Áp Dụng Tiêu Chuẩn IEC 61850 Cho Trạm Biến Áp Không Người Trực Trong Tương Lai Ở Việt Nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực tại Việt Nam, hướng tới tương lai bền vững.

• Tác giả: Châu Tấn Tài
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Liêm
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Áp Dụng Tiêu Chuẩn IEC 61850 Cho Trạm Biến Áp Không Người Trực Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu và các nội dung nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Cấu trúc luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU PHỔ BIẾN
• 2.1. Tiêu chuẩn IEC 60870
• 2.2. Tiêu chuẩn DNP3
• 2.3. Tiêu chuẩn UCA2
• 2.4. Tiêu chuẩn IEEE 1525
• 2.5. Tiêu chuẩn IEC 870-5-101
• 2.6. Tiêu chuẩn IEC 61850
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN IEC 61850
• 3.1. IEC 61850-1: Giới thiệu tổng quát
• 3.2. IEC 61850-2: Thuật ngữ
• 3.3. IEC 61850-3: Các yêu cầu chung
• 3.4. IEC 61850-4: Quản lý dự án và hệ thống
• 3.5. IEC 61850-5: Yêu cầu về trao đổi thông tin cho các chức năng và mô hình thiết bị
• 3.6. IEC 61850-6: Ngôn ngữ mô tả và cấu hình trao đổi thông tin
• 3.7. IEC 61850-7: Cấu trúc truyền thông cơ bản và thiết bị trung gian trong trạm biến áp
• 3.8. IEC 61850-8: Cách xác định các dữ liệu cần đáp ứng nhanh về thời gian để có thể trao đổi thông qua mạng cục bộ bằng các ánh xạ ACSI qua phương tiện MMS
• 3.9. IEC 61850-9-1: Giới thiệu các ánh xạ của dịch vụ truyền thông cho quá trình truyền các giá trị mẫu
• 3.10. IEC 61850-9-2: Định nghĩa SCSM trong truyền các giá trị mẫu theo đặc tính truyền thông IEC 61850
• 3.11. IEC 61850-10: Kiểm tra để xác định các tiêu chuẩn tự động hóa cho những trạm được đảm bảo thực hiện đúng tiêu chuẩn IEC 61850
• 4. CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG TRẠM BIẾN ÁP
• 4.1. Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống
• 4.2. Hệ thống điều khiển tích hợp theo tiêu chuẩn IEC 61850
• 5. CHƯƠNG 5: CẢI TẠO TRẠM BIẾN ÁP 220KV TAO ĐÀN THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC THEO TIÊU CHUẨN IEC 61850
• 5.1. Những yêu cầu đối với trạm không người trực
• 5.2. Phân tích hiện trạng trạm 220kV Tao Đàn
• 5.3. Sơ đồ một sợi trạm 220kV Tao Đàn
• 5.4. Thiết bị đóng cắt
• 5.5. Hệ thống điều khiển, giám sát và bảo vệ relay
• 5.6. Giải pháp cải tạo trạm 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực
• 5.7. Trung tâm thao tác từ xa
• 5.8. Cấu trúc hệ thống điều khiển
• 5.9. Sơ đồ kết nối đường truyền từ trung tâm điều khiển xa đến trạm 220kV Tao Đàn
• 5.10. Các hệ thống phụ trợ
• 5.11. Hệ thống phòng cháy, chữa cháy tự động
• 5.12. Hệ thống giám sát camera
• 5.13. Kết nối truyền thông
• 6. CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ GIẢI PHÁP ĐẦU TƯ CẢI TẠO TRẠM 220KV TAO ĐÀN THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC
• 6.1. Cơ sở lý thuyết phân tích kinh tế tài chính
• 6.2. Chi phí đầu tư
• 6.3. Chi phí mua sắm thiết bị
• 6.4. Chi phí lắp đặt
• 6.5. Chi phí quản lý dự án
• 6.6. Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng
• 6.7. Chi phí khác
• 6.8. Chi phí dự phòng
• 6.9. Tổng chi phí đầu tư
• 6.10. Đánh giá hiệu quả đầu tư
• 7. CHƯƠNG 7: ỨNG DỤNG GIAO THỨC IEC 61850 ĐỂ GIAO TIẾP MÁY TÍNH VỚI THIẾT BỊ IED (RELAY) SỬ DỤNG PHẦN MỀM DIGSI
• 7.1. Giới thiệu phần mềm Digsi
• 7.2. Làm việc với phần mềm Digsi
• 8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Áp Dụng Tiêu Chuẩn IEC 61850 Cho Trạm Biến Áp

