Ứng dụng plc xây dựng panel scada giám sát lưới hạ thế

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA





BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


ỨNG DỤNG PLC
XÂY DỰNG PANEL SCADA
GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ

(ĐỀ TÀI CẤP BỘ)


CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI : TS NGUYỄN HỮU PHÚC
THAM GIA ĐỀ TÀI : ThS HỒ PHẠM HUY ÁNH
KS NGUYỄN THẾ KIỆT







TP HỒ CHÍ MINH , Tháng 06 - 2003

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
MỤC LỤC

Trang

Lời mở đầu 1

CH I: Tìm hiểu lứơi hạ thế và yêu cầu của mạng lứơi giám sát
lứơi hạ thế
Ch 1/1

CH I.I: Sơ đồ lứơi hạ thế phân phối điện
Ch 1/1

1. Sơ đồ TNC Ch 1/1

2. Sơ đồ TNS Ch 1/2

3. Sơ đồ TNC – S Ch 1/2

4. Sơ đồ nối đất IT Ch 1/3

5. Sơ đồ nối đất TT Ch 1/4

CH I.II: Sơ đồ lứơi hạ thế tiêu thụ điện
Ch 1/5

1. Lứơi phân phối hình tia Ch 1/5

2. Lứơi phân phới mạch vòng Ch 1/6

CH I.III: Cải thiện hệ số công suất
Ch 1/6

1. Bản chất của năng lụơng phản kháng Ch 1/6

2. Các đònh nghóa về hệ số công suất Ch 1/6

2.1 Hệ số công suất tức thời
Ch 1/6

2.2 Hệ số công suất trung bình
Ch 1/7

2.3 Hệ số công suất tự nhiên
Ch 1/7

3. Nhu cầu cải thiện hệ số công suất Ch 1/7

CH I.IV: Các biện pháp nâng cao hệ số công suất
Ch 1/8

1. Nâng cao hệ số công suất tự nhiên Ch 1/8

2. Nâng cao hệ số công suất cosϕ bằng phương pháp bù Ch 1/8

2.1 Bù bằng tụ điện
Ch 1/9

2.2 Bù bằng máy bù đồng bộ
Ch 1/9

2.3 Bù bằng động cơ không đồng bộ
Ch 1/9

3. Tính toán và phân phối dung lựơng bù Ch 1/10

3.1 Xác đònh dung lựơng bù Ch 1/10

3.2 Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lựơng bù Ch 1/10

CH I.V: Tìm hiểu các lứơi hạ thế cần giám sát & bảo vệ
Ch 1/11

1. Phân tích các thành phần đối xứng và bất đối xứng Ch 1/13

2. Tìm hiểu các sự cố ngắn mạch cụ thể Ch 1/14

2.1 Ngắn mạch ba pha
Ch 1/14

2.2 Ngắn mạch một pha chạm đất
Ch 1/15

2.3 Sự cố 2 pha không chạm đất
Ch 1/16

2.4 Sự cố 2 pha chạm đất
Ch 1/17

2.5 Sự cố hở pha
Ch 1/19

CH I.VI: Giới thiệu các phương pháp bù công suất phản kháng
Ch 1/21

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
bằng tụ điện
1. Tác dụng của tụ bù dọc Ch 1/21

