nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm biến áp 110kv

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Mục lục
2.Chức năng và cấu trúc( topology) mạng 7
2.1Các phần tử hệ thống : 8
2.2Các yêu cầu hệ thống: 9
3.Phần cứng thi hành 9
3.1.HMI - Topology cơ sở: 9
3.2.RTU/ PLC - Topology cơ sở: 10
3.3.Topology phân phối: 11
4.1 Giao thức truyền thông và định dạng: 13
4.1.1Giao thức RS232: 14
4.1.2Giao thức RS485: 14
15
Kết nối chuỗi cánh hoa của RS485 15
4.1.3Các giao thức IEC 870-5: 15
4.2.1Mô hình ISO-7 lớp: 17
4.2.2 Giao thức UCA (Utility Comunications Architecture): 17
4.3Ngôn ngữ: 19
5Chức năng tự động trạm biến áp 20
21
Hình 1 Cấu trúc phân cấp chung 21
6Hướng phát triển tương lai: 23
1.Giới thiệu hệ thống điều khiển tích hợp: 25
2.Qui mô của hệ thống điều khiển tích hợp trạm: 27
2.1Bộ xử lý chủ (trung tâm) tại trạm : 28
2.2Mạng cục bộ tại trạm( LAN): 28
2.3Giao diện người- máy HMΙ: 29
2.4Các giao diện của hệ thống liên lạc: 29
3.Chức năng 29
3.1Thu thập dữ liệu 29

3.1.1Các dữ liệu tương tự: 30
3.1.2Dữ liệu trạng thái: 30
3.1.3Thông tin về trình tự của các sự kiện: 31
3.1.4Các dữ liệu dạng sóng: 31
3.1.5Các thông tin về sự cố& chất lượng điện năng 31
3.1.6Khả năng truy nhập vào các thiết bị IED 31
3.2Điều khiển: 31
3.2.1Từ trung tâm điều độ: 31
3.2.2Từ phòng điều khiển trạm : 31
3.2.3Tại các tủ điều khiển, bảo vệ ở từng ngăn lộ : 31
3.2.4Tại thiết bị: 32
3.3Đo lường và giám sát: 33
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 1 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
3.4Lưu trữ, xử lý dữ liệu: 34
3.5Xử lý tín hiệu cảnh báo: 34
5.Giao diện người sử dụng: 36
4.1 Màn hình hiển thị sơ đồ một sợi trạm: 38
4.2 Màn hình hiển thị giá trị đo: 38
4.3 Màn hình cảnh báo: 38
4.4 Bảng báo hiệu cảnh báo: 39
4.5 Nhật ký trạm: 39
5. Thủ tục truyền tin và các giao diện truyền tin 39
5.1 Thiết bị IED và các thủ tục truyền tin 39
5.2 Giao diện EMS 40
5.3 Khả năng truy nhập từ xa qua modem: 40
1.Đặc điểm của các trạm biến áp nước ta hiện nay: 42

2. Ứng dụng hệ thống điều khiển tích hợp: 42
2.1 Đối với các trạm cũ: 42
2.2 Đối với các trạm mới: 42
3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển tích hợp cho một trạm biến áp:42
3.1 Cấu hình hệ thống: 42
3.2 Thiết bị phần cứng: 43
3.2.1 Máy tính chủ (SYS500): 43
3.2.2 Máy tính lưu trữ dữ liệu quá khứ: 43
3.2.3 Khối xử lý chính: 44
3.2.4 Các rơle: 46
3.3 Phần mềm: 47
3.3.1 Phần mềm giao diện người-máy: 47
3.3.2Phần mềm quản lý rơle: 57
3.3.3 Phần mềm cài đặt cho khối xử lý chính: 57
3.3.4 Phần mềm hiển thị báo cáo sự kiện 58
3.4 Đánh giá: 61
2. Sơ đồ của trạm biến áp 110 kv: 71
3. Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát trạm GIS hầm Hải Vân: 73
3.1 Sơ đồ hệ thống MicroSCADA: 73
3.2 Nguyên lý hệ thống MicroSCADA: 74
3.3Tổng quan hệ thống SCADA: 75
4. Mô hình của hệ thống điều khiển, giám sát thay đổi nấc phân áp của
máy biến áp: 79
4.1 Phần cứng: 79
4.1.1Vi điều khiển AT89C51: 79
4.1.2Max 232: 82
4.1.3 Sơ đồ khối thiết kế phần cứng: 83
4.2 Phần giao tiếp máy tính- card: 83
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 2 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
4.2.1 Giao diện trên máy tính: 83
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Lời mở đầu
Tự động hoá là một xu hướng phát triển không thể tránh khỏi của các
ngành kinh tế quốc dân, nhằm nâng cao năng suất, tiết kiệm chi phí tạo ra sản
phẩm chất lượng cao cho xã hội và có khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị
trường. Do đó, tự động hoá là một trong những ngành mũi nhọn quan trọng
phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước.
Hiện nay, sử dụng điện năng là một nhu cầu tất yếu trong cuộc sống, do
đó cần phải nâng cấp hệ thống điện cũ với các thiết bị bảo vệ điều khiển lạc hậu,
thiếu đồng bộ đang tồn tại, vận hành với độ tin cậy không cao. Vì vậy, việc áp
dụng công nghệ tự động hoá trạm biến áp sẽ góp phần làm giảm thời gian mất
điện của phụ tải nhờ vào sự làm việc tin cậy của các thiết bị bảo vệ, khả năng
chẩn đoán tình trạng làm việc của các thiết bị đang vận hành, giảm chi phí vận
hành và bảo dưỡng thiết bị, tích hợp thông tin trạm và trên toàn hệ thống. Tuy
nhiên, vốn đầu tư cho việc cải tạo nâng cấp hay xây dựng mới các trạm tự động
là rất lớn, hầu như tất cả các thiết bị phần cứng cũng như phần mềm đều phải
mua của các công ty nước ngoài.
Như vậy, việc ứng dụng một số thành tựu trong lĩnh vực tự động hoá trạm
biến áp để giảm thiểu thời gian mất điện của phụ tải và giảm chi phí vận hành,
bảo dưỡng thiết bị là vấn đề bức xúc, đang được Tổng công ty điện lực Việt Nam
quan tâm. Trong đồ án này phân tích chức năng của hệ thống điều khiển tích
hợp trạm, đưa ra sơ đồ nguyên lý chung cho một trạm điều khiển tích hợp, rút ra
những ưu điểm nổi bật so với các trạm cũ hiện nay. Trên cơ sở đó, đưa ra mô
hình vận hành bằng máy tính thực hiện chức năng điều khiển, giám sát thay đổi
nấc phân áp của máy biến áp.

