T N U N TRƯỜN T U T N N ỆP --------------------------------------- VŨ ÌN QUỲN NGHI N ỨU, T ẾT Ế Ệ S ADA O Ệ T ỐN P N NĂN LƯỢN MẶT TRỜ NỐ LƯỚ Chuyên ngành : ỹ thuật viễn thông LU N VĂN T SĨ T U T V ỄN T N KHOA CHUYÊN MÔN ƯỚN DẪN OA TRƯỞN OA PGS. TS Nguyễn Hữu Công P ÒN ÀO T O Th i Ngu n – Năm 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ỜI Tên tôi là: Vũ ình Quỳnh Sinh ngày 06 tháng 11 năm 1988 Học viên lớp cao học kỹ thuật viễn thông K20 -KTVT – Trường Đại Học Công Nghiệp Thái Nguyên. Xin cam đoan: đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế hệ SCADA cho hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới” là công trình nghiên cứu khoa học, độc lập của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS guyễn Hữu Công. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Thái Nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2019 TÁ GIẢ UẬ VĂ Vũ ình Quỳnh i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ỜI Ả Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các cơ quan, các tổ chức và các cá nhân. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới tất cả các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn này. Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, phòng Đào tạo và khoa Sau đại học của nhà trường cùng các thầy cô giáo, những người đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS guyễn Hữu ông, người thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi hoàn thành luận văn này. Do thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn của tôi chắc hẳn không thể tránh khỏi những sơ suất, thiếu sót, tôi rất mong nhận đuợc sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể bạn đọc. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2019 TÁ GIẢ UẬ VĂN Vũ ình Quỳnh ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H Ụ Á HI U Á TỪ VI T TẮT STT Từ viết tắt Giải nghĩa I Tiếng nh 1 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition 2 PLC Programable Logic Control 3 RTU Remote Terminal Unit 4 DCS Distribution Control System 5 DMS Distribution Management Systems 6 EMS Energy Management System Inter-Control Center Communications 7 ICCP Protocol 8 IEC International Electro technical Committee 9 IED Intelligent Electronic Devices 10 HMI Human Machine Interface 11 SCS Supervisory Control 12 SAS Substation automation system 13 CC Control Centre 14 LAN Local Area Network 15 WAN Wide Area Network 16 AS Applications Server 17 RDU RTU Data Acquisition 18 CCR Computer-to-Computer Remote 19 OSI Open System Interconnection 20 ADC Analog Digital Converter 21 AGC Automatic Generation Control 22 DA Distribution Automation 23 DAC Digital Analog Converter iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 24 DCE Data Communication Equipment 25 MS Master Stations 26 MTU Master Terminal Unit 27 TG57 Technical Committee 28 FTP File Transfer Protocol 29 HTTP Hyper Text Transfer Protocol 30 DNS Domain Name Service 31 DAUs Data Acquistion Units Transmission Control Protocol/ Internet 32 TCP/IP Protocol 33 HDLC High Level Data Link Control 34 SDH Synchronous Digital Hierachy 35 CAL Calculations 36 DRU Display Retrieval and Update 37 DES Data Entry 38 LOG Logging 39 RTC RAS