Đồ án hệ thống SCADA và tự động hóa trạm biến áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

TIỂU LUẬN
MÔN: HỆ THỐNG SCADA
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BIẾN ÁP

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Hồng Việt
Th.S Nguyễn Tuấn Ninh

Nhóm học viên thực hiện: Phạm Đình Nguyện
Phạm Văn Cường
Vũ Thế Vinh
Lớp:

12BHTĐ-PC

Nam Định, tháng 05 năm 2013


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
TRẠM BIẾN ÁP 110KV E3.4 PHI TRƯỜNG SỬ DỤNG RTU
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC SCADA & TỰ ĐỘNG HĨA TBA
Trên cơ sở sơ đồ nối điện chính (sơ đồ nhất thứ) và bảng Data List của một trạm
110kV, 220kV, 500kV do học viên tự tìm hiểu. Hãy xây dựng hệ thống tự động hóa trạm
dựa trên RTU đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của trạm không người trực do EVN ban

hành. Các chức năng tối thiểu đối với hệ thống Tự động hóa trạm gồm:
- Giám sát các thơng số trạm (theo data lits);
- Thực hiện thao tác điều khiển từ xa đối với CB, LS, ES Tap changer position;
- Kết nối với điều độ cấp trên bao gồm điều độ miền Ax và Bx tương ứng với trạm
theo chuẩn kết nối IEC 60870-5-101 hoặc IEC 60870-5-104.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

I. Hiện trạng thiết bị các trạm 110kV khu vực Nam Định thuộc phạm vị quản lý của
Chi nhánh Lưới điện cao thế Nam Định.
Chi nhánh Lưới điện cao thế Nam Định là đơn vị quản lý, vận hành các trạm biến áp
và đường dây 110kV trên địa bàn các tỉnh Nam Định. Số lượng trạm 110kV hiện nay Chi
nhánh đang quản lý là 10 trạm biến áp và 176,4 km đường dây 110kV.
Hầu hết các trạm 110kV có sơ đồ kết dây theo kiểu sơ đồ cầu trong hoặc cầu ngoài
hoặc sơ đồ một thanh cái, hoặc sơ đồ hai thanh cái có máy cắt phân đoạn. Các trạm 110kV
đều được trang bị công tơ điện tử, rơle kỹ thuật số cho các ngăn lộ 110kV, MBA, các ngăn
lộ tổng trung áp và hầu hết các ngăn lộ xuất tuyến trung áp với các dạng bảo vệ như sau:
Bảo vệ đường dây
Bảo vệ chính được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N,
50BF, 74,79/25, 85
Bảo vệ dự phịng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF,
74,79/25, 85.
Thiết bị bảo vệ máy biến áp.
Bảo vệ so lệch máy biến áp (F87).
Bảo vệ rơ le hơi 2 cấp.
Bảo vệ nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây tăng cao, bảo vệ mức dầu hạ thấp

Bảo vệ áp lực dầu máy biến áp.
Bảo vệ đi kèm bộ điều áp dưới tải.
Bảo vệ bảo vệ quá dịng có hướng 67/67N
Bảo vệ q dịng cắt nhanh khơng thời gian và có thời gian F50/51
Bảo vệ q dịng chạm đất cắt nhanh khơng thời gian và có thời gian F50/51N
Bảo vệ quá tải máy biến áp 3 phía F49
Có trang bị bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR1
Bảo vệ đường dây trung thế
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (F50/51).
Bảo vệ q dịng chạm đất cắt nhanh khơng thời gian và có thời gian F50/51N
Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (F50BF).
Bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số (F81)
Bảo vệ quá tải (F49)
Bảo vệ thấp áp/kém áp (F27/59)
Giám sát mạch cắt.
Rơ le Trip/Lockout
II. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG SCADA TẠI CÁC TRẠM 110KV
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

1. Khái niệm chung:
- SCADA ( Supervisor Control And Data Acquisition): Hệ thống điều khiển, giám sát và
thu thập dữ liệu.
- Tại các trạm 110kV được lắp đặt, kết nối hệ thống SCADA nhằm mục đích thu thập các
thơng số: đo lường, chỉ thị nấc phân áp, tín hiệu trạng thái, cảnh báo và điều khiển để gửi
lên Trung tâm điều độ Hệ thống điện miền Bắc (A1)
- Các tín hiệu thu thập từ các trạm 110kV được viết tắt như sau:
+ Tín hiệu đo lường, chỉ thị nấc phân áp: Analog Inputs (AI)

+ Tín hiệu trạng thái: Double Inputs (DI)
+ Tín hiệu cảnh báo: Signal Inputs (SI)
+ Tín hiệu điều khiển: Double Outputs (DO)
Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA:

Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA
2. CẤU TRÚC
Hệ thống SCADA tại trạm bao gồm 2 phần:
+ Hệ thống tủ RTU/SIC
+ Hệ thống thơng tin
2.1. Tủ RTU:
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

