Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng công nghệ tự động hóa vào trạm biến áp tại Tổng công ty Điện lực Tp.HCM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:153

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận văn là khảo sát hiện trạng các trạm biến áp do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý. Tìm hiểu về các giao thức kết nối được sử dụng trên thế giới. Tìm hiểu Mô hình hóa trạm biến áp theo quy định của EVN. Nghiên cứu kết nối các thiết bị trong trạm biến áp. Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống tự động cho trạm biến áp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng công nghệ tự động hóa vào trạm biến áp tại Tổng công ty Điện lực Tp.HCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN HỒ ĐĂNG KHOA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA VÀO TRẠM BIẾN ÁP TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN HỒ ĐĂNG KHOA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA VÀO TRẠM BIẾN ÁP TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VÕ HOÀNG DUY TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Võ Hoàng Duy (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 12 tháng 03 năm 2016 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) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt Chủ tịch 2 TS. Võ Viết Cường Phản biện 1 3 TS. Huỳnh Quang Minh Phản biện 2 4 PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Ủy viên 5 PGS. TS. Võ Ngọc Điều Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày 20 tháng 8 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Trần Hồ Đăng Khoa Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh : 03/02/1980 Nơi sinh: An Giang. Chuyên ngành : Kỹ thuật điện MSHV: 1441830019. I- Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ tự động hóa vào trạm biến áp tại Tổng công ty Điện lực Tp.HCM II- Nhiệm vụ và nội dung: Nhiệm vụ 1: Khảo sát hiện trạng các trạm biến áp do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý. Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về các giao thức kết nối được sử dụng trên thế giới. Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu Mô hình hóa trạm biến áp theo quy định của EVN. Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu kết nối các thiết bị trong trạm biến áp. Nhiệm vụ 5: Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống tự động cho trạm biến áp. Nhiệm vụ 6: Kết nối với hệ thống SCADA trung tâm. III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/08/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: tháng 1/2016 V- Cán bộ hướng dẫn: TS. Võ Hoàng Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS. Võ Hoàng Duy PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Trần Hồ Đăng Khoa
ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt thời gian theo học, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ tại trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM, để có được thành quả như ngày hôm nay ngoài nỗ lực của bản thân, em luôn nhận được sự động viên nhiệt tình từ phía gia đình, thầy cô, bạn bè. Để hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp này, em luôn ghi nhận và tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến mọi người. Và đặt biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy – TS. Võ Hoàng Duy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong quá trình thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô, phòng quản lý đào tạo sau đại học trường đại học HUTECH đã luôn tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp cũng như trong suốt quá trình học tập. Em xin chân thành cảm ơn ban Giám Đốc và các phòng ban Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện Tp.HCM, Công ty Lưới điện Cao thế Tp.HCM và Tổng công ty Điện lực Tp.HCM đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành luận văn. Xin kính chúc Quý Thầy Cô sức khỏe! Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016 Học viên: Trần Hồ Đăng Khoa
iii TÓM TẮT Tự động hóa trạm biến áp là sử dụng công nghệ kết nối tất cả các thiết bị điện tử thông minh (IED), Relay, Bay Control Unit (BCU), Multimeter, Tariff Meter nhằm thu thập, giám sát tất cả các thông số vận hành theo thời gian thực. Giúp người vận hành có thể đưa ra các kịch bản vận hành trạm biến áp tối ưu và gia nền tảng cho mô hình vận hành trạm biến áp không người trực. Hiện nay Tổng công ty Điện lực Tp.HCM đã có rất nhiều trạm biến áp tự động hóa ứng dụng thành công tiêu chuẩn IEC61850 để kết nối các thết bị IED với nhau. Tuy nhiên đa số các hệ thống đó đều kết nối các thiết bị IED của cùng một nhà sản xuất và đều mang tính đồng bộ do đó rất khó khăn trong việc bảo trì thay thế các thiết bị. Qua tìm hiểu và khảo sát các hệ thống trạm biến áp tự động hóa hiện hữu và nhận thấy chưa có hệ thống nào thực hiện kết nối giữa thiết bị RTU với thiết bị rơle của các hãng sản xuất khác nhau theo tiêu chuẩn IEC61850. Do đó, mục tiêu nghiên cứu được trình bày trong luận văn này chính là đề cập đến vấn đề trên.
