Mô hình vận hành TBA qua SCADA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
------------------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ MƠ HÌNH VẬN HÀNH
TRẠM 110KV QUA HỆ SCADA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. Võ Minh Thiện

1. Hồ Chí Tính (MSSV: 1800844)

Ks. Nguyễn Văn Hậu

2. Phạm Văn Rót (MSSV: 1800439)

Cần Thơ - 2022


LỜI CAM ĐOAN

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đề tài “Mơ hình vận hành trạm 110kV qua hệ SCADA”
là một cơng trình nghiên cứu độc lập, khơng sao chép các đề tài khác.
Đề tài là một sản phẩm do nhóm đã nỗ lực nghiên cứu, trong bài có sự tham
khảo của một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng. Đề tài được nghiên cứu đảm bảo theo

đúng mục tiêu đã được thuyết minh trước Hội đồng Khoa học nhà trường. Nhóm
nghiên cứu cam đoan chịu hồn tồn trách nhiệm về bản quyền.
Sinh viên thực hiện

Hồ Chí Tính

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót

Phạm Văn Rót


LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài sau khoảng thời gian quy định, chúng tôi xin gửi lời cảm
ơn sâu sắc đến Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ đã tạo điều kiện
thuận lợi cho chúng tơi có mơi trường học tập, nghiên cứu tốt nhất trong suốt thời
gian học tại trường.
Trước tiên chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Võ Minh Thiện và
Ks. Nguyễn Văn Hậu đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm thực
tế vô cùng q và giúp đỡ chúng tơi hồn thành đề tài này đúng thời hạn.
Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Điện - Điện tử - Viễn thông, Trường
Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ, những người đã truyền đạt kiến thức nền
tảng và đã ủng hộ chúng tôi suốt trong thời gian học tập vừa qua.
Sau cùng chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và tất cả các bạn
sinh viên lớp Điện - điện tử đã luôn động viên, giúp đỡ chúng tơi trong q trình
làm bài báo cáo. Đồng thời xin gửi lời cảm ơn đến các anh/chị đã giải đáp nhiệt
tình, tham gia trả lời câu hỏi khảo sát giúp chúng tơi hồn thành tốt bài báo cáo này.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn.

Cần Thơ, Ngày

tháng năm 2022

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Rót

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót

Hồ Chí Tính


BẢNG CHỮ VIẾT TẮT

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT

1

TÊN
VIẾT
TẮT
AC

Alterating Current

Dòng điện xoay chiều

2

AI

Analog Input

Ngõ vào analog

3

AO

Analog Output

Ngõ ra analog

4

CPU

Central Processing Unit

Đơn vị xử lí trung tâm

5

DC

Direct Current

Dịng điện một chiều

6

DCL

7

DCS

8

DI

Distributed Control
System
Digital Input

Dao cách ly
Hệ thống điều khiển phân
phối
Ngõ vào digital

9

DO

Digital Output

Ngõ ra digital

10

HMI

Human Machine Interface

Màn hình HMI

11

I/O

Input/Output

Vào/Ra

12

IE

Industrial Ethernet

Mạng Ethernet cơng nghiệp

13

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

14

MBA

15

MC

16

PLC

17

ST
T

TIẾNG ANH

-

TIẾNG VIỆT

Máy biến áp

Programmable logic
controller

Máy cắt
Bộ điều khiển logic lập
trình

PM

Power Module

Mơ-đun nguồn

18

PS

19

SCADA

20

TBA

Power Supply
Supervisory Control and
Data Acquisition
-

21

TI

-

22

TU

-

Nguồn điện cung cấp
Hệ thống điều khiển giám
sát và thu thập dữ liệu
Trạm biến áp
Máy biến dòng điện đo
lường
Máy biến điện áp đo lường