Real-Time Calculations 40 GPS Global Position System II Tiếng Việt 1 HTĐ Hệ thống điện 2 QTQĐ Quá trình quá độ 3 CĐXL Chế độ xác lập 4 DCS Dây chống sét 5 TBA Trạm biến áp 6 MBA Máy biến áp 7 TTĐĐ Trung tâm điều độ iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H Ụ Á HÌ H VẼ Ồ THỊ STT Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc của hệ thống SCADA 5 Kiến trúc phần mềm Client/Server của Hình 1.2 7 hệ SCADA Hình 1.3 Mô hình mạng hình sao 18 Hình 1.4 Mô hình mạng vòng tròn - Ring 19 Hình 1.5 Mô hình mạng kiểu Bus 20 Hình 1.6 Mô hình mạng hỗn hợp 21 Cấu trúc hệ thống SCADA thể hiện bằng Hình 1.7 25 giao thức kết nối Phương pháp thâm nhập đường dẫn trong Hình 1.8 29 mạng Profibus Hinh 1.9 Những chủ đề chính của giao thức IEC 61850 38 Cấu hình truyền thông cơ bản hệ thống tự Hình 1.10 40 động hoá trạm với giaothức IEC61850 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập 43 Sơ đồ đấu nối của một hệ thống điện mặt trời Hình 2.2 45 độc lập Hình 2.3 Sơ đồ địa lý huyện đảo Lý Sơn (Tỉnh Quảng Ngãi) 47 Hình 2.4 Đồ thị phụ tải ngày của các hộ tiêu thụ theo mù 49 Hình 2.5 Sơ đồ đấu nối hệ pin mặt trời vào hệ thống 59 Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối hệ acqui dự trữ vào hệ thống 59 Sơ đồ hệ thống điện mặt trời tại xã An Bình Hình 2.7 60 (đảo Bé Lý Sơn) - Quảng Ngãi Hình 2.8 Biểu đồ trao đổi công suất ngày cực đại (mùa hè) 61 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Biểu đồ trao đổi công suất ngày cực đại Hình 2.9 61 (mùa đông) Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ĐMTLM Hình 2.10 66 nối lưới điển hình Sơ đồ đấu nối của một hệ thống điện mặt trời lắp Hình 2.11 67 mái nối lưới Sơ đồ lắp đặt thiết bị để thu thập dữ liệu từ xa Hình 2.12 74 của hệ thống ĐMT LMNL cho nhà ở tư nhân Sơ đồ cấu trúc của hệ thống ĐMT lắp mái nối Hình 2.13 lưới của văn phòng Công ty Điện lực 75 Bà Rịa - Vũng Tàu Sơ đồ đấu nối thiết bị của hệ thống ĐMT lắp mái Hình 2.14 nối lưới cho văn phòng công ty điện lực Bà Rịa - 77 Vũng Tàu Hình 2.15 Sơ đồ khối hệ thống ĐMT hòa lưới và dự phòng 80 Sơ đồ đấu nối hệ thống ĐMT hòa lưới (a) Hình 2.16 81 và dự phòng (b) Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điện năng lượng mặt trời 83 Hình 3.2 Cấu trúc chung hệ thống pin năng lượng mặt trời 84 Cấu trúc chung hệ thống SCADA - pin năng Hình 3.3 85 lượng mặt trời Các thành phần cơ bản của một hệ thống Hình 3.4 87 thông tin số Hình 3.5 Dải tần phân bổ cho các kênh sử dụng dây dẫn 88 Hình 3.6 Đường đi của sóng đất và sóng trời 89 Hình 3.7 Nonreturn - to - zero inverted 93 Hình 3.8 Chỉ số biến điệu 97 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.9 Tín hiệu ASK 98 Hình 3.10 Sự can nhiễu trên dây truyền thông 101 Hình 3.11 Nhiễu đồng kênh trong thông tin di động tế bào 101 Sử dụng anten định hướng trong truyền thông Hình 3.12 103 vô tuyến Hình 3.13 Tạp âm xuất hiện trên kênh truyền dẫn 103 Hình 3.14 Mật độ phổ công suất của tạp âm trắng 104 Hình 3.15 So sánh phổ đơn sóng mang và đa sóng mang 107 Hình 3.16 Chèn khoảng bảo vệ 109 Hình 3.17 Mô hình kênh MIMO 112 Hình 3.18 Mô hình kênh truyền SISO 115 Hình 3.19 Dung lượng kênh MIMO pha-đinh Rayleigh 116 Hình 3.20 Mô hình hệ thống MIMO-SDM 117 