Mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp theo tiêu chuẩn iec 61850 ứng dụng thực hành và giảng dạy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.88 MB, 129 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------------------
ĐINH LÊ DUY NGHĨA
MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP
TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 ỨNG DỤNG THỰC HÀNH VÀ GIẢNG DẠY
Chuyên ngành:
Kỹ Thuật Điện
Mã số:
60520202
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2016.
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Phạm Đình Anh Khơi
Cán bộ chấm nhận xét 1: ............................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: ............................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học
Quốc gia TP. Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc
---------------
---------------
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:
ĐINH LÊ DUY NGHĨA
Ngày, tháng, năm sinh: 27/05/1987
Chuyên ngành:
Kỹ Thuật Điện
MSHV:
7140417
Nơi sinh:
Bình Định
Mã số:
60520202
TÊN ĐỀ TÀI: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP TRẠM
I.
BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 - ỨNG DỤNG THỰC HÀNH
VÀ GIẢNG DẠY
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mơ phỏng một hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp theo tiêu chuẩn
IEC 61850 với đầy đủ chức năng điều khiển, bảo vệ, giám sát và quản lý
vận hành.
Xây dựng cơ sở dữ liệu và công cụ giả lập quá trình vận hành phục vụ
thực hành và huấn luyện vận hành viên. Có khả năng ứng dụng vào giảng
dạy thực tế.
II.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/08/2015
III.
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016
IV.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
TIẾN SĨ PHẠM ĐÌNH ANH KHƠI
TP. HCM, ngày……tháng…..năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. Phạm Đình Anh Khơi
CHỦ NGHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO
PGS. TS. Võ Ngọc Điều
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
1
LỜI CẢM ƠN
------------Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn
Tiến sĩ Phạm Đình Anh Khơi đã tận tình hướng dẫn tơi về chun mơn, cho tơi
những lời khun bổ ích trong q trình thực hiện và tạo cho tơi những điều kiện tốt
nhất để nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Tơi cũng xin cảm ơn các cán bộ giảng viên Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM,
Khoa Điện- Điện tử đã tận tình giảng dạy, giúp tơi có những kiến thức bổ ích về cơ
sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại Đại
học Bách khoa TP. HCM, nhờ đó tơi có phương pháp và hướng nghiên cứu hợp lý
cho luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã cho tôi những lời khun và
kiến thức bổ ích để tơi bổ sung vào q trình nghiên cứu và hồn thiện luận văn.
Và cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các thành viên trong gia đình đã ln
ln bên tơi, giúp tơi có những điều kiện tốt nhất về tinh thần và vật chất để tơi hồn
thành q trình học tập và nghiên cứu chương trình thạc sĩ tại Trường Đại học Bách
khoa TP. HCM.
Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ này dù đã cố gắng hồn thiện nhưng
khơng thể tránh khỏi sai xót trong q trình báo cáo, tơi rất mong nhận được những
góp ý của q cán bộ giảng viên và mọi người để luận văn hoàn thiện tốt hơn trong
tương lai.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TP. HCM, tháng 06 năm 2016.
Đinh Lê Duy Nghĩa
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
2
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tiêu chuẩn IEC 61850 ra đời như một tiêu chuẩn truyền thơng tồn cầu cho hệ
thống điều khiển tích hợp trạm biến áp. Trên thế giới và ở Việt Nam, cơng nghệ điều
khiển tích hợp trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850 đang được phát triển nhanh
chóng và rộng khắp. Tuy nhiên những hiểu biết về tiêu chuẩn IEC 61850, về hệ thống
điều khiển tích hợp tại Việt Nam chưa được phổ biến và đặc biệt là tiếp cận các trạm
biến áp sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp là rất khó khăn. Mơ hình mơ phỏng là
giải pháp tối ưu giúp cho quá trình tìm hiểu và tiếp cận hệ thống điều khiển tích hợp
trạm biến áp dễ dàng và trực quan hơn.
Đề tài được hoàn thành sẽ tạo ra một giao diện mơ phỏng bám sát với hệ thống
điều khiển tích hợp trạm biến áp đang được sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam, có
đầy đủ chức năng của một hệ thống điều khiển hoàn chỉnh đồng thời cũng tuân theo
tiêu chuẩn IEC 61850. Ngoài ra đề tài được xây dựng trên các công cụ phần mềm tiên
tiến, đơn giản nhưng hiệu quả, từ đó có thể giúp đưa mơ hình vào hoạt động giảng
dạy cho sinh viên và thực hành cho vận hành viên trạm biến áp. Mơ hình sẽ giúp cho
sinh viên có thêm cơng cụ thực tập và nghiên cứu; giúp các cơng ty điện lực có mơ
hình trực quan để huấn luyện, thực hành và kiểm tra vận hành viên từ đó nâng cao
trình độ vận hành, tăng chất lượng công tác vận hành, rút ngắn thời gian khắc phục
sự cố và tăng chất lượng truyền tải của lưới điện Việt Nam.
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
3
ABSTRACT
IEC 61850 standard is a new international standard for substation automation
system (SAS). SAS complied with IEC 61850 is being developed quickly and
extensively around the world and in Vietnam. However, knowledge of IEC 61850
and SAS in universities in Vietnam is not well understood. Practice on SAS in
Vietnamese substation is not allowed due to security regulations. Simulation is thus
the optimal solution to develop a SAS model for this purpose.
In this thesis, simulation of integrated substation automation control system
complied with IEC 61850 will be designed for studying and training activities.
Human Machine Interface (HMI) of the simulation is similar with the most common
SAS in Vietnam and programing implements completes full function of SAS in
compliance with the IEC 61850. In addition, the simulation work which is based on
advanced software tools is simple, and effective for training purpose. Finally, the
simulation will help to enhance the level of operator, fix the problem in substations
quickly and improve the quality of the Vietnamese transmission grid.
