực hiện nếu cờ “U” xuất hiện đối với câc biến đầu văo.
• Old (O): Dữ liệu được đânh dấu lă “O” nếu nĩ khơng được cập nhật
trong lần quĩt gần đđy nhất. Dữ liệu đang cĩ lă dữ liệu hợp lệ mới nhất được nhận từ RTU. Câc dữ liệu được coi như lă “O” vì câc lý do sau:
Khi hệ thống khởi động “nĩng”, tức lă lúc một cơ sở dữ liệu mới được đưa văo vận hănh bằng câc giâ trị nhận được gần đđy nhất, thì tất cả câc đo lường cĩ nguồn dữ liệu từ RTU sẽ được đânh dấu “O” cho đến khi lần quĩt tiếp theo nhận dữ liệu mới về. Dữ liệu nhận về khơng thoả mên việc kiểm tra tính hợp lệ, nghĩa lă nĩ khơng được lưu trong cơ sở dữ liệu. Trong trường hợp năy cờ OLD sẽ đi cùng với cờ UREAS. Cờ UNREAS chỉ thị một giâ trị lă OLD bởi vì SCADA đê cố lưu một giâ trị khơng hợp lệ. Đối với câc dữ liệu tương tự, cờ UNREAS chỉ thị rằng giâ trị vi
phạm giới hạn hợp lệ (reasonability limit)
Đối với câc dữ liệu trạng thâi, cờ UNREAS chỉ thị rằng thiết bị