2.1.1. Mô tả:
- Tủ RTU được sử dụng với mục đích thu thập các tín hiệu: đo lường, trạng thái, cảnh
báo..và điều khiển, tủ RTU sẽ được kết nối với tủ thông tin để truyền dữ liệu lên A1
2.1.2. Các thiết bị trong tủ RTU
Trong tủ RTU thông thường được trang bị các thiết bị sau:
+ Thiết bị RTU/Gateway: để thu thập các tín hiệu và kết nối với A1 qua giao thức IEC
60870-5-101
+ Transducer TAP: để thu thập tín hiệu chỉ thị vị trí nấc phân áp của MBA.
+ Transducer U,I,P,Q: để thu thập các tín hiệu đo lường cho các ngăn lộ
+ Rơle trung gian 220VDC: để thu thập các tín hiệu trạng thái, cảnh báo,…
+ Rơle trung gian 48VDC: để gửi tín hiệu điều khiển từ RTU đến các thiết bị nhất thứ.
2.2. Hệ thống thông tin
2.2.1. Tuyến thông tin viễn thông
Để phục vụ cho quá trình truyền tín hiệu SCADA, Hotline,… về A1 thì cần phải

có 1 hệ thống thơng tin ổn định đảm bảo cho q trình truyền dữ hiệu khơng bị
suy hao.
Tuyến thơng tin này sẽ sử dụng 1 kênh thuê riêng để phục vụ cho việc truyền dữ
liệu, hiện tại ta đang sử dụng dịch vụ được cung cấp bởi Viettel Telecom,…
2.2.2. Thiết bị truy cập
Tại trạm 110 kV bao gồm các thiết bị chính như sau:
- 01 bộ truyền dẫn quang SDH/ STM-1.
- 01 bộ thiết bị tách/ghép kênh (PCM30…) có giao tiếp quang để thiết lập các kênh
hotline, quay số, kênh SCADA …..
- 01 Modem
2.2.3. Phương thức kết nối
Tại TBA 110kV
- Thiết bị RTU sẽ được kết nối với bộ Modem truyền dữ liệu thông qua cáp truyền
dẫn hữu tuyến (cáp đồng).
- Modem truyền dữ liệu sẽ gửi tín hiệu lên thiết bị tách/ghép kênh MUX/DMUX
thông qua cáp hữu tuyến (cáp luồng, lõi đồng).
- Thiết bị tách/ghép kênh MUX/DMUX sẽ ghép và dồn các kênh dịch vụ (2W, 4W,
…) thành tín hiệu điện 2Mbps và chuyển tiếp lên thiết bị truyền dẫn cấp độ STM-1.
- Thiết bị truyền dẫn quang STM-1 sẽ chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang
2M.
- Tín hiệu quang 2Mbps sẽ được truyền về A1 thông qua 01 kênh dịch vụ của nhà
cung cấp Viettel Telecom,..
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Sơ đồ định tuyến
Trạm 110kV

Trạm BTS-Viettel

TT Viettel KV1

Hình 2: Sơ đồ định tuyến hệ thống viễn thông
2.2.4. Thiết bị truy cập
Tại trạm 110 kV bao gồm các thiết bị chính như sau:
- 01 bộ truyền dẫn quang SDH/ STM-1.
- 01 bộ thiết bị tách/ghép kênh (PCM30…) có giao tiếp quang để thiết lập các kênh
hotline, quay số, kênh SCADA…..
- 01 Modem
2.2.5. Phương thức kết nối
Tại TBA 110kV
- Thiết bị RTU sẽ được kết nối với bộ Modem truyền dữ liệu thông qua cáp truyền
dẫn hữu tuyến (cáp đồng).
- Modem truyền dữ liệu sẽ gửi tín hiệu lên thiết bị tách/ghép kênh MUX/DMUX
thông qua cáp hữu tuyến (cáp luồng, lõi đồng).
- Thiết bị tách/ghép kênh MUX/DMUX sẽ ghép và dồn các kênh dịch vụ (2W, 4W,
…) thành tín hiệu điện 2Mbps và chuyển tiếp lên thiết bị truyền dẫn cấp độ STM-1.
- Thiết bị truyền dẫn quang STM-1 sẽ chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang
2M.
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

- Tín hiệu quang 2Mbps sẽ được truyền về A1 thông qua 01 kênh dịch vụ của nhà
cung cấp Viettel Telecom,..

CHƯƠNG II

GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA TBA - SƠ ĐỒ
ĐẤU NỐI TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
I. Yêu cầu đối với phần mềm
1. Yêu cầu đối với phần mềm chuyên dụng
Phần mềm chuyên dụng phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế, có thể thay thế cho các dạng
chuẩn phần mềm kết nối dùng để giao tiếp với RTU hiện hữu qua chuẩn
IEC60870-5-104.
2. Yêu cầu đối với phần mềm tổng hợp
Phần mềm có khả năng:
 Giao tiếp với thiết bị qua phần mềm chuyên dụng theo giao thức IEC60870-5-104.
 Giao tiếp với người vận hành qua giao diện HMI
 Lưu trữ quản lý cơ sở dữ liệu quá khứ tại trạm (HIS).

