Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thống scada cho lưới điện 110kv trên địa bàn hà tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
HỆ THỐNG SCADA CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV
TRÊN ĐỊA BÀN HÀ TÂY

NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
MÃ SỐ:

ĐÀO QUANG MINH

Người hướng dẫn khoa học: VS.GS.TSKH TRẦN ĐÌNH LONG

HÀ NỘI - 2008


LỜI CAM ĐOAN
Luận văn được tác giả bắt đầu thực hiện từ khi chính thức được nhận đề
tài. Ngồi ra, trước khi đăng ký và nhận đề tài, tác giả cũng đã có một thời
gian thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau: sách, tạp chí, Internet, các tài
liệu kỹ thuật của các đơn vị trong và ngoài tập đoàn Điện lực Việt Nam
(EVN).
Với những kết quả đạt được của luận văn, tác giả xin cam đoan đây là sản
phẩm do chính tác giả thực hiện và hồn thành.
Tác giả

MỤC LỤC
Lời cam đoan

ix

Mục lục

ix

Danh mục các thuật ngữ

ix

Danh mục các bảng

ix

Danh mục các hình vẽ

ix

MỞ ĐẦU

ix

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐIỆN LỰC VÀ ỨNG DỤNG Ở HTĐ VN.
1.1 Vai trị của hệ thống thơng tin điện lực

1

1

1.1.1 Đáp ứng nhu cầu thông tin vận hành cho các trung tâm điều độ

2

1.1.2 Đảm bảo nhu cầu thông tin quản lý

6

1.2 Một số kênh thông tin trong hệ thống điện

8

1.2.1 Kênh thông tin truyền dẫn quang.

8

1.2.2 Kênh thông tin vô tuyến

14

1.2.3 Kênh tải ba PLC (Power Line Carrier)

19

1.2.4 Cáp thông tin

24

1.3 Kết luận

28

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG ĐỂ XÂY DỰNG HỆ
ĐIỀU KHIỂN
2.1. Chế độ truyền tải

29
29

2.1.1 Truyền bit song song và truyền bit nối tiếp

29

2.1.2. Truyền đồng bộ và không đồng bộ

30

2.1.3. Truyền một chiều, hai chiều toàn phần và gián đoạn

30

2.1.4. Truyền tải dải cơ sở,dải mang và dải rộng.

31

2.1.5. Đường truyền vật lý.

32

2.2. Cấu trúc của mạng (Topology):

33

2.2.1.Cấu trúc bus

35

2.2.2.Cấu trúc mạch vịng

36

2.2.3.Cấu trúc hình cây

37

2.2.4. Cấu trúc hình sao

38

2.3 Các tiêu chuẩn thông tin trong hệ thống điện

39

2.3.1 Kiến trúc giao thức OSI

40

2.3.2 Các chuẩn thông tin liên lạc

43

2.4 Kết luận

49

CHƯƠNG 3: SCADA VÀ CÁC ỨNG DỤNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

51

3.1 Cơ sở dữ liệu thời gian thực

51

3.2 Hệ thống điều khiển từ xa

53

3.3 Các hệ thống quản lý mạng (Network Manager)

55

3.3.1 Khái niệm chung

55

3.3.2 Hệ thống quản lý SCADA

56

3.3.3 Hệ thống quản lý năng lượng EMS

57

3.3.4 Hệ thống tự động phân phối DA (Distribution Automation)

58

3.4 Phần cứng trung tâm (Master Station Hardware)

61

3.4.1 Máy tính chủ (Server )

61

3.4.2 Các trạm công tác (Workstations)

62

3.4.3 Thiết bị tiền xử lý (Front-end processor)

63

3.4.4 Mạng nội bộ (Local Area Network)

63

3.4.5 Router

63

3.5 Thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit)

64

3.5.1 Cấu tạo chung của RTU

64

3.5.2 Các ứng dụng của RTU

65


3.6 Hệ thống thông tin liên lạc SCADA

68

3.6.1 Cấu trúc mạng

68

3.6.2 Kênh thông tin liên lạc

71

3.7 Các chức năng của hệ thống SCADA

74

3.7.1 Chức năng thu nhập dữ liệu ( Data acquisition)

74

3.7.2 Chức năng chỉ thị trạng thái (Status indications)

75

3.7.3 Chức năng đo lường

76

3.7.4 Chức năng giám sát và báo cáo (Monitoring and event reporting) 77
3.7.5 Chức năng điều khiển

79

3.7.6 Chức năng tính tốn

80

3.8 Kết luận

80

CHƯƠNG 4: HIỆN TRẠNG TRANG THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG, BẢO VỆ,

TỰ ĐỘNG HOÁ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG LƯỚI ĐIỆN 110kV HÀ TÂY.
81
4.1 Giới thiệu chung về lưới điện 110kV Hà Tây

