GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG SCADA VÀ VIỄN THÔNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM

Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG SCADA VÀ VIỄN
THÔNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI

Trang 1


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

NỘI DUNG
GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG SCADA VÀ VIỄN THÔNG
CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI ...........................................................................1
CHƯƠNG 1.
1.1

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHÍNH PHẦN ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ
..............................................................................................................4

Giải pháp chung .................................................................................................4

1.1.1

Nhà máy điện mặt trời .................................................................................4

1.1.2

Trạm biến áp Điện mặt trời .........................................................................7

1.2

Hệ thống bảo vệ .................................................................................................8

1.2.1

Đặc tính kỹ thuật chính của thiết bị bảo vệ .................................................8

1.2.2

Hệ thống bảo vệ nhà máy điện mặt trời ......................................................9

1.2.3

Hệ thống bảo vệ trạm biến áp ...................................................................11

1.2.4

Hệ thống đo lường .....................................................................................15

1.2.5

Hệ thống điện tự dùng ...............................................................................15

1.2.6

Hệ thống điều khiển ..................................................................................16

1.2.6.1

Đặc tính kỹ thuật hệ thống điều khiển ................................................16

1.2.6.2

Cấu trúc hệ thống điều khiển ..............................................................17

CHƯƠNG 2.

GIẢI PHÁP KẾT NỐI THÔNG TIN .............................................40

2.1

Cung cấp các dịch vụ viễn thông .....................................................................40

2.1.1

Phục vụ công tác điều độ ..........................................................................40

2.1.2

Phục vụ công tác quản lý, chỉ đạo và kinh doanh điện năng ....................40

2.2

Nguyên tắc xây dựng tuyến thông tin ..............................................................40

2.3

Thiết lập tuyến thông tin ..................................................................................40

2.3.1

Hiện trạng hệ thống thông tin....................................................................40

2.3.2

Tổ chức thông tin ......................................................................................40

2.3.3

Giải pháp cấp nguồn..................................................................................41

CHƯƠNG 3.
3.1

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CÁC THIẾT BỊ THÔNG TIN .............43

Modem chuyển đổi quang sang E1 ..................................................................43

3.1.1

Nguồn cung cấp .........................................................................................43

3.1.2

Thông số kỹ thuật giao diện E1.................................................................43

3.1.3

Thông số kỹ thuật giao diện quang ...........................................................43

3.2

Thiết bị Switch layer 3 .....................................................................................43
Trang 2


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

3.3

Thiết bị truyền cắt xa TPS ...............................................................................43

3.4

Bộ định tuyến – Router ....................................................................................44

3.5

Cáp quang NMOC ...........................................................................................44

3.6

Hộp nối (Joint Box) .........................................................................................45

3.7

Hộp đầu cáp quang + dàn phân phối sợi quang (TB+ODF) ............................45

3.8

Kênh truyền cho FR/PMU ...............................................................................45

CHƯƠNG 4.

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA .............................46

4.1

Tổng quan ........................................................................................................46

4.2

Khảo sát thiết kế ...............................................................................................46

4.2.1

Đường truyền viễn thông ..........................................................................46

4.2.2

Tương hợp giao thức truyền thông (protocol) ...........................................47

4.2.3

Danh mục tín hiệu gửi về hệ thống SCADA tại A0, AX (Datalist) ..........47

4.3

Giải pháp SCADA ...........................................................................................48

4.4

Đặc tính kỹ thuật công nghệ ............................................................................49

4.4.1

An ninh mạng ............................................................................................49

4.4.2

Máy tính Gateway .....................................................................................49

4.5

4.4.2.1

Mô tả chung ........................................................................................49

4.4.2.2

Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................49

Thi công và thí nghiệm ....................................................................................51

4.5.1

Thi công.....................................................................................................51

4.5.2

Thí nghiệm End-To-End ...........................................................................52

Trang 3


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

CHƯƠNG 1.
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHÍNH PHẦN ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ
1.1 Giải pháp chung
1.1.1 Nhà máy điện mặt trời
Nhà máy điện mặt trời nối lưới trực tiếp gồm các thành phần được mô tả như
trong hình dưới đây, bao gồm:
-

-

-

-

-

Tấm pin quang điện (PV module): là thành phần chuyển đổi bức xạ mặt trời trực
tiếp thành điện năng DC thông qua hiệu ứng quang điện với một quy trình
chuyển đổi hoàn toàn sạch và không yêu cầu các thành phần chuyển động như
các máy điện quay thông thường. Mỗi tấm pin quang điện gồm nhiều tế bào

quang điện (PV cell) kết nối với nhau, các tấm quang điện sẽ được mắc nối tiếp
thành chuỗi (string) và song song thành mảng (array) để đạt được công suất điện
đầu ra DC yêu cầu.
Bộ nghịch lưu (Inverter): là thiết bị điện tử công suất có chức năng chuyển đổi
dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC phù hợp để kết nối với
lưới điện.
Hệ thống giá đỡ (Mounting system): hệ thống cho phép các tấm pin quang điện
được gắn cố định. Hệ thống có thể thiết kế với góc nghiêng cố định hoặc bám
theo mặt trời (sun-tracking system).
Máy biến áp nâng áp: nhằm mục đích nâng điện áp đầu ra từ inverter lên cấp điện
áp cao hơn phù hợp để đấu nối với hệ thống điện. Tùy thuộc vào quy mô công
suất, điều kiện lưới điện khu vực mà cấp điện áp có thể thay đổi phù hợp (ví dụ
22kV, 35kV, 110kV, 220kV…). Với các cấp điện áp cao thế sẽ phải cần thông
qua 2 cấp máy biến áp.
Cơ sở hạ tầng để đấu nối lưới điện: là cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc đấu nối nhà
máy vào lưới điện. Cụ thể ở đây là trạm biến áp, sẽ bao gồm các thiết bị bảo vệ,
đo đếm, điều khiển.

Hình 1. Sơ đồ tổng quan về đấu nối nhà máy điện mặt trời
Trang 4


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

Các tấm pin mặt trời được lựa chọn là loại Poly Crystalline (đa tinh thể) với kích
thước tiêu chuẩn 72 cell, với công suất định mức ≥ 340Wp.
Sơ đồ đấu dây mỗi mảng pin mặt trời dự kiến gồm 26 chuỗi song song, trong đó
mỗi chuỗi có 31 tấm pin đấu nối tiếp, với điện áp hở mạch tối da 1500Vdc. Bảo vệ quá
áp cho một hoặc một số tấm pin đấu nối tiếp được thực hiện bằng các diode chế tạo,

tích hợp cùng với tấm pin. Các chuỗi tấm pin được trang bị bảo vệ chống quá áp bằng
các cầu chì ở đầu vào mỗi chuỗi, vị trí lắp đặt trên hộp đấu dây của PV.
Các thiết bị Inverter đóng vai trò vị trí trung tâm của nhà máy điện mặt trời, là
các thiết bị điện tử công suất, thực hiện chức năng chuyển đổi năng lượng một chiều
DC thành năng lượng xoay chiều AC nhờ các linh kiện bán dẫn đóng cắt với tần số
cao (FET, MOSFET, IGBT…). Các thiết bị inverter có thể thực hiện nhiều chức năng
khác nhau: kết nối lưới trực tiếp, giám sát hoạt động của mảng pin mặt trời để thu
được công suất tối đa nhờ thuật toán dò tìm công suất cực đại (MPPT), cung cấp các
thiết bị đóng cắt và cách ly hệ thống với các chức năng bảo vệ phù hợp, đáp ứng với
nhiều chế độ vận hành của hệ thống điện.
Đề án lựa chọn giải pháp sử dụng các trạm Inverter tích hợp với cấu trúc thiết kế
nhỏ gọn theo kiểu “plug-and-play”, bao gồm toàn bộ các thiết bị cần thiết để có thể
nhanh chóng và thuận tiện cho việc kết nối nhà máy điện mặt trời vào lưới điện thông
qua các ngăn lộ trung thế. Tại mỗi trạm Inverter tích hợp, được trang bị các bộ thu
thập, giám sát, điều khiển tại chỗ sẵn sàng cho việc kết nối đến các hệ thống SCADA
hoặc hệ thống giám sát điều khiển khác phục vụ cho quá trình vận hành nhà máy điện
mặt trời đáp ứng theo các yêu cầu vận hành khác nhau của lưới điện.
Các trạm Inverter tích hợp được lựa chọn với công suất định mức 4,6MW bao
gồm các thiết bị chính sau đây:
-

