ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -----o0o----- QUANG HIẾU TRUNG KHAI THÁC HIỆU QUẢ TÍNH NĂNG SẲN CÓ CỦA RTU QUA VIỆC KẾT NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THÔNG MINH TẠI TRẠM Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG & NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số: 605250 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 06 năm 2013 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học :. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :.
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -------------------------------- ------------------------------------ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên: Quang Hiếu Trung MSHV: 11184091 Ngày, tháng, năm sinh: 20 – 04 – 1977 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành : Thiết Bị, Mạng và Nhà Máy Điện Mã số: 605250 I. TÊN ĐỀ TÀI: KHAI THÁC HIỆU QUẢ TÍNH NĂNG SẲN CÓ CỦA RTU QUA VIỆC KẾT NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THÔNG MINH TẠI TRẠM. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: II.1 Đề xuất giải pháp kết nối giữa thiết bị RTU và IED theo các chuẩn giao thức thông dụng.2 Nghiên cứu các giao thức thông dụng.3 Nghiên cứu các thiết bị RTU và IED có hỗ trợ các giao thức thông dụng.4 Thực hiện việc kết nối giữa RTU và IEDs cho 1 trạm biến áp thực tế. So sánh và đánh giá kết quả đạt được.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21 – 01 – 2013. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21 – 06 – 2013. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. NGUYỄN HOÀNG VIỆT.
HCM, ngày …… tháng ……. năm 20… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO ( Họ tên và chữ ký) ( Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ( Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Hoàng Việt, người đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Với những kiến thức có được ngày hôm nay, đó là kết quả của một quá trình học tập và rèn luyện lâu dài; nhưng trên tất cả vẫn là những công ơn của tất cả quý Thầy Cô Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM đã đem đến hành trang kiến thức cho tôi vào đời. Đặc biệt, xin chân thành biết ơn tới các Thầy Cô của Bộ môn Hệ Thống Điện đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, cũng như trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban lãnh đạo Trung tâm Điều độ HTĐ miền Nam, cùng các bạn bè, đồng nghiệp ở Xí nghiệp Điện Cao Thế Đồng Nai, Công ty Điện Cao Thế miền Nam và gia đình đã tạo cho tôi niềm tin và nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn này.Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013 Người thực hiện Quang Hiếu Trung TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn đề xuất giải pháp dùng các chuẩn giao thức thông dụng, trong việc kết nối thiết bị RTU và các thiết bị điện tử IED tại trạm điện như: thiết bị đo đếm Multimeter, Relay số, RTU mini,… Giải pháp sử dụng các chuẩn giao thức thông dụng như: Modbus TCP, IEC 61850, 60870 – 103,… mà hiện nay, bắt đầu được tích hợp vào thiết bị IED tại các trạm điện, qua đó, tăng khả năng thu thập, giám sát và điều khiển dữ liệu của thiết bị RTU. Ưu điểm của giải pháp này là việc đấu dây đơn giản, ít chi phí phát sinh, không gây nguy hiểm cho mạch nhị thứ trạm; trong khi đó, số lượng tín hiệu cần thu thập tại trạm thì lấy được rất nhiều thông số, độ chính xác cao, đáp ứng các yêu cầu khác nhau của các cấp điều hành trạm, nâng cao tính hiệu quả trong việc khai thác tính năng sẵn có của RTU. Để minh họa thực tiễn, người thực hiện luận văn triển khai giải pháp này cho 01 trạm biến áp thực tế có trang bị thiết bị IED, thuộc lưới điện miền Nam. Kết quả thu được là khá khả quan so với phương thức đấu nối truyền thống, giải pháp này có thể áp dụng phổ biến, khi mà xu hướng của nghành Điện hiện nay là trang bị các thiết bị điện tử thông minh IED cho các trạm.
THESIS SUMMARY This thesis proposes using common protocols to connect RTU devices and IED electronic devices at power stations such as: measuring and counting Multimeter, digital Relay, mini RTU,. This solution uses common protocols such as: Modbus TCP, IEC 61850, 60870-103,… which are now beginning to be integrated into the IED device at power stations, therefore, the acquisition, supervisory and data control ability of RTU device is increased. This solution has advantages in simplifying the wiring, reducing in the incurred costs, preventing secondary circuits in power stations from dangerous risk; while, the number of collected data at stations becomes numerous, more acurate and to satisfy requirements of different station operating levels, to improve efficiency in the exploitation of RTU features. Practically, the author of the thesis deployed this solution for a substation which is equipped with IEDs, belonging in the Southern power grid.