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


MỤC LỤC

MỤC LỤC

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN I: MỞ ĐẦU

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong hệ thống điện vẫn còn số lượng lớn các TBA vận hành theo phương thức
truyền thống. Để nhanh chóng ứng dụng những tiến bộ khoa học và kỹ thuật vào tự
động hoá TBA nhằm đơn giản các thao tác, nâng cao tính an tồn, tin cậy trong
quản lý vận hành cần thiết lắp đặt hệ thống điều khiển bằng máy tính nhưng vẫn
duy trì hệ thống bảo vệ hiện hữu nhằm tránh lãng phí, nâng cao hiệu quả đầu tư
bằng việc sử dụng thiết bị xử lý trung tâm bổ sung vào hệ thống TBA.
Hiện nay một số TBA đã sử dụng công nghệ điều khiển bằng máy tính, nhưng
vì lý do về bản quyền của các hãng cung cấp cơng nghệ đã gây khó khăn cho cơng
tác vận hành bảo dưỡng, sửa chữa khi có sự cố, cũng như công tác đào tạo và bồi
huấn đội ngũ nhân viên vận hành TBA.
Với mục đích làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, củng cố và mở rộng

kiến thức chun mơn, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành trạm biến áp nên
chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Mơ hình vận hành trạm 110kV qua hệ Scada”.
2. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
 Mục tiêu nghiên cứu:
− Tính tốn, thiết kế mơ hình trạm 110kV.
− Lập trình, thiết kế hệ SCADA điều khiển thiết bị vận hành trạm.
− Kết nối và truy xuất dữ liệu vận hành.
 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên mơ hình được xây dựng theo các
số liệu tính tốn.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện đề tài luận văn này, nhóm chúng tôi đã sử dụng phương pháp
nghiên cứu:
+ Phương pháp thu thập số liệu: Tìm kiếm và tổng hợp thơng tin kiến thức
lý thuyết từ các nguồn đã có sẵn, từ đó xây dựng lý luận và chứng minh
tổng hợp tạo thành các luận điểm.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN I: MỞ ĐẦU
+ Phương pháp toán học: Sử dụng những logic toán học để sử dụng và
chứng minh nghiên cứu khoa học.
+ Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng mô hình thực nghiệm thực tế.
+ Phương pháp phân tích và tổng hợp: Tiến hành phân tích các kết quả,
luận cứ đã thu được trong q trình nghiên cứu, sau đó tổng hợp lại và
đưa ra luận điểm chính.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Đề tài xây dựng được chương trình điều khiển, vận hành và giám sát TBA
110kV trên màn hình HMI và điều khiển, giám sát từ xa thông qua hệ SCADA.

Khả năng truyền thông giữa HMI và PLC rất mạnh khắc phục nhược điểm của
thiết bị điện tử bị nhiễu cao. SCADA vận hành giám sát từ xa, chính xác, nhanh
chóng, hiệu quả cơng việc cao, ít tốn nhân lực.
5. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo và các
phụ lục, nội dung chính của luận văn chia thành 4 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
Chương 2: Tính tốn, chọn thiết bị cho trạm biến áp 110kV
Chương 3: Xây dựng, lắp đặt mơ hình TBA 110kV
Chương 4: Kết quả và thảo luận

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ TBA 110KV TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
1.1.1. Giới thiệu chung về các khí cụ điện trong trạm biến áp
1.1.1.1. Máy biến áp
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ,
dùng để biến đổi điện áp của nguồn điện xoay chiều từ giá trị cao đến giá trị thấp
hoặc ngược lại. Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện gọi là sơ cấp, đầu ra
nối với tải gọi là thứ cấp.

Hình 1.1 Máy biến áp 110/22kV trong TBA [1]
Cơng dụng của máy biến áp trong hệ thống điện là truyền tải và phân phối điện