-

02 thiết bị Inverter kiểu trung tâm (Central Inverter) đặt ngoài trời với công suất
định mức của từng thiết bị là 2,3MW.
01 máy biến áp 0,6/22kV làm nhiệm vụ chuyển đổi cấp điện áp.
Các thiết bị đóng cắt trung thế (MV Switchgear) được cách điện an toàn bằng khí
SF6. Làm nhiệm vụ kết nối đầu ra các trạm Inverter tích hợp để tập trung năng
lượng đáp ứng công suất định mức trên mỗi ngăn lộ trung thế 22kV.
Bộ thu thập dữ liệu giám sát, điều khiển tại chỗ.

Sơ đồ nguyên lý nối điện phía nhà máy điện mặt trời được thể hiện trong hình sau:

Trang 5


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý nối điện phía nhà máy điện mặt trời

Các bộ thu thập, giám sát các trạm Inverter tích hợp sẽ được kết nối với nhau và
hệ thống giám sát điều khiển trung tâm đặt tại phòng vận hành trạm biến áp chính
thông qua mạng cáp quang nội bộ tốc độ cao, được thiết kế theo cấu trúc mạng vòng
(Ring). Sơ đồ nguyên lý kết nối điều khiển được thể hiện trong hình sau:

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý kết nối điều khiển trong nhà máy ĐMT

Toàn bộ dữ liệu thiết bị nhà máy điện mặt trời sẽ được thu thập, giám sát, điều
khiển từ hệ thống giám sát điều khiển trung tâm đặt tại phòng vận hành trạm biến áp
chính 220kV.
Quá trình điều khiển nhà máy điện mặt trời sẽ được thực hiện theo trình tự như
sau, từ giá trị Setpoints nhận được từ các hệ thống SCADA/EMS tại các trung tâm
Trang 6


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

điều độ hệ thống điện thông quá máy tính SCADA Gateway, hệ thống giám sát điều

khiển trung tâm sẽ thực hiện các lệnh điều khiển các thiết bị Inverter đáp ứng theo các
giá trị Setpoints yêu cầu nhận được. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hoạt động nhà máy
điện mặt trời được thể hiện trong hình sau:

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hoạt động nhà máy điện mặt trời

1.1.2 Trạm biến áp Điện mặt trời
Trạm biến áp Điện mặt trời được đầu tư xây dựng với qui mô như sau:
 Kiểu trạm

: Ngoài trời.

 Cấp điện áp

: 220/22kV.

 Công suất

: 02 máy biến áp có công suất 2x63 MVA.

 HTPP 220kV : Sơ đồ 02 hệ thống thanh góp (cho phép mở rộng thanh
góp vòng trong tương lai).
 HTPP 22kV

: 02 tủ lộ tổng 22kV cho 2 MBA lực 220/22kV, 02 MBA tự
dùng 22/0.4kV.
16 tủ xuất tuyến 22kV.

-

03 tủ máy cắt phân đoạn 22kV.

Nguồn điện thao tác và các tín hiệu đầu vào phục vụ cho hệ thống điều khiển,
tự động, bảo vệ rơ le, đo lường và báo tín hiệu có đặc tính kỹ thuật như sau:
-

Điện áp thao tác xoay chiều :

380/220V AC
Trang 7


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

-

Điện áp thao tác 1 chiều
:
220V DC
Dòng điện thứ cấp máy biến dòng có giá trị định mức
Điện áp thứ cấp máy biến điện áp có giá trị định mức

:
:

1A
110V

Nhằm hạn chế các tác động lâu dài của thời tiết khô nóng và đảm bảo vận hành

an toàn cho các thiết bị điều khiển bảo vệ, đề án kiến nghị tủ điều khiển bảo vệ mức
ngăn lộ lắp đặt trong nhà điều khiển với cấp bảo vệ độ kín là IP41.
1.2 Hệ thống bảo vệ
Hệ thống rơ le bảo vệ trạm sử dụng các loại rơ le kỹ thuật số có độ nhạy cao,
thời gian tác động nhanh, có khả năng giao tiếp với máy tính, hệ thống SCADA/EMS.
Hệ thống điều khiển bảo vệ của trạm và nhà máy Điện mặt trời và 2 được trang
bị phù hợp với quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, quy định của Tổng Công ty
Truyền tải điện Quốc Gia và yêu cầu của Chủ đầu tư, cụ thể như sau:
1.2.1 Đặc tính kỹ thuật chính của thiết bị bảo vệ
-

Tần số định mức: 50Hz.
Dòng điện đầu vào định mức: 1A.
Điện áp đầu vào định mức: 220VAC.
Điện áp thao tác: 220VDC.
Kiểu của các rơ le chính: Rơ le số với bộ vi xử lý.
Nhà sản xuất rơ le chính: Siemens, ABB, SEL, Alstom/ Schneider, Toshiba hoặc
tương đương và phù hợp với tiêu chuẩn IEC 61850.
Tiêu chuẩn được áp dụng cho các thiết bị bảo vệ: IEC255.
Mức độ bảo vệ của tủ:
 Đặt trong nhà: IP41.
 Đặt ngoài trời: IP55.

-

Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ chính và dự phòng:
 Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ chính: ≤ 110ms
 Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ dự phòng: ≤ 140ms

-

Các tủ có mạch sấy, đèn chiếu sáng bên trong có công tắc liên động với cánh cửa
tủ.
Các thiết bị đo lường số đa chức năng, rơ le chính có khả năng kết nối máy tính.
Rơ le bảo vệ lắp mới phải là loại kỹ thuật số đa chức năng có thể giao diện với
các hệ thống SCADA và EMS thông qua máy tính GATEWAY và hệ thống viễn
thông. Cho phép cài đặt cấu hình, thông số bảo vệ bằng cả hai cách: Bằng tay
(Thông qua phím bấm trên rơ le) và bằng máy tính cá nhân hoặc giao tiếp từ xa
Trang 8


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

-

-

qua kết nối mạng hệ thống (Thông qua phần mềm giao diện), phần mềm và dây
giao diện chuyên dụng phải được cung cấp kèm theo.
Mạch bảo vệ rơ le được thiết kế có tính dự phòng, tính tin cậy cao: Bảo vệ chính
và bảo vệ dự phòng độc lập nhau về mặt vật lý; nguồn cấp cho các bảo vệ này
cũng độc lập nhau. Mỗi chức năng bảo vệ trong rơ le kỹ thuật số có ít nhất 2 cấp
bảo vệ hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau. Với chức năng kém áp, cần thiết có
hỗ trợ chức năng giám sát điện áp chết để không tác động khi hệ thống mất điện.
Các rơ le bảo vệ kiểu kỹ thuật số có cổng giao tiếp IRIG-B để đồng bộ thời gian
thực với hệ thống điều khiển giám sát toàn nhà máy.

