nghiên cứu ứng dụng hệ thống scada trong truyền tải điện

HUTECH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
TP. HỒ CHÍ MINH




KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG
SCADA TRONG TRUYỀN TẢI ĐIỆN

GVHD : TS. VŨ PHAN TÚ
SVTH : LÊ NGỌC DŨNG
MSSV : 02DC05
LỚP : DC02

07/2006

HUTECH

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng
MỤC LỤC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN Trang 1
I. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 220KV Trang 2
II. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 500KV Trang 3
CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA Trang 4
I. PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA Trang 4
1. Các máy tính chủ Trang 5
2. Các bàn điều khiển Trang 5
3. Truyền thông giữa máy tính chủ và RTU Trang 5
4. Các đơn vị đầu cuối ở xa Trang 6
5. Truyền thông giữa các trung tâm điều khiển Trang 7
II. CÁC CHỨC NĂNG PHẦN MỀM SCADA Trang 7
1. Thu thập dữ liệu Trang 7
2. Giám sát điều khiển Trang 8
3. Kiểm soát hệ thống Trang 8
4. Giao diện người dùng SCADA Trang 9
5. Các display cơ bản Trang 9
6. Cách thức thu thập và xử lý dữ liệu SCADA Trang 11
CHƯƠNG III TRUYỀN THÔNG TRONG TRUYỀN TẢI ĐIỆN Trang 24
I. CÁC DẠNG TRUYỀN THÔNG Trang 24
1. Truyền song song Trang 24
2. Truyền nối tiếp Trang 24

II. TRUYỀN ĐỒNG BỘ VÀ BẤT ĐỒNG BỘ Trang 25
1. Truyền đồng bộ Trang 25
2. Truyền bất đồng bộ Trang 26
3. Phương thức truyền thông Trang 26
III. MÃ HOÁ TÍN HIỆU Trang 27
1. Số hoá tín hiệu Trang 27
2. Kỹ thuật điều xung mã Trang 27
3. Ghép kênh Trang 30
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng
4. Tách kênh Trang 32
IV.ĐỒNG BỘ HỆ THỐNG Trang 33
1. Hệ thống tực đồng bộ Trang 33
2. Hệ thống đồng bộ chủ - tớ Trang 34
3. Hệ thống đồng bộ tương hỗ Trang 35
V. THÔNG TIN VI BA Trang 35
1. Bản phân loại tần số vô tuyến Trang 36
2. Sơ đồ khối hệ thống thông tin vi ba cơ bản Trang 36
3. Các thiết bị vi ba trong ngành điện Trang 39
VI. THÔNG TIN SỢI QUANG Trang 39
1. Cấu trúc sợi quang Trang 39
2. Các thành phần của một tuyến truyền dẫn sợi quang Trang 41
3. Suy hao trên sợi quang Trang 41
VII. HỆ THỐNG THÔNG TIN TẢI BA TRONG NGÀNH ĐIỆN Trang 43
1. Thông tin tải ba Trang 43
2. Cấu trúc và những phần từ cơ bản trong tuyến tải ba Trang 44
3. Các phương pháp truyền thông trên đường dây điện Trang 47
4. Kỹ thuật chuyển tiếp tín hiệu tải ba Trang 49
5. Các cách ghép nối tín hiệu âm tần Trang 52

CHƯƠNG IV THIẾT BỊ TẢI BA ALSPA PLC 1790B Trang 54
I. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG Trang 54
1. Những tính năng chính Trang 54
II. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ Trang 56
1. Phần tần số thấp Trang 56
2. Phần tần số cao Trang 57
3. Nguồn cung cấp Trang 58
4. Điều kiện về mội trường Trang 58
III. CHÚC NĂNG CHUNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN THIẾT BỊ Trang 58
1. Khối âm tần Trang 58
2. Khối
xử lý tín hiệu trung và cao tần Trang 58
3. Khối cao tần Trang 59
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng
4. Khối giao diện giám sát Trang 59
5. Khối giao tiếp máy tính Trang 59
6. Thành phần thiết bị Trang 59
7. Điều kiện kết nối thiết bị ALSPA PLC 1790B Trang 60
8. Bộ nguồn cung cấp Trang 61
CHƯƠNG V LẬP TRÌNH ĐẶT CẤU HÌNH VÀ Trang 63
GIÁM SÁT HỆ THỐNG
I. MENU ĐẶT CẤU HÌNH VÀ LẬP TRÌNH Trang 64
1. Định dạng đầu cuối thiết bị Trang 64
2. Đặt cấu hình đầu cuối Trang 64
3. Các dải và tần số kênh sóng mang Trang 64
4. Các mức và tỉ lệ điều biến Trang 64
5. Chặn và cảnh báo Trang 64
6. Các module chọn lựa Trang 64

II. MENU GIÁM SÁT Trang 64
III. KIỂM TRA VẬN HÀNH CỦA THIẾT BỊ Trang 65
1. Phần cấp nguồn Trang 65
2. Kiểm tra vận hành của thiết bị Trang 65
CHƯƠNG VI REMOTE TERMINAL UNIT Trang 67
I. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA RTU Trang 67
1. Module vi xử lý Trang 68
2. Module vào / ra Trang 69
3. Cung cấp nguồn cho RTU Trang 72
4. Khả năng liên kết các Cell trong RTU Trang 73
5. Menu chức năng trong RTU Trang 73
6. Kiểm tra trạng thái I/O bằng ma trận LED Trang 75
II. CẤU TRÚC PHẦN MỀM CỦA RTU Trang 75
1. Cài đặt cơ sở dữ liệu cho RTU Trang 75
2. Kiểm tra RTU bằng phầm mềm Explore Trang 79
CHƯƠNG VII MỘ
T SỐ DISPLAY THƯỜNG SỬ DỤNG Trang 83
TRONG HỆ THỐNG SCADA
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng
I. SITE OVERVIEW DISPLAY Trang 83
II. SERVER OVERVIEW DISPLAY Trang 84
III. ALARM SUMMARY DISPLAY Trang 86
IV. SYSTEM ACTIVITY LOG DISPLAY Trang 87
V. COMMUNICATION STATUS DISPLAY Trang 88
VI. SUBSTATION ONELINE DISPLAY Trang 89
VII. SUBSTATION TABULAR DISPLAY Trang 90
VII. EXCEPTION DISPLAY Trang 91
VIII. SEQUENCE OF EVENT DISPLAY Trang 92

IX. TAGGING DISPLAY Trang 93
CHƯƠNG VIII TÓM TẮT HỆ THỐNG SCADA Trang 94









HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 1


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ
HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN

Hệ thống truyền tải điện được phân cấp quản lý và vận hành lưới điện
nhằm cung cấp điện năng đến các điện lực địa phương tiêu thụ. Với sự phát
triển nhanh chóng của các khu công nghiệp, hiện nay công ty Truyền Tải Điện 4
( PTC4 - Power Transport Company 4 ) quản lý và vận hành lưới điện từ tỉnh
Bình Thuận đến Cà Mau với 45 trạm biến áp, bao gồm cấp điện áp chủ yếu
110Kv, 220Kv, 500Kv với tổng chiều dài đường dây khoảng 4500 km. Do nhu
cầu cung cấp điện ngày càng cao, đáp ứng cho sự phát triển của các phụ tải nên
hệ thống lưới điện truyền tải thuộc công ty PTC4 quản lý luôn có sự thay đổi
trong sơ đồ hệ thống điện miền nam. Song song với việc vận hành và phát triển
lưới điện, Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Miền Nam ( gọi tắt là A

