Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển Tự Động Trạm Biến Áp Dựa Trên RTU

LỜI NÓI ĐẦU

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

1. CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM BIẾN ÁP, ĐẶC ĐIỂM và CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT

1.1. Vấn đề tự động hoá trạm biến áp

1.1.1. Tính kinh tế

1.1.2. Những thay đổi trong thị trường điện

1.1.3. Giảm chi phí vận hành

1.1.4. Giảm chi phí trong bảo dưỡng

1.2. Tính Kỹ thuật

1.2.1. Yêu cầu dữ liệu

1.2.2. Chức năng hoá

1.3. Đặc điểm của hệ thống điều khiển tự động trạm biến áp

1.3.1. Cấu trúc điển hình của một hệ thống được tự động hoá

1.3.2. Các đặc điểm của hệ thống

1.3.3. Phân tích và chẩn đoán

1.3.4. Thuật toán thông minh cho vận hành và khôi phục trạm

1.3.5. Tạo tài liệu tự động

1.3.6. Các thay đổi, nâng cấp, và sửa đổi trạm

1.3.7. Vận hành an toàn và bảo đảm

1.3.8. Đa sử dụng dữ liệu

1.4. Các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống tự động hoá TBA

1.4.1. Các phần chính của một hệ thống tự động hoá TBA

1.4.2. Cấu hình và các yêu cầu chung cho hệ thống điều khiển

2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MIỀN BẮC và NHU CẦU TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM

2.1. Hệ thống lưới điện Công ty Truyền tải điện 1

2.1.1. Hệ thống đường dây tải điện

2.1.2. Hệ thống các trạm biến áp

2.1.3. Các trạm điều khiển máy tính Công ty Truyền tải điện 1

2.1.3.1. Trạm SINAUT LSA – SIEMENS

2.2. Trạm sử dụng hệ thống SICAM - SAS – SIEMENS

2.3. Trạm Pacis – AREVA

2.4. Trạm Micro SCADA: SCS/SMS, Micro SCADA SYS600– ABB

2.5. Sự cần thiết phải điều khiển và giám sát bằng máy các trạm biến áp

2.5.1. Những nét chính của giải pháp

2.5.2. Thiết kế kết nối mạng rơ le điều khiển số (Engineering)

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH CHO TRẠM BIẾN ÁP DỰA TRÊN RTU

3.1. Mô hình phân cấp chức năng giám sát và điều khiển

3.2. Sơ đồ hệ thống tổ chức thông tin dữ liệu và phân cấp điều độ TBA Truyền tải

3.2.1. Phân cấp giám sát và điều khiển

3.2.2. Tổ chức thông tin dữ liệu trong vận hành

3.2.3. Cấu trúc hệ thống điều khiển và giám sát SCADA

3.3. RTU – “Remote Terminal Unit”, PLC, SAS

3.4. Hệ thống truyền thông- Communication system

3.5. Hệ thống điều khiển giám sát- Giao diện người máy (HMI)

3.6. Tổng hợp các mô hình kết nối SCADA các trạm biến áp Miền Bắc

3.7. Thiết bị đo xa RTU

3.7.1. Các thông tin RTU liên tục truyền về trung tâm điều khiển

3.7.2. Các lệnh điều khiển từ xa mà RTU

3.7.3. Cấu trúc của RTU

3.7.3.1. Card xử lý trung tâm

3.7.3.2. Các Card vào/ra

3.7.3.3. Card thu tín hiệu RS: Digital Input Module (DIM)

3.7.3.4. Vỉ thu tín hiệu RM: Analog Input Module (AIM)

3.7.3.5. Vỉ phát xung điều khiển RC: Digital Output Module (DOM)

3.7.3.6. Vỉ điều khiển AC: Analog Output Module (AOM)

3.7.4. Rơ le cảnh báo chỉ thị và điều khiển

3.8. Thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển bằng máy tính cho TBA dựa trên RTU

3.8.1. Sơ đồ cấu trúc chung

3.8.2. Mô tả hệ thống

3.8.3. Thiết lập cơ sở dữ liệu phục vụ cho công việc lưu trữ và báo cáo

3.8.3.1. Xây dựng hệ thống thu thập được các dữ liệu

3.8.3.2. Các tiêu chí của hệ thống đạt được

3.8.3.3. Phương pháp thực hiện và mô tả cấu trúc hệ thống

3.8.3.4. Lắp đặt mạng chuyên biệt cho các rơ le

3.8.3.5. Yêu cầu về phần mềm

3.8.3.6. Yêu cầu về phần cứng

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TẠI TRẠM BIẾN ÁP 220KV THÁI BÌNH

