Tích hợp hệ thống GISSCADADMS gia tăng hiệu quả hoạt động lưới điện phân phối

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

VÕ TRỌNG HÙNG

TÍCH HỢP HỆ THỐNG GIS/SCADA/DMS
GIA TĂNG HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

VÕ TRỌNG HÙNG

TÍCH HỢP HỆ THỐNG GIS/SCADA/DMS
GIA TĂNG HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số ngành: 60520202
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐINH HỒNG BÁCH

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Đinh Hoàng Bách
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 12 tháng 3 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
Họ và tên

TT

Chức danh Hội đồng

1

PGS. TS. Ngơ Cao Cường

Chủ tịch

2

TS. Phạm Đình Anh Khôi

Phản biện 1

3

PGS. TS. Quyền Huy Ánh

Phản biện 2

4

PGS. TS. Nguyễn Văn Nhờ

Ủy viên

5

TS. Võ Công Phương

Uỷ viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

PGS. TS. Ngô Cao Cường

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP. HCM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 20 tháng 8 năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: VÕ TRỌNG HÙNG........................................Giới tính: NAM ..............
Ngày, tháng, năm sinh: .10 -07 - 1981........................................Nơi sinh: Đà Nẵng ..........
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện......................................................MSHV:1441830009 .......
I- Tên đề tài:
TÍCH HỢP HỆ THỐNG GIS/SCADA/DMS GIA TĂNG HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
Tìm hiểu hiện trạng các hệ thống SCADA và GIS tại Tổng Công Ty Điện Lực Tp
HCM
Nghiên cứu các giao thức trong hệ thống SCADA
Nghiên cứu các kiểu dữ liệu trong hệ thống GIS
Nghiên cứu các phương pháp lập trình Web Service
Tích hợp hệ thống GIS/SCADA/DMS
III- Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 20 tháng 8 năm 2015
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ......................................................................................
V- Cán bộ hướng dẫn: TS. Đinh Hoàng Bách
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TS. Đinh Hoàng Bách

PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

VÕ TRỌNG HÙNG


ii

LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Đinh Hoàng Bách, người
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Xin cảm ơn quý Thầy Cô trong khoa Điện – Điện Tử của Trường Đại Học Công
nghệ Tp.HCM, những người thầy đầy nhiệt huyết, thiện cảm đã truyền đạt những kiến

thức chuyên môn, những bài học cũng như những kinh nghiệm quý báu giúp tôi tự tin
từng bước đi vào thực hiện đề tài luận văn này.
(Họ và tên của Tác giả Luận văn)


iii

TĨM TẮT
Tổng cơng ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) quản lý lưới điện với các cấp
điện áp 220kV, 110kV, 22kV, 15kV và 0.4kV với trên 680 km đường dây/cáp truyền tải,
5,900 km lưới điện trung thế và 11,300 km lưới điện hạ thế, cung cấp điện cho trên 2
triệu khách hàng trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Nhằm tìm kiếm các phương
pháp hiệu quả để giám sát, điều khiển và quản lý mạng lưới điện trung thế, các trạm
biến áp trung gian (110kV) và các trạm ngắt (15/22kV), EVNHCMC đã cài đặt hệ
thống SCADA/DMS của Survalent trong năm 2013 (nhằm thay thế cho hệ thống
SCADA của ABB có từ năm 1998). Hệ thống này chạy trên nền hệ điều hành Windows
sử dụng máy chủ Windows Server 2012 với SQL database phụ trợ. Ngoài ra,
EVNHCMC cài đặt phần mềm ESRI ArcGIS 10.1 một cách riêng biệt, chạy trên nền
tảng Windows và kết nối với cơ sở dữ liệu Oracle. Các geodatabase trình bày các
thơng tin khơng gian của các mạng lưới điện trung thế một cách hiệu quả. Cả hai hệ
thống đều được tách biệt với nhau, dữ liệu được duy trì và có thể truy cập bởi những
người sử dụng trên các hệ thống trên. Từ đó, dẫn đến việc dư thừa dữ liệu và hệ thống
không được đồng bộ hóa.
Hệ thống là rất quan trọng cho nhân viên SCADA để vận hành trên các mạng
lưới điện trung thế với một bối cảnh địa lý tốt hơn để giải thích các sự kiện, dự đốn
kết quả và kế hoạch chiến lược, trong khi đó nhân viên GIS cần vận hành khi biết tình
trạng hiện tại của mạng lưới trong thời gian thực. Tình trạng này dẫn đến việc địi hỏi
phải tích hợp cả hệ thống.
Để trao đổi từ SCADA đến GIS là một công việc thách thức, phải đối mặt với
một số vấn đề về kỹ thuật và phi kỹ thuật. Một số phương pháp đã được tổ chức cho

