Tài liệu Nghiên cứu sử dụng giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối (das) để nâng cao độ tin cậy vận hành cho lưới điện quận ngũ hành sơn – tp đà nẵng

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI (DAS) ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN QUẬN NGŨ HÀNH SƠN – TP ĐÀ NẴNG Học viên : Lê Trần Nguyễn Mã số: 8520201 Khóa: 34-ĐN Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải pháp về công nghệ mới, các giải pháp công nghệ tự động ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty. Do đặc điểm phụ tải hiện trạng khu vực quận Ngũ Hành Sơn tập trung nhiều phụ tải dịch vụ (nhà hàng, khách sạn, khu nghỉ dưỡng cao cấp v.v) và trong tương lai là Đô thị Đại học Đà Nẵng nên nhu cầu tự động hóa lưới điện rất cao. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối trên địa bàn quận Ngũ Hành Sơn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết. Từ khóa: Công ty Điện lực Đà Nẵng; quận Ngũ Hành Sơn; tự động hóa lưới điện phân phối; độ tin cậy. RESEARCH ON THE USE OF SOLUTIONS TO DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM (DAS) TO ENHANCE OPERATION RELIABILITY FOR POWER NETWORK OF NGU HANH SON DISTRICT – DANANG CITY Abstract: Danang Power Company has been investing in solutions to new technologies for many years. Automatic technology solutions have drawn more and more attention to aim at enhancing more capacity of power supply, raising the quality of electrical power to supply customers, and contributing to increase commercial power production for the company. Because of the fact that the present additional charges of areas in Ngu Hanh Son District are focusing on many service additional charges that are being used in restaurants, hotels and luxurious resorts, etc. and The City of Danang University in the future, the needs of the distribution automation system are very high. Originating from this real demand, doing research and building the distribution automation system in the areas of Ngu Hanh Son District to enhance power supply reliablity are very necessary. Key words: Danang Power Company; Ngu Hanh Son District; distribution automation system; reliablity. MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 2 5. Bố cục ................................................................................................................. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG ........... 3 1.1. Tổng quan về lưới điện thành phố Đà Nẵng ............................................................ 3 1.2. Lưới điện quận Ngũ Hành Sơn ................................................................................. 3 1.3. Ưu, nhược điểm của lưới điện khu vực quận Ngũ Hành Sơn: ................................. 4 1.4. Tổng quan về Trung tâm điều khiển và hệ thống Scada đi kèm: ............................. 4 1.5. Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển .............................................. 6 1.6. Kết luận..................................................................................................................... 7 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP PHẦN MỀM SURVALENT, GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI (DAS) ........................................... 8 2.1. Nghiên cứu giải pháp phần mềm Survalent ............................................................. 8 2.1.1. Tổng quan ..................................................................................................... 8 2.1.2. Trình bày lý thuyết và giải pháp cấu hình cơ sở dữ liệu qua STC Explorer........ 8 2.1.3. Lý thuyết và giải pháp về xây dựng HMI bằng SmartVU .......................... 16 2.2. Nghiên cứu giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối (DAS) ............................ 