2
- Đảm bảo việc cung cấp điện được liên tục.
) được
thành lập nhằm đáp ứng những yêu cầu nghiêm ngặc về vận hành hệ thống điện:
- Các thông số về điện và tần số theo tiêu chuẩn cho phép.
- Chi phí vận hành thấp đến mức có thể.
Như chúng ta đã biết, hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp,
đường dây truyền tải, trạm phân phối,…
được liên kết với nhau và trãi dài hàng
trăm km, do đó việc vận hành tối ưu hệ thống điện đòi hỏi trước tiên điều hành
viên phải giám sát toàn bộ các thành phấn của hệ thống. Điều này chỉ được thực
hiện khi các thông số vận hành của các thành phần trong hệ thống được xác
định và nhận biết trong thời gian sớm nhất. Hệ thống SCADA do A2 quản lý có
nhiệm vụ :
- Hiển thị toàn cảnh hệ thống với cấu trúc hiện hành thực tế.
- Hiển thị toàn cảnh những phần khác nhau của hệ thống, cập nhật những
thông tin mới nhất.
- Báo động khi có sự thay đổi về trạng thái và chỉ ra sự thay đổi một cách
chính xác.
- Báo động khi các thông số đặc trưng của trạng thái hệ thống đạt ngưỡng
giới hạn.
- Lưu trữ tất cả những sự kiện xảy ra trong hệ thống, nhằm giúp cho các
điều hành viên tại trung tâm điều khiển thực hiện công việc điều độ của
mình .


HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 4

CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ SCADA
SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition) - Hệ thống giám sát
điều khiển và thu thập dữ liệu. Hệ thống này có nhiệm vụ thu thập, xử lý và
hiển thị thông tin về trạng thái của một hệ thống được giám sát. Từ một trung
tâm điều khiển SCADA, điều hành viên có thể quan sát và thay đổi trạng thái
vận hành của các thiết bị được giám sát.
Hệ thống SCADA được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như
ngành điện lực, thuỷ lực, giao thông,…
I/ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG SCADA - [2]



Các hệ thống SCADA thông thường bao gồm các thiết bị chủ yếu sau:
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 5


• Các máy tính chủ
• Các bàn điều khiển của điều hành viên
• Các thiết bị truyền thông
• Các đơn vị đầu cuối ở trạm ( RTU- Remote Terminal Unit )
• Các thiết bị truyền thông giữa các hệ thống SCADA
Trong hệ thống nhiều trung tâm điều khiển, một trung tâm thường được
gán là trung tâm chủ ( Host ) và các trung tâm khác được gọi là các trung tâm ở
xa hay ở ngoài ( Remote hay Foreign ), trung tâm chủ nhận các dữ liệu từ các
trung tâm khác. Mỗi trung tâm điều khiển truyền thông với các RTU thông qua
các phương tiện truyền thông như vô tuyến, vi ba, tải ba, cáp sợi quang…Tuy

nhiên ngành điện hiện nay vẫn dùng thông tin tải ba chủ yếu.
1/ Các máy tính chủ
Phần mềm SCADA được chạy trên các máy tính chủ, loại máy tính được
sử dụng tuỳ thuộc vào yêu cầu, cường độ xử lý, cũng như độ lớn của dữ liệu thu
thập xử lý và lưu trữ.
Tại một trung tâm điều khiển SCADA thường chạy trên 2 máy tính. Một
máy tính thực hiện các chức năng theo thời gian thực ( Real time ) tức là t hu
thập, xử lý và thể hiện dữ liệu theo thời gian thực, máy tính này được gọi là máy
chủ chính hay máy chủ sơ cấp ( Primary, Master, Main, …). Máy tính còn lại ở
trạng thái chờ và được gọi là máy chủ dự phòng hay máy chủ thứ cấp (
Secondary, Standby,…), mục đích của máy này là thay thế gánh vác các hoạt
động theo thời gian thực khi có hỏng hóc trên máy chủ chính. Ngoài ra còn có
một số máy tính khác đảm trách các nhiệm vụ khác nhau như lưu trữ các dữ liệu
trong quá khứ vào các cơ sở dữ liệu quan hệ nhằm phục vụ các nhu cầu thống
kê sau này, hay phục vụ mô phỏng, đào tạo những điều hành viên về sau và
phục vụ trao đổi dữ liệu giữa các trung tâm điều khiển…
2/ Các bàn điều khiển ( Consol)
Các bàn điều khiển là sự kết nối giữa các máy tính và điều hành viên, các
bàn điều khiển này cho phép điều hành viên quan sát và tương tác với hệ thống
SCADA thông qua việc sử dụng các hiển thị ( Display), các display này có thể
là dạng bảng, sơ đồ…
3/ Truyền thông giữa máy tính chủ và RTU
Các thiết bị thông tin và phần mềm chịu trách nhiệm liên kết các máy tính
chủ với các RTU ( bao gồm RTU tại trung tâm điều khiển và RTU remote )
được gọi là máy chủ truyền thông ( CFE – Communication Front End ), thành
phần chính trong CFE là bộ xử lý truyền thông thông minh. Tuỳ thuộc vào cấu
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 6

hình lựa chọn mà hệ thống SCADA có thể sử dụng các máy tính chuyên biệt để
chạy phần mềm liên kết giữa các máy tính chủ và CFE. Một số hệ thống tích
hợp phần mềm này vào chạy trên các máy chủ, phần mềm này cũng duy trì các
thông tin liên quan đến cấu hình các thành phần truyền thông và các tiện ích để
giao tiếp với các thiết bị sử dụng thông qua giao thức truyền thông (
Communication Protocol ) khác nhau. Trong phạm vi nghiên cứu phần mềm
này được gọi là TFE – Telemetry Front End .
Cho dù phần mềm này chạ y trên các máy tính chuyên biệt hay tích hợp
trên các máy chủ thì cứ mỗi CFE là một đơn thể phần mềm này phục vụ kết nối
giữa các CFE đó và máy chủ chính. Do tính chất độc lập này nên trong trường
hợp Failover hay Switchover ( Máy tính chủ chuyển từ vai trò dự phòng sang
vai trò chính ) dữ liệu sẽ không bị mất. Hơn nữa, máy tính chủ còn có thể
chuyển một kết nối từ đường truyền thông này sang đường truyền thông khác (
trên CFE khác ) mà không cần phải thực hiện switchover giữa các máy tính chủ.
Các CFE truyền thông với các RTU thực hiện vài chức năng nhằm giảm
thiểu việc xử lý dữ liệu trên máy tính chủ, các chức năng này bao gồm:
• Duy trì các chỉ thị quét RTU cung cấp bởi máy chủ , điều này nhằm giúp
giảm tải truyền thông đến CFE đối với các yêu cầu quét của máy chủ.
• Thông báo những lỗi truyền thông khi RTU không đáp ứng hay đáp ứng
có lỗi.
• Kiểm tra dữ liệu đến nhằm đảm bảo máy tính chủ chỉ nhận những dữ liệu
có thay đổi so với lần quét trước đó. Chức năng này được gọi là
Reporting by exception ( thông báo dị biệt )
• Thông báo định kỳ toàn bộ dữ liệu cho máy tính chủ bất chấp dữ liệu có
thay đổi so với lần quét trước đó. Chức năng này được gọi là Integrity
Scan ( quét toàn bộ )
• Thực hiện chuyển đổi dữ liệu nhằm làm cho dữ liệu nhận qua các giao
thức truyền thông RTU khác nhau sẽ thể hiện giống nhau trên máy tính
chủ (đối với các hệ thống sử dụng các loại RTU khác nhau ).