2. Tác dụng của tụ bù ngang Ch 1/23

CH I.VII: Đặc điểm của mạng giám sát lứơi hạ thế hiện đại
Ch 1/24

1. Giới thiệu chung Ch 1/24

2. Yêu cầu tạo mạng của mạng SCADA giám sát lứơi hạ
thế
Ch 1/27

3. Giới thiệu thông số kỹ thuật 1 số thiết bò giám sát lứơi
hạ thết hiện đại
Ch 1/29

3.1 DIGIPACT UM0 VOLMETER
Ch 1/29

3.2 DIGIPACT IM0 AMMETER
Ch 1/30

3.3 DIGIPACT PM150 POWER METER
Ch 1/30

CH II: Giới thiệu PLC TSX-Premium
Ch 2/1

CH II.I: Giới thiệu về phần cứng PLC TSX 57
Ch 2/3

1. Giới thiệu về RACK Ch 2/3

2. Giới thiệu về module Nguồn Ch 2/4

2.1 Các họ module nguồn
Ch 2/4

2.2 Mô tả vật lý (cho khối nguồn TSX PSY 2600 đang sử dụng)
Ch 2/5

3. Giới thiệu về module vi xử lý (processor) Ch 2/6

4. Giới thiệu module input analog TSX AEY 414, AEY
800 Ch 2/12

4.1 Giới thiệu, mô tả vật lý và ký hiệu các ngõ vào của module
Ch 2/12

4.2 Cách lắp đặt, chèn module và Rack
Ch 2/12

CH II.II: Giới thiệu về phần mềm PL7 PRO của PLC TSX
Premium
Ch 2/13

CH II.III: Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình
Ch 2/15

1. Ngôn ngữ Ladder Program (LD) Ch 2/15

1.1 Đặc điểm
Ch 2/15

1.2 Các biểu tựơng lệnh bằng hình hoạ
Ch 2/16

2. Ngôn ngữ Structured Text (ST) Ch 2/20

3. Ngôn ngữ Instruction List (IL) Ch 2/23

4. Ngôn ngữ Grafcet Sequential Function Chart-SFC) Ch 2/24

5. Các lệnh nâng cao Ch 2/26

CH III: Xây dựng lưu đồ và giải thuật SCADA giám sát lứơi
hạ thế
Ch 3/1

Ch III.I: Lựa chọn cấu hình phần cứng
Ch 3/1

Ch III.II: Xây dựng lưu dồ (Flowchart) vận hành và giám sát
lứơi hạ thế
Ch 3/3

Ch III.III: Xây dựng chương trình Ladder giám sát lứơi hạ thế
Ch 3/11

1. Bảng tóm tắt cách chọn & phân bố biến dùng trong Ch 3/11

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
chương trình:
1.1 Các biến Bit nội %Mi Ch 3/11

1.2 Phân bố các biến nội %MWi Ch 3/14

1.3 Các biến từ kép nội %MDi Ch 3/16

1.4 Bảng phân bố các biến DIGITAL ngõ vào %Ii Ch 3/16

1.5 Bảng phân phối các biến DIGITAL ngõ ra %Qi Ch 3/18

1.6 Bảng phân bố các biến ANALOG ngõ vào %IWi Ch 3/19

1.7 Bảng phân bố các biến ANALOG ngõ ra %QWi Ch 3/19

2. Phân tích tóm tắt giải thuật của chương trình SCADA
giám sát lứơi hạ thế
Ch 3/20

CH IV: Xây dựng giao diện động trong thời gian thực để giám
sát lứơi hạ thế (công cụ Runtime Screen)
Ch 4/1

Ch IV.I: Giới thiệu chung
Ch 4/1

1. Menu chính của PL7-PRO khi hoạt động ở mode offline
(không kết nối)
Ch 4/1

1.1 Các thục đơn soạn thảo có sẵn của màn hình khai thác
Ch 4/1

1.2 Cửa sổ mành hình khai thác RUNTIME SCREEN
Ch 4/3

1.3 Các giai đoạn khi bắt đầu soạn thảo RUNTIME
Ch 4/6

1.4 Printing
Ch 4/27

Ch IV.II: Menu chính của PL7-PRO khi hoạt động ở mode
online (kết nối)
Ch 4/31

1. Các đối tựơng động Ch 4/31

2. Thứ tự hiển thò các đối tựơng Ch 4/31

3. Chọn lựa một đối tựơng động Ch 4/31

4. Palette công cụ uility Ch 4/31

5. Hiệu chỉnh các biến Ch 4/31

6. Tìm kiếm biến Ch 4/32

7. Quản lí hiển thò Ch 4/33

8. Quản lí keyboard và điều khiển PLC Ch 4/33

9. Tool tips Ch 4/33

Ch IV.III: Mành hình chẩn đoán (Viewer)
Ch 4/34

1. Giới thiệu Ch 4/34

2. Cấu trúc của dòng nhắn báo lỗi Ch 4/34

3. Hiển thò các dòng nhắn báo lỗi Ch 4/35

3.1 Colors (Màu)
Ch 4/35

3.2 Flashing (Chớp tắt)
Ch 4/36

4. Quản và thao tác thực hiện với dòng báo lỗi Ch 4/36

5. Lưu trữ các dòng báo lỗi Ch 4/37

Ch IV.IV: Ứng dụng RUNTIME xây dựng giao diện động cho
Panel SCADA giám sát lứơi hạ thế
Ch 4/38

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
1. Xây dựng các màn hình giao diện động dùng cho Panel
SCADA giám sát lứơi hạ thế:
Ch 4/39

