Tổng quan về hệ thống SCADA trong hệ thống thông tin điện lực (đồ án thực tập)

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực tập này, chúng em ln nhận được sự hướng dẫn, chỉ
bảo tận tình của Th.S Lê Thị Trang Linh, giảng viên khoa công nghệ thông tin
trường Đại học Điện lực, thầy đã giành nhiều thời gian hướng dẫn, giúp đỡ tận
tình chúng em trong quá trình thực tập.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường
Đại học Điện Lực và đặc biệt các thầy cô trong khoa Cơng Nghệ Thơng Tin,
những giảng viên đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho chúng em những kiến
thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm học tập và rèn luyện ở trường
Đại học Điện Lực.
Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực
hiện:
Nguyễn Hữu Chu
Nguyễn Đức Long


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:
9

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC

1.1. Giới thiệu chương

9

1.2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực.

9

1.3. Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực.

11

1.3.1. Mạng đường trục chính (bachbone)

11

1.3.2. Mạng đường khu vực.

14

1.3.3. Mạng nhánh.

19

1.4. Kết luận chương.

20

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA

21

2.1. Giới thiệu chương.

21

2.2. Khái niệm SCADA

21

2.3. Phân loại hệ thống SCADA

21

2.3.1. Hệ thống SCADA mờ (Blind).

21

2.3.2. Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực.

22

2.3.3. Hệ thống SCADA độc lập.

22

2.3.4. Hệ thống SCADA mạng.

22

2.4. Các thành phần chính của hệ thống SCADA.

22

2.4.1. Giao diện quá trình.

23

2.4.2. Thiết bị điều khiển tự động.

24

2.4.3. Hệ thống điều khiển giám sát

24

2.5. Hệ thống truyền thông.

24

2.5.1. Hệ thống bảo vệ.

24

2.6. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA
2.6.1. MTU ( Master Terminal Unit)
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 2

24
24


2.6.2. RTU (Remote Terminal Unit)

24

2.6.3. Khối truyền thông

25

2.7. Phần cứng hệ thống SCADA.

25

2.7.1. Các máy tính chủ.

26

2.7.2. Các bàn điều khiển ( Consol).

26

2.7.3. Truyền thơng giữa máy tính chủ và RTU

26

2.7.4. Các đơn vị đầu cuối ở xa

27

2.7.5. Truyền thông giữa các trung tâm điều khiển.

28

2.8. Các chức năng phần mềm SCADA.

28

2.8.1. Thu thập dữ liệu

29

2.8.2. Giám sát điều khiển

29

2.8.3. Kiểm soát hệ thống.

30

2.9. Giao diện người dùng SCADA

30

2.10.Cách thức thu thập và xử lý dữ liệu SCADA.

31

2.10.1.

Các nguồn gốc dữ liệu.

31

2.10.2.

Dữ liệu đo lường số ( Analog ).

32

2.10.3.

Dữ liệu đo lường trạng thái ( Status).

33

2.10.4.

Dữ liệu đếm tích luỹ ( Count ).

33

2.10.5.

Các khả năng quét của SCADA.

34

2.11.Những chuẩn đánh giá một hệ SCADA

35

2.12.Ứng dụng của hệ thống SCADA.

35

2.13.Kết luận chương

35

CHƯƠNG 3:

HỆ THỐNG SCADA TRONG HTTT ĐIỆN LỰC

37

3.1. Giới thiệu chương.

37

3.2. Hệ thống SCADA trong các nhà máy điện.

37

3.3. Hệ thống SCADA trong truyền tải điện.

40

3.3.1. Các dạng truyền thông trong truyền tải điện.
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 3

40

3.3.2. Phương thức truyền thông

42

3.4. Hệ thống SCADA trong các trạm biến áp.

42

3.5. Kết luận chương.

44

CHƯƠNG 4:

KẾT LUẬN

4.1. Kết luận

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 4

44
45


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các loại tổng đài và thiết bị truyền dẫn trên đường trục thông tin B-N

12
Bảng 1.2 Các nút thông tin, kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền Nam 16
Bảng 1.3 Các nút thông tin và kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền
Trung

17

Bảng 1.4 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đường trục miền Bắc
19
Bảng 2.1 Các thành phần chính của hệ thống SCADA

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 5

23


DANH MỤC BẢNG
Hình 1.1 Biểu diễn mối liên hệ các thành phần trong hệ thống thơng tin

9

Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu mạng

12

Hình 1.3 Các ring trên đường trục chính.