Phần mềm đáp ứng các vấn đề sau:
 Đáp ứng các chức năng cần thiết tại các trạm 110kV: Thu thập, lưu trữ dữ liệu vận
hành; Điều khiển thiết bị; Quản lý giám sát sự cố, cảnh báo; Thống kê tra cứu dữ liệu
vận hành, thông tin về thiết bị, thông tin về cán bộ vận hành, gửi thông tin cần thiết
qua email đến bộ phận quản lý,…
 Đáp ứng các chức năng cần thiết tại Trung tâm điều độ/điều kiển: Theo dõi, giám sát
trạng thái hoạt động tại các trạm 110kV; Lưu trữ đầy đủ dữ liệu vận hành của các Trạm
110kV, xử lý và kiết xuất báo cáo, thống kê theo u cầu của phịng vận hành; Mơ
phỏng trạng thái vận hành của các trạm; Kiết xuất dữ liệu cho các đơn vị liên quan;
Nhắn tin/gửi email thông báo về sự cố/cảnh báo của hệ thống.
3. Yêu cầu thu thập và xử lý dữ liệu
a. Quản trị người dùng:

 Mỗi người vận hành phải có tài khoản riêng, tài khoản này được khai báo một lần và
có thể thay đổi thông tin khi cần thiết.
 Tài khoản người dùng được phân quyền theo nhiều mức khác nhau tương ứng với
phạm vi quyền hạn trong thực tế.

 Thông tin đăng nhập/vận hành của người dùng cũng là dữ liệu để đưa vào hệ thống cơ
sở dữ liệu quá khứ trong suốt quá trình vận hành trạm.
b. Điều khiển thiết bị:

 Tại trạm, người vận hành có thể thực hiện các thao tác trên màn hình HMI:
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

• Đóng /cắt các máy cắt.
• Đóng /cắt các dao cách ly có động cơ.
• Điều chỉnh tăng / giảm nấc phân áp của máy biến áp
 Để đảm bảo tính an tồn cao cho việc truy cập hệ thống điều khiển, sẽ có quy định về
mật khẩu cho phép những người có trách nhiệm được phép thao tác hoặc can thiệp vào
hệ thống ở các mức độ khác nhau như: xem xét, thao tác, sửa đổi cấu hình,.... Phần
mềm điều khiển có khả năng lựa chọn hoặc bãi bỏ lựa chọn để tránh thao tác nhầm khi
vận hành. (Với mỗi lệnh điều khiển, người vận hành phải xác nhận thao tác trước khi
hệ thống gửi tín hiệu thực thi)
 Việc điều khiển 1 phần tử trong cùng 1 thời điểm chỉ có thực hiện tại 1 vị trí. (Trong
dự án này tắt chức năng điều khiển)
c. Thu thập dữ liệu:

Hệ thống thực hiện thu thập toàn bộ các tín hiệu từ RTU tại các trạm theo thời gian thực,
các dữ liệu này được lưu trữ và hiển thị trên máy tính trạm và máy chủ đặt tại NGC. Dữ
liệu thu thập gồm có: Tín hiệu về trạng thái của thiết bị; thơng số đo lường; tín hiệu cảnh
báo sự cố/sự kiện, cụ thể:
Dữ liệu trạng thái:
• Trạng thái đóng /cắt của các máy cắt, các dao cách ly, dao tiếp địa.
• Trạng thái tác động của hệ thống bảo vệ

• Trạng thái cảnh báo của các thiết bị máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, MBA, rơ
le bảo vệ.
Dữ liệu đo lường (analog):
• Vị trí nấc phân áp của các máy biến áp
• Cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng, dịng điện, điện áp của các ngăn lộ
đường dây 110 kV, ngăn máy biến áp, ngăn liên lạc
• Cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng, dòng điện, điện áp của các ngăn lộ
tổng trung thế.
d. Hiển thị thông tin, giám sát:

 Phần mềm giao diện HMI phải thiết kế đảm bảo mô tả được một cách trực quan sinh
động và chuẩn xác về sơ đồ đấu nối, trạng thái các thiết bị điện cũng như thông số vận
hành theo thời gian trên các trang màn hình.
 Phần mềm thiết kế phải giảm thiểu thao tác trên bàn phím, các giao diện và biểu tượng
đảm bảo thân thiện với người vận hành.
 Thiết kế sẵn các biểu mẫu báo cáo giúp cho người vận hành in ấn các báo cáo một
cách nhanh chóng và chính xác.
 Thể hiện thông tin được thực hiện theo nguyên tắc: từ tổng quan sau đó đi dần vào chi
tiết. Điều này có nghĩa: phầm mềm điều khiển phải hiện thị trang đầu tiên là sơ đồ đấu
nối toàn trạm trong đó có thể hiện trạng thái mang điện .
 Càng đi sâu vào các cửa sổ tiếp theo thì các thông tin càng rõ ràng hơn, như khi nhấn
chuột vào 1 ngăn lộ thì sơ đồ đấu nối cũng như thơng tin về ngăn lộ đó được thể hiện
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

chi tiết hơn, và cứ tiếp tục cho đến các thông tin sâu nhất về trạng thái vận hành cũng
như thiết bị.
 Giao diện phần mềm phải thân thiện với người dùng và thiết kế theo quy định về màu

sắc theo cấp điện áp, cụ thể:
• Cấp điện áp 6kV
• Cấp điện áp 10 kV
• Cấp điện áp 22 kV
• Cấp điện áp 35 kV
• Cấp điện áp 110 kV
• Cấp điện áp 220 kV
• Cấp điện áp 500 kV
• Màu sắc khi đóng tiếp địa
• Màu sắc khi sự cố
• Màu cho nghi ngờ sự cố
• Màu khơng có điện

: Xanh nhạt
: Cam nhạt
: Xanh đậm
: Vàng
: Đỏ
: Xanh lá cây
: Vàng đậm
: Lam
: Đỏ/nhấp nháy
: Chấm đỏ
: Xanh nước biển

e. Lưu trữ, xử lý thông tin, quản trị cơ sở dữ liệu quá khứ:
 Các thông tin gồm các tín hiệu, thơng số vận hành, tình trạng thiết bị, các sự kiện. …

sẽ được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu.
 Cơ sở dữ liệu quá khứ có thể được lưu trữ trong các kho dữ liệu hoặc sao chép sang

các đĩa dùng cho các mục đích khác.
f. Lập các báo cáo, danh sách các sự kiện và các cảnh báo:

 Hệ thống có khả năng tạo các báo cáo. Các báo cáo được gửi theo yêu cầu của người
vận hành hoặc được tự động gửi thẳng ra máy in theo chương trình được lập trước.
 Hệ thống có chức năng gửi email đến các địa chỉ được thiết lập các thông tin cần thiết
như thông tin về sự cố, sự kiện hay dữ liệu vận hành.
 Hệ thống có chức năng gửi tin nhắn di động (nhắn tin báo cáo tình hình hay tự động
nhắn tin khi gặp sự cố,…) từ trung tâm Điều độ/điều khiển
 Hệ thống có khả năng tạo các danh sách các sự kiện, các alarm.
 Khai thác/tra cứu Quản lý hồ sơ lý lịch thiết bị trạm, dữ liệu lịch sử về thiết bị đang sử
dụng.
 Lưu trữ dữ liệu quá khứ để phục vụ công tác vận hành điều độ.
g. Liên kết chia sẻ, dùng chung dữ liệu với các hệ thống liên quan:

Hệ thống có tính mở, đảm bảo tương thích với các hệ thống đang có cũng như cho
cho phép liên thông dữ liệu với các ứng dụng khác trong tương lai, theo đó:
 Có chức năng tự động cập nhật dữ liệu vận hành như (U,I,Q,P; thông tin quá tải,…)
vào hệ thống Truyền thông số của Công ty từ đó, các đơn vị khác có thể tra cứu, khai
thác.
 Cung cấp dữ liệu vận hành cho các hệ thống khác như hệ thống quản lý đường dây
trên bản đồ số.
4. u cầu về mơi trường đáp ứng
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Hệ điều hành: Sử dụng hệ điều hành Windows cho máy tính trạm và máy chủ.
Database: Sử dụng Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server, đây là một hệ

thống quản trị CSDL tiên tiến và thông dụng, được bổ sung thêm nhiều tính năng mới với
sự cải tiến về tốc độ và chất lượng, tích hợp XML, có khả năng bảo mật tốt, hỗ trợ nhiều
loại dữ liệu. Ngồi ra có thể chọn các hệ quản trị Cơ sở dữ liệu khác như Oracle,
Access,....
Font chữ: Dữ liệu lưu trữ theo bảng mã Unicode.
Xây dựng biện pháp bảo mật riêng của hệ thống với cơ chế xác thực quyền, người
dùng được cung cấp Tên tài khoản và mật khẩu truy cập và được phân quyền truy cập đến
các chức năng trong hệ thống. Với những quyền hạn được phân thì người dùng chỉ có thể
thực hiện được những chức năng giới hạn trong hệ thống.
5. Yêu cầu về an toàn, bảo mật của phần mềm tổng hợp
Phần mềm phải đảm bảo tính chính xác, an ninh an tồn hệ thống
Hiển thị chính xác trạng thái thiết bị, thông số thu thập quan giao thức IEC 60870-5104
Phân quyền sử dụng và có giải pháp đảm bảo an ninh an tồn, chống tấn cơng, truy cập
trái phép vào hệ thống.
Có chức năng sao lưu, phục hồi dữ liệu
Bảo mật trong mạng LAN, WAN, VPN, chỉ những người có quyền truy nhập mới truy
xuất được thông tin của hệ thống.
Mọi tài liệu đều có mức bảo mật cho từng nhóm đối tượng sử dụng khác nhau.
II. SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
1. Sơ đồ đấu nối tín hiệu CB, LS, ES
Tín hiệu của CB, LS, ES được gửi đến hệ thống SCADA thông qua các rơle trung
gian 220VDC được lắp tại tủ RTU/SIC. Khi CB, LS, ES gửi tín hiệu chỉ thị vị trí cho các
khóa điều khiển tại tủ điều khiển thì đồng thời nó sẽ làm cuộn hút của các rơ le trung gian
tương ứng tại tủ RTU/SIC tác động, RTU nhận biết được tín hiệu trạng thái thơng qua cặp
tiếp điểm thường mở của các rơ le trung gian gửi tín hiệu đến các card DI của RTU. .