1.1 Cửa sổ Overview-Screen

Ch 4/40

1.2 Các cửa sổ thông số động %Si - %Mi - %Ii & %Qi
Ch 4/41

1.3 Cử sổ truy cập thông số lứơi hạ thế
Ch 4/43

1.4 Cửa sổ đồ thò thời gian thực (Trend Diagram)
Ch 4/44

1.5 Cửa sổ truy cập sơ đồ lứơi hạ thế
Ch 4/45

1.6 Cưả sổ truy cập sự cố lứơi hạ thế
Ch 4/46

1.7 Cửa sổ truy cập cơ sở dữ liệu lứơi hạ thế
Ch 4/47

Ch IV.V: Tóm tắt các tính năng giám sát – điều khiển chính
của Panel SCADA giám sát lứơi hạ thế:
Ch 4/49

CH V: Tổng hợp các kết quả thực nghiệm trên Panel SCADA
giám sát lứơi hạ thế
Ch 5/1

Ch V.I: Giới thiệu chung
Ch 5/1

Ch V.II: Giới thiệu cấu hình các phần tử cuả module SCADA
khi thử nghiệm
Ch 5/2

Ch V.II: Các kết quả thử nghiệm trên module SCADA giám sát
lứơi hạ thế
Ch 5/8

1. Thử nghiệm giám sát, đo, hiển thò các thông số dòng I,
áp U, công suất S của lứơi hạ thế ở chế độ vận hành bình
thương
Ch 5/8

1.1 Thục nghiệm mách hạ thế 1 nguồn – 1 tải
Ch 5/8

1.2 Thự nghiệm mạch hạ thế 3 pha 1 nguồn – 2 tải song song:
Ch 5/14

2. Thử nghiệm module SCADA phát hiện & cảnh báo kòp
thời các dạng sự cố ngắn mạch 1 pha, 2 pha, 3 pha cả trên
nhánh chính cũng như trên từng nhánh tải đầu cuối
Ch 5/19

2.1 Thử nghiệm ngắn mạnh 1 pha Ch 5/20

2.2 Thử nghiệm ngắn mạch 2 pha Ch 5/21

2.3 Thử nghiệm ngắn mạch 3 pha Ch 5/22

3. Thử nghiệm module SCADA phát hiện & cảnh báo kòp
thời các dạng sự cố mất áp pha (1 pha, 2 pha hay cả 3 pha)
trên nhánh chính cũng như trên từng nhánh tải đầu cuối: Ch 5/24

4. Thủ nghiệm module SCADA phát hiện & cảnh báo kòp
thời các dạng sự cố thấp áp và quá áp do biến động nguồn
trên lứơi hạ thế Ch 5/25

5. Thử nghiệm module SCADA phát hiện & cảnh báo kòp
thời các dạng sự cố dòng rò xuất hiện trên đừơng dây hay
dòng rò từ pha nối võ thiết bò Ch 5/27

6. Thử nghiệm module SCADA hỗ trợ ngắt mạch khi CB
chưa ngắt mạch kòp:
Ch 5/29

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
6.1 Dùng SCADA hỗ trợ điều khiển đóng ngắt mạch
tải trong chế độ vận hành bình thừơng:
Ch 5/30

6.2 SCADA hỗ trợ điều khiển đóng ngắt mạch tải khi
có sự cố quá tải kéo dài: Ch 5/32

7. Thử nghiệm khả năng tạo cơ sở liệu liên quan đến các
tình huống sự cố của module SCADA Ch 5/33

8. Thử nghiệm khả năng hiển thò dạng đồ thò (Trend
Diagram) giá trò dòng I, áp U, công suất S-P-Q theo thời
gian thực trên nhánh chính cũng như trên từng nhánh tải
đầu cuối của module SCADA Ch 5/36

9. Thử nghiệm khả năng theo dõi và tự động bù hệ số
công suất cosϕ cho nhánh chính cũng như cho từng nhánh
tải đầu cuối của module SCADA Ch 5/38

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
CHI : ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ HIỆN ĐẠI :
Mạng SCADA giám sát lưới hạ thế , trong xu thế phát triễn hiện nay , ngoi chức năng
giám sát & thu thập xử lý dữ liệu , còn phải góp phần thỏa mãn các mục tiêu bao gồm :
• Bảo đảm tính liên tục của lưới hạ thế.
• Tối ưu hóa các nguồn tài nguyên cũng như chất lượng bảo trì.
• Nâng cao chất lượng điện năng.
• Bảo đảm an toàn lưới hạ thế.