81

4.1.1 Giới thiệu chung

81

4.1.2 Thực trạng các trạm biến áp 110kV khu vực Hà Tây.

81

4.1.3 Các tuyến đường dây 110kV khu vực Hà Tây

82

4.2. Hiện trạng trang thiết bị đo lường, bảo vệ, tự động hoá và điều khiển
trong lưới điện 110kV tỉnh Hà Tây

84

4.2.1 Hiện trạng trang thiết bị bảo vệ.

84

4.2.2 Hiện trạng trang thiết bị đo lường.

87

4.2.3 Hiện trạng trang thiết bị tự động hoá và điều khiển.

87

4.3 Kết luận

88

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THIẾT KẾ HỆ THỐNG
SCADA CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV TRÊN ĐỊA BÀN HÀ TÂY.
5.1 Cơ sở thiết kế hệ thống SCADA

89
89


5.2 Các nguyên tắc chung khi thiết kế SCADA

90

5.2.1 Thiết kế RTU

90

5.2.2 Hệ thống viễn thông

92

5.2.3 Giao thức viễn thông

93

5.3 Các giải pháp kỹ thuật thiết kế hệ thống SCADA

93

5.3.1 Thiết kế thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit)

93

5.3.2 Thiết kế phần cứng trung tâm

98

5.3.4 Thiết kế phần mềm

103

5.3.4 Giải pháp về hệ thống thông tin SCADA

105

5.3.3 Thiết kế hệ thống cấp nguồn cho SCADA

107

5.4 Kết luận

108

Kết luận chung

ix

Tài liệu tham khảo

ix

Phụ lục

ix


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ
DA

Distribution Automation

Hệ thống tự động phân phối

DC

District Control Center

Trung tâm điều khiển cấp điện lực

DMS

Distribution Management System

Hệ thống quản lý phân phối

EMS

Energy Management System

Hệ thống quản lý năng lượng

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

HMI

Human Machine Interface

Giao diện người máy

I&C

Instrumentation and Control

Thiết bị đo và điều khiển

ICCP

Inter- Control Center Communication

Giao thức truyền thông giữa các

Protocol

trung tâm điều khiển

IEDs

Intelligent Electronic Devices

Thiết bị điện tử thông minh

ISO

International Organization for

Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hoá

Standardization
LAN

Local Area Network

Mạng nội bộ

NC

National Control Center

Trung tâm điều khiển cấp quốc gia

PLC

Power Line Carrier

Tải ba

RC

Regional Control Center

Trung tâm điều khiển cấp miền

RTU

Remote Terminal Units

Thiết bị đầu cuối

SAS

Substation Automation System

Hệ thống tự động hóa trạm biến áp

SCADA Supervisory Control And

Hệ thống giám sát điều khiển và

Data Acquisition

thu thập dữ liệu

SOE

Sequence Of Event

Chuỗi sự kiện

STP

Shielded Twisted Pair

Cáp đơi dây xoắn có bọc kim

TCP/IP Transmission Control Protocol

Giao thức kiểm sốt truyền thơng

/Internet Protocol

và Internet

UHF

Ultra High Frequency

Dải tần số cực cao

UTP

Unshielded Twisted Pair

Cáp đôi dây xoắn không bọc kim

VHF

Very High Frequency

Dải tần số cao

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1

Địa chỉ các trạm điện và trung tâm điều độ có kênh Hotline với

2

A0
Bảng 1.2

Địa chỉ các trạm điện và trung tâm điều độ có kênh Hotline với

3

A1
Bảng 1.3

Địa chỉ và số điện thoại các kênh giả trực thông nối với trung

4

tâm điều độ A0, A1
Bảng 1.4

Một số thông số của các loại cáp quang

11

Bảng 1.5

So sánh các phương tiện vô tuyến

19

Bảng 4.1

Các trạm biến áp 110kV trên địa bàn Hà Tây

82

Bảng 4.2

Danh sách các tuyến đường dây 110kV cấp điện cho khu vực Hà

83

Tây
Bảng 4.3

Các loại thông tin Rơle bảo vệ

84

Bảng 4.4

Các loại thông tin về đo lường

87

Bảng 4.5

Các loại thơng tin về tín hiệu điều khiển

87

Bảng 4.6

Các loại thông tin liên lạc đến các trạm 110kV

87

Bảng 5.1

Dự tính số lượng đầu vào đầu ra của RTU tại các trạm

98


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1

Cấu trúc sợi cáp quang

9

Hình 1.2

Ngun lý phản xạ tồn phần của ánh sáng

10

Hình 1.3

Đường đi của tia sáng và biến thiên chiết suất của các loại cáp

10

quang
Hình 1.4

Cấu trúc cơ bản của một hệ thống thơng tin quang

12

Hình 1.5

Tuyến quang Phả Lại 2- Phả Lại 1

13

Hình 1.6

Tuyến quang Trạm 500kV Hồ Bình –Thủy điện Hịa Bình-

13

Điện lực Hịa Bình
Hình 1.7