việc tích hợp cả hệ thống trước khi thực hiện một cách hiệu quả và kinh tế nhất. Hệ
thống tích hợp cho phép người dùng dễ dàng quản lý cả không gian và dữ liệu phi
không gian và tương tác với nhiều loại cơ sở dữ liệu
Luận văn này giải thích sự cần thiết về các phương pháp tiếp cận để thực hiện
với sự đánh giá, phân tích trên các hệ thống thực hiện và lợi ích. Nó cho thấy cách
tích hợp hệ thống GIS/SCADA/DMS được phục vụ như là một hệ thống quản lý tài
sản hiệu quả với chi phí thấp nhằm cải thiện tính hiệu quả mạng lưới điện trung


iv
thế, giúp giảm chi phí hoạt động và thời gian ngưng hoạt động của hệ thống
(downtime), và làm tăng giá trị của tài ngun thơng tin và tiến trình ra quyết định.


v

ABSTRACT
Ho Chi Minh City Power Coporation (EVNHCMC) managed the grid with
levels voltage of 220kV, 110kV, 22kV, 15kV and 0.4kV with over 680 kilometers of wire
/ cable transmission, 5,900km of medium voltage grid and 11,300 km low voltage,
power supply for over 2 million customers in the local Ho Chi Minh City. In order to
identify effective methods for monitoring, control and management of medium voltage
networks, intermediate substations (110 kV) and interrupt stations (15/22KV),
EVNHCMC installed SCADA/DMS of Survalent in 2013 (to replace the ABB SCADA
systems since 1998). The system runs on the Windows operating system using the
Windows Server 2012 server with SQL database backend. In addition, installed ESRI
ArcGIS 10.1 software separately, which runs on the Windows platform and connect to
the Oracle database. Geodatabase present the spatial information of the medium
voltage network effectively. Both systems are isolated from each other, data are
maintained and can be accessed by users on the system. Since then, leading to

redundant data and systems are not synchronized.
It is crucial for SCADA staff to operate the MV network with a geographical
context for better explaining events, predicting outcomes and planning strategies, mean
while GIS staff needs to operate while knowing the current status of the network in
real-time. This situation has raised the need of integrating both systems.
The data mapping from SCADA to GIS was a challenging job, facing several
technical and non-technical issues. Several approaches were held for integrating both
systems before implementing the most efficient and economical one. The integrated
system allows users to easily manage both spatial and non-spatial data and interact
with multiple databases.
This thesis explains the need, the approaches made with the evaluation and
analysis of the implemented system and its benefits. It shows how the integrated
GIS/SCADA/DMS system serves as a low-cost effective asset management system that
improves the MV network efficiency, help to reduce operational costs and down time,
and increase the value of the information resources and decision processes.


vi

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................... ii
TÓM TẮT.................................................................................................................. iii
ABSTRACT ................................................................................................................ v
MỤC LỤC .................................................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... ix
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG SCADA VÀ GIS TẠI TỔNG CÔNG
TY ĐIỆN LỰC TPHCM QUẢN LÝ. ......................................................................... 1
1.1. Giới thiệu tổng quan về GIS ............................................................................. 1
1.2. Giới thiệu tổng quan về phần mềm SCADA trung tâm ................................... 2

1.2.2 Tình hình triển khai các ứng dụng của HT SCADA/DMS hiện tại và trong
thời gian sắp tới.................................................................................................... 3
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG SCADA. .......................................................................... 6
2.1 Giới thiệu ........................................................................................................... 6
2.2 Kiến trúc hệ thống SCADA............................................................................... 8
2.3 Mạng truyền dẫn cho hệ thống SCADA ........................................................... 9
2.4 Các giải pháp bảo mật ..................................................................................... 12
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG GIS................................................................................. 17
3.1GIS là gì ............................................................................................................ 17
3.2Các thành phần của GIS ................................................................................... 18
3.3 Chương trình GIS Tổng cơng ty Điện Lực Tp HCM ...................................... 19
3.4 Hệ thống Mô hình hệ thống GIS qua các giai đoạn ........................................ 21
3.5 Nhận xét và đánh giá ...................................................................................... 36
CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VỀ WEB SERVICE. ....................................................... 38
4.1 Giới thiệu về Web service ............................................................................... 38
4.2 Đặc điểm của Web service .............................................................................. 39
4.3 Kiến trúc của Dịch vụ Web ............................................................................. 41
4.4 Các thành phần của Dịch vụ Web ................................................................... 42
4.5 An toàn cho dịch vụ Web ................................................................................ 45
4.6 Xây dựng một dịch vụ Web............................................................................. 47


vii
4.7 Tích hợp dịch vụ Web theo chuẩn ................................................................... 48
CHƯƠNG 5: CÁC GIẢI PHÁP TÍCH HỢP GIS/SCADA/DMS. ........................... 51
5.1 Sự cần thiết của việc giao tiếp giữa GIS và SCADA/DMS ............................ 51
5.2 Các thông tin dữ liệu từ GIS và SCADA ........................................................ 52
5.3 Giải pháp tích hợp giữa 02 hệ thống sử dụng giao diện OPC ......................... 53
5.4 Giải pháp tích hợp giũa 02 hệ thống đồng bộ CSDL giữa SCADA và GIS
thông qua WEB Service ........................................................................................ 55