năng. Máy biến áp được chọn phải có cơng suất đảm bảo cung cấp điện cho các phụ
tải khu vực trong các chế độ vận hành hoặc truyền tải hết lượng công suất các nhà
máy điện trong khu vực ở chế độ bình thường, cũng như trong các chế độ sự cố.
Công suất các MBA hiện đang sử dụng trên lưới điện 110kV như sau: 100, 63,
40, 25 MVA (3 pha).
Điện áp định mức: Dựa vào nhiệm vụ của các trạm biến áp để lựa chọn điện áp
đầu vào và đầu ra MBA, điện áp các MBA hiện đang sử dụng trên lưới điện 110kV
như sau: 110/35/22kV, 110/22kV, 110/22-15kV, 110/15kV.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Điện áp MBA (giảm áp): 115/38,5/23kV, 115/23/11kV, 115/23-15,75/11kV
115/15,75/11kV. Tùy thuộc lưới điện hiện hữu của khu vực mà vẫn sử dụng cấp
điện áp 35kV và 15kV.
Bộ điều chỉnh điện áp: Lắp ở cấp cấp điện áp cao. Nấc phân áp và bước nhảy
điện áp thống nhất theo các quy định đã ban hành.
Ngắn mạch: Dựa vào tính tốn ngắn mạch hệ thống, tính tốn dịng ngắn mạch
chịu đựng các cuộn dây.
Tổn thất: Tuân thủ các quy định do các đơn vị quản lý ban hành.
Điện kháng ngắn mạch: Tuân thủ các quy định do các đơn vị quản lý ban hành
và phù hợp với các thiết bị hiện hữu để đảm bảo việc vận hành song song.
1.1.1.2. Máy cắt điện cao áp
Máy cắt điện cao áp (còn gọi là máy cắt cao áp) là thiết bị điện dùng để đóng
cắt mạch điện cao áp (từ 1000V trở lên) ở mọi chế độ vận hành: không tải, định
mức và sự cố. Ở chế độ sự cố, máy cắt tự động cắt mạch để bảo vệ lưới điện, Chế
độ làm việc nặng nề nhất là chế độ đóng cắt dịng điện ngắn mạch.

Các thơng số cơ bản của máy cắt gồm: Điện áp định mức, dòng điện định mức,
dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương ứng, dòng điện ổn định điện động, dịng
điện cắt định mức, cơng suất định mức, thời gian đóng và thời gian cắt.
Dịng điện định mức là trị hiệu dụng của dòng điện dài hạn đi qua máy cắt mà
máy cắt khơng bị hỏng hóc. Ngun nhân hỏng hóc do dịng điện dài hạn là do tác
dụng nhiệt của dòng điện. Việc xác định dòng điện định mức dựa vào bài tốn cân
bằng nhiệt của mạch vịng đẫn điện ở chế độ xác lập nhiệt. Thông thường nhiệt độ
làm việc của mạch vòng dẫn điện của máy cắt cho phép đến 70°C.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 1.2 Máy cắt cao áp [2]
Thời gian đóng là quãng thời gian từ khi có tín hiệu "đóng” được đưa vào máy
cắt đến khi máy cắt đóng hồn tồn. Thời gian này phụ thuộc vào cơ cấu truyền
động và hành trình của tiếp điểm động. Thời gian đóng khoảng dưới 0,1 giây.
Thời gian cắt của máy cắt là khoảng thời gian từ khi có tín hiệu cắt đến khi hồ
quang bị dập tắt hoàn toàn. Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính cơ của cơ cấu
truyền động và thời gian cháy của hồ quang, được tính tốn cho dịng điện định
mức. Thời gian cắt dưới 0,1 giây, trong đó thời gian quá độ (cơ cấu truyền động là
dưới 0,04 giây, còn thời gian cháy của hồ quang khoảng dưới 0,03 giây, tùy từng
loại máy cắt).
Các yêu cầu đối với máy cắt là: Độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc, quá
điện áp thao tác thấp, thời gian đóng, cắt bé, khơng gây ảnh hưởng tới mơi trường
bên ngồi, dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế; kích thước nhỏ gọn, tuổi thọ cao, có
thể dùng được cho chế độ đóng lặp lại.

Dựa theo mơi trường dập hồ quang, máy cắt được chia ra các loại: máy cắt điện
từ, máy cắt tự sinh khí, máy cắt dầu, máy cắt khơng khí nén, máy cắt khí SF 6, và
máy cắt chân khơng.
1.1.1.3. Dao cách ly
Dao cách ly là khí cụ điện để đóng cắt mạch điện cao áp ở chế độ khơng tải
hoặc khơng dịng điện và tạo nên khoảng cách cách điện an tồn có thể nhìn thấy

