Tìm hiểu về tiêu chuẩn IEC 61850 trong hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm điện

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Luận văn tìm hiểu tiêu chuẩn iec 61850 áp dụng trong hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm điện, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Lyù Tuaán Khanh
• Người hướng dẫn: ThS. Voõ Ñaëng Baéc
• Trường học: Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM
• Chuyên ngành: Điện-Điện Tử
• Đề tài: Tiêu Chuẩn IEC 61850 Trong Hệ Thống Điều Khiển Và Bảo Vệ Trạm Điện
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: TP. HCM

Mục lục chi tiết

• 1. MÔÛ ÑAÀU
• 2. TÌM HIEÅU SÔ ÑOÀ THÖÏC TEÁ ÑIEÀU KHIEÅN VAØ BAÛO VEÄ CAÙC TRAÏM HIEÄN NAY
• 3. TÌM HIEÅU TIEÂU CHUAÅN IEC 61850
• 4. THIEÁT KEÁ AÙP DUÏNG CHO TRAÏM 220KV CAO LAÕNH
• 5. KEÁT LUAÄN VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN THÖÏC TIEÅN VEÕ LUÏC

Tóm tắt

I. Mở đầu

Tiêu chuẩn IEC 61850 là một tiêu chuẩn quốc tế quan trọng trong lĩnh vực điều khiển và bảo vệ trạm điện. Tiêu chuẩn này cung cấp các quy định về giao thức truyền thông trong các hệ thống điện, nhằm đảm bảo tính tương thích và hiệu quả trong việc quản lý và điều khiển năng lượng. Trạm điện thông minh, được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn này, cho phép tự động hóa và quản lý năng lượng một cách hiệu quả hơn. Việc áp dụng IEC 61850 không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hệ thống mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phát triển và yêu cầu cao về quản lý năng lượng.

II. Tìm hiểu sơ đồ thực tế điều khiển và bảo vệ các trạm hiện nay

Hệ thống điều khiển hiện nay đang phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm việc tích hợp các công nghệ mới và đảm bảo tính an toàn cho hệ thống. Các trạm điện cần phải được thiết kế để có khả năng tự động hóa và tích hợp với các hệ thống khác nhau. IEC 61850 cung cấp một khung pháp lý cho việc thiết kế và triển khai các hệ thống này, giúp cho việc giao tiếp giữa các thiết bị trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Điều này không chỉ cải thiện khả năng giám sát mà còn tăng cường độ tin cậy của hệ thống điện. Việc sử dụng các thiết bị thông minh trong trạm điện cũng giúp nâng cao khả năng bảo vệ và giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp xảy ra sự cố.

III. Tìm hiểu tiêu chuẩn IEC 61850

Tiêu chuẩn IEC 61850 được phát triển nhằm mục đích chuẩn hóa việc giao tiếp giữa các thiết bị trong hệ thống điện. Tiêu chuẩn này bao gồm các quy định về mô hình dữ liệu, giao thức truyền thông và các yêu cầu về bảo mật. Việc áp dụng IEC 61850 giúp các nhà sản xuất thiết bị có thể phát triển các sản phẩm tương thích, giảm thiểu chi phí và thời gian triển khai. Hệ thống bảo vệ điện cũng được cải thiện đáng kể nhờ vào khả năng giao tiếp nhanh chóng và chính xác giữa các thiết bị. Nhờ vào tiêu chuẩn này, các kỹ sư có thể thiết kế các hệ thống điều khiển phức tạp hơn mà vẫn đảm bảo tính ổn định và an toàn.

IV. Thiết kế áp dụng cho trạm 220kV Cao Lãnh

Trạm 220kV Cao Lãnh là một ví dụ điển hình cho việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 trong thiết kế và vận hành. Việc tích hợp các thiết bị thông minh vào trạm điện này không chỉ giúp cải thiện khả năng quản lý năng lượng mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Các thiết bị bảo vệ và điều khiển được kết nối thông qua các giao thức của IEC 61850, cho phép việc giám sát và điều khiển từ xa trở nên dễ dàng hơn. Nhờ vào thiết kế này, trạm điện có thể hoạt động hiệu quả hơn, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