CHƯƠNG 6: TIÊU CHÍ THIẾT LẬP HỆ THỐNG . ............................................... 58
6.1 Giới thiệu tiêu chuẩn IEC 61970-301 & 61968-11: Mơ hình CIM (Common
Information Model) ............................................................................................... 58
6.2 Định dạng dữ liệu Hệ thống điện .................................................................... 59
6.3 Lớp các tầng nấc và UML Class Diagrams ..................................................... 61
6.4 Mơ hình Thơng tin chung cho hệ thống điện .................................................. 68
6.4.1 Lịch sử ...................................................................................................... 68
6.4.2 CIM Class Structure ................................................................................. 69
6.5 Chuyển đổi một mạng lưới điện đến các đối tượng CIM ................................ 76
6.5.1 Xác định các lớp CIM ............................................................................... 77
6.5.2 Đại diện một Power Transformers như một đối đượng CIM ................... 78
6.5.3 Đại diện một Current Transformer như một đối tượng CIM.................... 80
6.5.4 Equivalent CIM Representation ............................................................... 82
6.6 IEC 61970-301 CIM Packages ........................................................................ 83
6.7 The eXtensible Markup Language (XML) ...................................................... 86
6.7.1 XML.......................................................................................................... 86
6.7.2 Ví dụ XML đơn giản ................................................................................ 87
6.7.3 XML Schema ............................................................................................ 88
6.8 RDF ................................................................................................................. 90
6.8.1 Ví dụ RDF đơn giản.................................................................................. 91
6.8.2 RDF Schema ............................................................................................. 92
6.8.3 CIM RDF XML ........................................................................................ 94
6.8.4 CIM RDF XML Example ......................................................................... 95
6.9 XML Messaging .............................................................................................. 98


viii
6.9.1 Existing Inter-Application Communication Infrastructure....................... 99
6.9.2 The Message Bus Concept...................................................................... 100
6.9.3 Mapping Application Interfaces to the CIM........................................... 101

6.10 Kết luận ....................................................................................................... 102
CHƯƠNG

7:HIỆN

TRẠNG

TRIỂN

KHAI

TÍCH

HỢP

HỆ

THỐNG

GIS/SCADA/DMS TẠI EVNHCMC. .................................................................... 103
7.1Tạo file CAD từ ArcGIS ................................................................................ 103
7.2Đổi màu đối tượng trong CAD ....................................................................... 127
7.3Import CAD vào Survalent: ........................................................................... 130
7.4Thêm các object và hoàn thiện ....................................................................... 135
CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN ............................................................. 137
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 139


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống SCADA........................................................................... 2
Hình 2.1. Phần mềm SCADA trung tâm ..................................................................... 7
Hình 2.2 Kiến trúc hạ tầng mạng SCADA................................................................. 8
Hình 2.3 Sơ đồ kết nối mạng truyền dẫn cáp quang SCADA hiện hữu ..................... 9
Hình 2.4 Sơ đồ mạng SCADA IP ............................................................................. 11
Hình 2.5. Sơ đồ kết nối truyền thơng Recloser. ........................................................ 13
hình 2.6 Sơ đồ truyền thơng RMU ............................................................................ 15
Hình 3.1 Bản đồ GIS ................................................................................................ 17
Hình 3.2. Các thành phần của GIS ............................................................................ 18
Hình 3.3 Mơ hình hệ thống GIS qua các giai đoạn ................................................... 21
Hình 3.4 Mơ hình hệ thống GIS qua giai đoạn 2014 ................................................ 22
Hình 3.5 Mơ hình hệ thống GIS qua giai đoạn 2015 ................................................ 22
Hình 3.6 Mơ tả Tham chiếu nền TPHCM (ảnh chụp từ hệ thống LiDAR) .............. 23
Hình 3.7 Mơ tả Tham chiếu nền TPHCM và Lưới điện đến điện kế khách hàng (ảnh
chụp từ hệ thống LiDAR) ......................................................................................... 23
Hình 3.8 Mơ tả Tham chiếu nền TPHCM và Lưới điện đến điện kế khách hàng
(tham chiếu nền). ....................................................................................................... 24
Hình 3.9 Tìm kiếm, hiển thị hình ảnh và chỉnh sửa thơng tin trụ điện ..................... 26
Hình 3.10 Tìm kiếm và chỉnh sửa thơng tin trạm ..................................................... 27
Hình 3.11 Hình ảnh trước khi cắt điện Recloser Hữu Lợi ........................................ 28
Hĩnh vẽ 3.12 Hình ảnh sau khi cắt điện Recloser Hữu Lợi, phần mất điện chuyển
màu đen ..................................................................................................................... 28
Hình 3.13 Báo cáo Danh sách trạm biến áp thuộc phạm vi thiết bị đóng cắt ........... 29
Hình 3.14 Báo cáo Tính tốn hiệu suất khu vực ....................................................... 29
Hình 3.15 Đồng bộ hóa sơ đồ lưới điện cao thế ....................................................... 30
Hình 3.16 Xác định được vị trí mất điện................................................................... 31
Hình 3.17 Tính tốn Độ tin cậy của lưới điện........................................................... 32
Xây dựng hệ thống Web GIS .................................................................................... 32
Hình 3.18 Mơ tả hệ thống khối ống cáp và cáp ngầm trạm Nam Sài Gịn 2 ............ 32