Tiêu chuẩn IEC 61850 đã trở thành một trong những tiêu chuẩn quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa trạm biến áp. Việc áp dụng tiêu chuẩn này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. Trạm biến áp không người trực tại Việt Nam đang dần trở thành xu hướng, nhờ vào những lợi ích mà tiêu chuẩn này mang lại.

1.1. Lý Do Chọn Tiêu Chuẩn IEC 61850

Tiêu chuẩn IEC 61850 cung cấp một nền tảng giao tiếp thống nhất giữa các thiết bị điện tử thông minh (IED). Điều này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các giao thức độc quyền và tăng cường khả năng tương thích giữa các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Về IEC 61850

Mục tiêu nghiên cứu là tìm hiểu và phân tích các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn IEC 61850, từ đó đề xuất giải pháp cải tạo trạm biến áp 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực, đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

II. Thách Thức Trong Việc Áp Dụng Tiêu Chuẩn IEC 61850

Mặc dù tiêu chuẩn IEC 61850 mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng nó cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như sự phức tạp trong việc tích hợp các thiết bị khác nhau và yêu cầu về đào tạo nhân lực là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Khó Khăn Trong Tích Hợp Hệ Thống

Việc tích hợp các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau vào một hệ thống thống nhất theo tiêu chuẩn IEC 61850 có thể gặp khó khăn do sự khác biệt về giao thức và cấu trúc dữ liệu.

2.2. Yêu Cầu Đào Tạo Nhân Lực

Để triển khai thành công tiêu chuẩn IEC 61850, cần có đội ngũ nhân viên được đào tạo bài bản về công nghệ và quy trình làm việc mới. Điều này đòi hỏi một khoản đầu tư đáng kể vào đào tạo và phát triển nguồn nhân lực.

III. Phương Pháp Cải Tạo Trạm Biến Áp Theo Tiêu Chuẩn IEC 61850

Để cải tạo trạm biến áp 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng giao thức IEC 61850 sẽ giúp tối ưu hóa quy trình điều khiển và giám sát.

3.1. Giải Pháp Kỹ Thuật Cải Tạo

Giải pháp cải tạo bao gồm việc lắp đặt các thiết bị IED và hệ thống truyền thông dựa trên tiêu chuẩn IEC 61850, giúp nâng cao khả năng tự động hóa và giám sát từ xa.

3.2. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế

Đánh giá hiệu quả kinh tế của việc cải tạo trạm biến áp sẽ dựa trên các chỉ số như chi phí đầu tư, chi phí vận hành và lợi ích từ việc giảm thiểu nhân lực và tăng cường độ tin cậy của hệ thống.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Tiêu Chuẩn IEC 61850 Tại Việt Nam

Việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 tại các trạm biến áp không người trực ở Việt Nam đã cho thấy những kết quả tích cực. Các trạm này không chỉ hoạt động hiệu quả mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Tại Trạm 220kV Tao Đàn

Nghiên cứu tại trạm 220kV Tao Đàn cho thấy việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất hoạt động và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

4.2. Lợi Ích Của Việc Áp Dụng IEC 61850

Lợi ích từ việc áp dụng tiêu chuẩn này bao gồm khả năng tương tác giữa các thiết bị, giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Tiêu Chuẩn IEC 61850 Tại Việt Nam

Tương lai của tiêu chuẩn IEC 61850 tại Việt Nam hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội cho sự phát triển của ngành điện. Việc tiếp tục nghiên cứu và áp dụng tiêu chuẩn này sẽ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và khả năng cạnh tranh của ngành điện.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Ngành Điện

