Chương 3
HỆ THỐNG EMP
1.1 Giới thiệu
Hệ thống quản lí năng lượng (Energy Management Plaform, EMP) là một sản phẩm EMS của ALSTOM ESCA đượng xây dựng trên nền HABITAT. HABITAT là một thành phần, cũng là “trái tim” của EMP.
EMP là tổ hợp toàn diện của các chương trình ứng dụng trên máy tính, tạo nền móng cho các hệ thống quản lý năng lượng tiên tiến nhất hiện nay trong nghành công nghiệp điện lực như: nguồn (generation), truyền tải (transmission), phân phối (distribution), và cơ sở dữ liệu (database).
1.2 Các thành phần của EMP
Các thành phần của EMP bao gồm:
• Một hệ thống con quản lý cơ sở dữ liệu.
• Các ứng dụng hệ thống quản lý năng lượng chuẩn (standard Energy
Management System-EMS).
• Giao diện giao tiếp đồ hoạ đầy đủ với người sử dụng (Rapport-Full
Graphics, Rapport-FG).
• Các tiện ích và các giao diện lập trình ứng dụng (APIs – Application Programming Interfaces) linh động.
Mỗi thành phần được mô tả đầy đủ hơn sau đây:
• Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, HABITAT Database Management
subsystem: HABITAT cung cấp môi trường phần mềm và giao diện người dùng cho các hệ thống điều khiển thời gian thực. Hệ thống cơ sở dữ liệu thường trú trong nhớ của nó cho phép quản lý khối lượng dồ sộ các dữ liệu thay đổi nhanh. Một chức năng cơ bản của HABITAT là quản lý dự phòng. HABIATAT còn cung cấp môi trường cơ sở cho các nhà phát triển phần mềm, cho phép những người này tích hợp vào hệ thống một ứng dụng mới mà không cần sửa đổi phần mềm ứng dụng và phần mềm hệ thống hiện có.
• Giao diện người dùng Rapport-FG: là công cụ giao diện người dùng
Đồ án hệ thống điện Chương 3
hành ở môi trường trung tâm điều khiển. Nó còn là công cụ người dùng thân thiện cho những người có trách nhiệm xây dựng display và kết nối các display với cơ sở dữ liệu.
• Các tiện ích và API động: EMP còn có các tiện ích như cảnh báo
(Alarms), quản lý cấu hình (Configuration Mananger), quản lý tiến trình (Process Manager), quyền (Permission), biểu đồ (trending), quản lý các bộ lập trình điều khiển logic (PLC Mamagement), in ấn (Printing) và nhiều tiện ích khác. Bộ sưu tập các APIs hình thành một lớp động ở trên cùng của các chức năng hệ điều hành chuẩn, trong khi những API khác cung cấp các dịch vụ chung, không được hổ trợ từ hệ điều hành nhưng chúng rất hữu dụng cho các ứng dụng.
• Ứng dụng SCADA: cung cấp các thành phần cơ bản cho hệ thống
EMS. SCADA của EMP tập hợp các dữ liệu thừ hệ thống điện và hiển thị chúng trên các display sơ đồ một sợi cho các kỹ sư điều hành và có thể được cấu hình để tự động cập nhật trên các display dạng bảng (tabular display). SCADA còn cho phép các kỹ sư điều hành điều khiển các thiết bị trong hệ thống điện từ các các máy tính làm việc (worksation).
• Tự động điều khiển phát điện Automatic Generation Control (AGC):
SCADA/AGC là phần mở rộng của SCADA bao gồm các tiện ích điều khiển việc phát điện cho hệ thống quản lý năng lượng EMS. SCADA/AGC cung cấp các phương tiện cho các kỹ sư điều hành giám sát, phân tích, lên kế hoạch và điều khiển hệ thống phát điện một cách hiệu quả và kinh tế.
• Phân tích nguồn (Generation analysis): cung cấp các phương tiện để nghiên cứu phân tích điều khiển đối với hệ thống nguồn phát. Các nghiên cứu này bao gồm lập kế hoạch cho việc phát điện để tối ưu hoá việc phát điện vừa đáp ứng nhu cầu phụ tải vừa thoả mãn về kinh tế.
• Phân tích hệ thống điện (NETWORK application): dùng các dữ liệu
đo thu tập được để đánh giá trạng thái của toàn hệ thống điện. Chức năng này cung cấp cho các kỹ sư vận hành các dữ liệu tại các điểm mà không có số liệu đo xa cũng như xác minh rằng dữ liệu đo là chính xác hay không
• Relational Database Recorder (RDR): cho phép những người phân
tích cấu hình dữ liệu thời gian thực sẽ được chuyển từ HABITAT sang cơ sở dữ liệu Oracle với một chu kỳ nhất định.