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
4
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ này là kết quả nghiên cứu của riêng tôi.
Kết quả đạt được trong luận văn này là trung thực và chưa được công bố ở bất kỳ đề
tài nào trước đây.
Tác giả luận văn
Đinh Lê Duy Nghĩa
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
5
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 11
1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................11
1.2. Mục tiêu đề tài ................................................................................................11
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................12
1.4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................................................12
1.5. Bố cục đề tài ...................................................................................................13
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN..................................................................................... 14
2.1. Tổng quan về đề tài ........................................................................................14
2.2. Tóm lượt các tài liệu nghiên cứu đã thực hiện ...............................................14
2.3. Điểm mới của đề tài .......................................................................................15
CHƯƠNG 3: TRẠM BIẾN ÁP ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP THEO TIÊU CHUẨN
IEC 61850 ................................................................................................................. 18
3.1. Quá trình phát triển hệ thống điều khiển trạm biến áp ..................................18
3.1.1. Hệ thống điều khiển TBA kiểu truyền thống ..........................................20
3.1.2. Hệ thống điều khiển tích hợp TBA khơng theo tiêu chuẩn IEC 61850 ..22
3.1.3. Hệ thống điều khiển tích hợp TBA theo tiêu chuẩn IEC 61850 .............25
3.2. Các giao thức truyền thông trong trạm biến áp ..............................................27
3.2.1. Giáo thức Modbus ...................................................................................27
3.2.2. Giao thức mạng phân phối (DNP- Distributed Network Protocol) ........28
3.2.3. Giao thức IEC 60870-5-101 ....................................................................29
3.2.4. Sự ra đời giao thức IEC 61850................................................................29
CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN TIÊU CHUẨN IEC 61850 ......................................... 32
4.1. Giới thiệu về tiêu chuẩn IEC 61850 ...............................................................32
4.2. Các thành phần trong mơ hình IEC 61850 .....................................................34
4.2.1. Mơ tả thơng tin dữ liệu và trao đổi thông tin trong nút lơ gic (Logical
Node-LN) ..........................................................................................................34
4.2.2. Mơ hình thiết bị lơ gic (Logical Device- LD) .........................................38
4.3. Các mơ hình dịch vụ trao đổi thông tin của IEC 61850.................................39
4.3.1. Phương pháp trao đổi thông tin ACSI.....................................................39
4.3.2. Phương pháp gửi thông tin sự cố TBA (Generic Object Oriented
Substation Event- GOOSE) ..............................................................................42
4.3.3. Truyền dữ liệu mẫu (Sample Value- SV) ...............................................43
4.3.4. Trao đổi thông tin báo cáo và ghi nhật ký...............................................44
4.4. Tiếp cận tiêu chuẩn IEC 61850 theo hướng ứng dụng ..................................46
4.5. Ngơn ngữ cấu hình TBA (Substation Configuration Language-SCL) ..........49
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
6
4.5.1. Mơ hình đối tượng ngơn ngữ SCL ..........................................................49
4.5.2. Tập tin mô tả file SCL và cấu trúc ngôn ngữ SCL .................................50
4.6. Cấu trúc TBA tự động hoá theo tiêu chuẩn IEC 61850 .................................52
CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP TRẠM BIẾN
ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 ...................................................................... 54
5.1. Cơ sở lý luận và thực tiễn lựa chọn giải pháp mơ phỏng HTĐK tích hợp theo
tiêu chuẩn IEC 61850 ............................................................................................55
5.1.1. Cơ sở lý luận lựa chọn giải pháp cho mơ hình........................................55
5.1.2. Các quy định về HTĐK tích hợp TBA ở Việt Nam ...............................55
5.1.3. Tham khảo giao diện điều khiển của một số TBA tại Việt Nam ............56
5.1.4. Giao diện VATECH của hãng VATECH ...............................................58
5.1.5. Giao diện PACiS của hãng AREVA .......................................................60
5.1.6. Giao diện @STATION của Công ty ATS ..............................................64
5.2. Lựa chọn phần mềm xây dựng mơ hình.........................................................68
5.2.1. Giải pháp phần mềm giao diện HMI .......................................................68
5.2.2. Lựa chọn giải pháp phần mềm tính tốn lơ gic điều khiển .....................70
5.3. Xây dựng giao diện điều khiển HMI cho mô hình ........................................74
5.4. Lập cơ sở dữ liệu ảo cho mơ hình ..................................................................76
5.5. Mơ phỏng q trình điều khiển cho mơ hình .................................................78
5.5.1. Xây dựng lưu đồ điều khiển thiết bị........................................................78
5.5.2. Lập trình quá trình điều khiển trên phần mềm Incontrol Wonderware ..80
5.6. Xây dựng chương trình cho quá trình đào tạo và thực hành ..........................80
5.6.1. Mơ phỏng q trình vận hành bình thường .............................................81
5.6.2. Mơ phỏng q trình vận hành bất thường ...............................................82
5.6.3. Mô phỏng sự cố trong TBA ....................................................................89
CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ ........................................................................................... 95