Ngành điện Việt Nam đang hướng tới việc hiện đại hóa hệ thống điện, trong đó tiêu chuẩn IEC 61850 sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

5.2. Đề Xuất Chính Sách Hỗ Trợ

Cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ để khuyến khích việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850, bao gồm việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ mới.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh hiện đại hóa ngành điện, việc áp dụng công nghệ tự động hóa và tiêu chuẩn hóa trong trạm biến áp là xu hướng tất yếu nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu nhân lực. Tại Việt Nam, các trạm biến áp 110kV, 220kV, 500kV hiện nay vẫn vận hành theo phương pháp truyền thống, đòi hỏi nhiều nhân sự trực tiếp thao tác tại tủ điều khiển hoặc phòng điều hành, gây tốn kém về thời gian và chi phí. Theo ước tính, việc vận hành truyền thống làm tăng chi phí quản lý và giảm tính linh hoạt trong điều khiển từ xa. Tiêu chuẩn IEC 61850, một chuẩn quốc tế về truyền thông và tự động hóa trạm biến áp, đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới nhằm giải quyết các vấn đề này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là tìm hiểu sâu về tiêu chuẩn IEC 61850, đề xuất giải pháp cải tạo trạm biến áp 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực theo tiêu chuẩn này, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế và tài chính của giải pháp đầu tư cải tạo. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạm biến áp 220kV Tao Đàn, với thời gian nghiên cứu từ đầu năm 2016 đến giữa năm 2016. Việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 không chỉ giúp nâng cao khả năng kết nối, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau mà còn góp phần hiện đại hóa hệ thống điện Việt Nam, tăng cường tính cạnh tranh trong khu vực.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy tự động hóa trạm biến áp, giảm thiểu nhân lực vận hành, nâng cao độ tin cậy và an toàn trong vận hành hệ thống điện. Các chỉ số hiệu quả như giảm chi phí quản lý dự án, tăng tốc độ truyền thông và giảm thời gian xử lý sự cố được kỳ vọng cải thiện rõ rệt khi áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: tiêu chuẩn truyền thông IEC 61850 và mô hình tự động hóa trạm biến áp không người trực.

1. Tiêu chuẩn IEC 61850: Đây là tiêu chuẩn quốc tế về truyền thông và tự động hóa trạm biến áp, bao gồm 14 phần với các chủ đề từ giới thiệu tổng quan, thuật ngữ, yêu cầu hệ thống, quản lý dự án, đến các mô hình thiết bị và dịch vụ truyền thông. Tiêu chuẩn này định nghĩa các khái niệm như thiết bị điện tử thông minh (IED), nút logic (Logical Node - LN), thiết bị logic (Logical Device - LD), giao thức truyền thông MMS, dịch vụ GOOSE và Sampled Values (SV). IEC 61850 cho phép các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể tương tác và trao đổi dữ liệu một cách hiệu quả, đồng bộ và bảo mật.

2. Mô hình tự động hóa trạm biến áp không người trực: Mô hình này dựa trên việc tích hợp các thiết bị IED, hệ thống điều khiển từ xa, giám sát camera, hệ thống phòng cháy chữa cháy tự động và mạng truyền thông LAN/WAN. Trạm biến áp được thiết kế để vận hành tự động, giảm thiểu sự can thiệp của con người, đồng thời đảm bảo an toàn và độ tin cậy cao trong vận hành.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: IED (Intelligent Electronic Device), LN (Logical Node), LD (Logical Device), GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), MMS (Manufacturing Message Specification), SCL (Substation Configuration Description Language), và các dịch vụ truyền thông ACSI (Abstract Communication Service Interface).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập số liệu thực tế, phân tích lý thuyết và mô phỏng ứng dụng tiêu chuẩn IEC 61850.

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu hiện trạng trạm biến áp 220kV Tao Đàn, bao gồm sơ đồ một sợi, thiết bị hiện có, hệ thống điều khiển và giám sát, chi phí đầu tư và vận hành. Dữ liệu kỹ thuật về tiêu chuẩn IEC 61850 được tổng hợp từ tài liệu tiêu chuẩn quốc tế và các tài liệu kỹ thuật liên quan.