Một ví dụ về các kênh thơng tin vơ tuyến trong HTĐ

14

Hình 1.8

Cấu trúc cơ bản kênh truyền dẫn Viba số

16

Hình 1.9

Tuyến Viba trạm 110kV Phủ Lý- trạm 110kV Lý Nhân

17

Hình 1.10

Tuyến Viba Điện lực Hải Phịng- trạm Thủy Ngun

18

Hình 1.11

Cấu trúc kênh truyền PLC

21

Hình 1.12

Tuyến PLC Ninh Bình- Nam Định và Nam Định- Mỹ Xá

23

Hình 1.13

Cáp đơi dây xoắn kiểu STP và UTP

24

Hình 1.14

Cáp STP

25

Hình 1.15

Cáp UTP

25

Hình 1.16

Cấu tạo cáp đồng trục

27

Hình 2.1

Truyền một chiều, hai chiều gián đoạn và hai chiều tồn phần

30

Hình 2.2

Cấu trúc point – to- multipoint tại Trung tâm điều độ A0

34

Hình 2.3

Cấu trúc bus

36

Hình 2.4

Cấu trúc bus tại A1

36

Hình 2.5

Cấu trúc dạng mạch vịng

37

Hình 2.6

Cấu trúc mạng hình cây

37

Hình 2.7

Cấu trúc dạng sao

38

Hình 2.8

Cấu trúc hình sao kết hợp với cấu trúc point- to- point

39

Hinh 2.9

Mơ hình tham chiều OSI

41


Hình 2.10

Các tiêu chuẩn thơng tin liên lạc được sử dụng trong trạm

45

Hình 2.11

Các chuẩn thơng tin liên lạc với bên ngồi

46

Hình 2.12

Xu hướng có thể có trong tương lai

49

Hình 3.1

Chu trình đo lường, thơng tin, vận hành hệ thống điện

52

Hình 3.2

Hệ thống điều khiển từ xa

53

Hình 3.3

Cấu trúc phân cấp của các trung tâm điều khiển

54

Hình 3.4

Các ứng dụng của SCADA

56

Hình 3.5

Các ứng dụng của EMS

57

Hình 3.6

Các ứng dụng của DMS

59

Hình 3.7

Cấu trúc cơ bản của phần cứng trung tâm

61

Hình 3.8

Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa

67

Hình 3.9

Hệ thống SCADA được cấu trúc theo kiều điểm – điểm (point-

69

to-point)
Hình 3.10

Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối nối tiếp

69

Hình 3.11

Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối kiểu sao- nối tiếp

70

(series-star)
Hình 3.12

Hệ thống SCADA bao gồm các RTU kết nối kiểu điểm- nhiều

70

điểm (multi-drop)
Hình 3.13

Một số kênh liên lac trong hệ thống SCADA

72

Hình 3.14

Chức năng thu thập dữ liệu

75

Hình 3.15

Chức năng chỉ thị trạng thái

75

Hình 3.16

Đo lường giá trị tương tự

76

Hình 3.17

Cơ sở phục vụ dữ liệu tính tốn

77

Hình 5.1

Cấu trúc điển hình của một rack của RTU

92

Hình 5.2

Sơ đồ tổ chức các kênh truyền dẫn SCADA

107

Hình 5.3

Cấu hình phần cứng trung tâm hệ thống SCADA Trung tâm điều

109

độ B1


MỞ ĐẦU
1.Thực trạng hệ thống thông tin điện lực và lý do chọn đề tài
Quá trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng của hệ thống điện
Việt Nam (cũng như trên toàn thế giới) được phân bố rất rộng khắp về mặt địa
lý. Do đó để có thể vận hành an tồn, ổn định và kinh tế thì một phần không
thể thiếu được là thông tin và trao đổi thơng tin.
Lưới điện 110kV Hà Tây có một tầm quan trọng đặc biệt trong nhiều
lĩnh vực như chính trị, an ninh, kinh tế…khi Tỉnh Hà Tây hợp nhất với Hà
Nội. Tuy nhiên cơ sở vật chất và các phương tiện phục vụ cho việc điều hành
hiện nay còn khá khiêm tốn. Việc tiếp nhận, phân tích xử lý cũng như lưu trữ
thông tin dữ liệu cho đến nay vẫn được tiến hành chủ yếu bằng tay và tương
đối thụ động, vì các thơng tin cần thiết về lưới điện chỉ được thu thập khi có
một yêu cầu cụ thể nào đó (ví dụ khi xảy ra sự cố) và việc cập nhật cũng chưa
được diễn ra thường xuyên và có hệ thống. Khi mà lưới điện Hà Nội (mới) sẽ
ngày càng tăng trưởng về số lượng các phụ tải, các trạm biến áp cũng như
đường dây và các thiết bị điện khác, lượng thông tin cần thiết phục vụ cho
việc vận hành do đó cũng sẽ tăng theo. Nếu vẫn chỉ áp dụng các phương pháp
điều hành cũ, phương tiện thông tin liên lạc cũ chắc chắn các kỹ sư điều hành
sẽ gặp phải khó khăn khi phải xử lý một lượng thông tin lớn và phức tạp như
vậy. Đây chính là lý do cho việc tìm hiểu và nghiên cứu xây dựng một hệ
thống SCADA cho lưới điện 110kV Hà Tây. Trên thực tế, SCADA khơng cịn
là một cơng nghệ q mới trên thế giới. Nó đã được ra đời và áp dụng từ khá
lâu không chỉ trong hệ thống điện mà còn ở nhiều lĩnh vực khác nữa như cơng