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
được, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho việc lắp đặt, bảo dưỡng, sửa chữa lưới điện sau
dao cách ly.
Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu được dịng điện định mức dài hạn và
dòng điện sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt ổn định điện động. Trong mạch
điện, dao cách ly thường được lắp đặt trước các thiết bị bảo vệ như cầu chì, máy cắt,
dao cách ly thường có dao nối đất đi kèm và liên động với nhau.
Ở trạng thái đóng, dao nối đất ở trạng thái hở mạch cách ly phần mang điện với
đất. Ở trạng thái cắt của dao cách ly, dao nối đất sẽ tự động nối phần mạch điện sau
dao cách ly với đất để phóng điện áp dư trong mach cắt, đảm bảo an toàn. Thao tác
của cụm dao cách ly - máy cắt như sau: Trong q trình đóng, dao cách ly đóng
trước, máy cắt đóng sau, cịn trong q trình cắt, máy cắt được cắt trước, sau đó đến
dao cách ly. Để tránh thao tác nhầm, thường giữa dao cách ly và máy cắt có cơ cấu
khóa liên động.
Các yêu cầu chính của dao cách ly:
− Phải đảm bảo cách ly an tồn, rõ ràng.
− Ở trạng thái đóng phải chịu được dịng điện dài hạn và có độ bền nhiệt,
độ bền điện động cần thiết.

− Phải làm việc tin cậy trong điều kiện phức tạp.
− Kết cấu đơn giản, dễ thao tác, dễ bảo trì.

Hình 1.3 Dao cách ly [3]
Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.1.4. Máy biến điện áp
Máy biến điện áp (BU, TU, PT, VT) là thiết bị điện dùng để biến điện áp cao
xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn để dùng cho đo lường điện, điều khiển và
bảo vệ. Trị số điện áp thứ cấp tiêu chuẩn thường 100V hoặc V.

Hình 1.4 Máy biến điện áp (TU) [4]
Cấp chính xác của TU chính là sai số điện áp ở chế độ định mức, TU có các cấp
chính xác sau: 0,2; 0,5; 1; 3; 6. Cấp 0,2 dùng cho thiết bị mẫu, cấp 0,5 dùng cho đo
đếm điện năng, cấp 1 cho đồng hồ hiển thị ở tủ, cấp 3 và cấp 6 dùng cho điều khiển
và bảo vệ.
1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.1.4.
1.1.1.5. Máy biến dòng điện
Máy biến dòng điện (viết tắt là BD, BI, CT, TI) còn gọi là biến dòng, là thiết bị
điện biến đổi dịng điện sơ cấp có trị số lớn, điện áp cao xuống dịng điện thứ cấp có
trị số tiêu chuẩn (thường là 5A và 1A), điện áp an toàn để cấp cho các mạch đo
lường, điều khiển và bảo vệ.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tải của máy biến dịng có trị số rất bé (đồng hồ ampe, cuộn dịng điện của cơng
tơ...) nên cơng suất của máy biến dòng cở từ 10 đến 60VA với tổng trở Z 2 từ 0,4 đến
2,4.

Hình 1.5 Máy biến dịng điện (TI) [5]
1.1.1.6. Thiết bị chống sét
Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện tránh bị hỏng
hóc cách điện do quá điện áp dụng xung có nguồn gốc từ khí quyển (thường là do
sét) tác động vào. Muốn dẫn được xung điện áp cao xuống đất, một đầu của thiết bị
chống sét được nối với đường dây tải điện, còn đầu kia nối đất. Khi có quá điện áp
cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn xung điện áp này xuống đất (để xung
cao áp này không tác động lên cách điện của thiết bị, tránh cho trường hợp cách
điện bị chọc thủng) và phải ngăn chặn được dòng điện do điện áp tần số công
nghiệp chạy xuống đất. Như vậy thiết bị chống sét công dụng như một van, chỉ có
sóng của sét đi qua, cho nên cịn có tên gọi là van chống sét.
Các yêu cầu chính đối với thiết bị chống sét là:
− Đặc tính bảo vệ của thiết bị chống sét phải thấp hơn đặc tính bảo vệ của
cách điện.
− Điện áp dư sau khi chống sét tác động phải có trị số thấp (), khơng gây
nguy hiểm cho cách điện.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót

PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
− Nhanh chóng hạn chế và dập tắt dịng điện chính xác do cấp điện áp tần
số cơng nghiệp gây ra.
− Có tuổi thọ cao, chịu dòng điện lớn.
Chống sét van là một thiết bị được dùng để chống sét tốt và hồn hảo nhất hiện
nay. Nó có chức năng là dùng để bảo vệ cho các trạm biến áp, trạm phân phối và
các máy điện khác.