iv ABSTRACT Automatic substation is to use a technology which can connect all the intelligent electronic devices (IED), Relay, Bay Control Unit (BCU) Multimeter, Tariff Meter to acquire, supervise all the operation parameters in real time. It helps operators to make decisions for the substation to be optimized and create the basement for the non- surveillance operating substation model. At the present, HOCHIMINH City Power Corporation has a lot of automatic substations that apply successfully the IEC61850 standard to connect IEDs together. However, almost all the systems connect IED from the same manufacturer and have the synchronous characteristics therefore it has difficulty in maintenance and device replacement. Through research and surveys from some current systems at automatic substation and we realize that none of them implement the connection between RTU and Relay device of different manufacturers based on IEC61850 standard. Hence, this thesis present the problem mentioned above as the research objective.
v MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 1.1 Đặt vấn đề: ........................................................................................................... 1 1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. ...................................................... 1 1.3 Mục tiêu của đề tài............................................................................................... 2 1.4 Nội dung nghiên cứu của đề tài ........................................................................... 2 1.5 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 2 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu. ......................................... 3 1.7 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. ..................................................................... 4 1.8 Kết cấu của đề tài ................................................................................................ 7 Chương 1: Hiện trạng các trạm biến áp do TCT Điện lực Tp.HCM quản lý ................... 8 1.1 Thống kê các trạm biến áp:.................................................................................. 8 1.2 Khái niệm chung.................................................................................................. 8 1.3 Ký hiệu nhận dạng các khí cụ điện trong trạm biến áp ....................................... 9 1.3.1 Cấu trúc chung của 4 khối ký hiệu ...................................................................... 9 1.3.2 Khối ký hiệu “mức ngăn” .................................................................................... 9 1.3.3 Khối ký hiệu chỉ “vị trí” ...................................................................................... 11 1.3.4 Khối ký hiệu nhận dạng các hạng mục ................................................................ 12 1.3.5 Khối ký hiệu “đấu nối, đấu cuối” có ký hiệu đầu cột là (:) ................................. 15 1.4 Các chức năng điều khiển và bảo vệ ................................................................... 15 1.4.1 Các chỉ danh của rơle đang sử dụng trong hệ thống điện theo ký hiệu chuẩn của viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ANSI ...................................................................................... 15 1.4.2 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ đường dây và máy biến áp ............................................ 17 1.4.3 Khoá liên động .................................................................................................... 18 1.4.4 Các loại hệ thống điều khiển ............................................................................... 19 1.4.5 Tín hiệu chỉ thị..................................................................................................... 21 1.4.6 Tín hiệu đo lường ................................................................................................ 22 Chương 2: Tìm hiểu IEC 61850 và giao thức IEC 60870-5-104 ....................................... 23 2.1 Giao thức IEC 61850: .......................................................................................... 23 2.1.1. Giới thiệu về tiêu chuẩn IEC61850 ..................................................................... 23 2.1.2. Thách thức và mục tiêu của IEC61850 ............................................................... 25