Đồ án đã được hoàn thành, trong bước đầu tìm hiểu, nghiên cứu, em chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những chỉ dẫn
của các thầy và sự đóng góp phê bình của các bạn sinh viên.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Lâm Tăng Đức
cùng các anh ở Trung Tâm điều khiển hầm Hải Vân đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2006
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 3 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Nhật Ánh
File đính kèm s01.rar
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 4 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 5 -

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
TỰ ĐỘNG HOÁ
TRẠM BIẾN ÁP
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV

1. Giới thiệu chung:
Ngày nay, các thiết bị liên hợp có khoá liên động và điều khiển theo trình tự
yêu cầu, đã được sử dụng trong nhiều trạm biến áp khác nhau tuỳ theo mức độ
quan trọng của nó để ứng dụng tự động hoá. Những yêu cầu này có thể được thể
hiện trong thuật toán logic và một phần của thuật toán này thích ứng tốt với máy
tính và phần mềm kết hợp. Máy tính được dùng để điều khiển mạng lưới điện, ví
dụ chúng được sử dụng để điều khiển trạm biến áp, sự tự động hoá chỉ mới bắt
đầu từ đầu năm 1970. Ứng dụng đầu tiên trong lĩnh vực truyền tải điện năng là
rất lớn, như là một quá trình tự nhiên của một xu hướng tập trung vào phòng điều
khiển. Sự đầu tư vốn lớn vào những hệ thống đó và không sử dụng hệ thống cũ
đã chứng minh được tầm quan trọng của kế hoạch đó. Khoảng 10 năm sau hoặc
hơn, trước yêu cầu của thực tế và những thuận lợi trong sức mạnh tính toán và
phần mềm đến ứng dụng của máy tính vào điều khiển tự động hoá trạm biến áp
trên một diện rộng hơn nhiều. Vì vậy ngày nay, yêu cầu vận hành và theo dõi các
thiết bị bảo vệ và điều khiển từ xa ngày càng trở nên cấp thiết nhằm giảm chi phí
nhân công và giải quyết nhanh chóng các vấn đề phát sinh
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 6 -

Váûn haình vaì baío dæåîng
Điều khiển và theo dõi trong
nhà bằng trình duyệt
Phân chia nền
Thích ứng với nhiều phía
Đơn giản hóa hệ thống
Giảm chi phí
Bảo dưỡng từ xa, thu thập
thông tin bảo dưỡng
Phân tích thời gian sự cố
Thống nhất vận hành nhờ

trình duyệt
Quản trị cơ sở dữ liệu
tích hợp
Quản trị sơ đồ, tư liệu
Traûm biãún aïp
Bộ điều khiển trạm
LAN
WAN (Intranet)
Bộ điều khiển
thời gian
Rồ le
Bộ theo dõi
khí cụ điện
RTU/P
LC
Cổng thu
thập
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
2. Chức năng và cấu trúc( topology) mạng
Cấu trúc liên kết của một hệ thống điều khiển trạm là một kiểu cấu trúc của
ứng dụng hệ thống máy tính. Chức năng của một hệ thống là một thiết bị hoàn
thiện về chức năng có thể được bổ sung trong hệ thống điều khiển, nhưng lưu ý
rằng một trạm cụ thể có thể chỉ sử dụng một phần chức năng có thể.
Tất cả máy tính điều khiển hệ thống đều sử dụng một trong hai cấu trúc
liên kết cơ bản sau :
a) Tập trung
b) Phân tán
Và khái niệm cơ bản của mỗi loại trên được nêu rõ ở hình.
Đây là ví dụ của việc tự động hoá trạm sử dụng khái niệm tập trung, vì sự

hạn chế trong công nghệ, cả bộ vi xử lý và kỹ thuật thông tin.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 7 -

Control centre
LAN
IEDs
Khèi Xö Lý ChÝnh
Non- IEDs
M¸y dù phßng
M¸y tÝnh
chñ
R¥LE
Tr¹ng th¸i vµo/ra, tÝn hiÖu
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Ví dụ này là về việc sử dụng cấu trúc phân phối IED's - như là bộ vi xử lý
của rơle - có thể nối qua liên kết nối tiếp đa nhánh đến bộ xử lý. Bộ xử lý này
luôn kết nối với HMI, hoặc đến hệ thống điều khiển giám sát từ xa SCADA.
2.1 Các phần tử hệ thống :
Các phần tử chính trong hệ thống điều khiển trạm biến áp là:
a)Các thiết bị điện thông minh (IED's): thực hiện một hoặc nhiều chức
năng cụ thể trên mạch điện hoặc thanh cái trong một trạm. Ví dụ phổ biến nhất
của một IED's là một bộ vi xử lý dùng rơle bảo vệ, nhưng nó có thể là một bộ xử
lý dùng để đo thiết bị, một giao diện rơle hoặc điều khiển
b) Bay Module ( hoặc bộ điều khiển ): Thiết bị này thường gồm tất cả các
phần mềm cần thiết cho điều khiển, khoá liên động của một vùng (đầu ra,…)
trong trạm, đầu vào/ra (I/O) đến tất cả các thiết bị dược yêu cầu cho việc đo
lường, bảo vệ, điều khiển của một vùng. I/O có thể gồm có I/O số và I/O tương
tự (giao diện thiết bị đóng cắt như là máy cắt, dao cách ly) và đường truyền

thông tin (nối tiếp hoặc song song) đến IED's.
c) Giao diện người - máy( HMI) : Đây là giao diện chính dùng để điều
khiển và giám sát các thiết bị đóng, cắt, giám sát mạch đo lường.
d) Một hoặc nhiều bus truyền thông liên kết với các thiết bị khác. Ở một
trạm mới, tất cả các phần tử của hệ thống tự động hoá thường sử dụng bus giống
nhau, hoặc nhiều nhất là hai bus, để thu được hiệu quả cao. Nơi mà hệ thống tự
động hoá được trạng bị thêm để trở thành trạm hiện tại, rất cần thiết sử dụng
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 8 -