25 2.2.1. Khái niệm ....................................................................................................25 2.2.2. Cấu trúc của DAS .......................................................................................26 2.3. Giải pháp kỹ thuật truyền thông tin cho hệ thống giám sát điều khiển xa ............. 28 2.4. Kết luận................................................................................................................... 29 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG VÀO LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THỰC TẾ TẠI QUẬN NGŨ HÀNH SƠN - THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẦU TƯ ............................................................. 30 3.1. Quy mô khối lượng tổng thể ...................................................................................30 3.2. Phạm vi dự án .........................................................................................................30 3.2.1. Phần điện..................................................................................................... 30 3.2.2. Phần công nghệ thông tin ........................................................................... 30 3.2.3. Phần SCADA .............................................................................................. 31 3.3. Đánh giá tình hình nguồn và lưới hiện trạng .......................................................... 31 3.4. Các phương án kết lưới ..........................................................................................35 3.5. Các giải pháp kỹ thuật phần điện ...........................................................................36 3.5.1. Phần điện..................................................................................................... 36 3.5.2. Phần công nghệ thông tin ........................................................................... 44 3.5.3. Phần SCADA .............................................................................................. 52 3.6. Kết luận................................................................................................................... 68 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN QUẬN NGŨ HÀNH SƠN SAU KHI THỰC HIỆN TỰ ĐỘNG HÓA .. 69 4.1. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện ................................................................. 69 4.1.1. Độ tin cậy ....................................................................................................69 4.1.2. Độ tin cậy cung cấp điện ............................................................................69 4.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện .............................70 4.1.4. Thiệt hại ngừng cung cấp điện ....................................................................70 4.1.5. Một số biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện .................................71 4.2. Một số phương pháp đánh giá độ tin cậy .............................................................. 72 4.2.1. Phương pháp đồ thị - giải tích. ...................................................................72 4.2.2. Phương pháp không gian trạng thái ............................................................74 4.2.3. Phương pháp cây hỏng hóc .........................................................................75 4.2.4. Phương pháp Monte-Carlo .........................................................................75 4.3. Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện ........................................................................... 76 4.4. Tính toán độ tin cây lưới điện quận Ngũ Hành Sơn ............................................... 77 4.5. Kết luận................................................................................................................... 