4.1. Hiện trạng trạm 220kV Thái Bình

4.2. Xây dựng hệ thống giám sát, điều khiển dựa trên RTU

4.2.1. Cấu trúc hệ thống xây dựng

4.2.2. Phần cứng - Hệ thống RTU Microsol -Xcell

4.2.2.1. Cấu trúc điển hình

4.2.2.2. Khối Xử lý Cell CPR-031/CPR-031- RTC

4.2.2.3. Khối Digital Input HDI-050: 64 kênh

4.2.2.4. Khối Analog input(AI) HAI-030-32 kênh

4.2.2.5. Kết nối mạch ngoài và danh mục tín hiệu có thể

4.2.2.6. Giao thức IEC 60870-5-101

4.2.3. Phần mềm sử dụng

4.2.3.1. Phần mềm OPC Server: Cybectec Server 870 Master

4.2.3.2. Phần mềm OPC Client: Wonderware/IO servsers/OPCLink

4.2.3.3. Thiết lập giao diện HMI phần mềm WindowMaker và window viewer

4.2.4. Tổ chức thu thập cơ sở dữ liệu

4.2.4.1. Sơ đồ tổ chức thực hiện

4.2.4.2. Triển khai xây dựng CSDL

4.2.4.3. Báo cáo thông số vận hành trạm biến áp

4.2.4.4. Mạng cho kỹ sư lập trình, cài đặt và đọc các bản ghi sự cố

4.2.5. Mô tả sơ đồ rơ le bảo vệ trạm 220kV Thái Bình

4.2.5.1. Ngăn đường dây 220kV

4.2.5.2. Ngăn đường dây 110kV

4.2.5.3. Thiết lập mạng chuyên biệt

4.2.6. Kết quả xây dựng tại trạm 220kV Thái Bình

4.2.6.1. Các kết quả được

4.2.6.2. Đánh giá theo chức năng có sẵn

4.2.6.3. So sánh hệ thống máy tính

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN và CÁC KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận và các kiến nghị

I. Tổng quan về Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển Tự Động Trạm Biến Áp

Hệ thống giám sát và điều khiển tự động trạm biến áp dựa trên RTU (Remote Terminal Unit) là một giải pháp công nghệ tiên tiến giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống điện. Hệ thống này cho phép giám sát từ xa, thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị trong trạm biến áp một cách hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện năng.

1.1. Khái niệm về Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển Tự Động

Hệ thống giám sát và điều khiển tự động là một tập hợp các thiết bị và phần mềm cho phép theo dõi và điều khiển các hoạt động của trạm biến áp. Hệ thống này sử dụng RTU để thu thập dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị điều khiển, từ đó gửi thông tin về trung tâm điều khiển.

1.2. Lợi ích của Hệ Thống Giám Sát Từ Xa

Việc giám sát từ xa giúp giảm thiểu thời gian phản ứng khi có sự cố xảy ra. Hệ thống cho phép các kỹ sư theo dõi tình trạng hoạt động của trạm biến áp và thực hiện các điều chỉnh cần thiết mà không cần phải có mặt tại hiện trường.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Tự Động Hóa Trạm Biến Áp

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tự động hóa trạm biến áp cũng đối mặt với nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu, sự phức tạp trong việc tích hợp công nghệ mới vào hệ thống hiện tại, và yêu cầu về đào tạo nhân lực là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu

Chi phí đầu tư cho hệ thống giám sát và điều khiển tự động có thể cao, đặc biệt là đối với các trạm biến áp cũ. Tuy nhiên, lợi ích lâu dài từ việc giảm chi phí vận hành và bảo trì có thể bù đắp cho khoản đầu tư này.

2.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới

Việc tích hợp công nghệ mới vào hệ thống hiện tại có thể gặp khó khăn do sự khác biệt về giao thức và chuẩn kỹ thuật. Cần có kế hoạch chi tiết để đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị.

III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển

Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển tự động trạm biến áp dựa trên RTU cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu cụ thể. Các phương pháp thiết kế hiện đại giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

3.1. Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Trong Thiết Kế

Các tiêu chuẩn kỹ thuật cần được tuân thủ bao gồm yêu cầu về độ tin cậy, khả năng mở rộng và tính bảo mật của hệ thống. Điều này đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường thực tế.

3.2. Các Giải Pháp Công Nghệ Mới

Sử dụng các công nghệ mới như IoT và AI trong thiết kế hệ thống giám sát giúp nâng cao khả năng phân tích dữ liệu và dự đoán sự cố, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động của trạm biến áp.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Tại Trạm Biến Áp 220kV Thái Bình

Trạm biến áp 220kV Thái Bình là một trong những ví dụ điển hình về việc áp dụng hệ thống giám sát và điều khiển tự động dựa trên RTU. Kết quả từ việc triển khai hệ thống này đã cho thấy nhiều cải tiến trong quản lý và vận hành.

4.1. Hiện Trạng Trạm Biến Áp 220kV Thái Bình

Trạm biến áp 220kV Thái Bình đã được trang bị hệ thống RTU Microsol, cho phép giám sát và điều khiển từ xa. Hệ thống này đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất hoạt động của trạm.

4.2. Kết Quả Đạt Được Sau Khi Triển Khai

Sau khi triển khai hệ thống giám sát và điều khiển tự động, thời gian gián đoạn cung cấp điện đã giảm đáng kể. Điều này không chỉ nâng cao độ tin cậy mà còn giảm chi phí vận hành cho công ty.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Hệ Thống Giám Sát Tự Động

Hệ thống giám sát và điều khiển tự động trạm biến áp dựa trên RTU đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành điện lực. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến hơn nữa trong quản lý và vận hành hệ thống điện.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Trong Ngành Điện Lực

Ngành điện lực đang chuyển mình mạnh mẽ với sự phát triển của công nghệ thông tin và tự động hóa. Hệ thống giám sát và điều khiển tự động sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Lợi Ích Dài Hạn Của Tự Động Hóa

Tự động hóa không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống điện. Điều này sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành điện lực trong tương lai.