HÌNH 1.1 : TẢI ĐẦU CUỐI LƯỚI HẠ THẾ HIỆN ĐẠI

Lưới điện hạ thế hiện đại khi được lắp đặt luôn luôn phải thỏa mãn các mục tiêu sau :
• Nâng cao mức linh hoạt khi xử dụng điện năng
• Giảm giá thành sử dụng điện.
• Tiết kiệm chi phi lắp đặt, bảo trì & nâng cấp
• Bảo đảm an toàn cho người vận hành.
• Cải thiện tiện nghi khi vận hành lưới hạ thế.

Muốn thế lưới hạ thế cần phải có TÍNH THÍCH ỨNG CAO, KHẢ NĂNG NÂNG CẤP &
TÍNH THÍCH NGHI với mọi cấu hình khi lắp đặt.
Người vận hành lưới hạ thế để thỏa mãn các yêu cầu của mạng SCADA giám sát lưới cần
phải biết:
Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ

Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
• Cài đặt đầy đủ các chức năng điều khiển khi lắp đặt , nắm tốt các trạng thái vận
hành , trong đó gồm cả khả năng điều khiển từ xa của các khí cụ và thiết bò.
• Kết nối tốt với mọi phần tử nằm trong mạng hạ thế đang vận hành, bảo đảm đáp
ứng nhanh nhất khi có sự cố xãy ra.
• Khai thác và xử lý tốt dữ liệu thu thập .
• Đo và hiển thò mọi thông số của lưới phân phối (dòng , áp , công suất , cosϕ ).
• Bảo đảm an toàn cho người và thiết bò.
Như vậy ta có thể qui về 4 nhóm chức năng lớn cho mạng SCADA giám sát lưới hạ thế
bao gồm : Đ0 LƯỜNG, HIỂN THỊ, ĐIỀU KHIỂN & QUẢN LÝ , được minh họa
theo HÌNH 1.2 :



HÌNH 1.2 : 4 CHỨC NĂNG LỚN CỦA MẠNG SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ

Sơ đồ HÌNH 1.2 thể hiện 4 chức năng lớn của mạng SCADA giám sát lưới hạ th bao gồm :
• Chức năng ĐO LƯỜNG : bảo đảm thu thập được đầy đủ dữ liệu liên quan đến hệ thống
phân phối lưới hạ th .
Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
• Chức năng HIỂN THỊ : thể hiện đầy đủ mọi thông số lưới cũng như luôn kòp thời cảnh
báo sự cố nếu có.
• Chức năng ĐIỀU KHIỂN : có khả năng GIÁM SÁT và ĐIỀU KHIỂN TỪ XA mọi thành
phần của lưới hạ thế.
• Chức năng QUẢN LÝ : bảo đảm giảm chi phi vận hành . tăng cường tiện nghi & đơn giản
hóa công tác bảo trì.

Các thiết bò bảo vệ & đóng cắt hiện đại cho phép mở rộng 4 chức năng chính nêu trên, cụ
thể :
 Nâng cao tính năng khi đo các thông số của lưới điện , không chỉ thể hiện giá trò
dòng & áp ở mặt trước của PANEL hiển thò , mà còn thể hiện các đại lượng P; S;
cosϕ
ϕϕ
ϕ cùng khả năng truyền giá trò đo về máy tính PC trung tâm.
 Chức năng điều khiển có nhiều tính năng mới :
 Có khả năng tập trung dữ liệu để kiểm tra và phân tích.
 Điều khiển từ xa CB cùng các thiết bò khác trong mạng.
 Hiển thò thông báo trạng thái từng thiết bò cũng như tình trạng điện áp trên
từng thanh cái.
 Phát hiện sự cố và cảnh báo kòp thời.
 Chức năng chẩn đoán và bảo trì có thêm tính năng đònh vò trí nơi bò sự cố cũng như
lưu trữ các thông số liên quan đến từng sự cố.
 Chức năng quản lý có khả năng đọc thông số điện tiêu thụ từ xa , giám sát và phân
tích đầy đủ các đại lượng P; S; cosϕ
ϕϕ
ϕ .

1) YÊU CẦU TẠO MẠNG CỦA MẠNG SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ :
Ta khai thác các Sản phẩm tiêu biểu thuộc họ DIGIPACT (SCHNEIDER) bao gồmø
Đồng hồ công suất DIGIPACT PM100 , PM150 , PM300 ,



HÌNH 1.3 : DIGIPACT PM100 HIỂN THỊ I, U, P, S & CÁC THÀNH PHẦN HÀI

Khả năng nối mạng của DIGIPACT PM rất mạnh , cụ thể như sau :
 PM150 có thể nối mạng cục bộ (DIGIPACT internal bus)

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
 PM300 có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với PC hay PLC qua đường truyền RS232 ,
sử dụng giao thức MODBUS/JBUS.