nghiệp khai thác dầu khí, hầm mỏ, hay các hệ thống cấp nước, giao
thông…Những khái niệm và cách thức hoạt động của một hệ thống SCADA
thì khơng cịn mới, nhưng những công nghệ áp dụng cho các thành phần cấu
thành hệ thống thì vẫn liên tục được cập nhật và đổi mới. Ngày càng có nhiều


thế hệ thiết bị với nhiều tính năng ưu việt ra đời cả về phần cứng, giải pháp
phần mềm hay chuẩn thông tin liên lạc để phục vụ cho SCADA. Chính vì
vậy, việc thiết kế và xây dựng một hệ thống SCADA (với những thiết bị có
phiên bản mới nhất phù hợp với yêu cầu) cho lưới điện 110kV Hà Tây là hoàn
toàn hợp lý và hiện thực. Một lý do nữa cho thấy việc lựa chọn này là có cơ
sở thực tế đó là việc các Trung tâm điều độ điện lực TP Hà Nội đã áp dụng
thành công hệ thống SCADA cho công tác điều hành hệ thống điện thuộc
quyền quản lý của mình.
Những thực trạng trên đây của hệ thống đo lường, bảo vệ, tự động hóa
và điều khiển trong lưới điện 110kV Hà Tây và thực tế của việc xây dựng mơ
hình SCADA phục vụ cho thông tin đo lường và điều khiển hệ thống điện
cũng chính là lý do chọn đề tài cho bản luận văn này.
2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu cơ bản của luận văn này là tìm hiểu và nghiên cứu về SCADA
áp dụng trong hệ thống điện từ đó dẫn đến việc đề xuất giải pháp kỹ thuật xây
dựng hệ thống SCADA cho lưới 110kV Hà Tây.
Để có được bất kì một hệ thống nào hồn chỉnh cũng đều phải có nhiều
khâu, nhiều bộ phận, nhiều q trình cấu thành. Hệ thống SCADA khơng nằm
ngồi qui luật đó. Chính vì vậy, luận văn cũng đề cập và tìm hiểu tới các
thành phần, các yếu tố có liên quan trực tiếp đến một hệ thống thông tin trong
hệ thống điện, cụ thể ở đây là hệ thống SCADA, với mục đích có được một
cái nhìn đầy đủ và tồn diện hơn.
Tất nhiên do khn khổ có hạn nên với mục tiêu đã đề ra một số phần
được trình bày và nghiên cứu trong bản luận văn dưới đây chỉ dừng ở mức độ

chi tiết nhất định.
Người viết cũng hy vọng qua bản luận văn này sẽ tìm hiểu và nắm bắt
được một lĩnh vực công nghệ tiên tiến được ứng dụng trong hệ thống điện và


với kết quả từ việc thiết kế, xây dựng hệ thống SCADA sẽ có thêm những
kiến thức mới, cái nhìn mới trong việc tiếp cận với hệ thống điện trong tương
lai.
3.Bố cục của luận văn
Để thực hiện mục đích nghiên cứu như đã trình bày ở trên, bản luận văn này
được trình bày trong 5 chương chính và một phần phụ lục. Nội dung cụ thể
của mỗi phần này là:
Chương 1: "Những vấn đề chung về hệ thống thông tin điện lực và ứng dụng
ở HTĐ VN". Phần đầu của chương sẽ trình bày về tầm quan trọng của hệ
thống thơng tin trong q trình vận hành hệ thống điện. Phần sau dành cho
việc tìm hiểu các thành phần cấu thành nên một hệ thống thông tin trong hệ
thống điện. Đó là mơi trường truyền dẫn như các loại cáp điện, cáp quang, tải
ba PLC hay sóng vơ tuyến.
Chương 2: " Cơ sở kỹ thuật truyền thông để xây dựng hệ điều khiển" trình
bày về những khái niệm cơ bản về truyền thơng. Chương này cũng tìm hiểu
về giao thức và các chuẩn thông tin liên lạc dùng trong Hệ thống điện.
Chương 3: "SCADA và các ứng dụng quản lý điều khiển trong Hệ thống
điện" tập trung tìm hiểu về các hệ thống quản lý Hệ thống điện. Trong đó,
phần chủ yếu dành để tìm hiểu về cấu trúc và hoạt động của một hệ thống
giám sát điều khiển và thu nhập dữ liệu SCADA.
Chương 4: "Hiện trạng trang thiết bị đo lường, bảo vệ, tự động hóa và điều
khiển trong lưới điện 110kV Hà Tây ". Chương này cũng nêu ra thực trạng và
nhu cầu của việc xây dựng hệ thống SCADA cho lưới điện 110kV khu vực
Hà Tây.
Chương 5: "Đề xuất giải pháp kỹ thuật thiết kế hệ thống SCADA cho lưới

điện 110kV trên địa bàn Hà Tây". Toàn bộ chương này dành cho việc đề xuất
giải pháp kỹ thuật thiết kế một hệ thống SCADA cho lưới điện 110kV. Bao


gồm phần cứng, phần mềm, hệ thống thông tin liên lạc, thiết bị đầu cuối RTU
tại trạm và các thiết bị phụ trợ cần thiết khác.
Phụ lục: "Danh sách các tín hiệu cần lấy cho trạm biến áp 110kV Xuân Mai".