Hình 3.19 Web GIS Cơng ty Điện lực Củ Chi.......................................................... 33


x
Hình 3.20 Tìm địa chỉ khách hàng tại số nhà 66/22 Trần Văn Quang ..................... 33
Hình 3.21 Hiển thị các thơng tin của khách hàng tìm được. ..................................... 34
Hình 3.22 Chương trình quản lý khảo sát mắc điện ................................................. 35
Hình 3.23 Công cụ vẽ sơ đồ mắc điện cho khách hàng. ........................................... 36
Hình 5.1 Mơ hình giao tiếp giữa các ứng dụng......................................................... 52
Hình 5.2 Mơ hình tích hợp sử dụng giao diện OPC.................................................. 54
Mơ tả hoạt động: ....................................................................................................... 55
Hình vẽ 5.3 Mơ hình giao tiếp giữa hai hệ thống sử dụng Web service .................. 55
Hình 5.4 Các tính năng được tích hợp ...................................................................... 56
Hình 6.1 The Person Class ....................................................................................... 62
Hình 6.2 Lớp Hierarchy của người dân tại một trường đại học ................................ 63
Hình 6.3 Class hierarchy of students, staff and subjects ........................................... 64
Hình 6.4 Class Hierarchy of a University and Building ........................................... 65
Hình 6.5 Class Hierarchy of a University, Building and Room ............................... 66
Hình 6.6 Sơ đồ lớp cho thấy một số các lớp học trước đó và các mối quan hệ của
chúng ......................................................................................................................... 67
Hình 6.7 Braeker Class Inheritance Hierarchy ....................................................... 70
Hình 6.8 Switch class with Breaker and LoadBreakSwitch subclasses.................... 71
Hình 6.9 Switch Class diagram with new subclasses of Switch and Breaker .......... 72
Hình 6.10 Connectivity Example circuit................................................................... 73
Hình 6.11 Connectivity Example circuit with direct associations ............................ 74
Hình 6.12 Connectivity Example circuit with Connectivity Node ........................... 74
Hình 6.13 Conducting Equipment and Connectivity class diagram ......................... 75
Hình 6.14 Connectivity Example circuit with Connectivity Node and Terminals ... 76
Hình 6.15 Các đối tượng CIM .................................................................................. 77
Hình 6.16 Example Circuit with partial CIM Class mappings ................................. 78

Hình 6.17 Transformer Class Diagram ..................................................................... 79
Hình 6.18 CIM Mappings for Transformer 17-33 .................................................... 80
Hình 6.19 Example Circuit with full CIM Mappings ............................................... 82
Hình 6.20 Ví dụ đơn giản về Annotated XML Schema mô tả dữ liệu trong một cuốn
sách ............................................................................................................................ 89


xi
Hình 6.21 Transformer shown as four CIM Objects with attributes ........................ 96
Hình 6.22 các liên kết truyền thơng giữa các ứng dụng doanh nghiệp ..................... 99
Hình 6.23 Enterprise Application Bus model for inter-application communication100
Hình 6.24 CIM Interface Mapping ......................................................................... 101
Hình 7.1. Kết hợp sơ đồ địa dư lưới điện trung thế và trạng thái vận hành SCADA.136
Hình 8.1 Sơ đồ vận hành SCADA lưới trung thế thuộc Cty ĐL Tân Thuận ......... 137