Control
centre
Control
centre
Control
centre
Outstation
Outstation
Outstation
Outstation
Outstation
Outstation
b) Topology phân tán
a) Topology tập trung
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
những bus thông tin hiện nay để liên lạc với các thiết bị. Như vậy sẽ có vô số các
bus thông tin trong phạm vi hệ thống tự động hoá.
e) Liên kết (link) đến hệ thống điều khiển giám sát SCADA. Giao diện
riêng là một phần của máy tính HMI hoặc phần của IED's. Có lẽ nó không được

cung cấp đầy đủ, chỉ một phần có ích cho việc tự động hoá trạm, khả năng điều
khiển, kiểm tra được chú ý nhất. Nó có thể được sử dụng trong suốt quá trình tiến
hành việc phối hợp tự động đúng lúc khi những thao tác của vùng tự động nhưng
trạm vẫn được điều khiển bằng tay cho đến những thiết bị điều khiển đa chức
năng.
2.2 Các yêu cầu hệ thống:
Một trạm điều khiển tự động hoá thường có những đặc điểm sau:
- Điều khiển tất cả các phần tử thiết bị điện của trạm từ phòng điều khiển trung
tâm.
- Giám sát tất cả các phần tử thiết bị điện của trạm từ phòng điều khiển trung
tâm.
- Giao diện đến hệ thống điều khiển SCADA.
- Điều khiển các phần tử thiết bị điện trong một vùng.
- Giám sát các phần tử thiết bị điện trong một vùng.
- Việc giám sát tất cả các phần tử tự động trạm được phối hợp với nhau.
- Hệ thống quản lý dữ liệu.
- Năng lực quản lý.
Hệ thống có thể được đòi hỏi khả năng chịu sự cố, có nghĩa là thiết bị và
đường dẫn thông tin phải được dự phòng. Phạm vi chịu sự cố sẽ phụ thuộc vào
mức độ quan trọng của trạm. Nhiều thiết bị tại nhiều trạm khác nhau có thể được
điều khiển từ một vị trí gọi là hệ thống điều khiển trung tâm.
Chắc chắn những chức năng trên sẽ được hỗ trợ bằng những phần mềm ứng
dụng. Tuy nhiên, sự lựa chọn của việc hoàn thiện tất cả các chức năng được yêu
cầu cho từng phần mềm ứng dụng riêng biệt. Việc xây dựng khối chức năng là
phần mềm thiết kế, nó có thể được thêm vào những chức năng cần thiết hoặc loại
bỏ những khối chức năng không cần thiết. Điều này thường xảy ra bởi người
điều khiển khi phát triển lưới điện. Tính tương thích của cơ sở dữ liệu của mạng
lưới dữ liệu phải được chú ý, bảo đảm rằng có thể truy cập được dữ liệu trong
quá khứ.
3. Phần cứng thi hành

3.1. HMI - Topology cơ sở:
Công nghệ HMI là phần mềm không thể thiếu được trong thiết kế các hệ
thống đo lường, điều khiển công nghiệp và đặc biệt quan trọng khi mức độ tự
động hóa hệ thống ngày càng cao.
Công nghệ HMI là công nghệ giao tiếp chủ yếu dựa trên cơ sở giao tiếp
giữa con người (người điều hành) với hệ thống máy hay công cụ sử dụng (hệ
thống điều khiển, PLC, CNC ) thông qua đồ hình, đồ họa và con người có thể
can thiệp vào quá trình này (qua các phím thao tác). Thông qua HMI giúp người
vận hành dễ dàng, thuận tiện trong công tác vận hành cũng như nhanh chóng xử
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 9 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
lí sự cố, giám sát, bảo dưỡng, và theo dõi quá trình hoạt động của các thiết bị
đầu cuối, các trạm thao tác. Để đánh giá chất lượng sử dụng của một sản phẩm
công nghệ HMI, chuẩn ISO 9241 đã định 3 thành phần sau:
∗ Tính hiệu quả, tính năng suất, tính thỏa mãn.
Tuy nhiên, để đưa ra một sản phẩm HMI thích hợp, cần phải dựa trên
nguyên lí chung là cần phải nhận biết được yêu cầu của người sử dụng.
Trên cơ sở phạm vi sử dụng qua nhiều năm phát triển công nghệ này người ta
phân chia các mức ứng dụng sau:
∗ Giao diện HMI mức máy (machine level): Giao tiếp này xây dựng cho
các ứng dụng tại chỗ như giao tiếp trực tiếp trên bàn điều khiển của thiết bị.
Hãng Siemens đã đưa ra các công nghệ chính như sau:
+ Công nghệ OP (Operator Panels): Đưa ra các sản phẩm cho phép nối
trực tiếp với PLC giúp giao tiếp với hệ thống máy qua màn hình và các phím
thao tác.
+ Công nghệ CP (Communication Processor): Sản phẩm công nghệ này
dưới dạng các module cho phép ghép nối dễ dàng với các PLC nhằm tăng cường

chức năng giao diện HMI cho PLC. Công nghệ này sử dụng các CPU mạnh kết
hợp với bộ xử lý đồ họa có nhiệm vụ giao tiếp với PLC, tạo tín hiệu điều khiển
các màn hình màu cũng như thực hiện một số chức năng mở rộng khác như giao
tiếp truyền thông điều khiển máy in, nối ghép bàn phím.
+ Công nghệ MP (Monitor Panel): Là các bộ thao tác màn hình công
nghiệp MP lắp ghép ngay tại nơi vận hành sản xuất, đảm nhận chức năng giao
tiếp giữa người vận hành với máy móc.
∗ Giao diện mức máy cục bộ:
+ SIMATIC WIN CC: Hệ thống phần mềm chạy trên hệ điều hành Win
9X, Windows NT với nhiều chức năng mở và cho phép truy cập nhiều người
cùng một lúc.
+ COROS LC-B: Cho phép xây dựng giao diện trên cơ sở phần cứng và
phần mềm.
3.2. RTU/ PLC - Topology cơ sở:
Topology này là một sự nâng cao của topology HMI. Một bộ vi xử lý - cơ
sở RTU/PLC được sử dụng để dẫn phần mềm tự động hoá, sự giải phóng máy
tính HMI đối với người điều khiển chỉ là bổn phận. Máy tính HMI có thể có ít
chức năng hơn và có thể không thường dược sử dụng ở trạm, nhân viên giám sát
có thể sử dụng một máy tính xách tay.
RTU/PLC nhằm mục đích thiết kế và có thể sử dụng một hoặc nhiều chức
năng bộ vi xử lý. Một số lượng lớn I/O điểm có thể tương thích hơn so với
topology HMI, trong khi khả năng hiện có của máy chủ đa dạng hơn với giao
thức truyền thông IED và kết nối với hệ thống điều khiển SCADA. Bay Module
không được yêu cầu, phần mềm kết hợp cho khoá liên động và điều khiển liên
tục là một phần của phần mềm RTU/PLC.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 10 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV

3.3. Topology phân phối:
Mỗi vùng của trạm được điều khiển bởi một Bay Module, những thiết bị
điều khiển này và phần mềm liên động, giao diện đến những yêu cầu IED khác
như là phần của điều khiển và bảo vệ cho vùng, và giao diện đến HMI. Có thể sử
dụng máy tính HMI để điều khiển một bộ phận của vùng riêng rẽ, kiểm tra và kết
quả tìm thấy lỗi. Tổng số dữ liệu từ những điểm I/O trạm khác nhau ra lệnh rằng
một đơn vị giao diện SCADA riêng biệt được thực hiện ( thường gọi một RTU
hoặc Gateway); trong khi nó có thể có nhiều hơn một máy tính HMI, máy chủ
được dành cho quá trình hoạt động và dành cho kỹ sư sử dụng. Một máy tính
HMI có thể điều khiển qua một liên kết riêng. Nó luôn thực hiện việc phối hợp
để thời gian thực riêng hoạt động theo chức năng từ nhiệm vụ kỹ thuật, nó không
có giới hạn thời gian quan trọng.
Việc kết nối giữa những Bay Module khác và máy tính HMI là rất quan
trọng. Đơn giản nhất là mô hình được giớí thiệu. Đó là giải pháp đơn giản nhất
nhưng có 2 nhược điểm. Trước tiên là, khi có một gián đoạn trên đường liên kết
sẽ dẫn đến mất tín hiệu vùng đang điều khiển; chỉ có thể điều khiển cục bộ qua
một máy tính HMI kết nối với vùng đó. Hai là, số lượng đầu truyền thông sẵn có
của máy tính HMI sẽ giới hạn số lượng Bay Module.
Dĩ nhiên, vấn đề đầu tiên được khắc phục bằng cách thêm đường liên kết giống
hệt như vậy và chạy trên những liên kết đó với những đường đi riêng. Tuy nhiên,
điều này làm cho đầu I/O trở thành vấn đề, dây cáp bảo đảm lộ trình đa dạng.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 11 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
SCADA
interface
Master clock
(GPS, radio)

Computer
Telecontrol or
bus interface
Bus interface
Bay modul
IED's
Computer
Station bus
Internet
or PSTN
Remote HMI
HMI
Legacy
bus
I/O, devices
CT, VT
Sự lựa chọn tối ưu là kết nối với Bay Module. Máy tính HMI và SCADA
Gateway trong một mạch vòng. Bằng việc sử dụng cấu trúc truyền thông như là
mạng LAN, mỗi thiết bị có thể điều khiển bất cứ thiết bị khác theo một mạch
vòng mà không cần bất cứ một thông báo phản hồi.
Một sự gián đoạn trong mạch vòng sẽ không làm ảnh hưởng đến hoạt
động. Việc mạch vòng tìm ra chỗ gián đoạn và sửa chữa phải được làm tự động.
Do đó, tính sẵn sàng chịu sự cố của mạng này được cải thiện hơn. Có thể sử dụng
mạch vòng xuất phát từ máy tính HMI nếu số thiết bị vượt quá giới hạn của một
vòng. Nó dễ dàng hơn khi đặt vào một cơ sở, từng bước cho trang bị thêm những
phần mềm ứng dụng, nhưng dĩ nhiên những thuận lợi đó đều có một downside.
Giá một topology cao hơn so với giải pháp khác, vì topology này được dự tính
cho những trường hợp cần độ tin cậy và tính sẵn sàng cao nhất. HV và EHV trạm
truyền tải.
Một số thiết bị riêng cần phải dự phòng. Rơle và IED's khác có thể cũng

được dùng gấp đôi, mặc dù điều này có thể sẽ không thường được dùng trừ phi
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 12 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
được yêu cầu vì những nguyên nhân khác (ví dụ dây dân truyền tải có thể được
yêu cầu để có sự bảo vệ chắc chắn - điều này nói đúng ra không phải là sự gấp
đôi từng thiết bị riêng lẻ - mà cần yêu cầu từng sự bảo vệ riêng lẻ để có 2 rơle
giống nhau cùng tham gia một trong hai cơ bản). Thông thường để có nhiều hơn
một người điều khiển HMI, mỗi nguyên nhân hoạt động hoặc cho khả năng chịu
sự cố. Hệ thống máy tính có thể được gấp đôi ở mức dự phòng nóng hoặc 'dual-
redundant' cơ bản, hoặc nhiệm vụ có thể được phân phối giữa hai hoặc nhiều hệ
thống máy tính với mỗi hệ thống có nhiều khả năng vượt quá chức năng của một
trong những chức năng khác.
Tổng số I/O trong một trạm quan trọng sẽ lớn và nó phải được bảo đảm rằng
phần cứng máy tính và những liên kết truyền thông có đặc tính đủ để bảo đảm
tính sẵn sàng thực hiện việc thay thế dữ liệu. Việc quá tải trong vùng này có thể
dẫn đến một hoặc nhiều việc:
a) Việc trễ quá mức của việc cập nhật biểu đồ, sự kiện tình trạng làm việc
hệ thống bình thường/ báo động đáp ứng điều bất ngờ xảy ra.
b) Việc sai lệch cơ sở dữ liệu của hệ thống, vì thế thông tin đưa ra đến
người điều khiển là không chính xác từng giai đoạn trạng thái của hệ thống điện
thực tế.
c) Kết thúc hệ thống.
Vì I/O ở vùng lựa chọn, cả số và tương tự sẽ đặc trưng được điều khiển bởi
những rơle thông minh hoặc IED's đặc biệt. Bởi vậy việc bảo đảm những thiết bị
này có đủ I/O là rất quan trọng. Nếu thêm IED's thì phải bảo đảm I/O thích hợp,
lúc đó vốn đầu tư và số lượng liên kết truyền thông sẽ tăng lên.
Một vấn đề quan trọng trong việc thực hiện đầy đủ các liên kết truyền