Hình 1.6 Van chống sét cao thế [6]
1.1.1.7. Hệ thống thanh cái
Hệ thống thanh cái bao gồm một hoặc tổ hợp các thanh đóng cắt bằng kim loại
(thường làm bằng đồng) để kết nối mạng điện trong trạm biến áp. Hệ thống thanh
cái được bố trí, sắp xếp dựa trên thiết kế chung của trạm. Thiết kế hệ thống thanh
cái phải đảm bảo an tồn, tính kinh tế, khả năng bảo trì và dễ vận hành. Kết cấu của
thanh cái phải chịu được dòng ngắn mạch cao và tác động cơ học lớn. Đối với trạm
biến áp ngoài trời, hệ thống thanh cái thường để trần. Với trạm biến áp đặt trong các
tòa nhà, thanh cái có cấu tạo kín nhằm đảm bảo an tồn trong q trình vận hành.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 1.7 Hệ thống thanh cái TBA [7]
1.1.1.8. Hệ thống bảo vệ TBA

Muốn máy biến áp làm việc an toàn cần phải tính đầy đủ các hư hỏng bên trong
máy biến áp và các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của
máy biến áp, từ đó đề ra các phương án bảo vệ tốt nhất. Những loại bảo vệ thường
dùng để chống lại các loại sự cố và chế độ làm việc khơng bình thường của máy
biến áp bao gồm:

Bảo vệ so lệch dòng điện : Bảo vệ so lệch được dùng làm bảo vệ
chính cho MBA chống lại sự cố giữa các pha. Bảo vệ sẽ tác động khi xảy ra ngắn
mạch trong khu bảo vệ và đi cắt ngay tất cả các máy cắt.
Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng: Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng
dùng để bảo vệ chống sự cố chạm đất trong máy biến áp có điểm trung tính trực tiếp
nối đất. Nó cũng có thể sử dụng để bảo vệ cho máy biến áp có trung tính cách điện
hay máy biến áp có cuộn dây nối tam giác khi đó phải sử dụng trung tính nhân tạo.
Bảo vệ q dịng điện có thời gian: Bảo vệ q dịng điện có thời gian (hay cịn
gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) là một trong những bảo vệ đơn giản nhất, được xây
dựng trên đặc điểm tăng dòng điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch. Nếu giá trị của
dòng điện chạy trong mạch lớn hơn giá trị dòng điện khởi động, được chỉnh định
theo điều kiện làm việc nặng nề nhất của mạng điện thì bảo vệ sẽ tác động.
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh: Với máy biến áp có cơng suất nhỏ,
bảo vệ q dịng cắt nhanh được sử dụng làm bảo vệ chính. Với

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
các máy biến áp có cơng suất trung bình và lớn nó được dùng làm
bảo vệ dự phòng chống ngắn mạch giữa các pha cho máy biến áp.
Bảo vệ chống quá tải: Quá tải làm tăng nhiệt độ của máy biến

áp, nếu mức quá tải cao và kéo dài, máy biến áp bị tăng nhiệt độ
quá mức cho phép, tuổi thọ của máy biến áp bị suy giảm nhanh
chóng. Để bảo vệ chống q tải máy biến áp có cơng suất bé có
thể sử dụng bảo vệ q dịng thơng thường, tuy nhiên q dịng
điện khơng thể phản ánh được chế độ mang tải của máy biến áp
trước khi xảy ra quá tải.

Hình 1.8 Rơ le bảo vệ TBA [8]
Máy biến áp cơng suất lớn người ta sử dụng ngun lý hình ảnh
nhiệt để thực hiện chống quá tải. Bảo vệ loại này phản ánh mức
tăng nhiệt độ ở những điểm kiểm tra khác nhau trong máy biến áp
và tuỳ theo mức tăng nhiệt độ có nhiều mà có nhiều cấp tác động
khác nhau: cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng tăng tốc
độ tuần hồn bằng khơng khí hoặc dầu, giảm tải máy biến áp. Nếu
các cấp tác động này không mang lại hiệu quả và nhiệt độ của
máy biến áp vẫn vượt quá giới hạn cho phép và kéo dài thời gian
quy định thì máy biến áp sẽ được cắt ra khỏi hệ thống.
Bảo vệ máy biến áp bằng rơle khí (BUCHHOLZ): Bảo vệ máy
biến áp bằng rơle khí dùng để chống các sự cố bên trong thùng

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
dầu, kể cả sự cố về điện và về dầu. Về điện, ngồi sự cố ngắn
mạch giữa các pha, cịn có sự cố sau đây các bảo vệ khác không
tác động được:
 Chập một số vòng trong cuộn dây.