1

CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG SCADA VÀ GIS TẠI
TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TPHCM QUẢN LÝ.
1.1. Giới thiệu tổng quan về GIS
Tổng công ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) quản lý lưới điện với các cấp
điện áp 110kV, 22kV, 15kV và 0.4kV với trên 680 km đường dây/cáp truyền tải,
5,900 km lưới điện trung thế và 11,300 km lưới điện hạ thế, cung cấp điện cho trên
2 triệu khách hàng trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Nhằm tìm kiếm các
phương pháp hiệu quả để giám sát, điều khiển và quản lý mạng lưới điện trung thế,
các trạm biến áp trung gian (110kV) và các trạm ngắt (15/22kV), EVNHCMC đã
cài đặt hệ thống SCADA/DMS của Survalent trong năm 2013 (nhằm thay thế cho
hệ thống SCADA của ABB có từ năm 1998). Hệ thống này chạy trên nền hệ điều
hành Windows sử dụng máy chủ Windows Server 2012 với SQL database phụ trợ.

Ngoài ra, EVNHCMC cài đặt phần mềm ESRI ArcGIS 10.1 một cách riêng biệt,
chạy trên nền tảng Windows và kết nối với cơ sở dữ liệu Oracle. Các geodatabase
trình bày các thơng tin khơng gian của các mạng lưới điện trung thế một cách hiệu
quả. Cả hai hệ thống đều được tách biệt với nhau, dữ liệu được duy trì và có thể truy
cập bởi những người sử dụng trên các hệ thống trên. Từ đó, dẫn đến việc dư thừa
dữ liệu và hệ thống không được đồng bộ hóa.
Hệ thống GIS rất quan trọng cho nhân viên vận hành trên các mạng lưới điện
trung thế qua hệ thống SCADA, mang lại tính trực quan trên nền địa lý tương ứng
với các sự kiện xảy ra trên lưới điện, từ đó dự đốn được khu vực và có kế hoạch xử
lý phù hợp. Trong khi đó hệ thống GIS cung cấp cho bộ phận kế hoạch, thống kê,
quy hoạch lưới, yêu cầu thông tin về thông số vận hành, tình trạng hiện tại của lưới
điện giúp nâng cao hiệu quả các cơng tác trên. Tình trạng này dẫn đến việc địi hỏi
phải tích hợp cả hệ thống.
Để trao đổi dữ liệu giữa SCADA và GIS là một công việc thách thức, phải đối
mặt với một số vấn đề về kỹ thuật và phi kỹ thuật. Một số phương pháp đã được tổ
chức cho việc tích hợp cả hệ thống trước khi thực hiện một cách hiệu quả và kinh tế
nhất. Hệ thống tích hợp cho phép người dùng dễ dàng quản lý cả không gian và dữ
liệu phi không gian và tương tác với nhiều loại cơ sở dữ liệu


2
1.2. Giới thiệu tổng quan về phần mềm SCADA trung tâm
-

Survalent là một hãng chuyên sản xuất phần mềm SCADA (Supervisory
Control And Data Acquisition), sản phẩm của hãng đã được sử dụng trên
nhiều nước và đạt các tiêu chuẩn quốc tế về SCADA.

-

Phần mềm Survalent tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn quy định cho hệ thống
SCADA trung tâm như : Chuẩn IEEE Std C37.1-1994 và tiêu chuẩn bảo mật của
tổ chức North American Electric Reliability Corporation (NERC), Critical
Infrastructure Protection (CIP).

-

Phần mềm SCADA Survalent có đầy đủ các chức năng SCADA theo yêu cầu
hiện nay, giải quyết được các khó khăn trước đây như về giao thức RP570 hay
giới hạn về điểm dữ liệu (datapoint).

- Hệ thống có khả năng mở rộng 25 Console (HMI-Human Machine interface) –
dự kiến quý 02/2015 triển khai cho tất cả các đơn vị trong Tổng cơng ty.
- Hệ thống có khả năng giao tiếp với HT SCADA của Trung tâm Điều độ Hệ
thống Điện Miền Nam (A2) thông qua giao thức ICCP – Inter Control Center
Protocol

Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống SCADA


3
1.2.2 Tình hình triển khai các ứng dụng của HT SCADA/DMS hiện tại và
trong thời gian sắp tới
Hiện nay, EVNHCMC đang quản lý vận hành lưới điện từ cấp điện áp 110kV
trở xuống thuộc khu vực TP Hồ Chí Minh. Tính đến tháng 7/2015, khối lượng trạm
biến áp 220kV, 110kV do EVNHCMC quản lý : 52 trạm (48 trạm 110kV và 4 trạm
220kV).
Thông qua hệ thống phần mềm SCADA/DMS của Survalent tại Trung tâm Điều
Độ Hệ Thống Điện (TTĐĐHTĐ). Hiện TTĐĐHTĐ đã đưa vào vận hành điều khiển
từ xa tổng cộng 28/52 trạm. Trong đó có 4 trạm 110kV khơng người trực : Tân