13

Hình 1.4 Toàn bộ mạng đường trục khu vực này và các nút thơng tin quan trọng
15
Hình 1.5 Tồn bộ mạng đường trục khu vực này và các nút thông tin quan trọng
16
Hình 1.6 Các tuyến thơng tin và các nút trên đường trục khu vực miền Bắc

18

Hình 1.7 Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực miền Bắc

20

Hình 3.1 Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy

38

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
HTĐ
HTTT
SCADA
MTU
RTU
EMP

EMS
TPS
MIS
DSS
EIS
B-N

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 7

Mô tả
Hệ thống điện
Hệ thống thông tin
Supervisory Control And Data Acquisition
Master Terminal Unit
Remote Terminal Unit
Energy Management Platform
Energy Management System
Hệ thống xử lý giao dịch - Transaction processing
system
Hệ thống thông tin quản lý - Management
information system
Hệ thống hỗ trợ quyết định - Decision support
system
Hệ thống thông tin điều hành - Excutive
information system
Bắc - Nam

LỜI MỞ ĐẦU
Khác với các ngành công nghiệp khác, việc sản xuất, truyền tải và sử dụng
điện năng xảy ra một cách đồng thời. Hệ thống điện (HTĐ) là một thể thống
nhất, có thể trải dài và bao trùm cả một vùng rộng lớn, có rất nhiều phần tử. Bất
cứ một thay đổi hay một sự cố xảy ra trên một phần tử nào đó đều ảnh hưởng ít
nhiều tồn bộ hệ thống. Tuy vậy, các phần tử của HTĐ thường nằm phân tán.
Các nhà máy thường được xây dựng ở những nơi có nguồn năng lượng sơ cấp
dồi dào, trong khi đó các phụ tải thường tập trung ở các vùng đô thị, khu công
nghiệp...Từ các đặc điểm trên, một yêu cầu đặt ra là làm thế nào có thể đảm bảo
được các mục tiêu: sản xuất và cung cấp điện liên tục, ổn định, an toàn, giá
thành thấp.
Trong xã hội hiện đại với sự phát triển như vũ bão việc tự động hóa mọi
việc trở nên cần thiết, so sánh với việc phải tận tay tiếp xúc thì bằng các chương
trình các hệ thống như hiện nay người điều hành đơn giản chỉ việc ngồi bấm nút
thực hiện các thao tác từ xa mà vẫn đảm bảo được tốc độ và độ chính xác cần
thiết. Hơn nữa bằng các hệ thống điều khiển từ xa con người có thể giảm thiểu
độ nguy hiểm trong công việc. Cũng tương tự như các ngành khác ngành điện
lại càng cần một hệ thống điều khiển từ xa với độ chính xác cao và nhanh chóng
như vậy. Trước nhu cầu bức thiết đó hệ thống SCADA đã ra đời. Hệ thống
SCADA đã nhanh chóng được áp dụng rộng rãi và ngay lập tức đã thể hiện được
ưu thế của mình.
Trong bài này, nhóm em sẽ trình bày tổng quan về hệ thống SCADA trong
hệ thống thông tin điện lực. Chúng em hy vọng sẽ nhận được sự ủng hộ, đóng
góp chân thành từ phía thầy cơ và các bạn. Một lần nữa chúng em xin chân
thành cảm ơn.