4/ Các đơn vị đầu cuối ở xa
Các RTU kết nối hệ thống SCADA với hệ thống được giám sát, thông
thường một RTU được đấu dây đến các thiết bị được giám sát trong một khoảng
cách tương đối gần, nó thu nhận các tín hiệu đo và gửi các điều khiển đến các
thiết bị đó. Mỗi mẫu dữ liệu do RTU quản lý dù là tín hiệu đo hay một lệnh điều
khiển đều kết hợp với một định danh là địa chỉ, các địa chỉ này kết hợp với địa
chỉ của RTU được sử dụng bởi hệ thống để truy cập thông tin dữ liệu ở RTU.
Mỗi địa chỉ RTU có thể quét độc lập.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 7


Dữ liệu truyền đến RTU hay truyền về các máy chủ thông qua các CFE.
Truyền thông liên kết các RTU với CFE bao gồm những thiết bị sau:
• Cổng giao tiếp CFE.
• Đường truyền thông giữa RTU và cổng giao tiếp CFE.
• Các modem đặt tại mỗi cổng giao tiếp và ở RTU.
Trạng thái của mỗi truyền thông liên kết trong hệ thống được thể hiện
trên một display của hệ thống SCADA. Trạng thái điều hành của các CFE và
các đường truyền thông cũng được kiểm soát và điều khiển bởi điều hành viên
SCADA từ display đó.
5/ Truyền thông giữa các trung tâm điều khiển
Thỉnh thoảng hai trung tâm điều khiển cần dữ liệu về cùng một thiết bị,
lúc này trung tâm điều khiển nơi n hận trực tiếp dữ liệu về thiết bị từ RTU sẽ
chuyển thông tin của thiết bị đến trung tâm điều khiển còn lại khi có sự thay đổi
giá trị đo tại thiết bị.
Những kết nối vật lý giữa các trung tâm tuỳ thuộc vào lưu lượng dữ liệu,
yêu cầu về độ tin cậy, thiết bị truyền thông sẵn có và khoản cách giữa các trung
tâm, ngoài ra cần phải quan tâm đến các giao thức truyền thông để phục vụ việc

thay đổi dữ liệu giữa các trung tâm.
II/ CÁC CHỨC NĂNG PHẦN MỀM SCADA
Phần mềm SCADA có nhiều chức năng và được chia ra 3 phần chính
• Thu thập dữ liệu ( Data acquisition ) là chức năng dò quét của SCADA
được thực hiện để lấy dữ liệu theo thời gian thực về hệ thống được giám
sát. Các RTU đã được đấu dây đến các thiết bị chỉ định sẽ được quét ở
một tốc độ chỉ định bởi hệ thống SCADA, các RTU gửi dữ liệu chúng
nhận được ( gọi là dữ liệu thô- Raw data ) về các CFE, CFE thực hiện
các chuyển đổi cần thiết và kiểm tra dữ liệu trước khi gửi về các máy
tính chủ.
• Giám sát điều khiển ( Supervisory control ) là chức năng SCADA cho
phép các điều hành viên và các chương trình ứng dụng gửi các lệnh từ
trung tâm điều khiển đến các RTU, một lệnh điều khiển tạo nên một thay
đổi trạng thái vận hành của một thiết bị. Ví dụ điều hành viên có thể gửi
một lệnh điều khiển mở một máy cắt hiện đang ở trạng thái đóng.
• Kiểm soát hệ thống ( System control ) là khả năng cho phép các điều
hành viên và các chương trình ứng dụng thay đổi cách thức mà SCADA
xử lý và hiển thị dữ liệu. Ví dụ điều hành viên có thể nhập giá trị vào cho
một thiết bị mà giá trị đo của nó không nhận được từ RTU.
1/ Thu thập dữ liệu
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 8


SCADA thực hiện các chức năng dưới đây để thu thập dữ liệu về các thiết
bị trong hệ thống đượp giám sát.
• Dò quét hệ thống được giám sát tại các thời điểm định sẵn và thu nhận dữ
liệu từ các RTU qua trung gian là các CFE.
• Thực hiện chuyển đổi và kiểm tra dữ liệu thô nhằm làm cho nó hữu dụng

để thể hiện cho các điều hành viên và cho những ứng dụng khác
• Thực hiện các tính toán dữ liệu cho các chương trình ứng dụng khác.
• Xác định chất lượng dữ liệu và đánh dấu các dữ liệu có thể không tin cậy,
nó cũng đánh dấu dữ liệu để thể hiện nguồn cung cấp dữ liệu.
• Cho phép các điều hành viên SCADA yêu cầu quét các nhóm dữ liệu
riêng rẽ.
Hệ thống SCADA có thể thu thập, xử lý và thể hiện dữ liệu từ 3 loại thiết
bị trong hệ thống được giám sát, cụ thể:
• Các thiết bị có trạng thái biến thiên, thể hiện thông qua các giá trị đo
lường số học như hiệu điện thế, dòng điện, công suất,… được gọi là tín
hiệu Analog.
• Các thiết bị có trạng thái rời rạc như các máy cắt và các van thể hiện các
giá trị trạng thái, được gọi là các tín hiệu Status.
• Các tín hiệu đếm xung tích luỹ như sản lượng, được gọi là các tín hiệu
Count.
2/ Giám sát điều khiển
Chức năng giám sát điều khiển của SCADA cho phép điều hành viên và
các chương trình ứng dụng để điều khiển các thiết bị trong hệ thống được giám
sát. Từ trung tâm điều khiển điều hành viên có thể gởi các lệnh điều khiển để
thay đổi trang thái các thiết bị như máy cắt, cầu dao.
3/ Kiểm soát hệ thống
Chức năng kiểm soát hệ thống cho phép điều hành viên và các chương
trình ứng dụng thay đổi cách thức mà SCADA xử lý và thể hiện dữ liệu. Ví dụ
về các hoạt động kiểm soát hệ thống.
• Tách một điểm đo khỏi dịch vụ ( NIS- Not in service ). Hoạt động này
ngăn cấm việc xử lý dữ liệu đã quét được đối với thiết bị được chọn trong
hệ thống giám sát .
• Đưa một điểm đo trở lại dịch vụ. Chức năng này cho phép SCADA xử lý
dữ liệu quét được đối với thiết bị được chọn.
• Nhập tay giá trị đối với các thiết bị mà giá trị của nó không được đo

lường xa ( không nhận được từ RTU ).
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 9