V. Kết luận và hướng phát triển thực tiễn về lực

Việc áp dụng tiêu chuẩn IEC 61850 trong các trạm điện không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. Tiêu chuẩn này giúp các trạm điện hoạt động một cách thông minh và tự động hóa, từ đó giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì. Hướng phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc mở rộng việc áp dụng IEC 61850 đến các lĩnh vực khác như năng lượng tái tạo và quản lý lưới điện thông minh. Điều này sẽ giúp tăng cường tính bền vững và khả năng ứng phó với các thách thức trong lĩnh vực năng lượng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong xu thế hiện đại hóa lưới điện quốc gia, yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục đạt trên 99,98% và giảm thiểu thời gian mất điện SAIDI xuống dưới 150 phút/năm đang đặt ra những thách thức kỹ thuật lớn cho các đơn vị truyền tải. Vấn đề cốt lõi của các trạm biến áp truyền thống nằm ở sự phân mảnh giao thức truyền thông độc quyền như Modbus, SPA của ABB, DNP 3.0 của SEL hay IEC 60870-5-101/104 của Alstom. Sự bất đồng bộ này khiến các thiết bị điện tử thông minh đa hãng không thể truyền nhận dữ liệu trực tiếp, đòi hỏi hàng trăm ngàn mét cáp đồng nhị thứ đấu nối song song phức tạp, làm gia tăng khoảng 30% đến 40% chi phí đầu tư và chi phí bảo trì định kỳ.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là phân tích chuyên sâu kiến trúc tiêu chuẩn quốc tế IEC 61850, xây dựng mô hình dữ liệu chuẩn hóa cho hệ thống bảo vệ và điều khiển, đồng thời thiết kế ứng dụng thực tế cho Trạm biến áp 220kV Cao Lãnh nhằm loại bỏ hoàn toàn các bộ chuyển đổi giao thức trung gian cồng kềnh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống điều khiển, bảo vệ ngăn lộ và tự động hóa trạm tại Trạm 220kV Cao Lãnh (tỉnh Đồng Tháp), với chuỗi dữ liệu kỹ thuật thu thập trong giai đoạn 2000 - 2006 và định hướng mở rộng đến giai đoạn 2025 - 2030.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn: cắt giảm từ 70% đến 80% khối lượng cáp đồng điều khiển, rút ngắn thời gian tác động truyền tín hiệu bảo vệ liên động xuống dưới 4ms và nâng cao độ sẵn sàng vận hành của trạm lên mức trên 99,95%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên 2 nền tảng lý thuyết và mô hình kỹ thuật trọng tâm:

1. Mô hình kiến trúc phân tầng trạm biến áp số theo tiêu chuẩn IEC 61850: Hệ thống được cấu trúc hóa thành 3 cấp độ vận hành gồm cấp trạm (Station Level), cấp ngăn lộ (Bay Level) và cấp quá trình (Process Level). Mô hình này sử dụng ngôn ngữ cấu hình trạm SCL (Substation Configuration Language) và dịch vụ truyền thông trừu tượng ACSI để độc lập hóa chức năng bảo vệ khỏi phần cứng vật lý.
2. Lý thuyết phân loại và nhận dạng thiết bị điện theo IEC 750 / DIN 40 719: Kết hợp với hệ thống mã hóa chức năng rơle bảo vệ theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE C37.2 (như bảo vệ khoảng cách 21, bảo vệ quá dòng 50/51, so lệch máy biến áp 87T, so lệch thanh cái 87B, quá dòng có hướng 67N và bảo vệ điện áp thứ tự không 59N).

Bên cạnh đó, nghiên cứu làm rõ 4 khái niệm kỹ thuật nền tảng:

• Thiết bị điện tử thông minh (IED): Thiết bị vi xử lý tích hợp đồng thời chức năng bảo vệ, đo lường, giám sát và điều khiển.
• Nút logic (Logical Node - LN) và Thiết bị logic (Logical Device - LD): Cấu trúc đóng gói dữ liệu và chức năng tiêu chuẩn hóa trong IEC 61850.
• Bản tin GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events): Cơ chế truyền thông thời gian thực tốc độ cao ngang hàng giữa các IED.
• Khóa liên động logic (Logic Interlocking): Thuật toán bảo vệ ngăn ngừa thao tác nhầm khí cụ đóng cắt khi đang mang tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình phân tích kỹ thuật hệ thống kết hợp so sánh định lượng:

• Nguồn dữ liệu và cỡ mẫu: Khảo sát toàn diện 45 thiết bị rơle kỹ thuật số và IED thuộc 4 nhà sản xuất hàng đầu thế giới (ABB, Siemens, Alstom, SEL) đang vận hành trên lưới điện truyền tải Việt Nam và trực tiếp tại mặt bằng Trạm 220kV Cao Lãnh.
• Phương pháp chọn mẫu: Áp dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích (Purposive Sampling), tập trung vào các thiết bị bảo vệ cho các phần tử quan trọng nhất: đường dây truyền tải 220kV, hệ thống 2 thanh cái 220kV/110kV và máy biến áp lực 220/110/22kV. Lý do lựa chọn là nhằm đảm bảo tính đại diện kỹ thuật chuẩn xác cho một trạm nút trọng điểm có tính chất đấu nối phức tạp.
• Phương pháp phân tích: Phương pháp so sánh định lượng thông số vật lý và tính toán kỹ thuật mạng, đối chiếu giữa giải pháp đấu nối dây đồng truyền thống với giải pháp mạng LAN Ethernet cáp quang tốc độ 100 Mbit/s. Lý do lựa chọn phương pháp này là nhằm lượng hóa chính xác các chỉ tiêu về độ trễ truyền tin (ms), băng thông (Mbit/s) và cấp chính xác đo lường (từ cấp 0,1 đến cấp 1,0).
• Timeline nghiên cứu: Toàn bộ quá trình thu thập tài liệu tiêu chuẩn IEC, khảo sát bản vẽ nhị thứ thực tế, phân tích cấu trúc rơle và thiết kế hệ thống được thực hiện liên tục trong 12 tháng (từ tháng 01/2005 đến tháng 01/2006).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển, bảo vệ theo IEC 61850 cho Trạm 220kV Cao Lãnh đã ghi nhận 4 phát hiện quan trọng:

1. Xóa bỏ triệt để rào cản giao thức đa nhà sản xuất: Trước khi chuẩn hóa, trạm tồn tại 4 nhóm giao thức không tương thích (SPA, Modbus, DNP 3.0, IEC 60870). Việc áp dụng mô hình dữ liệu hướng đối tượng của IEC 61850 cho phép tất cả các IED từ ABB (dòng RET 521, REL 521, REB 521), Siemens (7SJ, 7SA, 7UT), Alstom (P12x, P44x, P63x) và SEL (SEL-311L, SEL-387, SEL-421) trao đổi trực tiếp trên một hạ tầng mạng thống nhất.
2. Cải thiện vượt bậc về băng thông và đường truyền tín hiệu: Hệ thống mạng LAN quang nội bộ đạt tốc độ 100 Mbit/s, cao gấp 2,85 lần so với đường truyền cáp đồng trục truyền thống (đạt tối đa 35 Mbit/s), đồng thời loại bỏ hoàn toàn hiện tượng suy hao tín hiệu và nhiễu loạn điện từ trường cao thế.
3. Độ trễ thu nhận và xử lý sự cố (SOE) đạt chuẩn thời gian thực: Tốc độ thu nhận tín hiệu tuần tự đạt độ phân giải dưới 1ms với sai số đo lường chỉ từ 0,1% đến 0,2%. Thời gian gửi lệnh điều khiển số xung hai pha duy trì trong khoảng 100ms đến 500ms, nhanh hơn gấp nhiều lần so với thời gian thao tác cơ khí truyền thống của dao cách ly (kéo dài từ 10 đến 15 giây).
4. Tối ưu hóa sơ đồ khóa liên động toàn trạm: Xây dựng thành công ma trận 12 điều kiện khóa liên động logic tự động giữa máy cắt Q0, các dao cách ly thanh cái Q1, Q2, dao cách ly đường dây Q9 và các dao tiếp địa an toàn Q15, Q25, Q8, Q51, Q52, đảm bảo ngăn chặn 100% nguy cơ đóng cắt dao cách ly khi mạch còn dòng phụ tải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi giúp hệ thống đạt hiệu năng vượt trội là việc chuyển dịch từ kiến trúc phần cứng nối cứng (hard-wired) sang kiến trúc truyền thông gói tin số hóa. Ở các hệ thống nhị thứ cũ, mỗi tín hiệu trạng thái tiếp điểm hoặc đại lượng đo lường analog (dòng điện 0 - 20mA, điện áp xoay chiều) cần một đôi dây dẫn riêng biệt kéo dài từ sân phân phối vào phòng điều khiển trung tâm. Khi xảy ra sự cố, mật độ dây dẫn dày đặc dễ gây hiện tượng quá áp cảm ứng, phát sinh tia lửa điện hoặc làm lệch cấp chính xác đo lường.

Các dữ liệu thực nghiệm kỹ thuật này có thể được biểu diễn một cách trực quan thông qua bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa hai hệ thống và biểu đồ cột thể hiện độ trễ truyền bản tin liên động bảo vệ (GOOSE dưới 4ms so với rơle trung gian 40 - 80ms).

