giới thiệu hệ thống điều khiển bảo vệ và giám sát trong HTĐ

Khương Văn Hải
1
CH-HTĐ 2006-2008
piói thiêu hẻ thnnp điều khiến hảo vê và giám sát trnnp HTĐ
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiêu
•
Điện năng được sản xuất, truyền tải, phân phối rộng khắp với nhiều cấp điện áp từ cấp hạ
áp, trung áp, cao áp, siêu cao áp và cực siêu cao áp với số lượng thiết bị rất lớn. Sự phát
triển một hệ thống thông tin trong hệ thống điện là rất càn thiết. Những việc mà trước đây
muốn thực hiện thì phải rất phức tạp và mất nhiều công sức, càn đến sự làm việc của nhiều
người thì với sự phát triển của công nghệ thông tin nói chung và truyền thông trong hệ
thống điện nói riêng đã làm cho vấn đề được trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Các thiét bị ở
cấp dưới (chấp hành) được kết nối với cấp trên như máy tính điều khiển, thiết bị quan sát,
máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.
Chuẩn truyền thông là qui ước chung cho việc ghép nối các thiết bị với nhau giúp cho việc
giao tiếp được trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn. Ngoài các chuẩn vật lý thường dùng như
RS-232, RS-485 thì còn các chuẩn giao thức như IEC 60870, 61850 chiếm vai trò quan
trọng trong điều khiển giám sát trong hệ thống điện.
1.2 Muc đích của đề tài
•
Đe tài này nghiên cứu các chuẩn truyền thông công nghiệp trong điều khiển giám sát hệ
thống điện, mục đích là làm rõ khả năng ứng dụng của các chuẩn truyền thông quốc tế, sự
phù hợp và các ưu nhược điểm của chúng trong các hệ điều khiển và giám sát hệ thống
điện. Làm rõ thực trạng của các giải pháp truyền thông trong hệ thống điện Việt Nam.
1.3 Nội dung của đề tài
Nội dung của đề tài là nghiên cứu nhu càu truyền thông trong hệ thống điện, giới thiệu hệ
thống (SCADA) và các hệ thống cấp cao hơn, nghiên cứu các chuẩn
Khương Văn Hải
2
CH-HTĐ 2006-2008

giao thức IEC 60870, 61850, OPC. Phân tích khả năng áp dụng các chuẩn truyền thông
trong điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu.
1.4 Phương pháp nghiền cứu và các kết quả đạt được
Sử dụng các tài liệu về mạng truyền thông công nghiệp, các tài liệu của trung tâm điều độ
hệ thống điện quốc gia (chế độ vận hành, các chuẩn truyền thông đang áp dụng ) cùng với
đó là tài liệu của các hãng nước ngoài như ABB, Siemens nhằm đạt được các kết quả sau:
- Nhận thấy được vai trò của truyền thông trong hệ thống điện
- Tổng quan về các hệ thống điều khiển bảo vệ và giám sát trong hệ thống điện
- Làm rõ việc áp dụng các chuẩn truyền thông trong điều khiển giám sát hệ thống
điện.
1.5 Bổ cuc của bài viết
Bố cục của bài viết được trình bày gồm có 5 chương
Chưong 1: Mở đầu
Nội dung của chương là chỉ rõ mục đích của đề tài, nội dung của đề tài, phương pháp
nghiên cứu đề tài và các kết quả đạt được
Chưong 2
ử
. Giới thiệu hệ thống điều khiển bảo vệ và giám sát trong HTĐ
Mục đích của chương nhằm giới thiệu các chức năng và tính năng chính của các
hệ thống điều khiển bảo vệ và giám sát trong hệ thống điện
Chương 3: Tổng quan về mạng truyền thông trong hệ thống điện
Nội dung của chương là nêu rõ việc liên kết thông tin trong ĐKGS hệ thống điện
từ trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia tới các điều độ khu vực và các công
trình, đường dây.
Chưong 4: Chuẩn truyền thông áp dụng trong hệ thống điện
Chương này giới thiệu các chuẩn vật lý thông dụng, chuẩn giao thức IEC 60870, 61850,
OPC và việc áp dụng các chuẩn này trong hệ thống điện.
Chưong 5: Tổng kết
Khương Văn Hải
3

CH-HTĐ 2006-2008
Nêu ra những kết quả đã làm được của đề tài, những mặt hạn chế và đưa ra các đề xuất
giải pháp.
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIÈU KHIỂN BẢO
VỆ VÀ GIÁM SÁT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• • •
Nội dung chính của chương là làm rõ chức năng và tính năng của hệ thống điều khiển,
giám sát và thu thập dữ liệu trong hệ thống điện, việc giao tiếp giữa các thiết bị thu thập
thông tin với trung tâm điều khiển. Giới thiệu các hệ thống cấp cao hơn như EMS, DMS,
BMS.
2.1 Hệ thống điều khiển bảo vệ trong HTĐ
2.1.1 Quá trình xây dựng và phát triển
Trước những năn 90, hệ thống điện Việt Nam thừa hưởng cơ sở hạ tàng lạc hậu, nhỏ lẻ.
Thiết bị điều khiển bảo vệ chủ yếu là thế hệ điện cơ, chưa có mặt hệ thống thông tin số.
Các khái niệm trong lĩnh vực điều khiển, giám sát như
SCADA, hệ thống đo xa và hiểu biết về thế hệ thiết bị số còn khá mới mẻ xa
lạ với người thiết kế và quản lý HTĐ.
Đầu những năm 90, nền kinh tế đất nước bắt đàu phát triển, đòi hỏi những bước phát triển
mới trong truyền tải và phân phối điện năng. Hệ thống đường dây siêu cao áp 500kV
thống nhất HTĐ toàn quốc, với thế hệ thiết bị số như: Rơ le, bộ ghi sự cố và thông tin số.
Hệ thống quản lý HTĐ phát triển, ra đời cấp điều độ trung ương AO quản lý giám sát vận
hành hệ thống 500kV và nhà máy điện lớn trong toàn quốc.
Một số thiết bị tiêu biểu cho thế hệ rơ le số có thể liệt kê như: Rơ le bảo vệ so lệch dọc
đường dây LFCB-102 (GEC- Alsthom sử dụng kệnh truyền thông tin cáp quang riêng lắp
đặt theo hệ thống dây chống sét dọc tuyến, rơ le tự động đóng lại LFAA-102, rơ le bảo vệ
đường dây 7SA513 V2.1- Siemens, bộ tự động ghi sự cố Bên cạnh đó, vẫn sử dụng
thế hệ thiết bị bán dẫn như rơ le bảo vệ
Khương Văn Hải
4
CH-HTĐ 2006-2008