HÌNH 1.4 : KHẢ NĂNG NỐI MẠNG NỘI BỘ THÔNG QUA BỘ THU THẬP DỮ LIỆU
DC150



HÌNH 1.5 : KHẢ NĂNG NỐI MẠNG TRỰC TIẾP VỚI MÁY CHỦ PC THÔNG QUA GIAO
THỨC MODBUS/JBUS PROTOCOL

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Như vậy, thông qua máy tính PC hay PLC , người vận hành mạng có thể :
• Phân tích tổng hợp thông tin nhậnđược từ các đồng hồ đo
• Điều khiển từ xa CB và các tải đầu cuối khác
• Hiển thò trạng thái cùng các thông số khác của thiết bò
• Điều khiển và trao đổi dữ liệu với nhiều thiết bò khác không cùng họ DIGIPACT
như :
 Rơle trung thế SEPAM 2000
 Hệ thống VIGIHOLM giám sát lưới hạ thế IT
 CB họ MASTERPACT trang bò TRIP UNIT điện tử STR68.
Có thể khai thác các phần mềm giám sát chuyên dùng hay tự soạn thảo để cài đặt trên PC.

Nó cho phép giao diện, xử lý mọi thông tin được cung cấp từ các thiết bò RTUs đầu cuối .
Nói ngắn gọn là người điều hành chỉ cần dùng nó để giám sát toàn bộ lưới hạ thế.


HÌNH 1.6 : MÀN HÌNH GIAO DIỆN GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ ĐIỂN HÌNH

2) GIỚI THIỆU THÔNG SỐ KỸ THUẬT 1 SỐ THIẾT BỊ GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ
HIỆN ĐẠI :
1) DIGIPACT UM100 VOLTMETER :


A) HÌNH DẠNG B) SƠ ĐỒ KẾT NỐI
HÌNH 1.7 : DIGIPACT UM100 VOLTMETER
2) DIGIPACT IM100 AMMETER :
Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT


A) HÌNH DẠNG


B) SƠ ĐỒ KẾT NỐI

HÌNH 1.8 : DIGIPACT IM100 AMMETER

3) DIGIPACT PM150 POWER METER :

A) HÌNH DẠNG

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

B) SƠ ĐỒ KẾT NỐI


1 : HIỂN THỊ ĐIỆN ÁP & HỆ SỐ MÉO ĐIỆN ÁP
2 : HIỂN THỊ DÒNG HIỆU DỤNG & HỆ SỐ MÉO DÒNG
3 : MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG (lcd) HIỂN THỊ KẾT QUẢ
4 : HIỂN THỊ TẦN SỐ & HỆ SỐ CÔNG SUẤT
5 : HIỂN THỊ CÔNG SUẤT (P) & ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ
6 : PHÍM TRUY CẬP THÔNG SỐ
7 / 8 : CÁC PHÍM DÙNG HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ
9 : PHÍM NHẬP THÔNG SỐ

HÌNH 1.9 : DIGIPACT PM 100/150/300 POWER METER

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT


1 : PM 150 POWER METER
2 : MODULE ĐIỀU KHIỂN & CHỈ THỊ CLS 150
3 : KẾT NỐI VỚI CB (CIRCUITS BREAKER)

4 : GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN & HIỂN THỊ SC 150
5 : MODULE TẬP TRUNG DỮ LIỆU DC 150
6 : HỘP KẾT NỐI

HÌNH 1.10 : SƠ ĐỒ KẾT NỐI CÁC THIẾT BỊ HIỆN ĐẠI GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
CH II : XÂY DỰNG LƯU ĐỒ & GIẢI THUẬT SCADA GIÁM SÁT LƯỚI
HẠ THẾ:
II.1 LỰA CHỌN CẤU HÌNH PHẦN CỨNG
Cấu hình phần cứng ở dạng hình hoạ cho ta chọn để mô phỏng các thiết bò phần cứng thật
sự được xử dụng trong cấu hình PLC bao gồm bộ xử lý Processor, các modul I/O, các modul
chuyên dùng như modul CTY xxx( Counter), AEYxxx (Analog Input ), CFYxxx ( Stepper
Motor ), Simulation ( Simulation ). . v. v. . . . Các mục dưới đây đi kèm với hình minh họa.