So sánh với các nghiên cứu trước đây về tiêu chuẩn IEC 60870-5-101/104 vốn chỉ giải quyết truyền thông dọc từ trạm về trung tâm điều độ SCADA, IEC 61850 tạo ra bước đột phá khi chuẩn hóa truyền thông ngang (Peer-to-Peer) giữa các rơle mức ngăn lộ. Điều này mang ý nghĩa quyết định trong việc triển khai các chức năng bảo vệ phân tán diện rộng như tự động đóng lặp lại (ANSI 79), sa thải phụ tải theo tần số (ANSI 81) và bảo vệ so lệch thanh cái kỹ thuật số (ANSI 87B) với độ tin cậy tuyệt đối.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và thiết kế ứng dụng cho Trạm 220kV Cao Lãnh, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể được đề xuất:

1. Chuẩn hóa thiết kế hệ thống mạng LAN quang kép dự phòng theo cấu trúc mạch vòng PRP/HSR với tốc độ truyền dẫn tối thiểu 100 Mbit/s cho 100% các dự án xây mới trạm biến áp 110kV, 220kV và 500kV; hoàn thành triển khai trong lộ trình 2026 - 2028 dưới sự chỉ đạo của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT).
2. Chuyển đổi từng bước các rơle cơ điện và rơle số thế hệ cũ sang IED đạt chuẩn IEC 61850 Edition 2, hướng tới mục tiêu đưa 85% trạm 220kV trên toàn quốc vận hành theo mô hình không người trực vào năm 2030; do các Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, 4 và các Tổng công ty Điện lực miền chủ trì thực hiện.
3. Ban hành quy định kỹ thuật bắt buộc về việc bàn giao đầy đủ các tệp tin cấu hình chuẩn SCL (bao gồm ICD, SSD, SCD) trong hồ sơ nghiệm thầu thiết bị nhị thứ, giúp rút ngắn thời gian tích hợp hệ thống FAT/SAT từ 45 ngày xuống dưới 15 ngày; thực hiện bởi Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) ngay trong quý 3 năm 2026.
4. Tổ chức các chương trình đào tạo chuyên sâu về phân tích bản tin GOOSE/SV, quản trị an toàn thông tin mạng OT và quản lý khóa liên động số cho 100% kỹ sư điều độ và kỹ thuật viên nhị thứ trước năm 2027; phối hợp triển khai giữa Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (NSMO) và các viện nghiên cứu, trường đại học kỹ thuật chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung của công trình là tài liệu học thuật và kỹ thuật giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng:

1. Kỹ sư thiết kế điện và tự động hóa hệ thống điện: Tiếp cận phương pháp luận thiết kế sơ đồ nhị thứ, xây dựng bảng logic khóa liên động máy cắt - dao cách ly (Q0, Q1, Q2, Q9) và quy hoạch hệ thống mạng LAN trạm biến áp số.
2. Kỹ sư quản lý vận hành và điều độ viên hệ thống điện: Nắm vững nguyên lý thu thập chuỗi sự kiện sự cố (SOE), cấu hình hiển thị giao diện người - máy HMI/MMI và kỹ thuật giám sát tham số đo lường trực tuyến với độ phân giải cao.
3. Nhà thầu EPC và đơn vị tích hợp hệ thống SCADA/SAS: Ứng dụng quy chuẩn đặt tên khí cụ theo IEC 750/DIN 40 719, xử lý tương thích thiết bị IED đa hãng (ABB, Siemens, Alstom, SEL) và chuẩn hóa hồ sơ kỹ thuật trạm 220kV.
4. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện: Sử dụng làm tài liệu tham khảo nền tảng về tiêu chuẩn IEC 61850, định hướng phát triển trạm biến áp số (Digital Substation) và lưới điện thông minh (Smart Grid).

Câu hỏi thường gặp

Tiêu chuẩn IEC 61850 giải quyết triệt để vấn đề gì trong tự động hóa trạm biến áp?

Tiêu chuẩn giải quyết triệt để tình trạng bất đồng ngôn ngữ truyền thông giữa các hãng rơle khác nhau như ABB, Siemens hay SEL. Bằng cách chuẩn hóa mô hình dữ liệu và sử dụng giao tiếp Ethernet 100 Mbit/s, IEC 61850 giúp các IED hiểu nhau trực tiếp mà không cần bộ chuyển đổi giao thức, giảm hơn 70% lượng cáp nối nhị thứ.

Bản tin GOOSE trong IEC 61850 có đảm bảo độ tin cậy để truyền tín hiệu cắt sự cố không?

Bản tin GOOSE truyền trực tiếp qua lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) trong mô hình OSI mà không qua tầng IP/TCP, giúp độ trễ truyền tin đạt dưới 4ms. Tốc độ này đáp ứng hoàn hảo yêu cầu bảo vệ thời gian thực cho các chức năng liên động, so lệch thanh cái và sa thải phụ tải khẩn cấp.

Khi nâng cấp trạm theo IEC 61850, các rơle của ABB, Siemens và SEL kết nối với nhau như thế nào?

Các rơle kết nối vật lý thông qua hạ tầng mạng chuyển mạch Ethernet cáp quang hình sao hoặc mạch vòng. Về mặt dữ liệu, các rơle sử dụng chung ngôn ngữ mô tả cấu hình trạm SCL (tệp SCD), cho phép phần mềm máy trạm HMI đọc và điều khiển đồng nhất dữ liệu từ tất cả các hãng.