 Chập tắt các pha ở gần điểm trung tính hay điểm nối
hai pha trong cuộn dây tam giác.
 Sự cố về dầu còn có: Lọt khí vào dầu. Cạn dầu. Sự cố ở
bộ điều chỉnh dưới tải (tiếp xúc xấu, hỏng tiếp điểm,
chập tiếp điểm…).
 Để bảo vệ các loại sự cố này, sử dụng bảo vệ máy biến
áp bằng rơle khí
Các yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ:
+ Tác động nhanh: Hệ thống bảo vệ tác động càng tốt nhằm loại trừ sự
cố một cách nhanh nhất, giảm được mức độ hư hỏng của thiết bị.
+ Chọn lọc: Các bảo vệ cần phải phát hiện và loại trừ đúng phần thiết bị
sự cố ra khỏi hệ thống.
+ Độ nhạy: Các bảo vệ chính cần đảm bảo hệ số có độ nhạy khơng thấp
hơn 1,5. Các bảo vệ phụ (dự phịng) có độ nhạy không thấp hơn 1,2.
+ Độ tin cậy: Khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong
phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ không tác động
nhầm khi sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được xác định.
1.1.2. Hiện trạng hệ thống điều khiển và giám sát vận hành tại các TBA 110kV
1.1.2.1. Hiện trạng về thiết bị đóng, cắt tại các TBA 110kV
Hiện nay, tại một số trạm biến áp vẫn còn sử dụng hệ thống điều khiển bằng
công nghệ truyền thống, lạc hậu, độ tin cậy không cao, tốn nhân lực.
Đối với các hệ thống gần đây: Hệ thống điều khiển phiên bản cũ được cài đặt
trên các hệ điều hành cũ và khơng cịn được hỗ trợ nên các đơn vị gặp nhiều khó
khăn trong q trình thay thế, sửa chữa.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.2.2. Hiện trạng về điều khiển và giám sát vận hành tại các TBA 110kV
 Hệ thống điều khiển:
Hiện nay vẫn còn nhiều trạm biến áp sử dụng phương thức điều khiển bằng tay,
có các cơng tắc hay nút điều khiển trên tủ.

Hình 1.9 Tủ điều khiển và giám sát thơng số kỹ thuật [9]

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Hệ thống đo lường và giám sát:
Hệ thống đo lường và giám sát được thực hiện bởi các thiết bị TU, TI hiển thị
lên các đồng hồ, công tơ đo điện.
1.1.3. Hiện trạng ứng dụng tự động hóa ở một số TBA 110kV trong hệ thống
điện Việt Nam
1.1.3.1. Tổng quan
Cùng với việc phát triển hệ thống máy tính và mạng truyền dẫn máy tính, hệ
thống thu thập dữ liệu, giám sát, điều khiển TBA được tích hợp thành một hệ thống
điều khiển giám sát chung gọi tắt là SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition). Trải qua hơn 40 năm phát triển hệ thống SCADA được áp dụng rất
nhiều công nghệ tự động hóa khác nhau và kết nối với nhau thành một hệ thống
điều khiển thống nhất trong toàn hệ thống điện.
Một thành phần quan trọng của hệ thống SCADA là phần mềm điều khiển chạy
trên các máy tính cho phép hiển thị dữ liệu, dự trữ và sử dụng số liệu quá khứ, điều
khiển các thiết bị đang giám sát trên màn hình máy tính HMI.
Trong các thành phần của hệ thống điều khiển SCADA có nhiều hệ thống tự