HÌNH 2.1 : CHỌN MODUL PROCESSOR TSX PREMIUM CHO PLC
Các bước lựa chọn:
• Chọn bộ xử lý Processor: TSX Premium 57352 V3.0 Non memory card. Modul
nguồn bắt buộc là PSY 2600. (HÌNH 2.1)
• Chọn Rack cắm: click phải chuột vào vò trí chỉ đònh thứ tự của Rack, vào dòng
“Replay Rack” chọn loại TSY RKY8 Non-Extendable 8 Position Rack.
• Click đúp chuột vào khung Modul, màn hình hiện ra bảng Add Module, chọn từng
loại Modul theo những vò trí thích hợp tương ứng với cấu hình thực tế, sau đó kết
thúc bằng cách chọn mục “Confirm” cho cấu hình. (HÌNH 2.2)
HÌNH 2.2 : KHAI BÁO CẤU HÌNH MODUL CỦA PLC TSX PREMIUM
• Ngoài ra việc xác đònh, hiệu chỉnh lại các khối chức năng phần mềm chuyên dùng
(TIMER, SERIES 7 TIMER, MONOSTABLES, COUNTER, REGISTERS,

DRUMS) cho phù hợp với từng mục đích sử dụng sẽ hỗ trợ rất nhiều cho ứng dụng
lập trình sau này:
Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
II.2 XÂY DỰNG LƯU ĐỒ (FLOWCHART) VẬN HÀNH VÀ GIÁM SÁT
LƯỚI HẠ THẾ :

Lưu đồ chính vận hành giám sát lưới điện hạ thế

Reset
START
Vận hành và Thu
thập thông số
Yes
Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh chính
AB
Kiểm tra sự cố
nhánh chính
AB
Cho vận
hành các
nhánh tải
No
Yes
No

Hiển thò thông số
lưới
Kiểm tra
Power Factor
Điều chỉnh
TỤ BÙ
No
Yes
End
Kiểm tra sự cố
nhánh chính
AB
Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ
Yes
No
Cách ly nhánh
chính và các
nhánh tải
Khắc phục sự cố
nhánh chính AB
Yes
No
Dừng Hệ Thống
Báo Động SỰ CỐ

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI CD

START
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải CD
Yes
Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
CD
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
CD
No
Yes
No
Hiển thò thông số
lưới
End
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
CD
Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ
Yes
No
Cách ly
nhánh tải CD

Khắc phục sự cố
nhánh tải CD
Yes
No
Báo Động SỰ CỐ
Xóa BIT
SỰ CỐ



Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI EF

START
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải EF
Yes
Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
EF
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
EF
No

Yes
No
Hiển thò thông số
lưới
End
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
EF
Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ
Yes
No
Cách ly
nhánh tải EF
Khắc phục sự cố
nhánh tải EF
Yes
No
Báo Động SỰ CỐ
Xóa BIT
SỰ CỐ



Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI GH

START
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải GH
Yes
Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
GH
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
GH
No
Yes
No
Hiển thò thông số
lưới
End
Kiểm tra
sự cố nhánh tải
GH
Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ
Yes
No
Cách ly
nhánh tải GH
Khắc phục sự cố
nhánh tải GH

Yes
No
Báo Động SỰ CỐ
Xóa BIT
SỰ CỐ

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Chương trình con phát hiện & khắc phục sự cố
START
RESET
Phát hiện
sự cố
Sự cố quá
dòng ,thấp
dòng
Đánh giá,phân
loại sự cố
Số quá
áp = 3
Số quá
áp = 2
Số quá
áp = 1
Xử lý sự
cố
khắc phục
sự cố

END
Ngắt nguồn
điện
Sự cố mất
dòng
Sự cố quá
áp ,thấp áp
Xử lý sự
cố
Sự cố mất
áp
Số mất
áp = 3
Số mấtù
áp = 2
Số mất
áp = 1
Xử lý sự
cố
Xử lý sự
cố
Y
N
Giám sát
thông số
đầu vào
N
Y

Chương trình con phát hiện và phân loại các sự cố về dòng :

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT


START
RESET
Có tín hiệu
từ RCD
Yes
No
Có tín hiệu
quá dòng
No
Yes
Số pha
quá dòng
= 2
No
Yes
Sự cố ngắn
mạch 2 pha
không chạm đất
Có tín hiệu
quá dòng
No
Yes
Sự cố
hở pha

Số pha
quá dòng
= 2
No
Yes
Sự cố ngắn
mạch 1 pha
Sự cố ngắn
mạch 2 pha
chạm đất
END
Có tín hiệu
quá nhiệt
Yes
No
Số pha
quá dòng
= 3
Yes
No
Lưới vận hành bình
thường (không sự cố)
Sự cố ngắn mạch
3 pha đối xứng
Sự cố quá tải
(ĐỘNG CƠ )