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 8

1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC
1. Giới thiệu chương
Chương này cho ta cái nhìn tổng quan về hệ thống thông tin điện lực, hiểu
được các thành phần và cấu trúc của hệ thống thông tin điện lực.
2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực.
Khái niệm hệ thống: Trong các hoạt động của con người, các thuật ngữ
như hệ thống triết học, hệ thống pháp luật, hệ thống kinh tế, hệ thống thông tin
đã trở nên quen thuộc. Một cách đơn giản và vấn tắt, ta có thể hiểu: Hệ thống là
một tập hợp vật chất và phi vật chất như người, máy móc, thơng tin, dữ liệu, các
phương pháp xử lý, các qui tắc, quy trình xử lý, gọi là các phần tử của hệ thống.
Trong hệ thống, các phần tử tương tác với nhau và cùng hoạt động để hướng tới
mục đích chung.
Khái niệm thơng tin là một loại tài ngun của tổ chức, phải được quản lý
chu đáo giống như mọi tài ngun khác. Việc xử lý thơng tin địi hỏi chi phí về
thời gian, tiền bạc và nhân lực. Việc xử lý thông tin phải hướng tới khai thác tối
đa tiềm năng của nó.
Khái niệm về hệ thống thơng tin (HTTT)
Hệ thống thông tin (Information System - IS) là một hệ thống mà mục tiêu
tồn tại của nó là cung cấp thông tin phục vụ cho hoạt động của con người trong
một tổ chức nào đó. Ta có thể hiểu hệ thống thông tin là hệ thống mà mối liên hệ
giữa các thành phần của nó cũng như mối liên hệ giữa nó với các hệ thống khác
là sự trao đổi thông tin.

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 9


Hình 1.1 Biểu diễn mối liên hệ các thành phần trong hệ thống thông tin

Hệ thống thông tin là một hệ thống bao gồm con người, dữ liệu, các quy
trình và công nghệ thông tin tương tác với nhau để thu thập, xử lý, lưu trữ và
cung cấp thông tin cần thiết ở đầu ra nhằm hỗ trợ cho một hệ thống. Hệ thống
thơng tin hiện hữu dưới mọi hình dạng và quy mô.
Hệ thống thông tin trong một tổ chức có chức năng thu nhận và quản lý dữ
liệu để cung cấp những thơng tin hữu ích nhằm hỗ trợ cho tổ chức đó và các
nhân viên, khách hàng, nhà cung cấp hay đối tác của nó. Ngày nay, nhiều tổ
chức xem các hệ thống thông tin là yếu tố thiết yếu giúp họ có đủ năng lực cạnh
tranh và đạt được những bước tiến lớn trong hoạt động. Hầu hết các tổ chức
nhận thấy rằng tất cả nhân viên đều cần phải tham gia vào quá trình phát triển
các hệ thống thông tin. Do vậy, phát triển hệ thống thơng tin là một chủ đề ít
nhiều có liên quan tới bạn cho dù bạn có ý định học tập để trở nên chuyên
nghiệp trong lĩnh vực này hay khơng.
Các HTTT có thể được phân loại theo các chức năng chúng phục vụ:
• Hệ thống xử lý giao dịch (Transaction processing system - TPS)
là một hệ thống thông tin có chức năng thu thập và xử lý dữ liệu
về các giao dịch nghiệp vụ.
•

Hệ thống thơng tin quản lý (Management information system MIS) là một hệ thống thông tin cung cấp thông tin cho việc báo
cáo hướng quản lý dựa trên việc xử lý giao dịch và các hoạt
động của tổ chức.

•

Hệ thống hỗ trợ quyết định (Decision support system - DSS) là
một hệ thống thơng tin vừa có thể trợ giúp xác định các thời cơ

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu

- Nguyễn Đức Long 10


ra quyết định, vừa có thể cung cấp thơng tin để trợ giúp việc ra
quyết định.
•

Hệ thống thơng tin điều hành (Excutive information system EIS) là một hệ thống thông tin hỗ trợ nhu cầu lập kế hoạch và
đánh giá của các nhà quản lý điều hành.

•

Hệ thống chuyên gia (Expert System) là hệ thống thông tin thu
thập tri thức chuyên môn của các chuyên gia rồi mô phỏng tri
thức đó nhằm đem lại lợi ích cho người sử dụng bình thường.

