Đề tài 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

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


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

MỤC LỤC

Lời mở đầu
CH I: Tìm hiểu lứơi hạ thế và yêu cầu của mạng lứơi giám sát
lứơi hạ thế
CH I.I: Sơ đồ lứơi hạ thế phân phối điện
1. Sơ đồ TNC
2. Sơ đồ TNS

3. Sơ đồ TNC – S
4. Sơ đồ nối đất IT
5. Sơ đồ nối đất TT
CH I.II: Sơ đồ lứơi hạ thế tiêu thụ điện
1. Lứơi phân phối hình tia
2. Lứơi phân phới mạch vòng
CH I.III: Cải thiện hệ số công suất
1. Bản chất của năng lụơng phản kháng
2. Các đònh nghóa về hệ số công suất
2.1 Hệ số công suất tức thời
2.2 Hệ số công suất trung bình
2.3 Hệ số công suất tự nhiên

3. Nhu cầu cải thiện hệ số công suất
CH I.IV: Các biện pháp nâng cao hệ số công suất
1. Nâng cao hệ số công suất tự nhiên
2. Nâng cao hệ số công suất cosϕ bằng phương pháp bù
2.1 Bù bằng tụ điện
2.2 Bù bằng máy bù đồng bộ
2.3 Bù bằng động cơ không đồng bộ

3. Tính toán và phân phối dung lựơng bù
3.1 Xác đònh dung lựơng bù
3.2 Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lựơng bù
CH I.V: Tìm hiểu các lứơi hạ thế cần giám sát & bảo vệ
1. Phân tích các thành phần đối xứng và bất đối xứng
2. Tìm hiểu các sự cố ngắn mạch cụ thể
2.1 Ngắn mạch ba pha
2.2 Ngắn mạch một pha chạm đất
2.3 Sự cố 2 pha không chạm đất

2.4 Sự cố 2 pha chạm đất
2.5 Sự cố hở pha

CH I.VI: Giới thiệu các phương pháp bù công suất phản kháng
Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

Trang
1
Ch 1/1
Ch 1/1
Ch 1/1
Ch 1/2
Ch 1/2
Ch 1/3
Ch 1/4
Ch 1/5
Ch 1/5
Ch 1/6
Ch 1/6
Ch 1/6
Ch 1/6
Ch 1/6
Ch 1/7
Ch 1/7
Ch 1/7
Ch 1/8
Ch 1/8
Ch 1/8
Ch 1/9
Ch 1/9

Ch 1/9
Ch 1/10
Ch 1/10
Ch 1/10
Ch 1/11
Ch 1/13
Ch 1/14
Ch 1/14
Ch 1/15
Ch 1/16
Ch 1/17
Ch 1/19
Ch 1/21


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

bằng tụ điện
1. Tác dụng của tụ bù dọc
2. Tác dụng của tụ bù ngang
CH I.VII: Đặc điểm của mạng giám sát lứơi hạ thế hiện đại
1. Giới thiệu chung
2. Yêu cầu tạo mạng của mạng SCADA giám sát lứơi hạ
thế
3. Giới thiệu thông số kỹ thuật 1 số thiết bò giám sát lứơi
hạ thết hiện đại
3.1 DIGIPACT UM0 VOLMETER
3.2 DIGIPACT IM0 AMMETER
3.3 DIGIPACT PM150 POWER METER

CH II: Giới thiệu PLC TSX-Premium
CH II.I: Giới thiệu về phần cứng PLC TSX 57
1. Giới thiệu về RACK
2. Giới thiệu về module Nguồn
2.1 Các họ module nguồn
2.2 Mô tả vật lý (cho khối nguồn TSX PSY 2600 đang sử dụng)

3. Giới thiệu về module vi xử lý (processor)
4. Giới thiệu module input analog TSX AEY 414, AEY
800
4.1 Giới thiệu, mô tả vật lý và ký hiệu các ngõ vào của module
4.2 Cách lắp đặt, chèn module và Rack