Khóa liên động thực hiện bằng phần mềm trong IEC 61850 có an toàn hơn khóa liên động điện truyền thống?

Khóa liên động phần mềm qua bản tin GOOSE an toàn hơn vì liên tục giám sát trạng thái truyền thông của kênh truyền (Heartbeat). Nếu đứt cáp quang, hệ thống sẽ cảnh báo ngay lập tức trong vòng vài mili giây, loại trừ hoàn toàn nguy cơ dính tiếp điểm cơ khí hoặc đứt ngầm dây đồng như mạch truyền thống.

Việc chuyển đổi sang cáp quang mạng LAN trong trạm 220kV mang lại lợi thế gì về an toàn?

Cáp quang chế tạo từ sợi thủy tinh cách điện hoàn toàn, không dẫn điện và miễn nhiễm 100% với hiện tượng cảm ứng điện từ trường cao thế cũng như xung sét. Điều này giúp ngăn chặn nguy cơ điện áp cao thâm nhập vào phòng điều khiển, bảo vệ an toàn cho con người và thiết bị đo lường chính xác.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện cấu trúc tiêu chuẩn quốc tế IEC 61850, làm rõ mô hình kiến trúc phân tầng trạm biến áp và các dịch vụ truyền thông hiện đại.
• Thiết kế ứng dụng thành công hệ thống điều khiển và bảo vệ số hóa cho Trạm 220kV Cao Lãnh, chứng minh tính khả thi trong việc tích hợp thiết bị đa hãng sản xuất (ABB, Siemens, Alstom, SEL).
• Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống 12 điều kiện khóa liên động logic giữa máy cắt và dao cách ly, nâng cao 100% độ an toàn vận hành, triệt tiêu rủi ro thao tác nhầm dưới tải.
• Tiết giảm từ 70% đến 80% khối lượng cáp đồng nhị thứ truyền thống, nâng tốc độ truyền dẫn nội trạm lên 100 Mbit/s với độ phân giải sự kiện chính xác dưới 1ms.
• Công trình đóng góp nền tảng lý thuyết và thực tiễn vững chắc cho lộ trình số hóa trạm biến áp truyền tải tại Việt Nam giai đoạn 2026 - 2030. Các đơn vị quản lý lưới điện và kỹ sư tự động hóa cần khẩn trương áp dụng khung kiến trúc IEC 61850 để nâng cao độ tin cậy và hiện đại hóa hệ thống điện quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑHDL KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ TP. HCM KHOA ÑIEÄN-ÑIEÄN TÖÛ NGAØNH ÑIEÄN COÂNG NGHIEÄP LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑEÀ TAØI: TÌM HIEÅU TIEÂU CHUAÅN IEC 61850 AÙP DUÏNG TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN VAØ BAÛO VEÄ TRAÏM ÑIEÄN GVHD: Th.s VOÕ ÑAËNG BAÉC SVTH : LYÙ TUAÁN KHANH LÔÙP : 01ÑÑC1 MSSV : 10103066 TP. Hoà Chí Minh, Thaùng 01 naêm 2006 NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN *****. Ñieåm ___________ Ñieåm baèng chöõ______________ Tp.HCM, ngaøy……… thaùng……… naêm 200…… (GVHD kyù vaø ghi roõ hoï teân) LÔØI CAÛM ÔN Trong suoát thôøi gian 4,5 naêm theo hoïc taïi Khoa Ñieän – Ñieän Töû, tröôøng ÑHDL Kyõ thuaät – Coâng ngheä, ñeå coù ñöôïc thaønh quaû ngaøy hoâm nay ngoaøi noã löïc cuûa baûn thaân, em luoân nhaän ñöôïc söï giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân taän tình töø phía gia ñình, thaày coâ, baïn beø.

Chöùng minh söï tröôûng thaønh vaø hoaøn thaønh nhieäm vuï hoïc taäp cuûa mình, em ñaõ ñöôïc nhaän laøm ñeà taøi luaän vaên toát nghieäp vaø ñaõ thöïc hieän nghieâm tuùc. Ñeå hoaøn thaønh baøi luaän vaên toát nghieäp naøy, em luoân ghi nhaän vaø toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán moïi ngöôøi. Lôøi ñaàu tieân con xin göûi ñeán boá meï loøng bieát ôn chaân thaønh, caûm ôn caùc anh chò em trong gia ñình ñaõ luoân taïo ñieàu kieän, giuùp ñôõ, ñoäng vieân ñeå con hoaøn thaønh toát vieäc hoïc taäp. Em xin chaân thaønh caûm ôn Thaày – ThS.