•

Hệ thống truyền thơng và cộng tác (Communication and
collaboration system) là một hệ thống thông tin làm tăng hiệu
quả giao tiếp giữa các nhân viên, đối tác, khách hàng và nhà
cung cấp để củng cố khả năng cộng tác giữa họ.

•

Hệ thống tự động văn phịng (Office automation system) là một
hệ thống thông tin hỗ trợ các hoạt động nghiệp vụ văn phịng
nhằm cải thiện luồng cơng việc giữa các nhân viên.

3. Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực.

Căn cứ trên kết cấu hiện có của Hệ thống thơng tin Điện Lực Việt Nam, ta
có thể nghiên cứu cấu trúc của HTTT Điện Lực Việt Nam theo mơ hình phân
lớp. Theo mơ hình này, cấu trúc Hệ thống thông tin Điện Lực Việt Nam được
phân thành 3 lớp rõ rệt.
Lớp thứ nhất: là mạng đường trục chính (bachbone).
Lớp thứ hai: là mạng đường trục các khu vực bắc, trung, nam.
Lớp thứ ba: là mạng con, các mạch nhánh.
Với mỗi lớp có các đặc điểm riêng về chức năng hay kết cấu, thể hiện nét
đặc trưng riêng.
1. Mạng đường trục chính (bachbone)
Mạng đường trục chính sử dụng kênh truyền dẫn cáp quang dung lượng 2.5
gbps, nó có tính chất là đường xương sống của HTTT điện lực, với tính chất trải
dài dọc theo đất nước qua ba miền Bắc – trung - nam từ điểm nút đầu tiên là
trung tâm điều độ quốc gia A0 (Hà Nội) và điểm nút cuối là trung tâm điều độ
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 11


điện lực miền Nam A2 (thành phố Hồ Chí Minh).
Các nút trên đường trục chính được trang bị thiết bị truyền dẫn SDH/STM
16, thiết bị chuyển mạch đường trục PCM-16, các loại tổng đài PABX, gồm các
nút sau:
TT
1
2
3

Tên nút
A0

Hà Đơng
Hồ Bình

Thiết bị truyền dẫn
SDH/STM-16
SDH/STM-16
SDH/STM-16

Tổng đài
Ghi chú
Plexicom-6000 TTĐĐ quốc gia
Acatel-4400
Trạm 220kV
Acatel-4000
Trạm 500kV
Acatel-4300
4
Hà Tĩnh SDH/STM-16
Trạm 500kV
Plexicom-6000
Acatel-4300
5
Đà Nẵng SDH/STM-16
Trạm 500kV
Plexicom-6000
6
Playku
SDH/STM-16
Acatel-4300
Trạm 500kV

Acatel-4300
7
Phú Lâm SDH/STM-16
Trạm 500kV
Plexicom-6000
8
A2
SDH/STM-16
Plexicom-6000 TTĐĐ miền Nam
Bảng 1.1 Các loại tổng đài và thiết bị truyền dẫn trên đường trục thông tin B-N

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 12


Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu mạng
Mạng đường trục chính (bachbone) HTTT Điện Lực Việt Nam
Mạng đường trục chính kết nối các các trung tâm điều độ A0, A1, A2, A3,
các trạm biến áp 500 kV bắc-trung-nam. Các nút thông tin trên mạng đường trục
tạo thành năm mạch vòng (ring) như sau:
• Ring 1: A0 - Nho Quan: gồm các trạm: A0 - Hồ Bình
- Nho Quan.
• Ring 2: Nho Quan – Hà Tĩnh, gồm các trạm: Nho
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 13


Quan - Thanh Hố - Nghệ An - Hà Tĩnh.

