Luận văn: Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi Thủy điện Đồng Nai 3 (ABB AC800xA)

Luận văn xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi cho nhà máy thủy điện Đồng Nai 3 từ hệ thống điều khiển AC800xA của ABB, giúp tối ưu chu trình khởi động.

• Tác giả: Nguyễn Văn Cảnh
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Thị Tịnh Minh
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi của nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 từ hệ thống điều khiển AC800xA của ABB
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Giải mã Hệ thống cảnh báo lỗi Thủy điện Đồng Nai 3 ABB

Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3, vận hành từ năm 2010, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống lưới điện quốc gia. Trái tim của nhà máy là hệ thống DCS ABB loại AC800xA, một giải pháp điều khiển phân tán hiện đại. Hệ thống này được thiết kế để đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt. Tuy nhiên, sau nhiều năm hoạt động, hệ thống bộc lộ những hạn chế trong việc giám sát và xử lý sự cố, đặc biệt là trong chu trình khởi động tổ máy. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Cảnh (2018) đã chỉ ra sự cần thiết của một chương trình cảnh báo lỗi chuyên sâu để khắc phục những nhược điểm này. Việc xây dựng một hệ thống cảnh báo lỗi Thủy điện Đồng Nai 3 không chỉ là một nâng cấp kỹ thuật, mà còn là một yêu cầu cấp thiết để đáp ứng thị trường phát điện cạnh tranh. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về sáng kiến kinh nghiệm này, từ việc nhận diện vấn đề, đề xuất giải pháp, đến ứng dụng thực tiễn và hiệu quả mang lại. Sáng kiến tập trung vào việc cải thiện giao diện giám sát, cung cấp thông tin lỗi chi tiết và trực quan, giúp nhân viên vận hành rút ngắn thời gian chẩn đoán và xử lý sự cố, qua đó nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo an toàn vận hành nhà máy thủy điện.

1.1. Vai trò của hệ thống DCS ABB trong vận hành nhà máy

Hệ thống điều khiển phân tán (DCS - Distributed Control System) AC800xA của ABB là nền tảng công nghệ cốt lõi tại Thủy điện Đồng Nai 3. Nó thực hiện chức năng giám sát và điều khiển thủy điện một cách toàn diện, từ các tổ máy phát điện, trạm phân phối 220kV, đến các hệ thống phụ trợ. Hệ thống này bao gồm các trạm điều khiển cục bộ (LCU) phân tán, sử dụng bộ điều khiển AC800M mạnh mẽ. Các LCU này kết nối với nhau qua hai vòng mạng cáp quang dự phòng, đảm bảo tính liên tục và tin cậy. Mục tiêu chính của hệ thống DCS ABB là đơn giản hóa quy trình vận hành, bảo vệ thiết bị trước các điều kiện nguy hiểm và cung cấp giao diện thân thiện cho người dùng. Nhờ kiến trúc mở, hệ thống cho phép tích hợp và mở rộng các chức năng mới, tạo tiền đề cho việc xây dựng chương trình cảnh báo lỗi chuyên dụng.

1.2. Tổng quan cấu trúc hệ thống điều khiển AC800xA

Cấu trúc hệ thống AC800xA tại Đồng Nai 3 bao gồm 7 trạm LCU, mỗi trạm trang bị bộ xử lý PM864A có chức năng dự phòng nóng. Các trạm này giao tiếp với thiết bị hiện trường thông qua các module I/O S800, có khả năng xử lý tín hiệu analog và digital. Dữ liệu được thu thập và xử lý tại LCU, sau đó được gửi đến hệ thống máy tính giám sát trung tâm. Hệ thống máy tính này bao gồm các máy trạm kỹ thuật (ES), máy trạm vận hành (OS), và máy chủ lưu trữ dữ liệu lịch sử (DS). Phần mềm System 800xA Power Generation Portal (PGP) cung cấp giao diện đồ họa để thu thập dữ liệu thời gian thực và điều khiển. Toàn bộ hệ thống được đồng bộ thời gian qua GPS, đảm bảo tính chính xác của các sự kiện và lịch sử cảnh báo (alarm history), tạo thành một hệ thống SCADA nhà máy điện tích hợp và hiệu quả.