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Sơ đồ đấu nối tín hiệu trạng thái DCL, MC
2. Sơ đồ điều khiển CB, LS, ES
Tín hiệu điều khiển của hệ thống SCADA được gửi đến các thiết bị thông qua các
rơle trung gian 48VDC, tại tủ CP có khóa local/supervisor (SL/R) với mục đích: khi khóa
để ở vị trí local ta sẽ điều khiển các thiết bị bằng các khóa điều khiển tại tủ, khi khóa để ở
vị trí supervisor (remote) thì thiết bị sẽ được điều khiển bằng hệ thống SCADA

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Sơ đồ đấu nối tín hiệu điều khiển

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CẤU HÌNH SCADA
CHO TRẠM 110 KV- E3.4 PHI TRƯỜNG SỬ DỤNG RTU.
1. Sơ đồ nối điện chính trạm 110 kV - E3.4 Phi Trường.
1.1 Khái quát về thiết bị.
Trạm biến áp 110 kV - E3.4 Phi Trường hiện có :
- 02 đường dây 110 kV
- 03 đường dây 35kV
- 02 đường dây 06 kV
- Có 4 máy biến thế gồm : 2 máy biến lực 110/35/06 kV và 2 máy biến thế tự dung
06/0,4 kV.
- Các thiết bị trong trạm gồm :
+ Máy cắt
+ Dao cách ly.
+ Dao tiếp địa.
+ Chống sét van.

+ Biến dịng điện.
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

+ Biến điện áp.
+ Dây dẫn
Mục đích của phần này là nêu những yêu cầu cần thiết đối với thiết bị nhất thứ của
một trạm điện được trang bị hệ thống tự động hóa trạm, đồng thời cũng đề xuất giải pháp
công nghệ mới cho các thiết bị biến dòng và biến điện áp nhằm đáp ứng yêu cầu đo đếm
và bảo vệ ngày càng chính xác qua đó phục vụ tốt hơn trong đo đếm, cũng như trong bảo
vệ, do đó ghi nhiễu loạn trên hệ thống sẽ được thể hiện rõ hơn, phục vụ tốt cho các
chương trình phân tích hệ thống. Nhờ có các biến dịng và biến điện áp sử dụng công nghệ
mới việc định vị sự cố sẽ chính xác, giúp cho cơng tác tìm kiếm điểm sự cố sẽ nhanh
chóng.
Một trạm tự động hóa với thiết bị nhất thứ cũng phải tuân theo những nguyên tắc
thiết kế chung của một trạm thông thường gồm các thiết bị chính như sau:
Máy biến áp lực.
Máy cắt.
Dao cách ly và dao tiếp địa
Các biến điện đo lường như Biến điện áp, Biến dòng điện
Chống sét.
Để điều khiển đóng cắt các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, điều khiển nấc phân áp
hệ thống SAS có thể sử dụng một trong hai giải pháp:
Sử dụng hệ thống điều khiển trạm như LSA, SICAM của Siemens, PACiS của
AREVA, SEL, NARI và SAS 6x0 của ABB.
Tuy nhiên trong đề tài này ta sử dụng thiết bị RTU loại RTU560C của ABB để thiết
kế thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị thuộc các ngăn lộ : 131, 132,112, 331, 332,
631, 632. Khi điều khiển các thiết bị ta sử dụng các đầu ra số (Digital Output) của thiết bị

tập trung dữ liệu, kết nối đến các rơ le trung gian lệnh có tiếp điểm song song với tiếp
điểm điều khiển các thiết bị trên.
Thiết bị SCADA cụ thể là RTU được coi là thiết bị nhị thứ, thu thập tín hiệu từ hệ
thống đo lường, bảo vệ, điều khiển và tác động nên HT điều khiển của trạm
Các dữ liệu trạng thái từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU,
còn các dữ liệu tương tự từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào
các bộ biến đổi (tranducer), đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các cổng đầu vào tương
tự của RTU. Tại RTU dữ liệu được số hố và thơng qua kênh truyền (giao thức) gửi về
trung tâm điều độ.
1.2. Các tín hiệu của ngăn lộ
* Tín hiệu chỉ vị trí, trạng thái (Đầu vào số):
- Trạng thái của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa: Đóng/Cắt.
- Tín hiệu về vị trí của khóa Local/Remote(Local/Supervise)
* Các cảnh báo, báo động bao gồm có (Đầu vào số):
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