• Ring 3: Hà Tĩnh - Đà Nẵng, gồm: Hà Tĩnh - Quảng
Bình - Quảng Trị - Huế - Đà Nẵng.
• Ring 4: Đà Nẵng – Pleiku, gồm: Đà Nẵng - Quảng
Nam – Kontum – Pleiku.
• Ring 5: Pleiku - A2, gồm: Pleiku – Kontum – Cujut –
Dacklac - Bình Dương - Phú Lâm - A2.
Các ring được thể hiện trên hình 1.3 như sau:

Hình 1.3 Các ring trên đường trục chính.
2. Mạng đường khu vực.
Mạng đường trục khu vực của HTTT Điện Lực Việt Nam, được chia làm 3
miền Bắc, trung, nam. Mạng đường trục này nối các nút thông tin trong khu vực
với các nút các nút thông tin trên đường trục chính. Các nút thơng tin khu vực là
các TBA-110, TBA-220 quan trọng, các nhà máy điện lớn, các điện lực.
Mạng đường trục sử dụng các kênh truyền dẫn quang, vi ba, PLC, hiện nay
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 14


do nhu cầu thông tin không ngừng thay đổi với xu hướng ngày một nhiều hơn,
để đáp ứng được kênh truyền đã đưa đến một xu thế dần thay thế các kênh PLC
bằng các kênh dẫn quang như các tuyến Hồ Bình – Việt Trì, Thái Ngun –
Sóc Sơn, Mộc Châu - Hồ Bình, Mộc Châu - Sơn La...điều này đồng nghĩa với
việc mở rộng các đường trục chính mạng thông tin khu vực.
Việc thay thế dần các kênh truyền dẫn PLC bằng các kênh truyền dẫn
quang đã cải thiện đáng kể về dung lượng đường truyền và nâng cao tính ổn
định và tin cậy cho các tuyến thơng tin.
Xét về mặt địa lý, chia mạng đường trục khu vực thành 3 phần (bắc, trung,
nam) nhưng nếu xét về mặt kỹ thuật thì mạng đường trục của 3 khu vực này

tương đối giống nhau.
Trên thực tế sơ đồ ghép nối các kênh truyền dẫn của mạng đường trục khu
vực được thể hiện như sau:
Mạng đường trục miền Nam
Mạng đường trục miền Nam liên kết các nút thông tin đặt tại các khu vực
như: trung tâm viễn thông điện lực 4 (TTĐ4), ga Vòng Tàu, các trạm điện
220kV quan trọng như: Long Thành, Long Bình, các nhà máy điện lớn như: Phú
Mỹ 1, Phú Mỹ 2, Đa Nhim, Thác Mơ, Trị An, Hàm Thuận, Đa My, Thủ Đức,
Hoà Phước. Mạng đường trục này được nối với mạng trục chính qua 2 nút là
trạm 500kV Phú Lâm và trung tâm điều độ điện lực miền Nam (A2).

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 15


Hình 1.4 Tồn bộ mạng đường trục khu vực này và các nút thông tin quan
trọng
Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Nam
Mạng đường trục khu vực miền Nam hiện nay đạng sử dụng các kênh
truyền quang, viba, PLC, nối các nút thơng tin, tồn bộ các kênh truyền và các
nút đó thơng tin được thống kê trong bảng sau:
Loại kênh truyền
dẫn

TT

Nút đầu

Nút cuối

1

TTĐ4

500kV Phú Lâm vi ba

2

Phú Mỹ 1
Phú Mỹ 2

500kV Phú Lâm cáp quang

3

220kV Long Bình NMĐ Thủ Đức

vi ba

4

220kV Long Bình ga Vịng Tàu

vi ba

5

220kV Long Bình NMĐ Đa My

vi ba

6

220kV Long Bình NMĐ Trị An

vi ba

7

220kV Long Bình A2

vi ba

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 16


8

NMĐ Hoà Phước A2

vi ba

9

NMĐ Hàm Thuận NMĐ Đa My

vi ba

10

NMĐ Thác Mơ

NMĐ Trị An

vi ba

11

220 Long Bình

NMĐ Đa Nhim

vi ba

Bảng 1.2 Các nút thông tin, kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền
Nam
Mạng đường trục miền Trung
Mạng đường trục miền Trung liên kết các nút thông tin đặt tại các khu vực
như: trung tâm viễn thông điện lực 2 (TTĐ2), trung tâm viễn thông điện lực 3
(TTĐ3), trung tâm điều độ điên lực 3 (A3). Các trạm điện quan trọng như: Ialy,
Hưng Đơng, Nghi Sơn, Ba Trè, nói 1, trạm 110kV Thanh Hoá, Bỉm Sơn. Mạng
đường trục này được nối với mạng trục chính qua 3 nút, trạm 500 kV Hà Tĩnh,
trạm 500kV Đà Nẵng, trạm 500kV Playku.