1

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐIỆN LỰC VÀ ỨNG DỤNG Ở HTĐ VN.
1.1 Vai trò của hệ thống thông tin điện lực
Hệ thống điện là tập hợp các phần tử tham gia vào quá trình sản xuất,
truyền tải, phân phối, các thiết bị đo lường, giám sát, điều khiển và bảo vệ hệ
thống điện.
Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp với một số đặc điểm cơ bản:
• Nhiều phần tử ghép nối với nhau tạo thành một hệ thống lớn và có kết
cấu rất phức tạp
• Chiếm một phạm vi lãnh thổ rộng khắp cả nước
• Có ảnh hưởng đến mọi hoạt động của nền kinh tế quốc dân
Việc giám sát hay kiểm tra các thiết bị của hệ thống điện trước đây
thường được thu thập bằng việc ghi chép, quan sát, đo đạc một cách thủ cơng,
chỉ được xem xét định kì mà rất ít khi được cập nhật thường xuyên và tự
động. Nếu có sự cố được phát hiện thì các hoạt động bảo dưỡng sẽ được ghi
nhớ và tiến hành như là một phần của kế hoạch bảo dưỡng định kỳ tiếp theo.
Trong các hệ thống điện hiện đại thông tin thu nhận được từ hệ thống
tích hợp của các thiết bị điện thơng minh(IEDs- Intelligent Electronic
Divices) có thể phục vụ cho rất nhiều mục đích của hệ thống điện trong đó có

việc giám sát và điều khiển. Dữ liệu phục vụ cho việc đốn có thể là thơng tin
về tình trạng vận hành như giá trị đo lường, trạng thái hay các tham số của các
thiết bị như tình trạng làm việc của máy cắt, máy biến áp. Dữ liệu phục vụ
cho phân tích hệ thống điện có thể là các bản ghi (ví dụ từ Rơle số) phản ánh
phản ứng của hệ thống điện trước các sự cố, theo thời gian. Chúng cũng bao
gồm cả các báo cáo sự kiện hay chuỗi các sự kiện.

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


2

Do đó việc vận hành và bảo vệ hệ thống điện cần có các phương tiện hữu
hiệu, đắc lực trợ giúp. Một trong các phương tiện đó là hệ thống thơng tin
điện lực, với vai trị:
1.1.1 Đáp ứng nhu cầu thông tin vận hành cho các trung tâm điều độ
Đây là một lượng thông tin rất lớn với nhiều chủng loại, với các mức độ
quan trọng khác nhau, do đó đi cùng với chúng là các công nghệ truyền dẫn
khác nhau, ta có thể tạm phân loại thành các dạng thơng tin sau:
• Điện thoại trực thơng
Ở cấu hình kênh trực thông, các máy điện thoại được đấu nối tương ứng
1:1, khi các máy ở trạm đầu xa nhấc máy, máy điện thoại tương ứng ở trung
tâm sẽ reo chuông và ngược lại.
Giữa trung tâm điều độ quốc gia A0 với các trạm điện, các trung tâm
điều độ cấp dưới, các nhà máy điện quan trọng có hơn 40 kênh hotline:
Bảng 1.1-Điạ chỉ các trạm điện và trung tâm điều độ có
kênh Hotline với A0
Địa chỉ

