Đặt vấn đề Hệ thống SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) là một hệ thống kiểm soát, điều khiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở sử dụng máy tính chuyên dùng cho công tác điều độ lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu là trang bị cho công tác điều độ một phương tiện chỉ huy vận hành hiện đại, để điều độ viên có thể thực hiện kiểm soát được tình hình vận hành lưới điện, thiết bị điện từ xa. Hệ thống SCADA ứng dụng trong vận hành hệ thống điện được áp dụng rộng rãi từ lâu tại nhiều nước trên thế giới. Cùng với xu hướng đó, ngành điện nước ta đã và đang từng bước ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp truyền tải và phân phối vào quá trình quản lý vận hành hệ thống điện và kinh doanh điện năng.
Từ năm 2008, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã chỉ đạo các đơn vị thành viên triển khai đầu tư trạm biến áp tích hợp tiến tới thực hiện mô hình vận hành trạm biến áp (TBA) không người trực nhằm giảm chi phí quản lý và vận hành trạm có người trực như hiện nay, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng bài toán tối ưu hóa cho hệ thống điện. Thực hiện chỉ đạo của EVN và với mục tiêu từng bước chuyển đổi quá trình quản lý và vận hành TBA 110kV có người trực truyền thống sang mô hình vận hành trạm biến áp không người trực. Tổng Công ty Điện lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC) đã cải tạo, nâng cấp hệ thống SCADA 40/60 trạm đáp ứng yêu cầu không người trực và các trạm còn lại sẽ thực hiện trong các năm tới. Tính cấp thiết của đề tài Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của toàn xã hội nói chung và của khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, EVN HCMC đã có những chiến lược cụ thể để hiện đại hóa lưới điện, hiện đại hóa công tác quản lý nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện an toàn, hiệu quả và kinh tế.
HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 1 LUẬN VĂN THẠC SỸ Xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến áp (110kV, 220kV, 500kV) là một trong những giải pháp tự động hóa đang được Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quan tâm và chỉ đạo các đơn vị thành viên trong Tập đoàn thực hiện. Hệ thống SCADA nâng cao chất lượng công nghệ trong công tác vận hành, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành, góp phần làm tăng khả năng cạnh tranh của ngành Điện cũng như nền kinh tế Việt Nam đối với các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay, việc đầu tư hệ thống SCADA để ứng dụng công nghệ điều khiển xa trong trạm biến áp trung gian hướng đến trạm vận hành không người trực đang được EVN HCMC tiến hành tích cực theo chỉ đạo của EVN. Tuy hệ thống SCADA đã được áp dụng tại các trạm trung gian 110/220kV thuộc EVN HCMC quản lý nhưng hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề khó khăn cần thiết để giải quyết như : việc nghiện cứu làm chủ công nghệ, nhiều nhà sản xuất, hệ thống hoạt động chưa tin cậy nên thường xuyên phải tái lập ca trực vận hành, thiết bị nhất thứ lâu năm, relay bảo vệ không đáp ứng yêu cầu, phần mềm lạc hậu.
Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu đề tài : “ Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP HCM ” là phù hợp và rất cần thiết cho EVN HCMC đối với việc vận hành các trạm 110/220kV không người trực hiện nay và tương lai. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của đề tài là hết sức quan trọng vì nó nghiên cứu, phân tích, đánh giá hệ thống SCADA hiện hữu tại các trạm 110/220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhất để nâng cao độ tin cậy của hệ thống SCADA đảm bảo trạm vận hành ổn định, tin cậy ở chế độ không người trực vận hành. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 2 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh .2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng, thu thập số liệu từ xa các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Nghiên cứu hiện trạng đang vận hành hệ thống điều khiển xa tại các trạm biến áp do Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh quản lý.
- Nghiên cứu lý thuyết một số vấn về về hệ thống tự động hóa TBA 110, 220kV và mạng truyền thông công nghiệp. - Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của EVN HCMC. - Phân tích đưa ra một số giải pháp kỹ thuật nâng cấp hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp. Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản lý.
- Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu. Đặc biệt là đánh giá quá trình sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang được sử dụng hiện nay tại các trạm trung gian. - Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy và có thể áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành. Phương pháp nghiên cứu : - Tìm hiểu hiện trạng vận hành thiết bị nhất thứ, nhị thứ và relay bảo vệ liên quan đến việc thu thập tín hiệu từ xa các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý.
HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 3 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Tìm hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của hệ thống SCADA truyền thống các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Tìm hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của hệ thống điều khiển tích hợp của các nhà thầu trong các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Nghiên cứu bộ thiết kế định hình trạm biến áp của Tập Đoàn điện lực Việt Nam. - Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh.
- Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực TP. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến truyền thống tại Tổng Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC), có ý nghĩa quan trọng trong việc đưa các trạm vào vận hành chế độ không người trực trong tương lai đúng theo tiêu chí của Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN). - Đề tài nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc xây dựng bộ tiêu chí chuẩn về hệ thống SCADA trong các dự án đầu tư mới trạm biến áp 110/220kV. - Đề tài nghiên cứu phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế hiện nay của đất nước, cũng như phù hợp với chiến lược phát triển lưới điện hiện nay của Tổng Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC).
Và phù hợp với các yêu cầu của vận hành thị trường điện hiện nay.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài nghiên cứu được đặt ra từ thực tiễn công tác quản lý vận hành các trạm 110, 220kV đã được ứng dụng hệ t hống SCADA , hệ thống điều khiển tích hợp để hiện đại HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 4 LUẬN VĂN THẠC SỸ hóa công tác quản lý vận hành TBA 110, 220kV tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh. Hiện nay hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp tại các trạm trung gian 110, 220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý sử dụng nhiều thiết bị, phần mềm của nhiều nhà sản xuất khác nhau, do đó việc cấu hình, thay thế, sửa chữa thiết bị, phần mềm liên quan đến hệ thống điều khiển tích hợp gặp rất nhiều khó khăn vì phải liên hệ nhà sản xuất và tốn nhiều chi phí. Độ tin cậy của hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp chưa cao, thường xuyên mất kết nối, mất tín hiệu dẫn đến phải tái lập ca trực vận hành lâu dài làm giảm nâng suất lao động. Từ thực tế vận hành hệ thống SCADA, mục tiêu đề tài là phân tích, đánh giá lại hệ thống đang vận hành và nghiên cứu tìm ra một giải pháp để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định, tin cậy, ít bảo trì, bảo dưỡng, đáp ứng trạm vận hành không người trực theo yêu cầu của Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh.
HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 5 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tổng quan về Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh là đơn vị duy nhất thuộc Tổng Công ty Điện lực Tp. HCM giữ vai trò truyền tải điện năng cấp điện áp 220kV- 110kV-22kV trên 24 Quận/Huyện trong toàn Tp.HCM; Quy mô quản lý của Công ty tính đến tháng 5 năm 2019: Stt Danh mục ĐVT Tổng a. Lưới điện: 1 Đường dây 220kV Km 98,824 2 Cáp ngầm 220kV Km 1,1 3 Đường dây 110kV Km 623,429 4 Cáp ngầm 110kV Km 53,48 b.
Trạm biến thế: 1 Số trạm biến áp 220/110 kV Trạm 5 2 Tổng công suất MVA 2500 3 Số trạm biến áp 110/15kV. Trạm 57 4 Tổng công suất MVA 6781 5 Số MBT 110kV Máy 117 2.2 Tổng quan thiết bị nhất thứ 2.1 Giới thiệu tổng quan về TBA Trạm biến điện giữ vai trò quan trọng trong dây chuyền chuyển tải điện năng từ các nhà máy phát đến nơi tiêu thụ. HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 6 LUẬN VĂN THẠC SỸ Hình 2. Trạm Biến áp 110kV ngoài trời Hình 2.
Trạm Biến áp GIS 110kV trong nhà HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 7 LUẬN VĂN THẠC SỸ 2. Giới thiệu về các thiết bị Nhất thứ Mạch điện nhất thứ : là mạch điện tiếp nhận các nguồn điện cao áp đến trạm, biến đổi điện áp của nguồn điện nhận được, sau đó phân phối đi nguồn điện có điện áp đã biến đổi.