Sơn Nhất, Tăng Nhơn Phú, Nam Sài Gòn 1, Phú Mỹ Hưng A, 12 trạm bán người
trực (trạm điều khiển từ xa tồn trạm nhưng vẫn có người trực vận hành), 14 trạm
điều khiển từ xa các máy cắt 15 và 22kV. Ngoài việc kết nối các trạm 110 kV, trạm
ngắt; TTĐĐHTĐ hiện đã triển kiến triển khai kết nối đến các Recloser trên lưới
phân phối, đưa vào vận hành thí điểm 2 chương trình tự động hóa tự động hóa trên
lưới phân phối tại 2 Cơng ty Điện lực Tân Thuận và Công ty Điện lực Thủ Thiêm
cụ thể như sau:
 Giải pháp tiếp nhận chuyển giao công nghệ:
Để đảm bảo việc tiếp nhận và chuyển giao công nghệ đảm bảo yêu cầu đặt ra là
các Kỹ sư SCADA phải tự thực hiện được việc cài đặt, xây dựng và phát triển hệ
thống SCADA trung tâm mà không phụ thuộc vào nhà cung cấp như đã từng thực
hiện với dự án SCADA của ABB trước đây.
 Tình hình triển khai:
-

Các KS SCADA đã xây dựng mới tồn bộ sơ đồ nhất thứ trên màn hình vận

hành SCADA trung tâm (HMI) cho các trạm trung gian và trạm ngắt, chuyển đổi
toàn bộ cơ sở dữ liệu (CSDL) của HT SCADA của ABB sang vận hành trên hệ
thống phần mềm Survalent cụ thể:
+ Xây dựng CSDL, sơ đồ nhất thứ và triển khai kết nối tín hiệu SCADA tại 44
trạm 110kV và 4 trạm 220kV. Trong đó:


4
 Tổng số trạm điều khiển máy tính : 17 trạm (ATS: 07 Trạm; Areva: 06 Trạm,
Siemens: 04 Trạm.
 Tổng số trạm lắp RTU: 31 trạm (ABB:24T); Areva:1T; Microsol: 2Trạm;
Siemens: 1Trạm; Cell:3Trạm).
-

Xây dựng mới CSDL, sơ đồ nhất thứ tại các trạm ngắt (15kV): Tổng số
25 trạm đã kết nối 16 trạm, 9 trạm cịn lại các Cơng ty Điện lực đang triển
khai lắp đặt mới HT SCADA.

-

Kiểm tra thử nghiệm các giá trị đo lường, chỉ thị và điều khiển từ xa trên
phần mềm mới.

-

Tích hợp chương trình GIS (Geographic Imformation System- Hệ thống
thông tin địa lý) vào trong phần mềm SCADA mới để xác định vị trí các
trạm, Recloser trên nền bản đồ số.

-

Thực hiện chuyển đổi giao thức từ RP570 hiện hữu tại các trạm sang giao
thức IEC60870-5-101/104 theo quy định của Tập đoàn.

 Kết quả thực hiện:
-

Hiện nay các KS SCADA tại TTĐĐHTĐ đã làm chủ được công nghệ của
phần mềm SCADA mới và đã thực hiện chuyển đổi toàn bộ dữ liệu
SCADA của ABB sang vận hành trên phần mềm mới từ ngày 1/12/2014
(hệ thống SCADA của ABB đã ngừng vận hành) với đầy đủ các chức
năng:

-

Giám sát, thu thập toàn bộ tất cả các tín hiệu tại trạm theo quy định của
EVN.

-

Có khả năng điều khiển từ xa các thiết bị tại trạm. Đã tiến hành thử
nghiệm điều khiển từ xa toàn bộ các thiết bị tại trạm không người trực
110kV Tân Sơn Nhất trên phần mềm mới. Các trạm còn lại đã và đang
thực hiện thử nghiệm điều khiển từ xa các máy cắt có khả năng kết vịng
lưới trung thế và các máy cắt tụ bù, máy cắt chưa có lộ ra. Các máy cắt


5
cần cắt điện để thử nghiệm TTĐĐHTĐ sẽ phối hợp với các Công ty Điện
lực và Công ty LĐCT trong những lần có cơng tác theo kế hoạch.
-

Có đầy đủ các chức năng cảnh báo, ghi nhận các sự kiện vào trong hệ
thống lưu trữ CSDL để truy xuất khi cần thiết.