- Các tín hiệu chung.
- Các tín hiệu bảo vệ rơle số báo tín hiệu hoặc tác động cắt máy cắt : Q dịng, so
lệch, chạm đất...
- Các tín hiệu bảo vệ cơ khí nội bộ máy biến áp.
- Các tín hiệu máy cắt khơng sẵn sàng làm việc.
* Các giá trị đo lường công suất (Đầu vào tương tự): U, I, P, Q, nhiệt độ máy biến áp,
vị trí nấc điều áp.
* Các lệnh điều khiển đối với máy cắt, dao cách ly (Đầu ra số): Đóng/Cắt.
2. Bảng Datalist

Feeder (Ngăn lộ)

Feeder (Ngăn lộ)

Feeder (Ngăn lộ)

Transformer (MBA)

Feeder (Ngăn lộ)

Feeder (Ngăn lộ)

Transformer (MBA)

Feeder (Ngăn lộ)

331

631

T1

132

332

T2

112

A

6

CT A (Dòng điện)

1

1

1

1

1

1

A

6

CT B (Dòng điện)

1

1

1

1

1

1

A

6

1

1

1

1

1

1

kV

6

1

1

1

1

1

1

kV

6

1

1

1

1

1

1

kV

6

1

1

1

1

1

1

kV

6

CT C (Dòng điện)
A Ph voltage (Điện
áp pha A)
B Ph voltage (Điện
áp pha B)
C Ph voltage (Điện
áp pha C)
Neutral voltage (Điện
áp TT)

1

1

1

1

1

1

Tap_Ch

Position (Vị
trí)

2

1

1

Temp

Temperature
(Nhiệt độ)

4

2

2

Data ID

Data Type

(Loại dữ
liệu)

Signal
Total
(Số
lượng
tín
hiệu)

Signal Name (Tên tín
hiệu)

Common S/S

Kiểu

131

DANH MỤC DỮ LIỆU TRẠM 110 kV - PHI TRƯỜNG

Bay Reference (Mark
of CB)
Analog input (Tín hiệu tương tự)

Tổng số Analog input giám sát

48

0

7

Trong đó :
- Các tín hiệu đưa vào
Transducer (Sử dụng 7
transducer cho các ngăn lộ )

39

- Các tín hiệu đưa vào RTU

6

Số tín hiệu dự phịng ở RTU

2

Tổng số tín hiệu Analog ở RTU

8

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh

7

7

3

7

7

3

7


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV
Digital input (Tín hiệu đầu vào nhị phân)
Fault (Lỗi)

1

220/380VAC

1

Fault (Lỗi)

1

1

Fault (Lỗi)

1

Battery (Ắc quy)

Power supply
(Nguồn cấp)

Fault (Lỗi)

1

48VDC

1

Fault (Lỗi)

1

1

Fault (Lỗi)

1

Fault (Lỗi)

1

1

Fault (Lỗi)

2

220VDC
RTU fault (Hư hỏng
RTU)
RTU Remote Control
Disable (RTU không
thể điều khiển được)
Operation ModeRemote/Local (Chế
độ thao tác Từ xa/Tại
chỗ)
CB SF6 Blocked
(Máy cắt khố thao
tác do khí SF6)

Fault (Lỗi)

6

CB Not Ready (Máy
cắt khơng sẵn sàng)

1

1

1

Alarm1 (Tín
hiệu 1)

8

Active Relay1 (Rơle
1 báo tín hiệu)

1

1

1

Alarm2 (Tín
hiệu 2)

8

Active Relay2 (Rơle
2 báo tín hiệu)

1

1

Trip (Cắt)

8

1

Trip (Cắt)

8

Main Protections
(BV chính tác động)
Backup Protections
(BV dự phịng tác
động)

1

Alarm 96

2

Tfr Buchloz alarm
(Tín hiệu rơle ga)

1

1

Trip 96

2

Tfr Buchloz trip (Cắt
máy từ rơle ga)