6.1. Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp TBA ..................................95
6.2. Kết quả xây dựng chương trình giảng dạy và thực hành ...............................95
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN ........................................................................................ 97
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
7
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1: Hệ thống điều khiển TBA kiểu truyền thống ............................................21
Hình 3.2: Hệ thống điều khiển tích hợp khơng theo tiêu chuẩn IEC 61850 .............24
Hình 3.3: Hệ thống điều khiển tích hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850 ........................27
Hình 3.4: Mơ hình kết nối Modbus TCP/IP ..............................................................28
Hình 3.5: Mơ hình giao thức IEC 870-5-101 ............................................................29
Hình 3.6: Q trình hợp nhất giữa UCA và IEC .......................................................30
Hình 3.7: Mơ hình dự án IEC 61850.........................................................................31
Hình 4.1: Mơ tả loại thơng tin trong LN ...................................................................35
Hình 4.2: Mơ tả thơng tin vị trí máy cắt dạng cấu trúc hình cây ..............................36
Hình 4.3: Mơ hình trích ngắn của một đoạn dịch vụ trong LN ................................37
Hình 4.4: Mơ hình khối LD.......................................................................................38
Hình 4.5: Mơ hình LD và thiết bị vật lý LPHD ........................................................39
Hình 4.6: Phương pháp trưo đổi thơng tin ACSI ......................................................40
Hình 4.7: Mơ hình ảo hóa .........................................................................................41
Hình 4.8: Áp dụng cho mơ hình GOOSE .................................................................42
Hình 4.9: Mơ hình trao đổi thơng tin SV ..................................................................44
Hình 4.10: Mơ hình báo cáo và ghi nhật ký ..............................................................45
Hình 4.11: Mơ hình liên kết trong trạm ....................................................................47
Hình 4.12: Cấu trúc liên kết giữa thiết bị và ứng dụng .............................................48
Hình 4.13: Mơ hình trao đổi thơng tin trong q trình xử lý cấu trúc trạm ..............50
Hình 4.14: Cơ chế sử dụng các file cấu hình SCL [6] ..............................................51
Hình 4.15: Mơ hình cấu trúc TBA tự động ...............................................................52
Hình 5.1: Sơ đồ One-line 110 kV hệ thống SICAM PAS TBA 220 kV Sóc Trăng .57
Hình 5.2: Giao diện MBA hệ thống SICAM PAS TBA 220 kV Sóc Trăng ............57
Hình 5.3: Giao diện One-line 500 kV hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè ....58
Hình 5.4: Giao diện One-line 220 kV hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè ....58
Hình 5.5: Giao diện ALARM hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè ................59
Hình 5.6: Giao diện điều khiển MBA hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè ....59
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
8
Hình 5.7: Giao diện điều khiển mức ngăn hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè
...................................................................................................................................60
Hình 5.8: Giao diện giám sát đường truyền hệ thống VATECH TBA 500 kV Nhà Bè
...................................................................................................................................60
Hình 5.9: Giao diện One-line 500 kV hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín ..61
Hình 5.10: Giao diện điều khiển mức hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín ..62
Hình 5.11: Giao diện điều khiển MBA hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín 62
Hình 5.12: Giao diện ALARM hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín ............62
Hình 5.13: Giao diện truyền thông hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín ......63
Hình 5.14: Giao diện đồ thị xu hướng hệ thống PACiS TBA 500 kV Thường Tín .63
Hình 5.15: Giao diện One-line hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi ...........64
Hình 5.16: Giao diện ALARM hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi ..........65
Hình 5.17: Giao diện mức ngăn hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi .........65
Hình 5.18: Giao diện truyền thông hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi ....66
Hình 5.19: Giao diện thao tác SCADA hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi
...................................................................................................................................66
Hình 5.20: Giao diện điều khiển MBA hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi
...................................................................................................................................67
Hình 5.21: Giao điện đồ thị xu hướng hệ thống @STATION TBA 220 kV Củ Chi
...................................................................................................................................67
Hình 5.22: Ngơn ngữ khối rơ le lơ gic (Relay Ladder Logic-RLL) .........................71
Hình 5.23: Ngơn ngữ khối rơ le lơ gic (Relay Ladder Logic-RLL) .........................71
Hình 5.24: Ngôn ngữ cấu trúc lệnh (Structured Text Language- STL) ....................71
Hình 5.25: Ngơn ngữ mơ hình nhà máy (Factory Object- FOE) ..............................72
Hình 5.26: Mơ hình kết nối OPC cục bộ tại chỗ .......................................................73
Hình 5.27: Mơ hình kết nối OPC từ xa .....................................................................74
Hình 5.28: Cảnh báo liên động khi thao tác sai DCL 131-1 .....................................82
Hình 5.29: Tạo bất thường lị xo MC 131 .................................................................83
Hình 5.30: Cảnh báo bất thường lị xo MC 131 trên cửa sổ ALARM ......................83
Hình 5.31: Cảnh báo bất thường lò xo MC 131 trong giao diện Bay E01 ...............84
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