• Thay thế dữ liệu đo bằng giá trị nhập vào.
• Cập nhật các giá trị giới hạn kiểm soát (Limit ) cho các giá trị đo lường
Analog và chỉ thị SCADA bỏ qua việc kiểm soát giới hạn đối với các
thiết bị được chọn.
• Cho phép và ngăn ngừa các hoạt động kết hợp với các thông báo biến cố
và trạng thái bất thường ( Alarm và abnormal ).
• Xác nhận của điều hành viên đối với các cảnh báo.
• Kiểm soát hoạt động của hệ thống truyền thông bằng cách tách khỏi dịch
vụ hay đưa về các RTU, các nhóm quét hay các đường truyền thông.
4/ Giao diện người dùng SCADA
Mục tiêu của giao diện người dùng SCADA là để:
• Thể hiện dữ liệu mô tả một cách chính xác trạng thái của hệ thống được
giám sát. Cảnh báo cho điều hành viên SCADA về những vấn đề xuất
hiện trong hệ thống được giám sát và hệ thống truyền thông.
• Cho phép điều hành viên thực hiện các hoạt động điều khiển trên hệ
thống được giám sát và thay đổi cấu hình hoạt động của hệ thống truyền
thông.
• Cho phép điều hành viên nhập vào các giá tr ị dữ liệu và giới hạn kiểm
soát. Ví dụ điều hành viên có thể ghi đè một giá trị đang được đo lường
xa hay đưa vào các giới hạn kiểm soát mới đối với các tín hiệu Analog.
5/ Các display cơ bản
Dữ liệu SCADA được thể hiện tại các bàn điều khiển theo 2 dạng: dạng
đồ hoạ và dạng bảng. Dạng đồ hoạ chính là thể hiện sơ đồ một sợi ( oneline ).
Thông qua các đường vẽ và các ký hiệu đồ hoạ cho các thành phần, sơ đồ một

sợi thể hiện trạng thái vận hành của thiết bị được giám sát.
Ta sử dụng sơ đồ một sợi vào hai mụch đích sau:
• Cung cấp sự quan sát hiện tại về trạng thái vận hành của các thiết bị ở
trạm được giám sát và điều tra nguồn gốc của các tình huống bất thường.
• Để gởi các mệnh lệnh điều khiển trạng thái của các thiết bị hay điều khiển
cách thức thể hiện dữ liệu của SCADA.
Tương tự như dạng sơ đồ một sợi, các hiển thị dạng bảng ( Tabular ) cũng
thể hiện trạng thái của các thiết bị được giám sát. Sử dụng các hiển thị dạng
bảng với cùng mục đích như sơ đồ một sợi: quan sát trạng thái hiện tại của các
thiết bị trong hệ thống được giám sát, điều tra nguồn gốc các bất thường, và
thực hiện các hoạt động điều khiển. Các hiển thị dạng bảng thể hiện thông tin
theo các hàng và cột trong bảng thay vì bằng hình vẽ đồ họa. Các hiển thị dạng
bảng thường cung cấp nhiều thông tin dữ liệu hơn dạng bảng.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 10

Sơ đồ một sợi trong hệ thống SCADA - [2]

HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 11







6/ Cách thức thu thập và xử lý dữ liệu SCADA
Thu thập dữ liệu là một tiến trình của SCADA nhằm thu thập dữ lịêu từ
các thiết bị trong hệ thống được giám sát. SCADA lấy dữ liệu từ các nguồn
khác nhau bao gồm các RTU, các hệ thống khác và bởi các điều hành viên. Tiến
Hiển thị dữ liệu dạng bảng
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 12


trình xử lý dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu thô thành các dạng nội
tại hữu dụng để thể hiện và tính toán đồng thời lưu trữ các dữ liệu đã chuyển đổi
vào cơ sở dữ liệu SCADA.
6.1/ Các nguồn gốc dữ liệu
Mỗi dữ liệu mà SCADA nhận được đều có một nguồn gốc mà nó được

thu thập, nguồn gốc bình thường của đa số dữ liệu là RTU. Tuy nhiên SCADA
có thể nhận dữ liệu từ hệ thống SCADA khác, từ một tính toán, từ giá trị nhập
của điều hành viên…Các giá trị đo từ RTU hay từ các ngồn khác đều có thể
được điều hành viên tách khỏi dịch vụ ( Not in service ). Việc tách một giá trị
đo khỏi dịch vụ có tác dụng ngăn ngừa SCADA cập nhật giá trị đo đó theo giá
trị nhận được từ nguồn bình thường của nó. Mặc dù SCADA không cập nhật giá
trị nhận từ nguồn bình thường đối với các điểm đo đã tách khỏi dịch vụ, nhưng
nó có thể sử dụng giá trị từ một nguồn thứ cấp. Ví dụ các giá trị đo lường của
một máy biến thế thường đến từ một RTU, nếu có một điểm đo Analog được
tách khỏi dịch vụ, điều hành viên có thể muốn nhập vào giá trị mới cho điểm đo
đó, giá trị nhập tay đó chính là nguồn thứ cấp của dữ liệu hay giá trị thay thế
của điểm đo.
SCADA xử lý và lưu trữ 3 loại dữ liệu khác nhau:
• Dữ liệu Analog
• Dữ liệu Status
• Dữ liệu Count
6.2/ Dữ liệu đo lường số ( Analog )
Analog là các giá trị số đại diện cho trạng thái của các thiết bị có trạng
thái biến thiên như các đường dây tải điện, các máy biến thế, các máy bơm,…
Trong hệ thống được giám sát một đại lượng biến thiên vật lý được đo bởi một
cảm biến ( Transducer ) và đầu ra của cảm biến được chuyển đến một bộ phận
chuyển đổi tương tự - số ( A/D Analog to Digital ) trong RTU. Bộ chuyển đổi
A/D tạo ra một giá trị số ( dạng nhị phân- Binary ) mà máy tính chủ có thể xử lý
được. Tất cả các giá trị Analog được máy tính chủ chuyển đổi thành số thực (
Floating Point Number ) và hiệu chỉnh để tái hiện các giá trị đo vật lý theo các
đơn vị đo kỹ thuật chẳng hạn như MW, MVAR, KV, A,… Ở dạng này các giá
trị được lưu vào cơ sở dữ liệu và sử dụng để hiển thị và tính toán.
Tuy nhiên, mỗi điểm đo đều có các giới hạn ( Limit ) kết hợp của nó. Các
giới hạn được định nghĩa bởi hai giá trị để mô tả một tầm vực. Các loại giới hạn
khác nhau có thể kết hợp với một điểm đo Analog:

• Giới hạn bình thường ( Normal limit ): Định nghĩa một tầm vực mà khi
giá trị đo nằm ở bên trong nó thì thiết bị được xem là hoạt động bình
thường.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 13


