- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA TRONG CÔNG NGHIỆP I. - Tổng quan về hệ thống SCADA trong công nghiệp 1.1. - Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống SCADA 1 1.1.3. - Ứng dụng của hệ thống SCADA 6 II. - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1. - Khái niệm chung về hệ SCADA trong hệ thống điện 22 2.2. - Đặc điểm của mạng thông tin trong hệ thống điện 25 2.2.2. - Kênh thông tin liên lạc trong hệ thống điện 25 2.2.3. - Cấu trúc các kênh thông tin liên lạc trong hệ thống SCADA 30 2.2.4. - Các chuẩn thông tin liên lạc trong hệ thống điện 34 2.3. - Các chức năng của hệ thống SCADA trong hệ thống điện 39 2.3.1. - CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA MỘT HỆ THỐNG SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 3.1. - Hệ thống thiết bị chủ 60 3.4. - Phân cấp điều độ hệ thống điện 63 4.2. - Các hệ thống quản lý mạng trong điều độ hệ thống điện Việt Nam 64 4.3.1. - Hệ thống SCADA/EMS tại các trung tâm điều độ 64 4.3.2. - Hệ thống tự động hóa trạm biến áp 66 4.4. - NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA TRẠM BIẾN ÁP 220KV SÓC SƠN 5.1. - Hệ thống viễn thông 88 5.2.3. - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1.1. - SCADA cho hệ thống cấp thoát nước. - Thông thường một hệ thống SCADA được xếp loại làm nhiều cấp phức tạp phụ thuộc vào số lượng các điểm đo và số lượng các điểm điều khiển. - Giá thành tổng thể của hệ thống. - b) Ưu, nhược điểm của hệ thống SCADA Ưu điểm. - Có thể vận hành hệ thống từ máy tính trung tâm. - Quản lý được hệ thống vừa và nhỏ. - Tính ổn định cho hệ thống không cao. - Chỉ quản lý được những hệ thống nhỏ 81.2. - Kết luận: Nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trong công nghiệp giúp ta có thể nắm bắt được. - Tổng quan về hệ thống SCADA trong công nghiệp, các chức năng nhiệm vụ của từng cấp SCADA trong công nghiệp, cấu trúc của hệ và ứng dụng của hệ thống SCADA. - 22CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1. - Đây chính là nguyên nhân chủ yếu làm cho hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện. - Ban đầu một hệ thống như vậy phụ thuộc nhiều vào đường dây thông tin liên lạc truyền tín hiệu giám sát, điều khiển. - Cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA trong hệ thống điện như sau: 23 Hình 2.1. - Cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA trong hệ thống điện Phân cấp quản lý của hệ thống SCADA trong hệ thống điện Việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển là rất cần thiết đối với một hệ thống công nghiệp bất kì. - Một công ty điện lực thông thường hệ thống SCADA được chia thành các cấp sau đây: a. - Ngoài chức năng điều khiển, các phần tử thuộc cấp này còn có chức năng thu thập số liệu, thông số vận hành ở chế độ bình thường của hệ thống để gửi lên các máy tính điều khiển mức trạm (Substaion Server) hoặc RTU (Remote Terminal Unit). - 25Do quy mô rộng lớn của hệ thống truyền tải điện năng, các trạm điều khiển trung tâm còn có thể được chia thành các cấp trạm điều khiển trung tâm (Central Control hay Central Dispatching Center) và các trạm điều khiển vùng (Area Control Center) 2.2. - Kênh thông tin liên lạc trong hệ thống điện Hiện nay hệ thống thông tin điện lực đang sử dụng một số loại kênh truyền sau. - Một số kênh liên lạc trong hệ thống SCADA Một hệ thống SCADA có thể sử dụng hai (hoặc nhiều hơn nữa) kênh thông tin liên lạc nhằm mục đích cung cấp khả năng dự phòng trong trường hợp kênh liên lạc chính bị hỏng. - Hình trên mô tả một số kênh thông tin liên lạc sử dụng trong hệ thống SCADA. - Các RTUs được đặt tại các trạm (có thể là nhà máy điện, trạm biến áp truyền tải, phân phối…) Mỗi trung tâm điều khiển được xây dựng với cấu trúc sao cho thiết bị xử lý đầu cuối có thể kết nối thông qua modem hoặc là qua một card WAN 28nếu hệ thống thông tin liên lạc của SCADA thực hiện trên mạng diện rộng WAN (Wide Area Network). - Cấu trúc các kênh