9
Hình 5.32: Cấm điều khiển khi lị xo MC 131 khơng căng ......................................85
Hình 5.33: Tạo bất thường Aptomat TU đường dây ngăn E02 ................................86
Hình 5.34: Cảnh báo bất thường Aptomat TU đường dây ngăn E02 trên ALARM.86
Hình 5.35: Cảnh báo bất thường Aptomat TU đường dây tại ngăn E02 ..................86
Hình 5.36: Thông báo cấm thao tác tiếp địa 172-76 khi aptomat TU OFF ..............87
Hình 5.37: Cảnh báo trên màn hình LAN MONITOR .............................................88
Hình 5.38: Cảnh báo trên Giao diện One-line của ngăn K01 ...................................88
Hình 5.39: Cảnh báo trên giao diện ngăn K01 ..........................................................88
Hình 5.40: Tạo sự cố rơ le áp suất tăng đột biến thân MBA T1 tác động cấp 2.......90
Hình 5.41: Cảnh báo xuất hiện khi rơ le áp suất thân MBA T1 tăng cao tác động ..90
Hình 5.42: Cảnh báo trên các mặt rơ le bảo vệ ngăn MBA T1 và ngăn K01 ...........91
Hình 5.43: Giả lập sự cố Zone1 ngăn E02 ................................................................92
Hình 5.44: Rơ le tác động mở MC 171 ngăn E02.....................................................93
Hình 5.45: Rơ le Lockout tác động khóa mạch đóng MC171 ngăn E02 ..................93
Hình 5.46: Giao diện ALARM ghi lại sự cố ngăn E02.............................................93
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: So sánh các HTĐK trong TBA ........................................................................... 19
Bảng 5.1: Biến mơ tả mơ hình máy cắt................................................................................ 76
Bảng 5.2: Biến mơ tả mơ hình DCL .................................................................................... 77
Bảng 5.3: Biến mơ tả mơ hình MBA ................................................................................... 77
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
10
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu/ viết tắt
Ý nghĩa/ viết đầy đủ
DCL
Dao cách ly
DTĐ
Dao tiếp địa
HMI
Giao diện người- máy (Human Machine Interface)
IEDs
Thiết bị điện tử thông minh (Intelligent Electric Devices)
LAN
Mạng nội bộ (Local Area Network)
LD
Thiết bị lô gic (Logical Device)
LN
Nút lô gic (Logical Node)
MBA
Máy biến áp
MC
Máy cắt
OCC
Trung tâm vận hành xa (Operation Control Center)
SAS
Hệ thống tự động hóa trạm biến áp (Substation Automation
System)
SCADA
Thu thập dữ liệu và điều khiển xa (Supervisory Control And
Data Acquisition)
TBA
Trạm Biến áp
UCA
Cấu trúc truyền thông tiện ích (Utility Communications
Architecture)
WAN
Luận Văn Thạc Sĩ
Mạng diện rộng (Wide Area Network)
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
11
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống thông tin liên lạc, đo lường,
điều khiển thì tự động hóa trong hệ thống điện là một trong những lĩnh vực đã phát
triển mạnh trên thế giới và ở Việt Nam. Kể từ năm 2002, hệ thống điều khiển tích
hợp TBA theo chuẩn IEC 61850 đã được phát triển rộng rãi ở Việt Nam; trong các
dự án xây mới TBA đều được thiết kế với hệ thống điều khiển tích hợp máy tính, các
trạm truyền thống cũng dần được cải tạo và nâng cấp lên hệ thống điều khiển tích
hợp. Kiến thức về hệ thống điều khiển tích hợp TBA theo tiêu chuẩn IEC 61850 chưa
được phổ biến ở trong các trường đại học. Quá trình tiếp cận các TBA đang vận hành
để giới thiệu, thực hành về hệ thống điều khiển tích hợp rất khó khăn do các quy định
vận hành không cho phép. Việc mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp TBA theo
tiêu chuẩn IEC 61850 dùng các bộ phần mềm chuyên dụng về thiết kế giao diện và
quản lý dữ liệu sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong giảng dạy, giới thiệu và
huấn luyện điều hành viên TBA.
1.2. Mục tiêu đề tài
Đề tài này nhằm mục đích xây dựng giao diện mơ phỏng hệ thống điều khiển tích
hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850 đang được sử dụng nhiều ở các TBA xây mới ở Việt
Nam bằng cách kết hợp nhiều giải pháp phần mềm chuyên dụng. Giao diện mô phỏng
sẽ được xây dựng với đầy đủ các chức năng của một hệ thống điều khiển tích hợp bao
gồm lô gic điều khiển, giao diện cảnh báo quá trình vận hành, giao diện giám sát thiết
bị và thông số vận hành. Đề tài sẽ xây dựng cơ sở dữ liệu ảo và các chương trình điều
khiển mơ phỏng theo tiêu chuẩn IEC 61850 từ đó có cái nhìn trực quan hơn về tiêu
chuẩn IEC 61850, cách thức hoạt động của TBA tự động hóa. Đề tài sẽ tìm hiểu và
sử dụng các phần mềm chuyên dụng đơn giản nhưng hiệu quả cao để xây dựng mơ
hình, giúp mơ hình dễ hiệu chỉnh và mở rộng trong q trình giới thiệu thực tế. Cuối
cùng là xây dựng các giả lập quá trình điều khiển, các bất thường và sự cố có thể xảy
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
12
ra trong q trình vận hành TBA nhằm có thư viện tham khảo và chương trình giảng
dạy, huấn luyện cho vận hành viên TBA và sinh viên.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, yêu cầu trước tiên đặt ra là nắm vững tiêu chuẩn IEC 61850
đối với hệ thống điều khiển tích hợp TBA. Các nội dung cần nắm vững bao gồm yêu
cầu về thiết bị, giao thức kết nối, tiêu chuẩn về cơ sở dữ liệu, giao diện điều khiển.
Sau khi nắm vững các quy định tiêu chuẩn IEC 61850, cần tìm hiểu về các mơ hình
điều khiển tích hợp tại các TBA hiện hữu của Việt Nam, từ đó lựa chọn giải pháp xây
dựng giao diện mô phỏng.
Đề tài sẽ xây dựng lại các giao diện, các cơ sở dữ liệu cho giao diện mô phỏng
bằng các phần mềm thiết kế giao diện và phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu chuyên
dụng. Mơ hình sẽ được giả lập các trạng thái thiết bị cũng như các lệnh điều khiển
nhằm mục đích giúp làm quen và huấn luyện q trình thao tác. Mơ hình cũng sẽ
được trang bị cơ sở dữ liệu giúp mơ phỏng các q trình quản lý thiết bị, quản lý sự
cố, giám sát vận hành thêm sinh động và gần gũi với thực tế vận hành.
Quá trình xây dựng giao diện mơ phỏng ngồi việc tham khảo các hệ thống đang
vận hành tại Việt Nam, mơ hình cần tn theo các quy định, quy trình vận hành chung
của hệ thống điện cũng như các quy phạm về thiết bị điện trong TBA ở Việt Nam.
Với mục đích huấn luyện vận hành viên xử lý các sự cố xảy ra trong q trình vận
hành TBA, các trường hợp mơ phỏng sẽ xây dựng dựa trên các sự cố thực tế vận
hành, cũng như tuân theo các quy trình xử lý sự cố, quy trình thao tác hệ thống điện
Việt Nam.