1.2.2 Hệ thống bảo vệ nhà máy điện mặt trời
Đối với các nhà máy điện mặt trời, các thiết bị Inverter đóng vai trò trung tâm

của hệ thống làm nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ DC sang AC. Hệ thống bảo vệ
nhà máy điện mặt trời cũng được phân thành hai vùng điện năng DC và AC.
1.2.2.1.1 Vùng điện năng DC:
-

-

Tấm pin mặt trời: các tấm pin mặt trời được kết nối với nhau tạo thành các chuỗi,
được bảo vệ chống quá áp bằng các diode được chế tạo tích hợp cùng với tấm
pin.
Hộp gom DC: đóng vai trò là bộ giao tiếp trung gian, thực hiện nhiệm vụ gom
năng lượng từ các chuỗi tấm pin và truyền về các thiết bị Inverter. Tại các hộp
gom dây DC được trang bị bảo vệ chống quá tải, chống quá dòng, bảo vệ chống
sét thông qua các thiết bị cầu chì bảo vệ đầu vào bao gồm cả dòng dương và dòng
âm. Từ đó gián tiếp bảo vệ các dòng diện âm truyền đến các thiết bị Inverter.

- Các thiết bị Inverter: Đóng vai trò là trái tim của hệ thống, chuyển đổi năng lượng
DC sang AC, vì vậy tại các thiết bị Inverter được trang bị các chức năng bảo vệ
chính của hệ thống bao gồm:
+ Bảo vệ chống quá tải Inverter: được trang bị các mạch bảo vệ chống quá tải
tự động ngắt tất cả các thiết bị đóng cắt đầu vào khi công suất đầu vào vượt
quá ngưỡng cho phép.
+ Bảo vệ chống thấp áp Inverter:
+ Bảo vệ chống hư hỏng MC nội bộ Inverter:
+ Bảo vệ chống quá nhiệt: hiệu suất của các thiết bị Inverter phụ thuộc vào
nhiệt độ hoạt động của thiết bị, nhiệt độ càng cao, hiệu suất càng giảm. Khi
nhiệt độ tăng cao, các linh kiện điện tử bị nóng, có thể gây chảy, dẫn đến hư
hỏng thiết bị.
+ Bảo vệ chống chạm đất: Bảo vệ chống chạm đất là một trong những yêu cầu
bắt buộc đối với mọi thiết bị điện tử.

Trang 9


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

+ Bảo vệ chống ngắn mạch: khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch phía DC hoặc
AC, bảo vệ tác động ngay lập tức ngắt các mạch liên quan ra khỏi sự cố.
+ Bảo vệ quá áp, kép áp đầu ra: Các thiết bị Inverter sẽ tự động dừng hoạt
động khi điện áp tại điểm đầu ra vượt ngoài dải ngưỡng cho phép.
+ Anti-Inslanding: Các thiết bị Inverter tự động dừng hoạt động, ngắt các
mạch liên quan, dừng phát điện khi phát hiện sự cố mất điện tại điểm kết nối
lưới.
1.2.2.1.2 Vùng điện năng AC:
Đối với nhà máy điện mặt trời, vùng điện năng AC được tính từ đầu máy biến áp
nâng áp trở ra, cũng sẽ được trang hệ thống bảo vệ đảm bảo an toàn vận hành máy
biến áp nâng áp và các thiết bị nhà máy điện mặt trời khác khi xảy ra các sự cố tại
điểm kết nối lưới điện. Các chức năng bảo vệ chính bao gồm:
-

-

-

-

-

-

-

Bảo vệ quá áp (F59): thiết bị bảo vệ sẽ thực hiện cắt các máy cắt tại đầu ra, ngắt
máy biến áp ra khỏi lưới khi điện áp tại điểm kết nối vượt quá ngưỡng cho phép.
Bảo vệ thấp áp (F27): khi phát hiện điện áp tại điểm kết nối thấp hơn ngưỡng cho
phép, thiết bị bảo vệ sẽ gửi lệnh cắt đến thiết bị cắt tổng ngắt hoạt động toàn hệ
thống.
Bảo vệ quá tần số (F81O): tần số vận hành trung bình của lưới điện là 50Hz, khi
phát hiện tần số hệ thống cao hơn so với ngưỡng cấu hình (51 – 53Hz), thiết bị
bảo vệ sẽ phát tín hiệu cắt đến thiết bị cắt tổng, ngắt hoạt động toàn hệ thống.
Bảo vệ thấp tần số (F81U): khi phát hiện tần số hệ thống thấp hơn so với ngưỡng
cấu hình hệ thống (47 – 49Hz), thiết bị bảo vệ sẽ phát tín hiệu cắt đến thiết bị cắt
tổng, ngắt hoạt động toàn hệ thống.
Bảo vệ quá dòng (F50/51): chức năng hoạt động dựa trên dòng điện tại đầu ra của
máy biến áp, hệ thống sẽ gửi tín hiệu cắt, ngắt máy biến áp ra khỏi hệ thống khi
giá trị dòng điện lớn hơn giá trị khởi động cài đặt.
Bảo vệ quá dòng chạm đất (F50N/51N): chức năng hoạt động dựa trên dòng điện
chạm đất tại đầu ra của máy biến áp.
Rơ le cắt tổng (F86): Các thiết bị rơ le bảo vệ khi phát hiện sự cố xảy ra trong hệ
thống tại điểm kết nối như quá dòng, quá áp, chạm đất… sẽ ngay lập tức gửi tín
hiệu cắt đến rơ cắt tổng, thực hiện ngắt hoạt động toàn bộ hệ thống ra khỏi lưới
điện điện.
Rơ le chống đóng lặp lại (F74): là một thành phần trong thiết bị máy cắt, thực
hiện chức năng ngăn ngừa thao tác đóng nhiều lần, lặp đi lặp lại, dẫn đến gây ra
hư hỏng cơ cấu đóng của thiết bị.
Rơ le giám sát mạch cắt (F95): Mạch cắt đóng vai trò vô cùng quan trọng trong
hệ thống bảo vệ. Các thiết bị rơ le này làm nhiệm vụ giám sát chức năng hoạt
Trang 10

Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

-

động của mạch cắt thiết bị, đảm bảo ngay lập tức gửi tín hiệu cắt thiết bị khi tín
hiệu sự cố xảy ra, cô lập điểm sự cố, tránh hư hỏng thiết bị. Khi thiết bị giám sát
mạch cắt gặp lỗi, hệ thống sẽ ngay lập tức gửi tín hiệu cảnh báo đến người vận
hành.
Rơ le bảo vệ nội bộ máy biến áp (49 OTI và 49 WTI): Hiệu suất hoạt động của
máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động (nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây).
Tại các máy biến áp nâng áp sẽ được trang bị các thiết bị rơ le bảo vệ giám sát
nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, ngay lập tức gửi tín hiệu cắt đến thiết bị cắt tổng,
ngắt hoạt động của máy biến áp khi phát hiện nhiệt độ hoạt động của máy biến áp
vượt quá ngưỡng cho phép.