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Chương trình con theo dõi, bù công suất phản kháng:

START
RESET
Cấp đóng
tụ = 1
END
Y
Theo dõi công suất
phãn kháng của hệ
thống lưới
N
Y
0,93
Cos
≅
ϕ
0,94
Cos

≥
ϕ
0,92
Cos
≤
ϕ
Cấp đóng
tụ = 2
Cấp đóng
tụ = 3
Cấp nhả
tụ = 1
Cấp nhả
tụ = 2
Cấp nhả
tụ = 3
Tính tóan
dung lượng
cần bù
Tính tóan
dung lượng tụ
dư cần ngắt

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
Giải thích thuật tóan lưu đồ vận hành và giám sát lưới hạ thế :
Khi có yêu cầu vận hành, PLC sẽ kiểm tra xem nếu có điện áp lưới sẽ đóng CB chính, cấp
điện cho nhánh chính AB. Khi có sự cố hoặc có yêu cầu bảo trì sửa chửa trên nhánh AB ,

thì CB chính và Contactor chính sẽ mở để cách ly nhánh chính AB ra khỏi lưới. Trong điều
kiện lưới và tải vận hành bình thường , các contactor tải sẽ được điều khiển đóng (hoặc tại
chổ , hoặc từ màn hình giám sát SCADA) để cấp điện cho các nhánh tải CD , EF & GH .
PLC sẽ thu thập và xử lý các tín hiệu dòng I & áp U trên nhánh chính và các nhánh tải để
lưu đònh kì vào cơ sở dữ liệu lưới , đồng thời thường trực hiển thò các thông số lưới như I , U
, S , P , cosϕ . Khi có sự cố sẽ ghi nhận thời điểm , khoảng thời gian cũng như vò trí nhánh
tải nào xãy ra sự cố. PLC cũng sẽ tự động phân loại kiểu sự cố (ngắn mạch, dòng rò hay
quá tải ) để lưu vào cơ sở dữ liệu , đồng thời cách ly nhánh tải sự cố và chuyển hệ thống
sang chế độ khắc phục sự cố điều khiển bởi người điều hành lưới. Khi đã nhận được tín
hiệu báo đã giải trừ sự cố , PLC sẽ chuyển nhánh tải đã khắc phục xong sự cố về trạng thái
dừng bình thường để chuẩn bò đưa vào vận hành trở lại. Nếu sự cố xãy ra trên nhánh chính ,
PLC sẽ cách ly toàn bộ lưới gồm nhánh chính và các nhánh tải. Nếu sự cố xãy ra trên
nhánh tải thì chỉ nhánh tải đó được cách ly để chờ sửa chửa , nhánh chính và các nhánh tải
khác vẫn vận hành bình thường.
Trong khi lưới đang vận hành , PLC sẽ đònh kì kiểm tra cosϕ để tiến hành bù tự động khi
cần thiết.

Giải thích lưu đồ xác đònh loại sự cố về dòng xãy ra trên lưới hạ thế :
Qua các kết quả phân tích ở chương II , ta hoà toàn có thể dựa vào các tín hiệu thu thập về
PLC từ các Rơle quá dòng và Rơle so lệch RCD (thông qua các biến dòng và mạch hiệu
chỉnh tầm đo DC) để xác đònh loại sự cố xãy ra trên lưới :
• Đối với ngắn mạch 3 pha đối xứng và ngắn mạch 2 pha không đối xứng , ta dựa vào
3 rơle quá dòng để phát hiện.
• Đối với ngắn mạch 2 pha chạm đất , do có xuất hiện dòng thứ tự không , nên ta sử
dụng 3 rơle quá dòng phối hợp với RCD để phát hiện .
• Đối với sự cố ngắn mạch 1 pha cũng như với sự cố dòng rò hoặc hở pha , ta dựa vào
tín hiệu nhận từ Rơle quá dòng và RCD để phát hiện , cụ thể là :
 Với sự cố ngắn mạch 1 pha , sẽ nhận được cả tín hiệu từ rơle quá dòng phối
hợp với tín hiệu từ RCD.
 Với sự cố dòng rò sẽ chỉ nhận được tín hiệu từ RCD.

 Với sự cố hở pha chỉ nhận được tín hiệu từ RCD , trong khi mất tín hiệu báo
về từ dòng dây đến tải.

• Riêng với tải MOTOR có thể thêm Rơle nhiệt để bảo vệ quá tải cho cho Động Cơ .
Khi MOTOR vận hành quá tải kéo dài, rơle nhiệt sẽ tác động cắt Contactor 2 .