CH II.II: Giới thiệu về phần mềm PL7 PRO của PLC TSX
Premium
CH II.III: Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình
1. Ngôn ngữ Ladder Program (LD)
1.1 Đặc điểm
1.2 Các biểu tựơng lệnh bằng hình hoạ

2. Ngôn ngữ Structured Text (ST)
3. Ngôn ngữ Instruction List (IL)
4. Ngôn ngữ Grafcet Sequential Function Chart-SFC)
5. Các lệnh nâng cao
CH III: Xây dựng lưu đồ và giải thuật SCADA giám sát lứơi
hạ thế
Ch III.I: Lựa chọn cấu hình phần cứng
Ch III.II: Xây dựng lưu dồ (Flowchart) vận hành và giám sát
lứơi hạ thế
Ch III.III: Xây dựng chương trình Ladder giám sát lứơi hạ thế

1. Bảng tóm tắt cách chọn & phân bố biến dùng trong
Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

Ch 1/21
Ch 1/23
Ch 1/24
Ch 1/24
Ch 1/27
Ch 1/29
Ch 1/29
Ch 1/30
Ch 1/30
Ch 2/1
Ch 2/3
Ch 2/3
Ch 2/4
Ch 2/4
Ch 2/5
Ch 2/6
Ch 2/12
Ch 2/12
Ch 2/12
Ch 2/13
Ch 2/15
Ch 2/15
Ch 2/15
Ch 2/16
Ch 2/20
Ch 2/23
Ch 2/24

Ch 2/26
Ch 3/1
Ch 3/1
Ch 3/3
Ch 3/11
Ch 3/11


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

chương trình:
1.1 Các biến Bit nội %Mi
1.2 Phân bố các biến nội %MWi
1.3 Các biến từ kép nội %MDi
1.4 Bảng phân bố các biến DIGITAL ngõ vào %Ii
1.5 Bảng phân phối các biến DIGITAL ngõ ra %Qi
1.6 Bảng phân bố các biến ANALOG ngõ vào %IWi
1.7 Bảng phân bố các biến ANALOG ngõ ra %QWi
2. Phân tích tóm tắt giải thuật của chương trình SCADA
giám sát lứơi hạ thế
CH IV: Xây dựng giao diện động trong thời gian thực để giám
sát lứơi hạ thế (công cụ Runtime Screen)
Ch IV.I: Giới thiệu chung
1. Menu chính của PL7-PRO khi hoạt động ở mode offline
(không kết nối)
1.1 Các thục đơn soạn thảo có sẵn của màn hình khai thác
1.2 Cửa sổ mành hình khai thác RUNTIME SCREEN
1.3 Các giai đoạn khi bắt đầu soạn thảo RUNTIME
1.4 Printing

Ch IV.II: Menu chính của PL7-PRO khi hoạt động ở mode
online (kết nối)
1. Các đối tựơng động
2. Thứ tự hiển thò các đối tựơng
3. Chọn lựa một đối tựơng động
4. Palette công cụ uility
5. Hiệu chỉnh các biến
6. Tìm kiếm biến
7. Quản lí hiển thò
8. Quản lí keyboard và điều khiển PLC
9. Tool tips
Ch IV.III: Mành hình chẩn đoán (Viewer)
1. Giới thiệu
2. Cấu trúc của dòng nhắn báo lỗi
3. Hiển thò các dòng nhắn báo lỗi
3.1 Colors (Màu)
3.2 Flashing (Chớp tắt)

4. Quản và thao tác thực hiện với dòng báo lỗi
5. Lưu trữ các dòng báo lỗi
Ch IV.IV: Ứng dụng RUNTIME xây dựng giao diện động cho
Panel SCADA giám sát lứơi hạ thế
Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

