Hệ thống SCADA trong trạm biến áp

Nhằm đáp ứng nhu cầu về tự động số và số hóa hệ thống điện Việt Nam, việc SCADA cho trạm biến áp là việc vô cùng cần thiết. Tìm hiểu về hệ thống SCADA trong trạm biến áp ở bài viết dưới đây.

1.Nhu cầu SCADA trong trạm biến áp?

Để nâng cao chất lượng và đảm bảo cung cấp điện, hệ thống điện Việt Nam đang được đầu tư xây dựng và phát triển ngày càng nhiều các đường dây và trạm biến áp, cũng như không ngừng mở rộng các trạm biến áp đã đầu tư xây dựng trước đây như đầu tư xây dựng các máy biến áp số hai và các xuất tuyến trung áp nhằm mục đích đảm bảo cung cấp điện đảm bảo sự tăng trưởng của phụ tải. Mặt khác hệ thống điện Việt Nam ngày càng được hiện đại hóa bằng các thiết bị hiện đại, các thiết bị lạc hậu trước đây dần được thay thế bằng các thiết bị hiện đại, được sản xuất theo công nghệ mới có chất lượng và độ tin cậy cao hơn.

Hiện nay đa số các trạm biến áp trạm biến áp có cấp điện áp 110kV, 220kV và 500kV đều được đầu tư đồng bộ hệ thống SCADA. Các trạm biến áp 500kV, 220kV mới và một số trạm biến áp 110kV được đầu tư hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính để phục vụ việc giám sát và điều hành lưới điện từ các Trung tâm điều độ Miền và Trung tâm điều độ Quốc Gia.

Với lưới điện phức tạp việc vận hành lưới điện sẽ ngày càng khó khăn hơn khi mật độ các trạm biến áp ngày càng nhiều hơn, việc đảm bảo tính ổn định hệ thống khó hơn, mặt khác do nhu cầu của phụ tải đòi hỏi chất lượng điện năng ngày càng cao. Do đó việc đầu tư nâng cấp các Hệ thống SCADA cũng như các trạm điện được trang bị hệ thống tự động hóa là cần thiết.

Vì vậy việc sử dụng SCADA trong hệ thống điện Việt Nam để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục, vận hành, xử lý tình huống một cách nhanh chóng để đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế phát triển.

2.Chức năng của trạm

Thu thập dữ liệu từ thiết bị đóng cắt, các thiết bị đo lường như biến dòng điện, biến điện áp và các thao tác điều khiển đóng cắt các thiết bị.

Các thông tin liên quan của một trạm điện có thể truy cập tại chỗ thông qua giao diện người máy – HMI (Human Machine Interface) cho mục đích điều khiển và giám sát tại chỗ.

3.Chức năng chung của hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA trong trạm biến áp thực hiện tự động hóa bằng hai chức năng riêng biệt đó là: thu thập dữ liệu và kiểm soát giám sát hệ thống.

3.1.Thu thập dữ liệu

Hệ thống SCADA thực hiện chức năng thu thập dữ liệu từ xa, các số liệu và sản lượng, các thông số vận hành ở các trạm biến áp thông qua đường truyền số liệu được truyền về trung tâm, lưu trữ ở hệ thống máy tính chủ.

• Các cơ sở số liệu này được dùng để cug cấp các dịch vụ về điều khiển giám sát hệ thống điện.
• Hiển thị các trạng thái về quá trình hoạt động của thiết bj điện, hiển thị đồ thị, hiển thị sự kiện, báo động, hiển thị báo cáo sản xuất.
• Thực hiện các dịch vụ: về truyền số liệu trong hệ và ra ngoài hệ, việc đọc viết số liệu lên PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu của cấp trên về số liệu, về thao tác.
• Thực hiện điều khiển từ xa quá trình đóng/cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, thay đổi các giá trị của đầu phân áp máy biến thế, đặt giá trị của role,…

3.2.Kiểm soát giám sát hệ thống

Một hệ SCADA kết hợp phần cứng lẫn phần mềm vi tính để tự động hóa việc điều khiển giám sát cho một đối tượng trong hệ thống điện.

Với một hệ thống thì yêu cầu việc xây dựng hệ SCADA (cho hệ thống điện) thực hiện một trong số những nhiệm vụ tự động hóa sau:

+ Thu thập – Giám sát từ xa

+ Điều khiển Đóng /Cắt từ xa

+ Điều chỉnh tự động từ xa

+ Thông tin từ xa của các đối tượng và các cấp quản lý

Trong số các điểm dữ liệu có sẵn, chỉ có khoảng 10% được sử dụng để thực hiện một số dạng chức năng kiểm soát. Để có được đầu vào điều khiển này, dữ liệu phải được truyền đến trung tâm điều khiển để rợi ra phản ứng giám sát.

Điều này đòi hỏi phải di chuyển dữ liệu trên mạng WAN. Tuy nhiên các chức năng giám sát có thể được thực hiện cục bộ bằng cách sử dụng các chức năng logic mạnh của bộ tập trung.

Khi cần thiết, chúng có thể được sử dụng để phân tích các sự kiện hệ thống và cung cấp ngắt mạch (trong các mạch điều khiển), PLC xen kẽ hoặc chức năng PLC chốt.

4.Thành phần chính của hệ thống SCADA trong trạm biến áp

Hệ thống máy tính chủ đặt tại các Trung tâm điều độ hệ thống điện (điều độ hệ thống điện quốc gia, điều độ hệ thống điện Miền, điều độ hệ thống điện lưới phân phối) bao gồm các thiết bị như sau:

• Máy tính chủ SCADA.
• Máy tính chủ giao diện người dùng HMI (Man Machine Interface).
• Máy tính chủ liên kết dữ liệu ICCP (Inter Control Center Protocol).
• Máy tính chủ lưu trữ dữ liệu HIS (Historical Information System).
• Máy tính chủ Mô phỏng đào tạo điều độ viên theo thời gian thực DTS (Dispatcher Training Simulator) và Hệ thống phát triển DS (Development System).
• Máy tính chủ ứng dụng (Application Server).
• Các trạm làm việc (Workstation PC).
• Hệ thống hiển thị VPS (Video Projector System).
• Thiết bị tiền xử lý thông tin CFE (Communication Front End Proccessor).
• Thiết bị tập trung Modem.
• Hệ thống thu nhận và phân phối tín hiệu đồng bộ vệ tinh GPS (Global Position System).

Toàn bộ các thiết bị trên được kết nối thông qua một hệ thống mạng cục bộ LAN (Local Area Netwwork), hệ thống đều được trang bị cấu hình dự phòng nóng 1+1. Bus Ehernet chính vận hành ở tốc độ 100Mbit/s, bus dự phòng vận hành ở tốc độ 10Mbit/s.

Hệ thống SCADA tại trung tâm sẽ kết nối với các RTU ở các trạm biến áp sử dụng giao thức truyền tin IEC 870-5-101 master. Đồng thời kết nối với hệ thống SCADA của trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia bằng giao thức ICCP.