vi 2.1.3. Những đặt tính của tiêu chuẩn: ............................................................................ 29 2.1.4. Quy tắt đặt tên theo tiêu chuẩn: ........................................................................... 32 2.2 Giao thức IEC 60870-5-104 ................................................................................ 40 Chương 3: Mô hình tự động hóa trạm biến áp theo quy định của EVN .............................. 43 3.1 Giới thiệu hệ thống tích hợp ................................................................................ 43 3.2 Qui mô của hệ thống tích hợp ............................................................................. 43 3.3 Cấu hình và yêu cầu chung của hệ thống tích hợp .............................................. 44 3.4 Phạm vi cung cấp................................................................................................. 49 3.5 Yêu cầu chi tiết của hệ thống tích hợp ................................................................ 49 A. Cấu hình /thiết bị lắp đặt yêu cầu ........................................................................ 49 2.7. Giao tiếp giữa các rơle vận hành trong trạm ....................................................... 51 Chương 4:Mô tả cấu trúc mạng của một trạm biến áp tự động hóa .................................... 53 theo IEC 61850. ................................................................................................................... 53 4.1. Các kỹ thuật truyền thông.................................................................................... 53 4.2. Các điều kiện kỹ thuật dùng cho hệ thống điều khiển xa và các giao diện ......... 53 4.2.1. Giao diện điều khiển xa / trạm biến áp ................................................................ 53 4.2.2. Các điều kiện chung đối với các trạm đóng cắt ................................................... 55 4.2.3. Các lệnh ............................................................................................................... 55 4.2.4. Các trị số đo ......................................................................................................... 55 4.2.5. Đọc dụng cụ đo dếm ............................................................................................ 56 4.2.6. Nguồn cung cấp, nơi đặt ...................................................................................... 56 4.2.7. Các kiểu (Topology) của mạng LAN .................................................................. 56 4.2.8. Các giao thức (Protocol) ...................................................................................... 58 4.2.9. Các dạng sơ đố cấu trúc hệ thống theo tiêu chuẩn IEC 61850 ............................ 59 Chương 5: Nghiên cứu kết nối các thiết bị trong trạm biến áp ........................................ 61 6.1. Giới thiệu thiết bị RTU560 của ABB. ................................................................. 61 6.2. Giới thiệu về Rơle bảo vệ của Toshiba ............................................................... 61 6.3. Giới thiệu Relay bảo vệ của Schneider ............................................................... 63 6.4. Giới thiệu Relay bảo vệ của Siemens .................................................................. 63 6.5. Các phần mềm ứng dụng trong hệ thống kết nối RTU và IED theo IEC61850 .. 63 6.6. Thực hiện kết nối mô phỏng tại phòng thí nghiệm.............................................. 78
vii Chương 6: Kết nối với hệ thống SCADA trung tâm .......................................................... 116 6.1. Giới thiệu hệ thống SCADA trung tâm. .............................................................. 116 6.2. Thiết lập cấu hình trên hệ thống SCADA............................................................ 117 Chương 7 : Kết quả thực hiện.............................................................................................. 122 7.1. Kết quả thực hiện tại phòng thí nghiệm .............................................................. 122 7.2. Kết quả thực hiện kết nối trạm 110kV Nam Sài Gòn 2 ....................................... 125 7.3. Kết quả thực hiện kết nối trạm ngắt Cường Để ................................................... 127 7.4. Tổng kết các vấn đề đã tìm hiểu và nghiên cứu trong đề tài ............................... 128 7.5. Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo ................................................................ 128
viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CID - Configured IED Description : Mô tả cấu hình của thiết bị IED IC - IED Configurator tool : Công cụ cấu hình thiết bị IED ICD - IED Capability Description : Mô tả khả năng của thiết bị IED IED - Intelligent Electrical Device : Thiết bị điện tử thông minh IP - Internet Protocal : Giao thức mạng LD - Logical Devices : Thiết bị logic LLN0 - Logical Node Zero : Nút logic zero LN - Logical Node : Nút logic SC - System Configurator tool : Công cụ cấu hình hệ thống SCADA - Supervisory Control and Data : Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập Acquistion dữ liệu SCD - Station Configuration Description : Mô tả cấu hình của trạm SCL - Substation Configuration : Ngôn ngữ miêu tả cấu trúc trạm Description Language SSD - System Specification Description : Mô tả đặc tính của hệ thống TBA : Trạm biến áp UI - Unit Interface : Giao diện sử dụng