TT

TT

Địa chỉ

1

Trung tâm Điều độ A1

21

Trạm 500 kV Phú Lâm

2

Trạm 220 kV Hà Đông

22

NMĐ Phú Mĩ 1

3

Trạm 220 kV Phố Nối

23

NMĐ Phú Mĩ 2

4

NMĐ Phả Lại 1

24

NMĐ Trị An

5

NMĐ Phả Lại 2

25

NMĐ Hàm Thuận

6

NMĐ Ninh Bình

26

NMĐ Đa Nhim

7

NMĐ ng Bí

27

Trung tâm Điều độ A2

8

NMĐ Thác Bà

28

Tần số A2

9

NMĐ Hồ Bình

29

NMĐ Đà My

10 Tx Tần số Hồ Bình

30

NMĐ Thủ Đức

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08

3

11 Rx Tần số Hồ Bình

31

NMĐ Hồng Phước

12 Trạm 500 kV Hồ Bình

32

Tần số NMĐ Thác Bà

13 Trạm 500 kV Hà Tĩnh

33

Tần số NMĐ Phả Lại 2

14 Trạm 500 kV Đà Nẵng

34

Tần số NMĐ Phú Mỹ 1

15 Trung tâm Điều độ A3

35

Tần số NMĐ Phả Lại 1

16 Tần số A3

36

Tần số NMĐ ng Bí

17 NMĐ Sơng Hinh

37

Tần số NMĐ Ninh Bình

18 NMĐ Vĩnh Sơn

38

NMĐ Thác Mơ

19 Trạm 500 kV Plây Ku

39

Trạm 500 kV T.Tín

20 Trạm 500 kV Y A Ly

40

Ngồi ra cịn có hàng chục kênh giữa Trung tâm Điều độ A1 với các
trạm đầu xa nằm trong mạng lưới các đơn vị do Trung tâm Điều độ Miền Bắc
quản lý
Bảng 1.2-Điạ chỉ các trạm điện, các trung tâm điều độ
có kênh Hotline với A1
Địa chỉ

TT

TT

Địa chỉ

1

NMĐ Phả Lại 1

16

Trạm Tràng Bạch

2

NMĐ Phả Lại 2

17

Trạm Việt Trì - 220 kV

3

NMĐ Ninh Bình

18

Trạm Việt Trì - 110 kV

4

NMĐ ng Bí

19

Trạm Hưng Đơng

5

NMĐ Thác Bà

20

Trạm Ba Chè

6

NMĐ Hồ Bình

21

Trạm Phủ Lý

7

Trạm Chèm

22

Trạm Hồnh Bồ

8

Trạm Mai Động

23

Trạm Hải Dương

9

Trạm Đơng Anh

24

Trạm Xn Mai

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08

4

10

Trạm Thái Nguyên

25

Trạm Ba La

11

Trạm Ninh Bình

26

Trạm Nghi Sơn

12

Trạm Nam Định

27

Trạm Mộc Châu

13

Trạm Phố Nối

28

Trạm Đình Trám

14

Trạm Đồng Hồ

29

15

Trạm Vật Cách

30

Bên cạnh đó cịn có các kênh phục vụ điều độ cho các điện lực, các nhà
máy lớn.
• Quay số tự động:
Hay cịn gọi là giả trực thơng, ở đây mỗi một điện thoại ở trạm đầu xa có
một số để liên lạc, khi thiết lập phiên đàm thoại, tổng đài sẽ tự động quay số
tới trạm đầu xa đó.
Hiện nay trung tâm A0, A1 đang sử dụng các kênh giả trực thông sau:
Bảng 1.3-Điạ chỉ và số điện thoại các kênh giả trực thông
nối với trung tâm điều độ A0, A1
Địa chỉ

TT

Số quay tự động

1

Trạm 220 kV Mai Động

46390

2

Trạm 220 kV Hà Đông

46579

3

Trạm 220 kV Phố Nối

46424

4

NMĐ Phả Lại 1

46053, 46052

5

NMĐ Phả Lại 2

46054, 46056

6

NMĐ Ninh Bình

15390

7

NMĐ ng Bí

14311

8

NMĐ Thác Bà

46841, 17260

9

NMĐ Hồ Bình

18300

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08

5

10

Trạm 220 kV Chèm

49180

11

Trạm 220 kV Đông Anh

46240

12

Trạm 220 kV Nam Định

46319

13

Trạm 220 kV Vật Cách

31699

14

Trạm 220 kV Tràng Bạch

33699

15

Trạm 220 kV Việt Trì

21501

16

Trạm 220 kV Hưng Đơng

38120

17

Trạm 220 kV Ba Chè

46060

18

Trạm 500 kV Hồ Bình

45102

19

Trạm 220 kV Thái Bình

36320

20

Trạm 110 kV Mộc Châu

46022

Ngồi ra cịn nhiều các kênh giả trực thơng khác nữa.
• Hệ thống SCADA: Với nhiệm vụ giám sát, điều khiển và thu thập số
liệu sản xuất, do đó lượng thơng tin phục vụ các hệ thống SCADA là
rất lớn với nhiều loại thông tin khác nhau như:
- Tín hiệu đo lường: U, I, P, Q, Cos ϕ, f…
- Tín hiệu điều khiển đóng cắt các máy cắt, điều khiển nấc máy
biến áp
- Trạng thái tiếp điểm phụ của máy cắt, cầu dao cách ly
• Kênh truyền dữ liệu tốc độ cao: Phục vụ công tác tự động hoá, điều
khiển hệ thống điện như các kênh bảo vệ tần số.
• Cung cấp dịch vụ đa phương tiện: Như truyền hình quan sát từ xa,
truyền số liệu thời gian thực.