quá dòng như MCGG82,62,22. Hệ thống điều khiển đã được thiết kế theo mô hình
SCADA.
Nen kinh tế và khoa học kỹ thuật Việt Nam đang từng bước hòa nhập vào phát triển manh
mẽ của thế giới. Điện lực Việt Nam đòi hỏi sự phát triển toàn diện các hệ thống nguồn
truyền tải và phân phối. Tỷ lệ số hóa trong thiết bị điều khiển tăng dàn là một lựa chọn tất
yếu trong thiết kế xây dựng công trình mới và cải tạo nâng cấp hệ thống. Trong HTĐ Việt
Nam đã có nhiều nhà sản xuất nổi
tiếng: ABB, SIEMENS, SEL- SCHWEITER, GEC- Alsthom, AEG Nói
chung thiết bị bảo vệ và điều khiển tất cả các nhà sản xuất đều hướng quan điểm thiết kế
của riêng họ, nhưng đều hướng tới các đặc tính: Đa chức năng, bộ nhớ ghi lại nhiều loại
dữ liệu lớn hơn, giao diện, nói ghép thân thiện hơn và đặc biệt ngày càng đáp ứng yêu càu
thông tin mạnh hơn. Ngoài ra còn thêm đặc điểm mang tính kinh tế cạnh tranh: Trên một
thiết bị có thể có những lựa chọn cấu hình từ tối thiểu tới nâng cao tùy thuộc vào khả năng
đầu tư và phạm vi ứng dụng của người mua.
Đã có nhiều công trình trạm, đường dây phân phối mới hoàn toàn láp đặt rơ le số, với một
hệ thống thông tin mở. Ngoài ra còn đưa các thiết bị điều khiển tự động quá trình (PLC
trong môi trường điều khiển công nghiệp) vào HTĐ trong thông tin, điều khiển trạm, tổ
máy phát
Công nghệ thông tin công nghiệp, văn phòng, cùng kiến trúc mạng LAN, WAN đã có mặt
trong mạng thông tin điện lực Việt Nam.
Kèm theo đó, khái niệm “ Máy tính hóa” điều khiển và bảo vệ đang là xu hướng của tương
lai, nâng cao và hoàn thiện vai trò của máy tính trong môi trường này. Có thể kể tên nhưng
trạm biến áp mới có điều khiển hoàn toàn trên màn hình máy tính được thực thi trên hệ
thống thông tin trạm như: Trạm 220kV Nhà Bè, Sóc Sơn, Bắc Giang (ABB), 220kV Nam
Định, Tràng Bạch, Việt Trì, Phố nối (Siemens), các nhà máy điện dùng hệ thống điều
khiển quá trình tự động: Sông Hinh, Hàm Thuận - Đa My, Phả Lại 2, Phú Mỹ Những
công trinh trên được
Khương Văn Hải
5
CH-HTĐ 2006-2008

coi là đã sử dụng thế hệ thiết bị và thông tin mới và tiên tiến nhất trên thế giới vào thời
điểm xây dựng.
Ở mức độ nhỏ hom, các trạm biến áp 1 lOkV và các lộ Phụ tải trung áp mới đều được thiết
kế lắp đặt sử dụng hoàn toàn rơ le bảo vệ số.
So với thời kỳ đàu, đã có số lượng rất lớn, chủng loại khá đa dạng và rất nhiều thế hệ thiết
bị số đã có mặt trong HTĐ Việt Nam. Việc làm chủ sơ đồ thiết kế, thí nghiệm, vận hành
các thiết bị số của nhiều hãng đã trở thành quen thuộc với cán bộ kỹ thuật.
Trong điều khiển hệ thống, SCADA đang được cải tạo và lắp mới ngày càng hoàn thiện
hơn. Hệ thống SCADA cấp điều độ trung ương AO đã được lắp đặt 1999-2000 có khả
năng điều khiển, tạo một cơ sơ dữ liệu trên hệ thống thông tin mang tính mở và mạnh để
áp dụng những ứng dụng ở mức cao trong HTĐ như EMS, DSM Hệ thống SCADA cấp
điều độ miền Bắc, Trung, Nam tạo nguồn thông tin từ cấp thấp hơn: Trạm biến áp llOkV,
tổ máy phát nhỏ Nối ghép cung cấp dữ liệu đến hệ thống SCADA trung ương, và các
ứng dụng văn phòng khác trên toàn quốc gia hoặc toàn càu.
^^Nhà sản xuất Chức năng
chính^^^
SIEMENS ABB SEL Alstom
F87, F87N, F87BB, F50/51,
F50N/51N, F49, F90
7UT512,513,
7SSV3.2X,
V4.1x
RET316
V4.5
RET 520 V2.
SEL 387
P643, P141,
KBCH130
F50/51 &N
7SJ511 V3.3x

V4.1x
7SJ531
SPAJ140,1
41C
SEL351A.
SEL551
Micom
P127,P123,
P441KCGG
140
F67/67N 7SJ512V3,4 SPAA341
F21 7SA511.513 REL511
Bảng 2.1: Các nhà sản xuất và thế hệ rơ ỉe bảo vệ
Khương Văn Hải 6 CH-HTĐ 2006-2008
2.1.2 Đánh giá vỉêc khai thác hê thống điều khiển và bảo vê trong HTĐ Vỉêt
^9 m m ^9 m ^9 m
Nam.
Quá trình thâm nhập, ứng dụng thế hệ thiết bị mới (Rơ le bảo vệ, hệ thống điều khiển,
thông tin điện lực) được thực hiện theo từng bước, mang đặc điểm của một nước đang
phát triển và cũng theo sát với phát triển của những thế hệ mới nhất.
Việt Nam có những mặt thuận lợi khi theo chiến lược đón đàu các kỹ thuật mới, đưa vào
ứng dụng những thiết bị, hệ thống tiên tiến nhất ngay trong giai đoạn phát triển ban đàu
không trải qua thời gian và chi phí thử nghiệm, có đội ngũ kỹ thuật có năng lực nhạy bén,
tránh được sai lầm từ những bài học và kinh nghiệm của các nước đi trước.
Nhưng cũng có nhiều mặt hạn chế trong quá trình phát triển:
- Khả năng đàu tư hạn hẹp, phụ thuộc vào các nguồn vốn vay kèm theo nhà
cấp hàng có chỉ định
- Bị động mang nhiều tính chất giải quyết tình thế. HTĐ có khối lượng
tài sản lớn, xây dựng mang tính chất của một quá trinh phát triển, kế thừa, trong hệ thống
tồn tại rất nhiều thế hệ, nhiều công nghệ sản xuất thiết bị là điều không thể tránh khỏi. Đặc

biệt tính tiên tiến hiện đại của thiết bị thông tin ngày nay có vòng đời rất ngắn, do vậy
nhiều thiết bị, hệ thống khi chọn trên dự án là hiện đại và tiên tiến nhất, khi thực hiện xong
dự án thì lại trở thành lạc hậu.
- Năng lực kỹ thuật thẩm định thiết kế khai thác ứng dụng trên hệ thống hiện
có còn hạn chế
Chẳng hạn, khi chọn thiết bị rơ le bảo vệ, thiết bị thông tin( bộ xử lý trung tâm,
thiết bị chuyển kênh, hay mắc phải những thiếu sót sau:
+ Chọn những thiết bị không cùng một cấp (Cấp lộ phụ tải phân phối, cấp trung tâm thông
tin mức trạm)
- Nhiều nhà cung cấp khác nhau
- Hình thức, giao thức thông tin, năng lực và tốc độ thông tin khác nhau.
Khương Văn Hải
7
CH-HTĐ 2006-2008
- Tùy chọn rơ le có kết nối EIA-232, Cáp quang khác nhau (Mà chuẩn nối này chỉ
phục vụ tốt nhất riêng cho mỗi liên kết Star hoặc Bus ( Daisy- Train/ Trunk-Drop)).
- Chọn những thiết bị có khả năng thông tin quá mạnh so với khả năng của mạng
thông tin tổng thể, dẫn đến sử dụng lãng phí thiết bị.
+ Ở mức độ trạm đã chọn những sơ đò cấu trúc thông tin mà thiếu đánh giá về độ tin cậy
của hệ thống, ví dụ tại trạm 220kV Nam Định chỉ dựa vào hình máy tính, không có hệ
thống thông tin, mạng dự phòng. Do vậy, đã có một lần xảy ra sự cố máy tính hoặc hư
hỏng mạng cáp quang do chuột cắm làm tê liệt điều khiển toàn trạm trong nhiều ngày
thậm chí nhiều tuần.
+ Do đòi hỏi phải hiện đại hóa theo một chức năng nào đó, chẳng hạn giám sát trạng thái
máy cắt, hệ thống đo xa Nên những năm 95,96 chúng ta đã đàu tư những hệ thống
thông tin riêng lẻ, chỉ phục vụ đơn mục đích đặt ra. Sau một thời gian ngắn vài năm, khi
xuất hiện nhưng hệ thống thông tin mở có thể phát triển khai thác đa ứng dụng theo hướng
của người sử dụng, thì các hệ thống đã lắp đặt trên chỉ là một chức năng nhỏ trong hệ
thống mới, tồn tại của hệ thống này chỉ làm phức tạp hệ thống và cồng kềnh trong công
tác quản lý. Kết quả là đã gây ra một lãng phí lớn trong đàu tư.

Trong hoàn cảnh kinh tế Việt Nam của thời kỳ đàu phát triển, chúng ta phải Tiết kiệm và
sử dụng hệu quả cao nhất nguồn vốn đàu tư. Như vậy, để xây dựng hệ thống điều khiển và
bảo vệ dựa trên hệ thống thông tin điện lực hay thực thi xu hướng máy tính hóa trong điều
khiển trạm điện, cần phải lưu ý một số vấn đề sau:
- Phải co so sánh, đánh giá đúng những chỉ tiêu kỹ thuât: Độ tin cậy,
tính duy trì, ổn định hệ thống, chất lượng điện năng, thiệt hại khi có sự cố, tính kinh tế
khi lựa chọn xây dựng một hệ thống điều khiển với quy mô nào đó trên cơ sở thông tin,
hoặc mô hình điều khiển khác được tư vấn nhằm chọn ra mô hình điều khiển phù hợp.
Cũng cần phải lưu ý rằng có những công trình có
Khương Văn Hải
8
CH-HTĐ 2006-2008
quy mô và vị trí địa lý nào đó không nhất thiết phải xây dựng dựa trên hệ thống thông tin
mạnh. Không thể trang bị hệ thống thông tin như một thứ “ Thời Trang”.
- Phải có kiến thức nắm bắt và dự đoán đúng những phát triển trong tương lai. Ví dụ
có dự đoán đúng đắn, xu thế phát triển khoa học công nghệ trong vòng 5,10 thậm chí 20
năm tiếp theo, theo đó là những cấu trúc, mô hình điều khiển. Tránh tình trạng thiết kế
mang tính tình thế và công trình có tuổi đời sử dụng ngắn.
2.1.3 Giói thiệu một số hệ thống điều khiển SCADA, EMS hiện hữu
1. Hệ thống điều khiển trạm: LSA-SIEMENS
Trạm 220kV Nam Định, Tràng Bạch, Vật Cách, Việt Trì : Lắp đặt những năm 98-99.
Hiện hệ thống điều khiển này vẫn là những sản phẩm tiên tiến nhất của hãng Siemens.
2. Hệ thống SCADA, EMS AO: Ranger (Bailey-ABB)
Hệ thống được lắp đặt vào cuối năm 99, là hệ thống hiện đại nhất của nhà sản xuất Bailey-
USA thuộc tập đoàn hàng đầu ABB. Hiện hệ thống này đang được khai thác, lấy nguồn dữ
liệu từ các hệ thống SCADA trung tâm thuộc điều độ 3 miền Bắc, Trung, Nam. Trên hệ
thống này, SCADA đã được khai thác hiệu quả, EMS chưa được khai thác hết tính năng vì
phụ thuộc vào kết cấu hệ thống thiết bị: Máy phát, máy cắt, thông số lưới điện chưa đáp
ứng hoàn toàn theo chức năng này.
3. Thiết kế các hệ thống điều khiển

Quá trinh cải tiến không ngừng của công nghệ sản xuất và cấu trúc sản phẩm, đặc biệt liên
tục ra đời các thế hệ rơ le số, thiết bị điều khiển tự động phàn mềm ứng dụng, và công
nghệ thông tin phát triển với tốc độ nhanh, luôn đặt cho người thết kế và sử dụng càn có
kiến thức và dự đoán chính xác mức độ phát triển trong tương lai.
Khương Văn Hải
9
CH-HTĐ 2006-2008
Các yêu càu được coi là nguyên tắc bất biến của thiết bị và hệ thống điều khiển trong
HTĐ:
- Tính tin cậy
- Tính chọn lọc
- Tính kinh tế
- Tính tác động nhanh
- Độ nhậy
Quan điểm xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển và bảo vệ HTĐ dựa trên hệ thống thông
tin ( Máy tính hóa theo hướng quản lý và điều khiển phân tán), hướng tới các mục tiêu
sau:
- Cải thiện chức năng điều khiển tự động: Được hiểu như tăng khả năng
an toàn trong thao tác vận hành, giảm thiểu các thời gian khắc phục sự cố và phục hồi như
xây dựng một trình tự thao tác họp lý, hướng dẫn chuyên gia và giám sát cho nhân viên
vận hành phản ứng đúng và an toàn trong các chế độ này.
- Cải thiện tính năng trong quản lý, giám sát: Mở rộng phạm vi quản lý, giám
sát.
+ Đưa sự giám sát theo dõi từ nhiều cấp xuống các thiết bị, đến từng máy biến áp, lộ phụ
tải trung áp
+ Khả năng giám sát tại chỗ hoặc từ xa.(Từ xa được hiểu như từ các cấp điều độ cao hơn).
Tự động trong theo dõi, giám sát lập kế hoạch sửa chữa bảo dưỡng định kỳ.
+ Nhiều đối tượng có thể khai thác nguồn dũ liệu để phục vụ cho nhiều mục đích khác
nhau thông qua việc mở rộng thông tin, ứng dụng các thông tin văn phòng. Ví dụ: Đối
tượng ở chế độ Online trên mạng Internet, và các trang Web

+ Một mục tiêu rất quan trọng nữa là tính kinh tế thể hiện trong việc giảm giá thành tổng
thể cho một HT được hiểu bao gồm cả giá thành thi công lắp đặt, chuyển giao hướng dẫn
sử dụng và bảo dưỡng thay thế định kỳ. Ví dụ: Khả năng
Khương Văn Hải
10
CH-HTĐ 2006-2008
linh động lắp đặt có thể hiểu như việc lắp đặt các modul hay các trạm di động, nối ghép và
thí nghiệm đưa vào làm việc hệ thống điều khiển và bảo vệ (qua các chỉ tiêu thời gian lắp
đặt tính bằng ngày, bằng giờ), sẵn có các thiết bị thay thế
dự phòng tương thích Đặc biệt việc tiến hành thí nghiệm và cài đặt thông
số bảo vệ trước khi đưa vào làm việc có thể thực hiện từ xa qua hệ thống thông tin phổ
thông.
Mô hình hệ thống thiết bị trạm đảm bảo những yêu cầu sau:
- Mô hình thiết kế điều khiển trạm phải cơ động gọn nhẹ trong cấu trúc, thể hiện
ừong:
+ Kích thước của HTĐK trạm nhỏ gọn về không gian, dễ sửa chữa, giảm thiểu việc đấu
dây, cấu hình gọn nhẹ, mạch lạc, thuận tiện cho việc giám sát bảo dưỡng định kỳ.
+ Quá trình từ thiết kế, lựa chọn thiết bị, lắp đặt nhanh chóng.
Khương Văn Hải
11
CH-HTĐ 2006-2008
biến đỗi nẩc MBA nhiệt độ, áp suốt— , , „. V V,
Môi trường ngoài trạm
Hình 2.1: Mô hình hệ thống điều khiển frạm nhỏ bằng mảy tỉnh + Thuận lợi cho việc
mở rộng trong tương lai, tăng thích nghi ghép nối với hệ thống cũ và mới.
- Mảy tính hóa trong điều khiển trạm nhỏ Tại các trạm nhỏ, cho phép tính trì hoãn điều
khiển từ xa và thời gian phục hồi sự cố do mất điều khiển không đòi hỏi cao như các trạm
phân phối lớn (220kV), chỉ thiết lập khả năng điều khiển sẽ tập trung trên một màn điều
khiển hiển thị
Khương Văn Hải

12
CH-HTĐ 2006-2008
của máy tính trung tâm. Do vậy không yêu càu lắp đặt các panel điều khiển song song
dùng khóa chế độ nóng, cắt truyền thống trong phòng điều khiển(Indoor Panel).
Có thể sử dụng các bộ nhớ của máy tính thương mại (PC), hoặc công nghiệp
(IPC) lập thành cơ sở dũ liệu ở mức tom với giá thành rẻ, dễ thay thế.
Mỗi thiết bị thành phàn đều có khả năng giao tiếp máy tính ( xách tay) qua phàn mềm
riêng.
- Đặc biệt, mục tiêu chung của hướng thiết kế ỉà: Mở rộng và tăng khả năng thông tin
xuống cấp độ trạm, lộ phụ tải. Tăng tính liên kết của điều khiển trạm trong hệ thống điện
lớn.
Tính khả thi của thiết kế trên là hoàn toàn thực tế và sẽ phổ biến trong một tương lai gần.
Chính vì nó dựa trên các cơ sở hiện thực: Môi trường và hạ tầng của công nghệ thông tin
nói chung và thông tin điện lực nói riêng, mà thiết bị điều khiển tự động công nghiệp,
công nghệ máy tính hiện đại phát triển nhanh chóng.
- Thành phần thiết bị
+ PC(IPC): Sử dụng các PC để bàn thông dụng(có thể sử dụng PC công nghiệp nếu có
yêu càu cao hơn)
+ PLC: Sử dụng PLC của các hãng quen dùng: SIMACTIC-S7 (Siemens), GE-
Fanuc (General Electric-USA) , cũng các modul thông tin nếu có yêu càu
một hệ điều khiển từ xa qua thông tin tốc độ cao.
+ Bộ xử lý tín hiệu Analog chung và Rơ le số đa chức năng (nhiều Modul chức năng), rơle
số (với chức năng bảo vệ lộ đường dây trung áp) của tủ hợp bộ đường dây phụ tải.
+ Mạng LAN hỗ trợ TCP/IP cho mạng nội bộ tốc độ cao (lOMBs), cáp nối EIA- 232, 485,
cáp quang: các mạng thông tin công nghiệp phổ thông, các giao thức chuẩn phổ biến như
đã giới thiệu ở trên.
+ Hệ thống nguồn tự dùng AC(UPS), DC.
Khương Văn Hải
13
CH-HTĐ 2006-2008

<3
«5
u
s
sa
Hình 2.2: Mô hình tủ điều khiển và đấu nối trong phòng điều khiển frạm nhỏ + Hệ thống các thiết
bị thứ cấp có điều khiển: Biển đổi (CT,VT ), chấp hành (Rơ le đầu ra, máy cắt, dao cách
ly, quạt mát MBA, OLTC, thiết bị biến đổi
nhiệt độ, độ ẩm, áp suất , tủ hợp bộ trung áp phân phối cùng với khóa
điều khiển bằng tay tại chỗ), hệ thống đo lường từ xa với độ chính xác cao, bảo toàn và
bảo mật trong kênh thông tin riêng.
- Mô tả vai trỏ của mỗi thiết bị trong sơ đồ trên:
DAUs: DataẢcquistion Units
Tạo một nguồn cung cấp thông số tương tự liên tục cho nhiều chức năng đến nhiều modul
rơ le bảo vệ, cung cấp cho thông tin đo lường trên màn hình hoặc từ xa. Làm việc với các
đàu vào là Digital Input và Analog Input. Thiết bị này bao luôn cả chức năng cua hệ
Transmitter số.
Được hỗ trợ phàn cứng: Có các CPU thực hiện nhiều xử lý và truyền dữ liệu tốc độ cao.
Khương Văn Hải
14
CH-HTĐ 2006-2008
Moduỉ Rơỉe sổ
Thực hiện các chức năng bảo vệ truyền thống, thực hiện cài đặt qua máy tính trung tâm,
lưu lại dữ liệu sự có và quá trình truyền cho máy tính, liên lạc trực tiếp với DAU nhận các
thông tin giá trị tức thời để xử lý nhanh theo chức năng bảo vệ
Hợp bộ rơ le số có Main CPU quản lý trao đổi giá trị tức thời với DAU, quản lý cấu hình,
và thực hiện giao tiếp với thiết bị ngoại vi khác như PC, máy in, lập
trinh cầm tay , đồng thời có màn hình và phím chức năng để có thể thực hiện
cài đặt bằng tay và theo dõi hoạt động của rơ le. Trên mỗi modul làm việc theo chức năng
bảo vệ riêng có hệ thống đèn LED tùy đặt để hiển thị tình trạng và tác động theo chức

năng trên. Ngoài ra còn có các modul I/O: Digital Input, Re lay Output hỗ trợ một số chức
năng logic của rơ le và cách ly với thiết bị khác về phương tiện điện áp làm việc.
Một số Rơ le thế hệ mới như (RET 512 V2xx-ABB) là ghép nối của DAU + Modul bảo vệ
+ Modul thông tin (cáp quang + RS232, 485).
Hệ thống rơ le số lộ phân phối trung áp cũng được thiết kế cho chức năng điều khiển đóng
cắt như (7SJ531-Siemens), thích hợp cho kết nối sơ đồ BUS (RS485) thuận tiện trong việc
mở rộng thêm lộ đường dây và chỉ yêu càu truyền thông số ở tốc độ thấp hơn.
PLC
Các PLC với khả năng trung bình có thể đảm nhận chức năng thực hiện giám sát điều
khiển liên động, logic trong toàn trạm, nhận và thực hiện các lệnh điều khiển từ xa qua
đường thông tin hoặc từ màn hình máy tính đi đóng cắt hoặc khởi động các thiết bị sơ cấp.
Ngoài ra PLC nhận tín hiệu Digital Input từ trạng thái của thiết bị và Analog Input, xử lý ở
các cấp thấp hơn như nhiệt độ: dầu, môi trường, áp suất
Ngoài ra có thể chọn PLC - Master, với CPU có khả năng và tốc độ xử lý nhanh hơn, cùng
các modul thông tin, và bộ nhớ phục vụ cho mục đích thông tin tốc độ
Khương Văn Hải
15
CH-HTĐ 2006-2008
cao trong điều khiển và truyền giá trị đo lường tức thời. Khi đó vai trò của nó như là một
RTU, bộ xử lý trung tâm và điều khiển ở mức trạm.
PC(IPC)
Có thể sử dụng các máy tính văn phòng để điều khiển trạm. Trên PC đơn bộ xử lý, thực
hiện đa chương trình bằng cách phân chia thời gian thực hiện giữa các luồng hoạt động.
Có những lớp chương trình phục vụ nhiều mục đích, chạy trên hệ điều hành đa nhiệm như
Microsoữ Window NT/ 95/ Unix Màn hình hiển thị điều khiển dưới dạng cửa sổ có các
Menu tổ chức ở dạng Pull-down Menu. Hệ thống phàn mềm phục vụ các đối tượng sau:
- Đối tượng DAU: Thu thập thông tin giá trị đo lường từ DAU.
- Đối tượng thu thập dữ liệu
- Đối tượng lập báo cáo hiển thị(Hiển thị và in ấn các báo cáo)
- Đối tượng truyền tin lên điều độ cấp trên theo kênh thông tin (Modem)

- Đối tượng quản lý các cơ sở số liệu quá trình vận hành, sự kiện, sự cố
- Đối tượng lập các trang hiển thị và điều khiển giám sát( bao gồm các trang
Busbar, Trend, Loging )
- Đối tượng lập báo cáo, kế hoạch bảo trì tự động
- Ngoài ra còn một số chương trinh phát triển ứng dụng khác.
Hệ thống thiết bị mạng thông tin LAN,WAN
Nguồn tự dùng DC, AC(UPS) cho hệ thống máy tính và tự dùng trạm.
Các thiết bị thi hành thứ cấp: Mỗi thiết bị có thể đóng cắt qua Relay Output nhận lệnh từ
PLC và rơ le bảo vệ. Ngoài ra theo cấu tạo, mỗi thiết bị đều có thể thực hiện thao tác ngay
tại chỗ trên thiết bị phục vụ cho đóng cắt thử nghiệm và khẩn cấp.
Các thiết bị tùy chọn khác như: Máy tính xách tay, Modem, hệ thống đồng bộ thời gian
thực GPS cùng cổng đồng bộ thời gian IRGIB - Time, hệ thống đèn và nút điều khiển
giống với panel môi trường điều khiển truyền thông( thiết bị này nối với Digital I/Os của
PLC nếu yêu cầu)
Khương Văn Hải
16
CH-HTĐ 2006-2008
Hệ thống công tơ đo lường có kênh thông tin riêng( hoặc thông qua PLC nhằm có tính bảo
toàn, liên tục và tin cậy trong đo đếm kinh doanh)
- Đặc điểm nổi bật của thiết kế + Giảm số thiết bị: Giảm modul Analog khi nhiều
chức năng cùng khai thác BUS số liệu (tức thời) làm số mạch CT, VT giảm.
+ Đảm bảo tính tác động nhanh khi có sự cố, những chức năng này do Modules rơ le bảo
vệ thực hiện.
+ Thực hiện các sơ đồ logic tự động điều khiển đóng cắt bằng tay và từ xa thông qua PLC,
những chức năng này với một trạm điện nhỏ không đòi hỏi tính tức thời cao như điều
khiển từ xa của các trạm điện và nhà máy điện lớn trong ứng dụng đóng cắt phục hồi hệ
thống sau sự cố và điều chỉnh công suất tổ máy phát (EMS)
+ Mức độ quan trọng (vai trò phân phối của trạm nhỏ trong sơ đồ HTĐ lớn), tính kinh tế
và độ tin cậy yêu càu nằm trong phạm vi chấp nhận được. Vì vậy không càn thiết phải có
những hệ thống điều khiển dự phòng (tự động chuyển song song khi một hệ có sự cố với

trường hợp hư hỏng bộ điều khiển PC, PLC, hoặc hỏng mạng thông tin), vì nó không ảnh
hưởng đến tính tác động nhanh của bảo vệ.
+ Thể hiện đày đủ chức năng của một hệ điều khiển và quản lý phân tán, điểm nút chuyên
gia trong hệ thống lớn.
+ Đảm bảo được tính kinh té trong: Giá thành lắp đặt, giảm thiểu được khói lượng đấu
dây, kích thước và thời gian thi công của công trình. Giảm tiêu thụ điện năng tự dùng,
không gian lắp đặt. Thuận tiện ữong quản lý giám sát và vận hành.
Đầy đủ các thiết bị dự phòng, thay thế và khả năng mở rộng trong tương lai.
+ So với một số mô hình thiết kế SCADA tam nhỏ khác, mục đích chủ yếu chỉ tạo và khai
thác cơ sở dữ liệu để xây dựng một dạng hoạt động của HT SCADA trạm, thực hiện trên
cơ sở các Transmitters số thông minh kết hợp với máy tính,
Khương Văn Hải
17
CH-HTĐ 2006-2008
Trong thiết kế này với sự có mặt của PLC sẽ hỗ trợ tối đa thực thi điều khiển logic trạm tại
chỗ và từ xa theo mạng thông tin tốc độ cao, nâng cao hoạt động, tăng tính liên kết của
trạm trong sơ đồ điều khiển một hệ thống điện lớn.
Hệ thống điều khiển LSA - SIEMENS Trạm 220kV- Nam Định
r
Station
cp.nt.ro ~|
centre éz\
n
____I
i
SVmCMYARD
Hình 2.3: Hệ thỗng điều khiển LSA- Siemens Trạm 220kV- Nam Định
1. Tổng quát
Hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm 220kV Nam Định được gọi là SINAUTLSA, với hệ
thống này ta có thể thực hiện được tất cả các chức năng của 1 trạm phân phối điện năng

như:
- Điều khiển từ xa - Telecontrol
- Điều khiển tại trạm
Khương Văn Hải
18
CH-HTĐ 2006-2008
- Điều khiển tự động
- Giám sát các thiết bị tại trạm
- Đo lường các thông số
- Bảo vệ các thiết bị
Như vậy tất cả các chức năng của một tom thông thường đã được tích hợp vào trong một
hệ thống duy nhất, điều này khiến cho công tác quản lý cũng như vận hành trạm trở nên dễ
dàng hơn, nhanh chóng hơn và chính xác hơn.
2. Cấu hình của hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm:
Để có thể tích hợp các chức năng vào một hệ thống duy nhất ta càn phải có những cấu
hình phù hợp cho từng trường hợp cụ thể, những thiết bị phàn cứng ( Hardware) và các
phàn mềm tương ứng. Ta xét một sơ đồ khối của hệ thống điều khiển trạm như sau:
H ÍÍ.ỊÌ lí;í"!evíí: CO! • ít Ợ : svs (>;!>'! c*ỉl :l«ỉ' eVvlựSlKíl''SUỉĩilXi (FCí
TetíSĩííỌVỵl
1
m
Tél íịtì
:
Ịti -cl W ) ỊHỈi
6ỈVí8511/6fv18S12 stibstaticm contíol tmỉt
Csrmmd inìtisis-rr. ỊX0CS5SII>3 and KỉtpKt
Ceíií
StPtion
ccmtrọi ĩaval
Bay

ừỉiMSÌiírê MOỈtị
(*'«5âẵÍ!f1Q
wi MpA
EM SY w/o
CPU
ĩ.
ỂMB522/523 cơmpael Íttptíi/
output umỉts
ĨWĨỊỊỊ ÌHĨ 4 fí!3ỉ;eỉ«if ig ái^l Oìíĩpìiỉ
ỮÊíiíia)
ft.:ríỊ'
f
i
?ír:ís
"UĨTTĨ
: s^vítch yard
15 Córr iéSl^ <■>' miniííiícr ị!1-011 W*
!
U(Ì ir.<?:>!«r-5r">ịs í” ỵỊ ự?ttực'íỢ;út. ủ’-iỉ.ố
Hình 2.4: Sơ đỗ khối của hệ thống điều khiển trạm
Khương Văn Hải
19
CH-HTĐ 2006-2008
Các thiết bị phàn cứng:
Trong hệ thống điều khiển trạm ta có những thành phần chính như sau:
- Master Unit: Là trung tâm xử lý tất cả các tín hiệu số, tủi hiệu tương tự
- I/O Unit: Là thiết bị thu nhận và chuyển tất cả các tín hiệu giữa Master
Unit và các thiết bị chấp hành.
- Các rơ le bảo vệ số: Làm nhiệm vụ bảo vệ các thiết bị trong trạm phân
phối đồng thời cũng truyền tín hiệu về cho các I/O Unit, thực hiện các lệnh điều

khiển.
- Các thiết bị chấp hành như: Máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, vv
- Các thiết bị ngoại vi: Máy tính, máy in được kết nối với Master Unit. Đây
là các thiết bị để cho người vận hành giao diện với hệ thống Sinaut LSA qua đó
đưa ra các mệnh lệnh điều khiển thích hợp.
Các phần mềm:
LSACONTROL: Làm nhiệm vụ thực hiện các mệnh lệnh điều khiển của người vận hành
cũng như thực hiện các lệnh điều khiển tự động đã được lập trình trước và giám sát tình
trạng các thiết bị trong hệ thống.
LSATOOLS: Làm nhiệm vụ thiết lập các thông số của hệ thống
LSADIAG: Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
LSATEST: Làm nhiệm vụ kiểm tra phàn thông tin giữa các thiết bị trong hệ thống và giữa
hệ thống trạm với trung tâm điều độ ( Telecontrol)
LSAPROCESS: Làm nhiệm vụ phân tích hoạt động trong hệ thống
Nguyên tắc làm việc và cấu tạo của các phàn tử chính
a. Master Unit
Nguyên tắc làm việc:
Là trung tâm điều khiển và xử lý tín hiệu được sử dụng trong các trạm điện để thực hiện
nhiệm vụ quản lý trạm theo những chức năng như:
- Giám sát điều khiển
- Truy nhập vào các phần tử trong trạm
Khương Văn Hải
20
CH-HTĐ 2006-2008
- Làm một thiết bị đầu cuối cho Telecontrol System
- Điều khiển các thiết bị tuần tự theo các chức năng logic
- Thực hiện các sơ đồ khóa liên động
- Lưu trữ các dữ liệu của hệ thống
- Chỉ thị trạng thái của các thiết bị trong hệ thống
Các thiết bị khác cần để thực hiện những nhiệm vụ khác nhau trong hệ thống ( như các I/O

Unit, rơ le số ) được nối với Master Unit theo sơ đồ hình tia. Toàn bộ các số liệu, tín hiệu
trao đổi giữa Master Unit và các thiết bị này được thực hiện qua các cáp quang (Fiber
optical Cable).
Hình 2.5: Khối Master Unìt
Cấu tạo
Master Unit được cấu thành từ các Moduls gắn trên bus như:
Modul xử ỉỷ\ Chứa CPU và bộ nhớ
- Kiểm soát bus truyền dữ liệu
- Tự động khởi động toàn bộ hệ thống
- Nạp các thông số chứa trong EPROM cho các modul khác và các I/O Unit
cũng như các rơ le số
Khương Văn Hải
21
CH-HTĐ 2006-2008
- Phối hợp và giám sát tất cả các chức năng trong Master Unit
- Kiểm soát các thông số về ngày, tháng, thời gian trong toàn bộ hệ thống. Moduỉ
giao tiếp SK-A
Modul này được dùng để giao tiếp với các I/O Unit khác trong hệ thống. Một modul có
thể kết nối tới 64 Unit Moduỉ giao tiếp SK-G
Modul dùng để nối với máy tính và máy in, ta có thể nối được 2 máy tính vào Master Unit
thông qua các modul này.
Moduỉ giao tiếp với Teỉecontrol LK
Dùng cho việc giao tiếp giữa Master Unit với hệ thống Telecontrol, modul này có bộ xử lý
độc lập để thực hiện những nghi thức truyền khác nhau.
Moduỉ chứa các đĩa mềm FL
Các thống số trong hệ thống được lưu lại trên các đĩa mềm và thông qua một modem và
phàn mềm LSAMAAS ta có thể tiến hành phân tích các thông tin lưu trên đĩa.
Moduỉ nguồn
Modul cung cấp các nguồn nuôi cho toàn bộ Master Unit
b. I/O Unỉt Nguyên tắc làm việc

Các I/O Unit là các thiết bị trung gian giữa Master Unit và các phần chấp hành trong hệ
thống. Thông thường mỗi một đối tượng càn được bảo vệ và điều khiển sẽ có một hoặc
một số I/O Unit đi kèm theo ví dụ như là một ngăn lộ đường dây, Máy biến áp trong ữạm
và do đó các I/O Unit được gắn ngay cạnh các rơ le bảo vệ.
Các I/O Unit làm nhiệm vụ thu nhận xử lý các tín hiệu số, tương tự gửi các lệnh điều
khiển.
Đe thực hiện được nhiệm vụ này một mặt I/O Unit được kết nối với Master Unit qua cáp
quang mặt khác nó được nối với các CT, VT, tranducer, Rơ le
Khương Văn Hải
22
CH-HTĐ 2006-2008
Các tín hiệu mà 1/0 Unit thu thập được sẽ được gửi đến Master Unit để xử lý sau đó
Master Unit sẽ gửi lại lệnh điều khiển tới I/O Unit rồi tới các đối tượng điều khiển tương
ứng.
Hình 2.6: Khối I/O Unit
I/O Unit có các thành phần chính như sau:
- Các đàu vào số: Dùng để nhận các tín hiệu số như là các tiếp điểm chỉ trạng
thái của máy cắt, dao cách ly, vị trí nấc của máy biến áp vv
- Các đàu ra số: Dùng để truyền lệnh tới các máy cắt, dao cách ly, máy biến áp
w Tương ứng.
- Các đàu vào tương tự: Dùng để nhận tín hiệu tương tự từ CT,VT, tranducer
Sử dụng cho mục đích đo lường.
- Các cổng giao diện bằng cáp quang: Đe nối với Master Unit và các rơ le số.
- Ngoài ra I/O Unit cũng có màn hình để thể hiện các thông số đo được
và HT đèn LED chỉ trạng thái tín hiệu số tương ứng với vị trí đóng hay mở của các thiết
bị.
Khương Văn Hải
23
CH-HTĐ 2006-2008
2.1.4 Giới thiêu hê thống điều khiển của trung tâm điều đô hê thống điên

• 1 o o • 1 o 1
quốc gỉa
Thiết bị phàn cứng:
- Server ứng dụng RANGER-RAS
- Server thu thập dữ liệu RANGER-RDAS
- Server thông tin máy tính RANGER-ICCP
- Server dũ liệu quá trình
- Server mô phỏng thực thi DTS ( Dispatcher’s Training Simulator ) RANGER-DTS
- Server màn hình người/ máy - MMC
- Màn hình làm việc - wc
- Màn hình cho mô phỏng hệ thống DTS
- Màn hình phục vụ nhiệm vụ bảo dưỡng, phát triển ứng dụng.
- Màn hình phục vụ tác vụ văn phòng, quản lý mạng WAN
- Hệ thống mạng LAN hỗ trợ bởi giao thức TCP/IP
- Các cổng WAN phục vụ phát triển mở rộng trong tương lai.
Hệ thống này được xây dựng trên cấu trúc có hệ thống có dự phòng song song( Primary
và backup) đảm bảo độ tin cậy và an toàn cao.
Mô tả chức năng các thiết bị:
Server ứng dụng RANGER-RAS Là tói tim của hệ thống RANGER
- Trạm duy trì CSDL: Đảm bảo đồng bộ dữ liệu đến hệ thống
- Hỗ trợ các hình thức SCADA và chức năng ứng dụng phát triển trong HTĐ
- Quản lý, điều khiển cấu hình và khởi động lại hệ thống
- Hỗ trợ các chức năng quản lý cấu hình với 2 hệ thống: Hệ thống chính và hệ thống
dự phòng với chế độ làm việc “Miroring” - dự phòng song song.
Server thu thập dữ liệu RANGER-RDAS
Khương Văn Hải
24
CH-HTĐ 2006-2008
Lắp đặt giữa RAS và các bộ RTU, cung cấp các chức năng dịch vụ để lựa chọn dữ liệu từ
RTU.

- Kiểm tra, xác nhận những dũ liệu có giá trị cho hệ thống.
- Thông tin các lệnh giám sát đến RTUs
- Nhận và kiểm tra phản hồi các lệnh điều khển giám sát
- Hiển thị, điều khiển đường nối thông tin giữa RTU và RAS +
Đảm bảo các nhánh thông tin liên tục đến RTU
+ Lập các bản ghi, thống kê lỗi của hệ thống
+ Tự động chuyển thông tin qua những nhánh thông tin với RTU bị lỗi Hỗ trợ bởi 2 bộ
server chính và dự phòng, một hệ thống đồng bộ thời gian thực định vị vệ tinh toàn càu-
DPS Server dữ liệu quá trình RANGER
Lựa chọn lưu trữ dữ liệu từ hệ thống RANGER, dữ liệu quá trình được lưu lại dưới nhiều
dạng:
- Trạng thái
- Giá trị tương tự
- Giá trị dưới dạng tích lũy
- Dữ liệu được tạo ra dưới dạng liên kết trong cơ sở dữ liệu, nén chúng lại theo các
thuật toán để lưu lại với kích thước nhỏ nhất.
Các trạm khách (Hostorian Client cung cấp giao diện MMI đến chức năng quá trình, các
trạm chủ dự phòng liên kết với nhau trong một mạng LANs dự phòng. Server ICCP, LAN,
WAN
Cung cấp các giao thức mạng LAN, TCP/IP và kết nói WAN.
Server và màn hình DTS
Phục vụ chức năng EMS theo thời gian thực trong hệ thống điện, và mô phỏng, tái tạo làm
việc của hệ thống, hướng dẫn cho người vận hành và các nhà phân tích phản ứng của hệ
thống trong những trường hợp tương tự, đưa ra được
Khương Văn Hải
25
CH-HTĐ 2006-2008
phương thức vận hành tối ưu. Trong chế độ thời gian thực sẽ hiển thị biểu diễn và hướng
dẫn các thủ tục thao tác.
Các chức năng của hệ thống SCADA/EMS chạy trên DTS như:

- Tự động điều khiển tổ máy phát
- Tính toán hiệu quả kinh tế
- Lập kế hoạch
- Dự báo nhu càu tải
- Xử lý các tình thế hệ thống
- Điều khiển và tối ưu các luồng công suất
- Tính toán các hệ số chết trong hệ thống(Fenalty Factor)
- Tính toán ngắn mạch hệ thống
- Các chức năng SCADA cơ bản khác
Các hệ thống màn hình làm việc Workstation Console, Maintain, Engineering, WAN
communication
Cung cấp các giao diện người dùng của hệ thống RANGER, tạo khả năng lựa chọn
phương thức bảo vệ và điều khiển hệ thống, cung cấp nhiều dịch vụ ứng dụng phát triển
khác
Cẩu trúc phần mềm RANGER
Cung cấp chức năng SCADA và hỗ trợ các chức năng phát triển ứng dụng trong HTĐ
theo quan điểm cấu trúc:
- Có nhiều trung tâm xử lý phân tán
- Có nhiều tác vụ JOBs chạy trên một bộ xử lý trung tâm Khả
năng khai thác trên hệ thống này tại Việt Nam
Hệ thống SCADA các điều độ miền đã va đang sử dụng, cung cấp dữ liệu và thực thi hoạt
động toàn điện trên toàn hệ thống lớn.
Các hệ
thống
điều
khiển
giám sát
và quản
lý thông
tin

trong hệ
thống
điện
gồm có:
SCAD
A,
EMS,
DMS,
BMS.
3
S-
Is
o
''v
l
&
ri
*'
C
ộ
1
CK3
Ỉ
K
o
>
3
ồ
C
K!

to
Engineering
Consoie (Typtcal
of x}
Maintenance
DTS
Smdents
ConsoJe
DTS Server
and
Instructors Console
WAN
Communications
R
ế
knkiWM^
Ỉ
K
►
K
hư
ơn
g
Vă
n
H
ải
26
C
H-

H
T
Đ
20
06
-
20
08
Khương Văn Hải
27
CH-HTĐ 2006-2008
2.2 Giói thiệu các hệ thống điều khiển giám sát
2.2.1 SCADA: (Supervisory control and data acquisition) thu thập và hiển thị
các dữ liệu.
SCADA được phát triển từ thế hệ điện cơ đến điện tử tương tự rồi kỹ thuật số. Thông tin
dữ liệu từ các phàn tử được thu thập qua RTU rồi thông qua mạng thông tin đến trung tâm
điều độ hệ thống điện.
Theo mức độ chi tiết thông tin có thể khác nhau:
- Dữ liệu vận hành: Điện áp các nút chính; dòng điện trên các phần tử chính,
công suất tác dụng, phản kháng, tàn số.
- Trạng thái thiết bị: Máy cắt, dao cách ly, tiếp địa, đường dây, thiết bị điều
chỉnh và điều khiển.
- Lý lịch của từng thiết bị trong hệ thống điện: Ngày đưa vào vận hành, lịch
đại tu, sửa chữa, làn sửa chữa cuối cùng
Nhân viên điều hành: Trực tiếp theo dõi và đưa ra các dữ liệu càn xử lý
vào hệ thống máy tính và từ đó theo kết quả nhận được nhân viên điều hành trực
tiếp ra lệnh điều khiển.
Trên thế giới: Từ năm 1960 phát triển hệ thống SCADA kỹ thuật số Việt
Nam: Từ năm 1980
Khương Văn Hải

28
CH-HTĐ 2006-2008
PROCETT
3
HP486
HPRC33
SERPRINTER
MTMT
C
BOAR
SWITCHES
V24
PROCETT1
HP486
HPRC33
PROCETT2
HP486
HPRC33
1
MUX3 MUX4
III 1
II II
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B c D E F
ITE ITE ITE ITE ITE ITE ĨĨE ITE ITE ITE ITE ITE ITE TĨE ITE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
RTU
1
RTU
2
RTU

3
KĨ
U
L5
Hình 2.8: Hệ SCADA trung tâm điều độ Hệ Thống Điện
RTU: Các thiết bị thu thập số liệu là thiết bị đo xa đặt tại các ữạm 220kV, 500kV và
các nhà máy điện.
ITE: Nối với 15 RTU qua MODEMS, là vi điều khiển Hệ thống máy chủ trung tâm
Procett 1,2,3 làm nhiệm vụ thu thập số liệu của toàn bộ các RTU, xử lý thông tin và sau đó
ra lệnh điều khiển tương ứng các trạm và các nhà máy.
Khương Văn Hải 29 CH-HTĐ 2006-2008
2.2.2 EMS: (Energy Management System) Hệ thống điều hành quá trinh năng lượng.
Các thông tin thu thập được truyền trực tiếp vào hệ thống máy tính điều khiển. Hệ thống
máy tính được trang bị các chu trình chuyên dùng để giải quyết hai bài toán chính: Bài
toán giải tích lưới điện và bài toán tối ưu hóa các chế độ làm việc.
Bài toán giải tích lưới điện Tính phân bố (trào lưu ) công suất trên lưới —* điện áp
các nút, tổn thất công suất tác dụng, phản kháng, tổn thất điện năng
Tính toán ngắn mạch —> cập nhật trong quá trình phát triển và thay đổi cấu hình hệ thống
điện.
Tính dòng và áp trên các phàn tử, nút chủ yếu của hệ thống điện và kiểm tra khả năng
chịu được dòng ngắn mạch của thiết bị và các phần tử trong hệ thống điện —*■ đề xuất
nhu càu thay thế.
Tính ổn định của hệ thống điện: Xác định giới hạn —* độ dự trữ về ổn định —*■ đề xuất
các giải pháp để năng cao ổn định cho hệ thống điện.
Tối ưu hóa chế độ vận hành
- Chế độ phát và phân bố công suất giữa các tổ máy (NMĐ) trong hệ thống điện —►
phương thức huy động nguồn.
Dự báo phụ tải (Ngắn hạn, trung hạn)
. Ngắn hạn: 15 phút, giờ, ngày, tuần —> phục vụ điều hành trong thời gian thực.
. Trung hạn: Tháng, quý, năm —> phục vụ cho các kế hoạch chuẩn bị nhiên liệu, kế

hoạch sửa chữa đại tu thiết bị —> dự báo kết hợp thông tin về thời tiết khí hậu, thị trường
- v/h tói ưu lưới điện. Min (Loss)
Tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, tổn thất điện năng nhỏ nhất Min(cost) —*■ Độ tin
cậy: Thiết hụt điện năng do lưới điện kém tin cậy
- Chỉ tiêu chất lượng điện năng