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng chữ cái nhận diện cấp điện áp của các ngăn lộ ....................................... 9 Bảng 1.2: Các chữ cái nhận biết mức điện áp
x DANH MUC CÁC MÔ HÌNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH Hình 1.1: Ba mức trong ngăn lộ trạm ................................................................................................. 26 Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống IEC61850 .............................................................................................. 27 Hình 3.1: Giao diện HMI của hệ thống điều khiển từ xa ................................................................... 54 Hình 3.2: Hệ thống cấu trúc dạng sao ................................................................................................ 59 Hình 3.3: Hệ thống cấu trúc dạng vòng ............................................................................................. 59 Hình 3.4: Hệ thống cấu trúc dạng vòng / sao .................................................................................... 60 Hình 3.5: Hệ thống cấu trúc dạng vòng kép ....................................................................................... 60 Hình 5.6.2.1: Cửa sổ các màn hình của một dự án trong phần mềm CCT. ........................................ 64 Hình 5.6.3.1: Mô tả các khả năng của phần mềm PCM600 ............................................................... 67 Hình 5.6.3.2: Cách nhập một dự án vào phần mềm PCM600. ........................................................... 68 Hình 5.6.3.3: Cách tạo một dự án trong phần mềm PCM600. ........................................................... 69 Hình 4.12: Cách tạo một dự án mới trong phần mềm CCT. .............................................................. 71 Hình 5.6.4.1: Cách nhập tập tin station.SCD vào phần mềm CCT .................................................... 71 Hình 5.6.4.2: CCT: Nhập tập tin ied.ICD .......................................................................................... 72 Hình 5.6.4.3: CCT: Xuất tập tin ied.ICD ........................................................................................... 73 Hình 5.6.5.1: Các cửa sổ làm việc trong phần mềm RTUtil560. ....................................................... 74 Hình 5.6.5.2: Hộp thoại help online ................................................................................................... 76 Hình 5.7.1.1: Sơ đồ kết nối hệ thống mô hình mô phỏng .................................................................. 78 Hình 5.2.1: Sơ đồ khối mô tả các bước cấu hình hệ thống kết nối giữa RTU560/ABB và rơle ........ 79 Hình 5.3.1: cửa sổ Initialize Project ................................................................................................... 80 Hình 5.3.2: Cửa sổ Initialize SignalTree ............................................................................................ 81 Hình 5.3.3: Cách tạo một hệ thống RTU560...................................................................................... 81 Hình 5.3.4: Hộp thoại Add node to NetworkTree .............................................................................. 81 Hình 5.3.5: Cửa sổ Network Tree ...................................................................................................... 82 Hình 5.3.6: Cách xây dựng các giao thức trong phần mềm RTUtil560 ............................................. 82 Hình 5.3.7: Hộp thoại Add node to RTU560 ..................................................................................... 83 Hình 5.3.8: Cửa sổ Network Tree ...................................................................................................... 83 Hình 5.3.9: Hướng dẫn cách tạo các thiết bị IED .............................................................................. 84 Hình 5.3.10: Hộp thoại Add node to Line T61850 ............................................................................ 84 Hình 5.3.11: Cửa sổ Network Tree .................................................................................................... 85 Hình 5.3.12: Cửa sổ Network Tree .................................................................................................... 85 Hình 5.3.13: Cửa sổ Hardware Tree................................................................................................... 86 Hình 5.3.14: Hướng dẫn cách liên kết hệ thống RTU560 và các thiết bị IED ................................... 86