thông tin liên lạc trong hệ thống SCADA Cấu trúc của các kênh thông tin liên lạc được sử dụng trong hệ thống SCADA có thể là một trong số các kiểu như trình bày trong các hình vẽ dưới đây. - Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối nối tiếp Trong cấu trúc kiểu nối tiếp (series) các RTUs hoặc thiết bị hiện trường có thể chia sẻ cùng một kênh liên lạc. - Nhưng điều đó sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả cũng như tính linh hoạt trong hoạt động của hệ thống SCADA. - Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối kiểu sao – nối tiếp (series – star) Với cấu trúc sao – nối tiếp (series star) một vài kênh liên lạc có thể được tập trung vào RTU. - Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối kiểu điểm nhiều điểm (Multi – drop) Đây chỉ là những cấu trúc mang tính cơ bản. - Trên thực tế, với một hệ thống SCADA, cấu trúc mạng có thể phức tạp hơn nhiều. - Các chuẩn thông tin liên lạc trong hệ thống điện Trên thị trường điện hiện nay có một số lượng lớn các nhà cung cấp với các giải pháp định hướng phần cứng khác nhau. - Do đó như một hệ quả có một số lượng lớn các giao thức thông tin liên lạc đang được sử dụng nhiều trong thực tế của hệ thống SCADA, RTUs, IEDs, PLC, đo lường như là. - Đang sử dụng trong hệ thống điện của EVN. - IEC 61850 là giao thức truyền thông cho mạng và hệ thống ở các trạm điện. - Đang sử dụng trong các hệ thống điện và SCADA/EMS/DMS của EVN: 35- IEC Là giao thức truyền thông trong điều khiển từ xa. - IEC 60870-6: Là giao thức thông tin cho việc điều khiển từ xa của thiết bị hệ thống. - Đang sử dụng trong các hệ thống SCADA/EMS/DMS của EVN để liên lạc giữa các Trung tâm điều độ. - Đang sử dụng trong các hệ thống RTU và tự động hóa trạm của Trung tâm điều độ A1. - Trong giai đoạn lâu dài hơn, trạm không dây sẽ được đưa vào sử dụng, bao gồm các hệ thống tích hợp, trong đó các thiết bị mức ngăn thông tin liên lạc trực tiếp với thiết bị lực nhờ vào bus xử lý. - Các chức năng của hệ thống SCADA trong hệ thống điện Thông thường một hệ thống SCADA trong hệ thống điện có các chức năng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng dự án. - Trong phần này xin được trình bày những chức năng cơ bản và phổ biến nhất của hệ thống SCADA. - Chức năng thu thập dữ liệu Với hệ thống SCADA, những thông tin cơ bản của hệ thống tại các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng được thu thập bởi các thiết bị đặt tại hiện trường và các thiết bị điều khiển được đặt tại trung tâm điều khiển. - Các sự thay đổi trạng thái và giá trị đo lường này sẽ được tổng hợp thành các báo cáo để phục vụ cho việc điều hành hệ thống điện. - Tự động điều khiển Chức năng tự động điều khiển của hệ thống SCADA thường được thực hiện dưới dạng một vòng lặp khép kín. - Hệ thống có lỗi khi thời gian yêu cầu không được thoả mãn. - Do đó tính năng thời gian thực của một hệ thống giám sát và điều khiển phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thông tin sử dụng trong hệ thống đó như hệ thống Bus trường. - Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ thống Bus phải có những đặc điểm sau. - Tính nhanh nhạy: Hệ thống phải xử lý thông tin một cách nhanh chóng để có thể đưa ra kết quả phản ứng một cách kịp thời. - Đây cũng chính là các kênh làm nhiệm vụ truyền tín hiệu trong một hệ thống SCADA. - Có một số lượng lớn các chuẩn thông tin liên lạc đang được sử dụng trong hệ thống điện. - Phần lớn các hệ thống SCADA còn cung cấp cả chức năng cho phép điều khiển các đối tượng điện. - Nhân viên vận hành hệ thống có thể phát ra các lệnh điều khiển máy cắt (đóng/cắt), cho phép hoặc không cho phép thao tác tự động đóng lại, phát thêm công suất phản kháng hay là thực hiện các chức năng logic khác nhau, ví dụ thay đổi nhóm giá trị (setting group) của rơle bảo vệ. - Trên thực tế các hệ thống SCADA có cấu trúc tương đối đa dạng tùy vào từng ứng dụng cụ thể. - Tuy vậy phần lớn các hệ thống SCADA đang được