Đặt vấn đề Trong cấu hình của Hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập số liệu SCADA (Supervisory, Control and Data Acquistion), việc giám sát, điều khiển và thu thập số liệu của mạng lưới điện do trung tâm điều độ Hệ thống điện quốc gia và trung tâm điều độ các điện lực tỉnh đảm nhận. SCADA là một hệ thống thống nhất bao gồm các thiết bị thu thập số liệu đầu cuối , hệ thống máy tính chủ trung tâm, các kênh truyền tin truyền số liệu giữa máy chủ và các thiết bị thu thập số liệu đầu cuối như cáp quang, viba số v. Mỗi thiết bị thu thập số liệu đầu cuối - thiết bị đo xa (RTU - Remote Terminal Unit) bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU), và các vỉ thu thập số liệu, vỉ giám sát, khối các MODEM. RTU làm nhiệm vụ thu thập số liệu và truyền số liệu thu thập được qua các hệ thống thông tin tới hệ thống máy tính chủ trung tâm.
Hệ thống máy tính chủ trung tâm làm nhiệm vụ thu thập số liệu của toàn bộ hệ thống RTU, xử lý thông tin và sau đó ra lệnh điều khiển tương ứng tới các trạm. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và ứng dụng của các hệ thống thông tin đo lường điều khiển xa, hệ thống SCADA quản lý hệ thống điện thuộc Công ty Điện lực Sơn La cần phải thực hiện ghép nối trạm biến áp trung gian Vân Hồ (sau đây gọi tắt là trạm Vân Hồ) với những mục tiêu sau: + Thu thập dữ liệu vận hành trạm Vân Hồ theo thời gian thực. + Điều khiển thiết bị, chuyển đổi nhóm bảo vệ. + Lưu trữ trích xuất dữ liệu khi cần thiết phục vụ vận hành trạm biến áp trung gian Vân Hồ.
Chính vì vậy, những nội dung tiếp theo sẽ đề cập đến các vấn đề có liên quan đến điều khiển xa trong hệ thống điện. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Trung tâm điều khiển xa và trạm biến áp không người trực 1.1 Phân cấp điều độ hệ thống điện Quốc gia Phân cấp điều độ hệ thống điện (HTĐ) quốc gia Điều độ hệ thống điện quốc gia được phân thành 03 cấp chính sau: - Cấp điều độ quốc gia là cấp chỉ huy, điều độ cao nhất trong công tác điều độ hệ thống điện quốc gia. Cấp điều độ quốc gia do Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia đảm nhiệm. - Cấp điều độ miền là cấp chỉ huy, điều độ hệ thống điện miền, chịu sự chỉ huy trực tiếp của Cấp điều độ quốc gia.
Cấp điều độ miền do các Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Bắc, Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Nam và Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Trung đảm nhiệm. - Cấp điều độ phân phối : + Cấp điều độ phân phối tỉnh là cấp chỉ huy, điều độ hệ thống điện phân phối trên địa bàn tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, chịu sự chỉ huy trực tiếp về điều độ của Cấp điều độ miền tương ứng. Cấp điều độ phân phối tỉnh do đơn vị điều độ trực thuộc Tổng công ty Điện lực Thành phố Hà Nội, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh và các Công ty Điện lực tỉnh đảm nhiệm; + Cấp điều độ phân phối quận, huyện là cấp chỉ huy điều độ hệ thống điện phân phối quận, huyện trên địa bàn tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, chịu sự chỉ huy trực tiếp về điều độ của Cấp điều độ phân phối tỉnh. Tùy theo quy mô lưới điện phân phối tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương, cơ cấu tổ chức, mức độ tự động hóa và nhu cầu thực tế, các Tổng công ty Điện lực lập đề án thành lập cấp điều độ phân phối quận, huyện trình Tập đoàn Điện lực Việt Nam phê duyệt [1], [2], [3], [4].
Mô hình phân cấp điều khiển được mô tả trên Hình 1. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 1 Mô hình tổ chức điều khiển lưới điện phân phối 1.2 Mục tiêu xây dựng Trung tâm điều khiển xa - Áp dụng các giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối để giảm số lượng nhân viên vận hành tại các trạm biến áp, nâng cao năng suất lao động. - Nâng cao độ tin cậy, an toàn và ổn định trong cung cấp điện, đáp ứng tốt hơn yêu cầu của khách hàng sử dụng điện.
- Nâng cao năng lực đội ngũ nhân viên quản lý và nhân viên vận hành hệ thống điện. Đặc biệt, đối với đội ngũ cán bộ trực tiếp quản lý các hệ thống SCADA và hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp 110 kV. - Làm chủ công nghệ, tiến tới không phụ thuộc nhà cung cấp phần mềm của hệ thống. - Xây dựng kế hoạch, lộ trình thực hiện các nội dung công việc liên quan để tiến tới thành lập các Trung tâm điều khiển xa (TTĐKX) và phấn đấu chuyển toàn bộ các trạm biến áp 110 kV trên lưới điện miền Bắc sang chế độ vận hành không người trực [16], [18].