1.2.3 Hệ thống bảo vệ trạm biến áp
Hệ thống rơ le bảo vệ trạm sử dụng các loại rơ le kỹ thuật số có độ nhạy cao,
thời gian tác động nhanh, có khả năng giao tiếp với máy tính, hệ thống SCADA/EMS.
Các yêu cầu chung đối với rơ le bảo vệ:
-

Dòng điện định mức
Điện áp định mức
Điện áp nguồn nuôi cho rơle
Có cổng giao diện mặt sau relay

: In = 1A
: Un = 220 Vac
: Uaux. = 220Vdc

: RS232, RJ45

Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ chính và dự phòng:
-

Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ chính: ≤ 100ms
Thời gian giải phóng sự cố của hệ thống bảo vệ dự phòng: ≤ 140ms

Hệ thống điều khiển bảo vệ của trạm TBA nâng áp 22/Điện mặt trời được trang
bị phù hợp với quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, cụ thể như sau:
1.2.3.1.1
-

Bảo vệ cho các ngăn đường dây 220kV:

Rơ le bảo vệ chính 1 - bảo vệ so lệch đường dây tích hợp các chức năng bảo vệ
như sau:
+
+
+
+
+

87L: Bảo vệ so lệch đường dây.
21/21N: Bảo vệ khoảng cách.
67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng.
50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất.

+ 27/59: Bảo vệ thấp áp/quá áp.

+ 85: Bảo vệ truyền cắt xa.
+ SOFT: Chống đóng vào điểm sự cố.
Trang 11


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

+ FL/FR: Định vị/ Ghi sự cố.
-

Rơ le bảo vệ chính 2 - bảo vệ khoảng cách tích hợp các chức năng bảo vệ như
sau:
+ 21/21N: Bảo vệ khoảng cách.
+ 67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng.
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất.
+ 25: Chức năng hòa đồng bộ.
+ 79: Chức năng đóng lặp lại.
+ 85: Bảo vệ truyền cắt xa.
+ SOFT: Chống đóng vào điểm sự cố.
+ FL/FR: Định vị/Ghi sự cố.

-

Rơ le giám sát mạch cắt (F74).
Rơ le đi cắt và khóa mạch cắt (F86).

1.2.3.1.2 Bảo vệ cho ngăn máy cắt phân đoạn 220kV:
-

Rơ le bảo vệ chính 1 - Bảo vệ khoảng cách tích hợp các chức năng bảo vệ như
sau:
+ 21/21N: Bảo vệ khoảng cách
+ 67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động
+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất
+ 27/59: Bảo vệ thấp áp/quá áp
+ FL: Định vị sự cố
+ FR: Ghi sự cố

-

Rơ le giám sát mạch cắt (F74).
Rơ le đi cắt và khóa mạch cắt (F86).

1.2.3.1.3 Bảo vệ cho ngăn lộ tổng MBA T3, T4:
-

Rơ le bảo vệ chính - Bảo vệ quá dòng có hướng tích hợp các chức năng bảo vệ
như sau:
+ 67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng.
+
+
+
+

50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất.
25: Kiểm tra đồng bộ.

27/59: Bảo vệ thấp áp/quá áp.
Trang 12


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

+ FR : Ghi sự cố.
-

Rơ le giám sát mạch cắt (F74).
Rơ le đi cắt và khóa mạch cắt (F86).

1.2.3.1.4 Bảo vệ cho MBA T3, T4:
-

Rơ le bảo vệ chính 1 - bảo vệ so lệch cho MBA T3, T4 được tích hợp các chức
năng bảo vệ như sau:
+ 87T: Bảo vệ so lệch dòng điện 3 pha.
+ 87N: Bảo vệ chạm đất.
+ 49: Bảo vệ chống quá tải MBA.
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện.
+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất.
+ FR: Ghi sự cố.

-

Rơ le bảo vệ chính 2 - bảo vệ so lệch cho MBA T3, T4 được tích hợp các chức
năng bảo vệ như sau:
+ 87T: Bảo vệ so lệch dòng điện 3 pha.

+
+
+
+

-

49: Bảo vệ chống quá tải MBA.
50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động.
FR: Ghi sự cố.

Rơ le bảo vệ dự phòng là các bảo vệ quá dòng có hướng được đặt tại các tủ đầu
vào của máy biến áp T3, T4, tích hợp các chức năng bảo vệ:
+ 67/67N: Bảo vệ so lệch dòng điện 3 pha.
+
+
+
+
+

-

50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động.
27/59: Bảo thấp áp/ quá áp.
25: Kiểm tra đồng bộ.
FR: Ghi sự cố.

MBA được nhà máy chế tạo có tủ điều khiển tại chỗ trong đó có trang bị các thiết

bị để truyền các tín hiệu đi khởi động mạch quạt mát MBA, điều chỉnh nấc phân
áp (OLTC)... đồng thời phải có khả năng nhận các tín hiệu đi cắt máy cắt cũng
như đi báo tín hiệu từ các rơ le bảo vệ của nội bộ MBA như sau:
+ 96B: Bảo vệ hơi của dòng dầu MBA lực, 2 cấp tác động
+ 96P: Bảo vệ hơi của dòng dầu của bộ điều chỉnh điện áp
+ 26Q: Bảo vệ nhiệt độ dầu của MBA tăng cao, 2 cấp tác động
Trang 13


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

+ 26W
+ 71Q1

: Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA tăng cao, 2 cấp tác động
: Bảo vệ mức dầu MBA giảm thấp cấp 1

+ 71Q2

: Bảo vệ mức dầu MBA giảm thấp cấp 2

+ 63Q

: Bảo vệ áp lực dầu MBA

1.2.3.1.5 Bảo vệ cho thanh cái 220kV:
+ 87B1, 87B2: Bảo vệ so lệch các thanh cái 220kV
+ 50BF: Bảo vệ sự cố máy cắt
+ 86: Chức năng đi cắt và khóa mạch cắt

1.2.3.1.6 Bảo vệ cho các tủ hợp bộ 22kV
-

Rơ le bảo vệ chính - bảo vệ quá dòng có hướng cho tủ lộ tổng 22kV của MBA
T3, T4 được tích hợp các chức năng bảo vệ như sau:
+ 67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng.
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động.
+ 51/27: Bảo vệ quá dòng có kiểm tra điện áp.
+
+
+
+

-

25: Kiểm tra đồng bộ.
59N: Bảo vệ chạm đất.
FR: Ghi sự cố
BCU: Chức năng điều khiển mức ngăn

Rơ le bảo vệ chính - bảo vệ quá dòng có hướng cho tủ lộ ra 22kV tích hợp các
chức năng bảo vệ như sau:
+ 67/67N: Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng.
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động.
+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động.
+ 25/79: Chức năng hòa đồng bộ/ đóng lặp lại.
+ 27/59: Bảo vệ thấp áp/ quá áp.
+
+

+
+
+

81: Bảo vệ tần số.
50BF: Bảo vệ sự cố máy cắt.
74: Chức năng giám sát mạch cắt.
86: Chức năng đi cắt và khóa mạch cắt.
FR: Ghi sự cố.

+ BCU:Chức năng điều khiển mức ngăn.
-

Rơ le bảo vệ chính cho ngăn máy biến áp tự dùng 22/0,4kV được tích hợp các
chức năng bảo vệ như sau:
+ 50/51: Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động
Trang 14


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

+ 50/51N: Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động
+ 50BF: Bảo vệ sự cố máy cắt
+ 74: Chức năng giám sát mạch cắt
+ 86: Chức năng đi cắt và khóa mạch cắt
+ FR: Ghi sự cố
+ BCU:Chức năng điều khiển mức ngăn
-

Rơ le bảo vệ chính cho ngăn đo lường điện áp thanh cái 22kV được tích hợp các
chức năng bảo vệ như sau:
+ 27/59: Bảo vệ thấp áp/quá áp.
+ 81: Bảo vệ tần số.