áp dụng trong hệ thống điện có cấu trúc kiểu chủ/ tớ (master/slave). - Cấu trúc điển hình của hệ thống SCADA 3.1. - Yêu cầu các RTU gửi thông tin về hệ thống điện - Yêu cầu các RTU thực hiện các lệnh đóng cắt các thiết bị của hệ thống điện. - Yêu cầu các RTU chuẩn thời gian theo đồng hồ hệ thống. - Các trạm công tác (Workstations) Trong hệ thống SCADA thường có nhiều hơn một trạm công tác, đây thực chất là các máy tính được nối trực tiếp vào mạng LAN của trung tâm điều khiển và thực hiện các chức năng của SCADA thông qua các phần mềm ứng dụng. - Các trạm điều hành với các màn hình hiển thị các thông số và chế độ vận hành của hệ thống điện cho phép nhân viên vận hành theo dõi, giám sát và thực hiện các lệnh điều khiển. - Trạm lập trình bảo dưỡng với các phần mềm thu thập dữ liệu (Data Engineering) cho phép cập nhật các thay đổi của hệ thống cũng như thực hiện các chương trình ứng dụng. - Trong một số trường hợp, các thiết bị tiền xử lý còn có thể được sử dụng như một cổng giao tiếp với hệ thống tự động hóa trạm hay hoạt động độc lập như một bộ chuyển đổi giao thức. - Khối Modem truyền tin Có nhiệm vụ truyền thông tin đã được xử lý tới các máy chủ ở mức điều khiển trạm hoặc truyền thông tin tới hệ thống giám sát mức cao hơn ở các trung tâm điều độ và nhận thông tin điều khiển ngược lại. - Các ứng dụng của RTU Các ứng dụng điều khiển từ xa Nhiệm vụ chính của một RTU trong hệ thống SCADA là đảm nhiệm các ứng dụng điều khiển từ xa. - Các thiết bị chủ của một trung tâm điều độ bao gồm: Một hệ thống mạng máy tính gồm có máy chủ, máy dự phòng và các máy tính thành viên được cài đặt phần mềm quản lý, trao đổi thông tin, xử lý dữ liệu. - Tiến hành thực hiện như vậy sẽ giảm thiểu được khả năng sai sót trong vận hành hệ thống. - Thông tin được xử lý tại mức trạm và sau đó được gửi tới các thiết bị chủ tại các trung tâm điều độ vùng, miền thông qua các hình thức truyền tin trong ngành điện lực như: PLC, tải ba, sóng ngắn … Chi tiết, cụ thể của hệ thống thông tin liên lạc trong hệ thống SCADA được trình bày tại chương 2 của phần này. - Chương này cũng đề cập đến phần hệ thống thiết bị chủ và kết nối thông tin trong hệ thống. - Phân cấp điều độ hệ thống điện Hệ thống điện quốc gia được chỉ huy điều độ thống nhất trong phạm vi cả nước. - Điều độ hệ thống điện (HTĐ) quốc gia được chia thành 3 cấp. - Các hệ thống quản lý mạng trong điều độ hệ thống điện Việt Nam 4.3.1. - Ngoài các chức năng SCADA thì còn có các chức năng khác ứng dụng cho hệ thống điện như. - d) Hệ thống SCADA/EMS tại trung tâm điều độ HTĐ miền Trung (A3) Hệ thống SCADA/EMS lắp đặt tại trung tâm điều độ HTĐ miền Trung do hãng ALSTOM cung cấp. - Hệ thống tự động hóa trạm biến áp Tất cả các thiết bị phục vụ cho mục đích bảo vệ, điều khiển, giám sát, đo lường và thông tin liên lạc trong một trạm tạo nên hệ thống thiết bị nhị thứ. - Đảm bảo sự hoạt động tin cậy của hệ thống rơle bảo vệ và tự động thuộc quyền quản lý. - 69- Đặt trị số chỉnh định cho hệ thống rơle bảo vệ và tự động thuộc quyền quản lý theo phiếu chỉnh định của các cấp điều độ có quyền điều khiển. - Hiểu được sự phân cấp thông tin trong hệ thống điện để từ đó có một cái nhìn tổng thể về công tác điều độ hệ thống điện ở nước ta hiện nay. - Hiểu được sơ bộ về hệ thống quản lý mạng trong điều độ hệ thống điện Việt Nam, cụ thể là hệ thống SCADA/EMS tại các trung tâm điều độ hệ thống điện và hệ thống tự động hóa trạm biến áp. - 72CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA TRẠM BIẾN ÁP 220KV SÓC SƠN 5.1. - Cầu chì đảm bảo an toàn cho thiết bị khi hệ thống gặp sự cố ngắn mạch. - Sự cố hệ thống thông tin của SCADA. - Cấu trúc của một RTU Ví dụ các RTU sử dụng trong hệ thống SCADA của trung tâm điều độ Hà Nội là loại RTU560C và RTU560E của hãng ABB. - Có khả năng giao tiếp với hệ thống rơle bảo vệ tại trạm cũng như các thiết bị thông minh khác (IDEs) theo giao thức IEC
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt