Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi của nhà máy thủy điện đồng nai 3 từ hệ thống điều khiển AC800xA của ABB

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN CẢNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO LỖI
CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 TỪ
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN AC800xA CỦA ABB

Chuyên nghành: Kỹ Thuật Điện
Mã số: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình đƣợc hoàn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ THỊ TỊNH MINH

Phản biện 1: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Phản biện 2: TS. VŨ PHAN HUẤN

Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Trƣờng Đại học Bách khoa
vào ngày 03 tháng 3 năm 2018

Có thể tìm luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trƣờng Đại học
Bách khoa
- Thƣ viện Khoa Điện, Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
Ngày nay với xu thế phát triển của lƣới điện thông minh, việc
điều khiển giám sát vận hành từ xa các tổ máy nhà máy thủy điện là
không thể thiếu và đƣợc ví nhƣ bộ não của tổ máy (con ngƣời).
Trong đó, hệ thống điều khiển Distributed Control System (DCS)
của hãng ABB - là một trong những hệ thống điều khiển DCS lớn cả
về quy mô lẫn chƣơng trình và đƣợc thiết kế cho rất nhiều nhà máy
thủy điện ở nƣớc ta. Theo đó, nhà máy Thuỷ điện Đồng Nai 3 đƣợc
thiết kế hệ điều khiển DCS loại AC800 xA và đƣợc đƣa vào vận
hành từ năm 2010 tới nay. Nhờ đó việc vận hành nhà máy đƣợc tin
cậy và linh hoạt hơn.
Tuy nhiên, việc tiếp cận hệ thống điều khiển trên cũng là một
vấn đề hết sức khó khăn vì trong suốt quá trình thiết kế, lắp đặt đều
phụ thuộc vào các chuyên gia nƣớc ngoài. Đặc biệt, sau nhiều năm
vận hành thì hệ thống lại bộc lộ nhiều vấn đề chƣa tối ƣu, trong rất
nhiều khâu, nhƣ chƣơng trình chạy máy đang còn chƣa sát với thực
tế, tính ổn định chƣa cao, hệ thống cảnh báo, giao điện giám sát chƣa
đầy đủ và rõ ràng.v.v…
1. Lý do chọn đề tài
Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm trong việc giám sát, điều
khiển khởi động tổ máy, việc xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi
trong quá trình vận hành các tổ máy là một trong những vấn đề cần
đƣợc nghiên cứu và thực hiện.
Đề tài góp phần giải quyết đƣợc khó khăn về khởi động và

dừng tổ máy liên tục trong một ngày, phù hợp với giai đoạn phát
điện cạnh tranh hiện nay.
Đề tài tập trung nghiên cứu về “Xây dựng hệ thống cảnh báo


2
lỗi nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển
AC800xA của ABB” Đề tài giúp ngƣời vận hành dễ dàng hơn trong
việc khắc phục sự cố một cách nhanh nhất, đáp ứng kịp thời trong
chu trình khởi động và dừng các tổ máy
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu về hệ thống điều khiển AC800xA của ABB.
- Xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi khi vận hành tổ máy.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển giám sát nhà
máy Thủy điện Đồng Nai 3.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Chƣơng trình điều khiển khởi
động và dừng tổ máy của nhà máy thủy điện.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu về cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát nhà
máy Thủy điện Đồng Nai 3.
- Nghiên cứu phần mềm CBM 5.0, PGP 4.1 của hệ thống
AC800 xA –ABB.
- Nghiên cứu thuật toán điều khiển, chu trình khởi động và
dừng tổ máy phát thủy điện.
- Xây dựng, thiết kế chƣơng trình cảnh báo lỗi.
5. Tên đề tài:
Tên đề tài: Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi nhà máy Thủy
điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển AC800xA của ABB.
6. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa thực tiễn:
Nhằm mục đích giúp cho nhân viên vận hành giám sát, xử lý
nhanh các lỗi liên quan đến quá trình chạy và dừng tổ máy thủy điện,
từ đó nâng cao khả năng cung cấp điện đối với hệ thống lƣới điện


3
quốc gia.
Xây dựng các cảnh báo trong chƣơng trình khởi động và dừng
tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 một cách rõ ràng, chính xác.
- Ý nghĩa khoa học:
Làm tài liệu học tập cho các kỹ sƣ, công nhân nhà máy.
7. Bố cục đề tài
MỞ ĐÂU:
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
ĐỒNG NAI 3
CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ
MÁY CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3
CHƢƠNG 3: CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY TẠI
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẢNH BÁO
LỖI CHO CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY.


4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3
1.1. Vị trí nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3
1.2. Chức năng nhiệm vụ
1.3. Các hạng mục công trình chính

1.4. Thông số cơ bản hệ thống thiết bị nhà máy
1.5. Tổng quan hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng
Nai 3.
Hệ thống điều khiển của nhà máy đƣợc cung cấp bới hãng
ABB Bailey Beijng Controls Co., Ltd, Bắc Kinh Trung Quốc, với
nhà thầu thiết bị DONG FANG ELECTRIC COMPANY (DEC). Là
hệ thống điều khiển mở AC800xA của ABB

1.5.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển mở ABB’s 800xA PGP
1.5.2. Mục tiêu điều khiển chính
Mục tiêu chính của hệ thống giám sát điều khiển là:
- Đơn giản, an toàn, tin cậy, điều khiển linh hoạt các quá trình
nhà máy.
- Giao diện ngƣời dung thân thiện.
- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.
- Bảo vệ các trạm thiết bị cho các chế độ điều kiện bình
thƣờng hoặc nguy hiểm.
- Thiết kế mở dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế thông thƣờng và
không độc quyền.
- v. v…


5

1.5.3. Các đối tượng điều khiển chính trong nhà máy Thủy điện
Đồng Nai 3

1.5.4. Các thông số hệ thống hệ thống
- Phần cứng hệ thống điều khiển giám sát: nhƣ xem trong
phụ lục 3.

- Phần mềm: thông số nhƣ cho trong phụ lục 4.

1.5.5. Cấu trúc hệ thống điều khiển
1.6. Các chế độ vận hành
Nhà máy đƣợc thiết kế 4 cấp vận hành.
CHƢƠNG 2
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ MÁY CỦA NHÀ
MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3
2.1. Giới thiệu về phần cứng hệ thống điều khiển tổ máy nhà
máy Thủy điện Đồng Nai 3
2.2. Giới thiệu các phần mềm hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển của nhà máy thủy điện Đồng Nai đƣợc
thiết lập dựa trên các phần mềm hỗ trợ sau:
- Phần mềm điều khiển logic. Compact Control Builder 5.0
(CBM) và OPC
- Phần mềm điều khiển giám sát: PGP, display builder,
System setup.
2.2.1. Giới thiệu về phần mềm điều khiển logic Compact Control
Builder 5.0 (CBM)
Phần mềm Compact Control Builder là một phiên bản có khả
năng lập trình điều khiển sử dụng phần cứng AC 800M,
Phần mềm Compact Control Builder bao gồm nhiều khối chức
năng đơn giản nhƣ khối logic, điều khiển thiết bị, điều khiển vòng


6
lặp, báo động, cảnh báo.v.v… đƣợc đóng gói trong một thƣ viện
chuẩn. Thƣ viện cho phép ngƣời dùng có khả năng tự chèn các chức
năng khác từ một chƣơng trình điều khiển đã có sẵn. Phần mềm này,
hỗ trợ ngƣời dùng với 5 ngôn ngữ lập trình khác nhau gồm: theo khối

chức năng (Fuction Block Diagram_FBD), theo chuỗi (Structured
Text), theo giản đồ hình thang (Ladder Diagram), Chuỗi đồ thị chức
năng (Sequential Fuction Chart) theo tiêu chuẩn IEC 61131
2.2.2. Cấu trúc phần mềm giám sát Power Generation Portal PGP
Phần mềm giám sát PGP cho nhà máy thủy điện Đồng Nai 3
gồm có 3 phần chính:
- Phần thiết kế giao diện (Display builder)
- Phần cài đặt hệ thống (System setup)
- Phần thực thi điều khiển giám sát (Start Power Generation
Portal)
2.2.3. Phần mềm PGP Display Buider
Đƣợc dùng cho việc thiết kế, vận hành bảo dƣỡng và sửa chữa
tại các nhà máy. PGP Display Buider là một chƣơng trình ứng dụng
mặc định của PGP tuy nhiên phần mềm này có thể vận hành độc lập
riêng biệt với PGP.
Cách tiến hành khởi tạo 1 chƣơng trình mới bằng phần mềm
Display builder
2.2.4. Phần mềm ứng dụng cài đặt hệ thống System Setup
Phần mềm cài đặt hệ thống System Setup là phần phần mềm
ứng dụng của PGP dùng để đăng ký cài đặt bản quyền, cài đặt hệ
thống, cập nhật hệ thống.
2.2.5. Phần mềm ứng dụng Start Power Generation Portal
Phần mềm Start Power Generation Portal dùng để điều khiển
giám sát thời gian thực (Runtime) quản lý các hệ thống thiết bị đã


7
đƣợc kết nối, cài đặt với hệ thống. Phần mềm này bao gồm phần
cứng và phần mềm để thực hiện các chức năng sau:
- Cung cấp giao diện cho hoạt động điều khiển

- V.v…
CHƢƠNG 3
CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY TẠI
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI
3.1. Giới thiệu về chu trình khởi động tổ máy trong nhà máy
thủy điện Đồng Nai.
Các tổ máy phát thủy điện sẽ vận hành ở trạng thái khác nhau,
đối với nhà máy thủy điện Đồng Nai 3 một tổ máy sẽ có các trạng
thái vận hành cơ bản nhƣ sau:
- Trạng thái dừng “STOP”: thể hiện trạng thái dừng của tổ.
- Trạng thái phát công suất vào lƣới “GEN”: thể hiện trạng
thái máy phát đang phát công suất.
- Trạng thái chạy bù “CON”: thể hiện trạng thái máy phát
đang phát/nhận công suất phản kháng.
- Trạng thái thử nghiệm đƣờng dây “Linecharg”. dùng khi thử
nghiệm cho một đoạn đƣờng dây mới thi công (ít dùng).
- Ngoài ra còn có các trạng thái nhƣ: NoVol, Noload, Stand
still.
Để chuyển đổi giữa các chế độ trên với nhau, cần thiết các
chƣơng trình điều khiển giám sát tƣơng tƣơng ứng tại nhà máy thủy
điện Đồng Nai 3 hiện có các chƣơng trình vận hành nhƣ sau:
- Chƣơng trình từ dừng sang phát công suất (STOP to GEN).
- Chƣơng trình từ phát công suất tới dừng hoàn toàn ( GEN to
STOP).


8
- Chƣơng trình từ phát công suất sang chế độ chạy bù (GEN to
CON).
- Chƣơng trình từ chạy bù sang phát công suất P (CON to

GEN) hoặc từ bù sang dừng. (CON to STOP).
Trong các chu trình vận hành trên, đề tài tập trung nghiên cứu
về chu trình từ dừng tới phát công suất (STOP to GEN) nhƣ trong
mục tiếp theo.
3.2. Giới thiệu chu trình từ dừng sang phát công suất (STOP to
GEN).
Để chuyển các trạng thái vận hành của 1 tổ máy cần chuơng
trình điều khiển, ở mục này sẽ trình bày 1 chu trình logic trong
chƣơng trình điều khiển từ dừng tới phát công suất thông qua 10
bƣớc thực hiện nhƣ
Điều kiện để một tổ máy chuyển từ dừng (Stop) đến các trạng
thái khác thì tổ máy phải thỏa mãn các điều kiện sẵn sàng gọi là
“Stand still”- thể hiện trạng thái cần thiết của hệ thống đủ khả năng
cho phép chuyển đổi chế độ vận hành. Tiếp theo, để chọn chế độ vận
hành tổ máy phát công suất, ngƣời điều khiển thực hiện chọn bƣớc
GEN trên màn hình điều khiển, Từ đó chu trình sẽ đƣợc ngƣời vận
Hình 3.1:

Hình 3.1. 10 bước trong chu trình từ Stop to Gen


9
3.3. Đánh giá chu trình khởi động hiện tại.
Chu trình khởi động tổ máy chuyển trạng thái từ dừng sang
phát công suất vào lƣới điện đƣợc tiến hành qua hệ thống điều khiển
trung tâm. Quá trình vận hành đảm bảo tin cậy, an toàn mặt khác cần
đáp ứng thời gian tối thiểu của một chu trình khởi động tổ máy để
xác lập trạng thái phát.(GEN)
Hệ thống sau nhiều năm vận hành bộc lộ những vấn đề chƣa
tối ƣu, nhân viên vận hành khó xử lý, và luôn phải nhớ các bƣớc

khởi động chƣơng trình, cũng nhƣ các điều kiện khi chuyển giữa các
bƣớc trong chu trình nhƣ:
Qua chu trình trên ta thấy ngay tại bƣớc 2 bƣớc (open Inlet
Valve) đi mở van cấp nƣớc chính vào turbine. Tại 02 khối kiểm tra,
điều kiện để thực thi (điều kiện mở?) và tín hiệu phản hồi (van mở
hoàn toàn?) đây thực chất là 2 vòng lặp nhƣ Hình 3.2 , Nếu chu trình
xuất hiện lỗi, vòng lặp sẽ không kết thúc, dẫn đến sẽ mất rất nhiều
thời gian để xử lý. Mặt khác qua quá trình phân tích ở trên, ngƣời
vận hành sẽ không nắm bắt đƣợc hết các điều kiện logic của chƣơng
trình bởi vì thiết kế giao diện hiện tại của chƣơng trình giám sát chƣa
thể hiện hết các điều kiện chuyển bƣớc của chu trình.

Hình 3.2. Chương trình thuật toán hiện tại của bước mở van chính


10
Sau nhiêu năm vận hành trong chu trình khởi động tổ máy,
thƣờng xuyên xuất hiện các lỗi/sự cố, tùy theo đặc điểm của lỗi, sự
cố, đề tài có thể phân biệt theo 3 loại lỗi dẫn đến quá thời gian hoặc
không thể khởi động đƣợc.
- Lỗi xuất hiện do mất tín hiệu phản hồi:
- Lỗi hệ thống dầu:
- Trễ thời gian do ngƣời vận hành.
3.4. Đề xuất xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi bổ sung cho chu
trình khởi động tổ máy
Chƣơng trình cảnh báo lỗi đƣợc đề xuất can thiệp vào 2 khâu
chính trong sơ đồ đó là 2 khối của vòng lặp nhƣ trình bày ở trên:
Tại các chƣơng trình giám sát này ngƣời vận hành sẽ giám sát,
can thiệp vào các khâu kiểm tra điều kiện, kiểm tra phản hồi, và giám
sát các cảnh báo của hệ thống, từ đó đƣa ra các biệt pháp xử lý ngay

tại trên máy tính để can thiệp vào chƣơng trình, hoặc khắc phục sự
cố nhanh nhất, rút ngắn thời gian xử lý lỗi, rút ngắn thời gian khởi
động tổ máy. Bằng cách từ chƣơng trình vận hành Hình 3.1: tại mỗi
bƣớc của chu trình tạo một nut nhấn từ đó khi click chuột mở ra một
chƣơng trình giám sát, điều khiển.


11

Hình 3.3. 02 bước người vận hành can thiệp vào chương trình
Mục tiêu của đề tài: xây dựng các chƣơng trình cảnh báo lỗi
cho 10 bƣớc khởi động tổ máy. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, đề
tài tập trung giới thiệu xây dựng 3 chu trình chính: Chu trình khởi
động van chính, chu trình mở khóa chốt secvo cánh hƣớng và chu
trình khởi động điều tốc tƣơng ứng với bƣớc 2, bƣớc 4, và bƣớc 6
trong chu trình khởi động tổ máy
3.5. Các bƣớc tiến hành xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi
Chƣơng trình đƣợc tiến hành gồm 3 bƣớc: bƣớc thiết kế giao
diện, lập trình logic và bƣớc cuối cùng là cài đặt hệ thống. Các bƣớc
sẽ lần lƣợt đƣợc mô tả rõ hơn nhƣ sau:
Bƣớc 1: Xây dựng giao diện dùng phần mềm Display
Builder.
Từ phần mềm Display builder: để tạo một giao diện để cảnh
báo (trang Alarm) cần tiến hành theo quá trình nhƣ sau:
- Quá trình 1: Tạo các nút lệnh, các nút cảnh báo
- Quá trình 2: Tạo thuộc tính cho các nút trên
- Quá trình 3: Kết nối với chƣơng trình logic


12

Quá trình 1: tạo các nút lệnh, nút cảnh báo trên giao diện sử
dụng các khối lệnh đƣờng thẳng, hình chữ nhận, hình tròn, các nút
lệnh, khối tạo mảng.v.v… từ thanh công cụ để xây dựng các nút điều
khiển nhƣ trên Hình 3.5.

Hình 3.5. Trang giao diện alarm minh họa.
Quá trình 2: Để tạo các thuộc tính cho các nút điều khiển,
kích chọn chuột phải, chọn Dynamics nếu các thuộc tính đã có sẵn
Hình 3.7, hoặc có thể viết các thuộc tính mới vào mục Script.

Hình 3.7. Cách tạo thuộc tính mới cho nút điều khiển theo mục Script
Quá trình 3: Kết nối với chƣơng trình điều khiển logic.
Mỗi một function đƣợc đặt tên và đƣợc gọi tƣơng ứng tại các


13
nút điều khiển hay cảnh báo trong chu trình 3 của bƣớc 1.
Bƣớc 2: Viết chƣơng trình logic dùng phần mềm CBM.
Mục đích của bƣớc này là tạo ra các chƣơng trình điều khiển
bổ sung cho các bƣớc khởi động tổ máy:
Cách xây dựng một chƣơng trình logic: khởi tạo một chƣơng
trình cảnh báo (Alarm) từ một dự án hiện tại của nhà máy theo ngôn
ngữ lập trình FBD. Xây dựng chƣơng trình cảnh báo theo các 3 quá
trình sau:
Quá trình 1: Chọn hàm chức năng function nhƣ trên Hình
3.8. Các hàm chức năng sau khi chọn đƣợc sẽ đƣợc hiển thị trong
mục “Fuction Blocks”.
Một số hàm chức năng thƣờng đƣợc sử dụng trong đề tài này
có thể tham khảo tài liệu [8]
Quá trình 2: Khai báo biến cho các hàm chức năng ở quá

trình 1 (declaration pane). Quá trình khai báo đƣợc tiến hành ở phần
trên cùng của giao diện nhƣ trên Hình 3.8. Mục “Variables” cài đặt
các tên, kiểu dữ liệu, tham số cho từng hàm chức năng tƣơng ứng
trong mục “Function Blocks”.


14

Hình 3.8. Cách khởi tạo một hàm chức năng và khai báo biến của
hàm hàm chức năng đó
Quá trình 3: Định nghĩa các chân vào/ra của từng hàm chức
năng (function): gán các biến ở quá trình 2 cho từng chân của hàm
chức năng.
Bƣớc 3: Cài đặt hệ thống bằng phần mềm System Setup.
Bƣớc này thực hiện nhiệm vụ kết nối giữa chƣơng trình logic
(bƣớc 2) và giao diện điều khiển (bƣớc 1) bằng cách tạo ra một file
database trung gian. Trong file này sẽ định nghĩa các thuộc tính của
từng nút điều khiển/cảnh báo trong giao diện (bƣớc 1) theo từng khối
chức năng đƣợc khởi tạo từ bƣớc 2. Cách tiến hành cài đặt gồm 2
quá trình:
Quá trình 1: Khởi tạo 1 file cơ sở dữ liệu trung gian từ 1
file database mặc định của hệ thống.
Quá trình 2: cập nhật lại cơ sở dữ liệu
Từ chƣơng này tạo cơ sơ để ta xây dựng các chƣơng trình cảnh
báo cho các chu trình ở chƣơng 4:


15
CHƢƠNG 4
XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẢNH BÁO LỖI CHO

CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY
4.1. Chƣơng trình khởi động van chính
4.1.2. Tầm quan trọng của bước khởi động van chính
4.1.2. Các lỗi hệ thống ảnh hưởng đến chu trình.
4.1.3. Xây dựng giao diện chương trình cảnh báo lỗi van chính
Cách xây dựng giao diện đã đƣợc nêu trong mục 3.4. , theo
các bƣớc tiến hành nhƣ trên, giao diện của chƣơng trình cảnh báo lỗi
van chính đƣợc thể hiện nhƣ trên Hình 4.3.. Giao diện đƣợc chia
thành 3 phần ứng với 3 chức năng:
 Phần 1: Phần điều khiển giám sát và tín hiệu phản hồi tín
hiệu. (Command Open Inlet Valve)
 Phần 2: Phần điều kiện (Condition)
 Phần 3: Phần các tín hiệu cảnh báo của hệ thống (Alarm
signal):

Hình 4.3. Giao diện giám sát chương trình mở van chính
(i) Phần 1: Phần điều khiển giám sát, phản hồi tín hiệu (open
inlet valve): phần này nhằm giúp ngƣời vận hành có thể thực hiện


16
lệnh điều khiển, giám sát tín hiệu phản hồi, giám sát thời gian thực
hiện chu trình, và đánh giá thời gian vận hành chu trình.
(ii) Phần 2: Phần cảnh báo điều kiện gồm 2 mục hiển thị
logic điều kiện vận hành (condition: start) và mục báo các chế độ
đang vận hành (operation mode).
 Mục hiển thị logic điều kiện vận hành thể hiện chu trình
dƣới dạng các điều kiện logic nhằm tạo trực quan cho ngƣời vận
hành. Khi không thỏa mãn các điều kiện tín hiệu ghi nhận mức 0
tƣơng ứng màu xám và ngƣợc lại mức logic 1 thì hiện màu xanh.

Hình 4.5. Giao diện phần điều khiện
(iii) Phần 3: Phần các tín hiệu cảnh báo của hệ thống (Alarm
Signal):
Các nút cảnh báo lỗi (alarm) và các text tƣơng ứng đƣợc xây
dựng tƣơng tự nhƣ các bƣớc trên. Ngoài ra, trong mục này còn thể
hiện đƣợc vị trí đấu nối của các tín hiệu vào/ra trên tủ điều khiển
giúp ngƣời vận hành tìm nhanh và sửa chữa các tín hiệu cảnh báo.
Các vị trí đấu nối này thƣờng đƣợc tra cứu từ tài liệu tại nhà máy và
mất nhiều thời gian cho ngƣời vận hành.


17

Hình 4.6. Giao diện phần cảnh báo lỗi
4.1.4. Chương trình điều khiển logic
Sử dụng ngôn ngữ lập trình FBD (Function block diagram) để
xây dựng chƣơng trình logic cho trong chƣơng trình Compact
Control Builder, chƣơng trình gồm có 3 phần nhƣ:
(i) Lựa chọn hàm chức năng:
(ii) Khởi tạo biến.
(iii) Kết nối tín hiệu.
Từ các khai báo biến thực hiện kết nối các tín hiệu để hoàn
thiện logic. Chƣơng trình logic thể hiện ở Phụ Lục 6.
4.1.5. Cài đặt hệ thống
Sử dụng phần mềm system setup để thực hiện:
(i) Khai báo tag name mới trong file dữ liệu data base
(ii) Khởi tạo địa chỉ cho tag name, từ đó gán biến địa chỉ cho
từng tag mane.
(iii) Upload file Datatbase trong phần mềm System setup.

4.2. Chƣơng trình cảnh báo lỗi mở chốt khóa cánh hƣớng (lock
sevor)


18
4.2.1. Tầm quang trọng của chu trình mở chốt khóa cánh hướng
4.2.2. Các lỗi xuất hiện tronng chu trình mở khóa sorvo chốt cánh
hướng.
4.2.3. Xây dựng giao điện điều khiển cảnh báo chu trình mở khóa
secvor cánh hướng
Chƣơng trình gồm 3 phần chính sau:
(i) Phần 1: Phần điều khiển, phản hồi tín hiệu.

Hình 4.13. Chương trình cảnh bảo mở khóa sorvo cánh hướng
Phần này chứa các tín hiệu chính nhƣ sau:
 Nút điều khiển lệnh mở khóa, tín hiệu phản hồi vị trí khóa.
Vị trí cáp tín hiệu tại tủ điều khiển LCU.
 Hiển thị áp lực dầu, giá trị độ mở cánh hƣớng giúp ngƣời
vận hành giám sát đƣợc áp lực hệ thống, khe hở để có thể mở đƣợc
khóa.
 Nút điều khiển “Bypass put out”
(ii) Phần 2: Phần cảnh báo điều kiện logic:
 Phần này thể hiện điều khiện logic trong chƣơng trình chạy
máy, khi các điều kiện thỏa mãn tƣơng thích mức logic “0”-mức màu


19
xám, nếu mức logic “1”-mức màu xanh, từ đây ngƣời vận hành sẽ
biết đƣợc điều kiện chƣơng trình là đủ hay chƣa và đƣa ra hƣớng xử
lý để tiếp tục chu trình.

(iii) Phần 3: Phần tín hiệu cảnh báo:
 Đây là các tín hiệu cảnh báo về áp lực dầu thấp/cao, các chế
độ vận hành, tình trạng làm việc các bơm thể hiện tình trạng làm việc
của hệ thống dầu.
4.2.4. Viết chương trình điều khiển cho hệ thống mở chốt khóa
secvor cánh hướng
Sử dụng ngôn ngữ lập trình FBD (Function block diagram) để
xây dựng chƣơng trình logic cho trong chƣơng trình Compact
Control Builder
Sơ đồ thuật toán nhƣ Hình 4.14.

Hình 4.14. Sơ đồ thuật toán mở khóa servo cánh hướng
(i) Chƣơng trình điều khiển sử dụng các khối chức năng
(Function bock sau):


20
(ii) Thực hiện khai báo biến: (khai báo chi tiết theo phụ lục 5),
ở đây chỉ giới thiệu biến cho 2 function.
(iii) Kết nối tín hiệu.
Từ các khai báo biến thực hiện kết nối các tín hiệu để hoàn
thiện logic, kiểm tra chƣơng trình thự hiện tƣơng tự mục:0
Chƣơng trình logic đƣợc xem mục lục 6
4.2.5. Cài đặt hệ thống

Thực hiện tƣơng tự nhƣ mục 4.1.5
4.3. Xây dựng chƣơng trình khởi động hệ thống điều tốc:
4.3.1. Chức năng nhiệm vụ hệ thống điều tốc, và chương trình
khởi động
4.3.2. Các lỗi hệ thống ảnh hưởng đến chu trình.

4.3.3. Xây dựng chương trình cảnh báo lỗi chu trình khởi động hệ
thống điều tốc

Hình 4.17. Chương trình cảnh báo khởi đồng hệ thống điều tốc.
(i) Phần 1: Phần điều khiển, phản hồi tín hiệu phần này bao
gồm nút lệnh “Command”, giúp ngƣời vận hành có thể gửi lệnh khởi
động lại hệ thống điều tốc, các tín hiệu giám sát phản hồi. Tín hiệu
tốc độ thực tế tổ máy.
(ii) Phần 2: Phần điều kiện.


21
Giám sát điều kiện logic.
(iii) Phần 3: Phần tín hiệu Alarm signal.
4.3.4. Chương trình logic sử dụng chương trình CMB
Sử dụng ngôn ngữ lập trình FBD (Function block diagram) để
xây dựng chƣơng trình logic cho trong chƣơng trình Compact
Control Builder.
Sơ đồ thuật toán nhƣ hình: tƣơng tự nhƣ 2 chƣơng trình khởi
động van chính và mở khóa Servo cánh hƣớng, chƣơng trình can
thiệp vào 02 vòng lặp và xây dựng các nút nhấn điều khiển.

Hình 4.18. sơ đồ thuật toán chương trình khở động điều tốc
(i) Lựa chọn khối chức năng
(ii) Khởi tạo biến:
(iii) Kết nối tín hiệu.
Từ các khai báo biến thực hiện kết nối các tín hiệu để hoàn
thiện logic, kiểm tra chƣơng trình thự hiện tƣơng tự mục: 0
4.3.5. Cài đặt hệ thống
- Tƣơng tụ nhƣ 4.1.5

22
4.4. Kết quả thực tế kết nối chƣơng trình lên hệ thống điều khiển
khởi động tổ máy
Chƣơng trình đƣợc cài đặt và chạy tại hệ thống điều khiển tổ
máy số 01 nhà máy thủy điện Đồng nai 3. Kết quả chƣơng trình cảnh
báo lỗi cho chƣơng trình mở van chính nhƣ Hình 4.20: chƣơng trình
đƣợc kiểm tra tại thời điểm tổ máy đang ở trạng thái dừng “Stop”

Hình 4.20. Chương trình chạy trên hệ thống điều khiển tổ máy số 1
- Phần điều khiển Command, ngƣời vận hành sẽ tiến hành
thực hiện lệnh, giám sát tín hiệu phản hồi “fully Open”, giám sát áp
lực hệ thống dầu, và thời gian thực hiện. Trong mục bypass Signal,
ngƣời vận hành sẽ kiểm tra thực tế, nếu xuất hiện lỗi do phản hồi mà
thực tế van đã mở hoàn toàn thì sẽ thực hiện bỏ qua để chƣơng trình
thực hiện bƣớc tiếp theo trong chu trình khởi động bằng cách nhấn
vào Nút điều khiển ON/OFF.
- Phần điều kiện hoạt động (Condition) lúc tổ máy đang ở chế
đồ “STOP”: Từ chƣơng trình có thể quan sát, khi nút cảnh báo thể


23
hiển thị màu xanh tƣơng ứng với mực logic 1 và màu xám tƣơng ứng
với mực logic 0, qua đây có thể thấy đƣợc tại thời điểm quan sát điều
kiện đi mở van chính là chƣa đủ điều kiện, để đủ điều kiện cần đáp
ứng mực logic nhƣ Bảng 4.1
- Phần cảnh báo Alarm: phần này sẽ hiển thị màu vàng khi
xuất hiện các lỗi, qua quan sát ở đây có 2 tín hiệu cảnh báo.
Từ chƣơng trình này ngƣời vận hành sẽ giám sát và đƣa ra các

hƣớng xử lý phù hợp:

Vi dụ nhƣ tín hiệu tốc đồ bò

(vdi_UnitCrpMonitorOn) đang ở mức logic 1 tức đang tác động, do
tổ máy đang ở trạng thái dừng “Stop” nên tín hiệu đang tác động, là
đúng, tín hiệu này sẽ đƣợc giải trừ khi tổ máy khởi động trở lại,
Mặt khác nếu tín hiệu này không đƣợc giải trừ khi tổ máy
đang khời động thì qua chƣơng trình trên, ngƣơi vận hành sẽ giám
sát đƣợc ngay thiết bị này đang lỗi, và đến trực tiếp thiết bị để để đƣa
ra quyết định, xử lý theo quy trình vận hành và xử lý sự cố tổ máy
chính. [8], Từ đó rút ngắn thời gian khởi xử lý, rút ngắn thời gian
khởi động tổ máy.
KẾT LUẬN
Đối với nhà máy thủy điện hệ thống điều khiển là hệ thống rất
quan trọng quyết định đến việc vận hành hiệu quả các tổ máy phát
điện. Hệ thống điều khiển tại nhà máy thủy điện Đồng Nai 3 sữ dụng
loại PM864M thuộc hệ thống AC800xA của ABB và đƣợc đƣa vào
vận hành từ năm 2010 tới nay. Hệ thống này sau thời gian hoạt động
đã bộc lộ nhiều vấn đề không tối ƣu, ngƣời vận hành khó giám sát,
và xử lý các lỗi trong các bƣớc ở chu trình khởi động, khiến thời gian
khởi động tổ máy kéo dài.
Đề tại đã xây dựng 03 chƣơng trình cảnh báo lỗi cho 03 bƣớc
trong chu trình khởi động tổ máy tại nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3