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 83 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 85 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (Bản sao) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Mô tả thanh Editor Window Toolbar ............................................................ 17 Bảng 2.2. Mô tả thanh Edit Parts Toolbar ..................................................................... 20 Bảng 2.3. Mô tả thanh Draw Item Toolbar ................................................................... 22 Bảng 4.1. Bảng các số liệu tính toán độ tin cậy (khi không có tự động hóa) ................ 78 Bảng 4.2. Bảng tính toán chỉ tiêu SAIDI khi không có tự động hóa ............................ 79 Bảng 4.3. Bảng tính toán chỉ tiêu SAIFI khi không có tự động hóa ............................. 79 Bảng 4.4. Bảng các số liệu tính toán độ tin cậy (khi có tự động hóa) ........................... 80 Bảng 4.5. Bảng tính toán chỉ tiêu SAIDI khi có tự động hóa ....................................... 81 Bảng 4.6. Bảng tính toán chỉ tiêu SAIFI khi có tự động hóa ........................................ 81 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ truyền thông lưới điện thành phố Đà Nẵng ........................................... 4 Hình 2.1. Giao diện STC Explorer .................................................................................. 9 Hình 2.2. Cửa sổ New Station ......................................................................................... 9 Hình 2.3. Tạo mới Communication Line ...................................................................... 10 Hình 2.4. Tạo mới RTU................................................................................................. 10 Hình 2.5. Tạo mới Status Point ..................................................................................... 11 Hình 2.6. Cửa sổ New Status Point ............................................................................... 11 Hình 2.7. Tab Telemetry ............................................................................................... 12 Hình 2.8. Tab Alarms .................................................................................................... 12 Hình 2.9. Tạo mới analog point ..................................................................................... 13 Hình 2.10. Cửa sổTelemetry analog point ..................................................................... 13 Hình 2.11. Cửa sổ Alarm analog point .......................................................................... 14 Hình 2.12. Cửa sổ Zone ................................................................................................. 14 Hình 2.13. Cửa sổ Zone Group ..................................................................................... 15 Hình 2.14. Cửa sổ User Rights ...................................................................................... 15 Hình 2.15. Cửa sổ User ................................................................................................. 16 Hình 2.16. Giao diện Smart VU .................................................................................... 16 Hình 2.17. Mô phỏng máy cắt đang cắt......................................................................... 23 Hình 2.18. Sơ đồ cấu trúc tự động hóa lưới điện .......................................................... 27 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lí lưới điện trong dự án DAS .................................................. 62 Hình 3.2. Sơ đồ lưới điện khi làm việc bình thường ..................................................... 63 Hình 4.1. Sơ đồ độ tin cậy các phần tử nối tiếp ............................................................ 73 Hình 4.2. Sơ đồ độ tin cậy các phần tử song song. ....................................................... 