động nhỏ hoạt động độc lập như hệ thống giám sát, định vị sự cố cho phép ghi nhận
và xác định phần tử xảy ra sự cố, định vị chính xác vị trí xảy ra sự cố, hoặc các hệ
thống giám sát thành phần độc lập của thiết bị (như giám sát hoạt động của MBA,
giám sát dầu online trong MBA, hệ thống điều khiển nấc biến áp OLTC, hệ thống sa
thải nguồn/phụ tải theo tần số…) cho phép giám sát tình trạng hoạt động của thiết
bị, đưa ra các cảnh báo khi xảy ra các bất thường, sai sót, hoặc tác động trực tiếp
với mục đích bảo vệ thiết bị và ngăn ngừa sự cố lan rộng trong hệ thống điện.
1.1.3.2. Công nghệ điều khiển trạm biến áp tại một số TBA hiện nay
Việc áp dụng hệ thống điều khiển bằng máy tính trong trạm đã giảm số lượng
thiết bị điều khiển và bảo vệ, số lượng dây nối, giảm chi phí lắp đặt, thí nghiệm,...
đặc biệt giảm sự cố do thao tác nhầm, tiến tới giảm số lượng người trực và mục tiêu
là xây dựng các trạm biến áp không người trực.

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hệ thống điều khiển khiển và giám sát vận hành bằng máy tính thường bao
gồm các máy tính có cài đặt phần mềm giám sát HMI thực hiện chức năng giao tiếp
giữa nhân viên vận hành và hệ thống. Hiện nay, lưới điện 110kV đã và đang được
đầu tư xây dựng mới công nghệ SCADA để vận hành, điều khiển và giám sát.
Với lưới điện phức tạp việc vận hành lưới điện sẽ ngày càng khó khăn hơn khi
mật độ các trạm biến áp ngày càng nhiều hơn, việc đảm bảo tính ổn định hệ thống
khó hơn thêm vào đó là nhu cầu của phụ tải đòi hỏi chất lượng điện năng ngày càng
cao. Bởi vậy, việc đầu tư nâng cấp các hệ thống SCADA cũng như các trạm điện
được trang bị hệ thống tự động hóa là cần thiết.
1.1.4. Kết luận
Trước yêu cầu giảm thiểu thời gian mất điện, tăng cường chất lượng điện năng,

đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, những công nghệ điều khiển theo truyền
thống không cịn phù hợp. Vì vậy, u cầu lắp đặt hệ thống điều khiển và giám sát
vận hành SCADA hưởng ứng theo cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 là cần thiết,
phương án khả thi giảm chi phí đầu tư, phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam hiện
nay.
1.2. TỔNG QUAN VỀ SCADA
1.2.1. Giới thiệu chung
SCADA là tên viết tắt của Supervisory Control and Data Acquisition hay dịch
ra tiếng Việt là Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu. SCADA là một hệ thống dựa
trên máy tính để thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực để giám sát và điều
khiển thiết bị xử lý các vật liệu hoặc sự kiện quan trọng và nhạy cảm với thời gian.
Hệ thống SCADA lần đầu tiên được sử dụng vào những năm 1960 và hiện là một
thành phần không thể thiếu trong hầu hết các nhà máy và cơ sở sản xuất công
nghiệp.
1.2.2. Tầm quan trọng của SCADA
SCADA cho phép một tổ chức nghiên cứu cẩn thận và dự đoán phản ứng tối ưu
đối với các điều kiện đo lường và thực hiện các phản hồi đó một cách tự động mọi
lúc. Việc dựa vào kiểm sốt máy móc chính xác cho các thiết bị và quy trình giám

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
sát hầu như loại bỏ được lỗi của con người. Quan trọng hơn, nó tự động hóa các
cơng việc thơng thường, tẻ nhạt, thường xuyên do con người thực hiện, giúp tăng
thêm năng suất, cải thiện khả năng quản lý các lỗi máy nghiêm trọng trong thời gian
thực và giảm thiểu khả năng xảy ra các thảm họa mơi trường có thể kiểm sốt được.
Ngồi ra, các hệ thống SCADA là cần thiết để giám sát và kiểm soát một sự

dịch chuyển địa lý lớn mà một tổ chức có thể khơng có đủ nhân lực để bao phủ. Do
đó, thơng tin liên lạc đáng tin cậy và khả năng hoạt động của các khu vực hoặc địa
điểm này là rất quan trọng đối với lợi nhuận.
1.2.3. Cấu trúc của hệ thống SCADA