Voõ Ñaëng Baéc ñaõ taän tình giuùp ñôõ, höôùng daãn em trong quaù trình thöïc hieän luaän vaên. Em xin chaân thaønh caûm ôn Quyù thaày coâ Khoa Ñieän – Ñieän Töû ñaõ luoân taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå chuùng em hoaøn thaønh nhieäm vuï toát nghieäp cuõng nhö trong suoát quaù trình hoïc taäp. Em xin chaân thaønh caûm ôn ban Giaùm Ñoác vaø caùc phoøng ban coâng ty TNHH Thieát Bò Ñieän Saøi Goøn vaø ñaëc bieät laø phoøng Kyõ Thuaät vaø Nghieân Cöùu Phaùt Trieån ñaõ taïo ñieàu kieän vaø giuùp ñôû em hoaøn thaønh luaän vaên. Cuoái cuøng xin caûm ôn taát caû caùc baïn sinh vieân lôùp 01ÑC ñaõ ñoäng vieân, giuùp ñôõ mình trong quaù trình hoïc taäp vaø laøm luaän vaên toát nghieäp.

Xin kính chuùc Quyù Thaày coâ söùc khoûe! Tp. HCM, ngaøy 06 thaùng 01 naêm 2006 Sinh vieân Lyù Tuaán Khanh NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN ***** Vôùi caùc yeâu caàu vaø nhieäm vuï cuûa ñeà taøi luaän vaên toát nghieäp “Tìm hieåu tieâu chuaån IEC 61850 aùp duïng trong heä thoáng ñieàu khieån vaø baûo veä traïm ñieän”. Sinh vieân Lyù Tuaán Khanh ñaõ coù nhöõng noã löïc trong vieäc nghieân cöùu vaø ñaøo saâu trong kieán thöùc veà ñieàu khieån vaø baûo veä traïm bieán aùp, môû roäng tìm hieåu veà coâng ngheä thoâng tin hieän ñaïi ngaøy nay. Tính thöïc tieån cuûa ñeà taøi raát cao, coù khaû naêng trieån khai roäng raõi khoâng chæ ngaønh ñieän maø coøn cho caùc ngaønh khaùc.

Chæ döøng laïi ôû möùc ñoä ñeà taøi toát nghieäp, quyeån luaän vaên naøy ñaõ ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu ñeà ra. Hy voïng sinh vieân Lyù Tuaán Khanh seõ tieáp tuïc nghieân cöùu cuï theå vaø saâu hôn ñeå coù theå laøm chuû caùc ñeà taøi trong thöïc teá. Kính ñeà nghò cho pheùp ñeà taøi ñöôïc baûo veä tröôùc hoäi ñoàng. Ñieåm: 9,5 Ñieåm baèng chöõ: Chín ñieåm röôûi Tp.HCM, ngaøy 01 thaùng 01 naêm 2006 (GVHD kyù vaø ghi roõ hoï teân) 1 MÔÛ ÑAÀU 2 TÌM HIEÅU SÔ ÑOÀ THÖÏC TEÁ ÑIEÀU KHIEÅN VAØ BAÛO VEÄ CAÙC TRAÏM HIEÄN NAY 3 TÌM HIEÅU TIEÂU CHUAÅN IEC 61850 4 THIEÁT KEÁ AÙP DUÏNG CHO TRAÏM 220KV CAO LAÕNH 5 KEÁT LUAÄN VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN THÖÏC TIEÅN VEÕ LUÏC 1 GVHD: ThS.

Voõ Ñaëng Baéc Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU I. Ñaët vaán ñeà Heä thoáng ñieän vôùi caùc khaâu saûn xuaát, truyeàn taûi, phaân phoái vaø tieâu thuï ñieän naêng laø moät toå hôïp goàm nhieàu boä phaän vaø thieát bò ñöôïc thieát keá, cheá taïo, laép ñaët vaø vaän haønh theo caùc tieâu chuaån kyõ thuaät ngaët ngheøo nhaèm ñaûm baûo ñoä tin caäy vaø an toaøn trong suoát quaù trình hoaït ñoäng cuûa noù. Ñeå naâng cao tính kinh teá, heä thoáng naøy thöôøng laøm vieäc ôû cheá ñoä tôùi haïn, giöõa moät beân laø khaû naêng cung caáp naêng löôïng toái ña moät caùch oån ñònh cho neàn kinh teá quoác daân vaø moät beân laø caùc cheá ñoä söï coá, neáu khi khoâng thöïc hieän caùc bieän phaùp phuïc hoài töùc thôøi vaø coù hieäu quaû, töøng phaàn hay toaøn boä heä thoáng ñieän coù theå ngöng laøm vieäc. Ñieàu naøy gaây ra thieät haïi tröïc tieáp cho heä thoáng ñieän vaø caùc hoä tieâu thuï ñoàng thôøi nhieàu khi coøn ñeå laïi haäu quaû giaùn tieáp lôùn hôn cho neàn kinh teá do vieäc ngöng cung caáp naêng löôïng gaây ra.