II. Thách thức khi xử lý sự cố hệ thống AC800xA Đồng Nai 3

Mặc dù hệ thống điều khiển AC800xA của ABB có độ tin cậy cao, quá trình vận hành thực tế tại Thủy điện Đồng Nai 3 đã bộc lộ nhiều thách thức. Vấn đề lớn nhất nằm ở chu trình khởi động tổ máy, một quy trình phức tạp gồm 10 bước tuần tự. Bất kỳ một lỗi nhỏ nào trong các bước này, chẳng hạn như mất tín hiệu phản hồi từ cảm biến hoặc áp suất dầu không đủ, đều có thể làm gián đoạn toàn bộ chu trình. Giao diện giám sát hiện tại chưa cung cấp đủ thông tin chi tiết về nguyên nhân gốc rễ của lỗi. Điều này buộc nhân viên vận hành phải dựa nhiều vào kinh nghiệm cá nhân để phán đoán và kiểm tra thủ công, dẫn đến kéo dài thời gian ngừng máy. Luận văn của Nguyễn Văn Cảnh nhấn mạnh: "Việc giám sát, điều khiển khởi động tổ máy... còn chưa sát với thực tế, tính ổn định chưa cao, hệ thống cảnh báo, giao diện giám sát chưa đầy đủ và rõ ràng". Đây chính là động lực để phát triển một giải pháp cảnh báo chuyên biệt, giúp việc xử lý sự cố hệ thống điều khiển trở nên nhanh chóng và chính xác hơn, đáp ứng yêu cầu của thị trường điện cạnh tranh, nơi mỗi phút khởi động chậm đều có thể gây ra thiệt hại kinh tế.

2.1. Hạn chế trong chu trình khởi động tổ máy hiện tại

Chu trình khởi động từ trạng thái dừng sang phát công suất (STOP to GEN) là một chuỗi các thao tác logic phức tạp. Mỗi bước chuyển tiếp đều yêu cầu nhiều điều kiện phải được thỏa mãn đồng thời. Ví dụ, để mở van chính, hệ thống phải kiểm tra hàng loạt tín hiệu như áp lực dầu, trạng thái bơm, tín hiệu thắng. Khi một điều kiện không được đáp ứng, vòng lặp kiểm tra sẽ chạy vô tận, và hệ thống không tự động chỉ ra chính xác tín hiệu nào đang bị lỗi. Điều này gây ra tình trạng "mù thông tin", khiến nhân viên vận hành mất nhiều thời gian để truy tìm nguyên nhân. Các lỗi thường gặp bao gồm hỏng cáp tín hiệu, tiếp điểm cơ khí bị mài mòn, hoặc lỗi hệ thống thủy lực, tất cả đều cần được xác định nhanh chóng để không ảnh hưởng đến lịch phát điện.

2.2. Khó khăn trong giám sát vận hành tổ máy và chẩn đoán lỗi

Việc giám sát vận hành tổ máy trên giao diện hiện tại chủ yếu hiển thị trạng thái tổng quan mà thiếu đi các chi tiết chẩn đoán sâu. Khi một chu trình bị dừng, màn hình chỉ báo lỗi chung chung, không chỉ rõ vị trí đấu nối của tín hiệu hay logic điều kiện bị vi phạm. Người vận hành phải tra cứu tài liệu kỹ thuật và sơ đồ đấu dây, một công việc tốn thời gian và dễ xảy ra sai sót. Hơn nữa, các lỗi không thực (unreal faults), chẳng hạn như tín hiệu phản hồi chập chờn dù thiết bị đã hoạt động đúng, cũng là một vấn đề lớn. Nếu không có công cụ để bỏ qua (bypass) các tín hiệu này một cách an toàn, chu trình khởi động có thể bị treo vô thời hạn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sẵn sàng của tổ máy.