• Phương pháp phân tích: Phân tích hiện trạng, đánh giá mức độ ứng dụng công nghệ điều khiển hiện tại, từ đó đề xuất giải pháp cải tạo theo tiêu chuẩn IEC 61850. Phân tích kinh tế tài chính dựa trên các chi phí đầu tư, chi phí quản lý dự án, chi phí vận hành và dự phòng. Mô phỏng giao tiếp máy tính với thiết bị IED sử dụng phần mềm Digsi để kiểm tra tính khả thi của giải pháp.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 01/2016, hoàn thành thu thập và phân tích số liệu trong 5 tháng, đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả trong tháng 6/2016, hoàn thiện luận văn và bảo vệ vào tháng 7/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng trạm biến áp 220kV Tao Đàn: Trạm hiện đang vận hành theo phương pháp truyền thống với hệ thống điều khiển và giám sát phân tán, sử dụng thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau như Siemens và SEL. Việc vận hành đòi hỏi nhân sự trực tiếp tại trạm, gây tốn kém chi phí và thời gian. Chi phí quản lý dự án và vận hành ước tính chiếm khoảng 20-25% tổng chi phí đầu tư.

2. Giải pháp cải tạo theo tiêu chuẩn IEC 61850: Đề xuất cải tạo trạm thành trạm không người trực với hệ thống điều khiển tích hợp, sử dụng giao thức truyền thông IEC 61850 để kết nối các thiết bị IED. Mạng truyền thông LAN được thiết kế theo mô hình Client/Server và peer-to-peer, sử dụng dịch vụ GOOSE và SV để truyền dữ liệu nhanh và tin cậy. Hệ thống giám sát camera và phòng cháy chữa cháy tự động được tích hợp để đảm bảo an toàn.

3. Hiệu quả kinh tế tài chính: Phân tích chi phí đầu tư cải tạo bao gồm chi phí mua sắm thiết bị, lắp đặt, quản lý dự án, tư vấn và dự phòng. Tổng chi phí đầu tư cải tạo ước tính giảm khoảng 15-20% so với việc xây dựng mới trạm biến áp không người trực. Chi phí vận hành và quản lý dự kiến giảm 30-40% nhờ giảm nhân sự và tăng tự động hóa.

4. Ứng dụng phần mềm Digsi: Việc sử dụng phần mềm Digsi để giao tiếp máy tính với thiết bị IED (relay) cho thấy khả năng cấu hình, giám sát và điều khiển từ xa hiệu quả. Thời gian truyền dữ liệu và phản hồi lệnh được cải thiện đáng kể, giảm từ vài giây xuống dưới 1 giây, đáp ứng yêu cầu vận hành nhanh và chính xác.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả đạt được là do tiêu chuẩn IEC 61850 cung cấp một giao thức truyền thông chung, cho phép các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau tương tác dễ dàng, giảm thiểu sự phụ thuộc vào giao thức độc quyền. Việc áp dụng mô hình nút logic (LN) và thiết bị logic (LD) giúp phân tách chức năng rõ ràng, tăng tính linh hoạt trong cấu hình và mở rộng hệ thống.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng hiện đại hóa trạm biến áp không người trực, đồng thời phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Việc tích hợp hệ thống giám sát và phòng cháy chữa cháy tự động góp phần nâng cao an toàn vận hành, giảm thiểu rủi ro sự cố.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ chi phí đầu tư so sánh trước và sau cải tạo, biểu đồ thời gian truyền dữ liệu, và bảng phân tích chi tiết các nhóm Logical Node trong hệ thống. Các số liệu cụ thể về chi phí và thời gian truyền thông giúp minh chứng rõ ràng cho hiệu quả của giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho các trạm biến áp 220kV và 500kV: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu là nâng cao tự động hóa và giảm nhân lực vận hành, thời gian thực hiện trong vòng 3-5 năm, chủ thể thực hiện là Tổng công ty Điện lực Việt Nam và các đơn vị quản lý trạm biến áp.

2. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về tiêu chuẩn IEC 61850 và phần mềm Digsi, nhằm đảm bảo vận hành và bảo trì hệ thống hiệu quả. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, chủ thể là các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp điện lực.

3. Đầu tư nâng cấp hệ thống mạng truyền thông nội bộ và từ xa: Cải thiện hạ tầng mạng LAN/WAN để đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu và độ tin cậy theo yêu cầu của IEC 61850. Thời gian thực hiện 2-3 năm, chủ thể là các nhà thầu công nghệ thông tin và điện lực.

4. Xây dựng quy trình vận hành và bảo trì trạm không người trực: Phát triển các quy trình chuẩn, hướng dẫn vận hành, giám sát và xử lý sự cố từ xa, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Thời gian thực hiện 1 năm, chủ thể là các đơn vị vận hành trạm biến áp và cơ quan quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia ngành điện: Nghiên cứu và áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 trong thiết kế, vận hành và bảo trì trạm biến áp hiện đại, nâng cao hiệu quả công việc.

2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện: Đánh giá hiệu quả đầu tư, xây dựng kế hoạch phát triển hệ thống điện theo hướng tự động hóa và tiêu chuẩn hóa.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện: Tìm hiểu sâu về tiêu chuẩn IEC 61850, các mô hình truyền thông và ứng dụng thực tế trong trạm biến áp không người trực.

4. Các nhà cung cấp thiết bị và phần mềm tự động hóa: Phát triển sản phẩm tương thích với tiêu chuẩn IEC 61850, nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Tiêu chuẩn IEC 61850 là gì và tại sao quan trọng?
   IEC 61850 là tiêu chuẩn quốc tế về truyền thông và tự động hóa trạm biến áp, giúp các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể giao tiếp và phối hợp hiệu quả. Điều này nâng cao tính linh hoạt, giảm chi phí và tăng độ tin cậy vận hành.

2. Trạm biến áp không người trực có lợi ích gì?
   Giảm chi phí nhân sự, tăng tính an toàn và độ tin cậy, cho phép điều khiển và giám sát từ xa, giảm thời gian xử lý sự cố và nâng cao hiệu quả vận hành.

3. Phần mềm Digsi được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Digsi được dùng để giao tiếp và cấu hình thiết bị IED, giúp kiểm tra tính khả thi của việc điều khiển và giám sát từ xa theo tiêu chuẩn IEC 61850.

4. Chi phí đầu tư cải tạo trạm biến áp theo IEC 61850 có cao không?
   Tổng chi phí đầu tư cải tạo ước tính giảm khoảng 15-20% so với xây dựng mới, đồng thời chi phí vận hành giảm 30-40% nhờ tự động hóa và giảm nhân lực.

5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi vận hành trạm không người trực?
   Ngoài hệ thống điều khiển tự động, trạm được trang bị hệ thống giám sát camera, phòng cháy chữa cháy tự động và quy trình vận hành nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn.

Kết luận

• Tiêu chuẩn IEC 61850 là giải pháp tối ưu cho việc hiện đại hóa trạm biến áp, giúp kết nối và trao đổi dữ liệu hiệu quả giữa các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp.
• Giải pháp cải tạo trạm biến áp 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực theo IEC 61850 vừa khả thi về kỹ thuật, vừa hiệu quả về kinh tế tài chính.
• Việc ứng dụng phần mềm Digsi cho phép giao tiếp và điều khiển thiết bị IED từ xa, nâng cao tốc độ và độ chính xác trong vận hành.
• Đề xuất triển khai áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 rộng rãi tại các trạm biến áp lớn nhằm nâng cao tự động hóa và giảm chi phí vận hành.
• Các bước tiếp theo bao gồm đào tạo nhân lực, nâng cấp hạ tầng mạng và xây dựng quy trình vận hành chuẩn, nhằm đảm bảo thành công trong việc chuyển đổi sang trạm không người trực.