Hình 1.5 Toàn bộ mạng đường trục khu vực này và các nút thông tin quan
trọng
Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Trung

Mạng đường trục khu vực miền Trung hiện nay đạng sử dụng các kênh
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 17


truyền quang, viba, PLC, nối các nút thơng tin, tồn bộ các kênh truyền và các
nút đó thơng tin được thống kê trong bảng sau.
TT Nút đầu

Nút cuối

Loại kênh truyền
dẫn

1

500kV Playku

500kV Ialy

cáp quang

2

TTĐ3

500kV Playku

vi ba

3

TTĐ4

A3

cáp quang

4

A3

500kV Đà Nẵng

vi ba và cáp quang

5

điện lực Nghệ An 500kV Hà Tĩnh

vi ba

6

trạm Hưng Đông 500kV Hà Tĩnh

PLC

7

trạm Hưng Đông trạm Nghi Sơn

PLC

8

trạm Ba Chè

trạm nối 1

cáp quang

9

trạm Ba Chè

220kV Ninh Bình

cáp quang

10 trạm Ba Chè

điện lực Thanh Hoá vi ba

11 trạm Ba Chè

trạm Nghi Sơn

PLC

12 trạm Ba Chè

100kV Thanh Hoá

cáp quang

13 110kV Bỉm Sơn 100kV Thanh Hố cáp quang
Bảng 1.3 Các nút thơng tin và kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền
Trung
Mạng đường trục miền Bắc
Mạng đường trục miền Bắc trên mạng khu vực này các nút thông tin quan
trọng được nối với mạng trục chính qua 3 nút, trạm 500 kV Hồ Bình, trạm 200
kV hà đơng, trung tâm điều độ quốc gia (A0), trung tâm điều độ miền Bắc (A1),
trung tâm thông tin điện lực miền Bắc (VT1). các nút của mạng đường trục miền
Bắc gồm các nút sau:
Nút tại trạm 220kV quan trọng: Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, Bồ
Bình, Mai Động, Hà Đơng, Việt Trì, Thái Ngun, Tràng Bạch,...
Nút tại các nhà máy điện quan trọng: Hồ Bình, Ninh Bình, Phả Lại 1, 2,
ng Bí, Thác Bà. Tồn bộ các tuyến thông tin và các nút trên đường trục khu
vực miền Bắc được thể hiện trên hình 1.6:
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 18


Hình 1.6 Các tuyến thơng tin và các nút trên đường trục khu vực miền Bắc
Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Bắc.
Mạng đường trục khu vực miền Bắc hiện nay đạng sử dụng các kênh
truyền quang, viba, PLC, nối các nút thơng tin, tồn bộ các kênh truyền và các

nút đó thơng tin được thống kê trong bảng sau:
TT
1
2
3
4
5
6

Nút đầu
500kV Hồ Bình
500kV Hồ Bình
500kV Hồ Bình
500kV Hồ Bình
500kV Hồ Bình
220kV Hà Đơng

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 19

Nút cuối
TĐ.Hồ Bình
110kV Mộc Châu
220kV Việt Trì
Ba Chè
220kV Hà Đơng
220kV Mai Động