The results obtained are quite satisfactory in comparison with traditional connection methods, so this solution can commonly applied, when the Power industry has the current trend to equip the intelligent electronic devices IEDs at power stations. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS Nguyễn Hoàng Việt. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.Hồ Chí Minh , tháng 06 năm 2013 Người thực hiện Quang Hiếu Trung i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT HMI Human Machine Interface Giao diện người - máy RTU Remote Terminal Unit Thiêt bị đo xa đầu cuối DA Data Acquisition Thu thập dữ liệu RTDB Real Time Data Base Xử lý dữ liệu thời gian thực Hệ thống giám sát điều khiển và SCADA Supervisory Control And Data Acquisition thu thập dữ liệu OSI Open Systems Interconnection Kết nối hệ thống mở ISO The International Standards Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối xử lý số liệu DCE Data Communication Equipment Thiết bị truyền thông dữ liệu DA Data Link Kết nối dữ liệu South Regional Load Dispatching Centre Trung tâm Điều độ Hệ thống A2 (SRLDC) điện miền Nam National Load Dispatching Centre Trung tâm Điều độ Hệ thống A0 (NLDC) điện Quốc gia PC Đồng Power Company Đồng Nai Công ty Điện lực Đồng Nai Nai 1nternational Electrotechnical IEC Ủy ban kỹ thuật điện Quốc tế Commission Universal Asynchronous Receiver UART Truyền và nhận dữ liệu nối tiếp Transmitter ASDU Application Service Data Unit Khối lưu trữ dữ liệu RS232 Recommended Standard 232 Chuẩn giao tiếp 232 RS485 Recommended Standard 485 Chuẩn giao tiếp 485 Modbus A serial communications protocol Chuẩn giao tiếp Modbus 1nternational Telecommunication Union - Tiêu chuẩn viễn thông – Tổ chức ITU-T Telecommunication Viễn thông Quốc tế. TBA Trạm biến áp COT Cause of transmission Nguyên nhân truyền TSS Tele Signal Single Tín hiệu đơn ii TSD Tele Signal Double Tín hiệu đôi RCD Remote Command Double Tín hiệu điều khiển xa đôi TM Tele Measurement Tín hiệu đo lường File mô tả đặc tính SSD file System Specification Description file của hệ thống File mô tả đặc tính ICD file IED Capability Description file có trong thiết bị IED File file mô tả cấu hình SCD file Station Configuration Description file của trạm File cấu hình cho một thiết bị CID file Configured IED Description IED MỤC LỤC CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu của đề tài.
Tính cấp thiết của đề tài. Phương pháp nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Giới hạn của đề tài.
Nội dung của luận văn. 4 CHƢƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ HỆ THỐNG SCADA / EMS DO TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM QUẢN LÝ. Sơ lược về trung tâm điều độ hệ thống điện miền nam (A2). Hiện trạng về hệ thống scada/ems lắp đặt tại A2.
Cấu hình phần cứng. Cấu hình phần mềm. Hiện trạng hệ thống scada/rtu lắp đặt tại các trạm. Các loại RTU đang hoạt động trong hệ thống Scada/RTU do A2 quản lý.
Khái niệm về thiết bị RTU (Remote Terminal Unit). Loại RTU do hãng Microsol (Pháp) sản xuất. Loại RTU 560C do hãng ABB (Thụy Sỹ) chế tạo. Cách thức thu thập và xử lý dữ liệu theo phương thức truyền thống của hệ thống SCADA/RTU tại các trạm.
Đánh giá hiện trạng của hệ thống scada do a2 đang quản lý. Đánh giá hiện trạng hệ thống Scada tại Trung tâm A2. Nhược điểm. Hướng phát triển trong thời gian tới.
Đánh giá hiện trạng hệ thống RTU do A2 quản lý tại các trạm. Nhược điểm. Hướng phát triển trong thời gian tới. 24 CHƢƠNG 3: TRÌNH BÀY GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT.
Đề xuất giải pháp. Nội dung của giải pháp. Các bước thực hiện của giải pháp. So sánh giữa phương pháp đấu nối truyền thống và phương pháp đấu nối của giải pháp đề xuất.
Các chuẩn giao thức thông dụng hiện nay. Tổng quan về giao thức và giao diện. Nguyên tắc kết nối. Các chuẩn giao thức thông dụng.
Cấu trúc giao thức OSI:. Cấu trúc giao thức TCP/IP:. Các kiểu đấu dây. Giao thức Modbus.
Giao thức IEC 60870-5-101. Giao thức IEC 60870-5-104. Giao thức IEC 61850. Các phần mềm (tool) phục vụ cho việc cấu hình rtu.
Phần mềm RTUtil560. RTU560 Web - Server. Phần mềm giao diện người – máy (HMI). Chức năng giám sát:.
Giao diện hiển thị thông tin giám sát:. Các thông tin giám sát:. Các module ứng dụng khác:. Giới thiệu phần mềm PCM600 được sử dụng trong hệ thống.
Cách tạo một dự án trong PCM600. Giới thiệu phần mềm CCT ứng dụng trong hệ thống. Cách tạo một dự án trong phần mềm CCT. 69 CHƢƠNG 4: QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI THỰC HIỆN CỤ THỂ CHO GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT.
Ví dụ minh họa cho giải pháp. Hiện trạng hệ thống Scada của trạm Tân Mai 110 kV.