• Giới hạn hợp lý ( Reasonablility limit ): Định nghĩa một tầm vực mà
SCADA dùng để xác định một giá trị nhận được đối với một điểm đo
analog là hợp lý hay không.
• Giới hạn vùng cấm ( Forbidden range limit ): Định nghĩa một tầm vực mà
SCADA xem như xâm phạm khi điểm đo analog rơi vào bên trong vùng
này. Các giới hạn vùng cấm được sử dụng khi có một tầm vực giá trị nằm
bên trong giới hạn bình thường mà việc vận hành thiết bị trong tầm cực
đó cần phải được hạn chế hay ngăn ngừa.
• Vùng chết của giới hạn ( Deadband limit ): Được dùng khi xác định một
giá trị Analog từ trạng thái bất thường trở về trạng thái bình thường.
• Giới hạn tốc độ thay đổi (Rate-of-change limit): Định nghĩa tốc độ chấp
nhận được mà giá trị Analog có thể thay đổi giữa các lần quét.
Khi SCADA nhận được dữ liệu của một điểm đo analag, nó kiểm tra các
giới hạn kết hợp với điểm đo này nếu giá trị đo xâm phạm bất kỳ giới hạn nào,
SCADA có thể khởi tạo một cảnh báo ( Alarm ).
Điều hành viên SCADA có thể cấm từng cặp giới hạn riêng rẽ trên một
điểm đo analog. Điều này ngăn ngừa SCADA xem xét các giới hạn bị cấm để
xác định có xâm phạm hay không. SCADA có khả năng tự động chuyển đổi
giữa các bộ giới hạn khác nhau đối với một điểm đo analog, dựa trên các yếu tố
bên ngoài như nhiệt độ, mùa, thời tiết,…Chức năng này gọi là sự thay đổi giới
hạn ( Limit replacement ), và có thể được áp dụng bằng tay bởi điều hành viên.
6.3/ Dữ liệu đo lường trạng thái ( Status)

Các giá trị trạng thái thể hiện trạng thái của các thiết bị trạng thái rời rạc
như máy cắt, cầu dao, bộ đổi nấc, SCADA có thể chấp nhận các đầu vào trạng
thái để thể hiện đơn giản trạng thái On/Off hay Đóng/Mở, hay các đầu vào tổ
hợp từ các thiết bị ba trạng thái ( Three- state ). Hơn nữa, SCADA có thể chấp
nhận các đầu vào trạng thái và 3 trạng thái có phát hiện thay đổi các thoáng qua
( MCD- Momentery change detection ). Với MCD, SCADA có thể phát hiện
các thay đổi xuất hiện giữa các lần quét.
Các RTU có thể gắn nhãn thời gian cho các t hay đổi trạng thái để thời
gian mà thiết bị thay đổi trạng thái được xác định một cách chính xác. Thông tin
như vậy gọi là trình tự diễn biến sự cố ( SOE – Sequence of events ), được tích
luỹ bởi SCADA và có thể quan sát trên một Display đặc biệt.
6.4/ Dữ liệu đếm tích luỹ ( Count )
Một giá trị đếm tích luỹ được đến từ bộ tích luỹ xung ( Pulse accumulator
). Bộ tích luỹ xung thường được sử dụng để đo lường, lượng điện năng, ( chất
lỏng, khí đốt ) truyền qua một vị trí xác định trong hệ thống được giám sát.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 14


Thiết bị phát hiện sẽ luân phiên đóng và mở một công tắc mỗi lần một đơn vị
của đại lượng đo di chuyển qua nó. Bộ đếm tích luỹ sẽ đếm số lần thay đổi của
công tắc và chuyển số đếm được cho SCADA, nơi chứa tổng tích luỹ của các số
đếm này tính từ lần reset gần nhất. Tương tự như các giá trị Analog các giá trị
đếm được lưu trữ như các số thực và hiệu chỉnh để thể hiện giá trị đo vật lý theo
các đơn vị đo kỹ thuật như Mêgawoát-giờ (MWH ) hay mét khối, Ở dạng này
các giá trị có thể dùng để hiển thị hay tính toán.
6.5/ Các khả năng quét của SCADA
SCADA nhận dữ liệu về hệ thống được giám sát bằng cách quét các RTU
được đấu dây để thu thập các đo lường analog, trạng thái và đếm tích luỹ, các

dữ liệu được quét theo từng nhóm ( còn gọi là địa chỉ ).
SCADA có thể quét hệ thống được giám sát theo các cách sau:
• Quét toàn bộ ( Interity scan ): Tất cả các RTU và nhóm quét ( địa chỉ )
đều được quét để thu thập dữ liệu cho tất cả các thiết bị được giám sát.
Quét toàn bộ luôn đượ c thực hiện khi SCADA khởi động lần đầu tiên
hay sau mỗi hỏng hóc trong máy tính chủ và hệ thống truyền thông thỉnh
thoảng một lần trong điều kiện bìnnh thường.
• Quét định kỳ ( Periodic scan ): Mỗi nhóm quét trong một RTU được quét
ở một tốc độ được tính bằng đơn vị giây định sẵn trong cơ sở dữ liệu
SCADA. SCADA thu nhận từ CFE chỉ các dữ liệu mà các nhóm quét của
nó thu thập, và chỉ nếu dữ liệu có thay đổi so với lần quét trước đó. Các
nhóm quét của các điểm đo trạng thái và các điểm đo Analog quan trọng
được quét thường xuyên nhất để các thay đổi được thấy sớm nhất.
• Quét riêng biệt ( Individual scan ): Một số nhóm quét định sẳn có thể
được quét chọn lọc ở một tốc độ định sẵn trong cơ sở dữ liệu SCADA.
Điều này cho phép vài loại điểm đo như các bộ đếm tích luỹ được thu
thập theo nhóm ở cùng tốc độ quét. Quét riêng biệt cũng cho phép các
điểm đo xác định được thu thập ở tốc độ chậm hơn bình thường một thời
gian dài, hay ở tốc độ nhanh hơn bình thường một thời khoảng ngắn (
quét tăng tốc ).
• Quét theo yêu cầu ( Demand scan ): Một hay nhiều nhóm quét có t hể
được quét theo yêu cầu của điều hành viên. Quét theo yêu cầu có thể thực
hiện thường xuyên nếu muốn.
6.6/ Chất lượng dữ liệu
Chất lượng dữ liệu là các thông tin liên quan đến dữ liệu mà điều hành
viên SCADA muốn biết về các giá trị mà SCADA đang thể hiện về các thiết bị
được giám sát.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 15