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H Ụ Á BẢ G BIỂU STT Tên bảng Trang Tương quan giữa giao thức IEC60870-5-101 với Bảng 1.1 32 mô hình OSI Bảng 1.2 Kiến trúc TCP/IP 34 Bảng quy chiếu tính năng của các giao diện cơ Bảng 1.3 41 bản trong hệ thống mạng công nghiệp. Bảng quy chiếu tính năng của các giao thức cơ Bảng 1.4 43 bản trong hệ thống mạng công nghiệp.1 Bức xạ trung bình tháng tại Lý Sơn 47 Cường độ bức xạ trung bình ngày tại xã An Bình Bảng 2.2 47 ( đảo Bé Lý Sơn) Tổng nhu cầu điện năng của các loại phụ tải tại Bảng 2.3 48 xã An Bình Sản lượng điện năng theo tháng trong năm của Bảng 2.4 hệ thống điện mặt trời lắp đặt tại xã đảo An 51 Bình (Lý Sơn - Quảng Ngãi) Các thông số kỹ thuật của acqui GM1000 Bảng 2.6 Các thông số kỹ thuật của inverter SMC5000A 54 Các thông số kỹ thuật của bộ điều khiển acqui Bảng 2.7 SI5048 55 Tổng hợp các thiết bị trong hệ thống điện Bảng 2.8 57 mặt trời tại xã An Bình Bảng 2.9 Các thông số kinh tế - kỹ thuật của 63 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com công trình ĐMT tại xã đảo An Bình Chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) của Bảng 2.10 64 trạm phát điện mặt trời được minh họa Các thông số chung của các công trình Bảng 2.11 67 ĐMTLMNL tại thành phố Đà Nẵng Bảng 2.12 Thông số kỹ thuật chính của mô-đun PV 68 Bảng 2.13 Thông số kỹ thuật của Inverter 70 Thông số kỹ thuật của hệ thống đo lường Bảng 2.15 Thông số kỹ thuật chính của mô-đun pin mặt trời 78 Bảng 2.16 Thông số kỹ thuật chính của inverter nối lưới 79 ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ụ Ụ LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………i LỜI CẢM N……………………………………………………………….ii DANH MỤC C C K HIỆU, C C TỪ VIẾT TẮT………………………iii DANH MỤC C C HÌNH VẼ ĐỒ THỊ…………………………………….v DANH MỤC C C BẢNG BIỂU………………………………………….vii MỤC LỤC……………………………………………………………….1 CHƯ NG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ SCADA TRONG HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI, MẠNG M Y TÍNH, GIAO DIỆN VÀ GIAO THỨC KẾT NỐI……………………………………….
Tổng quan chung về SCADA ……………………………………. Tổng quan chung về hệ thống SCADA…………………………. Chức năng của hệ thống SCADA, SCADA/EMS và SCADA/DMS…………………………………………………………. Truyền tin trong hệ thống SCADA….
Nguyên lý làm việc của hệ thống SCADA ngành điện………. Ứng dụng vào thực tế của hệ thống SCADA…………………. Tổng quan chung về mạng máy tính, giao diện và giao thức kết nối…………………………………………………………………. Khái quát chung về mạng máy tính…………………………….
Cấu hình mạng (Topology)……………………………………….3 Giao diện kết nối hay sử dụng trong SCADA…………………. Giao thức truyền dữ liệu phổ biến ứng dụng trong hệ thống SCADA…………………………………………………………………….24 CHƯ NG 2: NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CẤU TRÚC, THÔNG SỐ C C PHẦN TỬ CHÍNH VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI …………………….42 x LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nguồn điện mặt trời công suất nhỏ hoạt động độc lập…………. Phương pháp tính toán một hệ thống điện mặt trời độc lập công suất nhỏ ……………………………………….
Ví dụ tính toán minh họa cho HTĐMT độc lập - Phương pháp tính toán cho một hệ thống điện mặt trời độc lập được minh họa cho lưới điện của xã An Bình, huyện đảo Lý Sơn, Tỉnh Quảng Ngãi……………………… 46 2.