1

1

Trip 63

2

1

1

Trip 63

2

1

1

Alarm 23O

2

1

1

Trip 23O

2

1

1

Alarm 23W
Alarm 23W

2
2

1
1

1
1

8

1
1

1

1

1

1

1

1

Tfr Pressure trip (Cắt
máy từ rơle áp lực)
Tap Changer oil
Pressure trip (Cắt
máy từ rơle dòng
dầu)
Tfr Oil Temp alarm
(Tín hiệu nhiệt độ
dầu cao)
Tfr Oil Temp trip
(Cắt máy từ bảo vệ
nhiệt độ dầu cao)
Tfr Winding Temp
alarm (Tín hiệu nhiệt
độ cuộn dây cao)
Tfr Winding Temp
trip (Cắt máy từ bảo
vệ nhiệt độ cuộn dây

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh

1

1

1

1
1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

cao)
2
Tổng số Digital Input cho tín
hiệu và cắt :

Tap Changer fault
(Hư hỏng bộ điều áp)

73

CB

Open status

6

CB

Close status

6

LS

Open status

LS

Close status

LS

Open status

LS

Close status

LS

Open status

LS

Close status

LS

Open status

LS

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Close status

ES

Open status

ES

Close status

ES

Open status

1
7

Circuit Breaker (Máy
cắt)
Circuit Breaker (Máy
cắt)
Line Disconnecter -1
(DCL -1)

Line Disconnecter -1
(DCL -1)
Line Disconnecter -2
(DCL-2)
Line Disconnecter -2
(DCL-2)
Line Disconnecter -7
(DCL-7)
Line Disconnecter -7
(DCL-7)
Line Disconnecter -3
(DCL-3)
Line Disconnecter -3
(DCL-3)
CB earthing Switch
-15 (DTĐ-15)
CB earthing Switch
-15 (DTĐ-15)
CB earthing Switch
-25 (DTĐ-25)
CB earthing Switch
-25 (DTĐ-25)
Line earthing Switch
-75 (DTĐ-75)
Line earthing Switch
-75 (DTĐ-75)
Line earthing Switch
-76 (DTĐ-76)
Line earthing Switch
-76 (DTĐ-76)

Transformer Earth
Switch -38
Transformer Earth
Switch -38
Transformer Earth
Switch -0
BB Earthing Switch
-14 (DTĐ thanh cái
C11)
BB Earthing Switch
-14 (DTĐ thanh cái
C11)
BB Earthing Switch
-24 (DTĐ thanh cái
C12)

6

7

6

1

1

1

1

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh

14

1
6

7

14

6

1

1

1

1

1

1

1

1

Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

ES
Close status
Tổng số Digital Input cho trạng
thái CB, LS, ES :
Tổng số Digital Input giám sát
Số Digital Input dự phịng ở
RTU
Tổng số tín hiệu Digital Input ở
RTU

BB Earthing Switch
-24 (DTĐ thanh cái
C12)
12
12

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

132
144

Digital Output (Tín hiệu đầu ra nhị phân)
CB

Open

6

CB

Close

6

LS

Open

LS

Close

LS

Open

LS

Close

LS

Open

LS

Close

LS

Open

LS

Close

ATC

Raise

ATC

Low

Tổng số Digital Output:
Số Digital Output dự phịng ở
RTU
Tổng số tín hiệu Digital Output ở
RTU

Circuit Breaker (Máy
cắt)
Circuit Breaker (Máy
cắt)
Line Disconnecter -1
(DCL -1)
Line Disconnecter -1
(DCL -1)
Line Disconnecter -2
(DCL-2)
Line Disconnecter -2
(DCL-2)
Line Disconnecter -7
(DCL-7)
Line Disconnecter -7
(DCL-7)
Line Disconnecter -3
(DCL-3)
Line Disconnecter -3
(DCL-3)

12

36
48

Ký hiệu :
- 131 : Ngăn lộ 110 kV MBA T1
- 132 : Ngăn lộ 110 kV MBA T2
- 112 : Máy cắt liên lạc 110 kV
- 331 : Máy tổng 35 kV MBA T1
- 631 : Máy tổng 6 kV MBA T1
- 332 : Máy tổng 35 kV MBA T2
- 632 : Máy tổng 6 kV MBA T2 ( Khơng vận hành)

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

3. Lựa chọn Modul CPU, PSU, AI, BI, BO
3.1. Khối CPU: Chọn khối nguồn 560CMU05

- Bộ nhớ trong 128MB.
- 4 cổng truyền tin nối tiếp
- 1 cổng internet
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