Loại kênh truyền dẫn

cáp quang
PLC, cáp quang
cáp quang
vi ba
vi ba, cáp quang
cáp quang


7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

A0
220kV Mai Động

cáp quang
A0
220kV Hà Đông
vi ba
A0
220kV Đông Anh
cáp quang
A0
220kV Chèm
cáp quang
220kV Đơng Anh
110kV Sóc Sơn
cáp quang
110kV Sóc Sơn
Bắc Giang
cáp quang, PLC
110kV Sóc Sơn
110kV Tuyên Quang PLC
110kV Tuyên Quang TĐ.Thác Bà
PLC
110kV sóc sơn
Gị Đầm
cáp quang
Gị Đầm
Thái Ngun
cáp quang
Bắc Giang
NĐ.Phả Lại 1, 2
cáp quang, PLC
NĐ.Phả Lại 1,2

220kV Tràng Bạch
PLC
220kV Tràng Bạch 220kV Vật Cách
PLC
Ba Chè
220kV Ninh Bình
cáp quang
220kV Ninh Bình
220kV Nam Định
cáp quang
220kV Thái Bình
220kV Nam Định
cáp quang
220kV Hải Phịng
220kV Thái Bình
cáp quang
220kV Ninh Bình
NĐ.Ninh Bình
cáp quang, viba
220kV Vật Cách
220kV Hồnh Bồ
cáp quang
Bảng 1.4 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đường trục miền
Bắc

3. Mạng nhánh.
Mạng nhánh là các tuyến thơng tin có dung lượng nhỏ thực hiện nhiệm vụ
kết nối các cơng trình điện với các nút thông tin mạch đường trục khu vực. các
nút thông tin mạch nhánh bao gồm các nhà máy điện có cơng suất nhỏ, các tba 220kV nhánh cụt hoặc có vị trí địa lý hẻo lánh cự ly liên lạc xa, các tba -110kV,
các công ty điện lực, các điều độ điện lực địa phương.Phương tiện truyền dẫn sử

dụng tại các nhánh này là PLC hoặc kênh dẫn quang hoặc vi ba.

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 20


Hình 1.7 Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực miền Bắc
Ở mạch nhánh trên các nút thông tin kiên kết với nhau bằng kênh thông tin
viba và PLC, các nhánh này ghép nối vào mạng đường trục khu vực thông qua
hai nút thông tin Mai Động và Phả Lại.
4. Kết luận chương.
Sau chương này chúng ta đã hiểu được thế nào là một hệ thống thông tin
điện lực, các loại hệ thống trong hệ thống thông tin điện lực và cấu trúc của hệ
thống thông tin điện lực gôm ba mạng chính là mạng đường trục chính, trong
mạng đường trục chính có các mạng ring, tiếp là mạng các đường khu vực và
các mạng nhánh.

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 21


2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA
5. Giới thiệu chương.
Chương này cho ta cái nhìn tổng quan về hệ thống SCADA, hiểu được
các thành phần phần cứng cũng như phần mềm của hệ thống SCADA, cơ chế
hoạt động của hệ thống SCADA và các ứng dụng của hệ thống SCADA trong
thực tế.
6. Khái niệm SCADA

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu
thập dữ liệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa. Người vận hành có thể
nhận biết và điều khiển hoạt động các thiết bị thơng qua máy tính và mạng
truyền thơng. Nói cách khác, SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ
thống máy tính được thiết kế để thực hiện các chức năng sau:
Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến. Trong
hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở q trình các
RTU qt thơng tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng. Thời gian
để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong. Các máy chủ quét
các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này.
− Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được.
− Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý
− Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị
của nhà máy.
− Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và
chính xác.
7. Phân loại hệ thống SCADA
Các hệ thống SCADA được phân làm bốn nhóm chính với các chức năng:
− SCADA độc lập / SCADA nối mạng.
− SCADA khơng có khả năng đồ hoạ / SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ
thơng tin thời gian thực.
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 22