thông đó là hiện tượng nhiễu điện từ. Nhiều loại liên kết truyền thông sử dụng
điện áp thấp nên dễ xảy ra sụt áp. Thiết kế giao diện cẩn thận giữa thiết bị và bus
truyền thông, bao gồm sử dụng opto-coupler ( bộ ghép nối ) và bộ biến đổi giao
thức (protocol converter), được yêu cầu đế giảm nguy cơ sự cố đến mức tối thiểu.
Sự bảo dưỡng, lắp đặt cáp truyền thông được kết hợp chặt chẽ với việc phát hiện,
sửa chữa lỗi. Trong khi nó không thể sửa tất cả lỗi, việc phát hiện cho phép ra
lệnh để truyền lại thông báo, và cũng cho con số thống kê được thu thập trên tỷ lệ
lỗi của những phần khác nhau của hệ thống. có thể ra thông báo để duy trì bảo
dưỡng nghiên cứu, kiểm tra.
4. Các phương pháp truyền thông
Truyền thông số giữa items của phần cứng được chia ra làm 3 yếu tố:
a) Giao thức (Protocol) : gồm có phần cứng, bộ kết nối,chức năng mỗi
chân của phần cứng, và mức độ tín hiệu.
b) Định dạng (Format) : gồm việc điều khiển nguồn dữ liệu.
c) Ngôn ngữ (language) : hoặc cách để thông tin được chuyển tải.
4.1 Giao thức truyền thông và định dạng:
Khi nối những phần tử khác nhau của một hệ thống Hi-Fi nếu họ tìm hiểu
chúng từ những nhà sản xuất khác nhau sẽ nhận thấy họ sử dụng những giao thức
khác nhau. Tình hình cũng tương tự trong lĩnh vực công nghiệp. Những nhà sản
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 13 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
xuất các thiết bị thường quảng bá để sử dụng một giao thức độc quyền; không lý
do nào tốt hơn để sử dụng duy nhất thiết bị của họ. Tuy nhiên, người sử dụng có
ý thích ngược lại, họ thích mọi nhà sản xuất để sử dụng nhiều giao thức để có sự
lựa chọn rộng nhất. Thực tế những giao thức phát triển theo thời gian, và một vài
giao thức thích hợp hơn cho nhu cầu truyền thông. Giao thức được sử dụng liên
kết với định dạng, cho đến số lượng dây dẫn có thể phụ thuộc vào format dược

sử dụng.
Có hai format cơ bản dược sử dụng cho truyền thông dữ liệu:
a) Nối tiếp
b) Song song
Format nối tiếp bao gồm việc gửi dữ liệu một bit trong một thời gian dọc kênh
truyền. Format song song bao gồm việc gửi dữ liệu nhiều bit đồng thời. Rõ ràng,
truyền song song đòi hỏi nhiều dây hơn truyền nối tiếp nhưng có thể truyền một
lượng lớn dữ liệu tốc độ cao.Thực tế, truyền song song có giới hạn khi truyền
trên vài met, và do đó truyền thông chủ yếu sử dụng format nối tiếp. Có một số
giao thức truyền nối tiếp thông dụng được sử dụng trong thực tế lĩnh vực tự động
hoá trạm.
4.1.1 Giao thức RS232:
Giao thức RS232C cho phép truyền hai chiều toàn phần (full-duplex) giữa
hai thiết bị (có thể cùng thu và phát tín hiệu cùng một lúc). Đặc điểm kĩ thuật cơ
bản cho trong bảng 1.1. Phần cứng chính yêu cầu tối thiểu 9 dây dẫn khác nhau
mới đầy đủ,trong khi yêu cầu thông thường là 25 đầu nối. Nếu điều khiển dòng
dữ liệu không yêu cầu thì chỉ cần tối thiểu 3 dây dẫn (trong đó 2 dây tín hiệu nối
chéo các đầu thu phát của hai trạm và một dây đất). Chỉ giới hạn truyền thông
giữa hai thiết bị, giao thức này không hữu ích trong các sơ đồ tự động trạm biến
áp. Tuy nhiên nó vẫn được mô tả bởi vì thường xảy ra không tương thích trong
các ứng dụng truyền thông từ xa, như giữa một trạm biến áp nhỏ với trung tâm
điều khiển sử dụng modem để chuyển dữ liệu thông qua đường điện thoại.
Thành viên tham gia cực đại 1
Loại kết nối 25 core shielded
Phương thức vận hành Ghép nối trực tiếp
Khoảng cách truyền tối đa 15 m
Tốc độ dữ liệu cực đại 20kbit/sản xuất
Điện áp biến thiên 5V< ; <15V
Độ nhạy đầu thu 3V
Tốc độ quay bộ kích thích (Driver) 30v/sec

Bảng 1.1
4.1.2 Giao thức RS485:
Chi tiết giao thức này cho trong bảng 1.2, giao thức này có nhiều lợi ích
trong sơ đồ tự động trạm biến áp. Vì nhiều lý do, nhiều thiết bị có thể tham gia
vào một kênh dữ liệu, khoảng cách truyền thông xa hơn, có thể thông tin trên một
vùng khá rộng, tốc độ bit cực đại khá cao. Nó chỉ cần dùng đôi dây xoắn đơn
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 14 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
giản ( với đặc tính chống tạp nhiễu và xuyên âm ), với tất cả thiết bị “daisy-
chained” (chuỗi cánh hoa) trên liên kết.
Thành viên tham gia cực đại 32
Loại kết nối
Phương thức vận hành Khác
Khoảng cách truyền tối đa 1200m
Tốc độ dữ liệu cực đại 10Mbit/sản xuất
Điện áp biến thiên >15V
Độ nhạy đầu thu 300mV
Theo đó, các thiết bị có thể được xác định từ mọi vị trí trong trạm biến áp và
lượng dữ liệu có thể truyền đi nhanh chóng nếu không gặp các vấn đề về truyền
thông. Trở ngại chính là hệ thống truyền dẫn hai chiều gián đoạn (half-duplex),
vì thế các truyền thông sử dụng phương pháp hỏi tuần tự như là 'polling'.
Thiết bị nào cần dữ liệu (chẳng hạn một máy tính trạm biến áp hoặc một người
điều khiển) cần hỏi yêu cầu một thiết bị trong vòng chờ đáp ứng ưu tiên trước khi
chuyển sang thiết bị kế tiếp.

Thiết bị nào kết nối với kênh truyền thông cần điều kiện báo động đèn để
ra lệnh. Lệnh này tiếp tục polling tất cả thiết bị còn lại được nối với kênh truyền.

Nếu số thiết bị cần kết nối lớn hơn 31 thì có thể cung cấp nhiều hơn một liên kết
truyền thông RS485.
4.1.3 Các giao thức IEC 870-5:
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 15 -

Trạm
chủ
IED IED IED IED
IED IED

Terminating
resistor
Kết nối chuỗi cánh hoa của RS485
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Hai giao thức thường dùng là IEC 60870-5-101 và IEC 60870-5-103.
• IEC 60870-5-101 được sử dụng để truyền dẫn giữa các thiết bị có
khoảng cách xa hơn. Một ứng dụng tiêu biểu là truyền thông giữa một trạm biến
áp và phòng điều khiển trung tâm (CCR). Kĩ thuật truyền bit nối tiếp được sử
dụng để có thể truyền với tốc độ cao hơn 64Kbit/s, phụ thuộc vào giao thức
truyền được lựa chọn từ các chuẩn theo lí thuyết. Có thể sử dụng các Modem để
tăng khoảng cách truyền thông giữa các thiết bị.
• IEC 60870-5-103 là một giao thức truyền thông riêng giữa một
trạm chủ và các thiết bị bảo vệ (chẳng hạn các rơle bảo vệ). Đây là chuẩn cơ sở
và là một thiết bị cao cấp của hãng WDEW Đức.
Hoặc truyền theo sợi quang hoặc sử dụng liên kết với RS485, truyền với
tốc độ 9600Kbit/s hoặc 19200Kbit/s. Khoảng cách truyền tối đa trên sợi quang là
1000m. Cơ chế truyền thông là “Master/slave” (chủ/tớ), trạm chủ tiếp tục điều
khiển các slave (các rơle) tác động nếu bất kỳ thông tin nào đã sẵn sàng để gởi