Ch 3/11
Ch 3/14
Ch 3/16
Ch 3/16
Ch 3/18
Ch 3/19

Ch 3/19
Ch 3/20
Ch 4/1
Ch 4/1
Ch 4/1
Ch 4/1
Ch 4/3
Ch 4/6
Ch 4/27
Ch 4/31
Ch 4/31
Ch 4/31
Ch 4/31
Ch 4/31
Ch 4/31
Ch 4/32
Ch 4/33
Ch 4/33
Ch 4/33
Ch 4/34
Ch 4/34
Ch 4/34
Ch 4/35
Ch 4/35
Ch 4/36
Ch 4/36
Ch 4/37
Ch 4/38

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

1. Xây dựng các màn hình giao diện động dùng cho Panel
SCADA giám sát lứơi hạ thế:
1.1 Cửa sổ Overview-Screen
1.2 Các cửa sổ thông số động %Si - %Mi - %Ii & %Qi
1.3 Cử sổ truy cập thông số lứơi hạ thế
1.4 Cửa sổ đồ thò thời gian thực (Trend Diagram)
1.5 Cửa sổ truy cập sơ đồ lứơi hạ thế
1.6 Cưả sổ truy cập sự cố lứơi hạ thế
1.7 Cửa sổ truy cập cơ sở dữ liệu lứơi hạ thế

Ch IV.V: Tóm tắt các tính năng giám sát – điều khiển chính
của Panel SCADA giám sát lứơi hạ thế:
CH V: Tổng hợp các kết quả thực nghiệm trên Panel SCADA
giám sát lứơi hạ thế
Ch V.I: Giới thiệu chung
Ch V.II: Giới thiệu cấu hình các phần tử cuả module SCADA
khi thử nghiệm
Ch V.II: Các kết quả thử nghiệm trên module SCADA giám sát
lứơi hạ thế
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
1.1 Thục nghiệm mách hạ thế 1 nguồn – 1 tải
1.2 Thự nghiệm mạch hạ thế 3 pha 1 nguồn – 2 tải song song:

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

2.1 Thử nghiệm ngắn mạnh 1 pha
2.2 Thử nghiệm ngắn mạch 2 pha
2.3 Thử nghiệm ngắn mạch 3 pha
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:
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
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
6. Thử nghiệm module SCADA hỗ trợ ngắt mạch khi CB
chưa ngắt mạch kòp:

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

Ch 4/39
Ch 4/40
Ch 4/41
Ch 4/43
Ch 4/44
Ch 4/45
Ch 4/46
Ch 4/47
Ch 4/49
Ch 5/1
Ch 5/1
Ch 5/2
Ch 5/8

Ch 5/8
Ch 5/8
Ch 5/14

Ch 5/19
Ch 5/20
Ch 5/21
Ch 5/22

Ch 5/24

Ch 5/25

Ch 5/27
Ch 5/29


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

6.1 Dùng SCADA hỗ trợ điều khiển đóng ngắt mạch
tải trong chế độ vận hành bình thừơng:
6.2 SCADA hỗ trợ điều khiển đóng ngắt mạch tải khi
có sự cố quá tải kéo dài:
7. Thử nghiệm khả năng tạo cơ sở liệu liên quan đến các
tình huống sự cố của module SCADA
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

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

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

Ch 5/30
Ch 5/32
Ch 5/33

Ch 5/36

Ch 5/38


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

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


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

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

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

•
•
•

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


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

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


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

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


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

A) HÌNH DẠNG

B) SƠ ĐỒ KẾT NỐI
HÌNH 1.8 : DIGIPACT IM100 AMMETER
3) DIGIPACT PM150 POWER METER :

A) HÌNH DẠNG

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


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

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


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

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


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

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


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

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
START

Reset

Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh chính
AB

No

Yes

Kiểm tra sự cố
nhánh chính
AB

Vận hành và Thu
thập thông số

No

Yes
Kiểm tra sự cố
nhánh chính
AB

No
Cho vận
hành các
nhánh tải

Hiển thò thông số
lưới

No

Điều chỉnh
TỤ BÙ

Kiểm tra
Power Factor

Yes

Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ

Cách ly nhánh
chính và các
nhánh tải

Khắc phục sự cố
nhánh chính AB

Yes
Yes

End

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

No

Dừng Hệ Thống
Báo Động SỰ CỐ


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

Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI CD
START

Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
CD

No

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
CD

Yes
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải CD

No

Yes

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
CD

No
Hiển thò thông số
lưới

Yes

Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ

Cách ly
nhánh tải CD

No

Khắc phục sự cố
nhánh tải CD

Yes
Xóa BIT
SỰ CỐ

Báo Động SỰ CỐ

End

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


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

Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI EF

START

Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
EF

No

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
EF

Yes
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải EF

No

Yes

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
EF

No
Hiển thò thông số
lưới

Yes

Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ

Cách ly
nhánh tải EF

No

Khắc phục sự cố
nhánh tải EF

Yes
Xóa BIT
SỰ CỐ

Báo Động SỰ CỐ

End

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


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

Lưu đồ vận hành & giám sát NHÁNH TẢI GH

START

Kiểm tra
điều kiện
vận hành
nhánh tải
GH

No

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
GH

Yes
Vận hành và Thu
thập thông số
nhánh tải GH

No

Yes

Kiểm tra
sự cố nhánh tải
GH

No
Hiển thò thông số
lưới

Yes

Phân loại và
Ghi nhận SỰ CỐ

Cách ly
nhánh tải GH

No

Khắc phục sự cố
nhánh tải GH

Yes
Xóa BIT
SỰ CỐ

Báo Động SỰ CỐ

End

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

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

Chương trình con phát hiện & khắc phục sự cố
START

RESET

Giám sát
thông số
đầu vào
N
Phát hiện
sự cố
Y

Sự cố quá
dòng ,thấp
dòng

Số quá
áp = 3

Xử lý sự
cố

Sự cố mất
áp

Sự cố quá
áp ,thấp áp

Sự cố mất
dòng

Xử lý sự
cố

Số quá
áp = 2

Xử lý sự
cố

Số quá
áp = 1

Số mất
áp = 3

Số mấtù
áp = 2

Xử lý sự
cố

Đánh giá,phân
loại sự cố

N
Ngắt nguồn
điện

khắc phục
sự cố
Y

END

Chương trình con phát hiện và phân loại các sự cố về dòng :
Báo cáo: NGUYỄN HỮU PHÚC – HỒ PHẠM HUY ÁNH – NGUYỄN THẾ KIỆT

Số mất
áp = 1


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

START

RESET

Yes

Có tín hiệu
từ RCD
No
Có tín hiệu
quá dòng

No

Có tín hiệu
quá dòng

No

Yes

Có tín hiệu
quá nhiệt

Yes

Yes
Số pha
quá dòng
=2

Sự cố
hở pha

No

Số pha
quá dòng
=2

Yes

Sự cố ngắn
mạch 2 pha
chạm đất

No

Số pha
quá dòng
=3

Sự cố quá tải
(ĐỘNG CƠ..)

No

Yes

Yes

Sự cố ngắn
mạch 1 pha

No

Sự cố ngắn
mạch 2 pha
không chạm đất

Sự cố ngắn mạch

3 pha đối xứng

Lưới vận hành bình
thường (không sự cố)

END

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


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

Chương trình con theo dõi, bù công suất phản kháng:
START

RESET

Theo dõi công suất
phãn kháng của hệ
thống lưới

Y

Cosϕ ≅ 0,93
N

Cosϕ ≤ 0,92

Cosϕ ≥ 0,94

Tính tóan
dung lượng
cần bù

Tính tóan
dung lượng tụ
dư cần ngắt

Cấp đóng Cấp đóng
tụ = 2
tụ = 1

Cấp đóng
tụ = 3

Cấp nhả
tụ = 1

Cấ p nhả
tụ = 2

Y

END

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

Cấp nhả
tụ = 3

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

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


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

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
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

%Mi

%M0
%M1
%M2
%M3
%M4
%M5
%M6
%M7
%M8
%M9
%M10
%M11
%M12
%M13
%M14
%M15
%M16
%M17
%M18
%M19
%M20
%M21
%M22
%M23
%M24
%M25
%M26
%M27
%M28
%M29

%M30
%M31
%M32

Diễn giải
Bit cho phép vận hành đoạn AB
Bit báo dừng vận hành đoạn AB
Bit báo có sự cố đoạn AB
Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn AB đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn AB đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn AB đã đóng
Bit báo có dòng qua pha A đoạn AB
Bit báo có dòng qua pha B đoạn AB
Bit báo có dòng qua pha C đoạn AB
Bit báo RCD của đoạn AB đã đóng
Bit báo có sự cố trên pha A đoạn AB
Bit báo có sự cố trên pha B đoạn AB
Bit báo có sự cố trên pha C đoạn AB
Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn AB
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn AB
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn AB
Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn AB
Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn AB
Bit báo có điện áp lưới 3 pha
Bit cho phép đóng máy cắt chính MC1
Bit cho phép đóng máy cắt chính MC2
Bit báo có sự cố quá tải đoạn AB
Bit cho phép chạy máy phát
Bit báo Timer 1 đủ 3 giây
Bit báo Timer 2 đủ 10 giây

Bit báo Timer 3 đủ 20 giây
Bit báo Timer 4 đủ 1 giây
Bit báo tín hiệu dòng điện xoay chiều qua điểm 0
Bit báo tín hiệu điện áp xoay chiều qua điểm 0
Bit cho phép vận hành đoạn CD
Bit báo dừng vận hành đoạn CD
Bit báo có sự cố đoạn CD

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


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

34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73

%M33
%M34
%M35
%M36
%M37
%M38

%M39
%M40
%M41
%M42
%M43
%M44
%M45
%M46
%M47
%M48
%M49
%M50
%M51
%M52
%M53
%M54
%M55
%M56
%M57
%M58
%M59
%M60
%M61
%M62
%M63
%M64
%M65
%M66
%M67
%M68

%M69
%M70
%M71
%M72

Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn CD đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn CD đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn CD đã đóng
Bit báo có dòng qua pha A đoạn CD
Bit báo có dòng qua pha B đoạn CD
Bit báo có dòng qua pha C đoạn CD
Bit báo RCD của đoạn CD đã đóng
Bit báo có sự cố trên pha A đoạn CD
Bit báo có sự cố trên pha B đoạn CD
Bit báo có sự cố trên pha C đoạn CD
Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn CD
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn CD
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn CD
Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn CD
Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn CD
Bit báo cho phép đóng máy cắt nhánh MC3
Bit cho phép vận hành đoạn EF
Bit báo dừng vận hành đoạn EF
Bit báo có sự cố đoạn EF
Bit báo relay quá dòng của pha A đoạn EF đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha B đoạn EF đã đóng
Bit báo relay quá dòng của pha C đoạn EF đã đóng
Bit báo có dòng qua pha A đoạn EF
Bit báo có dòng qua pha B đoạn EF
Bit báo có dòng qua pha C đoạn EF

Bit báo RCD của đoạn EF đã đóng
Bit báo có sự cố trên pha A đoạn EF
Bit báo có sự cố trên pha B đoạn EF
Bit báo có sự cố trên pha C đoạn EF
Bit báo có sự cố ngắn mạch 1 pha đoạn EF
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha đoạn EF
Bit báo có sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất đoạn EF
Bit báo có sự cố ngắn mạch 3 pha đoạn EF
Bit báo có sự cố hở mạch 1 pha đoạn EF
Bit báo cho phép đóng máy cắt nhánh MC4
Bit cho phép vận hành đoạn GH
Bit báo dừng vận hành đoạn GH
Bit báo có sự cố đoạn GH

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