1.4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Hệ thống điều khiển tích hợp TBA đã được xây dựng và đưa vào vận hành nhiều
ở Việt Nam, tuy nhiên việc tiếp cận hệ thống điều khiển, thực hành thao tác trên hệ
thống đang vận hành rất khó khăn vì các quy định nghiêm ngặt trong an toàn vận
hành TBA. Việc xây dựng các mơ hình theo thực tế với đầy đủ thiết bị sẽ tốn chi phí
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
13
rất cao, thiết kế thi công phức tạp và tốn chi phi vận hành bảo dưỡng. Xây dựng thành
công giao diện mơ phỏng trên máy tính sẽ tạo điều kiện để có thể giới thiệu, giảng
dạy và thực hành hệ thống điều khiển tích hợp TBA theo tiêu chuẩn IEC 61850 cho
sinh viên và vận hành viên mới với chi phí thấp và có tính ứng dụng cao. Kết quả của
đề tài có thể được giới thiệu cho các sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, những kỹ
sư tương lai về tiêu chuẩn IEC 61850 và cấu trúc của TBA tích hợp. Đặc biệt kết quả
có thể được sử dụng để huấn luyện các vận hành viên thao tác, vận hành, quản lý các
TBA điều khiển máy tính nhằm nâng cao trình độ vận hành, giúp làm quen với hệ
thống điều khiển mới giúp nâng cao chất lượng lưới truyền tải và chất lượng điện ở
Việt Nam.
1.5. Bố cục đề tài
Bố cục của đề tài sẽ bao gồm các chương với nội dung cụ thể của từng chương
như sau:
TÊN LUẬN VĂN: “MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP
TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850 - ỨNG DỤNG THỰC
HÀNH VÀ GIẢNG DẠY”
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Trạm điều khiển tích hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850
Chương 4: Tổng quan về tiêu chuẩn IEC 61850
Chương 5: Mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp theo tiêu
chuẩn IEC 61850
Chương 6: Kết quả
Chương 7: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
14
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về đề tài
Hệ thống điều khiển tích hợp TBA theo tiêu chuẩn IEC 61850 đang được phát
triển rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam. Trong thực tế vận hành việc tiếp cận hệ
thống, thực hành và nghiên cứu gặp nhiều khó khăn vì các quy định an tồn trong vận
hành.
Các mơ hình mô phỏng TBA đã được xây dựng trong hệ thống điện Việt Nam
với mục đích đào tạo, kiểm tra vận hành viên trong các công ty điện lực. Tuy nhiên
để xây dựng các mơ hình đầy đủ một TBA điều khiển tích hợp bao gồm phần cứng
và phần mềm địi hỏi kinh phí đầu tư cao cũng như khơng linh hoạt trong sử dụng.
Xây dựng mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp TBA bằng các phần mềm chuyên
dụng sẽ giúp giảm chi phí thực hiện, linh hoạt trong quá trình sử dụng và bổ sung
chức năng.
2.2. Tóm lượt các tài liệu nghiên cứu đã thực hiện
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ tự động hóa TBA, các đề tài
tìm hiểu về tiêu chuẩn IEC 61850, tìm hiểu về hệ thống điều khiển TBA, đề tài thiết
kế hệ thống điều khiển tích hợp TBA và mơ phỏng tiêu chuẩn IEC 61850 cũng được
nghiên cứu và giới thiệu rộng rãi.
Một số đề tài nghiên cứu trong nước và nước ngồi đã được giới thiệu:
Lập trình mơ phỏng trạm biến áp, tác giả Dương Thành Nhân, bảo vệ luận văn
thạc sỹ Đại học Bách khóa TP. HCM năm 2014. [1]
Mô phỏng đã được nghiên cứu và thực hiện theo HTĐK tích hợp kiểu cũ
chuẩn giao tiếp Modbus, giao diện đơn giản nên sẽ khó khăn áp dụng đối với
các TBA phức tạp với nhiều thiết bị IEDs, sử dụng cơng cụ lập trình Matlab
tuy nhiên chưa khai thác hết tính năng của phần mềm này dẫn đến khó khăn
trong việc mở rộng mơ hình sau này. Vì giả lập kết nối bằng chuẩn Modbus
nên mô phỏng chưa tạo được cơ sở dữ liệu đầy đủ có thể dùng chung với mục
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
15
đích kết nối cho nhiều máy tính và ứng dụng khác nhau. Kịch bản xây dựng
giả lập sự cố trong phần trình bày của đề tài cịn đơn giản, theo những lý thuyết
cơ bản của bảo vệ rơ le, chưa thể hiện được sự phối hợp giữa các thiết bị và
các cơ chế bảo vệ phức tạp khác.
Hệ thống mô phỏng huấn luyện vận hành trạm biến áp , tác giả Nguyễn Văn
Liêm cùng nhiều tác giả khác trên tạp chí KH&CN, tập 18, trang 150, số K6
năm 2016. [2]
Báo cáo trên đã xây dựng thành công một hệ thống mô phỏng hệ thống điều
khiển TBA dùng các phần mềm Vijeo Designer, Unity Pro và Matlab để xây
dựng giao diện HMI, tính tốn lơ gic và giả lập PLC điều khiển. Việc kết hợp
các phần mềm đã tạo ra chương trình mơ phỏng đầu tiên về hệ thống điều
khiển TBA. Tuy nhiên mơ hình vẫn dùng giao thức Modbus với đặc điểm tốc
độ chậm, khoảng cách ngắn nên vẫn chưa áp dụng cho hệ thống phức tạp và
tự động hóa TBA.
Development of training simulator for power system operators, H. Shiota, Y.