1.2.4 Hệ thống đo lường
-

-

Trang bị các công tơ đa chức năng tại ngăn khối MBA – ĐZ 220kV, 22kV để
thực hiện đo đếm các thông số A, V, W, Var, Wh, Varh. Công tơ đo đếm điện
năng chính và dự phòng đặt tại các ngăn lộ 220kV. Các công tơ này được kết nối
vào hệ thống đọc dữ liệu công tơ từ xa của trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia
(A0).
Hệ thống đo lường phục vụ vận hành được thu thập và hiển thị thông qua giao
diện các bộ điều khiển mức ngăn BCU hoặc các thiết bị đo lường đa chức năng.
Các tín hiệu dòng và áp của các chuỗi pin, tín hiệu đầu vào và ra của các Inverter,
tín hiệu từ trạm đo khí tượng, tình trạng hoạt động của các inverter, máy biến áp
0.4/22kV, trạng thái hệ thống và báo hiệu sự cố… Tất cả các tín hiệu trên sẽ được
truyền về hệ thống điều khiển trung tâm đặt tại phòng điều khiển trung tâm TBA
220/22kV. Hệ thống điều khiển trung tâm sẽ liên tục giám sát các tín hiệu để
đánh giá hiệu suất của nhà máy cũng như phát hiện ra các thiết bị hư hỏng, suy
giảm.

1.2.5 Hệ thống điện tự dùng
-

-

Nguồn tự dùng xoay chiều: Nguồn tự dùng xoay chiều của trạm được cung cấp
02 MBA tự dùng 22/0.4 kV – 250kVA. Một nguồn lấy từ thanh cái 22kV của
cuộn hạ áp máy biến áp T3, nguồn còn lại lấy lấy từ thanh cái 22kV của cuộn hạ
áp máy biến áp T4.
Các máy biến áp tự dùng có thông số kỹ thuật chính như sau:
 Điện áp: 23±2 x 2,5% / 0,4kV.
 Công suất: 250kVA.
 Tổ đấu dây: Dyn-11.

Trang 15


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

 Nguồn tự dùng một chiều: Nguồn điện tự dùng một chiều 220VDC được
cung cấp từ 01 hệ thống ắc quy Niken-cadmi (NiCd) có dung lượng
1x200Ah/5h, điện áp 220V. Hệ thống ắc quy làm việc theo chế độ nạp và
phụ nạp thường xuyên qua 02 bộ chỉnh lưu (380VAC/220VDC).
 Nguồn 48VDC được lấy từ bộ chuyển nguồn 220VDC/48VDC và 01 một
bộ chỉnh lưu 220VAC/48VDC.
 Nguồn không gián đoạn cung cấp cho hệ thống máy tính điều khiển, công
suất dự kiến 05kVA, cos phi = 0,8.
1.2.6 Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được trang bị theo quyết định số 176/QĐ-EVN ban hành
ngày 04/03/2016 về việc ban hành Quy định Hệ thống điều khiển trạm biến áp 500kV,
220kV, 110kV trong Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
Hệ thống điều khiển tích hợp lắp mới dựa trên các tiêu chuẩn Quốc tế đảm bảo
tính mở, thuận tiện cho việc nâng cấp, mở rộng trong tương lai. Hệ thống điều khiển
tích hợp thực hiện các chức năng điều khiển, giám sát các hoạt động các thiết bị trong

trạm đồng thời thực hiện chức năng thiết bị đầu cuối để giao tiếp với Trung tâm điều
độ HTĐ Quốc gia (A0), Trung tâm điều độ HTĐ miền Nam (AX).
1.2.6.1 Đặc tính kỹ thuật hệ thống điều khiển
Hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy điện mặt trời đáp những đặc tính kỹ thuật
sau đây:
-

Thiết kế hệ thống mang tính mở: đáp ứng các yêu cầu về tính tương thích của
các tiêu chuẩn về dữ liệu, mô hình thông tin, giao thức truyền tin, máy tính và
thiết bị mạng trên cơ sở các tiêu chuẩn Quốc tế (de-jour) hay được chấp nhận
rộng rãi trong thực tế sử dụng (de-facto).
 Hệ điều hành: sử dụng cho các máy chủ và máy tính trạm làm việc dựa
theo các tiêu chuẩn mới nhất
 Phần mềm: Mã nguồn chương trình ứng dụng thuộc phạm vi cung cấp
phải viết trên ngôn ngữ lập trình bậc cao như: C, C++, C#, Java và Visual
Basic và phải phù hợp với các tiêu chuẩn ANSI ngoài ra không còn ngôn
ngữ nào khác ngoại trừ có sự chấp thuận của người mua.
 Hệ thống mạng nội bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN): Các mạng
LAN, WAN tương thích với các tiêu chuẩn và các đặc điểm với kết nối
các hệ thống mở (Open Systems Interconnection - OSI). Mạng LAN phải
sử dụng Ethernet phù hợp với cấu trúc theo OSI hoặc mạng Internet
(TCP/IP).

Trang 16


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

 Tương tác và tuân thủ các tiêu chuẩn: Tính tương tác và tuân thủ các tiêu

chuẩn de-jour và de-facto là điểm cơ bản để đảm bảo khả năng: (i) tích
hợp các phần cứng, phần mềm bổ sung trong tương lai mà không cần
phải thay đổi đáng kể cấu hình hệ thống hiện tại; (ii) khả năng tích hợp
với các phần mềm ứng dụng của bên thứ ba; (iii) và khả năng tích hợp
phần mềm do Người mua tự phát triển dựa trên cấu trúc hệ thống do Nhà
cung cấp thiết kế và thực hiện.
 Cấp chính xác: Sai số của các dữ liệu đo đếm đại lượng tương tự (analog)
phải đảm bảo cấp chính xác không vượt quá 1% giá trị toàn thang trong
mọi trường hợp và mọi thiết bị. Các giá trị tương tự được đo tại
relay/BCU có sai số nhỏ hơn 0.5% và tại đồng hồ đa năng nhỏ hơn 1%.
Độ phân giải của chuyển đổi tương tự/ số (A/D) phải là 16-bit bao gồm cả
bit dấu.
 Đồng bộ thời gian: Tất cả các máy tính, thiết bị đầu cuối, các IED (relay,
BCU, đồng hồ đo đa năng,…) phải được đồng bộ thời gian từ nguồn thời
gian của đồng hồ GPS. Đồng hồ GPS này bao gồm Antenna GPS, cáp
nối, khung lắp đặt. Cấp chính xác thời gian của Đồng hồ đồng GPS phải
nhỏ hơn 1µsecond trong điều kiện có tín hiệu GPS.
-

Tính khả dụng của hệ thống:
 Độ tin cậy và sẵn sàng: hệ thống giám sát điều khiển phải được triển khai
với cấu hình dự phòng (redundancy) đầy đủ đáp ứng được độ sẵn sàng
cao, và phải được hỗ trợ được khả năng dự phòng với cấu hình điều khiển
trạm điện từ nhiều vị trí để đảm bảo các trạm phải được giám sát và điều
khiển một cách liên tục 24/7.
 Khả năng bảo dưỡng, tương thích và mở rộng: hệ thống giám sát điều
khiển được cung cấp cho phép bổ sung các chức năng mới mà không đòi
hỏi thay đổi lớn về mặt hệ thống hoặc phần mềm. Việc bổ sung chức
năng mới cũng như nâng cấp chức năng hiện có được thực hiện bằng các
giải pháp đơn giản.