Hành động ngay hôm nay để thúc đẩy hiện đại hóa ngành điện Việt Nam, nâng cao năng lực cạnh tranh và đảm bảo an toàn vận hành trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Giới thiệu các tiêu chuẩn truyền dữ liệu phô biến Chương 3: Giới thiệu tiêu chuẩn IEC 61850 Chương 4: Tổng quan về hệ thống điều khiến trong trạm biến áp Chương 5: Cải tạo trạm biến áp 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực theo tiêu chuẩn IEC 61850. Học viên: Châu Tấn Tài Page 2 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam Chương 6: Đánh giá hiệu quả giải pháp đâu tư cải tạo trạm 220kV Tao Đàn thành trạm không người trực. Chương 7: Ứng dung giao thức IEC 61850 dé giao tiếp máy tính với thiết bị IED (relay) sử dụng phần mềm Digsi. Chương 8: Kết luận.

Học viên: Châu Tấn Tài Page 3 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam Chương 2 Giới Thiệu Các Tiêu Chuẩn Truyền Dữ Liệu Phố Biến 2. Tiêu chuan IEC 60870 Tiêu chuẩn IEC 60870 là tiêu chuẩn về giao thức truyền thông hỗ trợ cho điều khiển xa (standerd for communication protocol that support basic telecontrol tasks). IEC 60870 là một tiêu chuẩn quốc tế cung cấp các quy tắc cho việc truyền thông và điều khiến từ xa giữa các tram. Các nguyên tắc này được sử dụng để điều khiến từ xa giao thức truyền thông.

Giao thức này được xác định theo điều kiện tham chiếu đến một phiên ban đơn giản của mô hình tham chiếu cơ sở (basic reference model-ISO 7498) của hệ thống nối tiếp. Tiêu chuẩn DNP3.0 Tiêu chuẩn DNP3.0 giao thức mang phân tán (distributed network protocol).0 được phát triển bởi Harris, một nhà phân phối tự động hóa ở Calgary-alberta-canada vào năm 1990. Sự phát triển của giao thức mạng phân phối (DNP) là một trong những nỗ lực tông thé để đạt được hiệu quả mong muốn dựa trên các tiêu chuẩn trong việc kết nối hệ thong máy tính trong trạm biến áp, RTUs, IEDs và trạm chủ. Cở sở của DNP3 là sự kết hợp giao thức của 3 tang (tang 1, tầng 2 và tang 7 của mạng truyền thông ISO/OSI.

Nó được thiết kế cho các ứng dụng điều khiển và kiểm soát dữ liệu, thu thập các thông tin trong lãnh vực truyền tải dữ liệu điện. Tiêu chuẩn UCA2.0 Các viện nghiên cứu kỹ thuật điện đã phát hiện bộ ứng dụng của giao thức hay còn gọi là kiến thức truyền thông phiên ban 2 (Utility communication architechture) chuẩn quốc tế của nhà thiết kế bắc mỹ. Giao thức này dựa trên việc kết nỗi mạng Ethernet và các tầng liên kết hệ thống mạng đồng thời kết hợp các hệ thông mang TPC/IP Học viên: Châu Tấn Tài Page 4 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam và sử dụng giao thức MMS (manufactiring message specification) cho các lớp ứng dung. Tiêu chuẩn IEEE 1525 Tiêu chuẩn IEEE 1525 là tiêu chuẩn cho bảo vệ, điều khiển truyền dữ liệu (Standerd for substation infergated protection control and data acquisition communication) của tram biến áp.

Tiêu chuẩn IEEE chủ yếu tập trung vào việc sử dung MMS/Ethernet cho hệ thống mạng Lan trong trạm. Tiêu chuẩn này xác định yêu cầu truyền thông, chỉ rõ thởi gian gửi tin giữa các thiết bị điện tử thông minh và chỉ rõ cấu trúc dữ liệu của thông tin được chuyển đôi phục vụ cho việc điều khiển bảo vệ và nhận dữ liệu trạm biến áp. Tiêu chuẩn IEC 870-5-101 Tiêu chuẩn IEC 870-5-101 là giao thức giao tiếp nhằm đáp ứng việc thu nhận và lệnh từ một trạm chủ đến trạm khách.Trạm chủ Ø1aO tiếp với trạm khách XXCell thông qua địa chỉ RTU và các thông tin về địa chỉ của các đối tượng. Địa chỉ RTU được xác định tại một Cell còn các IOA được xác định bằng các điểm dữ liệu trong Cell.