Tamenaga, T. Tsuji, K. Dan IEEE Transactions on Power Apparatus and
Systems, Vol. PAS-102, No. 10, October 1983. [1]
Mô hình mơ phỏng là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm. Hệ
thống mô phỏng được xây dựng thành một gian phịng với các thiết bị chính
là mimic board, màn hình CRT, máy in, bảng điều khiển kết hợp với máy tính
để tính tốn online các thơng số vận hành. Với sự tham gia của nhiều phần
cứng, cần không gian xây dựng sẽ làm mức đầu tư cho toàn bộ các trạm ở Việt
Nam rất lớn, bên cạnh đó tính linh hoạt thấp của hệ thống dạng này hồn tồn
khơng phù hợp đối với hiện trạng tại Việt Nam.
2.3. Điểm mới của đề tài
Nối tiếp những nghiên cứu trước đây và khắc phục những hạn chế của các đề tài
trước, mơ hình xây dựng mới trong đề tài này sẽ tham khảo những hệ thống điều
khiển tích hợp TBA đang sử dụng tại Việt Nam, từ đó lựa chọn mơ hình phổ biến và
tối ưu nhất để mơ phỏng. Giao diện sau khi xây dựng bám sát theo giao diện đang
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
16
được sử dụng trên hơn 60 TBA từ 110 kV đến 500 kV ở Việt Nam. Ngoài ra cơ sở
dữ liệu ảo và giao thức truyền dữ liệu của mô phỏng sẽ xây dựng theo tiêu chuẩn
IEC61850, tiêu chuẩn mới và ưu việt nhất cho TBA điều kiển tích hợp hiện nay trên
thế giới.
Đề tài cũng sẽ chọn bộ phần mềm đơn giản với hiệu năng cao là SmartHMI và
InControl nhằm giúp tiếp cận phần mềm dễ dàng từ đó q trình ứng dụng mơ hình
đơn giản và trên quy mơ rộng. Sau khi hồn thành, mơ phỏng có thể được sử dụng
cho giảng dạy sinh viên, tạo ra một công cụ học tập, nghiên cứu mới cho sinh viên để
áp dụng trong các môn học như vận hành hệ thống điện, bảo vệ rơ le, tự động hóa
TBA. Đặc biệt mơ phỏng sẽ tạo ra một chương trình mới cho các cơng ty điện lực
ứng dụng cho q trình đào tạo, huấn luyện, thực hành và kiểm tra vận hành viên
TBA. Từ đó nâng cao trình độ vận hành viên, giảm thời gian xử lý sự cố, nâng cao
độ tin cậy trong vận hành TBA.
Đề tài sẽ xây dựng mơ hình theo những quy định nghiêm ngặt về thiết kế TBA,
thiết kế hệ thống điều khiển TBA do Tập đồn điện lực Viêt Nam (EVN), Bộ cơng
thương ban hành. Ngoài ra, các sự cố giả lập sẽ bám sát theo các báo cáo sự cố thực
tế tại các công ty điện lực, tuân theo quy trình thao tác hệ thống điện, quy trình xử lý
sự cố hệ thống điện Viêt Nam. Sau khi hồn thành, mơ phỏng sẽ là kho kiến thức
rộng và bổ ích, trực quan sinh động để áp dụng cho quá trình giảng dạy và thực hành.
Mơ phỏng sau khi được xây dựng sẽ có những kết quả mới so với những đề tài
trước kia như sau:
Xây dựng mới giao diện điều khiển tích hợp TBA hoàn chỉnh với đầy đủ chức
năng cho một TBA 110 kV điển hình theo giao diện phổ biến nhất ở Việt Nam,
qua đó q trình huấn luyện, giảng dạy sẽ gần gũi với thực tế hơn.
Cấu hình hệ thống biến điều khiển, giả lập biến trạng thái và giao thức điều
khiển theo tiêu chuẩn IEC 61850. Các dữ liệu sẽ có đầy đủ các thuộc tính như
cảnh báo ALARM, lưu trữ cảnh báo History cho việc truy cập trong tương lai.
Cấu hình hệ thống làm việc với điều kiện khơng có các kết nối thật và cơ sở
dữ liệu thật. Xây dựng cơ sở dữ liệu ảo dùng chung cho mục đích điều khiển
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
17
tại chỗ và điều khiển xa qua trung tâm vận hành xa hoặc trung tâm giám sát
quản lý thao tác xa. Cơ sở dữ liệu có thể kết nối qua giao thức Client/Server
từ đó có thể ứng dụng để xây dựng nhóm thực hành chung hay cấu hình một
phịng thực hành thí nghiệm.
Xây dựng các cơng cụ hỗ trợ để thực hiện giả lập các tình huống thao tác hoặc
các chức năng bảo vệ, giám sát của hệ thống điều khiển máy tính. Các giả lập
đơn giản, dễ thực hiện và chỉnh sửa nhưng vẫn tác động chính xác theo các
quy định thực tế.
Phân quyền thao tác và điều khiển cho hệ thống theo quy định vận hành thật;
đồng thời xây dựng hệ thống phân quyền cho chức năng quản lý giám sát và
thao tác để phù hợp với hoạt động đào tạo, kiểm tra vận hành viên.
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
18
CHƯƠNG 3: TRẠM BIẾN ÁP ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP THEO TIÊU
CHUẨN IEC 61850
Trạm biến áp (TBA) là thành phần không thể thiếu trong lưới điện truyền tải và
phân phối. Cùng với sự ra đời và phát triển lâu năm, hệ thống điều khiển (HTĐK)
cho TBA có những bước phát triển khác nhau phù hợp với công nghệ và kỹ thuật
trong mỗi giai đoạn. Chương này sẽ trình bày các giai đoạn phát triển của hệ thống
điều khiển TBA từ HTĐK kiểu truyền thống đến HTĐK tích hợp và đặc biệt là HTĐK
tích hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850, phân tích các ưu điểm và nhược điểm của từng
HTĐK kể trên.
Phần này cũng chú trọng cơng nghệ tự động hóa TBA sử dụng HTĐK tích hợp
theo tiêu chuẩn IEC 61850 đang được phát triển nhanh trên thế giới và Việt Nam.