Hình 1.10 Cấu trúc phân tần SCADA [10]
Hệ thống SCADA sử dụng Hệ thống điều khiển phân phối (DCS), Hệ thống
điều khiển q trình (PCS), Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) và Thiết bị
đầu cuối từ xa (RTU) thực hiện phần lớn cảnh báo, giám sát và điều khiển quá trình
cục bộ và từ xa. PLC hoặc RTU là những con ngựa cơng việc chính trong các ngành
được liệt kê ở trên. Yêu cầu chính của các thiết bị này bao gồm giám sát mức chất

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
lỏng và chỉ số của đồng hồ đo khí, điện áp và dòng điện của thiết bị, áp suất và nhiệt
độ vận hành, hoặc tình trạng thiết bị khác.
1.2.4. Ứng dụng của SCADA
Hệ thống SCADA được sử dụng bởi các tổ chức công nghiệp và các công ty
trong khu vực công và tư nhân để kiểm sốt và duy trì hiệu quả, phân phối dữ liệu
cho các quyết định thông minh hơn và truyền đạt các vấn đề của hệ thống để giúp
giảm thiểu thời gian chết. Hệ thống SCADA hoạt động tốt trong nhiều loại hình
doanh nghiệp khác nhau vì chúng có thể từ cấu hình đơn giản đến lắp đặt lớn, phức
tạp. Hệ thống SCADA là xương sống của nhiều ngành cơng nghiệp hiện đại, bao
gồm:
• Năng lượng
• Thực phẩm và đồ uống

• Chế tạo
• Dầu khí
• Tái chế
• Vận tải
• Nước và nước thải
• Và nhiều lĩnh vực khác...
Hầu như ở bất cứ đâu bạn nhìn vào thế giới ngày nay, đều có một số loại hệ
thống SCADA đang hoạt động đằng sau hậu trường: duy trì hệ thống lạnh tại siêu
thị địa phương, đảm bảo sản xuất và an toàn tại nhà máy lọc dầu, đạt được tiêu
chuẩn chất lượng tại nhà máy xử lý nước thải, hoặc thậm chí theo dõi sử dụng năng
lượng của bạn ở nhà, để đưa ra một vài ví dụ.
Hệ thống SCADA hiệu quả có thể tiết kiệm đáng kể thời gian và tiền bạc.
Nhiều nghiên cứu điển hình đã được xuất bản nêu bật những lợi ích và tiết kiệm của
việc sử dụng giải pháp phần mềm SCADA hiện đại như Ignition.
1.3. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1500

Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.3.1. Giới thiệu chung về PLC
PLC là từ viết tắt của “Programmable logic controller” được dịch sang tiếng
Việt là bộ điều khiển logic khả trình, hay được gọi là bộ điều khiển lập trình. PLC
cho phép sử dụng linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập
trình để thực hiện các sự kiện theo một quy trình. Trong thực tế, chúng ta có thể
hiểu PLC như một cụm các rơ le được tập hợp, thu nhỏ lại và được nâng cấp, thông
minh hơn (smart relay). Ngôn ngữ lập trình PLC rất phong phú và đa dạng, tuy
nhiên phổ biến nhất là Ladder, State Logic, C,..

PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều
phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài
tốn đơn giản hay phức tạp. Ngồi ra cịn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép
nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính
tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá
trình cơng nghệ phức tạp hay tồn bộ một phân xưởng sản xuất.

Hình 1.11 Một số dịng PLC của Siemens [11]
1.3.2. Tổng quan về PLC S7-1500
Các dòng CPU của dòng điều khiển SIMATIC S7-1500 là bộ điều khiển thế hệ
mới, sự ra đời của sản phẩm đánh dấu mốc quan trọng trong cơng nghệ tự động hóa
của Siemens. S7-1500 với nhiều tính năng cải tiến mang đến hiệu năng vượt trội và
hiệu quả cao cho các ứng dụng từ tầm trung đến cao cấp, dễ dàng sử dụng. S7 1500 mang nhiều ưu điểm như:
 Hiệu năng mạnh mẽ:
- Hiệu suất của hệ thống cao do thời gian đáp ứng ngắn và chất lượng điều
khiển cao nhất.
Hồ Chí Tính
Phạm Văn Rót