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


6

1.1.2 Đảm bảo nhu cầu thông tin quản lý
Hệ thống thông tin điện lực đảm bảo cho các cơ quan chức năng, các đơn

vị thành viên thuộc Tập Đoàn điện lực Việt Nam, phục vụ công tác quản lý
kinh doanh và phân phối điện.
Nhờ khả năng liên kết mạng tổng đài, liên kết mạng truyền số liệu, mạng
thông tin điện lực đã và đang cung cấp các dịch vụ thông tin quản lý, ngày
càng mở rộng và chất lượng ngày càng tốt hơn:
• Điện thoại:
Hiện nay mạng thơng tin điện lực đã cung cấp dịch vụ gọi điện thoại nội
bộ và các phiên đàm thoại từ máy 5 số của mạng nội bộ gọi vào mạng điện
thoại 8 số của VNPT.
Với hàng ngàn phiên đàm điện thoại trong mỗi ngày phục vụ các công
việc quản lý, kinh doanh khác cho tất cả các đơn vị trong ngành điện lực trong
cả nước.
• Fax
Tương tự như các kênh thoại, khai thác dịch vụ Fax nội bộ giữa các máy
thuộc mạng thông tin điện lực chiếm một phần không nhỏ lượng thông tin
hàng ngày được truyền trên các kênh thơng tin điện lực.
• Truyền dữ liệu
Đây là một lĩnh vực đầy tiềm năng và khó khăn của ngành điện lực, vì
chỉ trong một thời gian ngắn nữa khi thị trường điện lực được vận hành, lượng
thông tin phục vụ giao dịch rất lớn. Hiện nay lượng thông tin chỉ dừng lại ở
những số liệu thống kê, kế tốn.
Lượng thơng tin này được truyền từ các PC kết nối trong mạng LAN của
các đơn vị với nhau thơng qua kênh truyền.
• Nhận xét sơ bộ về dung lượng thông tin phục vụ ngành điện và khả
năng đáp ứng về mặt lưu lượng của các kênh truyền:
Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08

7

Qua phân tích các loại dữ liệu được truyền trên mạng thông tin điện lực,
để phục vụ cho công tác vận hành, điều khiển, quản lý trong ngành điện và
các dữ liệu dịch vụ cho các ngành khác, ta có thể đưa ra một số những nhận
xét về đặc điểm dữ liệu như sau:
- Lượng thông tin đa dạng, nhiều chủng loại.
- Tầm ảnh hưởng lớn, có tính chất quyết định.
- Dung lượng thông tin lớn.
- Phạm vi vận chuyển rộng, qua nhiều loại địa hình.
- Thời gian trao đổi liên tục với tần suất cao.
Như vậy việc xây dựng, quản lý, vận hành, quy hoạch và khai thác mạng
thông tin điện lực địi hỏi nhiều thời gian, cơng sức và tài chính để đảm bảo
chất lượng phục vụ tốt đáp ứng được nhu cầu về giải thông.
Hiện nay mạng thông tin điện lực đang từng bước nâng cấp, thay thế các
thiết bị truyền dẫn để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của lượng thông
tin và phù hợp với các hệ thống vận hành, giám sát, quản lý đang được nâng
cấp trong ngành điện:
Về kênh truyền: Hiện nay hệ thống thông tin điện lực đang sử dụng một số
loại kênh truyền sau:
- Cáp quang
- Vô tuyến siêu cao tần (Vi ba)
- Tải ba (PLC – Power Line Carrier)
- Dây dẫn phụ hoặc cáp thơng tin
Các kênh có dung lượng nhỏ (16kbps, 64kbps) đang dần được thay thế
bởi các kênh truyền cơng nghệ quang có dung lượng lớn gấp nhiều lần
(2Mbps) nâng cao khả năng tải của các tuyến kênh thông tin
Với các loại tổng đài và kênh truyền hiện nay đang khai thác sử dụng, đã
đáp ứng được yêu cầu về giải thông. Trong tương lai gần khi thị trường điện

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


8

lực đi vào hoạt động, khi đó lượng thơng tin được truyền trên các kênh thông
tin sẽ tăng gấp nhiều lần so với hiện nay, do đó việc đánh giá khả năng thơng
qua của mạng thơng tin là một địi hỏi tất yếu.
1.2 Một số kênh thông tin trong hệ thống điện
1.2.1 Kênh thơng tin truyền dẫn quang.
Các đặc tính của thơng tin quang
Trước hết, vì có băng thơng rộng nên nó có thể truyền một khối lượng
thơng tin lớn như các tín hiệu âm thanh, dữ liệu, và các tín hiệu hỗn hợp bằng
cách sử dụng sợi quang, một khối lượng lớn các tín hiệu âm thanh và hình ảnh
có thể được truyền đến những địa điểm cách xa hàng trăm kilomét mà không
cần đến các bộ tái tạo (lặp).
Sợi quang nhỏ, nhẹ, khơng có xun âm và vì sợi quang được chế tạo từ
các chất điện môi nên chúng khơng chịu ảnh hưởng bởi can nhiễu của sóng
điện từ.
Ngồi những ưu điểm đã nêu trên, sợi quang có độ an tồn, bảo mật cao,
tuổi thọ dài và có khả năng đề kháng môi trường lớn. Nhờ những ưu điểm
này, sợi quang được sử dụng cho các mạng lưới điện thoại, dữ liệu, và phát
thanh truyền hình (dịch vụ băng rộng), thông tin điện lực, các ứng dụng y tế
và quân sự, cũng như các thiết bị đo.
Tuy nhiên, cáp quang có nhược điểm là khó lắp đặt (đấu nối cáp) và giá
thành còn cao so với các loại cáp thơng tin khác. Nếu có thể khắc phục được
những nhược điểm này thì có thể nói cáp quang là loại cáp lý tưởng cho các
hệ thống truyền tin trong tương lai.