Phân tích và so sánh các giao thức truyền thơng sử dụng trong các HTĐK tích hợp
khác nhau đặc biệt là các giao thức của tiêu chuẩn IEC 61850 để thấy được tính ưu
việt của tiêu chuẩn nay. Những phân tích trên sẽ giúp lựa chọn mơ hình HTĐK và
xây dựng cơ sở dữ liệu ảo cho q trình mơ phỏng.
3.1. Quá trình phát triển hệ thống điều khiển trạm biến áp
Để một TBA hoạt động an tồn và chính xác, HTĐK là một thành phần cực kỳ
quan trong. Tùy theo trình độ cơng nghệ, u cầu sử dụng và mức đầu tư mà HTĐK
được thiết kế xây dựng khác nhau. Dù là hệ thống khác nhau nhưng cơ bản có thể
phân biệt hai kiểu HTĐK TBA là kiểu truyền thống và kiểu tích hợp. Khi cơng nghệ
tích hợp được áp dụng cho HTĐK TBA, theo sự phát triển của kỷ thuật điện tử và
cơng nghệ thơng tin có thể chia thành hai cấu hình là HTĐK tích hợp TBA theo tiêu
chuẩn IEC 61850 và không theo tiêu chuẩn này.
Bảng 3.1 sẽ cho thấy những đặc điểm cơ bản khác nhau của 3 HTĐK kể trên
trước khi phân tích các ưu nhược điểm cụ thể từng HTĐK.
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
19
Bảng 3.1: So sánh các HTĐK trong TBA
HTĐK kiểu truyền thống
HTĐK tích hợp khơng theo tiêu
chuẩn IEC 61850
- Điều khiển bằng tay đơn giản từ phòng - Điều khiển bằng máy tính từ phịng
điều khiển hay tại thiết bị
điều khiển
HTĐK tích hợp theo tiêu chuẩn
IEC 61850
- Điều khiển bằng máy tính hoặc tự
động điều khiển
- Bảo vệ bằng rơ le đơn giản, chức năng
riêng biệt
- Bảo vệ bằng rơ le nhiều chức năng có
- Bảo vệ bằng rơ le nhiều chức năng có
thể phối hợp bảo vệ trực tiếp với nhau
cỗng truyền thông nhưng không thể phối
qua cỗng truyền thông theo tiêu chuẩn
hợp bảo vệ qua cỗng truyền thông
IEC 61850
- Liên động bằng tiếp điểm cơ khí và
dây dẫn trong mạch nhị thứ
- Liên động bằng tiếp điểm cơ khí và
dây dẫn trong mạch nhị thứ, có thể tính
tốn liên động mềm trên máy tính và
thơng báo lỗi thao tác
- Liên động qua mạng truyền thông giữa
các ngăn lộ và tồn trạm, có thể tự tính
tốn liên động mềm khơng qua hệ thống
máy tính, tự động báo và lưu lỗi lô gic
- Giám sát bằng bảng đèn cảnh báo và
chuông còi, lưu cảnh báo bằng tay
- Cảnh báo bằng máy tính, có thể lưu
cảnh báo trong máy tính
- Cảnh báo bằng máy tính, có thể lưu
cảnh báo trong máy tính hay tại thiết bị
- Ghi nhận thông số vận hành bằng tay
- Tự động cập nhật thông số vận hành và - Tự động cập nhật thông số vận hành,
lưu
lưu và tính tốn thời gian thực
- Điều khiển SCADA qua RTU
- Điều khiển SCADA qua RTU
- Điều khiển qua mạng WAN thơng qua
máy tính Gateway
- Giá thành đầu tư thấp, đơn giản
- Giá thành vừa phải, công nghệ đơn
giản
- Giá thành cao, công nghệ phức tạp
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
20
3.1.1. Hệ thống điều khiển TBA kiểu truyền thống
Trạm biến áp trong hệ thống điện có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng.
Cấu trúc của một trạm biến áp (TBA) được xây dựng bao gồm các thiết bị nhất thứ
chính như: máy biến áp (MBA), máy cắt (MC), dao cách lý (DTĐ), dao tiếp địa
(DTĐ), tụ bù.... và hệ thống điều khiển được lắp đặt nhằm giám sát, điều khiển và
bảo vệ các thiết bị nhất thứ để dảm bảo TBA hoạt động an toàn.
Hệ thống điều khiển TBA kiểu truyền thống đã được thiết kế và lắp đặt trong
TBA từ hàng trăm năm nay, đặc điểm cơ bản là hệ thống bao gồm các thiết bị cơ điện
và điện tử được kết nối với nhau bằng các mạch điện đơn giản để thực hiện các chức
năng cơ bản như:
Chức năng điều khiển tại trạm: được thực hiện bởi các mạch điều khiển riêng
lẻ và chỉ có thể thực hiện được ở mức điều khiển cơ bản như đóng/mở thiết bị,
bật/tắt chức năng thơng qua các nút nhấn hoặc khóa vặn lắp trên tủ điều
khiển. [3]
Chức năng bảo vệ: được thực hiện bởi các rơ le bảo vệ kiểu cơ hoặc kiểu tĩnh.
Các rơ le chỉ thực hiện các chức năng bảo vệ như bảo vệ quá dòng F50/51,
rơ le bảo vệ khoảng cách F21, bảo vệ điện áp 27/59; phối hợp chức năng bảo
vệ giữa các rơ le qua dây dẫn và tiếp điểm cơ khí.
Chức năng liên động: được thực hiện qua cáp điều khiển bằng cách gửi các
tiếp điểm cơ khí để cho phép hoặc cấm thao tác các thiết bị khác liên quan.
Chức năng đo lường: được thực hiện bằng các thiết bị hiển thị và được ghi
nhận bằng tay bỡi các nhân viên vận hành.