xi Hình 5.3.15: Hộp thoại Link node to HardwareTree ......................................................................... 87 Hình 5.3.15: Kết quả sau khi liên kết hệ thống RTU560 và các thiết bị IED .................................... 87 Hình 5.3.16: Hướng dẫn cách tạo các thiết bị bên trong của hệ thống RTU560. ............................... 88 Hình 5.3.17: Các thiết bị bên trong của hệ thống RTU560. ............................................................... 88 Hình 5.3.18: Hướng dẫn cách xuất tập tin cấu hình ra thành tập tin excel......................................... 89 Hình 5.3.19: Hộp thoại Start the export of the pattern data ............................................................... 89 Hình 5.3.20: Hướng dẫn cách xuất ra tập tin RTU.iid. ...................................................................... 90 Hình 5.3.21: Hộp thoại IEC61850 – IID file export .......................................................................... 90 Hình 5.3.22: Hướng dẫn cách tạo các cấp quản lý để quản lý các thiết bị IED ................................. 91 Hình 5.3.23: Hướng dẫn cách tạo các cấp quản lý để quản lý các thiết bị IED. ................................ 91 Hình 5.3.24: Hướng dẫn cách tạo các cấp quản lý để quản lý các thiết bị IED ................................. 92 Hình 5.3.25: Hướng dẫn cách tạo các cấp quản lý để quản lý các thiết bị IED. ................................ 92 Hình 5.3.26: Hướng dẫn cách tạo các nút truyền thông cho các thiết bị IED. ................................... 93 Hình 5.3.27: Hướng dẫn cách tạo các nút truyền thông cho các thiết bị IED. ................................... 94 Hình 5.3.28: Hướng dẫn cách tạo các nút truyền thông cho các thiết bị IED. ................................... 94 Hình 5.3.29: Hướng dẫn cách Link các IED từ Plant Structure sang Communication. ..................... 95 Hình 5.3.30: Hướng dẫn cách Link các IED từ Plant Structure sang Communication. ..................... 95 Hình 5.3.31: Hướng dẫn cách nhập các tập tin ICD cho từng thiết bị IED. ....................................... 96 Hình 5.3.32: Cửa sổ IEC61850 – SCL Import. .................................................................................. 96 Hình 5.3.33: Chọn tập tin ICD của rơle GRZ100. ............................................................................. 96 Hình 5.3.34: Mô tả các nút logic có trong một thiết bị IED. .............................................................. 97 Hình 5.3.35: Hướng dẫn cách đặt chỉ danh cho từng thiết bị IED. .................................................... 98 Hình 5.3.36: Hướng dẫn cách đặt địa chỉ IP cho từng thiết bị IED.................................................... 98 Hình 5.3.37: Hướng dẫn cách xuất tập tin với định dạng station_PCM.SCD. ................................... 99 Hình 5.3.38: Hướng dẫn cách nhập tập tin station_PCM.SCD đã được tạo ra từ phần mềm PCM600 vào phần mềm CCT. ................................................................................................................................. 99 Hình 5.3.39: Cửa sổ Project Navigator .............................................................................................. 100 Hình 5.3.40: Hướng dẫn cách nhập tập tin Demo.iid được tạo từ phần mềm RTUtil560.................. 100 Hình 5.3.41: Cửa sổ Project Navigator. ............................................................................................. 101 Hình 5.3.42: Hướng dẫn cách liên kết RTU560 vào chung hệ thống mạng IEC61850 với thiết bị IED. ...... 102 Hình 5.3.43: Cách liên kết RTU560 vào report của các nút logic trong thiết bị IED. ....................... 102 Hình 5.3.45: Cách xuất tập tin với định dạng station.SCD. ............................................................... 103 Hình 5.3.46: Cách lưu và đặt tên cho tập tin station.SCD.................................................................. 104