III. Phương pháp xây dựng chương trình cảnh báo lỗi tối ưu

Để giải quyết các thách thức đã nêu, sáng kiến tập trung vào việc xây dựng một chương trình cảnh báo lỗi bổ sung, tích hợp liền mạch vào hệ thống điều khiển AC800xA hiện có. Giải pháp này không can thiệp vào logic điều khiển gốc mà tạo ra các giao diện giám sát song song, cung cấp thông tin chi tiết tại mỗi bước của chu trình khởi động. Quá trình xây dựng được thực hiện qua ba bước chính. Đầu tiên là thiết kế giao diện đồ họa bằng phần mềm PGP Display Builder. Thứ hai là viết chương trình logic điều khiển bằng Compact Control Builder (CBM). Cuối cùng là cài đặt và liên kết hai phần này thông qua System Setup. Cách tiếp cận này đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống gốc trong khi vẫn mang lại khả năng chẩn đoán lỗi mạnh mẽ. Đây là một giải pháp tự động hóa ABB được tùy biến sâu sắc, thể hiện sự am hiểu về cả nền tảng công nghệ và quy trình vận hành thực tế tại nhà máy. Trọng tâm của phương pháp là biến những dữ liệu thô từ bộ điều khiển AC800M thành các cảnh báo trực quan, dễ hiểu, giúp người vận hành đưa ra quyết định nhanh và chính xác.

3.1. Lập trình PLC ABB với phần mềm Compact Control Builder

Phần mềm Compact Control Builder (CBM) là công cụ chính để thực hiện việc lập trình PLC ABB (trong trường hợp này là bộ điều khiển AC800M). Ngôn ngữ lập trình được sử dụng chủ yếu là Sơ đồ khối chức năng (FBD - Function Block Diagram), một ngôn ngữ đồ họa trực quan. Các khối chức năng tiêu chuẩn như 'SigboolIOIn' để tạo cảnh báo cho tín hiệu I/O, 'pValve2p' để điều khiển van, và các khối logic (AND, OR, NOT) được sử dụng để xây dựng logic cảnh báo mới. Chương trình mới sẽ đọc các tín hiệu điều kiện từ logic điều khiển gốc và hiển thị trạng thái của chúng (đạt hay chưa đạt) trên giao diện giám sát mới. Điều này giúp nhân viên vận hành thấy rõ điều kiện nào đang ngăn cản chu trình tiếp tục mà không cần phải phân tích mã lệnh phức tạp.

3.2. Thiết kế giao diện giám sát trực quan trên PGP Display Builder

PGP Display Builder được sử dụng để tạo ra các giao diện (màn hình) cảnh báo chi tiết cho từng bước quan trọng như khởi động van chính, mở khóa servo cánh hướng. Mỗi giao diện được chia thành ba phần rõ ràng: (1) Phần điều khiển và phản hồi, cho phép thực hiện lệnh và giám sát trạng thái; (2) Phần hiển thị logic điều kiện, trực quan hóa các yêu cầu để chuyển bước bằng màu sắc (xanh khi đạt, xám khi chưa đạt); (3) Phần cảnh báo chi tiết, liệt kê các lỗi tiềm ẩn và hiển thị cả vị trí đấu nối vật lý của tín hiệu trên tủ điều khiển. Thiết kế này giúp người vận hành định vị sự cố một cách nhanh chóng, từ đó giảm đáng kể thời gian khắc phục.

IV. Ứng dụng thực tiễn hệ thống cảnh báo Thủy điện Đồng Nai 3

Việc triển khai hệ thống cảnh báo lỗi Thủy điện Đồng Nai 3 đã mang lại những kết quả tích cực và có thể đo lường được. Thay vì một màn hình giám sát chung, giờ đây tại mỗi bước của chu trình khởi động, nhân viên vận hành có thể truy cập một giao diện chuyên dụng chỉ bằng một cú nhấp chuột. Giao diện này cung cấp một cái nhìn tổng thể và chi tiết về tất cả các điều kiện logic, trạng thái thiết bị và các cảnh báo liên quan. Ví dụ, khi khởi động van chính, màn hình sẽ hiển thị rõ ràng trạng thái của từng tín hiệu yêu cầu: áp lực dầu, mức dầu, trạng thái bơm dầu, các tín hiệu liên động an toàn. Nếu có lỗi, tín hiệu tương ứng sẽ đổi màu và hiển thị thông báo cụ thể. Sáng kiến này đã biến quá trình xử lý sự cố từ một quy trình phán đoán dựa trên kinh nghiệm thành một quy trình có hệ thống dựa trên dữ liệu. Hiệu quả của giải pháp được thể hiện rõ rệt qua việc rút ngắn thời gian khởi động tổ máy, nâng cao độ sẵn sàng và tăng cường an toàn vận hành nhà máy thủy điện.