Chức năng giám sát: được thực hiện bằng các bảng đèn báo, thiết bị chỉ thị;
được ghi nhận bằng tay và lưu bằng giấy; ghi sự cố bằng bộ ghi sự cố lắp rời.
Chức năng điều khiển SCADA: thực hiện qua các tủ RTU gồm các rơ le trung
gian và các bộ chuyển đổi tín hiệu Analog/Digital.
Hệ thống điều khiển truyền thống mặc dù có những ưu điểm như: Dễ thiết kế, chi
phí thấp, người vận hành có khả năng tự vận hành và bảo trì hệ thống vì đơn giản,
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
21
việc kết nối giữa các thiết bị trong cùng hệ thống đơn giản qua cáp tín hiệu… Tuy
nhiên, hiện nay hệ thống này có những nhược điểm như sau:
Hệ thống có q nhiều thiết bị, q nhiều cáp tín hiệu, dẫn đến khả năng bị sự
cố trên hệ thống nhị thứ rất cao.
Khả năng tự động hóa thấp, các chức năng điều khiển nâng cao vẫn phải thực
hiện bởi con người.
Việc thu thập dữ liệu phải thực hiện bằng tay, độ chính xác khơng cao, khả
năng phân tích và xử lý dữ liệu bị hạn chế.
Việc quản lý rất khó khăn do thiếu các dữ liệu chính xác được cập nhật kịp
thời.
Việc bảo trì và nâng cấp hệ thống rất khó khăn, mất nhiều thời gian.
Thời gian thao tác chậm, khả năng nhầm lẫn cao do thao tác bằng tay, dẫn đến
giảm độ tin cậy và tăng thời gian mất điện khi xảy ra sự cố.
PHỊNG VẬN HÀNH TẠI TBA
TỦ ĐIỀU KHIỂN
(NÚT NHẤN/ĐÈN/
KHĨA VẶN)
TỦ BẢO VỆ
(RL1, RL2…)
TỦ ĐO LƯỜNG
TỦ ĐIỀU KHIỂN
(NÚT NHẤN/ĐÈN/
KHÓA VẶN)
GỬI TRẠNG THÁI/ NHẬN LỆNH
TỦ BẢO VỆ
(RL1, RL2…)
GỬI TRẠNG THÁI/ NHẬN LỆNH
LIÊN ĐỘNG GIỮA CÁC NGĂN
TỦ ĐẤU DÂY
TRUNG GIAN
TỦ ĐẤU DÂY
TRUNG GIAN
GỬI TRẠNG THÁI/ NHẬN LỆNH
GỬI TRẠNG THÁI/ NHẬN LỆNH
NGĂN 1
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 1
NGĂN 2
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 2
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 1
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 2
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 3
THIẾT BỊ NHẤT
THỨ 3
LIÊN ĐỘNG QUA CÁP ĐIỀU KHIỂN
LIÊN ĐỘNG QUA CÁP ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ ĐO
DÒNG ĐIỆN CT
THIẾT BỊ ĐO
ĐIỆN ÁP VT
THIẾT BỊ ĐO
KHÁC (NHIỆT
ĐỘ…)
Hình 3.1: Hệ thống điều khiển TBA kiểu truyền thống
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
22
Trong tình hình hiện nay, trước nhu cầu phải gia tăng chất lượng cung cấp điện,
giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, đồng thời do độ phức tạp của sơ đồ
lưới điện ngày một gia tăng đòi hỏi các thao tác điều khiển ngày càng phức tạp, khả
năng đáp ứng các yêu cầu trên của hệ thống điều khiển kiểu truyền thống là không
thể thực hiện được.
3.1.2. Hệ thống điều khiển tích hợp TBA khơng theo tiêu chuẩn IEC 61850
Hệ thống điều khiển tích hợp TBA là sản phẩm ra đời mới nhất đã thể hiện tính
ưu việt trong việc quản lý, vận hành TBA. Hệ thống điều khiển tích hợp TBA là hệ
thống điều khiển dựa trên cơ sở một hệ thống máy tính và những giao thức kết nối dữ
liệu từ máy tính đến thiết bị được áp dụng tại các TBA trong hệ thống điện nhằm điều
khiển, giám sát tự động các thiết bị trong trạm và tích hợp các dữ liệu thu được vào
chung một hệ thống để phục vụ cho công tác quản lý vận hành trạm.
Tuy nhiên HTĐK tích hợp TBA cũng có nhưng khác biệt khi sử dụng các giao
thức khác nhau trong trao đổi dữ liệu và giao tiếp giữa các thiết bị. Vào những năm
1990, các TBA bắt đầu sử dụng các rơ le số (rơ le điện tử và rơ le kỹ thuật số) để thay
thế cho các rơ le cơ điện và rơ le tĩnh, các rơ le số này dựa trên nền tảng của các bộ
vi xử lý và kỹ thuật điện tử có những chức năng vượt trội so với các loại rơ le thế hệ
trước đó, đó là cơ sở để xây dựng những TBA tích hợp có những tính năng vượt trội
so với HTĐK kiểu truyền thống như:
Chức năng điều khiển: ngoài khả năng điều khiển bằng tay bắt buộc trong
trường hợp khẩn cấp, HTĐK tích hợp được trang bị hệ thống máy tính với
giao diện HMI để thực hiện thao tác xa từ phòng điều khiển. Tuy nhiên các
thao tác này được thực hiện thơng q các bộ lập trình lơ gic (PLC) và các rơ
le trung gian.
Chức năng bảo vệ: sử dụng rơ le tích hợp nhiều chức năng, tuy nhiên việc phối
hợp bảo vệ vẫn dựa trên cách tiếp điểm cơ khí thơng qua các cơng I/O của rơ
le điện tử hoặc rơ le kỹ thuật số.
Luận Văn Thạc Sĩ
Đinh Lê Duy Nghĩa
2016