-

Thực hiện được các báo cáo theo yêu cầu vận hành


6

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG SCADA.

2.1 Giới thiệu
Hệ thống SCADA Trung Tâm Điều Độ Hệ thống điện TPHCM (TTĐĐHTĐ) đã
được đầu tư từ năm 1998 gồm hệ thống máy tính chủ Alpha Server và phần mềm
SPIDER 7.0 của ABB cung cấp. Trải qua 17 năm vận hành, hệ thống vẫn còn khả
năng hoạt động nhưng đã bộc lộ nhiều khuyết điểm như vận hành thiếu ổn định và
không đáp ứng được khối lượng tín hiệu ngày càng tăng cao… Do đó EVNHCMC
đã triển khai dự án nâng cấp HT SCADA trung tâm thành HT SCADA/DMS hiện
đại, dự kiến sẽ hoàn tất vào cuối năm 2016.
Tuy nhiên trong giai đoạn 2014 -2016, để đáp ứng nhu cầu xây dựng Trung Tâm
điều khiển cũng như triển khai thực hiện các trạm không người trực, đội ngũ kỹ sư
SCADA TTĐĐ đã nghiên cứu sử dụng các phần mềm Survalent để xây dựng hệ
thống SCADA đáp ứng các yêu cầu vận hành như: thành lập Trung Tâm Điều
Khiển. triển khai các trạm không người trực và bán người trực, cũng như từng bước
tiếp cận hệ thống SCADA hiện đại nhằm đáp ứng các yêu cầu hiện đại hóa lưới điện
trước mắt mà Tổng cơng ty đề ra.
Phần mềm SCADA của Survalent bao gồm 3 phần mềm lõi chính: Scada
Server, Scada Client và WorldView. Mỗi phần sẽ đảm nhiệm các chức năng khác
nhau.
 Scada Server: module xử lý q trình trao đổi thơng tin theo thời gian
thực giữa Trung Tâm và các RTU/Gateway tại trạm.
 Scada Client: module cho phép người dùng tạo và chỉnh sửa database
và các ứng dụng trên hệ thống (Mapping datapoint, Data Exchange,
Point Resources, Alarms, Automation…)
 WorldView: dùng để tạo giao diện người-máy (HMI) cho người vận
hành (operator)
 Replicator: là phần mềm lưu trữ dữ liệu quá khứ của hệ thống
SCADA.


7

Hình 2.1. Phần mềm SCADA trung tâm


8
2.2 Kiến trúc hệ thống SCADA

Hình 2.2 Kiến trúc hạ tầng mạng SCADA.


9
2.3 Mạng truyền dẫn cho hệ thống SCADA
Hiện nay tín hiệu SCADA tại các trạm truyền về các hệ thống SCADA trung
tâm thông qua hệ thống thiết bị truyền dẫn quang STM-1 (Umux 1500) sử dụng các
sợi quang riêng của Tổng Công ty Điện lực TP.HCM.
Tân Quy

Cầu Bông

Thủ Đức Bắc

Trạm 110KV TSN

Gị Vấp 1

Hỏa Xa

Tân Thới Hiệp

Thanh Đa

Bình Triệu

Linh Trung 2
Hiệp Bình Phước

Bình Lợi

Củ Chi 220

Intel

Di Nguy

TTDD_2

Hịa Hưng

Bình Tân

A2_2

Bình Trị Đơng

Củ Chi 110

Phú Hịa
Đơng

Cần Giờ

An Nghĩa

Vịng 2

Thạnh Lộc

Thủ Đức Đơng

Tân Sơn Nhất

Tân Nhơn Phú
LĐ Bà Điểm

Tân Bình

LĐ Hóc
Mơn

Bình Tân

Chí Hịa Ga

Tân Bình 2
Lê Minh Xuân

Tân Hiệp
Dakao

Tân Hưng

Quận 6

Dakao
LĐ Bà Điểm

Thủ Đức Phân Phối

An Khánh

Vĩnh Lộc

Kenh Viettel
Phú Thọ
Bà Quẹo

Thị Nghè

Bến Thành

Xa Lộ

TTDD_ 1

LĐ Bà Điểm

Hùng Vương

Dakao

Bến Thành

TTDD_3

Bến Thành

Chợ Lớn

Tân Tạo

Nam Sài Gòn 2

A2-1

Tân Tạo

Tân Túc

Tân Hiệp

Vòng 1

Chánh Hưng

Phú Định

Tân Hiệp
Hai Bà Trưng

Nguyễn Hoàng

Hội Chợ

Cường Để

Lý Văn Phức

TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN TP HCM
Dự án:

Phú Mỹ Hưng
A

Mạng truyền dẫn SDH cho hệ thống Scada

Thiết bị UMUX đặt
tại Trung tâm ( SL:
4, trong đó tại A2
có 1 t/bị)