 Hiệu suất: được đánh giá thông qua mức độ hoạt động của hệ thống, khả
năng dự phòng của hệ thống, các yêu cầu về khả dụng, đảm bảo hệ thống
vận hành tin cậy và ổn định trong các trường hợp hoạt động khác nhau
trong thực tế.
 Khả năng bảo trì: bảo trì phần cứng, bảo trì phần mềm.

1.2.6.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển
1.2.6.2.1 Nguyên lý cấu trúc hệ thống điều khiển
Trang 17


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

Hệ thống điều khiển có cấu trúc phân tán, bao gồm:
-

-

-

-

-

-

Tại các trạm Inverter tích hợp, được trang bị các bộ trao đổi dữ liệu thông mình
làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu toàn bộ thiết bị thuộc phạm vi nhà máy điện mặt
trời bao gồm tấm pin mặt trời, hộp gom DC, Inverter, máy biến áp 0,6/22kV, các

thiết bị đóng cắt trung thế, trạm giám sát thời tiết…Ngoài ra, tại các Inverter còn
được trị các bộ giám sát, điều khiển tại chỗ thông qua các màn hình hiển thị
LCD.
Tại các ngăn lộ 220kV, ngăn lộ trung thế 22kV và các máy biến áp thuộc phạm
vi trạm biến áp chính, được trang bị các bộ điều khiển mức ngăn, các rơ le kỹ
thuật số, các bộ thu thập dữ liệu vào ra IO, các công tơ đa giá có thể lập trình
được làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu toàn bộ các thiết bị thuộc phạm vi trạm biến
áp, thực hiện điều khiển các thiết bị đóng cắt có kiểm tra các điều kiện liên động,
điều kiện hòa đồng bộ…
Hệ thống điều khiển giám sát trung tâm đặt tại phòng vận hành trạm biến áp sẽ
thực hiện tất cả các chức năng giám sát và điều khiển cả phần nhà máy điện mặt
trời và trạm biến áp.
Tất cả các thiết bị trong hệ thống được liên kết vận hành bằng mạng LAN tốc độ
cao cấu trúc mạch vòng, tốc độ 10/100Mbps. Mạng LAN phải trợ giúp các thủ
tục TCP /IP, FTP và Telnet. Các thiết bị rơ le kỹ thuật số, các bộ điều khiển mức
ngăn (BCU), các bộ thu thập dữ liệu vào ra IO, các bộ thu thập, giám sát điều
khiển tại các trạm Inverter tích hợp được kết nối với hệ thống giám sát điều khiển
trung tâm thông qua các giao thức theo tiêu chuẩn IEC 61850, Modbus…
Hệ thống còn được trang bị các thiết bị ngoại vi như máy in báo cáo, sự kiện – sự
cố, hệ thống nguồn không gián đoạn để duy trì vận hành hệ thống máy tính điều
khiển.
Ngoài ra, hệ tại các tủ điều khiển bảo vệ ngăn lộ trạm biến áp còn được trang bị
các sơ đồ mimic trên đó bao gồm các khóa điều khiển và các đèn hiển thị trạng
thái thiết bị để có thể thực hiện thao tác điều khiển tại chỗ cho các ngăn lộ, hoặc
thông qua các nút bấm và giao diện trên mặt các thiết bị điều khiển mức ngăn
BCU.
Cấu hình hệ thống điều khiển được phân thành 4 mức:

-

Cấp 1: Từ Trung tâm điều độ A0, AX.
 Nhà máy điện mặt trời được điều khiển, giám sát từ Trung tâm điều độ
HTĐ Quốc gia (A0), Trung tâm điều độ HTĐ miền Nam (AX).
 Thủ tục giao tiếp giữa trung tâm điều độ và trạm là IEC-60870-5-104
thông qua máy tính Gateway tại Phòng điều khiển trung tâm trạm biến áp
220kV.

Trang 18


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

-

-

Cấp 2: Tại trạm. Đây là cấp điều khiển chính, bao gồm hệ thống máy tính và hệ
thống giao diện Người – Máy (HMI). Tại đây, nhân viên sẽ thực hiện các chức
năng điều khiển, giám sát toàn bộ các thiết bị trạm biến áp và nhà máy điện mặt
trời ở các chế độ tự động hoặc bán tự động.
Cấp 3: Từ tủ điều khiển - bảo vệ từng ngăn lộ, bộ giám sát điều khiển tại các
trạm Inverter tích hợp.
 Đối với các thiết bị như máy biến áp, ngăn lộ 22kV, thuộc trạm biến áp
nâng 220kV: Bao gồm các thiết bị điều khiển cho từng ngăn lộ, liên động
điều khiển cho từng ngăn lộ với các ngăn lộ khác và đáp ứng nguyên tắc
chính và dự phòng. Bộ BCU cho từng ngăn lộ thực hiện việc thu thập, xử
lý các tín hiệu số, tín hiệu tương tự trong một ngăn. Mỗi ngăn lộ được
trang bị 1 bộ BCU riêng biệt có trang bị chức năng điều khiển các thiết bị
đóng cắt trong ngăn lộ; ngăn lộ 22kV được trang bị 1 bộ BCU kèm chức

năng bảo vệ.
 Đối với các thiết bị Inverter: Trên các tủ thiết bị Inverter đều trang bị các
màn hình LCD với giao diện cho phép người vận hành giám sát, điều
khiển hoạt động của từng thiết bị.
 Để dự phòng cho hệ thống máy tính, mỗi ngăn máy cắt và 22kV được
trang bị MIMIC điều khiển dự phòng gồm các khóa điều khiển kèm đèn
báo vị trí không tương ứng, bộ chỉ thị vị trí dao tiếp địa, các khóa lựa
chọn chế độ điền khiển,...

-

Cấp 4: Mức tại thiết bị.
 Việc điều khiển, giám sát tại thiết bị thực hiện thông qua các khóa điều
khiển, nút bấm, dụng cụ đo lắp đặt tại thiết bị đóng cắt (máy cắt, dao cách
ly...). Cấp điều khiển này dùng ở chế độ kiểm tra, thử nghiệm.

1.2.6.2.2 Đặc tính kỹ thuật các thiết bị chính
a. Máy tính chủ (bộ xử lý trung tâm)
- Được chế tạo trên cơ sở tiêu chuẩn công nghiệp, có khả năng kết nối mạng.
Hệ điều hành được áp dụng Windows 2007/Server 2008… hoặc phiên bản
mới nhất.
- Hỗ trợ hệ thống mở bởi các sản phẩm, các giao diện chuẩn không phụ thuộc
vào bất kỳ nhà cấp hàng nào.
- Có cơ sở dữ liệu truy cập kiểu quan hệ. Giao diện toàn đồ họa, giao tiếp
được các máy tính khác.
- Dễ dàng nâng cấp và mở rộng, có khả năng chuyển sang nền phần cứng
khác.
Trang 19

Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

- Có công cụ khai báo cấu hình dễ dàng sử dụng.
- Phần mềm ứng dụng có khả năng điều chỉnh được phạm vi ứng dụng.
- Các phần mềm ứng dụng được thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế.
- Giao tiếp với mạng diện rộng.
- Thể hiện các thông tin trên các trạm thao tác của trạm.
- Cung cấp số liệu cho kho dữ liệu, lưu trữ và phân tích thông tin.
a. Mạng LAN nội bộ
- Mạng theo tiêu chuẩn công nghiệp, có cấu trúc mở sử dụng các thủ tục giao
tiếp chuẩn công nghiệp, tốc độ truyền tin: 100Mbps.
- Giao tiếp được với các thiết bị mức ngăn, thiết bị giám sát điều khiển tại
chỗ các trạm Inverter.
- Có khả năng chống nhiễu.
- Trao đổi ngang hàng giữa các IED với tốc độ cao cho chức năng bảo vệ.
- Hỗ trợ truyền file (các file cấu hình IED…).
- Có phân cấp ưu tiên truyền số liệu quan trọng.
- Có khả năng tương thích với máy tính chủ trạm.
- Truyền các số liệu về interlock và intertrip.
b. Trạm thao tác
- Thiết kế trực giác phục vụ cho mục đích sử dụng với hiệu quả cao.
- Sử dụng các màn hình (cửa số) cho các chức năng quan trọng, giảm đến
mức tối thiểu các thao tác của người sử dụng, sự dụng thư viện các biểu
tượng, tránh sử dụng nhiều cơ sở dữ liệu.
- Bao gồm các màn hình thể hiện sơ đồ 1 sợi của trạm và nhà máy cùng các
thông tin về trạng thái thiết bị và các thông số đo lường, màn hình thể hiện
các cảnh báo, báo động…
- Máy tính trạm thao tác có thể được tích hợp vào máy tính chủ.
c. Các giao diện của hệ thống thông tin liên lạc

- Giao diện với các bộ giám sát điều khiển tại các trạm Inverter tích hợp để
thu thập toàn bộ thông số vận hành, tính hiệu trạng thái, tính hiệu cảnh báo
của các thiết bị thuộc phạm vi nhà máy điện mặt trời như: các chuỗi tấm pin
mặt trời, hộp gom DC, inverter, máy biến áp nâng, trạm giám sát thời tiết…
- Giao diện với các bộ BCU ở mức ngăn để thu thập dữ liệu, xác định trạng
thái của các IED.
Trang 20


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

- Hỗ trợ các thủ tục truyền tin IED.
- Hỗ trợ các thủ tục theo tiêu chuẩn sẽ được phát triển trong tương lai.
- Giao diện với hệ thống SCADA/EMS và SCADA/DMS.
- Có khả năng truy cập từ xa thông qua đường điện thoại.
- Giao diện với hệ thống công tơ đo đếm theo tiêu chuẩn.
- Giao diện với các kho dữ liệu.
d. Các bộ điều khiển mức ngăn BCU
- Các BCU đảm bảo các yêu cầu chung đối với các thiết bị điện tử thông
minh (IED) như sau:
 Đảm bảo các chức năng chính bao gồm: thu thập, xử lý, đo lường, tính
toán, giám sát, điều khiển.
 Được trang bị khả năng kết nối thông tin, các BCU có khả năng trao đổi
thông tin với hệ thống xử lý trung tâm và trao đổi thông tin lẫn nhau (peer
to peer)
 Ngoài ra còn có các chức năng như: chức năng lọc nhiễu, mỗi bộ BCU có
một địa chỉ riêng.
1.2.6.2.3 Chức năng của hệ thống điều khiển
a. Trao đổi dữ liệu

- Thiết bị IED và các giao diện truyền tin: Hệ thống điều khiển giám sát phải
trợ giúp tất cả các giao thức truyền tin được sử dụng bởi các thiết bị IED
trong hệ thống: như IEC 61850, Modbus TCP, DNP, IEC60870-5-103…
- Hệ thống điều khiển giám sát phải trang bị các giao thức truyền tin để kết
nối, chia sẻ dữ liệu với trung tâm điều khiển xa và các trung tâm điều độ hệ
thống điện khác như IEC 60870-5-101/104…
b. Thu thập dữ liệu, báo tín hiệu và đo lường
- Thu thập toàn bộ các tín hiệu và thông số đo lường của nhà máy điện mặt
trời thông qua các bộ thu thập giám sát điều khiển tại các trạm Inverter tích
hợp, hộp gom DC; cũng như các thông số đo lường, tín hiệu trạng thái,
cảnh báo của các thiết bị thuộc phạm vi trạm biến áp thông qua các bộ BCU
mức ngăn. Các dữ liệu này được chuyển đến máy tính chủ và hiển thị trên
màn hình điều khiển. Các tín hiệu trạng thái, cảnh báo và thông số đo lường
bao gồm:
 Giám sát sơ đồ kết nối đầy đủ, thông số vận hành, trạng thái của các thiết
bị trong hệ thống nhà máy điện mặt trời bao gồm: các khu vực phát điện,
inverter, hộp gom dây, các chuỗi tấm pin mặt trời, máy biến áp nâng áp…
Trang 21


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

 Sơ đồ vận hành nhà máy cùng vị trí của các thiết bị đóng cắt, máy cắt,
dao cách ly, dao nối đất.
 Tình trạng làm việc của các thiết bị trong nhà máy.
 Trạng thái làm việc của các thiết bị điều khiển (máy tính chủ, các bộ thu
thập, giám sát, điều khiển tại chỗ, các bộ điều khiển mức ngăn BCU).
 Các thông số đo lường U, I, P, Q, F… của các phần tử điện như đường
dây, thanh cái…

 Thông số khí hậu thời tiết từ các trạm đo khí tượng.
 Báo động khi có các sự cố trong nhà máy.
 Giám sát đồ thị xu hướng thông số vận hành, thông số đo lường theo thời
gian thực.
 Hỗ trợ tạo ra các bản in về: thông số vận hành, tình trạng thiết bị, thông
số sự cố…
c. Xử lý dữ liệu
- Thường xuyên xử lý và thực hiện các tính toán cần thiết các số liệu nhận
được khi có các thông tin không bình thường cần ghi lại hoặc báo cho
người vận hành biết.
- Sau khi dữ liệu được thu thập, nó cần phải được xử lý tức thời (theo thời
gian thực) để cung cấp cho các ứng dụng liên quan xử lý thành thông tin
hữu ích (actionable information) cho nhân viên vận hành và trao đổi dữ liệu
với hệ thống điều độ. Hệ thống Trung tâm điều khiển phải đảm bảo được
các yêu cầu sau trong quá trình xử lý dữ liệu:
 Các tiêu chuẩn chất lượng dữ liệu.
 Xử lý dữ liệu bất thường
 Xử lý dữ liệu tương tự
 Xử lý dữ liệu trạng thái
 Xử lý dữ liệu dẫn xuất
 Tính tin cậy của dữ liệu
d. Điều khiển
Tại trạm thao tác người vận hành có thể thực hiện các thao tác điều khiển:
- Điều khiển các thiết bị nhà máy điện mặt trời: điều khiển chế độ hoạt động,
điều khiển giá trị điểm đặt (Setpoint) công suất, hệ số công suất…đối với
từng thiết bị Inverter hoặc đối với tất cả thiết bị thuộc phạm vi nhà máy
điện mặt trời.
Trang 22

Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

- Điều khiển các chế độ phát điện của nhà máy điện mặt trời đáp ứng theo
các yêu cầu vận hành của lưới điện:
 Điều khiển tốc độ tăng giảm công suất tác dụng (Ramp Rate Control).
 Điều khiển công suất tác dụng theo giá trị điểm đặt (Fixed Setpoint P).
 Điều khiển công suất tác dụng dựa theo đường cong đặc tính tần số (P(f)).
 Điều khiển công suất phản kháng theo giá trị điểm đặt (Fixed Setpoint
Q).
 Điều khiển công suất phản kháng theo đường cong đặc tính điện áp
(Q(V)).
 Điều khiển hệ số công suất phát: -0,9 ÷ +0,9.
 Thiết lập chế độ tự động điều chỉnh điện áp (Automatic Voltage
Regulation).
 Ngoài ra còn thiết lập các chế độ duy trì vận hành nhà máy trong các điều
kiện vận hành không ổn định của lưới điện như điện áp thấp, điện áp cao,
tần số thấp, tần số cao (Low/High Voltage and Frequency Ride Through).
- Cấu hình trình tự thao tác, tự động thực hiện điều khiển thiết bị đóng cắt,
khởi động các Inverter vào trạng thái làm việc, kết nối nhà máy điện mặt
trời vào lưới điện và tự động thực hiện ngắt hoạt động các thiết bị Inverter,
thao tác thiết bị đóng cắt, ngắt hệ nhà máy điện mặt trời ra khỏi lưới điện tại
thời điểm không còn ánh sáng mặt trời để tránh tổn thất không tải.
- Đóng/cắt các máy cắt, dao cách ly và dao tiếp địa có động cơ có kiểm tra
liên động cũng như điều kiện hòa đồng bộ.
- Điều khiển các chức năng trong IED để thực hiện các lệnh như ON/OFF
hòa đồng bộ, tự động đóng lại, cô lập mạch cắt, bỏ qua liên động, reset cảnh
báo.
- Điều khiển nấc phân áp của bộ OLTC, điều khiển hệ thống làm mát máy
biến áp.

- Để đảm bảo tính an toàn cao cho việc truy cập hệ thống điều khiển, hệ
thống được thiết kế với quy định mật khẩu cho phép người thao tác với các
chế độ phân quyền can thiệp vào hệ thống ở các mức độ khác nhau như:
xem xét, thao tác, sửa đổi cấu hình… Phần mềm điều khiển có khả năng lựa
chọn hoặc hủy bỏ tiếp tục thực hiện quá trình thao tác để tránh thao tác
nhầm trong khi vận hành.
- Các thiết bị khóa Local/Remote được lắp đặt tại địa điểm có cấp điều khiển
Local, để chống thao tác nhầm, đảm bảo an toàn trong khi thực hiện các
Trang 23


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

thao tác điều khiển, hệ thống không cho phép trong cùng một thời điểm, có
2 nơi cùng ra lệnh điều khiển. Khóa được thiết lập mềm trên hệ thống máy
tính điều khiển tại trạm.
e. Thực hiện lệnh điều khiển từ các trung tâm điều độ A0/Ax
- Hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy điện mặt trời được trang bị tính thực
hiện lệnh điều khiển trực tiếp từ các Trung tâm điều độ HTĐ A0/Ax thông
qua máy tính SCADA Gateway tại phòng vận hành trạm biến áp Điện mặt
trời. Các thông số điều khiển bao gồm:
 Công suất tác dụng P
 Công suất phản kháng Q
 Điện áp đầu cực
- Khi nhận được lệnh điều khiển giá trị điểm đặt (Set point) từ các trung tâm
điều độ HTĐ A0/Ax, hệ thống giám sát, điều khiển trung tâm sẽ gửi các lệnh
thao tác đến các bộ điều khiển Inverter, điều chỉnh công suất tác dụng, công
suất phản kháng, điện áp nhà máy điện mặt trời đáp ứng theo các giá trị yêu
cầu bởi các điều độ viên.

- Để đảm bảo an toàn cho quá trình thao tác điều khiển nhà máy điện mặt trời
từ các trung tâm điều độ, hệ thống giám sát điều khiển trung tâm sẽ được
trang bị các khóa mềm, hạn chế các thao tác điều khiển xa trong các điều kiện
cần thiết.
f. Lưu trữ thông tin
- Các thông tin bao gồm các tín hiệu, thông số vận hành, tình trạng thiết bị,
các sự kiện, báo động… sẽ được lưu trữ tại máy tính chủ. Hệ thống điều
khiển có khả năng truyền số liệu đến:
 Hệ thống SCADA để điều khiển, giám sát từ xa.
 Kho dữ liệu để sử dụng cho các mục đích khác
g. Quản trị dữ liệu quá khứ
- Các cơ sở dữ liệu quá khứ như dữ liệu tương tự, dữ liệu trạng thái, sự kiện
và kết quả tính toán... được lưu trữ trong máy tính HIS. Cơ sở dữ liệu quá
khứ (HIS) là cơ sở dữ liệu được lưu liên tục theo chuổi thời gian (Time
series) và có thể truy cập ngẫu nhiên cơ sở dữ liệu vào bất kỳ thời gian nào
do một Nhà cung cấp hiện có trên thị trường như Oracle, Sybase, PI (OSI),
các nhà cung cấp khác đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trên... và độc lập với phần
mềm giao diện HMI.
- Khả năng lưu trữ dữ liệu tương tự, dữ liệu trạng thái, sự kiện và kết quả tính
toán được lưu trữ liên tục theo yêu cầu (5s, 10s, 1 phút, 15 phút…) của Hợp
đồng trong thời gian ít nhất 2 năm.
Trang 24


Hệ thống SCADA và Viễn thông
Giải pháp thiết kế kỹ thuật

- Truy xuất dữ liệu quá khứ một cách ngẫu nhiên ra Microsoft Office File.
h. Lập báo cáo
- Hệ thống có khả năng tạo ra báo cáo. Các báo cáo này được gửi theo yêu

cầu của người vận hành hoặc được tự động in ra máy in theo các chương
trình được lập trước.
i. Lập danh sách sự kiện và báo động
- Hệ thống có khả năng tạo danh sách các sự kiện, các báo động (dạng bảng
hoặc dạng đồ thị). Ngoài ra, đi kèm các tín hiệu báo động là các tín hiệu
cảnh báo bằng âm thanh (tiếng chuông, tiếng còi…) nhằm thu hút sự chú ý
của người vận hành.
j. Xu hướng dữ liệu
- Tại trạm thao tác, nhân viên vận hành có thể xây dựng đồ thị xu hướng các
thông số quan trọng của hệ thống phục vụ các công tác giám sát, điều khiển
nhằm đưa ra phương thức vận hành tối ưu hệ thống
- Thể hiện đồ thị xu hướng trong thời gian thực và quá khứ của các thông số
điện.
- Lựa chọn thông số, thiết bị/ngăn lộ, tỷ lệ các trục đơn vị và bút vẽ trong các
cửa sổ đồ thị.
k. Đo đếm điện năng (Wh và Warh)
- Với các thiết bị công tơ đa giá có khả năng lập trình (programmable tariff
meter) có độ chính xác cao, dùng để đo lường các thông số chính: U, I, P,
Q, F, Wh, VARh, cosφ. Hệ thống có thu thập toàn bộ dữ liệu đo đếm điện
năng (giá trị Wh và Varh) phục vụ cho các công tác chào giá, tính giá trong
quá trình mua bán điện.
l. Giám sát trình tự
- Hệ thống giám sát điều khiển phải có khả năng gắn nhãn thời gian cho các
sự kiện trong trạm, chẳng hạn như tín hiệu cắt của rơ le hay cảnh báo, tạo ra
các bản thông báo ghi trình tự các sự kiện gắn liền với thời gian xảy ra. Độ
phân dải của nhãn thời gian đủ để xác định trình tự thực tế xảy ra của các sự
kiện như thời điểm khởi động rơ le, thời điểm mở máy cắt.
- Hệ thống tích hợp thu thập các dữ liệu SOE từ mỗi thiết bị IED và các thiết
bị vào ra trực tiếp RTU và phải tạo ra danh sách các sự kiện từ tất cả các
thiết bị IED theo trình tự thời gian thực.

- Một phương tiện phải được cung cấp để đồng bộ thời gian gán cho dữ liệu
SOE của các thiết bị IED tại một trạm và giữa các trạm.
Trang 25