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Mô hình tổ chức Trung tâm điều khiển và định hướng phát triển Tại mỗi tỉnh/thành phố, xây dựng 1 trung tâm điều khiển (TTĐK) đặt tại phòng Điều độ Công ty Điện lực có chức năng vừa giám sát, thu thập dữ liệu, điều khiển lưới điện 110 kV, vừa giám sát, thu thập dữ liệu, điều khiển lưới điện phân phối. TTĐK phải hình thành trước để kết nối các trạm biến áp 110 kV với TTĐK để chuyển các trạm biến áp 110 kV sang vận hành không người trực. Tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng thiết bị công nghệ hiện có và phát huy khả năng tự thực hiện để làm chủ công nghệ. Mô hình tổ chức điều khiển lưới điện phân phối được mô tả trên Hình 1.
2 Mô hình tổ chức điều khiển lưới điện phân phối - Trung tâm điều khiển là trung tâm được trang bị cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông để có thể giám sát, thao tác từ xa các thiết bị trong một nhóm nhà máy điện, nhóm trạm biến áp hoặc các thiết bị đóng cắt trên lưới điện theo lệnh điều độ của cấp điều độ có quyền điều khiển đối với các thiết bị thuộc TTĐK. Quyền, trách nhiệm và nhiệm vụ của nhân viên vận hành TTĐK được quy định chi tiết trong Thông tư 40/2014/TT-BCT Quy định quy trình điều độ HTĐ Quốc gia. -Điều độ viên lưới điện phân phối thuộc các công ty điện lực trực tiếp thực hiện thao tác xa các thiết bị trong trạm biến áp 110 kV và trên lưới điện trung áp trong phạm vi một tỉnh/thành phố. Số lượng điều độ viên trong mỗi ca trực cần xem xét đến các tình huống vận hành khó khăn khi sự cố diện rộng gây mất điện nhiều trạm biến áp 110 kV 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com với mục tiêu đảm bảo thời gian thao tác và xử lý sự cố của các nhân viên vận hành trong quá trình khôi phục lại lưới điện khu vực.
- Tổ chức đội thao tác lưu động (TTLĐ): là đội thao tác trực thuộc các Đội quản lý vận hành lưới điện cao thế (đối với lưới điện 110 kV) hoặc các Công ty Điện lực tỉnh (đối với lưới điện trung áp) được bố trí theo từng cụm trạm điện hoặc thiết bị đóng cắt trên lưới điện. TTLĐ chịu trách nhiệm thực hiện các nhiệm vụ sau: + Thực hiện các thao tác không thực hiện được từ xa trong tình huống vận hành bình thường và xảy ra sự cố theo yêu cầu của TTĐK; + Hỗ trợ xử lý sự cố khi cần thiết; + Thực hiện công tác vệ sinh công nghiệp và kiểm tra định kỳ các thiết bị trong trạm biến áp và trên lưới điện; + Thực hiện các biện pháp an toàn và giao nhận hiện trường cho các nhóm công tác tại TBA hoặc trên lưới điện, trực tại hiện trường trong thời gian có nhóm công tác. Nhiệm vụ của TTĐK được mô tả trên Hình 1. 3 Nhiệm vụ Trung tâm điều khiển 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Các quy định về đo lường, giám sát điều khiển các trạm biến áp không người trực 1.1 Thành phần cơ bản của hệ thống SCADA trong hệ thống điện Hệ thống SCADA trong HTĐ bao gồm nhiều thành phần cấu thành có thể phân chia như sau: - Hệ thống SCADA trung tâm; - Hệ thống kênh truyền; - Thiết bị đầu cuối RTU/Gateway; - Các thiết bị phụ trợ khác.
Hệ thống SCADA trung tâm lắp đặt tại các Cấp điều độ có quyền điều khiển bao gồm các thiết bị phần cứng cơ bản như Máy chủ SCADA có chức năng thu thập, lưu trữ các dữ liệu thời gian thực bao gồm các sự kiện, tín hiệu trạng thái, tín hiệu đo lường và chạy các ứng dụng SCADA; Máy chủ cơ sở dữ liệu quá khứ có chức năng lưu trữ các dữ liệu sự kiện theo thứ tự, các dữ liệu trạng thái và đo lường theo chu kỳ thời gian. Cơ sở dữ liệu quá khứ được sử dụng để tính toán, mô phỏng và phân tích hệ thống điện; Máy chủ ứng dụng có chức năng chạy các ứng dụng trong hệ thống EMS hoặc DMS; Máy chủ truyền thông có chức năng kết nối các hệ thống SCADA trung tâm với nhau, hệ thống SCADA trung tâm với Trung tâm điều khiển và các thiết bị đầu cuối RTU/Gateway tại nhà máy điện hoặc trạm điện; Màn hình hiển thị sơ đồ và các thông số vận hành của hệ thống điện; Máy tính giao diện người và máy HMI có chức năng giám sát, điều khiển thời gian thực; Thiết bị định vị GPS có chức năng hỗ trợ đồng bộ thời gian các thiết bị trong hệ thống SCADA trung tâm; Các thiết bị hỗ trợ về công nghệ thông tin, truyền thông và thiết bị phụ trợ khác. Hệ thống kênh truyền có chức năng kết nối các hệ thống SCADA trung tâm với nhau, kết nối hệ thống SCADA trung tâm với Trung tâm điều khiển và các thiết bị đầu cuối RTU/Gateway tại nhà máy điện hoặc trạm điện [6], [14], [15].2 Chức năng của hệ thống SCADA trung tâm Hệ thống SCADA trung tâm bao gồm các chức năng cơ bản như Thu thập dữ liệu thời gian thực về các giá trị đo lường, thông số và trạng thái vận hành của các thiết bị 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.