xii Hình 5.3.47: Tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls trước khi nhập tập tin station.SCD ....................... 104 Hình 5.3.48: Cách nhập tập tin station.SCD vào tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. ....................... 105 Hình 5.3.49: Chọn tập tin station.SCD............................................................................................... 105 Hình 5.3.50: Chọn tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. ...................................................................... 106 Hình 5.3.51: Cách chọn sheet RELAY trong tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. ............................ 106 Hình 5.3.52: Kết quả sau khi chọn sheet RELAY trong tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. ............ 107 Hình 5.3.53: Kết quả sau khi đã nhập tập tin station.SCD vào tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. .. 107 Hình 5.3.54: Nút logic XCBR11/Pos/DPC/stVal. .............................................................................. 108 Hình 5.3.55:Cách nhập lại tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls vào phần mềm RTUtil560. ............... 109 Hình 5.3.56:Cách chọn tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. .............................................................. 109 Hình 5.3.57:Chọn sheet Excel Relay. ................................................................................................ 110 Hình 5.3.58:Gán sheet Excel Relay qua cửa sổ select Excel sheets. .................................................. 110 Hình 5.3.59: Chọn Start để nhập tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls vào phần mềm RTUtil560. ..... 111 Hình 5.3.60: Cửa sổ RTUtil560 sau khi đã nhập tập tin ExcelImporPD_DEMO.xls. ....................... 112 Hình 5.3.61: Cách xuất ra tập tin cấu hình RTU560. ......................................................................... 113 Hình 5.3.63: Cài đặt địa chỉ IP cho máy tính. .................................................................................... 114 Hình 5.3.64: Đăng nhập vào RTU560................................................................................................ 114 Hình 5.3.66: Nhập Username và Password để đăng nhập vào RTU560 ............................................ 114 Hình 5.3.67: Cách chọn các tập tin cấu hình và Load lên RTU560 ................................................... 115 Hình 6.2.1 Tại màn hình chính Scada Explorer chọn Station và chọn New để thêm một trạm mới vào hệ thống 117 Hình 6.2.3 Thiết lập cổng kết nối và giao thức kết nối, các thông số kết nối. ................................... 118 Hình 6.2.4 Thiết lập cấu hình cho RTU trạm ngắt Cường Để như địa chỉ RTU, Cổng kết nối. ........ 119 Hình 6.2.5Tạo tín hiệu cần thu thập: tín hiệu chỉ thị trạng thái, điều khiển ....................................... 119 Hình 6.3.6 Tín hiệu đo lường ............................................................................................................. 120 Hình 6.2.7 Thử nghiệm kết nối thu thập dữ liệu từ trạm gửi về cho hệ thống trung tâm. .................. 120 Hình 6.2.8 Xây dựng giao diện đồ họa và gán dữ liệu vào hệ thống. ................................................ 121 Hình 6.2.9 Chọn dữ liệu cần gán lên màn hình đồ họa ...................................................................... 121 Hình 7.1.1: Các tín hiệu 1 bit đang ở trạng thái “OFF” ..................................................................... 122 Hình 7.1.2: Các tín hiệu 1 bit chuyển sang trạng thái “ON” khi chúng ta tác động từ bên ngoài. ..... 122 Hình 7.1.3: Các tín hiệu 2 bit (trạng thái máy cắt) đang ở trạng thái “OFF” ..................................... 123 Hình 7.1.4: Các tín hiệu 2 bit (trạng thái máy cắt) chuyển sang trạng thái “ON” khi chúng ta thao tác đóng máy cắt 123 Hình 7.1.5: Các giá trị đo lường trước khi bơm dòng áp cho rơle. .................................................... 124
xiii Hình 7.2.1 Sơ đồ lưới điện thành phố Hồ Chí Minh trên hệ thống SCADA...................................... 125 Hình 7.2.1 Màn hình giám sát điều khiển trên hên thống SCADA trạm Nam Sài Gòn ..................... 125 Hình 7.2.2 Kiểm tra các giá trị trạng thái báo động Relay REF 620 kết nối theo giao thức IEC 61850. ...... 126 Hình 7.3.1 Màn hình giám sát trạm ngắt 15kV Cường Để. ............................................................... 127 Hình 7.3.2 kiểm tra kết nối relay P132 của ngăn máy cắt J02 ........................................................... 128 Hình 7.3.3 Các giá trị đo lường của ngăn J06 được thu thập qua giao thức Modbus RTU. .............. 128
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề: Tự động hóa trạm biến áp là sử dụng công nghệ kết nối tất cả các thiết bị điện tử thông minh (IED), Relay, Bay Control Unit (BCU), Multimeter, Tariff Meter nhằm thu thập, giám sát tất cả các thông số vận hành theo thời gian thực. Giúp người vận hành có thể đưa ra các kịch bản vận hành trạm biến áp tối ưu và nền tảng cho mô hình vận hành trạm biến áp không người trực. Qua khảo sát các trạm biến áp do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý vận hành hiện đang sử dụng rất nhiều thiết bị điện tử thông minh như: a. Multimeter để giám sát các thông số: P, Q, I, Cos, U... Các thiết bị này hỗ trợ kết nối theo giao thức Modbus RTU hoặc Modbus TCP/IP tuy nhiên vẫn chưa được khai thác. b. Relay bảo vệ: Sử dụng chức năng bảo vệ 50/51,67, 21, 87, 79 ... khi làm việc xuất tín hiệu cảnh báo đến các ô đèn cảnh báo thông qua output. Các Relay này hỗ trợ các giao thức kết nối IEC 60870-5-103 hoặc IEC 61850. c. Tariff Meter được sử dụng độc lập để ghi nhận sản lượng điện năng sử dụng. Hỗ trợ các giao thức Modbus RTU hoặc IEC 60256-21. Hiện nay các nhân viên vận hành trạm phải ghi nhận các thông số theo phương pháp thủ công định kỳ 1h/lần. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Hiện nay việc ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp (TBA) truyền tải và phân phối là xu hướng chung của thế giới nhằm giảm chi phí đầu tư, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) đã ban hành quy định kỹ thuật của hệ thống điều khiển tích hợp TBA (ICS03-04), tuy nhiên trong quá trình đầu tư thi công một trạm biến áp hoàn chỉnh các nhà thầu thường chào một hệ thống tích hợp do họ sản xuất từ Software đến các thiết bị IED, Relay, BCU do một hãng sản xuất nên giá thành cao và khó khăn trong việc bảo trì, thay thế thiết bị. Vấn đề khó khăn nhất là khả năng tương thích về tiêu chuẩn kết nối giữa các thiết bị của các hãng khác
2 nhau. Để nâng cao tính cạnh tranh, thuận lợi cho quá trình mở rộng phát triển hệ thống, giao thức IEC 61850 được EVN lựa chọn là giao thức chính trong việc tích hợp hệ thống tự động hóa TBA. 3. Mục tiêu của đề tài Việc tìm hiểu, nghiên cứu tiêu chuẩn IEC61850 nhằm áp dụng trong hệ thống tích hợp điều khiển và bảo vệ trạm biến áp. Tiêu chuẩn này bảo đảm sự tương tác cần thiết trong các trạm điện. Điều mới thật sự của đề tài nghiên cứu này là tất cả các thiết bị điện tử thông minh (IED) được kết nối với nhau sẽ “nói” cùng một ngôn ngữ, bất kể nguồn gốc chế tạo của các thiết bị IED và trao đổi thông tin với nhau mà không có bất cứ vấn đề gì. 4. Nội dung nghiên cứu của đề tài. Tìm nghiên cứu các thiết bị hiện đang vận hành tại các trạm biến áp 110kV, 220kV do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý. - Multimeter PM7xx, Vamp do Schneider Electric sản xuất. - Relay bảo vệ: do các hãng ABB, Alstom/Schneider, SEL, Siemens. - Tariff Meter: MK6, A1700... - RTU: RTU560 (ABB), C264 (Alstom/Schneider), TM 1703 (Siemens)... Tìm hiểu giao thức kết nối với các thiết bị trên: - Giao thức IEC 61850. - Giao thức IEC 60870-5-104. - Giải pháp truyền thông sử dụng cho các giao thức trên. Thực hiện kết nối các thiết bị RTU, Relay, Multimeter, Tariff Meter tại Phòng thí nghiệm. Kết nối với hệ thống SCADA của Tổng công ty Điện lực Tp.HCM 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp luận - Thu thập, tổng hợp các tài liệu báo cáo khoa học, các sách báo tạp chí chuyên ngành, các luận án luận văn và các tài liệu hướng dẫn sử dụng
3 (manual handbook) trong và ngoài nước có liên quan đến IEC61850 về việc điều khiển, bảo vệ cho các trạm biến áp. - Phân tích, đánh giá, tổng hợp và xử lý số liệu từ các tài liệu khoa học, báo cáo kinh tế kỹ thuật các trạm biến áp do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý. 5.2 Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo Hồ sơ hoàn công về hệ thống tích hợp điều khiển và bảo vệ cho trạm biến áp co TCT Điện lực Tp.HCM. - Khảo sát các trạm biến áp thực tế đã thực hiện kết nối giữa RTU và IED theo IEC61850. - Tiến hành thực hiện kết nối RTU, Relay, Multimeter.. tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCM. - Cấu hình kết nối hệ thống thử nghiệm vào hệ thống SCADA trung của Tổng công ty Điện lực TP.HCM theo giao thức IEC 104 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu. Dữ liệu từ rơle của trạm biến áp có nhiều công dụng và cung cấp giá trị đáng kể để phục vụ cho việc vận hành, bảo trì, lên kế hoạch. Công nghệ mới cho phép thu thập số lượng và chủng loại dữ liệu nhiều hơn.Các kỹ sư SCADA/DMS có được nguồn dữ liệu đầu vào chính xác theo thời gian thực để tính toán các bài toán của lưới điện phân phối như: tối ưu hóa công suất, cô lập điểm sự cố và khôi phục cung cấp dịch vụ, giám sát và điều khiển chất lượng điện năng… Các kỹ sư bảo vệ hệ thống điện có khả năng giao tiếp và trích xuất thông tin chính xác từ các thiết bị dùng kỹ thuật vi xử lý, thường được gọi là các IEDs. Trong thập kỷ qua, những IEDs này thực hiện việc đo lường và phân tích thiết bị của hệ thống điện dựa trên các thuật toán của nhà sản xuất cụ thể. Việc tích hợp và tự động hóa trạm biến áp là các công cụ quan trọng nhất sử dụng hiện nay để tích hợp các rơle và các IEDs khác nhau trong môi trường trạm biến áp, hình thành nên một hệ thống điều khiển và đo lường kinh tế để hỗ trợ cho các trạm biến áp về các khía cạnh: giám sát, phân tích, và tự động hóa. Các sơ đồ thông tin truyền thông và các giao thức được thiết kế và phát triển thực thi cơ bản chiến lược này.