73 Hình 4.3. Sơ đồ độ tin cậy các phần tử hỗn hợp ........................................................... 74 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, lưới điện thành phố Đà Nẵng đang vận hành ở chế độ mạch kín vận hành hở. Khi có sự cố xảy ra trên lưới điện, phải mất một thời gian để nhân viên vận hành thực hiện thao tác cô lập điểm sự cố, thay đổi kết lưới chuyển tải cấp điện trở lại cho khách hàng. Việc này dẫn đến một số lượng khách hàng sẽ bị gián đoạn cung cấp điện trong thời gian thao tác. Về phía Công ty Điện lực, các thiệt hại có thể định lượng được bao gồm: mất lợi nhuận tương ứng với phần điện năng bị mất không bán được do khách hàng bị ngừng cấp điện; giảm độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng. Các thiệt hại không lượng hoá được bao gồm: sự phàn nàn của khách hàng; ảnh hưởng bất lợi đến kinh doanh trong tương lai và phản ứng của dư luận xã hội gây sụt giảm uy tín của Công ty. Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải pháp về công nghệ mới, các giải pháp công nghệ tự động ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty. Do đặc điểm phụ tải hiện trạng khu vực quận Ngũ Hành Sơn tập trung nhiều phụ tải dịch vụ (nhà hàng, khách sạn, khu nghỉ dưỡng cao cấp v.v) và trong tương lai là Đô thị Đại học Đà Nẵng nên nhu cầu tự động hóa lưới điện rất cao. Hiện nay xuất tuyến 471E13 và 472E13 đã có ứng dụng DAS cho 05 vị trí máy cắt, tuy nhiên phần mềm Survalent đang ứng dụng là bản limited chỉ cho phép thí điểm trên 05 điểm máy cắt. Tác giả đã khảo sát, thiết kế tự động hóa lưới điện quận Ngũ Hành Sơn, đề xuất giải pháp sử dụng phần mềm Survalant (phiên bản unlimited) mở rộng cho tất cả các thiết bị đóng cắt như: Recloser, LBS, RMU (các ngăn dao cắt tải và ngăn máy cắt)… Sau khi triển khai thi công, lắp đặt và vận hành thành công cho hệ thống DAS của quận Ngũ Hành Sơn, tiếp tục lên kế hoạch và thực hiện DAS cho các quận còn lại, trên phạm vi toàn thành phố Đà Nẵng. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối trên địa bàn quận Ngũ Hành Sơn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống Giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp quận Ngũ Hành Sơn nhằm mục đích: 2 - Rút ngắn thời gian thao tác thiết bị, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. - Nâng cao năng suất lao động, rút ngắn thời gian xử lý sự cố. - Tự làm chủ được công nghệ. - Từ mô hình quận Ngũ Hành Sơn, áp dụng cho các quận còn lại của cả Thành phố Đà Nẵng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu và xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển lưới điện phân phối quận Ngũ Hành Sơn trên nền tảng phần mềm của hãng Survalent. 4. Phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu, phân tích các tài liệu, sách báo viết về phần mềm của hãng Survalent. - Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu, khảo sát thiết kế và lắp đặt các thiết bị đóng cắt ứng dụng vào thực tế cho lưới điện trung áp quận Ngũ Hành Sơn, đánh giá hiệu quả đầu tư và mô phỏng giao diện hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp quận Ngũ Hành Sơn bằng phần mềm của hãng Survalent. 5. Bố cục MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 2 - NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP PHẦN MỀM SURVALENT, GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI (DAS) CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG VÀO LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THỰC TẾ TẠI QUẬN NGŨ HÀNH SƠN: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẦU TƯ CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN QUẬN NGŨ HÀNH SƠN SAU KHI THỰC HIỆN TỰ ĐỘNG HÓA KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG 1.1. Tổng quan về lưới điện thành phố Đà Nẵng Thành phố Đà Nẵng nhận điện từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng (E51), 220kV Hòa Khánh, 220kV Ngũ Hành Sơn qua 9 trạm biến áp 110kV (Hòa Khánh 2, Liên Chiểu, Xuân Hà, Liên Trì, Cầu Đỏ, An Đồn, Hoà Liên, Hòa Xuân, Ngũ Hành Sơn) với tổng công suất đặt là 937 MVA, 69 xuất tuyến 22kV phân bố trải đều trên địa bàn. Các trạm biến áp 220-110kV Hòa Khánh (E9), 110kV Hòa Khánh 2 và 110kV Liên Chiểu (Elc): cấp điện khu vực quận Liên Chiểu, huyện Hòa Vang, các khu công nghiệp Hòa Khánh, Hòa Khánh mở rộng, Liên Chiểu, khu công nghệ cao, các khu du lịch Bà Nà, Xuân Thiều,… Các trạm biến áp 110kV Xuân Hà (E10) và Liên Trì (E11): cấp điện khu vực trung tâm thành phố như quận Hải Châu, Thanh Khê, các bệnh viện lớn như Bệnh viện Đà Nẵng, bệnh viện C, C17, Hoàn Mỹ, các Trung tâm hành chính, sự nghiệp, sở ban ngành của Thành phố… Trạm biến áp 110kV Cầu Đỏ (E12): cấp điện khu vực huyện Hòa Vang, quận Cẩm Lệ, khu công nghiệp Hòa Cầm, các nhà máy nước Cầu Đỏ, Sân bay, bơm phòng mặn An Trạch… Các trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn (E13), 110kV An Đồn (E14), 110kV Ngũ Hành Sơn: cấp điện khu vực quận Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà, các khu du lịch dọc đường Hoàng Sa - Trường Sa, bán đảo Sơn Trà, cảng Tiên Sa, các khu công nghiệp An Đồn và dịch vụ thủy sản Thọ Quang. TBA 110kV Hòa Liên: cấp điện cho Khu Công Nghệ Cao. TBA Hòa Xuân: cấp điện cho khu vực Hòa Xuân. 1.2. Lưới điện quận Ngũ Hành Sơn Lưới điện khu vực quận NHS nhận điện từ hai trạm biến áp 110kV Ngũ Hành Sơn và 220kV Ngũ Hành Sơn. Các ngăn xuất tuyến cung cấp điện cho khu vực quận Ngũ Hành Sơn gồm: 471, 472, 473, 474, 478 từ trạm 220kV Ngũ Hành Sơn và 471, 473, 475, 477 từ trạm 110kV Ngũ Hành Sơn. Cung cấp điện cho toàn bộ khu dân cư từ cầu Trần Thị Lý đến giáp giới phía đông nam thành phố Đà Nẵng, gồm các khu vực Hòa Quý, Hòa Hải, Đông Trà, khu vực giáp giới tỉnh Quảng Nam. Tổng công suất vào khoảng 40 MW với khoảng 25000 khách hàng. Các phụ tải chủ yếu của khu vực quận 4 Ngũ Hành Sơn là các doanh nghiệp dịch vụ du lịch, khách sạn, các khu dân cư, các đơn vị hành chính, bệnh viện,… 1.3. Ưu, nhược điểm của lưới điện khu vực quận Ngũ Hành Sơn: Ưu điểm của lưới điện quận Ngũ Hành Sơn: - Lưới mới xây dựng, sử dụng các thiết bị có công nghệ mới (recloser, RMU, LBS…) nên độ tin cậy cao, tổn thất thấp. - Các đường dây ở cấp 22kV liên lạc được với nhau giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Nhược điểm của lưới điện quận Ngũ Hành Sơn: - Độ tin cậy của lưới điện phân phối chưa cao. 1.4. Tổng quan về Trung tâm điều khiển và hệ thống Scada đi kèm: Trung tâm điều khiển của Điện lực Đà Nẵng ra đời vào tháng 8/2016. Hiện trung tâm đang sử dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu từ xa. Đối với các trạm biến áp - Sử dụng phần mềm SCADA của hãng Survalent và ABB. So với SCADA của ABB, SCADA của Survalent có một số ưu điểm như đã được Việt hóa nhiều giúp nhân viên thao tác đơn giản hơn, có thể lưu trữ lượng dữ liệu lớn hơn và vận hành ổn định hơn (ít bị chập chờn). - Mỗi trạm biến áp được gắn một địa chỉ IP để kết nối vào hệ thống SCADA. Hình 1.1. Sơ đồ truyền thông lưới điện thành phố Đà Nẵng - Hệ thống này sử dụng đường truyền chính là cáp quang, với 2 Server tổng thực hiện chức năng thu thập và xử lý các thông tin từ các IEDs (BCU-Bay Control Unit, 5 rơle bảo vệ, …), đồng thời thực hiện kết nối với Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền Trung dựa trên giao thức IEC 101 và IEC 104: + Server 1: Standby. + Server 2: Master. Ngoài ra còn có Historial Information Server làm nhiệm vụ lưu trữ toàn bộ dữ liệu trong quá khứ và hệ thống đồng bộ thời gian theo thời gian thực GPS Clock. Để đảm bảo cho việc kết nối, hệ thống SCADA sử dụng 2 đường truyền vận hành song song độc lập với nhau. Về giao diện người - máy (HMI:Human - Machine Interface), hệ thống có màn hình cho kỹ sư quản lý (Engineer) dùng cho bảo trì, cấu hình hệ thống, in ấn; 2 màn hình cho kỹ sư vận hành (Operator 1 và Operator 2), cuối