Giao thức IEC 870-5-101 hỗ trợ các khả năng phục vụ cho việc giám sát và điều khiến trong trạm biến áp 2. Tiêu chuẩn IEC 61850 Tiêu chuẩn IEC 61850 là tiêu chuẩn truyền thông quốc tế mới cho các ứng dụng tự động hóa trạm. Mục đích chính của tiêu chuẩn này là kết hợp tất cả các chức năng như bảo vệ. điều khiến, đo đạc va kiểm tra các thiết bị ngoại vi, nhằm cung cấp day đủ phương tiện cho các ứng dụng bảo vệ của thiết bị ngoại vi với tốc độ cao, giúp cho các thiết bị này hoạt động ăn khớp với nhau hay tự ngắt kết nối.

Những thiết bị này thường là những thiết bị điện tử thông minh IED (Intelligent Electronic Devices) Hoc viên: Châu Tấn Tai Page 5 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam Chương 3: GIỚI THIỆU TIỂU CHUAN IEC 61850 Tiêu chuẩn IEC 61850 là một tập thuyết minh cho những mạng và những hệ thống truyền thông trong trạm, gồm có 14 phân, chia làm 10 chủ đề: Chủ dé 1 : Giới thiệu và tong quan về tiêu chuẩn. Chủ đề 2 : Giải thích các thuật ngữ, từ viết tắt được dùng trong tiêu chuẩn. Chủ đề 3 : Xác định rõ yêu cầu của hệ thống với sự nhân mạnh yêu cầu về kết nối truyền thông trong trạm. Chủ đề 4: Xác định hệ thống và quản lý dự án đối với quá trình kỹ thuật.

Chủ đề 5: Mô tả về thiết bị và các yêu cau về chức năng dé xác định những yêu cau truyền thông giữa các dich vu trong trạm biến áp. Mục tiêu chính là đạt được sự tương thích cho tat cả kết nói giữa các IED. Chủ dé 6: Mô tả ngôn ngữ dé cau hình tram, thông tin liên lạc liên quan đến cau hình IED và thông số IED để cau hình trạm. Chủ đề 7: Câu trúc truyền thông cơ bản và thiết bị trung gian trong trạm biên áp.1: Giới thiệu phương pháp mô hình, các nguyên tắt truyền thông và mô hình thông tin trong IEC 61850.2: Giới thiệu về dịch vụ giao diện truyền thông trù tượng ACSI, mô ta giao tiêp giữa Client và Server.3: Xác định các loại thuộc tính và các lớp dữ liệu dùng chung liên quan đên các ứng dụng cho trạm biên áp.4: Xác định lớp dữ liệu LN dùng cho việc truyền thông giữa các IED.

Chủ dé 8: Cách xác định các dữ liệu cần đáp ứng nhanh vẻ thời gian dé có thé trao đổi thông qua mạng cục bộ băng các ánh xạ ACSI qua phương tiện MMS. Chủ đề 9: Những đặc điểm của dịch vụ SCSM.1: Xác định các dịch vụ truyền thông ở cấp xuất tuyến (Bay Học viên: Châu Tấn Tài Page 6 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam level) và cấp chấp hành (Process level), giới thiệu các ánh xạ của dịch vụ truyền thông cho quá trình truyền các giá tri mẫu.2: Định nghĩa SCSM trong truyền các giá trị mẫu theo đặc tính truyền thông IEC 61850. Chủ dé 10: Kiểm tra để xác định các tiêu chuẩn tự động hóa cho những trạm được đảm bảo thực hiện đúng tiêu chuẩn IEC 61850. IEC 61850-1: Giới thiệu tong quát IEC (International Electrotechnical Commission: tô chức kỹ thuat dién quốc gia) là một tố chức toàn thé giới cho sự tiêu chuẩn hóa gồm có tất cả các ủy ban kỹ thuật điện quốc gia (những ủy ban IEC quốc gia).