từ các slave. Trong khi vài thông báo được xác định theo chuẩn này thì các chức
năng bị giới hạn. Thêm vào đó, chuẩn này cho phép sử dụng từ thông báo riêng
của nhà sản xuất. Nhiều chức năng lớn được cho phép. Nhưng đồng thời trở ngại
trong thao tác giữa các phần thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau, bởi vì nó
không có cùng thông báo định dạng công cộng. Nhiều người cho rằng đây là hạn
chế lớn nhất của chuẩn này, những thông báo đặc biệt của nhà sản xuất các thiết
bị về cơ bản được sử dụng rộng rãi thay đổi chuẩn trở thành độc quyền của mỗi
nhà sản xuất.
4.2 Giao thức mạng:
Đến đây, các giao thức đã trình bày rất có ích cho các phương tiện truyền
thông qua một vùng địa lý khá hạn chế.
Có thể phối hợp sơ đồ tự động trạm trên một vùng rộng lớn, và vì thế cần
có giao thức phù hợp với vùng không gian này. Các giao thức phù hợp thường
được sử dụng nhiều nhất trong mạng là mô hình ISO-7 lớp. Mô hình này được
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 16 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
quốc tế công nhận là chuẩn qui định cho truyền thông giữa các hệ thống xử lý dữ
liệu.
4.2.1 Mô hình ISO-7 lớp:
Mô hình mô tả một số lớp của hệ thống truyền thông, mỗi lớp có một chức
năng riêng biệt. Gần như bảo đảm tính tương thích chính vì thế bảo đảm cho các
sản phẩm từ các đại lý khác nhau theo chuẩn này có thể làm việc với nhau. Cách
mô tả tốt nhất về chức năng mỗi lớp giống như việc thực hiện một cuộc gọi điện
thoại cho trong bảng 1.3
Lựa chọn các dịch vụ thích hợp cho chương trình
ứng dụng
Lớp ứng dụng (Application)

Chuyển đổi các dạng biểu diễn dữ liệu khác nhau
thành một dạng chuẩn
Lớp biểu diễn dữ liệu
(Presentation)
Kiểm soát mối liên kết truyền thông giữa các
chương trình ứng dụng
Lớp kiểm soát nối (Session)
Cung cấp toàn bộ dữ liệu đầu-cuối và loại dịch vụ
cho việc vận chuyển dữ liệu một cách tin cậy bao
gồm khắc phục lỗi và điều khiển lưu thong
Lớp vận chuyển (Transport)
Giải phóng và tìm đường đi tối ưu Lớp mạng (Network)
Đơn vị chuyển thông tin đến đầu cuối khác của
liên kết vật lý
Lớp liên kết dữ liệu
(Data link)
Truyền dẫn dữ liệu bằng phương tiện vật lý đến
môi trường
Lớp vật lý (Physical)
Bảng 1.3 Mô hình tương kết OSI-7 lớp
Có một số giao thức mạng tuân theo mô hình OSI như TCP/IP, Modbus, DNP.
Điều này không có nghĩa là các thiết bị sử dụng các giao thức khác nhau có thể
thay thế cho nhau hoặc thậm chí các thiết bị sử dụng cùng giao thức là có thể
thay thế cho nhau được. Các mục dữ liệu giống nhau có thể được cất giữ tại các
địa chỉ khác nhau trong các thiết bị khác nhau, chính vì vậy cần phải lập trình lại
các máy khách để cập nhật thông tin khi một thiết bị được thay thế bằng thiết bị
khác thậm chí nếu chức năng không thay đổi.
Một trạm biến áp có thể trang bị nhiều chủng loại thiết bị từ các nhà sản
xuất khác nhau và có thể sử dụng các giao thức khác nhau trong truyền thông,
làm cho việc cập nhật hệ thống tự động rất khó khăn và giá thành cao. Khó khăn

chính trong quá trình chuyển đổi giao thức là phát triển phần mềm biên dịch
thông thường và xây dựng cơ sở dữ liệu riêng cho từng mục dữ liệu lưu trữ.
4.2.2 Giao thức UCA (Utility Comunications Architecture):
Tồn tại một giao thức tiêu chuẩn hoá kiến trúc truyền thông v2.0 (UCA
v2.0), tìm cách khắc phục những nhược điểm này thông qua ngôn ngữ hướng đối
tượng gần với dữ liệu lưu giữ trong thiết bị đo lường/ điều khiển, cùng với một
giao thức theo chuẩn quốc tế (ISO 9506) trong lớp ứng dụng. Các đối tượng dữ
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 17 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
liệu và dịch vụ sẵn có trong một thiết bị cho phép hệ thống định rõ vị trí. Khách
hàng có thể rút ra một sự mô tả trong các đối tượng dữ liệu mà một thiết bị có thể
cung cấp và các dịch vụ đó có thể thực hiện được, vì thế sẽ dễ dàng hơn trong
việc lập trình máy khách. Việc xác định các thừa số và các đơn vị cho các mục
dữ liệu được xây dựng thành phần tự mô tả (self-description), vì vậy cần cố gắng
giảm nhiệm vụ trong suốt quá trình. Các thiết bị không có khả năng thay thế
nhau, nên một thiết bị từ một nhà sản xuất không thể bị loại bỏ và thay thế bởi
một thiết bị có chức năng tương tự từ các hãng sản xuất khác.
Dĩ nhiên, giao thức này bảo đảm khả năng liên vận hành; đó là khả năng các thiết
bị từ các nhà cung cấp khác nhau và truyền thông thành công với các chức năng
khác nhau. Giao thức truyền đã được tách rời từ giao thức ứng dụng do các vấn
đề về địa chỉ thanh ghi…không tồn tại lâu hơn. Để sử dụng các giao thức truyền
thì tất cả phải có địa chỉ, và các máy khách có thể sử dụng một trong các giao
thức truyền thông thông thường để có thể liên lạc với các dịch vụ. Có một chuẩn
IEC tương đương với chuẩn này là IEC 61850. Mới đầu IEC 61850 chỉ ứng dụng
trong lĩnh vực tự động trạm biến áp nhưng về sau nó được mở rộng dần để ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực tương tự như UCA v2.0. Nhà sản xuất ngày càng tăng
khoảng cách giữa các giao thức UCA v2.0 và IEC 61850 với một thiết bị độc