cùng là các màn hình đặt tại các trạm biến áp dưới sự theo dõi của tổ thao tác lưu động (Movable Operators). Nhân viên vận hành có quyền: thay đổi chế độ tại chỗ/từ xa, giải trừ (reset) các cảnh báo từ chỉ thị sự cố ở các rơle, thao tác các thiết bị ở chế độ tại chỗ, cô lập hoặc khôi phục nguồn cấp cho thiết bị công nghệ TTĐK khi có sự cố mà có thể ảnh hưởng đến hư hỏng thiết bị. Bằng mạng LAN (Local Area Network), hệ thống cũng kết nối với các camera giám sát ở các trạm biến áp để vận hành từ xa (theo giao thức IEC 101 và IEC 104, với các khối thiết bị đầu cuối từ xa (Remote Terminal Units (RTU) hay các Gateway). RTU và Gateway dùng để tổng hợp các dữ liệu. Tại các trạm tự động, hệ thống sau khoảng thời gian được cài đặt sẽ gửi thông số về TTĐK thông qua RTU hoặc Gateway bằng đường truyền cáp quang. Hệ thống các Switch được dùng để kết nối các máy tính trong trạm với nhau cũng như các thiết bị rơle, BCU với trạm. Máy in mạng phục vụ cho việc in ấn các bản báo cáo thông tin của hệ thống. Đối với lưới 22kV - Sử dụng phần mềm SCADA của hãng Survalent. - Truyền thông bằng:  Sóng vô tuyến (UHF, VHF): có các trạm phát, có các dải tần số riêng (hiện sử dụng 7 kênh tần số chính, thêm 1 kênh dự phòng nữa là 8).  Sóng 3G. - Sử dụng RTU để tổng hợp dữ liệu. - Giao thức truyền tin là IEC 101, 104. - 6 1.5. Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển  Điều khiển - Thao tác toàn bộ các thiết bị nhất thứ từ xa: + Điều khiển máy cắt. + Điều khiển dao cách ly. + Điều khiển recloser, LBS. + Điều khiển máy biến áp: chuyển nấc phân áp MBA, bật tắt các nhóm quạt làm mát. + Điều khiển hệ thống tự dùng, chiếu sáng. - Thao tác các thiết bị nhị thứ bên trong trạm: + Tái lập (reset) rơle từ xa. + Điều khiển bật/tắt các chức năng bảo vệ, chuyển nhóm bảo vệ.  Giám sát và thu thập dữ liệu trạng thái, cảnh báo - Đối với máy cắt và dao cách ly: + Trạng thái Đóng/Cắt của MC. + Trạng thái DCL. + Trạng thái dao tiếp địa. + Các tín hiệu MC cảnh báo/tác động. + Cảnh báo khí SF6. + Trạng thái tại chỗ/từ xa (Local/Remote). + Giám sát cuộn cắt của MC. + Trạng thái các Aptomat… - Đối với recloser, LBS: + Trạng thái Đóng/Cắt của recloser, LBS. - Đối với các Aptomat: + Giám sát trạng thái cầu dao. + Cảnh báo cầu dao không bình thường. - Đối với máy biến áp giám sát các trạng thái như: + Nhiệt độ cuộn dây. + Nhiệt độ dầu. + Nấc phân áp. + Chế độ làm việc của bộ điều áp dưới tải (Auto/Manual). + Chế độ làm việc của quạt làm mát (Auto/Manual). + Trạng thái điều khiển bộ điều áp dưới tải (Local/Remote).. + Trạng thái điều khiển quạt làm mát (Local/Remote). + Bảo vệ rơle tác động/cảnh báo. 7 - Đối với hệ thống bảo vệ: + Trạng thái của các đèn tín hiệu bảo vệ. + Trạng thái của toàn bộ các tín hiệu Input/Output bảo vệ. + Trạng thái của các chức năng bảo vệ. + Cảnh báo cháy nổ trong TBA.  Giám sát và thu thập dữ liệu đo lường từ rơle, BCU - Dòng điện 3 pha, dòng trung tính. - Điện áp 3 pha. - Công suất tác dụng. - Công suất phản kháng. - Hệ số công suất …  Giám sát hình ảnh, bảo vệ, chống cháy nổ 1.6. Kết luận Công ty Điện lực Đà Nẵng đã và đang thực hiện đầu tư các giải pháp về công nghệ mới, các giải pháp công nghệ tự động ngày càng được chú trọng nhằm mục đích nâng cao hơn nữa khả năng cấp điện, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, góp phần làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho Công ty. Do đặc điểm phụ tải hiện trạng khu vực quận Ngũ Hành Sơn tập trung nhiều phụ tải dịch vụ (nhà hàng, khách sạn, khu nghỉ dưỡng cao cấp v.v) và trong tương lai là Đô thị Đại học Đà Nẵng nên nhu cầu tự động hóa lưới điện rất cao. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối trên địa bàn quận Ngũ Hành Sơn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết. 8 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP PHẦN MỀM SURVALENT, GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI (DAS) 2.1. Nghiên cứu giải pháp phần mềm Survalent 2.1.1. Tổng quan - Phần mềm Survalent là phần mềm SCADA có bản quyền thuộc sở hữu của hãng Survalent Technology (Canada) . - Phần mềm bao gồm các phần mềm con : + ADMS Manager : có chức năng thu thập dữ liệu. + STC Explorer : có chức năng cấu hình cơ sở dữ liệu + SmartVU : Có chức năng xây dựng và hiển thị giao diện HMI. - Phần mềm được ứng dụng cho các hệ thống SCADA trong công nghiệp, hệ thống điện… 2.1.2. Trình bày lý thuyết và giải pháp cấu hình cơ sở dữ liệu qua STC Explorer 2.1.2.1. Giới thiệu những thành phần cơ bản để xây dựng cơ sở dữ liệu a. Stations : là một tập hợp chứa tất cả các biến (biến thật và biến ảo) có trong hệ thống SCADA, một Station có thể có nhiều hơn 1 RTU. b. Communication Lines (Commline) : là một tập hợp các đường truyền thông (và giao thức đi kèm) của hệ thống SCADA, một Commline có thể có nhiều hơn một RTU. c. RTUs : là một tập hợp các RTU của hệ thống SCADA, các RTU này tương ứng với các thiết bị vật lý, và chứa các biến dữ liệu đều là biến thật. d. Status, Analog, Text database points : các biến dữ liệu thật và ảo sẽ được sử dụng trong hệ thống SCADA. 2.1.2.2. Các bước tạo biến cơ bản - Tạo Station; - Tạo Communication line; - Tạo RTU; - Tạo Status point; - Tạo Analog point. a. Station Station có thể được định nghĩa là một nhóm các point được gom lại với nhau. Việc nhóm các point lại để tạo nên một (hoặc nhiều) Station là tùy vào người dùng. Để tạo một Station database, trước hết chạy chương trình STC Explorer. 9 Hình 2.1. Giao diện STC Explorer Trong STC Explorer, chọn Stations, ở khoảng trống tương ứng bên phải, click chuột phải và chọn New. Cửa sổ New Station sẽ hiện ra như hình 2.2 . Nhập các thông tin cần thiết cho Station (Name, Zone Group, User Type...). Hình 2.2. Cửa sổ New Station Name: tên Station; Description: Mô tả ngắn gọn; Zone Group: Dùng để giới hạn quyền truy cập, tùy theo người dùng log in vào account nào. b. Communication Lines Communication Lines là một thành phần của database, đại diện cho môi trường kết nối với các RTU. Mỗi Communication Line có một status point tương ứng để chỉ trạng thái của nó (có nhận được data hay không). Việc tạo Communication Line lúc này cũng tương tự như tạo Station. Chọn Communication Lines như hình 2.3, click chuột phải vào vùng bên phải rồi chọn New. Cửa sở Communication Line sẽ hiện ra như hình 2.4. 10 Hình 2.3. Tạo mới Communication Line Name: Đặt tên cho Communication Line; Description: Mô tả ngắn gọn; Protocol: Chọn giao thức muốn sử dụng; Auto Start: Tick chọn nếu muốn tự động kết nối thiết bị sau khi khởi động phần mềm SCADA. Nếu không chọn, người dùng sẽ phải tự kích hoạt kết nối. Link Status: Chọn biến thể hiện trạng thái của Communication Line. Các timer dùng để điều khiển tốc độ truy xuất dữ liệu: + All Data: xác đinh thời gian truy xuất toàn bộ dữ liệu (giây). + Time Sync Interval: xác định thời gian đồng bộ giữa các RTU. Cũng tại tab General, tùy vào từng loại giao thức mà ta cài đặt các thông số cho Communication Line. c. RTU Một RTU ở đây đại diện cho một RTU trên thực tế hoặc một vài loại IED khác có kết nối trực tiếp với Communication Line. Cũng giống như Communication Line, RTU cũng cần một status point chỉ trạng thái. Tạo RTU tương tự như Communication line: Hình 2.4. Tạo mới RTU Chọn mục Rtus rồi click phải chuột vào vùng bên trái, chọn New. Name : Chọn tên cho RTU. Communication Line: Chọn Commline tương ứng dùng để giao tiếp với RTU này. 11 Address: xác định địa chỉ của RTU trong Communication line. Giá trị của địa chỉ này phải là duy nhất và nằm trong khoảng (1; 254) nếu địa chỉ RTU dài 1 byte; trong khoảng (1;65534) nếu địa chỉ RTU dài 2 byte. Connection: xác định thông tin của phương thức kết nối được sử dụng. Chọn Use Comline Settings để lấy thông tin về phương thức kết nối từ Communication Line. Link Status: xác định status point dùng để hiển thị trạng thái kết nối của RTU. d. Status point Một status point được dùng để chỉ trạng thái của một thiết bị. Để tạo một status point có nhiều cách. Ta có thể truy cập theo 3 cách: Mở rộng Rtus, chọn RTU tương ứng, sau đó chọn Status, click chuột phải vùng bên phải, chọn New. Mở rộng Communication Lines, chọn Communication Line tương ứng và mở rộng nó, sau đó chọn RTU tương ứng, click chuột phải vào vùng bên phải, chọn New. Mở rộng Stations, chọn Station cần tạo status point, sau đó chọn Status, click chuột phải vào vùng bên phải, chọn New . Hình 2.5. Tạo mới Status Point Sau khi tạo mới cửa sổ New Status Point sẽ hiện ra như hình 2.7. Hình 2.6. Cửa sổ New Status Point 12 User Type: Mục này nhằm phân loại các point cho mục đích xuất báo cáo về sau. Device Class: mục này xác định loại cảnh báo cho point đó. Zone Group: Người dùng có thể chọn Zone Group có sẵn hoặc tự tạo riêng. Command-State: là kiểu dữ liệu trạng thái và điều khiển cho status point . - Tại tab Telemetry : Hình 2.7. Tab Telemetry RTU: chọn RTU chứa biến Status đó. Tick chọn ô Address để khai báo địa chỉ cho biến Status. Point#: Nhập địa chỉ của biến trong thiết bị. Object Tye : Nhập kiểu dữ liệu của biến. - Tại tab Alarms : Hình 2.8. Tab Alarms State : Trạng thái của biến. 13 Priority : Mức cảnh báo Command String : Ký tự xuất hiện khi thao thác thiết bị State string : ký tự hiển thị tương ứng với trạng thái của biến. e. Analog point Analog point biểu diễn các giá trị số như các kết quả đo lường. Các analog point được tạo theo cách giống như với status point. Thay vì chọn mục Status , ở đây ta chọn mục Analog (nằm dưới Status) Hình 2.9 Tạo mới analog point Ở các mục cơ bản, tạo tương tự như status point. Tại trường Telemetry , tùy thuộc vào Commline, protocol mà người dùng chỉnh cho thích hợp. Hình 2.10. Cửa sổTelemetry analog point RTU: chọn RTU chứa biến Analog đó. Tick chọn ô Address để khai báo địa chỉ cho biến Analog. Point#: Nhập địa chỉ của biến trong thiết bị Object Tye : Nhập kiểu dữ liệu của biến - Tại Tab Alarm: 14 Hình 2.11. Cửa sổ Alarm analog point Có 3 khoảng giới hạn PreEmerg- Emergency- Unreason. Mỗi khoảng giới hạn có 2 mức giới hạn cảnh báo Low & High Limit. PreEmerg: giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động bình thường: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo PreEmerg sẽ kích hoạt. Emergency: Giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động ở mức cảnh báo: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo Emergency sẽ kích hoạt. Unreason: Giới hạn khoảng giá trị mà thiết bị hoạt động ở chế độ bất thường: nếu giá trị Analog nằm ngoài khoảng giá trị này thì mức cảnh báo Unreason sẽ kích hoạt. 2.1.2.3. Chức năng bảo mật (Security Function) Zones and Zone Groups Zone là khu vực chuyên trách, với 128 Zone có thể được tạo ra theo yêu cầu người dùng. Ứng dụng của Zone dùng để chia các thiết bị, các biến theo từng khu vực (ví dụ: HighVoltage và LowVoltage), và tài khoản của người dùng tương ứng với Zone nào sẽ chỉ có thể vận hành các thiết bị trong Zone đó. Zone Hình 2.12. Cửa sổ Zone Name: Tên Zone 15 Description: Mô tả Zone Groups Hình 2.13. Cửa sổ Zone Group Name: Tên group Description: Mô tả Member Zones: click chọn các Zone sẽ có trong Zone Group. Các tài khoản người dùng được gán Zone Groups tương ứng sẽ điều khiển/ thao tác được các biến trong Zone Groups đó. User Rights and Users User Rights User Rights là những quyền hạn của tài khoản. User Rights có thể chia theo loại: dành cho kỹ sư Engineer , vận hành Operator hay có thể chia theo từng tài khoản cụ thể. Users (tài khoản người dùng) sẽ có những User Rights tương ứng. Trong STC Explorer đã có sẵn 2 User Rights mặc định là NoRights và AllRights. Hình 2.14. Cửa sổ User Rights Tùy theo nhu cầu chia quyền hạn mà mỗi User Rights sẽ có những quyền riêng. Users