II.3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH LADDER GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ :

Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
2.3.1 BẢNG TÓM TẮT CÁCH CHỌN & PHÂN BỐ BIẾN DÙNG TRONG CHƯƠNG
TRÌNH :
QUI ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BIẾN

1) CÁC BIẾN BIT NỘI %Mi
STT %Mi Diễn giải
1 %M0 Bit cho phép vận hành đoạn AB
2 %M1 Bit báo dừng vận hành đoạn AB
3 %M2 Bit báo có sự cố đoạn AB
4 %M3 Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn AB đã đóng
5 %M4 Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn AB đã đóng
6 %M5 Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn AB đã đóng
7 %M6 Bit báo có dòng qua pha A đoạn AB
8 %M7 Bit báo có dòng qua pha B đoạn AB
9 %M8 Bit báo có dòng qua pha C đoạn AB
10 %M9 Bit báo RCD của đoạn AB đã đóng
11 %M10 Bit báo có sự cố trên pha A đoạn AB
12 %M11 Bit báo có sự cố trên pha B đoạn AB

13 %M12 Bit báo có sự cố trên pha C đoạn AB
14 %M13 Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn AB
15 %M14 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn AB
16 %M15 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn AB
17 %M16 Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn AB
18 %M17 Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn AB
19 %M18 Bit báo có điện áp lưới 3 pha
20 %M19 Bit cho phép đóng máy cắt chính MC1
21 %M20 Bit cho phép đóng máy cắt chính MC2
22 %M21 Bit báo có sự cố quá tải đoạn AB
23 %M22 Bit cho phép chạy máy phát
24 %M23 Bit báo Timer 1 đủ 3 giây
25 %M24 Bit báo Timer 2 đủ 10 giây
26 %M25 Bit báo Timer 3 đủ 20 giây
27 %M26 Bit báo Timer 4 đủ 1 giây
28 %M27
29 %M28 Bit báo tín hiệu dòng điện xoay chiều qua điểm 0
30 %M29 Bit báo tín hiệu điện áp xoay chiều qua điểm 0
31 %M30 Bit cho phép vận hành đoạn CD
32 %M31 Bit báo dừng vận hành đoạn CD
33 %M32 Bit báo có sự cố đoạn CD
Báo cáo NCKH / DÙNG PLC XÂY DỰNG PANEL SCADA GIÁM SÁT LƯỚI HẠ THẾ


Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT
34 %M33 Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn CD đã đóng
35 %M34 Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn CD đã đóng
36 %M35 Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn CD đã đóng
37 %M36 Bit báo có dòng qua pha A đoạn CD
38 %M37 Bit báo có dòng qua pha B đoạn CD

39 %M38 Bit báo có dòng qua pha C đoạn CD
40 %M39 Bit báo RCD của đoạn CD đã đóng
41 %M40 Bit báo có sự cố trên pha A đoạn CD
42 %M41 Bit báo có sự cố trên pha B đoạn CD
43 %M42 Bit báo có sự cố trên pha C đoạn CD
44 %M43 Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn CD
45 %M44 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn CD
46 %M45 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn CD
47 %M46 Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn CD
48 %M47 Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn CD
49 %M48 Bit báo cho phép đóng máy cắt nhánh MC3
50 %M49
51 %M50 Bit cho phép vận hành đoạn EF
52 %M51 Bit báo dừng vận hành đoạn EF
53 %M52 Bit báo có sự cố đoạn EF
54 %M53 Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn EF đã đóng
55 %M54 Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn EF đã đóng
56 %M55 Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn EF đã đóng
57 %M56 Bit báo có dòng qua pha A đoạn EF
58 %M57 Bit báo có dòng qua pha B đoạn EF
59 %M58 Bit báo có dòng qua pha C đoạn EF
60 %M59 Bit báo RCD của đoạn EF đã đóng
61 %M60 Bit báo có sự cố trên pha A đoạn EF
62 %M61 Bit báo có sự cố trên pha B đoạn EF
63 %M62 Bit báo có sự cố trên pha C đoạn EF
64 %M63 Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn EF
65 %M64 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn EF
66 %M65 Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn EF
67 %M66 Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn EF
68 %M67 Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn EF

69 %M68 Bit báo cho phép đóng máy cắt nhánh MC4
70 %M69
71 %M70 Bit cho phép vận hành đoạn GH
72 %M71 Bit báo dừng vận hành đoạn GH
73 %M72 Bit báo có sự cố đoạn GH