4.1. Tối ưu hóa chu trình khởi động van chính và mở khóa servo

Hai trong số các bước dễ xảy ra sự cố nhất là khởi động van chính và mở khóa servo cánh hướng. Giao diện cảnh báo mới cho phép giám sát chặt chẽ các điều kiện của hai quá trình này. Đặc biệt, một tính năng quan trọng được thêm vào là nút "bypass" (giả lập tín hiệu) cho các cảm biến hành trình. Trong thực tế, đôi khi van đã mở hoàn toàn nhưng tín hiệu hành trình không báo về chính xác do lỗi cơ khí hoặc cảm biến. Trước đây, điều này sẽ làm treo toàn bộ chu trình. Với hệ thống mới, người vận hành, sau khi xác nhận bằng phương pháp kiểm tra khác, có thể kích hoạt tín hiệu giả lập để chu trình tiếp tục. Chức năng này giúp tiết kiệm thời gian khởi động quý báu, tránh can thiệp phần cứng không cần thiết.

4.2. Giám sát và thu thập dữ liệu thời gian thực hiệu quả hơn

Hệ thống mới cải thiện đáng kể khả năng thu thập dữ liệu thời gian thực và trình bày chúng một cách hữu ích. Các tín hiệu không chỉ được ghi lại trong lịch sử cảnh báo (alarm history) mà còn được trực quan hóa ngay trên giao diện chẩn đoán. Điều này cho phép nhân viên vận hành nắm bắt ngay lập tức mối quan hệ nhân quả giữa các sự kiện. Ví dụ, khi một cảnh báo về áp lực dầu thấp xuất hiện, giao diện cũng sẽ hiển thị trạng thái của các bơm dầu liên quan, giúp xác định nhanh chóng nguyên nhân là do bơm không chạy hay do rò rỉ. Việc liên kết thông tin logic và vật lý (vị trí đấu nối) trên cùng một màn hình là một bước tiến lớn trong việc hỗ trợ vận hành.

V. Đánh giá hiệu quả và tương lai giải pháp tự động hóa ABB

Sáng kiến xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi Thủy điện Đồng Nai 3 là một minh chứng điển hình cho việc tối ưu hóa và làm chủ công nghệ. Giải pháp này đã giải quyết thành công những hạn chế cố hữu của hệ thống điều khiển gốc, mang lại lợi ích trực tiếp về mặt vận hành và kinh tế. Hiệu quả lớn nhất là giảm thiểu thời gian xử lý sự cố, từ đó tăng số giờ vận hành phát điện và nâng cao khả năng đáp ứng của nhà máy trong thị trường điện cạnh tranh. Hơn nữa, hệ thống còn đóng vai trò như một công cụ đào tạo hiệu quả, giúp các kỹ sư và nhân viên vận hành mới nhanh chóng nắm bắt được logic điều khiển phức tạp của tổ máy. Trong tương lai, giải pháp tự động hóa ABB này có thể được mở rộng cho các chu trình vận hành khác như dừng máy (GEN to STOP) hoặc chuyển chế độ chạy bù (GEN to CON). Việc liên tục cải tiến và thực hiện bảo trì hệ thống DCS dựa trên các phân tích dữ liệu vận hành sẽ là chìa khóa để duy trì hiệu suất và độ tin cậy của nhà máy trong dài hạn.

5.1. Giảm đáng kể thời gian xử lý sự cố hệ thống điều khiển

Trước khi có hệ thống cảnh báo mới, việc xử lý sự cố hệ thống điều khiển trong chu trình khởi động có thể mất từ 15-30 phút, thậm chí lâu hơn. Với giao diện chẩn đoán chi tiết, thời gian này đã được rút ngắn đáng kể, trong nhiều trường hợp chỉ còn vài phút. Nhân viên vận hành không còn phải phán đoán mò mẫm mà có thể đi thẳng đến nguyên nhân gốc rễ dựa trên thông tin hệ thống cung cấp. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm bớt căng thẳng cho đội ngũ vận hành, đặc biệt trong các tình huống cần khởi động máy khẩn cấp theo lệnh của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia.