Cáp sợi quang
Một sợi cáp quang bao gồm một sợi lõi, một lớp vỏ và một lớp bọc bảo
vệ như trên hình vẽ dưới đây:
Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


9

Lõi là một sợi hoặc một bó sợi được làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo
trong suốt có thể truyền dẫn tín hiệu quang. Vỏ là một lớp bọc bao quanh lõi,
cũng được làm bằng sợi thủy tinh hay chất dẻo trong suốt. Nó có tác dụng
phản xạ, ngăn khơng cho ánh sáng lọt ra ngoài lõi. Ngoài ra, lớp vỏ này cịn
có tác dụng cách ly và bảo vệ lõi. Bên ngoài cùng là lớp vỏ bảo vệ plastic, để
bảo vệ cho toàn bộ sợi cáp.
Sợi quang
Lớp bọc đầu tiên
(Silicon đặc biệt)
Tầng cản bít lối
(Silicon)

Lớp bọc thứ hai
Tầng cản bít lối

Lớp bọc thứ hai
(Nilon)

Phần cốt lõi

Lớp bọc đầu tiên

Áo

Sợi quang

Hình 1.1 Cấu trúc cáp sợi quang
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang
Nguyên lý làm việc của cáp quang dựa trên hiện tượng phản xạ toàn
phần của ánh sáng tại bề mặt tiếp xúc giữa 2 môi trường có sự khác nhau về
hệ số khúc xạ. Về lý thuyết, khi một tia sáng đi đến mặt phân cách của hai
mơi trường có chiết suất n1 và n2 khác nhau nó có thể bị khúc xạ, phản xạ
hoặc là xảy ra cả hai hiện tượng trên. Tuy nhiên, nếu chiết suất của 2 mơi
trường và góc tới của ánh sáng (là góc hợp bởi tia sáng với đường trực giao bề
mặt) thỏa mãn điều kiện sau thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần:
α ≥ arctg( n1 ) , n1 > n2

n2

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


10

α

Hình 1.2: Ngun lý phản xạ tồn phần của ánh sáng
trong đó α là góc tới của tia sáng (như hình 1.2) cịn n1 và n2 chiết suất của

mơi trường 1 và 2.
n2
n1

n

n2
a. Sợi đa chế độ - chiết suất bậc

n2
n1

n

n2
b. Sợi đa chế độ - chiết suất biến đổi đều

n2
n1

n

n2
c. Sợi đơn chế độ

Hình 1.3: Đường đi của tia sáng và biến thiên chiết suất của các
loại cáp quang

Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08


11

Cáp sợi quang chỉ có thể hoạt động ở một trong hai chế độ là : SingleMode (chỉ có một đường dẫn quang duy nhất) hoặc Multi-Mode (có nhiều
đường dẫn quang):
• Loại Single-Mode (hay sợi đơn chế độ): Sợi quang một kiểu sóng, tín
hiệu truyền đi là các tia laser có tần số thuần nhất. Các điơt laser được
sử dụng trong các bộ phát. Tốc độ truyền có thể đạt tới hàng trăm
Gbit/s ở khoảng cách 1km.
• Loại Multi-Mode (hay sợi đa chế độ): Sợi quang nhiều kiểu sóng, tín
hiệu truyền đi là các tia laser có tần số khơng thuần nhất. Các LED
được sử dụng trong các bộ phát. Hiện tượng tán xạ gây khó khăn trong
việc nâng cao tốc độ truyền và chiều dài cáp dẫn.
Ngoài ra người ta cịn có thể phân loại cáp quang dựa theo vật liệu
(thạch anh, thủy tinh đa vật liệu...) và theo sự phân bố chiết suất (chiết suất
biến đổi đều, chiết suất bậc). Có thể tóm tắt một số đặc tính và thông số tiêu
biểu của các loại cáp quang như sau:
Bảng 1.4-Một số thông số của các loại cáp quang
Sợi đa chế độ

Độ suy giảm
1db/100m ở tần số
Bộ phát/ thu
Tốc độ truyền *
khoảng cách

Chiết suất bậc

Chiết suất biến đổi đều

100MHz

1GHz
LED
~1Gbit/s*km

Sợi đơn chế độ
100GHz
Diod Laze
~100Gbit/s*km

Cấu trúc cơ bản của một kênh thông tin quang trong hệ thống thông tin
điện lực.
Cấu trúc của một kênh thông tin quang được mô tả trên hình 1.4:
Luận văn cao học

Đào Quang Minh CH-08