• Hệ thống đào tạo điều độ viên DISPATCHER TRAINING SYSTEM
application: là môi trưưòng đào tạo điều độ viên mà với nó có thể mô phỏng từ console vận hành riêng lẻ đến một mô hình đầy đủ của một
Đồ án hệ thống điện Chương 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trung tâm điều khiển. Nó chạy với tốc độ của một hệ thống thời gian thực và mô phỏng một dải rộng đối với điều kiện tần số và điện áp.
• INTER-CENTER application: Cung cấp các phần mềm dùng trong
việc xử lí truyền tin bên trong hệ thống.
• HISTORICAL DATA application: Cung cấp phần mềm dùng trong
việc ghi nhận, bảo quản, xử lí các dữ liệu quá khứ.
1.3 Cấu trúc hệ thống EMP
Các ứng dụng EMP được xây dựng trên nền HABITAT, một môi trường phần mềm mạnh và linh hoạt phục vụ cho các hệ thống thời gian thực lớn và phức tạp.
Hệ thống cấu trúc mở và mô hình phần mềm phân lớp của EMP (Hình: mô hình phần mềm phân lớp với các ứng dụng chuẩn) đem lại khả năng linh động lớn. Mô hình này cho phép EMP trở nên linh động hơn. Có thể cài đặt EMP vào máy chủ chạy trên hệ điều hành UNIX, OpenVMS và các console chạy trên UNIX, OpenVMS và WinNT. Điều này cho phép người dùng phát triển các phần mềm ứng dụng và đẽ dàng cài đặt các phần mềm phát triển thêm này cũng như các phần mềm của nhà cung cấp vào hệ thống.
APPLICATIONS & UTILITIES
OPERATING SYSTEM SCADA
Applications ApplicationsNetwork
Generation Applications Dispatcher Training System Applications Inter Center Communication Applications Historical Data Applications HABITAT
Đồ án hệ thống điện Chương 3
Hình 3.1: mô hình phần mềm phân lớp với các ứng dụng chuẩn
1.3.1. Cấu hình phần cứng của EMP
Các ứng dụng EMP/HAIATAT được cài trên hệ thống máy tính riêng dựa trên các node. Ví dụ, một hệ thống EMS dự phòng kép tiêu biểu được xây dựng từ 2 node máy chủ EMS, 2 Telemetry Front-End (TFE), và một vài các node console dùng đồ họa Rapport-FG. Hệ thống DTS được xây dựng trên một node đơn. Có thể thêm vào các máy tính chuyên dụng khác.
Khả năng xử lý của EMP được phân bổ giữa các máy tính và máy chủ khác nhau sao cho mỗi máy giao tiếp với các máy khác thông qua mạng LAN chuyên dùng cho hệ thống thời gian thực.
Cấu hình phần cứng EMP được thiết kế sao cho sẽ không có sự cố cho bất kỳ điểm nào đối với các thiết bị quan trọng. Vì thệ thống phải hoạt động 7 ngày một tuần, 24 giờ ngày, nên EMP phải dùng các máy chủ dự phòng, TFE dự phòng, CFE dự phòng, mạng dự phòng, và các máy in, logger dự phòng.
Nhằm đảm bảo vận hành theo thiết kế trên, phần cứng của hệ thống EMP tại Trung tâm Điều độ HTĐ bao gồm:
Hệ thống mạng kép dựa trên 2 Ethernet Switch
100Mbps/10Mbps và các thiết bị LAN, WAN khác như router, hub.
2 máy chủ ứng dụng kép (chính – dự phòng) cho tất c các chức
năng SCADA/EMS chủ chốt.
2 bộ CFE Communication Front End kép (chính – dự phòng)
phục vụ truyền thông với các RTU đặt ở các trạm và nhà máy.
Máy chủ DTS dành riêng để phục vụ đào tạo và nghiên cứu.
2 máy chủ HIM phục vụ ghi nhận, lưu trữ, tái nạp các thông tin quá khứ và khởi tạo các báo biểu.
2 máy chủ OAG kép (chính – dự phòng) phục vụ trao đổi dữ liệu với các trung tâm điều khiển khác.
3 console phục vụ điều hành. Các console có lắp đặt hệ thống
cung cấp các báo động âm thanh với nhiều kiểu âm thanh và chế độ phát (liên tục hay một lần) tùy theo mức độ nghiêm trọng của biến cố. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 máy chủ phục vụ cho công tác lên kế hoạch cắt điện, làm phiếu thao tác trên cơ sở chương trình Work Order.
Đồ án hệ thống điện Chương 3
2 console phục vụ mô phỏng đào tạo điều độ viện: một console
dành cho người hướng dẫn và một console dành cho người thực hành.
1 console dùng cho công tác quản trị hệ thống.