5.2. Hướng phát triển và bảo trì hệ thống DCS trong tương lai

Thành công của dự án mở ra nhiều hướng phát triển trong tương lai. Dữ liệu từ hệ thống cảnh báo có thể được phân tích để xác định các thiết bị hay cảm biến nào thường xuyên gây lỗi, từ đó xây dựng kế hoạch bảo trì hệ thống DCS và các thiết bị liên quan một cách chủ động hơn (bảo trì tiên đoán). Giao diện giám sát có thể được tích hợp thêm các hướng dẫn xử lý sự cố từng bước, biến nó thành một hệ thống hỗ trợ vận hành thông minh. Việc áp dụng các giao thức truyền thông công nghiệp hiện đại cũng có thể giúp tích hợp thêm dữ liệu từ các hệ thống của bên thứ ba, làm giàu thêm thông tin chẩn đoán, đảm bảo nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 luôn hoạt động ở trạng thái tối ưu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay với xu thế phát triển của lƣới điện thông minh, việc điều khiển giám sát vận hành từ xa các tổ máy nhà máy thủy điện là không thể thiếu và đƣợc ví nhƣ bộ não của tổ máy (con ngƣời). Trong đó, hệ thống điều khiển Distributed Control System (DCS) của hãng ABB - là một trong những hệ thống điều khiển DCS lớn cả về quy mô lẫn chƣơng trình và đƣợc thiết kế cho rất nhiều nhà máy thủy điện ở nƣớc ta. Theo đó, nhà máy Thuỷ điện Đồng Nai 3 đƣợc thiết kế hệ điều khiển DCS loại AC800 xA và đƣợc đƣa vào vận hành từ năm 2010 tới nay. Nhờ đó việc vận hành nhà máy đƣợc tin cậy và linh hoạt hơn.

Tuy nhiên, việc tiếp cận hệ thống điều khiển trên cũng là một vấn đề hết sức khó khăn vì trong suốt quá trình thiết kế, lắp đặt đều phụ thuộc vào các chuyên gia nƣớc ngoài. Đặc biệt, sau nhiều năm vận hành thì hệ thống lại bộc lộ nhiều vấn đề chƣa tối ƣu, trong rất nhiều khâu, nhƣ chƣơng trình chạy máy đang còn chƣa sát với thực tế, tính ổn định chƣa cao, hệ thống cảnh báo, giao điện giám sát chƣa đầy đủ và rõ ràng. Lý do chọn đề tài Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm trong việc giám sát, điều khiển khởi động tổ máy, việc xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi trong quá trình vận hành các tổ máy là một trong những vấn đề cần đƣợc nghiên cứu và thực hiện. Đề tài góp phần giải quyết đƣợc khó khăn về khởi động và dừng tổ máy liên tục trong một ngày, phù hợp với giai đoạn phát điện cạnh tranh hiện nay.

Đề tài tập trung nghiên cứu về xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển AC800xA, giúp ngƣời vận hành dễ dàng hơn trong việc khắc phục sự cố một cách nhanh nhất, đáp ứng kịp thời trong chu trình khởi động và dừng các tổ máy. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu về hệ thống điều khiển AC800xA của ABB. - Xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi khi vận hành tổ máy. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển giám sát nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3.

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Chƣơng trình điều khiển khởi động và dừng tổ máy của nhà máy thủy điện. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu về cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. 2 - Nghiên cứu phần mềm CBM 5.1 của hệ thống AC800 xA –ABB. - Nghiên cứu thuật toán điều khiển, chu trình khởi động và dừng tổ máy phát thủy điện.

- Xây dựng, thiết kế chƣơng trình cảnh báo lỗi. Tên đề tài Tên đề tài: Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển AC800xA của ABB. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa thực tiễn: Nhằm mục đích giúp cho nhân viên vận hành giám sát, xử lý nhanh các lỗi liên quan đến quá trình chạy và dừng tổ máy thủy điện, từ đó nâng cao khả năng cung cấp điện đối với hệ thống lƣới điện quốc gia. Xây dựng các cảnh báo trong chƣơng trình khởi động và dừng tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 một cách rõ ràng, chính xác.