quyền trong đó.
Có khả năng trong một thời gian ngắn, đa số các thiết bị điều khiển và bảo
vệ sẽ sử dụng một trong các chuẩn này cho truyền thông. Sự thay đổi này do một
nguyên nhân quan trọng là các chuẩn này cho phép sử dụng ngôn ngữ XML để
trao đổi dữ liệu giữa các cơ sở dữ liệu. Cũng như thông tin chứa trong hệ thống
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 18 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
tự động hay trung tâm điều khiển gồm một chuỗi cơ sở dữ liệu, vì vậy làm cho
thông tin được trao đổi dễ dàng.
4.3Ngôn ngữ:
Ngôn ngữ truyền thông được hiểu là dữ liệu chứa trong một thông báo.
Ngôn ngữ truyền thông thường là một phần của toàn bộ giao thức truyền thông.
Hiển nhiên, cần thiết phải sử dụng cùng ngôn ngữ trong cả việc truyền và nhận
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 19 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
thông báo. Trong khi một số chuẩn truyền thông sử dụng ngôn ngữ riêng biệt thì
nó thường được cung cấp linh hoạt, làm ảnh hưởng đến các phần tử riêng của nhà
sản xuất. Các chuẩn vận hành phổ biến được các tổ chức đồng ý và cấp giấy
chứng nhận để kiểm tra sự đồng tình của khách hàng về chuẩn này một lần nữa.
Vì vậy các thiết bị được biên dịch trên diện rộng và có khả năng liên vận hành.
Hơn thế nữa đó cũng là xu hướng phát triển về sau, ví dụ như giữa giao thức
UCA v2.0 và IEC 61850, định nghĩa ngôn ngữ rất chính xác ở mức cao, đòi hỏi
chi tiết như một phần của mỗi thông báo vì thế máy thu có thể xác định rõ thông
báo mà không cần bất kỳ một phần mềm thông dịch nào.

5 Chức năng tự động trạm biến áp
Phần cứng bổ sung cung cấp các phương tiện vật lý để thi hành các chức
năng trong sơ đồ tự động trạm biến áp. Phần mềm cung cấp trong các thiết bị
khác nhau thường thi hành chức năng theo qui định. Phần mềm có thể hết sức
đơn giản hoặc cực kỳ phức tạp. Bảng 1.4 minh hoạ các chức năng được cung cấp
trong một sơ đồ rộng lớn.
Mô tả mạng điện và đặc điểm các thiết bị khác nhau kết hợp với mạng
được cất giữ trong máy tính như một cơ sở dữ liệu hay một khối cơ sở dữ liệu.
Trong mỗi cơ sở dữ liệu, dữ liệu thiết lập vào các bảng thường trên một thiết bị
cơ sở để phản ánh các đặc điểm riêng quan trọng của thiết bị và mối tương quan
của nó với các thiết bị khác trên mạng.
Việc thay đổi cấu hình hệ thống điện phụ thuộc vào sự thay đổi cơ sở dữ
liệu bằng cách sử dụng một công cụ phần mềm thích hợp được cung cấp bởi hệ
thống tự động. Công cụ thường cao cấp, giao diện đơn giản đối với người dùng,
vì thế việc thay đổi một tuyến sẽ lập tức hiện ra trên màn hình, với “pick and
place” (lấy và đặt) là điều kiện thuận lợi cho các rơle, IED’s… Các việc này
thường làm ngoại tuyến bởi các kĩ sư vận hành trạm, nếu không có thể thao tác
tính toán bằng kinh nghiệm trên máy tính điều khiển.
Yêu cầu hết sức cẩn thận và kiểm tra nhiều lần dữ liệu cả trước và sau khi nhập
vào cơ sở dữ liệu để đảm bảo quá trình thao tác không bị lỗi. Sử dụng mô phỏng
kiểm tra hoàn toàn cấu hình mới trước khi giới thiệu với người dùng về cơ sở dữ
liệu mới trong máy tính điều khiển để bảo đảm khả năng lỗi nhỏ nhất. Phần mềm
đã viết là ưu việt theo chuẩn môđun, chính vì thế chỉ cần một ít hoặc thậm chí
không cần viết và kiểm tra lại các môđun mới cho một trạm riêng biệt. Dữ liệu
phải được tính toán bằng phần mềm và được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu mạng,
có nghĩa là không khó để thêm vào các chức năng sau đó với điều kiện là cơ sở
dữ liệu thiết kế có tính đến khả năng này. Có thể có vài vấn đề nếu cấu hình hệ
thống điện thay đổi hoặc ưu tiên thay đổi chức năng thêm vào để đọc dữ liệu quá
khứ.
Việc đào tạo nhân viên vận hành chắc chắn được thực hiện trong quá trình

hoạt động của hệ thống, cấu hình quản lý và bảo vệ hệ thống tự động. Người
cung cấp hệ thống tự động có thể sẽ cung ứng cấu hình quản lý và các dịch vụ
bảo vệ hệ thống nếu được yêu cầu trong hợp đồng, thông thường ban quản lý tài
chính sẽ chi trả khi hệ thống cài đặt đã hoạt động tốt.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 20 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Cần phải thận trọng khi ra lệnh đóng cắt thiết bị trong hệ thống, để ngăn
ngừa rủi ro từ việc ra lệnh đó. Hình 1 mô tả một cấu trúc phân cấp thường dùng.
Đầu tiên yêu cầu người vận hành sử dụng password đăng nhập hệ thống
nếu muốn ra lệnh đóng cắt thiết bị.
Các cấp khác nhau của người ra lệnh cho phép hạn chế kiểu lệnh và vị trí các
lệnh có khả năng đóng cắt, người vận hành riêng biệt có thể ra lệnh cho thiết bị
tại một vị trí nhất định. Cấp tiếp theo trong cấu trúc phân cấp là ra lệnh trên cơ sở
“đưa ra/xác nhận/chấp hành” (hình 2) vì thế người vận hành có cơ hội kiểm tra
sự chính xác của lệnh nhập vào để ưu tiên chấp hành.