Bốn nhóm chính của hệ thống SCADA
4. Hệ thống SCADA mờ (Blind).
Đây là hệ thống đơn giản, nó khơng có bộ phận giám sát. Nhiệm vụ chủ
yếu của hệ thống này thu thập và xử lý dữ liệu bằng đồ thị. Do tính đơn giản nên

giá thành thấp.
5. Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực.
Đây là hệ thống SCADA có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu. Nhờ
tập tin cấu hình của máy khai báo trước đấy mà hệ có khả năng mơ phỏng tiến
trình hoạt động của hệ thống sản xuất. Tập tin cấu hình ghi lại trạng thái hoạt
động của hệ thống. Khi xảy ra sự cố thì hệ thống có thể báo cho người vận hành
để xử lý kịp thời. Cũng có thể hệ sẽ phát ra tín hiệu điều khiển dừng hoạt động
của tất cả máy móc.
6. Hệ thống SCADA độc lập.
Đây là hệ có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu với một bộ vi xử lý.
Hệ này chỉ có thể điều khiển được một hoặc hai máy móc. Vì vậy hệ này chỉ phù
hợp với những sản xuất nhỏ, sản xuất chi tiết.
7. Hệ thống SCADA mạng.
Đây là hệ có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu với nhiều bộ vi xử lý.
Các máy tính giám sát được nối mạng với nhau. Hệ này có khả năng điều khiển
được nhiều nhóm máy móc tạo nên dây chuyền sản xuất. Qua mạng truyền
thông, hệ thống được kết nối với phòng quản lý, phòng điều khiển, có thể nhận
quyết định điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý hoặc từ phòng thiết kế. Từ
phòng điều khiển có thể điều khiển hoạt động của các thiết bị ở xa.
8. Các thành phần chính của hệ thống SCADA.

Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 23


Bảng 2.1 Các thành phần chính của hệ thống SCADA
Trong hệ thống điều khiển giám sát, các cảm biến và cơ cấu chấp hành
đóng vai trị là giao diện giữa thiết bị điều khiển với q trình kỹ thuật. Cịn hệ
thống điều khiển giám sát đóng vai trị là giao diện giữa người và máy. Các thiết

bị và các bộ phận của hệ thống được ghép nối với nhau theo kiểu điểm-điểm
(Point to Point) hoặc qua mạng truyền thơng. Tín hiệu thu được từ cảm biến có
thể là tín hiệu nhị phân, tín hiệu số hoặc tương tự. Khi xử lý trong máy tính,
chúng phải được chuyển đổi cho phù hợp với các chuẩn giao diện vào/ra của
máy tính.
8. Giao diện quá trình.
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 24


Bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi và các cơ cấu chấp
hành.
9. Thiết bị điều khiển tự động.
Gồm các bộ điều khiển chuyên dụng (PID), các bộ điều khiển khả trình
PLC (Programmable Logic Controller), các thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ CDC
(Compact Digital Controller) và máy tính PC với các phần mềm điều khiển
tương ứng.
10. Hệ thống điều khiển giám sát
Gồm các phần mềm và giao diện người-máy HMI, các trạm kỹ thuật, trạm
vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp.
9. Hệ thống truyền thông.
Ghép nối điểm-điểm, bus cảm biến/chấp hành, bus trường, bus hệ thống.
11. Hệ thống bảo vệ.
Thực hiện các cơ chế thiết lập chức năng an toàn cho hệ thống.
10. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA
Một hệ thống SCADA cơ bản có các thành phần chính là: MTU, RTU và
Communication System (thành phần truyền thông).
12. MTU ( Master Terminal Unit)
MTU là trung tâm của một hệ thống SCADA, trong thực tế nó thường là

một hệ máy tính công nghiệp. MTU giao tiếp với người điều hành và RTU
thơng qua khối truyền thơng. Ngồi ra MTU cịn được kết nối với các thiết bị
ngoại vi như monitor, máyin và có thể kết nối với mạng truyền thơng.
Nhiệm vụ của MTU bao gồm:
• Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hành.
• Xuất dữ liệu đến các thiết bị thi hành RTU.
• Hiển thị các thông tin cần thiết về các quá trình cũng như trạng thái của
các thiết bị lên màn hình giúp cho người điều hành giám sát và điều
khiển.
Sinh Viên Thực Hiện :
- Nguyễn Hữu Chu
- Nguyễn Đức Long 25