- Ý nghĩa khoa học: Làm tài liệu học tập cho các kỹ sƣ, công nhân nhà máy. Bố cục đề tài MỞ ĐÂU: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ MÁY CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 CHƢƠNG 3: CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẢNH BÁO LỖI CHO CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 1. Vị trí nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 trên sông Đồng Nai, đƣợc khởi công ngày 26/12/2004.

Nằm trên địa phận 2 tỉnh Lâm Đồng và Đăk Nông. Nhà máy gồm 2 tổ máy với tổng công suất 180MW. Diện tích lƣu vực là 2441km2 với mực nƣớc dâng bình thƣờng là ở cao trình 590m, mực nƣớc chết là ở cao trình 570m. Lƣu lƣợng xả định mức qua tuabin là 104,3m3/s; chiều dài đƣờng hầm là 640m với đƣờng kính trong là 8m; chiều dài đƣờng ống áp lực là 300m với đƣờng kính trong là 7m, đầu ra van chính có đƣờng kính trong là 4m; điện áp định mức đầu cực máy phát là 15,75KV; dòng điện định mức đầu cực máy phát là 3881,3A 1.

Chức năng nhiệm vụ Chức năng nhiệm vụ chính của nhà máy là: - Cung cấp phát điện cho Hệ thống điện Quốc gia với điện lƣợng trung bình hàng năm 1.109 triệu KWh - Cung cấp nƣớc cho hồ chứa Thủy điện Đồng Nai 4, phục vụ phát triển kinh tế xã hội, đồng thời giúp chủ động điều tiết lũ và cung cấp nƣớc tƣới tiêu cho vùng hạ du. Tính đến tháng 10/2017 sau hơn 6 năm vân hành nhà máy đạt sản lƣợng 3,7 tỉ KWh. Các hạng mục công trình chính - Đập chính trên sông Đồng Nai. - Đập tràn xả lũ có 5 cửa tràn.

- Cửa nhận nƣớc và hệ thống đƣờng hầm dẫn nƣớc. - Nhà máy thủy điện đƣợc thiết kế lắp đặt 2 máy phát điện có tổng công suất là 2x90 MW bao gồm các thành phần cơ bản nhƣ phụ lục 1. - Kênh xả hạ lƣu. - Trạm phân phối điện 220kV ngoài trời nằm cách nhà máy khoảng 120m theo đƣờng dây truyền tải.

- Đƣờng dây truyền tải điện 220kV bao gồm 2 xuất tuyến đƣợc đấu nối với Hệ thống điện Quốc gia qua trạm 500kV Đăk Nông. Thông số cơ bản hệ thống thiết bị nhà máy Các thông số cơ bản của hệ thống thiết bị trong nhà máy đƣợc thiết kế nhƣ trong phụ lục 2. Tổng quan hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Hệ thống điều khiển của nhà máy đƣợc cung cấp bới hãng ABB Bailey Beijng Controls Co., Ltd, Bắc Kinh Trung Quốc, với nhà thầu thiết bị DONG FANG ELECTRIC COMPANY (DEC). Là hệ thống điều khiển mở AC800xA của ABB.

Giới thiệu hệ thống điều khiển mở AC800xA PGP ABB cung cấp phần mềm hệ thống AC800 xA Power Generation Portal là phần mềm điều khiển cơ bản trên hệ thống ABB Industrial IT, với tiêu chuẩn mở và đƣợc thiết kế điều khiển phân tán, hệ thống đặc biệt phát triển để giám sát và điều khiển các nhà máy điện, dựa trên công nghệ Server/Client với những kinh nghiệm về điều khiển nhà máy thủy điện. Trong 800xA PGP, định dạng cơ sơ dữ liệu chuẩn hoặc định dạng file excel đƣợc sử dụng để quản lý dữ liệu lịch sử trong 800xA PGP. Tích hợp các tính năng của máy tính, hệ thống DCS, PLC, với số lƣợng các I/O ngày môt một tăng lên, nó là cần thiết để đáp ứng các ứng đụng dụng đa dạng hơn. AC800xA đƣợc vận hành trền 800 nhà máy toàn thế giới tính tới năm 2006.

Hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 là hệ thống điều khiển DCS (Distributed Control System). Hệ thống điều khiển phân tán sử dụng nền tảng là các bộ điều khiển logic AC 800M của ABB. Đƣơc bố trí phân tán trên 7 trạm điều khiển tại chổ chỗ LCU (Local Control Unit) với các bộ xử lý trung tâm PM864A, màn hình điều khiển HMI PP800, cùng với hệ thống máy tính giám sát, thu thập dữ liệu, hệ thống đồng bộ thời gian GPS clock. Cấu trúc dự phòng nóng (Redundency) tại tất cả các trạm, cùng với 2 vòng điều khiển cáp quang kết nối với chuẩn Erthernet (TCP/IP) tốc độ 100Mbs.

AC 800M bao gồm các đơn vị phần cứng riêng lẻ có thể đƣợc cấu hình và lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau của quá trình điều khiển. Một hệ thống điều khiển AC800M đƣợc thiết lập khi các cấu trúc phần cứng riêng lẻ của AC 800M đƣợc lựa chọn. Thông thƣờng cấu trúc một hệ thống điều khiển AC800M bao gồm các phần tử sau: Hình 1. Cấu trúc cơ bản hệ thống một hệ thống điều khiển AC800M 5 - Bộ xử lý: Processor units (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865).

- Modul truyền thông: Communication interfaces (CI851/CI852/CI853/CI854/ CI854A/CI855/CI856/CI857/CI858/CI860/CI862/CI865/CI867). - Cáp kết nối: CEX-Bus Interconnection Unit (BC810)/ RCU Link - Bộ nguồn với các đầu vào khác nhau: Power supply units (SD821/ SD822/ SD823/ SS822/SS823) gắn trực tiếp trên đế bộ xử lý trung tâm. - Pin dự phòng Battery gắn trên bộ xử lý. - Các module bus optical cable /Profibus các cáp kết nối truyên thông.

- Modulebus Solution là các module (I/O) vào ra số, tƣơng tự vào ra module. Mục tiêu điều khiển chính Mục tiêu chính của hệ thống giám sát điều khiển là: - Đơn giản, an toàn, tin cậy, điều khiển linh hoạt các quá trình nhà máy. - Giao diện ngƣời dùng thân thiện. - Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.

- Bảo vệ các trạm thiết bị cho các chế độ điều kiện bình thƣờng hoặc nguy hiểm. - Thiết kế mở dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế thông thƣờng và không độc quyền. Các đối tượng điều khiển chính trong nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 - Hai turbine - máy phát và các hệ thống thiết bị phụ. - Hệ thống trạm phân phối 220KV.

- Hai máy biến áp và các máy biến áp tự dung. - Các thiết bi điện trong trạm phân phối 220KV. - Hệ thống phân phối điện tự dung AC và DC. - Hệ thống thiết bị đập tràn.

- Hệ thống thiết bị của nhận nƣớc. - Hệ thống phụ khác trong nhà máy. Các thông số hệ thống hệ thống - Phần cứng hệ thống điều khiển giám sát: nhƣ xem trong phụ lục 3. - Phần mềm: thông số nhƣ cho trong phụ lục 4.

Cấu trúc hệ thống điều khiển Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. Bao gồm 7 trạm điều khiển tại chổ chỗ LCU (Local Contron Unit), từ LCU1 đến LCU7 6 Hình 1. Sơ đồ điều cấu trúc hệ thống điều khiển Nhà máy Đồng Nai 3 Trong đó 02 trạm điều khiển thiết bị tổ máy, LCU1 điều khiển tổ máy phát điện số 1, LCU2 điều khiển tổ máy phát điện số 2, và 05 trạm điều khiển các thiết bị nhƣ hệ thống thiết bị trạm 220KV, hệ thống tự dùng, hệ thống thiết bị phụ, hệ thống điều khiển giám sát thiết bị đập tràn, hệ thống thiết bị của nhận nƣớc. Các máy tính giám sát, điều khiển bao gồm 02 máy tính OS1, OS2 cho ngƣời vận hành, máy tính ghi sự kiện lịch sử vận hành.

Các máy tính dành cho kỹ sƣ lập trình, máy tính điều khiển gián sát trạm, máy giao tiếp A0, A3.