- 64M RAM
- Có khả năng cấu hình, lập trình Web server

- Có thể lập trình bằng PLC
*) Giao diện module:
Cổng 1, 2 chuẩn RS232 và RS422, dùng để kết nối với 2 trung tâm điều độ.
Cổng E chuẩn Ethernet 10/100 BaseT, dùng để kết nối máy tính điều khiển khi trạm
tích hợp hệ thống điều khiển trạm.
Cổng A, B chuẩn RS485, RS 232 kết nối với các IEDs cấp dưới.
Cổng MMI loại Sub-D connector (9 cực), thực hiện giao tiếp giữa RTU560 và Web
browser(PPP_protocol).
Hệ thống các đèn LED báo hiệu
• ERR
red
báo có lỗi tồn tại
• Tx
4x green báo truyền dữ liệu tại các cổng 1,2,A,B
• Rx
4x green báo nhận dữ liệu giữa các cổng 1,2,A,B
• CE
4x yellow lỗi thơng tin xảy ra tại các cơng 1,2,A,B
• A
green
Ethernet đang hoạt động
• L
green
Đường truyền hoạt động.
*) Chức năng từng khối logic:
- Khối SLC (Serial Line Controller) và MPU là hai bộ vi xử lý quan trọng nhất của
560CMU04, chúng phối hợp và phân chia công việc với nhau. SLC đảm nhận việc kết nối
với các IEDs, thông qua hai cổng A và B theo chuẩn RS232 và RS485.
- Khối MPU đảm nhận tất cả các công việc khác và đồng bộ thời gian thực cho các
I/0 Board.

- Bộ nhớ RAM/Flash 128 MB chứa cấu hình của RTU560 và là nơi mà chương trình
cơ sở Firmware được đưa vào thơng qua Web_browser.
- Bộ nhớ tạm thời RAM 64MB.
*) Chức năng của cả board 560CMU05:
Quản lý và điều khiển các I/O board
Đọc các dữ liệu thu thập từ các Input Board
Viết lệnh điều khiển ra các Output Board
Quản lý thời gian và đồng bộ thời gian cho các I/O board.
3.2 Khối nguồn PSU: POWER SUPPLY UNIT 560PSU01
Điện áp đầu vào: 220 VDC
Điện áp đầu ra: 48 VDC
Dòng điện định mức đầu ra: 15 A
Cho phép chạy 2 nguồn cùng lúc

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

3.3. Khối AI (Analog Input Board 23AE23)
8 đầu vào
Dòng điện đầu vào: ± 2 mA, ± 5 mA, ± 10 mA, ± 20 mA, ± 40 mA
Điện áp đầu vào: ± 2 VDC, 0 ... 20 VDC
Dùng lấy cấp tín hiệu đo lường (chuẩn hóa)

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

3.4. Khối BI - (Binary Input Board 23BE23)
16 kênh đầu vào nhị phân
Module sử dụng cho các loại tín hiệu đầu vào nhị phân (Tín hiệu đơn, tín hiệu kép,
các giá trị số đo lường số, đếm)
Điện áp đầu vào 24 ... 60 VDC; Có cách ly quang.

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

3.5. Khối BO (Binary Output Board 23BA20 )
16 kênh rơle đầu ra.
Module sử dụng cho các loại tín hiệu đầu ra nhị phân (Lệnh đơn, lệnh kép, lệnh
đếm)
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Điện áp đầu ra 24 ... 60 VDC; Có cách ly quang.

3.6. Các bộ biến đổi (Transducer 560CVT10)
Điện áp 3 đầu vào pha 100/110/125 VAC
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Dòng điện đầu vào 3 pha : 5A hoặc 1A

Sai số 0,2%
Tính tốn các giá trị :
- Cơng suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến.
- Điện năng tác dụng, phản kháng.
- Hệ số cơng suất, tần số, sóng hài.

Mơ phỏng kết nối các Transducer với CPU
Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh


Tiểu luận mơn học SCADA & Tự động hóa TBA 110 kV

Chọn ngăn lộ 131, 331, 631, 132, 332, 112, T1, T2 của trạm 110 kV - E3.4 Phi
Trường ta có bảng dữ liệu sau (bảng tính thỏa mãn điều kiện dự phòng tối thiểu 20% theo
quy định của EVN)
Số lượng

Số lượng card

Dự phòng

Ghi chú

AI

6

1 khối 23AE23 (8 kênh)

2

BI

12

9 khối 23BE23 (16 kênh)

132

Đang xây
dựng thay máy
và thiết bị

BO

12

3 khối 23BA20 (16 kênh)

36

Đang xây
dựng thay máy
và thiết bị

Từ đó ta có cấu hình như sau:
NCC1( A1 trung tâm điều độ Miền Bắc)

560PSU01Power supply unit

560PSU01Power supply unit

560CMU05

560CMU05

Dự phòng

D/I 23AE23 - 01

D/O 23BA20 - 01

D/O 23BA20 - 02

D/O 23BA20 - 03

Dự phòng

Dự phòng

Dự phòng

Dự phòng

D/I 23BE23 - 01

D/I 23BE23 - 02

D/I 23BE23 - 03

D/I 23BE23 - 04

D/I 23BE23 - 05

D/I 23BE23 - 06

D/I 23BE23 - 07

D/I 23BE23 - 08

D/I 23BE23 - 09

Dự phòng

Dự phịng

Dự phịng

Dự phịng

NCC2 ( Dự phịng)

Nhóm thực hiện: Phạm Đình Nguyện - Phạm văn Cường – Vũ Thế Vinh