1 console dùng cho việc xem dữ liệu hệ thống từ xa, trong tương lai console này dùng để giao tiếp với hệ thống Mini SCADA của sở Điện lực Huế.
6 PC để bàn dùng để tham khảo theo dõi hệ thống.
2 đồng hồ GPS kép (chính – dự phòng) nối đến các máy chủ các
CFE phục vụ việc đồng bộ thời gian với các RTU, đồng thời nối đến các đồng hồ hiển thị thời gian chuẩn (từ vệ tinh), thời gian hệ thống (theo tần số hệ thống) và sai biệt giữa 2 thời gian trên.
1 máy tính điều khiển hệ thống đèn chiếu (Wallboard) và màn
hình lớn (2m x 5.5m) được cấu thành bởi 8 đn thể màn hình 67” với kh năng hiển thị linh hoạt (các cửa sổ hiển thị có thể được sắp xếp với số lượng và kích thước tùy ý).
Thông tin thời tiết được ghi nhận bằng trạm đo thời tiết và đưa vào hệ thống qua trung gian một máy tính.
Hệ thống máy in các loại: 1 máy in biến cố, 03 máy in màu, 04 máy in laser
SCADA/PAS SERVERS
Alpha 800-5/500
1Gb 27Gb
DTS/DS SERVER HIS SERVER OAG COMMUNICATION SERVERS AND WAN
PC-WNT PIII-550MHz
256Mb 9Gb
serial link 2*8 synchronous lines
to control centers NLDC- RCC- DCC and Remote Console
VME rack PT-VME161
COMMUNICATION FRONT END and RTU
to RTU
MAN MACHINE INTERFACE
3 x Dispatcher Consoles
PRINTERS
Video Projection 2 x Dual Ethernet Switch 24 ports 10-100Mb/s
CISCO 2924 XL-A Ethernet repeater Bridge Router Rout About Central EW CISCO2600 Local RTU Weather Station Alpha 800-5/500 1Gb 27Gb Alpha 800-5/500 1Gb 27Gb Alpha 800-5/500 512Mb 54Gb
Optical Jukebox Rout AboutCentral EW CISCO2600 VME rack PT-VME161 PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B PT-VME330B DTS Console 1 Work Order Console + 1 Administration Console 6 x Personal Office PCs Remote Console Routabout EW CISCO router VME SG2 VME SG2 Synchro Clock HP LaserJet 4050N monochrome HPDeskJet 2500CM Hardcopier A4 color Dot-Matrix LGL8P 100 100 100 100 100 100 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 To CFE RD2To Synchro Clock GPS Peripherals CIS Office LAN Main EMS LAN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P ri n te rs h av e S in g le c o n n ec ti o n to L A N Interface 100 PC-WNT PIII-550MHz 256Mb 9Gb PC-WNT PIII-550MHz 128Mb 9Gb PC-WNT PIII-550MHz 128Mb 9Gb Training Console PC-WNT PIII-550MHz 128Mb 9Gb PC-WNT PIII-550MHz 256Mb 9Gb PC-WNT PIII-450MHz 64Mb 10Gb 10 PC-WNT PIII-550MHz 128Mb 9Gb 10 Weather sensors PC-WNT PIII-450MHz 64Mb 10Gb
Đồ án hệ thống điện Chương 3
1.3.2. Ứng dụng, cơ sở dữ liệu và các Display
Nằm trên cùng của môi trường EMP, các ứng dụng EMP có tương tác với nhau và với cơ sở dữ liệu và các Display, thiết bị các tiện ích hỗ trợ và với các hệ thống khác. Hình: mối quan hệ giữa ứng dụng, cơ sở dữ liệu và display cho thấy các thành phần này tương tác với nhau như thế nào. Chú ý rằng trào lưu dữ liệu chính (chỉ thị bằng độ rộng của đường mũi tên) là trào lưu giữa các ứng dụng và cơ sở dữ liệu và giữa cơ sở dữ liệu và display.
Hình 3.3: Mối quan hệ giữa ứng dụng, cơ sở dữ liệu và display
Các ứng dụng nhận thông tin từ các thiết bị, các ứng dụng khác và ở nơi khác ghi thông tin vào cơ sở dữ liệu. Display lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu chứ không phải trực tiếp từ các ứng dụng.
Trong khi một số dữ liệu có thể được sửa đổi bởi người dùng bằng các display, sự giao tiếp trực tiếp duy nhất giữa các display và ứng dụng là sự kiểm tra và tạo thứ tự dữ liệu của ứng dụng để đáp ứng các yêu cầu của người dùng.
Ứng dụng PERMIT quyết định người dùng nào được phép truy cập dữ liệu thông qua display.
1.4 Trào lưu dữ liệu trong EMP
Support Services
Databases Displays