Thiết bị UMUX đặt
tại trạm (16 t/bị
đặt tại trạm ngắt
trong tổng số 51)

Thiết bị PCM (SL:
13)

Modem (SL:
13)

Việt
Thành

Gai Sợi

UN Thành Công

Văn Sâm

Đường link
dự kiến

Nhà Bè

Long Thới

Nam Sài Gịn 1

Tân Thuận

Hình 2.3 Sơ đồ kết nối mạng truyền dẫn cáp quang SCADA hiện hữu
Hiện nay, toàn EVNHCMC quản lý vận hành 47 trạm biến áp-TBA (bao
gồm 43 TBA110kV và 4 TBA220kV).
* Đối với truyền dẫn tín hiệu SCADA từ các TBA về Trung tâm điều độ hệ
thống điện EVNHCMC (TT ĐĐHTĐ): hiện có 36/47 TBA đã kết nối về TT
ĐĐHTĐ, còn 11/47 chưa kết nối (An Nghĩa, Cần Giờ, Phú Hịa Đơng, Củ Chi,
Trường Đua, Tân Thuận, LĐ Hóc Mơn, LĐ Bà Điểm, Hỏa Xa, Linh Trung 1, An
Khánh). Hiện Công ty Lưới điện cao thế (CT LĐCT) đang thực hiện đầu tư thiết bị
truyền dẫn cho các TBA này. Đối với 36/47 TBA đã kết nối về TT ĐĐHTĐ, có 3

TBA sử dụng thiết bị LOOP AM3440, 4 TBA sử dụng thiết bị PCM Siemens, 29
TBA sử dụng thiết bị UMUX. Các thiết bị này hầu hết được kết nối mạch vòng dự
phòng sự cố đứt cáp quang.


10
Đối các TBA sử dụng thiết bị truyền dẫn UMUX hiện đang được giám sát
tình trạng vận hành bằng phần mềm UNEM, các thiết bị cịn lại khơng giám sát
được (khi mất tín hiệu SCADA khơng biết được ngun nhân do đứt cáp quang hay
hư hỏng thiết bị truyền dẫn hoặc hư hỏng RTU/Gateway tại TBA, phải đi đến hiện
trường của TBA để kiểm tra).
* Đối với truyền dẫn tín hiệu SCADA từ các TBA về A2: hiện nay có 47/47
TBA đã kết nối về A2, trong đó 42/47 TBA sử dụng truyền dẫn SCADA của
EVNHCMC để ghép luồng tín hiệu chuyển về A2, còn lại 5/47 TBA chưa ghép
luồng vào hệ thống truyền dẫn của EVNHCMC (sử dụng sợi quang của
EVNHCMC hoặc của Viettel).
Đối với 5/47 TBA chưa ghép luồng vào hệ thống truyền dẫn của
EVNHCMC, khi có sự cố xảy ra A2 thông báo cho TT ĐĐHTĐ để tiến hành khắc
phục.
EVNHCMC đã qui hoạch hạ tầng truyền dẫn tín hiệu SCADA từ giao thức
IEC 60870-5-101 sang giao thức 60870-5-104 đồng bộ với dự án OCC của CT
LĐCT và các thiết bị RTU/Gateway tại TBA (theo giao thức 104) phù hợp với dự
án nâng cấp trung tâm SCADA do Ban QLLĐ đang triển khai thực hiện đầu tư và
qui hoạch hệ thống thiết bị truyền dẫn SCADA IP (dự kiến triển khai thực hiện đầu
tư trong năm 2015). Qui mô phương án qui hoạch này như sau:
-

Hệ thống thiết bị truyền dẫn SCADA IP qui hoạch gồm 3 lớp thiết bị
chuyển mạch:

-

Lớp thiết bị lõi: lắp đặt tại 04 trụ sở đơn vị (Cơ quan EVNHCMC,
Công ty CNTT, CTĐL Tân Bình, CTĐL Chợ Lớn), kết nối vịng,
băng thơng mỗi kênh truyền dẫn là 10Gbps.

-

Lớp thiết bị truy cập 1: lắp đặt tại các trụ sở của 22 đơn vị trực thuộc;
Các thiết bị truy cập 1 được kết nối đến 2 thiết bị lõi khác nhau, băng
thông mỗi kênh truyền dẫn là 1Gbps; Các thiết bị truy cập 1 cung cấp
đầy đủ giao diện kết nối đến các thiết bị truy cập 2.

-

Lớp thiết bị truy cập 2 (Access switch layer2): lắp đặt các TBA (các
TBA220kV, TBA110kV và các trạm ngắt); Các thiết bị truy cập 2