ÔÛ nöôùc ta trong suoát thôøi gian daøi, nhieäm vuï haøng ñaàu cuûa ngaønh ñieän löïc laø ñaûm baûo vieäc cung caáp ñieän naêng, coøn yeáu toá chaát löôïng laø vaán ñeà nan giaûi, töøng böôùc caûi thieän vaø cuõng coá. Vôùi chính saùch ñoåi môùi vaø môû cöûa cuûa chuùng ta, neàn kinh teá phaùt trieån nhanh ñaõ vaø ñang ñaët ra nhöõng yeâu caàu caáp baùch môùi veà chaát löôïng doøng ñieän vaø ñieàu naøy ñoøi hoûi öùng duïng roäng raõi hôn caùc thieát bò töï ñoäng hoaù trong heä thoáng ñieän vôùi trình ñoä coâng ngheä ngaøy caøng tieân tieán hôn. Töï ñoäng hoaù trong traïm ñieän ñaõ phaùt trieãn song song vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä soá töø giöõa nhöõng naêm 1980 vôùi coâng ngheä truyeàn thoâng. Ngöôøi söû duïng yeâu caàu nhöõng heä thoáng töï ñoäng trong traïm hieän nay phaûi ngaøy caøng taêng cöôøng ñoä tin caäy.

Söï trao ñoåi döõ lieäu, nhöõng thuû tuïc truyeàn thoâng ñaõ trôû thaønh nhöõng phaàn töû quan troïng trong nhöõng heä thoáng töï ñoäng hoaù naøy. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, nhieàu giao thöùc ñöôïc thieát laäp trong caùc phaàn töû cuûa heä thoáng, ví duï nhö laø söï lieân laïc giöõa thieát bò baûo veä vaø thieát bò ñieàu khieån. Keát quaû laø caùc thieát bò töø nhöõng nhaø saûn xuaát khaùc nhau trong cuøng moät traïm khoâng theå giao tieáp tröïc tieáp ñöôïc vôùi nhau, tröø phi coång noái ñöôïc söû duïng. Muïc tieâu cuûa IEC ñaåy maïnh söï hôïp taùc quoác teá veà taát caû caùc caâu hoûi quan taâm söï tieâu chuaån hoaù trong nhöõng lænh vöïc ñieän töû vaø ñieän.

Ñôn giaûn hoaù SVTH: Lyù Tuaán Khanh 1 1 GVHD: ThS. Voõ Ñaëng Baéc caùc cô sôû döõ lieäu vaø kieåm soaùt taát caû caùc chöùc naêng töï ñoäng hoaù trong traïm, IEC 61850 laø tieâu chuaån toaøn caàu cho truyeàn thoâng trong traïm. Trong töông lai, tieâu chuaån naøy phaûi ñöôïc caùc nhaø ñaàu tö tuaân thuû. Muïc tieâu nghieân cöùu cuûa ñeà taøi Vieäc tìm hieåu tieâu chuaån IEC 61850 nhaèm aùp duïng trong heä thoáng ñieàu khieån vaø baûo veä traïm.

Tieâu chuaån naøy baûo ñaûm söï töông taùc caàn thieát trong caùc traïm ñieän. Ñieàu môùi thaät söï laø taát caû caùc thieát bò baûo veä ñöôïc keát noái seõ “noùi” cuøng ngoân ngöõ, baát keå nguoàn goác cheá taïo vaø trao ñoåi thoâng tin vôùi nhau khoâng coù vaán ñeà gì. Noäi dung thöïc hieän Söu taàm, toång hôïp caùc taøi lieäu IEC 61850 Tìm hieåu sô ñoà thöïc teá ñieàu khieån vaø baûo veä caùc traïm ñieän hieän nay. Tìm hieåu tieâu chuaån IEC 61850 aùp duïng cho heä thoáng ñieàu khieån vaø baûo veä traïm.

Thieát keá aùp duïng cho traïm 220kV Cao Laõnh. Phaïm vi vaø giôùi haïn cuûa ñeà taøi Vì thôøi gian thöïc hieän coù giôùi haïn neân ñeà taøi döøng laïi ôû phaïm vi nhö sau: Tìm hieåu toång quaùt veà tieâu chuaån IEC 61850, khoâng tìm hieåu chi tieát töøng phaàn cuûa tieâu chuaån. Ñeà taøi chæ döøng ôû möùc ñoä lyù thuyeát khoâng vieát chöông trình moâ phoûng giao dieän vôùi ngöôøi söû duïng vaø caùc giao dieän cuûa heä thoáng lieân laïc. Phöông phaùp nghieân cöùu Ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu, yeâu caàu ñaët ra cuûa ñeà taøi, vieäc thöïc hieän ñeà taøi söû duïng caùc phöông phaùp nghieân cöùu sau: Phöông phaùp thu thaäp, toång hôïp taøi lieäu: Caù c taø i lieä u khoa hoï c trong vaø ngoaø i nöôù c coù lieâ n quan ñeá n IEC vaø ñieà u khieå n vaø baû o veä traï m.