SCADA cung cấp 5 nhóm chỉ thị chất lượng dữ liệu có thể được thể hiện
trên các display dạng sơ đồ một sợi và dạng bảng, các chỉ thị chất lượng dữ liệu
còn được gọi là các cờ chất lượng dữ liệu. Các cờ chất lượng dữ liệu được mô tả
như sau:
• Các cờ nguồn gốc dữ liệu: Các cờ này cho biết dữ liệu từ đâu đến, dữ liệu
có thể đến từ RTU hoặc từ hệ thống SCADA khác đến.
• Các cờ chất lượng dữ liệu chi tiết: Các cờ này cho biết độ tin cậy của dữ
liệu, đánh giá dữ liệu tốt hay xấu.
• Các cờ chất lượng dữ liệu hỗn hợp: Được dùng để chỉ thị độ tin cậy của
dữ liệu nhưng theo một cách tổng quát hơn cờ chất lượng dữ liệu chi tiết.
• Các cờ của chương trình State Estimator: Phản ánh các liên quan về việc
sử dụng dữ liệu SCADA của chương trình State Estimator.
• Các cờ thuộc tính dữ liệu: Các cờ này cho biết một thiết bị trong hệ thống
được giám sát đang ở trong trạng thái vận hành được chấp nhận hay
không.
a/ Các cờ nguồn gốc dữ liệu
Các cờ nguồn gốc dữ liệu thể hiện nơi xuất phát giá trị đo lường, các cờ
nguồn gốc dữ liệu thường được dùng trên các display dạng bảng thay vì trên
các display dạng sơ đồ một sợi, các cờ này bao gồm:
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ thu thập từ RTU ” ( NRTU )
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ thu thập từ một hệ thốn g SCADA khác ” (
NREMOTE )
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ được tính toán bởi SCADA ” ( NCALC )
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ được nhập bởi điều hành viên ” ( MANREP )
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ được thay thế bởi giá trị từ chương trình State
Estimator ” ( ESTREP )
• Cờ chỉ thị dữ liệu được cung cấp bởi một tiến trình bên ngoài chứ không
phải chức năng quét của SCADA ( NEXTERN ). Ví dụ dữ liệu có thể

được cung cấp từ một chương trình ở một phần khác của hệ thống quản
trị năng lượng ( EMS- Energy Management System ).
Vào mọi lúc chỉ có một cờ nguồn gốc dữ liệu xuất hiện đối với một điểm
đo, nếu giá trị thể hiện đối với một điểm đo không được thu thập từ nguồn bình
thường của nó, thì một cờ thay thế sẽ xuất hiện bên cạnh giá trị. Nó chỉ thị
nguồn thứ cấp của giá trị ( như giá trị được nhập vào từ điều hành viên ).
b/ Các cờ chất lượng dữ liệu
Có hai bộ cờ chất lượng dữ liệu: chi tiết và hổn hợp, cả hai đều chỉ thị về
độ tin cậy dữ liệu. Các cờ chất lượng dữ liệu dù chi tiết hay hỗn hợp đều xuất
hiện gần kề các giá trị đo trên các sơ đồ một sợi. Thông thường sự vắng mặt của
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 16


cờ chất lượng dữ liệu bên cạnh giá trị đo thể hiện rằng giá trị được thu thập
thành công ở lần quét trước đó và nó là tin cậy và chính xác.
c/ Các cờ chất lượng dữ liệu chi tiết
Bao gồm các cờ sau
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ chưa được khởi động ” ( Uninitialized- U ) nghĩa là
chưa có dữ liệu thu thập cho điểm đo đó, các điều hành viên cần phải xem
các điểm đo có cờ này là vô nghĩa. Khi SCADA khởi động lần đầu tiên
các cờ này sẽ xuất hiện cho tất cả các điểm đo, khi việc quét được thực
hiện và các dữ liệu đầu tiên được thu thập, các cờ này sẽ biến mất. Khi dữ
liệu đầu tiên về đến, sẽ không có các cảnh báo ( alarm) tạo ra do sự thay
đổi dữ liệu vì các giá trị chưa được khởi động được SCADA xem là vô
nghĩa. Nếu một dữ liệu được dự định để sử dụng trong một tính toán, thì
việc tính toán sẽ không được thực hiện khi cờ này hiện diện
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ cũ ” ( Old-O ): Dữ liệu được xem là cũ nếu nó không
thể được thu thập từ lần quét gần nhất. Nó là dữ liệu hợp lệ gần nhất thu

thập từ RTU. Dữ liệu có thể bị SCADA xem là cũ bởi những lý do sau:
- Trong một khởi động hệ thống “ ấm ” ( Warm Startup ) nghĩa là khi
một cơ sở dữ liệu SCADA mới trộn với các dữ liệu SCADA gần nhất và
SCADA khởi động lại, tất cả các điểm đo thu thập bởi các RTU đều được
xem là cũ khi việc quét mang lại các dữ liệu mới.
- Khi một giá trị đo được phát hiện là không hợp lý, nghĩa là nó không
được chứa vào cơ sở dữ liệu. Trong trường hợp này cờ dữ liệu cũ sẽ xuất
hiện đồng thời với cờ dữ liệu “ không hợp lý ”. Cờ dữ liệu “ không hợp lý
” thể hiện rằng dữ liệu “ cũ ” bởi vì giá trị mới thu thập là không hợp lý .
Đối với các điểm đo Analog cờ dữ liệu “ không hợp lý ” thể hiện rằng giá
trị đo đã xâm phạm giới hạn hợp lý đối với thiết bị. Đối với các điểm đo
trạng thái cờ dữ liệu “ không hợp lý ” thể hiện rằng thiết bị đang giám sát
đang ở trong trạng thái không hợp lệ. Cờ này không áp dụng đối với các
điểm đếm tích luỹ.
- Khi điểm đo được đặt ra khỏi dịch vụ bởi điều hành viên để ngăn
ngừa việc đưa các giá trị mới vào cơ sở dữ liệu và thể hiện
- Khi một lỗi truyền thông không thể hồi phục xuất hiện khi dữ liệu
đang được lấy từ RTU, hay từ một hệ thống SCADA khác, SCADA sẽ
xem dữ liệu là cũ cho đến khi dữ liệu được thu thập thành công từ các
nguồn này. Các lỗi truyền thông có thể ảnh hưởng đến nhiều giá trị đến từ
một RTU, chúng có thể ảnh hưởng đến một nhóm quét, toàn bộ các nhóm
quét của một RTU, hay toàn bộ dữ liệu truyền trên một đường truyền
thông cụ thể.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 17


• Cờ chỉ thị dữ liệu xấu ( Bad - B ): Dữ liệu xấu có thể là do hư hỏng của
các mạch đo trong RTU. Tất cả các điểm đo analog, trạng thái hay đếm