Hình 1 Cấu trúc phân cấp chung
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 21 -

Danh sách
các chức
năng
Password
Phòng quản
lý
Senior

authoised
person
Operator/
authoised
person
Kỹ sư
System
engineer
Password
Password
Password
Password
Chọn người
điều khiển
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
Hình 2 Lựa chọn thiết bị vận hành
Cấp cuối cùng trong cấu trúc phân cấp chứa trong phần mềm tại cấp ngăn lộ và
hoạt động sau khi người vận hành xác nhận hoạt động đóng cắt đã được chấp
hành. Tại giai đoạn này, ưu tiên chấp hành và quá trình vận hành cần kiểm tra lại:
a. Các thiết bị khoá ngoài (tức là ngăn chặn từ sự vận hành)
b. Khoá liên động của thiết bị/chuỗi đóng cắt
để đảm bảo lệnh đưa ra an toàn. Hoạt động bị dừng lại và người vận hành được
cung cấp tin nếu nó không an toàn để bắt đầu, mặt khác hoạt động được mang ra
ngoài nếu người vận hành được thông báo khi nó hoàn thành.
Trong một số hệ thống, một vài cơ cấu đóng cắt thông thường được tiến
hành tự động bởi phần mềm (chẳng hạn tự động chuyển đổi thanh cái của máy
biến áp). Người vận hành chỉ cần yêu cầu “bus-transfer” tiến hành mang ra ngoài
trên một dây ra riêng. Phần mềm có thể tiến hành chính xác chuỗi đóng cắt theo
yêu cầu. Việc này giảm tối thiểu khả năng lỗi từ người vận hành nhưng tốn kém

hơn do phần mềm phức tạp hơn và mở rộng nhiều khu vực kiểm tra hơn trong
nhà máy. Hơn nữa, khi cần phải sửa lại phần mềm, cấu trúc liên kết trạm biến áp
hạn chế bởi số cấu hình nhỏ và tính liên tục. Việc phát triển phần mềm về cơ bản
chỉ xảy ra một lần cho bất kỳ hệ thống điều khiển trạm biến áp riêng nào. Chi phí
cho phát triển có thể thích hợp với sản phẩm bán ra của một số hệ thống như vậy,
và vì thế giá tới bất kỳ người dùng riêng lẽ nào là nhỏ so với những lợi ích tiềm
tàng.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 22 -

Chọn
thiết
bị
Danh
sách
các
hoạt
động
Chọn
hoạt
động
Chấp
nhận
hoạt
động
Thực
hiện
hoạt
động
Dừng

Khoá liên
động
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
6 Hướng phát triển tương lai:
Chức năng của một hệ thống tự động trạm biến áp luôn được phát triển đều đặn
với việc thêm vào các ứng dụng mới. Việc mở rộng chức năng của các hệ thống
như thế đang phát triển trong nhiều phạm vi, nhưng hiện nay hai phạm vi chính
đang được quan tâm đáng kể đó là giám sát điều kiện và truy cập web.
Điều kiện ghi mạch gói thực sự là phương tiện sẵn sàng cho cơ cấu
chuyển mạch trong các hệ thống tự động, trong khi các gói độc lập sẵn có cho
các máy biến áp.Dưới sự phát triển là các gói giống nhau cho các máy phát, các
máy biến dòng (CT's), các máy biến áp (VT's) và các nguồn dự phòng. Có thể
cho rằng tất cả các thuận lợi này sẽ được cung cấp như một phần của gói giám sát
điều kiện thông minh trong sơ đồ tự động trạm biến áp ở tương lai không xa.
Thuận lợi cho người dùng đó là gói giám sát điều kiện có thể là một phần của
chính sách quản lý tài sản, để lên kế hoạch bảo dưỡng và thay thế, cộng với việc
thu được bảng thống kê về mức độ hỏng hóc. Có thể kết hợp với các nhà sản xuất
nhằm nâng cao thiết kế để cải tiến chất lượng.
Thực tế đã có nhiều thảo luận về các kĩ thuật truyền thông đã có. Sử dụng
kĩ thuật truyền thông Internet để thông tin giữa các trạm biến áp với chi phí thấp,
đáng tin cậy, chức năng này có thể truyền đến các tuyến rất xa. Ngoài ra còn có
khả năng truy cập dữ liệu từ một vùng rộng, nó cũng có thể hữu ích trong một vài
trường hợp. Tuy nhiên việc quan trọng đó là sử dụng an toàn kĩ thuật truyền
thông Internet bởi vì nó tạo cơ hội cho những người cố ý truy cập trái phép gây
hại đến các phần chính có liên quan hoặc có thể mất dữ liệu mật. Cũng như chi
phí chính cho bộ kích thích chính (driver), có thể cho rằng các hệ thống tự động
sử dụng các kĩ thuật truyền thông sẽ xuất hiện trong tương lai, sử dụng các kĩ
thuật truyền thông an toàn và người dùng sẽ có kiến thức sâu rộng hơn về các
mối đe dọa phức tạp để áp dụng các biện pháp đối phó thích hợp.

SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 23 -

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 24 -

Chương 2
Hệ thống điều khiển
tích hợp
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm
biến áp110KV
1. Giới thiệu hệ thống điều khiển tích hợp:
Hệ thống điều khiển tích hợp được sử dụng nhằm mục đích tích hợp các thông
tin trạm và việc trao đổi thông tin rộng rãI trên toàn hệ thống, duy trì hệ thống dữ
liệu, mạng và các giao diện người sử dụng. Do đó, việc xây dựng các trạm biến
áp tích hợp sẽ tạo tiền đề cho việc liên kết các trạm với nhau sau này.
Các nhiệm vụ chính của hệ thống tích hợp như sau :
1. Giao tiếp IED
2. Phiên dịch giao thức truyền tin
3. Quản lý thiết bị và IED
4. Trao đổi dữ liệu và trợ giúp điều khiển đối với kho dữ liệu
5. Môi trường trợ giúp cho các ứng dụng của người sử dụng.
Nhiệm vụ của hệ thống tích hợp là yêu cầu các thiết bị IED đọc và ghi các sự
kiện đưa vào kho lưu trữ dữ liệu. Hệ thống tích hợp xử lý các dữ liệu, các yêu
cầu điều khiển từ người sử dụng và từ kho dữ liệu bằng việc kết nối qua hệ thống
LAN của trạm. Một cách lý tưởng, hệ thống tích hợp phải cung cấp một giao
diện chung cho các thiết bị IED từ các nhà cung cấp riêng biệt. Các chức năng sử
dụng phổ biến nhất của IED cần phải có một giao diện chuẩn đối với hệ thống

tích hợp cho dù nhà cung cấp thiết bị IED là ai. Kho dữ liệu sẽ sử dụng một dịch
vụ truyền tin chuẩn trong dao diện của mình. Giao diện của kho dữ liệu hoàn
toàn độc lập với các thủ tục được sử dụng để kết nối với các thiết bị IED. Việc
truy nhập trực tiếp vào bản thân các thiết bị IED, được xem như một phương
sách cuối cùng, chỉ được áp dụng khi kho dữ liệu hiểu rõ thủ tục của từng nhà
cung cấp.
SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A
Trang - 25 -