Phöông phaùp khaûo saùt thöïc teá: Tham khaûo caùc baûn veõ thöïc teá veà ñieàu khieån vaø baûo veä cho traïm bieán aùp. Phöông phaù p phaâ n tích, ñaù n h giaù , toå n g hôï p vaø xöû lyù soá lieä u. SVTH: Lyù Tuaán Khanh 2 2 GVHD: ThS. Voõ Ñaëng Baéc Chöông 2 TÌM HIEÅU SÔ ÑOÀ THÖÏC TEÁ ÑIEÀU KHIEÅN VAØ BAÛO VEÄ CAÙC TRAÏM HIEÄN NAY II.

Khaùi nieäm chung Noäi dung cuûa baûo veä vaø ñieàu khieån laø taát caû phöông tieän vaø trôï giuùp kyõ thuaät caàn thieát nhaèm giaùm saùt, baûo veä, ñieàu khieån vaø quaûn lyù toái öu moïi phaàn töû vaø thieát bò cuûa heä thoáng trong löôùi cao aùp. Nhieäm vuï cuûa caùc heä thoáng thöù caáp laø thu thaäp thoâng tin tröïc tieáp ôû caùc khí cuï cao vaø trung aùp vaø thöïc hieän thao taùc taïi choã, keå caû baûo döôûng nguoàn döï phoøng. Caùc tieáp ñieåm hoaëc boä caûm bieán thieát laäp giao dieän vôùi heä thoáng ñieàu khieån xa vaø qua ñoù vôùi phöông tieän ñieàu khieån löôùi. Caùc thieát bò baûo veä duøng ñeå baûo veä thieát bò ñaét tieàn vaø ñöôøng daây truyeàn taûi choáng laïi quaù taûi vaø hö hoûng baèng caùch caùch ly nhanh choùng vaø coù choïn loïc nhöõng boä phaän cuûa löôùi cung caáp.

Muïc tieâu cuûa quaûn lyù löôùi laø phaân coâng ñieàu khieån heä thoáng ñieän nhaèm ñaûm baûo an toaøn truyeàn taûi vaø phaân phoái ñieän trong caùc löôùi cung caáp phöùc taïp hôn, baèng caùch cung caáp cho moãi trung taâm ñieàu khieån moät böùc tranh toaøn cuïc vaø lieân tuïc caäp nhaät treân toaøn löôùi. Moïi thoâng tin quan troïng töø traïm ñöôïc göûi qua keânh ñieàu khieån xa ñeán trung taâm ñieàu khieån. ÔÛ ñoù thoâng tin ñöôïc ñaùnh giaù vaø taùc ñoäng hieäu chænh moät caùch töùc thôøi. Khi löôïng thoâng tin quaù taûi thì caùc buoàng ñieàu khieån tröôùc ñaây vôùi maøn hình tröïc quan ñeå ñieàu khieån tröïc tieáp quaù trình caàn phaûi ñöôïc thay theá baèng heä thoáng quaûn trò coù maùy tính vaø maøn hình video ñaàu cuoái, khoâng nhöõng söû duïng moâ phoûng sô ñoà ñòa lyù cuûa löôùi maø coøn duøng caû trong caùc tröôøng hôïp khaån caáp.

Quaûn trò phuï taûi aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán taûi heä thoáng, vôùi söï trôï giuùp ñieàu khieån qua löôùi ñieän bình thöôøng coù theå caét moät caùch choïn loïc vaø ñoùng laïi caùc phuï taûi. Treân cô sôû soá lieäu hieän coù vaø caùc döï baùo coù khaû naêng, quaûn trò phuï taûi ñöa ra caùc ñöôøng cong phuï taûi cuûa nhaø maùy ñieän vaø söû duïng toát hôn nguoàn döï tröõ. SVTH: Lyù Tuaán Khanh 3 2 GVHD: ThS. Voõ Ñaëng Baéc II.

Kyù hieäu nhaän daïng khí cuï II. Caáu truùc chung cuûa 4 khoái kyù hieäu Hieän nay quy chuaån IEC 750 vaø DIN 40 719 phaàn 2 vaãn coøn giaù trò ñeå kyù hieäu nhaän daïng khí cuï ñieän.