Mục tiêu của IEC là day mạnh sự hợp tác quốc tế về tất cả các câu hỏi liên quan đến sự tiêu chuẩn hóa trong lãnh vực điện và điện tử. Cùng với những hoạt động khác, IEC xuất bản những tiêu chuẩn quốc tế. Sự chuẩn bị của họ được giao phó tới những ủy ban kỹ thuật. Những t6 chức phi chính phủ và quốc tế cùng tham gia trong sự chuẩn bị này.

Những quyết định chính thức hoặc những thỏa thuận của IEC về van dé kỹ thuật quan trọng, phải dựa trên dé tài thích đáng từ mỗi ủy ban kỹ thuật có sự trình bày từ tất cả các ủy ban quốc gia quan tâm cùng sự đồng ý quốc tế những quan điểm trên. Tài liệu được xây dựng dưới dạng giới thiệu cho các quốc gia tham khảo và được xuất bản dưới dạng những tiêu chuẩn, những báo cáo kỹ thuật hoặc những hướng dẫn và chúng được chấp nhận bởi những ủy ban quốc gia đó. Đề day mạnh sự hợp tác quốc té, các ủy ban IEC quốc gia cam kết áp dụng tiêu chuẩn quốc tế IEC minh bạch đến mức tôi đa có thê trong tiêu chuẩn quốc gia và lãnh tho của họ. Bat kỳ sự khác nhau giữa tiêu chuẩn IEC và tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn khu vực tương ứng sẽ được giới thiệu trong tiêu chuẩn.

Học viên: Châu Tấn Tài Page 7 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam IEC sẽ không cung cấp thủ tục chứng nhận và nó không thể đưa ra trách nhiệm với bất kì những thiết bị nào khai báo không chính xác sự phù hợp một trong những tiêu chuẩn này. IEC 61850-2: Thuật ngữ Phan này của tiêu chuẩn IEC 61850 cung cấp hệ thống tự động hóa tram SAS (substation automation systems). Nó định nghĩa truyền thông giữa thiết bị điện tử thông minh (IED) trong trạm và liên quan đến yêu cầu hệ thống. Mặt khác, trong phần này của tiêu chuẩn IEC 61850 chứa những thuật ngữ đặc biệt và định nghĩa được dùng trong phạm vi trạm SAS ở trong những phan khác của tiêu chuẩn.

ACSI (abstract communication service interface): giao diện dịch vụ trao đối thông tin Bay: ngăn (một bộ phận của Trạm biến áp) IED (Intelligent electronic device): Thiết bị điện tử thông minh Bus: kết nối hệ thống trao đối thông tin giữa các IED với phương tiện truyền thông. Client: đối tượng yêu cầu một dịch vụ từ server CF (Configuration): cau hình của một hệ thong hoac thiét bi DO (data object): đối tượng dir liệu Mapping: ánh xạ là một tập hợp các gia tri Access point: điểm truy nhập trao đối thông tin vào một IED Association: đường dẫn được thiết lập giữa một client và một server để trao đôi tin nhăn. Configuration: cấu hình của thiết bị hoặc hệ thong Gateway: thiết bị kết nỗi mang hỗ trợ day đủ giao thức liên quan theo lớp. Học viên: Châu Tấn Tài Page 8 Ap dụng tiêu chuẩn IEC 61850 cho trạm biến áp không người trực trong tương lai ở việt nam Goose (generic object oriented substation event): sự kiện trạm hướng tới đối tượng tong thé, khi xuất hiện bat cứ su thay đôi trạng thái nào, một IED sé phat đa điểm một báo cáo goose tốc độ cao Log: Nhật ký may, là bản ghi dữ liệu theo trình tự thời gian.

Logical connection: kết nối logic, liên kết trao đối thông tin Merging unit: bộ sáp nhập dong, áp, là thiết bị vật lý biểu diễn sự liên kết phù hợp vẻ thời gian của dữ liệu dòng điện hoặc điện áp từ bộ biến đôi sơ cấp.