tích luỹ nhận từ mạch đo hỏng được xem là xấu khi bộ biến đổi A/D trả
về một hay nhiều giá trị kiểm định chuẩn trong RTU vượt quá giới hạn
cho phép. Đối với các điểm đo trạng thái, mạch đo RTU bị xem là xấu
khi trả về các mẫu bit sai so với mẫu kiểm định chuẩn.
• Cờ chị thị dữ liệu vượt tầm ( Overrange – V ) dữ liệu vượt quá tầm vực
của bộ biến đổi A/D. Một giá trị đo được xem là “vượt tầm” khi giá trị
thô nhận từ RTU nằm bên ngoài tầm trông đợi.
• Cờ chỉ thị dữ liệu tách khỏi dịch vụ ( Not in service –NIS ). Xuất hiện khi
dữ kiệu được táhc khỏi nguồn nhận bình thường của nó. Ở trạng thái này
SCADA không xử lý và chứa các giá trị mới đối với các điểm đo này.
d/ Các cờ chất lượng dữ liệu hỗn hợp:
Tương tự như các cờ dữ liệu chi tiết, cờ hổn hợp cũng chỉ thị độ tin cậy
của dữ liệu. Tuy nhiên cờ hỗn hợp cung cấp một cách nhanh hơn để điều hành
viên nhận định tin cậy, các cờ hỗn hợp bao gồm:
• Cờ chỉ thị dữ liệu “vô nghĩa” ( Garbage): Cờ này xuất hiện khi điểm đo ở
trạng thái chưa khởi động.
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ nghi ngờ ” ( Suspect). Cờ này xuất hiện điểm đo ở
trong một hay nhiều trạng thái sau:
cũ, xấu, vượt tầm, đã ở trạng thái “ nghi ngờ ” tại hệ thống SCADA khác.
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ được thay thế ” ( Replaced ) xuất hiện khi điểm đo
trạng thái được nhập bởi điều hành viên cung cấp bởi chương trình State
Estimator, hay đã ở trạng thái “ được thay thế ” tại hệ thống SCADA
khác.
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ tốt ” ( Good ): Cờ này xuất hiện khi điểm đo không ở
một trong các trạng thái trên ( vô nghĩa, nghi ngờ, được thay thế ).
e/ Các cờ chất lượng dữ liệu khác
Trong một hệ thống có thể có nhiều hệ thống SCADA khác nhau trao đổi
dữ liệu với nhau, và do đó có 2 cờ chất lượng dữ liệu đáng kể là:
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ nghi ngờ tại hệ thống SCADA khác ” ( Remote
suspect), chỉ thị dữ liệu đã bị xem là “ cũ, xấu, vượt tầm ” tại hệ thống

SCADA cung cấp nó.
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ được thay thế tại hệ thống SCADA khác ”. Chỉ thị dữ
liệu đã được nhập bởi điều hành viên hay thay thế bởi chương trình State
Estimator tại hệ thống SCADA cung cấp nó. Trong trường hợp này các
cờ chỉ thị dữ liệu “ được nhập bởi điều hành viên ” (Manrep) hay cờ chỉ
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 18


thị dữ liệu “ được thay thế bởi giá trị từ chương trình State Estimator ” (
ESTREP ) cũng được bật lên tương ứng.
6.7/ Các cờ của chương trình State Estimator
Có hai cờ liên quan đến chương trình State Estimator khi nó sử dụng dữ
liệu SCADA để đánh giá trạng thái hệ thống.
• Cờ chỉ thị dữ liệu “ bất thường” ( Anomalous ): Chương trình State
Estimator phát hiện dữ liệu là không bình thường, có nghĩa là giá trị của
điểm đo tương ứng không phù hợp với trạng thái hệ thống khi đánh giá.
Khi dữ liệu đến được cải thịên, cờ này sẽ được xoá.
• Cờ chỉ thị dữ liệu được thay thế bởi chương trình State Estimator, thể
hiện rằng giá trị điểm đo được thay thế bởi chương trình State Estimator
theo yêu cầu của điều hành viên.
Các cờ thuộc tính dữ liệu cho biết là giá trị điểm đo phản ánh một trạng
thái vận hành chấp nhận được hay không đối với thiết bị được giám sát. Các cờ
này được tạo ra bởi kết quả của việc kiểm tra dữ liệu . Nó sẽ so sánh giá trị đo
được với các giới hạn kiểm soát định sẵn (đối với các điểm đo Analog ) hay với
trạng thái bình thường (đối với các điểm đo trạng thái ). Việc kiểm tra dữ liệu
được thực hiện đối với tất cả dữ liệu dù là đo lường xa, nhận từ hệ thống
SCADA khác, được tính toán, nhập bởi điều hành viên, hay cung cấp bởi
chương trình khác. Tuỳ thuộc vào kết quả của việc kiểm tra này, các cờ thuộc

tính dữ liệu sau đây có thể xuất hiện tại một điểm đo.
• Cờ chỉ thị “ thiết bị đang được điều khiển ” ( Commanded ) cho biết thiết
bị kết hợp với dữ liệu đang ở trạng thái thực hiện lệnh điều khiển. Cờ này
có ý nghĩa đối với các điểm đo trạng thái ( máy cắt,…) hay Analog ( bộ
đổi nấc ).
• Cờ chỉ thị “ không bình thường ” ( Abnormal ) chỉ thị điểm đo trạng thái
đang ở trạng thái không bình thường về mặt vận hành. Ví dụ như một
máy cắt thường đóng đang ở trạng thái mở.
• Các cờ chỉ thị “ giới hạn bị xâm phạm ” ( Limit violation level 1,2,3,…)
chỉ thị rằng một hay nhiều giới hạn kiểm soát của một điểm đo Analog
đang bị xâm phạm (ở trạng thái bất bình thường ) có thể có nhiều cấp độ
giới hạn cần kiểm soát ví dụ như giới hạn hoạt động bình thường, giới
hạn khẩn cấp,…
• Cờ chỉ thị “ giới hạn không bị xâm phạm ” ( No limit violation). Chỉ thị
điểm đo Analog không xâm phạm bất kỳ giới hạn nào.
6.8/ Giá trị khởi động của các cờ
Các điểm dữ liệu được xem là chưa được khởi động ( Uinitialized ) hay là
cũ ( Old ) tùy theo SCADA vừa trải qua quá trình khởi động ấm hay lạnh. Trong
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 19


trường hợp khởi động lạnh tức là SCADA bắt đầu với một cơ sở dữ liệu mới và
không có giá trị nào tồn tại trước tại các điểm dữ liệu đều được xem là “ chưa
được khởi động ” ( Uninitialized ).
Trong quá trình khởi động ấm ( Warm ) thì SCADA bắt đầu với một cơ
sở dữ liệu mới và các giá trị hiện hữu ( thường là các giá trị của lần thu thập gần
nhất ). Trong trường hợp này các điểm dữ liệu có tồn tại các giá trị sẽ được xem
là cũ . Cờ này sẽ tồn tại cho đến khi việc quét mang lại các giá trị mới.

6.9/ Các sự kiện và cảnh báo của SCADA
SCADA phát hiện và lưu ý các điều hành viên về các sự kiện và điều kiện
trong hệ thống được giám sát có thể dẫn đến các vấn đề trong vận hành. Như
SCADA phát hiện một máy cắt bị bật ( Trip ) nó có thể h ành động ngay bằng
cách tạo ra một cảnh báo có âm thanh để lưu ý điều hành viên. SCADA có thể
phát hiện các vấn đề xuất hiện đối với các điểm analog, trạng thái và bộ đếm
tích luỹ, các RTU và các thiết bị khác trong hệ thống truyền thông, kể cả các
phần mềm và thiết bị phục vụ trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống. Các điểm đo
Analog hay trạng thái riêng rẽ có thể được cấu hình tuỳ ý để ngăn chặn cảnh
báo cho đến khi điểm đo đó vẫn tồn tại ở trạng thái không bình thường sau một
khoảng thời gian định trước. Hơn nữa, SCADA cũng phát hiện khi thao tác điều
khiển xa bị trục trặc.
Có vài điều kiện và sự kiện chung được SCADA xem như là không bình
thường và do đó sẽ tạo cảnh báo, như dưới đây:
• Các điều kiện không bình thường hay không hợp lệ đối với các điểm đo
Analog, trạng thái và bộ đếm tích luỹ trong hệ thống được giám giát.
• Các điểm đo Analog hay trạng thái vừa trở về trạng thái bình thường sau
khi đã ở trong trạng thái không bình thường hay không hợp lệ.
• Các vấn đề trong hệ thống truyền thông mà đặc biệt là RTU và các nhóm
quét.
a/ Các điều kiện không bình thường
Trong cơ sở dữ liệu SCADA, luôn tồn tại các định nghĩa về trạng thái vận
hành bình thường cho mỗi điểm đo analog và trạng thái. Khi SCADA phát hiện
giá trị Analog hay trạng thái không ở trong trạng thái vận hành bình thường này.
SCADA sẽ xem điểm đó là không bình thường, hay không hợp lệ và do đó sẽ
tạo ra cảnh báo.
Trong hệ thống SCADA các điều kiện sau đây được xem là không bình
thường:
• Giá trị của một điểm đo analog xâm phạm một hay nhiều giới hạn kiểm
soát, kết hợp với điểm đo đó.

HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 20


• Giá trị của một điểm đo trạng thái là một trạng thái không hợp lệ đối với
loại điểm đo đó.
• Giá trị của một điểm đo trạng thái chuyển sang một trạng thái không bình
thường.
• Không thể xác định được thiết bị ở trạng thái mang điện hay không.
• Thiết bị mất điện hay mang điện trở lại.
• Một điểm đo Analog hay trạng thái chuyển từ trạng thái “ chưa khởi động
” sang trạng thái không bình thường hay không hợp lệ.
• Điện thế thấp được phát hiện ở một trạm.
• Một lệnh điều khiển bị trục trặc.
Nếu một điểm đo trạng thái máy cắt được mô hình là MCD ( cho phép
phát hiện các dao động trạng thái giữa các lượt quét ) máy cắt có thể bật và tự
đóng lại trong một nhịp của chu kỳ quét, SCADA sẽ lưu ý điều hành viên về
tiến trình tự đóng lại của máy cắt bằng cách tạo ra cảnh báo. Cảnh báo có thể
được xác lập để yêu cầu điều hành viên xác nhận ( acknowledge ) hay không
cần xác nhận nó.
b/ Các sự kiện “ trở lại bình thường ”
SCADA tạo ra các cảnh báo khi các sự kiện sau đây xảy ra:
• Điện thế tại một trạm trở lại bình thường sau khi rơi vào tình trạng điện
thế thấp.
• Một điểm đo analog trở lại bình thường từ một trạng thái xâm phạm giới
hạn ( SCADA có thể được lệnh tự động xác nhận cảnh báo loại này )
• Một điểm đo trạng thái trở về trạng thái bình thường từ một trạng thái
không hợp lệ hay một trạng thái không bình thường. ( SCADA có thể
được lệnh tự động xác nhận cảnh báo loại này).

c/ Các lỗi truyền thông và hỏng hóc thiết bị
SCADA có thể được lệnh để tạo ra các cảnh báo khi các điều kiện sau
đây xảy ra trong hệ thống truyền thông
• Khi việc quét của nhóm quét đầu tiên trên một RTU bị trục trặc và khi
việc quét của tất cả các nhóm trên RTU bị trục trặc.
• Đường truyền thông về SCADA bị mất hay trở lại bình thường.
• Tối thiểu một một nhóm quét trên một RTU trở lại bình thường, hay tất
cả nhóm quét trở lại bình thường.
Nếu một phần của thiết bị trong hệ thống truyền thông không hoạt động
bình thường, SCADA xem như thiết bị đó ở trạng thái hỏng. Hỏng hóc thiết bị
truyền thông xảy ra với nhiều lý do khác nhau, lý do thường thấy chủ yếu là
SCADA không thể thiết lập kết nối với một thiết bị cụ thể trong hệ thống truyền
thông. Hỏng hóc trong truyền thông có thể xảy ra ở các cấp độ dưới đây.
HUTECH
Hệ Thống SCADA
SV: Lê Ngọc Dũng 21


• Các nhóm quét: Mỗi nhóm quét được gán ( trong cơ sơ dữ liệu) một con
số để thông báo với SCADA là sau bao nhiêu lần thử hỏng liên tiếp mới
xác định là nhóm quét bị hỏng. Hoặc SCADA có thể sử dụng phương
pháp đếm số lần gián đoạn truyền thông thay vì số lần thử hỏng liên tiếp.
• Các RTU: Nếu tất cả các nhóm quét của RTU bị trục trặc thì SCADA sẽ
xem RTU đó cũng bị trục trặc. Khi một RTU trục trặc SCADA sẽ kiểm
tra trạng thái của tất cả RTU khác trên cùng đường truyền thông. SCADA
sẽ thử tái lập truyền thông một cách định kỳ đối với các RTU được xem
là hỏng hóc.
• Các đường truyền thông: Nếu tất cả RTU trên một đường truyền thông cụ
thể bị hỏng hóc, SCADA sẽ xem đường truyền thông đó là hỏng hóc,
SCADA cũng xem đường truyền thông là hỏng hóc khi có lỗi xuất hiện

trong khi dữ liệu liên quan đến các đường truyền thông đó được tải từ
máy tính chủ xuống CFE.
• CFE: Nếu máy tính chủ không thể kết nối với CFE, SCADA sẽ xem CFE
bị hỏng hóc. SCADA sẽ thử kết nối một cách định kỳ với CFE bị hỏng.
Khi hệ thống SCADA khởi động nó sẽ thử kết nối với tất cả RTU và các
nhóm quét, nếu có một RTU hoặc nhóm quét không khả dụng là do:
• RTU hay nhóm quét đó bị hỏng.
• Một điều hành viên đã tách RTU hay nhóm quét đó ra khỏi dịch vụ
• Một thiết bị mà RTU hay nhóm quét đó lệ thuộc đã bị tách khỏi dịch vụ.
d/ Đáp ứng của SCADA đối với các điều kiện có cảnh báo và các sự kiện
Sau khi SCADA phát hiện một điều kiện không bình thường trong hệ
thống được giám sát nó có thể phản ứng bằng cách tiến hành một số hoạt động
để báo động điều hành viên về điều kiện đó. Phản ứng của SCADA với một
điều kiện bất thường cụ thể xảy ra trên một điểm đo cụ thể được định nghĩa
trong cơ sở dữ liệu SCADA . Các hành động của SADA có thể là:
• Ghi nhận sự bất thường này vào các display về các cảnh báo của hệ thống
( Alarm summary ).
• Ghi nhận các bất thường này vào các display liệt kê các bất thường của hệ
thống ( Exception list ).
• Đánh dấu điểm đo bất thường là chưa được xác nhận ( unacknowledged )
và tiếp theo là tạo ra âm thanh cảnh báo cho điểm đo đó.
Các hoạt động trên được thực hiện bởi một chương trình có tên là Alarm.
Khi SCADA phát hiện một biến cố hay điều kiện cần tạo cảnh báo, nó sẽ gửi
thông tin đó đến chương trìng này, và chương trình này sẽ ghi nhận lại, phân
loại, tạo ra âm thanh báo động và thể hiện trên các display thích hợp. Để tăng
cường khả năng thông báo của chương trình Alarm, SCADA có thể tạo các thay